技术领域
[0001] 本
发明涉及
汽车技术领域，尤其涉及一种汽车的巡航控制方法及系统。
背景技术
[0002] 汽车现有的巡航控制方法为仅通过
发动机控制器一侧对驾驶员设定的巡航车速进行响应，以保证系统实现的便利性和驾驶感觉的平顺性，但是由于发动机从进气到做功输出
扭矩存在较长时间的延迟，因此，该种巡航控制方法无法对驾驶员的急
加速和急减速需求进行快速响应，限制了巡航功能的应用工况。
发明内容
[0003] 本发明
实施例的目的是为了解决现有巡航控制方法存在的无法满足特殊驾驶需求的问题，提供了一种结合变速箱控制器对挡位和
离合器进行综合控制的巡航控制方法及系统。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0005] 一种巡航控制方法，包括：
[0006] 获取驾驶员输入的当前巡航目标速度；
[0007] 根据所述当前巡航目标速度，计算当前巡航目标扭矩；
[0008] 根据反映巡航目标扭矩和
发动机转速与虚拟
油门开度间对应关系的数据，获得对应所述当前巡航目标扭矩和当前发动机转速的虚拟油门开度作为当前虚拟油门开度；
[0009] 在所述当前巡航目标速度大于或者等于当前巡航速度时，如果所述当前巡航目标扭矩大于发动机的当前最大输出扭矩，则：
[0010] 根据所述当前虚拟油门开度和当前车速，确定加速降挡类型输出至自动变速箱控制单元，以使所述自动变速箱控制单元根据所述加速降挡类型执行对应的离合器控制和挡位控制；
[0011] 所述自动变速箱控制单元向发动机控制器输出对应所述加速降挡类型的急加速扭矩
请求和所述当前巡航目标扭矩，以使发动机控制器根据接收到的包括所述急加速扭矩请求和所述当前巡航目标扭矩在内的所有扭矩需求确定当前需求扭矩，并通过控制发动机
点火角和节气门开度实现所述当前需求扭矩。
[0012] 优选地，所述方法还包括：
[0013] 在所述当前巡航目标速度小于当前巡航速度时，如果所述当前巡航目标速度相对当前巡航速度的变化率小于或者等于急减速
阈值，则：
[0014] 将当前车速乘以提前降挡系数，得到已修正当前车速；
[0015] 根据所述当前虚拟油门开度和已修正当前车速，确定急减速降挡类型输出至自动变速箱控制单元，以使所述自动变速箱控制单元根据所述急减速降挡类型执行对应的离合器控制和挡位控制；
[0016] 所述自动变速箱控制单元向发动机控制器输出对应所述急减速降挡类型的急减速扭矩请求，以使发动机控制器根据接收到的包括所述当前巡航目标扭矩和所述急减速扭矩请求在内的所有扭矩需求确定当前需求扭矩，并通过控制发动机点火角和节气门开度实现所述当前需求扭矩。
[0017] 优选地，所述方法还包括：
[0018] 在所述当前巡航目标速度小于当前巡航速度时，如果所述当前巡航目标速度相对当前巡航速度的变化率大于急减速阈值，则：
[0019] 根据所述当前虚拟油门开度和当前车速，确定减速降挡类型输出至自动变速箱控制单元，以使所述自动变速箱控制单元根据所述减速降挡类型执行对应的离合器控制和挡位控制；
[0020] 所述自动变速箱控制单元向发动机控制器输出对应所述减速降挡类型的减速扭矩请求，以使发动机控制器根据接收到的包括所述当前巡航目标扭矩和所述减速扭矩请求在内的所有扭矩需求确定当前需求扭矩，并通过控制发动机点火角和节气门开度实现所述当前需求扭矩。
[0021] 优选地，所述根据所述当前巡航目标速度，计算当前巡航目标扭矩包括：
[0022] 计算所述当前巡航目标速度与当前巡航速度之间的差值，得到当前巡航速度变化量；
[0024] 根据反映汽车传动系的当前总传动比与PID调节系数间对应关系的数据，获得对应所述当前总传动比的PID调节系数作为当前PID调节系数；
[0025] 根据所述当前循环速度变化量和所述当前PID调节系数，计算得到当前巡航目标扭矩。
[0026] 优选地，所述根据反映巡航目标扭矩和发动机转速与虚拟油门开度间对应关系的数据，获得对应所述当前巡航目标扭矩和当前发动机转速的虚拟油门开度作为当前虚拟油门开度包括：
[0027] 根据反映巡航目标扭矩和发动机转速与虚拟油门开度间对应关系的数据，通过插值获得对应所述当前巡航目标扭矩和当前发动机转速的虚拟油门开度作为当前虚拟油门开度。
