专利名称：保持机动车巡航稳定的控制方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于保持机动车巡航行驶状态稳定的控制方法。
背景技术：
机动车的自动巡航行驶是近年来一个较新的技术领域。在目前的车辆巡航通常技术中，当外部启动巡航指令时，车辆的巡航装置将这个时刻的车速信号作为巡航控制的基准速度保存下来，并在完全释放车辆加速踏板后的巡航过程中，由速度检测机构根据巡航过程中采集的实际速度与基准速度之间的偏差，作为对车辆速度调控装置(例如内燃机的节气门等)进行操纵的调控信号，使车速始终保持在巡航速度上。这一技术在1977年公开美国专利US4,046,213“汽车加速和减速期间的巡航控制装置”中已有过披露。在实际应用过程中，影响车辆运行状态变化的因素很多，如需要减速过程中存在着整车的惯性；对于内燃机车辆而言，其节气门的开度变化与发动机转速变化之间存在着固有的滞后特性，以及车速骤然变化时节气门开度变化的响应程度等等，都直接影响到巡航过程车速的稳定性。因此，上述公献无法使巡航过程中的车速稳定在一个较小的范围内。
对于内燃机车辆而言，巡航过程中车速的调整最终是通过对节气门开度大小控制进行的当车速小于存储的巡航车速时，节气门开度增大，反之则减小。因此，巡航过程中节气门的开度始终处于这种不断的调整状态中。由于节气门开度的变化与反映在发动机转速(或实际速度)的变化之间固有的滞后特性，因此当车速小于指定的巡航车速时，节气门开度不断增大，发动机的转速并不与节气门开度的不断增大而同步提高，结果往往是当发动机的转速达到与巡航车速吻合时，节气门开度往往已经偏大，并使发动机的转速继续进一步增大，导致车速超过存储的巡航速度，于是节气门的开度又开始减小。同样由于发动机反映的滞后特性，当发动机转速适合巡航车速要求时，节气门开度又已经偏小，如此反复调整。这种被许多文献所称的“车速摇摆率”周期性地存在于巡航中的每一速度变化过程中。
为解决这一弱点，目前的技术通常是采用将巡航时节气门开度的调节速度放到一种很慢的程度，这种很慢的过程包含了一种时间因素，通过在这一时间因素条件下去等待发动机转速的调整变化，以适应发动机转速变化的滞后时间。虽然这种处理方式曾被证明是行之有效的，但其作用领域仍是有限的，不能适应巡航过程中车速变化较大的情况。例如，在实际道路行驶中，根据不同的行驶条件，出于一种人为主观或客观的因素，车速往往要发生一些急剧变化，如巡航过程中当需要加速进行超车时，会由人为地操纵加速踏板，节气门开度由巡航时的自动控制需暂交由人工操纵；超速过程结束后，人工释放加速踏板又重新转入巡航状态时，实际速度已远远大于原来的巡航速度。由于上述巡航时对节气门开度的调节采用的是一种很慢的速度，因此不能使车速较快地返回到巡航车速上。又例如，在巡航行驶过程中，道路出现即使是一种缓慢的上坡后跟着又是下坡时，也会出现上述的情形上坡过程中，由于车辆负载的增加车速减慢，此时节气门会自然增大开度以维持巡航速度；上坡过程结束时，节气门已处于一个大的开度位置上，而此时车辆又正处于下坡的状态，车速将急剧增大，而节气门开度同样也不能快速减小，无法使车速较快地返回到巡航车速上。
美国专利US6,865,471“车辆巡航的控制方法和装置”公开了一种巡航过程中对车辆速度控制装置的速度控制方式。当存储的巡航车速与当前车速或加速度大于一个绝对值时，其向速度控制装置提供一个由低速改变为高速的运动信号；当存储的巡航车速与当前车速或加速度小于一个绝对值时，向速度控制装置提供一个低速或不变的运动的信号。这种根据巡航过程中车速的变化的大小来决定节气门开度控制的速度，以适应巡航过程中存在的速度急剧变化，仍存在有局限性正常的巡航过程中，车速与巡航车速之差的绝对值很小，节气门开度的调节速度较小；当车辆负荷增大或减小时(如上坡或下坡)，车速与巡航车速之差的绝对值增大，节气门开度的速度增大，使车速能快速变化，以满足其绝对值较小的条件。但由于发动机反映的滞后性，当节气门开度以一个较快的速度变化时，发动机转速的变化达到巡航速度的转速要求后，节气门开度仍然会形成一个过度的偏差，这个偏差会使发动机转速沿偏差方向继续变化，使车速偏离巡航车速，这一现象集中体现在速度变化的结束过程中。因此，该文献只解决了车速急剧变化开始过程的巡航稳定性，在车速变化结束后同样存在车速偏离巡航车速的现象。
