汽車電子論文

1、華南理工大學(xué)廣州學(xué)院電子信息工程學(xué)院汽車電子控制系統(tǒng)課程論文題目汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)專業(yè)電子信息工程姓名劉幸文學(xué)號201130095042班級由信一班任課教帥張春花2014年6月15日汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)學(xué)生：劉幸文電子信息工程學(xué)院，電信1班，學(xué)號：201130095042摘要：汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)ACC能減輕駕駛員疲勞強(qiáng)度，增加汽車安全性，減小環(huán)境污染，是發(fā)展最快的駕駛員輔助系統(tǒng)之一。汽車工程師在汽車上安裝了各種主動安全裝置，這些裝置在必要時可以通過聲光的形式提醒駕駛員，并通過車載系統(tǒng)自動對車速和車輛間距等行車數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，從而有效地防止交通事故的發(fā)生。關(guān)鍵詞：自適應(yīng)巡航控制測距雷達(dá)自

2、動控制器安全刖日隨著汽車保有量的增加，交通不僅變得十分擁堵，而且交通事故不斷增加，汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)有效地防止交通事故的發(fā)生。自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)主要由車距傳感器雷達(dá)、輪速傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器以及ACC空制單元等組成。車距傳感器一般安裝在散熱器格柵內(nèi)或前保險杠的內(nèi)側(cè)，它可以探測到汽車前方200m左右的距離；在前后車輪上裝有輪速傳感器與ABS系統(tǒng)共用，可以感知車輛的行駛速度；轉(zhuǎn)向角傳感器用來判斷車輛行駛的方向；ACCB制單元采集各個傳感器的信號并進(jìn)行計算，以便可以適時地與發(fā)動機(jī)控制單元和制動防抱死控制單元交換數(shù)據(jù)。一、工作原理自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)是一種智能化的自動控制系統(tǒng)，它是在早已存在的巡航控

3、制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。在車輛行駛過程中，安裝在車輛前部的車距傳感器雷達(dá)持續(xù)掃描車輛前方道路，同時輪速傳感器采集車速信號。當(dāng)與前車之間的距離過小時，ACCB制單元可以通過與制動防抱死系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動作，使車輪適當(dāng)制動，并使發(fā)動機(jī)的輸出功率下降，以使車輛與前方車輛始終保持安全距離。自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)在控制車輛制動時，通常會將制動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，ACC®制單元會發(fā)出聲光信號通知駕駛者主動采取制動操作。當(dāng)與前車之間的距離增加到安全距離時，ACC控制單元控制車輛按照設(shè)定的車速行駛。雖然自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)可以自動控制車速，但在任何時候駕駛者都可以

4、主動進(jìn)行加速或制動。當(dāng)駕駛者在巡航控制狀態(tài)下進(jìn)行制動后，ACC®制單元就會終止巡航控制；當(dāng)駕駛者在巡航控制狀態(tài)下進(jìn)行加速，停止加速后，ACC®制單元會按照原來設(shè)定的車速進(jìn)行巡航控制。圖1-1巡航系統(tǒng)的組成通過車距傳感器的反饋信號，ACC控制單元可以根據(jù)靠近車輛物體的移動速度判斷道路情況，并控制車輛的行駛狀態(tài)；通過反饋式加速踏板感知的駕駛者施加在踏板上的力，ACC6制單元可以決定是否執(zhí)行巡航控制，以減輕駕駛者的疲勞。自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)一般在車速大丁25km/h時才會起作用，而當(dāng)車速降低到25km/h以下時，就需要駕駛者進(jìn)行人工控制。通過系統(tǒng)軟件的升級，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)可以實

