自适应巡航控制演示幻灯片.ppt
自适应巡航控制自适应巡航控制(ACC)(ACC)主讲人：付文强11.自适应巡航系统简介2.自适应巡航系统产生背景3.自适应巡航系统作用原理4.自适应巡航系统发展历程5.自适应巡航系统功能 6.自适应巡航系统优势与不足7.车辆上的具体应用8.自适应巡航系统未来2自适应巡航系统介绍 自适应巡航控制(ACC)是一个允许车辆巡航控制系统通过调整速度以适应交通状况的汽车功能。安装在车辆前方的雷达用于检测在本车前进道路上是否存在速度更慢的车辆。若存在速度更慢的车辆，ACC系统会降低车速并控制与前方车辆的间隙或时间间隙。若系统检测到前方车辆并不在本车行驶道路上时将加快本车速度使之回到之前所设定的速度。此操作实现了在无司机干预下的自主减速或加速。3 ACC控制车速的主要方式是通过发动机油门控制和适当的制动。自适应巡航控制系统除了具有普通定速巡航的操作便利性以外，同时更加安全。自适应巡航控制系统大都以毫米波雷达为基础，监测车辆周围的状况，如果我们的车与前车之间的距离过小的话，自适应巡航控制系统后迫使车辆减速，而假设我们与前车的距离足够远的话，系统便可以控制我们的车辆加速到之前已经设定的巡航速度。值得注意的是，考虑到乘坐的舒适性，目前安装于车辆上的自适应巡航控制系统对于刹车的干预程度最大仅有全部制动力的30%，因此，车辆的控制最终还是掌握在驾驶员手中。4自适应巡航的历史 自适应巡航控制系统（ACC）的主要目的是改善驾驶员的舒适度，减轻工作负荷。它包含防抱死制动系统(ABS)，牵引力控制装置(TCS)及强化车辆稳定性系统(VSE)于一体。驾驶员即使没有踩下制动踏板，ACC也会自动完成制动。自适应巡航系统的历史可以追溯至上个世纪70年代。1971年，美国EATON（伊顿）公司便已从事这方面的开发。其雏形是日本三菱公司提出的PDC（Preview Distance Control）系统，它将雷达与其他处理器结合在一起，可以侦测出车距变化，并对驾驶员发出警告，系统还可以控制节气门开度调节发动机功率。此后丰田、本田、通用、福特、戴姆勒、博世等公司也投入到了研发行列。5ACC系统构成 基本的ACC系统包含：传感器单元，用于感知本车状态及行车环境等信息；ACC控制器，系统的核心单元，用于对行车信息进行 处理，确定车辆的控制命令；执行机构，主要由制动踏板、加速踏板及车辆传动系控制执行器等组成，用于实现车辆加、减速；人机界面，用于驾驶员设定系统参数及系统状态的显示等。61.主要部件的功能 a.巡航控制ECU 用于接收各种传感器传送来的信号，再经计算、加工处理后，向执行器发出指令，控制执行器的动作，使汽车实际车速与驾驶员设定的车速保持一致。b.主控开关用于控制巡航控制系统的启动、关闭和控制巡航工作状态。c.空档起动开关用于向巡航控制ECU传送空档起动开关接通信号(即变速器操纵杆处于空档位置的信号)，以使汽车立即退出巡航控制状态。d.制动灯开关用于向巡航控制ECU传送制动灯开关接通信号(即驾驶员踩下制动踏板的信号)，以使汽车迅速退出巡航控制状态。e.车速传感器 用于监测汽车行驶速度，并将信号传送给巡航控制ECU。f.节气门控制摇臂位置传感器用于监测节气门控制摇臂的位置，并将信号传给巡航控制ECU。7g 节气门位置传感器用于监测节气门的位置，并将信号传送给巡航控制ECU。h.执行器(即节气门驱动机构)用于将巡航控制ECU发来的电信号转变成机械运转，控制节气门的开度.使汽车按驾驶员设定的车速行驶。8行车中，在驾驶员开启巡航控制系统，并按操作程序完成巡航车速的设定后，车速传感器立即将此速度信号传送给巡航控制ECU,并储存在随机存储器(RAM)中。与此同时，巡航控制ECU向执行器发出信号，以控制节气门开度，使汽车按设定车速行驶。