《汽車電子巡航控制系統(tǒng)問題研究5800字（論文）》

現(xiàn)代汽車電子巡航控制系統(tǒng)研究報告目錄TOC\o"1-3"\h\u52111引言 引言恒速巡航系統(tǒng)是一種自動控制車輛速度的裝置。英文縮寫為CCS(巡航控制系統(tǒng))。越來越多的汽車配備了恒速巡航系統(tǒng)，恒速巡航的使用也越來越普遍。在先進的駕駛輔助系統(tǒng)中，自動巡航系統(tǒng)(CCS)作為一種駕駛控制系統(tǒng)，在汽車安全控制中發(fā)揮著非常重要的作用。巡航速度控制是CCS的縮寫，CCS是一種電氣控制裝置，確保在規(guī)定的速度下正常運行，而不需要在規(guī)定的速度范圍內(nèi)控制油門踏板。更準(zhǔn)確地說，巡航控制具有巡航速度、加速和減速的功能。該系統(tǒng)主要由控制開關(guān)、傳感器、ECU和相應(yīng)的執(zhí)行器組成。2汽車電子巡航系統(tǒng)CCS（汽車電子巡航控制系統(tǒng)）是一種自動車輛驅(qū)動裝置，可以在合適的速度范圍內(nèi)操作汽車的發(fā)動機，減少駕駛員的驅(qū)動力并提高駕駛便利性。接通電源后，無需踩油門踏板即可自動保持一定速度，該設(shè)備用于以固定速度行駛。在高速公路上長時間行駛時，駕駛員不需要控制油門踏板，這可以在減少疲勞同時節(jié)省燃油，同時減少不必要的車速變化。目前，汽車巡航控制系統(tǒng)（CCS）已得到廣泛使用。其優(yōu)點是：2.1提高汽車行駛舒適性巡航控制系統(tǒng)可確保汽車在所有路況或風(fēng)速變化下行駛。只要在電動機允許的功率范圍內(nèi)，就可以保持恒定速度。在郊區(qū)和高速公路上，這一優(yōu)勢尤為明顯。此時，駕駛員只需要控制汽車的行駛方向并掌握方向盤就可以穩(wěn)定地操作汽車。這樣，駕駛員可以減少駕駛時的體力消耗，并可以更好地專注于自己駕駛時周圍環(huán)境變化。2.2節(jié)省燃料一位美國專家在相同的道路條件和外部環(huán)境的同一輛車上進行了一項汽車巡航對比實驗。具有巡航控制功能的汽車可減少約15％的汽油燃料，因為當(dāng)汽車高速行駛時，汽車的所有部件均處于最佳水平。這可以減少有害氣體的排放，例如CH，CO和氮氧化物，使汽車更環(huán)保。2.3保持車速穩(wěn)定只要在發(fā)動機功率允許的范圍內(nèi)，在任何情況下都可以保持汽車的速度穩(wěn)定，汽車將勻速行駛。當(dāng)轎廂以恒定速度行駛時，整個轎廂的合力為0，因此內(nèi)部部件之間的摩擦較小，從而可以延長汽車的使用壽命。3電子巡航控制系統(tǒng)的組成3.1巡航控制系統(tǒng)的工作原理巡航控制是典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)。電子巡航控制單元的CCSECU具有兩個信號：一個是駕駛員根據(jù)行駛條件通過巡航開關(guān)調(diào)節(jié)的巡航速度控制信號，另一個是返回信號車速傳感器輸入的實際速度。當(dāng)巡航速度控制信號和實際速度反饋信號輸入到CCSECU電子巡航控制單元中時，CCSECU比較器可以通過操作獲得兩個信號之間的差這稱為錯誤信號。一旦計算出誤差信號并按比例積分，然后放大，就可以得到控制加速器開度的控制信號。CCSECU將控制命令發(fā)送到執(zhí)行器，執(zhí)行器可以驅(qū)動油門拉索，以調(diào)節(jié)發(fā)動機油門，可將實際車速迅速調(diào)整為駕駛員設(shè)定的車速值，以獲得恒定速度控制，即巡航控制（圖1）。在控制過程中，當(dāng)實際車速低于駕駛員定義的巡航速度時，CCSECU電子巡航控制單元將指示執(zhí)行器增大油門開度，從而將實際車速提高到巡航速度。相反，當(dāng)實際車速高于駕駛員定義的巡航速度時，CCSECU電子巡航控制單元將向執(zhí)行器發(fā)送指令，以減少加速器的開度，因此，實際車速降低到巡航車速，從而實際車速基本上保持駕駛員設(shè)定的巡航速度不變。圖1巡航控制系統(tǒng)組成3.2指令開關(guān)控制開關(guān)通常是撥動開關(guān)，安裝在轉(zhuǎn)向柱上，駕駛員可以方便地對其進行操作，并且其功能通常包含在組合開關(guān)中。