輪式機(jī)動車的自動剎車系統(tǒng)的制作方法

專利名稱：輪式機(jī)動車的自動剎車系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及輪式機(jī)動車的剎車系統(tǒng)，更特別地，涉及當(dāng)本車輛很可能撞擊前面車輛時對本車輛自動剎車的自動型剎車系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
迄今為止，為了安全駕駛的目的，已經(jīng)提出了各種上述類型的自動剎車系統(tǒng)并在輪式機(jī)動車領(lǐng)域投入實(shí)際應(yīng)用。
一些自動剎車系統(tǒng)是下面的類型，包括安裝在本車輛上的一個雷達(dá)裝置，用于檢測本車輛與前面車輛之間的車輛間距，且針對于所檢測的車輛間距和兩車車速很可能撞擊前面車輛時對本車輛進(jìn)行自動剎車。
公開日本專利申請6-298022中顯示了一種上述類型的自動剎車系統(tǒng)。在該公開的系統(tǒng)中，計(jì)算能夠通過剎車踏板操作避免碰撞的第一安全距離，以及能夠通過方向盤轉(zhuǎn)向操作避免碰撞的第二安全距離。當(dāng)檢測的車輛間距小于第一和第二安全距離時，進(jìn)行自動剎車。
另外，
公開日本專利申請7-69188顯示了一種自動剎車系統(tǒng)，在感知很可能發(fā)生車輛碰撞時，在施加主剎車之前向車輛施加一輕微的預(yù)剎車，用于提前警告主剎車的駕駛員。
但由于固有的結(jié)構(gòu)，即使這些公開物的自動剎車系統(tǒng)也不能向使用者提供滿意的性能。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種輪式機(jī)動車的自動剎車系統(tǒng)，它優(yōu)越于上述剎車系統(tǒng)。
更具體地，本發(fā)明的目的是提供一種輪式機(jī)動車的自動剎車系統(tǒng)，能夠不給駕駛員造成不舒服的剎車振動而以確保的時間對車輛進(jìn)行剎車。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于其中安裝有剎車踏板和方向盤的機(jī)動車的自動剎車系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一第一部分，用于檢測該車輛與該車輛前面一物體之間的相對聯(lián)系；一第二部分，用于當(dāng)起動時產(chǎn)生一向車輛施加的剎車力，由該第二部分產(chǎn)生的剎車力與由剎車踏板產(chǎn)生的剎車力分隔開；一第三部分，基于由第一部分檢測的相對聯(lián)系，判斷是否能夠通過操作方向盤和剎車踏板中的至少一個而避免車輛與前面物體發(fā)生碰撞；一第四部分，在由第一部分檢測的相對聯(lián)系的基礎(chǔ)上，預(yù)測在從檢測到相對聯(lián)系開始經(jīng)過一預(yù)定時間后，是否能夠通過操作方向盤和剎車踏板中的至少一個來避免車輛與前面物體之間可能發(fā)生的碰撞；一第五部分，根據(jù)由第三部分作出的判斷結(jié)果和由第四部分作出的判斷結(jié)果，起動和控制第二部分，從而控制施加到車輛上的剎車力；其中該第五部分構(gòu)造成完成下列功能當(dāng)?shù)谒牟糠诸A(yù)測在經(jīng)過該預(yù)定時間后不能通過操作方向盤和剎車踏板中的任何一個來避免可能的碰撞時，使第二部分產(chǎn)生一第一等級的剎車力；及當(dāng)?shù)谌糠峙卸ú荒芡ㄟ^操作方向盤和剎車踏板中的任何一個來避免可能的碰撞時，使第二部分產(chǎn)生一第二等級的剎車力，該第二等級的剎車力大于該第一等級的剎車力。


圖1是根據(jù)本發(fā)明輪式機(jī)動車的自動剎車系統(tǒng)；圖2是一流程圖，表示由本發(fā)明中使用的一控制單元執(zhí)行的編程的操作步驟；圖3是一圖形，表示用掃描型激光雷達(dá)測量車輛間距的概念；圖4是一圖形，表示用多束型激光雷達(dá)測量車輛間距的概念；圖5是一特性圖表，表示駕駛員在緊急情況下采取的轉(zhuǎn)向動作；圖6是一特性圖表，表示輪胎滑動角與輪胎橫向力之間的關(guān)系；圖7是一特性圖表，表示通過操作方向盤避免碰撞所需的橫向移動距離，及通過操作方向盤避免碰撞所需時間與車速之間的關(guān)系；圖8是一圖形，表示剎車力FL與FH之間的關(guān)系；圖9是一圖形，表示由本發(fā)明完成的操作；
圖10是一特性圖表，表示剎車的操作范圍；及圖11是一特性圖表，表示通過剎車動作避免碰撞以及通過轉(zhuǎn)向動作的避免碰撞極限。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出本發(fā)明自動剎車系統(tǒng)的流程圖。
附圖中，數(shù)字1表示一掃描型激光雷達(dá)，用于檢測車輛間距，即本車輛與前面車輛之間的距離。將注意到，本車輛是其上安裝有本發(fā)明自動剎車系統(tǒng)的車輛，前面車輛是在本車輛前面行駛的車輛。
激光雷達(dá)1安裝在本車輛的橫向中前部位置。激光雷達(dá)1周期性地向前發(fā)射一激光束，掃描一預(yù)定角度的范圍，并接收由前面車輛反射的激光束。在激光束發(fā)射時刻與激光束接收時刻之間的時間差的基礎(chǔ)上，在每個掃描角度下實(shí)際測量前面車輛與本車輛之間的車輛間距。數(shù)字2表示的是一車速傳感器，用于檢測本車輛的車速。來自激光雷達(dá)1和車速傳感器2的信息信號傳導(dǎo)到一控制單元10?？刂茊卧?0具有一微處理器，該微處理器大致包括一中央處理單元(CPU)，一隨機(jī)存儲器(RAM)，一只讀存儲器(ROM)和輸入輸出接口。