行车中，巡航控制系统通过车速传感器连续不断地监测汽车在各个时刻的速度，并将此速度信号传送给巡航控制ECU，经中央处理器(CPU)将此速度信号和储存在随机存储器(RAM)中的巡航车速信号进行比较运算和处理后，巡航控制ECU迅速向执行器发出增大或减小节气门开度的信号,通过控制节气门驱动电动机的正、反转及转速，从而实现对汽车行驶速度的控制。9二二.执行机构工作原理执行机构工作原理 目前常用的执行器有两种：一种是电动式的。另一种是真空泵式的。电力驱动式执行机构主要由驱动电动机（永磁式或步进式电动机）、减速机构、安全电磁离合器和电位计等组成。执行机构的功用是根据CCS ECU指令，通过节气门拉索（钢缆）调节发动机节气门的开度，从而使车速基本保持恒定。10电动式执行结构结构原理图 111.驱动电动机以及节气门驱动电动机以及节气门（直流电动机（直流电动机或步进电机）电动机转动时通过减速机构和电磁离合器带动控制臂转动，控制臂又电动机转动时通过减速机构和电磁离合器带动控制臂转动，控制臂又通过专用节气门拉索（钢缆缆索）拉动节气门摇臂转动，从而改变节通过专用节气门拉索（钢缆缆索）拉动节气门摇臂转动，从而改变节气门开度。通过改变流过电动机电枢绕组电流的方向，即可改变电枢气门开度。通过改变流过电动机电枢绕组电流的方向，即可改变电枢轴的转动方向，从而调节节气门摇臂转动角度的大小。为了限定控制轴的转动方向，从而调节节气门摇臂转动角度的大小。为了限定控制臂转动角度，防止发动机发生飞车事故，在电动机电路中安装有限位臂转动角度，防止发动机发生飞车事故，在电动机电路中安装有限位开关。开关。2.电磁离合器电磁离合器电磁离合器安装在驱动电动机与控制臂之间。在巡航行驶过程中，当电磁离合器安装在驱动电动机与控制臂之间。在巡航行驶过程中，当驾驶员踩下制动踏板或实际车速超过设定巡航车速或车速传感器发生驾驶员踩下制动踏板或实际车速超过设定巡航车速或车速传感器发生故障时，故障时，CCS ECU将发出控制指令首先使离合器分离，防止发生事将发出控制指令首先使离合器分离，防止发生事故故。未进入巡航控制状态时，将电磁离合器线圈电路设计为接通状态，。未进入巡航控制状态时，将电磁离合器线圈电路设计为接通状态，使离合器初始状态为接合状态。使离合器初始状态为接合状态。123.电位计电位计在电力驱动式执行机构中，一般都装有一只由可变电阻器在电力驱动式执行机构中，一般都装有一只由可变电阻器构成的电位计（即转角或位移传感器），其功用是检测执构成的电位计（即转角或位移传感器），其功用是检测执行机构中控制臂转动的角度或拉索的位移量，并将电信号行机构中控制臂转动的角度或拉索的位移量，并将电信号输入输入CCS ECU。该信号主要用于。该信号主要用于CCS ECU诊断执行机构诊断执行机构是否发生故障。在是否发生故障。在CCS ECU向执行机构发出控制指令后，向执行机构发出控制指令后，如果电位计信号没有变化或超过预先设定值，则将判定执如果电位计信号没有变化或超过预先设定值，则将判定执行机构有故障。行机构有故障。4.巡航控制电子控制器巡航控制电子控制器(ECU)选用选用CCS ECU时，对它们有一定的特殊要求，如抗电磁时，对它们有一定的特殊要求，如抗电磁干扰能力，在高温下的工作能力以及必要的运算速度等等。干扰能力，在高温下的工作能力以及必要的运算速度等等。13传感器安装位置 目前市面上传感器主要包括雷达传感器、红外光束传感器以及视频摄像头三种。品牌、车型不同其安装位置也不同，常见的安装位置有车标后、保险杠两侧、下方以及车内后视镜背后。造成这些差异的原因主要是各种传感器工作原理不同，当然其中也包含部分成本因素。14 由于每种传感器都有自己的弱点，所以目前自适应巡航系统开发过程中，研发人员便会根据各种传感器的特点，将它们组成搭档，共同为数字信号处理器提供信息。比如雷达对于垂直方向上重叠物体的判断较弱。在实际行车中，当车辆行驶到立交桥附近时，如果前方与盘桥匝道上同时出现车辆，雷达传感器有很低几率出现误判；前方路面出现金属标识牌甚至是金属废弃物时，雷达传感器也有很低几率产生误判。