CN110546053B - 车辆用制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具备电动制动器的、能够以低成本实现冗余化的可靠性高的车辆用制动系统。车辆用制动系统(1)包括第一控制装置(10)和第二控制装置(11)，该第一控制装置(10)和第二控制装置(11)具备相互连接的主控制器(30)、第一副控制器(40)以及第二副控制器(41)。主控制器(30)、第一副控制器(40)以及第二副控制器(41)包括：制动力运算部，该制动力运算部对电动制动器(16a～16d)的制动力进行运算；以及判定部，该判定部比较各控制器的制动力运算结果来判断是否正常，判定部具备输出切断单元，在判断为任一个控制器不正常的情况下，该输出切断单元切断被判断为不正常的控制器的输出。

Description

车辆用制动系统
技术领域
本发明涉及具有电动制动器的车辆用制动系统。
背景技术
作为车辆用制动系统的电控制系统，已提出了包括两个中央组件(中央控制装置)、四个车轮组件(车轮控制装置)以及输入装置的系统(专利文献1)。两个中央组件分别各控制两个车轮组件。两个中央控制装置彼此互相监视，在发生缺陷时，车轮控制装置被中央控制装置从供电装置断开。在该系统中，未进行具备防抱死功能或防侧滑功能的车轮控制装置的监视。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-9980号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供一种具有电动制动器的、可靠性高的车辆用制动系统。
用于解决课题的手段
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而做出的，能够作为以下的方案或应用例来实现。
[1]
本发明所涉及的车辆用制动系统的一方案为，
一种车辆用制动系统，具备：电动制动器，该电动制动器具备至少一个用于将摩擦垫向转子侧按压的电动致动器；驱动器，该驱动器驱动所述电动致动器；以及控制装置，所述车辆用制动系统的特征在于，
所述控制装置具备相互连接的至少三个控制器，
所述控制器包括：驱动器控制部，该驱动器控制部控制所述驱动器；以及制动力运算部，该制动力运算部对所述电动制动器的制动力进行运算，
所述控制器中的至少一个控制器还包括判定部，该判定部比较各控制器的制动力运算结果来判断是否正常，
所述判定部具备输出切断单元，在判断为任一个所述控制器不正常的情况下，该输出切断单元切断被判断为不正常的所述控制器的输出。
根据上述车辆用制动系统的一方案，包括至少三个具备制动力运算部的控制器，其中至少一个控制器比较各控制器的制动力运算结果来判断是否正常，并切断被判断为不正常的控制器的输出，由此能够提高制动力运算结果的可靠性，并且实现该系统的冗余化。
[2]
在上述车辆用制动系统的一方案中，可以是，
所述控制装置包括：第一控制装置，该第一控制装置具备至少一个所述控制器；以及第二控制装置，该第二控制装置具备至少一个所述控制器。
根据上述车辆用制动系统的一方案，将至少三个控制器搭载于不同的控制装置，由此能够提高该系统的冗余性。
[3]
在上述车辆用制动系统的一方案中，可以是，
各控制器具备自判定部，该自判定部基于控制器自身的制动力运算部的运算结果来判断控制器自身是否正常，各控制器还具备将通过自判定而判断为不正常的控制器的输出切断的单元。
根据上述车辆用制动系统的一方案，各控制器基于自身的制动力运算结果来对自身是否正常进行自判定，并切断被自判定为不正常的所述控制器的输出，由此能够进一步提高制动力运算结果的可靠性。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的车辆用制动系统的整体结构图。
图2是表示本实施方式所涉及的车辆用制动系统的主控制器、第一、第二副控制器以及从属控制器的框图。
图3是表示变形例所涉及的车辆用制动系统的主控制器、第一、第二副控制器以及从属控制器的框图。
具体实施方式
