劉春暉，張文

（山東華宇工學(xué)院，山東 德州 253034）

2010年款奧迪A8自適應(yīng)定速巡航系統(tǒng)

劉春暉，張文

（山東華宇工學(xué)院，山東 德州 253034）

自適應(yīng)巡航系統(tǒng)（也叫主動巡航系統(tǒng)，Adaptive Cruise Control，縮寫為ACC）是一種新開發(fā)的駕駛?cè)溯o助系統(tǒng)，它與傳統(tǒng)的車速控制系統(tǒng)相比，在功能上有很大擴展。由于減少對油門踏板和制動踏板的操作，可明顯提高駕駛舒適性。使用該系統(tǒng)可以使駕駛?cè)藝?yán)格遵守車速限制以及車距，從而保證交通的暢通。2010年款奧迪A8使用的是BOSCH公司的新一代ACC系統(tǒng)，首次在車的正前方使用了2個ACC傳感器（左、右）。在此基礎(chǔ)上再加上奧迪車道保持輔助系統(tǒng)的攝像頭（圖1）、奧迪行駛換道輔助系統(tǒng)的后部雷達(dá)以及駐車輔助系統(tǒng)的超聲波傳感器等，就可觀察車前后行駛車輛的情況。對于裝備有導(dǎo)航系統(tǒng)的車，調(diào)節(jié)時還要考慮到最新的里程數(shù)據(jù)。這就是ACC系統(tǒng)功能方面有“巨大飛躍”的基本原因。為了實現(xiàn)這些功能，需要很多控制單元一起合作。與2003年款奧迪A8車型一樣，ACC系統(tǒng)是選裝的，所有發(fā)動機／變速器組合均可配備該系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)元件結(jié)構(gòu)

2010年款奧迪A8 ACC系統(tǒng)兩側(cè)的傳感器及控制單元的位置如圖2所示。最重要變化在于：控制單元連接在FlexRay數(shù)據(jù)總線上。為了處理更大的傳感器數(shù)據(jù)量（攝像頭數(shù)據(jù)、后部雷達(dá)數(shù)據(jù)、駐車輔助系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)），控制單元使用了功能更強大的處理器。傳感器的加熱功能提高了冬季的適用性。傳感器和控制單元安裝在同一個殼體內(nèi)。傳感器在x和y方向是可調(diào)的。

2 工作原理

Radar（雷達(dá)）是Radio detecting and ranging的縮寫，它是一種給物體定位的電子手段。其基本原理很簡單，物體表面會反射電磁波，反射回來的那部分電磁波就被當(dāng)作一種“回聲”而接收。

雷達(dá)的調(diào)節(jié)過程同時考慮到攝像頭數(shù)據(jù)、導(dǎo)航里程數(shù)據(jù)等，使得雷達(dá)的調(diào)節(jié)過程更加準(zhǔn)確和快捷。與2003年款奧迪A8車型不同的是：控制單元J428（右側(cè)）和控制單元J850（左側(cè)）這2個控制單元所需要進(jìn)行的通信是通過主從框架來實現(xiàn)的。其中J428是主控制單元，J850是從控制單元。

與以前的ACC系統(tǒng)相比，雷達(dá)的接收范圍擴大了很多，如圖3所示。測量范圍起點為車前約0.5 m處，最遠(yuǎn)可探測250 m。由于使用雙雷達(dá)結(jié)構(gòu)，即使僅在車前約30 m的地方，探測范圍就已經(jīng)達(dá)約16m寬（比3車道的高速公路還寬）。

3 ACC系統(tǒng)的功能

2010年款奧迪A8上的ACC系統(tǒng)的基本功能，如實現(xiàn)駕駛?cè)硕x的與前車的距離以及保持駕駛?cè)硕x的車速，與前代系統(tǒng)是一樣的。但相對于已在2003年款奧迪A8車上使用過的ACC系統(tǒng)來說，其功能范圍仍有很大擴展，如ACC可以激活的車速范圍擴展為0～250km／h。

3.1 停停和走走（Stop&Go）功能

2010年款奧迪A8上的ACC系統(tǒng)能自動將車輛制動到停住，就像在奧迪Q7上一樣。當(dāng)然，前提條件是：目標(biāo)車輛是處于運動狀態(tài)的。對于目標(biāo)探測時停著的目標(biāo)，是不進(jìn)行調(diào)節(jié)的（如堵車時的車龍尾部）。

