JP2006507177A - 複数の駆動モードを有する速度制御器 - Google Patents

Abstract

運転者に意図速度Ｖｓｅｔを入力させるための入力装置（１２，１４，１８）と，異なる速度領域におい動作可能であり，かつその機能範囲において異なる，複数の駆動モード（ＡＣＣ，Ｓ＆Ｒ）と，を有する自動車のための速度制御器は，車両の現在速度Ｖに基づいて上記駆動モードの切替えを自動的に行う，決定ユニット（２４）を備えることを特徴としている。

Description

本発明は，主請求項に記載の自動車のための速度制御器に関する。

ＤＥ１９９５８１２０Ａ１から，一方では所謂ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）モードで，他方では所謂ストップアンドゴーモードで駆動可能な，この分野の速度制御器の例が知られている。

ＡＣＣモードにおいて，自己の車両の前が空いている，あるいは前を走行する車両がより高速である，あるいは十分に遠く離れている場合に，車両の速度は，運転者により選択された意図速度に制御される。間隔センサ，例えばレーダーセンサは，自己の走行車線上で前を走行する車両とその他の障害物を認識し，必要に応じて，すぐ前を走行する車両に対して適切な安全間隔で追従するように速度を適合させ得る。ＡＣＣモードは，一般に，流動的な交通状況におけるアウトバーンまたは整備された国道上を走行するため，即ち，比較的小さい動特性と比較的大きい車両間隔によって特徴づけられる交通状況のために設けられている。これらの条件の下では，比較的小さい奥行き分解能を有する，到達距離が長い位置測定レーダーで交通環境を検出できる。ここでは，ドップラー効果を用いて，位置測定された対象の相対速度を直接測定する。

システムの頻繁な誤反応を回避するため，一般に，移動するレーダー対象のみが重要な目標対象として考慮される。というのは，一般に，走行路上に停まっている対象があることは予測されなからである。それに対して，比較的高い動特性を有する交通状況，例えば，渋滞した交通，ストップアンドゴー交通，または，市街地交通において，静止目標も評価に取り入れられる。さらにここでは，一般に車両間隔が短いので，交通状況の詳細な検出と評価も望まれる。ＡＣＣモードは，こうした交通状況には適していない。従って，自己の車両速度が所定の境界速度の上，例えば３０ｋｍ／ｈの上にある場合にのみ能動化される。

それに対してストップアンドゴーモードは，下方の速度領域のために設けられており，ＡＣＣモードでは提供できない機能，特に，例えば渋滞の後尾に追いついたとき，自己の車両を自動的に停止状態に制動する機能を提供する。所定の条件の下では，前を走行する車両が再び動き出した場合に，自動的に再始動することも可能である。これらの条件は，例えば，自己の車両が比較的短い間停止していた場合，および，それまで追従して来た目標対象，即ち前を走行する車両が間隔センサの位置測定領域内に常に残っている場合に，満たされる。それに対して，他の条件の下では，システムを完全に非作動に，あるいは，前を走行する車両が始動した場合に単に運転者に始動要請を出力して運転者自身に最終的な決断を委ねることが好ましい場合もある。

ストップアンドゴーモードにおける拡張された機能について，停止目標の検出が必要であるだけでなく，一般に，例えば，電子的な画像評価を有するビデオシステム形式で表される，左右の道路端縁を含めた近傍領域に対する近傍領域レーダーまたは光学的な間隔センサ等の付加的な近傍領域センサ技術も望ましく，それによって突然発生した障害物も早期に認識することができる。しかし，ストップアンドゴーモードに必要な，あるいは，少なくとも望ましい，交通環境におけるこの比較的複雑な検出と評価は，比較的速度が高い場合には誤反応をもたらす可能性がある。この理由から，ストップアンドゴーモードは，上方の境界速度，例えば４０ｋｍ／ｈまでの速度においてのみ能動化可能である。

ＡＣＣの速度領域とストップアンドゴーの速度領域との間，即ち仮定される例における３０ｋｍ／ｈと４０ｋｍ／ｈの間の重畳ゾーンにおいて，両方のモードが動作可能であって，モードの選択は運転者に委ねられる。既知のシステムにおいては，駆動モードを選択するために特殊なモード選択ボタンが設けられており，運転者はそれを用いてＡＣＣモードまたはストップアンドゴーモードを動作させることができる。

