汽車巡航系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、審定成績(jī)：現(xiàn)代汽車電控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：汽車巡航限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單位系別：學(xué)生姓名：專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：填表時(shí)間：2021年06月摘要本文論述了汽車定速巡航系統(tǒng)CRUISECONTROLSYSTEM作用、原理、使用功能,系統(tǒng)構(gòu)成,具體應(yīng)用,考前須知,未來(lái)的開展趨勢(shì),做更深一層的解析,從而去探索研究改良方法,以完善汽車定速巡航系統(tǒng)(CCSo汽車巡航限制系統(tǒng)是一種汽車輔助駕駛系統(tǒng),英文名為CrusicControlSystem(CCS可以在40200km/h的車速范圍內(nèi)啟動(dòng)該系統(tǒng)中,認(rèn)為的設(shè)定一個(gè)車速,巡航限制系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)行駛阻力的變化,自動(dòng)增減節(jié)氣門開度,使車保持一定車速,駕駛員將不需

2、要操控油門,只要把握方向盤即可,從而大大減輕了駕駛員的疲勞強(qiáng)度和節(jié)省了燃油,同時(shí)還能減少交通事故的發(fā)生,系統(tǒng)即可自動(dòng)限制汽車恒速行駛.因此,汽車巡航限制系統(tǒng)又稱為“恒速限制系統(tǒng)關(guān)鍵詞：巡航原理、巡航應(yīng)用、,系統(tǒng)構(gòu)成.目錄摘要0引言0第一章汽車巡航限制系統(tǒng)簡(jiǎn)介1一、定義1二、作用1三、功能1四、汽車巡航限制系統(tǒng)的類型1第二章巡航系統(tǒng)的根本原理和構(gòu)成2一、巡航系統(tǒng)的根本原理2二、巡航系統(tǒng)的根本構(gòu)成2第三章巡航限制系統(tǒng)的硬件2第四章巡航限制系統(tǒng)的軟件6第五章考前須知0第六章巡航限制的使用0總結(jié)0參考文獻(xiàn)1引言汽車巡航系統(tǒng)CCSCruiseControlSystem自1961年在美國(guó)白宮首次應(yīng)用以來(lái),

3、已經(jīng)成了高檔轎車的標(biāo)準(zhǔn)裝配.當(dāng)汽車在高速公路上行駛時(shí),接通巡航限制開關(guān),設(shè)定目標(biāo)車速,巡航控制系統(tǒng)將根據(jù)汽車行駛阻力的變化,自動(dòng)增大或減小節(jié)氣門開度,使汽車設(shè)定的車速勻速行駛,以減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度.采用巡航限制以后,防止了駕駛員操縱加速踏板,使汽車車速反復(fù)變化造成了運(yùn)行工況頻繁變化,因此,不管是汽車的經(jīng)濟(jì)性、排放限制,還是行駛平順性、乘坐舒適性都得到很好的改善.新款寶來(lái)在原有裝備根底上,又增加了ESP但子穩(wěn)定程序和CCS巡航限制系統(tǒng),德文縮寫是GRA選裝裝備,并對(duì)車型作了新的定義,分為根本型、舒適型、豪華型、尊貴型等,汽車巡航限制系統(tǒng)CCS就是為解決此問(wèn)題而誕生的.第一章汽車巡航限制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

4、一、定義定速巡航系統(tǒng)CRUISECONTROLSYSTEM為CCS又稱為定速巡航行駛裝置、速度限制系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等.按司機(jī)要求的速度合開關(guān)之后,不用踩油門踏板就自動(dòng)地保持車速,使車輛以固定的速度行駛.采用了這種裝置,當(dāng)在高速公路上長(zhǎng)時(shí)間行車后,司機(jī)就不用再去限制油門踏板,減輕了疲勞,同時(shí)減少了不必要的車速變化,可以節(jié)省燃料.汽車在行駛中通過(guò)操縱調(diào)整開關(guān),駕駛員不必踩踏油門調(diào)整車速,汽車也能以設(shè)定的車速進(jìn)行定速行駛.二、作用汽車在采用了巡航限制系統(tǒng)CCS行駛時(shí),駕駛員無(wú)需踩踏加速踏板,尤其在安裝自動(dòng)變速器的汽車中,因不需使用離合器,只需手握方向盤就可輕松駕駛,從而駕駛員的右腳能過(guò)解放出來(lái),減

