ES2596277T3 - Procedimiento para la determinación de una situación de frenado de emergencia de un vehículo - Google Patents

Procedimiento para la determinación de una situación de frenado de emergencia de un vehículo Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la determinación de una situación de frenado de emergencia de un primer vehículo propio (1), en el que el vehículo propio (1) calcula al menos las siguientes variables de estado: su velocidad propia de la marcha (v1), su aceleración longitudinal propia (a1), su distancia relativa (dx) de un objeto delantero (2), y una segunda velocidad (v2) y una segunda aceleración (a2) del objeto delantero (2), en el que a partir de las variables de estado (v1, a1, dx, v2, a2) se calcula por medio de un procedimiento de evaluación (BV1, BV2) si existe una situación de frenado de emergencia, caracterizado por que en función de las variables de estado (v1, a1, dx, v2. a2) se utilizan al menos dos procedimientos de valuación (BV1, BV2) diferentes para evaluar si existe una situación de freno de emergencia, en el que en función de las variables de estado (v1, a1, dx, v2, a2) se calcula cuál de los al menos dos procedimientos de evaluación (BV1, BV2) se utiliza.

Description

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v2 ( t = 5,5 s) = 0. El vehículo propio 1 alcanza la parada v1 = 0 con t = 6,8 s.
Por tanto, en este ejemplo se inicia a partir de t = 5,5 s, es decir, del movimiento trasero ficticio del segundo vehículo delantero 2, la zona admisible en este diagrama.
En este ejemplo de la figura 2, el punto en el que se cumplen las condiciones dv = 0 y dx = dx_min, está dispuesto en t = 9,7 s, cuando las dos rectas de v1 y v2 se cortan. Este punto de corte ficticio se encuentra, sin embargo, ya en la zona inadmisible, siendo negativas incluso ambas velocidades del vehículo con v1 = v2 = -44,8 km/h, es decir, respectivamente, de un movimiento ficticio hacia atrás. Por tanto, el resultado se evalúa como inadmisible según la invención.
La comparación de los vértices S1 y S2, es decir, de las posiciones x1 (v1 = 0) = 94,8 m y x2(v2=0) = 107,1 m muestra, sin embargo, que con este resultado para a1_d_1 en esta situación se hubiera evitado una colisión. La distancia relativa dx entre los dos vehículos 1 y 2 en el instante de la parada es con 107,1 m -94,8 m = 12,3 m más alta que el valor mínimo supuesto dx_min, de donde se deduce que el frenado o bien la aceleración con a1_d_1 era demasiado fuerte, es decir, que representa una acción de frenado demasiado alta. De esta manera, se activaría demasiado pronto un sistema de freno autónomo.
El punto débil de este primer procedimiento o bien primer principio se muestra especialmente en situaciones, en las que, por ejemplo, al principio, es decir, con t = 0 existen una distancia relativa dx grande entre el primer vehículo propio 1 y el segundo vehículo delantero 2 y un frenado alto del vehículo delantero 2; por tanto, en tales situaciones se produce más rápidamente un movimiento hacia atrás ficticio del vehículo delantero 2 con colisión ficticia siguiente durante el movimiento hacia atrás del vehículo delantero 2. En la figura 3 se muestra una situación modificada frente a la figura 2; frente a la figura 2, las velocidades v2 = 60 km/h, v1 = 90 km/h en el instante t=0 y la distancia mínima dx_min = 1 se mantienen constantes. En cambio, ahora el vehículo delantero 2 se acelera con a2 = -6 m/s2, es decir, frenado más alto, y la distancia relativa inicial dx_0 entre los vehículos 1 y 2 es dx_0 = 90 m. En este caso, la ecuación 7 conduce a una primera aceleración teórica a1_d_1 de -7,3 m/s2. Las curvas de la aceleración se muestran en la figura 3.
En este ejemplo de la figura 3, una comparación de las posiciones de los vehículos en sus vértices S1 y S2, es decir, x1 (v1 = 0) = 68,9 m y x2 (v2 = 0) = 114 m muestra que la distancia relativa dx durante la parada entre ellos es 45,1
m. El punto, en el que se cumplen las condiciones dv = 0 y dx = dx_min, está de nuevo en la zona admisible, después de que el segundo vehículo delantero 2 se ha parado, es decir, con t = 11,8 s, v2 = -195 k/h, similar al ejemplo anterior de la figura 2.
