CN103930320A

CN103930320A - 用于自动化车辆的安全制动装置

Info

Publication number: CN103930320A
Application number: CN201180073057.9A
Authority: CN
Inventors: 姜声三
Original assignee: Smmotors Corp
Current assignee: Smmotors; Smmotors Corp
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2014-07-16
Also published as: WO2013027883A1; JP2014524388A; KR101248035B1; EP2752339A1; EP2752339A4; US20140188364A1; KR20130022168A

Abstract

本发明提供一种应用于自动化车辆的安全制动装置。所述安全制动装置用于当在驾驶者不踩下加速踏板的情况下自动化车辆低速移动时，通过监测其他车辆或物体而避免轻微碰撞。所述安全制动装置包括：执行器和控制电路，该执行器用于强制拉动制动踏板以使所述自动化车辆停止；所述控制电路用于控制所述执行器。所述控制电路包括速度传感器，该速度传感器用于实时监测所述自动化车辆的速度，所述速度传感器实质上通过使用多个延迟装置控制，从而在不改变其他控制装置（如电子控制单元（ECU））的程序的情况下，所述控制电路可以附加地安装在自动化车辆上。因此，所述安全制动装置可以应用于现有的车辆。

Description

用于自动化车辆的安全制动装置

技术领域

本发明涉及一种装备有自动变速器的车辆（在下文中称作自动化车辆）的安全制动装置，具体地，涉及一种当车辆在无加速度的情况下低速移动时，通过监测车辆前方和后方的其他车辆或物体以防止碰撞的自动制动装置。

背景技术

在开车时用于识别其它临近车辆或障碍物的距离可能随驾驶者而不同。特别地，驾驶者可能不能识别位于他或她视角外的障碍物。因此，由于驾驶者的识别距离的不同或由于障碍物处于驾驶者视野之外，与其它车辆或障碍物的碰撞频繁发生。

为了避免这种碰撞，以下专利文件公开了通过监测处于车辆前方或后方的物体来控制车辆的方法。

韩国公开专利No.10-1996-0004128公开了一种通过操纵制动踏板执行自动制动操作的方法，该方法通过安装能够强制操作制动踏板和齿轮传动链的另外的电机并在监测到后方物体时驱动该电机完成制动操作。

韩国公开专利No.10-1997-0046444和韩国公开实用新型No.20-1998-0039864公开了一种自动执行发动机制动操作的方法，该方法通过根据车辆的速度或关于车辆前方或后方物体估算危险距离，然后，直接控制用于传动的电磁阀或驱动设置用以操纵电磁阀的另外的电机，以强制地将变速箱操纵杆移动至空挡位置或低档位置完成制动操作。

韩国公开专利No.10-1998-0047781公开了一种执行制动操作的方法，例如，操纵制动踏板，该方法通过安装另外的电磁阀杆（柱塞），该电磁阀杆可以强制操作连接于制动踏板的主缸，并且在根据车辆的速度或关于前方物体估算出危险距离之后驱动电磁阀杆以操作制动缸从而完成制动操作。

韩国公开专利No.10-1999-0015166公开了一种自动减小车辆速度的方法，该方法通过设置执行器、电磁阀和所述执行器与所述电磁阀之间的连接机构，并且在通过监测车辆后方物体和车辆速度估算出危险距离之后控制电磁阀以强制地操纵制动踏板半度以自动减小车辆速度，其中，执行器由产生于发动机气室（surge tank）的负压操作，以强制操纵制动踏板半度；电磁阀控制所述负压。

发明内容

技术问题

与配置有手动变速器的车辆不同，驾驶装备有自动变速器的自动化车辆，当换挡时，驾驶者仅使用一只脚而不操纵离合器，并且当驾驶者将他/她的脚从制动踏板移开时，若变速杆处于驾驶模式或相反模式的状态，即使驾驶者不踩油门踏板，自动化车辆也行驶。因此，当由于交通拥挤车辆移动缓慢并不断停止时，或在狭窄的空间（如停车场）内车辆必须小心地移动短距离时，驾驶者反复地将他/她的脚放上制动踏板和从制动踏板上移开，以一点一点地向前或向后移动车辆。

一般地，如果在车辆和前方与后方的车辆或障碍物之间有足够的距离，例如在停车场和行驶中，那么驾驶者将通过操作油门踏板以快速移动车辆。即，自动化车辆的轻微碰撞多数发生于当由于驾驶者反复地将他/她的脚放上制动踏板和从制动踏板上移开而不加速车辆以一点一点地向前或向后移动车辆时。

