CN1671584A - 车辆紧急制动装置 - Google Patents

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Abstract

一种能够在紧急情况下正确地操作第二制动部件的车辆紧急制动系统，包括：用于通过增加与路面的摩擦阻力来制动车辆(A)的第二制动部件(1)、用于检测行驶方向上的障碍物的毫米波雷达(2)、用于检测操作第一制动部件的制动踏板(4)的压下速度的踏板速度传感器(5)、和用于启动第二制动部件(1)的控制器(6)，其中，当踏板速度传感器(5)检测到第一制动部件的紧急制动时，控制器(6)确定车辆(A)是否与雷达(2)检测到的障碍物碰撞，当控制器确定将碰撞时，启动第二制动部件(1)，因此，可以在紧急情况下正确地启动第二制动部件(1)。

Description

车辆紧急制动装置
技术领域
本发明涉及一种用于紧急避免车辆碰撞的车辆紧急制动系统。
背景技术
当车辆行驶在诸如结冰道路、潮湿的铺设道路、或放有沙子的干燥铺设道路的具有低磨擦系数的道路表面时，轮胎相对于路面的粘着力下降，所以车轮容易打滑。因而至今为止，利用用于制动安装在车辆上的车轮的旋转的制动系统(第一制动部件)，即使启动硬制动，制动距离也可能会过度增加，使得车辆可能撞到障碍物上，不管车辆是在高速还是低速行驶。
在具有这种低磨擦系数的路面上，由于各个车轮的打滑程度趋向于不均匀，车辆的行驶趋向于不稳定，因此，车辆可能以倾斜的角度撞到障碍物上。作为使车辆稳定行驶的部件，实际中使用如检测每个车轮的打滑程度并控制每个车轮的制动力的ABS(防抱死制动系统)，和通过用侧滑速度传感器和横向加速度传感器检测车辆的转向趋势，来控制发动机输出和车轮的制动力的VSC(车辆稳定性控制)的系统。但是，为了使这些系统高效运行，有一个先决条件，即轮胎的粘着力保持到一定程度。
为了在如上所述具有低磨擦系数的路面上避免车辆碰撞，除了传统制动系统，提出安装一个第二制动部件，用于通过增加与路面的摩擦阻力而在短距离内制动车辆。作为第二制动部件，有的在轮胎和路面之间喷洒诸如沙子和冰粒的防滑材料(见例如专利文献1至3)，有的向轮胎表面使用液体粘合剂以将防滑材料粘贴到轮胎(见例如专利文献4)，有的通过在轮胎上吹冷空气来防止冰冻道路解冻(见例如专利文献5)，有的将制动盘或锯齿状制动轮压向路面(见例如专利文献6至8)，有的通过向车辆外面充气囊来增加车辆对路面的压力(见例如专利文献9)等等。
(专利文献1；未审日本专利公开4-38204，专利文献2；未审日本专利公开7-309101，专利文献3；未审日本专利公开8-25905，专利文献4；未审日本专利公开63-2706，专利文献5；未审日本专利公开50-100703，专利文献6；未审日本专利公开49-2228，专利文献7；未审日本专利公开54-122528，专利文献8；未审日本专利公开8-40222，专利文献9；未审日本专利公开6-286586。)
发明内容
一旦启动上述第二制动部件，需要一段很长的时间才能恢复到正常，或者根本恢复不到正常。因此，希望避免不必要的启动，仅在启动确实是必需的紧急情况下才启动。
因此，本发明的一个目的是，提供一种可以准确启动第二制动部件的车辆紧急制动系统。
为了解决上述目的，该车辆紧急制动系统包括：用于制动车轮的转动的第一制动部件；用于通过增加与路面的摩擦阻力来制动车辆的第二制动部件；用于检测前进方向上存在的障碍物的障碍物检测部件；和用于通过车速和减速度检测部件来确定车辆是否将撞到所述障碍物检测部件检测到的障碍物的碰撞确定部件，其中，当通过所述碰撞确定部件确定车辆将碰撞时，启动所述第二制动部件。
作为障碍物检测部件，可以使用一种通过传感器、雷达、电视摄像机等来检测障碍物对激光、可见光、红外光束、毫米波、无线电波、诸如磁性的电磁波或诸如超声波的弹性波的反射波，或障碍物本身生成的某些东西的方法、这些电磁波或弹性波的发射波是信标的方法、对入射波进行立体观察或图像处理的方法、或者使用GPS(全球定位系统)或VICS(车辆信息通信系统)的方法。