以下，使用附图来对本发明的优选的实施方式进行详细说明。在该说明中使用的附图是为了便于说明。此外，以下说明的实施方式不对发明要保护的范围的本发明的内容进行不当限定。另外，以下说明的全部结构不一定是本发明的必需构成要件。
本实施方式所涉及的车辆用制动系统具备：电动制动器，该电动制动器具备至少一个用于将摩擦垫向转子侧按压的电动致动器；驱动器，该驱动器驱动所述电动致动器；以及控制装置，所述车辆用制动系统的特征在于，所述控制装置具备相互连接的至少三个控制器，所述控制器包括：驱动器控制部，该驱动器控制部控制所述驱动器；以及制动力运算部，该制动力运算部对所述电动制动器的制动力进行运算，所述控制器中的至少一个控制器还包括判定部，该判定部比较各控制器的制动力运算结果来判断是否正常，所述判定部具备输出切断单元，在判断为任一个所述控制器不正常的情况下，该输出切断单元切断被判断为不正常的所述控制器的输出。
1.车辆用制动系统
使用图1及图2来对本实施方式所涉及的车辆用制动系统1进行详细说明。图1是表示本实施方式所涉及的车辆用制动系统1的整体结构图，图2是表示本实施方式所涉及的车辆用制动系统1的主控制器30、第一、第二副控制器40、41以及从属控制器50的框图。
如图1所示，车辆用制动系统1具备：电动制动器16a～16d，该电动制动器16a～16d具备至少一个电动机80～85，该电动机80～85是用于将未图示的摩擦垫向未图示的转子侧按压的电动致动器；驱动器60～65，该驱动器60～65驱动电动机80～85；以及控制装置(10，11)，该控制装置(10，11)具备相互连接的多个控制器(主控制器30、第一副控制器40、第二副控制器41、从属控制器50)。未图示的转子设置于作为四轮车的车辆VB的各车轮Wa～Wd，并与车轮Wa～Wd一体地旋转。此外，车辆VB并不限定于四轮车。另外，既可以相对于一个电动制动器而具备多个电动机，也可以在一个车轮配备多个电动制动器。
1-1.电动制动器
设置于前轮左侧(FL)的车轮Wa的电动制动器16a具备：制动钳5a；电动机80、81，该电动机80、81经由减速器4a而固定于制动钳5a；以及载荷传感器6a，该载荷传感器6a检测通过电动机80、81施加于未图示的摩擦垫的载荷。电动机80具备对旋转轴相对于电动机80自身的定子的相对位置进行检测的旋转角传感器90。电动机81与电动机80同轴，因此不需要旋转角传感器。载荷传感器6a的检测信号输入到第一副控制器40，旋转角传感器90的检测信号经由驱动器60、61而输入到第一副控制器40和主控制器30。
设置于前轮右侧(FR)的车轮Wb的电动制动器16b具备：制动钳5b；电动机82、83，该电动机82、83经由减速器4b而固定于制动钳5b；以及载荷传感器6b，该载荷传感器6b检测通过电动机82、83施加于未图示的摩擦垫的载荷。电动机82具备对旋转轴相对于电动机82自身的定子的相对位置进行检测的旋转角传感器92。电动机83与电动机82同轴，因此不需要旋转角传感器。载荷传感器6b的检测信号输入到从属控制器50，旋转角传感器92的检测信号经由驱动器62、63而输入到从属控制器50和主控制器30。
设置于后轮左侧(RL)的车轮Wc的电动制动器16c具备：制动钳5c；电动机84，该电动机84经由减速器4c而固定于制动钳5c；以及载荷传感器6c，该载荷传感器6c检测通过电动机84施加于未图示的摩擦垫的载荷。电动机84具备对旋转轴相对于电动机84自身的定子的相对位置进行检测的旋转角传感器94。载荷传感器6c的检测信号输入到第二副控制器41，旋转角传感器94的检测信号经由驱动器64而输入到第二副控制器41。
设置于后轮右侧(RR)的车轮Wd的电动制动器16d具备：制动钳5d；电动机85，该电动机85经由减速器4d而固定于制动钳5d；以及载荷传感器6d，该载荷传感器6d检测通过电动机85施加于未图示的摩擦垫的载荷。电动机85具备对旋转轴相对于电动机85自身的定子的相对位置进行检测的旋转角传感器95。载荷传感器6d的检测信号输入到第二副控制器41，旋转角传感器95的检测信号经由驱动器65而输入到第二副控制器41。
制动钳5a～5d一体地设有爪部，该爪部形成为大致C字型并跨过未图示的转子而向相反侧延伸。
