04.03.2014

PostHeaderIcon Круиз-контроль

Устройства поддержания заданной скорости автомобиля (круиз — контроль) появились в середине 60-х годов для уменьшения утомляемости водителя в длительных поездках. Они позволяют водителю ехать с постоян­ной скоростью, не касаясь педали акселератора.

Выделяют адаптивный и неадаптивный круиз-контроль [26].

Устройство неадаптивного круиз-контроля состоит из трех основных систем:

— панель управления. Размещается обычно на руле или рулевой колонке. Содержит кнопки включения (ON/OFF) и управления скоростью (SET) и (RESUME);

— исполнительный механизм, управляющий положением дроссельной за­слонки по командам ЭБУ (электронного блока управления) круиз — контроля. Исполнительный механизм выполняется на основе электродви­гателя постоянного тока с постоянным магнитом или вакуумного регуля­тора;

— ЭБУ круиз-контроля — это контроллер, получающий сигналы от панели управления и различных датчиков для определения режима движения ав­томобиля. ЭБУ управляет положением дроссельной заслонки так, чтобы скорость движения соответствовала заданной.

Современные устройства круиз-контроля обычно имеют следующие характеристики:

— точность стабилизации скорости автомобиля ±0,5… ±1,0 км/час;

— высокая надежность;

— адаптация под водителя, скорость реакции системы может быть изменена согласно предпочтениям водителя в пределах конструктивных ограниче­ний.

Через последовательный интерфейс осуществляется обновление про­граммного обеспечения под конкретный автомобиль.

Система начинает работать, когда скорость автомобиля превышает 25 миль в час и нажата кнопка ON на панели управления. Когда автомобиль достигает желаемой скорости, водитель нажимает кнопку SET, значение ско­рости записывается в память ЭБУ круиз-контроля. Теперь можно убрать ногу с педали акселератора. Управляя исполнительным механизмом, ЭБУ регули­рует положение дроссельной заслонки, поддерживая скорость автомобиля постоянной, реагируя соответствующим образом на наличие ветра и дорож­ный рельеф. Если водитель желает увеличить скорость крейсирования, сле­дует нажать кнопку SET и удерживать ее, пока плавно не будет достигнута желаемая скорость. Компьютер запомнит скорость на момент отпускания кнопки. При обгоне водитель может нажимать педаль акселератора обычным образом, после отпускания педали восстановится скорость, поддерживаемая спидостатом.

При нажатии на тормозную педаль контроллер отключает стабилиза­цию скорости автомобиля. Для восстановления прежнего режима работы круиз-контроля следует нажать кнопку RESUME (RES).

Первые контроллеры в устройствах для поддержании постоянной ско­рости были аналоговые. Современные ЭБУ — полностью цифровые, выпол­нены, по меньшей мере, на 8-разрядных микропроцессорах. ЭБУ постоянно измеряет скорость движения автомобиля и сравнивает ее с заданным значе­нием в памяти. Для регулирования в этой типичной следящей системе обыч­но применяется пропорционально-интегральный алгоритм, позволяющий поддерживать с помощью исполнительных механизмов заданную скорость движения автомобиля без рывков и колебаний.

При появлении постоянных или непостоянных неисправностей в сис­теме круиз-контроля все его исполнительные механизмы отключаются, осо­бенно это критично для линии управления дроссельной заслонкой.

Правильная работа датчиков скорости критична для системы круиз — контроля. Используются сигналы, поступающие на спидометр или от датчи­ков скорости вращения колес в ABS через последовательную шину (обычно CAN). Команды водителя (ON/OFF, RESUME и т. д.) поступают от переклю­чателей на передней панели или руле на цифровые входы контроллера или через резистивные делители на АЦП. На ЭБУ поступает также информация от датчика положения дроссельной заслонки о статусе коробки передач и двигателя, диагностическая информация и т. д.

Адаптивные системы круиз-контроля

Обычные системы круиз-контроля распространены в странах, где име­ется возможность езды с постоянной скоростью, например, в США. Боль­шинство ситуаций на дороге, когда требуется изменить скорость движения — стандартны и могут быть распознаны техническими средствами. Системы адаптивного круиз-контроля (Adaptive cruise control или ACC) определяют дистанцию до впереди идущего автомобиля, относительную скорость и с по­мощью соответствующих исполнительных механизмов корректируют ско­рость своего автомобиля без вмешательства водителя. Вождение становится более комфортным. Структура и схема управления адаптивного круиз — контроля показана на рисунках 10.10, 10.11.

