CN1239341C - 轮式机动车的自动刹车系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种避免碰撞判断部分，在本车辆与前面车辆之间的相对联系的基础上，判断是否能够通过操作方向盘和刹车踏板中的至少一个来避免碰撞，提供了一个避免碰撞预测部分，预测在从检测到相对联系开始经过一预定时间后，是否能够通过操作方向盘和刹车踏板中的至少一个来避免碰撞。当避免碰撞预测部分预测不可能避免碰撞时，产生一较低的刹车力，当避免碰撞判断部分判断不可能避免碰撞时，产生一较高的刹车力。

Description

轮式机动车的自动刹车系统

技术领域

本发明一般涉及轮式机动车的刹车系统，更特别地，涉及当本车辆很可能撞击前面车辆时对本车辆自动刹车的自动型刹车系统。

背景技术

迄今为止，为了安全驾驶的目的，已经提出了各种上述类型的自动刹车系统并在轮式机动车领域投入实际应用。

一些自动刹车系统是下面的类型，包括安装在本车辆上的一个雷达装置，用于检测本车辆与前面车辆之间的车辆间距，且针对于所检测的车辆间距和两车车速很可能撞击前面车辆时对本车辆进行自动刹车。

公开日本专利申请6-298022中显示了一种上述类型的自动刹车系统。在该公开的系统中，计算能够通过刹车踏板操作避免碰撞的第一安全距离，以及能够通过方向盘转向操作避免碰撞的第二安全距离。当检测的车辆间距小于第一和第二安全距离时，进行自动刹车。

另外，公开日本专利申请7-69188显示了一种自动刹车系统，在感知很可能发生车辆碰撞时，在施加主刹车之前向车辆施加一轻微的预刹车，用于提前警告主刹车的驾驶员。

但由于固有的结构，即使这些公开物的自动刹车系统也不能向使用者提供满意的性能。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种轮式机动车的自动刹车系统，它优越于上述刹车系统。

更具体地，本发明的目的是提供一种轮式机动车的自动刹车系统，能够不给驾驶员造成不舒服的刹车振动而以确保的时间对车辆进行刹车。

根据本发明，提供了一种用于其中安装有刹车踏板和方向盘的机动车的自动刹车系统，该系统包括：一第一部分，用于检测该车辆与该车辆前面一物体之间的相对联系，所述相对联系是以该车辆与所述前面物体之间的相对间距和相对车辆速度为基础提供的；一第二部分，用于当起动时产生一向车辆施加的刹车力，由该第二部分产生的刹车力与由刹车踏板产生的刹车力分隔开；一第三部分，基于由第一部分检测的相对联系，判断是否能够通过操作方向盘和刹车踏板中的至少一个而避免车辆与前面物体发生碰撞；一第四部分，在由第一部分检测的相对联系的基础上，预测在从检测到相对联系开始经过一预定时间后，是否能够通过操作方向盘和刹车踏板中的至少一个来避免车辆与前面物体之间可能发生的碰撞；一第五部分，根据由第三部分作出的判断结果和由第四部分作出的判断结果，起动和控制第二部分，从而控制施加到车辆上的刹车力；其中该第五部分构造成完成下列功能：当第四部分预测在经过该预定时间后不能通过操作方向盘和刹车踏板中的任何一个来避免可能的碰撞时，使第二部分产生一第一等级的刹车力；及当第三部分判定不能通过操作方向盘和刹车踏板中的任何一个来避免可能的碰撞时，使第二部分产生一第二等级的刹车力，该第二等级的刹车力大于该第一等级的刹车力。

附图说明

图1是根据本发明轮式机动车的自动刹车系统；

图2是一流程图，表示由本发明中使用的一控制单元执行的编程的操作步骤；

图3是一图形，表示用扫描型激光雷达测量车辆间距的概念；

图4是一图形，表示用多束型激光雷达测量车辆间距的概念；

图5是一特性图表，表示驾驶员在紧急情况下采取的转向动作；

图6是一特性图表，表示轮胎滑动角与轮胎横向力之间的关系；

图7是一特性图表，表示通过操作方向盘避免碰撞所需的横向移动距离，及通过操作方向盘避免碰撞所需时间与车速之间的关系；

图8是一图形，表示刹车力F_L与F_H之间的关系；

图9是一图形，表示由本发明完成的操作；

图10是一特性图表，表示刹车的操作范围；及

图11是一特性图表，表示通过刹车动作避免碰撞以及通过转向动作的避免碰撞极限。

具体实施方式

图1中示出本发明自动刹车系统的流程图。

附图中，数字1表示一扫描型激光雷达，用于检测车辆间距，即本车辆与前面车辆之间的距离。将注意到，本车辆是其上安装有本发明自动刹车系统的车辆，前面车辆是在本车辆前面行驶的车辆。

