DE69925211T2 - Abstandsbezogenes Fahrgeschwindigkeitsregelsystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstandsbezogenes Fahrgeschwindigkeitsregelsystem für Kraftfahrzeuge Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • a) Feld der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für Automobilfahrzeuge, um einem vorausgehenden Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug fährt in einem angemessenen Fahrzeugzwischenabstand zu folgen, wenn das vorausgehende Fahrzeug erkannt wurde.
  • b) Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine, am 12. März 1999 veröffentlichte, japanische Patentanmeldungs-Erstveröffentlichung Nr. Heisei 11-59222, die US 5959572 entspricht, zeigt beispielhaft eine vorher vorgeschlagene automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung, um einem vorausgehenden Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug auf derselben Fahrspur fährt, in einem angemessenen Fahrzeugzwischenabstand zu folgen.
  • In der oben beschriebenen Steuerungs-/Regelungsvorrichtung, ist ein Folge-Fahr-Steuerung-/Regelungssystem für ein vorausgehendes Fahrzeug mit einem Fahrzeugzwischenabstand-Steuerung-/Regelungssystem und einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungssystem dargestellt. Eine erste Steigerung fd, mit der eine Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔL und eine zweite Steigerung fv, mit der eine Relativgeschwindigkeit ΔV des Fahrzeugs zum vorausgehenden Fahrzeug multipliziert wird, werden auf der Basis einer spezifischen Kreisfrequenz ωM und einem Dämpfungsfaktor ξM in einer Transferfunktion des Folge-Fahr-Steuerung-/Regelungssystems für ein vorausgehendes Fahrzeug festgelegt, wobei eine Soll-Relativgeschwindigkeit V* wie folgt berechnet wird: ΔV* = (fd × ΔL + fv × ΔV), und eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit V* wird durch Subtrahieren der Soll-Relativge schwindigkeit ΔV* von der Fahrzeuggeschwindigkeit VT des vorausgehenden Fahrzeugs berechnet.
  • Wenn beide, die erste Steigerung fd und die zweite Steigerung fv, gemäß dem erfassten Wert des Fahrzeugzwischenabstands, modifiziert wurden, wird danach die Reaktionscharakteristik des Fahrzeugzwischenabstand-Steuerung-/Regelungssystems modifiziert.
  • WO 99/20481 offenbart ein Verfahren für eine lernfähige Geschwindigkeitsregelung zwischen zwei Fahrzeugen, die die Schritte zur Erfassung eines Sollwert-Abstands zwischen den zwei Fahrzeugen, für den das nachfolgende Fahrzeug bei einer dem vorausgehenden Fahrzeug gleichen Geschwindigkeit stabilisiert wird und eine Erfassung eines Straßen-Szenarios zwischen den zwei Fahrzeugen, auf der Basis des relativen Abstands und der Relativgeschwindigkeit und dem Verhältnis, um das das folgende Fahrzeug in den Sollwert-Abstand eingedrungen ist, aus fünf Typen von Szenarien, aufweist.
  • EP 0 612 641 A1 offenbart ein Geschwindigkeits-Steuerungs-/Regelungsgerät für ein Fahrzeug, das eine Abstandsfehler-Ermittlungs-Vorrichtung zur Ermittlung eines Abstandsfehlers und eine Geschwindigkeitsfehler-Ermittlungs-Vorrichtung zu Ermittlung eines Geschwindigkeitsfehlers besitzt. Ferner ist eine Beschleunigungs-Aufforderungs-Auslöse-Einrichtung, um eine Fahrzeugbeschleunigungs-Aufforderung als eine Funktion des Abstandsfehlers und des Geschwindigkeitsfehlers auszulösen, vorgesehen.
  • DE 196 54 7 69 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung-/Regelung eines Fahrzeugs. Gemäß diesem Dokument wird eine Steuerungs-/Regelungs-Eingriff nicht über den Umweg der Geschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung, sondern, vergleichbar zum Eingriff des Fahrers hinsichtlich Bremsen und Beschleunigen (Gaspedal), direkt ausgeführt. Diese Eingriffe des Fahrers verändern wie eine Steuerungs-/Regelungsvariable die Längs-Beschleunigung des Fahrzeugs, d. h. die Längs-Beschleunigung wird als Steuerungs-/Regelungsvariable gewählt.
  • US 5,493,302 A offenbart ein Geschwindigkeitsregelungs-System, das ein Radar zu Ermittlung von Entfernung und Aufschließ-Tempo des Fahrzeugs relativ zum vorausgehenden Fahrzeug enthält. Die Entfernung und das Aufschließ-Tempo werden verwendet, um eine neue Soll-Geschwindigkeit für das Geschwindigkeitsregelungs-System zu ermitteln. Die neue Soll-Geschwindigkeit wird definiert, um zu verhindern, dass das Fahrzeug, das vorausgehende Fahrzeug überholt und reduziert idealerweise das Aufschließ-Tempo, bei einem festgelegten Minimalabstand zum vorausgehenden Fahrzeug, auf Null.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Da jedoch die Reaktionscharakteristik des Fahrzeugzwischenabstand-Steuerung-/Regelungssystems nur mittels der erfassten Werte des Fahrzeugzwischenabstands modifiziert wird, treten die folgenden Probleme in den oben genannten vorgeschlagenen automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtungen, die im HINTERGRUND DER ERFINDUNG beschrieben wurden, auf.
    • (1) Es wird angenommen, dass das Fahrzeug das vorausgehende Fahrzeug in einem ausreichend längeren Fahrzeugzwischenabstand, als einen eingestellten Fahrzeugzwischenabstand erkannt hat und sich gerade dem vorausfahrenden Fahrzeug nähert, dessen Fahrzeuggeschwindigkeit geringer, als die des Fahrzeugs, hinsichtlich des Soll-Fahrzeugzwischenabstands, ist. In diesem Fall wird eine abrupte Abbremsung, unmittelbar nach dem das vorausgehende Fahrzeug erkannt wurde, ausgeführt, selbst wenn die Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs zum vorausgehenden Fahrzeug groß ist und der Fahrzeugzwischenabstand, wenn das vorausgehende Fahrzeug gerade erkannt wurde, ausreichend länger, als der eingestellte Fahrzeugzwischenabstand ist, so dass ein unangenehmes Fahrzeugverhalten auf Fahrzeuginsasse(n) auftritt.
    • (2) Es wird angenommen, dass ein anderes Fahrzeug sich in einen räumlichen Abstand einer Fahrspur zwischen das vorausgehende Fahrzeug und dem Fahrzeug während der Folge-Fahrt des Fahrzeugs zum vorausgehenden Fahrzeug dazwischen geschoben hat. Da der Fahrzeugzwischenabstand zwischen dem anderen Fahrzeug und dem Fahrzeug abrupt kürzer wird, als der eingestellte Fahrzeugzwischenabstand, wird die abrupte Abbremsung unmittelbar nach dem Dazwischenschieben des anderen Fahrzeugs in den räumlichen Abstand zwischen dem alten vorausgehenden Fahrzeug und dem Fahrzeug ausgeführt, obwohl die Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu dem anderen, sich dazwischen schiebenden Fahrzeug, fast Null beträgt.
    • (3) Darüber hinaus wird angenommen, dass das Fahrzeug selbst einen Fahrspurwechsel von einer normalen Fahrspur, auf der das vorausgehende Fahrzeug vor dem Fahrzeug gefahren war, auf eine Überholspur ausgeführt hat, auf der ein überholendes Fahrzeug vor dem Fahrzeug fährt und das Fahrzeug dem überholenden Fahrzeug, das das neue vorausgehende Fahrzeug ist, folgt.
  • Wenn der Fahrzeugzwischenabstand zum neuen vorausgehenden Fahrzeug kürzer, als der eingestelte Fahrzeugzwischenabstand ist, wird die abrupte Abbremsung des Fahrzeugs ebenso unmittelbar nach der Folge-Fahrt des Fahrzeugs zum vorausgehenden Fahrzeug ausgeführt, selbst wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit des neuen vorausgehenden Fahrzeugs höher, als die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, sodass das unangenehme Fahrzeugverhalten für den/die Fahrzeuginsasse/n auftritt.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte, automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug bereitzustellen, das ein sanftes Anfahren für das Fahrzeug erreicht, um angemessen einem vorausgehenden Fahrzeug zu folgen, das vor dem Fahrzeug fährt, wobei keine Fahrangst für den/die Fahr zeuginsasse(n) verursacht wird und die oben beschriebene, abrupte Abbremsung vermieden werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist hier eine automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug vorgesehen, die aufweist: einen Fahrzeugzwischenabstands-Detektor, um einen Fahrzeugzwischenabstand vom Fahrzeug zu einem vorausgehenden Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug fährt, zu erfassen; einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektor, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen; einen Relativgeschwindigkeits-Detektor, um eine Relativgeschwindigkeit des vorausgehenden Fahrzeugs zum Fahrzeug zu erfassen; einen Fahrzeugzwischenabstand-Sollwert-Rechner, um einen Sollwert des Fahrzeugzwischenabstands zu berechnen; einen Steuerung-/Regelungs-Reaktionscharakteristik-Determinator, um eine Steuerungs-/Regelungs-Reaktionscharakteristik eines Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystems gemäß einer Abweichung zwischen dem Sollwert des Fahrzeugzwischenabstands und einem hierfür erfassten Wert und einen erfassten Wert der Relativgeschwindigkeit zu ermitteln; einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Rechner, um einen Sollwert der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis der ermittelten Steuerungs-/Regelungs-Reaktionscharakteristik des Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystems zu berechnen; und einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt um zumindest eine aus einer Antriebskraft des Fahrzeugs, einer Bremskraft des Fahrzeugs und einer Gangstufe des Fahrzeuggetriebes in der Art und Weise zu steuern/regeln, dass ein erfasster Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit gleich dem Sollwert der Fahrzeuggeschwindigkeit gesetzt wird.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist hier eine automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug vorgesehen, die aufweist: einen Fahrzeugzwischenabstands-Detektor, um einen Fahrzeugzwischenabstand vom Fahrzeug zu einem vorausgehenden Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug fährt, zu erfassen; einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektor, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen; einen Relativgeschwindigkeits-Detektor, um eine Relativgeschwindigkeit des vorausgehenden Fahrzeugs zum Fahrzeug zu erfassen; einen Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert-Rechner, um einen Sollwert eines Fahrzeugzwischenabstands zu berechnen; einen Zielwert-Determinator, um einen Zielwert des Fahrzeugzwischenabstands zu ermitteln, wobei eine Veränderung des Fahrzeugzwischenabstands mit einem Zeitpunkt bis der erfasste Wert des Fahrzeugzwischenabstands den Sollwert des Fahrzeugzwischenabstands erreicht hat, festgesetzt wird; einen Steigerungs-Determinator, um eine erste Steigerung, bei der eine Abweichung zwischen dem Zielwert des Fahrzeugzwischenabstands und dem erfassten Wert des Fahrzeugzwischenabstands gemäß dem erfassten Wert der Relativgeschwindigkeit multipliziert wird; einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Rechner, um einen Sollwert der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen, um den erfassten Wert des Fahrzeugzwischenabstands mit dem Zielwert des Fahrzeugzwischenabstands auf der Basis des erfassten Werts der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem erfassten Wert der Relativgeschwindigkeit und der Abweichung zwischen dem Zielwert des Fahrzeugzwischenabstands und dessen erfassten Wert, gleich zu setzen; und einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt, um zumindest einen aus einer Antriebskraft des Fahrzeugs, einer Bremskraft des Fahrzeugs und einem Gangbereich des Fahrzeuggetriebes in der Art und Weise zu steuern/regeln, dass der erfasste Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit gleich mit dessen Sollwert gesetzt wird.
  • Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Eigenschaften, sodass die vorliegende Erfindung auch eine Unter-Kombination dieser beschriebenen Eigenschaften sein kann.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1A ist ein Blockdiagramm einer automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug in einer ersten bevorzugten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung.
  • 1B ist ein Schaltungs-Blockschaltbild eines in 1A gezeigten Steuerungs-/Regelungsgeräts.
  • 2 ist Funktions-Blockschaltbild der in 1A gezeigten automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung.
  • 3 ist ein Funktions-Blockschaltbild der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Funktions-Blockschaltbild eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungssystems in der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung, die bei jeder Ausführungsform einsetzbar ist.
  • 5A, 5B und 5C sind Simulationsresultate zum Fahrzeugzwischenabstand, einer Relativgeschwindigkeit und einer Beschleunigung eines vergleichenden Beispiels der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung, wenn das Fahrzeug sich einem vorausgehenden Fahrzeug mit einem relativ langen Fahrzeugzwischenabstand, wie in 11 gezeigt, nähert.
  • 6A, 6B und 6C sind Simulationsresultate zum Fahrzeugzwischenabstand, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleunigung des automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in jeder der ersten und zweiten Ausführungsformen, wenn das Fahrzeug sich dem vorausgehenden Fahrzeug in der gleichen Situation, wie in 11 gezeigt, nähert.
  • 7A, 7B und 7C sind Simulationsresultate zum Fahrzeugzwischenabstand, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleu nigung des vergleichenden Beispiels der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung, wenn ein anderes Fahrzeug in einen räumlichen Zwischenraum zwischen das vorausgehende Fahrzeug und dem Fahrzeug in der gleichen Situation, wie in 12 gezeigt, dazwischen geschoben wird.
  • 8A, 8B und 8C sind Simulationsresultate des Fahrzeugzwischenabstands, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleunigung der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in jeder der ersten und zweiten Ausführungsformen, wenn ein anderes Fahrzeug in den räumlichen Zwischenraum zwischen dem vorausgehenden Fahrzeug und dem Fahrzeug in der gleichen Situation, wie in 12 gezeigt, dazwischen geschoben wird.
  • 9A, 9B und 9C sind Simulationsresultate zum Fahrzeugzwischenabstand, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleunigung des vergleichenden Beispiels der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in jeder der ersten und zweiten Ausführungsformen, wenn das Fahrzeug einen Fahrspurwechsel auf eine Überholspur ausgeführt hat, auf der das Fahrzeug fährt, um einem überholenden Fahrzeug als einem neuen vorausgehenden Fahrzeug in der gleichen Situation, wie in 13 gezeigt, zu folgen.
  • 10A, 10B und 10C sind Simulationsresultate zum Fahrzeugzwischenabstand, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleunigung der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung, wenn das Fahrzeug den Fahrspurwechsel auf die Überholspur ausgeführt hat, auf der das Fahrzeug fährt, um dem überholenden Fahrzeug als dem neuen vorausgehenden Fahrzeug in der gleichen Situation, wie in 13 gezeigt, zu folgen.
  • 11 ist eine Erläuterungs-Ansicht, um eine der verschiedenen Folge-Fahrsituationen, bei denen das Fahrzeug sich dem vorausgehenden Fahrzeug nähert, zu erklären.
  • 12 ist eine Erläuterungs-Ansicht, um eine der verschiedenen Folge-Fahrsituationen, bei denen sich das andere Fahrzeug auf die Fahrspur, auf der das Fahrzeug fährt dazwischen geschoben hat, zu erklären.
  • 13 ist eine Erläuterungs-Ansicht, um eine der verschiedenen Folge-Fahrsituationen, bei denen das Fahrzeug den Fahrspurwechsel auf die Überholspur ausgeführt hat, um dem überholenden Fahrzeug zu folgen, zu erklären.
  • 14 ist ein Funktions-Blockschallbild der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in einer dritten bevorzugten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung.
  • 15 ist ein Beispiel eines Kennfelds, das eine spezifische Kreisfrequenz ωC eines Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystems, bezüglich einer Relativgeschwindigkeit in der dritten, in 14 gezeigten, Ausführungsform darstellt.
  • 16 ist ein Beispiel eines Kennfelds, das einen Dämpfungsfaktor ξc eines Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystems, bezüglich einer Relativgeschwindigkeit, in der dritten, in 14 gezeigten Ausführungsform, darstellt.
  • 17A ist ein Funktions-Blockschaltbild der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in einer vierten bevorzugten Ausführungsform der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung, entsprechend der vorliegenden Erfindung.
  • 17B ist ein Funktions-Blockschaltbild des Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystems und des Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungssystems der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung als eine Alternative der vierten bevorzugten Ausführungsform der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
  • 18A, 18B, 18C und 18D sind Diagramme zu Simulationsresultaten des Fahrzeugzwischenabstands, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleunigung der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung- /Regelungsvorrichtung in jeder der ersten und zweiten Ausführungsformen, wenn die spezifische Kreisfrequenz im Fahrzeugzwischenabstand-Steuerung-/Regelungssystem hoch gemacht wird.
  • 19A, 19B, 19C und 19D sind Diagramme zu den Simulationsresultaten des Fahrzeugzwischenabstands, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Relativgeschwindigkeit, und der Beschleunigung der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in jeder der ersten und zweiten Ausführungsformen, wenn die spezifische Kreisfrequenz im Fahrzeugzwischenabstand-Steuerung-/Regelungssystem niedrig gemacht wird und das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug mit einer Relativgeschwindigkeit, die hoch ist, folgt.
  • 20A, 20B, 20C und 20D sind Diagramme zu den Simulationsresultaten des Fahrzeugzwischenabstands, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleunigung der automatischen Fahrzeug-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in jeder der dritten und vierten bevorzugten Ausführungsformen, wenn das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug mit einer Relativgeschwindigkeit, die hoch ist, folgt.
  • 21A, 21B, 21C und 21D sind Diagramme zu den Simulationsresultaten des Fahrzeugzwischenabstands, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleunigung der automatischen Fahrzeug-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in jeder der dritten und vierten bevorzugten Ausführungsformen, wenn das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug, mit einer Relativgeschwindigkeit, die hoch ist, folgt.
  • 22A, 22B, 22C und 22D sind Diagramme zu den Simulationsresultaten des Fahrzeugzwischenabstands, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleunigung der automatischen Fahrzeug-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in jeder der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsformen, wenn das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug, mit einer Relativgeschwindigkeit, die niedrig ist, folgt.
  • 23A, 23B, 23C und 23D sind Diagramme zu den Simulationsresultaten des Fahrzeugzwischenabstands, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleunigung der automatischen Fahrzeug-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in jeder der dritten und vierten bevorzugten Ausführungsformen, wenn das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug, mit einer Relativgeschwindigkeit, die niedrig ist, folgt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend wird auf die Zeichnung Bezug genommen, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
  • (erste Ausführungsform)
  • 1A zeigt einen vollständigen Aufbau einer automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in einer ersten bevorzugten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung, die bei einem Automobilfahrzeug einsetzbar ist.
  • In 1A ist ein Fahrzeugzwischenabstands-Sensor 1 in einem unteren Frontbereich des Fahrzeugs angebracht, um den Fahrzeugzwischenabstand vom Fahrzeug zu einem vorausgehenden Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug auf der gleichen Fahrspur wie das Fahrzeug fährt, zu erfassen.
  • Der Fahrzeugzwischenabstands-Sensor 1 besteht z. B. aus einer Radar-Einheit, die einen Laserlichtstrahl zu einem Front-Erfassungsbereich aussendet und einen reflektierten Lichtstrahl, von einem im Front-Erfassungsbereich befindlichen Objekt, empfängt.
  • Der Fahrzeugzwischenabstand L zum vorausgehenden Fahrzeug und eine Relativgeschwindigkeit ΔV des Fahrzeugs zum vorausgehenden Fahrzeug werden erfasst.
  • Die Relativgeschwindigkeit ΔV wird abgeleitet durch Differenzieren des erfassten Werts L des Fahrzeugzwischenabstands, oder kann durch Durchführen des erfassten Werts L des Fahrzeugzwischenabstands durch einen Bandpassfilter (BPF) abgeleitet werden.
  • Es sei erwähnt, dass der Fahrzeugzwischenabstand erfasst werden kann, indem eine elektromagnetische Welle oder eine Ultraschallwelle verwendet wird und die Relativgeschwindigkeit aus dem, durch solch ein Medium wie die elektromagnetische Welle oder die Ultraschallwelle, erfassten Wert berechnet werden kann.
  • Ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 2 erfasst eine Umlauf-Geschwindigkeit einer Ausgangswelle eines Getriebes 4, die in eine Fahrzeuggeschwindigkeit V konvertiert wird.
  • Ein Steuerungs-/Regelungsgerät 5 (auch Folge-Fahr-Steuerungs-/Regelungsgerät für ein vorausgehendes Fahrzeug genannt) beinhaltet einen Mikrocomputer und dessen periphere Vorrichtungen. Der Mikrocomputer enthält, wie in 1B gezeigt, eine CPU (Central Processing Unit) und insbesondere eine MPU (Microprocessor Unit), ein RAM (Random Acces Memory), ein ROM (Read Only Memory), einen Eingangs-Port, einen Ausgangs-Port und einen gebräuchlichen Bus.
  • Das Steuerungs-/Regelungsgerät 5 berechnet einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert V*, sodass sowohl der Fahrzeugzwischenabstand L als auch die Relativgeschwindigkeit ΔV ihre optimalen Werte, aufgrund des Fahrzeugzwischenabstands L, der Relativgeschwindigkeit ΔV und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, wenn das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug folgt, ergeben. Die Details des Steuerungs-/Regelungsgeräts 5 werden später beschrieben.
  • Ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt 4 berechnet zumindest einen oder beliebige zwei oder drei eines Sollwerts, um einer Motor-Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung 30 zu befehlen, eine Motor-Drosselklappe 3 zu öffnen, einen Sollwert, um einer automatischen Brems-Betätigungsvor richtung 60 zu befehlen, einen Bremsflüssigkeits-Druck in einem Bremssystem 6, entsprechend seinem Sollwert aufzubauen und einen Sollwert, um einer Gangbereich-Betätigungsvorrichtung 40 zu befehlen, den Gangbereich des Getriebes 4 entsprechend seinem Sollwert einzustellen.
  • Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt 4 ist in 2 gezeigt.
  • Eine Feedback-Steuerungs-Regelungstechnik oder eine stabile Modell-Abgleichungstechnik ist für den Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt 4 einsetzbar.
  • Zum Beispiel stellt eine japanische Patentanmeldungs-Erstveröffentlichung Nr. Heisei 10-272.963, veröffentlicht am 13. Oktober 1998, exemplarisch die stabile Modell-Abgleichungstechnik, der beim Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt 4 angewandt wird, dar.
  • Die Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung 30 leitet einstellbar den Öffnungswinkel der Motor-Drosselklappe 3 entsprechend dem Sollwert der Motor-Drosselklappe 3 ab.
  • Die automatische Brems-Betätigungsvorrichtung 60 gleicht den Bremsflüssigkeits-Druck des Bremssystems 6 entsprechend seinem Sollwert ab. Die Getriebe-Gangbereichs-Betätigungsvorrichtung 40 gleicht den Gangbereich des Getriebes 4 ab. Obwohl das Getriebe 4 in der ersten Ausführungsform ein Automatikgetriebe ist, kann das Getriebe 4 ein kontinuierliches Getriebesystem (CVT) sein. Im Falle des kontinuierlichen Getriebesystems bedeutet der Gangbereich einen Geschwindigkeitsbereich.