[0028] 优选地，所述当前虚拟油门开度小于所述自动变速箱控制单元的急加速降挡请求和急减速降挡请求时的虚拟油门开度，则：
[0029] 表明当前发动机的输出扭矩能够维持当前挡位下的车辆运行，此时所述自动变速箱控制单元停止介入对所述当前巡航速度的控制。
[0031] 巡航控制扭矩需求计算模
块，该模块用于接收发动机转速
信号和驾驶员输入的当前巡航目标速度，通过传递函数转化为当前巡航目标扭矩，根据所述当前巡航目标扭矩结合所述发动机转速信号，利用线性插值公式y＝y0+α(y1-y0)计算得到当前虚拟油门开度信号，并将所述当前虚拟油门开度信号输出至自动变速箱控制单元；
[0032] 变速箱控
制模块，该模块用于接收当前巡航目标速度信号和当前虚拟油门开度信号，并通过自动变速箱控制单元所获得的所述当前巡航目标速度信号和所述当前虚拟油门开度信号执行对应的离合器控制和挡位控制
[0033] 系统扭矩协调模块，该模块用于接收所述自动变速箱控制单元向发动机控制器输出的急加速扭矩请求或急减速扭矩请求以及所述当前巡航目标扭矩，以使发动机控制器根据接收到的包括所述急加速扭矩请求或所述急减速扭矩请求以及所述当前巡航目标扭矩在内的所有扭矩需求确定当前需求扭矩，并通过控制发动机点火角和节气门开度实现所述当前需求扭矩。
[0034] 本发明的有益效果在于：
[0035] 本发明的一种汽车的巡航控制方法和系统，通过巡航控制系统中巡航控制扭矩需求计算模块来接收发动机转速信号和驾驶员输入的当前巡航目标速度，然后利用传递函数转化为当前巡航目标扭矩，根据当前巡航目标扭矩结合所述发动机转速信号，利用线性插值公式计算得到当前虚拟油门开度信号，并将当前虚拟油门开度信号输出至自动变速箱控制单元，然后再利用变速箱
控制模块获得的当前巡航目标速度信号和当前虚拟油门开度信号执行对应的离合器控制和挡位控制，最后通过系统扭矩协调模块来接收自动变速箱控制单元向发动机控制器输出的急加速扭矩请求或急减速扭矩请求以及所述当前巡航目标扭矩，以使发动机控制器根据接收到的包括急加速扭矩请求或急减速扭矩请求以及当前巡航目标扭矩在内的所有扭矩需求确定当前需求扭矩，并通过控制发动机点火角和节气门开度实现所述当前需求扭矩来完成汽车在巡航控制过程中的降挡急加速或降挡急减速。本发明的巡航控制方法将自动变速箱控制单元和发动机控制器进行了有效的结合，通过此巡航控制方法解决了此前汽车在巡航控制过程中无法进行急加速和急减速的问题，不仅增加了驾驶员在巡航控制中的驾驶乐趣，同时还能够使得汽车在巡航控制过程中遇到危险情况时能够做出更加迅速的反应，进一步提高汽车在巡航控制过程中的行驶安全性。
附图说明
[0036] 接下来将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明，其中：
[0038] 图2是本发明实施例的换挡线标定方法示意图；
[0039] 图3是本发明实施例的系统判断
流程图；
[0040] 上图中标记：
[0041] 1、巡航控制扭矩需求计算模块 2、变速箱控制模块[0042] 3、系统扭矩协调模块
具体实施方式
[0043] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0044] 如图1所示，本发明的一种汽车的巡航控制方法如下：
[0046] S2：根据获取的汽车巡航开关信号，通过计算获取驾驶员输入的当前巡航目标速度。
[0047] S3：根据当前巡航目标速度，计算当前巡航目标扭矩。
[0048] S4：根据反映巡航目标扭矩和发动机转速与虚拟油门开度间对应关系的数据，获得对应当前巡航目标扭矩和当前发动机转速的虚拟油门开度作为当前虚拟油门开度。
[0049] S5：根据当前巡航目标速度和当前巡航目标扭矩进行急加速请求或急减速请求的判断。
[0050] S51：如果判断为急加速请求，即当前巡航目标速度大于或者等于当前巡航速度时，做如下操作：
[0051] S511：确认当前巡航目标扭矩大于发动机的当前最大输出扭矩。
[0052] S512：查询加速降档的换挡线，并根据当前虚拟油门开度和当前车速，确定加速降挡类型。
[0053] S513：将加速降档类型输出至自动变速箱控制单元，以使自动变速箱控制单元根据加速降挡类型执行对应的离合器控制和挡位控制。