作为碰撞确定部件，可以使用根据障碍物和车辆之间的距离以及车辆速度和加速度或减速度，进行车辆是否将撞到障碍物检测部件检测到的障碍物的计算的方法。
可以提供用于检测所述第一制动部件的硬制动的启动，或者驾驶员对于硬制动的启动要求的硬制动检测部件，因此，如果检测到所述硬制动的启动或所述启动要求，则由所述碰撞确定部件确定车辆是否将碰撞。这样，可以在紧急情况下可靠地启动第二制动部件。
该车辆紧急制动系统还可以包括硬制动增强部件，用于自动增强驾驶员通过所述第一制动部件所执行的硬制动，这样，如果通过所述碰撞确定部件确定车辆正要碰撞障碍物，则所述硬制动增强部件被启动，如果确定车辆仍要撞向障碍物，则所述第二制动部件被启动。使用硬制动增强部件，可以减少需要启动第二制动部件的情况。
在其中所述第二制动部件可以包括多个不同类型、其中提供用于检测路面条件的路面条件检测部件、以及其中根据路面条件检测部件所检测的路面条件从多个不同类型中选择所述第二制动部件的配置中，可以根据路面条件来启动一种更有效类型的第二制动部件。
也就是，例如，对于冰冻道路，在轮胎和路面之间喷洒沙子类型的第二制动部件是有效的，但是在其上放有沙子的干燥铺设道路上，它更会促进车轮的打滑。这样，通过安装多个不同类型的制动部件并有选择地使用它们，可以根据各种路面条件有效地启动第二制动部件。
作为路面条件检测部件，如日本专利公开7-112659和2002-120709中描述的那些，可以使用一种从各个车轮的滑移值的总和与车辆加速度之间的关系，或从路面对轮速的扰动的传输特性的频率响应，间接推断出路面条件的方法，或者直接利用如电视摄像机来观察路面条件的方法。
在其中启动第二制动部件之后，如果所述第一制动部件没有启动硬制动，并且通过所述碰撞确定部件确定车辆将避免与障碍物碰撞，或者确定车辆停下，则停止所述第二制动部件的启动的配置中，可以节省在第二制动部件的启动过程中诸如沙子、冰粒的防滑材料或吹向轮胎的冷空气的多余使用。
通过在启动第二制动部件时产生报警声音，驾驶员和乘客可以在第二制动部件的启动过程中为例如碰撞做好准备。当确定已避免了车辆的碰撞时，或当第二制动部件的启动已停止时，应停止报警声音。
由于该车辆紧急制动系统包括用于制动车轮的转动的第一制动部件、用于通过增加与路面的摩擦阻力来制动车辆的第二制动部件、用于检测前进方向上的障碍物的障碍物检测部件、和用于通过车速和减速度检测部件来确定车辆是否将撞到所述障碍物检测部件所检测的障碍物的碰撞确定部件，其中，当通过所述碰撞确定部件确定车辆将碰撞时，启动所述第二制动部件，所以可以在紧急情况下可靠地启动第二制动部件，并避免花费时间才能恢复正常的第二制动部件的非必要启动。
可以提供用于检测所述第一制动部件的硬制动的启动或驾驶员对硬制动的启动要求的硬制动检测部件，这样，如果检测到所述硬制动的启动或所述启动要求，则由所述碰撞确定部件确定车辆是否将碰撞。这样，可以在紧急情况下可靠地启动第二制动部件。
该车辆紧急制动系统还可以包括一个硬制动增强部件，用于自动增强由驾驶员通过所述第一制动部件执行的硬制动，于是，如果通过所述碰撞确定部件确定车辆要碰撞障碍物，则所述硬制动增强部件被启动，如果确定车辆仍要撞向障碍物，则所述第二制动部件被启动。使用硬制动增强部件，可以减少需要启动第二制动部件的情况。
在其中所述第二制动部件可以包括多个不同类型的制动部件、其中提供用于检测路面条件的路面条件检测部件、其中根据路面条件检测部件所检测的路面条件、从多个不同类型的制动部件中选择所述第二制动部件的配置中，可以根据路面条件启动一种更有效类型的第二制动部件。
在其中第二制动部件已被启动之后，如果没有启动所述第一制动部件的硬制动，并且通过所述碰撞确定部件确定车辆将避免与障碍物碰撞，或者确定车辆停下，则停止所述第二制动部件的启动的配置中，可以节省在第二制动部件的启动过程中诸如沙子、冰粒的防滑材料或吹向轮胎的冷空气的多余使用。
通过在启动第二制动部件时产生报警声音，驾驶员和乘客可以在第二制动部件的启动过程中自己为例如碰撞做好准备。