美国专利US 4,598,370“汽车巡航期间加速和减速的控制装置”也涉及了巡航过程中对节气门开度角、节气门转动速度变化的控制。当巡航过程中车速开始发生变化时存储节气门开度位置，速度变化完成时再次存储节气门开度位置，即把这个开度位置分成了四个状态；a、加速度开始时的节气门开度位置；b、加速度结束时的节气门开度位置；c、减速度开始时的节气门开度位置；d、减速度结束时的节气门开度位置，并对这四个位置信号分别进行存储。在下一次速度变化时，从存储器中读出对应的位置信号，如减速度开始时读出上次减速开始时的节气门开度位置信号等。巡航中车速变化时对节气门转速的控制方式是，首先以一个较快的速度将节气门开度转动到上述的存储位置，再通过速度变化过程的时间计数器来逐步减慢节气门转动的速度，以实现其所述的目的速度变化开始时能更快地提高响应速度，速度变化结束时能避免速度变化的一种过度现象。但据该文献所说，在实现其控制过程和方式时，对节气门位置的存储点除上述的四个状态外，其中还指出这个位置的存储点还包括巡航信号开始后，人工释放加速踏板时节气门的开度位置，即采用了多个节气门开度位置的存储与读出方式；在车速变化时对节气门的响应速度控制上，其是以一个较快的速度使节气门进入一个存储位置后，还需根据车速变化的时间Δt(t0 t1 t2)来使节气门开度的速度逐渐减小，即在速度控制上以纳入Δt作为技术条件。
事实上，在当一个加速信号开始时，该文献的控制方式一方面存储当前节气门开度的位置信号，另一方面读出一个加速信号开始时的节气门开度位置信号。而被读出的位置信号实际上源自上一次加速开始时被存储的位置信号。由于巡航过程中影响车速变化的程度是不一致的，如上一次是车辆进入一个很微小的缓坡需要加速的情形，而这一次是进入一个相对较大的缓坡需要加速的情形，两者之间存在着差异，这种差异将直接造成车速的不稳定性。此外，如果上一次是一种相对较大的缓坡，而这一次进入一个很微小的缓坡时，Δt的存在反而加剧了车速的不稳定性。
发明内容
针对上述情况，本发明将提供一种以更简单、更精确的方式保持机动车巡航稳定的控制方法，以实现和提高车辆巡航过程中车速的稳定性。
本发明的保持机动车巡航稳定的控制方法，在保持巡航所需的基本控制过程和原理的基础上，即在巡航状态启动后，由巡航控制装置中的存储单元记录作为基准值的当前行驶速度值和速度操纵单元的当前速度操纵位置调控值，并由巡航控制装置中的比较运算单元将巡航过程中至少由检测单元采集的实际速度与存储单元中的基准速度值进行比较后，向速度操纵单元发出使实际速度趋近或等于存储单元中基准速度值的速度调控位置是否改变的指令信号。其中的巡航控制装置中至少包括有分别用于存储巡航基准速度值的第一存储单元和，用于存储速度操纵单元当前的速度操纵位置调控值的第二存储单元，并且a.在巡航过程中当检测单元在预设的行驶距离内或预设的时间范围内采集的实际速度都等于或趋近于存储的基准速度值时，由比较运算单元向第二存储单元发出将原存储的速度操纵位置调控值更新为当前实际位置调控值的指令；b.当检测单元采集的实际速度小于存储的基准速度值、且速度操纵装置的速度操纵位置调控值也小于存储的位置调控值，或是采集的实际速度大于存储的基准速度值、且速度操纵装置的速度操纵位置调控值也大于存储的位置调控值时，由比较运算单元向速度操纵装置发送一个使其已偏离的速度操纵位置调控值快速返回至与第二存储单元中存储的位置调控值相一致的快速位移信号；c.当检测单元采集的实际速度小于存储的基准速度值、但车速操纵装置的速度操纵位置调控值却不小于存储的位置调控值，或是采集的实际速度大于存储的基准速度值、但车速操纵装置的速度操纵位置调控值却不大于存储的位置调控值时，则比较运算单元向车速操纵装置发送一个按正常速度向保持基准速度值的方向继续调整速度操纵调控位置的控制信号。
上述的控制方法中，所说的第一存储单元中存储的基准速度值，既可以是作为巡航过程中的车辆实际行驶车速值，也可以是与该巡航车速相对应的内燃机或电动机等驱动机构的转速值。在巡航过程中，对所说的由检测单元采集的实际速度等于或趋近于存储的基准速度值的预设行驶距离或预设的时间范围，根据试验一般可以预设在0.5～50公里的行驶距离或与之对应的巡航速度行驶时间的范围内，过小或过大均不易获得真实的巡航状态信号。其中采集的实际速度与存储的基准速度值间是否相等或相趋近的判断，可以采用目前已有报导或使用的技术处理得到，例如在前述文献中对速度或加速度绝对值的判断中即有类似技术的应用。
