第7章 巡航控制系统 汽车电子控制技术(第2版)凌永成 电子课件

汽车电子控制技术沈阳大学凌永成配套教材信息教材名称：汽车电子控制技术（第2版）教材主编：凌永成教材定价：40RMB出版社：北京大学出版社出版时间/版次：2011年7月第2版国际标准书号（ISBN）：978-7-301-19225-2教材所属系列：21世纪全国高等院校汽车类创新型应用人才培养规划教材第7章汽车巡航控制系统教学提示：巡航控制系统提高了车辆的驾驶舒适性，改善了汽车的燃油经济性和发动机的排放性能。采用自适应控制技术是巡航控制系统的发展趋势。教学要求：本章主要介绍汽车巡航控制系统。要求学生了解自适应巡航控制系统在汽车上的应用概况，熟悉汽车巡航控制系统的基本组成和工作原理。7.1巡航控制系统概述汽车巡航控制系统（CruiseControlSystem，CCS）又称为恒速行驶系统或巡行控制系统，是由飞机巡航控制系统引申而来的。汽车CCS控制原理图7.2巡航控制系统的组成与工作原理汽车CCS的组成7.2.1操作开关1.主开关主开关（MAIN）是CCS的电源开关，采用按键方式，每次将其推入，系统电源接通或关闭，如图7-3所示。主开关接通时，如关闭点火开关，则主开关也关闭。即使点火开关再次接通，主开关仍保持关闭。CCS操作开关CCS操作开关CCS操作开关2.控制开关手柄式控制开关有5种控制功能，即SET（设置）、COAST（减速）、RES（恢复）、ACC（加速）和CANCEL（取消）。其中，SET和COAST共用一个开关，RES和ACC共用另一个开关。当沿箭头方向操作开关时，开关接通；松开时，则开关断开。3.退出巡航开关退出巡航开关包括取消开关、停车灯开关、驻车制动开关、离合器开关和空挡起动开关。1）停车灯开关当其中任一开关接通时，巡航控制将被自动取消。但当CCS取消瞬间的车速不低于40km／h时，此车速存储于巡航ECU中。当接通RES开关时，最后存储的车速自动恢复。停车灯开关电路（真空驱动型执行器）停车灯开关电路（电动机驱动型执行器）同时，蓄电池电压经过停车灯开关施加在巡驶控制ECU上，使其判断制动器处于工作状态，巡航ECU取消CCS工作，开关B断开，执行器得不到巡航ECU的信号，停止工作。2）驻车制动开关当拉起驻车制动操纵杆时，驻车制动开关接通，将取消信号传至巡航ECU。同时，驻车制动指示灯亮。3）离合器开关当踩下离合器踏板（手动变速器）时，离合器开关接通，将取消信号传至巡航ECU。4）空挡起动开关当自动变速器变速杆设置在P或N位时，空挡起动开关接通，将取消信号传至巡航ECU。7.2.2传感器1.车速传感器2.节气门位置传感器3.节气门控制摇臂传感器7.2.3巡航控制ECU巡航控制ECU控制框图汽车以巡航车速行驶时，一般当车速低于40km／h时，ECU取消巡航控制，使汽车在制动、转弯时，巡航控制不起作用。当车速超过设定车速6～8km／h时，ECU取消巡航控制；当汽车的减速度大于2m／s2时，以及汽车的制动灯开关动作时，ECU也自动取消巡航控制，以确保行车安全。巡航ECU具有以下控制功能：1.匀速控制2.设定3.加速4.减速5.恢复6.车速下限控制7.车速上限控制8.取消9.AT控制10.迅速降速和迅速升速控制11.故障自诊断7.2.4执行器1.真空驱动型执行器图7-6真空驱动型执行器控制方法a）仅从发动机进气歧管施加负压；b）用真空泵提高负压1）控制阀图7-7控制阀a）电磁线圈通电；b）电磁线圈不通电2）释放阀图7-8释放阀a）结构；b）工作特性3）真空控制开关真空控制开关用于检测进气室负压，当压力低于22.7kPa或更低时，真空控制开关接通将信号送至ECU。真空控制开关4）真空泵真空泵a）结构；b）工作原理由于进气室负压的作用，单向阀A通常保持打开，向执行器提供负压；当进气室负压低时，ECU发出信号接通真空泵，负压由单向阀B提供给执行器。2.电动机驱动型执行器电动机驱动型执行器1-驱动电动机；2、14-电位计；3-电位器主动齿轮；4-电路板；5、17-电磁离合器；6、18-离合器片；7-滑力环；8、21-主减速器；9、19-控制臂；10-杆B；11、12-限位开关；13-杆A；15-电位器主动齿轮；16-蜗杆；20-电动机执行器与节气门的关系电磁离合器的结构及其工作电路1-驱动电动机；2-电磁离合器；3-离合器；4-至节气门拉线；5-控制臂；6-主减速器电位器及其工作电路7.4自适应巡航控制系统自适应巡航控制（AdaptiveCruiseControl，简称ACC）系统是基于巡航控制技术发展而来的一种智能化的车速自动控制系统。