附图说明
图1是其上安装有第一实施方式的车辆紧急制动系统的车辆的示意性结构视图；
图2是示出图1的第二制动部件的示意性结构视图；
图3是示出用于启动图1的车辆紧急制动系统的算法的流程图；
图4是其上安装有第二实施方式的车辆紧急制动系统的车辆的示意性结构视图；
图5是示出用于启动图4的车辆紧急制动系统的算法的流程图；以及
图6是示出用于启动第三实施方式的车辆紧急制动系统的算法的流程图。
具体实施方式
下面，将基于图1至6对本发明的实施方式进行描述。图1至3示出了第一实施方式。如图1所示，该车辆紧急制动系统包括：用于通过在轮胎和路面之间喷洒防滑材料来增加与路面的摩擦阻力的第二制动部件1；使用毫米波来检测车辆A前面的任何障碍物的雷达2；用于检测制动踏板4的踩下速度(step-in speed)的踏板速度传感器5，制动踏板4用于启动制动各个车轮3的转动的第一制动部件(未示出)；和控制器6，用于确定如果启动第一制动部件的硬制动，车辆A是否将撞到雷达2检测到的障碍物，如果确定将撞到，则启动第二制动部件1。
在控制器6中，输入雷达2检测到的至障碍物的距离L和踏板速度传感器5检测到的制动踏板4的踩下速度S。预设一个踩下速度S的阈值ST，用作确定第一制动部件的硬制动的参考。尽管未示出，车速传感器检测到的车速V和车辆加速度传感器18检测到的车辆加速度α也被输入到控制器6。
如图2中所示，第二制动部件1利用泵7在累积器8中积聚空气，通过两个电磁阀(solenoid valve)9和10将积聚的空气提供到存储防滑材料的喷洒材料容器11，在控制器6的命令下打开各个电磁阀9和10，以通过在车轮3前面提供的喷嘴12喷洒防滑材料。在电磁阀10和喷嘴12之间提供的旁路13用于通过仅通过喷嘴12吹气来确认喷嘴12没有被阻塞并且第二制动部件1工作正常的测试。尽管未示出，为每个车轮3提供电磁阀9和10、喷洒材料容器11和喷嘴12。它们也可以仅提供给制动效果较大的前轮方。
图3是示出启动车辆紧急制动系统的控制器6的算法的流程图。首先，控制器6比较在短间隔从踏板速度传感器5输入的踩下速度S和预设的阈值ST(步骤1)，如果踩下速度S超过阈值ST，则在雷达2上进一步检查是否有障碍物(步骤2)，如果有障碍物，则通过下式根据分别从车速传感器和车辆加速度传感器18输入的车速V和车辆加速度(减速度)α，来计算第一制动部件的制动距离LB(步骤3)。
LB＝V2/(2α)                                     (1)
在公式(1)中，利用硬制动的减速度作为常量减速度α来计算制动距离LB。可以预先掌握第一制动部件的制动特性，以便基于制动特性来校正公式(1)所计算的制动距离LB。
然后，比较计算的制动距离LB和雷达2检测到的至障碍物的距离L(步骤4)，如果制动距离LB超过至障碍物的距离L，则确定车辆将撞到障碍物。因此，打开电磁阀9和10以启动第二制动部件1(步骤5)。
在此实施方式中，由第一制动部件启动硬制动是启动第二制动部件的前提。但是，如果驾驶员的硬制动的启动要求是前提，则存在一种其中还没有开始减速的情况，因此不可能估计制动距离LB。在此情况下，例如如果用于检测硬制动的启动要求的传感器的输出超过了预定阈值，最好无条件地确定车辆将撞到障碍物，并仅启动第二制动部件1。在此确定过程中，还要额外考虑至障碍物L的距离L和/或车速V。
图4和5示出了第二实施方式。如图4中所示，除了第一实施方式中的元件外，该车辆紧急制动系统还提供有用于通过滚筒14对路面压下制动盘15的第二制动部件16，和用于观察车辆A前方的路面条件的电视摄像机17。根据电视摄像机17观察到的路面条件，控制器6有选择地启动用于喷洒防滑材料的第二制动部件1和用于对路面压下制动盘15的第二制动部件16。
控制器6根据电视摄像机17所获取的路面图像，确定路面是否结冰、潮湿或干燥。如上所述，可以根据各个车轮的滑移值的总和与车辆加速度之间的关系，或路面对轮速扰动的传输特性的频率响应，间接地推断出路面条件。
