【技术知识】奥迪自适应巡航控制系统(Adaptive cruise control)解析

  在路上行驶,车辆亲屁股的事情经常发生,有的人就设想如果可以在磕碰之前警告一下,追尾事故就会大大减少。在1992年,这一主意被三菱轿车首次付诸实践,该体系基于雷达监测车辆的距离,一开始仅仅用于提醒驾驶员,而非影响油门和制动。这就是ACC自适应巡航系统的雏形。

  什么是自适应巡航控制系统?

  2002年,奥迪首次在全新一代奥迪A8(D3)的车上配备了ACC自适应巡航控制系统。

  该系统也被称为主动巡航系统,英文缩写ACC(Adaptive cruise control)。相对于定速巡航,ACC不仅可以让车辆保持一定行驶速度,还能根据与前车的距离自动调节车速,以保证与前车的最佳安全距离。

  ACC的工作原理

  当车辆行驶在畅通的车道时,ACC起着定速巡航装置的作用,可以将车速持续保持在设定的水平。如果接近前车,则自适应巡航控制系统自动制动到与前车车速相同,然后保持设定的距离。一旦识别到前方没有行驶汽车,自适应巡航控制系统便加速到设定的速度。

  对于在售车型当中,现在有A3、A4L、A5、A6L、A7、A8L、Q5和Q7可以选装奥迪自适应巡航控制系统。

  ACC工作原理

  要想实现上述的基本功能,系统必须要获取三个信息:

  ·距前方车辆的距离(根据发送信号与接收信号之间的频率差)

  ·前方车辆的速度(使用多普勒效应)

  ·前方车辆的位置(根据信号发射角度)

  而这些信息是使用雷达技术实现的,然后控制器根据这些信息再进行确定选择需要监控的车辆。

  Radiodetecting and ranging(Radar雷达)是物体定位电子技术,发出的雷达射线在合适的表面和物体上被反射。

  雷达安装在哪儿呢?

  奥迪的雷达安装位置有两种,一种就是在安装在中网后,一种就是在雾灯格栅后。

  一开始车辆配置的都是一个雷达,直到第四代奥迪A8首次配备了两个雷达,而且就是在原来雾灯的位置。

  传感器(雷达发射器和接收器)与控制器分别安装在同一个壳体内,这些部件是无法分开,在售后服务中若需要时只能整体更换。

  该如何使用呢?

  对于配备ACC的车辆,在灯光拨杆下面会有上图的拨杆,在系统状态内:

  >关闭(OFF):系统被关闭,拨杆可以停在该位置

  >取消(CANCEL):系统中断运行

  >打开(ON):系统处于准备就绪状态,拨杆可以停在该位置

  >恢复(RESUME):系统重新激活运行

  当ACC打开后,用户可以通过SET按钮来设定想要的车速,若车速需要调节,那么请上下调整拨杆(SPEED),若要调节本车与前车的距离,可以通过DISTANCE设定车距,一般都是4个车距,而到了新Q7和B9开始配置5个车距。

  当ACC在工作的时候,系统可以在组合仪表上面显示相应的信息,例如指示灯和中央显示屏,而设定的期望车速则以另一种颜色的发光二极管显示。

  在实现期望车距的自动制动(自适应巡航控制系统基本功能)过程中,为了不使驾驶员感到不安并确保良好的行驶舒适性,最大减速制动被限制在大约40 % 左右。在某些特定的情况下,此时达到的制动减速不够实现期望车距。这时就需要驾驶员的“协助”。通过相应的图像和声音警告要求驾驶员实施制动。

  有速度限制吗?

  对于驾驶辅助系统,速度始终都会是一个限制,ACC也不例外。从第一代ACC在A8(D3)上使用,系统是在30km/h才能使用,而到了第三代ACC在A8(D4)上使用时,系统可以在0km/h时激活,只不过系统会自动加速到30km/h。

  在国内,ACC调节的最高车速一般都是是150km/h。

  本视频主要展示了奥迪A6L(C7)的ACC功能显示。

  ACC系统的局限性

  在某些驾驶情形下,自适应巡航控制系统的功能是受到限制的:

  >只能识别位于感应器识别区域内的汽车

  >系统只能有限的识别在前方密集行驶的、偏在一边行驶的或加塞进来的汽车

  >难以识别的物体,如在前方行驶的两轮车、离地间隙大的汽车或超出车体的装载物,往往识别延迟或无法识别

  >在驶入弯道时,ACC可能对相邻车道上的物体做出反应并导致制动,此时建议关闭系统。

  >当车辆静止时,车速低于50km/h时且系统认为一般不会绕行,那么ACC可能对静止物体作出有限反应。

  >为了安全起见,在路况不良或天气条件差等情况下,不允许使用ACC。ACC对于行人、动物、横向的或迎面而来的物体没有反应;反射物体,如导向护栏或隧道入口、暴雨和结冰可能影响雷达传感器的功能。

  ACC扩展功能

  奥迪制动警告(Audi braking guard)

在及时识别的前提下,如果前方行驶车辆突然制动或者本车以高速使近明显缓慢的物体,那么该系统对危险程度进行分析,根据情况的不同会进行预警和制动警告,以此来提醒驾驶员注意前方车辆。即使ACC处于关闭状态,奥迪制动警告也处于工作状态。

  走走停停(Stop&go)

  如果被自适应巡航控制系统探测到的前行车辆停下,那么装有自适应巡航控制系统的车辆无需驾驶员操作而对车辆进行制动直至停下,前提条件是目标对象在静止前是运动的;如果前方行驶车辆短时停住后马上又起步行驶,装有自适应巡航控制系统的车辆也随之重新自动加速,若等待过长则不会自动起步,而需要踩油门或者将拨杆到RESUME。