5、現(xiàn)“停車/起步”功能，以應(yīng)對在城市中行駛時頻繁的停車和起步情況。自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的這種擴(kuò)展功能，可以使汽車在非常低的車速時也能與前車保持設(shè)定的距離。當(dāng)前方車輛起步后，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)會提醒駕駛者，駕駛者通過踩油門踏板或按下按鈕發(fā)出信號，車輛就可以起步行駛。自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)使車輛的編隊行駛更加輕松。ACCB制單元可以設(shè)定自動跟蹤的車輛，當(dāng)本車跟隨前車行駛時，ACCB制單元可以將車速調(diào)整為與前車相同，同時保持穩(wěn)定的車距，而且這個距離可以通過轉(zhuǎn)向盤附近的控制桿上的設(shè)置按鈕進(jìn)行選擇。圖1-2是一種典型的閉環(huán)汽車電子巡航控制系統(tǒng)原理框圖。由圖2-2可知，控制器的輸入是以下兩個車速信號的差：一個是駕

6、駛員按要求的車速設(shè)定的車速信號；另一個是實際車速的反饋信號。ECU務(wù)這兩種信號進(jìn)行比較，得出誤差信號，經(jīng)放大、處理后成為節(jié)氣門控制信號，送至節(jié)氣門執(zhí)行器，驅(qū)動節(jié)氣門執(zhí)行器工作，調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度，以修正實際車速，從而將實際車速很快調(diào)整駕駛員設(shè)定的車速，并保持包定。指令車速信號廠、誤差節(jié)氣門控制信號電子控制器積分電路圖1-2汽車巡航控制系基本原理圖通常將汽車在平坦路面上行駛時車速與節(jié)氣門開度的關(guān)系存儲在巡航控制系統(tǒng)ECU的RO"。汽車在平坦、上坡與下坡路面上行駛時的車速與節(jié)氣門開度的關(guān)系如圖2-3所示。巡航控制系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)車速自動維持汽車包速行駛。汽車在巡航定速狀態(tài)下，當(dāng)汽車速度下降

7、時，ECUfc大節(jié)氣門開度，使發(fā)動機(jī)功率升高，轉(zhuǎn)矩增大，車速到達(dá)設(shè)定速度。反之,減小節(jié)氣門的開度。系統(tǒng)進(jìn)行巡航控制時，假設(shè)在平坦路面上車速為0時，按下設(shè)定開關(guān)進(jìn)入巡航控制的自動行駛狀態(tài)，此時節(jié)氣門開度在0點(diǎn)，一旦遇到爬坡時，則行駛阻力增加，如不進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，車速就會降到最低點(diǎn)，但巡航控制器會按照一定的控制規(guī)則控制節(jié)氣門，使節(jié)氣門開度從O點(diǎn)變?yōu)锳點(diǎn)，使車速穩(wěn)定在0點(diǎn)，重新取得動力平衡。當(dāng)遇到下坡時，行駛阻力減小，巡航控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度由O點(diǎn)變到B點(diǎn)，使車速保持在0點(diǎn)取得平衡。因此，即使行駛阻力發(fā)生變化，車速也只在很小范圍內(nèi)變化，到達(dá)穩(wěn)定行駛的目的。當(dāng)車速在40knh以下、160knh以上時

8、，巡航系統(tǒng)不工作。當(dāng)然這個上下限的限定依車型的不同而略有不同。圖2-3車速與節(jié)氣門開度的關(guān)系圖假設(shè)使控制線呈現(xiàn)垂直狀態(tài)，則車速的波動（控制誤差）減小到零，這樣一來，行駛阻力的微小變化都會引起節(jié)氣門開度的變化，由丁響應(yīng)過度靈敏，容易產(chǎn)生游車。因此，應(yīng)綜合考慮控制誤差與游車問題，選擇合適的控制線斜率。一旦系統(tǒng)的傳感器出現(xiàn)故障,或控制信號電路被切斷,因沒有車速信號,低速限制電路將認(rèn)為車速為零，使巡航控制系統(tǒng)停止工作。二、停車一起步遠(yuǎn)行系統(tǒng)基本的ACC空制邏輯加入了停車一起步的性能，以應(yīng)對交通阻塞的情況出現(xiàn)。在車流阻塞的情況下，需要低速巡航，制動停車；在車流開始恢復(fù)時，逐漸解除制動。最初的ACC控制包

