JP2008525250A - 自動車の予防的に作動する保護システムのための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、運転状態データが運転状態センサシステム（２）によって取得され、車両の長手方向の減速度（｜ａ＿ｘ｜）及び制動トルク要請（Ｂ）に関して運転者により監視される、事故の被害を減らすためのセーフティ・デバイス（１）を備えた車両内の予防的に作動する保護システムのための方法に関する。非常制動状態（ＮＢ）を判断するために、制動要請評価手段（３）が使用される。長手方向の減速度（｜ａ＿ｘ｜）が長手方向の減速度閾値（Ｓ＿ＬＶ）以下である場合にのみ、セーフティ・デバイス（１）の少なくとも１つが起動される。

Description

本発明は、請求項１の前段による、自動車の予防的に作動する保護システムのための方法に関する。

追加的な安全手段を用いて車両乗員の保護を強化するために、したがって事故の重大度を減らすために、起こりうる衝突の前に、いわゆるプリクラッシュ段階を利用して、即ち車両内の適切な検出システムにより衝突の高い確率が検出された時から実際に衝撃が起きるまでに、予防上既に活動状態となっている保護システムは、予防的に作動する保護システム又はいわゆるＰＲＥ−ＳＡＦＥ（登録商標）システムと呼ばれる。起こりうる事故状況を検出するために、予防的に作動する保護システムは、自動車の様々なセンサ装置によって利用可能となる情報を使用する。センサ装置は、ここでは、電子運転安定性プログラムの構成要素及び／又は車間距離センサシステムの構成要素でもあり得る。検出された状況によって、起こりうる事故についての結論が導き出され、車両乗員用の拘束システム及び歩行者などの他の事故当事者用の保護装置に関する適切な手段が、差し迫った事故に車両を適応させるよう始動される。

このような自動車内の可逆的な車両乗員保護手段を作動させる方法が、たとえば、特許文献１に記述されている。自動車は、ここでは、可逆的な車両乗員保護システムを備えており、これは、衝突の前に稼動され、したがって有効位置に動かされ得る。このため、起こりうる非常制動、起こりうるオーバステア、及び起こりうるアンダーステアについて監視される運転状態データを取得するために、センサシステムが使用される。非常制動、オーバステア、及び／又はアンダーステアが検出されると、車両乗員保護システムが稼動されるが、この場合、操作を開始するためのさらなる条件が設けられることがある。運転状態データを取得するためのセンサシステムは、操舵角センサと、ペダル行程センサと、ブレーキ圧センサと、車輪速度センサと、加速度センサと、ヨーレートセンサとを有し得る。

危険な状況又は非常状況を示す少なくとも１つの特徴を有して制動工程が行われると、非常制動操作が発生する。非常制動の状態は、ブレーキ圧パラメータ、ブレーキペダル稼動速度パラメータ、及びアクセルペダルからの圧力後退速度パラメータの少なくとも１つを使用して判断され、その制動工程が評価される。運転者による非常制動（運転者の反応）の代替形態として、周囲の感知に基づいて非常制動を生じさせることもできる。

冒頭で説明した文献によれば、非常制動の状態は、たとえば、ブレーキアシスタントシステムからデータバスに伝送される情報信号を使用して非常制動の状態を検出することにより、走行力学におけるブレーキアシスタントシステムの介入によって検出され得る。次いで、保護システムのセーフティ・デバイスの起動が、ブレーキアシスタントシステムのアルゴリズムに結合される。これも車両のデータバス上で利用可能なブレーキライトスイッチの信号も使用して、非常制動の状態の検出（の妥当性の検査）が確認され得る。このような非常制動操作の検出の冗長性により、保護システムが起動される時を決定する場合の信頼性が向上する。

さらなる予防的に作動する保護システムが、特許文献２に開示されている。非常制動の状態を検出するために、ブレーキペダルによって生成されるブレーキ圧の、時間微分に対応する時間勾配（時間変化率）が評価されるが、この場合、ブレーキ圧勾配が閾値を超えたことが非常制動状態を示す。ペダル行程又はペダル力も、測定されたブレーキ圧を表すものとして測定され得る。決定の妥当性を検査するために、ブレーキ圧とブレーキ圧閾値とを比較することにより、かつ測定されたブレーキ圧が閾値を超えた時間と予め定義された時間帯とを比較することにより、ブレーキ圧勾配と同時に、ブレーキ圧も評価に委ねられる。これは、ブレーキ圧勾配はブレーキ圧勾配閾値より上であるが、閾値より上の強さで十分に長い制動要請が存在しない、短時間の制動状況を分離するためである。

