DE60022821T2

DE60022821T2 - Abstandsbezogenes Fahrgeschwindigkeitsregellungsverfahren entsprechend der Sollbeschleunigung und dem Solldrehmoment

Info

Publication number: DE60022821T2
Application number: DE60022821T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Yokosuka-shi Tange; Kenichi Machida-shi Egawa; Tetsuya Hadano-shi Asada; Akira Hadano-shi Higashimata
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2020-06-14
Also published as: EP1060938A3; JP3656464B2; EP1060938B1; DE60022821D1; US6401024B1; EP1060938A2; JP2000355232A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vorausfahrzeugnachführregelungssystem und Verfahren, das es einem geregelten Fahrzeug ermöglicht, ein vorausfahrendes Fahrzeug zu erkennen und dem vorausfahrenden Fahrzeug unter Beibehaltung eines Fahrzeugabstands zu folgen.
Die japanische vorläufige Patentveröffentlichung 10-272963 hat eine normale Vorausfahrzeugnachführregelungsvorrichtung offenbart, die ein Nachfolgen bzw. Fahren hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug auf der Grundlage des Fahrzeugabstands und der relativen Geschwindigkeit ausführt.
Diese herkömmliche Vorausfahrzeugnachführregelungsvorrichtung ist grundsätzlich dafür eingerichtet, den Fahrzeugabstand unter Verwendung einer einfachen Regelung an einen Soll-Fahrzeugabstand anzunähern und Beschleunigung und Verzögerung des geregelten Fahrzeugs zum Zweck der Verbesserung der Beförderungsqualität in verschiedenen Situationen zu begrenzen.
Die Grenzen der Beschleunigung und der Verzögerung sind im allgemeinen jeweils auf vorbestimmte Werte eingestellt, und daher ist es schwierig, diese Grenzen einzustellen, so dass sie unabhängig davon, ob das Fahrzeug sich in einem hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich oder in einem niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich befindet, immer angemessen sind.
US-A-5400864 offenbart ein Vorausfahrzeugnachführregelungssystem und -verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 12.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vorausfahrzeugnachführregelungssystem bereitzustellen, das eine Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung ermöglicht, die an das Fahrgefühl eines Fahrzeugführers angepasst wird, indem eine Soll-Beschleunigung/Verzögerung entsprechend einem Fahrzustand des geregelten Fahrzeugs eingestellt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Vorausfahrzeugnachführregelungssystem nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 12 bereit.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau einer Ausführungsform eines Vorausfahrzeugnachführregelungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockschaltbild, das ein Regelungssystem eines Folgereglers gemäß der Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Blockschaltbild, das einen detaillierten Aufbau eines Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsteils aus 2 zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsprozess zeigt, der vom Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsteil ausgeführt wird.
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Trägerfahrzeuggeschwindigkeit und einer Beschleunigungsgrenze zeigt.
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit und einer Verzögerungsgrenze zeigt.
7A bis 7C sind Zeitdiagramme, die einen Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungszustand in einem niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich zeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf 1 bis 7C ist eine Ausführungsform eines Vorausfahrzeugnachführregelungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Wie in 1 gezeigt, wird das Vorausfahrzeugnachführregelungssystem in einem Kraftfahrzeug (Trägerfahrzeug oder geregeltes Fahrzeug) 100 verwendet. Das Vorausfahrzeugnachführregelungssystem umfasst einen Fahrzeugabstandssensor 1, der in einem vorderen Abschnitt des geregelten Fahrzeugs 100 installiert ist. Der Fahrzeugabstandssensor 1 ist ein Radarsensor, der dafür eingerichtet ist, einen abtastenden Laserstrahl zur vorderen Seite des geregelten Fahrzeugs 100 abzugeben und um das Licht, das von einem vorausfahrenden Fahrzeug reflektiert wird, zu empfangen. Man wird verstehen, dass Funkwellen oder Ultraschallwellen anstelle eines Laserstrahls bei dem Fahrzeugabstandssensor 1 verwendet werden können, um einen Fahrzeugabstand zu messen.
Das geregelte Fahrzeug 100 ist mit einem Verbrennungsmotor 110, einem mit dem Motor 110 gekoppelten automatischen Getriebe 120 und einem Bremssystem 130 ausgerüstet. Der Motor 110 erzeugt eine Drehantriebskraft und überträgt diese auf das automatische Getriebe 120. Das automatische Getriebe 120 wählt ein bevorzugtes Übersetzungsverhältnis entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Motordrehmoment, um die Drehzahl zu ändern, und überträgt die Antriebskraft auf die Antriebsräder, zum Beispiel Hinterräder oder Vorderräder. Das Bremssystem 130 hat vier Scheibenbremseinheiten, die jeweils an vier Rädern des geregelten Fahrzeugs 100 installiert sind, und erzeugt eine Bremskraft entsprechend dem Bedarf eines Fahrzeugführers oder Befehlen von verschiedenen Reglern, einschließlich eines Folgereglers 5 des Vorausfahrzeugnachführregelungssystems.
Der Folgeregler 5 ist mit einem Drosselklappenstellglied 3 des Motors 110, dem automatischen Getriebe 120 und dem Bremssystem 130 verbunden und ist dafür eingerichtet, diese unabhängig voneinander zu steuern. Der Folgeregler 5 ist ferner mit dem Fahrzeugabstandssensor 1, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 und einem Beschleunigungsbedarfsschalter 4 verbunden und empfängt Signale von diesen. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 ist an einer Abtriebswelle des automatischen Getriebes 120 installiert und gibt ein Impulsfolgesignal mit einer Zyklusperiode entsprechend einer Drehzahl der Abtriebswelle des automatischen Getriebes 120 aus. Das heißt, der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 ermittelt eine Fahrzeuggeschwindigkeit (Geschwindigkeit des geregelten Fahrzeugs oder Trägerfahrzeugs) des geregelten Fahrzeugs in der Form des Impulsfolgesignals und sendet das Signal, das die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs anzeigt, an den Folgeregler 5. Das Drosselklappenstellglied 3 ist am Motor 110 installiert und ändert eine Öffnung einer Drossellklappe entsprechend einem Drosselklappenöffnungssignal, das vom Folgeregler 5 gesendet wird, um die abzugebende Leistung des Motors 110 durch Änderung der Luftansaugmenge des Motors 110 zu regeln. Der Beschleunigungsbedarfsschalter 4 eines sich selbst verriegelnden Typs ist an einem entsprechenden Abschnitt nahe dem Fahrzeugführer vorgesehen, zum Beispiel an einem Armaturenbrett, einem Lenkrad oder einem Wählknopf so dass der Fahrzeugführer ihn leicht bedienen kann, um ein Schaltersignal AS, das einen Beschleunigungsbedarf des Fahrzeugführers anzeigt, an den Folgeregler 5 zu senden.
Der Folgeregler 5 führt eine Folgeregelung aus, um einem vorausfahrenden Fahrzeug unter Beibehaltung eines entsprechenden Fahrzeugabstands zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem geregelten Fahrzeug 100 zu folgen. Insbesondere wird die Folgeregelung durch Steuerung des Drosselklappenstellglieds 3, des automatischen Getriebes 120 und des Bremssystems 130 auf der Grundlage des vom Fahrzeugabstandssensor 1 ermittelten Fahrzeugabstands L, der vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 ermittelten Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs und des Schaltersignals AS des Beschleunigungsbedarfsschalters 4 ausgeführt.