Por tanto, según la invención, este principio de calcular a través de ecuaciones de movimiento de segundo grado del tiempo con las condiciones marginales, a través del frenado una velocidad relativa dv = 0 (velocidad igual de los vehículos), con ajuste simultáneo de una distancia mínima dx_min, no se utiliza o se desecha para tal caso.
En la figura 4 se muestra otro ejemplo, en el que se cumplen las condiciones dv = 0 y dx = dx_min, antes de que el vehículo delantero 2 se pare. El vehículo delantero 2 frena con a2 = -2 m/s2 desde una segunda velocidad inicial de v2 = 50 km/h. El vehículo propio 1 tiene una velocidad inicial de v1 = 90/h. El valor para dx_min se fija en 1 m y la distancia relativa inicial dx_0 entre los dos vehículos 1, 2 es dx_0 = 40 m. El tiempo de reacción está de nuevo en t1 = 1 s. Para este ejemplo, la ecuación 7 conduce a un valor a1_d_1 de -5,2 m/s2. Los movimientos resultantes se muestran en la figura 4. El vehículo delantero 2 se para después de t = 7 segundos. En esta situación, el resultado representa un instante, que está en la zona permitida; las ecuaciones 3 y 4 representan movimientos realistas de ambos vehículos 1, 2 con v1, v2 > 0. De esta manera, el valor a1_d_1, que se calcula sobre la base de la ecuación 7, representa en esta situación de la figura 4 un valor admisible, que se puede utilizar para la evaluación de la situación.
De este modo, según la invención se puede aplicar que la ecuación 7 suministra valores admisibles mientras ambos vehículos 1, 2 circulan todavía, es decir, que no se han parado todavía. En cambio, los resultados son inadmisibles cuando uno de los vehículos 1, 2 está parado.
Por tanto, en la representación gráfica de las figuras, se inicia una zona inadmisible cuando la curva parabólica del recorrido x1 o x2 de uno de los vehículos 1, 2 alcanza su vértice S1 o S2; de manera correspondiente, las rectas de la velocidad cortan entonces, respectivamente, el punto cero o bien el eje cero.
Por tanto, según la invención, se aplica un criterio de admisibilidad ZK1 para verificar la admisibilidad de este primer método de evaluación. A tal fin, se compara el tiempo de frenado propio t1_dv, que el vehículo propio 1 necesita hasta las condiciones dv = 0 y dx = dx_min, con el tiempo de frenado del objeto t2_stop, que el segundo vehículo delantero 2 necesita para el frenado hasta la parada. Cuando se cumple el criterio de admisibilidad ZK1 : t1_dv  t2_stop, se asegura que se puede evaluar la situación correspondiente a la figura 4, es decir, que el vehículo propio 1 alcanza dv = 0 y dx = dx_min, antes de que el vehículo delantero 2 se pare. De esta manera se representa con ello un resultado admisible, es decir, que el procedimiento de la ecuación del movimiento (primer procedimiento de
evaluación) es admisible.
El tiempo de frenado del objeto t2_stop se calcula sobre la base de su segunda velocidad actual v2 y la segunda aceleración a2:
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El tiempo de frenado propio t1_dv requerido por el vehículo propio 1 se basa en el resultado para a1_d_1 de la ecuación 7 y se puede calcular como
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De esta manera, resultan los siguientes criterios para la admisibilidad o bien validez:
Cuando se cumple el criterio de admisibilidad ZK1, es decir, t1_dv  t2_stop, entonces la primera 10 aceleración teórica a1_d_1 es válida o bien admisible, es decir, que el procedimiento de evaluación de la ecuación del movimiento (primer procedimiento de evaluación BV1 con la ecuación 7 es admisible.
Cuando t1_dv > t2_stop, entonces a1_d_1 no es admisible.