9、括傳統(tǒng)的基丁巡航速度控制的車輛控制。在25-40km/h（16-25mph）速度范圍內(nèi)，車輛連續(xù)的起步一停車需要ACCS統(tǒng)具有某些功能的交疊。處理在交通擁擠時出現(xiàn)的各種情況，需要ACCM有相關(guān)的性能，如閉環(huán)控制下車速降為零，實施零速度制動（保持制動），及從停車過渡到起步的過程中平穩(wěn)地解除壓力。附加的邏輯控制功能的快速開發(fā)和確認(rèn)需要一種快速原型制造系統(tǒng)（RPS）。該系統(tǒng)能使控制環(huán)路中的電腦，部件模擬出的情形，與汽車真實系統(tǒng)構(gòu)件之間的實際相互作用一樣切實可信。應(yīng)用RPS故臺架模擬試驗，有助丁在實車測試之前，解決工作結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要的和需要注意的問題。假設(shè)能把RPSST穿檢驗的全過程,會大大節(jié)約資金和

10、時間。臺架模擬的重點(diǎn)是在車輛結(jié)構(gòu)整體確認(rèn)測試之前解決硬件的設(shè)計沖突。舉例來說，假設(shè)控制邏輯發(fā)出的一個常規(guī)輸出信號可能會對實際硬件造成潛在的破壞，那么在臺架上檢測到這類問題就會節(jié)省下更換硬件必需花費(fèi)的時間和資金。此外用臺架模擬還可以驗證，CANfc許普及整個網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸，而不必?fù)?dān)憂出錯和浪費(fèi)時間。三、閉環(huán)速度控制（一）閉環(huán)速度控制原理許多情況導(dǎo)致了公路實際的交通速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)明的速度限制。基本的ACC系統(tǒng)在車輛速度大約為25km/h（16mph）時就不再起作用，而需要駕駛員重新控制汽車。ACC擴(kuò)展的停車一起步運(yùn)行的低速巡航能力，具有了速度低于25km/h的閉壞速度控制，這種增加的能力，可以使汽

11、車在非常低的速度也能保持所需的車間距離。速度非常低的時候，系統(tǒng)甚至?xí)⒂帽粍榆囕喫俣葌鞲衅鱽磉M(jìn)行跟蹤，但是進(jìn)行預(yù)報時，使用主動車輪速度傳感器會得到更好的結(jié)果。由于頻繁出現(xiàn)的交通停滯，停車一起步邏輯提供了一種低速停車請求功能，該功能基于ACCW號處理器測出的制動強(qiáng)度來控制動力矩的水平。ACC（自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)）已經(jīng)使我門的汽車工業(yè)向制造出完全智能化的汽車方向邁進(jìn)了一大步。自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)ACC是一種智能化的自動控制系統(tǒng)，主要由雷達(dá)傳感器、方向角傳感器、輪速傳感器、制動控制器、扭矩控制器和發(fā)動機(jī)控制器等組成。雷達(dá)傳感器安裝在散熱器的護(hù)柵內(nèi)，可探測到汽車前方200米的距離；在前后輪轂上均裝有輪速

