【摘要】隨著汽車科技發展，汽車智能化、互聯化成為趨勢，駕駛模式通過調整車輛懸掛、動力和轉向滿足用戶特殊需求，其控制方法影響用戶體驗和汽車性能，研究汽車駕駛控制方法意義重大。文中提出一種整車駕駛模式管理系統，在駕駛模式允許切換時，用戶可操作模式開關切換整車駕駛模式，包括正常、經濟、運動和山地模式。功能實現上，開關執行機構連接車身控制器，模式切換仲裁在變速器控制器，車身、發動機和變速器控制器及儀表、車機模塊相互配合實現功能。文章對各控制器的功能設計需求和駕駛模式切換策略進行詳細闡述，包括功能開啟邏輯、功能判斷邏輯和功能執行邏輯，最后得出所提駕駛模式切換控制方法具有穩定性強、可靠性高、閉環控制等優勢的結論。
0引言
駕駛模式指通過對車輛的懸掛、動力、轉向進行調整，以滿足用戶特殊的駕駛需求。隨著汽車科技的不斷發展，汽車智能化、互聯化已經成為趨勢。汽車智能控制系統為駕駛者提供了多種駕駛模式，用來滿足不同個性化需求[2]。駕駛模式的控制方法與邏輯會極大地影響用戶體驗和汽車性能。因此，研究汽車駕駛的控制方法對汽車的研究具有重要意義[4-5]。
1總體功能實現方案設計
在駕駛模式允許切換的條件下，用戶通過操作模式開關來切換整車駕駛模式，從而滿足用戶對駕駛經濟性、動力性和平順性的要求間。在不同駕駛模式之下，發動機和變速器的工作邏輯是不同的，所需要達到的目的也是不同的。駕駛模式主要有正常模式Normal、經濟模式ECO、運動模式Sport和山地模式Mountain。駕駛模式功能實現需要先對功能進行部署，對每個模塊系統進行功能執行的分配。開關執行機構連接在車身控制器BCM上，同時通過車身控制器對用戶開關請求進行轉發，并采集仲裁控制器機構的狀態來驅動指示燈亮起。模式切換的仲裁部署在變速器控制器上，判斷所有的執行機構的執行狀態與目標狀態是否一致，若一致，則將仲裁狀態提供給儀表和車機進行顯示；若無法切換成功，則變速器控制切換目標狀態為上一時刻的模式，并請求車身控制器、發動機控制器的模式狀態切換回到上一時刻的模式。駕駛控制邏輯原理如圖1所示。
2控制器的功能設計需求
2.1車身控制器功能設計要求
車身控制器BCM作為開關請求的傳遞者以及開關指示燈的驅動者，其主要功能設計要求包含以下兩點。
1）能夠判斷整車是否滿足駕駛模式切換條件。當整車處于允許切換駕駛模式的狀態時，采集模式開關信號，并將對應的駕駛模式請求信號發送到總線上。
2）根據變速器控制器TCU發送的模式切換仲裁結果，同步自身的模式請求信號，同時點亮對應的模式開關工作指示燈。
2.2發動機控制器功能設計要求
發動機控制器EMS根據車身控制器BCM發送的駕駛模式請求信號切換對應的駕駛模式。如果存在故障導致無法切換時，發動機控制器EMS會報出錯誤標志位，并發送EMS模式切換狀態信號。
2.3變速器控制器的功能設計要求
變速器控制器TCU根據BCM發送的駕駛模式請求信號和EMS發送的模式狀態切換信號來進行仲裁，并進人對應的駕駛模式，同時發出仲裁結果信號。另外，如果變速器存在故障導致無法切換，變速器控制器TCU會報出錯誤標志位。
2.4顯示功能設計要求
在駕駛模式切換過程中，儀表模塊IC和車機模塊IVI共同承擔顯示功能。IC模塊和車機IVI模塊接收來自變速器控制器TCU的仲裁結果信號后，分別顯示不同的內容。儀表接收變速器控制器的仲裁結果后，會顯示對應模式的功能圖標，并且依據變速器仲裁結果信號進行相應的顯示。儀表顯示信息詳見表1。
車機IVI顯示屏上顯示內容和儀表IC不同。車機在監控到變速器控制器采集的仲裁結果后進行文字彈框顯示，文字彈框顯示3s，主要用于提醒用戶駕駛模式已經切換到預定的模式狀態，為用戶提供更舒適的駕駛體驗。車機顯示信息見表2。
3駕駛模式切換策略
3.1功能開啟邏輯
開關選型為撥桿復位式開關，該撥桿復位式開關硬線連接在車身控制器上，通過車身控制器采集開關的切換狀態。開關開啟條件是整車處于D擋且電源模式為ON擋電。根據開關的上撥、下撥動作，通過硬線信號發送給車身控制器，車身控制器再通過總線信號發送給仲裁控制器進行功能執行判斷。BCM需要基于當前BCM_Driving_mode_req的值，按照駕駛模式切換順序（正常模式Normal、經濟模式ECO、運動模式Sport、山地模式Mountain、可循環切換，默認為Normal模式，每次電源切斷后，下次上電都發送默認值Normal）和開關撥動方向及次數發送對應的駕駛模式。車身控制器BCM需要等待執行機構發動機控制器EMS和變速器控制器TCU的駕駛切換完成后，再根據變速器控制器TCU發送的模式切換控制執行結果TCU_StGearMode來同步自己的模式請求信號BCM_Driving_mode_req。比如，當前整車處于ECO模式，上撥拔發送Normal模式，下撥則發送Sport模式。
