DE19924255B4

DE19924255B4 - Vorrichtung und Verfahren zur automatischen Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung

Info

Publication number: DE19924255B4
Application number: DE19924255A
Authority: DE
Inventors: Akira Kanagawa Higashimata; Hideo Kanagawa Iwamoto; Takenori Kanagawa Hashizume
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2019-05-28
Also published as: DE19924255A1; JP3926925B2; JPH11334552A; US6249738B1

Abstract

Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug umfassend: einen Fahrzeugabstandsdetektor (11) zur Erfassung eines Fahrzeugabstandes (LT) von dem Fahrzeug zu einem anderen Fahrzeug, welches vor dem Fahrzeug herfährt; einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor (21), welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) des Fahrzeugs erfaßt; eine Fahrzeugabstandssteuerung (50) zur Berechnung eines Zielwerts (V*) der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei der Zielwert (V*) der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird, um den erfaßten Wert des Fahrzeugabstands zu einem Zielwert (LT*) des Fahrzeugabstandes zu machen; und eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerung (51), welche auf den Zielwert der Fahrzeuggeschwindigkeit der Fahrzeugabstandssteuerung (50) reagiert, und einen Zielwert (For^) einer durch das Fahrzeug aufzubringenden Fahrzeugkraft (Thr) in eine Fahrzeugantriebskraft (Thr) für ein Fahrzeugantriebssystem und eine Fahrzeugbremskraft (Pbrk) für ein Fahrzeugbremssystem berechnet; dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung weiter einen Komparator (524, Schritt 1), welcher den erfaßten Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem eingestellten unteren Grenzwert (VL) vergleicht, wobei der untere Grenzwert (VL) eine untere Geschwindigkeitsseite eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsbereiches definiert; einen Steuerungsfreigabebefehlsgenerator...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, so daß die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich einer Zielfahrzeuggeschwindigkeit gehalten wird, um einem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen, welches vor dem Fahrzeug in einem geeigneten Fahrzeug-Zwischenabstand fährt.
Die am 27. April 1993 veröffentlichte japanische Patentanmeldung JP 5-104993 A beschreibt eine Nachfolgesteuerungsvorrichtung für ein vorausfahrendes Fahrzeug, welche einen Öffnungswinkel einer Motordrosselklappe eines Kraftfahrzeugs und eine Bremskraft steuert, die im Betrieb von einem Fahrzeugbremssystem auf das Fahrzeug gemäß einer Abweichung zwischen einem sicheren Fahrzeug-Zwischenabstand, welcher auf der Grundlage eines erfaßten Wertes einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Relativgeschwindigkeit zu dem vorausfahrenden Fahrzeug bestimmt wird, und einem erfaßten Wert des Fahrzeug-Zwischenabstands ausgeübt wird.
Bei einer derartigen oben beschriebenen Vorrichtung wird ein Bereich einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs, bei dem es dem vorausfahrenden Fahrzeug nachfolgt (sogenannter Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsbereich, z. B. 40 km/h bis 110 km/h) vorgeschrieben. Daher ist die Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug zum Nachfahren des vorausfahrenden Fahrzeugs zu einem Zeitpunkt freigegeben und somit nicht wirksam, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird und den vorgeschriebenen unteren Grenzgeschwindigkeitswert unterschreitet.
Wenn das vorausfahrende Fahrzeug verzögert wird, so daß das Fahrzeug dementsprechend verzögert wird, wobei die Bremse des Fahrzeugs in der vorveröffentlichten Nachfolgesteuerungsvorrichtung für ein vorausfahrendes Fahrzeug angewandt wird, wird jedoch die Nachfolgesteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug freigegeben und ein plötzlicher Verzögerungsabfall, ein sogenannter plötzlicher G-Abfall (Erdbeschleunigung) tritt auf, so daß Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs einen Ruck bzw. einen Stoß empfangen und ihnen ein unangenehmes Gefühl vermittelt wird.
Die JP 08-118996 A beschreibt eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungseinrichtung, welche zur Gefahr der Verhinderung einer Kollision mit einem vorausfahrenden Fahrzeug verhindert, dass die Geschwindigkeitssteuerung im Zeitpunkt einer Verzögerung freigegeben wird, selbst wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine vorbestimmte Grenzgeschwindigkeit ist. Eine Freigabe erfolgt dabei durch den Fahrer.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Durchführung einer automatischen Steuerung einer Fahrzeuggeschwindigkeit eines Fahrzeugs bereitzustellen, bei dem eine das Fahrzeugbremssystem verwendende Bremssteuerung fortgeführt wird, um das Auftreten eines plötzlichen Verzögerungsabfalls (G) zu verhindern, selbst wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird und den eingestellten unteren Grenzgeschwindigkeitswert des Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsbereichs unterschritten hat, während das Fahrzeug verzögert wird, um dem vorausfahrenden Fahrzeug nachzufolgen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist somit eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, mit einem Fahrzeug-Zwischenabstanddetektor zur Erfassung eines Fahrzeug-Zwischenabstandes von dem Fahrzeug zu einem anderen Fahrzeug, welches dem Fahrzeug vorausfährt und einem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen. Weiter ist eine Fahrzeug-Zwischenabstandsteuerung vorgesehen, welche einen Zielwert der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, wobei der Zielwert der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird, um den erfaßten Wert des Fahrzeug-Zwischenabstandes gleich einem Zielwert des Fahrzeug-Zwischenabstandes zu machen. Eine Fahrzeuggeschwindigkeitsservosteuerung, welche auf den Zielwert der Fahrzeuggeschwindigkeit von der Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerung reagiert, berechnet einen Zielwert einer Fahrzeugkraft, welche durch das Fahrzeug aufgebracht werden muß, um die Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß dem Zielwert der Fahrzeuggeschwindigkeit zu ändern, und verteilt den Zielwert der durch das Fahrzeug aufgebrachten Fahrzeugkraft auf eine Fahrzeugantriebskraft für ein Fahrzeugantriebssystem und eine Fahrzeugbremskraft für ein Fahrzeugbremssystem. Ein Vergleicher bzw. Komparator vergleicht den erfaßten Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem eingestellten unteren Grenzwert der Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsbereich. Ein Steuerungsfreigabebefehlsgenerator, welcher auf ein Ergebnis eines Vergleichs des Vergleichers reagiert, erzeugt und gibt einen Freigabebefehl aus, um eine Berechnung des Zielwerts der Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerung freizugeben bzw. auszusetzen und um die Berechnung des Zielwerts der Fahrzeugkraft durch die Fahrzeuggeschwindigkeitsservosteuerung freizugeben bzw. auszusetzen. Ein Funktionsgenerator, welcher auf das Ergebnis des Vergleichs durch den Vergleicher reagiert, erzeugt und gibt eine vorbestimmte Funktion an das Fahrzeugbremssystem aus, um ausschließlich eine Steuerung der Fahrzeugbremskraft durch das Fahrzeugbremssystem fortzuführen.