JP4435976B2 - 自動車の操縦補助方法と装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
本発明は、負荷に左右されないで確実にかつ問題なく自動車を動かすことができる、自動車のための操縦補助装置と、自動車を操縦補助するための方法に関する。本発明は特に駐車補助装置に関する。
【０００２】
出力の大きなエンジンと自動変速機を備えた自動車の駐車および操縦は、上り勾配或いは下り勾配、またはエンジン特性に応じて、困難を伴う。例えば急傾斜した道路で自動車を後方に駐車する際にはしばしば、運転者にとって、アクセルペダルを介して確実で問題のない駐車を可能であるように速度を調節することは困難である。駐車を行うためには、しばしば、アクセルペダルの操作とブレーキペダルの操作を同時に行う必要がある。その際、不所望な自動車反応が生じる。この自動車反応は運転者に過大な要求をするかまたは少なくとも運転を困難にする。
【０００３】
本発明の課題は、負荷に左右されず、確実で問題のない自動車の運動を、低速範囲にて可能にする、自動車の操縦補助装置と自動車の操縦補助方法を提供することである。
【０００４】
この課題は独立請求項記載の特徴によって解決される。従属請求項は本発明の有利な実施形と発展形態を示している。
【０００５】
本発明では、自動車の操縦補助装置はアクセルペダル位置αを検出するためのアクセルペダルセンサを備えている。自動車の操縦補助装置は更に、車速ｖrefを検出するための装置を備え、アクセルペダル位置αと車速ｖrefを受取る制御ユニットを設けることができる。この制御ユニットは、検出されたアクセルペダル位置αと車速ｖrefから、自動車が低速操縦状態にあるかどうかを推測するか、あるいは、例えば運転者によって操作された追加入力から、このような情報を得る。勿論、上述の入力情報は、低速操縦状態の存在を推測するために組み合わせ可能である。制御ユニットが低速操縦状態を検出したときに、自動車が所定の速度以下で運動するように、自動車の駆動装置およびブレーキ制御装置、又はこれらのうちどちらか一方を制御することができる。
【０００６】
本発明による操縦補助装置は、アクセルペダル位置αが限界値αlimit以下であるときおよびアクセルペダル位置αの１階微分
【０００７】
【外５】
Figure 0004435976
が限界値
【０００８】
【外６】
Figure 0004435976
以下であるときおよび車速ｖrefが限界値ｖlimit以下であるとき、又はそれらのうち少なくとも１つであるときに、低速操縦状態の存在を推測することができる。
【０００９】
制御ユニットは更に、低速操縦状態の存在のための条件として、アクセルペダル位置αの２階微分が限界値αlimit以下であることを付け加えることができる。
【００１０】
それによって、本発明に従って、アクセルペダル位置αおよび車速ｖref、又はそれらのうちどちらか一方の検出信号から、低速操縦状態にあるかどうか、すなわち例えば運転者が駐車を行いたいかどうかを決定することができると有利である。特に、例えば運転者がアクセルペダルを少しだけ踏み、アクセルペダル踏込み速度が小さく、車速が上記の限界値未満であるときに、このような駐車過程を推測することができる。駐車過程が検出されたときには、いわゆる低速操縦（ＬＳＭ）が生じる。運転者はアクセルペダル操作によってあるいはアクセルペダル及びブレーキペダルの操作によってこのＬＳＭコントロールに更に影響を与えることができる。
【００１１】
アクセルペダル操作の場合には、アクセルペダルの検出された操作は操縦速度の調節に一致し、アクセルペダルを離すことは自動車の制動に一致し、車速ｖref＝０のときには、この制動と関連して駐車ブレーキの操作が行われる。従って、運転者はアクセルペダルの操作によってのみ駐車過程を制御することができる。この場合、運転者がアクセルペダルを離すと、自動車は自動的に制動され、自動車を停止するときには、更に駐車ブレーキが自動的に作用する。この場合、運転者がどのようなアクセルペダル位置を選択しているかとは関係なく（勿論、上記の０＜α＜αlimitの限界内で）、操縦速度は一定に保たれる。
【００１２】
他の変形では、操縦速度は適当な機能を介して、アクセルペダルの踏込み度に適合させられる。これはしかし、上記の限界（０＜α＜αlimit）内で行われる。
【００１３】
アクセルペダル及びブレーキペダルの操作の場合には、アクセルペダルの検出された操作が自動車の加速度の調節に一致し、アクセルペダルとブレーキペダルの非操作が操縦速度の一定保持に一致し、ブレーキペダルの操作が運転速度の低下に一致し、車速ｖref＝０のときに、この操縦速度の低下に関連して駐車ブレーキの操作が行われる。
【００１４】
上述のように、アクセルペダル操作によって並びにアクセルペダル及びブレーキペダルの操作によって、駐車過程を効果的にかつ簡単に制御することができ、駐車過程が終了すると、それに続いて駐車ブレーキが操作される。
【００１５】
