JP3705808B2 - 電子式ブレーキ装置 - Google Patents
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Description
電子式ブレーキ装置はドイツ特許公開第4022671号から既知である。
発明の利点
本発明は有利な非常運転方式を有する電子式ブレーキ装置に関するものである。
図面の説明
本発明の実施態様を図面により説明する。
ここで図1は電子式制御装置の好ましい実施態様の全体ブロック回路図を示し、一方図2および図3には本発明による非常運転方式が流れ図により示されている。
図1は中央モジュール1およびブレーキモジュール2aおよび2bを有する分散形電子式ブレーキ装置を示す。中央モジュールは、ABS−ASR計算を実行する課題を有し、ブレーキ力の分配を行いかつ車輪固有のブレーキ圧力目標値pw1ないしpw4を求める。中央モジュール1はそこから中央モニタリングを行ってもよい。中央モジュール1はたとえばバスインタフェースを有するマイクロコンピュータであってもよい。中央モジュール1自身はセンサまたはアクチュエータと直接結合されていない。好ましい実施態様においては、中央モジュールは冗長設計であってもよい。中央モジュール1とブレーキモジュール2aおよび2bとの間の結合は、たとえば好ましい直列バス系統3(たとえばCAN)である。中央モジュール1が冗長設計の場合、同様に冗長設計のバス系統3が選択される。
ブレーキモジュール2bは、車軸好ましくは後車軸またはブレーキ回路の車輪固有のブレーキ値を制御する独立ユニットである。モジュール2bには付属車輪の車輪速度n3およびn4が供給され、これらはここからさらに中央モジュールに供給される。さらに、個々の車輪のブレーキ圧力を制御することがこのモジュールの課題である。このために、ブレーキ圧力の実際値pxが測定される。ブレーキを目標ブレーキ圧力に調節するために、信号iwが対応するアクチュエータ4cおよび4dを制御する。ブレーキ圧力の代わりにブレーキ圧力を決定する他の値(たとえばアクチュエータを操作するモータの電流、回転速度または回転角)を求めてもよい。ブレーキモジュール2bは、好ましくは冗長設計のマイクロコンピュータに基づく、通信系統とのインタフェースを有するインテリジェントユニットである。冗長設計の場合、1つの車輪のブレーキ作動に必要な部分機能が、チャネルの相互モニタリングを有するコンピュータシステムのそれぞれのチャネルに分割されていることが好ましい。
後続の電気作動アクチュエータを操作するためのパワーエレクトロニクもまたモジュール2b内に含まれている。
ブレーキモジュール2aはブレーキモジュール2bと同じ機能を実行する。ブレーキモジュール2aは前車軸に割り当てられている。ブレーキモジュール2aはさらにペダルセンサ5とも結合され、ペダルセンサ5はドライバ希望を冗長的に測定する(ペダル7のストロークhpおよびペダル7によりシリンダ6内に発生される圧力pz)。ペダル力の測定もまた可能である。
モジュール2aもまた、好ましくは冗長設計のマイクロコンピュータに基づくインテリジェントユニットである。冗長設計の場合、車輪のブレーキに対し必要な機能が2つのチャネルに分割されかつこの機能は相互モニタリングを行う。中央モジュールが故障したとき、モジュール2aはある程度の故障診断機能も受け持つことができる。
アクチュエータ4aおよび4bにより発生される圧力pは、それぞれの切換ユニット8aないし8bを介して車輪ブレーキに供給される。正常運転においては、切換ユニットは、アクチュエータ4と車輪ブレーキとの間で結合が形成されるように操作される。
モジュール2aが割り当てられているブレーキ回路は、油圧バックアツプもまた備えている。ブレーキペダル7は油圧ブレーキシリンダ6と結合されている。したがって、切換ユニット8が故障したときでも、車輪ブレーキシリンダ内の圧力は調節可能である。中央モジュール1には通常車輪回転速度nおよびペダルセンサ信号hpおよびpzが供給される。