激光雷达1安装在本车辆的横向中前部位置。激光雷达1周期性地向前发射一激光束，扫描一预定角度的范围，并接收由前面车辆反射的激光束。在激光束发射时刻与激光束接收时刻之间的时间差的基础上，在每个扫描角度下实际测量前面车辆与本车辆之间的车辆间距。数字2表示的是一车速传感器，用于检测本车辆的车速。来自激光雷达1和车速传感器2的信息信号传导到一控制单元10。控制单元10具有一微处理器，该微处理器大致包括一中央处理单元(CPU)，一随机存储器(RAM)，一只读存储器(ROM)和输入输出接口。

控制单元10中，在预定的时间段内完成自动刹车控制过程。也就是说，在来自激光雷达1和车速传感器2的信息信号的基础上，判断是否需要自动刹车。如果判断需要，则控制单元10对一刹车力控制装置15进行控制，向本车辆的车轮施加一受控制的刹车力。将注意到，刹车力控制装置15是导线刹车型，与安装在本车辆上的刹车踏板不直接联接。

参照图2，示出一流程图，表示由控制单元10完成的编程的操作步骤。

也就是说，在步骤S1，计算所需的横向移动距离“Y”。为了此计算，读取来自激光雷达1的信息信号，基于这些信号，检测出在本车辆的行驶方向上的相对车辆间距“d”和相对车速“Vr”。另外，基于来自激光雷达1的信息信号，检测出前面车辆的每个左右后边缘与激光雷达1的激光发射器之间的距离，以及前面车辆的左右后边缘相对于激光雷达1的激光发射器的角度。基于检测出的这些数据，计算出为避免本车辆与前面车辆可能的碰撞而需要的横向移动距离“Y”。

通过将相对车辆间距“d”对时间求积分而提供相对车速“Vr”，也就是说，通过用带通滤波器处理距离“d”的信号。

在由激光雷达1提供的检测信息信号的基础上检测前面车辆的左右后边缘，并基于左右后边缘相对于本车辆的角度，计算出所需的横向移动距离“Y”。也就是说，如从图3中看到的，相对于本车辆的行驶方向，在来自激光雷达1的检测信息信号以及所发射的激光束的扫描角度的基础上，推导出前面车辆的左右后边缘的角度“θ1”和“θ2”。然后在两个角度中选择较小的角度，即角度“θ1”，用下式(1)计算所需的横向移动距离“Y”：

Y＝d×sin(θ)+Lw/2         (1)

其中：

Lw：本车辆的宽度

将注意到，等式(1)基于这样一个情况，其中激光雷达1位于本车辆前端的横向中部。因此当激光雷达1的位置偏离该横向中部位置时，必须通过考虑偏差度来修正等式(1)。

当本车辆相对于行驶路径与前面车辆有相当大的偏差时，有时会发生不能检测前面车辆的左右后边缘的角度“θ1”和“θ2”的其中一个的情况。但在这种情况下，在等式(1)中用另一个，即检测到的一个来推导出所需的横向移动距离“Y”。

在上述情况下，使用扫描型的激光雷达1。但在本发明中也可以使用多束型来代替这种类型。

也就是说，如图4中所示，在多束型激光雷达的情况下，基于来自激光雷达1的检测信息信号，前面车辆作为放置在具有某一宽度的区域中的物体来检测。

在图4的情况下，是这样进行判断的，即相对于本车辆的行驶方向，将前面车辆的右侧端放置在从角度“θ1”的位置到角度“θ2”的位置之间的角度区域中的右侧位置。在所示情况下，前面车辆的右后边缘的位置作为最小的角度“θ1”的位置处理，上面的等式(1)用角度“θ1”和“θ2”推导出所需的横向移动距离“Y”。

如果像上述扫描型激光雷达1中那样，只检测到前面车辆的左右后边缘中的一个，则在等式(1)中用检测到的左右后边缘的角度来获得所需的横向移动距离“Y”。

另外，当激光雷达1的位置偏离本车辆的横向中部位置时，需要通过考虑偏离程度来修正等式(1)。

如上所述，即使当前面车辆相对于本车辆的偏差变化时，也可根据各种条件计算出通过搬动方向盘来避免与前面车辆发生碰撞所需的横向移动距离。从而精确地计算而判断出是否能通过搬动方向盘来避免碰撞。

回来参照流程图2，在步骤S2，对通过刹车动作来避免碰撞的可能性的判断作准备。也就是说，判断是否能够通过踏下本车辆的刹车踏板来避免车辆碰撞。

也就是说，如图3中所示，为了便于描述，假定车辆间距和相对车速分别是“d”和“Vr”。现在假定当对本车辆进行刹车来避免碰撞所获得的加速度是“a”(例如8.0米/平方秒)，从驾驶员踏下刹车踏板的时间到由于踏下刹车踏板实际产生了某一加速度的时间所经过的迟滞时间假定为“Td”(例如0.2秒)，只有在满足下面的不等式(2)时才能判定可能通过操作刹车踏板来避免车辆碰撞，

d＜-Vr×Td+(Vr)²/(2×a)         (2)

