(57)【要約】車両の走行速度（Ｖ）を測定するための速度センサ（１２）と，車両（１０）の前にある障害物等に対する間隔を測定するための間隔センサ（１４）と，閉ループ制御器（１６）とを有し，上記閉ループ制御器は，車両の駆動およびブレーキシステム（２０，２２）へ介入して，走行速度（Ｖ）が所定の限界速度（ＶＬ）以上である場合，閉ループ制御回路内で，走行速度を，場合によっては障害物に対する間隔に従って閉ループ制御する，自動車（１０）の縦ガイド装置において，走行速度が限界速度（ＶＬ）以下である場合に開ループ制御するように，駆動およびブレーキシステム（２０，２２）へ介入する，開ループ制御装置（１８）をさらに含むことを特徴とする，自動車の縦ガイド装置が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行速度（Ｖ）を測定するための速度センサ（１２）と，車両（１０）の前にある障害物等に対する間隔を測定するための間隔センサ（１４）と，閉ループ制御器（１６）とを有し，前記閉ループ制御器は，車両の駆動およびブレーキシステム（２０，２２）に介入して，走行速度（Ｖ）が所定の限界速度（ＶＬ）以上である場合，閉ループ制御回路内で，走行速度を，場合によっては障害物に対する間隔に従って閉ループ制御する，自動車（１０）の縦ガイド装置において：
走行速度が限界速度（ＶＬ）以下である場合に開ループ制御するように，駆動およびブレーキシステム（２０，２２）へ介入する，開ループ制御装置（１８）をさらに含むことを特徴とする，自動車の縦ガイド装置。
【請求項２】
前記開ループ制御装置（１８）は，車両を停止状態へ自動的に制動するストップ機能が実装されていることを特徴とする，請求項１に記載の自動車の縦ガイド装置。
【請求項３】
前記開ループ制御装置（１８）は，停止状態からの車両の始動を自動的に開ループ制御する始動機能が実装されていることを特徴とする，請求項１または２に記載の自動車の縦ガイド装置。
【請求項４】
前記ストップ機能および／または前記始動機能は，間隔センサ（１４）の信号に応じて動作可能かつ非動作可能であることを特徴とする，請求項２または３に記載の自動車の縦ガイド装置。
【請求項５】
前記走行速度（Ｖ）に応じて，開ループ制御と閉ループ制御とを自動的に切り替える切替えモジュール（２４）をさらに含むことを特徴とする，請求項１から４のいずれか１項に記載の自動車の縦ガイド装置。
【請求項６】
前記開ループ制御と閉ループ制御との切替えは，ヒステリシス関数（３８）によって行われることを特徴とする，請求項５に記載の自動車の縦ガイド装置。
【請求項７】
前記閉ループ制御と開ループ制御との間の移行は，開ループ制御装置（１８）と閉ループ制御装置（１６）の出力信号のディゾルブによって，流動的に行われることを特徴とする，請求項５に記載の自動車の縦ガイド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，車両の走行速度を測定するための速度センサと，車両の前にある障害物等に対する間隔を測定するための間隔センサと，制御器（閉ループ制御器）とを有し，その制御器は，車両の駆動およびブレーキシステムに介入して，走行速度が所定の限界速度を越えている場合に，閉ループ制御回路内で，走行速度を−場合によっては障害物に対する間隔に従って−閉ループ制御する，自動車の縦ガイド装置に関するものである。ここで，「縦ガイド」というのは，車両縦（長さ）方向における車両の動きに関する開ループおよび閉ループ制御プロセス，特に，走行速度の開ループ制御または閉ループ制御のことである。
【背景技術】
【０００２】