正常運転においては、ドライバ希望を示すペダルセンサ信号hpおよびpzもまたモジュール2aから通信系統を介して中央モジュール1に伝送される。中央モジュール1において、ドライバ希望は所定の特性曲線に基づき各車輪ブレーキに対する目標圧力値に変換される。この目標圧力値は、通信系統を介して、前車軸のブレーキのためのブレーキモジュール2aおよび後車軸のブレーキのためのブレーキモジュール2bに供給される。このときブレーキモジュール2aおよび2bは所定の目標ブレーキ圧力を圧力制御回路の範囲内で制御する。この場合、ドライバ希望から目標圧力を決定するときに、ブレーキ力分配、カーブ走行、個々の車輪ブレーキの異なる当接圧力等の種々の要因が考慮される。
モジュールの冗長設計に対して種々の実施態様が考えられる。好ましい実施態様においては、それぞれのモジュール内に含まれるマイクロコンピュータが2チャネルで構成されている。すなわち、マイクロコンピュータは相互に冗長な2つのコンピュータコアからなり、コンピュータコアは相互に独立に、割り当てられた機能を計算する。好ましい実施態様においては、計算機能は2つのコンピュータコアのそれぞれにより実行され、また両方のコンピュータコアからの計算結果に基づきそれぞれのモジュールの機能エラーが検出される。他の有利な実施態様においては、モジュールはそれぞれ相互に冗長な2つのマイクロコンピュータを有し、この場合メインコンピュータは2つの冗長マイクロコンピュータの1チャネルマイクロコンピュータとしてモニタされる。両方のコンピュータの計算結果のうちの少なくとも1つを比較することにより、この実施態様においてもまたそれぞれのモジュールにおいて発生した機能エラーが検出される。
この設計の場合、次のような非常運転方式がとられる。
中央モジュール1が故障したときまたはエラーを有するとき、ブレーキモジュール2aがその機能の一部を受け持つことになる。ブレーキモジュール2aはすべての目標ブレーキ圧力pwを求めかつそのうちの2つをモジュール2bに伝送する。ABSおよびASR運転は実行されない。ブレーキモジュール2aおよび2bは、サイクリックに発生する中央モジュールの状態情報を評価することにより中央モジュールの故障を相互に独立に検出可能である。
通信系統が故障したときまたは通信系統がエラー挙動を示したとき、モジュール2aにより両方の前車輪におけるブレーキ圧力が制御される。モジュール2bは遮断される。この場合、故障は状態情報が現れないことにより検出される。
ペダルセンサ機構に故障が発生したとき、油圧バックアツプへの切換が行われすなわち切換ユニットは指示された状態になる。ブレーキモジュール2aはバックアツプから発生された圧力値pxを伝送し、その値を中央モジュールに供給し、中央モジュールはその圧力値pxをモジュール2bに割り当てられたブレーキに対する圧力目標値を求めるための設定値として評価する。
モジュール2a自身が故障したときまたはモジュール2a内に顕著なエラーが発生したとき、油圧バックアツプが作動する。エラー検出は冗長な処理チャネルの信号の比較により行われる。
マイクロコンピュータの後続の構成グループ内(たとえばパワーエレクトロニク内)にエラーが発生したとき、同様に油圧バックアツプに切り換えられる。ブレーキモジュール2bの機能はそのまま保持される。
ブレーキモジュール2b内にエラーまたは故障が発生したとき、ブレーキモジュール2bは遮断される。
この非常運転方式が、モジュール2aにおいてランされるプログラム部分に関して、図2および図3の流れ図に示されている。ここで図2はエラー検出の方法を示し、一方図3にはエラーが発生したときに行われる非常運転手段が示されている。
図2に示すプログラム部分が所定時点においてスタートした後、第1のステップ100において、中央モジュールからブレーキモジュール2aに通信系統を介して伝送された状態情報ならびにペダルストロークhpおよびシリンダ6内に発生された圧力pzが読み込まれる。さらにステップ100において、種々の計算結果、たとえば目標圧力と実際圧力との制御偏差に対する尺度、制御偏差に基づいて計算されたそれぞれの車輪ブレーキに対する操作信号等が両方のコンピュータコアないしはコンピュータに読み込まれる。これらの計算結果のうちの少なくとも1つが、ステップ212において、他のコンピュータコアないしコンピュータから得られた結果と比較され、ここで計算結果に著しい偏差があるときにモジュール2aのエラーが検出される(ステップ102)。さらに、モジュールのパワーエレクトロニクの検査が行われる。モジュール2aがエラーとして検出されたとき、ステップ104において、フラッグF1が値1にセットされる。