汽车电器与电子技术论文自适应巡航控制系统.docx

汽车电器与电子技术论文汽车电器与电子技术论文姓名：张勇班级：11020201学号：1102020121自适应巡航控制系统【摘要】根据国内外提出并使用的使用的汽车安全预警技术，对汽车安全预警技术的自适应巡航控制系统（ACC）进行了研究。本文全面简述了自适应巡航控制系统（ACC）的工作原理和结构组成以及使用操作，研究了自适应巡航控制系统（ACC）的发展状况，提出了新的改进方案，为它的发展提供了一个新的研究方向。关键词：自适应巡航控制系统 自动巡航系统 车辆前向撞击报警系统 制动控制 时间间隙1. 前言自适应巡航控制系统（Adaptive Cruise Control，ACC）是将自动巡航控制系统（Cruise Control System，CCS）和车辆前向撞击报警系统（Forward Collision Warning System，FC-WS）有机结合起来，既有自动巡航功能，又有防止前向撞击功能。在汽车安全预警方面，自适应巡航控制系统得以迅速发展，在汽车上得以广泛应用。2. 自适应巡航控制系统（ACC）的工作原理、结构组成与功能2.1 自适应巡航控制系统（ACC）的工作原理如图1所示，沃尔沃最新推出了ACC系统，装备于V60 Sports Wagon，该系统在行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器（雷达）持续扫描前方道路，同时轮速图1 沃尔沃V60 Sports Wagon的ACC系统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保持安全距离。ACC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者主动采取制动操作。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。如图2所示。图2 ACC系统工作时的示意图2.2 自适应巡航控制系统（ACC）的组成结构图3所示为ACC系统的组成和互联主件系统。不同模块之间通过一个串行通信网络左右通信方法，俗称控制区域网络（CAN）。图3 ACC组成（1） ACC模块。ACC模块的主要功能是处理雷达信息并判断附近是否存在前方车辆。当ACC系统处于“时间间隔控制状态”时，它会发出信息到发动机控制和制动器控制模块，以控制ACC车辆和目标车辆之间的时间间隙。（2） 发动机控制模块。发动机控制模块的主要功能是接受来自ACC模块和仪表盘的信息并根据这些信息调整车速。发动机控制模块通过控制发动机油门控制车速。（3） 制动控制模块。制动控制模块的主要功能是在ACC控制模块的要求下通过对每个轮胎进行制动从而降低车速。制动系统采用电子增强的液压式，如ABS制动系统，而不是通过有钱全权刹车。（4） 仪表群。仪表群的主要功能是处理巡航开关和将它们的信息发送至ACC系统和发动机控制模块。同时，仪表群也将显示信息，以便于驾驶员了解ACC系统的运行状态。（5） CAN。控制器局域网（CAN）是一个机动车网络标准，它使用2线总线来传递和接收数据。网络上的每个节点都具备每个信息帧发送08个字节的能力。一个消息帧由一个08字节的前端信息和一个校验信息组成。前端信息是一个独特的标识符，用于确定优先级。在总线空闲时网络上的每个节点都可以发送数据。若有多个节点在同一时间发送数据，将会有一个仲裁机制来确定由哪个节点来控制总线。具有最高优先级的信息将赢得仲裁，其信息将被发送。一旦检测到总线空闲，发送失败的信息将会重新发送。（6） 巡航开关。巡航开关是装在方向盘上的几个按钮，以便于司机命令和操作ACC系统。开关包括以下几个： “ON”：将系统置于“ACC待机状态”。 “OFF”：取消ACC操作并将系统置于“ACC关闭状态”。 “SET+”：起动ACC并设置设定速度或加速。 “COAST”：减速。 “RESUME”：恢复到设定速度。 “TIME GAP”：增加时间间隙。 “TIME GAP”：减小时间间隔。（7） 制动开关。