控制單元10中，在預(yù)定的時間段內(nèi)完成自動剎車控制過程。也就是說，在來自激光雷達(dá)1和車速傳感器2的信息信號的基礎(chǔ)上，判斷是否需要自動剎車。如果判斷需要，則控制單元10對一剎車力控制裝置15進(jìn)行控制，向本車輛的車輪施加一受控制的剎車力。將注意到，剎車力控制裝置15是導(dǎo)線剎車型，與安裝在本車輛上的剎車踏板不直接聯(lián)接。
參照圖2，示出一流程圖，表示由控制單元10完成的編程的操作步驟。
也就是說，在步驟S1，計(jì)算所需的橫向移動距離“Y”。為了此計(jì)算，讀取來自激光雷達(dá)1的信息信號，基于這些信號，檢測出在本車輛的行駛方向上的相對車輛間距“d”和相對車速“Vr”。另外，基于來自激光雷達(dá)1的信息信號，檢測出前面車輛的每個左右后邊緣與激光雷達(dá)1的激光發(fā)射器之間的距離，以及前面車輛的左右后邊緣相對于激光雷達(dá)1的激光發(fā)射器的角度?；跈z測出的這些數(shù)據(jù)，計(jì)算出為避免本車輛與前面車輛可能的碰撞而需要的橫向移動距離“Y”。
通過將相對車輛間距“d”對時間求積分而提供相對車速“Vr”，也就是說，通過用帶通濾波器處理距離“d”的信號。
在由激光雷達(dá)1提供的檢測信息信號的基礎(chǔ)上檢測前面車輛的左右后邊緣，并基于左右后邊緣相對于本車輛的角度，計(jì)算出所需的橫向移動距離“Y”。也就是說，如從圖3中看到的，相對于本車輛的行駛方向，在來自激光雷達(dá)1的檢測信息信號以及所發(fā)射的激光束的掃描角度的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出前面車輛的左右后邊緣的角度“θ1”和“θ2”。然后在兩個角度中選擇較小的角度，即角度“θ1”，用下式(1)計(jì)算所需的橫向移動距離“Y”Y＝d×sin(θ)+Lw/2 (1)其中Lw本車輛的寬度將注意到，等式(1)基于這樣一個情況，其中激光雷達(dá)1位于本車輛前端的橫向中部。因此當(dāng)激光雷達(dá)1的位置偏離該橫向中部位置時，必須通過考慮偏差度來修正等式(1)。
當(dāng)本車輛相對于行駛路徑與前面車輛有相當(dāng)大的偏差時，有時會發(fā)生不能檢測前面車輛的左右后邊緣的角度“θ1”和“θ2”的其中一個的情況。但在這種情況下，在等式(1)中用另一個，即檢測到的一個來推導(dǎo)出所需的橫向移動距離“Y”。
在上述情況下，使用掃描型的激光雷達(dá)1。但在本發(fā)明中也可以使用多束型來代替這種類型。
也就是說，如圖4中所示，在多束型激光雷達(dá)的情況下，基于來自激光雷達(dá)1的檢測信息信號，前面車輛作為放置在具有某一寬度的區(qū)域中的物體來檢測。
在圖4的情況下，是這樣進(jìn)行判斷的，即相對于本車輛的行駛方向，將前面車輛的右側(cè)端放置在從角度“θ1”的位置到角度“θ2”的位置之間的角度區(qū)域中的右側(cè)位置。在所示情況下，前面車輛的右后邊緣的位置作為最小的角度“θ1”的位置處理，上面的等式(1)用角度“θ1”和“θ2”推導(dǎo)出所需的橫向移動距離“Y”。
如果像上述掃描型激光雷達(dá)1中那樣，只檢測到前面車輛的左右后邊緣中的一個，則在等式(1)中用檢測到的左右后邊緣的角度來獲得所需的橫向移動距離“Y”。
另外，當(dāng)激光雷達(dá)1的位置偏離本車輛的橫向中部位置時，需要通過考慮偏離程度來修正等式(1)。
如上所述，即使當(dāng)前面車輛相對于本車輛的偏差變化時，也可根據(jù)各種條件計(jì)算出通過搬動方向盤來避免與前面車輛發(fā)生碰撞所需的橫向移動距離。從而精確地計(jì)算而判斷出是否能通過搬動方向盤來避免碰撞。
回來參照流程圖2，在步驟S2，對通過剎車動作來避免碰撞的可能性的判斷作準(zhǔn)備。也就是說，判斷是否能夠通過踏下本車輛的剎車踏板來避免車輛碰撞。
也就是說，如圖3中所示，為了便于描述，假定車輛間距和相對車速分別是“d”和“ Vr”?，F(xiàn)在假定當(dāng)對本車輛進(jìn)行剎車來避免碰撞所獲得的加速度是“a”(例如8.0米/平方秒)，從駕駛員踏下剎車踏板的時間到由于踏下剎車踏板實(shí)際產(chǎn)生了某一加速度的時間所經(jīng)過的遲滯時間假定為“Td”(例如0.2秒)，只有在滿足下面的不等式(2)時才能判定可能通過操作剎車踏板來避免車輛碰撞，d＜-Vr×Td+(Vr)2/(2×a) (2)因此，通過將在步驟S1中推導(dǎo)出的相對車輛間距“d”和相對車速“Vr”適用于上面的不等式(2)中來進(jìn)行判斷。
然后操作流程前進(jìn)到步驟S3。在此步驟中，如果在步驟S2中判斷能夠通過剎車動作來避免碰撞，則預(yù)測在經(jīng)過一預(yù)定時間TCB后，是否不可能通過剎車動作來避免碰撞。也就是說，是否滿足下面的不等式(3)d＜-Vr×Td+(Vr)2/(2×a)+Vr×TCB(3)然后操作流程前進(jìn)到步驟S4。在此步驟中，判斷是否能夠通過轉(zhuǎn)向動作來避免碰撞。
也就是說，計(jì)算出本車輛橫向移動橫向移動距離“Y”所需的時間“Ty”?，F(xiàn)在，由下面的等式(4)和(5)代表本車輛的轉(zhuǎn)向特性m×v×(r+dβ/dt)＝2×YF+2×YR(4)IZ×dr/dt＝2×1F×YF-2×1R×YR(5)YF＝fF×[β+(1F/v)×r-θF]YR＝fR×[β-(1R/v)×r]其中m車輛重量；IZ車輛在偏航方向上的轉(zhuǎn)動慣量；V車速；r偏航角速度；β車體的滑動角；1F車體重心與穿過前輪中心軸線之間的距離；1R車體重心與穿過后輪中心軸線之間的距離；YF前輪中產(chǎn)生的橫向力；YR后輪中產(chǎn)生的橫向力；θF前輪轉(zhuǎn)向角。