特に、駐車過程全体が負荷に全く関係ないことに注目すべきである。すなわち、例えば急な傾斜（上り傾斜および下り傾斜、又はそれらのうちどちらか一方）、大きな自動車重量等の場合においても、駐車速度は、ＬＳＭコントローラによって、平坦な地形や荷重が全く積載されていない場合と同じ駐車速度に調整される。それによって、あらゆる状況で安全な操縦および駐車、又はこれらのうちどちらか一方を可能にする補助モジュールは運転者を支援する。
【００１６】
更に、車速ｖref が上昇するとき、アクセルペダル位置αが大きく踏込まれた位置にあるときおよびアクセルペダル操作
【００１７】
【外７】
Figure 0004435976
が迅速であるとき、又はこれらのうちどちらか一方であるときに、自動車の操縦特性曲線は今日の自動車特性に一致する非低速操縦状態の特性曲線に近づくことができる。すなわち、例えばアクセルペダル操作速度が
【外８】
Figure 0004435976
であるときには、アクセルペダル操作速度が増大するにつれて、操縦特性曲線は非低速特性曲線に益々近づく。それによって特に、操縦特性曲線の一層の適合を実現する他の自由度が導入される。それによって、自動車反応をソフトに適合することができる。すなわち、操縦特性曲線と自動車の非低速操縦状態の特性曲線との間の流れるような移行を実現することができる。自動車反応とは、運転者の入力によって引き起こされる自動車の反応であると理解される。
【００１８】
本発明に従い更に、操縦走行状態を選択するための選択装置が設けられている。このような選択装置は例えば、自動車を操縦したいときに、運転者によって操作されるスイッチ、押しボタン等である。運転者が希望する操縦状態は制御ユニットによって検出可能であり、ＬＳＭ過程を実施することができる。自動車がこのようなＬＳＭ状態にあると、運転者はアクセルペダルを完全に踏み込むことができ、自動車は選択された操縦速度で駐車される。勿論、操縦速度は小さなアクセルペダル踏込み位置と最大アクセルペダル踏込み位置の間で適合させることができる。この場合、最大アクセルペダル踏込み位置では、前もって定められた最大操縦速度が生じる。当然、操縦状態を選択するための上記の選択装置は、操縦状態のための上記の検出方法と組み合わせることができる。
【００１９】
本発明では更に、間隔センサが設けられている。この間隔センサは、障害物、例えば他の自動車に対して最小間隔に達したときに、自動車を制動する。この場合、そして駐車ブレーキが自動的に働く。
【００２０】
次に、添付の概略図に基づいて本発明の例示的な実施の形態を詳しく説明する。
【００２１】
図１には、ブレーキパイプ２を備えた自動車１が示してある。ブレーキパイプ２は液圧式のブレーキパイプでもよいし、ブレーキ動作を行うアクチュエータを制御するための電気的な信号導線でもよい。ブレーキパイプ２はブレーキ制御装置３を介して制御される。ブレーキ制御装置３はＡＢＳコントロール機能を有し、車速ｖrefを出力することができる。車速ｖrefは制御ユニット４に供給される。制御ユニット４はＬＳＭコントローラとＡＢＳ／ＴＣＳ機能を持つことができる。勿論、ブレーキ制御装置３、ＬＳＭコントローラおよびＡＢＳ／ＴＣＳコントローラを１つの制御ユニットにまとめてもよいし、それぞれ別個に形成してもよい。ＬＳＭコントローラはアクセルペダルセンサ５からアクセルペダルの位置に関する信号を得る。ＬＳＭコントローラは更に、制御信号Ａをエンジン６に出力することができる。この制御信号Ａは例えば、自動車１を加速させるかまたは自動車１を減速させる（エンジン出力を低下させることによって）ようにエンジン６を制御する。ＬＳＭコントローラは制御信号Ｂをブレーキ制御装置３に出力することができ、それによってフットブレーキを介して自動車１を直接的に制動することができる。制御信号Ｂを介して、図示していない駐車ブレーキを操作することもできる。
【００２２】
駐車ブレーキによる制動は例えば２個のブレーキ（例えば両前輪ブレーキ）を操作することによって行われる。
【００２３】
エンジンコントロール機能のほとんどがエンジンマネージメント（電子制御加速装置）への通常の運転者入力に応答して働くので、エンジントルクは例えばＴＣＳインターフェースによって制御することができる。駆動軸で発生するエンジントルクは必要であれば、ブレーキ動作（ブースタおよび駐車ブレーキ、又はこれらのうちどちらか一方）によって更に低下させることができる。自動車が停止しているときには、いかなる場合でも、駐車ブレーキが作動させられる（次に、詳しく説明する）。
【００２４】
図２には、ＬＳＭコントロールを行うべきであるかどうかを周期的に判断する機能経過の一例が示してある。
【００２５】
ステップ１００でスタートした後で、ステップ１０１においてそのときのアクセルペダル位置αとそのときの車速ｖrefが読み込まれる。既に述べたように、そのときの車速ｖrefは例えばＡＢＳコントローラから取り出すことができる。
【００２６】
ステップ１０２では、アクセルペダル位置αの１階微分
【００２７】
【外９】
Figure 0004435976