Para poder detectar de manera correspondiente estas situaciones inadmisibles, en las que la determinación descrita
15 anteriormente no conduce a un resultado admisible, y calcular una segunda aceleración teórica admisible en este caso o bien retardo de la necesidad a1_d_2, se aplica el siguiente segundo procedimiento de evaluación BV2 o bien método de evaluación.
Segundo procedimiento de evaluación BV2: 20 El segundo procedimiento de evaluación BV2 calcula la distancia, que el vehículo propio 1 dispone hasta la parada detrás del vehículo delantero 2.
Sobre la base de esta distancia se calcula la segunda aceleración teórica a1_d_2, que es necesaria para la parada dentro de esta distancia, partiendo de la velocidad actual v1 del vehículo propio 1. En este cálculo se incluyen todas 25 las partes que contribuyen a ello. Estas partes o bien recorridos parciales son:
 la distancia actual dx entre el vehículo propio 1 y el vehículo delantero 2,  la distancia s2_stop, que el vehículo delantero 2 recorre durante el proceso de frenado con su segunda aceleración actual a2 (frenado) desde su segunda velocidad actual v2 hasta la parada, 30  el recorrido s1_react, que el vehículo propio 1 recorre durante el tiempo de reacción t1,  la distancia mínima dx_min, que debe permanecer entre los vehículos 1 y 2, después de la cual ambos se paran.
El recorrido de frenado máximo s1_br disponible para el vehículo propio 1 se calcula según
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con
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Ecuación 11
Ecuación 12
40 Para calcular la segunda aceleración teórica necesaria a1_d_2 del vehículo propio 1, se calcula en primer lugar la velocidad v1_t1 del vehículo propio 1 después del tiempo de reacción t1. Esto se realiza en el supuesto de que el vehículo propio 1 circule con una aceleración constante a1 durante el tiempo de reacción t1.
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imagen11Ecuación 13
Esta ecuación 13 indica de esta manera la velocidad del vehículo propio 1 después del tiempo de reacción t1. Sobre la base de v1_t1 y s1_br se calcula la aceleración necesaria del vehículo propio 1 como segunda aceleración teórica a1_d_2 a través de
imagen12Ecuación 14
Las segunda aceleración teórica a1_d_2 calculada en la ecuación 14 representa de esta manera el retardo de necesidad del segundo procedimiento de evaluación BV2 y se utiliza en el ejemplo siguiente. La situación de la marca de este ejemplo es similar al ejemplo 1 de la figura 2, para posibilitar una comparación directa de los dos principios para el cálculo de la aceleración teórica o bien del retardo de necesidad. El vehículo delantero 2 acelera (frena) con a2 = -3 m/s2 desde una segunda velocidad inicial de v2 = 60 km/h. El vehículo propio 1 tiene una velocidad inicial de v1 = 90 km/h. El valor para dx_min se fija en 1 m, y la distancia relativa inicial dx_0 entre los dos vehículos 1 y 2 es dx_0 = 60 m. El tiempo de reacción t1 es 1 s. El segundo procedimiento de evaluación BV2 según la ecuación 14 conduce a un retardo de necesidad (segunda aceleración teórica) a1_d_2 de -3,9 m/s2. En cambio, el procedimiento de evaluación de la ecuación del movimiento BV1 según la ecuación 7 conduce a un valor de la primera aceleración teórica de a1_d_1 de -4,3 m/s2, que se puede considerar, como se ha descrito anteriormente, como resultado inadmisible, puesto que la ecuación 7 reproduce un resultado, cuyo instante está después de la parada del primer vehículo propio 1 y del segundo vehículo delantero 2, en el que el primer vehículo propio 1 y el segundo vehículo propio 2 circulan hacia atrás. En la figura 5 se representan estas relaciones a través de las curvas
o bien grafos ya conocidos a partir de la figura 2, y las otras curvas.
