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
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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。
GAME OVER
车 距 传 感 器 与 控 制 单 元
ACC
宝马E90新3系车距传感器
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。
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。 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。 1）停车灯开关
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
反馈式加速踏板
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。
7.Fra Baidu bibliotek.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 控 制 框 图
ECU
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
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。
7.4.3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。
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。
7.1 巡航控制系统概述
汽车巡航控制系统（Cruise Control System，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。
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。
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200 m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。
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。
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
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。 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。 自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control，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。
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
GAME OVER
车 距 传 感 器 与 控 制 单 元
ACC
宝马E90新3系车距传感器
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。
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。 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。 1）停车灯开关
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
反馈式加速踏板
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。
7.Fra Baidu bibliotek.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 控 制 框 图
ECU
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
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。
7.4.3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。
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。
7.1 巡航控制系统概述
汽车巡航控制系统（Cruise Control System，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。
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。
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200 m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。
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。
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
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。 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。 自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control，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。
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