車両の速度を，運転者によって選択された意図速度に制御することを可能にする，速度制御器が知られている。ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）−システムとしても知られている，この種の制御システムの例は，１９９６年２月２６−２９，デトロイト，インターナショナルコングレス＆エクスポジション，ＳＡＥテクニカルペーパーシリーズ９６１０１０におけるローベルトボッシュ社のヴィナー，ヴィッテ，ウーラーそしてリヒテンベルクの出版物「アダプティブクルーズコントロールシステム−状況と開発の傾向」（“Adaptive Cruise Control System-Aspects and Development Trends”,Winner, Witte, Uhler und Lichtenberg, Robert Bosch GmbH,in SAE Technical Paper Series 691010, International Congress & Exposition, Detroit, 26-29 Februar 1996）に記載されている。このシステムは，例えば，レーダーセンサ，ステレオカメラなどで形成される間隔センサを有しているので，前を走行する車両に対する適切な安全間隔を維持するように走行速度を自動的に制御することもできる。
【０００３】
しかし，提供可能なセンサ装置によっては交通環境の完全な検出と確実な評価は困難であり，このシステムは，これまでは特に，例えばアウトバーンまたは高速道路上の走行のような，比較的安定した交通状況に適している。また，市内交通もしくはカーブの多い区間上の比較的低い速度を有する走行において，それぞれ重要な目標対象を検出する際の不確実さは事故の危険をもたらす可能性がある。この理由からこれまでの既知のＡＣＣシステムでは，所定の限界速度，例えば４０ｋｍ／ｈを越えた場合にのみ作動されるように設計されている。
【０００４】
すでに，ＡＣＣシステムの適用範囲をストップアンドゴー交通と称される，例えば交通渋滞やのろのろした交通において生じる交通状況にも拡大することが，提案されている。このような交通状況も比較的安定しており，自動的な間隔制御に適している。もちろんその場合，始動および停止プロセスも自動化できるように，機能性を拡張しなければならない。
【０００５】
速度センサは，従来，アンチブロッキングシステムまたは自動的なトラクションコントロールを有する車両においては初めから設けられている，ダイナミックな車輪回転数センサのシステムによって形成される。しかし，この車輪回転数センサは，車輪の角度増加を制限された分解能でしか検出できないので，速度が低い場合の速度信号は不安定で，不確実である。これも，これまで低い速度において制御がオフにされていた理由である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は，高機能な速度センサを必要とせずに，自動的な駆動をより低い速度まで広げることを可能にする，自動車の縦ガイド装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば，この課題は，限界速度よりも下の走行速度において駆動およびブレーキシステムへ開ループ制御で介入する開ループ制御装置によって解決される。
【０００８】
本発明の好ましい形態が，従属請求項から明らかにされる。
【０００９】
閉ループ制御から開ループ制御への移行によって，車両速度が限界速度の下にある場合においても速度センサの信号に依存しない縦ガイド制御が可能になるので，速度センサの誤りのあるもしくは欠落した信号が車両の動作の障害となることがない。このようにして，特にストップ機能が実現され，そのストップ機能において車両は，渋滞等で前を走行していた車両が止まっている場合に，自動的に開ループ制御されて停止状態へ制動される。同様にストップアンドゴー機能も実現され，同機能においては，車両は，自動的に停止状態へ制動されるだけでなく，交通状況がそれを許す場合に，車両の新たな始動と加速が自動的に開ループ制御される。
【００１０】
この関連において「開ループ制御」という概念は，速度センサの信号がフィードバック信号として使用されないことを意味している。これは，開ループ制御行動が，間隔センサの信号に従って修正され，その信号は，車両自体の運動によって間接的に調節されることを排除するものではない。
【００１１】