Круиз-контроль

1 — ECU управления работой двигателя; 2 — блок проверки работы радиолокационного датчика; 3 — блок управления работой тормозов при включении круиз-контроля; 4 — кон­трольные приборы и блок индикации; 5 — блок управления двигателем при включении кру — из-контроля; 6 — датчики; 7 — блок управления трансмиссией при включении круиз — контроля

Рисунок 10.10 — Система адаптивного круиз-контроля фирмы Bosch

(компоненты) [1]

Система ACC в основном расширяет перечень функций, выполняемых другими ЭБУ и исполнительными механизмами. Дополнительным является только датчик для определения дистанции и относительной скорости сосед­них автомобилей в движущемся потоке. Обычно используются лазерная оп­тика или миллиметровые радиоволны. Команды от АСС поступают на ЭБУ двигателя и тормозных систем ABS и VDC (vehicle dynamic control — управ­ление динамикой автомобиля, устойчивость на поворотах).

Выбор

объекта

Обнаружение

объекта

Круиз-контроль

до впереди идущего

Система

управления

работой

двигателя

Motronic

Тормозная

система

Круиз-контроль

tx

г

Круиз-контроль

Радиолокационный I I

датчик

Р Блок управления радиолокационным датчиком ~| Блоки ECU

Датчики угловой скорости поворо­та вокруг вер­тикальной оси, поперечного ус­корения, частоты вращения колес и угла поворота рулевого колеса

Рисунок 10.11 — Схема управления адаптивного круиз-контроля [1]

Основными функциями АСС являются стабилизация скорости автомо­биля, заданной водителем, как и для обычной системы круиз-контроля, а также слежение за впереди идущим автомобилем («целью»). Если впереди идущий автомобиль следует со скоростью, меньшей, чем та, что задана сис­теме круиз-контроля, АСС автоматически уменьшает скорость своего авто­мобиля, выдерживая безопасную для данной скорости дистанцию. При изме­нении дорожной ситуации автомобиль вернется к следованию с прежней скоростью, т. е. переключение между функциями стабилизации и слежения за «целью» производится автоматически.

На крутом повороте преследуемый автомобиль может не обнаружи­ваться радаром АСС, следовательно, сигнал на восстановление прежней ско­рости должен во время поворота задерживаться. Система АСС ограничивает

на поворотах текущую скорость для комфорта и безопасности до уровней

2 2 поперечного ускорения 2 м/сек при высокой скорости и 3 м/сек при низкой.

Факт поворота определяется соответствующим датчиком по разным скоро­стям колес, положению руля, скорости вращения автомобиля вокруг верти­кальной оси. Система АСС оптически или акустически информирует водите­ля о необходимости обгона. Может также выдаваться сигнал об опасности столкновения.

Известные сегодня разработки АСС предназначены для использования при движении по шоссе. Имеющиеся технологии не позволяют удовлетвори­тельно применять АСС на городских улицах, где движение более хаотично и интенсивно. Помимо базовых датчиков АСС для этого требуются дополни­тельные сложные системы для полного распознавания всех объектов, имею­щих отношение к движению, особенно на близкой дистанции. Для предот­вращения попыток неправильного использования имеющихся АСС в город­ских условиях введен нижний допустимый предел по скорости: при движе­нии медленнее, чем 30…50 км/час АСС автоматически отключается, то есть возможно только ручное управление автомобилем.

Теоретически АСС позволяет следовать за «целью» на более короткой дистанции, чем при ручном управлении, но по соглашению между разработ­чиками АСС не поддерживает такую функцию в целях безопасности. АСС выдерживает дистанцию до «цели» такую же, как при ручном управлении, что соответствует примерно 1 секунде езды на данной скорости.

Несмотря на сложный алгоритм определения «цели», АСС не всегда срабатывает правильно, и водителю приходится вмешиваться. Это естествен­но, так как дорожная ситуация может меняться неожиданным образом: пово­роты, обгоны, смена полосы и т. д.

Современные системы АСС не распознают стационарные объекты. Объекты со скоростью движения менее 20 км/час или менее 20% скорости автомобиля с АСС для программного обеспечения АСС не видимы. Функция «остановиться перед неподвижным объектом» АСС не поддерживается из-за несовершенства датчиков и системы управления.

Функциональные возможности АСС ограничиваются также вертикаль­ными и горизонтальными изгибами дороги и тяжелыми погодными условия­ми. Сильный снегопад, ливень, обледенение автомобиля, грязь — ухудшают работоспособность датчиков АСС, о чем водитель информируется.

Органы управления системы АСС должны обеспечивать:

— включение и выключение системы АСС;

— индикацию статуса АСС;

— задание и индикацию устанавливаемой скорости;

— статус функции обнаружения цели (цели нет, цель обнаружена);

— отключение АСС при торможении водителем;

— отключение функций АСС при нажатии на педаль акселератора.