その上、特許文献２によれば、車両の長手方向の減速度（長手方向の制動測定値）及びアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の状態も、アンチホイールロックシステムの存在について別個の決定チャネルにおいて監視される。ブレーキスリップ制御操作中の特定の時間帯中に長手方向の減速度が閾値を超えると、潜在的な事故状況であると判断される。

独国特許発明第１０１２１３８６Ｃ１号明細書 独国特許出願公開第１００２９０６１Ａ１号明細書

本発明の目的は、導入部に記載した種類の、予防的に作動する保護システムのための改良された方法を実現することである。

上記目的は、請求項１の特徴を有する、冒頭に記載した種類の方法によって達成される。

本発明による方法によれば、セーフティ・デバイスが、制動介入による車両の長手方向の減速がまだそれほど進んでいないことにも依存してさらに起動されるために、実際の運転状態により上手く反応することができる。この方法においては、セーフティ・デバイスの起動は、制動介入により知覚できる長手方向の減速度が生じると直ぐに抑制され、これは、一方では、車両が運転者による制動（制御された制動）トルク要請に十分に反応していることを示し、他方では、長手方向の減速度及び車両乗員の前方移動が既に発生している場合に、もはや適切ではなくなったシートベルトのプリテンションが遂行されることを防止する。この時には、車両乗員の前方移動が、もはや衝撃の前に余裕を持ってプリテンションにより後戻りできないほどにまで進んでいる。

長手方向の減速度について問合せることにより、長手方向の動力学の点で緊急な運転状況について、広範囲な起動シナリオを実現することが可能となる。このような制動状況を、危険な状況又は非常状況を示す非常制動の状態に割り当てることもできるが、公知の方法においてはこれまで十分に考慮されてこなかった。つまり、運転者がどんなにブレーキペダルをゆっくりではあるが非常に強く押し下げても、ブレーキが故障したために、又はタイヤが路面に十分に密着していない、つまり摩擦係数が低いために、これに対応して車両が制動トルク要請（パニック制動）に反応しないと、高い緊急度がまた発生する。このことは、（たとえば、雪、氷、落ち葉による）滑りやすい路面上又はハイドロプレーニングの場合などの、非常時に近い制動工程に特に関係する。このような制動工程は、公知の方法においては、緊急であるとして検出されない。何故なら、公知の方法においては、非常制動の状態の検出を、ブレーキペダル作動速度、ブレーキ圧の勾配、又はブレーキ・アシスタントに連携させているからである。

したがって、１つの好ましい発展形態においては、制動トルク要請が要請閾値を超えると、非常制動の状態であると判断される。しかし、セーフティ・デバイスは、同時に車両の長手方向の減速度が閾値を超えない場合にのみ稼動される。

追加形態として又は代替形態として、非常制動操作が要請されていることを検出するために、制動トルク要請速度が閾値を超えているかどうかが観察され、１つの好ましい実施形態においては、この閾値は、ブレーキ圧要請に応じて制御され得る。要請速度閾値は制動要請が増加するにつれて下がるので、たとえ利用可能な稼動行程が減少しても、通常の制動操作後のブレーキペダルの突然の稼動が、非常制動操作として検出され得る。

制動トルク要請又は制動トルク要請速度の閾値は、運転状態データの影響を受け得る。特に、約３０キロメートル／時以下の低い運転速度においては、閾値は、この速度範囲内の間違った起動又は望ましくない起動を効果的に抑制するために上げられ得る。約８０キロメートル／時より上の速度においては、閾値は、運転者はより高い速度の場合にはより敏感にブレーキを押し下げることが経験により分かっているので、低下され得る。横方向の加速度に応じて閾値が影響を受けることも考えられる。特に、閾値は、中心の横方向の加速度範囲内において低下され得る。