图5是示出启动上述车辆紧急制动系统的控制器6的算法的流程图。如同第一实施方式中的那样，首先，控制器6比较在短间隔从踏板速度传感器5输入的踩下速度S和预设的阈值ST(步骤1)，如果踩下速度S超过了阈值ST，则进一步在雷达2上检查是否有任何障碍物(步骤2)，如果有障碍物，则通过公式(1)，根据车速V和车辆加速度(减速度)α来计算第一制动部件的制动距离LB(步骤3)。比较计算出的制动距离LB和至障碍物的距离L(步骤4)。
如果制动距离LB超过至障碍物的距离L，则确定由电视摄像机17拍摄的路面是否干燥(步骤5)，如果确定路面是干燥的，则启动用于压下制动盘15的第二制动部件16(步骤6)。否则，启动用于喷洒防滑材料的第二制动部件1(步骤7)。
尽管未示出，在第三实施方式的车辆紧急制动系统中，在图1中所示的第一实施方式的控制器6中，安装了作为硬制动增强部件的制动辅助系统，用于自动增强由驾驶员通过第一制动部件执行的硬制动，如果由公式(1)计算出的制动距离LB超过由雷达2检测的至障碍物的距离L，则首先启动该制动辅助系统，并且如果确定车辆A仍将撞到障碍物，则启动第二制动部件1。
图6是示出用于启动第三实施方式的车辆紧急制动系统的控制器6的算法的流程图。在此流程图中，省略了图3的第一实施方式中的步骤1，如果制动距离LB超过至障碍物的距离L，则在步骤4和步骤5之间的YES路径上提供了用于启动制动辅助系统的步骤41、用于计算制动辅助系统的制动距离LB1的步骤42、和用于比较制动距离LB1和雷达2所检测的至障碍物的距离L的步骤43以启动第二制动部件1。
如果提供有诸如制动辅助系统的硬制动增强部件，在图3中所示的第一实施方式的流程中的步骤1和步骤2之间的YES路径间提供用于启动硬制动增强部件的步骤，以便通过计算第一制动部件的增强硬制动的制动距离LB1，并将之与至障碍物的距离L进行比较来确定车轮碰撞。
在上述实施方式中，使用毫米波雷达作为障碍物检测部件，使用用于制动踏板的踏板速度传感器作为硬制动检测部件。但是，这些障碍物检测部件和硬制动检测部件并不限于实施方式中的那些，而可以使用上述各种方法。对于第二制动部件，同样可以使用能够增加与路面的摩擦阻力的任何东西。也就是，可以使用上述各种部件。

Claims (6)

1.一种用于车辆的紧急制动系统，包括：
用于制动车轮的转动的第一制动部件；
用于通过增加与路面的摩擦阻力来制动车辆的第二制动部件；
用于检测前进方向上存在的障碍物的障碍物检测部件；和
用于确定车辆是否将撞到所述障碍物检测部件检测到的障碍物的碰撞确定部件，
其中，当通过所述碰撞确定部件确定车辆将碰撞时，启动所述第二制动部件。
2.如权利要求1所述的用于车辆的紧急制动系统，其中，提供用于检测所述第一制动部件的硬制动的启动或驾驶员对硬制动的启动要求的硬制动检测部件，并且其中，如果检测到所述硬制动的启动或所述启动要求，则由所述碰撞确定部件来确定车辆是否将碰撞。
3.如权利要求1所述的用于车辆的紧急制动系统，还包括硬制动增强部件，用于自动增强由驾驶员通过所述第一制动部件执行的硬制动，其中，如果由所述碰撞确定部件确定车辆正要碰撞障碍物，则所述硬制动增强部件被启动，如果确定车辆仍要撞向障碍物，则所述第二制动部件被启动。
4.如权利要求1-3中的任何一个所述的用于车辆的紧急制动系统，其中，第二制动部件包括多个不同类型的制动部件，其中，提供用于检测路面条件的路面条件检测部件，根据路面条件检查部件所检测的路面条件，从多个不同类型的制动部件中选择所述第二制动部件。
5.如权利要求1-4中的任何一个所述的用于车辆的紧急制动系统，其中，在第二制动部件已被启动后，如果没有启动所述第一制动部件的硬制动，并且所述碰撞确定部件确定车辆将避免与障碍物碰撞，或者确定车辆停下，则停止所述第二制动部件的启动。
6.如权利要求1-5中的任何一个所述的用于车辆的紧急制动系统，其中，当启动所述第二制动部件时产生报警声音。
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