が算出される。このステップでは、必要であれば、アクセルペダル位置αの２階微分を算出することができる（図示していない）。
【００２８】
ステップ１０３では、検出されたアクセルペダル位置αが限界値αlimitよりも小さいかどうかが質問される。小さくない場合、ステップ１００とステップ１０１の間に戻る。アクセルペダル位置が限界値αlimitよりも小さい場合、ステップ１０４に進む。このステップでは、アクセルペダル踏込み速度
【００２９】
【外１０】
Figure 0004435976
が限界値
【００３０】
【外１１】
Figure 0004435976
よりも小さいかどうか質問される。小さくない場合、ステップ１００とステップ１０１の間に戻る。
アクセルペダル踏込み速度
【００３１】
【外１２】
Figure 0004435976
が限界値
【００３２】
【外１３】
Figure 0004435976
よりも小さい場合、ステップ１０５に進む。このステップでは、車速ｖrefが限界値ｖref limitよりも小さいかどうか質問される。小さくない場合、ステップ１００とステップ１０１の間に戻る。車速ｖref が限界値ｖref limitよりも小さいと、ステップ１０６でＬＳＭコントロールが開始される。
【００３３】
上述のように、運転者は速度入力としてのアクセルペダル操作を介しておよび加速度入力としてのアクセルペダル及びブレーキペダルの操作、又はこれらのうちどちらか一方を介してＬＳＭコントロールに影響を与えることができる。
【００３４】
アクセルペダル操作の場合、操縦速度に関しては、アクセルペダル位置αが所定の速度に対応する。すなわち、例えばα＝一定は一定の車速ｖrefを意味し、アクセルペダルから足を離すことは“停止”を意味する。速度上昇に関しては、迅速なアクセルペダル操作または大きな角度αの場合のように（図３参照）、変更される特性曲線は非低速操縦状態の特性曲線に近づく。それによって、運転者は、限界条件（例えば道路の傾斜、荷重等）に関係なく、一定の速度で操作することができる。コントロール装置のほとんどがエンジンマネージメント（電子制御加速装置）のための普通の運転者入力の指令を受けて作動するので、エンジンマネージメントはＴＣＳインターフェースで制御することができる。
【００３５】
アクセルペダル及びブレーキペダルの操作の場合には、アクセルペダル位置αは加速度に一致する。すなわち、α＝一定は一定の加速度を意味する。ペダルが操作されないと、達成された速度ｖrefは一定に保たれる。ブレーキの操作は減速として直接作用する。速度の上昇に関して、迅速なアクセルペダル操作または大きな角度αの場合のように、変更された特性曲線が非低速操縦状態の特性曲線に近づく（図４参照）。
【００３６】
ＬＳＭコントローラの上述の制御原理を説明するために、図３は、横座標にアクセルペダル位置αを、縦座標に車速ｖrefを記入したグラフを示している。速度ｖref（α＝０）はブレーキを離し、アクセルペダル位置α＝０のときの車速に一致する。自動変速機の場合通常は、ブレーキを離し、アクセルペダルを操作しないと、トルクコンバータ、エンジン出力、道路の勾配等に依存する自動車のクリープ運動が行われる。例えば速度ｖref（α＝０）よりも小さな速度ｖrefが生じると、例えば図１に示した制御信号Ｂを介して、自動車のブレーキの操作が行われる（この範囲は図３において“ブレーキ作用”によって示してある）。
【００３７】
ＬＳＭ特性曲線は実線によって示され、非低速操縦状態の特性曲線は破線によって示される。図示のように、ＬＳＭ特性曲線は車速ｖref とアクセルペダル踏込み速度
【００３８】
【外１４】
Figure 0004435976
に依存して普通特性曲線に近づく。ＬＳＭ特性曲線と普通特性曲線の間には、ＴＣＳインターフェース作用範囲が生じる。この作用範囲では、所望な運転速度を生じるために、エンジンが制御される。
【００３９】
図４には、横座標にアクセルペダル位置αを、縦座標に自動車加速度ａが示してある。ＬＳＭ特性曲線はこのグラフでは実線で示してあり、普通特性曲線は破線で示してある。ＬＳＭ特性曲線は図３の場合と同様に、車速ｖrefとアクセルペダル踏込み速度
【００４０】
【外１５】
Figure 0004435976
に依存して普通特性曲線に近づく。
【００４１】
特に図３，４によって明らかなように、限界条件が変化する際に、普通特性曲線に対するＬＳＭ特性曲線のおだやかな適合が生じる。
【００４２】
更に、ＬＳＭ特性曲線は
【００４３】
【外１６】
Figure 0004435976
に依存して普通特性曲線に近づくことができる。勿論、特性曲線の近接は値ｖref，
【００４４】
【外１７】
Figure 0004435976
およびα、又はこれらのうちどちらか一方の任意の組み合わせに依存する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 自動車の概略図である。
【図２】 ＬＳＭ状態の発生を認識するためのフローチャートである。
【図３】 アクセルペダル操作のための自動車の操縦特性曲線をグラフで示す図である。