計算結果の比較がモジュール2aの正しい機能を示したとき、次のステップ106において、バス系統3が故障しているか否かが検査される。これは中央モジュールからブレーキモジュール2aに伝送される状態情報の検査により行われる。ブレーキモジュール2aからいかなる状態情報も受け取られないとき、バス系統のエラーが検出される。この場合、ステップ108により、フラッグF2が値1にセットされる。ブレーキモジュール2aから状態情報が受け取られたとき、ステップ110において、中央モジュールがエラーを有しているか否かが検査される。エラーの検出のために、中央モジュールは所定の時間経過後ないしは所定の時間間隔で状態情報をブレーキモジュールに送っている。ブレーキモジュール2aにより状態情報が正しく受け取られなかったとき、状態情報がたとえばエラーレベルを有するときまたは状態情報が誤った時点に受け取られたとき、これらにより中央モジュール1内のエラーが検出される。この場合、フラッグF3が値1にセットされる(ステップ112)。中央モジュールが明らかにエラーなく作動したとき、ステップ114において、ペダルセンサユニットが正しい測定結果を与えているか否かが検査される。これは、ステップ114において、ペダルストロークhpおよび圧力pzに対する値の比較により行われる。これらの値が公差範囲内に入っているとき、ペダルセンサユニットの正しい機能が検出されかつブレーキ装置の運転にエラーがないと推定される。逆の場合、ペダルセンサユニットの故障が検出され、かつステップ116において、フラッグF4が1にセットされる。ステップ104、108、112、114および116の後にプログラム部分は終了されかつ所定の時間経過後反復される。
それぞれのエラーの場合にとられる手段を図3に示す流れ図により説明する。この場合もまた、図示のプログラム部分は所定の時点においてスタートされる。第1のステップ200において、フラッグF1が値1を有しているか否か、すなわちブレーキモジュール2a内にエラーが検出されたか否かが検査される。結果が肯定の場合、ステップ202により、切換弁8aおよび8bに対する切換信号が発生されかつ前車軸の油圧ブレーキ作動が導入される。その後プログラム部分は終了されかつ所定の時間経過後反復される。
フラッグ1が値0にセットされているとき、すなわちモジュール2aが機能的に正常であるとみなされたとき、ステップ204において、フラッグ2が値1をとったか否かについてフラッグ2が検査される。これが肯定の場合、通信系統に故障があることが検出される。したがって、ブレーキモジュール2aは付属の車輪に対する目標圧力値を求めかつこれを制御する。したがって、ステップ205において、ペダルストロークhpならびに車輪内の実際圧力pxiが読み込まれる。その後ステップ206において、ペダルストロークおよび場合により他のパラメータに基づいて個々の車輪目標値pwiが決定される。その後ステップ208において、それぞれの実際圧力が、各車輪に対する所定の目標圧力に一致するように制御される。その後プログラム部分は終了される。
フラッグ2が値1を有していないとき、問い合わせステップ210において、第3のフラッグにより中央モジュールの機能の正常性が検査される。フラッグ3が値1を有しているとき、中央モジュールの故障が検出され、それに続いてステップ212において、ブレーキモジュール2aがペダルストロークhpおよび車輪ブレーキの実際圧力値pxiを読み込む。それに続くステップ214において、前車軸の車輪ブレーキに対する圧力目標値pwVAiならびに後車軸の車輪ブレーキに対する目標値pwHAiが、ペダルストロークhpならびに場合によりその他の運転変数に基づいて決定される。それに続くステップ216において、後車軸の車輪ブレーキに対する目標圧力値が通信系統を介してブレーキモジュール2bに伝送され、ステップ218において、前車軸の車輪ブレーキ内の圧力がそれぞれ所定の目標値に制御される。その後プログラム部分は終了される。ステップ210において、フラッグ3が値1を有していないと判定されたとき、問い合わせステップ220において、フラッグ4が値1であるか否かが検査される。フラッグ4が値1を有しているとき、ペダルセンサユニットの故障が検出され、それに続いてステップ222において、電磁弁8aおよび8bの切換が行われる。これにより、前車軸ブレーキの油圧ブレーキ作動がペダル操作により可能となる。ステップ222に続くステップ224において、車輪ブレーキ内の実際圧力値pxiが読み込まれかつ中央モジュールに伝送される。その後プログラム部分は終了される。
