JP2009029416A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】故障安全性を更に改善する、自動車用の電気操作式のブレーキ装置を提供する。
【解決手段】ブレーキペダル（１）に対して加えられた制動意図の測定のためのブレーキペダルセンサ（６ａ、６ｂ）と、ブレーキペダルセンサ（６ａ、６ｂ）に接続されている制御装置（４ａ、４ｂ）とを含んでいる、自動車のための電気操作式のブレーキ装置において、それぞれの制御装置（４ａ、４ｂ）に割り当てられた少なくとも二つのブレーキペダルセンサ（６ａ、６ｂ）が備えられおり、それ等の制御装置（４ａ、４ｂ）が一つのデータ接続線（８）によって互いに接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用ブレーキ、特に電気操作式のブレーキ装置に関する。

従来の油圧式或いは空気圧式のブレーキシステムを備えた自動車の場合には、ブレーキペダルと個々のホイールブレーキとの間で機械的な増幅が行われる。これに対して、電気操作式のブレーキシステムの場合には、ドライバーの制動意図がセンサによって測定されて制御装置によって評価され、この制御装置を、ブレーキアクチュエータ、例えばブレーキキャリパに配置されている電動モータ（キャリパ上のモータ）など、がドライバーの意図に応じて制御する。安全上の理由から、センサ装置は冗長的に作ることが定められている。しかしながら、冗長的なセンサ装置の場合には、制御装置が間違った測定値と正しい測定値との間で限定的にしか区別できないために、ブレーキシステムが故障してしまうことがある。更に、最悪のケースでは、制御装置自身が狂っていたり故障していたりすることがある。既知のブレーキシステムは現在のところ、そのような故障を問題なく克服することはできない。

従って、本発明の課題は、電気操作式の自動車用ブレーキシステムの故障安全性を更に改善することである。

前記の課題は、本発明によれば請求項に示されているメルクマールによって解決される。
本発明の重要な側面は、それぞれ制動意図を受取る複数のブレーキペダルセンサが備えられていること、及び、ブレーキペダルセンサが、データ接続線を通して互いに接続された異なる制御装置に割り当てられていること、にある。

本発明によれば、制動意図或いはセンサの機能状態に関する情報を互いに交換することができる。これによって、センサの一つが故障した後も関連の制御装置は常に、別の制御装置に接続されているセンサの情報を利用することができる。更に、制御装置の一つが故障した場合でもブレーキシステム全体に影響が及ぶことが無くなる。ブレーキシステムの信頼性をこれによって大きく改善することができる。

個々の制御装置の間のデータ接続線は好ましくはデータバスとして作られる。
各々の制御装置は、好ましくは、一つ又は複数のブレーキアクチュエータを備えたブレーキ回路に割り当てられている。

本発明に基づくブレーキペダルセンサは、好ましくは異なる物理的大きさ、例えばペダル踏力及びペダル動程など、を測定する。即ち、第一の制御装置に接続されているセンサは、例えば力を測定し、又もう一つの制御装置に接続されているセンサは、例えば動程を測定する。代わりの手法として、角度や、ブレーキペダルの操作にとって特徴的なその他の物理的大きさ、を測定することもできるであろう。

本発明の好ましい実施態様によれば、少なくとも一つの制御装置に追加のブレーキペダル状態センサが備えられており、この状態センサは、少なくとも二つの異なるブレーキ状態、例えば“ブレーキが操作されている”と“ブレーキが操作されていない”とを検知することができる。最も簡単なケースでは、この状態センサは、スイッチ、例えばブレーキ光スイッチとする。好ましくは、全ての制御装置に一つの追加のブレーキペダル状態センサが接続されている。

本発明の特別な実施態様によれば、制御装置に割り当てられているブレーキペダルセンサが冗長的に作られており、その際一つの制御装置にこの場合には少なくとも二つのブレーキペダルセンサが接続されている。それによって、システムの信頼性を更に改善することができる。それ等の冗長センサも又異なる物理的大きさを測定することができる。

ブレーキペダルセンサは、好ましくはホールセンサとして作られる。ホールセンサは、特に簡単で且つコスト的に有利である。
好ましくは、個々のセンサが個々のセンサ信号のプロージビリティー（尤もらしさ）試験を行う。その際には、既に知られているように、絶対値チェック或いは勾配チェックを行うことができる。個々の制御装置に接続されているセンサのセンサ信号はまた、互いに比較されることが好ましい。即ち、ブレーキペダルセンサの信号が、例えばブレーキペダル状態センサの信号と比較される。エラーが確認された場合には、対応する測定値を別の制御装置からデータ接続線を通して読込むことができる。これによって、ブレーキ機能を更に正しく保持することが可能となる。更に、故障したセンサの位置を、多くの場合、正確に特定することが可能となる。これはとりわけ、唯一つのセンサだけが故障しているときに当てはまる。