駆動モードを選択することによる運転者のアクティブな関与は有意義であると見られる。というのは，そのようにすることで，運転者は，システムが今どのモードにあるか，そして速度制御器のどの機能が提供されているかについて意識することができるからである。特に，運転者の前にある車両が止まった場合に，速度制御器がストップアンドゴーモードにあると運転者が誤って思い込んでしまい，速度制御器が車両を自動的に停止状態に制動するのを当てにしてしまうといったことが防止される。しかし，多くの運転者には，駆動モードを自ら選択する必要性が操作快適性を損なうものと感じられ，この目的のために必要な指令ボタンが操作システムを理解しにくくし，かつ説明の必要性を生じさせる。

発明の利点

それに対して，請求項１に記載の特徴を有する本発明に基づく速度制御器は，しかるべき安全の観点を考慮して，操作システムのより高い操作快適性，より大きな明確さ，および妥当性の利点を提供する。

本発明に基づく速度制御器は，そのための条件が与えられている限りにおいて，駆動モードの切替えを自動的に行うことができる。即ち運転者の負担を著しく軽減することができ，かつ，駆動モードを選択するための特殊な指令ボタンを省くことができる。モード切替を決定する重要な判断基準は，車両の現在速度Ｖである。理解を容易にするため，ここで現在速度は，タコメータにより運転者に表示される速度と考えるものとする。

従属請求項に記載されている特徴によって，主請求項に記載された速度制御器の好ましい展開と改良が達成される。

透明性を向上させるために，運転者が，適当な信号，例えば光学的または音響的な信号によって，モード切替に応じて速度制御器が今どのモードにあるかを知ることができると，効果的である。

好ましい実施形態において，速度制御器は，２つの主駆動モード，即ちＡＣＣモードと，ここではストップアンドロール（Ｓ＆Ｒ）とも称されるモードのみを有する。「ストップアンドロール」という概念は，交通状況を評価する際に必要とされるセンサ技術やその複合体に関して，ＡＣＣモードと冒頭で説明したストップアンドゴーモードとの間に位置するモードである。ストップアンドロールモードにおいては，ストップアンドゴーモードにおけるのと同じように，停止状態へ車両を自動的に制動することが可能であるが，このモードはセンサ技術が制限されているので，例えば都市交通における，高度に動的な交通状況のためには考えられていない。

頻繁なモード切替を避けるために，所定のヒステリシスを伴い，現実速度に従って切替えが行われると効果的である。それによって，特に，２つの駆動モードが許される重畳領域内に速度がある場合に，速度制御器は現在動作しているモード内に留まることができる。

２つの主駆動モードでは，この種の従来の速度制御器におけるように，アクセルペダルの操作による上位制御が可能である。その場合，アクセルペダルを介して運転者により入力された加速要請は，速度制御器によって計算されたより小さい目標加速度に対して優先する。このように上位制御される状態においても，２つの主モード間の切替えは可能である。

速度制御器が非作動の場合，速度制御器は，意図速度の入力を介して動作させることができる。その場合に好ましくは，現在速度がＡＣＣのための境界速度よりも上にあるか下にあるかに従って，ＡＣＣモードが動作されるか，Ｓ＆Ｒモードが動作されるかの決定が行われる。

本発明の実施例を図面に示し，以下で詳細に説明する。

図１には，速度制御器１０がブロック回路として示されており，既知故にここでは詳しく説明しないが，その速度制御器によって自動車の速度が運転者に選択された意図速度に制御される。速度制御器１０を操作するために，通常，ステアリングホィールにマルチ機能レバーが設けられ，多数の機能ボタンによってその機能が満たされる。その機能ボタンは，速度制御器を動作させて，意図速度Ｖｓｅｔを例えば１０ｋｍ／ｈのステップで増大させる「＋」ボタン１２，制御器を動作させて，意図速度Ｖｓｅｔを減少させる「−」ボタン１４，制御器を非作動にするためのＯＦＦボタン１６，および，最後に非作動にする直前に有効であった意図速度を引き継ぎ，制御器を再び動作させるレジュームボタン１８等を含む。「＋」ボタンまたは「−」ボタンを用いて制御器を最初に動作するとき，タコメータ上に表示されるような車両の現在速度Ｖに近い１０の位に切上げまたは切捨てした値が，意図速度Ｖｓｅｔとして引き継がれる。それ以前に意図速度が記憶されていない状態で，レジュームボタン１８が押された場合には，現在速度からの変位が最も小さい１０の位への切上げまたは切捨てによって意図速度が定まる。

