DE2655619A1 - Automatisches zwangsbremssystem fuer fahrzeuge - Google Patents

Automatisches zwangsbremssystem fuer fahrzeuge

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DE2655619A1 DE19762655619 DE2655619A DE2655619A1 DE 2655619 A1 DE2655619 A1 DE 2655619A1 DE 19762655619 DE19762655619 DE 19762655619 DE 2655619 A DE2655619 A DE 2655619A DE 2655619 A1 DE2655619 A1 DE 2655619A1
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Description

PATif N TANWM-T?
TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTE$6556 1
D-8OOO München 22 D-48OO Bielefeld
Triftstraße 4 Siekerwall 7
PG23-76242 8. Dezember 1976
Nissan Motor Company, Limited No. 2f Takara-machi ( Kanagawa-kuf Yokohama City / Japan
Automatisches Zwangsbremssystem für Fahrzeuge
Gegenstand der Erfindung ist ein Bremssystem für Fahrzeuge, mit dem sich Zusammenstöße mit einem im Weg des Fahrzeugs liegenden Hindernis vermeiden lassen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Steuer- und Auswertesystem zur automatischen oder manuellen Betätigung einer Bremseinrichtung in Abhängigkeit von einem stationären und/oder sich bewegenden Objekt in der Bahn des Fahrzeugs.
Es ist bereits eine Reihe von Bremssystemen für Fahrzeuge vorgeschlagen worden, bei denen ein fahrzeugfester Radarsensor
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ORfQA INSPECTED
. . Ή mm
'k.
ein vor dem Fahrzeug liegendes Hindernis abtastet, um eine automatische oder semi-automatische Betätigung einer Fahrzeugbremseinrichtung zu gewährleisten. Bei einem bekannten System dieser Art werden über einen Radarsensor unter Ausnutzung beispielsweise eines Doppler-Effekts zwei Informationswerte ermittelt/ die einmal dem Abstand und zum anderen der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis entsprechen. Aus dieser Information wird ein Signal gewonnen, das ein Maß für die drohende Kollisionsgefahr mit dem Hinder-
2 nis darstellt und welches die Gleichung 2<XR .£ v_ befriedigt, wobei mit R der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis, mit V0 die Relativgeschwindigkeit zwischen dem
Fahrzeug und dem Hindernis und mit oC die Verzögerung des Fahrzeugs bezeichnet sind. Das so erzeugte Signal speist eine geeignete Warneinrichtung, durch die der Fahrer auf die drohende Gefahr aufmerksam gemacht wird und/oder das Signal gelangt auf eine Treiberschaltung zur Bremsbetätigung, um eine automatische Auslösung der Bremse zu bewirken.
Ein großes Problem bei diesem bekannten Bremssystem ergibt sich jedoch daraus/ daß sich nicht unterscheiden läßt, ob das abgetastete Hindernis stationär oder beweglich ist, da die aus der Radarabtastung gewonnene Information, d.h. der Abstand und die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis sich nicht einwandfrei unterscheiden lassen. Das Fahrzeug läßt sich also nicht der jeweiligen Situation entsprechend unter Berücksichtigung der erhaltenen Information abbremsen, obgleich die tatsächliche Kollisionsgefahr anders zu beurteilen wäre/ je nach dem, ob es sich um ein stationären Hindernis handelt oder um ein sich bewegendes Hindernis, beispielsweise ein vorausfahrendes Fahrzeug. Die Folge davon ist, daß fahrende Fahrzeuge durch das System oftmals auf unnötig großem gegenseitigem Abstand gehalten werden mit der Folge eines vermeidbaren Verkehrsstaus und/oder andererseits gefährlich nahe Zwischenabstände zugelassen werden, so daß leicht Kollisionen entstehen.
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-B-
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein wahlweise zwangsweise arbeitendes Bremssystem zur Verhinderung von Fahrzeugzusammenstößen mit in der Fahrbahn liegenden Hindernissen zu schaffen, das besser auf die praktischen Verhältnisse angepaßt ist und insbesondere in der Lage ist, zwischen einem stationären und einem sich bewegenden Hindernis zu unterscheiden.
Die Lösung dieser technischen Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahnen; vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Durch die Verwendung einer elektronischen Verarbeitungsschaltung, die in der Lage ist, aus insgesamt drei Eingangssignalen Unterschiede zwischen stationären und sich bewegenden Objekten zu machen, wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in vorteilhafter Weise gelöst.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisenAusführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 das Blockschaltbild einer bestimmten Baugruppe bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 und
Fig. 3 das Blockschaltbild einer anderen Baugruppe der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.