根据以上专利文件中公开的以上方法，根据车辆的当前速度或目标监测估算可能出现汽车追尾或轻微碰撞的危险距离。然而，由于频繁的加速和制动操作，车辆的速度是多变的，因此在高速驾驶中，对于估算危险距离没有实际意义。此外，在高速驾驶中，非故意的制动操作可能使驾驶者感到不安。

另外，当监测到前方和后方的车辆或物体执行自动制动操作之后，车辆需要能够通过换挡继续在反方向上移动。然而根据上述传统的技术，没有合适的单元取消自动制动操作，因此，除非前方和后方的车辆或障碍物被移除掉，否则车辆可能不移动。

同时，为了根据现有技术实现控制单元执行自动制动操作，需要改变控制发动机、自动变速器或自动制动系统的状态的电子控制单元（ECU）的程序，因此，上述方法可能不能应用于传统的自动化车辆。

本发明提供一种自动化车辆的安全制动装置，当缓慢地驾驶或停泊所述自动化车辆，该自动化车辆随着驾驶者反复地将他/她的脚放到制动踏板上和从制动踏板上移开而一点一点地向前或向后移动时，所述制动装置能够通过监测前方和后方物体自动地避免轻微碰撞；所述制动装置能够取消自动制动模式以便于在自动制动完成后车辆安全且自然地移动；在不改变车辆中ECU的程序的情况下，所述制动装置简单地安装于所述自动化车辆。

技术方案

根据本发明的一方面，提供一种自动化车辆的安全制动装置，该安全制动装置包括：执行器，该执行器连接于所述自动化车辆的制动踏板以强制拉动所述制动踏板，从而使所述自动化车辆停止；和控制电路，该控制电路用于控制所述执行器，其中，所述控制电路可以包括速度传感器和物体传感器，所述速度传感器用于实时监测所述自动化车辆的速度；所述物体传感器用于实时探测所述自动化车辆周围的物体；并且所述安全制动装置配置为控制所述执行器，以便于当所所述自动化车辆以预定或更小的速度向前或向后移动且驾驶者不踩在加速踏板上、并且所述自动化车辆周围的物体在预定的距离内接近所述自动化车辆时，通过所述制动踏板执行和维持制动操作；并且所述安全制动装置配置为通过所述制动踏板取消制动操作，以便于当驾驶者踩在所述加速踏板上时连续地驱动所述自动化车辆。

所述控制电路可以包括：第一继电器装置，该第一继电器装置连接在所述自动化车辆中抑制开关（inhibiter switch）的驱动终端（drive terminal）和反向终端（reverse terminal）的普通触点与地面之间以当所述自动化车辆向前或向后移动时处于导电状态，并且所述第一继电器装置包括用于在所述导电状态下操作所述速度传感器的触点；第二继电器装置，当所述自动化车辆的速度等于或小于预定速度水平时，所述第二继电器装置由于所述速度传感器的输出而处于导电状态，并且所述第二继电器装置具有用于在所述导电状态下操作所述物体传感器的触点；第三继电器装置，当在所述自动化车辆的预定距离内的物体被监测到时，所述第三继电器装置由于所述物体传感器的输出而处于导电状态，并且所述第三继电器装置具有用于操作所述执行器的触点；以及加速踏板开关，该加速踏板开关对应于所述自动化车辆的所述加速踏板而打开和关闭，并且当驾驶者踩在所述加速踏板上时，所述加速踏板开关停止操作所述执行器。

所述安全制动装置还可以包括单元，不论所述物体传感器是否监测到物体，在所述执行器通过所述控制电路操作之后，在驾驶者踩下所述加速踏板之前，该单元用于维持所述执行器的操作状态。

所述安全制动装置还可以包括报警单元，当所述控制电路的所述物体传感器监测到所述物体时，该报警单元用于发出关于物体的通知。

有益效果

根据本发明，顺序地驱动控制电路的速度传感器和物体传感器以及执行器以使用制动踏板执行自动制动操作，并且当自动制动操作之后并且驾驶者踩下加速踏板时，制动模式被取消，车辆可以保持移动。