速度制御器１０は，例えば遠隔領域レーダー等の遠隔領域間隔センサ２０と，例えば近傍領域レーダー，光学的な間隔センサシステム，ビデオシステムなどによって形成される近傍領域センサ技術２２からの信号を受信する。センサ技術により自己の走行車線上で前を走行する車両が検出された場合には，必要に応じて車両の速度が調節された意図速度の下へ減少され，前を走行する車両に対して適当な安全間隔，例えば１〜２秒の選択可能なタイムギャップで追従される。ＡＣＣ（Adaptive Cruise Contorol）と称される駆動モードにおいて，間隔制御は，例えば１０〜２００ｍの位置測定領域を有する，遠隔領域間隔センサ２０の信号のみを用いて行われる。この駆動モードは，アウトバーンおよび良好に整備された国道上における交通の流れが良い場合の走行のため，即ち一般に比較的高い移動速度で走行する交通状況のために設けられている。

速度制御器１０は，さらに制御モードを有しており，その制御モードはストップアンドロール（Ｓ＆Ｒ）とも称され，高い交通密度とそれに伴う低い速度を有する交通状況，例えばアウトバーンあるいは国道上ののろのろした交通または渋滞駆動のために設けられている。このモードにおいては，近傍領域センサ技術２２の信号も評価されるので，より短い車両間隔もより正確に検出することができる。ＡＣＣモードにおいては重要な目標対象として移動する対象のみが考慮されるが，ストップアンドロールモードにおいては遠隔領域間隔センサ２０または近傍領域センサ技術２２によって検出される停止目標も評価しなければならない。そのために近傍領域センサ技術２２は，より大きい位置測定角度領域も有しているので，隣接車線上または道路端にある対象も検出することができる。それによってシステムは，突然発生する障害物，例えば隣接車線から突然入ってくる車両に，早期に反応することができる。

ストップアンドロールモードは，ＡＣＣモードにおいては提供できない少なくとも１つの制御機能，特に，ストップ機能を有しており，その機能によって車両は静止している障害物に接近したとき自動的に停止状態へ制動することができる。

２つの駆動モードＡＣＣとストップアンドロールにおける制御機能は，そのもの自体は知られており，従ってここでは詳しく説明しない。

速度制御器１０は，決定ユニット２４を有しており，その決定ユニットはそれぞれの交通状況に従って，速度制御器がどの駆動モードにおいて動作するかを決定する。この決定のための判断基準については，以下でさらに詳しく説明する。

決定ユニット２４がＡＣＣモードを選択した場合，その選択がダッシュボード上の表示ランプ２８の点灯によって運転者に知らされる。同様に，表示ランプ３０が駆動モードストップアンドロールを知らせる。さらに，音響スピーカー３２も設けられ，それによる音響的な信号を通じて運転者は駆動モードの切替えに気づく。

図２には，駆動モードであるＡＣＣとストップアンドロール（Ｓ＆Ｒ）が動作可能な速度領域が示されている。原則的にＡＣＣモードは，車両の現在速度Ｖが境界速度Ｖｓよりも上にある場合に動作可能である。Ｓ＆Ｒモードは，車両の現在速度が速度Ｖｓ＋ｈよりも小さい場合に動作可能である。従ってＶｓとＶｓ＋ｈの間の速度領域は，ヒステリシス領域であって，その中ではＡＣＣモードもＳ＆Ｒモードも動作可能である。例えば，境界速度Ｖｓが３０ｋｍ／ｈ，ヒステリシスインターバルｈが５ｋｍ／ｈであると仮定することができる。

図３には，速度制御器の種々の駆動状態と，それらの間の最も重要な移行が示されている。アクティブな駆動状態は，２つの主駆動モードであるＡＣＣとＳ＆Ｒに区分されている。

状態３２「待機」においては，センサシステムと，速度制御器１０の評価および制御アルゴリズムが動作中あり，交通事象を追跡することはできる。しかし，駆動システムとブレーキシステムへの操作指令は出力されないので，車両制御は運転者に委ねられたままである。運転者が速度制御器を動作させるためのアクティブな指令を入力しない限り，速度制御器は，矢印Ｔ１で象徴されるような待機状態に留まる。

車両の速度制御器は，運転者が「＋」ボタン１２，「−」ボタン１４または「レジューム」ボタン１８を操作することによって，Ｖ＝０からアクティブにすることができる。その場合に決定ユニット２４は，その瞬間における現在速度Ｖを用いて，速度制御器が，状態３４「ＡＣＣ動作」へ移行するか，あるいは状態３６「Ｓ＆Ｒ動作」へ移行するかを決定する。現在速度Ｖが境界速度Ｖｓよりも大きい場合には，３つのボタン１２，１４，１８のどれを操作しても，図３の矢印Ｔ２に示すように状態３４「ＡＣＣ動作」への移行が行われる。それに対して現在速度ＶがＶｓより小さいかあるいはそれと等しい場合には，矢印Ｔ３に示すように状態３６「Ｓ＆Ｒ動作」への移行が行われる。従ってＡＣＣモードは，車両の速度が少なくとも３０ｋｍ／ｈである場合にだけ，動作される。そうでない場合には，制御器はＳ＆Ｒモードへ移行する。