因此，通过将在步骤S1中推导出的相对车辆间距“d”和相对车速“Vr”适用于上面的不等式(2)中来进行判断。

然后操作流程前进到步骤S3。在此步骤中，如果在步骤S2中判断能够通过刹车动作来避免碰撞，则预测在经过一预定时间T_CB后，是否不可能通过刹车动作来避免碰撞。也就是说，是否满足下面的不等式

(3)：

d＜-Vr×T+(Vr)²/(2×a)+Vr×T_CB         (3)

然后操作流程前进到步骤S4。在此步骤中，判断是否能够通过转向动作来避免碰撞。

也就是说，计算出本车辆横向移动横向移动距离“Y”所需的时间“Ty”。现在，由下面的等式(4)和(5)代表本车辆的转向特性：

m×v×(r+dβ/dt)＝2×Y_F+2×Y_R         (4)

IZ×dr/dt＝2×1_F×Y_F-2×1_R×Y_R        (5)

Y_F＝f_F×[β+(1_F/v)×r-θ_F]

Y_R＝f_R×[β-(1_R/v)×r]

其中：

m：车辆重量；

IZ：车辆在偏航方向上的转动惯量；

V：车速；

r：偏航角速度；

β：车体的滑动角；

1_F：车体重心与穿过前轮中心轴线之间的距离；

1_R：车体重心与穿过后轮中心轴线之间的距离；

Y_F：前轮中产生的横向力；

Y_R：后轮中产生的横向力；

θ_F：前轮转向角。

为了提供等式(4)和(5)，作如下假定：如从图5中的图表中看到的，在紧急情况下，驾驶员以一定的转向速度将方向盘转到一最大转向位置(即最大转向角度)。图5中，x轴表示经过的时间，y轴表示转向角。也就是说，如该图表中看到的，作如下假定：在紧急情况下，随着时间的增加，转向角以一定的转向速度(即坡度)即刻增加到最大值，在达到最大值后，转向角度保持在该最大值。

将注意到，“f_F”和“f_R”是分别代表轮胎滑动角和轮胎横向力的对应关系的函数。图6是一图表，表示轮胎滑动角“f_F”和轮胎横向力“f_R”之间的关系。如图所示，随着滑动角“f_F”的增加，轮胎横向力“f_R”增加，在较小的滑动角“f_F”范围内，轮胎横向力“f_R”相对于轮胎滑动角“f_F”的变化较大。

现在横向移动距离“Y”由下式(6)代表，即由车速“v”，偏航角速度“r”以及车体滑动角“β”代表：

Y＝∫[V×Sin(∫rdt+β)]dt         (6)

因此，通过实际上使用等式(4)、(5)和(6)，可计算出完成横向移动该横向移动距离“Y”所需的时间“Ty”。

如果等式(4)、(5)和(6)在联机系统上执行，则不可避免地需要更长的时间。因此如果需要，这种执行可以脱机完成。在这种情况下，结果由图7中的图形表示。

在图7的图形中，x轴表示通过搬动方向盘来避免碰撞所需的横向移动距离，y轴表示通过搬动方向盘避免碰撞所需的时间“Ty”。如图所示，随着横向移动距离“Y”的增加，所需的时间“Ty”增加。随着车速的降低，所需时间“Ty”减少。因此，为了找到通过搬动方向盘来避免与前面车辆碰撞所需的时间“Ty”，可使用图7中的图形。

如果到碰撞为止的预计时间“d/Vr”和通过搬动方向盘来避免碰撞所需的时间“Ty”满足下面的不等式(7)，则可以判定不可能通过搬动方向盘来避免碰撞。

d/Vr＜Ty         (7)

在执行等式(4)、(5)、(6)和(7)的结果的基础上，判断是否能够通过搬动方向盘来避免本车辆与前面车辆发生碰撞。也就是说，通过搬动方向盘来避免本车辆碰撞所需的时间是根据本车辆的转向特性来计算的，因而精确地完成对碰撞可能性的判断。另外，在本发明中，实际上使用驾驶员在紧急情况下的转向行为特性来计算通过搬动方向盘来避免本车辆碰撞所需的时间。这样就获得了更精确的对所需时间的计算。

回来参照图2，操作流程从S4前进到S5。在步骤S5，如果在步骤S4中已经判断出能够通过转向动作避免碰撞，则预测在经过预定时间T_CS后，是否能够通过转向动作来避免碰撞。也就是说，是否满足下面的不等式(8)：

d/Vr＜Ty+T_CS    (8)

