專利名稱：保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于保持機動車巡航行駛狀態(tài)穩(wěn)定的控制方法。
背景技術(shù)：
機動車的自動巡航行駛是近年來一個較新的技術(shù)領(lǐng)域。在目前的車輛巡航通常技術(shù)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，并在完全釋放車輛加速踏板后的巡航過程中，由速度檢測機構(gòu)根據(jù)巡航過程中采集的實際速度與基準速度之間的偏差，作為對車輛速度調(diào)控裝置(例如內(nèi)燃機的節(jié)氣門等)進行操縱的調(diào)控信號，使車速始終保持在巡航速度上。這一技術(shù)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(yīng)用過程中，影響車輛運行狀態(tài)變化的因素很多，如需要減速過程中存在著整車的慣性；對于內(nèi)燃機車輛而言，其節(jié)氣門的開度變化與發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化之間存在著固有的滯后特性，以及車速驟然變化時節(jié)氣門開度變化的響應(yīng)程度等等，都直接影響到巡航過程車速的穩(wěn)定性。因此，上述公獻無法使巡航過程中的車速穩(wěn)定在一個較小的范圍內(nèi)。
對于內(nèi)燃機車輛而言，巡航過程中車速的調(diào)整最終是通過對節(jié)氣門開度大小控制進行的當車速小于存儲的巡航車速時，節(jié)氣門開度增大，反之則減小。因此，巡航過程中節(jié)氣門的開度始終處于這種不斷的調(diào)整狀態(tài)中。由于節(jié)氣門開度的變化與反映在發(fā)動機轉(zhuǎn)速(或?qū)嶋H速度)的變化之間固有的滯后特性，因此當車速小于指定的巡航車速時，節(jié)氣門開度不斷增大，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速并不與節(jié)氣門開度的不斷增大而同步提高，結(jié)果往往是當發(fā)動機的轉(zhuǎn)速達到與巡航車速吻合時，節(jié)氣門開度往往已經(jīng)偏大，并使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速繼續(xù)進一步增大，導(dǎo)致車速超過存儲的巡航速度，于是節(jié)氣門的開度又開始減小。同樣由于發(fā)動機反映的滯后特性，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速適合巡航車速要求時，節(jié)氣門開度又已經(jīng)偏小，如此反復(fù)調(diào)整。這種被許多文獻所稱的“車速搖擺率”周期性地存在于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(shù)通常是采用將巡航時節(jié)氣門開度的調(diào)節(jié)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(fā)動機轉(zhuǎn)速的調(diào)整變化，以適應(yīng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的滯后時間。雖然這種處理方式曾被證明是行之有效的，但其作用領(lǐng)域仍是有限的，不能適應(yīng)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(jù)不同的行駛條件，出于一種人為主觀或客觀的因素，車速往往要發(fā)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(jié)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(jié)束后，人工釋放加速踏板又重新轉(zhuǎn)入巡航狀態(tài)時，實際速度已遠遠大于原來的巡航速度。由于上述巡航時對節(jié)氣門開度的調(diào)節(jié)采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(xiàn)即使是一種緩慢的上坡后跟著又是下坡時，也會出現(xiàn)上述的情形上坡過程中，由于車輛負載的增加車速減慢，此時節(jié)氣門會自然增大開度以維持巡航速度；上坡過程結(jié)束時，節(jié)氣門已處于一個大的開度位置上，而此時車輛又正處于下坡的狀態(tài)，車速將急劇增大，而節(jié)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于一個絕對值時，其向速度控制裝置提供一個由低速改變?yōu)楦咚俚倪\動信號；當存儲的巡航車速與當前車速或加速度小于一個絕對值時，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(jù)巡航過程中車速的變化的大小來決定節(jié)氣門開度控制的速度，以適應(yīng)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(jié)氣門開度的調(diào)節(jié)速度較?。划斳囕v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(jié)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。