【図４】 アクセルペダル及びブレーキペダルの操作のための自動車の操縦特性をグラフで示す図である。

Claims (11)

  1. アクセルペダル位置αを検出するためのアクセルペダルセンサ（５）と、
    車速ｖrefを算出するための装置と、
    アクセルペダル位置αと車速ｖrefを受取り、自動車（１）が低速操縦状態にあるかどうかを検出するための制御ユニット（４）と
    を備え、このような低速操縦状態が存在するときに、自動車（１）が所定の速度以下で動くように、自動車（１）の駆動装置（６）およびブレーキ制御装置（３）、又はこれらのうちどちらか一方が制御され、
    アクセルペダル位置αが限界値αlimit以下であるとき、アクセルペダル位置αの１階微分
    【外１】
    Figure 0004435976
    が限界値
    【外２】
    Figure 0004435976
    以下であるときおよび車速ｖrefが限界値ｖlimit以下であるときに、制御ユニット（４）が低速操縦状態にあることを検出することを特徴とする自動車のための操縦補助装置。
  2. 制御ユニット（４）が操縦状態の検出のための条件として、アクセルペダル位置αの２階微分が限界値αlimit以下であることを追加することを特徴とする請求項１記載の操縦補助装置。
  3. 操縦状態がアクセルペダル操作を介して制御され、アクセルペダルの検出された操作が操縦速度の調節に相当し、アクセルペダルを離すことが制動に相当し、車速ｖrefが零に等しいときに、駐車ブレーキの操作が行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の操縦補助装置。
  4. 操縦状態がアクセルペダル操作及びブレーキペダル操作を介して制御され、アクセルペダルの検出された操作が加速度の調節を意味し、アクセルペダルとブレーキペダルの非操作が操縦速度の一定保持を意味し、ブレーキペダルの操作が操縦速度の低下を意味し、車速ｖrefが零に等しいときに、駐車ブレーキの操作が行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の操縦補助装置。
  5. 操縦特性から出発して、車速が上昇するにつれて、アクセルペダルが大きく踏込まれるにつれておよび迅速なアクセルペダル操作のとき、又はこれらのうち少なくとも１つであるときに、自動車反応の特性曲線が非低速操縦状態時の特性曲線に近づくことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の操縦補助装置。
  6. 低速操縦状態又は非低速操縦状態を選択するための選択装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の操縦補助装置。
  7. 選択された操縦状態で、アクセルペダルが操作されるときに、制御ユニット（４）が操縦速度を調節し、アクセルペダルを離すときに自動車（１）が制動され、車速ｖrefが零に等しいときに、駐車ブレーキの操作が行われることを特徴とする請求項６記載の操縦補助装置。
  8. 低速操縦状態で、操縦速度が一定に保持されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の操縦補助装置。
  9. 低速操縦状態で、アクセルペダル踏込みが大きくなるにつれて操縦速度が上昇することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の操縦補助装置。
  10. 間隔センサが設けられ、障害物に対して予め定めた最小間隔に達したときに、この間隔センサが制御ユニット（４）に警報信号を供給し、そして制御ユニット（４）が自動車（１）を停止することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の操縦補助装置。
  11. 次のステップ、
    アクセルペダル位置αを検出し、
    車速ｖrefを検出し、
    制御ユニット（４）がアクセルペダル位置αと車速ｖrefを受取り、自動車（１）が低速操縦状態にあるかどうかを制御ユニット（４）が決定し、
    このような低速操縦状態が存在するときに、自動車（１）が所定の速度以下で動くように、自動車（１）の駆動装置（６）およびブレーキ制御装置（３）、又はこれらのうちどちらか一方が制御され、
    アクセルペダル位置αが限界値αlimit以下であるとき、アクセルペダル位置αの１階微分
    【外３】
    Figure 0004435976
    が限界値
    【外４】
    Figure 0004435976
    以下であるときおよび車速ｖrefが限界値ｖlimit以下であるときに、制御ユニット（４）が低速操縦状態にあることを検出することを特徴とする自動車を操縦補助するための方法。
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