JP3786643B2 - 車両の速度自動設定方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、それぞれ請求項１および請求項１３の前文による車両の速度を自動的に設定するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ特許公開公報第４１ ００ ９９３ Ａ１号は、車両の縦方向の移動および前方を走行する車両を追随する走行を自動的に制御するためのシステムを開示している。このシステムによれば、車両と前方を走行中の車両との間の距離および相対速度が決定され、測定信号が制御装置に供給され、制御装置において、車両の実際の速度および車両の設定速度を自動的に設定するために車両の作動要素に供給される作動信号が、所定の換算関係を考慮して測定信号の値から生成される。
【０００３】
追従制御装置を具備するこのシステムはまた、車両を少し進んでは止まる（ｓｔｏｐ−ａｎｄ−ｇｏ）モードで運転することができる。このモードにおいて、前方を走行中の車両が始動し、車両間の距離も所定の設定車両距離よりも短くなった場合には、追随車両が自動的に停止状態から始動する。追随車両が停止状態から加速し、車両間の設定距離が回復されるまで、追随車両の車両速度は、前方を走行中の車両の速度を一時的に上回ることもできる。前方を走行中の車両が減速する場合にも、車両間の設定距離は維持される。前方を走行中の車両が停止状態に達する場合には、追随車両の速度もゼロに減速される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このシステムを用いれば、車両が前方を走行中の車両を自動的に追随することができる。しかし、特に、低速の範囲において、停止状態から異なる速度まで始動すること、及び、停止状態にするために新たにブレーキをかけることを頻繁に行うため、快適さに悪影響を及ぼす恐れがあるという問題がある。さらに、停滞された交通では、車両の列において比較的高速に達しやすく、この状況では、車両が追随している車両と前方を走行中の車両との間隔へ入ってくると、追随している車両のシステムが、後部追突の危険性を伴う比較的難しい制動操作を開始しなければならないという危険な状況が生じる可能性がある。この問題はまた、追随している車両の速度が前方を走行中の車両の速度を簡単に超える恐れがあるため、追随している車両は、ある特定の状況では、高速レベルから制動開始を行わなければならないという事実によっても詳述される。
【０００５】
本発明は、自動速度設定を有する車両における走行の快適性および走行の安全性を改善することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この問題は、請求項１および１３の特徴をそれぞれ有する本発明によって解決される。また、従属項は、好ましい態様例を含んでいる。
【０００７】
本発明に基づく方法によれば、はじめに、最大許容制限速度が予め定められるか、あるいは、車両の現在の測定変数および状態変数から決定される。測定により、障害物、たとえば前方を走行中の車両が車両から離れつつあることが明らかになると、車両に適用されることになっており、車両が超えることが許されない車両設定速度が決定される。設定速度は、制限速度と、障害物、具体的に言えば、前方を走行中の車両の現在の速度と、から形成される１組の値の小さい方の値に設定される。車両の実際の速度は、設定速度に調整される。
【０００８】
この方法は、追随している車両の速度が最大値、具体的に言えば、予め定められるか、または決定されることになっている制限速度を超えてはならないことを保証する。前方を走行中の車両の速度がこの制限速度を超えている場合であっても、追随している車両は、この制限速度を超えてはならない。この場合には、この車両と前方を走行中の車両との間の距離は増大するが、これにより、具体的に言えば、停滞している交通において、短期間の加速操作および特に制動操作が減少し、追随している車両が原則的に一定の速度で追随するため、追随車両の乗員に十分な快適さを提供する。さらに、追随車両と前方を走行中の車両との間に生じている間隔に入ってくる車両は、追随車両が比較的低速レベルで移動していることから、もはや追随車両の不意の制動操作の原因とならないため、安全性が改善される。
【０００９】