对于不同驱动类型的机动车，本发明上述方法中所说的第二存储单元中存储的速度操纵位置调控值相应有所不同。例如，对于内燃机驱动类的车辆而言，第二存储单元中存储的速度操纵位置调控值应为节气门开度的位置值，所说的速度操纵装置是使节气门的开度大小进行调控的驱动装置；在由电动机驱动的车辆中，第二存储单元中存储的操纵位置调控值应为驱动电动机的调速位置值，所说的速度操纵装置则应是电驱动车辆中的驱动电动机的调速装置。
在上述的控制方法中，在以电动机驱动的车辆中还可以进一步在电动机与发电机之间设置一适当的切换控制开关，在巡航过程中当检测单元采集的实际速度大于存储的基准速度值时，由比较运算单元发出关闭电动机调速装置并启动发电机工作的控制信号，关闭电动机的调速装置，使电动机处于无电状态，同时启动发电机工作，在利用过高的车速使发电机发电的同时，还能利用发电机运转的阻力来减慢实际速度，至采集的实际速度与存储的基准速度值一致时再切换回电动机调速装置工作状态。因而对巡航过程中的节能有着显而易见的效果。
根据本发明的上述控制方法和原理，通过目前公知的存储器、比较器、运算器和计数器等电子学领域中的多种常用元器件和一般性技术，都可以方便地实现本发明上述的控制过程。例如，其中所说的各存储单元、运算比较单元等功能单元，可以采用分别设置的相应存储器、比较器、运算器等元器件，也可以采用能具有同样功能的集成电路结构的形式实现。
由本发明上述的控制方法与前述的相关文献对比可以理解，作为速度操纵单元对其操纵位置进行调控而显著影响巡航速度稳定性的该速度操纵位置调控基准值的位置存储点，本发明控制方法中实际上只有一个，即巡航信号启动时的节气门开度位置或驱动电动机的调速位置值；在巡航过程中在一个预设时间或距离范围内的实际速度与巡航车速都保持相等或都趋近于相等时，只需对这一保持稳定的速度操纵位置调控值重新进行存储，用于修正初始存储值与保持稳定巡航时的实际值间的误差，使作为快速调控参照基准的该速度操纵位置调控值更符合实际的行驶情况。因此在巡航过程中车速变化时，只需针对一个基准存储点来实现快速稳定巡航速度的目的，也无需涉及车速的变化时间Δt等相关，使控制过程更加简单和精确。
以下通过由附图所示实施例的具体实施方式
，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
图1是本发明方法对巡航过程中实际速度保持为等于或趋近存储的基准速度值时的控制过程流程图。
图2是本发明方法对巡航过程中实际速度小于存储的基准速度值、且速度操纵装置的操纵位置调控值也小于存储的位置调控值时的控制过程流程图。
图3是本发明方法对巡航过程中实际速度大于存储的基准速度值、且速度操纵装置的操纵位置调控值也大于存储的位置调控值时的控制过程流程图。
图4是实现本发明控制方法的巡航装置基本原理的结构框图。
图5是基于图4装置的一种基本电原理图。
图6是在图5基础上设置有电动机与发电机间转换装置的基本电原理图。
图7是图5中的速度发生器的一种基本电原理图。
图8是图5中的速度发生器的另一种基本电原理图。
图9是图5中的一种比较器的基本电原理图。
图10是图5中的一种计数器的基本电原理图。
图11是图5中的一种选择器的基本电原理图。
图12是图5中的一种存储器的基本电原理图。
图13是用分立元件替代图5～图7中或门电路的一种形式。
图14是用分立元件替代图5～图7中与门电路的一种形式。
图15是用分立元件替代图5～图7中非门电路的一种形式。
具体实施例方式
图1所示的是本发明方法对巡航过程中对实际速度保持为等于或趋近存储的基准速度值的一种巡航状态的控制过程。当启动外部巡航信号后，由第一、第二存储单元分别对作为巡航基准速度预设值的车辆行驶车速或驱动机构的转速之一的速度信号，和与该速度相对应的速度操纵装置的位置信号进行存储。在此后的巡航行驶过程中，通过速度比较运算单元对速度检测单元采集的实际速度与存储单元中的基准速度值不断进行比较，速度操纵位置比较运算单元同时对速度操纵位置检测单元采集的实际速度操纵位置与存储单元中的基准位置值也不断进行比较。当实际速度和存储速度两者的值相等或趋于相等，并且在预设的行驶里程或行驶时间周期内能连续维持后，由速度比较运算单元向外输出一个“＝”信号。该“＝”信号一方面向速度操纵装置发出一个保持当前位置的信号；另一方面向第二存储单元发送一个对原速度操纵装置的位置值以当前的位置进行更新的存储信号。上述预设的能连续维持行驶的里程，最好不低于0.5公里，因为太低时会输出一个不真实的存储信号，例如在通过一个低于0.5公里的均匀缓坡时的情形；但也不宜太长，例如50公里以上，太长时则不能及时对存储进行更新。对上述预设的连续维持行驶距离也可根据车速转换成连续维持的对应时间周期替代。