多くの場合、制動要請速度の信号は、制動要請信号を時間微分することによって形成される。しかし、以下に説明するように、制動要請速度及び制動要請信号の形成に、運転者の制動トルク要請を表す、異なる測定変数を利用することが好ましいであろう。

基本的に、制動トルク要請を取得するために、マスタブレーキシリンダ内のブレーキ圧が、運転者による非常制動要請を検出するための基本測定変数として使用され得る。しかし、マスタブレーキシリンダ内のブレーキ圧は、運転者による突然の制動トルク要請に非常にゆっくりと反応するので、運転者の要請の素早い変更を感知することには余り適していない。

従来の油圧系統においては、ダイアフラム行程センサが、ブレーキブースタのペダルの動き及びダイアフラムの動きの両方を感知する。したがって、ダイアフラム行程センサは、マスタブレーキシリンダ内のブレーキ圧よりさらにより直接的にペダル行程に反応する。電気油圧ブレーキ装置（ブレーキバイワイヤーシステム）においては、ペダル行程センサが、ブレーキペダルの稼動を直接受信する。したがって、ダイアフラム行程センサ又はペダル行程センサが存在する場合、代替形態として又は追加形態として、制動トルク要請を感知するために前記センサを使用することもできる。

本発明の１つの好ましい改良形態によれば、ペダル行程センサ又はダイアフラム行程センサの信号は、信号の時間の導関数（時間微分）から制動トルク要請速度を得るのに使用される。これらの測定変数を使用することは、ペダル行程が、まず最初に、ブレーキの稼動に対してブレーキ系の背圧の反応が遅延することにより、混乱せずにかつ直接的に運転者の要請を表し、高い抵抗に逆らってまだペダルを押し下げる必要がないという利点を有する。ペダル力に対するブレーキ系の反応は、その稼動過程が終わるまで発生しない。ペダル行程センサ又はダイアフラム行程センサの信号も、ブレーキペダルに対する脈動反応により、ＡＢＳの制御介入中は恐らく使用不能である。したがって、特に、ペダル行程の測定又はダイアフラム行程の測定が、運転者による素早い制動トルク要請を早く感知するのに適している。

しかし、マスタブレーキシリンダ内の圧力は、ゆっくりでありかつ長く続く制動トルク要請を評価するのに非常に好適な変数である。何故なら、前記圧力は、ある程度の慣性を有するブレーキペダルの稼動の後であり、この結果、十分なブレーキ圧が生成されていないことにより、多くの短時間の制動状況が既に排除されている場合があるからである。

したがって、好ましい組合せは、マスタブレーキ圧シリンダ内のブレーキ圧に対するゆっくりでありかつ長く続く制動トルク要請の評価がサポートされ、制動トルク要請速度は、ペダル行程センサ又はダイアフラム行程センサの信号の時間微分から取得されるという組合せである。

ペダル行程とペダル復元力との間に再現可能な関係がある場合、ペダル行程センサの代わりに、ペダル力センサが使用され得る。しかし、ブレーキ系の背圧の反応によりブレーキペダルの復元力が生じる場合、この関係はもはや明確なものではなくなる。この場合、ペダル力は、マスタブレーキシリンダ内のブレーキ圧に、より対応する。

シートベルトの可逆的シートベルトプリテンショナーなどの、予防上起動され得る公知のセーフティ・デバイスに加えて、衝突の場合に車両乗員を保護するために、作動可能な、かつ拘束効果又はエネルギ吸収効果をもたらす、一連のさらなる車両乗員保護手段がある。このような車両乗員保護手段の例に、その大きさ、硬さ、形状、及び位置が、作動工程によって変わり得る、移動可能な衝撃要素、クッション、及びヘッドレストがある。これらの車両乗員保護手段に加えて、事故の重大度を軽減するために、作動可能なさらなるセーフティ・デバイスが設けられ得るが、前記セーフティ・デバイスは、電気的に調整可能なアセンブリ、たとえば、電気シート調整装置、又は車両開口部用の電気調整装置（ウィンドウリフタ、サンルーフ開閉システム）、又はドアロック（これらは、快適性を追求するために元々設けられているものである）を作動させることにより、車両乗員に対する事故の被害を減少させる。

