JP6989531B2 - 自動運転過程の間に自動車において縦方向動特性を制御するための方法および装置 - Google Patents

Description

特許文献１は、車両のための車間距離制御方法を開示しており、この場合車両は像検知装置と周辺センサ機構とを有し、周辺センサ機構は、少なくとも１つの先行車両に対する位置情報および／または速度情報を表す周辺信号を提供する。この場合この方法は、像検知装置の像情報を読み込むステップと、像情報を使用して少なくとも１つの周辺情報を検出するステップと、周辺信号を使用し且つ周辺情報を使用して車間距離制御信号を特定することで、車両に対し車間距離制御を実現するステップとを含んでいる。

独国特許出願公開第１０２０１４２０９０１５Ａ１号明細書

本発明は、自動運転過程の間に自動車において縦方向動特性を制御するための方法において、
−周辺センサ機構を用いて、前記自動車の前を走行している先行車両の有無を検知し、
−前記周辺センサ機構を用いて、前記先行車両の車両縦方向動特性を記述する少なくとも１つの先行車両縦方向動特性量を検出し、
−前記先行車両縦方向動特性量に依存して、前記自動車のブレーキコントロールシステムに取り込む少なくとも１つの量を検出する、
ようにした方法に関する。

先行車両の走行動特性を評価することにより、ブレーキコントロールシステムに、そのブレーキ介入を最適化するためのデータが提供される。これらの付加データは、特に、ブレーキコントロールシステムが、一次システムおよびそのセンサ信号に故障または欠陥がある場合のみ使用されて少なくとも確実な緊急ブレーキングを保証しなければならないような二次システムである場合に重要である。

本発明の有利な構成は、先行車両縦方向動特性量が先行車両の縦方向減速度であることを特徴としている。この量は、ブレーキング過程にとって決定的な車両の縦方向動特性に関わるものなので、特に重要である。

本発明の有利な構成は、自動車のブレーキコントロールシステムに取り込む少なくとも１つの量が、車輪をロックさせることなく実現可能な自動車の縦方向減速度に対する縦方向減速度制限値であること、該縦方向減速度制限値を越えないように、ブレーキコントロールシステムを用いて自動車の縦方向動特性にドライバーに依存せずに介入することを特徴としている。この構成は、先行車両と少なくとも同程度に自動車を減速させることができるという仮定に基づいている。これによって、確実な緊急ブレーキの実施が可能になる。

本発明の有利な構成は、自動車の車輪に作用するブレーキトルクを、自動車の減速度が検出した縦方向減速度制限値に達するまで、第１の増大率で増大させること、次にブレーキトルクを第２の増大率でさらに増大させ、その際第２の増大率は第１の増大率よりも小さいことを特徴としている。車道摩擦値という認識がなければ、先行車両の減速度に比べてより強く減速することで、車輪がロックする危険が高まることになり、それ故縦方向減速度制限値に到達すれば、緩速なブレーキ力増大しか行うべきでない。

本発明の有利な構成は、ブレーキコントロールシステムを用いて実施したドライバーに依存しない介入が、車両を停止させるブレーキングであることを特徴としている。これにより、自律走行車両または自動走行車両において、ドライバーは車両に関するコントロールを引き継ぐ時間を得る。

本発明の有利な構成は、自動車のブレーキコントロールシステムが、緊急作動のために設けられる二次ブレーキコントロールシステムであり、該二次ブレーキコントロールシステムを、自動車の通常作動のために設けられるブレーキコントロールシステムが故障したときに作動させることを特徴としている。

本発明の有利な構成は、二次ブレーキコントロールシステムが単一チャネルシステムであることを特徴としている。これにより、低コストで既に最も重要な機能性が保証されている。

本発明の有利な構成は、周辺センサ機構が、ビデオセンサ機構またはレーダーセンサ機構であることを特徴としている。この種のセンサシステムは、最近の多くの車両で既に普及している。