图2所示的是本发明方法对巡航过程中对实际速度小于存储的基准速度值、且速度操纵装置的操纵位置调控值也小于存储的位置调控值时的一种巡航状态的控制过程。启动外部巡航信号后，由第一、第二存储单元分别按上述同样方式对速度信号和速度操纵装置的位置信号进行存储。在此后的巡航过程中，速度比较运算单元和速度操纵位置比较运算单元也按上述的同样方式，分别对速度检测单元采集的实际速度与存储单元中的基准速度值，以及速度操纵位置检测单元采集的实际速度操纵位置与存储单元中的基准位置值不断进行比较。当采集的实际速度“＜”存储速度时，速度比较运算单元向外输出一个“＜”信号，这个“＜”信号将使速度操纵装置向增大速度的方向运动；如果在这个运动过程中，采集到的实际速度操纵位置也为“＜”存储单元中的基准位置值时，则由速度操纵位置比较运算单元也向速度操纵装置发出一个“＜”信号，并以此作为使速度操纵装置向增大速度的方向作加快调节运动速度的增速信号，直到实际速度操纵位置“≥”存储单元中的基准位置值时，才恢复至正常的调节运动速度状态。
图3中所示的本发明方法对巡航过程中对实际速度大于存储的基准速度值、且速度操纵装置的操纵位置调控值也大于存储的位置调控值时的一种巡航状态的控制过程。当启动外部巡航信号后，第一、第二存储单元分别同样对速度信号和速度操纵装置的位置信号进行存储。此后的巡航过程中，速度比较运算单元和速度操纵位置比较运算单元按上述同样方式，分别对速度检测单元采集的实际速度与存储单元中的基准速度值，以及速度操纵位置检测单元采集的实际速度操纵位置与存储单元中的基准位置值不断进行比较。当采集的实际速度“＞”存储速度时，速度比较运算单元向外输出一个“＞”信号，这个“＞”信号将使速度操纵装置向减小速度的方向运动；如果在这个运动过程中，实际采集到的速度操纵位置也为“＞”存储单元中的基准位置值时，则由速度操纵位置比较运算单元也向速度操纵装置发出一个“＞”信号，并以此作为使速度操纵装置向增大速度的方向作加快调节运动速度的增速信号，直到实际速度操纵位置“≤”存储单元中的基准位置值时，才恢复至正常的调节运动速度状态。
图4是实现上述图1～图3控制流程时的一种巡航装置基本原理的结构框图。其中包括有两个存储单元，一个为用于存储巡航信号启动后作为巡航基准速度值的第一存储单元和用于存储相应的速度操纵单元当前速度操纵位置调控值的第二存储单元，以及相应的用于对由检测单元采集的实际速度与第一存储单元中的基准速度值进行比较运算的第一比较运算单元和由检测单元采集的当前速度操纵位置实际调控值与第二存储单元中的操纵位置调控存储值进行比较运算的第二比较运算单元。其中该速度检测装置的输出信号和第一存储单元的输出信号端分别与第一比较运算单元输入端相连，第一比较运算单元对二者值相等时向速度操纵单元输出保持当前速度调控位置信号的同时，还向预设距离或预设时间单元输出允许计数的信号，并由预设距离或预设时间单元向第二存储单元输出存储当前速度调控位置值的存储更新指令；第一比较运算单元对二者值不相等时则向操纵装置速度选择单元输出对调控位置运动速度的选择信号；操纵装置调控位置检测装置的输出信号和第二存储单元的输出信号端分别与第二比较运算单元输入端相连，第二比较运算单元的输出也与操纵装置速度选择单元连接，并由操纵装置速度选择单元根据第一和第二比较运算单元的输入的不同信号选择向速度操纵单元输出速度调控位置的位移速度值。
当巡航信号开始时，首先由第一存储单元和第二存储单元对作为巡航基准速度的速度信号和与之对应的操纵装置的调控位置信号分别进行存储。由于速度信号和速度存储单元的输出信号端分别与速度比较单元输入端相连，速度比较单元对速度存储单元的数据与实时的速度信号之间不断进行比较，比较的结果分为两种情况一是两者速度相等或趋近相等时，一方面向操纵装置输出当前位置的保持信号，同时向预设距离或预设时间单元发送允许计数信号，在一个计数周期结束时，向操纵装置位置存储单元发送一个新的操纵装置位置存储信号；二是两者速度“大于”或“小于”的不相等情形，在取消操纵装置保持信号使其处于运动状态的同时，根据“大于”或“小于”的区别，向操纵装置发送其运动的方向信号。由于操纵装置速度选择单元分别与速度比较单元和操纵装置位置比较单元相连，并根据两个比较单元的比较输出状态，通过操纵装置的速度单元来确定向操纵装置运动输出的速度信号类型，从而分别获得上述图1～图3的结果。