但由于發(fā)動機反映的滯后性，當節(jié)氣門開度以一個較快的速度變化時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化達到巡航速度的轉(zhuǎn)速要求后，節(jié)氣門開度仍然會形成一個過度的偏差，這個偏差會使發(fā)動機轉(zhuǎn)速沿偏差方向繼續(xù)變化，使車速偏離巡航車速，這一現(xiàn)象集中體現(xiàn)在速度變化的結(jié)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(wěn)定性，在車速變化結(jié)束后同樣存在車速偏離巡航車速的現(xiàn)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(jié)氣門開度角、節(jié)氣門轉(zhuǎn)動速度變化的控制。當巡航過程中車速開始發(fā)生變化時存儲節(jié)氣門開度位置，速度變化完成時再次存儲節(jié)氣門開度位置，即把這個開度位置分成了四個狀態(tài)；a、加速度開始時的節(jié)氣門開度位置；b、加速度結(jié)束時的節(jié)氣門開度位置；c、減速度開始時的節(jié)氣門開度位置；d、減速度結(jié)束時的節(jié)氣門開度位置，并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(yīng)的位置信號，如減速度開始時讀出上次減速開始時的節(jié)氣門開度位置信號等。巡航中車速變化時對節(jié)氣門轉(zhuǎn)速的控制方式是，首先以一個較快的速度將節(jié)氣門開度轉(zhuǎn)動到上述的存儲位置，再通過速度變化過程的時間計數(shù)器來逐步減慢節(jié)氣門轉(zhuǎn)動的速度，以實現(xiàn)其所述的目的速度變化開始時能更快地提高響應(yīng)速度，速度變化結(jié)束時能避免速度變化的一種過度現(xiàn)象。但據(jù)該文獻所說，在實現(xiàn)其控制過程和方式時，對節(jié)氣門位置的存儲點除上述的四個狀態(tài)外，其中還指出這個位置的存儲點還包括巡航信號開始后，人工釋放加速踏板時節(jié)氣門的開度位置，即采用了多個節(jié)氣門開度位置的存儲與讀出方式；在車速變化時對節(jié)氣門的響應(yīng)速度控制上，其是以一個較快的速度使節(jié)氣門進入一個存儲位置后，還需根據(jù)車速變化的時間Δt(t0 t1 t2)來使節(jié)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(shù)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(jié)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(jié)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。由于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(wěn)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(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，本發(fā)明將提供一種以更簡單、更精確的方式保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法，以實現(xiàn)和提高車輛巡航過程中車速的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的保持機動車巡航穩(wěn)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(chǔ)上，即在巡航狀態(tài)啟動后，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(diào)控值，并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采集的實際速度與存儲單元中的基準速度值進行比較后，向速度操縱單元發(fā)出使實際速度趨近或等于存儲單元中基準速度值的速度調(diào)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于存儲巡航基準速度值的第一存儲單元和，用于存儲速度操縱單元當前的速度操縱位置調(diào)控值的第二存儲單元，并且a.在巡航過程中當檢測單元在預(yù)設(shè)的行駛距離內(nèi)或預(yù)設(shè)的時間范圍內(nèi)采集的實際速度都等于或趨近于存儲的基準速度值時，由比較運算單元向第二存儲單元發(fā)出將原存儲的速度操縱位置調(diào)控值更新為當前實際位置調(diào)控值的指令；b.當檢測單元采集的實際速度小于存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的速度操縱位置調(diào)控值也小于存儲的位置調(diào)控值，或是采集的實際速度大于存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的速度操縱位置調(diào)控值也大于存儲的位置調(diào)控值時，由比較運算單元向速度操縱裝置發(fā)送一個使其已偏離的速度操縱位置調(diào)控值快速返回至與第二存儲單元中存儲的位置調(diào)控值相一致的快速位移信號；c.當檢測單元采集的實際速度小于存儲的基準速度值、但車速操縱裝置的速度操縱位置調(diào)控值卻不小于存儲的位置調(diào)控值，或是采集的實際速度大于存儲的基準速度值、但車速操縱裝置的速度操縱位置調(diào)控值卻不大于存儲的位置調(diào)控值時，則比較運算單元向車速操縱裝置發(fā)送一個按正常速度向保持基準速度值的方向繼續(xù)調(diào)整速度操縱調(diào)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(yīng)的內(nèi)燃機或電動機等驅(qū)動機構(gòu)的轉(zhuǎn)速值。