汽車(chē)電器與電子技術(shù)論文

1、汽車(chē)電器與電子技術(shù)論文汽車(chē)電器與電子技術(shù)論文姓名：張勇班級(jí)：11020201學(xué)號(hào)：1102020121自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)【摘要】根據(jù)國(guó)內(nèi)外提出并使用的使用的汽車(chē)安全預(yù)警技術(shù)，對(duì)汽車(chē)安全預(yù)警技術(shù)的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）進(jìn)行了研究。本文全面簡(jiǎn)述了自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）的工作原理和結(jié)構(gòu)組成以及使用操作，研究了自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）的發(fā)展?fàn)顩r，提出了新的改進(jìn)方案，為它的發(fā)展提供了一個(gè)新的研究方向。關(guān)鍵詞：自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng) 自動(dòng)巡航系統(tǒng) 車(chē)輛前向撞擊報(bào)警系統(tǒng) 制動(dòng)控制 時(shí)間間隙1. 前言自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（Adaptive Cruise Control，ACC）是將自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)（

2、Cruise Control System，CCS）和車(chē)輛前向撞擊報(bào)警系統(tǒng)（Forward Collision Warning System，F(xiàn)C-WS）有機(jī)結(jié)合起來(lái)，既有自動(dòng)巡航功能，又有防止前向撞擊功能。在汽車(chē)安全預(yù)警方面，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)得以迅速發(fā)展，在汽車(chē)上得以廣泛應(yīng)用。2. 自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）的工作原理、結(jié)構(gòu)組成與功能2.1 自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）的工作原理如圖1所示，沃爾沃最新推出了ACC系統(tǒng)，裝備于V60 Sports Wagon，該系統(tǒng)在行駛過(guò)程中，安裝在車(chē)輛前部的車(chē)距傳感器（雷達(dá)）持續(xù)掃描前方道路，同時(shí)輪速圖1 沃爾沃V60 Sports Wagon的ACC

3、系統(tǒng)傳感器采集車(chē)速信號(hào)。當(dāng)與前車(chē)之間的距離過(guò)小時(shí)，ACC控制單元可以通過(guò)與制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作，使車(chē)輪適當(dāng)制動(dòng)，并使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率下降，以使車(chē)輛與前方車(chē)輛保持安全距離。ACC在控制車(chē)輛制動(dòng)時(shí)，通常會(huì)將制動(dòng)減速度限制在不影響舒適的程度，當(dāng)需要更大的減速度時(shí)，ACC控制單元會(huì)發(fā)出聲光信號(hào)通知駕駛者主動(dòng)采取制動(dòng)操作。當(dāng)與前車(chē)之間的距離增加到安全距離時(shí)，ACC控制單元控制車(chē)輛按照設(shè)定的車(chē)速行駛。如圖2所示。圖2 ACC系統(tǒng)工作時(shí)的示意圖2.2 自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）的組成結(jié)構(gòu)圖3所示為ACC系統(tǒng)的組成和互聯(lián)主件系統(tǒng)。不同模塊之間通過(guò)一個(gè)串行通信網(wǎng)絡(luò)左右通信方法，俗稱(chēng)控制區(qū)域網(wǎng)

4、絡(luò)（CAN）。圖3 ACC組成（1） ACC模塊。ACC模塊的主要功能是處理雷達(dá)信息并判斷附近是否存在前方車(chē)輛。當(dāng)ACC系統(tǒng)處于“時(shí)間間隔控制狀態(tài)”時(shí)，它會(huì)發(fā)出信息到發(fā)動(dòng)機(jī)控制和制動(dòng)器控制模塊，以控制ACC車(chē)輛和目標(biāo)車(chē)輛之間的時(shí)間間隙。（2） 發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的主要功能是接受來(lái)自ACC模塊和儀表盤(pán)的信息并根據(jù)這些信息調(diào)整車(chē)速。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)控制車(chē)速。（3） 制動(dòng)控制模塊。制動(dòng)控制模塊的主要功能是在ACC控制模塊的要求下通過(guò)對(duì)每個(gè)輪胎進(jìn)行制動(dòng)從而降低車(chē)速。制動(dòng)系統(tǒng)采用電子增強(qiáng)的液壓式，如ABS制動(dòng)系統(tǒng)，而不是通過(guò)有錢(qián)全權(quán)剎車(chē)。（4） 儀表群。儀表群的主要功能是處理