大多數(shù)開關(guān)具有三種速度：“設(shè)置速度”，“斷開連接”和“恢復(fù)速度”。在第一位置，只要按下按鈕，車輛就會繼續(xù)加速。當(dāng)按下按鈕時，電子巡航控制系統(tǒng)會控制汽車以恒定速度行駛。“速度恢復(fù)”位置用于制動或加速，以使車輛再次以設(shè)定速度運行。巡航控制開關(guān)主要由巡航開關(guān)，制動開關(guān)，離合器提升裝置等組成。巡航開關(guān)用于控制巡航系統(tǒng)的操作和關(guān)閉，通常安裝在轉(zhuǎn)向機構(gòu)的手柄或控制信號燈上。這些鍵主要由接通（ON），設(shè)置/加速（SET/ACC），恢復(fù)/減速（RES/DEC）和取消（CANCLE）組成。當(dāng)OFF設(shè)置為ON位置時，巡航系統(tǒng)會立即工作。如果按設(shè)置/加速時，車輛速度開始增加到固定值，例如，當(dāng)按下設(shè)置/加速按鈕時，車輛速度會增加50km/h，并且系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前速度值以恒定速度運行車輛。相反，每當(dāng)按下恢復(fù)/減速按鈕，車速就會降低一個固定值：當(dāng)駕駛員按下“取消”按鈕時，巡航系統(tǒng)被停用，巡航定速功將不再可用。3.3車速傳感器速度傳感器通常與調(diào)速器相連，而速度傳感器信號可作為恒速控制的反饋，不需要另一個傳感器進行恒速控制。專門為巡航控制而設(shè)計的速度傳感器通常安裝在車輛的傳動軸上。事實上，在設(shè)計階段，車輛的實際速度與傳動軸的速度成正比。在選擇速度傳感器時，傳感器的頻率響應(yīng)明顯大于整個系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，不影響系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。巡航控制傳感器分為兩類:加速器角傳感器和速度傳感器。目前，大多數(shù)汽車速度傳感器都與轉(zhuǎn)速表的控制機構(gòu)相連，有些與變速箱和電子發(fā)動機控制系統(tǒng)共用速度傳感器。如果車輛裝有電子速度計，則提供給速度傳感器的信號可直接作為系統(tǒng)反饋信號，無需安裝其他傳感器。由于車速與驅(qū)動橋速度的線性關(guān)系，汽車巡航速度保護系統(tǒng)的速度傳感器一般安裝在傳動軸上。速度傳感器通常有三種類型:光電傳感器、感應(yīng)霍爾傳感器和電磁電阻傳感器。選擇這三種傳感器主要基于這一原則,即為無論車速傳感器的響應(yīng)頻率明顯高于整個系統(tǒng),不應(yīng)產(chǎn)生任何重大影響駕駛的車。油門位置傳感器的功能是傳輸油門開啟信號?？孜恢脗鞲衅魍ǔＥc其他電子組件一起用于汽車或單獨使用。3.4加速踏板執(zhí)行器加速踏板執(zhí)行機構(gòu)是電子巡航控制系統(tǒng)的組成部分，有兩種類型:電動和氣動。電動法一般采用步進電機驅(qū)動，氣動法主要采用氣動活塞加速執(zhí)行機構(gòu)，進氣歧管空載控制。制動活塞銷連接到油門踏板銷上，當(dāng)軸銷不作用于油門銷時，彈簧力使油門關(guān)閉。當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)的輸入信號進入螺線管時，閥門壓力控制閥將阻力向下移動，執(zhí)行機構(gòu)的氣缸連接到進氣歧管。當(dāng)進氣歧管清空時，執(zhí)行機構(gòu)氣缸壓力迅速降低，執(zhí)行機構(gòu)活塞啟動。加速踏板的拉桿向左移動，使加速器逐漸作用于活塞。施加在活塞上的力隨氣缸內(nèi)平均壓力的變化而變化，氣缸內(nèi)平均壓力由開關(guān)壓力控制閥控制。制動輸入信號為脈沖電壓信號。電磁鐵在電位高時被激發(fā);當(dāng)電勢較低時，電磁鐵被切斷電源。因此，氣缸內(nèi)的平均壓力與艙口開口和壓力控制閥的工作周期成正比。在選擇油門踏板執(zhí)行機構(gòu)時，油門頻率響應(yīng)與車輛速度傳感器的頻率聲音基本一致，以確保整個巡航控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行。