图5所示的是与图4所示框图相对应的一种可供参考的用于实现本发明上述控制过程的控制装置的基本电原理图。当外部巡航信号被启动时，一方面直接作用于第一存储器501的时钟端CLK，通过其D端对外部输入的速度信号进行存储；另一方面通过或门508作用于第二存储器512的时钟端CLK，同样通过其D端对外部输入的速度操纵装置的位置信号进行存储。第一存储器501的输出端与第一比较器502的A输入端相连，其B输入端与外部速度输入信号连接，实现对存储速度和实际速度之间的不断比较；第二存储器512的输出端与第二比较器509的A输入端相连，其B输入端与外部的速度操纵装置位置输入信号连接，实现对速度操纵装置存储位置和实际位置之间的不断比较。
根据比较器的基本工作原理第一比较器502的“＝”输出端在A、B相等情况下向外输出高电平信号，高电平信号通过反相器504向外输出速度操纵装置的位置保持信号，同时取消计数器503的复位端CLR的复位状态，使503处于计数状态。当计数器503作为一种行驶里程的计数方式时，其时钟端可如图5中所示与外部速度输入信号连接；尚若使计数器503以时间周期的方式计数时，其时钟端则可以同内部时钟相连。当第一比较器502的“＝”一直保持输出高电平时，表示了存储车速与实际速度的一致，在使速度操纵装置保持现有位置的同时，通过一个计数周期，使计数器503的输出端Q通过或门508向第二存储器512发送一个新的存储信号，使其对速度操纵装置的位置信号重新存储。考虑到实际巡航中，存储车速与实际速度的完全一致的状态较少，两者之间接近一致的情形较多，因此可在比较器内部的“＝”上，增加一种延时装置或一种加减计数装置等，其延时或加减计数值的设置范围根据不同车型、速度信号分辨率等可以有不同的设置值，使其在完全一致和接近一致的情况下，都能输出一个“＝”的信号。
当实际速度小于存储速度时，第一比较器502的“＝”端输出低电平，一方面对计数器503进行复位，另一方面解除速度操纵装置位置的保持信号。同时第一比较器502的“＜”端向外输出高电平信号，这个高电平信号作为速度操纵装置的位置向增大速度的操纵方向运动，并同与门505输入端连接，505的另一输入端同第二比较器509的“＜”相连。在速度操纵装置的位置也小于存储位置时，第二比较器509的“＜”端向与门505输出一个高电平，505通过或门507向选择器510输出一个高电平信号。510在速度发生器511内选择一种较高的调节速度作为速度操纵装置的位置操纵速度信号。随着速度操纵装置的快速调节运动，第二比较器509的“＝”或“＞”相继成为高电平，使“＜”端转换成低电平，与门505输出低电平，从而使或门507输出低电平，选择器510在速度发生器内选择正常的速度作为操纵装置的速度信号。
当实际速度大于存储速度时，第一比较器502的“＝”端同样输出低电平，一方面对计数器503进行复位，另一方面解除速度操纵装置位置的保持信号。同时第一比较器502的“＞”端向外输出高电平信号，这个高电平信号作为速度操纵装置的位置向减小速度的操纵运动方向，并同与门506输入端连接。506的另一输入端同第二比较器509的“＞”端相连，在速度操纵装置的操纵位置也大于存储位置时，第二比较器509的“＞”端向与门506输出一个高电平，506通过或门507同样向选择器510输出一个高电平信号，510在速度发生器511内选择一种较高的调节速度作为速度操纵装置的位置操纵速度信号。随着操纵装置的快速调节运动，第二比较器509的“＝”或“＜”相继成为高电平，使“＞”端转换成低电平，与门506输出低电平，从而使或门507输出低电平，选择器510在速度发生器内选择正常的速度作为操纵装置的速度信号。
在图5中，速度发生器511针对操纵速度位置不同类别的执行机构，可以是一种不同频率的信号，如用于步进电机、自动燃油喷射装置等；也可以是一种不同电压或电流的信号，如控制一种伺服电机等。
