JP4717188B2 - 車両内の電気制御式分散形制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両内の電気制御式分散形制御装置、例えばブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、機械式、油圧式または空圧式バックアップ・システムを備えていないこのような制御装置においては、特にエラーの場合における利用可能性もまた注目される。設定された要求を十分に満たす電気制御式分散形ブレーキ装置の例がドイツ特許公開第１９６３４５６７号（英国特許出願第２３１６７２６号）から既知である。車両のためのこの既知のブレーキ装置（電気式ブレーキ）は、分散形に形成されかつドライバのブレーキ希望を決定するための制御モジュールおよび個々の車両車輪におけるブレーキ力を調節するための制御モジュールを有し、この場合、好ましい実施形態においては、このような制御モジュールは、車輪ブレーキの１つのグループ（車軸ごとまたは対角方向にまとめられたグループ）を操作する。ドライバの希望を決定する制御モジュールを、ブレーキ力を調節するための制御モジュールと結合するために、少なくとも１つの通信系統が設けられ、この通信系統上で制御モジュールは、相互間でデータを交換する。エラーの場合にブレーキ装置の機能性を少なくとも部分的に確保するために、ドライバの希望を測定するための制御モジュールとブレーキ力を調節するための制御モジュールとの間に独立の他の通信結合が設けられている。ドライバの希望を測定するための制御モジュールに、ドライバによるブレーキ・ペダルの操作を測定する複数（２つまたは３つ）のセンサの信号が供給される。制御モジュール内で、これらのセンサ信号値が少なくとも２つの相互に独立の計算ユニットにより正確性に関して検査され、そしてそれぞれドライバのブレーキ希望値が決定され、このブレーキ希望値は次にそれぞれ他の計算ユニットにより正確性に関して検査される。次に、このエラーのないドライバの合成希望値は、場合により車軸荷重のような他の値または走行動特性制御のような他の機能の関数として、車軸ごとにまたは車輪ごとに補正され、通信系統を介してブレーキ力を調節するための個々の制御モジュールに伝送される。
【０００３】
既知の電気制御式分散形制御装置は、それぞれ少なくとも２つの計算ユニットを備えた個別モジュールのために、比較的高い費用を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電気制御式分散形制御装置において、制御装置の利用可能性および機能性を低下させることなく、それにより費用を低減可能な手段を提供することが本発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、それぞれ電気操作式アクチュエータを介して、車両の調節要素をそれぞれ操作する分散配置された制御モジュールを備え、この場合、ドライバの操作装置の操作量を測定するために、少なくとも３つの測定装置により測定される少なくとも３つの操作信号が設定される、車両内の電気制御式分散形制御装置において、前記制御モジュールの各々に、選択されたセンサ信号が直接供給されることを特徴とする本発明の車両内の電気制御式分散形制御装置により達成される。
【０００６】
未公開ドイツ特許出願第１９８２６１３１．４号から、制御モジュールを、個別エラーがある場合になお機能性を維持するいわゆるフェール動作ユニットとして形成することが既知である。このような制御モジュールは、例えば少なくとも２つのマイクロコンピュータおよび１つのモニタ構成要素からなる冗長なマイクロコンピュータ・システムを用いた設計により、エラー許容タイプとして形成されている。マイクロコンピュータ並びにモニタ構成要素は、例えば直列バス系統により、または直列インタフェースを用いて形成されている内部通信チャネルを介して通信する。マイクロコンピュータ・システムの内部で少なくとも２つの独立のプログラムが実行され、これらのプログラムはその結果を相互に検査する。このようにして、個別エラーがある場合に、モジュールは完全にその機能を維持している。
【０００７】
少なくとも２つの異なる操作信号が与えられている場合に、操作要素、例えばブレーキ・ペダルのそれぞれの操作信号を、少なくとも１つの選択された調節要素（例えば車輪ブレーキ）を制御する制御モジュールに直接供給することにより、ドライバの希望を決定するための高価な制御モジュールが節約されかつ電気制御式分散形制御装置に対する費用が著しく低減される。
【０００８】
ドライバの希望に関して、これらのユニットを結合する通信系統を介して行われる、制御モジュール間の操作信号の相互交換ないしこれらのモジュール間の部分結果の交換は、操作信号を決定するためのセンサが故障した場合においてもドライバの希望の測定の利用可能性を保証するので、制御装置の利用可能性に関して、従来技術に比較して制約されるというおそれはない。
【０００９】
モジュールを結合する通信系統が時間制御される通信系統、特にいわゆるＴＴＰ／Ｃバスであるときに、それは特に有利である。これにより、同期システム時間が利用可能であるので、個々のモジュール内で操作信号を同時に測定することが可能となる。
【００１０】
通信系統が故障した場合においても、各制御モジュール内で少なくとも１つの操作信号が利用可能であり、この操作信号から操作要素の操作を導くことが可能であることが特に有利である。したがって、通信系統が故障した場合においても、ブレーキ装置の少なくとも部分的な利用可能性が与えられている。
