2010年款奧迪A8自適應定速巡航系統

劉春暉，張文

（山東華宇工學院，山東 德州 253034）

2010年款奧迪A8自適應定速巡航系統

劉春暉，張文

（山東華宇工學院，山東 德州 253034）

自適應巡航系統（也叫主動巡航系統，Adaptive Cruise Control，縮寫為ACC）是一種新開發的駕駛人輔助系統，它與傳統的車速控制系統相比，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。使用該系統可以使駕駛人嚴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，首次在車的正前方使用了2個ACC傳感器（左、右）。在此基礎上再加上奧迪車道保持輔助系統的攝像頭（圖1）、奧迪行駛換道輔助系統的后部雷達以及駐車輔助系統的超聲波傳感器等，就可觀察車前后行駛車輛的情況。對于裝備有導航系統的車，調節時還要考慮到最新的里程數據。這就是ACC系統功能方面有“巨大飛躍”的基本原因。為了實現這些功能，需要很多控制單元一起合作。與2003年款奧迪A8車型一樣，ACC系統是選裝的，所有發動機／變速器組合均可配備該系統。

1 系統元件結構

2010年款奧迪A8 ACC系統兩側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數據總線上。為了處理更大的傳感器數據量（攝像頭數據、后部雷達數據、駐車輔助系統傳感器數據、導航數據），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。傳感器在x和y方向是可調的。

2 工作原理

Radar（雷達）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作一種“回聲”而接收。

雷達的調節過程同時考慮到攝像頭數據、導航里程數據等，使得雷達的調節過程更加準確和快捷。與2003年款奧迪A8車型不同的是：控制單元J428（右側）和控制單元J850（左側）這2個控制單元所需要進行的通信是通過主從框架來實現的。其中J428是主控制單元，J850是從控制單元。

與以前的ACC系統相比，雷達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，最遠可探測250 m。由于使用雙雷達結構，即使僅在車前約30 m的地方，探測范圍就已經達約16m寬（比3車道的高速公路還寬）。

3 ACC系統的功能

2010年款奧迪A8上的ACC系統的基本功能，如實現駕駛人定義的與前車的距離以及保持駕駛人定義的車速，與前代系統是一樣的。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系統能自動將車輛制動到停住，就像在奧迪Q7上一樣。當然，前提條件是：目標車輛是處于運動狀態的。對于目標探測時停著的目標，是不進行調節的（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，這樣做而實現的減速度取決于車速。當車速低于50 km／h時，最大減速度可達約4m／s2，在車輛停住前的2～3m，是以約2km／h的車速“爬行”來進行，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系統的車也會加速跟行。在售后服務中，可用診斷儀關閉自動起步功能。起步準備時間長度，可由駕駛人通過操縱桿（位置RESUME）延長15s，如圖4所示。每操縱一次操縱桿，15 s的起步準備時間就重新開始進行，停停和走走（Stop&Go）模式下調節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）來延長自動起步準備時間長度。

ACC系統起步準備狀況會顯示在中央顯示屏上，如圖6所示，駕駛人可以看到。顯示起步準備狀況有個前提條件：駕駛人必須已經系好安全帶。車輛靜止時，可通過踏下制動踏板來激活ACC系統。即使用操縱桿關閉了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閉ACC系統。

1）打開某個車門：駕駛人車門通過車門觸點和車門鎖內微開關來監控（冗余監控），所有其它車門通過車門接觸開關來感知。ACC通過相應的車門控制單元和ESP控制單元（冗余）來接收相應的信息。

2）打開發動機艙蓋。

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系統出現故障，ACC系統會關閉，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！），如圖7所示。

4）ESP故障。

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

6）關閉發動機。

如果在ACC系統激活的情況下操縱了EPB，那么ACC就會關閉。如果道路的坡度超過約18%，ACC也會關閉。ACC關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的組合

起步輔助系統不依賴ACC系統，在任何時刻均可接通／關閉。在車輛靜止時，如果起步輔助系統和ACC系統的停停和走走（Stop&Go）功能都激活，那么起步輔助系統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的情況下關閉ACC，那么起步輔助系統會再次被激活，并繼續對車輛實施制動。