回来参照图2中的流程图，在步骤S6，判断是否不可能通过踏下刹车踏板(S2)和转动方向盘(S4)来避免碰撞。如果是YES，也就是说，当判定即使踏下刹车踏板和转动方向盘也不能避免碰撞时，操作流程前进到步骤S7。在此步骤S7，向刹车力控制装置15(见图1)施加一指导信号，从而以一预定的加速度立即产生一预定程度的刹车力“F_H”。

如果在步骤S6中是NO，也就是说，当判定通过踏下刹车踏板或转动方向盘来避免碰撞不是不可能时，操作流程前进到步骤S8。在此步骤S8中，基于步骤S3中的结果，也就是说，基于在经过预定时间T_CB后是否不可能通过刹车动作来避免碰撞的结果，判断在经过预定时间T_CB后是否不可能通过刹车动作来避免碰撞。如果是YES，也就是说，当判定不可能避免碰撞时，操作流程前进到步骤S9。

在步骤S9，基于步骤S5的结果，也就是说，基于在经过预定时间T_Cs后是否不可能通过转向动作来避免碰撞的结果，判断在经过预定时间T_Cs后是否不可能通过转向动作来避免碰撞。如果是YES，也就是说，当判定不可能避免碰撞时，即当判定在经过预定时间T_CB后，不可能通过刹车动作，在经过预定时间T_CS后，不可能通过转向动作来避免碰撞时，操作流程前进到步骤S10。在此步骤中，向刹车力控制装置15(见图1)施加一指导信号，从而产生从图8中的图表看以预定的坡度“α”增加的预定程度的刹车力“F_L”。

而如果在步骤S8中是NO，当判定经过预定时间T_CB后，避免碰撞不是不可能，或者如果在步骤S9中是NO，即当判定经过预定时间T_CS后，避免碰撞不是不可能，则操作流程前进到S11。在此步骤S11中，向刹车力控制装置15施加一指导信号，以取消刹车力控制操作。也就是说，当本车辆没有施加刹车力时，没有刹车力的状态仍旧持续。而当产生刹车力时，这样进行控制，使刹车力以一预定的减速度(即坡度)减小，最后减小为零。在上述实施例中，对刹车力进行快速控制的减小。但如果需要，本发明中可使用稍慢的刹车力受控减小。这向驾驶员和乘客提供了平稳的刹车感觉。

如从图8中的图表看到的，上述刹车力“F_L”是以一定的坡度“α”逐渐增加的力，上述刹车力“F_H”设定为一大于刹车力“F_L”的预定值。如从图表中看到的，在需要较高的刹车力“F_H”时，刹车力“F_L”已经显示了一个增加的值。因此，当判定不可能通过刹车和转向动作来避免碰撞时，立即获得了更高的刹车力“F_H”。

刹车力“F_L”的坡度“α”是这样确定的，在刹车力从值“F_L”转换到值“F_H”时，其间显示的差值“△F”小于一预定值。差值“△F”确定为不给驾驶员造成不舒服的刹车振动。具体地，差值“△F”以下列方式确定。

首先，预测从较低的刹车力“F_L”实际施加到车轮上的时刻至较高的刹车力“F_H”实际施加到车轮上的时刻所经过的时间“Tc”。由于在判定经过预定时间“T_CB”后不可能通过刹车动作来避免碰撞这种情况下时间“Tc”表示“T_CB”，在判定经过预定时间“T_CS”后不可能通过转向动作避免碰撞这种情况下时间“Tc”表示“T_CS”，值“T_CB”和“T_CS”用作“T_C”。在判定经过预定时间“T_CB”或“T_CS后不可能通过刹车动作和通过转向动作避免碰撞的情况下，选择值“T_CB”和“T_CS”中较短的一个用作“Tc”。将注意到，所需的时间“Tc”并不局限于上述的时间。也就是说，所需时间“Tc”可按照意愿取另一值。基于此并使用下面的等式(9)，确定刹车力的坡度“α”。但如果值“α”足够小，可使用

“tanα＝α”。

tanα＝(F_H-△F)/Tc    (9)

也就是说，较低的刹车力“F_L”以这样确定的坡度“α”逐渐增加(增加速度)。

将注意到，步骤S3中使用的预定时间“T_CB”和步骤S5中使用的预定时间“T_CS”这样确定，使驾驶员和乘客在处于较低刹车力“F_L”的刹车状态下的车辆被施以较高刹车力“F_H”时不会受到不舒服的刹车振动。也就是说，预定时间“T_CB”或“T_CS”基于当较低的刹车力“F_L”从零增加到足够大程度时所需的时间来确定。例如时间“T_CB”或“T_CS”确定为约1.0秒。时间“T_CB”和“T_CS”当然并不限于固定值。也就是说，如果需要，这些时间“T_SB”和“T_CS”的值可根据车速和/或相对车速“Vr”而改变。