2010年款奧迪A8的主動制動過程由ESP主動建立起壓力來實現(xiàn)，這樣做而實現(xiàn)的減速度取決于車速。當(dāng)車速低于50 km／h時，最大減速度可達(dá)約4m／s2，在車輛停住前的2～3m，是以約2km／h的車速“爬行”來進(jìn)行，并與前面車輛保持約3.5～4m的距離。

如果前面行駛的那輛車在停住后立即又起步，那么這輛帶有ACC系統(tǒng)的車也會加速跟行。在售后服務(wù)中，可用診斷儀關(guān)閉自動起步功能。起步準(zhǔn)備時間長度，可由駕駛?cè)送ㄟ^操縱桿（位置RESUME）延長15s，如圖4所示。每操縱一次操縱桿，15 s的起步準(zhǔn)備時間就重新開始進(jìn)行，停停和走走（Stop&Go）模式下調(diào)節(jié)過程的時間流程示意如圖5所示。在某些市場（如美國），不能通過操縱桿（RESUME）來延長自動起步準(zhǔn)備時間長度。

ACC系統(tǒng)起步準(zhǔn)備狀況會顯示在中央顯示屏上，如圖6所示，駕駛?cè)丝梢钥吹?。顯示起步準(zhǔn)備狀況有個前提條件：駕駛?cè)吮仨氁呀?jīng)系好安全帶。車輛靜止時，可通過踏下制動踏板來激活A(yù)CC系統(tǒng)。即使用操縱桿關(guān)閉了ACC，ACC也仍在“觀察”著交通狀況。

在下述條件下，通過激活電動機械式駐車制動器（EPB）來在車輛靜止時自動關(guān)閉ACC系統(tǒng)。

1）打開某個車門：駕駛?cè)塑囬T通過車門觸點和車門鎖內(nèi)微開關(guān)來監(jiān)控（冗余監(jiān)控），所有其它車門通過車門接觸開關(guān)來感知。ACC通過相應(yīng)的車門控制單元和ESP控制單元（冗余）來接收相應(yīng)的信息。

2）打開發(fā)動機艙蓋。

3）車輛停用時間較長：ESP通過操縱“閥的運動”來實現(xiàn)壓力保持功能。在這種情況下，閥線圈被控制電流加熱，ESP所能實現(xiàn)的最長的車輛停駛時間就受到限制。如果超過15 s的起步準(zhǔn)備時間，車輛制動控制就會“移交”給駐車制動器（EPB）。如果EPB系統(tǒng)出現(xiàn)故障，ACC系統(tǒng)會關(guān)閉，同時自動激活變速器的駐車檔位P。中央顯示屏上會顯示“ACC：Bitte übernehmen!”（ACC：請接管?。鐖D7所示。

4）ESP故障。

5）其它的某個與ACC功能有關(guān)的控制單元有故障（除非EPB控制單元有故障）。

6）關(guān)閉發(fā)動機。

如果在ACC系統(tǒng)激活的情況下操縱了EPB，那么ACC就會關(guān)閉。如果道路的坡度超過約18%，ACC也會關(guān)閉。ACC關(guān)閉都會有聲響信號和視覺信號來提示。

3.2 停停和走走（Stop&Go）功能與起步輔助系統(tǒng)的組合

起步輔助系統(tǒng)不依賴ACC系統(tǒng)，在任何時刻均可接通／關(guān)閉。在車輛靜止時，如果起步輔助系統(tǒng)和ACC系統(tǒng)的停停和走走（Stop&Go）功能都激活，那么起步輔助系統(tǒng)就隱藏在后臺不工作（類似于“待命”模式）。如果在車輛靜止且已接通起步輔助系統(tǒng)的情況下關(guān)閉ACC，那么起步輔助系統(tǒng)會再次被激活，并繼續(xù)對車輛實施制動。

3.3 起步監(jiān)控

在車輛自動起步前，ACC系統(tǒng)會探測緊靠車輛前的區(qū)域，如圖8所示。這個探測是三重的，分別是：雷達(dá)、攝像頭和4個駐車輔助超聲波傳感器。如果裝備有ACC系統(tǒng)的話，超聲波傳感器就以另一種模式來工作：在約4 m遠(yuǎn)的地方仍能識別物體。如果識別出障礙物，中央顯示屏上會有視覺報警同時還有聲響報警（鑼音）。車輛開始移動，但是移動得非常慢，以便駕駛?cè)四茏龀鲞m當(dāng)反應(yīng)（制動，躲避）。如果沒有攝像頭信號或超聲波傳感器信號，那么自動起步的加速就總是很慢。如果這2個信號同時都沒有，那么車輛就不會自動起步，ACC系統(tǒng)隨后關(guān)閉，要求駕駛?cè)藖斫庸苘囕v。