[0054] S514：或者直接进行
发动机扭矩增加控制。
[0055] S515：自动变速箱控制单元向发动机控制器输出对应加速降挡类型的急加速扭矩请求和当前巡航目标扭矩，以使发动机控制器根据接收到的包括急加速扭矩请求和当前巡航目标扭矩在内的所有扭矩需求确定当前需求扭矩，并通过控制发动机点火角和节气门开度实现所述当前需求扭矩，最终完成急加速请求。
[0056] S52：如果判断为急减速请求，当前巡航目标速度小于当前巡航速度时，做如下操作：
[0057] S521：自动变速箱控制单元向发动机控制器输出对应减速降挡类型的减速扭矩请求，以使发动机控制器根据接收到的包括当前巡航目标扭矩和减速扭矩请求在内的所有扭矩需求确定当前需求扭矩，并减少发动机的点火角。
[0058] S522：减少发动机的节气门开度，即减少发动机的进气量来实现当前需求扭矩。
[0059] S523：确认是否达到降档点。
[0060] S524：根据达到降档点的判断，将减速降档类型输出至自动变速箱控制单元，以使自动变速箱控制单元根据减速降挡类型执行对应的离合器控制和挡位控制。
[0061] S525：或者直接通过减少发动机的点火角。
[0062] S526：减少发动机的节气门开度，即减少发动机的进气量。
[0063] S527：最终完成急减速请求。
[0064] 如图2所示，本发明的一种汽车的巡航控制系统，通过巡航控制系统中巡航控制扭矩需求计算模块1来接收发动机转速信号和驾驶员输入的当前巡航目标速度，然后利用传递函数转化为当前巡航目标扭矩，根据当前巡航目标扭矩结合所述发动机转速信号，获得对应当前巡航目标扭矩和当前发动机转速的虚拟油门开度作为当前虚拟油门开度，在当前巡航目标速度大于或者等于当前巡航速度时，如果当前巡航目标扭矩大于发动机的当前最大输出扭矩，则根据当前虚拟油门开度和当前车速，确定加速降挡类型输出至自动变速箱控制单元；在当前巡航目标速度小于当前巡航速度时，如果当前巡航目标速度相对当前巡航速度的变化率小于或者等于急减速阈值，则将当前车速乘以提前降挡系数，得到已修正当前车速；根据当前虚拟油门开度和已修正当前车速，确定急减速降挡类型输出至自动变速箱控制单元；在当前巡航目标速度小于当前巡航速度时，如果当前巡航目标速度相对当前巡航速度的变化率大于急减速阈值，则根据当前虚拟油门开度和当前车速，确定减速降挡类型输出至自动变速箱控制单元；在完成上述三步确认后，利用变速箱控制模块2获得的当前巡航目标速度信号和当前虚拟油门开度信号执行对应的离合器控制和挡位控制，最后通过系统扭矩协调模块3来接收自动变速箱控制单元向发动机控制器输出的急加速扭矩请求或急减速扭矩请求以及所述当前巡航目标扭矩，以使发动机控制器根据接收到的包括急加速扭矩请求或急减速扭矩请求以及当前巡航目标扭矩在内的所有扭矩需求确定当前需求扭矩，并通过控制发动机点火角和节气门开度实现所述当前需求扭矩来完成汽车在巡航控制过程中的降挡急加速或降挡急减速。
[0065] 如图2所示，上述巡航控制方法主要是通过巡航控制系统中的巡航控制扭矩需求计算模块1、变速箱控制模块2和系统扭矩协调模块3相互配合来实现的，而反应在驾驶员侧的控制机构主要为巡航控制开关，一般的巡航控制按钮设置在汽车
方向盘或者控制面板上，无论何种巡航控制按钮上均设置有主开关、set/-、resume/+、cancel这四个按键，
发动机控制单元根据巡航控制开关所输入的不同
电压来进行开关信号识别，其中各个按钮的电压信号表如下所示：
[0066]功能 电压值(v)
主开关关闭 0.71
Cancel 1.51
Resume/+ 2.43
set/- 3.33
主开关开启 4.31
[0067] 根据上表，当车辆处于巡航状态时，驾驶员可以通过操作不同的按钮来实现不同的巡航加速和巡航减速功能，其中：
[0068] ⑴、在点按resume/+键(按键时间小于0.5秒)时，发动机控制器判定为巡航点加速。
[0069] ⑵、在长按resume/+键(按键时间大于0.5秒)时，发动机控制器判定为巡航常加速。
[0070] ⑶、在点按set/-键(按键时间小于0.5秒)时，发动机控制器判定为巡航点减速。
[0071] ⑷、在长按set/-键(按键时间大于0.5秒)时，发动机控制器判定为巡航长减速。
