一例客車巡航故障問題分析

王俊紅，譚福倫，黃蘇杭，李青川，費(fèi)幫生，黃宇剛

（金龍聯(lián)合汽車工業(yè) （蘇州）有限公司，江蘇 蘇州 215026）

隨著客車歐盟法規(guī)的實(shí)施，巡航系統(tǒng)應(yīng)用越來越普遍，其應(yīng)用也極大提升了客戶體驗(yàn)，此系統(tǒng)為整車ADAS應(yīng)用先進(jìn)性成果的體現(xiàn)。巡航系統(tǒng)分為定速巡航CC（Cruise Control）、自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC（Adaptive Cruise Control），本文講述客車巡航控制工作的相關(guān)控制策略，并列舉一例CC退出工作的案例，以便電器設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 CC系統(tǒng)與ACC系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 CC系統(tǒng)簡(jiǎn)介

定速巡航控制 （CC）的基本功能是使車輛實(shí)現(xiàn)按照需求的車速自動(dòng)穩(wěn)定行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU接收來自車速傳感器和各種開關(guān)的信號(hào)，對(duì)所需目標(biāo)車速與實(shí)際車速進(jìn)行比較，按照既定的控制策略實(shí)時(shí)計(jì)算出驅(qū)動(dòng)車輛穩(wěn)定行駛所需的驅(qū)動(dòng)扭矩，以達(dá)到車輛自動(dòng)穩(wěn)定行駛和減小駕駛員疲勞的目的。其控制流程如圖1所示。

圖1 定速巡航控制 （CC）控制流程

安裝定速巡航系統(tǒng)時(shí)，整車還需要給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU提供制動(dòng)信號(hào)、離合器開關(guān)信號(hào)、手制動(dòng)開關(guān)信號(hào)、巡航開關(guān)信號(hào)以及車速信號(hào)等。

1.2 ACC系統(tǒng)簡(jiǎn)介

ACC是在傳統(tǒng)巡航控制的基礎(chǔ)上，增加車輛環(huán)境感知單元，一般安裝前部毫米波雷達(dá)，用以探測(cè)前方車輛車速、車距等，從而控制車輛以保持穩(wěn)定的跟車距離的一種升級(jí)系統(tǒng)。類似于傳統(tǒng)的巡航控制，ACC系統(tǒng)可以由駕駛員選擇ACC關(guān)閉或激活，并可由駕駛員選擇相應(yīng)的跟車距離。ACC系統(tǒng)在CC系統(tǒng)基礎(chǔ)上需要與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU交互較多信息，且大部分車輛采用CAN總線控制。

2 巡航控制策略

2.1 巡航工作相關(guān)條件

不管是CC系統(tǒng)還是ACC系統(tǒng)，首先需要駕駛員打開多功能方向盤的巡航開關(guān)，多功能方向盤發(fā)送開關(guān)狀態(tài)，ECU接收到開關(guān)信號(hào)后，當(dāng)滿足圖1條件時(shí)，控制CC系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)巡航運(yùn)行狀態(tài)，反饋相應(yīng)的狀態(tài)信息。相關(guān)報(bào)文如圖2所示，此表參照J(rèn)1939附錄PGN 2560CCVS2的解釋，在控制中需要注意以下幾點(diǎn)。

1）多功能方向盤巡航按鍵，主要有巡航控制開啟開關(guān)（SPN 596）、巡航恢復(fù)按鍵 （SPN 601）、巡航控制開關(guān)（SPN 599）、巡航減速開關(guān) （SPN 600）、巡航加速開關(guān)（SPN 602）。如果有ACC系統(tǒng)，需要有ACC開關(guān) （SPN 5023）、ACC模式開關(guān) （SPN 1799）。實(shí)際車輛設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制需求，選擇相匹配的開關(guān)。

2）發(fā)動(dòng)機(jī)識(shí)別巡航開關(guān)狀態(tài)過程。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU判斷巡航開關(guān)是否打開，首先判斷巡航開啟開關(guān) （SPN 596）的狀態(tài)，若SPN 596的值為00b，則默認(rèn)為巡航開啟開關(guān)關(guān)閉操作，只有值為01b時(shí)，才能進(jìn)入巡航準(zhǔn)備狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入巡航準(zhǔn)備后，如果駕駛員按下巡航設(shè)置按鍵 （SPN 599），則發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入巡航。也有部分發(fā)動(dòng)機(jī)采用巡航加速 （+）開關(guān) （SPN 602）或者巡航減速 （-）開關(guān) （SPN 600）按鍵進(jìn)行判斷是否進(jìn)入巡航系統(tǒng)，不管采用何種方式，需要注意至少發(fā)送一幀巡航開關(guān)有效的狀態(tài)請(qǐng)求發(fā)動(dòng)機(jī)ECU進(jìn)入巡航，比如駕駛員按下巡航+或者巡航設(shè)置按鍵，則SPN 599或者SPN 600為01b，松開開關(guān)后，值為00b。