【００１１】
このように形成された電気制御式ブレーキ装置が、すべての電気制御式ブレーキ・アクチュエータ、例えば電気油圧式ブレーキ・アクチュエータ、電気空圧式、電磁式、または電動式のアクチュエータと結合されて使用可能であることが特に有利である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面に示す実施形態により詳細に説明する。
以下に、電気操作式アクチュエータを有する電気式ブレーキ装置に対する装置構成の好ましい実施形態を説明する。この場合、２軸４輪車両に対して４つの車輪モジュール（ＲＭ１ないしＲＭ４）が設けられ、４つの車輪モジュール（ＲＭ１ないしＲＭ４）はそれぞれ、電気油圧式、電気空圧式、電磁式、または電動式のアクチュエータを介して車輪ブレーキを操作する。アクチュエータは図１において符号Ａ１ないしＡ４で示され、アクチュエータＡ１ないしＡ４にパワー電子機器Ｌ１ないしＬ４が付属されている。ドライバの希望を測定するために、センサＳ１ないしＳ４が設けられ、センサＳ１ないしＳ４はブレーキ操作装置、例えばブレーキ・ペダルの範囲内に装着され、かつ場合により種々の方法で操作装置の操作量を決定する。好ましい実施形態においては４つのセンサが設けられ、他の有利な実施形態においては３つのセンサが設けられ、この場合、２つのモジュールに同じ操作信号が供給される。ある実施形態においては、これらは、後車軸のブレーキを操作する車輪モジュールである。車輪モジュールを相互に結合する通信系統Ｋ１を介して、車輪モジュールは読み込まれた操作信号値および／またはこれから導かれたドライバの希望値を相互に交換する。したがって、車輪モジュールの各々内に、少なくとも３つの、操作装置の操作信号および／またはこれから導かれたドライバの希望信号が存在し、これにより、車輪モジュールの各々内に少なくとも３つの信号値に基づいて行われるドライバのブレーキ希望の決定が可能となる。次に、形成されたドライバの希望に基づいて、アクチュエータを操作するための制御量が形成され、この制御量は通信結合または操作ラインＫ２ないしＫ５を介してアクチュエータのパワー・ユニットに伝送される。さらに、車輪モジュールＲＭ１ないしＲＭ４並びにパワー・ユニットおよびアクチュエータＬ１ないしＬ４およびＡ１ないしＡ４に、搭載電源Ｅの少なくとも１つの確実なエネルギー回路または搭載電源Ｅの少なくとも２つの独立のエネルギー回路から電気が供給される。インタフェースＩを介して通信系統Ｋ１が他の通信系統Ｋ６と結合され、他の通信系統Ｋ６を介して、他の制御装置の操作量が受け取られ、またはブレーキ装置から他の制御装置に情報が与えられる。ある実施形態においては、通信系統Ｋ６を介して、走行動特性制御、駆動滑り制御等のような、ブレーキを調節する上位の機能を計算する制御ユニットもまた結合され、この制御ユニットに情報が供給される。この制御ユニットから、車輪モジュール・ユニットにブレーキの希望値が伝送される。
【００１３】
図１は、例えば電気式ブレーキ装置のような、安全上重要な装置内に分配された制御モジュールを有する装置内、または例えばかじ取り装置、電気駆動装置等のような、分配された制御ユニットを有する他の装置内で分散して行われるセンサ評価をも表わす。この場合、エラーを有する信号を検出し、それを除外し、そしてエラーのない信号に基づいて制御を行うために、ドライバの希望はそれぞれ複数の操作信号に基づいて形成され、これらの複数の操作信号はそれぞれ分散して制御モジュールにより読み取られ、そして相互比較によりこの操作信号の妥当性が検査される。
【００１４】
上記のように、例として示したブレーキ装置は、付属の車輪ブレーキにおけるブレーキ力をアクチュエータＡ１ないしＡ４により制御するための４つの車輪モジュールＲＭ１ないしＲＭ４からなっている。調節すべきブレーキ力の大きさに対する目標値はフット・ペダルにおけるセンサＳ１ないしＳ４を介して設定される。安全上の理由から複数のセンサが接続され、これにより、１つのセンサが故障した場合、残りのセンサから継続して目標値を決定することができる。好ましい実施形態においては、センサは種々の測定原理を使用し、例えばペダル・ストローク、ペダル角、またはドライバの足とペダルとの間の脚力が測定される。ドライバの希望と測定信号との間に一義的な関係が成り立つことが重要である。このとき、センサ信号から、例えば平均値形成、最小値選択、最大値選択、または類似の結合演算により目標値が計算される。エラーがない運転においては、センサ信号をブレーキ希望信号に変換した後に、すべてのセンサはドライバのブレーキ希望として（公差範囲内で）同じブレーキ力信号を提供するので、ブレーキ希望信号間の偏差から、エラーを有するセンサ・チャネル（センサ、ライン、プラグ、変成器等）が決定される。エラーを有するセンサ信号の決定は、少なくとも３つのセンサ信号が存在する場合、冒頭記載の従来技術の範囲内に記載されているような３つから２つを選択することにより行われる。
【００１５】