在所述车辆低速运行的过程中，当监测到物体时，由于所述自动制动操作通过所述制动踏板执行，因此驾驶者可能不会由于像传统技术中的高速行驶过程中的预料之外的制动而感到不安。此外，即使驾驶者没有稳稳地踩下所述制动踏板，所述制动装置仍有效的操作，具体地，在所述自动制动操作之后，驾驶者可以通过踩下所述加速踏板持续地驱动车辆，从而驾驶者可以方便地驾驶所述车辆。

此外，用于维持所述执行器的操作状态的单元减轻了驾驶者的焦虑感，例如，当车辆根据前方车辆的移动而重复地移动和自动停止，并且提醒驾驶者注意以使驾驶者安全驾驶车辆时，可能导致驾驶者焦虑不安。

另外，本发明的所述安全制动装置为电路装置，该电路装置包括简单的电路和顺序控制的继电器装置，所述电路装置独立于所述车辆的电子控制单元（ECU），从而所述安全制动装置可以在不改变所述ECU的程序的情况下应用于目前的车辆。

附图说明

图1是形成根据本发明具体实施方式的自动化车辆的安全制动装置的执行器和控制电路的示意图；以及

图2是用于根据本发明具体实施方式的自动化车辆的安全制动装置的控制电路的详细示意图。

具体实施方式

图1和图2示出一种根据本发明具体实施方式的用于自动化车辆的安全制动装置。为了便于说明，可以夸大（exaggerate）附图中元件的尺寸。换言之，虽然由于为了方便起见任意示出附图中组件的尺寸和厚度，但以下的实施方式并不局限于此。

参考图1，根据本发明具体实施方式的用于自动化车辆的安全制动装置包括执行器10和控制电路20。例如，执行器10可以包括通过气压操作的真空调速器11和用于控制气动流路径的电磁阀12，执行器10可以连接于自动化车辆的发动机舱和驾驶员座位之间的车架1上。真空调速器11包括根据真空压力操作而出现和消失的柱塞，并且该柱塞和制动踏板2通过线绳13连接以便于强制拉动和操纵制动踏板2。真空调速器11在非操作状态不限制制动踏板2，线绳3为柔性的并且不受驾驶者操作制动踏板的干扰。此外，在制动踏板2被真空调速器11的操作拉动的情况下，车辆进入停止状态，驾驶者的安全方面没有问题。

车辆中发动机3的吸入压力可以直接用作为用于操作真空调速器11的流体，例如，流量控制阀5设置为直接连接于发动机3的真空泵4和制动助力器6之间的气动管，以便于稳定地使用真空泵4产生的真空压力。

例如，电磁阀12为电磁线圈弹簧复位2位3通控制阀，通常打开真空调速器的口，并且当通过控制电路20操作时（也就是当电磁线圈处于激发状态时），电磁阀12将该口连接于真空泵4侧。即，在正常的驾驶状态下，真空调速器1处于大气状态，并且不拉动制动踏板2，制动踏板2仅当真空调速器11操作时被推动。

本发明人递交的韩国专利注册No.10-0985922和韩国专利申请No.10-2009-0003342详细描述了上述执行器10，因此，在此省略关于执行器10的描述。

控制电路20通过电池8的电压B+操作，并且可以包括打开/关闭开关21、速度传感器22、物体传感器24、第一至第三继电器装置Ry₁，Ry₂，和Ry₃以及加速踏板开关26，车辆具有抑制开关9，并且控制电路20还可以包括定时开关27和报警信号发生器28，电压B+通过车辆中的点火开关7的点火接线柱IG提供。

第一继电器装置Ry₁连接在抑制开关9的驱动终端D、反向终端R和低速终端L的普通连接点和地面之间，以当驾驶者使变速箱操纵杆位于驱动、后退和低速位置时处于导电状态，当变速箱操纵杆位于空挡或停车档时处于非导电状态。第一继电器装置Ry₁通常包括多个连接点，在本实施方式中使用该多个连接点中的常开型触点S1。

设置有分别连接于抑制开关9的驱动终端D、反向终端R和低速终端L的二极管D_R、D_D和D_L，以防止回流，并且这些二极管对于防止错误操作其他控制装置（如车辆中的电子控制单元（ECU））来说是必要的。