在巡航過程中，對所說的由檢測單元采集的實際速度等于或趨近于存儲的基準速度值的預(yù)設(shè)行駛距離或預(yù)設(shè)的時間范圍，根據(jù)試驗一般可以預(yù)設(shè)在0.5～50公里的行駛距離或與之對應(yīng)的巡航速度行駛時間的范圍內(nèi)，過小或過大均不易獲得真實的巡航狀態(tài)信號。其中采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，可以采用目前已有報導(dǎo)或使用的技術(shù)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(shù)的應(yīng)用。
對于不同驅(qū)動類型的機動車，本發(fā)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(diào)控值相應(yīng)有所不同。例如，對于內(nèi)燃機驅(qū)動類的車輛而言，第二存儲單元中存儲的速度操縱位置調(diào)控值應(yīng)為節(jié)氣門開度的位置值，所說的速度操縱裝置是使節(jié)氣門的開度大小進行調(diào)控的驅(qū)動裝置；在由電動機驅(qū)動的車輛中，第二存儲單元中存儲的操縱位置調(diào)控值應(yīng)為驅(qū)動電動機的調(diào)速位置值，所說的速度操縱裝置則應(yīng)是電驅(qū)動車輛中的驅(qū)動電動機的調(diào)速裝置。
在上述的控制方法中，在以電動機驅(qū)動的車輛中還可以進一步在電動機與發(fā)電機之間設(shè)置一適當?shù)那袚Q控制開關(guān)，在巡航過程中當檢測單元采集的實際速度大于存儲的基準速度值時，由比較運算單元發(fā)出關(guān)閉電動機調(diào)速裝置并啟動發(fā)電機工作的控制信號，關(guān)閉電動機的調(diào)速裝置，使電動機處于無電狀態(tài)，同時啟動發(fā)電機工作，在利用過高的車速使發(fā)電機發(fā)電的同時，還能利用發(fā)電機運轉(zhuǎn)的阻力來減慢實際速度，至采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(diào)速裝置工作狀態(tài)。因而對巡航過程中的節(jié)能有著顯而易見的效果。
根據(jù)本發(fā)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(shù)器等電子學領(lǐng)域中的多種常用元器件和一般性技術(shù)，都可以方便地實現(xiàn)本發(fā)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，可以采用分別設(shè)置的相應(yīng)存儲器、比較器、運算器等元器件，也可以采用能具有同樣功能的集成電路結(jié)構(gòu)的形式實現(xiàn)。
由本發(fā)明上述的控制方法與前述的相關(guān)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(diào)控而顯著影響巡航速度穩(wěn)定性的該速度操縱位置調(diào)控基準值的位置存儲點，本發(fā)明控制方法中實際上只有一個，即巡航信號啟動時的節(jié)氣門開度位置或驅(qū)動電動機的調(diào)速位置值；在巡航過程中在一個預(yù)設(shè)時間或距離范圍內(nèi)的實際速度與巡航車速都保持相等或都趨近于相等時，只需對這一保持穩(wěn)定的速度操縱位置調(diào)控值重新進行存儲，用于修正初始存儲值與保持穩(wěn)定巡航時的實際值間的誤差，使作為快速調(diào)控參照基準的該速度操縱位置調(diào)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(xiàn)快速穩(wěn)定巡航速度的目的，也無需涉及車速的變化時間Δt等相關(guān)，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(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。


圖1是本發(fā)明方法對巡航過程中實際速度保持為等于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(fā)明方法對巡航過程中實際速度小于存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的操縱位置調(diào)控值也小于存儲的位置調(diào)控值時的控制過程流程圖。
圖3是本發(fā)明方法對巡航過程中實際速度大于存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的操縱位置調(diào)控值也大于存儲的位置調(diào)控值時的控制過程流程圖。
圖4是實現(xiàn)本發(fā)明控制方法的巡航裝置基本原理的結(jié)構(gòu)框圖。
圖5是基于圖4裝置的一種基本電原理圖。
圖6是在圖5基礎(chǔ)上設(shè)置有電動機與發(fā)電機間轉(zhuǎn)換裝置的基本電原理圖。
圖7是圖5中的速度發(fā)生器的一種基本電原理圖。
