保持機動車巡航穩定的控制方法
2023-06-23 11:29:46
專利名稱：保持機動車巡航穩定的控制方法
技術領域：
本發明涉及的是一種用於保持機動車巡航行駛狀態穩定的控制方法。
背景技術：
機動車的自動巡航行駛是近年來一個較新的技術領域。在目前的車輛巡航通常技術中，當外部啟動巡航指令時，車輛的巡航裝置將這個時刻的車速信號作為巡航控制的基準速度保存下來，並在完全釋放車輛加速踏板後的巡航過程中，由速度檢測機構根據巡航過程中採集的實際速度與基準速度之間的偏差，作為對車輛速度調控裝置(例如內燃機的節氣門等)進行操縱的調控信號，使車速始終保持在巡航速度上。這一技術在1977年公開美國專利US4,046,213「汽車加速和減速期間的巡航控制裝置」中已有過披露。在實際應用過程中，影響車輛運行狀態變化的因素很多，如需要減速過程中存在著整車的慣性；對於內燃機車輛而言，其節氣門的開度變化與發動機轉速變化之間存在著固有的滯後特性，以及車速驟然變化時節氣門開度變化的響應程度等等，都直接影響到巡航過程車速的穩定性。因此，上述公獻無法使巡航過程中的車速穩定在一個較小的範圍內。
對於內燃機車輛而言，巡航過程中車速的調整最終是通過對節氣門開度大小控制進行的當車速小於存儲的巡航車速時，節氣門開度增大，反之則減小。因此，巡航過程中節氣門的開度始終處於這種不斷的調整狀態中。由於節氣門開度的變化與反映在發動機轉速(或實際速度)的變化之間固有的滯後特性，因此當車速小於指定的巡航車速時，節氣門開度不斷增大，發動機的轉速並不與節氣門開度的不斷增大而同步提高，結果往往是當發動機的轉速達到與巡航車速吻合時，節氣門開度往往已經偏大，並使發動機的轉速繼續進一步增大，導致車速超過存儲的巡航速度，於是節氣門的開度又開始減小。同樣由於發動機反映的滯後特性，當發動機轉速適合巡航車速要求時，節氣門開度又已經偏小，如此反覆調整。這種被許多文獻所稱的「車速搖擺率」周期性地存在於巡航中的每一速度變化過程中。
為解決這一弱點，目前的技術通常是採用將巡航時節氣門開度的調節速度放到一種很慢的程度，這種很慢的過程包含了一種時間因素，通過在這一時間因素條件下去等待發動機轉速的調整變化，以適應發動機轉速變化的滯後時間。雖然這種處理方式曾被證明是行之有效的，但其作用領域仍是有限的，不能適應巡航過程中車速變化較大的情況。例如，在實際道路行駛中，根據不同的行駛條件，出於一種人為主觀或客觀的因素，車速往往要發生一些急劇變化，如巡航過程中當需要加速進行超車時，會由人為地操縱加速踏板，節氣門開度由巡航時的自動控制需暫交由人工操縱；超速過程結束後，人工釋放加速踏板又重新轉入巡航狀態時，實際速度已遠遠大於原來的巡航速度。由於上述巡航時對節氣門開度的調節採用的是一種很慢的速度，因此不能使車速較快地返回到巡航車速上。又例如，在巡航行駛過程中，道路出現即使是一種緩慢的上坡後跟著又是下坡時，也會出現上述的情形上坡過程中，由於車輛負載的增加車速減慢，此時節氣門會自然增大開度以維持巡航速度；上坡過程結束時，節氣門已處於一個大的開度位置上，而此時車輛又正處於下坡的狀態，車速將急劇增大，而節氣門開度同樣也不能快速減小，無法使車速較快地返回到巡航車速上。
美國專利US6,865,471「車輛巡航的控制方法和裝置」公開了一種巡航過程中對車輛速度控制裝置的速度控制方式。當存儲的巡航車速與當前車速或加速度大於一個絕對值時，其向速度控制裝置提供一個由低速改變為高速的運動信號；當存儲的巡航車速與當前車速或加速度小於一個絕對值時，向速度控制裝置提供一個低速或不變的運動的信號。這種根據巡航過程中車速的變化的大小來決定節氣門開度控制的速度，以適應巡航過程中存在的速度急劇變化，仍存在有局限性正常的巡航過程中，車速與巡航車速之差的絕對值很小，節氣門開度的調節速度較小；當車輛負荷增大或減小時(如上坡或下坡)，車速與巡航車速之差的絕對值增大，節氣門開度的速度增大，使車速能快速變化，以滿足其絕對值較小的條件。但由於發動機反映的滯後性，當節氣門開度以一個較快的速度變化時，發動機轉速的變化達到巡航速度的轉速要求後，節氣門開度仍然會形成一個過度的偏差，這個偏差會使發動機轉速沿偏差方向繼續變化，使車速偏離巡航車速，這一現象集中體現在速度變化的結束過程中。因此，該文獻只解決了車速急劇變化開始過程的巡航穩定性，在車速變化結束後同樣存在車速偏離巡航車速的現象。