ブレーキペダルセンサの給電経路内には、好ましくはスイッチが備えられ、このスイッチによって、自動車が停止している際にはセンサへの電源を切ることができる。これによって、停止時の負荷を顕著に低減することができる。

ブレーキペダル状態センサの信号は、好ましくは、付属する制御装置の起動のための起動信号として利用される。既に別の起動信号、例えば無線遠隔操作、ドアコンタクト、或いは制御装置の点火などが制御装置を起動させていなければ、ブレーキの最初の操作の際に、ブレーキペダル状態センサによってこの起動が行われる。このブレーキペダル状態センサが丁度故障をしていて、その故障が検知された場合には、付属する制御装置は、好ましくは別の制御装置を通して起動される。

本発明が、以下に添付の図面に基づいて例示として詳しく説明される。
図１は、二つのブレーキ回路９ａ、９ｂを有する電気操作式の自動車用ブレーキ装置を示している。ここに示されているブレーキ装置は、フットブレーキペダル１と二つのセンサ装置（Ｓｅｎｓ）２ａ、２ｂを含み、これ等のセンサ装置によってペダル操作が測定される。その際、各々のセンサ装置２ａ、２ｂは一つ又は複数のセンサを含んでいる。各々のセンサ装置２ａ、２ｂには、独自の制御装置（μＣ１、μＣ２）４ａ、４ｂが割り当てられており、それ等の制御装置にはセンサ信号が送り込まれる。

ブレーキ装置は更に、複数のブレーキアクチュエータ５ａ、５ｂ或いは５ｃ、５ｄを含んでおり、これ等のアクチュエータは、制御装置４ａ、４ｂによってドライバーの制動意図に応じて制御或いは調節される。それぞれ二つのアクチュエータ５ａ、５ｂ或いは５ｃ、５ｄが一つのブレーキ回路９ａ或いは９ｂに属している。二つのブレーキ回路９ａ、９ｂは、例えばＸ型配分で配置されることができる。

センサ装置２ａ、２ｂと所属するセンサの制御装置４ａ或いは４ｂは、異なる車載電源（ＢＮ）３ａ、３ｂから電力を供給される。各々の車載電源３ａ、３ｂは、好ましくは独自のエネルギー源、例えば、非常時にも十分なエネルギー供給を保証するバッテリを含んでいる。

二つの制御装置４ａ、４ｂは、データバス８を通して互いに接続されており、このデータバスを通して、特にセンサ信号或いはそれに対応する情報を交換することができる。更に、例えばセンサ装置２ａ、２ｂの機能状態に関する情報も伝達することができる。

かくして、センサ装置（例えば、２ａ）のセンサエラーの際には、対応する制御装置４ａは、別のセンサ装置２ｂのセンサ信号を利用することができる。これによって、そのエラーと係わっているブレーキ回路（９ａ）は故障せず、機能を維持することができる。更に、データバス８を通して受取られた追加のセンサ情報を用いて、故障したセンサ装置（２ａ）の位置を、多くの場合、正確に特定することが可能となる。

図２は、図１のブレーキ装置をより詳しく示している。このブレーキ装置もまた、二つのブレーキ回路９ａ、９ｂを含んでおり、各々のブレーキ回路９ａ、９ｂにブレーキペダルセンサ６ａ、６ｂ並びに追加のブレーキペダル状態センサ７ａ、７ｂが割り当てられている。ブレーキペダルセンサ６ａ、６ｂは、ペダル操作の程度を特徴付ける物理的大きさを測定する（定量的測定）。その際、その大きさは、例えば動程、角度、力、或いはその他の適当な物理的大きさとすることができる。複数のブレーキペダルセンサ６ａ、６ｂが異なる大きさ、例えば力と角度、を測定すると、センサ装置の信頼性を更に改善することができるということが分かった。

ブレーキペダル状態センサ７ａ、７ｂは、少なくとも二つの異なるブレーキ状態、例えば“ブレーキが操作されている”と“ブレーキが操作されていない”とを区別することのできるセンサとする。従って、最も簡単なケースではこれ等のブレーキペダル状態センサ７ａ、７ｂはスイッチとして作ることができる。