5、巡航開(kāi)關(guān)和將它們的信息發(fā)送至ACC系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊。同時(shí)，儀表群也將顯示信息，以便于駕駛員了解ACC系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。（5） CAN。控制器局域網(wǎng)（CAN）是一個(gè)機(jī)動(dòng)車(chē)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，它使用2線總線來(lái)傳遞和接收數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備每個(gè)信息幀發(fā)送08個(gè)字節(jié)的能力。一個(gè)消息幀由一個(gè)08字節(jié)的前端信息和一個(gè)校驗(yàn)信息組成。前端信息是一個(gè)獨(dú)特的標(biāo)識(shí)符，用于確定優(yōu)先級(jí)。在總線空閑時(shí)網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送數(shù)據(jù)。若有多個(gè)節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)，將會(huì)有一個(gè)仲裁機(jī)制來(lái)確定由哪個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)控制總線。具有最高優(yōu)先級(jí)的信息將贏得仲裁，其信息將被發(fā)送。一旦檢測(cè)到總線空閑，發(fā)送失敗的信息將會(huì)重新發(fā)送。（6） 巡航開(kāi)關(guān)。

6、巡航開(kāi)關(guān)是裝在方向盤(pán)上的幾個(gè)按鈕，以便于司機(jī)命令和操作ACC系統(tǒng)。開(kāi)關(guān)包括以下幾個(gè)： “ON”：將系統(tǒng)置于“ACC待機(jī)狀態(tài)”。 “OFF”：取消ACC操作并將系統(tǒng)置于“ACC關(guān)閉狀態(tài)”。 “SET+”：起動(dòng)ACC并設(shè)置設(shè)定速度或加速。 “COAST”：減速。 “RESUME”：恢復(fù)到設(shè)定速度。 “TIME GAP”：增加時(shí)間間隙。 “TIME GAP”：減小時(shí)間間隔。（7） 制動(dòng)開(kāi)關(guān)。共有2個(gè)制動(dòng)開(kāi)關(guān)，分別為制動(dòng)開(kāi)關(guān)1（BS1）和制動(dòng)開(kāi)關(guān)2（BS2）；當(dāng)其中任何一個(gè)開(kāi)關(guān)被激活時(shí)，巡航控制操作取消，系統(tǒng)進(jìn)入“ACC待機(jī)狀態(tài)”。（8） 制動(dòng)燈。當(dāng)制動(dòng)控制模塊響應(yīng)ACC要求進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，將會(huì)打開(kāi)制動(dòng)燈

7、提醒后方車(chē)輛注意本車(chē)正在減速。2.3 自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）的工作狀態(tài)ACC關(guān)閉狀態(tài)ACC系統(tǒng)處于禁用狀態(tài)。ACC待機(jī)狀態(tài)系統(tǒng)處于準(zhǔn)備被駕駛員激活的狀態(tài)。ACC起動(dòng)狀態(tài)ACC系統(tǒng)處于起動(dòng)并控制車(chē)速的狀態(tài)。ACC速度控制狀態(tài)ACC起動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)子狀態(tài)，在前方?jīng)]有車(chē)輛的情況下其控制系統(tǒng)是車(chē)速達(dá)到設(shè)定速度是典型的傳統(tǒng)巡航控制系統(tǒng)。ACC時(shí)間間隙控制狀態(tài)ACC起動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)子狀態(tài)，用于控制ACC車(chē)輛與目標(biāo)車(chē)輛間的時(shí)間間隙。圖4所示為ACC狀態(tài)及其過(guò)渡。圖4 ACC狀態(tài)及過(guò)渡2.4 自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）的功能及其操縱當(dāng)ACC被激活后，有以下幾種典型操作：1） 速度控制狀態(tài)時(shí)的操作（ACC速

8、度控制）如圖5所示，當(dāng)前方無(wú)行駛車(chē)輛時(shí)，主車(chē)將處于普通的巡航行駛狀態(tài)，ACC系統(tǒng)按照設(shè)定的行駛車(chē)速對(duì)車(chē)輛進(jìn)行勻速控制。2） 跟車(chē)模式時(shí)的操作（ACC時(shí)間間隙控制）ACC系統(tǒng)進(jìn)入跟車(chē)模式或“ACC時(shí)間間隙控制狀態(tài)”，若雷達(dá)監(jiān)測(cè)到有前方進(jìn)入間隙距離之內(nèi)，在次模式的操作下，ACC系統(tǒng)將發(fā)送一個(gè)目標(biāo)速度給發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊并向制動(dòng)模塊下達(dá)減速指令，以保證車(chē)輛間設(shè)定的時(shí)間間隙。（1） 減速控制。如圖5（b）所示，當(dāng)主車(chē)前方有目標(biāo)車(chē)輛，且目標(biāo)車(chē)輛的行駛速度小于主車(chē)的行駛速度時(shí)，ACC系統(tǒng)將控制主車(chē)進(jìn)行減速，確保兩車(chē)間的距離為設(shè)定的安全距離。（2） 跟隨控制。如圖5（c）所示，當(dāng)ACC系統(tǒng)將主車(chē)減速至理想的目標(biāo)

