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电动汽车定速巡航模式控制设计方法

news 来源：原创 2025/6/25 15:09:04

电动汽车定速巡航功能是一个驾驶辅助功能，帮助驾驶员在高速公路、封闭快速路、长途驾驶、固定限速路段、车流量较小的郊区或城际公路等工况实现以设定车速稳速行驶，减少驾驶员操作负担。电动汽车定速巡航模式的设计主要包括定速巡航进入退出条件的设定，定速巡航模式车速加减的调整方式，定速巡航车速的控制方式。本文介绍电动汽车定速巡航模式控制设计方法。

一、定速巡航模式设计需要的技术资料

1、定速巡航控制按键定义

2、定速巡航允许工作的车速范围

3、电机转速扭矩特性MAP

4、电池功率输出特性

5、影响定速巡航进入退出的信号定义

二、定速巡航模式进入退出条件

1、定速巡航进入条件

2、定速巡航模式退出条件

3、定速巡航功能暂停及重新进入

三、定速巡航车速设定及控制方式

1、定速巡航车速设定方式

2、定速巡航车速控制方式

四、总结

一、定速巡航模式设计需要的技术资料

1、定速巡航控制按键定义

一般车辆定速巡航控制按键有5个，分别为巡航ON、巡航OFF、巡航V+、巡航V-、巡航RES，分别控制定速巡航进入、定速巡航退出、定速巡航设定车速增加、降低、定速巡航车速恢复至之前设定车速，按键一般以硬线信号的形式发送至VCU，即高电平或低电平有效的开关信号，VCU接收到巡航功能按键的信号后，进行定速巡航功能控制

2、定速巡航允许工作的车速范围

一般定速巡航车速设定车速范围为40km/h到120km/h，但是对于部分专用车辆根据其功能需要可设定为低速巡航（车速5-40km/h），比如用于城市洒水、清扫等专用车

3、电机转速扭矩特性MAP

一般由电机厂家通过台架测试获得，包含不同电机转速对应的最大扭矩特性、不同电机转速及扭矩对应机械功率、电功率、电压、电流、电机效率、系统效率等

4、电池功率输出特性

峰值允许输出功率及持续允许输出功率（该数据一般会通过BMS通过CAN总线实时发送），需要BMS相关信号的CAN通讯协议

5、影响定速巡航进入退出的信号定义

制动踏板信号、加速踏板信号、档位信号、ABS激活信号、车辆故障信号等信号的定义，以上信号是硬线信号或CAN信号，需要给出相应的信号电气特性图或CAN通信矩阵定义

二、定速巡航模式进入退出条件

1、定速巡航进入条件

1）当前车速在设定的定速巡航车速范围内
2）VCU检测到巡航ON开关请求信号有效且当前不处于巡航模式
3）VCU未检测到制动踏板信号
4）VCU未接收到ABS激活信号
5）档位为D档
6）无整车二级或以上故障（限功率&禁止行车&下高压故障）
7）无超车需求或不处于超车状态（即加速踏板开度为0）

2、定速巡航模式退出条件

1）VCU检测档位为非D档
2）当前处于巡航状态，VCU检测到巡航OFF停机信号
3）VCU接收到ABSActive激活信号
4）整车二级及以上故障（限功率&禁止行车&下高压故障）
5）车速不在定速巡航设定的车速范围内
VCU判定满足上述任一条件后，则退出巡航模式，恢复至正常驱动管理模式。

3、定速巡航功能暂停及重新进入

在巡航过程中，当踩下制动踏板时会暂时退出巡航，欲恢复定速巡航功能时，需要满足以下条件：
1）VCU检测到巡航RES信号
2）车速提高到40km/h以上
当同时满足上述条件后，VCU控制车辆以上一次设定的巡航速度行驶。
如系统完全退出定速巡航功能，将取消先前设定的巡航速度。如要重新进入巡航系统，则要按进入巡航模式条件重新操作。

三、定速巡航车速设定及控制方式

1、定速巡航车速设定方式

驾驶员可以预先将车速设定在N(N≥40) km/h，可以使用以下任一种方法改变预设定的巡航车速：
1）VCU接收车速增加信号巡航ON/V+，响应提高车速需求，每次该信号有效在原有基础上增加1km/h（可标定），若车速增加至设定最高车速，再次接收到车速增加信号巡航V+，保持最高车速不再增加
2）VCU接收巡航V-信号，响应降低车速需求，每次该信号有效在原有基础上减小1km/h（可标定），若车速减小至40km/h，再次接收到巡航V-信号，保持巡航车速40km/h不再减小
3）踩下加速踏板，同时巡航V+信号有效；当车速增加到所需车速时松开踏板和巡航按键，以最后松开时的车速作为定速巡航车速进行巡航。若车速增加至＞125km/h退出定速巡航（最高车速限速120km/h，正常情况车速不会超过120km/，此设定仅用于异常情况车速超出最高设定车速时适用）
4）踩下制动踏板，同时巡航V-信号有效；当车速降低到所需车速时松开踏板和巡航按键，以最后松开时的车速作为定速巡航车速进行巡航。若车速减小至＜40km/h退出定速巡航。

2、定速巡航车速控制方式

当VCU判定同时满足上述条件后，VCU通过进入定速巡航模式同时VCU将当前车速作为巡航车速发送出来，计算得出需求扭矩发送至MCU，MCU驱动电机以一定转速工作。
定速巡航扭矩控制一般以设定定速巡航车速、当前车速、当前允许最大输出扭矩作为输入量，对比当前车速与设定定速巡航车速的差值，通过PID控制算法，进行输出扭矩的调节，形成闭环控制，从而保证车速维持在设定定速巡航车速附近。PID参数可以通过仿真及实车标定调整，最终的目标是车辆能够稳定在设定的定速巡航车速附近（±2km/h）行车，车辆无抖动。