  • In der in 1A, 1B und 2 gezeigten ersten Ausführungsform wird eine Transferfunktion Gv(s) eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungssystems, zu dem der Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert V* vom Folge-Fahr-Steuerung-/Regelungssystem 50 des Steuerungs-/Regelungsgeräts 5 für das vorausgehende Fahrzeug eingegeben wird und von dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die mittels des Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensors 2 ausgegeben wird, zu einem solchen erstrangigen Verzögerungs-System angenähert, wie in einer Gleichung (1) von TABELLE 3 ausgedrückt.
  • In der Gleichung (1) bezeichnet ωv eine Abbruch-Kreisfrequenz der Transferfunktion des Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungssystems (ωv = 1/T, T bezeichnet eine Zeitkonstante).
  • Wie in 2 gezeigt, beinhaltet das Folge-Fahr-Steuerung-/Regelungsgerät 50 funktionsgemäß, bezüglich einer Software-Konfiguration des Mikrocomputers, einen Fahrzeugzwischenabstand-Sollwert-Berechnungs-Bereich 501, einen Koeffizienten-Ermittlungs-Bereich 502, einen Ziel-Fahrzeugabstands-Ermittlungs-Bereich 503 und einen Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Berechnungs-Bereich 504.
  • Das Folge-Fahr-Steuerung-/Regelungssystem 50 für das vorausgehende Fahrzeug empfängt den Fahrzeugzwischenabstand L und die Relativgeschwindigkeit ΔV vom Fahrzeugzwischenabstands-Sensor 1 und die Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 2.
  • Es sei vermerkt, dass in einem Fall, wo das vorausgehende Fahrzeug sich nicht im Front-Erfassungsbereich des Fahrzeugzwischenabstands-Sensors 1 befindet, das Folge-Fahr-Steuerung-/Regelungssystem 50 eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch einen Fahrzeuginsassen bestimmt wird (eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit), an den Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt 4 als Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert V* ausgibt, sodass das Fahrzeug konstant mit der bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit fährt (Geschwindigkeitsregelungs-Fahrt).
  • Wenn andererseits der Fahrzeugzwischenabstands-Sensor 1 die Anwesenheit des vorausgehenden Fahrzeugs im Front-Erfassungsbereich erkennt berechnet der Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert-Berechnungsabschnitt 501 den Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert L* aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Relativgeschwindigkeit ΔV.
  • Die Fahrzeuggeschwindigkeit VT des vorausgehenden Fahrzeugs wird wie folgt ausgedrückt: VT = V + ΔV (2).
  • Der Sollwert L* des Fahrzeugzwischenabstands wird berechnet als die Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit des vorausgehenden Fahrzeugs.
  • Das heißt, L* = a × VT + Lof = a × (V + ΔV) + Lof (3).
  • In der Gleichung (3) bezeichnet a einen Koeffizienten und Lof bezeichnet ein Offset.
  • Alternativ kann der Sollwert L* des Fahrzeugzwischenabstands als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet werden. L* = a' × V + Lof' (4).
  • In der Gleichung (4) bezeichnet a' einen anderen Koeffizienten und Lof' einen anderen Offset.
  • Darüber hinaus kann die, durch den/die Fahrzeuginsassen festgesetzte, Fahrzeuggeschwindigkeit als Sollwert des Fahrzeugzwischenabstands L* verwendet werden.
  • Der Koeffizienten-Ermittlungs-Abschnitt 502 ermittelt den Dämpfungsfaktor ξM und die spezifische Kreisfrequenz ωM im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem entsprechend der Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔL und die Relativgeschwindigkeit ΔV, um eine optimale Reaktionscharakteristik entsprechend der Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔL und der Relativgeschwindigkeit ΔV für die Reaktionscharakteristik des Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystems bereitzustellen, bis der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand L den Sollwert L* des Fahrzeugzwischenabstands im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystems erreicht ist, von dem der Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert L* vom Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert-Berechnungs-Abschnitt 301 eingegeben wird und von dem der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand, der mittels des Fahrzeugzwischenabstands-Sensors 1 erfasst wurde, ausgegeben wurde.
  • Es sei vermerkt, dass die Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔL ausgedrückt wird als ΔL = L – L* (5).
  • Insbesondere werden numerische Werte des Dämpfungsfaktors ξM und der spezifischen Kreisfrequenz ωM im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem, als jeweilige Kennfelder, entsprechend der Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔL und der Relativgeschwindigkeit ΔV, vorher eingestellt (gespeichert), um die optimale Reaktionscharakteristik der Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelung in verschiedenen Folge-Fahr-Situationen zu erhalten, und der Dämpfungsfaktor ξM und die spezifische Kreisfrequenz ωM werden im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem, als jeweilige Kennfelder entsprechend der Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔL und der Relativgeschwindigkeit ΔV vorgespeichert (festgelegt), um die optimale Reaktionscharakteristik auf das Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem in verschiedenen Folge-Fahr-Situationen zu erhalten und die Koeffizienten-Werte des Dämpfungsfaktors ξM und der spezifischen Kreisfrequenz ωM werden entsprechend der Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔL und der Relativgeschwindigkeit ΔV für eine Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Berechnung bestimmt.
  • TABELLE 1 zeigt ein Beispiel des Kennfelds für den Dämpfungsfaktor von ξM und TABELLE 2 zeigt ein Beispiel des anderen Kennfelds für die spezifische Kreisfrequenz von ωM.
  • Der Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Berechnungsabschnitt 501 berechnet einen Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT und eine Ziel-Relativgeschwindigkeit ΔVT über einen, in einer Gleichung (6) von Tabelle 3 beschriebenen, Filter zweiter Ordnung, der den Dämpfungsfaktor ξM und die spezifische Kreisfrequenz ωM verwendet, um eine Ziel-Reaktionscharakteristik im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem für die Reaktionscharakteristik bereitzustellen. Es sei vermerkt, dass der Fahrzeugzwischenabstand L0 und die Relativgeschwindigkeit V0 auf ihre Anfangswerte gesetzt werden, unmittelbar nach dem das vorausgehende Fahrzeug erkannt wurde.
  • Der Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT und die Ziel-Relativgeschwindigkeit ΔVT bilden einen abschließenden Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert, wobei ein Zeitübergang des Fahrzeugzwischenabstands und der Relativgeschwindigkeit so festgesetzt wird, dass der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand die Ziel-Reaktionscharakteristik aufweist und in den Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert L* konvertiert wird.
  • Wenn die Gleichung (6) entwickelt wird und eine Laplace-Transformierung für die entwickelte Gleichung (6) ausgeführt wurde, kann eine Gleichung (7) von TABELLE 3 angegeben werden.
  • Die Gleichung (7) stellt eine Transferfunktion des Ziel-Fahrzeugzwischenabstands LT zum Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert L* dar und ist in der Form zweiter Ordnung ausgedrückt.
  • In der ersten Ausführungsform wird eine Feedback-Steuerung-/Regelung im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem so ausgeführt, dass der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand L den Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT (endgültiger Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert), der durch die Gleichung (7) dargestellt wird, vorsieht.
  • Da, wie oben beschrieben, die Werte, die, wie z. B. die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungsreaktion, gemäß der Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔL und der Relativgeschwindigkeit ΔV, erhalten werden können, für den Dämpfungsfaktor ξM und die spezifische Kreisfrequenz ωM im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerungs-/Regelungssystem festgelegt sind, kann eine gewünschte Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungsreaktion unter verschiedenen Folge-Fahr-Situationen erreicht werden.
  • Eine solche Reaktionscharakteristik, bei der der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand langsam ohne abruptes Abbremsen des Fahrzeugs auf den Sollwert zuläuft, ist wünschenswert, da die Ziel-Fahrzeugzwischen-Steuerungs-/Regelungs-Reaktionscharakteristik einen Fall darstellt, bei dem eine solche Reaktionscharakteristik, bei der die tatsächliche Relativgeschwindigkeit zum vorausgehenden Fahrzeug gering (klein) ist, selbst mit einem Fahrzeugzwischenabstand zum vorausgehenden Fahrzeug, der kürzer ist, als dessen Sollwert, wenn ein anderes Fahrzeug (ein neues vorausgehendes Fahrzeug) sich in einen räumlichen Abstand zwischen das vorausgehende Fahrzeug (das alte vorausgehende Fahrzeug) und dem Fahrzeug dazwischen schiebt, oder wenn das Fahrzeug einen Fahrbahnwechsel auf eine Überholspur ausgeführt hat, auf der das überholende Fahrzeug als das neue vorausgehende Fahrzeug anwesend ist.
  • Außerdem ist eine solche Reaktionscharakteristik, bei der der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand langsam zu dessen Sollwert, ohne abruptes Abbremsen zuläuft, – in einem Fall wünschenswert, in dem die Relativgeschwindigkeit groß (hoch) ist, der Fahrzeugzwischenabstand lang ist, wenn das Fahrzeug sich dem neuen vorausgehenden Fahrzeug nähert.
  • Bei solchen Folge-Fahr-Steuerungs-/Regelungssituationen, wie oben beschrieben, pendelt der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand um dessen Sollwert und läuft auf dessen Sollwert zu, um die Relationscharakteristik zweiter Ordnung darzustellen.
  • Die derartige Reaktionscharakteristik zweiter Ordnung kann durch den Filter zweiter Ordnung, der in den Gleichungen (6) und (7) gezeigt ist, erreicht werden.
  • Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsbereich 504 berechnet den Sollwert L* der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung vorgegebener (Steigerungs-) Konstanten fV und fL gemäß der folgenden Gleichung (8). V* = {V(t) + ΔV(t)} – [fv{ΔVT(t) – ΔV(t)} + fL{LT(t) – L(t)}] (8).
  • In der Gleichung (8) bezeichnet fV eine erste Steigerungs-Konstante mit der eine Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung (eine Differenz zwischen einer Ziel-Relativgeschwindigkeit ΔVT(t) und einem erfassten Wert der Relativgeschwindigkeit ΔV(t) multipliziert wird und fL bezeichnet eine zweite Steigerungs-Konstante mit der eine Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung (eine Differenz zwischen einem Ziel-Fahrzeugzwischen abstand LT(t) und dem erfassten Wert L(t) des Fahrzeugzwischenabstands) {LT(t) – L(t)} multipliziert wird.
  • Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt 4 gleicht entweder eine oder jede, die Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung 30, die automatische Brems-Betätigungsvorrichtung 10, und/oder die A/T-Gangbereich-Betätigungsvorrichtung 40 ab, um die Fahrzeuggeschwindigkeit V(t) gleich dem Sollwert V* der Fahrzeuggeschwindigkeit zu setzen.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • In der ersten Ausführungsform ist die Feedback-Steuerung-/Regelung beispielhaft erläutert, um den tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstand L gleich dem Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT zu setzen, wobei die Ziel-Reaktionscharakteristik des Fahrzeugzwischenabstands angezeigt wird. Jedoch muss in diesem Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem eine Steuerungs-/Regelungs-Steigerung im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem mit einer Steuerungs-/Regelungs-Zeitkonstanten davon erhöht werden, die gekürzt wurde, um die Reaktionscharakteristik zu erhöhen. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Steuerungs-/Regelungs-Stabilität geopfert und es gibt einen Ausgleich zwischen der Reaktionscharakteristik (Reaktionsgeschwindigkeit) und der Steuerungs-/Regelungs-Stabilität.
  • In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird eine Optimalwert-Schleife zum Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem in der ersten Ausführungsform hinzugefügt, um einen kompensierten Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert Vc abzuleiten, um die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Reaktion vom Sollwert L* des Fahrzeugzwischenabstands zu erhalten. Dieser kompensierte Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert Vc korrigiert den Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert V*, der im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem abgeleitet wurde, gemäß dem Sollwert Vc der kompensierten Fahrzeuggeschwindigkeit. Folglich kann die Steuerungs-/Regelungs-Reakti onscharakteristik verbessert werden, ohne die Stabilität in der Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelung zu opfern.