前方を走行中の車両が制限速度を超える車両速度の場合に一定の速度を維持することは、停滞している交通において、追随車両が連続速度で移動し、再び形成されつつある車両の列の後部に着実に近づき、前方を走行中の車両の後方に連結する状況を招く。この着実な移動方法により、車両が停止状態またはきわめて遅い速度から激しく加速され、次に再び急激にブレーキをかけることにより、停滞している交通において一般に形成されるハーモニカ効果を避けることができる。走行の快適さおよび走行の安全性の改善に加えて、この方法は、汚染物質の放出を低減させることにもつながる。
【００１０】
一つの好ましい態様例において、車両と前方を走行中の車両との間の距離が近接制限を下回る場合には、速度の自動設定が作動される。停滞している交通または都市の激しい交通において走行している場合には、車両の実際の速度を制限することは、このような道程にマイナスの影響を及ぼすことは一般になく、また、いずれの場合も平均速度が比較的低速であることから、この判断基準を低いレベルに設定され徐行速度を示す制限速度と併せて、速度の自動設定を始動するためのトリガーとして用いることができる。停止状態まで車両が自動的に制動されることにより、前方を走行中の障害物に誤って衝突する危険性を回避することができる。
【００１１】
また、車両以外の障害物に関しても、この方法を用いることができる。具体的に言えば、駐車補助としてこの方法を用いることが可能であり、その場合には、固定された障害物を検出し、停止状態までの車両の制動を誘発することができる。
【００１２】
また、一つの好ましい態様例においては、速度の自動設定が作動した後、車両と障害物が最小距離未満になった場合には、前方を走行中の障害物が移動しつづけていても、車両が停止状態まで自動的に制動されるように定められている。その結果、車両と障害物との間の最小安全距離が確保される。最小距離を再び上回り次第、車両は適宜、移動し始める。
【００１３】
さらに好ましい実施形態によれば、少なくとも所定の走行状況において、速度の自動設定の全作動時間にわたって適切である場合には、制動操作中の最小可能車両反応時間を実現するために、最小制動トルクが車両のブレーキによって発生される。その結果、前方を走行中の車両が減速した場合または車両間隔に第３の車両が入ってきた場合に、追随車両が最短の時間で制動することができる。追随車両のすべての動的移行段階において、すなわち具体的に言えば、加速段階および制動段階において、この最小制動トルクが発生されることが好都合である。しかし、適切である場合には、車両速度が一定である場合にも、制動トルクを印加することができる。しかし、速度が一定である場合および加速段階でも、この制動トルクは駆動トルクより小さい。
【００１４】
適切である場合には、具体的に言えば、ブレーキ装置の過負荷を防止するために、距離が距離閾値を超える場合には、制動トルクを少なくとも一時的に減少させることができる。
【００１５】
車両設定速度を超える車両の速度とするために、たとえば、加速ペダルを過剰に押し下げることによって、運転者が希望すれば、速度の自動設定のスイッチが切られるようにしてもよい。この場合には、運転者の希望が、速度の自動設定より優先される。適切である場合には、設定速度を超える許容範囲を考慮することができ、その範囲内で、速度の自動設定のスイッチを即時に切ることなく、加速ペダルを過剰に押し下げることによって運転者は車両を移動することができる。この場合には、この許容範囲を超えた場合のみ、速度の自動設定のスイッチが切られる。その結果、許容範囲内で、運転者は、加速ペダルを作動させることによって、前方を急速に移動中の車両を追随することができるが、それでも依然として加速ペダルの押し下げが減少した場合には、速度の自動設定の作動が維持される。
【００１６】
このシステムのスイッチが切られる場合に、おそらく生じている制動トルクが、突然減少するのではなく、突然の衝撃および考えられる運転者の不快感を避けるために、所定の特性曲線に応じて減少することが好ましい。
【００１７】