為了提供等式(4)和(5)，作如下假定如從圖5中的圖表中看到的，在緊急情況下，駕駛員以一定的轉(zhuǎn)向速度將方向盤轉(zhuǎn)到一最大轉(zhuǎn)向位置(即最大轉(zhuǎn)向角度)。圖5中，x軸表示經(jīng)過的時間，y軸表示轉(zhuǎn)向角。也就是說，如該圖表中看到的，作如下假定在緊急情況下，隨著時間的增加，轉(zhuǎn)向角以一定的轉(zhuǎn)向速度即刻增加到最大值(即坡度)，在達(dá)到最大值后，轉(zhuǎn)向角度保持在該最大值。
將注意到，“fF”和“fR”是分別代表輪胎滑動角和輪胎橫向力的對應(yīng)關(guān)系的函數(shù)。圖6是一圖表，表示輪胎滑動角“fF”和輪胎橫向力“fR”之間的關(guān)系。如圖所示，隨著滑動角“fF”的增加，輪胎橫向力“fR”增加，在較小的滑動角“fF”范圍內(nèi)，輪胎橫向力“fR”相對于輪胎滑動角“fF”的變化較大。
現(xiàn)在橫向移動距離“Y”由下式(6)代表，即由車速“v”，偏航角速度“r”以及車體滑動角“β”代表Y＝∫[v×sin(∫rdt+β)]dt (6)因此，通過實(shí)際上使用等式(4)、(5)和(6)，可計(jì)算出完成橫向移動該橫向移動距離“Y”所需的時間“Ty”。
如果等式(4)、(5)和(6)在聯(lián)機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行，則不可避免地需要更長的時間。因此如果需要，這種執(zhí)行可以脫機(jī)完成。在這種情況下，結(jié)果由圖7中的圖形表示。
在圖7的圖形中，x軸表示通過搬動方向盤來避免碰撞所需的橫向移動距離，y軸表示通過搬動方向盤避免碰撞所需的時間“Ty”。如圖所示，隨著橫向移動距離“Y”的增加，所需的時間“Ty”增加。隨著車速的降低，所需時間“Ty”增加。因此，為了找到通過搬動方向盤來避免與前面車輛碰撞所需的時間“Ty”，可使用圖7中的圖形。
如果到碰撞為止的預(yù)計(jì)時間“d/Vr”和通過搬動方向盤來避免碰撞所需的時間“Ty”滿足下面的不等式(7)，則可以判定不可能通過搬動方向盤來避免碰撞。
d/Vr＜Ty (7)在執(zhí)行等式(4)、(5)、(6)和(7)的結(jié)果的基礎(chǔ)上，判斷是否能夠通過搬動方向盤來避免本車輛與前面車輛發(fā)生碰撞。也就是說，通過搬動方向盤來避免本車輛碰撞所需的時間是根據(jù)本車輛的轉(zhuǎn)向特性來計(jì)算的，因而精確地完成對碰撞可能性的判斷。另外，在本發(fā)明中，實(shí)際上使用駕駛員在緊急情況下的轉(zhuǎn)向行為特性來計(jì)算通過搬動方向盤來避免本車輛碰撞所需的時間。這樣就獲得了更精確的對所需時間的計(jì)算。
回來參照圖2，操作流程從S4前進(jìn)到S5。在步驟S5，如果在步驟S4中已經(jīng)判斷出能夠通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞，則預(yù)測在經(jīng)過預(yù)定時間TCS后，是否能夠通過轉(zhuǎn)向動作來避免碰撞。也就是說，是否滿足下面的不等式(8)d/Vr＜Ty+TCS(8)
回來參照圖2中的流程圖，在步驟S6，判斷是否不可能通過踏下剎車踏板(S2)和轉(zhuǎn)動方向盤(S4)來避免碰撞。如果是YES，也就是說，當(dāng)判定即使踏下剎車踏板和轉(zhuǎn)動方向盤也不能避免碰撞時，操作流程前進(jìn)到步驟S7。在此步驟S7，向剎車力控制裝置15(見圖1)施加一指導(dǎo)信號，從而以一預(yù)定的增加速度立即產(chǎn)生一預(yù)定程度的剎車力“FH”。
如果在步驟S6中是NO，也就是說，當(dāng)判定通過踏下剎車踏板或轉(zhuǎn)動方向盤來避免碰撞不是不可能時，操作流程前進(jìn)到步驟S8。在此步驟S8中，基于步驟S3中的結(jié)果，也就是說，基于在經(jīng)過預(yù)定時間TCB后是否不可能通過剎車動作來避免碰撞的結(jié)果，判斷在經(jīng)過預(yù)定時間TCB后是否不可能通過剎車動作來避免碰撞。如果是YES，也就是說，當(dāng)判定不可能避免碰撞時，操作流程前進(jìn)到步驟S9。
在步驟S9，基于步驟S5的結(jié)果，也就是說，基于在經(jīng)過預(yù)定時間TCS后是否不可能通過轉(zhuǎn)向動作來避免碰撞的結(jié)果，判斷在經(jīng)過預(yù)定時間TCS后是否不可能通過轉(zhuǎn)向動作來避免碰撞。如果是YES，也就是說，當(dāng)判定不可能避免碰撞時，即當(dāng)判定在經(jīng)過預(yù)定時間TCB后，不可能通過剎車動作，在經(jīng)過預(yù)定時間TCS后，不可能通過轉(zhuǎn)向動作來避免碰撞時，操作流程前進(jìn)到步驟S10。在此步驟中，向剎車力控制裝置15(見圖1)施加一指導(dǎo)信號，從而產(chǎn)生從圖8中的圖表看以預(yù)定的坡度“α”增加的預(yù)定程度的剎車力“FL”。
