巡航控制系统的控制过程

汽车巡航控制系统普遍采用闭环控制方式进行控制，巡航控制流程如图7－8所示。

汽车巡航车速对闭环控制系统的要求是稳态误差小、响应速度快、系统稳定性好。实践证明，只要选择合适的比例运算系数Kp和积分运算系数KI，就能保证系统具有较高的控制精度、较快的响应速度和稳定的工作状态。可见，设计CCS ECU的关键是确定合适的放大系数。与模拟控制系统相比，数字控制系统的突出优点是各种输入信号以数字量表示，受工作环境、温度和湿度变化的影响较小，因此，数字控制系统具有更高的稳定性。

【应用案例】

各型汽车巡航控制系统的结构组成和控制电路虽然各有不同，但其控制过程大同小异。下面以图7－9所示的丰田皇冠3.0型轿车电动式巡航控制系统的控制电路为例说明。

图7-8　巡航控制流程

1.汽车巡航控制系统的结构组成

丰田皇冠3.0型轿车电动式巡航控制系统的控制部件主要有传感器（节气门位置传感器、No.1车速传感器）、控制开关（巡航开关、驻车制动开关、双闸制动灯开关、自动变速系统的空挡起动开关或手动变速器的离合器开关等）、CCSECU、巡航执行机构（电磁离合器、驱动电动机与电位计等）。CCSECU线束插座上各接线端子的编号、代号以及连接部件的名称如表7－1所示。

2.汽车巡航控制系统的控制过程

1）巡航控制电源电路

汽车所有电子控制系统都设有备用电源电路，ECU的备用电源端子始终与蓄电池连接，不受任何开关控制，只受易熔线控制，以便汽车停驶时保存随机存储器（Random Access Memory，RAM）中的故障码和临时存储的数据。

（1）备用电源电路。其电路为：蓄电池正极→易熔线ALT、MAIN→熔断器DOME→CCSECU端子“15（BATT）”→CCS ECU内部电路→端子“13（GND）”搭铁→蓄电池负极。

（2）电源电路。当点火开关接通（“ON”位置）时，巡航控制系统电源接通。其电路为：蓄电池正极→易熔线ALT、AM1→点火开关“ON”挡→熔断器ECU－IG→CCSECU电源端子“14（B）”→CCSECU内部电路→端子“13（GND）”→搭铁→蓄电池负极。

图7-9　丰田皇冠3.0型轿车电动式巡航控制系统的控制电路

2）巡航控制过程

接通巡航“MAIN（主开关）”时仪表盘上的巡航指示灯发亮3～5 s后自动熄灭，此时巡航控制系统处于待命状态，仅当车速达到或超过40 km／h时，巡航控制系统才能投入工作。控制电路工作情况如下：

（1）巡航“MAIN（主开关）”电路为：蓄电池正极→点火开关“ON”挡→熔断器ECU－IG→CCSECU电源端子“14（B）”→CCSECU内部电路→端子“4（CMS）”→巡航开关端子“3”→主开关“MAIN”触点→巡航开关端子“4”→搭铁→蓄电池负极。

（2）巡航指示灯电路为：蓄电池正极→点火开关“ON”挡→熔断器GANGE→巡航指示灯→CCSECU端子“5（P1）”→CCSECU内部电路→端子“13（GND）”→搭铁→蓄电池负极。(www.xing528.com)

表7-1　丰田皇冠3.0型轿车CCSECU线束插座上各接线端子的编号、代号以及连接部件的名称

（3）“SET／COAST”（设置／巡航）开关电路。巡航开关具有“MAIN”（主开关）、“SET／COAST”（设置／巡航）、“RES／ACC”（恢复／加速）和“CANCEL”（取消）4种控制功能。在车速达到或超过40 km／h的情况下，当“SET／COAST”（设置／巡航）开关接通时，电磁离合器线圈电路接通，巡航执行机构投入工作，汽车将不断加速。“SET／COAST”（设置／巡航）开关电路为：蓄电池正极→点火开关“ON”挡→熔断器ECU－IG→CCS ECU电源端子“14（B）”→CCSECU内部电路→端子“18（CCS）”→“SET／COAST”（设置／巡航）开关→搭铁→蓄电池负极。