美國專利US 4,598,370「汽車巡航期間加速和減速的控制裝置」也涉及了巡航過程中對節氣門開度角、節氣門轉動速度變化的控制。當巡航過程中車速開始發生變化時存儲節氣門開度位置，速度變化完成時再次存儲節氣門開度位置，即把這個開度位置分成了四個狀態；a、加速度開始時的節氣門開度位置；b、加速度結束時的節氣門開度位置；c、減速度開始時的節氣門開度位置；d、減速度結束時的節氣門開度位置，並對這四個位置信號分別進行存儲。在下一次速度變化時，從存儲器中讀出對應的位置信號，如減速度開始時讀出上次減速開始時的節氣門開度位置信號等。巡航中車速變化時對節氣門轉速的控制方式是，首先以一個較快的速度將節氣門開度轉動到上述的存儲位置，再通過速度變化過程的時間計數器來逐步減慢節氣門轉動的速度，以實現其所述的目的速度變化開始時能更快地提高響應速度，速度變化結束時能避免速度變化的一種過度現象。但據該文獻所說，在實現其控制過程和方式時，對節氣門位置的存儲點除上述的四個狀態外，其中還指出這個位置的存儲點還包括巡航信號開始後，人工釋放加速踏板時節氣門的開度位置，即採用了多個節氣門開度位置的存儲與讀出方式；在車速變化時對節氣門的響應速度控制上，其是以一個較快的速度使節氣門進入一個存儲位置後，還需根據車速變化的時間Δt(t0 t1 t2)來使節氣門開度的速度逐漸減小，即在速度控制上以納入Δt作為技術條件。
事實上，在當一個加速信號開始時，該文獻的控制方式一方面存儲當前節氣門開度的位置信號，另一方面讀出一個加速信號開始時的節氣門開度位置信號。而被讀出的位置信號實際上源自上一次加速開始時被存儲的位置信號。由於巡航過程中影響車速變化的程度是不一致的，如上一次是車輛進入一個很微小的緩坡需要加速的情形，而這一次是進入一個相對較大的緩坡需要加速的情形，兩者之間存在著差異，這種差異將直接造成車速的不穩定性。此外，如果上一次是一種相對較大的緩坡，而這一次進入一個很微小的緩坡時，Δt的存在反而加劇了車速的不穩定性。
發明內容
針對上述情況，本發明將提供一種以更簡單、更精確的方式保持機動車巡航穩定的控制方法，以實現和提高車輛巡航過程中車速的穩定性。
本發明的保持機動車巡航穩定的控制方法，在保持巡航所需的基本控制過程和原理的基礎上，即在巡航狀態啟動後，由巡航控制裝置中的存儲單元記錄作為基準值的當前行駛速度值和速度操縱單元的當前速度操縱位置調控值，並由巡航控制裝置中的比較運算單元將巡航過程中至少由檢測單元採集的實際速度與存儲單元中的基準速度值進行比較後，向速度操縱單元發出使實際速度趨近或等於存儲單元中基準速度值的速度調控位置是否改變的指令信號。其中的巡航控制裝置中至少包括有分別用於存儲巡航基準速度值的第一存儲單元和，用於存儲速度操縱單元當前的速度操縱位置調控值的第二存儲單元，並且a.在巡航過程中當檢測單元在預設的行駛距離內或預設的時間範圍內採集的實際速度都等於或趨近於存儲的基準速度值時，由比較運算單元向第二存儲單元發出將原存儲的速度操縱位置調控值更新為當前實際位置調控值的指令；b.當檢測單元採集的實際速度小於存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的速度操縱位置調控值也小於存儲的位置調控值，或是採集的實際速度大於存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的速度操縱位置調控值也大於存儲的位置調控值時，由比較運算單元向速度操縱裝置發送一個使其已偏離的速度操縱位置調控值快速返回至與第二存儲單元中存儲的位置調控值相一致的快速位移信號；c.當檢測單元採集的實際速度小於存儲的基準速度值、但車速操縱裝置的速度操縱位置調控值卻不小於存儲的位置調控值，或是採集的實際速度大於存儲的基準速度值、但車速操縱裝置的速度操縱位置調控值卻不大於存儲的位置調控值時，則比較運算單元向車速操縱裝置發送一個按正常速度向保持基準速度值的方向繼續調整速度操縱調控位置的控制信號。
上述的控制方法中，所說的第一存儲單元中存儲的基準速度值，既可以是作為巡航過程中的車輛實際行駛車速值，也可以是與該巡航車速相對應的內燃機或電動機等驅動機構的轉速值。在巡航過程中，對所說的由檢測單元採集的實際速度等於或趨近於存儲的基準速度值的預設行駛距離或預設的時間範圍，根據試驗一般可以預設在0.5～50公裡的行駛距離或與之對應的巡航速度行駛時間的範圍內，過小或過大均不易獲得真實的巡航狀態信號。其中採集的實際速度與存儲的基準速度值間是否相等或相趨近的判斷，可以採用目前已有報導或使用的技術處理得到，例如在前述文獻中對速度或加速度絕對值的判斷中即有類似技術的應用。