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerungsverfahren für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, umfassend die Schritte des Erfassens eines Fahrzeug-Zwischenabstandes von dem Fahrzeug zu einem anderen Fahrzeug, welches vor dem Fahrzeug fährt; des Erfassens einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs; des Berechnens eines Zielwerts der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei der Zielwert der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird, um den erfaßten Wert des Fahrzeug-Zwischenabstandes gleich einem Zielwert des Fahrzeug-Zwischenabstandes zu machen; und des Berechnens eines Zielwerts einer Fahrzeugkraft, welche durch das Fahrzeug aufgebracht werden muß, um die Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß dem Zielwert der Fahrzeuggeschwindigkeit zu ändern bzw. zu variieren. Weiter umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte des Verteilens des Zielwerts der Fahrzeugkraft, welche durch das Fahrzeug aufgebracht werden muß, in eine Fahrzeugantriebskraft für ein Fahrzeugantriebssystem und eine Fahrzeugbremskraft für ein Fahrzeugbremssystem; des Vergleichens des erfaßten Werts der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem eingestellten unteren Grenzwert der Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsbereich; des Ausgebens eines Freigabebefehls, um eine Berechnung des Zielwerts der Fahrzeuggeschwindigkeit freizugeben, und um die Berechnung des Zielwerts der Fahrzeugkraft freizugeben; und des Ausgebens einer vorbestimmten Funktion an das Fahrzeugbremssystem, um ausschließlich eine Steuerung der Fahrzeugbremskraft über das Fahrzeugbremssystem fortzuführen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
1A eine erläuternde Ansicht eines Kraftfahrzeugs, bei welchem eine Vorrichtung zur Durchführung einer automatischen Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anwendbar ist;
1B ein Kreisblockdiagramm einer Steuerung der in 1A gezeigten Vorrichtung;
2 ein Funktionsblockdiagramm der Steuerung der in 1A gezeigten Vorrichtung;
3 ein detailliertes Funktionsblockdiagramm eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblocks der in 2 gezeigten Steuerung;
4 eine erläuternde Ansicht von Berechnungsmethoden, welche in einem Drosselklappenpositions-Berechnungsblock und einem Bremsdruckservoberechnungsblock im in 3 gezeigten Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblock ausgeführt werden;
5 ein Betriebsflußdiagramm, welches ein Freigabeprozeßprogramm eines Nachfolgesteuerungsbetriebs für ein vorausfahrendes Fahrzeug gemäß dem in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 ein detailliertes Funktionsblockdiagramm des Fahrzeuggeschwindigkeits-Servorsteuerungsblocks der in 2 gezeigten Steuerung; und
7A, 7B und 7C Timing- bzw. Zeitsteuerungsdarstellungen zur Erläuterung von Änderungen eines Zielfahrzeug-Zwischenabstandes, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Bremsflüssigkeitsdrucks, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) verringert wird und einen unteren eingestellten Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert (V_L) gemäß dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel unterschritten hat.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen für ein erleichtertes Verständnis der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1A zeigt eine erläuternde Darstellung eines Kraftfahrzeugs, bei welchem eine Vorrichtung zur Steuerung einer Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.
In 1A ist ein Fahrzeug-Zwischenabstandssensor (Kopf) 1 ein Sensorkopf von einem Radartyp derart, daß ein Laserstrahl einen vorgegebenen Abtastwinkel in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs abtastet und die reflektierten Strahlen von Objekten, welche im allgemeinen in einer durch den Abtastwinkel definierten vorderen Erfassungszone vorhanden sind, empfangen werden, um die Objekte, z. B. ein vorausfahrendes Fahrzeug, zu erfassen. Es sei angemerkt, daß anstelle des Laserstrahls elektromagnetische Wellen oder Ultraschallwellen verwendet werden können. Der Fahrzeug-Zwischenabstandssensor 1 ist im US-Patent US 5,710,565 A (veröffentlicht am 24. Januar 1998) dargestellt.
Ein an einer Ausgangswelle eines automatischen Getriebes 4 befestigter Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 gibt ein Impulsfolgensignal aus, dessen Periode einer Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle des automatischen Getriebes 4 entspricht.
Ein Drosselklappenpositionsaktuator 3 (z. B. als Gleichstrommotor ausgebildet) betätigt eine Drosselklappe eines mit dem automatischen Getriebe 4 in Verbindung stehenden Motors, um diese in Reaktion auf ein Befehlssignal für einen Drosselklappenöffnungswinkel zu öffnen oder zu schließen, um die dem Motor zugeführte Ansaugluftmenge zu variieren, um ein Motorabtriebsdrehmoment einzustellen.
Das automatische Getriebe (A/T) 4 ändert sein Übersetzungsverhältnis entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem oben beschriebenen Motorabtriebsdrehmoment.
Ein Bremssystem 6 dient zum Aufbringen einer Bremskraft, welche auf das in 1A gezeigte Fahrzeug wirkt.
Eine Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerung 5 umfaßt einen Mikrocomputer und dessen Zusatzteile, wie in 1B gezeigt.
Der Mikrocomputer der Steuerung 5 umfaßt eine CPU (Central Processing Unit) 5b, ein RAM (Random Access Memory) 5c, ein ROM (Read Only Memory) 5d, eine Eingangsschnittstelle (input port) 5a, eine Ausgangsschnittstelle (output port) 5e und einen zentralen Bus, wie in 1B gezeigt.
Die Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerung 5 berechnet eine Zielfahrzeuggeschwindigkeit basierend auf einem erfaßten Wert des Fahrzeug-Zwischenabstandes und einem erfaßten Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit und steuert den Einsatz bzw. die Betätigung des Drosselklappenpositionsaktuators 3, des automatischen Getriebes 4 und des Bremssystems 6. Die Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerung 5 besteht aus Software umfassenden Steuerungsblöcken 11, 21, 50 und 51, wie in 2 gezeigt. Details der Funktion der Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerung 5 werden nachfolgend beschrieben.
2 zeigt das Funktionsblockdiagramm der Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerung 5 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In 2 mißt ein Verarbeitungsblock 11 für ein gemessenes Abstandssignal eine Zeitdauer von einem Zeitpunkt, an welchem der Laserstrahl ausgestrahlt wird, um den Erfassungsbereich des Fahrzeug-Zwischenabstandssensors 1 abzutasten, bis zu einem Zeitpunkt, an welchem der reflektierte Laserstrahl den Kopf 1 erreicht, um den Fahrzeug-Zwischenabstand L_T (räumlich) von dem mit der in 1A dargestellten Vorrichtung ausgestatteten Fahrzeug zu einem anderen Fahrzeug (sogenanntes vorausfahrendes Fahrzeug), welches vor dem Fahrzeug herfährt, zu berechnen.