作動の際には、制御装置４ａ、４ｂは、規則的にセンサ信号のプロージビリティーチェックを行う。その際には、既に知られているように、例えば信号の絶対値をチェックしたり或いは個々の信号の勾配チェックが行うことができる。個々の制御装置４ａ或いは４ｂに割り当てられているセンサ６ａ、７ａ或いは６ｂ、７ｂは、相互の間でも（即ち、センサ６ａの信号がセンサ７ａの信号と）比較されることが好ましい。これによって、その他のセンサエラーを検知することが可能となる。

更に、制御装置４ａ又は４ｂに接続されているセンサ６ａ、７ａ或いは６ｂ、７ｂの信号を、別の制御装置（例えば、センサ４ｂに接続されているセンサ６ｂ、７ｂ）のセンサ信号と比較することができる。これによって、更なるセンサエラー或いは信号ドリフトを検知することができる。その上更に、そのエラーに係わっているブレーキ回路９ａ或いは９ｂが別のブレーキ回路（例えば、９ｂ）のセンサ信号を利用することができるので、そのブレーキ回路が故障してしまうということが無くなる。

多数決によって、即ちそれぞれ三つのセンサ（例えば、７ａ、６ｂ、７ｂ）のセンサ信号を第四のセンサ（例えば、６ａ）と比較することによって、更に、故障したセンサの位置を比較的うまく特定することができるようになる。同じことは勿論三つ或いはそれ以上のセンサを有するブレーキ装置に対しても当てはまる。

エラーが確認された場合には、警告信号が生成され、またそのエラーが適当な表示装置、例えばコントロールランプによってドライバーに知らされることが好ましい。これによって、その故障を工場で迅速に修理することができる。

図示されている実施例では、ブレーキペダル状態センサ７ａ、７ｂは同時に起動機能を持っており、この機能によって、所属する制御装置４ａを準備状態から通常の作動状態へ移行させることができる。今日の自動車では、多くの電子機器が車の停止時には休止状態或いは準備状態へ移行される。定められた起動プロセス、例えばセンターロック装置の無線リモートコントロール操作、ドアオープン、エンジンのスタート等、によってそれ等の機器が再び正常な作動状態へ移行される。制御装置４ａのための“起動信号”がここではフットブレーキペダルの操作によって、センサ７ａがその信号状態を変化させたときに生成される。このブレーキペダル状態センサ７ａが故障した場合でも、制御装置４ａは、データバス８を通して伝達される信号を用いて起動することができる。

図３は、図１及び図２のブレーキ装置をより詳しく示している。図示のとおり、各々のブレーキ回路は、冗長的に作られた二つのブレーキペダルセンサ６ａ、６ａ′或いは６ｂ、６ｂ′を含んでいる。ブレーキペダルセンサ６ａ、６ａ′は、本例では角度を測定するホールセンサである。所属する信号発生装置、永久磁石１２はブレーキペダル１に取り付けられている。センサ６ｂ、６ｂ′は力センサとして作られており、バネ１３とダンパー１４とを備えたばねダンパーシステムを介してセンサ６ｂ、６ｂ′に対して伝えられるブレーキ力を測定する。各々のブレーキ回路は、更にスイッチ７ａ、７ｂを含んでおり、ブレーキペダル１が操作されると、これ等のスイッチはその状態を変える。ブレーキペダルセンサ６の給電回路内には、それぞれ一つのスイッチ１０が備えられており、このスイッチは自動車の停止時にはセンサをスイッチオフし、これによって静止電流を低減させるために役立つ。スイッチ１０は、例えば所属する制御装置４ａ、４ｂによって制御されることができる。センサの信号出力端１５には更に増幅器１１が備えられており、この増幅器によって、その時々のセンサ信号が増幅される。

図４は、三つのブレーキ回路９ａ−９ｃに分割された別のブレーキ装置を示している。各々のブレーキ回路９ａ−９ｃには、ここでも制御装置４ａ−４ｃと一つ或いは複数のブレーキアクチュエータ（図示されていない）が含まれている。制御装置４ａにはブレーキペダルセンサ６ａが、制御装置４ｂにはブレーキペダルセンサ６ｂが、制御装置４ｃにはブレーキペダル状態センサ７ａが接続されている。各々の制御装置４ａ−４ｃは、独自のデータバス８ａ−８ｃを通して、それぞれ別の制御装置と接続されている。これによってここでも、信号同士を互いに比較し又それによってセンサのエラーを検知することができる。更に、エラーが発見された場合には故障していないセンサの信号を利用することができる。