圖8是圖5中的速度發(fā)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(shù)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(fā)明方法對巡航過程中對實際速度保持為等于或趨近存儲的基準速度值的一種巡航狀態(tài)的控制過程。當啟動外部巡航信號后，由第一、第二存儲單元分別對作為巡航基準速度預(yù)設(shè)值的車輛行駛車速或驅(qū)動機構(gòu)的轉(zhuǎn)速之一的速度信號，和與該速度相對應(yīng)的速度操縱裝置的位置信號進行存儲。在此后的巡航行駛過程中，通過速度比較運算單元對速度檢測單元采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采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于相等，并且在預(yù)設(shè)的行駛里程或行駛時間周期內(nèi)能連續(xù)維持后，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(fā)出一個保持當前位置的信號；另一方面向第二存儲單元發(fā)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(yù)設(shè)的能連續(xù)維持行駛的里程，最好不低于0.5公里，因為太低時會輸出一個不真實的存儲信號，例如在通過一個低于0.5公里的均勻緩坡時的情形；但也不宜太長，例如50公里以上，太長時則不能及時對存儲進行更新。對上述預(yù)設(shè)的連續(xù)維持行駛距離也可根據(jù)車速轉(zhuǎn)換成連續(xù)維持的對應(yīng)時間周期替代。
圖2所示的是本發(fā)明方法對巡航過程中對實際速度小于存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的操縱位置調(diào)控值也小于存儲的位置調(diào)控值時的一種巡航狀態(tài)的控制過程。啟動外部巡航信號后，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。在此后的巡航過程中，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采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采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。當采集的實際速度“＜”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，采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(fā)出一個“＜”信號，并以此作為使速度操縱裝置向增大速度的方向作加快調(diào)節(jié)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(fù)至正常的調(diào)節(jié)運動速度狀態(tài)。
圖3中所示的本發(fā)明方法對巡航過程中對實際速度大于存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的操縱位置調(diào)控值也大于存儲的位置調(diào)控值時的一種巡航狀態(tài)的控制過程。當啟動外部巡航信號后，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。此后的巡航過程中，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采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采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。當采集的實際速度“＞”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，實際采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(fā)出一個“＞”信號，并以此作為使速度操縱裝置向增大速度的方向作加快調(diào)節(jié)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(fù)至正常的調(diào)節(jié)運動速度狀態(tài)。
圖4是實現(xiàn)上述圖1～圖3控制流程時的一種巡航裝置基本原理的結(jié)構(gòu)框圖。其中包括有兩個存儲單元，一個為用于存儲巡航信號啟動后作為巡航基準速度值的第一存儲單元和用于存儲相應(yīng)的速度操縱單元當前速度操縱位置調(diào)控值的第二存儲單元，以及相應(yīng)的用于對由檢測單元采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采集的當前速度操縱位置實際調(diào)控值與第二存儲單元中的操縱位置調(diào)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(diào)控位置信號的同時，還向預(yù)設(shè)距離或預(yù)設(shè)時間單元輸出允許計數(shù)的信號，并由預(yù)設(shè)距離或預(yù)設(shè)時間單元向第二存儲單元輸出存儲當前速度調(diào)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(diào)控位置運動速度的選擇信號；操縱裝置調(diào)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，并由操縱裝置速度選擇單元根據(jù)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(diào)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(yīng)的操縱裝置的調(diào)控位置信號分別進行存儲。