Es sei angemerkt, daß, falls eine Vielzahl von vorausfahrenden Fahrzeugen durch den Fahrzeug-Zwischenabstandssensor 1 erfaßt werden, eines der vorausfahrenden Fahrzeuge, welchem gefolgt werden soll, spezifiziert wird, und der Fahrzeug-Zwischenabstand des spezifizierten vorausfahrenden Fahrzeugs berechnet wird.
Da ein Verfahren zur Auswahl eines spezifizierten von mehreren vorausfahrenden Fahrzeugen wohl bekannt ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet. Ein derartiges Auswahlverfahren ist z. B. im am 20. Januar 1998 veröffentlichten US-Patent Nr. 5,710,565 offenbart, dessen Offenbarungsgehalt durch ausdrückliche Bezugnahme auf diese Schrift in die vorliegende Erfindung eingeführt wird.
Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal-Verarbeitungsblock 21 mißt eine Periode des Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulses vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2, um die Fahrzeuggeschwindigkeit abzuleiten.
Zusätzlich umfaßt ein Steuerungsblock 50 für das Nachfolgen des vorausfahrenden Fahrzeugs einen Relativgeschwindigkeitsberechnungs-Block 501, einen Ziel-Fahrzeug-Zwischenabstandseinstellblock 503 und einen Fahrzeug-Zwischenabstands-Steuerungsblock 502.
Der Steuerungsblock 50 für das Nachfolgen des vorausfahrenden Fahrzeugs berechnet einen Ziel-Fahrzeug-Zwischenabstand L_T* und eine Zielfahrzeuggeschwindigkeit V* basierend auf den erfaßten Werten L_T und V des Fahrzeug-Zwischenabstandes und der Geschwindigkeit.
Der Relativgeschwindigkeitsberechnungs-Block 501 berechnet eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug basierend auf dem erfaßten Wert des Fahrzeug-Zwischenabstandes durch den Verarbeitungsblock 11 für das gemessene Abstandssignal.
Der Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerungsblock 502 berechnet die Zielfahrzeuggeschwindigkeit V*, um den Fahrzeug-Zwischenabstand unter Beachtung der Relativgeschwindigkeit ΔV gleich dem Ziel-Fahrzeug-Zwischenabstand L_T* zu machen.
Der Ziel-Fahrzeug-Zwischenabstandseinstellblock 503 stellt den Ziel-Fahrzeug-Zwischenabstand L_T* ein, welcher der Fahrzeuggeschwindigkeit V_T des vorausfahrenden Fahrzeugs oder der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs (oder V) des Fahrzeugs selbst entspricht.
Des weiteren steuert ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblock 51 eine Drosselklappenwinkelposition (oder eine sogenannte Drosselklappenposition) der Motordrosselklappe durch den Drosselklappenpositionsaktuator 3, das Übersetzungsverhältnis des automatischen Getriebes 4 und/oder die Bremskraft des Bremssystems 6.
Somit steuert die Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerung 5 die Fahrzeuggeschwindigkeit derart, daß das Fahrzeug mit einer sicheren Geschwindigkeit selbst während des Fahrens auf einer kurvigen Straße fahren kann.
Im Detail umfaßt der Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblock 51 einen Antriebskraft-Berechnungsblock 511, einen Antriebskraftverteilblock 512, einen Drosselposition-Servoberechnungsblock 513 und einen Bremsdruck-Servoberechnungsblock 514.
Der Fahrzeuggeschwindigkeit-Servosteuerungsblock 51 steuert die Drosselklappenwinkelposition Thr (Öffnungswinkel) über den Drosselaktuator 3 und den Bremsflüssigkeitsdruck Pbrk des Bremssystems 6, so daß die Fahrzeuggeschwindigkeit V derart eingestellt wird, daß sie mit der Zielfahrzeuggeschwindigkeit V* übereinstimmt.
Der Antriebskraft-Berechnungsblock 511 berechnet eine Zielantriebs-Bremskraft For^, so daß die Fahrzeuggeschwindigkeit V mit der Zielfahrzeuggeschwindigkeit V* übereinstimmt.
Der Antriebskraftverteilblock 512 verteilt die Zielantriebskraft For^ in eine Zielantriebskraft Thr bezüglich des Drosselpositions-Servoberechnungsblocks 513 und eine Zielbremskraft Pbrk bezüglich des Bremsdruck-Servoberechnungsblocks 514.
Der Drosselpositions-Servoberechnungsblock 513 regelt den Drosselaktuator 3 entsprechend der Zielantriebs-Bremskraft For^ und regelt das Bremssystem 6 entsprechend der Zielbremskraft. Unter der Zielantriebs/Bremskraft wird der Zielwert einer Fahrkraft bzw. Fahrzeugkraft verstanden, welche durch das Fahrzeug aufgebracht werden muß.
Nachfolgend wird ein Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerungssystem unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Das System der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeitssteuervorrichtung im in 1A dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein sogenanntes Ein-Eingangs- und Zwei-Ausgangs-System, welches die beiden Zielwerte des Fahrzeug-Zwischenabstandes L_T und der Relativgeschwindigkeit ΔV über einen einzigen Eingang (der Zielfahrzeuggeschwindigkeit) steuert.
Somit ist das Steuerungssystem für eine Verwendung einer Zustandsrückkopplung (Regler) ausgelegt.
Zustandsvariablen x₁ und x₂ des Steuerungssystems sind gemäß den nachfolgenden Gleichungen definiert: x₁ = V_T – V (1) x₂ = L_T* – L_T (2).
In den Gleichungen (1) und (2) bezeichnet V_T die Fahrzeuggeschwindigkeit des erfaßten vorausfahrenden Fahrzeugs.
Zusätzlich wird ein Steuerungseingang, d. h. ein Ausgangssignal der Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerung 5, mit ΔV* bezeichnet, welches durch die nachfolgende Gleichung definiert ist: ΔV* = V_T – V* (3) Der Fahrzeug-Zwischenabstand L_T ist wie folgt gegeben: L_T = ∫(V_T – V)dt + L₀ (4).
In der Gleichung (4) bezeichnet L₀ einen Initialwert des Fahrzeug-Zwischenabstandes L_T.