  • 3 zeigt ein Funktions-Blockschaltbild des Steuerungs-/Regelungsgeräts 5 in der zweiten Ausführungsform.
  • Das Folge-Fahr-Steuerungs-/Regelungsgerät 50 für das vorausgehende Fahrzeug beinhaltet einen Vorkompensations-Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt 505, der mit dem Eingangs-Ende des Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Berechnungsabschnitts 503 verbunden ist und einen Korrektur-Fahrzeuggeschwindigkeit-Sollwert-Berechnungsabschnitt 506 zusätzlich zum Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert-Berechnungsabschnitt 501, den Koeffizienten-Ermittlungsabschnitt 502, den Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Berechnungsabschnitt 503 und den Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt 504, aufweist.
  • Der Vorkompensations-Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt 505 berechnet den kompensierten Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert Vc aus dem Sollwert L* des Fahrzeugzwischenabstands über einen Filter, der in einer Gleichung (9) von TABELLE 3 ausgedrückt ist.
  • Der Filter in der Gleichung (9) wird dargestellt durch ein Produkt zwischen einer Umkehrfunktion der Transferfunktion aus dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert V* zu dem tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstand L und der Steuerungs-/Regelungs-Reaktionscharakteristik des, in der Gleichung (7) gezeigten, Ziel-Fahrzeugzwischenabstands. Es sei vermerkt, dass die Transferfunktion des Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwerts V* zum tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstand L dargestellt wird durch ein Produkt zwischen der Transferfunktion des Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungssystems, das den Eingang des Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwerts V* und den Ausgang der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit V (die Gleichung (1)) aufweist und eine Abweichung zwischen der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Fahrzeuggeschwindigkeit VT des vorausgehenden Fahrzeugs, d. h. einen Integrierer, um die Re lativgeschwindigkeit ΔV zu integrieren, um den tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstand L, wie in 4 gezeigt, abzuleiten. Beim Berechnen des kompensierten Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwerts Vc, entsprechend der Gleichung (9) von Tabelle 3, sind Anfangswerte der Fahrzeugzwischenabstand L0 und die Relativgeschwindigkeit ΔV0, die abgeleitet werden, unmittelbar nachdem der Fahrzeugzwischenabstands-Sensor 1 die Anwesenheit des vorausgehenden Fahrzeugs erkannt hat.
  • Danach gesteuert/regelt der Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt 4 eine oder jede, die Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung 30, die automatische Brems-Betätigungsvorrichtung 60 und/oder die A/T-Gangbereichs-Betätigungsvorrichtung 40, um die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich dem Fahrzeug Geschwindigkeits-Sollwert V*' zu machen.
  • 5A bis 10C zeigen die Simulationsresultate.
  • Es sei vermerkt, dass, da die Simulationsresultate in der ersten Ausführungsform die gleichen Simulationsresultate in der zweiten Ausführungsform anzeigen (wie später beschrieben wird), werden die Erläuterungen für den Fall der ersten Ausführungsform hierin weggelassen.
  • 5A, 5B und 5C zeigen Zeitschaubilder, die den Fahrzeugzwischenabstand, die Relativgeschwindigkeit und die Beschleunigung (eine mit Vorzeichen versehene Beschleunigung, nämlich eine Abweichungs-Rate der Fahrzeuggeschwindigkeit) anzeigen, wenn ein vergleichendes Beispiel der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungseinrichtung in jeder der ersten und zweiten Ausführungsformen in einem Fall angewendet wird, indem das Fahrzeug die Präsenz des vorausgehenden Fahrzeugs erkannt hat und sich daraufhin dem vorausgehenden Fahrzeug bis zum festgelegten (Ziel-) Fahrzeugzwischenabstand, wie in 11 gezeigt, genähert hat.
  • 6A, 6B und 6C zeigen Zeitschaubilder die den Fahrzeugzwischenabstand, die Relativgeschwindigkeit und die Beschleunigung anzeigen, wenn die automatische Fahrzeuggeschwin digkeits-Steuerung-/Regelungseinrichtung in der zweiten Ausführungsform in gleicher Weise, wie in 11 gezeigt, angewendet wird.
  • In jeder der 5A bis 6C bezeichnet jede durchgezogene Linie einen Fall der Fahrzeuggeschwindigkeit von 100 km/h, den Anfangswert des Fahrzeugzwischenabstands von 100 m und die Fahrzeuggeschwindigkeit des vorausgehenden Fahrzeugs von 75 km/h, den Anfangswert des Fahrzeugzwischenabstands von 100 m und die Fahrzeuggeschwindigkeit des vorausgehenden Fahrzeugs von 90 km/h.
  • Da in dem vergleichenden Beispiel, in einem Fall, wo die Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs zum vorausgehenden Fahrzeug groß ist, die abrupte Abbremsung unmittelbar nachdem das vorausgehende Fahrzeug erkannt wurde, ausgeführt wird, wie in der durchgezogene Linie gezeigt, selbst wenn der Fahrzeugzwischenabstand lang ist, eine negative große Beschleunigung (Verzögerung) im Fahrzeug auftritt, sodass das unangenehme Fahrzeugverhalten für die Fahrzeuginsassen auftritt.
  • Da jedoch in der zweiten Ausführungsform, beim Auftreten eines größeren Fahrzeugzwischenabstands als dessen Sollwert und Auftreten einer großen Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung, obwohl der Relativgeschwindigkeits-Wert zum vorausgehenden Fahrzeug groß ist, sodass der Dämpfungsfaktor und die spezifische Kreisfrequenz zur Bereitstellung der Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungsreaktion, die langsam auf den Sollwert des Fahrzeugzwischenabstands zuläuft, durch die zuvor festgelegten Kennfelder bereitgestellt werden können, tendiert das Fahrzeug dazu, dem vorausgehenden Fahrzeug in gewissem Maße zu nahe zu sein, wobei jedoch ein Reduzierungsgrad in der Relativgeschwindigkeit moderat wird. Jedoch wird die große Abbremsung nicht erzeugt, aber ein sanftes Anfahren, um dem vorausgehenden Fahrzeug zu folgen, kann ohne das unangenehme Fahrzeugverhalten an den/die Fahrzeuginsassen weiterzugeben, erreicht werden. Es sei vermerkt, dass in einem Fall, in dem die Relativgeschwindigkeit zum vorausgehenden Fahrzeug vermindert wird, ähnliche Simulationsresultate wie das Vergleichsbeispiel erhalten werden.
  • 7A, 7B und 7C zeigen Zeitschaubilder des Fahrzeugzwischenabstands, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleunigung des vergleichenden Beispiels als Simulationsresultate, wenn das andere Fahrzeug, das auf einer anderen Fahrspur gefahren war, sich auf die Fahrspur dazwischen schiebt, bevor das Fahrzeug das neue vorausgehende Fahrzeug, wie in 12 gezeigt, ist.
  • 8A, 8B und 8C zeigen Zeitschaubilder des Fahrzeugzwischenabstands, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleunigung der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in der zweiten Ausführungsform, als die Simulationsresultate in der gleichen Situation, wie in 12 gezeigt.
  • Es sei vermerkt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeiten des Fahrzeugs und des vorausgehenden Fahrzeugs 90 km/h waren und die Fahrzeuggeschwindigkeit des dazwischen geschobenen, neuen vorausgehenden Fahrzeugs 30 m war. Jede durchgezogene Linie in 7A, 7B und 7C bezeichnet die tatsächliche Reaktion und jede unterbrochene Linie darin bezeichnet die Ziel-Reaktion.
  • Wenn im vergleichenden Beispiel der Fahrzeugzwischenabstand zwischen dem Fahrzeug und dem zwischengeschobenen, neuen vorausgehenden Fahrzeug abrupt kurz wurde, wurde die abrupte Abbremsung des Fahrzeugs, unmittelbar nachdem die Fahrzeug-Zwischenschiebung aufgetreten ist, ausgeführt und die große Abbremsung des Fahrzeugs trat auf, selbst wenn der Relativgeschwindigkeits-Wert zum dazwischen geschobenen neuen vorausgehenden Fahrzeug klein war, sodass das unangenehme Fahrzeugverhalten auf den Fahrzeuginsassen auftrat.
  • Da in der zweiten Ausführungsform jedoch der Dämpfungsfaktor und die spezifische Kreisfrequenz, die Steuerungs-/Regelungsreaktion des Fahrzeugzwischenabstands, der langsam auf den Sollwert des Fahrzeugzwischenabstands zuläuft, durch die zuvor festgelegten Kennfelder bereitgestellt wird, tendiert das Fahrzeug dazu, sich dem neuen vorausgehenden Fahrzeug in gewissem Maße anzunähern, wobei jedoch der Reduzierungsgrad bei der Relativgeschwindigkeit moderat ist. Zusätzlich tritt keine große Abbremsung auf und das sanfte Anfahren, um dem dazwischen geschobenen neuen vorausgehenden Fahrzeug zu folgen, wurde erreicht, ohne das unangenehme Fahrzeugverhalten an den/die Fahrzeuginsassen weiterzugeben.
  • 9A, 9B, und 9C zeigen Zeitschaubilder, die den Fahrzeugzwischenabstand, die Relativgeschwindigkeit und die Beschleunigung im Fall des vergleichenden Beispiels sowie die Simulationsresultate darstellen, wenn das Fahrzeug den Fahrspurwechsel nach dem überholenden Fahrzeug, als neues vorausgehendes Fahrzeug zur benachbarten Überholspur ausgeführt hat, um das vorausgehende Fahrzeug (altes vorausgehendes Fahrzeug), wie in 13 gezeigt, zu überholen.
  • 10A, 10B und 10C zeigen Zeitschaubilder, die den Fahrzeugzwischenabstand, die Relativgeschwindigkeit, und die Beschleunigung der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in der zweiten Ausführungsform als Simulationsresultate in der gleichen Situation, wie in 13, darstellen.
  • Es sei vermerkt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs und die Fahrzeuggeschwindigkeit des vorausgehenden Fahrzeugs 75 km/h waren, die Fahrzeuggeschwindigkeit des neuen vorausgehenden Fahrzeugs, dass auf der Überholspur fährt, 90 km/h war und der Fahrzeugzwischenabstand vom Fahrzeug zum vorausgehenden Fahrzeug, unmittelbar nach dem das Fahrzeug die Überholspur betreten hat, 20 Meter war.
  • Wenn im vergleichenden Beispiel das Fahrzeug den Fahrspurwechsel zur benachbarten Fahrspur ausgeführt hat, bevor das überholende Fahrzeug und der Fahrzeugzwischenabstand zum überholenden Fahrzeug, als neuen vorausgehenden Fahrzeug, abrupt kurz wurde, wurde die abrupte Abbremsung des Fahrzeugs ausge führt, selbst wenn die Relativgeschwindigkeit zum überholenden Fahrzeug klein (gering) ist. Sodann trat die große Abbremsung des Fahrzeugs auf, um so das unangenehme Fahrzeugverhalten an den/die Fahrzeuginsassen weiterzugeben.
  • Da jedoch in der zweiten Ausführungsform in einem Fall, bei dem die Relativgeschwindigkeit selbst dann klein ist, wenn der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand kürzer als der Sollwert des Fahrzeugzwischenabstands ist und die Abweichung des Fahrzeugzwischenabstands als negativ angezeigt wird, sodass der Dämpfungsfaktor und die spezifische Kreisfrequenz, zur Bereitstellung der Steuerungs-/Regelungsreaktionen, die langsam, mittels den abgelesenen, zuvor eingestellten Kennfeld-Daten, zum Sollwert des Fahrzeugzwischenabstands konvergieren, tendiert das Fahrzeug dazu, dem neuen vorausgehenden Fahrzeug nahe zu sein, aber der Reduzierungsgrad in der Relativgeschwindigkeit wurde moderat. Sodann trat keine große Abbremsung auf und das sanfte Anfahren um dem (neuen) vorausgehenden Fahrzeug zu folgen, konnte erreicht werden, ohne das unangenehme Fahrzeugverhalten an die Fahrzeuginsassen weiterzugeben.