图6是在用于电机驱动的车辆中时，基于图5的基本结构，进一步在电动机与发电机之间设置有一转换装置的基本电原理图。与图5不同之处在于通过比较器602的“＞”输出端向外输出发电机的开关信号。当实际速度大于存储速度时，一方面操纵装置向速度减小的方向运动，另一方面对外启动发电机的开关，使发电机处于发电状态，这个状态由于增大了行车阻力，达到了降低车速的目的，当车速降低到存储车速时，比较器602的“＞”输出端输出一个低电平，发电机开关关闭。该实例在实现巡航的基础上，具有显而易见的节能效果。
图7是可在图5中使用的一种速度发生器的基本电原理图。图7中采用分频器通过一种外部时钟作为时钟的输入信号，通过分频器内部的不同分频点，在输出上可以获得不同频率的信号，这些信号可用于对步进电机、自动燃油喷射装置等速度操纵装置的运动速度信号，在此基础上采用频率合成等电子学的常规技术，还可以获得不同占空比的频率信号。这种信号可以用于电动车辆的驱动电动机的速度控制信号。
图8是可在图5中使用的另一种速度发生器的基本电原理图。与图7不同之处在于图8所示电路产生的不是频率信号，而是相应的不同电流或电压信号。其不同电流或电压的产生方式，可以是一种如8A所示的电阻方式，或是如8B所示的一种稳压方式，或是如8C所示的一种恒流方式，或是如8D所示的一种运算放大器方式等，其工作原理和过程均属于是电子学中的基础和常规内容，不再赘述。这些不同的电流或电压信号分别均可作为操纵速度装置的如伺服电动机、电动汽车的驱动电动机的调速控制信号。
图9所示的是在图5中可供使用的一种比较器的基本电原理图，由组合形式的门电路组成。图9中，A、B作为比较器的两个比较数据输入端，“＞Q”、“＜Q”、“＝Q”分别为比较器对两个比较数据的比较结果为“大于”“小于”和“等于”时的输出端。由图中可以看出当两个比较数据A、B全为高电平或全为低电平时，两个比较数据处于相等状态。此时，经由非门901和902使与门903和904输出的“＜Q”、“＞Q”均为低电平。其中，当A、B的输入全为高电平时，通过与门905使或门908输出高电平；当A、B的输入全为低电平时，通过或门906、非门907使或门908同样也输出高电平，即“＝Q”输出处于高电平。因此完成了两个数据相等时的输出结果，即如图1所示的控制流程状态。
当A输入端处于高电平，B输入端处于低电平时，两个比较数据处于“大于”状态，此时，与门905处于输出低电平状态，或门506输出高电平状态，并通过非门907使或门908处于低电平，即“＝Q”输出处于低电平。同时，A输入端通过非门901使与门903处于低电平，即“＜Q”输出也处于低电平；A输入端同时使与门904的一个输入端处于高电平，B输入端通过非门902使与门904的另一个输入端处于高电平，结果与门904输出高电平，即“＞Q”输出处于高电平状态，完成了两个数据大于时的输出结果，即如图3所示的控制流程状态。
当A输入端处于低电平，B输入端处于高电平时，两个比较数据处于“小于”状态。根据上述原理，此时的“＝Q”输出同样处于低电平。B输入端通过非门902使与门904处于低电平，即“＞Q”输出处于低电平状态；B输入端同时使与门903的一个输入端处于高电平，A输入端通过非门901使与门903的另一个输入端也处于高电平，因此，与门903的输出端处于高电平，即“＜Q”输出处于高电平状态，完成了两个数据小于时的输出结果，即如图2所示的控制流程状态。
图10所示的是在图5电路中可供使用的一种两位计数器的基本电原理图。计数器的种类很多，其构成方式也存在着多样性，图9中展示的是一种由两个D触发器101、102(也可以使用两个以上的D出发器)构成的两位约翰逊(Johnson)计数器，其中CP作为计数器的计数输入端，QA、QB分别作为计数输出端在QA、QB输出全为低电平的初态条件下，102的输出端通过非门103使101的输入端D处于高电平。当CP的第一个脉冲到来时，由于102的D输入端处于低电平而未被触发，101因D输入端处于高电平而被触发，获得了QA为高电平、QB为低电平的输出关系(即“10”状态)，同时101的输出端使102的D输入端处于高电平状态；当CP的第二个脉冲到来时，由于101的D输入端仍处于高电平，因此输出QA仍保持高电平，102被触发，QB由低电平转为高电平，同时通过103使101的D输入端处于低电平，形成了QA、QB均为高电平的状态(即“11”状态)；CP的第三个脉冲到来时，由于101的D输入端处于低电平，因此QA由高电平转为低电平，102由于D输入端处于高电平，其输出端QB仍保持高电平状态，获得了QA处于低电平、QB处于高电平的计数结果(即“01”状态)；CP的第四个脉冲到来时，由于101、102两个触发器的D输入端均处于低电平，因此获得了QA、QB全部处于低电平的计数结果(即“00”状态)，从而完成了一个计数周期。