El segundo procedimiento de evaluación BV2 tiene en cuenta, por tanto, sólo los puntos extremos de la situación, cuando el primer vehículo propio 1 y el segundo vehículo propio 2 se paran; las fases de frenado no se consideran separadas para el primer vehículo propio 1 y el vehículo delantero 2. El recorrido de frenado s2_sop del vehículo delantero 2 se utiliza para el cálculo de s1_br. A través de cálculo explícito de este valor se evita una consideración no deseada del movimiento hacia atrás del vehículo delantero 2. De este modo, en este principio se considera una parada del segundo vehículo delantero 2 después del proceso de frenado. Esto se representa a través de la curva x2 en la figura 5. Representa esta parada o bien esta posición fija. En la figura 5 se aplica en este caso x2 = const y v2 = 0, después de que el segundo vehículo delantero 2 se ha parado. Con este método es posible calcular una aceleración teórica correcta en aquellas situaciones, en las que el vehículo propio 1 se para, después de que se ha parado el vehículo delantero 2.
De este modo, las curvas en la figura 5 muestran que la ecuación 14 reproduce el valor correcto para la aceleración teórica en esta situación, puesto que representa exactamente aquella aceleración, que es necesaria para evitar una colisión con el vehículo delantero 2 y para detener el primer vehículo propio 1 a una distancia de 1 m detrás del vehículo delantero 2. Cada frenado más fuerte impediría también una colisión con el vehículo delantero 2, pero pararía demasiado pronto, es decir, a una distancia relativa dx mayor que el valor pretendido de dx_min = 1 m. De esta manera, en un AEBS conduciría a una activación demasiado precoz del sistema de freno.
El segundo ejemplo del procedimiento de evaluación de la ecuación del movimiento BV1 mostrado anteriormente muestra otra situación, en la que el procedimiento de evaluación de la ecuación del movimiento BV1 conduce a un valor demasiado alto para la primera aceleración teórica a1_d_1. Estas situaciones se caracterizan, en general, por una distancia relativa dx grande entre el primer vehículo propio 1 y el segundo vehículo delantero 2 y por un retardo a2 grande del vehículo delantero 2. El ejemplo descrito con referencia a la figura 3 utiliza una segunda velocidad inicial v2 = 60 km/h del vehículo delantero 2, una velocidad inicial v1 = 90 km/h del vehículo propio 1, una distancia mínima dx_min = 1 m, una segunda aceleración a2 = -6 m/s2 del vehículo delantero 2 y una distancia relativa inicial dx_0 = 90 m. En este ejemplo, la ecuación 7 conduce a una aceleración teórica a1_d_1 de -7,3 m/s2. En cambio, la ecuación 14 conduce a una segunda aceleración teórica de a1_d_2 = -3,6 m/s2 en esta situación. Los movimientos resultantes según los dos valores de retardo se muestran en la figura 6.
El vehículo delantero 2 alcanza una parada a t = 2,8 s. El valor para a1_d_1 según el procedimiento de evaluación de la ecuación del movimiento BV1 descrito anteriormente es demasiado grande y conduce a una distancia en la parada de 45,1 m, como se ha indicado anteriormente. En cambio, el segundo procedimiento de evaluación BV2 conduce a un valor de la segunda aceleración teórica a1_d_2 de -3,6 m/s2, que corresponde al retraso mínimo, que es necesario para evitar la colisión con el vehículo delantero 2 de esta situación. La figura 6 muestra que el vehículo propio 1 se ha parado en t = 8 s y alcanza una distancia relativa de 1 m.
El ejemplo 3 mostrado anteriormente en conexión con el procedimiento de evaluación de la ecuación del movimiento BV1 suministra, en cambio, con el procedimiento de evaluación de la ecuación del movimiento BV1 un resultado correcto para la primera aceleración teórica a1_d_1. En este caso, el vehículo delantero 2 con a2 = -2 m/s2 se ha
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retrasado a una velocidad inicial de 50 km/h. El vehículo propio 1 tiene una velocidad inicial de 90 km/h. El valor para dx_min se fija en 1 m y la distancia relativa inicial dx_0 entre el primer vehículo propio 1 y el segundo vehículo delantero 2 es 40 m. En este ejemplo, la ecuación 7 conduce a una primera aceleración teórica de a1_d_1 = -5,2 m/s2. La Ecuación 14 conduce, en cambio, a un resultado de a1_d_2 = -5,02 m/s2 para esta situación. Los movimientos resultantes para ambos valores de aceleración se representan en la figura 7.