5、輕了駕駛員的疲勞強(qiáng)度,使整個(gè)駕駛過(guò)程變得舒適、輕松和簡(jiǎn)便,降低了交通事故發(fā)生概率、提升了行車平安性.止匕外,使燃油的供應(yīng)和發(fā)動(dòng)機(jī)功轉(zhuǎn)速處于最正確配合狀態(tài),減少有害氣體排放,有效降低燃油消耗,提升汽車的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性,減少磨損延長(zhǎng)壽命.三、功能巡航限制系統(tǒng)CCS功能有車速設(shè)定功能、消除功能、恢復(fù)功能、制動(dòng)踏板消除功能、低速自動(dòng)消除功能、加速功能、滑行功能、其他一些功能,如電子節(jié)油功能,油門加速功能,限速設(shè)定功能,剎車故障報(bào)警功能等.四、汽車巡航限制系統(tǒng)的類型汽車巡航限制系統(tǒng)的類型有“機(jī)械限制系統(tǒng)、“晶體管限制系統(tǒng)、“模擬集成電路控制系統(tǒng)、“微機(jī)限制系統(tǒng)等,現(xiàn)在新型汽車根本上都采用了微機(jī)限制的汽車

6、巡航限制系統(tǒng).第二章巡航系統(tǒng)的根本原理和構(gòu)成一、巡航系統(tǒng)的根本原理汽車巡航限制系統(tǒng)CCS原理如圖2-1所示.它包括限制器、節(jié)氣門執(zhí)行器、發(fā)動(dòng)機(jī)及變數(shù)器車速傳感器和操縱開關(guān)等局部.限制器有線性放大器和積分放大器組成,有兩個(gè)輸入信號(hào),一個(gè)是實(shí)際車速的反響信號(hào),由車速傳感器檢測(cè)后反響給限制器,另一個(gè)是駕駛員按要求直接設(shè)定車速,限制器檢測(cè)區(qū)分不同信號(hào)后,產(chǎn)生一個(gè)限制信號(hào)送至節(jié)氣門執(zhí)行器,節(jié)氣門執(zhí)行器根據(jù)所接收到的信號(hào)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度,從而保證車速穩(wěn)定性.限制器作為巡航限制的核的核心部件最為重要圖2-1汽車巡航限制系統(tǒng)執(zhí)行原理圖二、巡航系統(tǒng)的根本構(gòu)成汽車巡航限制系統(tǒng)主要由限制開關(guān)、節(jié)氣門執(zhí)行器、發(fā)動(dòng)

7、機(jī)及變數(shù)器車速傳感器和操縱開關(guān)等局部組成.第三章巡航限制系統(tǒng)的硬件1 .巡航限制開關(guān)下列圖為奔馳汽車的巡航限制開關(guān),它有“LIN、“ON、“+、“-等按鈕.巡航的根本功能：?jiǎn)?dòng)巡航、設(shè)定車速、降低巡航車速、提升巡航車速、關(guān)閉巡航、重啟巡航.這里選用撥動(dòng)開關(guān)SK13D07/SK-13D07其實(shí)物圖如圖2-2,開關(guān)組成為圖2-3圖2-2實(shí)物圖圖2-3開關(guān)組成在汽車巡航限制系統(tǒng),許多限制量都為開關(guān)量,當(dāng)開關(guān)動(dòng)作時(shí)芯片識(shí)別上下電平,并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的限制輸出.2 .傳感器開關(guān)輸出型位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器是把節(jié)氣門的位置或開度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),然后傳輸給電控單元,作為電控單元判定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況的依據(jù),實(shí)現(xiàn)噴

8、油量在不同節(jié)氣門開度下限制.節(jié)兩種類型：一種是開關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器,是模擬節(jié)氣門位置傳感器,實(shí)物圖如圖2-4,原理圖如圖2-5圖2-4開關(guān)輸出型位置傳感器實(shí)物圖圖2-5開關(guān)輸出型位置傳感器原理圖車速傳感器車速傳感器的輸出信號(hào)可以是磁電式交流信號(hào),也可以是霍爾式數(shù)字信號(hào)或者是光電式數(shù)字信號(hào),車速傳感器通常安裝在驅(qū)動(dòng)橋殼或變速器殼內(nèi),通過(guò)指針擺動(dòng)來(lái)顯示汽車行駛速度,或產(chǎn)生交變電流信號(hào),通常由帶兩個(gè)接線柱的磁芯及線圈組成.這兩個(gè)線圈接線柱是傳感器輸出的端子,轉(zhuǎn)化為電流振幅表示車速.車速傳感器檢測(cè)電控汽車的車速,限制電腦用這個(gè)輸入信號(hào)來(lái)限制發(fā)動(dòng)機(jī)怠速,自動(dòng)變速器的變扭器鎖止,自動(dòng)變速器換檔及發(fā)動(dòng)機(jī)冷