速度の自動設定のための本発明による装置は、車両と障害物、具体的に言えば、前方を走行中の車両との間の距離および相対速度を決定するための測定装置と、車両の実際の速度を車両設定速度に自動的に近づけさせる車両の作動要素を設定するために用いられ、かつ所定の関係に応じて測定信号から決定される作動信号が、測定装置に記録されている測定信号に基づいて発生される制御装置と、を具備している。具体的に言えば、車両におけるブレーキ装置、エンジン管理システムおよび／または給気を調節する作動装置で作用する作動信号が、離れつつある障害物の速度を超えない設定速度であり、同時に、予め定められるか、または決定される制限速度によって制限される設定速度に、車両の実際の速度を近づけるように発生される。車両における速度の自動設定のためのこの装置は、すべてのステップを有する前述した方法を実行する場合に特に適している。
【００１８】
さらに好ましい改良点については、さらなる請求項、図の説明および図面から明らかになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に示されている車両１は、特に低速の範囲における速度を自動的に設定するための装置２を搭載している。この装置２は、車両の前方領域における距離センサ４を有する測定装置３と、制御装置５と、具体的に言えば電気油圧ブレーキとして構成され、作動信号によって設定することができる制動装置６と、ホイール速度センサ７と、加速ペダルの作動を検知するためのペダル信号伝送器８と、を具備している。速度を自動的に設定するために、車両１と前方に位置している障害物、具体的に言えば、前方を走行中の車両との間の距離を表す距離センサ４からの測定信号が、制御装置５で処理される。制御装置５はまた、制動装置６と、ホイール速度センサ７と、ペダル信号伝送器８からの測定信号も受信する。具体的に言えば、前方に位置している障害物からの距離、および車両と前方に位置しているかまたは前方を走行している障害物との間の相対速度、および、適宜、さらなる安全に関連する判断基準に応じた車両設定速度が、制御装置に格納されている関係に基づいて、測定信号から決定される。
【００２０】
車両のブレーキに制動トルクを発生するための制動装置６、および点火時間ならびに燃料噴射を設定するためのエンジン管理システム、および、シリンダへの給気を調整する作動要素に供給される作動信号が、制御装置５で生成される。
【００２１】
図２に示されるフローチャートによれば、速度の自動設定が装備される車両と前方の障害物、具体的に言えば、前方を走行中の車両との間の相対距離Δｓおよび相対速度Δｖは、第１の方法ステップＶ１において最初に決定される。相対距離Δｓおよび相対速度Δｖの測定および決定は、速度の自動設定の作動または現在の段階に関係なく、規則的な時間間隔で実行される。
【００２２】
次の方法ステップＶ２において実行されることになっている問い合わせは、速度の自動設定の作動に関する作動条件を構成する。ステップＶ２において、相対速度Δｓが近接制限Ｓ_NGを下回るかどうかが確認される。これが成立しない場合には、速度の自動設定は作動せず、「Ｎｏ」の場合の分岐線に従って、システムは第１の方法ステップＶ１に戻る。相対距離Δｓが近接制限Ｓ_NGを下回る場合には、相対速度Δｖが閾値ｖ_SWを下回るかどうかがさらに満たすべき別の条件として確認されることが好ましい。これが成立しない場合には、「Ｎｏ」の分岐線に従って、システムは第１の方法ステップＶ１に再び戻る。他方、相対速度Δｖが閾値ｖ_SWより小さい場合には、方法ステップＶ２による両方の条件が満たされる。そして、速度の自動設定が作動され、システムは、「Ｙｅｓ」の分岐線に従って、次の方法ステップＶ３へ移行する。
【００２３】
近接制限Ｓ_NGおよび速度の閾値Ｖ_SWは、適宜、永久に予め定められる変数であり、制御装置に格納される。しかし、別法として、道路における現在の事象から適応するこれらの値を導出してもよく、または運転者によってこれらの値を予め定義することでもよい。最後に、方法ステップＶ２において、前記２つの条件の両方が満たされるのではなく、片方が満たされればよいようにしてもよい。この場合、システムは、方法ステップＶ２における条件の一方のみが満たされれば、方法ステップＶ２から次の方法ステップＶ３へ移行する。
【００２４】
次の方法ステップＶ３において、０よりも大きい制動トルクＭ_Brが車両の制動装置によって発生される。同時に、０よりも大きい駆動エンジントルクＭ_Mが発生され、車両が自動的に動けるようにするために、制動トルクＭ_BrがエンジントルクＭ_Mより小さいという付加的な条件が定義される。
【００２５】