Das Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosystem kann ungefähr in einer Weise ausgedrückt werden, bei der die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit V (= Vs) bezüglich der Zielfahrzeuggeschwindigkeit V* eine erste Befehlsverzögerung bereitstellt, wie durch die Gleichung 5 von Tabelle 1 beschrieben.
In der Gleichung (5) ist S ein Laplace-Transformatoroperator und τv bezeichnet eine Zeitkonstante.
Es sei angenommen, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs V_T konstant bleibt.
Die Gleichung (6) in Tabelle 2 kann bei dieser Annahme gemäß den numerischen Gleichungen in (1), (2) und (3) erhalten werden.
Des weiteren kann die Zustandsgleichung des Systems in Gleichung (7) von Tabelle 3 beschrieben werden.
In der Gleichung (7) von Tabelle 3 bezeichnet Vs V.
Somit kann die Zustandsgleichung des Systems in einer Gleichung (8) in Tabelle 4 beschrieben werden.
Der Steuerungseingang u, welcher eine Zustandsrückkopplung ausführt, ist durch die Gleichung (9) in Tabelle 5 gegeben.
Die Zustandsgleichung des Gesamtsystems, bei der die Zustandsrückkopplung ausgeführt wird, wird durch die Gleichung (10) in Tabelle (5) angegeben.
Wenn eine Gleichung (11) in Tabelle 5 festgelegt wird, kann eine charakteristische Gleichung wie folgt abgeleitet werden:
Basierend auf einer Transfercharakteristik des oben beschriebenen Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosystems werden Verstärkungs- bzw. Stellfaktoren fd und fv eingestellt, so daß Charakteristiken des Konvergierens des Fahrzeug-Zwischenabstandes L_T zum Ziel-Fahrzeug-Zwischenabstand L_T* und des Konvergierens der Relativgeschwindigkeits ΔV nach Null die gewünschten Charakteristiken bereitstellen, wie in den Gleichungen (12) und (13) von Tabelle 5 und (14) und (15) von Tabelle 6 ausgedrückt.
Somit wird die Zielfahrzeuggeschwindigkeit V* zur Ausführung der Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerung abgeleitet wie in den Gleichungen (16) und (17) von Tabelle 7 dargestellt, entsprechend den numerischen Gleichungen (3) und (9).
3 zeigt ein Steuerungsblockdiagramm des in 2 dargestellten Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblocks 51.
Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblock 51 ist ausgelegt, um eine robuste Modellanpassungssteuerungstechnik zu verwenden, wobei der Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblock 51 in 2A dargestellt ist.
Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblock 51 ist derart ausgelegt, daß er eine robuste Modellanpassungssteuerungstechnik verwendet, wobei der Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblock 51 aufgebaut ist, z. B. aus einem robustem Kompensator, welcher als Störungsschätzer eingesetzt wird, und einem Modellanpassungskompensator, welcher die gesamte Reaktionscharakteristik des Fahrzeuggeschwindigkeit-Servosteuerungsblocks 50 im wesentlichen einer Reaktionscharakteristik eines Normal-(Standard-)Modells angleicht, um für den Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsblock 51 ein robustes Steuerungssystem für eine Veränderung eines Fahrbahnoberflächengradienten bereitzustellen. Der robuste Kompensator schätzt und kompensiert derartige externe Störungen als ein Modellfehler des gesteuerten Objekts (nämlich des Fahrzeugs) und einen Fahrwiderstand des gesteuerten Objekts, so daß der Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblock 51 durch ein Steuerungssystem bereitgestellt werden kann, bei dem eine tatsächliche Charakteristik mit einem linearen Modell Gv(s) in Übereinstimmung gebracht wird.
In 3 bezeichnet H(S) einen robusten Filter, welcher eine externe Störungseliminationsperformance bestimmt und in Gleichung (a) von Tabelle 8 ausgedrückt ist.
Zusätzlich bestimmt in 3 der Modellanpassungskompensator die Reaktionscharakteristik auf Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen mittels eines Normalmodells R₂(S) in einem Mitkopplungsbereich (feedforward section) und bestimmt die externe Störungseliminationsperformance und eine Stabilität mittels eines Normalmodells R₁(S) in einem Rückkopplungsbereich.
Beispielsweise besteht der Modellanpassungskompensator aus zwei Erstbefehls-Verzögerungs-Tiefpaß-Filtern (first-order lag low-pass filters) wie in den Gleichungen (b) und (c) von Tabelle 8 dargestellt.
In den Gleichungen (a), (b) und (c) von Tabelle 8 sind τc, T1 und T2 Zeitkonstanten.
Das Linear-Approximationsmodell Gv(S) des Fahrzeugs, welches das gesteuerte Objekt darstellt, gibt eine Integrationscharakteristik wie in Gleichung (d) von Tabelle 8 ausgedrückt.
Aus der obigen Beschreibung kann die Zielantriebs/Bremskraft For-hat (For^) abgeleitet werden, wie in den Gleichungen (e) und (f) von Tabelle 9 dargestellt.
In den Gleichungen (d), (e) und (f) bezeichnet M eine Konstante.
Verfahren zur Berechnung des Drosselwinkelpositionsbefehlswerts Thr (Öffnungswinkel) und zur Berechnung des Bremsdruckbefehlswert Pbrk im Antriebskraftverteilungsblock 512 werden durch einen in 4 gezeigten Aufbau erreicht.
Zuerst wird ein Drehmomentbefehlswert Ter durch Transformation der Zielantrieb/Bremskraft For^ unter Verwendung von Gleichung (g) aus Tabelle 9 abgeleitet.
In der Gleichung (g) von Tabelle 9 bezeichnet Rt einen Effektivradius jedes Straßenrads des Fahrzeugs, welches gesteuert werden soll, Gm bezeichnet ein Übersetzungsverhältnis des automatischen Getriebes 4 des Fahrzeugs und Gf bezeichnet ein Endübersetzungsverhältnis.
Bei der Drosselpositionssteuerung wird der Befehlswert der Drosselklappenwinkelposition vom Drehmomentbefehlswert Ter und einer Motordrehzahl Ne unter Verwendung einer in 4 gezeigten nicht linearen Kompensationsabbildung des Drosselklappenöffnungswinkels bezüglich eines in 4 gezeigten im Voraus gespeicherten Motorabtriebsdrehmoments hergeleitet. Dann steuert der Drosselpositions-Servoberechnungsblock 513 in antreibender Weise den Drosselklappenaktuator 3 unter Verwendung eines Antriebsstroms, welcher eine Abweichung zwischen der Zieldrosselwinkelposition und der aktuellen Drosselwinkelposition entspricht.
Andererseits wird im Falle der Bremssteuerung zur Verzögerung des Fahrzeugs der Bremsfluiddruckbefehlswert Pbrk dem Bremsdruck-Servoberechnungsblock 514 zugeführt, wenn der Drosselklappenpositionswinkelbefehlswert Null angibt, d. h. wenn die Drosselklappe vollständig geschlossen ist.