本発明の有利な構成は、周辺センサ機構が、先行車両の現時点の車両減速度または先行車両の現時点の位置に関する情報を当該先行車両から無線経路で受信するセンサ機構であることを特徴としている。この場合、車両位置は特にＧＰＳシステムを介して検出することができる。その際、先行車両のＧＰＳ位置は該先行車両の車両減速度の検出に取り込むことができる。この場合、先行車両との通信は特にｃａｒ−２−ｃａｒ通信として構成されていてよいが、中央コンピュータを介して作動してもよい。

本発明の有利な構成は、周辺センサ機構が、先行車両に対する距離の時間的変化を特定するためのセンサ機構であることを特徴としている。

本発明の有利な構成は、自動車のブレーキコントロールシステムに取り込む少なくとも１つの量が、摩擦値に対する最小値であって、摩擦値の検出の時点で先行車両が走行している車道部分の前記摩擦値の前記最小値であることを特徴としている。

さらに、本発明は、本発明による方法を実施するために構成された手段を含む装置を包含する。この装置は、特に、本発明による方法を実施するためのプログラムコードがファイルされている制御器である。

図面は図１ないし図５を含んでいる。

高い摩擦値が存在し、先行車両があるときとないときの時間的なブレーキ圧増大を示す図である。 先行車両があるときとないときの時間的なブレーキ圧増大を示す図であって、先行車両のブレーキングが図１の場合よりも弱い場合の図である。 周辺センサ機構を用いて検出した先行車両の減速度に依存する評価摩擦値または推定摩擦値を示す図である。 車両の縦方向安定化のための入出力量を記載したブロック図である。 本発明による方法の基本的な経過を示す図である。

自動車の自動運転、高度自動運転、部分自動運転の分野では、通常作動時に、たとえばダイナミックドライブコントロールのような車輪ごとにアクティブおよびパッシブにブレーキ圧を変調させるための装置と付属のアクチュエータ機構とを介して車両安定化を実施することができる。通常時のために設けられるこのシステムを一次アクチュエータ機構と記すことにする。

一次アクチュエータ機構が故障した場合、少なくとも自動車の縦方向安定化を可能にする二次安定化アクチュエータ機構または二次アクチュエータ機構を使用する必要がある。この場合、二次アクチュエータ機構に対しては以下の要件が課せられる。
−ロックシーケンスの維持が保証されていなければならない。すなわち、後車軸車輪は前車軸の車輪が既にロックしているときに初めてロックしなければならない。
−自動車の操縦能を確保するため、車輪のロックは所定時間を超えてはならない。
−車両自動減速を実施するため、アクティブな圧力増大またはドライバーに依存しない圧力増大の可能性がなければならない。

一次アクチュエータ機構が機能している運転作動の間、多くの走行状況において車道表面の摩擦値に関する情報が存在する。摩擦値は、これらの走行状況において、車輪回転数データと、一次アクチュエータ機構に関連付けられている他のセンサ情報とから検出される。

安全上の理由から、一次アクチュエータ機構のセンサデータを二次アクチュエータ機構のために使用しないのが望ましい。なぜなら、一次アクチュエータ機構が故障した場合、そのセンサデータが欠如しているか、或いは、不正確だからである。しかしながら、このことは、一次アクチュエータ機構が故障して二次アクチュエータ機構へ移行する場合、さしあたり車道表面の摩擦値を使用しないことになる。