图11所示的是在图5电路中可供使用的一种选择器的基本电原理图。图11中，S作为选择器的选择输入端，A、B作为选择数据的输入端，Q作为选择器的输出端。可以看出当S端处于高电平时，无论A处于何种状态，通过非门111使与门112输出低电平；同时使与门113的一输入端处于高电平，与门113和或门114的输出状态取决于B的输入状态，即当S端处于高电平时，Q的输出状态取决于B的输入状态，同理，当S处于低电平时，通过111、112和114使Q的输出状态取决于A的输入状态。
图12所示的是在图5电路中可供使用的一种存储器的基本电原理图。可用于存储器的电路种类很多，其构成方式也存在着多样性，图12所示的是以一种锁存器形式构成的存储器形式。图12中，D作为存储器的数据输入端，CLK作为时钟输入端，Q作为存储器的存储输出端。当存储器处于初始状态时，输出端Q处于低电平。在数据输入端D处于高电平时，从CLK输入一个时钟信号时，与门122向或门124输出一个高电平，从而使输出端Q处于高电平状态，同时或门124使与门123的一个输入端处于高电平；当时钟信号消除后，与门122的输出端转为低电平，同时通过非门121使与门123的另一个输入端处于高电平，因此与门123向或门124输出高电平，使Q继续保持高电平状态。在数据输入端D处于低电平，从CLK输入一个时钟信号时，与门122和123都输出低电平，或门124输出端Q处于低电平；当时钟信号消除后，与门122同样输出低电平，同时由于或门124也使与门123输出低电平，因此或门124的输出端Q保持低电平状态，从而完成整个存储过程。
图13是一种用晶体管等分立元件替代上述图5～图12电路中所采用的或门电路的等效电原理图。在图13电路中，当D131和D132的输入端任意一个处于高电平时，都会克服下拉电阻R131的下拉电流，使输出端处于高电平，从而构成一种可同样具有或门电路输入输出关系的电路。
图14是一种用晶体管等分立元件替代上述图5～图12电路中所采用的与门电路的等效电原理图。在图14电路中，当D141和D142的输入端任意一个处于低电平时，都会释放上拉电阻R141的电流，使输出端处于低电平，从而构成一种可同样具有与门电路输入输出关系的电路。
图15是一种用晶体管等分立元件替代上述图5～图12电路中采用的非门电路的等效电原理图。在图15中，当T151的基极输入一个高电平时，T151导通，并释放上拉电阻R151的电流，使输出端处于低电平；当T151的基极输入一个低电平时，T151处于切断状态，输出端通过上拉电阻R151输出一个高电平，从而构成一种可同样具有非门电路输入输出关系的电路。
根据电子学领域的常规技术，上述图5～图12的控制输出关系还可以有其它多种实现方式。例如图5～图7中的存储器或锁存器，还可以用CMOS4043或4042、TTL7475、7477等集成电路实现；其中的比较器还可以用CMOS4575、4585或TTL7485等集成器件实现；其中的计数器，还可用CMOS4510、4518或TTL74190、7490、74290等集成器件实现；其中的选择器还可用CMOS4051、4052、4066、4555、4556或TTL74151、74155、74156等集成器件实现；其中的分频器还可用CMOS4020、4060或TTL74160等集成器件实现。各图中所采用的与门、或门和非门，还可以通过晶体管等分立元件构成。对此相关文献都已有报道。此外，应用如单片机、PLD器件等可编程器件作为本发明上述装置中所涉及的控制单元，同样可以达到本发明的目的。
权利要求