而如果在步驟S8中是NO，當(dāng)判定經(jīng)過預(yù)定時間TCB后，避免碰撞不是不可能，或者如果在步驟S9中是NO，即當(dāng)判定經(jīng)過預(yù)定時間TCS后，避免碰撞不是不可能，則操作流程前進(jìn)到S11。在此步驟S11中，向剎車力控制裝置15施加一指導(dǎo)信號，以取消剎車力控制操作。也就是說，當(dāng)本車輛沒有施加剎車力時，沒有剎車力的狀態(tài)仍舊持續(xù)。而當(dāng)產(chǎn)生剎車力時，這樣進(jìn)行控制，使剎車力以一預(yù)定的減速度(即坡度)減小，最后減小為零。在上述實(shí)施例中，對剎車力進(jìn)行快速控制的減小。但如果需要，本發(fā)明中可使用稍慢的剎車力受控減小。這向駕駛員和乘客提供了平穩(wěn)的剎車感覺。
如從圖8中的圖表看到的，上述剎車力“FL”是以一定的坡度“α”逐漸增加的力，上述剎車力“FH”設(shè)定為一大于剎車力“FL”的預(yù)定值。如從圖表中看到的，在需要較高的剎車力“FH”時，剎車力“FL”已經(jīng)顯示了一個增加的值。因此，當(dāng)判定不可能通過剎車和轉(zhuǎn)向動作來避免碰撞時，立即獲得了更高的剎車力“FH”。
剎車力“FL”的坡度“α”是這樣確定的，在剎車力從值“FL”轉(zhuǎn)換到值“FH”時，其間顯示的差值“ΔF”小于一預(yù)定值。差值“ΔF”確定為不給駕駛員造成不舒服的剎車振動。具體地，差值“ΔF”以下列方式確定。
首先，預(yù)測從較低的剎車力“FL”實(shí)際施加到車輪上的時刻至較高的剎車力“FH”實(shí)際施加到車輪上的時刻所經(jīng)過的時間“Tc”。由于在判定經(jīng)過預(yù)定時間“TCB”后不可能通過剎車動作來避免碰撞這種情況下時間“Tc”表示“TCB”，在判定經(jīng)過預(yù)定時間“TCS”后不可能通過剎車動作避免碰撞這種情況下時間“Tc”表示“TCS”，值“TCB”和“TCS”用作“Tc”。在判定經(jīng)過預(yù)定時間“TCB”或“ TCS”后不可能通過剎車動作和通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞的情況下，選擇值“TCB”和“TCS”中較短的一個用作“Tc”。將注意到，所需的時間“Tc”并不局限于上述的時間。也就是說，所需時間“Tc”可按照意愿取另一值。基于此并使用下面的等式(9)，確定剎車力的坡度“α”。但如果值“α”足夠小，可使用“tanα＝α”。
tanα＝(FH-ΔF)/Tc(9)也就是說，較低的剎車力“FL”以這樣確定的坡度“α”逐漸增加(增加速度)。
將注意到，步驟S3中使用的預(yù)定時間“TCB”和步驟S5中使用的預(yù)定時間“TCS”這樣確定，使駕駛員和乘客在處于較低剎車力“FL”的剎車狀態(tài)下的車輛被施以較高剎車力“FH”時不會受到不舒服的剎車振動。也就是說，預(yù)定時間“TCB”或“TCS”基于當(dāng)較低的剎車力“FL”從零增加到足夠大程度時所需的時間來確定。例如時間“TCB”或“TCS”確定為約1.0秒。時間“ TCB”和“TCS”當(dāng)然并不限于固定值。也就是說，如果需要，這些時間“TCB”和“TCS”的值可根據(jù)車速和/或相對車速“Vr”而改變。
還將注意到，預(yù)定時間“TCB”和“TCS”不必總是相同值。也就是說，預(yù)定時間“TCB”和“TCS”可具有不同的值。
下面將描述本發(fā)明自動剎車系統(tǒng)的操作。
當(dāng)前面車輛在本車輛前方行駛時，由激光雷達(dá)1發(fā)出的信息信號導(dǎo)入控制單元10中，基于這些信號，控制單元10推導(dǎo)出車輛間距“d”和相對車速“Vr”，并以上述方式推導(dǎo)出由前面車輛的左右后邊緣相對于本車輛的激光發(fā)射器限定的各角度。
如從圖2中看到的，當(dāng)現(xiàn)在前面車輛在比本車輛更靠左的行駛路線上行駛時，檢測出前面車輛的左右后邊緣相對于本車輛的激光發(fā)射器的兩個角度“θ1”和“θ2”。選擇較小的角度“θ1”，基于選擇的該較小角度“ θ1”，計(jì)算出所需的橫向移動距離“Y”(見圖2中的步驟S2)。
當(dāng)前面車輛與本車輛之間的車輛間距“d”足夠大且其間的相對車速“Vr”足夠大時，滿足不等式(2)。在這種情況下，作出這樣的判定，可通過踏下剎車踏板避免撞擊前面車輛(步驟S2)。另外，如果滿足不等式(3)，作出這樣的判定，在經(jīng)過預(yù)定時間“TCB”后，能夠通過剎車動作避免碰撞(步驟S3)。然后計(jì)算出本車輛移動橫向移動距離“Y”所需的時間“Ty”。且如果所需時間“Ty”不滿足不等式(7)，作出這樣的判定，可通過轉(zhuǎn)動方向盤來避免碰撞(步驟S4)，如果所需時間“Ty”不滿足不等式(8)，作出這樣的判定，同樣在經(jīng)過預(yù)定時間“TCS”后，可通過轉(zhuǎn)動方向盤而避免碰撞(步驟S5)。
因此在上述情況下，操作流程前進(jìn)到步驟S6、步驟S8和步驟S11，取消剎車力控制裝置15的操作。
因此，如上所述，當(dāng)車輛間距“d”相對較長時，當(dāng)判定能夠通過剎車動作或轉(zhuǎn)向動作而避免碰撞，且在經(jīng)過預(yù)定時間“TCB”或“TCS”后能夠通過剎車動作或轉(zhuǎn)向動作而避免碰撞時，剎車力控制裝置15不操作產(chǎn)生用于車輛剎車的剎車力。也就是說，當(dāng)車輛處于能夠通過踏下剎車踏板或轉(zhuǎn)動方向盤而避免撞擊前面車輛的狀態(tài)下時，剎車力控制裝置15不操作。
