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定速巡航系统简介

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定速巡航系统

定速巡航系统(Cruise Control System)缩写为CCS,是控制汽车以事先预定的速度行驶的一种电子控制装置。
在20世纪40年代至70年代,这一段时间内欧洲和美国出现了由模电技术控制的的汽车巡航控制系统。随后在70年代中期至80年代中后期,由于大规模集成电路以及微机的应用,定速巡航系统的控制过程逐歩由机械式转换为数字式。20世纪从90年X始,国外一些汽车的定速巡航系统逐歩朝着智能化的方向发展。1990年美国通用公司研发出了一种能够自动使汽车匀速行驶的系统。
定速巡航系统是利用先进的电子技术对汽车的行驶速度进行自动调节,从而实现以事先预定的速度行驶的一种电子控制装置。当驾驶员按照所需要的速度闭合开关之后,不用踩油门踏板就可以自动地保持车速,使车辆以固定的速度行驶。采用这个装置,可以减轻驾驶员的疲劳,改善汽车的燃油经济性和发动机的排放。随着科技的发展,定速巡航系统又有了新的发展,即安装了雷达系统,车载计算机通过雷达可自动测量与前车的距离,从而自动调整车速,保持安全距离。

定速巡航系统研发背景

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随着社会的不断进步和科技的发展,人们的生活水平与生活需求也不断地提高与增多,各家各户也随之拥有自己的私家车,然而随着汽车保有量的增加随之带来的是中国交通事故的不断增加,每年因为车祸而伤亡的人数逐渐增加。因此提高汽车的安全性能已经是摆在各个汽车企业以及专家的首要问题。为了满足X众的要求,顺应当今时代的发展潮流,汽车电子化的程度也越来越高,越来越多的电子元件被应用在汽车上。其中车辆的智能控制己经被越来越多的企业所重视。人们需要安全性能更高、保障性能更强和更加方便的交通工具,以适应当前时代的节奏。而汽车定速巡航系统好满足了人们的需求和当今汽车发展的时代趋势。
自歩21入世纪以来,中国的高速公路正以飞速发展着,每年都有不少新的高速公路修建而成,人们的出行也因此变得更加方便和快捷。许多高速公路的出现也给了汽车定速巡航系统以广阔的发展前景。随着科技的不断进步,不少先进的电子产品运用在汽车以及定速巡航系统中。特别是微控制器的发展,使得汽车电子化发展有了一个质的飞跃。使汽车更加环保,并且其它性能指标都相应地得到了提高。
中国属于大陆型国家,幅员辽阔,人们的出行非常依赖汽车这种交通工具,而随着中国各种类型公路的不断建造与发展,人们自驾车出游的机会越来越多。众所周知,在高速公路上,变换车速的频率以及机会都比较少,绝大多数时间都只是掌握好方向即可,但是驾驶员还是要经常用脚踩住油门,时间长了驾驶员就会觉得劳累甚至在行车过程中会睡着。因此在这种情况下定速巡航系统就能显示出来它自身的优越性了。

定速巡航系统发展历程

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X阶段

20世纪40年代至70年代,这一段时间内欧洲和美国出现了由模电技术控制的的汽车巡航控制系统。例如日本公司丰田从60年代起就开始尝试着采用机械控制方式来实现汽车的定速巡航控制。而后,德国的一家企业也在此基础上相应地开发出了利用真空原理控制的机械巡航系统。1969年德国戴姆勒公司开发出了由晶体管控制的系统,并在其旗下产品上得到了良好地运用。在汽车定速巡航系统的起歩阶段,欧洲的一些企业为其发展奠定了良好的基础。

第二阶段

在70年代中期至80年代中后期,由于大规模集成电路以及微机的应用,定速巡航系统的控制过程逐歩由机械式转换为数字式。如1974在年美国通用汽车公司研制出了采用卫星雷达的数字控制器来控制巡航系统,该系统可以更好的适应即时的路况,能够感知车辆与前车的距离以及两车的相对车速并能及时地作出正确的反应。与此同时,美国MOTOROLA公司也研发出了一类由微处理器(即单片机)来控制的定速巡航系统。这种附带只读存储器的16位微控制器根据驾驶员设定的车速、实际车速以及车辆所反馈的其它信号,按照程序员事先设计好的程序完成全部数据处理后产生一个输出信号(即信号)来驱动电机,电机输出轴的转动来带动节气门的丌闭。不同类型的车辆的发动机X工况下的加减速度都是由程序人员事先设定好的。从安全性能考虑,将巡航系统的制动控制器与节气门的操纵机构相连接,当踩下制动踏板或者按下定速巡航系统的取消键的同时,电子节气门内的直流电机的电源就断开,从而使得节气门安全关闭。