Der Bremssteuerungsblock 514 steuert das Bremssystem 6 über einen Bremsdruckaktuator 6 im Bremssystem unter Verwendung eines Antriebsstroms in antreibender Weise.
Der Bremsfluiddruckbefehlswert Pbrk wird durch Ableiten eines Drehmoments Te0 von einer in 4 gezeigten Abbildung eines im Voraus gespeicherten Motorabtriebsdrehmoments während des vollständigen Schließens der Drosselklappe bezüglich der Motordrehzahl Ne berechnet, wenn die Drosselklappe vollständig geschlossen ist, und das Drehmoment Te0 wird vom berechneten Drehmomentwert Ter abgezogen, wenn der Drosselklappenöffnungswinkelbefehlswert (Winkelposition) auf Null gestellt wird.
Das heißt, der Bremsfluiddruckbefehlswert Pbrk wird wie in der Gleichung (h) von Tabelle 9 angegeben hergeleitet.
In Gleichung (h) von Tabelle 9 bezeichnet Ab einen Bereich jedes Radzylinders des Fahrzeugs, Rb bezeichnet einen wirksamen Radius jeder Bremsscheibe des Fahrzeugs und μb bezeichnet einen Reibungskoeffizient eines Bremsscheibenbelags jedes Rads des Fahrzeugs.
Es sei angemerkt, daß obwohl in den 3 und 4 nicht gezeigt, ein Getriebeübersetzungsverhältnis-Steuerungsblock angebracht werden kann, welcher einen Herunterschaltbefehl oder einen Heraufschaltbefehl an das automatische Getriebe A/T 4 entsprechend dem Drosselklappenöffnungwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ausgibt.
Bei der Steuerung zum Nachfahren eines vorausfahrenden Fahrzeugs wird die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch eingestellt, um einen Fahrzeug-Zwischenabstand konstant zu halten, wenn die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs während des Nachfahrens des Fahrzeugs variiert wird.
Wenn somit das vorausfahrende Fahrzeug, welchem das Fahrzeug folgen soll, verzögert bzw. abgebremst wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird, wobei die untere Grenzgeschwindigkeit V_L (zum Beispiel 40 km/h) unterschritten wird, wird die Nachfolgesteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug ausgesetzt.
Insbesondere in einem Fall, bei dem das Fahrzeug während der Verwendung bzw. Betätigung der Bremse verzögert wird, wird die Bremse, welche bis zum jetzigen Zeitpunkt am Fahrzeug gebremst hat, ebenfalls freigegeben, so daß der oben beschriebenen plötzliche G-Abfall auftritt und den Fahrzeuginsassen ein Gefühl eines Rucks bzw. Stoßes gegeben wird.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jedoch in dem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird und die eingestellte untere Grenzfahrzeuggeschwindigkeit V_L während der Verwendung der Bremse unterschreitet, um dem verzögerten, vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen, die Bremssteuerung für das Fahrzeugbremssystem 6 noch in einer derartigen Weise fortgesetzt, daß die vorliegende Verzögerung beibehalten wird.
Im Detail wird in einem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird und die eingestellte untere Grenzfahrzeuggeschwindigkeit (V_L) infolge der Anwendung des Nachfahrsteuerungsblocks 50 für das vorausfahrende Fahrzeug unterschritten hat, die Bremssteuerung durch den Bremsdruck-Servoberechnungsblock 514 fortgeführt und alle Steuerungen des in 2 gezeigten Steuerungssystems ausgesetzt. Zusätzlich informiert die Steuerung 5 die Fahrzeuginsassen, daß nur die Bremssteuerung innerhalb der Steuerung 5 fortgeführt wird.
Wenn nur die Bremsbetätigung durch den Bremsdruck-Servoberechnungsblock 514 fortgeführt wird und entweder eine Bremspedalbetätigung (Niederdrücken) oder eine Gaspedalbeschleunigungsbetätigung (Niederdrücken) ausgeführt wird, so daß eine Fahrabsicht des Fahrzeugfahrers bestätigt wird, bestimmt die Steuerung 5, daß nachfolgend die eigene Fahrbetätigung des Fahrers in dessen Verantwortung ausgeführt wird und gibt ihre eigene Nachfahrsteuerung auf, so daß sie annulliert wird (die gesamten Nachfahrsteuerungselemente für das vorausfahrende Fahrzeug inklusive der Bremssteuerung).
Dementsprechend kann ein derartiges Phänomen wie der oben beschriebene G-Abfall oder das Gefühl eines Rucks bzw. Stoßes verhindert werden und ein geeigneter Fahrzeug-Zwischenabstand kann beibehalten werden.
5 zeigt ein Löse- bzw. Freigabeprozeßprogramm der Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Im Schritt 1 bestimmt die CPU 5b der Steuerung 5, ob die vorliegende Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines erlaubten Bereichs der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, um die Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug auszuführen.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als der untere Grenzwert (V_L) im Schritt 1 ist, wird der in 5 gezeigte Freigabeprozeß beendet, um die Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug fortzusetzen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V geringer als die eingestellte untere Grenzgeschwindigkeit V_L ist, geht das Programm zum Schritt 2 weiter.
Im Schritt 2 werden Bedingungen zur Freigabe der Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug bestimmt, nämlich Bedingungen für das Freigeben der Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug wie z. B. das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Bremsbetätigung durch die Steuerung 5 (den Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblock 514), das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Bremsbetätigung oder ein Niederdrücken des Gaspedals durch den Fahrer, oder den Zustand des angehaltenen Fahrzeugs.
Genauer im Schritt 21 bestimmt die CPU 5b der Steuerung 5, ob ein Grund für die Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit und das Abfallen unter die eingestellte untere Grenzgeschwindigkeit V_L aufgrund einer Bremsbetätigung vorliegt.
In einem Schritt 22 bestimmt die CPU 5b der Steuerung 5, ob die Fahrzeugverzögerung nur infolge einer Motorbremse ausgeführt worden ist.
Wenn der Bremsfluiddruckbefehlswert Pbrk auf Null gestellt ist, kann in Betracht gezogen werden, daß die Verzögerung nur infolge der Motorbremse ausgeführt worden ist. Dann geht das Programm zum Schritt 4, in welchem bestimmt wird, daß kein Problem auftritt, selbst wenn alle Nachfahrsteuerungen für das vorausfahrende Fahrzeug freigegeben sind. Der Freigabeprozeß der Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug wird ausgeführt.
