ระบบควบคุมความเร็วคงที่แบบแอคทีฟ

ระบบควบคุมความเร็วคงที่แบบแอ็คทีฟ หรือ ACC เป็นระบบที่พัฒนามาจากระบบควบคุมความเร็วคงที่ FGR แบบทั่วไป คุณสมบัติใหม่ของระบบนี้คือ สามารถควบคุมความเร็วและระยะห่างได้โดยอัตโนมัติ โดยใช้ระบบควบคุมการทำงานของเครื่องยนต์อัตโนมัติและการขัดจังหวะการทำงานด้วยการเบรก

การทำงานของระบบ ACC

เซ็นเซอร์แบบเรดาร์จะตรวจจับระยะห่าง, มุม และความเร็วของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่ด้านหน้าของรถยนต์ คนขับสามารถเลือกความเร็วที่ต้องการภายในช่วงตั้งแต่ 30 กม./ชม. ถึง 180 กม./ชม. ได้ล่วงหน้าโดยที่แต่ละขั้นจะห่างกัน 10 กม./ชม. การตั้งค่านี้จะแสดงอยู่ในแผงหน้าปัด นอกจากนั้น ยังสามารถเลือกระยะห่างที่ขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่กำหนดตายตัวได้สามระดับ ซึ่งหมายความว่าระยะห่างจากรถยนต์ด้านหน้าจะเปลี่ยนไปตามความเร็ว

ACC เป็นระบบแบบอัตโนมัติ ซึ่งหมายความว่า การเข้าแทรกการทำงานโดยคนขับจะมีความสำคัญมากกว่าการควบคุมโดย ACC เสมอ

ACC จะมีการทำงานดังต่อไปนี้ :

• การควบคุมความเร็วคงที่ (FGR) ด้วยความเร็วที่กำหนดค่าไว้ล่วงหน้าตามต้องการ, มีไฟ LED แสดงการทำงานในมาตรวัดความเร็ว
  การควบคุมความเร็วคงที่โดยปรับเปลี่ยนไปตามความเร็วของรถคันหน้า
  การรักษาระยะห่างกับรถคันหน้า ตามที่คนขับได้ตั้งไว้
  การควบคุมรถเพื่อหลีกเลี่ยงช่วงระยะที่ชิดกับรถคันหน้ามากเกินไป ซึ่งเป็นการผิดกฎหมาย
  การเปลี่ยนความเร็วที่ต้องการอย่างรวดเร็ว โดยเปลี่ยนได้ครั้งละ 10 กม./ชม. พร้อมการตอบสนองอย่างรวดเร็ว โดยการขัดจัดหวะการทำงานด้วยการเบรค
  การขัดจังหวะการทำงานด้วยการเบรก จะช่วยให้สามารถควบคุมความเร็วไม่ให้เกินค่าที่ตั้งไว้ได้ แม้กระทั่งในขณะขับรถลงเนิน
  

ขีดจำกัดของฟังก์ชั่น ACC

ค่าตัวแปรต่อไปนี้ได้รับการจำกัดไว้ เพื่อให้ ACC ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ :

• ACC จะทำงานได้ที่ความเร็วตั้งแต่ 30 กม./ชม. ถึง 180 กม./ชม. เท่านั้น
  
• ขีดจำกัดอัตราการลดความเร็วของ ACC โดยการขัดจังหวะการทำงานด้วยการเบรค สูงสุด 2.0 m/s2
  
• ขีดจำกัดอัตราการเร่งความเร็วของ ACC สูงสุด 1.2 m/s2 เพื่อป้องกันไม่ให้รถเข้าใกล้รถคันอื่นมากเกินไป และจำกัดอัตราเร่งขณะเข้าโค้ง
  
• ขีดจำกัดอัตราเร่งแนวขวาง สูงสุด 3 m/s2 เพื่อความนิ่มนวลในการขับขี่
  
• ในกรณีที่รถอยู่กับที่ ระยะห่างของเวลาจนถึงรถยนต์ที่อยู่ด้านหน้าจะต้องไม่น้อยกว่า 1 วินาที ระยะห่างของเวลานี้อาจจะต่ำกว่า 1 วินาทีได้ในช่วงสั้นๆ ภายใต้สถานการณ์บางอย่าง เช่น เมื่อมีรถแซงปาดเข้ามาอยู่ข้างหน้าในระยะกระชั้นชิด
  