Bei dem Blockschaltbild der Fig. 1 ist mit Bezugshinweis 1 ein im vorderen Teil eines nicht gezeigten Fahrzeugs montierter Radarsensor bezeichnet, der ein Radarsignal abgibt und das durch ein nicht gezeigtes und im Weg vor dem Fahrzeug liegendes Hindernis (beweglich oder stationär) reflek-
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-Sf-
tierte Radarsignal auffängt und daraus ein erstes und ein zweites Signal erzeugt. Das erste Signal, dessen Stärke bzw. Amplitude mit R bezeichnet sei, entspricht dem Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis. Andererseits entspricht das zweite Signal, dessen Stärke bzw. Amplitude mit dem Hinweiszeichen V bezeichnet ist, der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis. Diese beiden Signale gelangen in der nächsten Stufe auf eine Logikschaltung 3 einer die tatsächliche Kollisionsgefahr errechnenden Schaltungseinheit 30. Auf der Grundlage des ersten und zweiten Signals erzeugt die Logikschaltung 3 ein sechstes Signal, das einer logischen "1" entspricht, wenn eine Kollision des Fahrzeugs mit einem stationären Objekt droht. Die Logikschaltung 3 wird weiter unten in Einzelheiten unter Bezug auf die Fig. erläutert. Das sechste Signal gelangt sodann auf ein UND-Glied 6, das außerdem durch ein zehntes Signal von einem Komparator 8 beaufschlagt ist.
Am (nicht gezeigten) Fahrzeug ist außerdem ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 gefestigt, der ein der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechendes drittes Signal liefert. Als Fahrzeuggeschwindigkeitssensor kann ein herkömmlicher Geschwindigkeitsmesser verwendet werden. Dieses dritte Signal gelangt auf eine weitere Logikschaltung 4, der außerdem das erste und zweite Signal vom Radarsensor 1 zugeführt werden. Auf der Grundlage dieser drei Eingangssignale erzeugt die Logikschaltung 4 ein siebtes Signal, das einer logischen "1" entspricht, wenn eine Kollision des Fahrzeugs mit einem sich bewegenden und in der Bahn des Fahrzeugs liegenden Objekt droht. Die Logikschaltung 4 wird weiter unten unter Bezug auf die Fig. 3 in Einzelheiten erläutert. Das siebte Signal gelangt sodann auf ein UND-Glied 7, das außerdem eingangsseitig durch ein neuntes Signal vom Komparator 8 beaufschlagt ist.
An den Eingängen eines Subtrahierers 5 wird das zweite Signal
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des Radarsensors 1 und außerdem das dritte Signal vom Geschwindigkeitssensor 2 zugeführt; d.h. der Subtrahierer 5 subtrahiert den Wert V vom Wert V und erzeugt ein achtes Signal, der der genannten Differenz entspricht. Dieses achte Signal gelangt auf den Komparator 8/ an dem außerdem ein Bezugssignal (keine Zahl) zugeführt wird. Das Bezugssignal, dessen Stärke bzw. Amplitude durch den Bezugshinweis Vf wiedergegeben ist, entspricht einer Geschwindigkeit, beispielsweise 5 km/h. Der Komparator 8 erzeugt ein neuntes Signal/ das einer logischen "1" entspricht, wenn das achte Signal größer ist als Vf und erzeugt außerdem ein zehntes Signal, das andernfalls einer logischen "1" entspricht. Das neunte und das zehnte Signal gelangen auf das UND-Glied 7 bzw. das UND-Glied 6. Der Komparator 8 dient dazu, Meßfehler bei den Größen V und V
a r
zu kompensieren; diese Fehler ergeben sich beispielsweise daraus, daß erstens das Fahrzeug um eine Kurve fährt und zweitens durch Bahnabweichungen und/oder Nickbewegungen des Fahrzeugs aufgrund unterschiedlicher Straßenbedingungen. Durch den Komparator 8 lassen sich Fehlfunktionen des Bremssystems weitgehend vermeiden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Bezugssignal auf 5 km/h eingestellt.