事故の被害を減らすために、自動車内で作動可能な、かつ他の衝突当事者を、特に歩行者及び自転車に乗っているヒトを、保護するための、セーフティ・デバイスを設けることもできる。この例として、調整可能なボンネット、移動可能なバンパー、及び車両の外板上の調整可能な硬さを有する衝撃要素がある。作動可能なさらなる保護手段に、車高制御装置及び制動及びステアリング装置があり、これらを用いて、車両乗員及び／又は衝突当事者の負傷がそれほど重大でない方向に衝撃が最適化され得る。以下、これらの保護手段はまた、本発明におけるセーフティ・デバイスであると理解されたい。

好ましい可逆的セーフティ・デバイス１を作動させるために、運転状態センサシステム２、特に制動トルク要請取得手段２．１及び長手方向の加速度取得手段２．２によって受信された運転状態データが、運転者によって予め定義された制動トルク要請Ｂ、及び車両の長手方向の加速度ａ＿ｘについて監視される。

車両の長手方向の加速度ａ＿ｘは、静止状態の勾配を検出するための他の目的にも使用され得る、長手方向の加速度センサにより直接測定され得る。車両の長手方向の加速度ａ＿ｘはまた、車輪速度から、及び／又は車両の長手方向の加速度がエンジントルク及び／又はトランスミッショントルクから判断される動的車両モデルにより、計算され得る。長手方向の減速度の閾値は、０．３ｇ程度である。これはまた、法的に規定されたシートベルトの締付が発生する程度である。しかし、シートベルトが締付られた時にもテンショニングがまだ可能であるので、長手方向の減速度の閾値はまた、より高くされ得る。

制動要請評価手段３においては、恐らく要請された非常制動操作ＮＢが、制動トルク要請Ｂから判断される。運転状態データは、同時に、長手方向の減速度評価手段４において、絶対値において長手方向の加速度に対応する長手方向の減速度が、長手方向の減速度閾値Ｓ＿ＬＶ未満である、又は言い換えればこれを超えていないかどうかを判断するために監視される。

長手方向の動力学のための緊急度評価手段５においては、制動要請評価手段３からの信号と長手方向の減速度評価手段４からの信号とが組み合わせられる。一実施形態においては、要請された非常制動操作ＮＢについての論理信号及び長手方向の減速度閾値Ｓ＿ＬＶのアンダシュートについての論理信号が、ＡＮＤ論理演算（ＡＮＤ）において互いに論理的に組み合わせられる。緊急度評価手段５は、非常制動操作が要請された場合、即ちＮＢ＝１、かつ長手方向の減速度が限界値Ｓ＿ＬＶ未満である場合に、緊急の長手方向の動力学ＬＤ＝１のための論理信号（ビット情報）を出力する。非常制動操作が発生していない場合、即ちＮＢ＝０、又は長手方向の減速度の閾値を超えた場合、緊急度評価手段は、論理信号ＬＤ＝０を出力する。

緊急度評価手段５の論理信号ＬＤを用いて、セーフティ・デバイス１が作動され、論理状態ＬＤ＝１によって示される、緊急の長手方向の動力学が存在する場合には、セーフティ・デバイス１の少なくとも１つ、特に可逆的シートベルトプリテンショナーが稼動される。

運転者によって予め定義された制動トルク要請Ｂから、要請された非常制動操作を判断し得る、制動評価手段５について、複数の実施形態が考えられる。

第１の実施形態においては、制動トルク要請速度は、評価手段３．１において、時間微分ｄＢ／ｄｔからブレーキペダルにより要請された制動トルク要請Ｂから計算され、前記制動トルク要請速度は、問合せ手段３．２において、制動トルク要請の速度の閾値Ｓ＿ＡＧと比較され、閾値を超えると、非常制動操作であると判断される。これにより、高い勾配（時間微分）により、運転者が素早くブレーキペダルを押し下げると、制動トルク要請Ｂにおいて緊急度が高い（非常制動）であると判断され、セーフティ・デバイス１が起動されることが確実となる。本発明によれば、セーフティ・デバイス１の起動は、長手方向の減速度評価手段４から、閾値より上の長手方向の減速度が既に存在することが明らかである場合、抑制される。このことは、発端の制動工程による車両乗員の前方移動が発生している場合に、可逆的シートベルトプリテンショナーがその十分な効果をもはや有し得ず、プリテンショナーが稼動されないという利点を有する。典型的な突然の非常制動操作の場合、即ち事前制動なしで発生した場合には、予防セーフティ・デバイス、特にシートベルトプリテンショナーが、先行技術より公知の方法で稼動される。