  • Wie hierin oben bereits, in jeder der ersten und zweiten Ausführungsformen, beschrieben, werden der Dämpfungsfaktor und die spezifische Kreisfrequenz im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem zuvor als Kennfelder (Tabelle 1 und Tabelle 2) gemäß der Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung und der Relativgeschwindigkeit vorgespeichert, um so die optimale Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung/Regelung in verschiedenen Fahr-Folge-Situationen, wie in 11 bis 13 gezeigt, bereitzustellen. Dann wird der Sollwert der Fahrzeuggeschwindigkeit, auf der Basis des Ziel-Fahrzeugzwischenabstands und der Ziel-Relativgeschwindigkeit berechnet und die Antriebskraft, die Bremskraft und/oder der Gangbereich des Getriebes 4 wird gemäß dem Sollwert der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert/geregelt. Daher kann in verschiedenen Fahr-Folge-Situationen die optimale Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungsreaktion er reicht werden und das sanfte Folge-Fahren zum vorausgehenden Fahrzeug kann ohne die abrupte Abbremsung gestartet werden.
  • Zusätzlich kann in der zweiten Ausführungsform, die Reaktionscharakteristik, ohne Verlust der Stabilität, im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem verbessert werden.
  • In der zweiten Ausführungsform ist die Folge-Fahr-Steuerung-/Regelung entsprechend der vorliegenden Erfindung auf verschiedene, in 11,12 und 13 gezeigte, Folge-Fahr-Situationen anwendbar.
  • Jedoch ist die Folge-Fahr-Steuerung-/Regelung entsprechend der vorliegenden Erfindung auf andere, als diese in 11 bis 13 gezeigten, Situationen anwendbar.
  • Es sei vermerkt, dass der Hardware-Aufbau der zweiten Ausführungsform der gleiche wie in der ersten, in 1A und 1B gezeigten Ausführungsform ist.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Sowohl bei der ersten als auch zweiten bevorzugten Ausführungsform wird der Dämpfungsfaktor ξM und ωM, zur Ermittlung der Reaktionscharakteristik des Ziel-Fahrzeugzwischenabstands LT gemäß der Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung (L – L*) und der Relativgeschwindigkeit ΔV festgelegt. In einer dritten Ausführungsform der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung werden die vorgegebenen Konstanten fv und fL (mit Bezug auf die oben beschriebene Gleichung (8)) im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem gemäß der Relativgeschwindigkeit ΔV(t) festgelegt, um den tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstand L(t) gleich dem Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) zu setzen. Sodann kann die Reaktionscharakteristik im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem verbessert werden.
  • Es sei vermerkt, dass die Konstanten fv und fL im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem Steigerungen genannt werden, die Steigerung fL, mit der die Differenz zwischen dem Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) und dem aktuellen Fahrzeugzwischenabstand L(t), nämlich die Ziel Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung {LT(t) – L(t)} multipliziert wird, wird die erste Steigerung genannt und die Steigerung fv, mit der die Differenz zwischen der Ziel-Relativgeschwindigkeit ΔV(t) und der tatsächlichen Relativgeschwindigkeit ΔV(t), nämlich die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung {ΔVT(t) – ΔV(t)} multipliziert wird, wird die zweite Steigerung genannt.
  • In der Situation in der das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug folgt, dessen Relativgeschwindigkeits-Wert klein (gering), wie in 12 und 13 gezeigt, ist, wird das Fahrzeug mit stark abgebremst, wobei ein Folge-Potenzial des aktuellen Fahrzeugzwischenabstands L(t) zum Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) erhöht wird.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird das unangenehme Fahrzeugverhalten an den/die Fahrzeuginsassen weitergegeben. Es ist daher in diesem Fall wünschenswert, den Fahrzeugzwischenabstand auszuweiten aber die Fahrzeuggeschwindigkeit langsam zu verringern. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, die erste Steigerung fL zu reduzieren, mit der die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem {LT(t) – L(t)} multipliziert wird und die zweite Steigerung fv, mit der die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung {ΔVT(t) – ΔV(t)} multipliziert wird, zu erhöhen. Daher wird die Reaktionscharakteristik des Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystems langsam.
  • Andererseits ist in einer solchen Fahr-Folge-Situation, zum Folgen des vorausgehenden Fahrzeugs, dessen Relativgeschwindigkeit ΔV(t) groß ist (das bedeutet, dass die Geschwindigkeit des vorausgehenden Fahrzeugs geringer ist, als die des Fahrzeugs), es für das Fahrzeug wünschenswert, den Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) vom augenblicklich tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstand L(t) so schnell wie möglich, wie in 11 gezeigt, zu erreichen. Daher wird in einer solchen Situation, wie oben beschrieben, die erste Steigerung fL, mit der die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung {LT(t) – L(t)} im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem multipliziert wird, erhöht, aber die zweite Steigerung fv, mit der die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung {ΔVT(t) – ΔV(t)} multipliziert wird, wird reduziert.
  • Mit einer im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem erhöhten Reaktionscharakteristik ist des folglich notwendig, dass die Folge-Charakteristik des tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstands L(t) auf den Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) erhöht wird.
  • In der dritten Ausführungsform werden die ersten und zweiten Steigerungen fv und fL im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem gemäß der Relativgeschwindigkeit ΔV(t) des Fahrzeugs zum vorausgehenden Fahrzeug ΔV(t) festgelegt, um die optimale Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungsreaktion zu erhalten, um die sanfte Folge-Fahrt zum vorausgehenden Fahrzeug trotz der Größe der Relativgeschwindigkeit ΔV(t) zu erreichen.
  • 14 zeigt das Funktions-Blockschaltbild der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in der dritten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung.
  • Das Folge-Fahr-Steuerungs-/Regelungsgerät 5 für ein vorausgehendes Fahrzeug beinhaltet funktionsgemäß den Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert-Berechnungsabschnitt 801, den Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Berechnungsabschnitt 802, den Steigerungs-Ermittlungsabschnitt 803 und den Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt 804. Das Folge-Fahr-Steuerungs-/Regelungsgerät 8 empfängt den Fahrzeugzwischenabstand L und die Relativgeschwindigkeit ΔV vom Fahrzeugzwischenabstands-Sensor 1 und die Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 2.
  • Wenn das vorausgehende Fahrzeug mittels des Fahrzeugzwischenabstands-Sensors 1 nicht erkannt werden kann, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit als festgelegte Ziel-Fahrzeuggeschwindigkeit an den Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung- /Regelungsabschnitt 4 als Sollwert V*(t) der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgegeben.
  • Der Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert-Berechnungsbereich 801 berechnet den Sollwert des Fahrzeugzwischenabstands in der folgenden Gleichung (11) auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V(t) und der Relativgeschwindigkeit zum vorausgehenden Fahrzeug ΔV(t), wenn das vorausgehende Fahrzeug mittels des Fahrzeugzwischenabstands-Sensors 1 erkannt wurde. L*(t) = a × {V(t) + ΔV(t)} + Lof (11A). V(t) + ΔV(t) = Vt (t) (11B).
  • In den Gleichungen (11A) und (11B) bezeichnet Vt(t) die Fahrzeuggeschwindigkeit des vorausgehenden Fahrzeugs. Es sei vermerkt, dass der Sollwert des Fahrzeugzwischenabstands L*(t) gemäß der folgenden Gleichung (12) nur auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V(t), wie folgt, abgeleitet werden kann: L*(t) = a' V(t) + Lof' (12). der Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Berechnungsabschnitt 802 leitet den Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) und die Ziel-Relativgeschwindigkeit ΔVT(t) gemäß dem verarbeiteten Filter einer Gleichung (13) von TABELLE 4 ab.
  • In der Gleichung (13) von TABELLE 4 bezeichnen ωM und ξM die spezifische Kreisfrequenz und den Dämpfungsfaktor, um die Reaktionscharakteristik des Ziel-Fahrzeugzwischenabstands LT(t) und der Ziel-Fahrzeuggeschwindigkeit ΔVT(t) zu ermitteln. In beiden Fällen legt ein Konstrukteur hierfür einen willkürlichen Wert fest.
  • Bei der Berechnung der Gleichung (13) von TABELLE 4 sind der Fahrzeugzwischenabstand L0 und die Relativgeschwindigkeit ΔV0 Anfangswerte, unmittelbar nachdem das vorausgehende Fahrzeug erkannt wurde.
  • Wenn die Laplace-Transformation für die entwickelte Gleichung (13) ausgeführt wird, wird eine Gleichung (14) von TABELLE 4 ausgeführt.
  • Die Gleichung (14) von TABELLE 4 ist die Transferfunktion vom Sollwert L*(t) des Fahrzeugzwischenabstands zum Ziel-Fahr zeugzwischenabstand LT (t) und wird in der Gleichung zweiter Ordnung ausgedrückt.
  • Der Steigerungs-Ermittlungsbereich 803 ermittelt die erste Steigerung fL, mit der die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung {LT(t) – L(t)} im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem multipliziert wird und die zweite Steigerung fv, mit der die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung {ΔVT(t) – ΔV(t)} multipliziert wird, entsprechend der Relativgeschwindigkeit ΔV(t).
  • Zuerst werden, mit der Relativgeschwindigkeit ΔV(t) als Parameter, die spezifische Kreisfrequenz ωC und der Dämpfungs-Koeffizient ξC, die in den Kennfeldern vorgespeichert sind, abgeleitet. Die spezifische Kreisfrequenz ωC und der Dämpfungsfaktor ξC sind die Parameter, um die Reaktionscharakteristik des Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystems zu ermitteln.
  • 14 zeigt ein Beispiel eines Kennfelds, das die spezifische Kreisfrequenz ωC darstellt
  • 15 zeigt ein Beispiel des Dämpfungs-Koeffizienten. Als Nächstes werden die erste Steigerung fL und die zweite Steigerung fv, zur Berechnung des Sollwert V*(t) der Fahrzeuggeschwindigkeit, auf der Basis der spezifischen Kreisfrequenz ωC und des Dämpfungs-Koeffizienten ξC, wie in den Gleichungen (15A) und (15B) gezeigt, berechnet. fL = ωC2/ωnV (15A)und Fv = 1 – 2ξcωc/ωnV (15B)
  • In der Gleichung (15A) bezeichnet ωnV die spezifische Kreisfrequenz im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem, um so den erfassten Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit (tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit) V(t) dem Sollwert V*(t) der Fahrzeuggeschwindigkeit gleichzusetzen. Die erste Steigerung fL ist proportional einem Quadrat ωC der spezifischen Kreisfrequenz im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem und die zweite Steigerung fv ist proportional der spezifischen Kreisfrequenz ωC. Wenn daher die Relativgeschwindigkeit ΔV(t) variiert wird, wird die erste Steigerung fL größer variiert, als die zweite Steigerung fv.
  • Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt 804 berechnet den Sollwert V*(t) der Fahrzeuggeschwindigkeit, um die Relativgeschwindigkeit ΔV(t) der Ziel-Relativgeschwindigkeit ΔV(t) gleichzusetzen, der Ziel-Relativgeschwindigkeit ΔVT(t) gleichzusetzen und gleichzeitig den Fahrzeugzwischenabstand L(t) den Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) gleichzusetzen.
  • Das heißt, dass die erste Steigerung fL und die zweite Steigerung fv, die durch den Steigerungs-Ermittlungsbereich 803 entsprechend der Relativgeschwindigkeit ΔV(t) ermittelt wurden, verwendet werden, um den Sollwert der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einer Gleichung (16) zu berechnen. V*(t) = {V(t) + ΔV(t) } – {fv{ΔVT(t) – ΔV(t)} + fL{LT(t) – L(t)} (16).
  • Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt 4 ist der gleiche, wie der in jeder vorherigen Ausführungsform, und zwar steuert/regelt er zumindest eine oder jede, die Drossel-Betätigungsvorrichtung 30, die automatische Betätigungsvorrichtung 60 und/oder die A/T-Gangbereich-Betätigungsvorrichtung, um die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit V(t) gleich dem Sollwert V*(t) der Fahrzeuggeschwindigkeit zu setzen.
  • Wie sich aus der Gleichung (15) ergibt, wird, wenn die spezifische Kreisfrequenz ωc im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem groß wird, die erste Steigerung fL, mit der die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung {LT(t) – L(t)} in der Gleichung (16) multipliziert wird, groß und die zweite Steigerung, mit der die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung {ΔVT(t) – ΔV(t)} multipliziert wird, klein. Weil die spezifische Kreisfrequenz ωc als ein größerer Wert festgelegt wird, wenn die Relativgeschwindigkeit ΔV(t), wie in 15 gezeigt, groß wird, wird die erste Steigerung fL groß, aber die zweite Steigerung fv wird klein, da der Relativgeschwindigkeits-Wert groß wird.
  • Daher wird in der Situation, wo das Fahrzeug sich dem vorausgehenden Fahrzeug, dessen Relativgeschwindigkeit ΔV(t), wie in 11 gezeigt, hoch (groß) ist, die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung {LT(t) – L(t)} um ein großes Maß zurückgeführt und die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung {LT(t) – ΔV(t)} wird um ein kleines Maß zurückgeführt.
  • Mit anderen Worten, selbst wenn die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung {LT(t) – L(t)} klein ist, wird der Sollwert V*(t) der Fahrzeuggeschwindigkeit groß variiert, sodass die Reaktionscharakteristik im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem schnell wird.
  • Zusätzlich wird zu diesem Zeitpunkt der Sollwert V*(t) der Fahrzeuggeschwindigkeit nicht groß variiert, selbst wenn die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung {ΔVT(t) – ΔV(t)} groß ist. Es wird kein abruptes Abbremsen ausgeführt, selbst wenn die Relativgeschwindigkeit ΔV(t) groß (hoch) ist.
  • Daher kann, in der Situation von 11, wo das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug folgt, dessen Relativgeschwindigkeit groß ist, ein langsames Abbremsen des Fahrzeugs, aber eine schnelle Ankunft am Ziel-Fahrzeugzwischenabstand erreicht werden, um das Gefühl der Erleichterung für die Fahrzeuginsassen zu bieten.
  • Da andererseits ein kleiner Wert als spezifische Kreisfrequenz ωc im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem festgelegt wird, wird sobald die Relativgeschwindigkeit ΔV(t) klein (gering) wird, die erste Steigerung fL, mit der die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung {LT (t) – L(t)} in der Gleichung (16) multipliziert wird, reduziert, aber die zweite Steigerung fv, mit der die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung {ΔVT(t) – ΔV(t)} multipliziert wird, wird gesteigert.
  • Daher wird, in einer Situation, in der das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug, dessen Relativgeschwindigkeit ΔV(t), wie in 12 und 13 gezeigt, klein ist, die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands Abweichung {LT(t) – L(t)} in der Berechnung des Sollwerts V*(t) in der Gleichung (16) um ein kleines Maß zurückgeführt und die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung {ΔVT(t) – ΔV(t)} wird um ein großes Maß zurückgeführt.
  • Mit anderen Worten, obwohl die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung {LT(t) – L(t)} groß ist, wird der Sollwert V*(t) nicht groß variiert und die Reaktionscharakteristik im Abstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem wird langsam.
  • Es sei vermerkt, dass, selbst wenn zu diesem Zeitpunkt die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung {ΔVT(t) – ΔV(t)} groß zurückgeführt wird, die Relativgeschwindigkeit ΔV(t) selbst so klein ist, dass der Sollwert V*(t) der Fahrzeuggeschwindigkeit nicht so groß variiert wird und das abrupte Abbremsen nicht ausgeführt wird. Daher wird, in der Situation, in der das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug folgt, dessen Relativgeschwindigkeit ΔV(t) klein ist, kein abruptes Abbremsen ausgeführt und der Fahrzeugzwischenabstand kann langsam ausgedehnt werden.
  • Zusätzlich tritt dieses abrupte Abbremsen, das das unangenehme Fahrzeugverhalten an die Fahrzeuginsassen weitergibt, im Fall des vergleichenden Beispiels nicht auf.
  • Es sei vermerkt, dass der Hardware-Aufbau der automatischen Fahrzeug-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in der dritten Ausführungsform der gleiche, wie der in 1A und 1B gezeigte ist.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • In der dritten Ausführungsform, wird die erste Steigerung fL, mit der die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung {LT(t) – L(t)} multipliziert wird, angehoben, um die Reaktionscharakteristik im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem zu verbessern, um den tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstand L(t) gleich dem Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) zu setzen. Jedoch besteht eine Ausgleichs-Beziehung der Art, dass die Erhöhung bei der ersten Steigerung fL die Abnahme der Stabilität im System verursacht.
  • In einer vierten Ausführungsform der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung, wird die Optimalwert-Schleife zum Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem hinzugefügt, um so die gewünschten Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Reaktionscharakteristiken vom Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert L*(T) bereitzustellen. Der kompensierte Sollwert der Fahrzeuggeschwindigkeit Vc korrigiert den Sollwert der, vom Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystems abgeleiteten Fahrzeuggeschwindigkeit V*(t).
  • Somit kann das Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem die Ansprechreaktionscharakteristik ohne Verlust der Stabilität verbessern.
  • 17A zeigt das Funktions-Blockschaltbild der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung in der vierten Ausführungsform.
  • Es sei bemerkt, dass die gleichen Bezugsziffern, die in 17A, wie diese, die in 14 gezeigt sind, den gleichen Elementen der, in 14 gezeigten, dritten Ausführungsform entsprechen und deren detaillierte Erläuterungen hierin weggelassen werden.
  • Das, in 17A gezeigte, Fahr-Folge-Steuerungs-/Regelungsgerät 800A beinhaltet den vorkompensierte Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt 805 und den korrigierten Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt 806.
  • Der vorkompensierte Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt 805 berechnet den kompensierter Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert Vc durch Ausführen des Filter-Verfahrens einer Gleichung (17) von TABELLE 4.
  • Der Filter, der in der Gleichung (17) von Tabelle 4 ausgedrückt wird, wird dargestellt durch das Produkt zwischen der Umkehrfunktion der Transferfunktion aus dem Fahrzeuggeschwin digkeits-Sollwert V*(t) zum tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstand L(t) und der angesprochenen Charakteristik des, in Gleichung (14) gezeigten, Ziel-Fahrzeugzwischenabstands.
  • Es sei vermerkt, dass die Transferfunktion vom Sollwert V*(t) der Fahrzeuggeschwindigkeit bis zum tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstand L(t) dargestellt wird durch das Produkt zwischen der Transferfunktion Gv(s) (mit Bezug auf Gleichung (1)) im Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungssystems, in das der Sollwert V*(t) der Fahrzeuggeschwindigkeit eingegeben wird und von dem die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit V(t) ausgegeben wird, und der Differenz, zwischen der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit VT(t) des vorausgehenden Fahrzeugs, d. h. der Integrator, um die Relativgeschwindigkeit zu integrieren, um den tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstand L(t) zu erhalten. Es sei vermerkt, dass die Anfangswerte, um den tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstand L(t) zu berechnen, der Fahrzeugzwischenabstand L0 und die Relativgeschwindigkeit ΔV0 sind, unmittelbar nach dem das Fahrzeug das vorausgehende Fahrzeug gerade erkannt hat.
  • Der korrigierte Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt 806 fügt den kompensierten Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert, der im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem berechnet wurde, hinzu, um den korrigierten Sollwert V*'(t) der Fahrzeuggeschwindigkeit abzuleiten. V*'(t) = VT(t) – V*(t) – Vc (18).
  • Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt 4 steuert/regelt einstellbar zumindest entweder die Drossel-Betätigungsvorrichtung 30, oder die automatische Brems-Betätigungsvorrichtung 80, oder die A/T-Gangbereichs-Betätigungsvorrichtung 70, um die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit dem korrigierten Sollwert V*'(t) gleich zu setzen.
  • 18A, 18B, 18C, 18D, 19A, 19B, 19C, 19D, 20A, 20B, 20C und 20D zeigen die Simulationsresultate für einen Fall, wo das Fahrzeug, dessen Fahrzeuggeschwindigkeit V = 90 km/h betragen hat, die Fahrzeuggeschwindigkeit VT des vorausgehenden Fahrzeugs 60 km/h betragen hat und das Fahrzeug die Anwesenheit des vorausgehenden Fahrzeugs bei einem Fahrzeugzwischenabstand von 120 m erkannt hat und das Fahrzeug begonnen hat, dem vorausgehenden Fahrzeug zu folgen.
  • 18A bis 18D zeigen die Simulationsresultate des Fahrzeugzwischenabstands, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Relativgeschwindigkeit und der Beschleunigung in der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung sowohl in der ersten als auch zweiten Ausführungsform, wenn die spezifische Kreisfrequenz ωc abgesenkt wurde.
  • 19A bis 19D zeigen die Simulationsresultate davon, für einen Fall, bei dem die spezifische Kreisfrequenz abgesenkt wurde.
  • 20A bis 20D zeigen die Simulationsresultate davon sowohl in der dritten und vierten Ausführungsform. In 18A bis 20D bezeichnet jede durchgezogene Linie den Zielwert und die ununterbrochene Linie bezeichnet den tatsächlichen Wert.
  • In einem Fall, bei dem das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug folgt, dessen Relativgeschwindigkeits-Wert ΔV(t) groß ist, wird die Reaktion im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerungs-Regelungssystem, mit der erhöhten spezifischen Kreisfrequenz, sowohl in der ersten als auch zweiten Ausführungsform, beschleunigt.
  • Wie in 18A bis 18D gezeigt, tritt die große Änderung bei der Abbremsung nach dem Folge-Fahr-Beginn des vorausgehenden Fahrzeugs auf, obwohl der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand L(t) übereinstimmend mit dem Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) gemacht wurde.
  • Wenn zusätzlich die Reaktion im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem mit einer abgesenkten spezifischen Kreisfrequenz, sowohl in der ersten als auch zweiten Ausführungsform, langsam gemacht wird, wird die Änderung in der Abbremsung, wie in 19A bis 19D gezeigt, moderat, aber der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand L(t) überschreitet den Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t). Dies verleiht dem/den Fahrzeuginsassen ein Angstgefühl.
  • Wenn jedoch, sowohl in der dritten als auch vierten Ausführungsform, das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug folgt, dessen Relativgeschwindigkeit ΔV(t) groß (hoch) ist, wird die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit L(t) derart variiert, dass sie im Wesentlichen mit dem Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT (t), wie in 20A bis 20D gezeigt, zusammenfällt und es tritt keine bemerkenswerte Änderung in der Beschleunigung (Abbremsung) nach dem Fahr-Folge-Start des vorausgehenden Fahrzeugs auf.
  • 21A, 21B, 21C, 21D, 22A, 22B, 22C, 22D, 23A, 23B, 23C und 23D zeigen die Simulationsresultate, wenn das vorausgehende Fahrzeug dessen Relativgeschwindigkeit ΔV = 60 km/h betragen hat, in einem Fahrzeugzwischenabstand von 70 m erkannt wurde, während das Fahrzeug mit V = 74 km/h gefahren ist.
  • 21A bis 21D zeigen die Simulationsresultate, wenn die spezifische Kreisfrequenz im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem sowohl in der ersten als auch zweiten bevorzugten Ausführungsform gesteigert wird.