还将注意到，预定时间“T_CB”和“T_CS”不必总是相同值。也就是说，预定时间“T_CB”和“T_CS”可具有不同的值。

下面将描述本发明自动刹车系统的操作。

当前面车辆在本车辆前方行驶时，由激光雷达1发出的信息信号导入控制单元10中，基于这些信号，控制单元10推导出车辆间距“d”和相对车速“Vr”，并以上述方式推导出由前面车辆的左右后边缘相对于本车辆的激光发射器限定的各角度。

如从图2中看到的，当现在前面车辆在比本车辆更靠左的行驶路线上行驶时，检测出前面车辆的左右后边缘相对于本车辆的激光发射器的两个角度“θ1”和“θ2”。选择较小的角度“θ1”，基于选择的该较小角度“θ1”，计算出所需的横向移动距离“Y”(见图2中的步骤S2)。

当前面车辆与本车辆之间的车辆间距“d”足够大且其间的相对车速“Vr”足够大时，满足不等式(2)。在这种情况下，作出这样的判定，可通过踏下刹车踏板避免撞击前面车辆(步骤S2)。另外，如果满足不等式(3)，作出这样的判定，在经过预定时间“T_CB”后，能够通过刹车动作避免碰撞(步骤S3)。然后计算出本车辆移动横向移动距离“Y”所需的时间“Ty”。且如果所需时间“Ty”不满足不等式(7)，作出这样的判定，可通过转动方向盘来避免碰撞(步骤S4)，如果所需时间“Ty”不满足不等式(8)，作出这样的判定，同样在经过预定时间“T_CS”后，可通过转动方向盘而避免碰撞(步骤S5)。

因此在上述情况下，操作流程前进到步骤S6、步骤S8和步骤S11，取消刹车力控制装置15的操作。

因此，如上所述，当车辆间距“d”相对较长时，当判定能够通过刹车动作或转向动作而避免碰撞，且在经过预定时间“T_CB”或“T_CS”后能够通过刹车动作或转向动作而避免碰撞时，刹车力控制装置15不操作产生用于车辆刹车的刹车力。也就是说，当车辆处于能够通过踏下刹车踏板或转动方向盘而避免撞击前面车辆的状态下时，刹车力控制装置15不操作。

当相对车辆间距“d”变小到满足不等式(2)(步骤S2)而不满足不等式(3)的程度时，或者当车辆进入这样一种状态下，即判定在经过预定时间“T_CB”后不能够通过刹车动作来避免碰撞(步骤S3)，而在经过预定时间“T_CS”后能够通过转向动作避免碰撞(步骤S4和S5)时，预测在经过预定时间“T_CB”后不能够通过动作来避免碰撞但能够通过转向动作来避免碰撞。因此操作流程经过步骤S6和步骤S8到达步骤S11，因而不通过刹车力控制装置15来产生刹车力。

在不能通过刹车动作避免碰撞，但即使在经过预定时间“T_CS”后也能够通过转向动作来避免碰撞这种情况下，操作流程经过步骤S6、步骤S8和步骤S9到达S11。因此不通过刹车力控制装置15来产生刹车力。

然后，当建立了这样一种状态，其中判定在经过预定时间“T_CB”后不能够通过刹车动作来避免碰撞，或者建立了这样一种状态，其中判定不能够通过刹车动作来避免碰撞，能够通过即时转向动作避免碰撞，在经过预定时间“T_CS”后不能通过转向动作避免碰撞，操作流程经过步骤S6、S8和S9到达步骤S10，使刹车力控制装置15产生受控制的较低的刹车力“F_L”。

因此，如从图9的图表中看到的，从判定不能在预定时间“T_CB”内通过刹车动作避免碰撞，也不能在预定时间“T_CS”内通过转向动作避免碰撞的时间“t₁”起，刹车力控制装置15产生以一定的坡度“α”从0(零)增加到较低的刹车力“F_L”。

在能够通过转向动作而不能通过刹车动作避免碰撞的时间内，较低的刹车力“F_L”由装置15持续产生并大致增长。

在时间“t2”，车辆间距“d”变得不满足不等式(7)，因而判定不能通过转向动作避免碰撞。由此判定，通过刹车动作和转向动作都不能避免碰撞。这样操作流程经过步骤S6到达步骤S7，控制刹车力控制装置产生较高的刹车力“F_H”。