分配された制御モジュールを有する図１に示した分散形装置においては、各制御モジュールに操作信号が供給される。好ましい実施形態の場合のように３つのセンサが設けられている場合、２つの車輪モジュール、例えば後車軸の２つの車輪モジュールに、同じ操作信号が供給される。各車輪モジュールは、それに供給された操作信号からドライバのブレーキ希望信号を形成し、および通信系統Ｋ１を介して、このドライバのブレーキ希望信号および／またはセンサ信号を他の車輪モジュールに伝送する。他の車輪モジュールのセンサ信号および／またはドライバの希望信号は、通信系統Ｋ１を介して車輪モジュールにより受け取られ、この場合、３つのセンサのみを使用する場合には、同じ信号が使用されてもよい。そのとき存在する少なくとも３つの異なる操作信号および／または４つのドライバの希望信号に基づいて、車輪モジュールはそれに設定された結合演算によりドライバの総体希望を形成し、このドライバの総体希望が、調節のために、パワー・ユニットおよび／またはそれに付属のアクチュエータに伝送される。
【００１６】
好ましい実施形態においては、通信系統Ｋ１は直列通信系統である。供給されたセンサ信号および／またはドライバの希望信号から各車輪モジュールにおいてドライバの希望を形成することが、信号の妥当性に関する値の検査により導かれる。信号値の比較により、エラーを有するセンサ・チャネルが決定される。この場合、対応信号がドライバの希望の形成から除外される。少なくとも３つの異なる信号が存在し、したがってエラーの場合に常に少なくとも２つの異なる信号がなお存在するので、１つのセンサ・チャネルが故障した場合、残りの値に基づいて、ドライバの希望を、残りのエラーのない信号から確実に計算することができる。１つのセンサ・チャネルが故障した場合、ドライバには、例えば警報ランプまたは発生している状態に関する同様な情報を介してそれが通知される。ブレーキ過程は、そのまま正常な運転におけると同様に行われる。
【００１７】
通信系統Ｋ１が故障した場合においても、各制御モジュールに常になお非常運転のためのセンサ信号が利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブレーキ操作装置の操作信号が分散して読み込まれる、電気制御式ブレーキ装置の例で示した分散形制御装置の好ましい実施形態の回路図である。
【符号の説明】
Ａ１…Ａ４ アクチュエータ
Ｅ 搭載電源
Ｉ インタフェース
Ｋ１…Ｋ６ 通信系統
Ｌ１…Ｌ４ パワー電子機器（パワー・ユニット）
ＲＭ１…ＲＭ４ 制御モジュール
Ｓ１…Ｓ４ 測定装置（センサ）

Claims (9)

1. それぞれ電気操作式アクチュエータ（Ａ１ないしＡ４）を介して、車両の調節要素をそれぞれ操作する分散配置された制御モジュール（ＲＭ１ないしＲＭ４）を備え、この場合、ドライバの操作装置の操作量を測定するために、少なくとも３つの測定装置（Ｓ１ないしＳ４）により測定される少なくとも３つの操作信号が設定される、車両内の電気制御式分散形制御装置において、
   前記制御装置が電気制御式ブレーキ装置であり、
   前記制御モジュール（ＲＭ１ないしＲＭ４）の各々に、選択されたセンサ信号が直接供給され、かつ、
   車輪ごとに設けられた前記制御モジュールの各々がそれに供給された操作信号からドライバのブレーキ希望値を決定する、
   ことを特徴とする車両内の電気制御式分散形制御装置。
2. 前記制御モジュールが通信系統を介して相互に結合され、この場合、それぞれの制御モジュールが、それに供給された操作信号値および／または供給された操作信号から決定されたドライバのブレーキ希望値を、前記通信系統を介して他の制御モジュールに伝送することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記通信系統が決定的特性を有し、かつ全体システム時間が、前記通信系統に接続されているすべての制御装置内で、同期化のために利用可能であることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 各制御モジュール内で、他の制御モジュールの操作信号および／またはドライバのブレーキ希望値が読み込まれ、かつ利用可能な値に基づいて制御すべき調節要素に対するドライバのブレーキ希望値が決定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 各制御モジュール内で、利用可能な信号値が信号の妥当性に関して検査され、この場合、信号の妥当性に関してエラーがある場合に、エラーを有する値が決定されかつ除外されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記エラーの場合に、各制御モジュール内のドライバのブレーキ希望値が、エラーのない信号値に基づいて決定されることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
7. ドライバのブレーキ希望値が、操作信号から導かれるブレーキ力値および／またはブレーキ・トルク値であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 車両の車輪ごとに設けられた合計４つの制御モジュールおよび３つの操作センサを備えたブレーキ装置において、２つの制御モジュールに、特に後車軸ブレーキを制御する制御モジュールに同じ信号が供給されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 前記制御モジュールを結合する通信系統が他の通信系統とのインタフェースを有し、このインタフェースを介して前記制御装置が他の制御ユニットと結合されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の制御装置。

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