ステップ220において、フラッグ4もまた値1を有していないことが判定されたとき、ブレーキ装置の運転にエラーがないことが検出される。したがって、ステップ226において、中央モジュールにより伝送される車輪ブレーキのための目標圧力値、ペダルストロークhp、ペダル圧力pz、前車軸車輪の車輪回転速度niならびに前車軸の車輪ブレーキの実際圧力pxiが読み込まれる。それに続くステップ228において、ペダルストロークhp、圧力pzならびに車輪回転速度が中央モジュールに伝送され、それに続くステップ230において、それぞれの車輪ブレーキ内のブレーキ圧力が中央モジュールから伝送された所定の目標値により制御される。その後プログラム部分が終了されかつ所定の時間経過後反復される。
対応するプログラムステップがブレーキモジュール2b内で実行される。この場合、モジュールそれ自身内にエラーがあったときおよび通信系統が故障しているとき、これらが対応する手段により検出されてモジュールは遮断される。このとき、後車軸のブレーキ作動はいずれの場合も油圧ブレーキ装置を介して行われる。中央モジュールが故障したときおよびペダルセンサユニットが故障したときは、ブレーキモジュール2bが付属の車輪ブレーキに対する圧力目標値をブレーキモジュール2aから読み込みかつ車輪ブレーキ内の圧力を制御する。
好ましい実施態様において行われる個々の車輪ブレーキのブレーキ圧力制御のほかに、有利な実施態様においては、個々の車輪ブレーキ制御の代わりに1つの車軸のブレーキ圧力の制御が行われる。さらに他の有利な実施態様においては、ブレーキ圧力制御の代わりにブレーキトルク、ブレーキ作動、電流、ブレーキ装置の位置、車両減速度等の制御を行うようにしてもよい。この場合、目標ブレーキ圧力の代わりに対応するパラメータの目標値が、中央モジュールにより求められかつブレーキモジュールに伝送されるかないしは非常運転においてブレーキモジュールにより求められる。
ペダルセンサユニットがブレーキモジュール2aと結合されている図示の装置のほかに、他の有利な実施態様においては、ブレーキモジュール2bまたは両方のブレーキモジュールとの結合を行ってもよい。第1の場合には、図示の非常運転方式がモジュール2bの範囲内で行われ、一方後者の場合には、通信系統が故障したとき、ペダル操作による制御が後車軸ブレーキに対してもまた可能となる。
好ましい実施態様においては、ブレーキモジュールが車輪ブレーキまたは車軸の範囲内で直接固有の制御装置として装着されている。この場合、中央モジュールはブレーキモジュールから場所的に離されかつブレーキ機能のほかにエンジン制御、変速機制御等の他の機能も実行可能である。他の有利な実施態様においては、モジュールが中央の制御装置内に一緒に組み込まれている。
他の有利な実施態様において、圧力目標値が、ブレーキモジュール2aにおいて、ドライバ設定値からおよび場合により通信系統を介しておよび/または直接供給されるその他の運転変数から計算されかつ通信系統を介して他の要素に伝送される。さらに、油圧ブレーキ装置の代わりに、本発明による非常運転方式が使用された空圧ブレーキ装置または純粋な電気式ブレーキ装置が設けられてもよい。
Claims (9)
- 前軸、後軸、前記前軸および後軸に取り付けた車輪、前記車輪それぞれに付属のブレーキ、ドライバによって前記ブレーキを作動するためのブレーキペダルを備えた車両の電子式ブレーキ装置であって、
前記ドライバによって前記ブレーキペダルの操作を示すペダル入力値を検出するためのペダルセンサ、
前記ペダル入力値に基づき前記車輪にブレーキをかけるための目標値を生成する中央モジュール、
前記目標値に一致するようにブレーキの実際値を調節するアクチュエータ手段、
少なくとも一つの車輪にそれぞれ割り当てられている第一および第二のブレーキモジュールであって、該第一および第二のブレーキモジュールがそれぞれ、前記車輪の車輪速度を示す信号を前記中央モジュールに伝送し、前記中央モジュールから前記目標値を受信し、前記目標値を前記アクチュエータ手段に伝送し、前記第一のブレーキモジュールが、前記ペダルセンサからの前記ペダル入力値を直接受信すること、
前記中央モジュールと、前記第一および第二のブレーキモジュールとを接続する通信系統、および
