汽車主動限速方法研究

陳友輝

【摘 要】隨著科學技術的發展，汽車動力系統性能得到了飛速的發展，同時道路上行駛車輛的平均速度也逐漸加快。因超速駕駛而引發的交通事故占到了汽車安全事故總量的相當高的比例。因此，將主動限速技術引入汽車安全控制系統中也成為發展的趨勢。

【關鍵詞】乘用車；主動限速；遠程控制

【Abstract】With the development of science and technology，the performance of the vehicle power system has been developed rapidly，and the average speed of the vehicle on the road is also increasing year by year.The traffic accident caused by speeding is a considerable proportion of the total accident.Therefore，the introduction of the active speed limit technology in the automobile safety control system has become the trend of development.

【Key words】Passenger car；Active speed limit；Remote control

0 引言

本文提出一種汽車主動限速控制方法，通過手動和半自動及遠程控制三種方式限定汽車的行駛速度，以提高汽車駕駛的安全性。

現有的汽車速度控制主要以定速巡航和自適應巡航控制為主，而采用主動限制發動機轉速的方式還較少。而限速功能單一、操作麻煩是傳統限速系統的一大弊端。另外，傳統的限速控制多是采取增加獨立控制模塊的方式進行車速的判斷及控制[1]。

1）操作便利性差。只能在中控面板菜單中手動設定限速值，并且設定速度的調節便利性較差；

2）環境適應性差。在下坡時，不能夠主動添加剎車制動力，防止車速超過限速值；

3）功能單一。設定的速度值只能通過手動設定，不能進行車載控制器自動設定。而且不能完成車輛被盜后等特殊情況下的速度限制。

使用手動操作的傳統車速限制方法，會導致駕駛員注意力分散，增加駕駛過程中的安全隱患。而采用半自動式限速控制能夠有效提高駕駛安全性，減少引發交通事故的概率。通過車載攝像頭實時捕獲道路前方路況信息，由車載視頻處理器判斷車輛所在路段的限速路標和限速數值，最后將設定的限速值通過總線方式發給發動機控制器，限制發動機轉速輸出[2]。結合基礎的限速控制功能，本系統還支持通過遠程的方式限制被盜車輛的行駛速度。通過授權的遠程客戶端對失蹤車輛進行限速控制，降低行駛車輛的速度，讓車輛更易被追回。

1 主動限速系統組成結構

前端限速信息的輸入。手動開關調節輸入駕駛員需要設定的速度，并將設定速度顯示與組合儀表上。而實時攝像系統也可以采集道路上的限速信息，并且前端采集系統具有數字辨識能力，可以將有效正確的限速信息值通過CAN總線方式發送給發動機控制單元使用。同時，通過授權的遠程客戶端也可以限制車輛的行駛速度。該情況主要發生在車輛被盜時，駕駛員通過客戶端驗證告知需要遠程限制車速。此時車載遠程控制器將接受到客戶端發來的限速指令，并將限速指令發給發動力管理系統。

限速控制算法的實現。不論是限速開關的輸入、自動識別的限速標志輸入還是遠程控制的限速輸入，這些信息都將匯集到發動機控制系統中，并且由發動機控制系統完成主動限速控制。發動機管理系統通過前端傳遞的有效限速值進一步控制節氣門的開度，從而限制發動機的扭矩輸出，最終限制整車行駛速度。

駕駛員超速提示功能。當車輛行駛速度超過最高限速設定值時，駕駛員即使繼續踩下油門踏板，車速也不會繼續上升，同時發動機控制系統發出提醒信息至組合儀表。組合儀表顯示文字報警信息提示駕駛員車速已達到設定值上限，同時發出超速報警聲音。

2 前端限速信息的輸入

1）駕駛員手動操作限速控制開關完成限速值的輸入駕駛員通過一個點動開關控制限速系統的開啟和關閉兩種狀態。不論是手動調節限速還是自動識別限速都需要使能開關啟動下才能工作。另外，配置手動調節限速值的車型需要同時配置定速巡航功能，因為限速值的加減調節開關需要復用定速巡航中調節車速的開關。當駕駛員按下定速巡航按鈕時，加減調節按鈕是用于巡航速度的設定。而駕駛員按下限速控制開關時，加減調節按鈕則是用于限速值得設定。開關組采用電阻分壓網絡形式，將模擬電壓信號傳輸至發動機控制系統，再由發動機管理系統識別判定各個開關的工作狀態。

使用電阻分壓網絡可以減少開關信號硬線電路的復雜度。同時，在巡航系統基礎上只增加一個限速開關。

2）通過數字視頻處理系統實時獲取前端道路環境中的限速標志前端數字視頻處理系統集成了視頻采集、限速車標識別、數字辨識等功能。為增加系統自動識別限速標志的可靠性，自動限速識別只有當車速大于30km/h時才有效。集成化的視頻處理系統并不把數字視頻信號發送給其他車載控制器，數字視頻經過內部處理后得到限速值和檢測到限速車牌狀態位，并通過CAN總線發送給發動機管理系統。

3）遠程控制限速信號輸入

在遠程限速控制系統中，用戶不能直接通過遠程控制終端設備（比如安裝客戶端的手機）直接控制車速。用戶如果發現車輛被盜等特殊情況，并且希望通過無線方式限制車輛最高行駛速度，必須通過后臺服務系統才能完成。因遠程限速是較危險的操作，所以在限速控制過程中需要通過用戶與服務臺身份驗證、遠程信息傳輸安全驗證兩層安全驗證后才能將限速指令最終傳達到發動機管理系統。

3 限速控制操作及使用方法

駕駛員通過方向盤上的主動限速使能開關啟動或關閉主動限速功能。如果沒有檢測到限速開關被按下自動退出限速控制循環。如果檢測到限速開關被按下，則激活前端視頻檢測系統。前端視頻檢測系統開始實時檢測視頻監控范圍內是否出現限速標志，同時判斷限速設定開關是否有按下，如果沒有檢測到限速標志并且無限速調節按鈕沒有按下，則退出當前檢測循環。如果檢測到限速標志或者限速開關被按下，則將檢測到的限速值輸出給儀表顯示，并且將該值作為發動機控制器限速控制值。

發動機控制系統接收到有效的限速值時，會判斷當前車速是否超過限速設定值。如果當前車速沒有超過設定限速值，執行正常的發動機控制；如果檢測到當前車速大于等于設定的限速值，發動機控制器執行限速控制算法，同時通過儀表顯示和報警聲通知駕駛員已經超速。此時駕駛員即使仍加大油門加速，因限速控制算法限制了節氣門開啟大小，所以車輛速度也不會繼續增加，并維持在限速值范圍內。

本系統可以有效限制車輛的行駛速度，降低車輛因超速造成的交通事故發生率，對車輛防盜也起到積極有效的作用。本系統可以減少駕駛員在行車過程中因復雜的操作而分神。通過手動、自動及遠程設定限速值方法控制發動機扭矩輸出，進而控制車輛最高行駛速度。

【參考文獻】

[1]楊少偉，石飛榮，潘兵宏，戴經梁.可能速度及其在公路線形設計中的應用方法[J].長安大學學報（自然科學版），2004（3）：52-54.

[2]汪旭，邵毅明，趙靜.基于山區復雜路段下的車輛主動限速控制系統研究[J].汽車實用技術（設計研究），2015（6）：45-46.

[責任編輯：田吉捷]