串联连接于第一继电器装置Ry₁的打开/关闭开关21设置为：当不需要自动控制功能时关闭控制电路20，打开/关闭开关21不是必须的部件。

速度传感器22通过第一继电器装置Ry₁的常开型触点S1连接于点火开关7的点火接线柱IG，并且通过接收通过常开型触点S1的电源操作。也就是，当车辆由于驾驶者操纵车辆的变速箱调速杆至行驶档、倒档和低速档而移动时，第一继电器装置Ry₁的常开型触点S1关闭（ON），并且执行速度传感器22的速度监测功能。此外，如果由于变速箱调速杆位于停车挡或空挡而车辆不移动时，第一继电器装置Ry₁的常开型触点S1打开（OPEN）并且速度传感器22不运行。因此，在车辆不移动的情况下由于速度传感器22不必要的操作的功率消耗可以避免。当电源施加到速度传感器22时，速度传感器22从车辆中的车速里程表传感器23实时监测车辆的速度。此外，当车辆目前的速度等于或小于预先设定的预定速度水平时，速度传感器22输出电池电压，并且当车辆目前的速度大于预定速度水平时，速度传感器22阻止电池电压的输出。速度传感器22和车速里程表传感器23实质上相同于或类似于以上参考的专利文件中所描述的速度传感器和车速里程表传感器，并且对本领域技术人员来说是明显的，因此，在此省略其详细描述。

第二继电器装置Ry₂连接于速度传感器22和地面之间，以由于速度传感器22的输出而处于导电状态，并且当速度传感器22没有输出或速度传感器22的输出被阻止时处于非导电状态。同样地，第二继电器装置Ry₂通常包括多个连接点，在本实施方式中使用该多个连接点中的常开型触点S2。

物体传感器24通过第二继电器装置Ry₂的常开型触点S2连接于点火开关7的点火接线柱，并且可以在速度传感器22完成速度监测操作时，通过常开型触点S2的接收电力进行操作，同时。也就是，如果车辆移动并且车辆的速度通过速度传感器22检测到达到预定速度水平或更小，第二继电器装置Ry₂的常开型触点S2关闭（ON），那么，物体传感器24执行物体监测操作。如果速度传感器22没有输出或车辆的速度增大至阻止速度传感器22的输出，那么第二继电器装置Ry₂的常开型触点S2打开（OPEN），那么，物体传感器24不运行。当接收电力时，物体传感器24通过使用另外的物体监测传感器25a和25b实时监测物体，并且当监测到物体在预定距离内时物体传感器24输出电压，当没有监测到物体或物体在预定距离之外时，物体传感器24阻止输出。物体监测传感器25a和25b可以为超声波传感器，该超声波传感器向物体发出超声波并且监测响应于物体反射的回波的信号。并且物体监测传感器25a和25b可以设置在车辆的前部、后部和其他外围部之中的一个或多个位置。例如，使用超声波传感器的物体传感器24可以配置为从超声波传感器的反射波的信号波长识别距离，这种超声波传感器实质上相同于或类似于以上专利文件中所描述的超声波传感器，并且为本领域中常用的技术之一，因此，在此省略其描述。

第三继电器装置Ry₃连接于物体传感器24和地面之间以由于物体传感器24的输出而处于导电状态，和当物体传感器24没有输出或物体传感器24的输出被阻止时处于非导电状态。同样的，第三继电器装置Ry₃通常包括多个连接点，在本实施方式中使用该多个连接点中的常开型触点S3。

上述电磁阀12的一侧通过第三继电器装置Ry₃的常开型触点S3连接于点火开关7的点火接线柱，并且上述电磁阀12的另一侧通过常闭式加速踏板开关26接地。因此，可以通过经触点S3施加的电源操作电磁线圈，而物体传感器24执行物体监测的性能。即，如果车辆以预定速度或更低的速度移动，车辆的速度通过物体传感器24监测至预定的速度水平或更低，第三继电器装置Ry₃的常开型触点S3闭合（ON），并且电磁阀12驱动，从而制动踏板2被执行器11拉动，即，完成自动制动操作。

加速踏板开关26可以另外安装或可以提前设置在车辆中。加速踏板开关26连接于加速踏板，并且为常闭型触点，当驾驶者踩下加速踏板时，该触点打开以阻止电源至电磁阀12。即，在当电磁阀操作时执行的自动制动模式中，当驾驶者换挡并且踩下加速踏板以反向驱动车辆时，自动制动模式取消，并且驾驶者可以连续地驱动车辆。