另外，模式開關工作指示燈根據車身控制器的總線信號來驅動。上電后，車身控制器BCM根據變速器控制器TCU發送的駕駛模式狀態點亮對應的模式指示燈。當開關按照目標要求切換時，工作指示燈閃爍。在預定時間內，如果變速器仲裁結果和車身控制器發送的請求一致，則立即常亮目標模式工作指示燈；若仲裁結果和請求不一致時，則指示燈閃爍一段時間后，車身控制器BCM依據TCU_StGearMode仲裁結果狀態點亮對應的工作指示燈。開關切換邏輯原理如圖2所示。
3.2功能判斷邏輯
駕駛模式切換判斷執行控制器為變速器控制器TCU。變速器控制器TCU在接收到車身控制器BCM采集的開關請求后，通過總線信號BCM_Driving_mode_req發送到總線上。同時，變速器控制器監控發動機控制器和車身控制器的模式狀態信號是否一致。若狀態一致，變速器控制器進入對應的駕駛模式，并將駕駛模式狀態信號TCU_StGearMode發送到總線上。若切換不成功，則存在以下3種情況，對應的處理邏輯如下。
1）若發動機控制器EMS未能切換到目標模式，而變速器控制器TCU切換到目標模式，為了保持系統的一致性，變速器控制器仍然切換回上一時刻的駕駛模式。同時，確保仲裁模式狀態TCU_StGear-Mode和實際狀態TCU_Driving_mode_req保持一致。
2）當變速器控制器TCU和發動機控制器EMS接收到開關請求信號BCM_Driving_mode_req后，若在一定時間內，發動機控制器EMS切換成目標駕駛模式EMS_ATSDrivingModeStatu，而變速器控制器TCU沒有切換成目標駕駛模式，則變速器控制器TCU會將TCU_Driving_mode_req更新成上一個時刻的駕駛模式。同時，仲裁結果TCU_StGearMode與實際狀態信號TCU_Driving_mode_req值同步。車身控制器BCM接收到仲裁結果狀態TCU_StGearMode后，同步更新開關請求BCM_Driving_mode_req回到上一個時刻駕駛模式，發動機控制器EMS響應開關請求信號BCM_Driving_mode_req，并切換回上一時刻的駕駛模式。
3）如果開關切換過程中，變速器控制器TCU或者發動機控制器EMS發生系統故障，即TCU_DrivingModeChange_Fault_flag==Oxl:Fault 或 EMS_DrivingModeChange_Fault_flag==Oxl:Fault時，無法完成駕駛模式的切換。此時，TCU會重新置位于Normal模式。BCM接收到TCU_StGearMode為Normal后，會發送BCM_Driving_mode_req_BCM為 Normal 給EMS，EMS此時將會置位于Normal模式。表3為控制器駕駛模式映射關系，有助于清晰地了解各個模塊之間的模式切換映射關系。圖3為TCU的模式切換流程圖，可以直觀地呈現變速器控制器TCU在不同情況下的模式切換邏輯和決策過程。
3.3功能執行邏輯
發動機控制模塊EMS作為駕駛功能執行機構之一，僅接收來自車身控制器轉發的開關請求。當監控到開關請求命令BCM_Driving_mode_req后，EMS切換對應的駕駛模式，同時同步更新發動機控制器的駕駛執行狀態EMS_ATSDrivingModeStatus。當前發動機控制器EMS只支持正常Normal模式、經濟模式ECO、運動模式Sport這3種模式，車身控制器采集的開關請求和發動機控制器映射關系見表4。
在接收到開關請求命令BCM_Driving_mode_req后，如果發動機控制器EMS無法支持切換到目標駕駛模式，比如發動機控制器內部發生故障時，發動機控制器EMS會發出錯誤標志位信息，即EMS_DrivingModeChange_Fault_flag=Oxl：Fault的信號。同時，發動機控制器EMS仍然保持當前駕駛模式不變。變速器控制器TCU接收到來自發動機控制器的錯誤信息后，將仲裁結果TCU_StGearMode置位于Normal模式。車身控制器BCM根據仲裁結果并執行Normal駕駛模式請求，開關更新請求為正常模式，此時EMS會根據BCM_Driving_mode_req請求將駕駛模式置位于Normal模式。發動機控制駕駛模式切換流程如圖4所示。
4結論
針對用戶的個性化駕駛模式的功能需求，提出一種整車駕駛模式管理系統來進行駕駛模式的切換控制。該系統設計并定義了駕駛模式的功能開啟、功能執行、功能仲裁等切換控制策略，同時對各控制器在實現駕駛模式方面的功能需求進行了分配。所提出的駕駛模式切換控制方法具有穩定性強、可靠性高以及閉環控制等優勢。
參考文獻
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