相信没人想拿自己的生命做赌注，于是为了进一步降低误判的可能，越来越多的自适应巡航系统采用两种传感器收集信息。15定速巡航系统按司机要求的速度合开关之后，不用踩油门踏板就自动地保持车速，使车辆以固定的速度行驶。采用了这种装置，当在高速公路上长时间行车后，司机就不用再去控制油门踏板，减轻了疲劳，同时减少了不必要的车速变化，可以节省燃料。16简单讲，定速巡航要做的只有一件事，那就是达到驾驶员预设的时速要求，而自适应巡航除了达到预设时速外，它还肩负着保持预设跟车距离以及随着车距变化自动加速与减速的任务。17基本功能（1）车速设定：当按下车速调置开关后，就能存储该时间的行驶速度，并能保持这速度行驶；（2）消除功能：当踩下制动踏板,上述功能立即消失。但是，上述调置速度继续存储；（3）恢复功能：当按恢复开关，刚能恢复原来的车速；（4）速度微调下降；（5）速度微调升高。18 (1)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感知的驾驶者施加在踏板上的力，ACC控制单元可以决定是否执行巡航控制，以减轻驾驶者的疲劳。19(2)自适应巡航控制系统一般在车速大于25 km/h时才会起作用，而当车速降低到25 km/h以下时，就需要驾驶者进行人工控制。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者，驾驶者通过踩油门踏板或按下按钮发出信号，车辆就可以起步行驶。20(3)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转向盘附近的控制杆上的设置按钮进行选择。21 开启自适应巡航系统比把大象塞入冰箱还简单，首先打开定速巡航系统，并设置好所需时速。第二步按下自适应巡航按钮，并选择跟车距离。第三步就是用余光快速检查下仪表盘，看看有无标志提示。确定没有问题后，就可以享受它带来的便利了。22 相比开启，自适应巡航的关闭则简单的多，只要您踩下制动踏板，自适应巡航系统就会自动解除，当然您也可以使用按键手动关闭。如果想要再次激活，您只需按下调节车速按键。23优点1.装有自适应巡航控制系统的智能汽车，通过雷达和计算机来鉴别靠近车辆的是自行车、汽车还是行人，根据道路情况控制车辆行驶状态，完全或部分地取代了驾驶员的操作。2.自适应巡航控制属主动安全技术，系统通过各种传感器，在汽车周围产生一个雷达安全区域，计算机根据雷达传感器传输的信息，分析和判断道路情况，通过控制器调整汽车的行驶状态。3.汽车上的各种传感器不断收集汽车、道路和周围环境等方面的信息，通过计算机来调整汽车的运行状态。它能够准确地判断汽车四周的安全情况，自动采取措施回避危险或者选择安全的行车路线和工作状态。这套系统不仅可以控制驾驶者预先设定的期望速度，而且可以根据交通状况，使车辆在高速公路或乡间公路上与前车保持安全的距离。一旦启动，ACC将自动加速或制动车辆，以保持合适的车距。在任何时候，驾驶者都可以主动进行加速或制动，亲自干预车辆的驾驶。实际上，当系统达到其极限时，这一点是非常重要的，因为驾驶者始终是车辆的真正控制者。作为这套系统的核心部件，77GHz雷达传感器可以全天候地探测到前方200米内的车辆。当本车跟随另一辆车行驶时，自适应巡航控制系统敏感地把车速调整为与前车相同，同时保持一个稳定的车距，而且，这个距离可以通过控制杆上的四个设置进行选择。如果前方没有车辆或障碍物，这一功能通过对发动机、制动系统和转动管理的干预来实现。制动的使用被限制在不影响舒适的2米/秒，这足以实现对车速和距离的精确控制。当需要更大的减速时，会有一个光学和声音信号通知驾驶者自己采取制动。24缺点1.在车辆无法安全的以稳定的速度行驶时，不可用。2.雨雪天气，行车路面很滑的条件下，由于附着力的变化可能使轮胎空转，甚至使车辆失去控制。