9、卻風(fēng)扇的開閉和巡航定速等其它功能.車速傳感器選用的是Allegro公司的A3144,其實(shí)物圖如圖2-6所示：圖2-6車速傳感器Allegro的A314枚物圖3 .執(zhí)行器執(zhí)行器接收ECU勺限制指令信號(hào),電動(dòng)或氣動(dòng)方式操縱節(jié)氣門,改變節(jié)氣門開度,使車輛作加速、減速及定速行駛.執(zhí)行器通常為電動(dòng)式和氣動(dòng)式兩種.執(zhí)行器實(shí)物為圖2-7:圖2-7法國(guó)Bernard伯納德電動(dòng)式執(zhí)行器1） 輸入信號(hào)：420mA或15VDC等.2） 輸入通道電阻：250Q3輸入通道個(gè)數(shù)：1個(gè)分立式為3個(gè)4） 根本誤差：1%5回差：1%6死區(qū)：一5%£續(xù)可調(diào)7阻尼特性：無(wú)擺動(dòng)8電源電壓：三相380V50Hz,單相220W

10、50Hz9工作環(huán)境：溫度：-1070C,定位器-1055C,濕度：三85湖圍空氣不含有腐蝕性物質(zhì).10防護(hù)等級(jí)：符合IECI45IP65即防雨防塵；位置定位器GAM潸合IECI45IP444 .微處理器決定了限制系統(tǒng)的軟件開發(fā)以及硬件連接等一系列的問(wèn)題,他是整個(gè)限制系統(tǒng)的核心部分.對(duì)于汽車巡航限制系統(tǒng)來(lái)說(shuō),在微處理器的選擇更為重要,這里選用80C52片機(jī).80C52內(nèi)置8位中央處理單元、256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM8k片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM32個(gè)雙向輸入/輸出I/O口、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu),一個(gè)全雙工串行通信口,片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路.實(shí)物圖如圖2-8所示,引腳圖如圖2-9所示：

11、圖2-8STC90C512ADII片機(jī)實(shí)物圖圖2-980C52單片機(jī)引腳圖標(biāo)準(zhǔn)MCS-51內(nèi)核和指令系統(tǒng)；片內(nèi)8kROMT擴(kuò)充64kB外部存儲(chǔ)器；32個(gè)雙向I/O口;256x8bit內(nèi)部RAM口擴(kuò)充64kB外部存儲(chǔ)器；3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器；時(shí)鐘頻率24/33MHZ；向上或向下定時(shí)計(jì)數(shù)器；改良型快速編程脈沖算法；6個(gè)中斷源；工作電壓；全雙工串行通信口；布爾處理器；幀錯(cuò)誤偵測(cè)；4層優(yōu)先級(jí)中斷結(jié)構(gòu)；自動(dòng)地址識(shí)別；兼容TTL和CMO翅輯電平；空閑和掉電節(jié)省模式；PDIP40和PLCC44時(shí)裝形式.5 .限制器ECU巡航限制電控單元CCSECU巡航限制電控單元是整個(gè)巡航限制系統(tǒng)的中樞,它的作用是

12、接收傳感器和開關(guān)等信號(hào),將信號(hào)處理后,產(chǎn)生輸出限制信號(hào),驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,以實(shí)現(xiàn)車輛的恒速行駛.電控單元分模擬式電子限制器和數(shù)字式電子限制器兩種形式.6 .電源電路電源系統(tǒng)是汽車各系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié),如果設(shè)計(jì)不合理將會(huì)造成各系統(tǒng)之間不能協(xié)調(diào)進(jìn)行.這里選用LM7805三端穩(wěn)壓集成電路.LM7805三端加I壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少,電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路,使用起來(lái)可靠、方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠.LM7805集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路圖,如圖11所示,是一個(gè)輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路.C1、C2、C3C4分別為輸入端和輸出端濾波電容,R1為負(fù)載電阻.當(dāng)輸出電流較大時(shí),LM7

13、80M配上散熱板.78*系列的穩(wěn)壓集成塊的極限輸入電壓是36V,最低輸入電壓比輸出電壓高3-4V.還要考慮輸出與輸入間壓差帶來(lái)的功率損耗,所以一般輸入為9-15V之間,實(shí)物圖如圖2-11所示,電路圖如圖2-12所示：圖2-11LM7805實(shí)物圖圖2-12LM7805集成穩(wěn)壓器應(yīng)用電路圖7 .巡航限制系統(tǒng)信號(hào)處理電路原理圖：在汽車巡航限制系統(tǒng)中,許多限制量都為開關(guān)量,即當(dāng)開關(guān)動(dòng)作時(shí)80C51芯片識(shí)別高、低電平,并作出相應(yīng)的限制反響.巡航限制開關(guān)主要包括主控開關(guān)和制動(dòng)開關(guān).主控開關(guān)包括電源開關(guān)和巡航開關(guān),其中巡航開關(guān)又由“設(shè)置SET、“恢復(fù)RESET、“加速ACC'、"減速COA