對於不同驅動類型的機動車，本發明上述方法中所說的第二存儲單元中存儲的速度操縱位置調控值相應有所不同。例如，對於內燃機驅動類的車輛而言，第二存儲單元中存儲的速度操縱位置調控值應為節氣門開度的位置值，所說的速度操縱裝置是使節氣門的開度大小進行調控的驅動裝置；在由電動機驅動的車輛中，第二存儲單元中存儲的操縱位置調控值應為驅動電動機的調速位置值，所說的速度操縱裝置則應是電驅動車輛中的驅動電動機的調速裝置。
在上述的控制方法中，在以電動機驅動的車輛中還可以進一步在電動機與發電機之間設置一適當的切換控制開關，在巡航過程中當檢測單元採集的實際速度大於存儲的基準速度值時，由比較運算單元發出關閉電動機調速裝置並啟動發電機工作的控制信號，關閉電動機的調速裝置，使電動機處於無電狀態，同時啟動發電機工作，在利用過高的車速使發電機發電的同時，還能利用發電機運轉的阻力來減慢實際速度，至採集的實際速度與存儲的基準速度值一致時再切換回電動機調速裝置工作狀態。因而對巡航過程中的節能有著顯而易見的效果。
根據本發明的上述控制方法和原理，通過目前公知的存儲器、比較器、運算器和計數器等電子學領域中的多種常用元器件和一般性技術，都可以方便地實現本發明上述的控制過程。例如，其中所說的各存儲單元、運算比較單元等功能單元，可以採用分別設置的相應存儲器、比較器、運算器等元器件，也可以採用能具有同樣功能的集成電路結構的形式實現。
由本發明上述的控制方法與前述的相關文獻對比可以理解，作為速度操縱單元對其操縱位置進行調控而顯著影響巡航速度穩定性的該速度操縱位置調控基準值的位置存儲點，本發明控制方法中實際上只有一個，即巡航信號啟動時的節氣門開度位置或驅動電動機的調速位置值；在巡航過程中在一個預設時間或距離範圍內的實際速度與巡航車速都保持相等或都趨近於相等時，只需對這一保持穩定的速度操縱位置調控值重新進行存儲，用於修正初始存儲值與保持穩定巡航時的實際值間的誤差，使作為快速調控參照基準的該速度操縱位置調控值更符合實際的行駛情況。因此在巡航過程中車速變化時，只需針對一個基準存儲點來實現快速穩定巡航速度的目的，也無需涉及車速的變化時間Δt等相關，使控制過程更加簡單和精確。
以下通過由附圖所示實施例的具體實施方式
，對本發明的上述內容再作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實例。在不脫離本發明上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包括在本發明的範圍內。
圖1是本發明方法對巡航過程中實際速度保持為等於或趨近存儲的基準速度值時的控制過程流程圖。
圖2是本發明方法對巡航過程中實際速度小於存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的操縱位置調控值也小於存儲的位置調控值時的控制過程流程圖。
圖3是本發明方法對巡航過程中實際速度大於存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的操縱位置調控值也大於存儲的位置調控值時的控制過程流程圖。
圖4是實現本發明控制方法的巡航裝置基本原理的結構框圖。
圖5是基於圖4裝置的一種基本電原理圖。
圖6是在圖5基礎上設置有電動機與發電機間轉換裝置的基本電原理圖。
圖7是圖5中的速度發生器的一種基本電原理圖。
圖8是圖5中的速度發生器的另一種基本電原理圖。
圖9是圖5中的一種比較器的基本電原理圖。
圖10是圖5中的一種計數器的基本電原理圖。
圖11是圖5中的一種選擇器的基本電原理圖。
圖12是圖5中的一種存儲器的基本電原理圖。
圖13是用分立元件替代圖5～圖7中或門電路的一種形式。
圖14是用分立元件替代圖5～圖7中與門電路的一種形式。
圖15是用分立元件替代圖5～圖7中非門電路的一種形式。
具體實施例方式
圖1所示的是本發明方法對巡航過程中對實際速度保持為等於或趨近存儲的基準速度值的一種巡航狀態的控制過程。當啟動外部巡航信號後，由第一、第二存儲單元分別對作為巡航基準速度預設值的車輛行駛車速或驅動機構的轉速之一的速度信號，和與該速度相對應的速度操縱裝置的位置信號進行存儲。在此後的巡航行駛過程中，通過速度比較運算單元對速度檢測單元採集的實際速度與存儲單元中的基準速度值不斷進行比較，速度操縱位置比較運算單元同時對速度操縱位置檢測單元採集的實際速度操縱位置與存儲單元中的基準位置值也不斷進行比較。當實際速度和存儲速度兩者的值相等或趨於相等，並且在預設的行駛裡程或行駛時間周期內能連續維持後，由速度比較運算單元向外輸出一個「＝」信號。該「＝」信號一方面向速度操縱裝置發出一個保持當前位置的信號；另一方面向第二存儲單元發送一個對原速度操縱裝置的位置值以當前的位置進行更新的存儲信號。上述預設的能連續維持行駛的裡程，最好不低於0.5公裡，因為太低時會輸出一個不真實的存儲信號，例如在通過一個低於0.5公裡的均勻緩坡時的情形；但也不宜太長，例如50公裡以上，太長時則不能及時對存儲進行更新。對上述預設的連續維持行駛距離也可根據車速轉換成連續維持的對應時間周期替代。