由于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(shù)據(jù)與實時的速度信號之間不斷進行比較，比較的結(jié)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(yù)設(shè)距離或預(yù)設(shè)時間單元發(fā)送允許計數(shù)信號，在一個計數(shù)周期結(jié)束時，向操縱裝置位置存儲單元發(fā)送一個新的操縱裝置位置存儲信號；二是兩者速度“大于”或“小于”的不相等情形，在取消操縱裝置保持信號使其處于運動狀態(tài)的同時，根據(jù)“大于”或“小于”的區(qū)別，向操縱裝置發(fā)送其運動的方向信號。由于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，并根據(jù)兩個比較單元的比較輸出狀態(tài)，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(jié)果。
圖5所示的是與圖4所示框圖相對應(yīng)的一種可供參考的用于實現(xiàn)本發(fā)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，一方面直接作用于第一存儲器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作用于第二存儲器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(xiàn)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(xiàn)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(jù)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(shù)器503的復(fù)位端CLR的復(fù)位狀態(tài)，使503處于計數(shù)狀態(tài)。當計數(shù)器503作為一種行駛里程的計數(shù)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(shù)器503以時間周期的方式計數(shù)時，其時鐘端則可以同內(nèi)部時鐘相連。當?shù)谝槐容^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(xiàn)有位置的同時，通過一個計數(shù)周期，使計數(shù)器503的輸出端Q通過或門508向第二存儲器512發(fā)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?？紤]到實際巡航中，存儲車速與實際速度的完全一致的狀態(tài)較少，兩者之間接近一致的情形較多，因此可在比較器內(nèi)部的“＝”上，增加一種延時裝置或一種加減計數(shù)裝置等，其延時或加減計數(shù)值的設(shè)置范圍根據(jù)不同車型、速度信號分辨率等可以有不同的設(shè)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。
當實際速度小于存儲速度時，第一比較器502的“＝”端輸出低電平，一方面對計數(shù)器503進行復(fù)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，并同與門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于存儲位置時，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(fā)生器511內(nèi)選擇一種較高的調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)運動，第二比較器509的“＝”或“＞”相繼成為高電平，使“＜”端轉(zhuǎn)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(fā)生器內(nèi)選擇正常的速度作為操縱裝置的速度信號。
當實際速度大于存儲速度時，第一比較器502的“＝”端同樣輸出低電平，一方面對計數(shù)器503進行復(fù)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，并同與門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于存儲位置時，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(fā)生器511內(nèi)選擇一種較高的調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)運動，第二比較器509的“＝”或“＜”相繼成為高電平，使“＞”端轉(zhuǎn)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(fā)生器內(nèi)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(fā)生器511針對操縱速度位置不同類別的執(zhí)行機構(gòu)，可以是一種不同頻率的信號，如用于步進電機、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是在用于電機驅(qū)動的車輛中時，基于圖5的基本結(jié)構(gòu)，進一步在電動機與發(fā)電機之間設(shè)置有一轉(zhuǎn)換裝置的基本電原理圖。與圖5不同之處在于通過比較器602的“＞”輸出端向外輸出發(fā)電機的開關(guān)信號。當實際速度大于存儲速度時，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(fā)電機的開關(guān)，使發(fā)電機處于發(fā)電狀態(tài)，這個狀態(tài)由于增大了行車阻力，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(fā)電機開關(guān)關(guān)閉。該實例在實現(xiàn)巡航的基礎(chǔ)上，具有顯而易見的節(jié)能效果。