Установка и активизация режима стабилизации скорости производится

так же, как и в обычных системах круиз-контроля.

Расстояние измеряется системой в диапазоне 2… 150 метров с погреш­ностью 1 метр или 5%. Относительная скорость должна определяться с по­грешностью 0,25… 0,5 м/сек (3… 5%).

Датчик должен различать несколько целей, как на своей полосе, так и на соседних. Датчик определяет расстояние до объектов по времени, за кото­рое сигнал доходит до цели и возвращается в виде отражения. Для 150 мет­ров это около 1 мкс. Для измерения дистанции с точностью 1 метр, времен­ные интервалы должны измеряться с точностью до 3 нс, необходим частот­ный диапазон шириной свыше 300 МГц.

В Японии в качестве датчиков расстояния используются инфракрасные лазеры с длиной волны 800 нм, их называют лидарами (Lidar — light detection and ranging). В лидаре на лазерный диод контроллер подает короткие им­пульсы тока, излучение диода через специальную сканирующую оптику по­сылается во внешнюю среду под дискретными углами, образуя для АСС не­обходимый сектор обзора. Отраженный сигнал принимается оптикой с уче­том направления и подается на фотодиод для дальнейшей обработки в ЭБУ.

В лазер подаются импульсы длительностью около 30 нс. Принятый сигнал дискретизируется в АЦП на частоте 50 МГц. Для определения поло­жения объектов относительно автомобиля с АСС и формирования сектора обзора используется сканирующий механизм в излучающей и принимающей оптике, обычно это подвижные зеркала или вращающиеся ширмы. Период сканирования около 100… 200 мс.

Отраженные сигналы очень слабы, особенно для больших расстояний. Для увеличения тока фотодиода высокие требования предъявляются к каче­ству оптики.

В США, Японии и Европейском сообществе в качестве датчиков рас­стояния и относительной скорости используются радары миллиметрового диапазона, работающие на частоте 16…11 ГГц. Применяются два типа рада­ров: импульсный и с постоянной модуляции частоты.

Импульсный радар. В этих системах радар посылает импульсы излуче­ния на постоянной частоте.

Радар с модуляцией частоты. Излучение производится непрерывно с частотой, которая постоянно циклически изменяется около какого-то опреде­ленного значения. К тому моменту, когда отраженный от препятствия сигнал вернется к приемнику, частота излучателя изменится. Расстояние до препят­ствия определяется по частоте биений для сигналов излучателя и отраженно­го. По эффекту Доплера определяется скорость движения автомобиля отно­сительно препятствия.

Современные системы обнаруживают препятствия на расстоянии до 150 метров, определяют расстояние до объекта с точностью до 1 метра и ско­рость с точностью до 1 км/час. Информация о скорости и положении препят­ствия относительно автомобиля поступает в ЭБУ, который через исполни­тельный механизм управляет дроссельной заслонкой, поддерживая заданную безопасную дистанцию до впереди идущей машины. В случае возможного столкновения ЭБУ использует средства звукового и визуального предупреж­дения.

Лидары получают более слабый отраженный сигнал по сравнению с миллиметровыми радарами, измерение эффекта Доплера для лидаров на практике не реализуется. Лидар измеряет только расстояние до объекта, дифференцируя которое контроллер вычисляет относительную скорость. Ра­дары в миллиметровом диапазоне позволяют измерять и расстояние, и отно­сительную скорость, но их разрешающая способность зависит от диаметра излучателя, размеры антенн могут быть неприемлемыми для установки на автомобиле.

Хорошими отражательными поверхностями для датчиков обоих типов являются номера и хвостовые огни. При их загрязнении и плохой погоде точность датчиков уменьшается. Например, слой влаги толщиной 1 мм зна­чительно сократит радиус действия радара (более помехозащищенного, чем лидар). Естественно это учитывается при размещении антенны на корпусе автомобиля, сухая грязь меньше влияет на работу датчиков.

Сегодня системы АСС не пригодны для интенсивного городского дви­жения, особенно в часы пик. Экспериментальные АСС оснащают дополни­тельными датчиками обнаружения объектов на близком расстоянии, в том числе видеокамерой. Предусматривается управление рулем автомобиля. По­следнее, кроме технических, затрагивает и юридические вопросы, так как, частично освобождая водителя от управления автомобилем, автоматическая система (ее производитель) берет на себя полную ответственность за это управления.

Март 2014
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Фев    
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31  

Мастерская Своего Дела - msd.com.ua