しかし、この場合制限がある。二次アクチュエータ機構は少なくとも自動車の縦方向安定化を保証しなければならないので、二次アクチュエータ機構に対し、たとえば一次アクチュエータ機構に組み込まれていない縦方向加速度センサの出力信号が提供されねばならない。このため、二次アクチュエータ機構は、たとえばエアバッグコントロールの範囲内で使用される縦方向加速度センサを起用でき、或いは、一次アクチュエータ機構と共通の縦方向加速度センサを起用できるが、一次アクチュエータ機構と共通の縦方向加速度センサの信号処理は一次アクチュエータ機構内で行われず、その結果このセンサは一次アクチュエータ機構の故障時にも使用される。これとは択一的に、車輪回転数検知器の信号検知および信号評価が一次アクチュエータ機構内に組み込まれていない場合に、すなわち一次アクチュエータ機構の故障時にも信頼性のある車輪回転数情報が提供される場合に、二次アクチュエータ機構内で車輪回転数検知器情報を使用することも可能である。

二次アクチュエータ機構への移行時には、摩擦値が欠如している以外に、たとえば車輪回転数のような車輪状態を記述する量も提供されない。しかしながら、周辺センサ機構を用いて、二次アクチュエータ機構のブレーキ介入によって発生可能な車両減速に対する最小値を、現時点での車輪回転数を起用せずに、査定することが可能である。

周辺センサ機構を用いて検出した先行車両の縦方向減速度を使用して、自車の実現可能な減速度に対する最小値または制限値を査定し、これに依存して二次アクチュエータ機構によるブレーキ圧増大または車両減速度増大を行うことができる。特にブレーキ力は、減速に対して検出した最小値に達するまで二次アクチュエータ機構を用いて非常に迅速に増大させることができる。これには、迅速でアクティブな減速度増大によって先行車両に対する距離が極力短くならないという付加的な利点がある。

図１には、横軸方向に時間ｔが、縦軸方向に液圧ブレーキシステムのケースに対するブレーキ圧ｐがプロットされている。しかしながら、もちろん本発明は空気圧または電気によるブレーキシステムに対しても適している。時点ｔ０で、一次アクチュエータ機構が故障した車両に対し減速要求がなされる。この減速要求は、アクセルペダルを介してドライバーによって発生させても、またたとえば自動緊急ブレーキ機能を介してドライバーに依存せずに発生させてもよい。周辺センサ機構により先行車両が検出されなければ、車輪回転数情報が欠如しているために早期に緩速なブレーキ圧増大を行うことで、いかなる場合も車輪のロックを回避させる。それ故、減速度増大はゆっくりした速度で行われる。というのは、二次アクチュエータ機構を用いた単一チャネル縦方向安定化に対しては、たとえば縦方向加速度のような車両挙動フィードバック量は、たとえば車輪回転数検知器情報のようにあまり微細解像度で提供されないからである。さらに、車両内での信号伝送がたとえばデータバスシステムを介して行われる場合にはディレータイムが生じることがある。このような場合、車輪の比較的長い不安定性と望ましくない車輪スリップとを避けるために、ブレーキ力は比較的緩速に増大されるにすぎない。

この点は曲線１０１で図示されている。しかしながら、高い車両減速度を有する先行車両が検知されれば、自車も強く制動させることができると推定してよい。それ故、曲線１０２に従って急速なブレーキ圧増大を行うことができる。

図２には、図１に対応して、同様に横軸方向に時間ｔが、縦軸方向にブレーキ圧ｐがプロットされている。時点ｔ０で再び、一次アクチュエータ機構が故障した車両に対し減速要求がなされる。２０１は、図１に対応して、同様に先行車両が存在しない場合の、二次アクチュエータ機構による慎重なブレーキ圧増大を表している。２０２は、先行車両が存在する場合のブレーキ圧増大を表している。先行車両は、図１で検討したケースに比べてより小さな減速度を有しており、それ故初期のブレーキ圧増大は図１のものよりもより緩速に推移している。２０３で表した時点で車両の減速度は先行車両のそれに到達する。車輪のロックを阻止するには、以後のブレーキ圧増大はより緩速に行わねばならない。

図３には、横軸方向に先行車両の車両縦方向減速度ａｘが、縦軸方向に車道表面の摩擦値に対する最小値が図示されている。このシンプルな特性曲線は、たとえば、周辺センサ機構を用いて検出した先行車両の減速度ａｘから車道表面の摩擦値を推定するために使用することができる。