  而从全新一代的奥迪Q7(4M)开始,系统可以对静止的对象进行识别。当车速在50km/h以下时,ACC和摄像头识别到目标车已经静止,且在自己的车道上面,那么系统才会工作。

  奥迪预警系统(Audi pre sense)

  奥迪预警系统首次应用在奥迪A8(D4),不同的车型根据配置有多种预警版本,ACC一般为奥迪预警系统提供前部预防信息。可以实现的功能有奥迪制动警告、拉紧安全带、关闭车窗和天窗和激活危险警报灯。

  起步监控

  对于配备ACC的车辆重新自动起步之前,系统对装有ACC的车辆和前方行驶车辆之间的区域进行“监控”,一旦识别到障碍物,即发出视觉和声音警告。此时虽然启动起步过程,但是车辆行驶缓慢,由此,驾驶员有足够的时间通过制动或规避动作对障碍物作出反应。对前方区域的监控通过三个独立的系统进行:雷达传感器、前部摄像头和驻车辅助系统的超声波传感器。

  走走停停与奥迪保持辅助系统

  走走停停功能也可以与奥迪保持辅助系统(AHA)配合使用,奥迪保持辅助系统可不受自适应巡航控制系统之影响随时开启和关闭。如果AHA已被开启并且停停走走功能在车辆静止时已被激活,那么AHA系统即被动地隐退至后台运作(类似“standby 待命”运行)。

  如果在车辆静止并且AHA系统被激活时关闭自适应巡航控制系统,那么AHA将重新发挥功能并将车辆保持在静止状态。

  超车辅助

  超车辅助可以帮助驾驶员快速超车。

  自适应巡航控制系统将转向灯的激活视为超车的愿望,接着车辆在完全离开正在行驶的车道和前方路况为“畅通”前开始加速,这一特性符合驾驶员在正常的驾驶操作。

  弯道辅助

  在使用弯道辅助功能时,自适应巡航控制系统需要使用导航系统的预测路段数据。如果识别到即将到来的弯道,那么ACC就开始计算可安全通过该弯道的速度。如果当前行驶速度超过计算出的规定速度,那么弯道辅助系统即被激活,随后降低驱动扭矩,车速在进入弯道时被降低10-15km/h。

  另外在驶入弯道时,ACC若识别到车辆的横向加速度超过计算的规定值,那么将适当降低行驶车速。在测量规定速度时将考虑带拖车行驶和所选择的驾驶模式等因素。

  禁止右车道超车的功能

  在ACC激活情况下,只有在车速不超过约80km/h时才能在右车道超车。当车速在约80km/h-90km/h时,只能以受限的相对车速来超车。车速超过90km/h时该功能自动激活,司机通过操纵杆(RESUME)、油门或者提高设定的期望车速,均可终止该功能。

  与换道辅助系统配合

  使用该功能需要装备奥迪换道辅助系统和前部摄像头R242,制动干预将根据车后的交通和超车道上的情况进行调整:

  行驶情景1

  一辆配有ACC的车辆以明显的高速接近前方行驶车辆,并且驾驶员打开转向灯表示要进行换道,ACC获得的信息是车前后方的左车道上没有车辆,ACC根据这些信息判断此时可以无危险的超车并且可以不降低车速,因此换道过程就明显地更加平顺和舒适。

  行驶情景2

  一辆配有ACC的车辆以明显的高速接近前方行驶的车辆,并且驾驶员打开转向灯表示要变换车道,ACC系统获得的信息是在左侧车道的前方和后方都有行驶车辆,此时系统认为能够有限的超车,不过要降低车速。

  距离显示/距离报警

  这个新功能可以让驾驶员知道本车与前方车辆的距离且在这个距离低于驾驶员设置的距离时发出报警。使用该功能的条件是ACC未激活。

  ACC持续分析雷达传感器的测量值,如果车速超过60km/h,在组合仪表上面显示与前车的距离。

  驾驶员可以在MMI中设置距离报警阈值,范围在0.6s-3s之间。如果ACC识别到低于设置的阈值,那么就会发出警告。

  避让辅助系统

  ACC控制器根据雷达和前部摄像头信息在保证安全的前提下计算出合适的避让车道,并辅助驾驶员完成转向。

  如果在严重警告后主动规避障碍物,那么只要驾驶员主动转向,避让辅助系统就施加少量的转向力矩(最高3Nm)以此提供帮助。该功能在30-150km/h时才会工作。

  转弯辅助系统

  转弯辅助系统主要是为了提高左转的安全性。

  当车辆以10km/h以下的车速转弯时,激活了左转向灯,若系统识别到有碰撞危险,那么转弯辅助系统会以一次制动干预防止汽车与反向车道的车辆发生碰撞,此时车辆停止在原有车道上。

  该系统需要使用ACC的雷达信息和前部摄像头的测量信息,探测车道的变化、路面标记和对面来车情况。

  堵车辅助系统

  在出现堵车或者车流慢行的时候且车速在65km/h以下,堵车辅助系统可以减轻驾驶员的负担。该系统使用了走走停停功能和辅助交叉引导,可以引导车辆在前方行驶车队(该车队至少包括两辆前方行驶的汽车)后中间位置行驶,并在极限情况下实现自动转向功能。

  若要使用堵车辅助系统,必须激活ACC,另外还需要打开主动式车道保持辅助系统,并在MMI中设置堵车辅助系统打开。

  预调节效率辅助系统

  预调节功能使用导航系统的地图信息预测即将的行驶情况,根据车速限制或即将到来的道路走向(弯道、十字路口或换道)系统自行制动,然后再次加速到设定的车速,同时在自动调节时也使用智能滑行模式,如果不开启ACC,那么系统只有纯粹的指示功能,不带调节性干预。中国市场暂未引进该功能。

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