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【摘要】随着汽车科技发展，汽车智能化、互联化成为趋势，驾驶模式通过调整车辆悬挂、动力和转向满足用户特殊需求，其控制方法影响用户体验和汽车性能，研究汽车驾驶控制方法意义重大。文中提出一种整车驾驶模式管理系统，在驾驶模式允许切换时，用户可操作模式开关切换整车驾驶模式，包括正常、经济、运动和山地模式。功能实现上，开关执行机构连接车身控制器，模式切换仲裁在变速器控制器，车身、发动机和变速器控制器及仪表、车机模块相互配合实现功能。文章对各控制器的功能设计需求和驾驶模式切换策略进行详细阐述，包括功能开启逻辑、功能判断逻辑和功能执行逻辑，最后得出所提驾驶模式切换控制方法具有稳定性强、可靠性高、闭环控制等优势的结论。
0引言
驾驶模式指通过对车辆的悬挂、动力、转向进行调整，以满足用户特殊的驾驶需求。随着汽车科技的不断发展，汽车智能化、互联化已经成为趋势。汽车智能控制系统为驾驶者提供了多种驾驶模式，用来满足不同个性化需求[2]。驾驶模式的控制方法与逻辑会极大地影响用户体验和汽车性能。因此，研究汽车驾驶的控制方法对汽车的研究具有重要意义[4-5]。
1总体功能实现方案设计
在驾驶模式允许切换的条件下，用户通过操作模式开关来切换整车驾驶模式，从而满足用户对驾驶经济性、动力性和平顺性的要求间。在不同驾驶模式之下，发动机和变速器的工作逻辑是不同的，所需要达到的目的也是不同的。驾驶模式主要有正常模式Normal、经济模式ECO、运动模式Sport和山地模式Mountain。驾驶模式功能实现需要先对功能进行部署，对每个模块系统进行功能执行的分配。开关执行机构连接在车身控制器BCM上，同时通过车身控制器对用户开关请求进行转发，并采集仲裁控制器机构的状态来驱动指示灯亮起。模式切换的仲裁部署在变速器控制器上，判断所有的执行机构的执行状态与目标状态是否一致，若一致，则将仲裁状态提供给仪表和车机进行显示；若无法切换成功，则变速器控制切换目标状态为上一时刻的模式，并请求车身控制器、发动机控制器的模式状态切换回到上一时刻的模式。驾驶控制逻辑原理如图1所示。
2控制器的功能设计需求
2.1车身控制器功能设计要求
车身控制器BCM作为开关请求的传递者以及开关指示灯的驱动者，其主要功能设计要求包含以下两点。
1）能够判断整车是否满足驾驶模式切换条件。当整车处于允许切换驾驶模式的状态时，采集模式开关信号，并将对应的驾驶模式请求信号发送到总线上。
2）根据变速器控制器TCU发送的模式切换仲裁结果，同步自身的模式请求信号，同时点亮对应的模式开关工作指示灯。
2.2发动机控制器功能设计要求
发动机控制器EMS根据车身控制器BCM发送的驾驶模式请求信号切换对应的驾驶模式。如果存在故障导致无法切换时，发动机控制器EMS会报出错误标志位，并发送EMS模式切换状态信号。
2.3变速器控制器的功能设计要求
变速器控制器TCU根据BCM发送的驾驶模式请求信号和EMS发送的模式状态切换信号来进行仲裁，并进人对应的驾驶模式，同时发出仲裁结果信号。另外，如果变速器存在故障导致无法切换，变速器控制器TCU会报出错误标志位。
2.4显示功能设计要求
在驾驶模式切换过程中，仪表模块IC和车机模块IVI共同承担显示功能。IC模块和车机IVI模块接收来自变速器控制器TCU的仲裁结果信号后，分别显示不同的内容。仪表接收变速器控制器的仲裁结果后，会显示对应模式的功能图标，并且依据变速器仲裁结果信号进行相应的显示。仪表显示信息详见表1。
车机IVI显示屏上显示内容和仪表IC不同。车机在监控到变速器控制器采集的仲裁结果后进行文字弹框显示，文字弹框显示3s，主要用于提醒用户驾驶模式已经切换到预定的模式状态，为用户提供更舒适的驾驶体验。车机显示信息见表2。
3驾驶模式切换策略
3.1功能开启逻辑
开关选型为拨杆复位式开关，该拨杆复位式开关硬线连接在车身控制器上，通过车身控制器采集开关的切换状态。开关开启条件是整车处于D挡且电源模式为ON挡电。根据开关的上拨、下拨动作，通过硬线信号发送给车身控制器，车身控制器再通过总线信号发送给仲裁控制器进行功能执行判断。BCM需要基于当前BCM_Driving_mode_req的值，按照驾驶模式切换顺序（正常模式Normal、经济模式ECO、运动模式Sport、山地模式Mountain、可循环切换，默认为Normal模式，每次电源切断后，下次上电都发送默认值Normal）和开关拨动方向及次数发送对应的驾驶模式。车身控制器BCM需要等待执行机构发动机控制器EMS和变速器控制器TCU的驾驶切换完成后，再根据变速器控制器TCU发送的模式切换控制执行结果TCU_StGearMode来同步自己的模式请求信号BCM_Driving_mode_req。比如，当前整车处于ECO模式，上拨拔发送Normal模式，下拨则发送Sport模式。
另外，模式开关工作指示灯根据车身控制器的总线信号来驱动。上电后，车身控制器BCM根据变速器控制器TCU发送的驾驶模式状态点亮对应的模式指示灯。当开关按照目标要求切换时，工作指示灯闪烁。在预定时间内，如果变速器仲裁结果和车身控制器发送的请求一致，则立即常亮目标模式工作指示灯；若仲裁结果和请求不一致时，则指示灯闪烁一段时间后，车身控制器BCM依据TCU_StGearMode仲裁结果状态点亮对应的工作指示灯。开关切换逻辑原理如图2所示。