因此如从图9的图表中看到的，较大的刹车力“F_H”在时间“t2”产生，大于较小的刹车力“F_L”。也就是说，在判定不能通过驾驶员的刹车动作和转向动作避免碰撞，即判定不能通过驾驶员的动作避免碰撞时，由刹车力控制装置15自动地和快速地产生一刹车力，即较高的刹车力“F_H”。这样可避免本车辆碰撞前面车辆。

如上所述，在时间“t2”，较大的刹车力“F_H”施加到相应的车轮上。在时间“t1”，在经过预定时间“T_CB”或“T_CS”后，开始产生较低刹车力“F_L”，之后通常产生力“F_L”。在时间“t2”，当开始产生较高刹车力“F_H”时，在较低力“F_L”与较高力“F_H”之间出现的差值小于预定的界限值“△F”，因此在时间“t2”将这样较高的刹车力“F_H”施加到车轮上不会给驾驶员和乘客造成不舒服的刹车振动。

而当从这样一种状态下，即由于相对较短的车辆间距“d”和相对较小的车速“Vr”，判定即使在经过预定时间“T_CB”或“T_CS”后也能够通过刹车动作和转向动作避免碰撞，转变到这样一种状态下，即在经过预定时间“T_CS”后不能够通过转向动作避免碰撞，操作流程经过步骤S6到达步骤S8。但在即使经过预定时间“T_CB”后仍判定能够通过动作避免碰撞的时间内，操作流程前进到步骤S11。在这种情况下，刹车力控制装置15不产生刹车力。

另外，即使判定不能通过转向动作来避免碰撞，对于判定能够通过刹车动作避免碰撞的时间，操作流程也经过步骤S6和步骤S8到达步骤S11。当然在这种情况下，装置15同样不产生刹车力。

然后当从上述状态转变到在经过预定时间“T_CS”后判定不能通过转向动作避免碰撞的状态，或者在经过预定时间“T_CB”后判定不能通过转向动作避免碰撞、能够通过当前刹车动作避免碰撞且还能通过转向动作避免碰撞的状态时，操作流程经过步骤S6、S8和S9到达步骤S10。在这种情况下，刹车力控制装置15产生较小的刹车力“F_L”。

另外，即使判定不能通过转向动作避免碰撞，装置15在判定能够通过刹车动作避免碰撞的时间内仍产生较低的刹车力“F_L”。在此过程中，刹车力“F_L”逐渐增加。

在时间“t2”(见图9)，当预测不能通过刹车和转向动作避免碰撞时，刹车力控制装置15开始产生较高的刹车力“F_H”。如上所述，由于这两个刹车力“F_L”与“F_H”之间的差值设定成小于界限值“△F”，较高刹车力“F_H”的产生不会对驾驶员和秉客造成不舒服的刹车振动。

由此，向本车辆的车轮施加较高刹车力“F_H”，其后驾驶员完成转向动作或刹车动作，从而在前面车辆与本车辆之间提供一安全距离“d”，并减小其间的相对车速“Vr”。在时间“t3”，当不等式(3)和(8)成立时，流程图的操作流程经过步骤S8或S9到达步骤S11。在此步骤，由刹车力控制装置15产生的刹车力“F_H”以从图9的图表中看到的一定坡度减小。刹车力“F_H”的这种逐渐减小不会给驾驶员不舒服的刹车振动。

如上所述，在刹车力控制装置15自动产生刹车力的情况下，较低的刹车力“F_L”逐渐从0(零)增加到一定高度，在停止刹车力的情况下，刹车力“F_H”逐渐减小到0(零)。因此向本车辆施加和从中去除刹车力“F_L”或“F_H”不会给驾驶员和乘客带来来舒服的刹车振动。

图10是一图表，表示相对于相对车速“Vr”和车辆间距“d”，由刹车力控制装置15产生的刹车力的作用区域。

如上所述，在不等式(2)和(7)的基础上判断通过刹车动作和转向动作避免碰撞。也就是说，在相对车速“Vr”和车辆间距“d”的基础上作出判断。

如从图11的曲线“L11”看到的，该曲线表示能够通过刹车动作避免碰撞的车辆间距“d”的极限(下面称作“刹车动作避免碰撞极限”)，刹车动作避免碰撞极限“L11”随相对车速“Vr”的增加而指数地增加。而如从图11的曲线“L12”看到的，该曲线表示能够通过转向动作避免碰撞的车辆间距“d”的极限(下面称作“转向动作避免碰撞极限”)，该转向动作避免碰撞极限“L12”随相对车速“Vr”的增加而线性增加。

因此如从图10中看到的，当相对车速“Vr”小于刹车动作避免碰撞极限“L11”与转向动作避免碰撞极限“L12”一致时的一致相对车速“Vr*”时，由特性线“L1”表示使通过动作和转向动作都不能避免碰撞的极限，该特性线“L1”包括一部分出现在相对速度“Vr*”下方的极限“L11”和一部分出现在相对速度“Vr*”上方的极限“L12”。因此特性线“L1”下方的区域代表产生较高刹车力“F_H”的区域。