Das UND-Glied 6 erzeugt ein viertes Signal, wenn Koinzidenz zwischen dem sechsten und dem zehnten Signal vorliegt. Dies bedeutet, daß eine Kollision des Fahrzeugs mit einem stationären Objekt unmittelbar bevorsteht. Liegt andererseits Koinzidenz zwischen dem siebten und dem neuten Signal vor, so erzeugt das UND-Glied 7 ein fünftes Signal. Dies bedeutet, daß eine Kollision des Fahrzeugs mit einem sich bewegenden Objekt (beispielsweise einem vorausfahrenden Fahrzeug) unmittelbar bevorsteht.
Bei dieser soweit gegebenen Darstellung wird davon ausgegangen, daß das vierte und das fünfte Signal auf geeignete Warneinrichtungen 11 bzw. 12 gelangen, um den Fahrer auf den drohenden Zusammenstoß aufmerksam zu machen. Das vierte und
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das fünfte Signal gelangen aber wahlweise außerdem auf Treiberschaltungen 9 bzw. 10 für Bremsbetätigungsglieder, um eine oder mehrere nicht gezeigte Bremsen zu betätigen. Die wahlweise Einschaltung erfolgt über geeignete Schalter 31 bzw. 32, die durch den Fahrer einzeln oder gemeinsam ausgeschaltet werden können, um in diesem Fall in Abhängigkeit von dem Warnsignal das Fahrzeug manuell bzw. durch Fußbremsbetätigung zu verzögern oder zum Stillstand zu bringen.
Das Blockschaltbild der Fig. 2 zeigt die bereits erwähnte Logikschaltung 3 der Kollisionsgefahr-Rechenschaltung 30. Ein mit dem Radarsensor 1 verbundener Vervielfacher 13 quadriert das zweite Signal, also die Amplitude V und liefert damit ein Signal, das dem Wert V entspricht. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 13 gelangt auf einen Teiler 14, der den Wert V durch 2cC dividiert, wobei mit oC - wie erwähnt - die Verzögerung des Fahrzeugs bezeichnet ist. Der Teiler 14 liefert also das Signal V /2oC, das auf einen Kom parator 15 gelangt, dem außerdem das erste Signal vom Radar sensor 1 zugeführt wird. Dieser Komparator 15 vergleicht al so das erste Signal und das Ausgangssignal des Teilers 14 und erzeugt das sechste Signal, das einer logischen "1" entspricht, wenn die folgende Gleichung befriedigt ist:
Diese Gleichung gibt an, daß die erforderliche Distanz, um das Fahrzeug nach Beginn des BremsVorgangs zum Stillstand zu bringen, bestimmt ist durch den Wert V /2°C . Da sich
dieser Fall jedoch auf stationäre Hindernisse bezieht, ist die Relativgeschwindigkeit V gleich der Fahrzeuggeschwindigkeit V , so daß sich folgende Beziehung ergibt.: a
vl / 2OC = vj / 2oQ , (2)
Der Komparator 15 vergleicht also den Wert V /2^c und R .
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'44.
Das Blockschaltbild der Fig. 3 zeigt in Einzelheiten den Aufbau der logischen Schaltung 4 innerhalb der Kollisionsgefahr-Rechenschaltung 30 in Fig. 1. Das dritte Signal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 2 gelangt auf einen Multiplizierer 16, der dessen Wert bzw. Amplitude V verdoppelt,
3.
so daß ein Signal der Größe 2V entsteht. Dieses Ausgangs-
Cl
signal des Vervielfachers 16 gelangt auf einen Subtrahierer 17, dem an einem anderen Eingang das erste Signal des Radarsensors 1 zugeführt wird und der mithin V vom Wert 2V ab-
IT ei
zieht, d.h. ein Signal liefert, das der Größe (2V - V ) ent-
a r
spricht. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 17 gelangt sodann auf einen Multiplizierer 18, dem. außerdem das zweite Signal vom Radarsensor 1 zugeführt wird. Der Multiplizierer 18 multipliziert die beiden Eingangssignale und erzeugt ein dem Produkt entsprechendes Signal, also eine Größe V (2V -V);
r a r
dieses Signal gelangt auf einen Teiler 19. Der Teiler 19 teilt das Signal V (2V - V ) um den Faktor 20C und liefert
rar
also ein Ausgangssignal V (2V_ - V )/2 0c . Das Ausgangssig-
XT ei JT
nal des Teilers 19 speist einen Komparator 20, dem an einem anderen Eingang das erste Signal vom Radarsensor 1 zugeführt wird. Der Komparator 20 vergleicht die beiden ihm angebotenen Eingangssignale und erzeugt ein siebtes Signal, das einer logischen "1" entspricht, wenn die folgende Gleichung befriedigt ist:
Vr(2V_ - V)
2 nc
Die Bedeutung der Gleichung (3) wird nachfolgend erläutert: Wird die Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs mit Vf (m/sec) und die Geschwindigkeit eines nachfolgenden Fahrzeugs mit V0 (m/sec) und die Verzögerung des vorausfahrenden
Ct
und des nachfolgenden Fahrzeugs mit ^T (m/sec*) bezeichnet, so ergibt sich der Abstand Rf, der für das vorausfahrende Fahrzeug erforderlich ist, um dieses nach Beginn der Bremsbetätigung zum Stillstand zu bringen, zu V^/2TT, woraus sich
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- SS -
folgende Beziehung ergibt:
Rf= -25b
In ähnlicher Weise errechnet sich der Abstand R, der für das nachfolgende Fahrzeug erforderlich ist/ um dieses nach Beginn des Bremsvorgangs zum Stillstand zu bringen, zu V / 2 IT ,
3.