圖7是可在圖5中使用的一種速度發(fā)生器的基本電原理圖。圖7中采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(nèi)部的不同分頻點，在輸出上可以獲得不同頻率的信號，這些信號可用于對步進電機、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(chǔ)上采用頻率合成等電子學的常規(guī)技術(shù)，還可以獲得不同占空比的頻率信號。這種信號可以用于電動車輛的驅(qū)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(fā)生器的基本電原理圖。與圖7不同之處在于圖8所示電路產(chǎn)生的不是頻率信號，而是相應(yīng)的不同電流或電壓信號。其不同電流或電壓的產(chǎn)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(wěn)壓方式，或是如8C所示的一種恒流方式，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于是電子學中的基礎(chǔ)和常規(guī)內(nèi)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(qū)動電動機的調(diào)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(shù)據(jù)輸入端，“＞Q”、“＜Q”、“＝Q”分別為比較器對兩個比較數(shù)據(jù)的比較結(jié)果為“大于”“小于”和“等于”時的輸出端。由圖中可以看出當兩個比較數(shù)據(jù)A、B全為高電平或全為低電平時，兩個比較數(shù)據(jù)處于相等狀態(tài)。此時，經(jīng)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”輸出處于高電平。因此完成了兩個數(shù)據(jù)相等時的輸出結(jié)果，即如圖1所示的控制流程狀態(tài)。
當A輸入端處于高電平，B輸入端處于低電平時，兩個比較數(shù)據(jù)處于“大于”狀態(tài)，此時，與門905處于輸出低電平狀態(tài)，或門506輸出高電平狀態(tài)，并通過非門907使或門908處于低電平，即“＝Q”輸出處于低電平。同時，A輸入端通過非門901使與門903處于低電平，即“＜Q”輸出也處于低電平；A輸入端同時使與門904的一個輸入端處于高電平，B輸入端通過非門902使與門904的另一個輸入端處于高電平，結(jié)果與門904輸出高電平，即“＞Q”輸出處于高電平狀態(tài)，完成了兩個數(shù)據(jù)大于時的輸出結(jié)果，即如圖3所示的控制流程狀態(tài)。
當A輸入端處于低電平，B輸入端處于高電平時，兩個比較數(shù)據(jù)處于“小于”狀態(tài)。根據(jù)上述原理，此時的“＝Q”輸出同樣處于低電平。B輸入端通過非門902使與門904處于低電平，即“＞Q”輸出處于低電平狀態(tài)；B輸入端同時使與門903的一個輸入端處于高電平，A輸入端通過非門901使與門903的另一個輸入端也處于高電平，因此，與門903的輸出端處于高電平，即“＜Q”輸出處于高電平狀態(tài)，完成了兩個數(shù)據(jù)小于時的輸出結(jié)果，即如圖2所示的控制流程狀態(tài)。
圖10所示的是在圖5電路中可供使用的一種兩位計數(shù)器的基本電原理圖。計數(shù)器的種類很多，其構(gòu)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(fā)器101、102(也可以使用兩個以上的D出發(fā)器)構(gòu)成的兩位約翰遜(Johnson)計數(shù)器，其中CP作為計數(shù)器的計數(shù)輸入端，QA、QB分別作為計數(shù)輸出端在QA、QB輸出全為低電平的初態(tài)條件下，102的輸出端通過非門103使101的輸入端D處于高電平。當CP的第一個脈沖到來時，由于102的D輸入端處于低電平而未被觸發(fā)，101因D輸入端處于高電平而被觸發(fā)，獲得了QA為高電平、QB為低電平的輸出關(guān)系(即“10”狀態(tài))，同時101的輸出端使102的D輸入端處于高電平狀態(tài)；當CP的第二個脈沖到來時，由于101的D輸入端仍處于高電平，因此輸出QA仍保持高電平，102被觸發(fā)，QB由低電平轉(zhuǎn)為高電平，同時通過103使101的D輸入端處于低電平，形成了QA、QB均為高電平的狀態(tài)(即“11”狀態(tài))；CP的第三個脈沖到來時，由于101的D輸入端處于低電平，因此QA由高電平轉(zhuǎn)為低電平，102由于D輸入端處于高電平，其輸出端QB仍保持高電平狀態(tài)，獲得了QA處于低電平、QB處于高電平的計數(shù)結(jié)果(即“01”狀態(tài))；CP的第四個脈沖到來時，由于101、102兩個觸發(fā)器的D輸入端均處于低電平，因此獲得了QA、QB全部處于低電平的計數(shù)結(jié)果(即“00”狀態(tài))，從而完成了一個計數(shù)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(shù)據(jù)的輸入端，Q作為選擇器的輸出端?？梢钥闯霎擲端處于高電平時，無論A處于何種狀態(tài)，通過非門111使與門112輸出低電平；同時使與門113的一輸入端處于高電平，與門113和或門114的輸出狀態(tài)取決于B的輸入狀態(tài)，即當S端處于高電平時，Q的輸出狀態(tài)取決于B的輸入狀態(tài)，同理，當S處于低電平時，通過111、112和114使Q的輸出狀態(tài)取決于A的輸入狀態(tài)。