例えば，障害物，即ち自己の車両のすぐ前に止まっている車両が始動し，短い時間の後に再び停止するという典型的なストップアンドゴー状況にも対処する。前を走行する車両に対する間隔が増大した場合には，自己の車両の始動制御が作動する。この始動プロセスの間，閉ループ制御を使用するための限界速度にまだ達してない場合でも，測定された間隔に従って開ループ制御へ介入することができるので，前を走行する車両へ接近しすぎることが防止される。必要な場合には，再び停止状態への制動制御へ切り替えることもできる。レーダーシステムにおける間隔センサによって測定された間隔および相対速度データから前を走行する車両が極めてわずかな速度で走行していることが明らかになった場合には，特にオートマチックトランスミッションを搭載した車両において，駆動制御は，開ループ制御装置がブレーキを解除し，適度な燃料によりあるいは燃料なしで，かつ，電子的なエンジンマネージメントの回転数制御機能を利用して，車両をわずかな速度で転がすことにもある。それに対して前を走行する車両が，渋滞が解消されたことにより急速に離れた場合には開ループ制御装置はさらに加速し，限界速度が達成された後，縦ガイドが再び閉ループ制御器によって引き継がれる。
【００１２】
速度センサの信号が，特にその時間的な解像度（分解能）に関して満足のできる速度制御に利用できない場合でも，それにもかかわらずその信号は，場合によっては適当な時間的平均の後に，縦ガイドの枠内で他の目的のため，例えば相対速度と自己の走行速度の比較により前を走行する車両の絶対速度を定めるため，あるいは，車両の走行速度およびヨー速度センサによって並行して測定されたヨー速度を用いて自己の車両が今通過しているカーブ半径を計算するために，評価することができる。このカーブ半径の知識は，例えば，間隔制御または間隔監視のための目標対象の選択に関連して，自己の車両の車線変更を認識しようとする場合，あるいは，安全上の理由からストップアンドゴー機能を利用すべきではない折曲プロセスを認識するために，重要である。
【００１３】
開ループ制御と閉ループ制御の間の切替えは，好ましくは所定のヒステリシスをもって，限界速度に達した場合に切り替えることにより，飛躍的になることがあり得る。また，他の実施形態においては，例えば閉ループ制御器と開ループ制御装置の出力信号が速度に依存する重みづけ係数によって重みづけされその後加算される，即ち，重みづけ係数の変化によって開ループ制御から閉ループ制御へ徐々にディゾルブすることができる，という形式で流動的な移行を行うこともできる。
【００１４】
開ループ制御機能については，開ループ制御装置によって好ましくは予め定められた制御プログラムが処理され，その制御プログラムの選択および／またはそのパラメータは，センサにより検出された交通状況に従って変化させることができる。
【００１５】
以下，図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に示す，自動車１０の縦ガイド装置は，例えば商慣習上のダイナミックな車輪回転数センサを用いて既知のように車両の走行速度を測定する速度センサ１２と，自己の車両１０のすぐ前を走行する，あるいは停まっている他の車両との間隔，相対速度，場合によっては方向を測定する，例えばレーダーセンサの形式の間隔センサ１４と，閉ループ制御器１６と，開ループ制御装置１８とを有しており，最後の２つは，車両１０の駆動システム２０とブレーキシステム２２へ介入して車両の加速行動および制動行動を調節することができる。
【００１７】
本発明は，原則的に，手慣れた適合により，マニュアルシフトトランスミッションを有する車両においても利用可能であるが，例として，車両１０がオートマチックトランスミッションを備えた車両であると仮定する。駆動システム２０への介入は，その意味合いにおいて運転者によるアクセルペダルの操作と等価の，電子的な信号によって行われる。同様に，ブレーキシステム２２への介入は，ブレーキペダルの操作と等価の，電子的な信号によって行われる。これらの介入によってもたらされる，車両１０の速度変化は，速度センサ１２によって検出されフィードバック信号として閉ループ制御器１６へ伝達されるので，閉ざされた制御回路が形成される。
【００１８】
いわゆるＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）モードにおいては，開ループ制御装置１８は非動作であって，走行速度は閉ループ制御器１６のみによって制御される。間隔センサ１４によって前を走行する車両が位置測定されない限り，運転者によって調節された意図速度への閉ループ制御が行われる。間隔センサ１４が，前を走行する１台または複数台の車両を位置測定した場合に，自己の走行車線上で直接前を走行する車両が目標対象として選択され，この車両に対してより安全な，その時点の走行速度に依存して導き出された間隔が維持されるように，速度が閉ループ制御される。ＡＣＣシステムのこの閉ループ制御機能は，そのものとして知られており，従ってここでは説明をしない。
【００１９】
ＡＣＣ機能は，走行速度が例えば３ｋｍ／ｈの所定の限界速度を越えている場合にのみアクティブにすることができる。というのは，走行速度がそれより低い場合には，速度センサ１２によって瞬間的な走行速度を十分正確には検出できないので，閉成された閉ループ制御回路内の安定した制御は不可能だからである。従って速度が低い場合には，閉ループ制御器１６から開ループ制御装置１８へ切り替えられる。閉ループ制御器１６と開ループ制御装置１８は，別々のマイクロコンピュータによって，あるいは１つかつ同一のマイクロコンピュータ内におけるソフトウェアモジュールによって，形成することができる。閉ループ制御器１６と開ループ制御装置１８との間でデータ交換が可能であるので，開ループ制御装置は，閉ループ制御器内で取得可能な情報にアクセスすることができ，そしてその逆もできる。しかし，閉ループ制御器１６とは異なり，開ループ制御装置１８は間隔センサ１４の位置測定信号にのみ直接反応することができ，速度センサ１２の信号には反応しない。
【００２０】
開ループ制御と閉ループ制御の間の切替えは，図示の例においては，切替えモジュール２４によってもたらされ，その切替えモジュール２４は，速度センサ１２の信号を受信して，そこから速度に依存する重み係数ｆ（Ｖ）を計算する。乗算素子２６と２８を介して，駆動システム２０とブレーキシステム２２のために定められる開ループ制御装置１８の出力信号は，重みづけ係数ｆ（Ｖ）によって重みづけされる。同様に，乗算素子３０と３２を介して，駆動システム２０とブレーキシステム２２のために定められる閉ループ制御器１６の出力信号は，重みづけ係数１−ｆ（Ｖ）によって重みづけされる。重み付けされた出力信号は，加算点３４，３６において加算されて，合計がガソリン制御信号Ｇとして駆動システム２２へ，かつブレーキ制御信号Ｂとしてブレーキシステム２４へ供給される。従って重みづけ係数ｆ（Ｖ）が，値１を有する場合には，純粋な開ループ制御が行われ，ｆ（Ｖ）＝０の場合には，純粋な閉ループ制御が行われる。
【００２１】
走行速度Ｖと重みづけ係数ｆ（Ｖ）との間の可能な関係が，図２に実線で記入されたヒステリシスカーブ３８によって示されている。ＡＣＣ機能がアクティブであって，走行速度Ｖが，例えば渋滞の最後に追いついた場合に，所定の限界速度ＶＬ（例えば３ｋｍ／ｈ）以下になった場合に，ｆ（Ｖ）は飛躍的に０から１へ上昇し，すなわち閉ループ制御から開ループ制御へ切り替えられる。開ループ制御の範囲内で，走行速度が再び，例えばＶＬの上の値に増加した場合，再び飛躍的に閉ループ制御へ切り替えられる。それに対して，代替的に破線で記入されたカーブ４０は，開ループ制御と閉ループ制御の間の流動的な移行を示している。
【００２２】
開ループ制御装置１８の２つの典型的な制御機能，すなわち停止状態への制動と停止状態からの始動を，図３を参照して説明する。
【００２３】