Der Folgeregler 5 umfasst einen Mikrocomputer und dessen periphere Vorrichtungen und umfasst ferner einen Steuerblock in Form einer vorher in diesem gespeicherten Software, wie in 2 gezeigt.
Dieser in 2 gezeigte Steuerblock besteht aus einem Abstandssignalverarbeitungsteil 21, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignalverarbeitungsteil 30, einem Fahrzeugabstandsregelungsteil 40 und einem Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsteil 50.
Das Abstandssignalverarbeitungsteil 21 misst eine Zeitperiode zwischen einem ersten Moment, wo der Laserstrahl vom Fahrzeugabstandssensor 1 ausgegeben wird, und einem zweiten Moment, wo der reflektierte Strahl des vorausfahrenden Fahrzeugs empfangen wird. Der Abstandssignalverarbeitungsteil 21 berechnet einen Fahrzeugabstand L zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem geregelten Fahrzeug 100 auf der Grundlage der gemessenen Zeitperiode. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssignalverarbeitungsteil 30 misst einen Zyklus eines vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13 ausgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulses und berechnet eine Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs des geregelten Fahrzeugs 100. Der Fahrzeugabstandsregelungsteil 40 berechnet eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* zum Halten des Fahrzeugabstands L auf einem Soll-Fahrzeugabstand L* auf der Grundlage des im Abstandssignalverarbeitungsteil 21 berechneten Fahrzeugabstands L und der im Fahrzeuggeschwindigkeitsverarbeitungsteil 30 berechneten Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs. Der Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsteil 50 steuert das Drosselklappenstellglied 3, das automatische Getriebe 120 und das Bremssystem 130 auf der Grundlage der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* und einer relativen Geschwindigkeit ΔV, um die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit V der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* anzunähern.
Der Fahrzeugabstandsregelungsteil 40 umfasst einen Relativgeschwindigkeitsberechnungsteil 41, einen Soll-Fahrzeugabstandseinstellteil 42, einen Abstandsbefehlswertberechnungsteil 43 und einen Soll-Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnungsteil 44. Der Relativgeschwindigkeitsberechnungsteil 41 berechnet die relative Geschwindigkeit ΔV des geregelten Fahrzeugs 100 in bezug auf das vorausfahrende Fahrzeug auf der Grundlage des vom Abstandssignalverarbeitungsteil 21 eingegebenen Fahrzeugabstands L. Der Soll-Fahrzeugabstandseinstellteil 42 berechnet den Soll-Fahrzeugabstand L* zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem geregelten Fahrzeug 100 auf der Grundlage der vom Fahrzeuggeschwindigkeitssignalverarbeitungsteil 30 eingegebenen Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs. Der Fahrzeugabstandsbefehlswertberechnungsteil 43 berechnet einen Fahrzeugabstandsbefehlswert L_T, zum Annähern des tatsächlichen Fahrzeugabstands L an den Soll-Fahrzeugabstand L* auf der Grundlage der relativen Geschwindigkeit ΔV und des Soll-Fahrzeugabstands L* und aus einem Normmodell unter Verwendung eines Dämpfungskoeffizienten ζ und einer Eigenfrequenz ω. Der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnungsteil 44 berechnet die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V*, zur Annäherung des Fahrzeugabstands L an den Fahrzeugabstandsbefehlswert L_T auf der Grundlage des im Fahrzeugabstandsbefehlswertberechnungsteil 43 berechneten Fahrzeugabstandsbefehlswerts L_T.
Der Relativgeschwindigkeitsberechnungsteil 41 besteht aus einem Bandpassfilter, das dafür eingerichtet ist, einen Bandpassfilterprozess in bezug auf den Fahrzeugabstand L auszuführen. Eine Übertragungsfunktion des Bandpassfilters kann ausgedrückt werden durch die Gleichung (1). Da der Zähler der Gleichung (1) einen Differentialterm eines Laplaceschen Operators s aufweist, differenziert der Relativgeschwindigkeitsberechnungsteil 41 praktischerweise den Fahrzeugabstand L, um die relative Geschwindigkeit ΔV annähernd zu erreichen. F(s) = ωc2s/(s2 + 2ζωcs + ωc2) (1) wobei w_c = 2πf_c, s der Laplacesche Operator ist und ζ ein Dämpfungskoeffizient ist.
Unter Verwendung des Bandpassfilters wird es möglich, einen Einfluss auf das Fahrzeugverhalten zu vermeiden. Dieser Einfluss schließt den Einfluss durch Rauschen und Schwankungen während der Folgeregelung in dem Fall ein, wo die relative Geschwindigkeit ΔV durch Ausführung einer einfachen Differentialberechnung aus der Änderung des Fahrzeugabstands L pro Zeiteinheit berechnet wird. Eine Grenzfrequenz f_c in der Gleichung (1) wird aus der Größe der im Fahrzeugabstand L vorhandenen Rauschkomponente und einer Schwankungstoleranz der Längsbeschleunigung des geregelten Fahrzeugs 100 in einem kurzen Zyklus bestimmt. Ferner ist verständlich, dass ein Hochpassfilter anstelle des Bandpassfilters verwendet werden für die Berechnung der relativen Geschwindigkeit kann, um einen Differentialprozess des Fahrzeugabstands L durch eine Hochpassfilterverarbeitung auszuführen.
Der Soll-Fahrzeugabstandseinstellteil 42 berechnet den Soll-Fahrzeugabstand L* auf der Grundlage einer Geschwindigkeit Vt (= Vs + ΔV) eines vorausfahrenden Fahrzeugs, die durch eine Zeitlücke T₀ zwischen den Fahrzeugen ermittelt wird, anhand der folgenden Gleichung (2): L* = Vt × T0 + LS (2) wobei die Zeitlücke T₀ eine Zeitperiode ist, die notwendig ist, damit das geregelte Fahrzeug 100 sich an einen vorbestimmten Abstand L₀ hinter dem vorausfahrenden Fahrzeug annähert, und L_S ein Fahrzeugabstand in einem Haltezustand ist.
Unter Verwendung einer Zeitlücke zwischen den Fahrzeugen ist es möglich, den Fahrzeugabstand so einzustellen, dass der Fahrzeugabstand um so größer wird, je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit wird.
Ferner berechnet der Fahrzeugabstandsbefehlswertberechnungsteil 43 einen Fahrzeugabstandsbefehlswert L_T auf der Grundlage des Fahrzeugabstands L und des Soll-Fahrzeugabstands L*. Der Fahrzeugabstandsbefehlswert L_T ist ein Befehlswert zur Ausführung eines Hinterherfahrens des geregelten Fahrzeugs 100, während der Fahrzeugabstand L auf dem Soll-Abstand L* gehalten wird. Insbesondere wird der Fahrzeugabstandsbefehlswert L_T durch Ausführung einer Tiefpassfilterung mit einer Verzögerung zweiter Ordnung in bezug auf den Soll-Fahrzeugabstand L* berechnet. Die Tiefpassfilterung mit einer Verzögerung zweiter Ordnung wird unter Verwendung eines Normmodells G_T(s) ausgeführt, das in der folgenden Gleichung (3) unter Verwendung des Dämpfungskoeffizienten ζ und der Eigenfrequenz ω ausgedrückt ist, die zum Einstellen eines Regelverhaltens des Fahrzeugabstandsregelungssystems auf ein Soll-Regelverhalten bestimmt sind: GT(s) = ωn 2/(s2 + 2ζωns + ωn) (3) wobei bevorzugt wird, dass der Dämpfungskoeffizient ζ und die Eigenfrequenz ω durch die relative Fahrzeuggeschwindigkeit ΔV und die Fahrzeugabstandsdifferenz ΔL, die durch Subtrahieren des Soll-Fahrzeugabstands L* vom tatsächlichen Fahrzeugabstand L ermittelt wird, so festgelegt werden, dass das Regelverhalten entsprechend dem Zustand des Hinterherfahrens geändert wird, einschließlich eines Einscherens des vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Ausscherens des vorausfahrenden Fahrzeugs und eines Annäherns an das vorausfahrende Fahrzeug.