woraus sich die folgende Beziehung ergibt:
Wird mit R der Minimalabstand zwischen dem vorausfahrenden und dem nachfolgenden Fahrzeug bezeichnet, der erforderlich ist, um eine Kollision der beiden Fahrzeuge zu vermeiden, so muß mindestens die folgende Gleichung befriedigt sein:
Va
R. + R = — (6).
r 2cc
Wird die Gleichung (4) in die Gleichung (6) eingesetzt, so ergibt sich:
(Va - Vf} ί7)
Da die Relativgeschwindigkeit V gleich ist dem Unterschied zwischen der Geschwindigkeit des nachfolgenden Fahrzeugs V
und der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs Vf, gilt die Beziehung:
vr - Va - Vf
Setzt man die Gleichung (8) in die Gleichung (7) ein , so ergibt sich:
V2va - V
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Damit ist verständlich, daß der Komparator 20 das einer
logischen "1" entsprechende siebte Signal erzeugen sollte,
wenn der rechte Term der Gleichung (9) gleich ist oder größer als der linksstehende Ausdruck.
Aus dem soweit erläuterten Aufbau und der beschriebenen Arbeitsweise einer Ausführungsform der Erfindung ist ersichtlich, daß sich eine zweckentsprechende Abbremsung eines
Fahrzeugs automatisch oder manuell erreichen läßt unter Berücksichtigung, ob ein im Weg vor dem Fahrzeug liegenden Ob jekt stationär ist oder sich bewegt, um eine auf eine mögli che Kollision bezogene Reaktion, d.h. eine Betätigung des
Bremssystems auszulösen.
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Claims (5)

  1. Patentansprüche
    l· 1 ./Automatisches Bremssystem für Fahrzeuge zur Verhinderung \y von Zusammenstößen, gekennzeichnet durch
    - einen am Fahrzeug montierten Radarsensor (1), der ein erstes dem momentanen Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis entsprechendes Signal und ein zweites Signal erzeugt, das der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis entspricht;
    - einen fahrzeugfesten Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor (2), der die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und ein dieser Geschwindigkeit entsprechendes drittes Signal liefert;
    - eine die Kollisionsgefahr bewertende Einheit (30), der die genannten drei Signale zuführbar sind und die daraus ein viertes, ein Maß für die Kollisionsgefahr mit einem stationären Hindernis darstellendes sowie ein fünftes Signal erzeugt, das einer drohenden Kollisionsgefahr mit einem sich bewegenden Hindernis entspricht und durch
    - zwei durch das vierte bzw. fünfte Signal von der die Kollisionsgefahr bewertenden Einheit (30) beaufschlagte Treiberschaltungen (9, 10) für eine Bremsbetätigung.
  2. 2. Bremssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei durch das vierte bzw. fünfte Signal beaufschlagte Alarmeinrichtungen (11, 12), zur Warnung des Fahrers vor einer drohenden Kollisionsgefahr und durch zwei zwischen der Bewertungseinheit und jeweils einem der beiden Treiberschaltungen liegende Schalter (31, 32).