1.保持机动车巡航稳定的控制方法，巡航状态启动后，巡航控制装置中的存储单元记录作为基准值的当前行驶速度值和速度操纵单元的当前速度操纵位置调控值，并由巡航控制装置中的比较运算单元将巡航过程中至少由检测单元采集的实际速度与存储单元中的基准速度值进行比较后，向速度操纵单元发出使实际速度趋近或等于存储单元中基准速度值的速度调控位置是否改变的指令信号，其特征是巡航控制装置中至少包括有分别用于存储巡航基准速度值的第一存储单元和，用于存储速度操纵单元当前的速度操纵位置调控值的第二存储单元，并且a.在巡航过程中当检测单元在预设的行驶距离内或预设的时间范围内采集的实际速度等于或趋近于存储的基准速度值时，由比较运算单元向第二存储单元发出将原存储的速度操纵位置调控值更新为当前实际位置调控值的指令；b.当检测单元采集的实际速度小于存储的基准速度值、且速度操纵装置的速度操纵位置调控值也小于存储的位置调控值，或是采集的实际速度大于存储的基准速度值、且速度操纵装置的速度操纵位置调控值也大于存储的位置调控值时，由比较运算单元向速度操纵装置发送一个使其已偏离的速度操纵位置调控值快速返回至与第二存储单元中存储的位置调控值相一致的快速位移信号；c.当检测单元采集的实际速度小于存储的基准速度值、但车速操纵装置的速度操纵位置调控值却不小于存储的位置调控值，或是采集的实际速度大于存储的基准速度值、但车速操纵装置的速度操纵位置调控值却不大于存储的位置调控值时，则比较运算单元向车速操纵装置发送一个按正常速度向保持基准速度值的方向继续调整速度操纵调控位置的控制信号。
2.如权利要求1所述的保持机动车巡航稳定的控制方法，其特征是所说的存储的基准速度值是车辆的行驶车速或驱动机构的转速。
3.如权利要求1所述的保持机动车巡航稳定的控制方法，其特征是所说的速度操纵装置是内燃机车辆中的节气门驱动装置，所说的第二存储单元中存储的速度操纵位置调控值为节气门开度的位置值。
4.如权利要求1所述的保持机动车巡航稳定的控制方法，其特征是所说的速度操纵装置是电驱动车辆中的驱动电动机的调速装置，所说的第二存储单元中存储的操纵位置调控值为驱动电动机的调速位置值。
5.如权利要求4所述的保持机动车巡航稳定的控制方法，其特征是所说的速度操纵装置中设置有一电动机与发电机之间的转换装置，当检测单元采集的实际速度大于存储的基准速度值时，由比较运算单元发出关闭电动机调速装置并启动发电机工作的控制信号，至采集的速度与存储的基准速度值一致时再切换回电动机调速装置工作状态。
6.如权利要求1所述的保持机动车巡航稳定的控制方法，其特征是所说的巡航控制装置中的第一存储单元(501)和速度采集单元、以及第二存储单元(512)和速度操纵单元的操纵位置信号采集单元，分别经对应的速度比较运算单元(502)和操纵位置比较运算单元(509)运算比较处理后，将运算比较处理为“＝”的结果输出作为向速度操纵单元输出的保持当前速度操纵位置的控制信号的同时，还通过计数单元(503)设定的维持周期向第二存储单元(512)输出更新存储当前速度操纵位置调控值的控制信号；将运算比较处理为“＜”或“＞”的结果通过用于选择由速度发生器(511)提供的运动速度的选择器(510)向速度操纵装置输出以快速或常速向第二存储单元的位置调控存储值位移的控制信号。
7.如权利要求6所述的保持机动车巡航稳定的控制方法，其特征是所说的存储单元和/或比较运算单元和/或选择单元采用数字集成电路结构形式。
8.如权利要求6所述的保持机动车巡航稳定的控制方法，其特征是所说的存储单元、比较运算单元、选择器中的至少一个功能单元采用组合门电路的结构形式。
9.如权利要求6所述的保持机动车巡航稳定的控制方法，其特征是所说的计数单元(403)采由至少两个D触发器(601，602)组成的两位约翰逊计数器的结构形式。
10.如权利要求1至9所述的保持机动车巡航稳定的控制方法，其特征是所说的工作单元采用由分立元件形式的电路结构实现。
全文摘要
保持机动车巡航稳定的控制方法，巡航状态启动后，巡航控制装置中至少包括有分别用于存储巡航基准速度的第一存储单元和用于存储速度操纵单元当前操纵位置调控值的第二存储单元。当检测的实际速度与存储单元中的基准速度在预设的行驶距离或时间范围内经比较运算单元处理的结果是相等或趋近时，对第二存储单元的存储值用当前的速度操纵位置调控值更新；当检测的实际速度小于(大于)存储的基准速度值、且速度操纵装置的操纵位置调控值也小于(大于)存储的位置调控值，则向速度操纵装置发送一个快速返回至第二存储单元存储值的快速位移调节信号。该方法能有助于减小巡航过程中速度调整的摇摆现象而保持巡航状态稳定。
文档编号B60K31/04GK1736753SQ20051002124
公开日2006年2月22日 申请日期2005年7月12日 优先权日2005年7月12日
发明者赵济威, 袁跃强 申请人:成都依姆特高科技有限责任公司