Ferner berechnet der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnungsteil 44 eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* auf der Grundlage des Fahrzeugabstandsbefehlswerts L_T und unter Verwendung des Rückkopplungskompensators. Insbesondere wird die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* berechnet durch Subtrahieren einer linearen Kombination eines Produkts aus einer Differenz (L_T – L) und einer Abstandsregelungsverstärkung fd und eines Produkts aus der relativen Geschwindigkeit ΔV und einer Geschwindigkeitsregelungsverstärkung fv von der Geschwindigkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs, ausgedrückt in der folgenden Gleichung (4): V* = Vt – {fd(LT – L) + fv·ΔV} (4)
Der Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsteil 50 steuert die Öffnung der Drosselklappe durch die Steuerung des Drosselklappenstellglieds 3, das Übersetzungsverhältnisses des automatischen Getriebes 120 und die Bremskraft des Bremssystems 130, um die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs an die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* anzunähern. Das heißt, der Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsteil 50 ist durch das robuste Anpassungsregelungsverfahren, wie in 3 dargestellt, als Servosystem ausgeführt, das stark (dauerhaft) gegen Störungen, einschließlich einer Schwankung einer Straßenneigung, wirkt. Wenn man annimmt, dass die Übertragungscharakteristik des geregelten Objekts in diesem Servosystem eine Impulsübertragungsfunktion P(z^–1) ist, ist jeder Kompensator dieses Servosystems dargestellt, wie in 3 gezeigt, wobei z ein Zeitverzögerungsoperator ist und z–1 der Zeitverzögerungsoperator zu einer vorherigen Zeit eines Einmalabtastzyklus. Das Servosystem in 3 umfasst einen Modellanpassungskompensator 51, einen robusten Kompensator 52, einen Subtrahierer 53 und einen Multiplizierer 54. Der robuste Kompensator 52 fungiert als ein Störungskompensator. Der Subtrahierer 53 berechnet eine Soll-Beschleunigung/Verzögerung (Soll-Beschleunigung) α* durch Subtrahieren des Störungsschätzwerts α2 des robusten Kompensators 52 aus dem Beschleunigungsbefehlswert α2 des Modellanpassungskompensators 51. Der Multiplizierer 54 berechnet eine Soll-Antriebsbremskraft F_O _R durch Multiplizieren der Soll-Beschleunigung/Verzögerung (Soll-Beschleunigung) α* mit einem Fahrzeuggewicht M des geregelten Fahrzeugs 100.
Der Modellanpassungskompensator 51 ist so eingerichtet, dass das Regelverhalten des geregelten Objekts mit einem Eingangssignal der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* und dem Ausgangssignal der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit V dem Verhalten des Normmodells H(z^–1) mit vorher eingestellter Verzögerung erster Ordnung und Totzeit entspricht. Durch Festlegen eines Teils mit einem Eingang der Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* und einem Ausgang der Ist-Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs als ein geregeltes Objekt wird die Impulsübertragungsfunktion ausgedrückt als ein Produkt aus einem Integralelement P1(z^–1), ausgedrückt in der Gleichung (5), und einem Totzeitelement P2(z^–1) = z^–2, wobei T ein Abtastzyklus ist. P1(z–1) = T·z–1/(1 – z–1) (5)
Kompensatoren C1(z^–1) und C2(z^–1) des robusten Kompensators 52 werden durch die folgenden Gleichungen (6) bzw. (7) ausgedrückt: C1(z–1) = (1 – γ)·z–1/(1 – γ·z–1) (6) C2(z–1) = (1 – γ)·(1 – z–1)/T·(1 – γ·z–1) (7) wobei γ = exp(–T/Tb).
Wenn man die Totzeit des geregelten Objekts vernachlässigt und ein Tiefpassfilter erster Ordnung so einstellt, dass es eine Zeitkonstante Ta als Normmodell hat, wird ein Rückkopplungskompensator C3 des Modellanpassungskompensators 51 ausgedrückt durch eine Konstante, wie in der folgenden Gleichung (8) gezeigt: C3 = K = {1 – exp(–T/Ta)}/T
Der Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsteil 50 führt den in 4 gezeigten Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsprozess in einem vorbestimmten Abtastzyklus (10 ms) als einen Zeitgeberunterbrechungsprozess eines vorbestimmten Hauptprogramms aus.
In einem Schritt S1 liest der Folgeregler 5 die im Fahrzeugabstandsregelungsteil 40 berechnete Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* und eine eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit V_SET, die von einem Fahrzeugführer eingestellt wird. Ferner stellt der Folgeregler 5 den kleineren Wert von beiden Werten, nämlich die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* oder die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit V_SET, als gewählte Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V*s ein.
In einem Schritt S2 liest der Folgeregler 5 die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs(n) und den tatsächlichen Fahrzeugabstand L.
In einem Schritt S3 berechnet der Folgeregler 5 die Kompensatorausgangssignale yl(n) und y2(n) durch Ausführung der Berechnung der Gleichungen (9) und (10) entsprechend den Kompensatoren C1(z^–1) bzw. C2(z^–1) des Modellanpassungskompensators 52 und berechnet das Kompensatorausgangssignal α1 durch Ausführung der Berechnung der folgenden Gleichung (11) entsprechend dem Modellanpassungskompensator 51 auf der Grundlage der gewählten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V*s und der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs. Ferner berechnet der Folgeregler 5 die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* durch Ausführung der Berechnung der folgenden Gleichung (12) auf der Grundlage der Kompensatorausgangssignale y1(n), y2(n) und α1. Der Folgeregler 5 aktualisiert die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α*(n) durch die berechnete Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* und speichert sie in einem Speicherbereich für den gegenwärtigen Wert der Soll-Beschleunigung/Verzögerung. Ferner aktualisiert der Folgeregler 5 die vorherige Soll-Beschleunigung/Verzögerung α*(n – 1) und speichert sie in einem Speicherbereich für den vorherigen Wert der Soll-Beschleunigung/Verzögerung. y1(n) = γ·y1(n – 1) + (1 – γ)·α*(n – 1) (9) y2(n) = γ·y2(n – 1) + (1 – γ)/T·Vs(n) – (1 – γ)/T·Vs(n – 1) (10) α1(n) = K·(V*s(n) – Vs(n)) (11) α* = α1(n) + y1(n) – y2(n) (12)
In einem Schritt S4 entscheidet der Folgeregler 5, ob ein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist oder nicht. Insbesondere entscheidet der Folgeregler 5 auf der Grundlage des Signals, das den Ist-Fahrzeugabstand L vom Fahrzeugabstandssensor 1 anzeigt, ob der tatsächlichen Fahrzeugabstand L kleiner oder gleich einem Schwellwert L_TH ist, um das Vorhandensein eines vorausfahrenden Fahrzeugs festzustellen. Wenn die Entscheidung im Schritt S4 positiv ist (L ≤ L_TH), geht die Routine über zu einem Schritt S5. Wenn die Entscheidung im Schritt S4 negativ ist, geht die Routine über zu einem Schritt S14.