図４には、本発明の入出力量が図式的に示されている。ブロック４０１は、一次アクチュエータ機構の故障の際に使用する二次アクチュエータ機構の制御器を表している。入力量において、４０２は特に縦方向加速度センサによって検出した車両縦方向情報を表し、４０３は周辺センサ機構を用いて検出した先行車両の減速度情報を表している。これに依存して、ブロック内で、圧力変調のために使用される目標圧の検出４０４が行われる。圧力変調とは、特に単一チャネル圧力変調である。というのは、二次アクチュエータ機構は車両の縦方向安定化のためにだけ設計されており、横方向安定化のためには設計されていないからである。

本発明による方法の基本的な経過が図５に図示されている。ブロック５００で方法をスタートした後、ブロック５０１で周辺センサ機構を用いて、車両の前方に先行車両があるかどうかをチェックする。もしなければ、ブロック５００へ戻る。しかしあれば、次にブロック５０２で、先行車両の縦方向動特性を記述する少なくとも１つの先行車両縦方向動特性量を検出する。次にブロック５０３で、先行車両縦方向動特性量に依存して、自動車のブレーキコントロールシステムに取り込む少なくとも１つの量を検出する。ブロック５０４で方法は終了する。

５０１ 先行車両の有無を検知
５０２ 先行車両縦方向動特性量を検出
５０３ ブレーキコントロールシステムに取り込む量を検出

Claims (6)

1. 自動運転過程の間に自動車においてブレーキコントロールシステムにより縦方向動特性を制御するための方法において、
   −周辺センサ機構を用いて、前記自動車の前を走行している先行車両の有無を検知し（５０１）、
   −前記周辺センサ機構を用いて、前記先行車両の車両縦方向動特性を記述する少なくとも１つの前記先行車両の縦方向減速度（ａｘ）を検出し（５０２）、
   −前記縦方向減速度（ａｘ）に依存して、前記自動車の前記ブレーキコントロールシステムに取り込む少なくとも１つの量を算出し（５０３）、
   −前記自動車の前記ブレーキコントロールシステムに取り込む前記少なくとも１つの量が、前記縦方向減速度（ａｘ）に対する縦方向減速度制限値であること、前記自動車の減速度の絶対値が該縦方向減速度制限値を越えないように、前記ブレーキコントロールシステムを用いて前記自動車の縦方向動特性にドライバーによるペダル操作に依存せずに介入させ、
   −前記自動車の車輪に作用するブレーキトルクを、前記自動車の減速度の絶対値が前記縦方向減速度制限値に達するまで、第１の単位時間当たりの増大量で増大させ、次に前記自動車の減速度の絶対値が前記縦方向減速度制限値に到達した後は、前記ブレーキトルクを第２の単位時間当たりの増大量でさらに増大させ、その際前記第２の単位時間当たりの増大量は前記第１の単位時間当たりの増大量よりも小さく、
   −前記自動車の前記ブレーキコントロールシステムが、緊急作動のために設けられる二次ブレーキコントロールシステムであり、該二次ブレーキコントロールシステムを、前記自動車の通常作動のために設けられるブレーキコントロールシステムが故障したときに作動させることを特徴とする、方法。
2. 前記ブレーキコントロールシステムを用いて実施したドライバーに依存しない前記介入が、車両を停止させるブレーキングであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記周辺センサ機構が、ビデオセンサ機構またはレーダーセンサ機構であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記周辺センサ機構が、前記先行車両の現時点の車両減速度または前記先行車両の現時点の位置に関する情報を当該先行車両から無線経路で受信するセンサ機構であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 前記周辺センサ機構が、前記先行車両に対する距離の時間的変化を特定するためのセンサ機構であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 請求項１から５のいずれか１項記載の方法を実施するためのプログラムを記録した制御器。

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