當(dāng)相對車輛間距“d”變小到滿足不等式(2)(步驟S2)而不滿足不等式(3)的程度時，或者當(dāng)車輛進(jìn)入這樣一種狀態(tài)下，即判定在經(jīng)過預(yù)定時間“TCB”后不能夠通過剎車動作來避免碰撞(步驟S3)，而在經(jīng)過預(yù)定時間“TCS”后能夠通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞(步驟S4和S5)時，預(yù)測在經(jīng)過預(yù)定時間“TCB”后不能夠通過動作來避免碰撞但能夠通過轉(zhuǎn)向動作來避免碰撞。因此操作流程經(jīng)過步驟S6和步驟S8到達(dá)步驟S11，因而不通過剎車力控制裝置15來產(chǎn)生剎車力。
在不能通過剎車動作避免碰撞，但即使在經(jīng)過預(yù)定時間“TCS”后也能夠通過轉(zhuǎn)向動作來避免碰撞這種情況下，操作流程經(jīng)過步驟S6、步驟S8和步驟S9到達(dá)S11。因此不通過剎車力控制裝置15來產(chǎn)生剎車力。
然后，當(dāng)建立了這樣一種狀態(tài)，其中判定在經(jīng)過預(yù)定時間“TCB”后不能夠通過剎車動作來避免碰撞，或者建立了這樣一種狀態(tài)，其中判定不能夠通過剎車動作來避免碰撞，能夠通過即時轉(zhuǎn)向動作避免碰撞，在經(jīng)過預(yù)定時間“TCS”后不能通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞，操作流程經(jīng)過步驟S6、S8和S9到達(dá)步驟S10，使剎車力控制裝置15產(chǎn)生受控制的較低的剎車力“FL”。
因此，如從圖9的圖表中看到的，從判定不能在預(yù)定時間“TCB”內(nèi)通過剎車動作避免碰撞，也不能在預(yù)定時間“TCS”內(nèi)通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞的時間“t1”起，剎車力控制裝置15產(chǎn)生以一定的坡度“α”從0(零)增加到較低的剎車力“FL”。
在能夠通過轉(zhuǎn)向動作而不能通過剎車動作避免碰撞的時間內(nèi)，較低的剎車力“FL”由裝置15持續(xù)產(chǎn)生并大致增長。
在時間“t2”，車輛間距“d”變得不滿足不等式(7)，因而判定不能通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞。由此判定，通過剎車動作和轉(zhuǎn)向動作都不能避免碰撞。這樣操作流程經(jīng)過步驟S6到達(dá)步驟S7，控制剎車力控制裝置產(chǎn)生較高的剎車力“FH”。
因此如從圖9的圖表中看到的，較大的剎車力“FH”在時間“t2”產(chǎn)生，大于較小的剎車力“FL”。也就是說，在判定不能通過駕駛員的剎車動作和轉(zhuǎn)向動作避免碰撞，即判定不能通過駕駛員的動作避免碰撞時，由剎車力控制裝置15自動地和快速地產(chǎn)生一剎車力，即較高的剎車力“FH”。這樣可避免本車輛碰撞前面車輛。
如上所述，在時間“t2”，較大的剎車力“FH”施加到相應(yīng)的車輪上。在時間“t1”，在經(jīng)過預(yù)定時間“TCB”或“TCS”后，開始產(chǎn)生較低剎車力“FL”，之后通常產(chǎn)生力“FL”。在時間“t2”，當(dāng)開始產(chǎn)生較高剎車力“FH”時，在較低力“FL”與較高力“FH”之間出現(xiàn)的差值小于預(yù)定的界限值“ΔF”，因此在時間“t2”將這樣較高的剎車力“FH”施加到車輪上不會給駕駛員和乘客造成不舒服的剎車振動。
而當(dāng)從這樣一種狀態(tài)下，即由于相對較短的車輛間距“d”和相對較小的車速“Vr”，判定即使在經(jīng)過預(yù)定時間“TCB”或“ TCS”后也能夠通過剎車動作和轉(zhuǎn)向動作避免碰撞，轉(zhuǎn)變到這樣一種狀態(tài)下，即在經(jīng)過預(yù)定時間“TCS”后不能夠通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞，操作流程經(jīng)過步驟S6到達(dá)步驟S8。但在即使經(jīng)過預(yù)定時間“ TCB”后仍判定能夠通過動作避免碰撞的時間內(nèi)，操作流程前進(jìn)到步驟S11。在這種情況下，剎車力控制裝置15不產(chǎn)生剎車力。
另外，即使判定不能通過轉(zhuǎn)向動作來避免碰撞，對于判定能夠通過剎車動作避免碰撞的時間，操作流程也經(jīng)過步驟S6和步驟S8到達(dá)步驟S11。當(dāng)然在這種情況下，裝置15同樣不產(chǎn)生剎車力。
然后當(dāng)從上述狀態(tài)轉(zhuǎn)變到在經(jīng)過預(yù)定時間“TCS”后判定不能通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞的狀態(tài)，或者在經(jīng)過預(yù)定時間“TCB”后判定不能通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞、能夠通過當(dāng)前剎車動作避免碰撞且還能通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞的狀態(tài)時，操作流程經(jīng)過步驟S6、S8和S9到達(dá)步驟S10。在這種情況下，剎車力控制裝置15產(chǎn)生較小的剎車力“FL”。
另外，即使判定不能通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞，裝置15在判定能夠通過剎車動作避免碰撞的時間內(nèi)仍產(chǎn)生較低的剎車力“FL”。在此過程中，剎車力“FL”逐漸增加。