圖2所示的是本發明方法對巡航過程中對實際速度小於存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的操縱位置調控值也小於存儲的位置調控值時的一種巡航狀態的控制過程。啟動外部巡航信號後，由第一、第二存儲單元分別按上述同樣方式對速度信號和速度操縱裝置的位置信號進行存儲。在此後的巡航過程中，速度比較運算單元和速度操縱位置比較運算單元也按上述的同樣方式，分別對速度檢測單元採集的實際速度與存儲單元中的基準速度值，以及速度操縱位置檢測單元採集的實際速度操縱位置與存儲單元中的基準位置值不斷進行比較。當採集的實際速度「＜」存儲速度時，速度比較運算單元向外輸出一個「＜」信號，這個「＜」信號將使速度操縱裝置向增大速度的方向運動；如果在這個運動過程中，採集到的實際速度操縱位置也為「＜」存儲單元中的基準位置值時，則由速度操縱位置比較運算單元也向速度操縱裝置發出一個「＜」信號，並以此作為使速度操縱裝置向增大速度的方向作加快調節運動速度的增速信號，直到實際速度操縱位置「≥」存儲單元中的基準位置值時，才恢復至正常的調節運動速度狀態。
圖3中所示的本發明方法對巡航過程中對實際速度大於存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的操縱位置調控值也大於存儲的位置調控值時的一種巡航狀態的控制過程。當啟動外部巡航信號後，第一、第二存儲單元分別同樣對速度信號和速度操縱裝置的位置信號進行存儲。此後的巡航過程中，速度比較運算單元和速度操縱位置比較運算單元按上述同樣方式，分別對速度檢測單元採集的實際速度與存儲單元中的基準速度值，以及速度操縱位置檢測單元採集的實際速度操縱位置與存儲單元中的基準位置值不斷進行比較。當採集的實際速度「＞」存儲速度時，速度比較運算單元向外輸出一個「＞」信號，這個「＞」信號將使速度操縱裝置向減小速度的方向運動；如果在這個運動過程中，實際採集到的速度操縱位置也為「＞」存儲單元中的基準位置值時，則由速度操縱位置比較運算單元也向速度操縱裝置發出一個「＞」信號，並以此作為使速度操縱裝置向增大速度的方向作加快調節運動速度的增速信號，直到實際速度操縱位置「≤」存儲單元中的基準位置值時，才恢復至正常的調節運動速度狀態。
圖4是實現上述圖1～圖3控制流程時的一種巡航裝置基本原理的結構框圖。其中包括有兩個存儲單元，一個為用於存儲巡航信號啟動後作為巡航基準速度值的第一存儲單元和用於存儲相應的速度操縱單元當前速度操縱位置調控值的第二存儲單元，以及相應的用於對由檢測單元採集的實際速度與第一存儲單元中的基準速度值進行比較運算的第一比較運算單元和由檢測單元採集的當前速度操縱位置實際調控值與第二存儲單元中的操縱位置調控存儲值進行比較運算的第二比較運算單元。其中該速度檢測裝置的輸出信號和第一存儲單元的輸出信號端分別與第一比較運算單元輸入端相連，第一比較運算單元對二者值相等時向速度操縱單元輸出保持當前速度調控位置信號的同時，還向預設距離或預設時間單元輸出允許計數的信號，並由預設距離或預設時間單元向第二存儲單元輸出存儲當前速度調控位置值的存儲更新指令；第一比較運算單元對二者值不相等時則向操縱裝置速度選擇單元輸出對調控位置運動速度的選擇信號；操縱裝置調控位置檢測裝置的輸出信號和第二存儲單元的輸出信號端分別與第二比較運算單元輸入端相連，第二比較運算單元的輸出也與操縱裝置速度選擇單元連接，並由操縱裝置速度選擇單元根據第一和第二比較運算單元的輸入的不同信號選擇向速度操縱單元輸出速度調控位置的位移速度值。