• ควรใช้ ACC เฉพาะในสภาพทัศนวิสัยที่มองเห็นได้ชัดเจนเท่านั้น
  
• ช่วงการตรวจจับของเซ็นเซอร์แบบเรดาร์จะจำกัด
  
• กรณีที่มีรถแซงปาดหน้า อาจเป็นสาเหตุให้ ACC ตอบสนองล่าช้าได้ ด้วยเหตุนี้ จึงไม่ควรใช้ ACC บนทางที่คดเคี้ยวหรือเมื่อจำเป็นต้องเปลี่ยนช่องการจราจรบ่อยครั้ง
  
• สำหรับกรณีที่ความเร็วต่างกันมากๆ เช่น การเข้าใกล้รถที่ขนสินค้าหนัก จะไม่สามารถควบคุมได้
  
• คนขับจะต้องเหยียบเบรกช่วย ในกรณีที่อัตราการลดความเร็วโดย ACC ไม่เพียงพอ
  
• ACC ไม่สามารถใช้ได้ในบริเวณที่มีการจราจรติดขัด คนขับจะต้องควบคุมรถโดยการเบรกในเวลาที่เหมาะสม
  
• ACC จะไม่เร่งความเร็วขึ้นอีก หากมีการขัดจังหวะการทำงานจาก ระบบควบคุมการทรงตัว ASC หรือ DSC ซึ่งหมายความว่า จะต้องเปิดระบบขึ้นอีกครั้งก่อน
  

ถ้า ACC ไม่สามารถรักษาระยะห่างที่เลือกไว้ได้ จะมีการส่งสัญญาณเตือนเพื่อแสดงให้ทราบว่า คนขับจะต้องเป็นผู้ควบคุมรถเอง ไฟเตือน ”ตรวจพบวัตถุกีดขวาง” จะเริ่มกะพริบ

อาการของระบบที่ไม่คาดคิด

สถานการณ์ของระบบที่ไม่เป็นไปตามปกติอาจเกิดขึ้นได้ ถ้าการทำงานของระบบถึงขีดจำกัดขณะอยู่ในโหมด ACC สถานการณ์ดังกล่าวอธิบายได้ดังต่อไปนี้ :

- ช่วงขีดจำกัดและการลดความเร็ว

ในด้านหนึ่ง เซ็นเซอร์แบบเรดาร์มีช่วงขีดจำกัดที่ 120 เมตร ในขณะที่อีกด้านหนึ่ง ระบบ ACC มีการลดความเร็วได้สูงสุดเพียง 2.0 m/s2 โดย DSC ดังนั้น ACC จึงสามารถควบคุมโดยอัตโนมัติได้เฉพาะในช่วงความเร็วที่จำกัดเท่านั้น เมื่อระบบทำงานจนถึงขีดจำกัดสูงสุดที่สามารถทำได้แล้ว ไฟเตือน ”ตรวจพบวัตถุกีดขวาง”จะกะพริบเตือนให้คนขับเข้าควบคุมรถด้วยตนเอง

- พื้นที่การรับรู้ด้านข้าง

รถคันหน้าอาจไม่ได้รับการตรวจจับในขณะเข้าโค้ง เนื่องจากพื้นที่การรับรู้ด้านข้างที่จำกัด เมื่อเข้าโค้ง รถที่ใช้ ACC จะไม่เร่งความเร็วไปถึงระดับที่ต้องการเป็นระยะเวลาประมาณ 2 วินาที เพื่อไม่ให้ขับเข้าไปใกล้รถคันหน้ามากเกินไป เนื่องจากอาจตรวจจับไม่ได้ในระยะเวลาสั้นๆ

เมื่อขับทางตรง การตอบสนองของ ACC ต่อรถที่ปาดหน้าในระยะกระชั้นชิดอาจล่าช้าได้ รถยนต์ที่ปาดหน้าเข้ามาในเลน จะไม่ได้รับการตรวจจับจนกว่าจะเข้ามาอยู่ในช่องจราจรเดียวกับรถที่ใช้ ACC แล้ว

- การปิดการทำงาน

ระบบจะปิดการทำงาน ถ้าการตรวจจับถูก ’บดบัง’ จากการปกคลุมของหิมะที่หนามาก โดยจะสามารถกลับมาทำงานใหม่ได้อีก หลังจากทำความสะอาดเซ็นเซอร์แบบเรดาร์แล้ว

ระบบจะปิดการทำงาน ในกรณีที่ถูกขัดจังหวะการทำงานจาก ASC หรือ DSC เป็นระยะเวลานาน นั่นคือ ที่ค่าสัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทานวิกฤต อย่างไรก็ตาม จะสามารถสั่งให้ระบบทำงานใหม่ได้อีก

ในทั้งสองกรณี ในขณะที่กำลังเริ่มทำงานใหม่ ACC จะรีเซ็ตระยะทางถึงรถคันหน้าเป็นเวลาถึง 2 วินาที