[0072] 另外，在上述巡航控制中，主要以当前巡航目标速度和当前车速的差值作为巡航控制的输入，其中当前巡航目标速度的计算方法如下：
[0073] ⑴、当巡航点加速或点减速时，当前巡航目标速度＝当前车速+/-5km/h[0074] ⑵、当巡航长加速或长减速时，当前巡航目标速度＝当前车速×(1+当前巡航目标速度的加速度×按键时间)
[0075] 其中，当前巡航目标速度的加速度可以通过下表查询得出：
[0076]当前车速 40 60 80 90 100 120 140 240
加速度 0.74988 0.45018 0.22 0.20008 0.20008 0.20008 0.20008 0.20008[0077] 当前巡航目标扭矩可以根据当前循环速度变化量和当前PID调节系数，通过计算得到。当前巡航目标扭矩的计算公式为：
[0078] 其中，Kp为比例系数，Ki为积分时间常数，Kd为微分时间常数，Kp、Ki、Kd是与汽车传动比相关的量，可以通过下面的比例系数查询表得到：
[0079]
[0080] 根据反映巡航目标扭矩和发动机转速与虚拟油门开度间对应关系的数据，获得对应当前巡航目标扭矩和当前发动机转速的虚拟油门开度作为当前虚拟油门开度，具体的当前虚拟油门开度查询表如下(X轴表示当前巡航目标扭矩，Y轴表示当前发动机转速)：
[0081]0.0 7.0 14.021.0 30.035.041.047.0 53.063.073.084.0 94 100 110
700.0 0.03.2 6.4 9.2 10.911.813.014.2 15.517.620.725.7 36.3 47.2 73.4
1000.0 0.04.7 9.1 10.6 12.513.614.916.2 17.520.223.128.4 39.0 50.4 77.0
1400.0 0.06.2 10.0 12.0 14.315.516.8 18.2 19.822.525.9 31.9 42.9 54.9 81.8
1800.0 0.07.9 11.3 13.8 16.217.519.1 20.7 22.325.329.0 35.4 45.9 59.0 85.0
2200.0 0.09.2 13.0 15.318.119.421.1 22.724.527.531.6 38.049.7 62.6 87.6
2600.0 0.010.114.2 16.619.520.922.7 24.526.329.733.7 40.052.8 65.6 88.7
3000.0 0.011.014.9 17.720.622.124.0 25.827.731.235.2 41.855.7 68.3 89.4
3500.0 0.011.7 15.5 18.421.523.1 25.1 27.129.132.6 36.7 43.758.40 70.70 90.00
4000.0 0.012.5 16.2 19.222.524.3 26.4 28.430.433.9 38.3 45.260.70 73.00 90.60
4500.0 0.013.1 16.819.723.124.9 27.029.031.034.8 39.647.562.80 75.10 91.10
5000.0 0.013.6 17.420.323.725.5 27.729.731.835.6 41.049.565.00 77.00 91.60
6000.0 0.014.0 18.621.625.026.8 29.031.133.538.2 43.552.667.70 78.90 92.20[0082] 本发明巡航控制方法的工作原理如下：
[0083] ⑴、巡航点加速的实现是指驾驶员通过点按巡航控制按钮上的resume/+键，使得当前巡航目标速度以5km/h的稳定速度增加，如果当前巡航目标速度增加的梯度每秒小于10km/h时，发动机控制器判定此加速请求属于一般加速请求，发动机控制器接收到巡航控制按钮的开关信号后，计算当前巡航目标速度及当前车速之间的差值，并根据发动机控制器中所判定的汽车当前传动比，经过插值运算，得到PID控制的比例系数、积分系数以及微分系数，计算出当前巡航目标扭矩，当此当前巡航目标扭矩小于或等于发动机的当前最大输出扭矩时，通过快速增加发动机点火角实现当前转速下的最大扭矩，并且增加节气门的开度，增加进气量，继续提高发动机扭矩直至当前巡航目标扭矩得到实现，从而完成驾驶员的一般加速请求。