さらに、方法ステップＶ３において、車両の現在の速度ｖが、障害物の速度ｖ_Hおよび徐行速度ｖ_Krによって形成される１組の値のうちの最小値に設定される。制御装置において、測定または算出された車両と障害物との間の相対速度Δｖおよび車両自体の速度ｖから障害物の速度ｖ_Hを決定することができる。徐行速度ｖ_Krは、固定値として予め定められ、制御装置に格納される制限速度を構成する。現在の車両の速度を徐行速度ｖ_Krに制限することは、速度の自動設定が作動した場合に、車両が前方を走行中の障害物を障害物と同一速度で追随することができるが、最大でも徐行速度ｖ_Krまでであることを保証する。
【００２６】
次の方法ステップＶ４において、相対距離Δｓが、停止状態まで車両にブレーキをかけさせる条件となる停止制限ｓ_SGより小さくなるかどうかが確認される。これが成立しない場合には、現在の状態が維持され、システムは、「Ｎｏ」の分岐線に従って、方法ステップＶ４の条件を繰返しチェックする。この繰返しチェックは、方法ステップＶ４の条件が満たされるまで続く。
【００２７】
相対距離Δｓが停止制限ｓ_SGを下回る場合には、システムは方法ステップ４の「Ｙｅｓ」の分岐線に従って、次の方法ステップＶ５へと続く（図３参照）。方法ステップＶ５において、エンジン制動トルクＭ_Brと駆動エンジントルクＭ_Mとの間の関係が逆転されるため、エンジン制動トルクＭ_BrがエンジントルクＭ_Mを上回り、車両が速度ｖ＝０で停止状態になるまで制動される。
【００２８】
次の方法ステップＶ６において、車両が自動的に前進することができるかどうかが確認される。このために、車両と障害物との相対速度Δｓが距離閾値ｓ_WGを超えるかどうかが確認される。これが成立しない場合には、システムは、方法ステップＶ６の「Ｎｏ」の分岐線に従って、方法ステップＶ５に戻り、車両は依然として停止したままである。しかし、方法ステップＶ６の条件が満たされる場合には、これは、前方の障害物からの距離が増大し、前進の条件が満たされることを意味する。この場合には、システムは、「Ｙｅｓ」の分岐線に従って、次の方法ステップＶ７へと続く。
【００２９】
方法ステップＶ７において、加速ペダルが運転者によって作動されているかどうかを決定するための確認が行われる。これが事実である場合には、運転者の希望が車両の自動制御走行より優先されているため、速度の自動設定が終了する。しかし、ここで、運転者によって発生される加速ペダルの作動が、現在の外部事情下で、速度の自動設定によって予め定められている速度より高速を生じると推測されるかどうかを考慮することが好ましく、これが事実である場合に限り、システムは「Ｙｅｓ」の分岐線へと移行する。
【００３０】
加速ペダルの対応する作動がある場合には、システムは、方法ステップＶ７の「Ｙｅｓ」の分岐線に従って、方法ステップＶ８へ続く。方法ステップＶ８において、適切である場合には、減少特性曲線を考慮して、エンジン制動トルクＭ_Brがゼロまで減少する。次に、この方法は終了し、システムは、方法ステップＶ１で全体のシーケンスの最初に戻ることができる。
【００３１】
加速ペダルが作動されていない場合には、システムは、方法ステップＶ７の「Ｎｏ」の分岐線に従って、方法ステップＶ９へと続く。今度は前進のための条件が存在し、車両を再び移動することができるようにするために、方法ステップＶ９において、エンジン制動トルクＭ_Brが駆動エンジントルクＭ_Mより小さい値に設定される。現在の車両速度ｖは、障害物の速度ｖ_Hおよび徐行速度_Krのうちの小さい方の値に設定される。
【００３２】
方法ステップＶ１０において、次に相対距離Δｓが停止制限ｓ_SGを超えるかどうかを決定するための確認が行われる。この確認は、安全距離を表す停止制限ｓ_SGを超えている場合に限り、車両が自動的に移動されることを確実にするものである。これが成立しない場合には、システムは、「Ｎｏ」の分岐線に従って方法ステップＶ５に戻り、車両は、停止状態まで制動される。さもなければ、システムは、「Ｙｅｓ」の分岐線に従って方法ステップＶ７に移行する。方法ステップＶ７において、加速ペダルが作動されたかどうかを決定するために、再度確認が実行される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 速度の自動設定を装備した車両の概略図である。
【図２】 前方を走行中の車両を追随している車両の速度を自動的に設定するための方法の個々のステップに関するフローチャートである。