12、傳感器，可測出車輛的行駛速度；方向角傳感器用以判斷車輛行駛的方向；發(fā)動機(jī)控制器和扭矩控制器用以探測和調(diào)整發(fā)動機(jī)接通和輸出扭矩，以提高發(fā)動機(jī)的動力性，并適時調(diào)整車輛的運(yùn)行速度。各種控制器和傳感器均由車內(nèi)電腦控制。（二）系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)裝有自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的智能汽車，通過雷達(dá)和電腦來鑒別靠近車輛的是自行車、汽車還是行人，根據(jù)道路情況控制車輛行駛狀態(tài)，完全或部分地取代了駕駛員的操作。自適應(yīng)巡航控制屆主動安全技術(shù)，系統(tǒng)通過各種傳感器，在汽車周圍產(chǎn)生一個雷達(dá)安全區(qū)域，電腦根據(jù)雷達(dá)傳感器傳輸?shù)男畔?，分析和判斷道路情況，通過控制器調(diào)整汽車的行駛狀態(tài)。汽車上的各種傳感器不斷收集汽車、道路和周圍環(huán)境等方面的信息，通

13、過電腦來調(diào)整汽車的運(yùn)行狀態(tài)。它能夠準(zhǔn)確地判斷汽車四周的安全情況，自動采取措施回避危險或者選擇安全的行車路線和工作狀態(tài)。ACCS適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)幫助駕駛者合理地確定與前車之間的距離，并且根據(jù)實際交通條件確定適宜的行駛速度。這套系統(tǒng)不僅可以控制駕駛者預(yù)先設(shè)定的期望速度，而且可以根據(jù)交通狀況，使車輛在高速公路或鄉(xiāng)間公路上與前車保持安全的距離。一旦啟動，Acca自動加速或制動車輛，以保持合適的車距。在任何時候，駕駛者都可以主動進(jìn)行加速或制動，親自十預(yù)車輛的駕駛。實際上，當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)其極限時，這一點(diǎn)是非常重要的，因為駕駛者始終是車輛的真正控制者。作為這套系統(tǒng)的核心部件，77GH旅達(dá)傳感器可以全天候地探測到

14、前方200米內(nèi)的車輛。當(dāng)本車跟隨另一輛車行駛時，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)敏感地把車速調(diào)整為與前車相同，同時保持一個穩(wěn)定的車距，而且，這個距離可以通過控制桿上的四個設(shè)置進(jìn)行選擇。如果前方?jīng)]有車輛或障礙物，這一功能通過對發(fā)動機(jī)、制動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動管理的十預(yù)來實現(xiàn)。制動的使用被限制在不影響舒適的2米/秒，這足以實現(xiàn)對車速和距離的精確控制。當(dāng)需要更大的減速時，會有一個光學(xué)和聲音信號通知駕駛者自己采取制動。按司機(jī)要求的速度合開關(guān)之后，不用踩油門踏板就自動地保持車速，使車輛以固定的速度行駛。采用了這種裝置，當(dāng)在高速公路上長時間行車后，司機(jī)就不用再去控制油門踏板，減輕了疲勞，同時減少了不必要的車速變化，可以節(jié)省燃料。

15、四、電子式巡航控制系的結(jié)構(gòu)（一）控制開關(guān)控制開關(guān)大都做成桿式開關(guān)，裝在轉(zhuǎn)向柱上，通常有三個操縱按鈕。即“設(shè)定/加速”、“滑行/減速”和“恢復(fù)”，來控制汽車不同的行駛狀況。按下“設(shè)定/加速”開關(guān)不動時，汽車不斷加速，當(dāng)?shù)竭_(dá)要求車速時，松開按鈕，電子巡航控制系統(tǒng)就按松開按鈕時的車速保持穩(wěn)定勻速運(yùn)行。當(dāng)踩制動踏板、踩離合器及換檔時而巡航控制功能消除后，再按“恢復(fù)”按鈕則乂可按重新設(shè)定的車速運(yùn)行。（二）車速傳感器電子巡航控制系統(tǒng)通常與自動變速器電子控制系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)共用車速傳感器。車速傳感器有光電式、霍爾感應(yīng)式、磁感應(yīng)式等。（三）節(jié)氣門執(zhí)行器節(jié)氣門執(zhí)行器有電動和氣動兩種形式。電動式節(jié)氣門執(zhí)行