3）進(jìn)入巡航準(zhǔn)備狀態(tài)后，發(fā)動(dòng)機(jī)還要關(guān)注其他系統(tǒng)，如AEBS的巡航未允許請(qǐng)求 （SPN 5603）的狀態(tài)，若其值為01b，則AEBS反饋發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)不可以進(jìn)入巡航，則巡航退出；當(dāng)AEBS的巡航未允許請(qǐng)求值從01b更改為00b，且AEBS的巡航恢復(fù)請(qǐng)求 （SPN 5604）的值為01b時(shí)，請(qǐng)求發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)巡航，則發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)恢復(fù)到原來的巡航狀態(tài)，車速為之前設(shè)定車速。AEBS請(qǐng)求巡航暫停請(qǐng)求 （SPN 5605）工作原理同上。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)巡航狀態(tài)

發(fā)動(dòng)機(jī)是否進(jìn)入巡航狀態(tài)，通過發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)送的CCVS1巡航激活狀態(tài)信號(hào)信息 （SPN 595）或巡航狀態(tài) （SPN 527）進(jìn)行確認(rèn)；巡航激活狀態(tài)信號(hào)信息 （SPN 595）顯示是否激活巡航系統(tǒng)，巡航狀態(tài) （SPN 527）會(huì)顯示具體的巡航工作形式，如巡航暫停、巡航恢復(fù)、巡航+或者巡航-狀態(tài)等。

2.3 ACC系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的通信需求

針對(duì)安裝ACC系統(tǒng)的車輛，一般采用前方雷達(dá)進(jìn)行距離探測(cè)，并與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行交互，ACC系統(tǒng)需要獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的一些信息，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油門踏板、扭矩特性等；還需要獲取發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)送的巡航車速設(shè)置報(bào)文CCSS PGN65261以及巡航控制CCVS3 PGN64732報(bào)文等；同時(shí)根據(jù)車輛狀態(tài)發(fā)送CCVS2信號(hào)以及發(fā)送TSC1限扭請(qǐng)求等。

車輛進(jìn)入ACC系統(tǒng)，和CC系統(tǒng)類似，首先需要相應(yīng)開關(guān)信號(hào)如 ［ACC開關(guān) （SPN 5023），ACC模式開關(guān) （SPN 1799）］，開關(guān)反映駕駛員的需求。進(jìn)入ACC系統(tǒng)后，首先需要實(shí)時(shí)檢測(cè)前方車輛，按照設(shè)定速度行駛，當(dāng)檢測(cè)到前方車輛時(shí)，自動(dòng)控制車距；若前方車輛減速，根據(jù)兩車距離進(jìn)行判斷，若判斷車距過小，則發(fā)送外部制動(dòng)請(qǐng)求報(bào)文XBR請(qǐng)求制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)，請(qǐng)求發(fā)動(dòng)機(jī)限制功率輸出，調(diào)整車距；若前方車輛加速，車距過大，則根據(jù)當(dāng)前車速與設(shè)定車速對(duì)比，根據(jù)需要進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)功率控制，調(diào)整當(dāng)前控制車距，如果前方車輛變道行駛，則自動(dòng)更換跟車目標(biāo)自動(dòng)巡航。

3 一例巡航控制報(bào)文丟失引起的巡航故障

3.1 故障現(xiàn)象

一輛大巴車配置菲亞特發(fā)動(dòng)機(jī)、ZF變速器、克諾爾制動(dòng)系統(tǒng)，具有ACC巡航功能。車輛在行駛中偶發(fā)巡航退出，不能實(shí)現(xiàn)巡航功能。

3.2 故障分析與排除

該車巡航開關(guān)集成在多功能方向盤，駕駛員操縱巡航加速或者巡航減速開關(guān)，車輛未踩制動(dòng)、未拉手制動(dòng)等狀態(tài)下，車輛可以進(jìn)入定速巡航CC狀態(tài)，自適應(yīng)巡航ACC默認(rèn)開通。所以進(jìn)入定速巡航CC狀態(tài)下，默認(rèn)可以進(jìn)入ACC狀態(tài)。如圖3所示，紅色為巡航開關(guān)狀態(tài)，駕駛員按下按鈕，車身系統(tǒng)獲取信號(hào)后，發(fā)送巡航開關(guān)報(bào)文，巡航開關(guān)狀態(tài)從00b轉(zhuǎn)變?yōu)?1b，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入巡航，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的巡航激活狀態(tài)信號(hào)信息 ［Cruise Control active（SPN 595）］紫色信號(hào)由00b轉(zhuǎn)變?yōu)?1b，車輛正常行駛。

圖3 進(jìn)入巡航狀態(tài)

當(dāng)巡航進(jìn)入后，無駕駛員操作，車輛退出巡航，檢查報(bào)文發(fā)現(xiàn)，巡航開關(guān)報(bào)文有1s左右的報(bào)文丟失，見圖4紅線空隙處，此處無巡航開關(guān)報(bào)文，其后紫色線從01b轉(zhuǎn)化為00b，主要是發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)到報(bào)文超時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)退出巡航，此車輛巡航自動(dòng)退出的偶發(fā)原因找到。優(yōu)化多功能方向盤程序，問題解決。

圖4 巡航退出狀態(tài)

4 總結(jié)

本文簡(jiǎn)單介紹了CC系統(tǒng)與ACC系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)、相關(guān)控制報(bào)文、客車一般采用的基于J1939的通信協(xié)議以及相似的控制策略。通過一個(gè)故障案例分析，加深對(duì)巡航問題的分析，對(duì)電器設(shè)計(jì)人員有一定的幫助。