In einem Schritt S5 berechnet der Folgeregler 5 eine Beschleunigungsgrenze α_U aus der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs(n) und zugeordneten Daten entsprechend einem Beschleunigungsgrenzkennfeld in 5. Der Folgeregler 5 aktualisiert die gegenwärtige Beschleunigungsgrenze und speichert sie in einem Speicherbereich für die Beschleunigungsgrenze. Wie in 5 gezeigt, wird die Beschleunigungsgrenze α_U, die durch eine durchgehende Linie dargestellt ist, auf einen ersten vorbestimmten Wert α_U1 eingestellt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs(n) in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ist, und die Beschleunigungsgrenze α_U wird auf einen zweiten vorbestimmten Wert α_U2 eingestellt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VS(n) in einem hohen Geschwindigkeitsbereich ist. Wenn ferner die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs(n) in einem mittleren Geschwindigkeitsbereich ist, wird die Beschleunigungsgrenze α_U so eingestellt, dass sie allmählich größer wird entsprechend der Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs(n).
In einem Schritt S6 berechnet der Folgeregler 5 eine Verzögerungsgrenze α_D aus der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs(n) und den zugeordneten Daten entsprechend einem Verzögerungsgrenzkennfeld in 6. Der Folgeregler 5 aktualisiert die gegenwärtige Verzögerungsgrenze und speichert sie in einem Speicherbereich für die Verzögerungsgrenze. Wie in 6 gezeigt, wird die Verzögerungsgrenze α_D, die durch eine durchgehende Linie dargestellt ist, auf einen dritten vorbestimmten Wert α_D1 eingestellt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs(n) in einem niedrigen oder mittleren Geschwindigkeitsbereich ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs(n) in einem hohen Geschwindigkeitsbereich ist, wird die Verzögerungsgrenze α_D so eingestellt, dass sie entsprechend der Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs(n) allmählich größer wird.
In einem Schritt S7 entscheidet der Folgeregler 5, ob ein Beschleunigungsbedarf vorhanden ist oder nicht. Insbesondere entscheidet der Folgeregler 5, ob die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α*(n), die im Speicherbereich für die gegenwärtige Soll-Beschleunigung/Verzögerung gespeichert ist, positiv ist oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S7 positiv ist (α*(n) > 0), geht die Routine über zu einem Schritt S8. Wenn die Entscheidung im Schritt S7 negativ ist, geht die Routine über zu einem Schritt S12.
Im Schritt S8 entscheidet der Folgeregler 5, ob die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* größer ist als die Beschleunigungsgrenze α_U. Wenn die Entscheidung im Schritt S8 positiv ist (α* > α_U), geht die Routine über zu einem Schritt S9, wobei der Folgeregler 5 die Beschleunigungsgrenze α_U aktualisiert und in dem Speicherbereich für die Soll-Beschleunigung/Verzögerung als gegenwärtige Soll-Beschleunigung/Verzögerung α*(n) (α*(n) = α_U) speichert. Wenn die Entscheidung im Schritt S8 negativ ist, springt die Routine zum Schritt S10.
In einem Schritt S10, der auf die Ausführung des Schrittes S9 folgt, berechnet der Folgeregler 5 eine Soll-Antriebs/Bremskraft F_OR (F_OR = M·α*(n)) durch Multiplizieren des Fahrzeuggewichts M und der Soll-Beschleunigung/Verzögerung α*(n).
In einem Schritt S11 steuert der Folgeregler 5 das Drosselklappenstellglied 3 zur Steuerung der Drosselklappenöffnung, das automatische Getriebe 120 und das Bremssystem 130 auf der Grundlage der Soll-Antriebs/Bremskraft F_OR, um die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs an die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* anzunähern. Danach geht die Routine über zu einem Rückkehrschritt, um die gegenwärtige Routine zu beenden und zum Hauptprogramm zurückzukehren.
Im Schritt S12, der auf die negative Entscheidung (α ≤ 0) im Schritt S7 folgt, entscheidet der Folgeregler 5, ob die im Speicherbereich für die gegenwärtige Soll-Beschleunigung/Verzögerung gespeicherte gegenwärtige Soll-Beschleunigung/Verzögerung α*(n) kleiner ist als die im Speicherbereich für die Verzögerungsgrenze gespeicherte Verzögerungsgrenze α_D. Wenn die Entscheidung im Schritt S12 positiv ist (α*(n) < α_D), geht die Routine über zu einem Schritt S13, wobei der Folgeregler 5 die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α*(n) mit der gespeicherten Verzögerungsgrenze α_D (α*(n) = α_D) aktualisiert und sie in dem Speicherbereich für die gegenwärtige Soll-Beschleunigung/Verzögerung speichert. Nach der Ausführung des Schrittes S13 geht die Routine über zum Schritt S10. Wenn die Entscheidung im Schritt S12 negativ ist, springt die Routine direkt zum Schritt S10.
Im Schritt S14, der auf die negative Entscheidung (L > L_TH) im Schritt S4 folgt, entscheidet der Folgeregler 5, ob ein Beschleunigungsbedarf vorhanden ist oder nicht, wie es im Schritt S7 erfolgt.
Wenn die Entscheidung im Schritt S14 positiv ist (α*(n) > 0), geht die Routine über zu einem Schritt S15, wo der Folgeregler 5 das Signal AS des Beschleunigungsbedarfsschalters 4 liest. Nach der Ausführung des Schritts S15 geht die Routine über zu einem Schritt S16, wo der Folgeregler 5 entscheidet, ob das Signal AS auf einen logischen Wert "1" gesetzt ist oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S16 negativ ist (AS = 0), geht die Routine über zu einem Schritt S17, wo der Folgeregler 5 die Beschleunigungsgrenze α_U mit einer Mindestbeschleunigungsgrenze α_UMIN (α_U = α_UMIN) aktualisiert und sie im Speicherbereich für die Beschleunigungsgrenze speichert. Nach der Ausführung des Schritts S17 springt die Routine zum Schritt S8. Wenn die Entscheidung im Schritt S16 positiv ist (AS = 1), geht die Routine über zu einem Schritt S18, wo der Folgeregler 5 die Beschleunigungsgrenze α_U mit einer Maximalbeschleunigungsgrenze α_UMAX (α_U = α_UMAX) aktualisiert und sie im Speicherbereich für die Beschleunigungsgrenze speichert. Nach der Ausführung des Schritts S18 springt die Routine zum Schritt S8.
Wenn die Entscheidung im Schritt S14 negativ ist (α*(n) ≤ 0), geht die Routine über zu einem Schritt S19, wo der Folgeregler 5 die Verzögerungsgrenze α_D mit einer maximalen Verzögerungsgrenze α_DMAX aktualisiert, die geringfügig größer ist als ein Mindestwert (kleinster absoluter Wert) in der Zuordnungstabelle, die in 6 gezeigt ist, und speichert sie im Speicherbereich für die Verzögerungsgrenze. Nach der Ausführung des Schritts S19 springt die Routine zum Schritt S12.