16、器通常使用步進(jìn)式電動機(jī)作為驅(qū)動動力，氣動式則采用進(jìn)氣歧管真空度控制。氣動式節(jié)氣門執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)及原理如圖4-1所示。圖4-1氣動式節(jié)氣門執(zhí)行器結(jié)構(gòu)原理圖1-電磁鐵2-電磁線圈3-閥彈簧4-壓力控制閥5-氣缸6-活塞7-連桿8-節(jié)氣門拉桿9-彈簧當(dāng)巡航控制系統(tǒng)不工作時，執(zhí)行器內(nèi)無電信號傳入，在彈簧9的作用下，把活塞、連桿和節(jié)氣門拉桿一起拉回右邊使節(jié)氣門關(guān)閉。當(dāng)巡航控制系統(tǒng)工作后，則有控制信號VC輸入到執(zhí)行器供電磁線圈2通電，使電磁鐵1產(chǎn)生吸力，使壓力控制閥4的閥芯克服彈簧3的彈力下移，將進(jìn)氣歧管和執(zhí)行器氣缸5連通，在進(jìn)氣歧管內(nèi)真空度的作用下活塞6將帶動連桿7和節(jié)氣門拉桿8一起向左移動而將節(jié)氣門逐漸

17、打開，從而調(diào)整了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。巡航控制系統(tǒng)通過改變控制信號的大小來改變壓力控制閥4閥芯下移量，使作用在活塞6上的真空吸力發(fā)生變化，也即改變了節(jié)氣門的開度，從而實現(xiàn)車速穩(wěn)定控制。五、系統(tǒng)的基本功能及使用注意事項（一）基本功能1車速設(shè)定：當(dāng)按下車速調(diào)置開關(guān)后，就能存儲該時間的行駛速度，并能保持這速度行駛；2消除功能：當(dāng)踩下制動踏板，上述功能立即消失。但是，上述調(diào)置速度繼續(xù)存儲；3恢復(fù)功能：當(dāng)按恢復(fù)開關(guān)，剛能恢復(fù)原來的車速；4速度微調(diào)下降；5速度微調(diào)升高。（二）使用注意事項定速巡航系統(tǒng)在使用中還應(yīng)該注意以下幾個問題：1為了讓汽車獲得最正確控制，當(dāng)遇到交通阻塞或在雨、冰、雪等濕滑路面上行駛，或遇上大風(fēng)天

18、氣時，不要使用定速巡航系統(tǒng)。2為了防止定速巡航系統(tǒng)誤工作，在不使用定速巡航系統(tǒng)時，務(wù)必使巡航控制系統(tǒng)的控制開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)。3汽車行駛在陡坡時，使用巡航控制系統(tǒng)，會引起發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速過大變化，因此最好不要使用巡航控制系統(tǒng)。下坡駕駛時，應(yīng)防止加速行駛。假設(shè)車輛的實際行駛速度比設(shè)定車速高出太多，則可省略巡航控制裝置，然后將變速器換入低擋，利用發(fā)動機(jī)制動使車速得到控制。4汽車巡航行駛時，對裝備手動變速器的汽車不應(yīng)在未踩下離合器踏板時就將變速桿置空擋，否則會造成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速急劇升高。5使用定速巡航系統(tǒng)要注意觀察儀表板上的CRUISEJ比示燈是否閃亮，假設(shè)閃亮，則說明巡航控制系統(tǒng)處于故障狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障時，應(yīng)停止使用巡航控制系統(tǒng)，待排除故障后再使用巡航控制。6ECIM巡航控制系統(tǒng)的中樞，對電磁環(huán)境、濕度及機(jī)械振動等較敏感。使用時應(yīng)注意防潮、防振、防磁和防污染。六、結(jié)束語未來ACC勺必向集成化發(fā)展，它有助于降低成本，增強(qiáng)各系統(tǒng)問的內(nèi)在聯(lián)系，充分利用各種車輛信息，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。ACC在發(fā)展