状態３６においては，運転者は，車両が３０ｋｍ／ｈを越えると，加速およびＡＣＣモードへの移行の２つの可能性を有することになる。１つには，運転者は「＋」ボタン１２を１回または複数回操作することによって，より高い意図速度を選択し，それによって車両を加速することができる。現在速度ＶがＶｓ＋ｈよりも大きく，従って前提となっている例においては少なくとも３５ｋｍ／ｈである場合に，決定ユニット２４は，矢印Ｔ４に示すように状態３４への移行を促す。

それに対して代替的に，状態３６において，運転者はアクセルペダルを操作しＳ＆Ｒ制御機能を上位制御することができるので，制御器は矢印Ｔ５に示すように，状態３８「Ｓ＆Ｒを上位制御」へ移行する。車両がＶｓ＋ｈよりも大きく加速された場合，矢印Ｔ７に示すように状態４０「ＡＣＣを上位制御」への移行が行われる。ここで運転者がアクセルペダルを離した場合には，矢印Ｔ８に示すように状態３４「ＡＣＣ動作」への移行が行われる。その場合に運転者は，一般的に，Ｖｓよりも大きい新しい意図速度Ｖｓｅｔを選択する。

もちろん運転者は，アクセルペダルの操作によって状態３４「ＡＣＣ動作」を上位制御し，矢印Ｔ９に示すように一時的に状態４０へ移行することもできる。

図３の矢印Ｔ１０は，ＡＣＣからＳ＆Ｒへの通常の移行，もっと正確には，状態３４から状態３６への移行を説明している。この移行は，現在速度ＶがＶｓよりも小さくなるとすぐに行われる。

他の場合において，矢印Ｔ１１で示されるように，状態４０「ＡＣＣを上位制御」から状態３８「Ｓ＆Ｒを上位制御」への移行も可能である。この移行は，アクセルペダルの操作にも拘わらず現在速度ＶがＶｓの下へ低下した場合，例えば，運転者が意図速度をＶｓの下の値へ減少させ，その後アクセルペダルの操作を通じて，速度制御器が定めたよりもゆっくりと車両の減速がもたらされた場合に行われる。

状態３６「Ｓ＆Ｒ動作」から，矢印Ｔ１２によって象徴されるように，状態４２「Ｓ＆Ｒ停止」への移行も可能である。状態４２においては，速度制御器１０が車両を停止状態へ自動的に制動する。次に矢印Ｔ１３に示すように，速度制御器は，図示されていない複数の始動状態の１つへ移行させる。この始動状態は，交通状況がそれを許す場合，あるいは運転者がそれに応じた始動要請を操作した場合に，速度制御器１０による車両の再始動が制御されるか，あるいは運転者自体によって始動プロセスが制御されるかである。この始動プロシージャの詳細は，ＤＥ１９９５８５２０Ａ１に記載されている。

状態３６における車両の速度（ここでは表示された速度ではなく，実際に測定された速度が重要である）が，例えば停まっている障害物に追いついたことによって，例えば２〜４ｋｍ／ｈとするしきい値の下へ減少した場合，矢印Ｔ１２で示すように状態４２への移行が行われる。

動作している状態の各々において，速度制御器１０は，予め定められた複数の事象の１つが生じたい場合に非作動にされる。これらの事象の最も重要なものは，運転者によるＯＦＦボタン１６の操作と運転者によるブレーキペダルの操作である。図３においては，状態３６「Ｓ＆Ｒ動作」からの非作動化のみが，矢印Ｔ１４で示されている。その場合に速度制御器は，駆動システムおよび／またはブレーキシステムへ出力される操作指令が徐々に撤回される移行状態４４を通過するので，スムーズな移行と十分に高い走行快適性が得られる。その場合に速度制御器は，移行状態４４から，矢印Ｔ１５に示すように，再び状態３２「待機」へ達する。しかし，非作動にされる前に有効であった意図速度は記憶され続けているので，運転者が状態３２においてレジュームボタン１８を操作した場合に，再び呼び出すことができる。