In einem Schritt 22 bestätigt die CPU 5b der Steuerung 5, ob der Grund für die Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Unterschreitens des eingestellten unteren Grenzwerts V_L in einer Bremsbetätigung durch den Fahrer begründet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu einem normalen Bremsschalter (einem Bremslichtschalter) ein Bremszusatzschalter angeordnet, welcher bestimmen kann, ob der Fahrer das Bremspedal während der Bremsbetätigung des nachgefolgten, vorausfahrenden Fahrzeugs niedergedrückt hat.
In einem Schritt 23 bestimmt die CPU der Steuerung 5, ob der Grund, daß sich die Fahrzeuggeschwindigkeit V verringert und die untere Grenzlinie unterschreitet in einem Niederdrücken des Gaspedals durch den Fahrer begründet liegt. Während der Bremsbetätigung gemäß der Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug ergibt der Öffnungswinkel der Drosselklappe Null.
Im Gegensatz dazu, wenn der Drosselklappenöffnungswinkel durch einen vorbestimmten Wert, z. B. zwei Grad oder mehr, geöffnet wird, kann in Betracht gezogen werden, daß das Gaspedal durch den Fahrer niedergedrückt worden ist.
Wenn der Beschleunigungsvorgang ausgeführt worden ist, kann bestimmt werden, daß der Fahrbetrieb des Fahrzeugs nachfolgend durch den Fahrer ausgeführt worden ist und das Programm geht zum Schritt 4 weiter, in welchem der Freigabeprozeß der Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug ausgeführt wird.
Im Schritt 24 bestätigt die CPU 5b der Steuerung 5, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit im wesentlichen Null ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V im Schritt 4 im wesentlichen Null ist (V = 0), fährt das Programm im Schritt 4 fort, um den Freigabeprozeß auszuführen.
Wenn alle oben beschriebenen Bedingungen zur Freigabe der Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug nicht erfüllt sind, führt das Programm zu einem Schritt 3, wie in 5 gezeigt.
Im Schritt 3 wird nur die Bremssteuerung durch einen Schalter SW3, einen Funktionsgenerator 522 und den Bremsdruck-Servoberechnungsblock 514 und das Bremssystem 6 fortgeführt, wie in 6 gezeigt, jedoch ist die weitere Nachfahrsteuerung freigegeben.
Im Detail wird in einem Schritt 31 die Freigabe aller Nachfahrsteuerungen für das vorausfahrende Fahrzeug mit Ausnahme der Reihe der oben beschriebenen Bremssystemkomponenten ausgeführt.
Es sei angemerkt, daß, wenn einmal in diese Steuerungslogik des Schritts 3 eingetreten worden ist, das Fahrzeug nicht in die Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug zurückfällt, selbst wenn das vorausfahrende Fahrzeug beschleunigt wird.
Im Schritt 32 bestätigt die CPU 5b der Steuerung 5 den Fluiddruckbefehlswert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V verringert wird, wobei der untere Grenzwert L_T der Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug unterschritten wird.
Wenn der Bremsfluiddruckbefehlswert größer als ein vorbestimmter Bremsfluiddruck ist, z. B. 1 MPa, wird der Druck zu diesem Zeitpunkt gehalten (Befehlswert des Bremsfluiddrucks) und derart gesteuert, daß er nach und nach um einen Gradienten (z. B. –0,25 MPa/s) bis auf einen vorbestimmten Druckwert von 1 MPa verringert wird.
Wenn der Bremsfluiddruckbefehlswert Pbrk kleiner als der vorbestimmte Druck von 1 MPa ist, wird der Druckbefehlswert ausgegeben, um seinen Druckwert ohne Durchlaufen des Schritts 33 aufrecht zu erhalten.
Im Schritt 33 wird der Bremsfluiddruckbefehlswert bezüglich der Zeit um einen vorbestimmten Gradienten schrittweise z. B. –0,25 MPa/s wie folgt verringert: Pbrk = Pbrk – 0,25 MPa/s.
Somit zeigt der Endbremsfluiddruck-Befehlswert Pbrk 1 MPa an.
Als nächstes informiert im Schritt 34 die CPU der Steuerung 5 den Fahrer von der einzigen Bremssteuerung durch das Bremssystem 6, welche von den Nachfahrsteuerungsbetätigungen für das vorausfahrende Fahrzeug ausgeführt wird.
Ein Verfahren zur Information der Fahrzeuginsassen des oben beschriebenen Ereignisses, welches in Reaktion auf den Alarmvorgang des Schritts 34 ausgeführt wird, ist z. B. einen kontinuierlichen Summton durch eine Alarmeinheit mit einem Summer zu erzeugen, um beim Fahrer eine sofortige, geeignete Fahrbetätigung hervorzurufen.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V verringert wird und die untere Grenzgeschwindigkeit V_L während der Nachfahrsteuerung unter Anwendung der Bremse für das Fahrzeug unterschritten wird, um dem vorausfahrenden Fahrzeug, welches verzögert wird, zu folgen, wird nur die Bremssteuerung durch den Funktionsgenerator 522, den Schalter SW3, den Bremsdruck-Servoberechnungsblock 514 und das Bremssystem 3 (inklusive dem Bremsdruckaktuator) fortgeführt, um die Fahrzeugverzögerung beizubehalten.
Somit wird den Fahrzeuginsassen kein unangenehmes Gefühl infolge eines plötzlichen G-Abfalls und eines Rucks bzw. Stoßes gegeben und der geeignete Fahrzeug-Zwischenabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug kann anschließend beibehalten werden.
In 6 ist ein detailliertes Funktionsblockdiagramm der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Automobil gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt.
Wenn die Zielfahrzeuggeschwindigkeit (nämlich der berechnete Fahrzeuggeschwindigkeitsbefehlswert) V* verringert wird und den unteren Grenzwert (V_L) der Fahrzeuggeschwindigkeit, über welchem die Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug wirksam wird, unterschritten hat (V* ≤ V_L), treibt dieses Ergebnis (V* ≤ V_L, 524) des Fahrzeuggeschwindigkeitsvergleichs einen Schalter SW1 an, so daß dieser auf einen ersten Konstantgenerator 520 geschaltet wird (V* = 0 km/h), so daß der Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblock 51 das Ausgangssignal des ersten Konstantgenerators 520 als V* = 0 (km/h) empfängt.
Gleichzeitig, wenn V* ≤ V_L (524) werden die Schalter SW2 und SW3 betätigt, um auf einen zweiten Konstantgenerator 521 geschaltet zu werden (θ* = 0 (Grad), nämlich der Zielöffnungswinkel θ* (θ* = Thr) der Motordrosselklappe 3 wird auf Null gestellt, um die Drosselklappe 3 vollständig zu schließen) und um auf den Funktionsgenerator 522 geschaltet zu werden (P* = f(t)MPa, nämlich der Zielbremsfluiddruck P* (der Bremsfluiddruckbefehlswert) ist abhängig vom Wert des Bremsfluiddrucks, wenn der Zielwert der Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird und den eingestellten unteren Grenzwert unterschreitet (V* (= V) ≤ V_L)).