3.2功能判断逻辑
驾驶模式切换判断执行控制器为变速器控制器TCU。变速器控制器TCU在接收到车身控制器BCM采集的开关请求后，通过总线信号BCM_Driving_mode_req发送到总线上。同时，变速器控制器监控发动机控制器和车身控制器的模式状态信号是否一致。若状态一致，变速器控制器进入对应的驾驶模式，并将驾驶模式状态信号TCU_StGearMode发送到总线上。若切换不成功，则存在以下3种情况，对应的处理逻辑如下。
1）若发动机控制器EMS未能切换到目标模式，而变速器控制器TCU切换到目标模式，为了保持系统的一致性，变速器控制器仍然切换回上一时刻的驾驶模式。同时，确保仲裁模式状态TCU_StGear-Mode和实际状态TCU_Driving_mode_req保持一致。
2）当变速器控制器TCU和发动机控制器EMS接收到开关请求信号BCM_Driving_mode_req后，若在一定时间内，发动机控制器EMS切换成目标驾驶模式EMS_ATSDrivingModeStatu，而变速器控制器TCU没有切换成目标驾驶模式，则变速器控制器TCU会将TCU_Driving_mode_req更新成上一个时刻的驾驶模式。同时，仲裁结果TCU_StGearMode与实际状态信号TCU_Driving_mode_req值同步。车身控制器BCM接收到仲裁结果状态TCU_StGearMode后，同步更新开关请求BCM_Driving_mode_req回到上一个时刻驾驶模式，发动机控制器EMS响应开关请求信号BCM_Driving_mode_req，并切换回上一时刻的驾驶模式。
3）如果开关切换过程中，变速器控制器TCU或者发动机控制器EMS发生系统故障，即TCU_DrivingModeChange_Fault_flag==Oxl:Fault 或 EMS_DrivingModeChange_Fault_flag==Oxl:Fault时，无法完成驾驶模式的切换。此时，TCU会重新置位于Normal模式。BCM接收到TCU_StGearMode为Normal后，会发送BCM_Driving_mode_req_BCM为 Normal 给EMS，EMS此时将会置位于Normal模式。表3为控制器驾驶模式映射关系，有助于清晰地了解各个模块之间的模式切换映射关系。图3为TCU的模式切换流程图，可以直观地呈现变速器控制器TCU在不同情况下的模式切换逻辑和决策过程。
3.3功能执行逻辑
发动机控制模块EMS作为驾驶功能执行机构之一，仅接收来自车身控制器转发的开关请求。当监控到开关请求命令BCM_Driving_mode_req后，EMS切换对应的驾驶模式，同时同步更新发动机控制器的驾驶执行状态EMS_ATSDrivingModeStatus。当前发动机控制器EMS只支持正常Normal模式、经济模式ECO、运动模式Sport这3种模式，车身控制器采集的开关请求和发动机控制器映射关系见表4。
在接收到开关请求命令BCM_Driving_mode_req后，如果发动机控制器EMS无法支持切换到目标驾驶模式，比如发动机控制器内部发生故障时，发动机控制器EMS会发出错误标志位信息，即EMS_DrivingModeChange_Fault_flag=Oxl：Fault的信号。同时，发动机控制器EMS仍然保持当前驾驶模式不变。变速器控制器TCU接收到来自发动机控制器的错误信息后，将仲裁结果TCU_StGearMode置位于Normal模式。车身控制器BCM根据仲裁结果并执行Normal驾驶模式请求，开关更新请求为正常模式，此时EMS会根据BCM_Driving_mode_req请求将驾驶模式置位于Normal模式。发动机控制驾驶模式切换流程如图4所示。
4结论
针对用户的个性化驾驶模式的功能需求，提出一种整车驾驶模式管理系统来进行驾驶模式的切换控制。该系统设计并定义了驾驶模式的功能开启、功能执行、功能仲裁等切换控制策略，同时对各控制器在实现驾驶模式方面的功能需求进行了分配。所提出的驾驶模式切换控制方法具有稳定性强、可靠性高以及闭环控制等优势。
参考文献
[1]张晓，杨凌云，杨志超，等.新能源商用车驾驶模式的控制研究[].汽车电器，2023（6)：40-42.
[2]刘钦，张小波，赵能卿.关于跨平台的整车电子电气架构的分析与设计研究[J].汽车知识，2023，23（2）：25-27.
[3]李天景，王琨，陆从相，等.四轮驱动混合动力汽车模式切换协调控制[J].车用发动机，2023（1）：78-83.
[4]高明，康永升，尹乐军，等.多种驾驶模式的电动助力转向力矩控制策略研究[J].汽车零部件，2011（11）：50-55.
[5]李卫兵，吴琼，陈东峰，等.经济性驾驶模式控制策略与应用技术研究[J].车用发动机，2018（3：87-92.
[6]杨小波.一种车辆经济性驾驶模式的研究[].汽车科技，2018 (2): 36-40.