汽车巡航控制单元及工作原理

汽车在20世纪70年代装备的巡航控制系统控制单元大多数都是采用模拟电子技术制成的。随着数字电子技术的发展，特别是大规模集成电路和单片机的广泛应用，20世纪80年代开始采用数字式单片机进行控制，目前已全部采用数字式单片机控制。图2-7所示为美国摩托罗拉（Motorola）公司开发研制的数字式巡航控制单元（CCS ECU）电路框图。

巡航控制单元又称为巡航电子控制器，其功用是接收车速传感器、巡航开关、制动灯开关、驻车制动开关、空档起动开关或离合器开关、发动机ECU以及自动变速系统电控单元（ECT ECU）的信号，经过信号转换与处理、数学计算（比例-积分计算）、逻辑判断、记忆存储、功率放大等处理后，向巡航执行机构输出控制指令信号，驱动执行器动作，从而实现恒速控制或解除巡航行驶状态。

图2-7 美国摩托罗拉（Motorola）公司开发研制的数字式巡航控制单元（CCS ECU）电路框图

数字电路控制系统与模拟电路控制系统的控制原理基本相同，有所不同的是所有输入指令均以数字信号直接存储和处理，此外，它还带有可擦除只读存储器（ROM）的8位微处理器（MCU）。

CCS ECU根据驾驶人操作设定/巡航（SET/COAST）开关输入的设定车速信号、车速传感器输入的实际车速信号、各种开关输入信号以及发动机ECU和ECTECU输入的信号，按照只读存储器中预先编制的程序进行计算处理之后，向执行机构驱动电路发出指令，驱动执行器（步进电动机或直流电动机、电磁阀等）动作，执行器通过节气门联动机构和节气门拉索等改变节气门开度，使实际车速达到设定的巡航车速，控制流程如图2-8所示。

目前，汽车CCS ECU普遍采用大规模或超大规模专用集成电路与单片机组合而成。当汽车上已经装备发动机电控系统或自动变速控制系统时，许多传感器（如节气门位置传感器、车速传感器）和控制开关（如制动灯开关、空档起动开关等）的信号可以共享，只需编制控制程序调用该信号即可，因此，可以大大降低系统的硬件成本。

巡航ECU接收来自巡航控制开关、车速传感器信号和其他的开关信号，按照存储的程序对巡航系统进行控制。巡航ECU有以下控制功能：

（1）记忆设定车速功能 当主开关接通，车辆在巡航控制车速范围（一般为40～200km/h）内行驶时，操作设定/减速开关可以设定巡航车速。ECU将设定的车速存储在存储器内，并将按设定车速控制汽车等速行驶。

图2-8 巡航控制流程(www.xing528.com)

（2）等速控制功能 CCS ECU将实际车速与设定车速进行比较，确定节气门是否应该开大或关小，并根据实际车速与设定车速的差值计算出节气门开大或关小的量，进而对执行器进行控制，保证汽车按设定车速等速行驶。

（3）设定车速调整功能 当汽车以巡航控制模式行驶时，如果将设定车速提高或降低，则只要操作恢复/加速或设定/减速开关，就可以使设定车速改变，巡航ECU将记忆改变后的设定车速，并按新设定车速进行巡航行驶。

（4）取消和恢复功能 当汽车以巡航控制模式行驶时，如果接通取消开关或接通任何一个其他取消巡航控制开关，巡航ECU将控制执行器使巡航控制取消。取消巡航控制以后，要想重新按巡航控制模式行驶，只要操作恢复/加速开关，巡航ECU将恢复原来的巡航控制行驶。

（5）车速下限控制功能 车速下限是巡航控制所能设定的最低车速，不同的车型稍有不同，一般为40km/h。当车速低于40km/h时，巡航车速不能被设定，巡航系统不能工作。巡航行驶时，如果车速降至40km/h以下，则巡航控制将自动取消，且巡航ECU存储器内存储的设定车速将被清除。

（6）车速上限控制功能 车速上限是巡航控制所能设定的最高车速，一般为200km/h，车速超过该数值，巡航控制车速不能被设定。汽车在巡航控制模式行驶时，如果操作加速开关，那么车速也不能加速至200km/h以上。

（7）安全电磁离合器控制功能 当汽车以巡航控制模式行驶时，如果因为下坡汽车车速高于设定车速15km/h，则巡航ECU将切断巡航控制系统的安全电磁离合器使车速降低。当车速降低至比设定车速高出不足10km/h时，安全电磁离合器再次接通，恢复巡航控制。

（8）自动取消功能 当汽车以巡航控制模式行驶时，若出现执行器驱动电流过大，伺服电动机始终朝节气门打开的方向旋转时，则巡航ECU存储器内存储的设定车速将被清除，巡航控制模式将被取消，主开关同时关闭。

在巡航控制行驶期间，若车速下降到低于40km/h，巡航控制系统的电源中断时间超过5ms，巡航控制也被取消，但存储器中设定的速度没有被取消，巡航控制功能可用SET或RES开关恢复。此外，当巡航ECU诊断出系统有故障时，将使巡航控制系统自动停止工作。

（9）自动变速器控制功能 在车辆以超速档上坡行驶时，车速降至超速档切断速度（设定车速减去2km/h）时，ECU自动取消超速档并增加驱动力，防止车速继续降低。当车速升至超速档恢复速度（设定车速减去2km/h）时，约6s后巡航ECU恢复超速档。

（10）诊断功能 如果巡航控制系统发生故障，则巡航ECU的自诊断系统能够诊断出故障，并使仪表板上的巡航指示灯闪烁，以便提醒驾驶人。同时，巡航ECU将故障码存储在存储器内。通过巡航控制指示灯的闪烁或使用故障诊断仪，可以读取故障码。