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?？捎糜诖鎯ζ鞯碾娐贩N類很多，其構(gòu)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(gòu)成的存儲器形式。圖12中，D作為存儲器的數(shù)據(jù)輸入端，CLK作為時鐘輸入端，Q作為存儲器的存儲輸出端。當存儲器處于初始狀態(tài)時，輸出端Q處于低電平。在數(shù)據(jù)輸入端D處于高電平時，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處于高電平狀態(tài)，同時或門124使與門123的一個輸入端處于高電平；當時鐘信號消除后，與門122的輸出端轉(zhuǎn)為低電平，同時通過非門121使與門123的另一個輸入端處于高電平，因此與門123向或門124輸出高電平，使Q繼續(xù)保持高電平狀態(tài)。在數(shù)據(jù)輸入端D處于低電平，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處于低電平；當時鐘信號消除后，與門122同樣輸出低電平，同時由于或門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(tài)，從而完成整個存儲過程。
圖13是一種用晶體管等分立元件替代上述圖5～圖12電路中所采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于高電平時，都會克服下拉電阻R131的下拉電流，使輸出端處于高電平，從而構(gòu)成一種可同樣具有或門電路輸入輸出關(guān)系的電路。
圖14是一種用晶體管等分立元件替代上述圖5～圖12電路中所采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于低電平時，都會釋放上拉電阻R141的電流，使輸出端處于低電平，從而構(gòu)成一種可同樣具有與門電路輸入輸出關(guān)系的電路。
圖15是一種用晶體管等分立元件替代上述圖5～圖12電路中采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(dǎo)通，并釋放上拉電阻R151的電流，使輸出端處于低電平；當T151的基極輸入一個低電平時，T151處于切斷狀態(tài)，輸出端通過上拉電阻R151輸出一個高電平，從而構(gòu)成一種可同樣具有非門電路輸入輸出關(guān)系的電路。
根據(jù)電子學領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)，上述圖5～圖12的控制輸出關(guān)系還可以有其它多種實現(xiàn)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(xiàn)；其中的比較器還可以用CMOS4575、4585或TTL7485等集成器件實現(xiàn)；其中的計數(shù)器，還可用CMOS4510、4518或TTL74190、7490、74290等集成器件實現(xiàn)；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(xiàn)；其中的分頻器還可用CMOS4020、4060或TTL74160等集成器件實現(xiàn)。各圖中所采用的與門、或門和非門，還可以通過晶體管等分立元件構(gòu)成。對此相關(guān)文獻都已有報道。此外，應(yīng)用如單片機、PLD器件等可編程器件作為本發(fā)明上述裝置中所涉及的控制單元，同樣可以達到本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法，巡航狀態(tài)啟動后，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(diào)控值，并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采集的實際速度與存儲單元中的基準速度值進行比較后，向速度操縱單元發(fā)出使實際速度趨近或等于存儲單元中基準速度值的速度調(diào)控位置是否改變的指令信號，其特征是巡航控制裝置中至少包括有分別用于存儲巡航基準速度值的第一存儲單元和，用于存儲速度操縱單元當前的速度操縱位置調(diào)控值的第二存儲單元，并且a.在巡航過程中當檢測單元在預(yù)設(shè)的行駛距離內(nèi)或預(yù)設(shè)的時間范圍內(nèi)采集的實際速度等于或趨近于存儲的基準速度值時，由比較運算單元向第二存儲單元發(fā)出將原存儲的速度操縱位置調(diào)控值更新為當前實際位置調(diào)控值的指令；b.當檢測單元采集的實際速度小于存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的速度操縱位置調(diào)控值也小于存儲的位置調(diào)控值，或是采集的實際速度大于存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的速度操縱位置調(diào)控值也大于存儲的位置調(diào)控值時，由比較運算單元向速度操縱裝置發(fā)送一個使其已偏離的速度操縱位置調(diào)控值快速返回至與第二存儲單元中存儲的位置調(diào)控值相一致的快速位移信號；c.當檢測單元采集的實際速度小于存儲的基準速度值、但車速操縱裝置的速度操縱位置調(diào)控值卻不小于存儲的位置調(diào)控值，或是采集的實際速度大于存儲的基準速度值、但車速操縱裝置的速度操縱位置調(diào)控值卻不大于存儲的位置調(diào)控值時，則比較運算單元向車速操縱裝置發(fā)送一個按正常速度向保持基準速度值的方向繼續(xù)調(diào)整速度操縱調(diào)控位置的控制信號。