In dem Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsprozess, der in 3 gezeigt ist, entspricht der Ablauf der Schritte S1 bis S3 einer Soll-Beschleunigungsberechnungseinrichtung, der Ablauf des Schrittes S4 entspricht einer Vorausfahrzeugerkennungseinrichtung, der Ablauf der Schritte S5 bis S9, S12 und S13 entspricht einer Soll-Beschleunigungsbegrenzungseinrichtung, der Ablauf der Schritte S14 bis S17 entspricht einer Beschleunigungsbegrenzungseinrichtung und der Ablauf der Schritte S14 bis S16 und S18 entspricht einer Beschleunigungsgrenzerhöhungseinrichtung.
Mit Bezug auf 7A bis 7C wird nachstehend die Betriebsweise der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wenn man annimmt, dass in einem Moment t0 das geregelte Fahrzeug 100 auf einer innerstädtischen Straße geradeaus fährt und einem vorausfahrenden Fahrzeug folgt, das mit einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit, die niedriger ist als die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit V_SET, unter Beibehaltung des Soll-Fahrzeugabstands L* fährt, wie in 7A gezeigt, ist der vom Fahrzeugabstandssensor 1 ermittelte tatsächliche Fahrzeugabstand L im Moment t0 an den Soll-Fahrzeugabstand L* angenähert, wie in 7B gezeigt. Da das vorausfahrende Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit fährt, entspricht der Soll-Fahrzeugabstand L* im allgemeinen dem tatsächlichen Fahrzeugabstand L. Demzufolge wird die im Relativgeschwindigkeitsberechnungsteil 41 des Fahrzeugabstandsregelungsteils 40 berechnete relative Geschwindigkeit ΔV etwa null (ΔV ≅ 0), und die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* wird im allgemeinen gleich der Fahrzeuggeschwindigkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs. Da ferner die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* kleiner ist als die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit V_SET, die vom Fahrzeugführer des geregelten Fahrzeugs 100 eingestellt wird, wird die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* als die gewählte Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V*s eingestellt.
Wenn in diesem konstanten Fahrzustand das vorausfahrende Fahrzeug in einem Moment t1 seine Fahrzeuggeschwindigkeit schnell erhöht, erhöht sich der vom Fahrzeugabstandssensor 1 ermittelte tatsächliche Fahrzeugabstand L auch schnell. Die im Relativgeschwindigkeitsberechnungsteil 41 berechnete relative Geschwindigkeit ΔV erhöht sich auch schnell in der positiven Richtung, und daher erhöht sich der im Soll-Fahrzeugabstandsberechnungsteil 42 berechnete Soll-Fahrzeugabstand L*. Demzufolge erhöht sich der im Abstandsbefehlswertberechnungsteil 43 berechnete Fahrzeugabstandsbefehlswert L_T und die im Soll-Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnungsteil 44 berechnete Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* erhöht sich schnell, wie durch eine Strichpunkt-Linie in 7A dargestellt.
Im Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsprozess, der vom Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsteil 50 ausgeführt wird, erhöht sich die im Schritt S3 berechnete Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* in der positiven Richtung entsprechend der Erhöhung der gewählten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V*s, wie in 7C gezeigt. Da in dieser Beschleunigungserhöhungsperiode die Folgeregelung ausgeführt wird, geht die Routine weiter vom Schritt S4 zum Schritt S5, wo die Beschleunigungsgrenze α_U auf einen kleinen Wert eingestellt wird, wie durch eine Strichpunkt-Linie gezeigt in 7C, da die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs(n) in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ist.
Da während einer Periode bis zu einem Moment t2 die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* kleiner ist als die Beschleunigungsgrenze α_U, geht die Routine des Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsprozesses direkt weiter mit dem Schritt S10, wo der Folgeregler 5 die Soll-Antriebsbremskraft F_OR aus der Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* berechnet. Dann geht die Routine über zum Schritt S11, wo das Drosselklappenstellglied 3 auf der Grundlage der Soll-Antriebs/Bremskraft F_OR gesteuert wird, und daher wird die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs erhöht.
Danach, im Moment t2, wird die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* größer als die Beschleunigungsgrenze α_U, und daher wird die Entscheidung im Schritt S8 positiv, und die Routine geht über zum Schritt S9. Im Schritt S9 wird die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* auf die Beschleunigungsgrenze α_U begrenzt. Demzufolge wird die Erhöhung der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs unterdrückt im Vergleich zu der Erhöhung der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V*, wie in 7A durch eine durchgehende Linie dargestellt. Folglich wird der tatsächliche Fahrzeugabstand L auf einem Wert gehalten, der größer ist als der Soll-Fahrzeugabstand L*, wie in 7B gezeigt.
Dann wird das vorausfahrende Fahrzeug in einem Moment t3 in einen Konstantgeschwindigkeitszustand versetzt, und die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs wird in einem Moment t4 größer als die Fahrzeuggeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs. Demzufolge verringert sich der tatsächliche Fahrzeugabstand L von dem Moment t4 an, und die im Schritt S3 berechnete Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* beginnt sich zu verringern.
Wenn in einem Moment t5 die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* kleiner wird als die Beschleunigungsgrenze α_U, geht die Routine des Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsprozesses in 4 vom Schritt S8 über zum Schritt S10, wo die Soll-Antriebs/Bremskraft F_OR auf der Grundlage der im Schritt S3 berechneten Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* berechnet wird. Dann ist die Erhöhung der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs gesättigt, und die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs wird in einem Moment t6 größer als die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V*. Das heißt, die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* nimmt einen negativen Wert annähernd gleich null an, um die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs allmählich zu verringern. Danach wird in einem Moment t7 der Fahrzeugabstand L an den Soll-Fahrzeugabstand L* angenähert, so dass das geregelte Fahrzeug 100 in einem Konstantgeschwindigkeitsfahrzustand ist, mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit gleich derjenigen des vorausfahrenden Fahrzeugs.
Wie oben beschrieben, wird in dem Fall, wo das geregelte Fahrzeug 100 in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich fährt, die Beschleunigungsgrenze α_U, die im Schritt S5 mit Bezug auf die im Kennfeld dargestellten Daten im Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsprozess berechnet wird, unabhängig von der Änderung der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs auf einem konstanten Wert gehalten. Dadurch wird die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* durch die Beschleunigungsgrenze α_U begrenzt, und der stabile Beschleunigungszustand wird sichergestellt, ohne dass die Änderung der Beschleunigung bewirkt wird.
Wenn danach in einem Moment t8 das vorausfahrende Fahrzeug schnell bremst, um als Reaktion auf einen äußeren Umstand, zum Beispiel ein Stop-Signal einer Verkehrsampel, anzuhalten, wird der Fahrzeugabstand L zum vorausfahrenden Fahrzeug schnell verringert. Demzufolge wird die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α*, die im Schritt S3 des Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsprozesses berechnet wird, der in 4 gezeigt ist, radikal in die negative Richtung verändert, wie in 7C gezeigt. Da das geregelte Fahrzeug 100 im niedrigen Geschwindigkeitsbereich fährt, nimmt die im Schritt S6 berechnete Verzögerungsgrenze α_D einen kleinen Wert an (ein großer absoluter Wert). Dadurch wird es möglich, eine große Verzögerung durchzuführen. Ferner nimmt die im Schritt S10 berechnete Soll-Antriebs/Bremskraft F_OR auch einen negativen Wert an, und dadurch wird eine große Bremskraft durch die Betätigung des Bremssystems 130 erzeugt, um schnell die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs entsprechend der Verzögerung des vorausfahrenden Fahrzeugs zu verringern. Folglich wird das geregelte Fahrzeug 100 unter Beibehaltung des vorbestimmten Fahrzeugabstands L in den Haltezustand versetzt. Ebenso wird in dem Fall, wo ein vorausfahrendes Fahrzeug vor dem geregelten Fahrzeug 100, das im niedrigen Geschwindigkeitsbereich fährt, einschert, das heißt, mit einem kurzen Abstand in die gleiche Fahrspur des geregelten Fahrzeugs wechselt, die Fahrzeuggeschwindigkeit des geregelten Fahrzeugs 100 stark verzögert, um einen sicheren Fahrzeugabstand sicherzustellen.