在時間“t2”(見圖9)，當(dāng)預(yù)測不能通過剎車和轉(zhuǎn)向動作避免碰撞時，剎車力控制裝置15開始產(chǎn)生較高的剎車力“FH”。如上所述，由于這兩個剎車力“FL”與“FH”之間的差值設(shè)定成小于界限值“ΔF”，較高剎車力“FH”的產(chǎn)生不會對駕駛員和乘客造成不舒服的剎車振動。
由此，向本車輛的車輪施加較高剎車力“FH”，其后駕駛員完成轉(zhuǎn)向動作或剎車動作，從而在前面車輛與本車輛之間提供一安全距離“d”，并減小其間的相對車速“Vr”。在時間“t3”，當(dāng)不等式(3)和(8)成立時，流程圖的操作流程經(jīng)過步驟S8或S9到達(dá)步驟S11。在此步驟，由剎車力控制裝置15產(chǎn)生的剎車力“FH”以從圖9的圖表中看到的一定坡度減小。剎車力“FH”的這種逐漸減小不會給駕駛員不舒服的剎車振動。
如上所述，在剎車力控制裝置15自動產(chǎn)生剎車力的情況下，較低的剎車力“FL”逐漸從0(零)增加到一定高度，在停止剎車力的情況下，剎車力“FH”逐漸減小到0(零)。因此向本車輛施加和從中去除剎車力“FL”或“FH”不會給駕駛員和乘客帶來來舒服的剎車振動。
圖10是一圖表，表示相對于相對車速“Vr”和車輛間距“d”，由剎車力控制裝置15產(chǎn)生的剎車力的作用區(qū)域。
如上所述，在不等式(2)和(7)的基礎(chǔ)上判斷通過剎車動作和轉(zhuǎn)向動作避免碰撞。也就是說，在相對車速“Vr”和車輛間距“d”的基礎(chǔ)上作出判斷。
如從圖11的曲線“L11”看到的，該曲線表示能夠通過剎車動作避免碰撞的車輛間距“d”的極限(下面稱作“剎車動作避免碰撞極限”)，剎車動作避免碰撞極限“L11”隨相對車速“Vr”的增加而指數(shù)地增加。而如從圖11的曲線“L12”看到的，該曲線表示能夠通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞的車輛間距“d”的極限(下面稱作“轉(zhuǎn)向動作避免碰撞極限”)，該轉(zhuǎn)向動作避免碰撞極限“ L12”隨相對車速“Vr”的增加而線性增加。
因此如從圖10中看到的，當(dāng)相對車速“Vr”小于剎車動作避免碰撞極限“L11”與轉(zhuǎn)向動作避免碰撞極限“L12”一致時的一致相對車速“Vr*”時，由特性線“L1”表示使通過動作和轉(zhuǎn)向動作都不能避免碰撞的極限，該特性線“L1”包括一部分出現(xiàn)在相對速度“Vr*”下方的極限“L11”和一部分出現(xiàn)在相對速度“Vr*”上方的極限“L12”。因此特性線“L1”下方的區(qū)域代表產(chǎn)生較高剎車力“FH”的區(qū)域。
特性線“L2”表示使得在經(jīng)過預(yù)定時間“TCB”和“TCS”后通過剎車動作和轉(zhuǎn)向動作都不能避免碰撞的車輛間距“d”。如圖所示，在相對車速“Vr”大于一致相對車速“Vr*”的區(qū)域中，線“L2”表示與線“L1”的差值對應(yīng)于預(yù)定時間“TCS”的值“d”，在相對車速“Vr”小于一致相對車速“Vr*”的區(qū)域中，線“L2”表示與線“L1”的差值對應(yīng)于預(yù)定時間“TCB”的值“d”。因此夾在線“L1”和“L2”之間的區(qū)域表示產(chǎn)生較小剎車力的區(qū)域。
如從圖11的圖表中看到的，當(dāng)相對車速“Vr”顯示一致相對車速“Vr*”時，兩極限曲線“L11”和“L12”相互交叉。因此如從圖表中看到的，在預(yù)測不能通過剎車動作或轉(zhuǎn)向動作避免碰撞的情況下，產(chǎn)生較低的剎車力“FL”，要預(yù)測不能通過剎車動作和轉(zhuǎn)向動作避免碰撞時，產(chǎn)生較高的剎車力“FH”，可考慮下面的可能性。即，在靠近相對車速“Vr”是一致相對車速“Vr*”的點(diǎn)的區(qū)域，在較低的剎車力“FL”呈現(xiàn)足夠大的力之前或者當(dāng)較低的剎車力“FL”呈現(xiàn)為0(零)時突然產(chǎn)生較高的力“FH”。當(dāng)然在這種情況下，向駕駛員和乘客施加了一定的剎車振動。
但如上所述，在本發(fā)明中，在預(yù)測經(jīng)過預(yù)定時間“TCB”或“TCS”后不能通過剎車動作和轉(zhuǎn)向動作避免碰撞時，開始產(chǎn)生較低的剎車力“FL”。因此在由于預(yù)測通過剎車動作和轉(zhuǎn)向動作避免碰撞而實(shí)際開始產(chǎn)生較高力“FH”時，較低剎車力“FL”已經(jīng)充分增加到較高剎車力“FH”的一定程度。因此不會向駕駛員和乘客施加不期望的剎車振動。
另外，在這種情況下，還判斷在經(jīng)過預(yù)定時間后是否能夠通過剎車動作和轉(zhuǎn)向動作避免碰撞，并基于該判斷，產(chǎn)生或不產(chǎn)生較低的剎車力“FL”。因此較高的剎車力“ FH”可以即時開始產(chǎn)生。
在此過程中，即在預(yù)定時間“TCB”或“TCS”中，持續(xù)產(chǎn)生較低剎車力“FL”。因而在實(shí)際產(chǎn)生較高剎車力“FH”時，完成了從較低剎車力“FL”向較高剎車力“FH”的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，這抑制或至少減少了向駕駛員和乘客施加的剎車振動。