3.3 起步監控

在車輛自動起步前，ACC系統會探測緊靠車輛前的區域，如圖8所示。這個探測是三重的，分別是：雷達、攝像頭和4個駐車輔助超聲波傳感器。如果裝備有ACC系統的話，超聲波傳感器就以另一種模式來工作：在約4 m遠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，以便駕駛人能做出適當反應（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系統隨后關閉，要求駕駛人來接管車輛。

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“OFF”關閉了ACC，該功能也會激活。

2）駕駛人在任何時候都可以通過躲避／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闡述。

3）即使駕駛人操作過遲或根本沒操作，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，取決于駕駛人的駕駛風格。試驗表明：駕駛人注意力專注的程度也能說明駕駛風格。采用動態駕駛方式（如頻繁變換油門和車道），就可推斷出駕駛人的注意力很集中，因此報警就會稍晚些出現（與駕駛人注意力不太集中時相比）。如果奧迪制動報警認為危險性很高，而駕駛人這時又踩油門加速行駛或者轉向，那么就認為駕駛人的注意力是很專注的，報警就會稍晚些出現（與駕駛人注意力不太集中時相比）。

雖然報警會晚些出現，但ESP已經通過主動建立起壓力來為制動系統“預充”了約2bar的制動壓力。“預充”制動壓力這一措施的目的是：降低制動系統反應的延遲時間，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。這個子功能相當于“制動盤擦洗”功能。同時，液壓制動輔助系統（HBA）的觸發標準也有所改變，更小的踏板速度就可以觸發液壓制動輔助系統。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的觸發標準。為了及時應對隨時可能出現的動態性很強的駕駛動作（躲避、減速很快的制動），可調空氣懸架會將減振器設置到阻尼力最大的狀態。

4.2 階段二

如果駕駛人對這個預警沒有作出反應，那么車距調節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。駕駛人可明顯感覺到報警聳車，但這種聳車不表示車輛的減速，只是對駕駛人再次發出報警，要求駕駛人立即作出反應去規避即將出現的撞車危險。如果駕駛人實施了制動，那么ESP的液壓制動輔助系統（HBA）在需要時會輔助駕駛人去制動。

與傳統的制動輔助系統（這種系統總是實施全制動）不同，本系統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）。另外還根據道路狀況（摩擦系數）在需要時實現最大減速值。

如果在出現報警聳車后駕駛人仍未實施制動，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人。

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（奧迪side assist）的車，這是增強型奧迪預感系統（奧迪pre sense plus）的功能。駕駛人可隨時通過明顯地給油（踩油門）來終止相應的功能。

在階段三中，通過ESP來將制動壓力升至最大減速度時的50%，持續時間約為1s。此時會通過報警燈應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，已經打開的車窗玻璃／滑動天窗都會盡可能地關上，以便提高乘員艙的穩定性，并防止刺入的物體傷害乘員（車窗玻璃／滑動天窗的關閉與車輛是否裝備有奧迪行駛換道輔助系統沒有關系，即使在裝備了前部奧迪預感系統的車上也能實現這個功能）。

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到最大減速時的值，安全帶張緊器觸發（裝備了前部奧迪預感系統時也是這樣），駕駛人已經無法避免碰撞了，但是通過全功率制動可再次將車速最多降低約12km／h。

盡管駕駛人沒有采取任何行動去阻止事故的發生，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，還可以實現最佳的事故預防狀態，大大減緩事故的嚴重程度。

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

5 ACC系統功能擴展

5.1 帶有行駛換道輔助系統車的功能擴展

如果車上裝備有行駛換道輔助系統（side assist），那么在計算ACC系統調節過程時就要考慮到車后雷達的數據，如圖12所示。

如果識別出左側相鄰車道可以換道（沒車），自動制動介入會稍晚點進行。ACC這時“等著”駕駛人去決定是否進行換道。這種調節策略的目的是：不讓駕駛人過早地“進入制動狀態”，只在必須調整時才進行調整（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。駕駛人通過操縱桿（RESUME）、油門或者提高設定的期望車速，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、電子控制系統維修實踐工作經驗，現從事汽車電氣設備和汽車電控方面的教學、實操工作。