Andererseits wird in dem Fall, wo die Fahrzeuggeschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs schnell beschleunigt wird, und zwar in dem Zustand, wo das geregelte Fahrzeug 100 einem vorausfahrenden Fahrzeug auf einer Autobahn mit hoher Geschwindigkeit folgt, um den tatsächlichen Fahrzeugabstand L an den Soll-Fahrzeugabstand L* anzunähern, die Beschleunigungsgrenze α_U, die im Schritt S5 des Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsprozesses berechnet wird, der in 4 gezeigt ist, auf den vorbestimmten Wert α_U2 gesetzt, der ein großer Wert ist, wie durch eine Zweipunkt-Strich-Linie in 7C gezeigt. Demzufolge kann durch geringfügige Begrenzung der im Schritt S3 berechneten Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* das geregelte Fahrzeug 100 dem beschleunigten vorausfahrenden Fahrzeug folgen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Fahrzeugführer ein Beschleunigungsgefühl hat, das an sein Fahrgefühl angepasst ist.
Ebenso nimmt in dem Fall, wo ein vorausfahrendes Fahrzeug seine Fahrzeuggeschwindigkeit verringert oder ein anderes Fahrzeug vor dem geregelten Fahrzeug 100 während des Hinterherfahrens in einem hohen Geschwindigkeitsbereich einschert, die Verzögerungsgrenze α_D, die im Schritt S4 des Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsprozesses berechnet wird, der in 4 gezeigt ist, einen großen Wert an (ein kleiner absoluter Wert) im Vergleich zu dem im Falle des niedrigen Geschwindigkeitsbereichs. Diese Verzögerungsgrenze α_D ist jedoch ausreichend klein und begrenzt nicht die Soll-Beschleunigung α* auf einen negativen Wert. Selbst wenn beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit des geregelten Fahrzeugs 100 als Reaktion auf einen Zustand, wo sich das vorausfahrende Fahrzeug einem Ende eines Verkehrsstaus nähert, radikal verlangsamt wird, wird die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs als Antwort auf die Verzögerung des vorausfahrenden Fahrzeugs verringert. Wenn während dieser Periode die im Schritt S3 berechnete Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* als Antwort auf die schnelle Verzögerung des vorausfahrenden Fahrzeugs einen Wert annimmt, der kleiner ist als die Verzögerungsgrenze α_D, wird die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* durch die Verzögerungsgrenze α_D begrenzt. Die Verzögerungsgrenze α_D wird jedoch entsprechend der Verringerung der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs allmählich verringert. Dadurch wird allmählich die Grenze der Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* gelockert, und der Fahrzustand des geregelten Fahrzeugs 100 wechselt in einen Verzögerungszustand, um dem sich verzögernden vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen.
Ferner wird in dem Fall, wo das geregelte Fahrzeug 100, das einem vorausfahrenden Fahrzeug auf einer Autobahn mit hoher Geschwindigkeit folgt, seine Fahrzeuggeschwindigkeit Vs als Antwort auf die Verzögerung des vorausfahrenden Fahrzeugs auf einen niedrigen Geschwindigkeitsbereich verringert und das vorausfahrende Fahrzeug dann zu beschleunigen beginnt, die Beschleunigungsgrenze α_U in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich des geregelten Fahrzeugs 100 auf einen kleinen Wert begrenzt. Wenn die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs sich im mittleren Geschwindigkeitsbereich befindet, dann erhöht sich die Beschleunigungsgrenze α_U entsprechend der Erhöhung der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs, und daher wird die Grenze der Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* allmählich gelockert. Demzufolge ermöglicht die allmähliche Erhöhung der Beschleunigung eine optimale Beschleunigungssteuerung, die sich an das Gefühl des Fahrzeugführers anpasst.
Ferner wird in dem Fall, wo der Fahrzeugabstandssensor 1 des geregelten Fahrzeugs 100 ein vorausfahrendes Fahrzeug infolge eines Abbiegens des vorausfahrenden Fahrzeugs in einem Zustand, wo das geregelte Fahrzeug 100 auf einer innerstädtischen Straße in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich fährt, nicht ermitteln kann, die im Soll-Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnungsteil 44 des Fahrzeugabstandsregelungsteils 40 berechnete Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* größer als die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit V_SET, die vom Fahrzeugführer eingestellt wird. Das heißt, im Schritt S1 des Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsprozesses, der in 4 gezeigt ist, wird die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit V_SET als die gewählte Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V*s eingestellt. Obwohl die im Schritt S3 berechnete Soll-Beschleunigung/Verzögerung α*(n) einen großen positiven Wert annimmt, wird die Entscheidung im Schritt S4 negativ, da kein vorausfahrendes Fahrzeug ermittelt wird. Dadurch geht die Routine über zum Schritt S14, wo entscheiden wird, dass die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α*(n) positiv ist. Dann geht die Routine über zum Schritt S15, wo das Schaltersignal AS im Folgeregler 5 gelesen wird. Ferner entscheidet im Schritt S16 der Folgeregler 5, ob der logische Wert des Schaltersignals AS auf "1" gesetzt ist oder nicht. Zu diesem Zeitpunkt erkennt der Fahrzeugführer, dass das Nachführungssystem das vorausfahrende Fahrzeug aufgrund des Abbiegens nicht erkennen kann. Dadurch betätigt der Fahrzeugführer den Beschleunigungsbedarfsschalter 4 nicht. Das heißt, da der logische Wert des Schaltersignals AS auf "0" gesetzt ist, geht die Routine über zum Schritt S17, wo die Beschleunigungsgrenze au auf den Mindestwert α_UMIN der im Kennfeld dargestellten Daten entsprechend dem in 5 gezeigten Diagramm gesetzt wird. Demzufolge ist die Beschleunigung des geregelten Fahrzeugs 100 relativ niedrig, da die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* durch den Mindestwert α_UMIN begrenzt ist. Wenn das geregelte Fahrzeug 100 wiederum das vorausfahrende Fahrzeug nach dem Abbiegen erkennt, nimmt die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α*(n) danach den kleinen Wert entsprechend dem tatsächlichen Fahrzeugabstand L an, und das geregelte Fahrzeug 100 beginnt wieder, dem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen.