【図３】 図２に示すフローチャートの続きを示す図である。

Claims (11)

1. 車両（１）と障害物との間の距離（Δｓ）および相対速度（Δｖ）が検知され、当該距離および相対速度が、運転者に関係なく発生され車両の実際の速度（ｖ_ａｃｔ）を車両設定速度（ｖ_ｓｅｔｐ）に自動的に近づけるための制動トルクまたは駆動トルクを算出するための基準として用いられる車両の速度自動設定方法において、
   当該速度自動設定方法による速度自動設定が低速の範囲で用いられ、
   徐行速度が最大許容制限速度（ｖ_Ｋｒ）として予め定められるか、または決定され、
   前記車両（１）から離れつつある障害物の場合には、前記車両設定速度（ｖ_ｓｅｔｐ）が、前記障害物の速度（ｖ_Ｈ）と前記制限速度（ｖ_Ｋｒ）から形成される１組の値のうちの小さい方の値に設定される
   ことを特徴とする車両の速度自動設定方法。
2. 前記車両（１）と前記障害物との間の前記距離（Δｓ）が近接制限（Ｓ_ＮＧ）を下回る場合に、前記速度自動設定が作動されることを特徴とする請求項１に記載の車両の速度自動設定方法。
3. 前記車両（１）と前記障害物との間の前記距離（Δｓ）が停止制限（Ｓ_ＳＧ）を超える場合に、前記速度自動設定が作動され、前記停止制限（Ｓ_ＳＧ）が前記近接制限（Ｓ_ＮＧ）より小さいことを特徴とする請求項２に記載の車両の速度自動設定方法。
4. 前記車両（１）と障害物との間の距離が停止制限（Ｓ_ＳＧ）にとどかない場合には、前記車両（１）が停止状態まで自動的に制動されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両の速度自動設定方法。
5. 自動変速装置を有する車両（１）が静止している場合には、アイドリングモードが自動的に設定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両の速度自動設定方法。
6. 前記車両設定速度を超える前記車両の実際の速度が運転者によって設定される場合には、前記速度自動設定が終了することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両の速度自動設定方法。
7. 前記速度自動設定が作動されている場合には、最小制動トルク（Ｍ_Ｂｒ）が少なくとも加速段階および制動段階で発生されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車両の速度自動設定方法。
8. 前記距離（Δｓ）が距離閾値（Ｓ_ＷＧ）を超える場合には、前記制動トルク（Ｍ_Ｂｒ）が減少することを特徴とする請求項７に記載の車両の速度自動設定方法。
9. 前記距離（Δｓ）が距離閾値（Ｓ_ＷＧ）を超える場合には、エンジントルク（Ｍ_Ｍ）が前記制動トルク（Ｍ_Ｂｒ）の値を超えて増大されることを特徴とする請求項７または８のいずれか１項に記載の車両の速度自動設定方法。
10. 前記車両の実際の速度（ｖ）が一定である場合に、駆動トルク（Ｍ_Ｍ）より小さい制動トルク（Ｍ_Ｂｒ）が発生されることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の車両の速度自動設定方法。
11. 車両（１）と障害物との間の距離（Δｓ）および相対速度（Δｖ）を決定するための測定装置（３）と、前記車両の実際の速度（ｖ）を車両設定速度（ｖ_ｓｅｔｐ）に自動的に設定するための前記車両（１）の作動要素に供給される作動信号が、前記測定装置（３）で発生された測定信号に基づいて発生される制御装置（５）とを有する、特に、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法を実行するための車両の速度自動設定装置において、
    低速の範囲で用いられ、
    前記車両（１）から離れつつある障害物の場合には、前記車両設定速度（ｖ_ｓｅｔｐ）が、前記障害物の速度（ｖ_Ｈ）と、徐行速度に予め定められた許容制限速度（ｖ_Ｋｒ）とから形成される１組の値のうちの小さい方の値に設定されるように、前記作動信号が前記制御装置（５）において発生される
    ことを特徴とする車両の速度自動設定装置。

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