  3. 3. Bremssystem nach A. 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die die Kollisionsgefahr bewertende
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    Einheit (30) folgende Baugruppen umfaßt:
    - eine erste mit dem Radarsensor (1) verbundene und durch das erste und zweite Signal angesteuerte Logikschaltung (3) zur Erzeugung eines sechsten Signals, das die Gleichung
    "TSc s R
    befriedigt, worin mit V die Relativgeschwindigkeit, mit O6 die Verzögerung des Fahrzeugs und mit R der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem angenäherten Hindernis bezeichnet sind;
    - eine zweite sowohl mit dem Radarsensor (1) als auch mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (2) verbundene und damit durch die drei erstgenannten Signale beaufschlagte Logikschaltung (4) die auf der Grundlage dieser drei Eingangssignale ein siebtes Signal erzeugt, das die Gleichung
    V2Va - V > _
    —=-— ss. «
    befriedigt, worin mit V die Fahrzeuggeschwindigkeit be-
    3.
    zeichnet ist;
    eine dritte sowohl mit dem Radarsensor (1) als auch mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (2) verbundene und durch das zweite und dritte Signal beaufschlagte Logikschaltung (5), die auf der Grundlage der Eingangssignale ein achtes Signal erzeugt, das dem Unterschied zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Relativgeschwindigkeit entspricht;
    einen durch das von der dritten Logikschaltung (5) gelieferte achte Signal angesteuerten Komparator (8), der ein neuntes Signal liefert, wenn das achte Signal größer ist als ein Referenzsignal (Vf) und ein zehntes Signal liefert, wenn das achte Signal kleiner ist als das Referenzsignal;
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    ' 3.
    - ein eingangsseitig durch das sechste Signal von der ersten Logikschaltung (3) und durch das zehnte Signal vom Komparator (8) beaufschlagtes UND-Glied (6)f welches das vierte Signal abgibt, wenn Koinzidenz zwischen dem sechsten und zehnten Signal vorliegt und
    - ein eingangsseitig durch das siebte Signal von der zweiten Logikschaltung (4) und das neunte Signal vom Komparator (8) beaufschlagtes UND-Glied (7), welches das fünfte Signal liefert, wenn das siebte Signal und das neunte Signal koinzident sind.
  4. 4. Bremssystem nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß die erste Logikschaltung (3) folgende Baugruppen umfaßt;
    - einen durch das zweite Signal vom Radarsensor (1) beaufschlagten Vervielfacher (13), der das Eingangssignal quadriert und ein dem Produkt entsprechendes Signal abgibt;
    - einen durch das Signal des Vervielfachers (13) angesteuerten Teiler (14), der die das Eingangssignal durch das Doppelte der Fahrzeugverzögerung (oc) dividiert und
    - einen durch das erste Signal vom Radarsensor (1) und durch das Ausgangssignal des Teilers (14) beaufschlagten Komparator (20), der die beiden Eingangssignale vergleicht und das sechste Signal abgibt, wenn die Amplitude des Radarsensorsignals gleich oder größer ist als die des Teilerausgangssignals,
  5. 5. Bremssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Logikschaltung (4) folgende Baugruppen umfaßt;
    - einen durch das dritte Signal vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (2) beaufschlagten ersten Vervielfacher (16), der das dritte Signal verdoppelt und ein dem Produkt entsprechendes Signal abgibt;
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    einen durch das zweite Signal vom Radarsensor (1) und
    durch das Vervielfacher-Ausgangssignal beaufschlagten Subtrahierer (17), der das Vervielfachersignal vom zweiten Signal abzieht und ein der Differenz entsprechendes Ausgangssignal liefert;
    einen mit dem Ausgang des Subtrahierers (17) und dem Radarsenso-r (1) verbundenen zweiten Vervielfacher (18), der das Subtrahierer-Ausgangssignal mit dem zweiten Signal
    multipliziert und ein dem Produkt entsprechendes Ausgangssignal abgibt;
    ein mit dem zweiten Multiplizierer (18) verbundenen Teiler (19), der sein Eingangssignal mit dem doppelten Wert der Fahrzeugverzögerung dividiert und
    einen durch das Ausgangssignal des Teilers und durch das erste Signal vom Radarsensor (1) beaufschlagten Komparator (20), der seine beiden Eingangssignale vergleicht
    und das fünfte Signal abgibt, wenn das Teilerausgangssignal gleich oder größer ist als das Radarsensorsignal.
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DE2655619A 1975-12-08 1976-12-08 Automatisches Bremssystem für Fahrzeuge Withdrawn DE2655619B2 (de)

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Family

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