3.4 奧迪制動報警裝置

奧迪制動報警裝置功能在奧迪Q5、Q7、A4和A5上已經(jīng)使用，在2010年款奧迪A8上又得到很大擴展。最根本的改變在于：在該功能實施的最后階段會以全減速來對車輛進(jìn)行制動。這種新一代的奧迪制動報警裝置，其特點如下。

1）如果與前面行駛的車輛之間相對車速太高，有很大撞車危險的話，那么奧迪制動報警裝置就肯定會激活。即使通過操縱桿上的開關(guān)“OFF”關(guān)閉了ACC，該功能也會激活。

2）駕駛?cè)嗽谌魏螘r候都可以通過躲避／制動來主動介入，制動報警裝置工作可分為4個階段，如圖9所示，其4個階段將在下文中詳細(xì)闡述。

3）即使駕駛?cè)瞬僮鬟^遲或根本沒操作，奧迪制動報警裝置也會通過分級式的輕微制動以及自動全減速來將車輛制動到40 km／h的速度，與此同時會啟動保護性預(yù)防措施。即使無法避免與前面行駛的車輛碰撞，也可大大減輕碰撞的嚴(yán)重程度。

4）在2010年款奧迪A8車上，奧迪制動報警裝置是“奧迪pre sense”（奧迪預(yù)感）功能的一個子功能。

4 個階段的分級制動過程

4.1 階段一

控制單元內(nèi)的奧迪制動報警邏輯識別出有很大的撞車危險，并啟動了視覺報警（圖10）和聲響報警（鑼音）。報警觸發(fā)的時刻是在最后制動可能（為了躲避碰撞的制動）前的1.5～2.5s。

報警具體何時觸發(fā)，取決于駕駛?cè)说鸟{駛風(fēng)格。試驗表明：駕駛?cè)俗⒁饬Ｗ⒌某潭纫材苷f明駕駛風(fēng)格。采用動態(tài)駕駛方式（如頻繁變換油門和車道），就可推斷出駕駛?cè)说淖⒁饬芗校虼藞缶蜁酝硇┏霈F(xiàn)（與駕駛?cè)俗⒁饬Σ惶袝r相比）。如果奧迪制動報警認(rèn)為危險性很高，而駕駛?cè)诉@時又踩油門加速行駛或者轉(zhuǎn)向，那么就認(rèn)為駕駛?cè)说淖⒁饬κ呛軐Ｗ⒌?，報警就會稍晚些出現(xiàn)（與駕駛?cè)俗⒁饬Σ惶袝r相比）。

雖然報警會晚些出現(xiàn)，但ESP已經(jīng)通過主動建立起壓力來為制動系統(tǒng)“預(yù)充”了約2bar的制動壓力?！邦A(yù)充”制動壓力這一措施的目的是：降低制動系統(tǒng)反應(yīng)的延遲時間，并通過讓制動襯塊接觸制動盤的方式來清潔／干燥制動盤，其示意圖如圖11所示。這個子功能相當(dāng)于“制動盤擦洗”功能。同時，液壓制動輔助系統(tǒng)（HBA）的觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)也有所改變，更小的踏板速度就可以觸發(fā)液壓制動輔助系統(tǒng)。這樣的話，車輛周圍的交通狀況就變成確定液壓制動輔助系統(tǒng)的觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。為了及時應(yīng)對隨時可能出現(xiàn)的動態(tài)性很強的駕駛動作（躲避、減速很快的制動），可調(diào)空氣懸架會將減振器設(shè)置到阻尼力最大的狀態(tài)。

4.2 階段二

如果駕駛?cè)藢@個預(yù)警沒有作出反應(yīng)，那么車距調(diào)節(jié)控制單元在最后制動可能（為了躲避碰撞的制動）前的0.9～1.5s，通過ESP控制單元來短時建立起制動壓力。駕駛?cè)丝擅黠@感覺到報警聳車，但這種聳車不表示車輛的減速，只是對駕駛?cè)嗽俅伟l(fā)出報警，要求駕駛?cè)肆⒓醋鞒龇磻?yīng)去規(guī)避即將出現(xiàn)的撞車危險。如果駕駛?cè)藢嵤┝酥苿?，那么ESP的液壓制動輔助系統(tǒng)（HBA）在需要時會輔助駕駛?cè)巳ブ苿印?/p>