如從圖10的圖表中看到的，較低剎車力“FL”開始產(chǎn)生的時間是由特性線“L2”確定的，該特性線“L2”包括取決于剎車動作避免碰撞極限“L11”和預(yù)定時間“TCB”的一部分，以及取決于轉(zhuǎn)向動作避免碰撞極限“L12”和預(yù)定時間“TCS”的一部分。因此，如果預(yù)定時間“TCB”設(shè)定為相對較長，則較低的剎車力“FL”在較早時間，即在相對車速“Vr”相對較小而相對距離“d”相對較大時開始產(chǎn)生。而如果預(yù)定時間“TCS”設(shè)定為相對較長，則較低的剎車力“FL”在較早時間，即在相對車速“Vr”相對較大且相對距離“d”相對較大時開始產(chǎn)生。因此如果根據(jù)每個駕駛員的駕駛方式來控制預(yù)定時間“TCB”和“TCS”，則向每個駕駛員及時產(chǎn)生較低剎車力“ FL”。
另外，在本發(fā)明中，剎車力開始產(chǎn)生的時間是根據(jù)本車輛的特性來控制的，如轉(zhuǎn)向特性，以及車輛間距“d”和相對車速“Vr”。因此在本發(fā)明中，可以不根據(jù)隨車輛等級和車速而改變的轉(zhuǎn)向特性而精確地判斷是否能夠避免碰撞。另外，在本發(fā)明中，避免碰撞轉(zhuǎn)向時間是根據(jù)駕駛員在緊急情況下采取的方向盤搬動方式而計(jì)算的。因而可以精確地避免碰撞。
本發(fā)明中，當(dāng)判定不能通過剎車動作和轉(zhuǎn)向動作來避免碰撞時，在應(yīng)當(dāng)開始產(chǎn)生較高剎車力“FH”的時刻之前，即在經(jīng)過預(yù)定時間后預(yù)測不能通過剎車動作和轉(zhuǎn)向動作避免碰撞時，開始產(chǎn)生較低的剎車力“FL”。較低的剎車力“FL”逐漸增加，在需要較高剎車力時，開始產(chǎn)生較高的剎車力“FH”。也就是說，在開始產(chǎn)生較高剎車力“FH”時，較低剎車力“FL”呈現(xiàn)出相對較高的水平。這會平穩(wěn)地向車輛進(jìn)行剎車。
本發(fā)明中，判斷是否通過剎車動作避免了碰撞以及是否通過轉(zhuǎn)向動作避免了碰撞，當(dāng)判定不能通過剎車動作和轉(zhuǎn)向動作避免碰撞時，開始產(chǎn)生較高剎車力“FH”。因此在判定能夠通過轉(zhuǎn)向動作或剎車動作避免碰撞時，可以避免產(chǎn)生不必要的大剎車力。
本發(fā)明中，判斷是否通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞是在橫向移動距離的基礎(chǔ)上完成的。因此即使在行駛方向上前面車輛與本車輛之間存在偏差，也可參照偏差程度精確地通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞。另外，對于在橫向移動距離的基礎(chǔ)上判斷通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞，使用本車輛的特性、本車輛的轉(zhuǎn)向特性以及駕駛員的轉(zhuǎn)向特性作為參數(shù)來獲得結(jié)果。因此能夠不根據(jù)本車輛和駕駛員的轉(zhuǎn)向特性而精確地判斷是否能夠通過轉(zhuǎn)向動作來避免碰撞。
另外，在本發(fā)明中，為了確定橫向移動距離，選擇前面車輛的左右后邊緣的角度“θ1”和“θ2”中較小的一個作為參數(shù)。因而更精確地通過轉(zhuǎn)向動作避免碰撞。當(dāng)判斷后預(yù)測能夠通過轉(zhuǎn)向動作來避免碰撞時，不會產(chǎn)生不必要的自動剎車力。因此當(dāng)判定能夠通過在向左或向右方向轉(zhuǎn)向本車輛而避免碰撞時，不會產(chǎn)生剎車力，這抑制了不必要剎車力的產(chǎn)生。
日本專利申請2001-377716(2001年11月11日申請)此處作為參考引入。
盡管上面參照本發(fā)明的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于上面描述的這個實(shí)施例。在上面說明書的指導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對這個實(shí)施例作出各種改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于其中安裝有剎車踏板和方向盤的機(jī)動車的自動剎車系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一第一部分，用于檢測該車輛與該車輛前面一物體之間的相對聯(lián)系；一第二部分，用于當(dāng)起動時產(chǎn)生一向車輛施加的剎車力，由該第二部分產(chǎn)生的剎車力與由剎車踏板產(chǎn)生的剎車力分隔開；一第三部分，基于由第一部分檢測的相對聯(lián)系，判斷是否能夠通過操作方向盤和剎車踏板中的至少一個而避免車輛與前面物體發(fā)生碰撞；一第四部分，在由第一部分檢測的相對聯(lián)系的基礎(chǔ)上，預(yù)測在從檢測到相對聯(lián)系開始經(jīng)過一預(yù)定時間后，是否能夠通過操作方向盤和剎車踏板中的至少一個來避免車輛與前面物體之間可能發(fā)生的碰撞；一第五部分，根據(jù)由第三部分作出的判斷結(jié)果和由第四部分作出的判斷結(jié)果，起動和控制第二部分，從而控制施加到車輛上的剎車力；其中該第五部分構(gòu)造成完成下列功能當(dāng)?shù)谒牟糠诸A(yù)測在經(jīng)過該預(yù)定時間后不能通過操作方向盤和剎車踏板中的任何一個來避免可能的碰撞時，使第二部分產(chǎn)生一第一等級的剎車力；及當(dāng)?shù)谌糠峙卸ú荒芡ㄟ^操作方向盤和剎車踏板中的任何一個來避免可能的碰撞時，使第二部分產(chǎn)生一第二等級的剎車力，該第二等級的剎車力大于該第一等級的剎車力。