一発展形態においては、制動トルク要請速度ｄＢ／ｄｔの閾値Ｓ＿ＡＧは、制動トルク要請Ｂに応じて低下され得る。したがって、システムは、たとえ通常の制動操作が既に要請されており、長手方向の減速度がまた発生していない場合にも、ブレーキがその後素早く押し下げられる状況について非常制動用に設けられた対策を起動できるようにするために、より感応するように作られ得る。これは、たとえば、ブレーキペダルが最初に通常の方法で滑りやすい道路上で稼動されたが、（低い摩擦係数により）減速度効果が発生しない場合に、運転者が、非常制動操作を要請するために、その後素早くブレーキペダルを押し下げる場合に、好ましいものである。制動トルク要請Ｂの信号により、閾値をより敏感にすることにより、運転者がブレーキペダルを素早く稼動し、したがって非常制動操作であると判断された場合に、問合せ手段３．２において閾値Ｓ＿ＡＧは既に低下されている。低下されない場合には、残りのペダル行程に対するブレーキの稼動からは、もはや閾値Ｓ＿ＡＧを超えるのに十分に速い稼動速度となり得ないので、非常制動状況であると検出されない。

代替形態又は補足形態においては、制動トルク要請Ｂは、制動要請評価手段３において、これと問合せ手段３．３内の閾値Ｓ＿Ａとを比較することにより直接評価される。この起動チャネルを用いて、運転者がゆっくりとであるが徐々に強くブレーキペダルを押し下げる制動操作（パニック制動）も、高い緊急度を有する非常制動状況として検出され、これから、十分な長手方向の減速度がまだ発生していない場合の非常制動操作のために設けられたセーフティ・デバイス１が起動され得る。この結果、滑りやすい道路上でゆっくりと始動され、かつ低い摩擦係数により発生しない減速度効果を生じさせるために運転者がブレーキペダルをさらに押し下げつつある間のパニック制動操作が、考慮され得る。車両が運転者による強い制動要請に適合できず、滑りやすい道路上を障害物に向かって動いている場合に、非常状況が検出され、これから、非常制動操作のために設けられた安全手段が起動される。他方、通常の道路条件下で重度の制動が実施され、また制動効果が実際に発生した時はいつでも、問合せ手段４により、長手方向の減速度の後の安全手段の起動が防止される。

制動トルク要請Ｂ及び時間によるその導関数ｄＢ／ｄｔの両方又は制動トルク要請速度が使用される一実施形態においては、閾値問合せ３．２の結果と３．３の結果とが、ＯＲ論理演算３．４において組み合わせられ得る。２つの評価チャネルの１つにおいて、緊急の非常制動要請が検出されると、非常制動信号ＮＢが出力される。

危険な長手方向の動力学を示す信号ＬＤが存在する場合、上述した方法で、可逆的シートベルトプリテンショナーを含む、第１の群のセーフティ・デバイス１を稼動することが考えられる、その一方で、車両の長手方向の減速度が著しくない非常制動操作が検出された場合に、第２の群の他のセーフティ・デバイスは既に稼動されている。これらは、特に、その保護効果が乗員の前方移動によって悪影響を受けないセーフティ・デバイスである。この場合、この第２の群内にセーフティ・デバイスのサブグループを設けることもでき、前記サブグループは、高い制動トルク要請速度がない状態又は低い長手方向の減速度が著しくない状態で、高い制動トルク要請が存在する場合に起動される。これらは、通常のものであるが強い制動介入が発生した場合に既に有効位置に進んでいることを意図したセーフティ・デバイスである。たとえば背もたれ直立装置又は車両開口部の閉鎖装置又はアクティブヘッドレストなどの、有効位置に進むために早く起動されなければならないセーフティ・デバイスが好適であろう。