Wenn dagegen das geregelte Fahrzeug 100, das auf einer geraden Straße fährt, in einem Zustand des Nichterkennens des vorausfahrenden Fahrzeugs ist, bedingt durch einen Fahrspurwechsel des vorausfahrenden Fahrzeugs, und wenn der Wunsch des Fahrzeugführers darin besteht, die Fahrzeuggeschwindigkeit schnell auf die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit V_SET, die vom Fahrzeugführer eingestellt wird, zu erhöhen, wird der Beschleunigungsbedarfsschalter 4 betätigt, und dadurch wird der logische Wert des Schaltersignals AS auf "1" gesetzt. Daher geht die Routine in 4 über vom Schritt S16 zum Schritt S18, wo die Beschleunigungsgrenze α_U auf die Beschleunigungsgrenze α_UMAX gesetzt wird, die geringfügig größer ist als der Höchstwert in den zugeordneten Daten entsprechend dem Beschleunigungsgrenzkennfeld von 5. Danach wird die Begrenzung der im Schritt S3 berechneten Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* unterdrückt, und daher kann das geregelte Fahrzeug 100 die gewünschte Beschleunigung entsprechend der Anforderung des Fahrzeugführers erreichen.
Auch in einem Hochgeschwindigkeitsfahrzustand des geregelten Fahrzeugs 100 wird die Beschleunigungssteuerung ausgeführt, wie in dem oben beschriebenen Fall. Das heißt, im Hochgeschwindigkeitsfahrzustand wird die Beschleunigungsgrenze α_U auf einen hohen Wert gesetzt, und der Beschleunigungswunsch des Fahrzeugführers wird kaum entstehen. In dem Fall, wo der Fahrzeugführer jedoch den Wunsch hat, das geregelte Fahrzeug 100 durch Betätigung des Beschleunigungsbedarfsschalters 4 zu beschleunigen, wird die Beschleunigungsgrenze α_U erhöht, um dem Wunsch des Fahrzeugführers nachzukommen.
Wenn danach die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit V_SET erreicht, wird die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* auf einen kleinen Wert gesetzt, der zwischen negativ und positiv variiert, um die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit V_SET zu halten. Wenn die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* null wird oder einen negativen Wert annimmt, geht die Routine in 4 über vom Schritt S14 zum Schritt S19, wo die Verzögerungsgrenze α_D auf den Mindestwert α_DMIN gesetzt wird. Da jedoch die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* im allgemeinen null ist, wird sie nicht durch die Verzögerungsgrenze α_D begrenzt. Folglich wird die Beschleunigungssteuerung zum Halten der eingestellten Fahrzeuggeschwindigkeit V_SET durch Steuerung des Drosselklappenstellglieds 3 ausgeführt.
Bei dem derartig eingerichteten Nachführungsregelungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* berechnet, um die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs zum Zwecke der weiteren Annäherung des tatsächlichen Fahrzeugabstands L an den Soll-Fahrzeugabstand L* an die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* anzunähern. Wenn das Nachführungsregelungssystem die Beschleunigungssteuerung durch Steuerung des Drosselklappenstellglieds 3, des automatischen Getriebes 120 und des Bremssystems 130 durchführt, begrenzt das Nachführungsregelungssystem die Soll-Beschleunigung/Verzögerung α* entsprechend der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs. Es wird daher möglich, die optimale Beschleunigungssteuerung entsprechend dem Fahrzeugfahrzustand auszuführen, ohne dem Fahrzeugführer ein unangenehmes Gefühl zu vermitteln.
Wenn sich ferner der Folgeregelungszustand von einem Zustand des Erkennens des vorausfahrenden Fahrzeugs in einen Zustand des Nichterkennens ändert, wird die Beschleunigungsgrenze au auf einen kleinen Wert gesetzt. Dies ermöglicht die Unterdrückung einer unbeabsichtigten Beschleunigung in einem Zustand, wo das Folgen plötzlich und vorübergehend durch einen Abbiegevorgang des vorausfahrenden Fahrzeugs unterbrochen wird. Nur wenn ferner der Fahrzeugführer die Beschleunigung des geregelten Fahrzeugs 100 durch die Betätigung des Beschleunigungsbedarfsschalters 4 fordert, ist die schnelle Beschleunigung erlaubt. Dies ermöglicht die optimale Beschleunigungssteuerung entsprechend dem Fahrgefühl des Fahrzeugführers.
Obwohl die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung so dargestellt und beschrieben worden ist, dass im Schritt S5 im Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungsprozess, der in 4 gezeigt ist, die Beschleunigungsgrenze α_U mit Bezug auf die zugeordneten Daten entsprechend dem Beschleunigungsgrenzkennfeld berechnet wird, das in 5 gezeigt ist, ist verständlich, dass die Berechnung der Beschleunigungsgrenze α_U in der vorliegenden Erfindung nicht auf dieses Verfahren begrenzt ist und aus einer Gleichung berechnet werden kann, die eine Näherungskurve darstellt, die gemäß der Erhöhung der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs ansteigt, wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt, die in 5 gezeigt ist. Die gestrichelte Linie ist in einer Gleichung α_U = k₁ + k₂ × Vs ausgedrückt, wobei k₁ und k₂ Konstanten sind. Ebenso ist verständlich, dass die Berechnung der Verzögerungsgrenze in der vorliegenden Erfindung anhand einer Gleichung berechnet werden kann, die eine Näherungskurve darstellt, die gemäß der Erhöhung der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs ansteigt, wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt, die in 6 gezeigt ist, anstatt durch die Berechnung der Verzögerungsgrenze α_D mit Bezug auf die zugeordneten Daten entsprechend dem Verzögerungsgrenzkennfeld, das in 6 gezeigt ist. Diese gestrichelte Linie wird durch eine Gleichung α_D = k₃ + k₄ × Vs ausgedrückt, wobei k₃ und k₄ Konstanten sind.
Obwohl die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung so dargestellt und beschrieben worden ist, dass sowohl die Beschleunigungsgrenze α_U als auch die Verzögerungsgrenze α_D entsprechend der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs variiert werden, ist verständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt ist und so eingerichtet werden kann, dass nur die Beschleunigungsgrenze α_U entsprechend der Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs variiert wird und die Verzögerungsgrenze α_D auf einen konstanten Wert gesetzt ist.
Obwohl die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ferner so dargestellt und beschrieben worden ist, dass der Soll-Fahrzeugabstand L* auf der Grundlage der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs Vt berechnet wird, ist verständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt ist und so eingerichtet werden kann, dass die Trägerfahrzeuggeschwindigkeit Vs anstelle der Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs Vt verwendet werden kann. Obwohl die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung so dargestellt und beschrieben worden ist, dass ferner die Soll-Beschleunigung/Verzögerung direkt begrenzt ist, ist verständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt ist und so eingerichtet werden kann, dass die Soll-Antriebs/Bremskraft F_OR, die Drosselklappenöffnung, die durch das Drosselklappenstellglied 3 verändert wird, und die Bremskraft des Bremssystems 130 begrenzt werden können.
Obwohl die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung so dargestellt und beschrieben worden ist, dass der Folgeregler 5 den Fahrgeschwindigkeitsregelungsprozess durch die Ausführung einer Software ausführt, ist verständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt ist und so eingerichtet werden kann, dass eine Hardware verwendet wird, die aus einer elektronischen Schaltung besteht, einschließlich eines Funktionsgenerators, eines Komparators, eines Rechenelements und so weiter. Obwohl die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung so dargestellt und beschrieben worden ist, dass sie auf ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb angewendet wird, kann diese auch auf ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb angewendet werden. Obwohl die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung so dargestellt und beschrieben worden ist, dass der Motor 110 als Drehantriebsquelle verwendet wird, versteht es sich außerdem, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist und einen Elektromotor verwenden kann und auf ein Hybridfahrzeug angewendet werden kann, das einen Motor und einen Elektromotor verwendet.