延时继电器装置27包括延时继电器电路（未标参考数字）和多个触点（未标参考数字），用于使用多个触点中的一个常开型触点形成关于第三继电器装置Ry₃的常开型触点S3的延迟保持电路，但延时继电器装置27并不是必要部件。延时继电器装置17的延时继电器电路与电磁阀12并联连接，并且延时继电器装置27的常开型触点与第三继电器装置Ry₃的常开型触点S3并联连接。即，当第三继电器装置Ry₃的常开型触点S3闭合（ON）时，延时继电器装置27的常开型触点在预定时间（例如五秒钟）过去后闭合（ON），因此，即使当物体传感器24的输出被阻止时，仍保持电磁阀的操作。因此，可以防止由于前方车辆反复地起、停、物体传感器反复地操作而引起的所谓的抽搐型起止运动（jerking start-stop motion），即车辆的重复运动。当驾驶者打开（OFF）加速踏板开关26时，延时继电器装置27的操作立即停止。

当执行自动制动模式时，由物体传感器24监测临近车辆的物体，连接于第三继电器装置Ry₃的常开型触点S3和地面之间的报警信号发生器28输出提前储存的报警声响或语音以通知驾驶者自动制动模式，但是报警信号发生器28并不是必要部件。驾驶者可以通过报警信号发生器28报警声响或语音识别临近于车辆前方部分或后方部分的物体。因此，可以避免驾驶者的疏忽驾驶，该疏忽驾驶例如自动制动模式之后，在不换挡的情况下踩下加速踏板。当驾驶者打开（OFF）加速踏板开关26时，报警信号发生器28初始化。

上述实施方式描述了这种情况：通过使用第一至第三继电器装置Ry₁、Ry₂、和Ry₃顺序地控制速度传感器22、物体传感器24和执行器10。然而，本发明的实施方式并不局限于此，即，可以改变速度传感器22和物体传感器24的顺序，并且可以适当地选择延迟装置和触点的数目。

Claims

1.一种自动化车辆的安全制动装置，该安全制动装置包括：

执行器，该执行器连接于所述自动化车辆的制动踏板以强制拉动所述制动踏板，从而使所述自动化车辆停止；以及

控制电路，该控制电路用于控制所述执行器，

其中，所述控制电路包括速度传感器和物体传感器，所述速度传感器用于实时监测所述自动化车辆的速度，所述物体传感器用于实时探测所述自动化车辆周围的物体；并且所述安全制动装置配置为操纵所述执行器，以在驾驶者不踩在加速踏板上的情形下，当所述自动化车辆以预定或更小的速度向前或向后移动且所述自动化车辆周围的物体接近所述自动化车辆预定的距离内时，通过所述制动踏板执行和维持制动操作；并且所述安全制动装置配置为通过所述制动踏板取消所述制动操作，以在驾驶者踩在所述加速踏板上时连续地驱动所述自动化车辆。

2.根据权利要求1所述的安全制动装置，其中，所述控制电路包括：

第一继电器装置，该第一继电器装置连接在所述自动化车辆中的抑制开关的驱动终端和反向终端的公用触点与地面之间，以在所述自动化车辆向前或向后移动时处于导电状态，并且所述第一继电器装置包括用于在所述导电状态下操作所述速度传感器的触点；

第二继电器装置，当所述自动化车辆的速度等于或小于预定速度水平时，所述第二继电器装置由于所述速度传感器的输出而处于导电状态，并且所述第二继电器装置具有用于在所述导电状态下操作所述物体传感器的触点；

第三继电器装置，当距离所述自动化车辆的预定距离内的物体被监测到时，所述第三继电器装置由于所述物体传感器的输出而处于导电状态，并且所述第三继电器装置具有用于操作所述执行器的触点；以及

加速踏板开关，该加速踏板开关对应于所述自动化车辆的所述加速踏板而打开和关闭，并且当驾驶者踩在所述加速踏板上时，所述加速踏板开关停止操作所述执行器。

3.根据权利要求1或2所述的安全制动装置，所述安全制动装置还包括单元，不论所述物体传感器是否监测到物体，在所述执行器通过所述控制电路操作之后、驾驶者踩下所述加速踏板之前，所述单元用于维持所述执行器的操作状态。

4.根据权利要求1或2所述的安全制动装置，所述安全制动装置还包括报警单元，当所述控制电路的所述物体传感器监测到所述物体时，所述报警单元用于发出关于物体的通知。