3.5電子控制器在這樣的系統(tǒng)中，所有輸入命令均由具有可擦除只讀存儲器的8位微控制器（MCU）直接存儲，并作為數(shù)字信號進行管理。根據(jù)速度命令，實際速度和其他輸入信號，所有命令均根據(jù)給定程序執(zhí)行。處理完數(shù)據(jù)后，將生成輸出信號，按順序驅(qū)動步進電機改變節(jié)氣門開度。不同定速模式下平滑的加減速取決于設(shè)計人員的編程能力。在安全方面，制動開關(guān)直接連接至油門踏板制動器。因此，踩下制動踏板會關(guān)閉巡航控制程序（MCU）和油門踏板執(zhí)行器，從而完全關(guān)閉節(jié)氣門。數(shù)字電路的特殊優(yōu)勢在于，系統(tǒng)中的信號以數(shù)字量表示，不受工作溫度和濕度的影響。因此，數(shù)字控制在特殊條件下具有更高的穩(wěn)定性。汽車的巡航控制系統(tǒng)可以大規(guī)模使用高級集成。電路技術(shù)被轉(zhuǎn)換成特殊的集成塊，該集成塊也可以在微型計算機上編程。特別是當(dāng)汽車上的其他系統(tǒng)已經(jīng)具有用于控制的行車電腦時，只能通過修改程序來添加此功能。因此，可節(jié)省昂貴的硬件成本。4如何檢測電子巡航控制系統(tǒng)4.1注意事項定速巡航控制系統(tǒng)的使用方法（1）固定速度巡航恒速巡航有單獨的開啟開關(guān)（CRUISE鍵）;按下巡航鍵，儀表盤指示燈亮起，恒速巡航系統(tǒng)亮起。當(dāng)啟動恒速巡航速度時，可隨時將所需速度設(shè)置在某一速度以上。（2）車速調(diào)節(jié)一旦設(shè)定了巡航速度，按下SET鍵就可以設(shè)置一個穩(wěn)定的速度，一旦設(shè)定了巡航速度，駕駛員就不需要踩油門或改變速度，汽車就可以保持這個速度的恒定運行。（3）回歸函數(shù)在巡航位置，如果駕駛員希望恢復(fù)到先前設(shè)定的車輛速度，則在駕駛員暫時停用設(shè)定的巡航速度后。按下RES+鍵(恢復(fù)功能)，車輛自動加速，恢復(fù)到以前設(shè)定的速度。（4）固定巡航速度解除通過禁用固定巡航速度，駕駛員可以通過踩剎車踏板或按下取消鍵來取消固定巡航速度，固定的車速立即解除。在檢測過程中，確保車輛處于空檔啟動狀態(tài)，當(dāng)開啟狀態(tài)檢測模式時，汽車的巡航設(shè)置指示燈將點亮，并且在3秒鐘內(nèi)不能熄滅。如果在巡航系統(tǒng)測試期間發(fā)現(xiàn)該開關(guān)有故障（RESUME/ACCEL開關(guān)），則在測試期間巡航指示燈將無法正常打開。4.2故障碼讀取如果車輛的巡航系統(tǒng)發(fā)生故障，則在檢測過程中必須將錯誤代碼記錄在測試設(shè)備中，并根據(jù)錯誤代碼的類型確定錯誤原因。根據(jù)以往的工作總結(jié)，錯誤代碼的相應(yīng)情況包括以下要素：PCM控制電源模塊；動態(tài)穩(wěn)定性控制DSCHU/CM;表1中列出了常見的ABS儀器錯誤代碼，但在檢測過程中如果出現(xiàn)表1中的錯誤代碼，則必須一個一個地清除它們，但是如果這些代碼故障排除完成之后，出現(xiàn)表1中的錯誤代碼，可以確定巡航系統(tǒng)存在問題。表1巡航系統(tǒng)故障碼表格故障碼故障內(nèi)容相關(guān)模塊適用車型U0073與巡航系統(tǒng)交換錯誤PCM所有車型U0121與ABS數(shù)據(jù)交換錯誤所有車型U0155與組合表數(shù)據(jù)交換錯誤所有車型U1900與巡航系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換錯誤ABSDSCHU/CM福特水星林肯U2516巡航系統(tǒng)電器配線發(fā)生故障馬自達4.3確定故障部位4.3.1PCM在檢測過程中，如果通過檢測得出的設(shè)備故障代碼為U0155，根據(jù)表1，可以確定故障原因是與組合表進行數(shù)據(jù)交換時出現(xiàn)問題。4.3.2ABS/TCSCAN故障可以通過設(shè)備檢測、數(shù)據(jù)流量控制、數(shù)據(jù)正態(tài)性和數(shù)據(jù)誤差來確定。