  • 22A bis 22D zeigen die Simulationsresultate, wenn die spezifische Kreisfrequenz im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem sowohl in der ersten als auch zweiten bevorzugten Ausführungsform abgesenkt wird.
  • 23A bis 23D zeigen die Simulationsresultate, wenn sowohl die dritte als auch vierte Ausführungsform betrieben wird.
  • In 21A bis 23D bezeichnet die durchgezogene Linie den Zielwert und die unterbrochene Linie bezeichnet den tatsächlichen Wert.
  • In einem Fall, in dem das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug folgt, dessen Relativgeschwindigkeit gering (niedrig) ist, wird die Reaktion im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem mit der erhöhten Kreisfrequenz sowohl in der ersten als auch zweiten Ausführungsform, beschleunigt. Obwohl zu diesem Zeitpunkt der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand L(t) derart variiert wird, um im Wesentlichen mit dem Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t), wie in 21A bis 21D gezeigt, zusammen zu fallen, tritt aber die große Abbremsungs-Veränderung nach dem Folge-Fahr-Start auf. Es sei vermerkt, dass in dem Fall, bei dem die Reaktion im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem, mit einer abgesenkten spezifischen Kreisfrequenz in entweder der ersten oder zweiten Ausführungsform, langsam gemacht wird, der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand L(t) derart variiert wird, um im Wesentlichen mit dem Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) zusammen zu fallen und die Veränderung in der Abbremsung moderat wird.
  • Es sei vermerkt, dass in einem Fall, in dem die Reaktionscharakteristik im Fahrzeugzwischenabstand-Steuerungs-/Regelungssystem mit einer erhöhten spezifischen Kreisfrequenz und einer beschleunigten Reaktion beim Fahrzeugzwischenabstand-Steuerungs-/Regelungssystem sowohl in der ersten als auch zweiten bevorzugten Ausführungsform langsam gemacht wird, der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand L(t) derart variiert wird, um im Wesentlichen mit dem Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) zusammen zu fallen, und die Änderung bei der Abbremsung moderat wird.
  • In einem Fall, bei dem das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug folgt, dessen Relativgeschwindigkeit ΔV(t), sowohl in der dritten als auch vierten bevorzugten Ausführungsform, klein (gering) ist, wird der tatsächliche Fahrzeugzwischenabstand L(t) derart variiert, um im Wesentlichen mit dem Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) zusammen zu fallen und keine große Veränderung bei der Abbremsung nach dem Fahr-Folge-Start auftritt.
  • Da, wie oben beschrieben, die erste Steigerung fL, mit der die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung {LT(t) – L(t)} im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem multipliziert wird und die zweite Steigerung fv mit der die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung {ΔVT(t) – ΔV(t)} im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem multipliziert wird, entsprechend der Relativgeschwindigkeit ΔV(t) festgelegt werden, kann die optimale Fahrzeugzwischenabstands-Steuerungs-/Regelungs-Reaktionscharakteristik aus verschiedenen Fahr-Folge-Situationen für vorausgehende Fahrzeuge erhalten werden. Nach dem Start der Folge-Fahrt des vorausgehenden Fahrzeugs tritt keine große Veränderung auf.
  • Da zusätzlich die erste Steigerung fL, die mit der Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung {LT(t) – L(t)} multipliziert wird, erhöht wird, wird die Reaktion im Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem schnell, das Folge-Potenzial des tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstands zum Ziel-Fahrzeugzwischenabstand LT(t) kann angehoben werden.
  • In einem Fall, wenn das Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug folgt, dessen Relativgeschwindigkeit ΔV(t) hoch ist, kann eine schnelle Ankunft beim Ziel-Fahrzeugzwischenabstand ΔVT(t) erreicht werden und das Gefühl der Erleichterung kann an den/die Fahrzeuginsassen weitergegeben werden.
  • Zusätzlich kann in der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung die Reaktionscharakteristik ohne Verlust der Stabilität in Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem erhöht werden.
  • Es sei vermerkt, dass, da sowohl in der dritten als auch vierten Ausführungsform die erste Steigerung fL, mit der das Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem multipliziert wird und die zweite Steigerung fv mit der die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung {ΔVT(t) – ΔV(t)}, im oben beschriebenen Steuerung-/Regelungssystem, multipliziert wird, gemäß der Relativgeschwindigkeit ΔV(t) festgelegt werden.
  • Nur die erste Steigerung fL, mit der die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung {LT(t) – L(t)} im Fahrzeugzwischenabstands-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem kann gemäß der Re lativgeschwindigkeit ΔV(t) festgelegt werden und der Sollwert V*(t) kann durch Subtraktion der Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung fL {LT(t) – L(t)}, multipliziert mit der ersten Abweichung fL, aus der Fahrzeuggeschwindigkeit des vorausgehenden Fahrzeugs VT(t) (= V(t) + ΔV(t)) berechnet werden.
  • 17B zeigt eine Alternative der vierten bevorzugten Ausführungsform der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeit-Steuerung-/Regelungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 17B gezeigt, entspricht der Koeffizienten-Ermittlungs-Abschnitt 502 den, in Tabelle 1 und Tabelle 2 und in 3 gezeigten Kennfeldern und der Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Berechnungsabschnitt 810, der die Transferfunktion, ausgedrückt als ωM 2/(s2 + 2ξMωs + ωM 2), besitzt, leitet den Ziel-Fahrzeugzwischenabstand L* (oder LT) und die Ziel-Relativgeschwindigkeit ΔV*(oder ΔVT), ab.
  • Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt 820 beinhaltet: ein erstes Subtrahierglied DL, um den Ziel-Fahrzeugzwischenabstand L* vom tatsächlichen Fahrzeugzwischenabstand L zu subtrahieren, um die Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung (L*-L, nämlich, {LT(t) – L(t)}) abzuleiten; ein zweites Subtrahierglied Dv, um die Ziel-Relativgeschwindigkeit ΔV* von der tatsächlichen Relativgeschwindigkeit ΔV zu subtrahieren, um die Ziel-Relativgeschwindigkeits-Abweichung (ΔV* – ΔV, nämlich {ΔVT(t) – ΔV(t)}) abzuleiten; einen ersten Multiplikator, der die erste Steigerung fL besitzt, mit der das Subtraktions-Ergebnis multipliziert wird, um fv × (ΔV* – ΔV) abzuleiten; einen Summierer S1 um die Fahrzeuggeschwindigkeit V zur Relativgeschwindigkeit ΔV zu addieren und fL × (L* – L) + fv × (ΔV* – ΔV) vom addierten Ergebnis von (V + ΔV) zu subtrahieren, um (V + ΔV) – {fL × (L* – L) + fv × (ΔV* – ΔV)} (diese Berechnung ist die gleiche wie die Gleichung (16)) als Ziel-Fahrzeuggeschwindigkeit V* auszugeben; und einen Addierer S2, um das summierte Ergebnis vom Summierer S1 zum kompensierten Sollwert Vc des Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berech nungsabschnitts 850 zu addieren, um den endgültigen Sollwert V*' der Fahrzeuggeschwindigkeit (V*' = VT – V* – Vc) abzuleiten. Der vorkompensierte Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt 850 besitzt die Transferfunktion, bestimmt durch ωM 2s(-s + ωv) /ωv(s2 + 2ξMωMs + ωM 2). Die individuellen Zahlenwerte der spezifischen Kreisfrequenz ωM und des Dämpfungsfaktors ξM werden aus den Kennfeldern 502, entsprechend der Relativgeschwindigkeit ΔV und der Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔL, abgeleitet.
  • Jeder numerische Wert von ωM und ξM wurde zuvor in den Kennfeldern, gemäß den bezeichneten Werten der Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔL und der Relativgeschwindigkeit ΔV des Fahrzeugs zum vorausgehenden Fahrzeug, verteilt.
  • In 17B sind die numerischen Werte jeder spezifischen Kreisfrequenz ωM und jedes Dämpfungsfaktors ξM in einem ersten Quadranten der entsprechenden Kennfelder vorgespeichert, um mit der Situation (I Modus) fertig zu werden, in der die Relativgeschwindigkeit ΔV positiv groß ist und die Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔL positiv groß ist, sodass das Fahrzeug den Fahrspurwechsel ausgeführt hat, um das alte, vorausgehende Fahrzeug zu überholen und dem neuen, vorausgehenden Fahrzeug gefolgt war, dessen Relativgeschwindigkeit groß ist (wie in 13 gezeigt), sind in einem zweiten Quadranten der entsprechenden Kennfelder vorgespeichert, um mit der Situation (II Modus ) zu fertig zu werden, in der die Relativgeschwindigkeit ΔV negativ klein ist und die Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔL negativ klein ist, sodass sich das andere Fahrzeug auf die gleiche Fahrspur, wie das Fahrzeug, als das Zwischen-Fahrzeug (wie in 12 gezeigt), dazwischen geschoben hat und werden in einem vierten Quadranten (III Modus) vorgespeichert in dem die Relativgeschwindigkeit ΔV positiv ist und die Fahrzeugzwischenabstands-Abweichung ΔV negativ ist, sodass das neue vorausgehende Fahrzeug, dessen Relativgeschwindigkeit groß ist, auf der Überholspur, auf die das Fahrzeug den Fahrspurwechsel durchgeführt hat, erkannt wird.
  • Es sei vermerkt, dass ein Symbol s einen Laplace-Transform-Operator bezeichnet und die Relativgeschwindigkeit, die groß ist, bedeutet das die Geschwindigkeit des vorausgehenden Fahrzeugs geringer ist als die des Fahrzeugs und dass die Relativgeschwindigkeit in negativer Richtung groß ist (da ΔV = Vt – V).
  • Es sei vermerkt, dass ein Fahrzeugzwischenabstands-(Feedback)-Steuerung-/Regelungssystem, wie es in den anliegenden Ansprüchen definiert ist, den Fahrzeugzwischenabstands-Sensor 1; Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 2; den Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert-Berechnungsabschnitt 501 (801); den Koeffizienten-Ermittlungsabschnitt 502; den Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Berechnungsabschnitt 503 (802); und den Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt 504 (803,804) in jeder der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsformen beinhaltet und die Abschnitte 810 und 820, wie in 17B gezeigt beinhaltet und das Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungssystem dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt 4 und den Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 2 in jeder Ausführungsform beinhaltet.
  • Es sei ebenso vermerkt, dass das vergleichende Beispiel, das in der Beschreibung erläutert wurde, die zuvor vorgeschlagene automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. Heisei 11-59222, veröffentlicht am 12. März 1999, ist.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte, oben beschriebene, Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Modifikationen und Variationen der Ausführungsformen werden dem Durchschnittsfachmann im Lichte des oben gesagten einleuchten.
  • Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist definiert mit Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche.
  • Figure 00430001
  • Figure 00440001
  • Tabelle 3
    Figure 00450001
  • Tabelle 4
    Figure 00460001

Claims (18)

  1. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für Automobilfahrzeuge, die aufweist: – einen Fahrzeugzwischenabstands-Detektor (1), um einen Fahrzeugzwischenabstand (L) vom Fahrzeug zu einem vorausgehenden Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug fährt, festzustellen; – einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektor (2), um eine Fahrzeuggeschwindigkeit (V) des Fahrzeugs festzustellen; – einen Relativgeschwindigkeits-Detektor (1), um eine Relativgeschwindigkeit (ΔV) des vorausgehenden Fahrzeugs zum Fahrzeug festzustellen; – einen Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert-Rechner (501,801), um einen Sollwert (L*) eines Fahrzeugzwischenabstands zu berechnen; und – einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt (4), um zumindest eine Antriebskraft des Fahrzeugs (3), eine Bremskraft des Fahrzeugs (6) oder eine Gangstufe eines Fahrzeuggetriebes auf die Art und Weise zu steuern/zu regeln, dass ein festgestellter Wert (V) der Fahrzeuggeschwindigkeit einem Sollwert (V*) der Fahrzeuggeschwindigkeit gleichgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungseinrichtung ferner aufweist: – einen Ziel-Fahrzeugzwischenabstand-Steuerungs-/Regelungs-Reaktionscharakteristik-Ermittlungs-Abschnitt (502,503,802,803); um eine Steuerungs-/Regelungs-Reaktionscharakteristik eines Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystems als Antwort auf eine Abweichung (ΔL) zwischen dem Sollwert (L*) des Fahrzeugzwischenabstands und einem dafür festgestellten Wert (L) und einem festgestellten Wert (ΔV) der Relativgeschwindigkeit, zu ermitteln; und – einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Rechner (504,804), um den Sollwert (V*) der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis der ermittelten Steuerungs-/Regelungs-Reaktionscharakteristik des Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystems zu berechnen.
