Cruisecontrol is een onschatbare functie op Amerikaanse auto's. Zonder cruisecontrol zouden lange ritten op de weg vermoeiender zijn, in ieder geval voor de bestuurder, en degenen onder ons die aan het loodvoetsyndroom lijden, zouden waarschijnlijk veel meer snelheidsovertredingen krijgen.
Cruisecontrol komt veel vaker voor bij Amerikaanse auto's dan bij Europese auto's, omdat de wegen in Amerika over het algemeen groter en rechter zijn en bestemmingen verder uit elkaar liggen. Nu het verkeer voortdurend toeneemt, wordt de basiscruisecontrol minder nuttig, maar in plaats van verouderd te raken, passen cruisecontrolsystemen zich aan deze nieuwe realiteit aan - binnenkort zullen auto's worden uitgerust met adaptieve cruisecontrol, waarmee uw auto de auto kan volgen ervoor terwijl de snelheid voortdurend wordt aangepast om een veilige afstand te bewaren.
In dit artikel leren we hoe een conventioneel cruisecontrolsysteem werkt, en daarna kijken we naar adaptieve cruisecontrolsystemen die in ontwikkeling zijn.
InhoudHet cruise control-systeem heeft eigenlijk veel andere functies dan het regelen van de snelheid van uw auto. De hieronder afgebeelde cruisecontrol kan de auto bijvoorbeeld met een druk op de knop met 1 mph versnellen of vertragen. Druk vijf keer op de knop om 5 mph sneller te gaan. Er zijn ook een aantal belangrijke veiligheidsvoorzieningen:de cruisecontrol wordt uitgeschakeld zodra u het rempedaal indrukt en wordt niet ingeschakeld bij snelheden lager dan 40 km/u.
Het hieronder afgebeelde systeem heeft vijf knoppen:Aan, Uit, Set/Accel, Resume en Coast. Het heeft ook een zesde bedieningselement - het rempedaal, en als uw auto een handmatige transmissie heeft, is het koppelingspedaal ook aangesloten op de cruisecontrol.
Het cruise control-systeem regelt de snelheid van uw auto op dezelfde manier als u:door de gasklepstand aan te passen . Maar cruise control bedient de gasklep door een kabel die is aangesloten op een actuator , in plaats van door een pedaal in te drukken. De gasklep regelt het vermogen en de snelheid van de motor door te beperken hoeveel lucht de motor inneemt (zie Hoe brandstofinjectiesystemen werken voor meer details).
In de bovenstaande afbeelding ziet u twee kabels die zijn aangesloten op een pivot die de gasklep beweegt. Een kabel komt van het gaspedaal en een van de actuator. Wanneer de cruise control is ingeschakeld, beweegt de actuator de kabel die is aangesloten op het draaipunt, dat de gasklep afstelt; maar hij trekt ook aan de kabel die op het gaspedaal is aangesloten -- daarom beweegt je pedaal op en neer wanneer de cruisecontrol is ingeschakeld.
Veel auto's gebruiken actuatoren die worden aangedreven door motorvacuüm om de gasklep te openen en te sluiten. Deze systemen gebruiken een kleine, elektronisch gestuurde klep om het vacuüm in een membraan te regelen. Dit werkt op dezelfde manier als de rembekrachtiger, die uw remsysteem van stroom voorziet.
Het brein van een cruise control-systeem is een kleine computer die zich normaal gesproken onder de motorkap of achter het dashboard bevindt. Het maakt verbinding met de gashendel die in het vorige gedeelte is gezien, evenals met verschillende sensoren. Het onderstaande diagram toont de in- en uitgangen van een typisch cruise control-systeem.
Een goed cruisecontrolsysteem accelereert agressief naar de gewenste snelheid zonder door te schieten, en handhaaft die snelheid vervolgens met weinig afwijking, ongeacht hoeveel gewicht er in de auto zit of hoe steil je de heuvel oprijdt. Het beheersen van de snelheid van een auto is een klassieke toepassing van controlesysteemtheorie . Het cruise control-systeem regelt de snelheid van de auto door de gasklepstand aan te passen, dus het heeft sensoren nodig om de snelheid en de gasklepstand te vertellen. Het moet ook de bedieningselementen bewaken, zodat het kan vertellen wat de gewenste snelheid is en wanneer het moet worden uitgeschakeld.
De belangrijkste ingang is het snelheidssignaal; het cruise control systeem doet veel met dit signaal. Laten we eerst beginnen met een van de meest elementaire controlesystemen die u zou kunnen hebben -- een proportionele controle .