本発明の第一の実施態様に基づく電気操作式のブレーキ装置の概略ブロック図である。 本発明の第二の実施態様に基づく電気操作式のブレーキ装置の概略ブロック図である。 二つのブレーキ回路を備えた電気操作式のブレーキ装置の詳細図である。 本発明の第三の実施態様に基づく三つのブレーキ回路を備えた電気操作式のブレーキ装置の概略ブロック図である。

符号の説明

１…ブレーキペダル（フットブレーキペダル）
２ａ、２ｂ…センサ装置
３ａ、３ｂ…電源
４ａ、４ｂ…制御装置
５ａ−５ｄ…ブレーキアクチュエータ
６ａ、６ｂ…ブレーキペダルセンサ
６ａ′、６ｂ′…冗長センサ
７ａ、７ｂ…ブレーキペダル状態センサ
８、８ａ、８ｂ…データバス（データ接続線）
９ａ、９ｂ、９ｃ…ブレーキ回路
１０…スイッチ
１１…増幅器
１２…信号発生装置（永久磁石）
１３…ばね
１４…ダンパー

Claims (17)

1. ブレーキペダル（１）に対して加えられた制動意図の測定のためのブレーキペダルセンサ（６ａ、６ｂ）と、ブレーキペダルセンサ（６ａ、６ｂ）に接続されている制御装置（４ａ、４ｂ）とを含んでいる、自動車のための電気操作式のブレーキ装置において、
   それぞれの制御装置（４ａ、４ｂ）に割り当てられた少なくとも二つのブレーキペダルセンサ（６ａ、６ｂ）が備えられていること、及び
   それ等の制御装置（４ａ、４ｂ）が一つのデータ接続線（８）によって互いに接続されていること、
   を特徴とするブレーキ装置。
2. 制御装置（４ａ、４ｂ）が、制動意図或いはセンサ（６、７）の機能状態に関する情報をデータ接続線（８）を通して交換するように設計されていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ装置。
3. データ接続線（８）がデータバスであることを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキ装置。
4. 少なくとも一つの制御装置（４ａ、４ｂ）に、少なくとも二つの異なる制動状態を検知することのできる追加のブレーキペダル状態センサ（７ａ、７ｂ）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のブレーキ装置。
5. それぞれの制御装置（４ａ、４ｂ）に割り当てられた複数のブレーキペダル状態センサ（７ａ、７ｂ）が備えられていることを特徴とする請求項４に記載のブレーキ装置。
6. 少なくとも一つのブレーキペダル状態センサ（７ａ、７ｂ）が、ブレーキ光スイッチとして作られていることを特徴とする請求項４又は５に記載のブレーキ装置。
7. 制御装置（４ａ、４ｂ）が、それぞれ一つのブレーキ回路に割り当てられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のブレーキ装置。
8. ブレーキペダルセンサ（６ａ、６ｂ）が、ホールセンサとして作られていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のブレーキ装置。
9. 少なくとも一つの制御装置（４ａ、４ｂ）のブレーキペダルセンサ（６ａ、６ｂ）が冗長的に作られていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のブレーキ装置。
10. 複数のブレーキペダルセンサ（６ａ、６ｂ）が、異なる物理的大きさを測定することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のブレーキ装置。
11. 制御装置（４ａ、４ｂ）が、ブレーキペダルセンサ（６ａ、６ｂ）及びブレーキペダル状態センサ（７ａ、７ｂ）の少なくともいずれかのセンサ信号のプロージビリティー試験を行うことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のブレーキ装置。
12. 別の制御装置（４ａ、４ｂ）に接続されている別のセンサ（６、７）のセンサ信号との比較が行われることを特徴とする請求項１１に記載のブレーキ装置。
13. エラーが確認された場合には、対応する測定値が別の制御装置（４ａ、４ｂ）からデータ接続線（８）を通して読取られることを特徴とする請求項１１に記載のブレーキ装置。
14. プロージビリティー試験において、センサ（６、７）の測定信号が同じ制御装置（４ａ、４ｂ）に接続されている別のセンサ（６、７）の信号と比較されることを特徴とする請求項１１又は１３に記載のブレーキ装置。
15. 制御装置（４ａ、４ｂ）が、複数の電源（３ａ、３ｂ）から電力を供給されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載のブレーキ装置。
16. 電源（３ａ、３ｂ）が、それぞれ別のエネルギー源を有していることを特徴とする請求項１５に記載のブレーキ装置。
17. 制動意図に応じて、制御装置（４ａ、４ｂ）によって制御される少なくとも一つのブレーキアクチュエータ（５ａ−５ｄ）が含まれていることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載のブレーキ装置。

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