- สถานการณ์พิเศษ

คนขับจะทราบถึงสถานการณ์นั้นๆ ได้เมื่อไฟ”ตรวจพบวัตถุกีดขวาง” ไม่ติดสว่างขึ้น แต่รถยนต์ยังคงมีความเร็วต่ำกว่าที่ต้องการ และไม่เร่งความเร็วขึ้น

• ในวงเลี้ยวหักศอก รถยนต์จะลดความเร็วจนกระทั่งอัตราเร่งแนวขวางสูงสุดไม่เกิน 3 เมตร/วินาที2 เพื่อความนิ่มนวลของรถยนต์ ซึ่งจะเกิดขึ้นกับทั้งในขณะถนนว่าง และการขับตามรถคันหน้า
  
• ถ้ามีวัตถุอยู่กับที่ในบริเวณตรงหน้าคนขับ และความเร็วได้ลดลงแล้วด้วยเหตุผลอื่น ความเร็วในขณะนั้นๆ จะไม่เปลี่ยนแปลง
  
• ฝน, หมอก และหิมะ เป็นสิ่งที่มีคุณสมบัติในการดูดซับคลื่นเรดาร์ ช่วงการวัดจะลดลงอย่างมาก และในกรณีที่สิ่งดูดซับคลื่นเรดาร์เหล่านี้มีปริมาณมาก ACC อาจไม่สามารถใช้การได้อีก
  
• เนินเขาและหุบเขาอาจเป็นอุปสรรคในการตรวจจับ โดยทำให้ไม่สามารถตรวจพบวัตถุได้
  
• มีบางกรณี อาจมีการตรวจจับวัตถุในระยะที่ไม่ถูกต้อง (มักจะเป็นบริเวณมุม) เช่น เกิดการสะท้อนคลื่นเรดาห์จากผนังอุโมงค์และรั้วกั้นถนน แต่กรณีเหล่านี้เกิดได้น้อยมาก
  

- การประเมินช่องจราจรล่วงหน้า

การกำหนดตำแหน่งช่องจราจร เป็นฟังก์ชั่นหลักในระบบ ACC การตรวจจับวัตถุเพียงอย่างเดียว ยังไม่เพียงพอสำหรับ ACC ที่จะนำมาใช้ประเมินสถานการณ์ วัตถุที่ถูกตรวจจับจะต้องนำมาเชื่อมโยงกับความสนใจของคนขับเองด้วย จากนั้น ระบบควบคุมจะรับรู้สถานะของรถยนต์คันอื่นๆ เมื่อรถดังกล่าวอยู่ในเลนเดียวกับรถที่ใช้ ACC

ผลก็คือ ACC ไม่มีข้อมูลที่จะนำมาใช้ประเมินการเปลี่ยนช่องจราจร ซึ่งทำให้ไม่สามารถกำหนดตำแหน่งของวัตถุ/ช่องจราจรที่ถูกต้องโดยสมบูรณ์ได้จากการใช้ ACC นอกจากมีข้อจำกัดเกี่ยวกับพื้นที่ในการรับรู้แล้ว การประเมินสถานการณ์อย่างน่าเชื่อถือก็ต้องอยู่ภายใต้ข้อจำกัดบางประการ ซึ่งนับเป็นข้อจำกัดที่สำคัญของระบบ ACC

การประเมินช่องจราจรล่วงหน้าจึงขึ้นอยู่กับสถานการณ์การขับขี่ในขณะนั้นๆ เท่านั้น เนื่องจาก ACC ไม่สามารถรับรู้การเปลี่ยนช่องจราจรได้ จึงต้องขึ้นอยู่กับสถานะการขับขี่ในขณะนั้นๆ

ACC ต้องคำนวณช่องจราจรข้างหน้าไว้ล่วงหน้า เพื่อที่จะสามารถเลือกเป้าหมายเพื่อใช้ในการควบคุมระยะห่างได้อย่างถูกต้อง สำหรับในช่วง 2 - 4 วินาทีหลังจากนั้น ค่ารัศมีความโค้งในการขับจะถูกนำมาใช้สำหรับการเปลี่ยนช่องจราจร ซึ่งจะใช้ได้ทั้งสำหรับทางด่วนและถนนสายใหญ่ การเบี่ยงเบนด้านข้างของวัตถุที่ตรวจจับได้ทั้งหมด ตามช่องจราจรที่คำนวณไว้ล่วงหน้าสามารถระบุได้ด้วยอุปกรณ์ช่วยการประเมินช่องจราจรล่วงหน้า โดยจะใช้ข้อมูลต่อไปนี้ช่วยในการประเมิน :