（4）电磁离合器线圈电路为：蓄电池正极→点火开关“ON”挡→CCS ECU电源端子“14（B）”→CCSECU内部电路→CCSECU端子“10（L）”→制动灯开关常闭触点→电磁离合器线圈→搭铁→蓄电池负极。电磁离合器接合将驱动电动机动力传递路线接通。

（5）驱动电动机电路为：蓄电池正极→点火开关“ON”挡→CCS ECU电源端子“14（B）”→CCSECU内部电路→端子“11（MC）”→电动机→端子“12（MO）”→CCS ECU内部电路→端子“13（GND）”→搭铁→蓄电池负极。

驱动电动机电流接通后转动一定角度，并通过减速机构和电磁离合器拉动控制臂和节气门摇臂转动，使节气门开度增大，车速升高。与此同时，电位计滑臂随减速机构和控制臂移动，将巡航执行机构的动作情况从端子“25（VR2）”反馈给CCSECU，CCS ECU根据反馈信号的电压高低即可诊断巡航执行机构是否发生故障，并将故障编成代码存储在随机存储器中（驱动电动机电流过大用代码“11”表示，驱动电动机电路断路或电磁离合器线圈电路断路用代码“13”表示等），以便维修时查询，同时CCS ECU还将发出指令驱动巡航指示灯发亮指示。

（6）电位计电路为：蓄电池正极→点火开关“ON”挡→CCS ECU电源端子“14（B）”→CCSECU内部电路→端子“24（VR1）”→电位计→端子“26（VR3）”→CCS ECU内部电路→端子“13（GND）”→搭铁→蓄电池负极。

在车速达到或超过40 km／h的情况下，当驾驶人向下拨动巡航开关手柄使“SET／COAST”（设置／巡航）开关保持接通时，车速将持续升高。当实际车速升高至想要设定的巡航车速时放松开关手柄和加速踏板，设定巡航车速将被记忆在随机存储器RAM中，CCS ECU将控制巡航执行机构保持节气门开度不变，使汽车恒速行驶。

当汽车行驶阻力减小而使实际车速高于设定巡航车速时，CCS ECU将控制驱动电动机电流减小并回转微小角度，使节气门开度减小以降低车速。

3.解除巡航控制的条件

在汽车以设定的速度行驶的过程中，当遇到下列情况之一时，CCS ECU将发出控制指令使巡航执行机构停止工作，立即解除巡航控制。

（1）接通“CANCEL”（取消）开关时。当接通巡航开关的“CANCEL”（取消）开关时，将从CCSECU端子“18（CCS）”输入一个表示解除巡航控制的信号。CCS ECU接收到该信号时，将立即解除巡航控制，同时驱动仪表盘上的巡航指示灯发亮。

（2）接通制动灯开关（踩下制动踏板）时。当驾驶人踩下制动踏板时，双闸制动灯开关的常开触点闭合，常闭触点断开。常开触点闭合时，一方面使制动灯电路接通发亮报警，另一方面从端子“16（STP－）”向CCSECU输入一个高电平信号，CCSECU接收到该信号后，将立即控制巡航指示灯发亮指示。与此同时，常闭触点断开将电磁离合器线圈电路切断，电磁离合器分离使驱动电动机动力传递路线切断，巡航控制被解除。

（3）接通驻车制动开关（拉制动）时。当驻车制动（手制动）手柄拉紧时，驻车制动开关接通，使制动警告灯电路接通而发亮指示，同时从端子“3（PKB）”向CCS ECU输入一个低电平信号，CCSECU接收到该信号后立即解除巡航控制并驱动巡航指示灯发亮指示。

（4）接通离合器开关（踩下离合器踏板）时。在手动变速器汽车上，当踩下离合器踏板时，离合器开关的触点闭合，并从端子“2（N＆C）”向CCS ECU输入一个高电平信号，CCSECU接收到该信号后，将立即解除巡航控制并驱动巡航指示灯发亮指示。

（5）接通空挡起动开关（挂空挡）时。在自动变速器汽车上，当变速杆拨到空挡“N”时，空挡起动开关接通，并从端子“2（N＆C）”向CCS ECU输入一个高电平信号，CCS ECU接收到该信号后，将立即解除巡航控制并驱动巡航指示灯发亮指示。