2.如權(quán)利要求1所述的保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法，其特征是所說的存儲的基準速度值是車輛的行駛車速或驅(qū)動機構(gòu)的轉(zhuǎn)速。
3.如權(quán)利要求1所述的保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法，其特征是所說的速度操縱裝置是內(nèi)燃機車輛中的節(jié)氣門驅(qū)動裝置，所說的第二存儲單元中存儲的速度操縱位置調(diào)控值為節(jié)氣門開度的位置值。
4.如權(quán)利要求1所述的保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法，其特征是所說的速度操縱裝置是電驅(qū)動車輛中的驅(qū)動電動機的調(diào)速裝置，所說的第二存儲單元中存儲的操縱位置調(diào)控值為驅(qū)動電動機的調(diào)速位置值。
5.如權(quán)利要求4所述的保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法，其特征是所說的速度操縱裝置中設(shè)置有一電動機與發(fā)電機之間的轉(zhuǎn)換裝置，當檢測單元采集的實際速度大于存儲的基準速度值時，由比較運算單元發(fā)出關(guān)閉電動機調(diào)速裝置并啟動發(fā)電機工作的控制信號，至采集的速度與存儲的基準速度值一致時再切換回電動機調(diào)速裝置工作狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述的保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法，其特征是所說的巡航控制裝置中的第一存儲單元(501)和速度采集單元、以及第二存儲單元(512)和速度操縱單元的操縱位置信號采集單元，分別經(jīng)對應(yīng)的速度比較運算單元(502)和操縱位置比較運算單元(509)運算比較處理后，將運算比較處理為“＝”的結(jié)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(shù)單元(503)設(shè)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(diào)控值的控制信號；將運算比較處理為“＜”或“＞”的結(jié)果通過用于選擇由速度發(fā)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(diào)控存儲值位移的控制信號。
7.如權(quán)利要求6所述的保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法，其特征是所說的存儲單元和/或比較運算單元和/或選擇單元采用數(shù)字集成電路結(jié)構(gòu)形式。
8.如權(quán)利要求6所述的保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法，其特征是所說的存儲單元、比較運算單元、選擇器中的至少一個功能單元采用組合門電路的結(jié)構(gòu)形式。
9.如權(quán)利要求6所述的保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法，其特征是所說的計數(shù)單元(403)采由至少兩個D觸發(fā)器(601，602)組成的兩位約翰遜計數(shù)器的結(jié)構(gòu)形式。
10.如權(quán)利要求1至9所述的保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法，其特征是所說的工作單元采用由分立元件形式的電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。
全文摘要
保持機動車巡航穩(wěn)定的控制方法，巡航狀態(tài)啟動后，巡航控制裝置中至少包括有分別用于存儲巡航基準速度的第一存儲單元和用于存儲速度操縱單元當前操縱位置調(diào)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(yù)設(shè)的行駛距離或時間范圍內(nèi)經(jīng)比較運算單元處理的結(jié)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(diào)控值更新；當檢測的實際速度小于(大于)存儲的基準速度值、且速度操縱裝置的操縱位置調(diào)控值也小于(大于)存儲的位置調(diào)控值，則向速度操縱裝置發(fā)送一個快速返回至第二存儲單元存儲值的快速位移調(diào)節(jié)信號。該方法能有助于減小巡航過程中速度調(diào)整的搖擺現(xiàn)象而保持巡航狀態(tài)穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)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