En la figura 7 se muestra que el retraso con la segunda aceleración teórica a1_d_2 calculada según el segundo procedimiento de evaluación BV2 hasta una parada del vehículo propio 1 a t = 6 s. El trayecto recorrido del vehículo propio 1, que se muestra como x1, es menor que la posición x2 del vehículo delantero 2, cuando el vehículo delantero 2 se para después de t = 7 s. Pero antes de que el vehículo propio 1 alcance con una segunda aceleración teórica a1_d_2 la parada, la distancia relativa dx_2 calculada a través del segundo procedimiento de evaluación BV2 entre el primer vehículo propio 1 y el segundo vehículo delantero 2 es inferior a 0. Esto significa que el vehículo propio 1 colisiona con el vehículo delantero 2, antes de que el vehículo propio 1 y el vehículo delantero 2 alcancen la parada. De esta manera, el valor del segundo procedimiento de evaluación BV2 para la segunda aceleración teórica a1_d_2 en este ejemplo no es correcto, o bien no conduce a un cálculo correcto del valor del retraso, para evitar una colisión con el vehículo delantero 2. Más bien en tal caso, hay que utilizar el procedimiento de evaluación de la ecuación del movimiento BV1, es decir, a1_d_1 según la ecuación 7.
El segundo procedimiento de evaluación BV2 considera de esta manera sólo los puntos extremos de la situación de frenado, cuando ambos vehículos 1, 2 se paran. Sin embargo, no verifican los puntos de cruce que aparecen posiblemente durante el proceso de frenado de las trayectorias de movimiento de ambos vehículos 1, 2, es decir, colisiones que tiene lugar intermedias.
Por tanto, según la invención se utilizan ambos procedimientos de evaluación BV1, BV2 para un cálculo correcto del criterio de frenado.
Para el caso específico de que el vehículo delantero 2 se para y el vehículo propio 1 se aproxima, ambos procedimientos de evaluación BV1, BV2 conducen al mismo resultado, puesto que
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Por tanto, a continuación teniendo en cuenta las explicaciones anteriores se distinguen diferentes casos para la utilización de los procedimientos de evaluación BV1 y BV2, que dependen esencialmente de la aceleración a2 del vehículo delantero 2 y de la velocidad relativa entre los vehículos 1 y 2 después de la expiración del tiempo de reacción dv_t1.
Para la verificación de la necesidad de una activación automática para la prevención se verifican los siguientes casos:
En un primer criterio K1 se verifica si la distancia dx_t1 entre los vehículos 1 y 2 después del tiempo de reacción t1 es menor que la distancia mínima dx_min: dx_t1 < dx_min.
Si se cumple el primer criterio K1, resulta la necesidad de un criterio automático, puesto que el conductor no está en condiciones de iniciar por sí mismo un retraso.
Para el caso de que el primer criterio K1 no sea pertinente, se distinguen y se verifican en otro criterio K2 cuatro casos: K2a, K2b, K2c, K2d. Para la distinción de los casos se utilizan, respectivamente, las aceleraciones a2 del vehículo delantero 2 y la velocidad relativa después de la expiración del tiempo de reacción dv-t1.
El segundo criterio K2a se verifica en el caso de que a2 < 0 y dv _t1 < 0. Aquí se verifica entonces en primer lugar el procedimiento de evaluación de la ecuación del movimiento BV1. En el caso de que éste no sea pertinente, se utiliza el segundo procedimiento de evaluación BV2. Para el caso de que se cumple el segundo criterio K2a, es decir, que la aceleración teórica calculada a1_d_1 o bien a_1_d2 exceda un valor límite, resulta la necesidad de un frenado automático del primer vehículo 1, puesto que el conductor después de la expiración de su tiempo de reacción no está en condiciones de ajustar por sí mismo la altura necesaria del retraso.
El tercer criterio K2b se verifica en el caso de que sea a2 < 0 y dv_t1 ≥ 0. Aquí se verifica siempre sólo con la ayuda del segundo procedimiento de evaluación BV2. De esta manera se evita el punto débil del procedimiento de evaluación de la ecuación del movimiento BV1 en aquellas situaciones, en las que existe un retraso fuerte del vehículo delantero 2. En el caso de que se cumpla el tercer criterio K2b, es decir, que la aceleración teórica
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