當巡航信號開始時，首先由第一存儲單元和第二存儲單元對作為巡航基準速度的速度信號和與之對應的操縱裝置的調控位置信號分別進行存儲。由於速度信號和速度存儲單元的輸出信號端分別與速度比較單元輸入端相連，速度比較單元對速度存儲單元的數據與實時的速度信號之間不斷進行比較，比較的結果分為兩種情況一是兩者速度相等或趨近相等時，一方面向操縱裝置輸出當前位置的保持信號，同時向預設距離或預設時間單元發送允許計數信號，在一個計數周期結束時，向操縱裝置位置存儲單元發送一個新的操縱裝置位置存儲信號；二是兩者速度「大於」或「小於」的不相等情形，在取消操縱裝置保持信號使其處於運動狀態的同時，根據「大於」或「小於」的區別，向操縱裝置發送其運動的方向信號。由於操縱裝置速度選擇單元分別與速度比較單元和操縱裝置位置比較單元相連，並根據兩個比較單元的比較輸出狀態，通過操縱裝置的速度單元來確定向操縱裝置運動輸出的速度信號類型，從而分別獲得上述圖1～圖3的結果。
圖5所示的是與圖4所示框圖相對應的一種可供參考的用於實現本發明上述控制過程的控制裝置的基本電原理圖。當外部巡航信號被啟動時，一方面直接作用於第一存儲器501的時鐘端CLK，通過其D端對外部輸入的速度信號進行存儲；另一方面通過或門508作用於第二存儲器512的時鐘端CLK，同樣通過其D端對外部輸入的速度操縱裝置的位置信號進行存儲。第一存儲器501的輸出端與第一比較器502的A輸入端相連，其B輸入端與外部速度輸入信號連接，實現對存儲速度和實際速度之間的不斷比較；第二存儲器512的輸出端與第二比較器509的A輸入端相連，其B輸入端與外部的速度操縱裝置位置輸入信號連接，實現對速度操縱裝置存儲位置和實際位置之間的不斷比較。
根據比較器的基本工作原理第一比較器502的「＝」輸出端在A、B相等情況下向外輸出高電平信號，高電平信號通過反相器504向外輸出速度操縱裝置的位置保持信號，同時取消計數器503的復位端CLR的復位狀態，使503處於計數狀態。當計數器503作為一種行駛裡程的計數方式時，其時鐘端可如圖5中所示與外部速度輸入信號連接；尚若使計數器503以時間周期的方式計數時，其時鐘端則可以同內部時鐘相連。當第一比較器502的「＝」一直保持輸出高電平時，表示了存儲車速與實際速度的一致，在使速度操縱裝置保持現有位置的同時，通過一個計數周期，使計數器503的輸出端Q通過或門508向第二存儲器512發送一個新的存儲信號，使其對速度操縱裝置的位置信號重新存儲。考慮到實際巡航中，存儲車速與實際速度的完全一致的狀態較少，兩者之間接近一致的情形較多，因此可在比較器內部的「＝」上，增加一種延時裝置或一種加減計數裝置等，其延時或加減計數值的設置範圍根據不同車型、速度信號解析度等可以有不同的設置值，使其在完全一致和接近一致的情況下，都能輸出一個「＝」的信號。
當實際速度小於存儲速度時，第一比較器502的「＝」端輸出低電平，一方面對計數器503進行復位，另一方面解除速度操縱裝置位置的保持信號。同時第一比較器502的「＜」端向外輸出高電平信號，這個高電平信號作為速度操縱裝置的位置向增大速度的操縱方向運動，並同與門505輸入端連接，505的另一輸入端同第二比較器509的「＜」相連。在速度操縱裝置的位置也小於存儲位置時，第二比較器509的「＜」端向與門505輸出一個高電平，505通過或門507向選擇器510輸出一個高電平信號。510在速度發生器511內選擇一種較高的調節速度作為速度操縱裝置的位置操縱速度信號。隨著速度操縱裝置的快速調節運動，第二比較器509的「＝」或「＞」相繼成為高電平，使「＜」端轉換成低電平，與門505輸出低電平，從而使或門507輸出低電平，選擇器510在速度發生器內選擇正常的速度作為操縱裝置的速度信號。
當實際速度大於存儲速度時，第一比較器502的「＝」端同樣輸出低電平，一方面對計數器503進行復位，另一方面解除速度操縱裝置位置的保持信號。同時第一比較器502的「＞」端向外輸出高電平信號，這個高電平信號作為速度操縱裝置的位置向減小速度的操縱運動方向，並同與門506輸入端連接。506的另一輸入端同第二比較器509的「＞」端相連，在速度操縱裝置的操縱位置也大於存儲位置時，第二比較器509的「＞」端向與門506輸出一個高電平，506通過或門507同樣向選擇器510輸出一個高電平信號，510在速度發生器511內選擇一種較高的調節速度作為速度操縱裝置的位置操縱速度信號。隨著操縱裝置的快速調節運動，第二比較器509的「＝」或「＜」相繼成為高電平，使「＞」端轉換成低電平，與門506輸出低電平，從而使或門507輸出低電平，選擇器510在速度發生器內選擇正常的速度作為操縱裝置的速度信號。
在圖5中，速度發生器511針對操縱速度位置不同類別的執行機構，可以是一種不同頻率的信號，如用於步進電機、自動燃油噴射裝置等；也可以是一種不同電壓或電流的信號，如控制一種伺服電機等。