Obwohl die Erfindung oben mit Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsform sind für den Fachmann im Lichte der oben beschriebenen Lehren erkennbar. Der Schutzbereich der Erfindung ist mit Bezug auf die beigefügten Ansprüche definiert.

Claims

Vorausfahrzeugnachführregelungssystem für ein Fahrzeug, umfassend: einen Fahrzeugabstandsdetektor (1), der einen Abstand (L) zwischen einem geregelten Fahrzeug (100) und einem vorausfahrenden Fahrzeug ermittelt und ein Signal ausgibt, das den Fahrzeugabstand (L) angibt; einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor (2), der eine Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs (100) ermittelt und ein Signal ausgibt, das die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs angibt; und einen Regler (5), der mit dem Fahrzeugabstandsdetektor (1) und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor (2) verbunden ist, wobei der Regler (5) dafür eingerichtet ist, eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit (V*) und eine Soll-Beschleunigung/Verzögerung (α*) zu berechnen, um den Fahrzeugabstand (L) an einen Soll-Fahrzeugabstand (L*) anzunähern, auf der Grundlage des Fahrzeugabstands (L) und der Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs, die Antriebskraft des geregelten Fahrzeugs zu regeln, um die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs an die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit (V*) mit der Soll-Beschleunigung/Verzögerung (α*) anzunähern, die auf einen Bereich begrenzt ist, der von einem Verzögerungsgrenzwert (α_D) bis zu einem Beschleunigungsgrenzwert (α_U) reicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (5) ferner dafür eingerichtet ist, den Beschleunigungsgrenzwert (α_U) auf einen ersten Beschleunigungsgrenzwert zu setzen, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ist, und auf einen zweiten Beschleunigungsgrenzwert zu setzen, der größer ist als der erste Beschleunigungsgrenzwert, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem hohen Geschwindigkeitsbereich ist, und/oder den Verzögerung sgrenzwert (α_D) auf einen ersten Verzögerungsgrenzwert zu setzen, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ist, und auf einen zweiten Verzögerungsgrenzwert zu setzen, der größer ist als der erste Verzögerungsgrenzwert, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem hohen Geschwindigkeitsbereich ist.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Regler (5) ferner dafür eingerichtet ist, zu entscheiden, ob das vorausfahrende Fahrzeug ermittelt ist, die Soll-Beschleunigung entsprechend der Geschwindigkeit des geregelten Fahrzeugs zu begrenzen, wenn das vorausfahrende Fahrzeug ermittelt ist, die Soll-Beschleunigung so zu begrenzen, dass sie kleiner ist als ein Beschleunigungsgrenzwert, wenn sich die Entscheidung in bezug auf die Ermittlung des vorausfahrenden Fahrzeugs von einem ermittelten Zustand in einen nichtermittelten Zustand ändert und wenn das geregelte Fahrzeug in einen beschleunigten Zustand versetzt ist.
Regelungssystem nach Anspruch 2, wobei der Regler (5) ferner dafür eingerichtet ist, die Beschleunigungsgrenze entsprechend einer Anforderung des Fahrers des geregelten Fahrzeugs zu erhöhen.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Regler (5) ferner dafür eingerichtet ist, die Soll-Beschleunigung/Verzögerung (α*) so zu begrenzen, dass sie kleiner ist als eine vorbestimmte Beschleunigung/Verzögerung, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ist, und zu erlauben, dass die Soll-Beschleunigung/Verzögerung (α*) eine zweite vorbestimmte Beschleunigung/Verzögerung annimmt, die größer ist als die vorbestimmte Beschleunigung/Verzögerung, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem hohen Geschwindigkeitsbereich ist.
Regelungssystem nach Anspruch 4, wobei der Regler (5) ferner dafür eingerichtet ist, die Soll-Beschleunigung/Verzögerung (α*) ungeachtet der Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs auf einem konstanten Wert zu halten, wenn die Geschwindigkeit des geregelten Fahrzeugs in dem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ist.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Regler (5) ferner dafür eingerichtet ist, die Soll-Beschleunigung/Verzögerung (α*) so zu begrenzen, dass sie größer ist als eine vorbestimmte Verzögerung, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem hohen Geschwindigkeitsbereich ist, und zu erlauben, dass die Soll-Beschleunigung/Verzögerung (α*) eine zweite Verzögerung annimmt, die kleiner ist als die vorbestimmte Verzögerung, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ist.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Regler (5) ferner dafür eingerichtet ist, eine relative Geschwindigkeit (ΔV) zu berechnen, die eine Differenz zwischen einer Vorausfahrzeuggeschwindigkeit (Vt) des vorausfahrenden Fahrzeugs und der Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs ist.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Beschleunigungswert (α_U) einen ersten konstanten Wert annimmt, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ist, sich entsprechend einer Erhöhung der Geschwindigkeit des geregelten Fahrzeugs erhöht, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem mittleren Geschwindigkeitsbereich ist, und einen zweiten konstanten Wert annimmt, der größer ist als der erste konstante Wert, wenn die Geschwindigkeit des geregelten Fahrzeugs in einem hohen Geschwindigkeitsbereich ist.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei sich der Beschleunigungsgrenzwert (α_U) entsprechend einer Erhöhung der Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs linear erhöht.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Verzögerungsgrenzwert (α_D) einen konstanten Wert annimmt, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem niedrigen oder mittleren Geschwindigkeitsbereich ist, und sich entsprechend einer Erhöhung der Geschwindigkeit des geregelten Fahrzeugs linear null nähert, wenn die Geschwindigkeit des geregelten Fahrzeugs in einem hohen Geschwindigkeitsbereich ist.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei der Verzögerungsgrenzwert (α_D) seinen absoluten Wert entsprechend einer Erhöhung der Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs linear verringert.
Verfahren zur Vorausfahrzeugnachführregelung, umfassend: Ermitteln eines Abstands (L) zwischen einem geregelten Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug; Ermitteln einer Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs; erechnen einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit (V*s) und einer Soll-Beschleunigung/Verzögerung (α*), um den ermittelten Fahrzeugabstand (L) an einen Soll-Fahrzeugabstand (L*) anzunähern, auf der Grundlage des Fahrzeugabstands (L) und der Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs; Regeln der Antriebs/Bremskraft des geregelten Fahrzeugs, um die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs an die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit (V*) mit der Soll-Beschleunigung/Verzögerung (α*) anzunähern, die auf einen Bereich begrenzt ist, der von einem Verzögerungsgrenzwert (α_D) bis zu einem Beschleunigungsgrennzwert (α_U) reicht; gekennzeichnet durch: Setzen des Beschleunigungsgrenzwerts (α_U) auf einen ersten Beschleunigungsgrenzwert, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ist, und auf einen zweiten Beschleunigungsgrenzwert, der größer ist als der erste Beschleunigungsgrenzwert, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem hohen Geschwindigkeitsbereich ist, und/oder Setzen des Verzögerungsgrenzwerts (α_D) auf einen ersten Verzögerungsgrenzwert, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ist, und auf einen zweiten Verzögerungsgrenzwert, der größer ist als der erste Verzögerungsgrenzwert, wenn die Geschwindigkeit (Vs) des geregelten Fahrzeugs in einem hohen Geschwindigkeitsbereich ist.