[0084] ⑵、巡航点减速的实现是指驾驶员通过点按巡航控制按钮上的set/-键，使得当前巡航目标速度以5km/h的稳定速度递减，如果当前巡航目标速度增加的梯度每秒小于-10km/h时，发动机控制器判定此加速请求属于一般减速请求，发动机控制器接收到巡航控制按钮的开关信号后，计算当前巡航目标速度及当前车速之间的差值，并根据发动机控制器中所判定的汽车当前传动比，经过插值运算，得到PID控制的比例系数、积分系数以及微分系数，计算出当前巡航目标扭矩，通过快速减小发动机点火角实现当前转速下的最小扭矩，并且减小节气门的开度和进气量，继续减少发动机扭矩直至当前巡航目标扭矩得到实现，从而完成驾驶员的一般减速请求。
[0085] ⑶、巡航急加速的实现是指驾驶员通过长按巡航控制按钮上的resume/+键使得当前巡航目标速度快速增加，如果当前巡航目标速度增加的梯度每秒大于15km/h时，发动机控制器判定此加速请求属于急加速请求，发动机控制器接收到巡航控制按钮的开关信号后，计算当前巡航目标速度及当前车速之间的差值，并根据发动机控制器中所判定的汽车当前传动比，经过插值运算，得到PID控制的比例系数、积分系数以及微分系数，计算出当前巡航目标扭矩，当此当前巡航目标扭矩小于或等于发动机的当前最大输出扭矩时，通过快速增加发动机点火角实现当前发动机转速下的最大输出扭矩，并且通过快速增加节气门的开度和进气量，继续提高发动机扭矩直至当前巡航目标扭矩得到实现，从而完成驾驶员的急加速请求。而在当前巡航目标扭矩大于发动机的当前最大输出扭矩时，仅仅通过发动机控制器的控制将使得急加速响应时间变长，此时自动变速箱控制单元通过查询如图3所示的巡航控制换挡线选择目标挡位，进行加速降挡操作，同时根据加速降挡类型选择不同的离合器压
力控制策略，在此过程中，自动变速箱控制单元会向发动机控制器输出对应加速降挡类型的急加速扭矩请求和当前巡航目标扭矩，并通过快速增加发动机点火角实现当前发动机转速下的最大输出扭矩，还通过快速增加节气门的开度和进气量，继续提高发动机扭矩直至当前巡航目标扭矩得到实现，从而完成驾驶员的急加速请求。
[0086] 需要指出的是，加速降挡的类型选择与图3所示的换挡线的标定策略有直接关系，图3中所示的为一个巡航控制的换挡线标定曲线，其中实线为升挡线，虚线为降挡线，黑色箭头为通过当先巡航车速反算出来的当前虚拟油门开度，三个黑色
节点为当前虚拟油门开度与三条降挡线的交点，代表了可能挂上的低挡位，假设此时车辆运行在6挡，如果计算得到的当前虚拟油门开度大于40％、60％和85％，就会相应触发从6挡开始降一个挡、降两个挡和降三个挡的操作，相应的离合器控制策略为：由6挡降为5挡时，自动变速箱控制单元会向发动机控制器发出急加速扭矩请求，发动机控制器相应提高发动机扭矩以提高发动机转速至5挡对应的轴转速，发动机转速提升完成后，离合器的扭矩进行交替，扭矩交替结束后，换挡完成。而从6挡开始降两个挡和降三个挡的操作可以顺次进行。
[0087] ⑷、巡航急减速的实现是指驾驶员通过长按巡航控制按钮上的set/-键，使得当前巡航目标速度快速减少，如果当前巡航目标速度减少的梯度每秒大于-15km/h时，发动机控制器判定此减速请求属于急减速请求，发动机控制器接收到巡航控制按钮的开关信号后，计算当前巡航目标速度及当前车速之间的差值，并根据发动机控制器中所判定的汽车当前传动比，经过插值运算，得到PID控制的比例系数、积分系数以及微分系数，计算出当前巡航目标扭矩，并通过快速减少发动机点火角实现当前发动机转速下的最小输出扭矩，并且通过快速减少节气门的开度和进气量，继续减少发动机扭矩直至车速减至减速降挡点，进而通过减速降挡来利用发动机进行
制动，从而完成驾驶员的急减速请求。
[0088] 以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或
修改为等同变化的等效实施例，仍未超出
说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