圖6是在用於電機驅動的車輛中時，基於圖5的基本結構，進一步在電動機與發電機之間設置有一轉換裝置的基本電原理圖。與圖5不同之處在於通過比較器602的「＞」輸出端向外輸出發電機的開關信號。當實際速度大於存儲速度時，一方面操縱裝置向速度減小的方向運動，另一方面對外啟動發電機的開關，使發電機處於發電狀態，這個狀態由於增大了行車阻力，達到了降低車速的目的，當車速降低到存儲車速時，比較器602的「＞」輸出端輸出一個低電平，發電機開關關閉。該實例在實現巡航的基礎上，具有顯而易見的節能效果。
圖7是可在圖5中使用的一種速度發生器的基本電原理圖。圖7中採用分頻器通過一種外部時鐘作為時鐘的輸入信號，通過分頻器內部的不同分頻點，在輸出上可以獲得不同頻率的信號，這些信號可用於對步進電機、自動燃油噴射裝置等速度操縱裝置的運動速度信號，在此基礎上採用頻率合成等電子學的常規技術，還可以獲得不同佔空比的頻率信號。這種信號可以用於電動車輛的驅動電動機的速度控制信號。
圖8是可在圖5中使用的另一種速度發生器的基本電原理圖。與圖7不同之處在於圖8所示電路產生的不是頻率信號，而是相應的不同電流或電壓信號。其不同電流或電壓的產生方式，可以是一種如8A所示的電阻方式，或是如8B所示的一種穩壓方式，或是如8C所示的一種恆流方式，或是如8D所示的一種運算放大器方式等，其工作原理和過程均屬於是電子學中的基礎和常規內容，不再贅述。這些不同的電流或電壓信號分別均可作為操縱速度裝置的如伺服電動機、電動汽車的驅動電動機的調速控制信號。
圖9所示的是在圖5中可供使用的一種比較器的基本電原理圖，由組合形式的門電路組成。圖9中，A、B作為比較器的兩個比較數據輸入端，「＞Q」、「＜Q」、「＝Q」分別為比較器對兩個比較數據的比較結果為「大於」「小於」和「等於」時的輸出端。由圖中可以看出當兩個比較數據A、B全為高電平或全為低電平時，兩個比較數據處於相等狀態。此時，經由非門901和902使與門903和904輸出的「＜Q」、「＞Q」均為低電平。其中，當A、B的輸入全為高電平時，通過與門905使或門908輸出高電平；當A、B的輸入全為低電平時，通過或門906、非門907使或門908同樣也輸出高電平，即「＝Q」輸出處於高電平。因此完成了兩個數據相等時的輸出結果，即如圖1所示的控制流程狀態。
當A輸入端處於高電平，B輸入端處於低電平時，兩個比較數據處於「大於」狀態，此時，與門905處於輸出低電平狀態，或門506輸出高電平狀態，並通過非門907使或門908處於低電平，即「＝Q」輸出處於低電平。同時，A輸入端通過非門901使與門903處於低電平，即「＜Q」輸出也處於低電平；A輸入端同時使與門904的一個輸入端處於高電平，B輸入端通過非門902使與門904的另一個輸入端處於高電平，結果與門904輸出高電平，即「＞Q」輸出處於高電平狀態，完成了兩個數據大於時的輸出結果，即如圖3所示的控制流程狀態。
當A輸入端處於低電平，B輸入端處於高電平時，兩個比較數據處於「小於」狀態。根據上述原理，此時的「＝Q」輸出同樣處於低電平。B輸入端通過非門902使與門904處於低電平，即「＞Q」輸出處於低電平狀態；B輸入端同時使與門903的一個輸入端處於高電平，A輸入端通過非門901使與門903的另一個輸入端也處於高電平，因此，與門903的輸出端處於高電平，即「＜Q」輸出處於高電平狀態，完成了兩個數據小於時的輸出結果，即如圖2所示的控制流程狀態。
圖10所示的是在圖5電路中可供使用的一種兩位計數器的基本電原理圖。計數器的種類很多，其構成方式也存在著多樣性，圖9中展示的是一種由兩個D觸發器101、102(也可以使用兩個以上的D出發器)構成的兩位詹森(Johnson)計數器，其中CP作為計數器的計數輸入端，QA、QB分別作為計數輸出端在QA、QB輸出全為低電平的初態條件下，102的輸出端通過非門103使101的輸入端D處於高電平。當CP的第一個脈衝到來時，由於102的D輸入端處於低電平而未被觸發，101因D輸入端處於高電平而被觸發，獲得了QA為高電平、QB為低電平的輸出關係(即「10」狀態)，同時101的輸出端使102的D輸入端處於高電平狀態；當CP的第二個脈衝到來時，由於101的D輸入端仍處於高電平，因此輸出QA仍保持高電平，102被觸發，QB由低電平轉為高電平，同時通過103使101的D輸入端處於低電平，形成了QA、QB均為高電平的狀態(即「11」狀態)；CP的第三個脈衝到來時，由於101的D輸入端處於低電平，因此QA由高電平轉為低電平，102由於D輸入端處於高電平，其輸出端QB仍保持高電平狀態，獲得了QA處於低電平、QB處於高電平的計數結果(即「01」狀態)；CP的第四個脈衝到來時，由於101、102兩個觸發器的D輸入端均處於低電平，因此獲得了QA、QB全部處於低電平的計數結果(即「00」狀態)，從而完成了一個計數周期。