完全を期するために，図３にはさらに２つの他の状態４６「ＡＣＣブレーキ」と状態４８「Ｓ＆Ｒブレーキ」が示されており，速度制御器は，それらの状態において車両のブレーキシステムに作用することはできるが，駆動システムに作用することはできない。これらの状態は，ＡＣＣモード（状態３４）において，もしくはＳ＆Ｒモード（状態３６）において，パーキングブレーキが操作されている場合，あるいは，これらのモードにおいて車両の電子的な安定化プログラム（ＥＳＰ）が摩擦力の無い道路状態（例えばアイスバーン）を認識した場合に達成される。ここでの移行は，現在速度ＶがＶｓよりも小さい場合，ＡＣＣモードからＳ＆Ｒモード，即ち矢印Ｔ１６に示すように状態４６から４８の方向にのみ可能である。その後状態４８からは，矢印Ｔ１７に示すように，再び停止状態への制動が可能である。

ここで説明した実施例においては，意図速度は１０ｋｍ／ｈの間隔においてのみ変化することができると仮定されているが，本発明は，意図速度が無段階に，あるいはもっと小さいインクリメント，例えば１ｋｍ／ｈの間隔で変化可能な速度制御器においても，同様に利用することができる。

（表１）
ＡＣＣ動作
Ｔ２ Ｖ＞Ｖｓアンド（＋，−またはレジューム操作）
Ｓ＆Ｒ動作
Ｔ３ Ｖ≦Ｖｓアンド（＋，−またはレジューム操作）
Ｓ＆ＲからＡＣＣ
Ｔ４，Ｔ７ Ｖ＞Ｖｓ＋ｈ
ＡＣＣからＳ＆Ｒ
Ｔ１０，Ｔ１１ Ｖ≦Ｖｓ

速度制御器のブロック回路図を示している。 速度制御器における種々の駆動モードが動作可能になる，速度領域を示すグラフである。 種々の主駆動モード間の移行と速度制御器の状態を説明するグラフである。

Claims (7)

1. 運転者に意図速度Ｖｓｅｔを入力させるための入力装置（１２，１４，１８）と，異なる速度領域におい動作可能であり，かつその機能範囲において異なる，複数の駆動モード（ＡＣＣ，Ｓ＆Ｒ）と，を有する自動車のための速度制御器において：
   車両の現在速度Ｖに基づいて前記駆動モードの切替えを自動的に行う，決定ユニット（２４）を備えることを特徴とする，自動車のための速度制御器。
2. 前記駆動モードを表示する表示装置（２８，３０）をさらに備えることを特徴とする，請求項１に記載の速度制御器。
3. 前記駆動モードの切替えを運転者に信号で知らせる信号化装置（３２）をさらに備えることを特徴とする，請求項１または２に記載の速度制御器。
4. 前記駆動モードの１つ（ＡＣＣ）は，境界速度Ｖｓの上でのみ動作可能な，高い車両速度に対する駆動モードであり，
   他の駆動モード（Ｓ＆Ｒ）は，車両を停止状態へ自動的に制動する機能を有し，かつその上限が小さくともＶｓと等しい速度領域において動作可能な，より小さい車両速度に対する駆動モードであることを特徴とする，請求項１から３のいずれか１項に記載の速度制御器。
5. 前記決定ユニット（２４）は，車両の現在速度Ｖが境界速度Ｖｓよりも小さい場合に，より高い速度のためのモード（ＡＣＣ）からより小さい速度のためのモード（Ｓ＆Ｒ）への切替えを自動的に行うことを特徴とする，請求項４に記載の速度制御器。
6. 前記決定ユニット（２４）は，現在速度ＶがＶｓ＋ｈ（ｈは負の値ではない）よりも大きい場合に，より小さい速度のための駆動モード（Ｓ＆Ｒ）からより大きい速度のための駆動モード（ＡＣＣ）への切替えを行うことを特徴とする，請求項４から５のいずれか１項に記載の速度制御器。
7. 前記決定ユニット（２４）は，意図速度を入力したとき，車両の現在速度Ｖが境界速度Ｖｓよりも大きい場合に，速度制御器をより大きい速度のためのモード（ＡＣＣ）で動作させ，
   前記決定ユニット（２４）は，意図速度を入力したとき，車両の現在速度ＶがＶｓよりも小さい，あるいはそれと等しい場合に，速度制御器をより小さい速度のためのモード（Ｓ＆Ｒ）で動作させることを特徴とする，請求項４から６のいずれか１項に記載の速度制御器。
   
   

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