14、ST和“取消CANCEL組成.各開關(guān)量信號(hào)經(jīng)處理電路處理后分別輸入至80C51的P0輸入輸出口,分別對(duì)應(yīng)、弓I腳.巡航開關(guān)各按鍵均采用復(fù)位開關(guān).制動(dòng)開關(guān)包括手制動(dòng)開關(guān)和腳制動(dòng)開關(guān)兩種.當(dāng)按下制動(dòng)開關(guān)時(shí)信號(hào)處理電路的輸出為高電平,未按開關(guān)時(shí)輸出為低電平,處理后的信號(hào)分別輸入至80C51的和弓I腳.巡航限制系統(tǒng)信號(hào)處理電路原理圖如圖2-13所示圖2-13巡航限制系統(tǒng)信號(hào)處理電路原理圖圖2-14汽車巡航系統(tǒng)車速信號(hào)第四章巡航限制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)為了使系統(tǒng)能夠快速高效穩(wěn)定地運(yùn)行,合理的程序結(jié)構(gòu)、良好的開發(fā)環(huán)境和軟件設(shè)計(jì)思想是非常重要的.在系統(tǒng)軟件的開發(fā)過(guò)程中,軟件設(shè)計(jì)要保證限制的快速實(shí)時(shí)性、結(jié)構(gòu)的合理性

15、,并具有發(fā)生故障后的快速解脫和排除故障的水平.汽車巡航限制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示.圖3-1汽車巡航限制系統(tǒng)軟件流程圖首先,對(duì)程序中所涉及到的各模塊初始運(yùn)行狀態(tài)和相應(yīng)的限制存放器等進(jìn)行初始化.然后,判斷“恢復(fù)鍵是否按下,如果按下那么根據(jù)原先儲(chǔ)存的目標(biāo)車速巡航,如果沒(méi)有按下“恢復(fù)鍵那么開始判斷“設(shè)置鍵是否按下.當(dāng)“巡航鍵按下,并且如果此時(shí)采樣車速在40km/h180km/h范圍內(nèi),那么進(jìn)入循環(huán)執(zhí)行的主體局部.當(dāng)沒(méi)有“加速或“減速鍵按下時(shí),將采樣車速設(shè)定為目標(biāo)車速；當(dāng)有“加速或“減速信號(hào)輸入時(shí),那么將修改后的車速設(shè)定為目標(biāo)車速.在確定目標(biāo)速度后,采用模糊PID方法限制實(shí)際車速,當(dāng)有“取消或制動(dòng)

16、信號(hào)輸入時(shí),那么結(jié)束巡航限制程序,否那么進(jìn)行主體局部的循環(huán).CCS8統(tǒng)工作時(shí),汽車速度通過(guò)車速傳感器以脈沖形式傳出,通過(guò)轉(zhuǎn)換成與車速成正比的直流電壓.當(dāng)駕駛員按下開關(guān),限制器ECIM能存儲(chǔ)此時(shí)的行駛速度電壓,自我調(diào)整限制巡航工作狀態(tài),存儲(chǔ)電路設(shè)定與該瞬時(shí)車速相對(duì)應(yīng)的節(jié)氣門開度電壓.ECLM會(huì)記憶此刻的目標(biāo)車速,并據(jù)此進(jìn)行恒定的車速行駛.設(shè)定車速與汽車的實(shí)際車速都輸入到CCSEDU勺比擬電路中,CCSEDU艮據(jù)比擬結(jié)果經(jīng)補(bǔ)償電路向執(zhí)行部件輸出限制信號(hào),由執(zhí)行部件輸出信號(hào),決定節(jié)氣門開度最正確值,并使增速或減速限制電路工作,由EC3出指令驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置,調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度,從而使汽車車速恒定不變.硬件設(shè)