此外，在所有的車速控制裝置中，由于伺服機構(gòu)控制桿設(shè)置不當(dāng)而造成的油門調(diào)整范圍不合適的問題有兩種形式:油門踏板開度太大。造成不穩(wěn)定的怠速;或者加速踏板太軟，無法充分調(diào)整油門，導(dǎo)致負載速度不穩(wěn)定。如果車速控制裝置不能連續(xù)運行，特別是對溫度敏感時，應(yīng)檢查控制空載管路是否結(jié)冰，最好是真空組件的完整性檢查,通過手動真空泵連接檢查所有內(nèi)容(當(dāng)成檢查各部件)的裝置,控制車速,不能恢復(fù)最初的速度、加速度和滑移應(yīng)核對檢查電路相比,按照電路圖逐一比對。4.4定速巡航系統(tǒng)失靈案例2017年11月19日，在杭州-波多高速公路上，一輛豐田杰路池汽車因剎車故障而被鎖死，系統(tǒng)癱瘓了。行駛中巡航控制系統(tǒng)被鎖定，無法降低速度。以125km/h的速度行駛了一個多小時。據(jù)車主反應(yīng)，當(dāng)時他試圖通過踩剎車來取消巡航控制功能，但發(fā)現(xiàn)無法取消。后來，他發(fā)現(xiàn)空擋無法減速，半拉手閘無法解決問題。然后，打電話給警察尋求幫助。在交警的協(xié)助下，這輛車被允許沿著高速公路的欄桿滾動，并且欄桿的摩擦被用來使車輛停下來。5如何調(diào)整電子巡航系統(tǒng)汽車在行駛時，如果多次踩離合器或剎車踏板都無法讓定速巡航功能停止時，那么定速巡航系統(tǒng)就可能失靈．定速巡航系統(tǒng)失靈一般有2種情況：一種是定速巡航系統(tǒng)正常失靈；另一種是定速巡航系統(tǒng)在極端的情況下突然失靈．5.1定速巡航系統(tǒng)正常失靈當(dāng)汽車在高速公路上行駛時，如果無法關(guān)閉恒速巡航（即制動開關(guān)故障），則是巡航控制系統(tǒng)無法接收停止信號，此時無論是踩離合器或制動器，都無法解除巡航控制。在這種情況下，不必太擔(dān)心，因為制動器和巡航控制系統(tǒng)不是同一系統(tǒng)，它們各自具有獨立的系統(tǒng)，所以制動系統(tǒng)和巡航控制系統(tǒng)可能會在同一時間失效時間可能性非常小。在這種情況下，駕駛員必須采取緊急措施：首先將變速桿置于空檔，然后踩下制動踏板并觀察后面是否有汽車，打開雙閃燈，然后將汽車停在安全區(qū)域，并聯(lián)系汽車維修點。5.2定速巡航系統(tǒng)突然失靈如果汽車在高速路上行駛時，剎車和定速巡航系統(tǒng)同時失靈，該如何解除定速巡航功能，進行自救呢？（1）關(guān)閉定速巡航開關(guān)，解除定速巡航功能按照正常操作關(guān)閉定速巡航開關(guān)，解除定速巡航．如果按照正常操作無法關(guān)閉定速巡航開關(guān)，可以嘗試把巡航面板上的CANCEL鍵和總開關(guān)ON鍵同時按住，以解除巡航控制功能．（2）通過換檔方式解除定速巡航功能，如果采用第一種方法無法解除定速巡航，駕駛員可以嘗試通過換檔的方式來解除，即將變速桿從Ｄ擋位掛到N擋位，見圖４，使變速器處于空擋狀態(tài)．此時，由于切斷了車輛的動力，定速巡航功能會解除。（3）剎車失靈，降檔補救如果采用上述兩種方法仍然無法解除，且剎車失靈，可以采用降檔的方法，依靠發(fā)動機制動來減速、停車．對于手動擋車應(yīng)把檔位降到１檔；自動擋車首先切換到手動模式，然后限制在最低檔位．如果有自動升檔的情況，必須再次降檔，并且車速應(yīng)小于６０ｋｍ／ｈ．當(dāng)然，進行這些操作時，車輛一定要在最右側(cè)緊急車道上行駛，并且打開雙閃，關(guān)閉發(fā)動機．依靠發(fā)動機制動，使車輛強行減速并緩慢拉起手剎直到停車。（4）長按發(fā)動機啟動鍵解除定速巡航功能在定速巡航狀態(tài)下，可以長時間按下發(fā)動機啟動／停止鍵，使發(fā)動機強制熄火來解除定速巡航功能。但是，這種方法必須在確保后方?jīng)]有車輛且在直行車道上行駛時才可使用，否則后果不堪設(shè)想．(5)采取緊急措施迫使車輛停車，如果上述任何一項措施都不能有效地使固定速度巡航功能失效，則必須考慮采取緊急措施。在這種情況下，可以在高速公路上使用護欄