図３の太い実線のカーブ４２は，車両が停止状態へ制動される場合について，駆動システム２０へ供給されるガソリン開ループ制御信号Ｇの時間的推移を任意の単位で示している。太い破線で記入されたカーブ４４は，ブレーキ開ループ制御信号Ｂの同様な推移を示している。時点ｔ０までは，まだ閉ループ制御器１６がアクティブである。車両間隔に依存した閉ループ制御の枠内で車両は減速される。ガソリン開ループ制御信号Ｇは値０を有しており，ブレーキ開ループ制御信号Ｂは，閉ループ制御器１６の機能によって定められる所定の値を有する。時点ｔ０で走行速度がＶＬ以下に落ち，ヒステリシスカーブ３８（図２）に従って開ループ制御へ切り替る。閉ループから開ループへの唐突な移行を回避するために，開ループ制御装置１８から出力されるガソリン開ループ制御信号Ｇとブレーキ開ループ制御信号Ｂの初期値が，閉ループ制御器１６の対応する値に適合される。その場合に開ループ制御装置１８は，ｔ０とｔ１の間のタイムインターバル内で，ブレーキ開ループ制御信号を，時点ｔ０とｔ１の間で，車両を制御して停止状態に制動するのに十分に高い値へ線形に上昇させる。ガソリン開ループ制御信号Ｇは，その間値０を維持する。時点ｔ１から，ブレーキ開ループ制御信号は達成された値に保持され，それによって車両はもはや動かない。
【００２４】
開ループ制御装置１８は，時点ｔ１や，ｔ０とｔ１との間のブレーキ開ループ制御信号の増加率を，間隔センサ１４から伝達される間隔および相対速度データに従って変化させることができるように形成されている。このようにして，停止プロセスを，一方ではそれが唐突に行われないように，他方では車両１０が目標対象に近づき過ぎることがないように制御することができる。
【００２５】
細い線で記入されているカーブ４６と４８は，静止状態からの始動を示している。カーブ４６はガソリン開ループ制御信号Ｇを示し，カーブ４８はブレーキ開ループ制御信号Ｂを示している。時点ｔ０までは，ブレーキが維持され，ガソリン開ループ制御信号は０である。時点ｔ０で間隔センサ１４は，前を走行する車両が動き出すのを認識して，開ループ制御装置１８内で自動的な始動機能が作動される。ブレーキ開ループ制御信号４８は，短い時間内に０へ下降し，かつ，ブレーキが解除されるとすぐに，ガソリン開ループ制御信号（カーブ４６）が徐々に比較的高い値へ上昇され，車両は加速される。最高値に達した後に，ガソリン開ループ制御信号は再び少し下がり，それによって車両は適度の加速度でさらに加速される。カーブ４６の厳密な時間的推移は，開ループ制御装置１８内で，例えば表を参照することによって，あるいは数学的な関数によって定めることができる。加速が続行された場合には，車両はいつか限界速度ＶＬやヒステリシス飛躍速度に達し，その速度において再び閉ループ制御へ切り替えられる。
【００２６】
加速段階の間，間隔センサ１４の信号は開ループ制御１８によっても監視され，必要な場合にはガソリン開ループ制御信号４６が撤回され，あるいは再び開ループ制御機能「停止状態への制動」が導入される。
【００２７】
ここに示されている例において，ストップ機能（停止状態への制動）と始動機能（それらの実施には開ループ制御装置１８が必要である）は，通常のＡＣＣ機能と組み合わせて，運転者の介入なしのストップアンドゴーとＡＣＣモード間の切替えによって行われる。しかし，停止状態への制動と停止状態からの始動のような機能が，運転者による特別な指令によって作動させなければならない，特殊なストップアンドゴー機能の範囲内でのみ許可されることが効果的な場合もある。その場合にストップアンドゴーモードからＡＣＣモードへの変化も，運転者のアクティブな介入（例えばキー指令の入力によって）によってのみ可能である。この場合においては，ＡＣＣモードは純粋な閉ループ制御モードとして構成され，２０ｋｍ／ｈ以上の速度でのみ作動可能であり，ストップアンドゴーモードにおいては閉ループ制御と開ループ制御の間の変更を行うことができる。しかし，閉ループ制御駆動においては，意図速度は例えば最高４０ｋｍ／ｈに制限されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に基づく装置のブロック回路図である。
【図２】開ループ制御駆動から閉ループ制御駆動への切替プロセスを説明する速度グラフである。
【図３】始動と静止状態への制動のための開ループ制御機能を説明するためのタイミングチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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