3.缺乏智能性，不能根据真实路况调整驾驶状况25应用在刚刚上市的2011款奥迪A6L上便搭载了ACC自适应巡航控制系统。作为国内公务轿车的代表，奥迪A6L一直保持着严谨低调的外观风格，2011款中选装的S-Line套件显然更吸引年轻的车主。精致的内饰、丰富的配置是A6L吸引人的部分，MMI系统的操作更加简便，但包含的内容却更加丰富。同时A6L宽敞的内部空间也是乘坐舒适性的有利保障。26直线行驶时，自适应巡航也会“突然”加速 在直线行驶开启自适应巡航时，前车并入其他车道，这时本车雷达会重新扫描前方车辆，如果判断没有前车则自适应巡航会执行驾驶员设定的目标时速，如果判断有前车存在，则自适应巡航执行驾驶员设定的行驶。特别是时速不高调整跟车距离的过程中，这种加速感就会比较明显。27 城市路况中使用自适应巡航会遇到的问题 目前很多自适应巡航都可以设置不同远近的跟车距离，根据测试，不同时速下相同档位的跟车距离是不同的，这是因为车辆时速越快，需要刹停的距离就越长，比如100km/h时速下，最近跟车档位远比50km/h时速下设置的最近跟车挡位远。如果在城市道路行驶时使用自适应巡航功能，即便将跟车距离调至最近档位，本车与前车之间的距离仍会十分宽敞，足够旁边车道车辆自由并线。在城市路况中，想通过设置最近跟车距离而不被旁边车道车辆乱并线的朋友，你们要失望了。28停车起步远行系统基本的ACC控制逻辑加入了停车起步的性能，以应对交通阻塞的情况出现。在车流阻塞的情况下，需要低速巡航，制动停车；在车流开始恢复时，逐渐解除制动。最初的ACC控制包括传统的基于巡航速度控制的车辆控制。在25-40km/h(16-25mph)速度范围内，车辆连续的起步停车需要ACC系统具有某些功能的交叠。处理在交通拥挤时出现的各种情况，需要ACC具有相关的性能，如闭环控制下车速降为零，实施零速度制动(保持制动)，及从停车过渡到起步的过程中平稳地解除压力。29闭环速度控制基本的ACC系统在车辆速度大约为25km/h(16mph)时就不再起作用，而需要驾驶员重新控制汽车。ACC扩展的停车起步运行的低速巡航能力，具有了速度低于25km/h的闭坏速度控制，这种增加的能力，可以使汽车在非常低的速度也能保持所需的车间距离（如下图）。速度非常低的时候，系统甚至会启用被动车轮速度传感器来进行跟踪，但是进行预报时，使用主动车轮速度传感器会得到更好的结果。由于频繁出现的交通停滞，停车起步逻辑提供了一种低速停车请求功能，该功能基于ACC信号处理器测出的制动强度来控制动力矩的水平。30基本功能（1）车速设定：当按下车速调置开关后，就能存储该时间的行驶速度，并能保持这速度行驶；（2）消除功能：当踩下制动踏板,上述功能立即消失。但是，上述调置速度继续存储；（3）恢复功能：当按恢复开关，刚能恢复原来的车速；（4）速度微调下降；（5）速度微调升高。31 在开启自适应巡航功能并处于跟车状态下，当前车进入弯道后，开启自适应巡航系统的后车会采取什么措施呢？这会分为两种情况，第一种情况：传感器扫描不到前车，即会执行到达预设时速的逻辑。第二种情况：此时正好旁边车道有车拐弯，传感器会将其误认为是本车道前车，此时会判断为跟车距离不够，就会对车辆实施减速。32自适应巡航的未来 随着科技的发展，自适应巡航系统也在不断进化。多传感器协同合作、判断逻辑更加智能将帮助自适应巡航系统更“聪明”。譬如部分奥迪车型搭载的自适应巡航系统，在车辆进入弯道时，处理模块将传感器收集到的信息与车道保持系统收集到的信息一同判断，规划出车辆的行驶轨迹。这样就可以扫描到前面转弯的车辆，避免突然加速或减速的情况。让我们将眼光再放长远一点，自适应巡航的未来将不仅只在高速行驶时减轻驾驶员的疲劳。如果能将城市安全系统、自适应巡航系统、地图导航等系统进行有效结合，那么，距离实现自动驾驶也就不远了3334 谢谢欣赏！35