特性线“L2”表示使得在经过预定时间“T_CB”和“T_CS”后通过刹车动作和转向动作都不能避免碰撞的车辆间距“d”。如图所示，在相对车速“Vr”大于一致相对车速“Vr*”的区域中，线“L2”表示与线“L1”的差值对应于预定时间“T_CS”的值“d”，在相对车速“Vr”小于一致相对车速“Vr*”的区域中，线“L2”表示与线“L1”的差值对应于预定时间“T_CB”的值“d”。因此夹在线“L1”和“L2”之间的区域表示产生较小刹车力的区域。

如从图11的图表中看到的，当相对车速“Vr”显示一致相对车速“Vr*”时，两极限曲线“L11”和“L12”相互交叉。因此如从图表中看到的，在预测不能通过刹车动作或转向动作避免碰撞的情况下，产生较低的刹车力“F_L”，要预测不能通过刹车动作和转向动作避免碰撞时，产生较高的刹车力“F_H”，可考虑下面的可能性。即，在靠近相对车速“Vr”是一致相对车速“Vr*”的点的区域，在较低的刹车力“F_L”呈现足够大的力之前或者当较低的刹车力“F_L”呈现为0(零)时突然产生较高的力“F_H”。当然在这种情况下，向驾驶员和乘客施加了一定的刹车振动。

但如上所述，在本发明中，在预测经过预定时间“T_CB”或“T_CS”后不能通过刹车动作和转向动作避免碰撞时，开始产生较低的刹车力“F_L”。因此在由于预测通过刹车动作和转向动作避免碰撞而实际开始产生较高力“F_H”时，较低刹车力“F_L”已经充分增加到较高刹车力“F_H”的一定程度。因此不会向驾驶员和乘客施加不期望的刹车振动。

另外，在这种情况下，还判断在经过预定时间后是否能够通过刹车动作和转向动作避免碰撞，并基于该判断，产生或不产生较低的刹车力“F_L”。因此较高的刹车力“F_H”可以即时开始产生。

在此过程中，即在预定时间“T_CB”或“T_CS”中，持续产生较低刹车力“F_L”。因而在实际产生较高刹车力“F_H”时，完成了从较低刹车力“F_L”向较高刹车力“F_H”的平稳转换，这抑制或至少减少了向驾驶员和乘客施加的刹车振动。

如从图10的图表中看到的，较低刹车力“F_L”开始产生的时间是由特性线“L2”确定的，该特性线“L2”包括取决于刹车动作避免碰撞极限“L11”和预定时间“T_CB”的一部分，以及取决于转向动作避免碰撞极限“L12”和预定时间“T_CS”的一部分。因此，如果预定时间“T_CB”设定为相对较长，则较低的刹车力“F_L”在较早时间，即在相对车速“Vr”相对较小而相对距离“d”相对较大时开始产生。而如果预定时间“T_CS”设定为相对较长，则较低的刹车力“F_L”在较早时间，即在相对车速“Vr”相对较大且相对距离“d”相对较大时开始产生。因此如果根据每个驾驶员的驾驶方式来控制预定时间“T_CB”和“T_CS”，则向每个驾驶员及时产生较低刹车力“F_L”。

另外，在本发明中，刹车力开始产生的时间是根据本车辆的特性来控制的，如转向特性，以及车辆间距“d”和相对车速“Vr”。因此在本发明中，可以不根据随车辆等级和车速而改变的转向特性而精确地判断是否能够避免碰撞。另外，在本发明中，避免碰撞转向时间是根据驾驶员在紧急情况下采取的方向盘搬动方式而计算的。因而可以精确地避免碰撞。

本发明中，当判定不能通过刹车动作和转向动作来避免碰撞时，在应当开始产生较高刹车力“F_H”的时刻之前，即在经过预定时间后预测不能通过刹车动作和转向动作避免碰撞时，开始产生较低的刹车力“F_L”。较低的刹车力“F_L”逐渐增加，在需要较高刹车力时，开始产生较高的刹车力“F_H”。也就是说，在开始产生较高刹车力“F_H”时，较低刹车力“F_L”呈现出相对较高的水平。这会平稳地向车辆进行刹车。

本发明中，判断是否通过刹车动作避免了碰撞以及是否通过转向动作避免了碰撞，当判定不能通过刹车动作和转向动作避免碰撞时，开始产生较高刹车力“F_H”。因此在判定能够通过转向动作或刹车动作避免碰撞时，可以避免产生不必要的大刹车力。