與傳統(tǒng)的制動輔助系統(tǒng)（這種系統(tǒng)總是實施全制動）不同，本系統(tǒng)的制動壓力建立是這樣的：奧迪A8車或者是在前面行駛的車輛稍后點停駐，或者是盡可能地減速（仍能跟著前車行駛而不出危險）。另外還根據(jù)道路狀況（摩擦系數(shù)）在需要時實現(xiàn)最大減速值。

如果在出現(xiàn)報警聳車后駕駛?cè)巳晕磳嵤┲苿?，那么ESP就會主動建立起制動壓力，制動壓力在這個階段會開始執(zhí)行中等減速。開始制動時，安全帶松弛程度會下降，以便更好地拉住駕駛?cè)恕?/p>

4.3 階段三

階段三和階段四的工作原理，僅用于配備有奧迪行駛換道輔助系統(tǒng)（奧迪side assist）的車，這是增強型奧迪預(yù)感系統(tǒng)（奧迪pre sense plus）的功能。駕駛?cè)丝呻S時通過明顯地給油（踩油門）來終止相應(yīng)的功能。

在階段三中，通過ESP來將制動壓力升至最大減速度時的50%，持續(xù)時間約為1s。此時會通過報警燈應(yīng)急閃爍來提醒后面行駛的車輛要注意危險。由于此時撞車的可能性很大，已經(jīng)打開的車窗玻璃／滑動天窗都會盡可能地關(guān)上，以便提高乘員艙的穩(wěn)定性，并防止刺入的物體傷害乘員（車窗玻璃／滑動天窗的關(guān)閉與車輛是否裝備有奧迪行駛換道輔助系統(tǒng)沒有關(guān)系，即使在裝備了前部奧迪預(yù)感系統(tǒng)的車上也能實現(xiàn)這個功能）。

4．4 階段四

在碰撞前約500 ms時，會再次提高制動壓力，這次的壓力提高到車輛達(dá)到最大減速時的值，安全帶張緊器觸發(fā)（裝備了前部奧迪預(yù)感系統(tǒng)時也是這樣），駕駛?cè)艘呀?jīng)無法避免碰撞了，但是通過全功率制動可再次將車速最多降低約12km／h。

盡管駕駛?cè)藳]有采取任何行動去阻止事故的發(fā)生，但是奧迪制動報警裝置（奧迪braking guard）最多可將碰撞車速降低約40km／h。另外，還可以實現(xiàn)最佳的事故預(yù)防狀態(tài)，大大減緩事故的嚴(yán)重程度。

與傳統(tǒng)的ACC系統(tǒng)功能不同，奧迪制動報警裝置（Audi braking guard）對停住的目標(biāo)也會作出反應(yīng)。在這種情況下，視覺和聲響報警都會被觸發(fā)，必要的話也會觸發(fā)報警聳車，但不會主動進(jìn)行制動。

5 ACC系統(tǒng)功能擴展

5.1 帶有行駛換道輔助系統(tǒng)車的功能擴展

如果車上裝備有行駛換道輔助系統(tǒng)（side assist），那么在計算ACC系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程時就要考慮到車后雷達(dá)的數(shù)據(jù)，如圖12所示。

如果識別出左側(cè)相鄰車道可以換道（沒車），自動制動介入會稍晚點進(jìn)行。ACC這時“等著”駕駛?cè)巳Q定是否進(jìn)行換道。這種調(diào)節(jié)策略的目的是：不讓駕駛?cè)诉^早地“進(jìn)入制動狀態(tài)”，只在必須調(diào)整時才進(jìn)行調(diào)整（保持駕駛舒適性）。

5.2 禁止右車道超車的功能擴展

在ACC模式激活的情況下，只有在車速不超過約80 km／h時才能在右車道超車，如圖13所示。當(dāng)車速在約80～90km／h時，只能以受限的相對車速來超車。車速超過90 km／h時，該功能自動激活。駕駛?cè)送ㄟ^操縱桿（RESUME）、油門或者提高設(shè)定的期望車速，均可終止該功能。

（編輯 程薇）

U463.675

B

1003-8639（2014）07-0048-05

2012-08-20；

2012-09-11

劉春暉（1974－），男，山東德州人，汽車維修工程師，有多年的一線汽車電氣系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)維修實踐工作經(jīng)驗，現(xiàn)從事汽車電氣設(shè)備和汽車電控方面的教學(xué)、實操工作。