共有2个制动开关，分别为制动开关1（BS1）和制动开关2（BS2）；当其中任何一个开关被激活时，巡航控制操作取消，系统进入“ACC待机状态”。（8） 制动灯。当制动控制模块响应ACC要求进行制动时，将会打开制动灯提醒后方车辆注意本车正在减速。2.3 自适应巡航控制系统（ACC）的工作状态ACC关闭状态ACC系统处于禁用状态。ACC待机状态系统处于准备被驾驶员激活的状态。ACC起动状态ACC系统处于起动并控制车速的状态。ACC速度控制状态ACC起动状态的一个子状态，在前方没有车辆的情况下其控制系统是车速达到设定速度是典型的传统巡航控制系统。ACC时间间隙控制状态ACC起动状态的一个子状态，用于控制ACC车辆与目标车辆间的时间间隙。图4所示为ACC状态及其过渡。图4 ACC状态及过渡2.4 自适应巡航控制系统（ACC）的功能及其操纵当ACC被激活后，有以下几种典型操作：1） 速度控制状态时的操作（ACC速度控制）如图5所示，当前方无行驶车辆时，主车将处于普通的巡航行驶状态，ACC系统按照设定的行驶车速对车辆进行匀速控制。2） 跟车模式时的操作（ACC时间间隙控制）ACC系统进入跟车模式或“ACC时间间隙控制状态”，若雷达监测到有前方进入间隙距离之内，在次模式的操作下，ACC系统将发送一个目标速度给发动机控制模块并向制动模块下达减速指令，以保证车辆间设定的时间间隙。（1） 减速控制。如图5（b）所示，当主车前方有目标车辆，且目标车辆的行驶速度小于主车的行驶速度时，ACC系统将控制主车进行减速，确保两车间的距离为设定的安全距离。（2） 跟随控制。如图5（c）所示，当ACC系统将主车减速至理想的目标值之后采用跟随控制，与目标车辆以相同的速度行驶。（3） 加速控制。如图5（d）所示，当前方的目标车辆发生移线，或主车移线行驶时的主车前方又无行驶车辆时，ACC系统将对主车进行加速控制，使主车恢复至设定的行驶车速。在恢复行使车速之后，ACC系统又转入对主车的匀速控制。当驾驶员参与车辆驾驶后，ACC系统将自动退出对车辆的控制。图5 ACC系统4种典型操作ACC系统可在速度控制模式和时间间隙（跟车）模式间自动转换，此运作模式取决于相对设定速度更慢的目标速度，以维持ACC车辆和前方车辆之间的间隙。总的来说，如果没有车辆处于间隙距离内，该系统处于速度控制模式，否则，它将维持时间间隙模式。另外，驾驶员可以通过“TIME GAP+”和“TIME GAP-”的开关调整时间间隙。按“TIME GAP+”开关，时间间隙值增加，两车之间的间隙也随之增加。按“TIME GAP-”的开关，时间间隙值降低，因此两车之间的间隙也随之减少。3. 自适应巡航控制系统（ACC）的改进和发展现在国内外使用的自适应巡航控制系统（ACC）是将自动巡航控制系统（Cruise Control System，CCS）和车辆前向撞击报警系统（Forward Collision Warning System，FC-WS）有机结合起来，既有自动巡航功能，又有防止前向撞击功能。可以在此基础上，可结合全新的GPS定位系统、ABS防抱死系统以及智能气囊技术，增加汽车行驶的安全性以及操作稳定性，同时还可以减少操作的步骤，使驾驶员驾驶汽车时更方便。还可以采用单独的控制单元（ECU）控制自适应巡航控制系统（ACC）的操作，在原来的基础上增加定位控制模块、气囊控制模块，提高ACC系统的运行效、安全性和便利性，使它更加完美，更有实用性。4. 结语本文全面简述了自适应巡航控制系统（ACC）的原理、结构以及功能，从多方面简述了自适应巡航控制系统（ACC）结合自动巡航控制系统（Cruise Control System，CCS）和车辆前向撞击报警系统（Forward Collision Warning System，FC-WS）的发展状况以及制动器控制、车速控制的运用，同时还提出了一些改进自适应巡航控制系统（ACC）的方案，为它的发展提供了新的研究对象。参考文献1 史文库. 汽车新技术. 北京：人民交通出版社，2010.82 姜立标. 现在汽车新技术. 北京：北京大学出版社，2012.23 桂江一. 汽车