このような論理を敷衍すると、長手方向の動力学の点で緊急な運転状況について、広範囲な起動シナリオを展開させる余地が生まれる。運転者が素早くブレーキペダルを押し下げると、制動トルク要請Ｂの高い勾配が発生し、非常制動操作が検出される。運転者がその後（わずかに）制動された状態（＜０．３ｇ）で素早くブレーキペダルを押し下げると、制動トルク要請Ｂの勾配が増加し、同様に、閾値の低下により非常制動状況（その後にブレーキペダルが押し下げられる非常制動操作）として評価される。運転者がゆっくりとであるが非常に強くブレーキペダルを押し下げる（パニック制動）と、長手方向の減速度が存在しない場合にも、高い緊急度及び非常制動操作が検出される。

事故なく緊急の状況を通過し、制動トルク要請が撤回されると、値は、再び、閾値Ｓ＿ＡＧ及びＳ＿Ａ以下に降下する。その値が閾値Ｓ＿ＡＧ及びＳ＿Ａ以下に選択された閾値より降下するまで、非常制動信号ＮＢ、したがって可逆的セーフティ・デバイスがリセットされないということによる、ヒステリシスが設けられることがある。

異なる評価又は問合せの結果に対して論理演算を遂行する代わりに、それ自体公知の方法で２進論理をファジィ論理に置換することにより、保護システムの上記に匹敵する応答を達成することができる。たとえば、車両データに多元的に依存する、かつ０〜１の間の値をとる、かつ起動されるべきセーフティ・デバイスの固定閾値、たとえば、０．８を越えなければならない、長手方向の動力学のための緊急度レベル全体が、形成され得る。

この例示的実施形態においては、０．３ｇの値が、長手方向の減速度の閾値として与えられている。これは、単なる概算的な例示値であると理解されたい。実際には、０．３ｇと０．５ｇとの間の値が適切であることが実証されている。

本発明による方法の好ましい実施形態を実施するための、自動車内の予防的に作動する保護システムの例を示すブロック回路図である。

Claims (9)

1. 事故被害を減らすためのセーフティ・デバイス（１）を備えた自動車の予防的に作動する保護システムのための方法であり、
   運転状態データが、運転状態センサシステム（２）によって取得され、車両の長手方向の減速度（｜ａ＿ｘ｜）及び運転者による制動トルク要請（Ｂ）に関して監視され、
   非常制動の状態（ＮＢ）が、制動要請評価手段（３）により前記制動トルク要請（Ｂ）から判断され、
   非常制動の状態（ＮＢ）が存在し、かつ少なくとも１つのさらなる条件が満たされると、前記セーフティ・デバイス（１）の少なくとも１つが起動される方法であって、
   前記さらなる条件は、長手方向の減速度評価手段（４）において、前記長手方向の減速度（｜ａ＿ｘ｜）が長手方向の減速度閾値（Ｓ＿ＬＶ）を超えないことにより満たされることを特徴とする方法。
2. 前記制動トルク要請（Ｂ）が要請閾値（Ｓ＿Ａ）を超えると、非常制動の状態（ＮＢ）であると判断されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 制動トルク要請速度（ｄＢ／ｄｔ）が取得され、これが要請速度閾値（Ｓ＿ＡＧ）を超えると、非常制動の状態（ＮＢ）であると判断されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
4. 前記制動トルク要請（Ｂ）が増加するにつれて、前記要請速度閾値（Ｓ＿ＡＧ）が小さくなることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記要請閾値（Ｓ＿Ａ）及び／又は前記要請速度閾値（Ｓ＿ＡＧ）が、車両の速度及び／又は横方向の加速度に依存することを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 前記制動トルク要請（Ｂ）がブレーキ圧から導き出され、前記制動トルク要請速度（ｄＢ／ｄｔ）が、前記ブレーキ圧の時間による導関数から導き出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記制動トルク要請を取得するために、ブレーキ系のマスタブレーキシリンダ内の圧力が測定され、かつ前記制動トルク要請速度を取得するために、ブレーキブースタのブレーキペダル行程の又はダイアフラム行程の時間による導関数が評価されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記ブレーキペダル行程が、ペダル行程センサ又はダイアフラム行程センサによって測定されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記長手方向の減速度閾値（Ｓ＿ＬＶ）が、０．３ｇと０．５ｇとの間の値をとることを特徴とする請求項１に記載の方法。

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