前記中央モジュールの故障を検出するための手段、
少なくとも前記中央モジュールが故障したときに、前記第一のブレーキモジュールが、前記ペダル入力値の関数として、前記第一および第二のブレーキモジュールに対する前記目標値を計算すること、および
前記中央モジュールが故障したときに、前記第一のブレーキモジュールが、前記通信系統を介して前記第二のブレーキモジュールに、該第二のブレーキモジュールに割り当てられた車輪に対する前記目標値を伝送すること、
からなる電子式ブレーキ装置。 - 前記第一および第二のブレーキモジュールのいずれかの故障を決定するための手段、および
前記第一および第二のブレーキモジュールのいずれかが故障したときに、前記ブレーキペダルを、前記第一および第二のブレーキモジュールのいずれか故障したブレーキモジュールに割り当てられた前記ブレーキに接続するためのブレーキ回路手段、
をさらに含む請求項1に記載の電子式ブレーキ装置。 - 前記第一のブレーキモジュールが、前記ペダル入力値を、前記目標値を計算するために前記中央モジュールに伝送する、請求項1に記載の電子式ブレーキ装置。
- 前記通信系統の故障を決定するための手段を更に含み、前記通信系統が故障したときに、前記第一のブレーキモジュールが、前記割り当てられた車輪に対する前記目標値を計算する、請求項1に記載の電子式ブレーキ装置。
- 前記目標値が、ブレーキ圧力、ブレーキトルク、前記ブレーキの電流、ブレーキの位置のいずれかを示す、請求項1に記載の電子式ブレーキ装置。
- 前記ペダルセンサの故障を決定するための手段、
前記ペダルセンサが故障したときに、前記ブレーキペダルを、前記第一および第二のブレーキモジュールの少なくともいずれかに割り当てられたブレーキに接続するためのブレーキ回路手段、
をさらに含む、請求項1に記載の電子式ブレーキ装置。 - 前記第一のブレーキモジュールが、前記前軸に取り付けた車輪のブレーキに割り当てられた、請求項1に記載の電子式ブレーキ装置。
- 前記ペダルセンサの故障を決定するための手段を更に含み、前記中央モジュールが、前記ブレーキペダルに接続されたブレーキに対するブレーキの実際値に基づいて前記目標値を生成する、請求項6に記載の電子式ブレーキ装置。
- 前軸、後軸、前記前軸および後軸に取り付けた車輪、前記車輪それぞれに付属のブレーキ、ドライバによって前記ブレーキを作動するためのブレーキペダルを備えた車両の電子式ブレーキ装置であって、
前記ドライバによって前記ブレーキペダルの操作を示すペダル入力値を検出するためのペダルセンサ、
前記ペダル入力値に基づき前記車輪にブレーキをかけるための目標値を生成する中央モジュール、
前記目標値に一致するようにブレーキの実際値を調節するアクチュエータ手段、少なくとも一つの車輪にそれぞれ割り当てられている第一および第二のブレーキモジュールであって、該第一および第二のブレーキモジュールがそれぞれ、前記車輪の車輪速度を示す信号を前記中央モジュールに伝送し、前記中央モジュールから前記目標値を受信し、前記目標値を前記アクチュエータ手段に伝送し、前記第一のブレーキモジュールが、前記ペダルセンサからの前記ペダル入力値を直接受信すること、
前記中央モジュールと、前記第一および第二のブレーキモジュールとを接続する通信系統、
前記中央モジュールの故障を検出するための手段、
少なくとも前記中央モジュールが故障したときに、前記第一のブレーキモジュールが、前記ペダル入力値の関数として、前記第一および第二のブレーキモジュールに対する前記目標値を計算すること、
前記第一のブレーキモジュールが、前記前軸に取り付けた車輪のブレーキに割り当てられること、
前記第二のブレーキモジュールが、前記後軸に取り付けた車輪のブレーキに割り当てられること、
前記第二のブレーキモジュールの故障を決定するための手段、
前記第二のブレーキモジュールが故障のときに、該ブレーキモジュールの動作を停止するための手段、
前記ペダルセンサの故障を決定するための手段、
前記第一のブレーキモジュールの故障を決定するための手段、および
前記第二のブレーキモジュールが、前記中央モジュール、前記第一のブレーキモジュール、または前記ペダルセンサのいずれかが故障した場合にも機能し続けること、
からなる電子式ブレーキ装置。
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