由于可以视交通情况自动采取适宜措施（加速、减速、制动），使得自适应巡航系统能很好地适应路况复杂的城市道路行驶。为了使车辆能够自动预防交通碰撞事故，汽车工程师在汽车上安装了各种主动安全装置，例如测距雷达和后视镜盲点探测器等，这些装置在必要时可以通过声光的形式提醒驾驶员，并通过车载系统自动对车速和车辆间距等行车数据进行调整，从而有效地避免交通事故的发生。巡航控制系统提高了车辆的驾驶舒适性，但也容易因为驾驶员的悠闲、舒适，注意力分散而引发交通事故。同时，在需要频繁制动的城市道路上并不实用，而自适应巡航则能很好地适应路况较复杂的城市路况。7.4.1自适应巡航控制系统的组成自适应巡航控制系统主要由车距传感器（雷达）、轮速传感器、转向角传感器以及ACC控制单元等组成。自适应巡航系统的组成车距传感器一般安装在散热器格栅内或前保险杠的内侧，它可以探测到汽车前方200m左右的距离。车距传感器（雷达）与ACC控制单元安装在同一壳体内。宝马E90新3系车距传感器车距传感器与ACC控制单元在前后车轮上装有轮速传感器（与ABS系统共用），可以检测车辆的行驶速度；转向角传感器用来判断车辆行驶的方向；ACC控制单元采集各个传感器的信号并进行计算，以便实时地与发动机控制单元和制动防抱死控制单元交换数据。7.4.2自适应巡航控制系统的工作原理自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统，它是在前面介绍的巡航控制技术的基础上发展而来的。在车辆行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器（雷达）持续扫描车辆前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。ACC系统视交通情况自动采取强度适宜的制动措施自适应巡航控制系统在控制车辆制动时，通常会将制动减速度限制在不影响舒适性的程度，当需要更大的减速度时，ACC控制单元会发出声光信号通知驾驶员主动采取制动操作。当与前车之间的距离增加到安全距离时，ACC控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。虽然自适应巡航控制系统可以自动控制车速，但在任何时候驾驶员都可以主动进行加速或制动。当驾驶员在巡航控制状态下进行制动后，ACC控制单元就会终止巡航控制；当驾驶员在巡航控制状态下进行加速，停止加速后，ACC控制单元会按照原来设定的车速进行巡航控制。7.4.3自适应巡航控制系统的扩展功能通过软件升级和增加少量电子装置等方法，自适应巡航控制系统无需增加更多的装置即可实现车辆的智能驾驶等多项扩展功能。通过车距传感器的反馈信号，ACC控制单元可以根据靠近车辆物体的移动速度判断道路情况，并控制车辆的行驶状态；通过反馈式加速踏板（图7-20）检测驾驶员施加在踏板上的力，ACC控制单元可以决定是否执行巡航控制，以减轻驾驶员的劳动强度。反馈式加速踏板自适应巡航控制系统一般在车速大于25km/h时才会起作用，而当车速降低到25km/h以下时，就需要驾驶员进行人工控制。通过系统软件的升级，自适应巡航控制系统可以实现“停车/起步”功能，以应对在城市中行驶时频繁的停车和起步情况。自适应巡航控制系统的这种扩展功能，可以使汽车在非常低的车速时也能与前车保持设定的距离。当前方车辆起步后，自适应巡航控制系统会提醒驾驶员，驾驶员通过踩加速踏板或按下按钮发出信号，车辆就可以起步行驶。自适应巡航控制系统使车辆的编队行驶更加轻松。ACC控制单元可以设定自动跟踪的车辆。当本车跟随前车行驶时，ACC控制单元可以将车速调整为与前车相同，同时保持稳定的车距，而且这个距离可以通过方向盘附近的控制杆上的设置按钮进行选择。位于转向柱左侧的ACC操作杆复习思考题1.简述汽车CCS系统的控制原理。2.常见的汽车CCS系统执行器有哪两种类型？3.简述汽车自适应巡航控制ACC系统的基本组成和功能。GAMEOVER