Der Drosselpositions-Servoberechnungsblock 513 empfängt jedoch den Drosselwinkelpositionsbefehl, welcher den Nullwert vom Funktionsgenerator 521 über den Schalter SW2 anstelle des Ausgangssignals des Antriebskraftverteilungsblocks 512 anzeigt. Der Bremsdruck-Servoberechnungsblock 514 empfängt den Zielbremsfluiddruck P* (P* f(t)MPa) vom Funktionsgenerator 522 durch den Schalter SW3 anstelle des Ausgangssignals des Antriebskraftverteilungsblocks 512. Zusätzlich gibt die Zielfahrzeuggeschwindigkeit V*, nämlich der Fahrzeuggeschwindigkeitsbefehlswert von der Fahrzeug-Zwischenabstandssteuerung 50 den auf Null gestellten Fahrzeuggeschwindigkeitsbefehlswert an den Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerungsblock 51 aus.
Diese oben beschriebene Reihe von Betätigungen kann die in der Beschreibung verwendete Steuerungsfreigabe erläutern.
Die 7A, 78 und 7C zeigen in integrierter Weise eine Timing-Darstellung zur Erläuterung von Bewegungen der erfaßten Werte des Fahrzeug-Zwischenabstandes L_T, des Ziel-Fahrzeug-Zwischenabstandes L_T*, der erfaßten Werte der (tatsächlichen) Fahrzeuggeschwindigkeit (V), des Fahrzeuggeschwindigkeitsbefehlswerts (V*) und des Bremsdrucks (Bremsfluiddrucks).
In 7C bezeichnet der Fall 1 einen Fall, bei dem wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird und den unteren Grenzwert der Geschwindigkeit V_L unterschritten hat (in diesem Fall 38 km/h), daß der Bremsfluiddruck graduell vom Wert des Bremsfluiddrucks verringert wird, wenn V* (=V) ≤ V_L (38 km/h) bis zu 1 MPa bei dem Gradienten von –0,25 MPa/s, und der Bremsfluiddruck bei 1 MPa beibehalten wird. Der Fall 2 bezeichnet einen anderen Fall, bei dem, wenn V* (=V) ≤ V_L (38 km/h) und der Bremsfluiddruck kleiner als 1 MPa ist (Pbrk < MPa) der Bremsfluiddruck an diesem Zeitpunkt beibehalten wird, nachdem V* (= V) ≤ V_L ist.
Es sei angemerkt, daß ein Komparator dem Schritt 1 in 5 entspricht.
Weiterhin umfaßt ein Fahrzeugfahrbetätigungsdetektor einen manuellen Fahrbetätigungsinformationssensor, welcher den Bremshilfsschalter und den Gaspedalschalter aufweist, um zu erfassen, ob ein Niederdrücken des Gaspedals vorhanden ist oder nicht.
Zusammenfassend wurde insoweit eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Fahrzeuggeschwindigkeit eines Automobils beschrieben, wenn eine Steuerung eine Nachfahrsteuerung für ein vorausfahrendes Fahrzeug ausführt, um einem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen, welches vor dem Fahrzeug fährt und verzögert wird und eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs verringert wird und einen eingestellten unteren Grenzwert der Fahrzeuggeschwindigkeit bei einem Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerungsbereich unterschreitet. Die Steuerung gibt die Nachfolgesteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug frei, aber führt eine Bremsbetätigung durch ein Fahrzeugbremssystem fort, welches einen Funktionsgenerator (Pbrk* = f(t) MPa) verwendet, um das Auftreten eines plötzlichen G-Abfalls zu verhindern.
Die vorhergehende Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen. Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
x .₂ = –(V_T – V_S) = –x₁ (7)
Tabelle 4
Tabelle 5
Tabelle 6
fv = 1 – 2ζω·τ_v (14) fd = ωn²·τ_v (15)
Tabelle 7
V* = V_T – ΔV* = (1 – fv)ΔV + fd(L_T* – L_T) + Vs (16), wobei V_T = V_S + ΔV (17)
Tabelle 8
H(s) = (1 + τ_c·S)^–1(a) R₁(s) = (1 + T₁·S)^–1(b) R₂(s) = (1 + T₂·S)^–1(c) G_v(s) = (M·S)^–1(d) Tabelle 9

Claims

Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug umfassend: einen Fahrzeugabstandsdetektor (11) zur Erfassung eines Fahrzeugabstandes (L_T) von dem Fahrzeug zu einem anderen Fahrzeug, welches vor dem Fahrzeug herfährt; einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor (21), welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) des Fahrzeugs erfaßt; eine Fahrzeugabstandssteuerung (50) zur Berechnung eines Zielwerts (V*) der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei der Zielwert (V*) der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird, um den erfaßten Wert des Fahrzeugabstands zu einem Zielwert (L_T*) des Fahrzeugabstandes zu machen; und eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerung (51), welche auf den Zielwert der Fahrzeuggeschwindigkeit der Fahrzeugabstandssteuerung (50) reagiert, und einen Zielwert (F_or^) einer durch das Fahrzeug aufzubringenden Fahrzeugkraft (T_hr) in eine Fahrzeugantriebskraft (T_hr) für ein Fahrzeugantriebssystem und eine Fahrzeugbremskraft (P_brk) für ein Fahrzeugbremssystem berechnet; dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung weiter einen Komparator (524, Schritt 1), welcher den erfaßten Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem eingestellten unteren Grenzwert (V_L) vergleicht, wobei der untere Grenzwert (V_L) eine untere Geschwindigkeitsseite eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsbereiches definiert; einen Steuerungsfreigabebefehlsgenerator (Schritt 3, Schritt 4, SW2, SW3), welcher auf ein Ergebnis eines Vergleichs durch den Komparator reagiert, welches besagt, dass das Fahrzeug verzögert wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit den unteren Grenzwert (V_L) unterschreitet, und einen Freigabebefehl erzeugt und ausgibt, um eine Berechnung des Zielwerts der Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Fahrzeugabstandssteuerung (5) freizugeben, und um die Berechnung des Zielwerts der Fahrzeugkraft durch die Fahrzeuggeschwindigkeit-Servosteuerung (51) freizugeben; und einen Funktionsgenerator (522) umfasst, welcher auf das Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator reagiert und eine vorbestimmte Funktion erzeugt und an das Fahrzeugbremssystem ausgibt, um ausschließlich eine Steuerung der Fahrzeugbremskraft durch das Fahrzeugbremsystem fortzuführen.