17、計(jì)框圖如圖4-1第五章考前須知為使汽車獲得最正確限制,當(dāng)遇到交通阻塞或在雨、冰、雪等濕滑路面上行駛或遇到大風(fēng)天氣時(shí),不要使用CCS為防止CCSI工作,在不使用CCSf,務(wù)必使CCS勺限制開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài).汽車行駛在陡坡時(shí),使用CC噲引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)大,因此最好不要使用.下坡駕駛時(shí),應(yīng)防止加速行駛.假設(shè)車輛的實(shí)際行駛速度叫設(shè)定車速高出很多,那么忽略巡航限制,然后將變速器換入低擋,利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)限制車速.車速巡航行駛時(shí),對(duì)裝備MT勺汽車應(yīng)在踩下離合器踏板時(shí)將變速桿置于空擋,否那么發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)急劇升高.使用CC皺注意觀察組合儀表上的CRUIS指示燈是否閃亮,假設(shè)閃亮,那么說(shuō)明CCSt于故障狀態(tài).此時(shí)

18、,應(yīng)停止使用CCS待排除故障后在使用.ECU!CCS勺中樞,對(duì)電磁環(huán)境、濕度及機(jī)械振動(dòng)等有較高的要求.CCS寸以上各方面覺(jué)進(jìn)行洛克全面的防護(hù),有較強(qiáng)的適應(yīng)水平.使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：a、保持汽車發(fā)電機(jī)及其電壓調(diào)節(jié)器處于良好的技術(shù)狀態(tài).b、必須保證車輛的蓄電池與發(fā)動(dòng)機(jī)、車身的良好連接.c、保持EEC也源接插件連線正確,連接可靠.d、注意ECU5潮、防震、防磁、防污染.第六章巡航限制的使用1、啟動(dòng)車速巡航車速將滑動(dòng)開關(guān)A置于ONB置可接通車速限制系統(tǒng).2、設(shè)定巡航車速系統(tǒng)啟動(dòng)后,轎車到達(dá)所需車速時(shí),按一下按鈕B(SET,即可使轎車以此車速持續(xù)行駛.設(shè)定巡航車速后,仍可按常規(guī)方法用油門踏板進(jìn)行加速,

19、松開油門踏板后,系統(tǒng)以將車速恢復(fù)至設(shè)定的巡航車速.但假設(shè)加速后,車速超過(guò)巡航車速10公里/小時(shí)以上,并以此車速持續(xù)行駛5分鐘以上,那么必需重新設(shè)定巡航車速.3、降低巡航車速按壓按鈕SET車速降低公里/小時(shí)；假設(shè)按住按鈕,那么轎車將持續(xù)降低車速,一但松開按鈕,當(dāng)時(shí)的行駛速度被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器內(nèi).假設(shè)在車速于40公里/小時(shí)那么松開按鈕SET那么存值即被刪除,此時(shí),假設(shè)需要,可用按鈕SET在車速超過(guò)40公里/小時(shí)那么重新設(shè)定巡航車速.4、提升巡航車速無(wú)需踩油門踏板,將滑動(dòng)開關(guān)A拔至RESa置即可提升設(shè)定的巡航車速.每按一次開關(guān)RES車速提升公里/小時(shí)：假設(shè)按住開關(guān),那么轎車將持續(xù)提升車速,一旦松開開關(guān)R

20、ES當(dāng)時(shí)的行駛速度被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器內(nèi).5、暫時(shí)關(guān)閉巡航限制系統(tǒng)踩下制動(dòng)踏板或離合器踏板,或?qū)⒒瑒?dòng)開關(guān)拔至OFF位置,即可暫時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)此時(shí)設(shè)定的巡航車速仍儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器內(nèi).假設(shè)需要恢復(fù)設(shè)定的巡航車速,松開制動(dòng)踏板或離合器踏板,或?qū)㈤_關(guān)A拔至RES即可.假設(shè)暫時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)未存儲(chǔ)設(shè)定的巡航車速,那么可按下述方法,滑動(dòng)開關(guān)A設(shè)定一新的巡航車速.先將開關(guān)A拔至RESa置,并保持在該位置,直至到達(dá)需設(shè)定的車速.松開開關(guān),即可將設(shè)定的車速儲(chǔ)存在系統(tǒng)內(nèi).6、完全關(guān)閉巡航限制系統(tǒng)將滑動(dòng)開關(guān)拔至OFF位置,或轎車處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān),那么系統(tǒng)將被完全關(guān)閉總結(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì),我上網(wǎng)查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn),汽車巡航系統(tǒng)從很早就開始研發(fā),通過(guò)幾十年的時(shí)間逐漸普及,如今帶巡航限制系統(tǒng)的汽車售價(jià)越來(lái)越親民,幾萬(wàn)元的高配車型上都有簡(jiǎn)單的巡航限制系統(tǒng).同時(shí)我了