与机械式巡航系统相比,数字式巡航系统的优点是受外界环境的影响较小,比如外界风力、空气的湿度等等,由于它们都是釆用信号处理的,因此数字式巡航系统具有更高的稳定性。汽车巡航电子控制系统采用先进的大规模的电路集成技术做成的模块,也能够通过编程让计算机去控制。假如车辆上已经装有其它的微处理器时,只要改变一下原来的程序便可将巡航系统的功能给附加上去,这样做最大的好处就是能够节省掉不少电器元件成本。

第三阶段

20世纪从90年X始,国外一些汽车的定速巡航系统逐歩朝着智能化的方向发展。1990年美国通用公司研发出了一种能够自动使汽车匀速行驶的系统,该系统通常在车的前保险杠上装有电子雷达,这种雷达拥有调节系统频率的功能。通过电控单元传输来的信息来判断前方汽车或者障碍物与本车的距离,而后利用事先编好的程序利用来计算出來当前的状况,并将该信息反馈给电控单元,电控单元再根据这些反馈信息计算出一个合适的输出量来控制电子节气门开度的大小。之后,该企业又对这一装置进行了改进,并在凯迪拉克轿车里装上了经过改造的汽车定速控制系统,并且对电子节气门内的各个部分进行了优化,将探测距离的仪器安装在汽车的保险杠里面,通过塑胶装置来检测前方所发生的信号。近些年国外不少技术人员均在研制自适应式巡航控制系统(ACC:AdaptiveCruise Control System),也可以称为智能式巡航控制系统(ICC:Intelligent CruiseControlSystem)。自适应控制技术属于一种主动安全的技术,它是将以前四种巡航控制系统的优点集合起来,在此基础上发展成为一种新技术。
由于中国的工业起歩很晚,汽车发展较为缓慢,中国的巡航控制系统仍处在萌芽阶段,在世界上还没有自主的知识产权产品。虽然中国现在的公路发展很快,建设很多,但是路况与国外相比还是有着不小的差距。所以对中国应用在车上的巡航控制系统主要是以定速为主。

工作原理

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定速巡航系统(CruiseControlSystem,CCS)亦称为恒速行驶系统、速度控制系统、自动驾驶系统等。它是利用先进的电子技术对汽车的行驶速度进行自动调节,从而实现以事先预定的速度行驶的一种电子控制装置。当驾驶员按照所需要的速度闭合开关之后,不用踩油门踏板就可以自动地保持车速,使车辆以固定的速度行驶。采用这个装置,可以减轻驾驶员的疲劳,改善汽车的燃油经济性和发动机的排放。随着科技的发展,定速巡航系统又有了新的发展,即安装了雷达系统,车载计算机通过雷达可自动测量与前车的距离,从而自动调整车速,保持安全距离。
定速巡航系统不能在1档和空档的状态下执行任务。对于装备手动变速器的车辆,只能在相应档位下通过控制发动机的动力输出,而不能通过变换档位来控制车速。定速巡航系统是一个闭环控制系统,或称反馈控制系统。此系统不断地将实际车速与驾驶人设置的车速进行比较,一旦发现车速有偏差,就会发出调整动力输出的指令,使实际车速与设置车速尽量一致。比如,车辆上坡时速度下降,车速传感器发来的车速比设置车速低,控制单元将发指令给伺服执行机构,加大动力输出,以保持车速;下坡时实际车速比设置车速高,控制单元将发出指令,减小动力输出,以保持车辆按设置速度行驶。
1、驾驶人开启定速巡航控制系统,设置想要匀速行驶的车速值。
2、轮速传感器采集车轮转速的实时信号,经ABS模块运算处理加工成车速的实时信息。
3、定速巡航系统的电子控制单元(ECU),将车速设定值和实时车速进行比较后,发出调整节气门开度的指令。
4、调整节气门开度,从而调节动力输出,控制车速,使其稳定在驾驶人预先设置的车速上。
5、根据不断变化的实时路况导致的行驶阻力的变化,不断地调整节气门开度,以保持恒定的车速。对于装备自动变速器的车辆而言,电子控制单元不仅通过调整发动机的节气门开度来控制发动机的动力输出,还通过变换变速器的档位来加以配合。

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