本发明中，判断是否通过转向动作避免碰撞是在横向移动距离的基础上完成的。因此即使在行驶方向上前面车辆与本车辆之间存在偏差，也可参照偏差程度精确地通过转向动作避免碰撞。另外，对于在横向移动距离的基础上判断通过转向动作避免碰撞，使用本车辆的特性、本车辆的转向特性以及驾驶员的转向特性作为参数来获得结果。因此能够不根据本车辆和驾驶员的转向特性而精确地判断是否能够通过转向动作来避免碰撞。

另外，在本发明中，为了确定横向移动距离，选择前面车辆的左右后边缘的角度“θ1”和“θ2”中较小的一个作为参数。因而更精确地通过转向动作避免碰撞。当判断后预测能够通过转向动作来避免碰撞时，不会产生不必要的自动刹车力。因此当判定能够通过在向左或向右方向转向本车辆而避免碰撞时，不会产生刹车力，这抑制了不必要刹车力的产生。

日本专利申请2001-377716(2001年11月11日申请)此处作为参考引入。

尽管上面参照本发明的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于上面描述的这个实施例。在上面说明书的指导下，本领域技术人员可以对这个实施例作出各种改进和变化。

Claims (10)

1.一种用于其中安装有刹车踏板和方向盘的机动车的自动刹车系统，该系统包括：

一第一部分，用于检测该车辆与该车辆前面一物体之间的相对联系，所述相对联系是以该车辆与所述前面物体之间的相对间距和相对车辆速度为基础提供的；

一第二部分，用于当起动时产生一向车辆施加的刹车力，由该第二部分产生的刹车力与由刹车踏板产生的刹车力分隔开；

一第三部分，基于由第一部分检测的相对联系，判断是否能够通过操作方向盘和刹车踏板中的至少一个而避免车辆与前面物体发生碰撞；

一第四部分，在由第一部分检测的相对联系的基础上，预测在从检测到相对联系开始经过一预定时间后，是否能够通过操作方向盘和刹车踏板中的至少一个来避免车辆与前面物体之间可能发生的碰撞；

一第五部分，根据由第三部分作出的判断结果和由第四部分作出的判断结果，起动和控制第二部分，从而控制施加到车辆上的刹车力；

其中该第五部分构造成完成下列功能：

当第四部分预测在经过该预定时间后不能通过操作方向盘和刹车踏板中的任何一个来避免可能的碰撞时，使第二部分产生一第一等级的刹车力；及

当第三部分判定不能通过操作方向盘和刹车踏板中的任何一个来避免可能的碰撞时，使第二部分产生一第二等级的刹车力，该第二等级的刹车力大于该第一等级的刹车力。

2.如权利要求1所述的自动刹车系统，其中第三和第四部分中的每一个构造成完成下列功能：

在由第一部分检测的相对联系的基础上，计算通过操作方向盘避免碰撞所需的横向移动距离；

在所计算的横向移动距离的基础上，计算通过将车辆移动该横向移动距离所需的第一时间；

计算直到车辆撞击前面物体时为止经过的第二时间；及

在第一时间和第二时间的基础上，判断是否能够通过操作方向盘来避免碰撞。

3.如权利要求2所述的自动刹车系统，其中第三和第四部分中的每一个构造成，在车辆与前面物体的横向后边缘中的每一个之间的位置关系的基础上，推导出横向移动距离。

4.如权利要求3所述的自动刹车系统，其中上述第三部分构造成，在车辆与前面物体的横向后边缘中的每一个之间的位置关系的基础上，确定很可能避免碰撞的方向盘的转动方向。

5.如权利要求4所述的自动刹车系统，其中上述第三部分构造成：

计算当在一个方向上转动方向盘来避免碰撞时会提供的第一横向移动距离；

计算当在另一个方向上转动方向盘来避免碰撞时会提供的第二横向移动距离；及

将第一和第二横向移动距离中较小的一个确定为所需的横向移动距离。

6.如权利要求2所述的自动刹车系统，其中第二时间是在车辆的尺寸和可驾驶性的基础上计算出来的。

7.如权利要求2所述的自动刹车系统，其中第二时间是在驾驶员在紧急情况下的转向行为特性的基础上计算的。

8.如权利要求1所述的自动刹车系统，其中由第二部分产生的第一等级的刹车力随时间逐渐增加，在由第二部分产生的刹车力从第一等级刹车力转换到第二等级刹车力时在第一等级刹车力与第二等级刹车力之间出现的间隙小于一预定值。

9.如权利要求1所述的自动刹车系统，其中上述预定值是在开始产生第二等级刹车力之前持续产生第一等级刹车力的时间的基础上确定的。

10.如权利要求1所述的自动刹车系统，其中在用于预测是否能够通过操作方向盘来避免碰撞的第一预定时间及用于预测是否能够通过操作刹车踏板来避免碰撞的第二预定时间的基础上，第四部分预测在经过该预定时间后会发生的状况。

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