  2. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei der Ziel-Fahrzeugzwischenabstand-Steuerungs-/Regelungs-Reaktionscharakteristik-Ermittlungs-Abschnitt einen Speicher (502) enthält, in dem eine Mehrzahl von Steuerungs-/Regelungsverfahren und Steuerungs-/Regelungs-Reaktionscharakteristiken, entsprechend den jeweiligen Steuerungs-/Regelungsverfahren, auf der Basis von Werten und Größen der Abweichung und des ermittelten Werts (ΔV) der Relativgeschwindigkeit vorgespeichert sind.
  3. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 2, wobei der Speicher zweidimensionale Datenfelder (Tabelle 1, Tabelle 2) enthält, wobei jedes zweidimensionale Datenfeld eine Längsachse der Abweichung (ΔL) und eine Querachse des festgestellten Werts (ΔV) der Relativgeschwindigkeit aufweist, von welchen je ein Koeffizient zur Ermittlung der Steuerungs-/Regelungs-Reaktionscharakteristik vorgespeichert wurde.
  4. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 3, wobei jeder Koeffizient zur Ermittlung der Steuerungs-/Regelungs-Reaktionscharakteristik eine spezifische Kreisfrequenz (ωM) und ein Dämpfungsfaktor (ζM) des Fahrzeugzwischenabstand-Steuer-/Regelsystems ist.
  5. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 4, wobei das Fahrzeugzwischenabstands-Steuerung-/Regelungssystem einen Zielwertrechner (503) aufweist, um einen Zielwert (LT) des Fahrzeugzwischenabstands und einen Zielwert (ΔVT) der Relativgeschwindigkeit aus dem Fahrzeugzwischenabstand-Sollwert, unter Verwendung eines ersten, durch die spezifische Kreisfrequenz (ωM) und dem aus dem Speicher gewählten Dämpfungsfaktor (ζM) vorgeschriebenen Filters, zu berechnen und wobei der Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Rechner den Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert (V*) auf der Basis der festgestellten Werte des Fahrzeugzwischenabstands, der Relativgeschwindigkeit (ΔV) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und den Zielwerten des Fahrzeugzwischenabstands und der Relativgeschwindigkeit errechnet.
  6. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug, wie in Anspruch 5 beansprucht, wobei der erste Filter ein Filter zweiter Ordnung ist.
  7. automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 6, wobei eine Transferfunktion des Filters zweiter Ordnung ausgedrückt wird durch ωM 2 / (s2 + 2ζMs + ωM 2), wobei s einen Laplace-Transform-Operator bezeichnet.
  8. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 7, die ferner aufweist: einen Korrekturwert-Rechner, um einen Korrekturwert für den Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert (V*), der von einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Rechner unter Verwendung eines zweiten Filters, der eine Transfer-Funktion, die durch die Transfer-Funktion des ersten Filters vorgeschrieben ist, berechnet wird, eine Umkehrfunktion einer Transfer-Funktion des Fahrzeuggeschwindigkeits-/Steuerungs-/Regelungssystems und ein Integrationselement zu berechnen; und einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Korrekturabschnitt, um den Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert (V*), unter Verwendung des durch den Korrekturwert-Rechner berechneten Korrekturwerts, zu korrigieren.
  9. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 8, wobei die Transferfunktion des zweiten Filters ausgedrückt wird durch ωM 2s(s + ωv)/ωv(s2+2ζMωMs + ωM 2), wobei ωv einen Kreisfrequenz-Schaltpunkt in einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungssystem, das durch den Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt gebildet wird, bezeichnet.
  10. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug, gemäß Anspruch 9, wobei der Korrekturwert-Rechner ein zwischen den Steuerung-/Regelungs-Reaktionscharakteristik-Determinator und den Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Rechner geschaltetes Optimalwert-System ist.
  11. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei der Relativgeschwindigkeits-Detektor einen Differenzierer aufweist, um den erfassten Wert des Fahrzeugzwischenabstands zu differenzieren.
  12. Automatisches Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungssystem für ein Automobilfahrzeug, das aufweist: – einen Fahrzeugzwischenabstands-Detektor (1), um einen Fahrzeugzwischenabstand (L) vom Fahrzeug zu einem vorausgehenden Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug fährt, zu erfassen; – einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektor (2) um eine Fahrzeuggeschwindigkeit (V) des Fahrzeugs zu erfassen; – einen Relativgeschwindigkeits-Detektor (1), um eine Relativgeschwindigkeit (ΔV) des vorausgehenden Fahrzeugs zum Fahrzeug zu erfassen; – einen Fahrzeugzwischenabstands-Sollwert-Rechnerabschnitt (501), um einen Sollwert (L*) eines Fahrzeugzwischenabstands zu berechnen; und – einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsabschnitt, um zumindest eine Antriebskraft des Fahrzeugs über eine Motor-Drosselklappe (3), eine Bremskraft des Fahrzeug-Bremssystems (6) oder eine Gangstufe eines Fahrzeuggetriebes in der Art und Weise zu steuern/zu regeln, dass der erfasste Wert V der Fahrzeuggeschwindigkeit einem Sollwert (V*) von dieser gleichgesetzt wird, gekennzeichnet dadurch, dass die automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung ferner aufweist – einen Ziel-Fahrzeugzwischenabstands-Berechungsabschnitt (503), um einen Zielwert (LT) des Fahrzeugzwischenabstands zu erfassen, wobei eine Veränderung des Fahrzeugzwischenabstands mit einer Zeit, zu der der festgestellte Wert (L) den Zielwert (LT) des Fahrzeugzwischenabstands erreicht hat, festgesetzt wird; – einen Steigerungs-Ermittlungs-Abschnitt (820), um eine erste Steigerung (fL), mit dem eine Abweichung zwischen dem Sollwert (LT) des Fahrzeugzwischenabstands und den erfassten Wert (L) des Fahrzeugzwischenabstands gemäß dem erfassten Wert (ΔV) der Relativgeschwindigkeit multipliziert wird; und – einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechungsabschnitt (504), um den Sollwert (V*) der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen, um den erfassten Wert (L) des Fahrzeugzwischenabstands dem Zielwert (LT) des Fahrzeugzwischenabstands, auf der Basis des erfassten Werts (V) der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem erfassten Wert (ΔV) der Relativgeschwindigkeit und der Abweichung zwischen dem Zielwert (LT) des Fahrzeugzwischenabstands und dessen erfassten Wert (L), gleichzusetzen.
  13. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 12, wobei der Zielwert-Ermittlungsbereich ferner einen Zielwert (ΔVT) der Relativgeschwindigkeit ermittelt, wobei die Veränderung der Relativgeschwindigkeit (ΔV) mit einer Zeit, bis zu der der festgestellte Wert (L) des Fahrzeugzwischenabstands den Sollwert (L*) des Fahrzeugzwischenabstands erreicht hat, wobei der Steigerungs-Ermittlungs-Abschnitt (803) ferner eine zweite Steigerung (fv) ermittelt, mit der eine andere Abweichung zwischen dem Zielwert der Relativgeschwindigkeit und dessen erfasstem Wert, gemäß dem erfassten Wert (ΔV) der Relativgeschwindigkeit multipliziert wird und der Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Rechenabschnitt den Sollwert (V*) der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, um den erfassten Wert (V) der Fahrzeuggeschwindigkeit gleich dessen Zielwert, auf der Basis, der mit der ersten Steigerung multiplizierten Abweichung und der mit der zweiten Steigerung (fv) multiplizierten anderen Abweichung, zu setzen.
  14. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 13, das ferner einen Korrekturwert-Berechnungs- Abschnitt (505) aufweist, um einen Korrekturwert (Vc) der Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem, durch den Zielwert-Ermittlungsabschnitt ermittelten Fahrzeugzwischenabstand-Sollwert zu berechnen, wobei ein Filter verwendet wird, der eine Transferfunktion einschließlich einer Transfer-Charakteristik des Sollwerts (L*) des Fahrzeugzwischenabstands besitzt, die durch den Zielwert-(LT) Ermittlungsbereich zum Zielwert des Fahrzeugzwischenabstands ermittelt wird und eine inverse Transfercharakteristik der Transfercharakteristik des Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungssystem, zu dem ein Integrationselement addiert wird und einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Korrekturbereich, um den Sollwert der Fahrzeuggeschwindigkeit, gemäß dem korrigierten Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit, zu korrigieren.
  15. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 14, wobei der Steigerungs-Ermittlungsbereich die erste Steigerung (fL) anhebt, sowie der erfasste Wert der Relativgeschwindigkeit groß wird.
  16. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungsvorrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 13, wobei der Steigerungs-Ermittlungsbereich eine erste Steigerung (f1) und die zweite Steigerung (fv) wie folgt ermittelt: fL = ωc2/ωnv; fv = 1 – 2ζcωc/ωnv, wobei ωc eine spezifische Kreisfrequenz bezeichnet, ζc einen Dämpfungsfaktor bezeichnet, wobei beide, die spezifische Kreisfrequenz und der Dämpfungsfaktor, Parameter sind, um eine Reaktionscharakteristik eines Fahrzeugzwischenabstand-Feedback-Steuerung-/Regelungssystems zu ermitteln und die in einem Speicher der automatischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung- /Regelungsvorrichtung in Form von entsprechenden Kennfeldern gemäß dem erfassten Wert der Relativgeschwindigkeit gespeichert werden und ωnv eine spezifische Kreisfrequenz des Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungssystems bezeichnet, um den erfassten Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit gleich dessen Sollwert zu setzen.
  17. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungseinrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 16, wobei der Fahrzeuggeschwindigkeits-Sollwert-Berechnungsabschnitt den Sollwert V*(t) der Fahrzeuggeschwindigkeit wie folgt berechnet: V*(t) = {V(t) + ΔV(t)} – [fv × {ΔVT(t) – ΔV(t)} + fL × {LT(t) – L(t)}], wobei V(t) den erfassten Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit bezeichnet, ΔV(t) den erfassten Wert der Relativgeschwindigkeit bezeichnet, fv die zweite Steigerung bezeichnet, ΔVT(t) den Sollwert der Relativgeschwindigkeit bezeichnet und ΔV(t) den erfassten Wert der Relativgeschwindigkeit bezeichnet, fL die erste Steigerung bezeichnet, LT(t) den Zielwert des Fahrzeugzwischenabstands bezeichnet und L(t) den erfassten Wert des Fahrzeugzwischenabstands bezeichnet.
  18. Automatische Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerung-/Regelungseinrichtung für ein Automobilfahrzeug gemäß Anspruch 17, wobei die spezifische Kreisfrequenz ωc im Fahrzeugzwischenabstand-Feedback-Steuerung-/Regelungssystem in einem der entsprechenden Kennfelder gespeichert wird, sodass der Wert der spezifischen Kreisfrequenz ωc proportional zum Anstieg in einer Größe des erfassten Werts der Relativgeschwindigkeit erhöht wird.
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