9、值之后采用跟隨控制，與目標(biāo)車(chē)輛以相同的速度行駛。（3） 加速控制。如圖5（d）所示，當(dāng)前方的目標(biāo)車(chē)輛發(fā)生移線，或主車(chē)移線行駛時(shí)的主車(chē)前方又無(wú)行駛車(chē)輛時(shí)，ACC系統(tǒng)將對(duì)主車(chē)進(jìn)行加速控制，使主車(chē)恢復(fù)至設(shè)定的行駛車(chē)速。在恢復(fù)行使車(chē)速之后，ACC系統(tǒng)又轉(zhuǎn)入對(duì)主車(chē)的勻速控制。當(dāng)駕駛員參與車(chē)輛駕駛后，ACC系統(tǒng)將自動(dòng)退出對(duì)車(chē)輛的控制。圖5 ACC系統(tǒng)4種典型操作ACC系統(tǒng)可在速度控制模式和時(shí)間間隙（跟車(chē)）模式間自動(dòng)轉(zhuǎn)換，此運(yùn)作模式取決于相對(duì)設(shè)定速度更慢的目標(biāo)速度，以維持ACC車(chē)輛和前方車(chē)輛之間的間隙?？偟膩?lái)說(shuō)，如果沒(méi)有車(chē)輛處于間隙距離內(nèi)，該系統(tǒng)處于速度控制模式，否則，它將維持時(shí)間間隙模式。另外，駕駛員可以

10、通過(guò)“TIME GAP+”和“TIME GAP-”的開(kāi)關(guān)調(diào)整時(shí)間間隙。按“TIME GAP+”開(kāi)關(guān)，時(shí)間間隙值增加，兩車(chē)之間的間隙也隨之增加。按“TIME GAP-”的開(kāi)關(guān)，時(shí)間間隙值降低，因此兩車(chē)之間的間隙也隨之減少。3. 自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）的改進(jìn)和發(fā)展現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外使用的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）是將自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)（Cruise Control System，CCS）和車(chē)輛前向撞擊報(bào)警系統(tǒng)（Forward Collision Warning System，F(xiàn)C-WS）有機(jī)結(jié)合起來(lái)，既有自動(dòng)巡航功能，又有防止前向撞擊功能?？梢栽诖嘶A(chǔ)上，可結(jié)合全新的GPS定位系統(tǒng)、ABS防抱死系統(tǒng)

11、以及智能氣囊技術(shù)，增加汽車(chē)行駛的安全性以及操作穩(wěn)定性，同時(shí)還可以減少操作的步驟，使駕駛員駕駛汽車(chē)時(shí)更方便。還可以采用單獨(dú)的控制單元（ECU）控制自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）的操作，在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加定位控制模塊、氣囊控制模塊，提高ACC系統(tǒng)的運(yùn)行效、安全性和便利性，使它更加完美，更有實(shí)用性。4. 結(jié)語(yǔ)本文全面簡(jiǎn)述了自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）的原理、結(jié)構(gòu)以及功能，從多方面簡(jiǎn)述了自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）結(jié)合自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)（Cruise Control System，CCS）和車(chē)輛前向撞擊報(bào)警系統(tǒng)（Forward Collision Warning System，F(xiàn)C-WS）的發(fā)展?fàn)顩r以及制動(dòng)器控制、車(chē)速控制的運(yùn)用，同時(shí)還提出了一些改進(jìn)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）的方案，為它的發(fā)展提供了新的研究對(duì)象。參考文獻(xiàn)1 史文庫(kù). 汽車(chē)新技術(shù). 北京：人民交通出版社，2010.82 姜立標(biāo). 現(xiàn)在汽車(chē)新技術(shù). 北京：北京大學(xué)出版社，2012.23 桂江一. 汽車(chē)