圖11所示的是在圖5電路中可供使用的一種選擇器的基本電原理圖。圖11中，S作為選擇器的選擇輸入端，A、B作為選擇數據的輸入端，Q作為選擇器的輸出端。可以看出當S端處於高電平時，無論A處於何種狀態，通過非門111使與門112輸出低電平；同時使與門113的一輸入端處於高電平，與門113和或門114的輸出狀態取決於B的輸入狀態，即當S端處於高電平時，Q的輸出狀態取決於B的輸入狀態，同理，當S處於低電平時，通過111、112和114使Q的輸出狀態取決於A的輸入狀態。
圖12所示的是在圖5電路中可供使用的一種存儲器的基本電原理圖。可用於存儲器的電路種類很多，其構成方式也存在著多樣性，圖12所示的是以一種鎖存器形式構成的存儲器形式。圖12中，D作為存儲器的數據輸入端，CLK作為時鐘輸入端，Q作為存儲器的存儲輸出端。當存儲器處於初始狀態時，輸出端Q處於低電平。在數據輸入端D處於高電平時，從CLK輸入一個時鐘信號時，與門122向或門124輸出一個高電平，從而使輸出端Q處於高電平狀態，同時或門124使與門123的一個輸入端處於高電平；當時鐘信號消除後，與門122的輸出端轉為低電平，同時通過非門121使與門123的另一個輸入端處於高電平，因此與門123向或門124輸出高電平，使Q繼續保持高電平狀態。在數據輸入端D處於低電平，從CLK輸入一個時鐘信號時，與門122和123都輸出低電平，或門124輸出端Q處於低電平；當時鐘信號消除後，與門122同樣輸出低電平，同時由於或門124也使與門123輸出低電平，因此或門124的輸出端Q保持低電平狀態，從而完成整個存儲過程。
圖13是一種用電晶體等分立元件替代上述圖5～圖12電路中所採用的或門電路的等效電原理圖。在圖13電路中，當D131和D132的輸入端任意一個處於高電平時，都會克服下拉電阻R131的下拉電流，使輸出端處於高電平，從而構成一種可同樣具有或門電路輸入輸出關係的電路。
圖14是一種用電晶體等分立元件替代上述圖5～圖12電路中所採用的與門電路的等效電原理圖。在圖14電路中，當D141和D142的輸入端任意一個處於低電平時，都會釋放上拉電阻R141的電流，使輸出端處於低電平，從而構成一種可同樣具有與門電路輸入輸出關係的電路。
圖15是一種用電晶體等分立元件替代上述圖5～圖12電路中採用的非門電路的等效電原理圖。在圖15中，當T151的基極輸入一個高電平時，T151導通，並釋放上拉電阻R151的電流，使輸出端處於低電平；當T151的基極輸入一個低電平時，T151處於切斷狀態，輸出端通過上拉電阻R151輸出一個高電平，從而構成一種可同樣具有非門電路輸入輸出關係的電路。
根據電子學領域的常規技術，上述圖5～圖12的控制輸出關係還可以有其它多種實現方式。例如圖5～圖7中的存儲器或鎖存器，還可以用CMOS4043或4042、TTL7475、7477等集成電路實現；其中的比較器還可以用CMOS4575、4585或TTL7485等集成器件實現；其中的計數器，還可用CMOS4510、4518或TTL74190、7490、74290等集成器件實現；其中的選擇器還可用CMOS4051、4052、4066、4555、4556或TTL74151、74155、74156等集成器件實現；其中的分頻器還可用CMOS4020、4060或TTL74160等集成器件實現。各圖中所採用的與門、或門和非門，還可以通過電晶體等分立元件構成。對此相關文獻都已有報導。此外，應用如單片機、PLD器件等可編程器件作為本發明上述裝置中所涉及的控制單元，同樣可以達到本發明的目的。
權利要求
