汽车定速巡航系统基本原理和构成

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【摘 要】汽车巡航控制系统（CRUISE CONTROL SYSTEM.缩写为CCS）.又称为定速巡航系统，是利用先进的电子技木对汽车的行驶速度进行自动调节，从而实现以事先设定的速度行驶的一种电子控制装置。在高速公路上长时间行驶时，打开该系统的自动操纵开关后，巡航控制系统将根据行车阻力自动增减节气门开度，使汽车行驶速度保持一定可以省去驾驶员频繁躁油门路板，而保证汽车以预先设定的速度行驶。大大减轻了驾驶员的疲劳强度，并改善了汽车的燃料经济性和发动机的排放性能。

【关键词】汽车；巡航控制系统；发展趋势

0.引言

近年来，随着现代汽车控制技术和高速公路的飞速发展，在世界各国特别是发达国家，无论是运输业还是个人，汽车都已成为长距离运输的主要交通工具。在大陆型的国家，驾驶汽车长途行驶的机会较多，在高速公路上长时间行驶时，驾驶员长时间操纵加速踏板而得不到活动，容易造成腿部肌肉疲劳强度加大，甚至腿部会抽筋，失去制动能。汽车巡航控制系统（CCS）就是为解决此问题而诞生的。

1.汽车巡航控制系统简介

1.1定义

汽车巡航控制系统，简称CCS，根据其特点一般又称为“巡航行驶装置”、“速度控制系统”、“自动驾驶系统”等。汽车巡航控制系统（CCS）就是可使汽车工作在发动机有利转速范围内，减轻驾驶员的驾驶操纵劳动强度，提高行驶舒适性的汽车自动行驶装置。汽车在行驶中通过操纵调整开关，驾驶员不必踩踏油门调整车速，汽车也能以设定的车速进行定速行驶。

采用了汽车巡航控制系统（CCS）的车辆在行驶中，由于驾驶员无需踩踏加速踏板，尤其是装有自动变速器的汽车，因不需使用离合器，只需手握方向盘就可轻松驾驶，将驾驶员的右脚解放出来了，大大减轻了驾驶员的疲劳强度，使整个驾驶过程变得简便、轻松和舒适，降低了交通事故发生的几率、提高了行车的安全性。

1.2功能

1.2.1车速设定功能

当在高速公路上长时间稳定行驶时，在路况良好、分到行车、无人流的情况下，可按下“设定”开关，设定一个稳定行驶的车速，驾驶员无须操控油门和换挡，汽车一直以这一车速稳定运行。

1.2.2消除功能

当驾驶员踩下制动踏板时，车速设定功能立即消失，驾驶员要用常规方法操作驾驶，直到再按另外的功能开关为止。

1.2.3恢复功能

当路面车流情况又可稳定运行时，可按“恢复”功能开关，这样汽车又自动按上述设定的车速稳定均匀运行。若不按“恢复”功能开关，也可在驾驶员认为最有利车速时按“设定”开关，汽车就又自动按新选择的设定车速稳定运行。

1.2.4减速功能

当按下“滑行”开关时，则汽车在原设定车速基础上减速行驶，开关一直按下不放，则车速一直在减低。当你一放松“滑行”开关，则汽车就自动以你放松“滑行”开关瞬间的车速稳定行驶。

1.2.5加速功能

当按下“加速”开关时，则汽车在原设定的车速基础上加速行驶，开关一直按下不放，则车速一直在增加。当你一放松“加速”开关时，则汽车就自动以你放松“加速”开关瞬间的车速稳定行驶。

2.原理与构成

2.1原理

汽车巡航控制系统（CCS）包括控制器、节气门执行器、传感器和操纵开关等部分。控制器有两个输入信号，一个是驾驶员按要求设定的车速，直接由驾驶员设定，另一个是实际车速的反馈信号，由车速传感器检测后反馈给控制器，控制器检测这两个输入信号之间的偏差后，经过一定的控制计算，产生一个送至节气门执行器的控制信号，节气门执行器根据所接收到的节气门控制信号调节发动机节气门开度，从而使车速保持稳定。作为巡航控制系统的核心部件一控制器，其所采用的控制技术对控制结果的好坏是至关重要的。随着现代控制理论的发展，汽车巡航控制技术也在不断发展，如何采用合理的控制技术，是汽车工作者需要研究和解决的问题。

2.2构成

汽车巡航控制系统主要由控制开关、传感器、执行器和控制器四部分组成。

2.2.1巡航控制开关

巡航控制开关有“SET”、“ON”、“OFF”、“CANCEL”、“RESUME ”、“+/-SPEED”按钮。巡航的基本功能：启动巡航、设定车速、降低巡航车速、提高巡航车速、关闭巡航、重启巡航。

2.2.2位置传感器

节气门位置传感器（TPS）是把节气门的位置或开度转换成电压信号，传输给电控单元，作为电控单元判定发动机运行工况的依据，实现不同节气门开度下的喷油量控制。节气门位置传感器有两种类型：一种是模拟节气门位置传感器，另一种是开关式节气门位置传感器。节气门位置传感器装在节气门体上，与节气门联动。

2.2.3执行器

执行器接收ECU的控制指令信号，电动或气动方式操纵节气门，改变节气门开度，使车辆作加速、减速及定速行驶。执行器通常为电动式和气动式两种。

2.2.4控制器（ECU）

电子控制器是巡航控制系统的中枢，其作用是接受车速传感器、巡航控制开关、制动灯开关等信号，经计算、记忆、放大及信号转换等处理后，输出控制信号，驱动执行器动作。

基思卡尔芯片的控制器性价比很高，具有价格低、技术成熟、运行稳定等许多优点，因而得到了广泛的应用。

3.国内汽车巡航控制系统发展现状

国内汽车巡航控制系统研究起步较晚，在ACC系统控制理论、方法及应用方面与国外均存在着较大的差距。不过随着中国汽车工业的发展，巡航控制系统（CCS）尤其是主动巡航控制系统（ACC），成为近年来车产安全系统研发的重点。同时国内以清华大学、北京理工大学等为主的高校和研究机构也从事CCS技术或相关技术的研制开发工作，并取得了阶段性的进展。

北京理工大学针对当前ACC系统多是基于CCS系统开发，对车辆速度的调节主要是通过控镧节气门开度和自动换档来实现，提出了将ACC系统与车辆制动和防滑控铡系统ABS/ASR相集成构成ABS/ASR/ACC系统的设计方案。清华大学所做的汽车主动安全性的研究，将ACC技术融合其中，不但可以实现自动调整与目标车辆间的距离，而且还可以实现障碍主动避让，从而进一步提高车辆行驶的安全性能。

2000年，红旗世纪星轿车开始采用巡航控制系统 ，拉开了国产轿车配置CCS系统的序幕。目前市场上，长城哈弗部分车型、上海汽车荣威750等国产轿车也纷纷使用了汽车巡航控制系统。深入研究CCS系统的控制理论与方法，开发高效、实用的车辆CCS产品，将是今后我国在该领域的研究方向。

4.总结

汽车巡航控制系统自20世纪60年代在美国应用以来已广泛使用在汽车上。随着大规模集成电路及微机控制技术的发展，巡航控制系统的计算机、执行元件更趋小型化，向智能型、复合控制发展，新的控制理论也将得到应用。我国汽车巡航控制系统研究起步较晚，与国外汽车工业发达国家存在较大的差距，但当前我们企业工业发展迅速，技术研发能力也得到提升，因而在追求汽车安全、节能、舒适的潮流中，汽车巡航控制系统在我国有着广泛的研究和应用前景。 [科]

【参考文献】

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