• ข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะการเคลื่อนที่ของรถยนต์ที่มี ACC (ความเร็ว, ระดับการส่าย, มุมบังคับเลี้ยว เป็นต้น) ซึ่งข้อมูลเหล่านี้มีผลอย่างมากต่อการกำหนดเส้นทางของช่องจราจรที่น่าจะเป็น
  
• การประเมินช่องจราจรล่วงหน้า จะใช้การเคลื่อนที่พร้อมๆ กันของวัตถุที่อยู่กับที่หรือวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ทั้งหมด เพื่อเป็นข้อมูลในการปรับปรุงการทำงาน ถ้าวัตถุทั้งหมดเคลื่อนที่ในทิศทางเดียวกัน จะมีความน่าจะเป็นสูงมากที่ทางโค้งเริ่มต้นที่จุดนี้ ขั้นตอนนี้ จะทำหน้าที่เป็นเพียงข้อมูลเสริมสำหรับการประเมินช่องจราจรเท่านั้น
  

อย่างไรก็ตาม ควรจะต้องเผื่อความไม่แน่นอนในการประเมินช่องจราจรล่วงหน้าและในการระบุตำแหน่งวัตถุไว้เสมอ โดยเฉพาะในการเปลี่ยนจากขับทางตรงเป็นทางโค้ง

สัญญาณเรดาร์ที่ได้รับ ไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิต, รถยนต์ และป้ายจราจรได้ ดังนั้น ป้ายจราจรหรือรถยนต์ที่จอดอยู่ใกล้กับช่องจราจรที่มีรถยนต์ขับขี่อยู่ อาจทำให้กำหนดตำแหน่งช่องจราจรที่ใช้อยู่ผิดพลาดได้ ดังนั้น วัตถุที่อยู่กับที่จำนวนมากจึงไม่ได้นำมาใช้พิจารณา เพื่อหลีกเลี่ยงการตอบสนองที่ไม่ถูกต้อง

เซ็นเซอร์ ACC

ชุดควบคุม ACC ติดตั้งอยู่ที่ ด้านหน้าของรถยนต์ใต้กันชน มีชุดควบคุมเพียงชนิดเดียวเท่านั้นที่สามารถให้รหัสกับรถเฉพาะรุ่นได้ ศูนย์บริการไม่สามารถทำการซ่อมชุดควบคุมนี้ได้

ในเซ็นเซอร์แบบเรดาร์จะบรรจุตัวส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณไว้ สัญญาณจะส่งผ่านเสาอากาศ ซึ่งทำหน้าที่รับสัญญาณที่สะท้อนกลับด้วย คลื่นเรดาร์มีรูปทรงเป็นกรวย 3 อัน กรวยอันหนึ่งชี้ไปทางด้านหน้าของรถ อีกสองอันปรับจะทำมุมกันในแนวราบเป็นมุม 2.5 องศา

ข้อมูลทางเทคนิคของเซ็นเซอร์ ACC :

• ความถี่การส่ง 76 - 77 กิโลเฮิร์ซ (ความยาวคลื่นประมาณ 4 มม.)
  กำลังส่งเฉลี่ย 1 มิลลิวัตต์
  ช่วงการตรวจจับ : ระยะทาง 2 เมตร - 170 เมตร (ใช้ 120 เมตร)
  ช่วงการตรวจจับ : ความเร็วสัมพัทธ์ 60 เมตร/วินาที
  ช่วงการตรวจจับ : ในแนวนอน +/- 4 องศา
  ช่วงการตรวจจับ : ในแนวดิ่ง +/- 2 องศา
  

ชุดควบคุม ACC ได้รับการป้องกันจากการลัดวงจร, แหล่งจ่ายขั้วบวกหรือกราวด์, การกลับขั้ว และการเปิดวงจร การตอบสนองของเซ็นเซอร์แบบเรดาร์ เมื่อแรงดันไฟฟ้าต่ำและสูงเกินไป แสดงได้ดังต่อไปนี้ :

ระบบที่ประกอบขึ้นเป็น ACC

ACC เป็นเครือข่ายของระบบที่ซับซ้อน ซึ่งมีฟังก์ชั่นหลายฟังก์ชั่นอยู่ในชุดควบคุมต่างๆ ที่ทำงานร่วมกัน

ชุดควบคุมคู่จะเชื่อมต่อเข้าด้วยกันผ่านทางบัสข้อมูลที่มีเซ็นเซอร์ ACC

ชุดควบคุมคู่ที่สำคัญได้แก่ :