1.保持機動車巡航穩定的控制方法，巡航狀態啟動後，巡航控制裝置中的存儲單元記錄作為基準值的當前行駛速度值和速度操縱單元的當前速度操縱位置調控值，並由巡航控制裝置中的比較運算單元將巡航過程中至少由檢測單元採集的實際速度與存儲單元中的基準速度值進行比較後，向速度操縱單元發出使實際速度趨近或等於存儲單元中基準速度值的速度調控位置是否改變的指令信號，其特徵是巡航控制裝置中至少包括有分別用於存儲巡航基準速度值的第一存儲單元和，用於存儲速度操縱單元當前的速度操縱位置調控值的第二存儲單元，並且a.在巡航過程中當檢測單元在預設的行駛距離內或預設的時間範圍內採集的實際速度等於或趨近於存儲的基準速度值時，由比較運算單元向第二存儲單元發出將原存儲的速度操縱位置調控值更新為當前實際位置調控值的指令；b.當檢測單元採集的實際速度小於存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的速度操縱位置調控值也小於存儲的位置調控值，或是採集的實際速度大於存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的速度操縱位置調控值也大於存儲的位置調控值時，由比較運算單元向速度操縱裝置發送一個使其已偏離的速度操縱位置調控值快速返回至與第二存儲單元中存儲的位置調控值相一致的快速位移信號；c.當檢測單元採集的實際速度小於存儲的基準速度值、但車速操縱裝置的速度操縱位置調控值卻不小於存儲的位置調控值，或是採集的實際速度大於存儲的基準速度值、但車速操縱裝置的速度操縱位置調控值卻不大於存儲的位置調控值時，則比較運算單元向車速操縱裝置發送一個按正常速度向保持基準速度值的方向繼續調整速度操縱調控位置的控制信號。
2.如權利要求1所述的保持機動車巡航穩定的控制方法，其特徵是所說的存儲的基準速度值是車輛的行駛車速或驅動機構的轉速。
3.如權利要求1所述的保持機動車巡航穩定的控制方法，其特徵是所說的速度操縱裝置是內燃機車輛中的節氣門驅動裝置，所說的第二存儲單元中存儲的速度操縱位置調控值為節氣門開度的位置值。
4.如權利要求1所述的保持機動車巡航穩定的控制方法，其特徵是所說的速度操縱裝置是電驅動車輛中的驅動電動機的調速裝置，所說的第二存儲單元中存儲的操縱位置調控值為驅動電動機的調速位置值。
5.如權利要求4所述的保持機動車巡航穩定的控制方法，其特徵是所說的速度操縱裝置中設置有一電動機與發電機之間的轉換裝置，當檢測單元採集的實際速度大於存儲的基準速度值時，由比較運算單元發出關閉電動機調速裝置並啟動發電機工作的控制信號，至採集的速度與存儲的基準速度值一致時再切換回電動機調速裝置工作狀態。
6.如權利要求1所述的保持機動車巡航穩定的控制方法，其特徵是所說的巡航控制裝置中的第一存儲單元(501)和速度採集單元、以及第二存儲單元(512)和速度操縱單元的操縱位置信號採集單元，分別經對應的速度比較運算單元(502)和操縱位置比較運算單元(509)運算比較處理後，將運算比較處理為「＝」的結果輸出作為向速度操縱單元輸出的保持當前速度操縱位置的控制信號的同時，還通過計數單元(503)設定的維持周期向第二存儲單元(512)輸出更新存儲當前速度操縱位置調控值的控制信號；將運算比較處理為「＜」或「＞」的結果通過用於選擇由速度發生器(511)提供的運動速度的選擇器(510)向速度操縱裝置輸出以快速或常速向第二存儲單元的位置調控存儲值位移的控制信號。
7.如權利要求6所述的保持機動車巡航穩定的控制方法，其特徵是所說的存儲單元和/或比較運算單元和/或選擇單元採用數字集成電路結構形式。
8.如權利要求6所述的保持機動車巡航穩定的控制方法，其特徵是所說的存儲單元、比較運算單元、選擇器中的至少一個功能單元採用組合門電路的結構形式。
9.如權利要求6所述的保持機動車巡航穩定的控制方法，其特徵是所說的計數單元(403)採由至少兩個D觸發器(601，602)組成的兩位詹森計數器的結構形式。
10.如權利要求1至9所述的保持機動車巡航穩定的控制方法，其特徵是所說的工作單元採用由分立元件形式的電路結構實現。
全文摘要
保持機動車巡航穩定的控制方法，巡航狀態啟動後，巡航控制裝置中至少包括有分別用於存儲巡航基準速度的第一存儲單元和用於存儲速度操縱單元當前操縱位置調控值的第二存儲單元。當檢測的實際速度與存儲單元中的基準速度在預設的行駛距離或時間範圍內經比較運算單元處理的結果是相等或趨近時，對第二存儲單元的存儲值用當前的速度操縱位置調控值更新；當檢測的實際速度小於(大於)存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的操縱位置調控值也小於(大於)存儲的位置調控值，則向速度操縱裝置發送一個快速返回至第二存儲單元存儲值的快速位移調節信號。該方法能有助於減小巡航過程中速度調整的搖擺現象而保持巡航狀態穩定。
文檔編號B60K31/04GK1736753SQ20051002124
公開日2006年2月22日 申請日期2005年7月12日 優先權日2005年7月12日
發明者趙濟威, 袁躍強 申請人:成都依姆特高科技有限責任公司