2.如權(quán)利要求1所述的自動剎車系統(tǒng)，其中第三和第四部分中的每一個構(gòu)造成完成下列功能在由第一部分檢測的相對聯(lián)系的基礎(chǔ)上，計(jì)算通過操作方向盤避免碰撞所需的橫向移動距離；在所計(jì)算的橫向移動距離的基礎(chǔ)上，計(jì)算通過將車輛移動該橫向移動距離所需的第一時間；計(jì)算直到車輛撞擊前面物體時為止經(jīng)過的第二時間；及在第一時間和第二時間的基礎(chǔ)上，判斷是否能夠通過操作方向盤來避免碰撞。
3.如權(quán)利要求2所述的自動剎車系統(tǒng)，其中第三和第四部分中的每一個構(gòu)造成，在車輛與前面物體的橫向后邊緣中的每一個之間的位置關(guān)系的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出橫向移動距離。
4.如權(quán)利要求3所述的自動剎車系統(tǒng)，其中上述第三部分構(gòu)造成，在車輛與前面物體的橫向后邊緣中的每一個之間的位置關(guān)系的基礎(chǔ)上，確定很可能避免碰撞的方向盤的轉(zhuǎn)動方向。
5.如權(quán)利要求4所述的自動剎車系統(tǒng)，其中上述第三部分構(gòu)造成計(jì)算當(dāng)在一個方向上轉(zhuǎn)動方向盤來避免碰撞時會提供的第一橫向移動距離；計(jì)算當(dāng)在另一個方向上轉(zhuǎn)動方向盤來避免碰撞時會提供的第二橫向移動距離；及將第一和第二橫向移動距離中較小的一個確定為所需的橫向移動距離。
6.如權(quán)利要求2所述的自動剎車系統(tǒng)，其中第二時間是在車輛的尺寸和可駕駛性的基礎(chǔ)上計(jì)算出來的。
7.如權(quán)利要求2所述的自動剎車系統(tǒng)，其中第二時間是在駕駛員在緊急情況下的轉(zhuǎn)向行為特性的基礎(chǔ)上計(jì)算的。
8.如權(quán)利要求1所述的自動剎車系統(tǒng)，其中由第二部分產(chǎn)生的第一等級的剎車力隨時間逐漸增加，在由第二部分產(chǎn)生的剎車力從第一等級剎車力轉(zhuǎn)換到第二等級剎車力時在第一等級剎車力與第二等級剎車力之間出現(xiàn)的間隙小于一預(yù)定值。
9.如權(quán)利要求1所述的自動剎車系統(tǒng)，其中上述預(yù)定值是在開始產(chǎn)生第二等級剎車力之前持續(xù)產(chǎn)生第一等級剎車力的時間的基礎(chǔ)上確定的。
10.如權(quán)利要求1所述的自動剎車系統(tǒng)，其中在用于預(yù)測是否能夠通過操作方向盤來避免碰撞的第一預(yù)定時間及用于預(yù)測是否能夠通過操作剎車踏板來避免碰撞的第二預(yù)定時間的基礎(chǔ)上，第四部分預(yù)測在經(jīng)過該預(yù)定時間后會發(fā)生的狀況。
11.一種用于其中安裝有剎車踏板和方向盤的機(jī)動車的自動剎車系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一裝置，用于檢測該車輛與該車輛前面一物體之間的相對聯(lián)系；第二裝置，用于當(dāng)起動時產(chǎn)生一向車輛施加的剎車力，由該第二裝置產(chǎn)生的剎車力與由剎車踏板產(chǎn)生的剎車力分隔開；第三裝置，基于由第一裝置檢測的相對聯(lián)系，判斷是否能夠通過操作方向盤和剎車踏板中的至少一個而避免車輛與前面物體發(fā)生碰撞；第四裝置，在由第一裝置檢測的相對聯(lián)系的基礎(chǔ)上，預(yù)測在從檢測到相對聯(lián)系開始經(jīng)過一預(yù)定時間后，是否能夠通過操作方向盤和剎車踏板中的至少一個來避免車輛與前面物體之間可能發(fā)生的碰撞；第五裝置，根據(jù)由第三裝置作出的判斷結(jié)果和由第四裝置作出的判斷結(jié)果，起動和控制第二裝置，從而控制施加到車輛上的剎車力；其中該第五裝置構(gòu)造成完成下列功能當(dāng)?shù)谒难b置預(yù)測在經(jīng)過該預(yù)定時間后不能通過操作方向盤和剎車踏板中的任何一個來避免可能的碰撞時，使第二裝置產(chǎn)生一第一等級的剎車力；及當(dāng)?shù)谌b置判定不能通過操作方向盤和剎車踏板中的任何一個來避免可能的碰撞時，使第二裝置產(chǎn)生一第二等級的剎車力，該第二等級的剎車力大于該第一等級的剎車力。
全文摘要
提供了一種避免碰撞判斷部分，在本車輛與前面車輛之間的相對聯(lián)系的基礎(chǔ)上，判斷是否能夠通過操作方向盤和剎車踏板中的至少一個來避免碰撞，提供了一個避免碰撞預(yù)測部分，預(yù)測在從檢測到相對聯(lián)系開始經(jīng)過一預(yù)定時間后，是否能夠通過操作方向盤和剎車踏板中的至少一個來避免碰撞。當(dāng)避免碰撞預(yù)測部分預(yù)測不可能避免碰撞時，產(chǎn)生一較低的剎車力，當(dāng)避免碰撞判斷部分判斷不可能避免碰撞時，產(chǎn)生一較高的剎車力。
文檔編號B60R21/00GK1425580SQ0215591
公開日2003年6月25日 申請日期2002年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月11日
發(fā)明者渡邊隆行, 山田勝規(guī) 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社