Bij een proportioneel regelsysteem regelt de cruisecontrol de gashendel proportioneel aan de fout, waarbij de fout het verschil is tussen de gewenste snelheid en de werkelijke snelheid. Dus als de cruisecontrol is ingesteld op 60 mph en de auto rijdt 80 mph, dan staat de gasklep vrij ver open. Wanneer de auto 55 mph rijdt, zal de opening van de gasklepstand slechts de helft zijn van wat het voorheen was. Het resultaat is dat hoe dichter de auto bij de gewenste snelheid komt, hoe langzamer hij accelereert. En als je op een heuvel stond die steil genoeg was, zou de auto misschien helemaal niet accelereren.
De meeste cruise control-systemen gebruiken een controleschema genaamd proportionele-integrale-afgeleide controle (ook bekend als PID controle). Maak je geen zorgen, je hoeft geen wiskunde te kennen om door deze uitleg te komen -- onthoud dat:
Een PID-regelsysteem gebruikt deze drie factoren -- proportioneel, integraal en afgeleid, waarbij ze elk afzonderlijk worden berekend en opgeteld om de gasklepstand te krijgen.
We hebben het al gehad over de proportionele factor. De integraal factor is gebaseerd op de tijdintegraal van de voertuigsnelheidsfout . Vertaling:het verschil tussen de afstand die uw auto daadwerkelijk heeft afgelegd en de afstand die hij zou hebben afgelegd als hij met de gewenste snelheid had gereden, berekend over een bepaalde tijdsperiode. Deze factor helpt de auto om met heuvels om te gaan, en helpt hem ook om de juiste snelheid aan te nemen en daar te blijven. Stel dat uw auto een heuvel op begint te rijden en langzamer gaat rijden. De proportionele regeling verhoogt het gas iets, maar u kunt nog steeds vertragen. Na een tijdje zal de integrale besturing het gas gaan verhogen en het meer en meer openen, want hoe langer de auto langzamer rijdt dan de gewenste snelheid, hoe groter de afstandsfout wordt.
Laten we nu de laatste factor toevoegen, de afgeleide . Onthoud dat de afgeleide van snelheid versnelling is. Deze factor helpt de cruisecontrol snel te reageren op veranderingen, zoals heuvels. Als de auto begint te vertragen, kan de cruisecontrol deze acceleratie zien (vertragen en versnellen zijn beide acceleratie) voordat de snelheid echt veel kan veranderen, en reageren door de gasklepstand te verhogen.
Twee bedrijven ontwikkelen een geavanceerdere cruisecontrol die de snelheid van een auto automatisch kan aanpassen om een veilige volgafstand te behouden. Deze nieuwe technologie, genaamd adaptieve cruisecontrol , maakt gebruik van een vooruitkijkende radar die achter de grill van een voertuig is geïnstalleerd om de snelheid en afstand van het voertuig ervoor te detecteren.
Adaptieve cruisecontrol is vergelijkbaar met conventionele cruisecontrol omdat het de vooraf ingestelde snelheid van het voertuig handhaaft. In tegenstelling tot conventionele cruisecontrol kan dit nieuwe systeem echter automatisch de snelheid aanpassen om een juiste afstand tussen voertuigen op dezelfde rijstrook te behouden. Dit wordt bereikt door een radar volgsensor , digitale signaalprocessor en longitudinaal controller . Als het voorste voertuig vertraagt, of als een ander object wordt gedetecteerd, stuurt het systeem een signaal naar de motor of het remsysteem om te vertragen. Als de weg weer vrij is, versnelt het systeem het voertuig weer tot de ingestelde snelheid.
Het 77-GHz Autocruise-radarsysteem van TRW heeft een toekomstgericht bereik van maximaal 150 meter en werkt bij voertuigsnelheden van 30 km/u tot 180 km/u. Delphi's 76-GHz-systeem kan ook objecten detecteren tot op 150 meter afstand en werkt met snelheden tot 32 km/u.
Adaptieve cruisecontrol is slechts een voorproefje van de technologie die door beide bedrijven wordt ontwikkeld. Deze systemen worden uitgebreid met botsingswaarschuwingsfuncties die bestuurders via visuele en/of audiosignalen waarschuwen dat er een aanrijding dreigt en dat remmen of uitwijken nodig is.
Bekijk de onderstaande links voor meer informatie over cruisecontrol.
Oorspronkelijk gepubliceerd:15 januari 2001