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (524) auf eine Nachfahrsteuerung für das vorausfahrende Fahrzeug reagiert, so daß das Fahrzeug dem anderen Fahrzeug entsprechend dem Zielwert des Fahrzeugabstandes durch das Fahrzeugbremssystem nachfährt.
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerungsfreigabebefehlsgenerator und der Funktionsgenerator (522) reagieren, wenn das Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator (524) anzeigt, daß der Zielwert der Fahrzeuggeschwindigkeit, welcher gleich dessen erfaßtem Wert gemacht wird, verringert wird und den eingestellten unteren Grenzwert (V_L) der Fahrzeuggeschwindigkeit unterschritten hat.
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerungsfreigabebefehlsgenerator umfaßt: einen ersten Konstantgenerator, welcher auf das Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator (524) reagiert und den Zielwert der Fahrzeuggeschwindigkeit, welcher Null angibt, erzeugt und an die Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerung (51) ausgibt; und einen zweiten Konstantgenerator, welcher auf das Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator (524) reagiert und den Zielwert der Fahrzeugkraft, welcher Null angibt, erzeugt und an einen Aktuator der Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerung (51) ausgibt, welcher mit dem Fahrzeugantriebssystem verbunden ist.
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (522) umfaßt: eine Ermittlungsvorrichtung, um zu ermitteln, ob ein Zielwert eines Bremsfluiddrucks zu einem Zeitpunkt, an dem das Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator (524) anzeigt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird und den eingestellten unteren Grenzwert (V_L) der Fahrzeuggeschwindigkeit unterschritten hat, größer ist, als ein vorbestimmter Bremsfluiddruckwert; und einen Bremsfluiddruck-Befehlsgenerator, welcher auf das Ergebnis einer Ermittlung durch die Ermittlungsvorrichtung reagiert und den Zielwert des Bremsfluiddrucks als einen Bremsfluiddruck-Befehlswert (Pbrk) erzeugt und an einen Bremsdruckservo-Berechnungsblock der Fahrzeuggeschwindigkeits-Servosteuerung (51) ausgibt, wobei der Zielwert des Bremsfluiddrucks die vorbestimmte Funktion ist, welche vom Ergebnis der Ermittlung durch die Ermittlungsvorrichtung abhängt.
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Ermittlungsvorrichtung ermittelt, daß der Zielwert des Bremsfluiddrucks größer als der vorbestimmte Bremsfluiddruckwert ist, der Bremsfluiddruck-Befehlsgenerator den Zielwert des Bremsfluiddrucks zu dem Zeitpunkt erzeugt und an einen Bremsdruckservo-Berechnungsblock ausgibt, wenn das Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator anzeigt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird und den eingestellten unteren Grenzwert (V_L) der Fahrzeuggeschwindigkeit unterschritten hat, und den Zielwert des Bremsfluiddrucks um einen vorbestimmten Gradienten verringert, um dem vorbestimmten Bremsfluiddruckwert angenähert zu werden.
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenn der Zielwert des Bremsfluiddrucks zum Zeitpunkt, an dem das Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator anzeigt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht größer als der vorbestimmte Bremsfluiddruck ist, der Bremsfluiddruck-Befehlsgenerator den Zielwert des Bremsfluiddrucks erzeugt und an den Bremsfluiddruck-Servoberechnungsblock ausgibt, um den Bremsfluiddruck des Fahrzeugbremssystems zu dem Zeitpunkt beizubehalten, an dem das Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator anzeigt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird und den eingestellten unteren Grenzwert (V_L) der Fahrzeuggeschwindigkeit unterschritten hat.
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Gradient ungefähr –0,25 MPa/s beträgt.
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Bremsfluiddruckwert ungefähr 1 MPa ist.
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 7, weiter umfassend: einen Fahrbetriebsdetektor, welcher einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs durch einen Fahrer erfaßt; und einen weiteren Steuerungsfreigabebefehlsgenerator, welcher auf ein Ergebnis einer Erfassung durch den Fahrbetriebsdetektor reagiert und einen weiteren Steuerungsfreigabebefehl erzeugt und an den Funktionsgenerator ausgibt, um die Ausgabe des Zielwerts des Bremsfluiddrucks durch den Bremsfluiddruck-Befehlsgenerator des Funktionsgenerators zu stoppen.
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter umfassend eine Alarmeinheit, welche auf ein Aktivieren des Funktionsgenerators reagiert und Alarm gibt, um einen Fahrer von einer Fortführung der Bremskraftsteuerung durch den Funktionsgenerator über das Fahrzeugbremssystem zu informieren.
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeugantriebssystem eine Drosselklappe eines Fahrzeugmotors umfaßt, der Aktuator einen elektrischen Motor umfaßt und der zweite Konstantgenerator einen Zielwert eines Öffnungswinkels des Drosselventils, welcher Null angibt (θ* = 0), erzeugt und an den Aktuator ausgibt, um die Steuerung des Öffnungswinkels der Drosselklappe freizugeben.
Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug umfassend die Schritte: Erfassen eines Fahrzeugabstandes von dem Fahrzeug zu einem anderen Fahrzeug, welches vor dem Fahrzeug herfährt; Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs; Berechnen eines Zielwerts (V*) der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei der Zielwert der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird, um den erfaßten Wert des Fahrzeugabstandes zu einem Zielwert des Fahrzeugabstandes zu machen; Berechnen eines Zielwerts (F_or^) einer Fahrzeugkraft, welche durch das Fahrzeug aufgebracht werden muß in eine Fahrzeugantriebskraft (T_hr) für ein Fahrzeugantriebssystem und eine Fahrzeugbremskraft (P_brk) für ein Fahrzeugbremssystem; Vergleichen des erfaßten Werts der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem eingestellten unteren Grenzwert (V_L) der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei der eingestellte untere Grenzwert (V_L) eine untere Geschwindigkeitsseite innerhalb eines Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuerungsbereichs definiert; Erzeugen und Ausgeben eines Freigabebefehls, um eine Berechnung des Zielwerts der Fahrzeuggeschwindigkeit freizugeben, und die Berechnung des Zielwerts der Fahrzeugkraft freizugeben, wenn das Fahrzeug verzögert wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit den unteren Grenzwert (V_L) unterschreitet; und Erzeugen und Ausgeben einer vorbestimmten Funktion an das Fahrzeugbremssystem, um ausschließlich eine Steuerung der Fahrzeugbremskraft durch das Fahrzeugbremssystem fortzuführen.