减速器4a～4d固定于制动钳5a～5d，将由于电动机80～85的旋转而产生的转矩传递至内置于制动钳5a～5d的未图示的直动机构。
直动机构能够采用在电动制动器中公知的机构。直动机构将电动机80～85的旋转经由减速器4a～4d转换成摩擦垫的直线运动。直动机构将摩擦垫按压于转子来抑制车轮Wa～Wd的旋转。
电动机80～85能够采用公知的电动机，例如是无刷直流电动机。利用电动机80～85的驱动并通过减速器4a～4d及直动机构来使摩擦垫移动。对采用电动机作为电动致动器的例子进行了说明，但不限于此，也可以采用其他公知的致动器。
1-2.输入装置
车辆用制动系统1包括作为输入装置的制动踏板2和与制动踏板2连接的行程模拟器3。制动踏板2具备对驾驶员对制动踏板2的操作量进行检测的第二行程传感器21以及第三行程传感器22。行程模拟器3具备对制动踏板2的操作量进行检测的第一行程传感器20。
各行程传感器20～22相互独立地产生与作为制动踏板2的操作量的一种的踏入行程和/或者踏力对应的电检测信号。第一行程传感器20向后述的主控制器30发送检测信号，第二行程传感器21向后述的第一副控制器40发送检测信号，第三行程传感器22向后述的第二副控制器41发送检测信号。
作为向车辆用制动系统1输入的输入装置，车辆VB具备设置于除车辆用制动系统1以外的系统的多个控制装置(以下称为“其他控制装置1000”)。其他控制装置1000通过CAN(Controller Area Network：控制器局域网络)而与第一控制装置10的主控制器30以及第二控制装置11的第二副控制器41连接，相互地对与制动操作相关的信息进行通信。
1-3.控制装置
控制装置包括第一控制装置10和第二控制装置11。第一控制装置10与第二控制装置11独立地配置于车辆VB的规定位置。第一控制装置10和第二控制装置11是电子控制单元(ECU)。第一控制装置10和第二控制装置11分别收纳于合成树脂制的壳体。因此，通过第一控制装置10和第二控制装置11这两个控制装置而进行了冗余化。此外，虽然对使用了两个控制装置的例子进行说明，但也可以考虑车辆VB中的配置而设为一个，还可以为了进一步提高冗余性而设为三个以上。
第一控制装置10与第二控制装置11之间通过CAN连接，进行通信。在CAN的通信中，进行单向和双向的信息发送。此外，ECU间的通信并不限定于CAN。
第一控制装置10以及第二控制装置11与相互独立的三个电池100、101、102电连接。电池100、101、102向第一控制装置10和第二控制装置11所具备的电子部件供给电力。车辆用制动系统1的电池100、101、102配置在车辆VB的规定位置。
第一控制装置10具备至少一个主控制器30和至少一个第一副控制器40，第二控制装置11具备至少一个副控制器(第二副控制器41)。通过第一控制装置10搭载主控制器30和第一副控制器40，第一控制装置10中的冗余化和可靠性提高。
另外，第一控制装置10还具备从属控制器50。通过使用廉价的从属控制器50，能够实现低成本化。此外，也可以取代从属控制器50而设置副控制器。
主控制器30、第一、第二副控制器40、41以及从属控制器50分别是微型计算机。
第一控制装置10具备主控制器30、第一副控制器40以及从属控制器50。尽管通过使用多个控制器实现冗余化，但由于未搭载多个价格较高的主控制器，因此能够实现低成本化。主控制器30为了设置行为控制部303(关于行为控制部303将后述)而需要较高的性能，成为相比于第一、第二副控制器40、41价格较高的控制器。
如图1和图2所示，主控制器30包括：驱动器控制部301，该驱动器控制部301控制驱动器61、63；制动力运算部302，该制动力运算部302对电动制动器16a～16d的制动力进行运算；以及行为控制部303，该行为控制部303控制车辆VB的行为。
第一副控制器40包括：驱动器控制部400，该驱动器控制部400控制驱动器60；以及制动力运算部402，该制动力运算部402对电动制动器16a～16d的制动力进行运算。第二副控制器41包括：驱动器控制部410，该驱动器控制部410控制驱动器64、65；以及制动力运算部412，该制动力运算部412对电动制动器16a～16d的制动力进行运算。第一、第二副控制器40、41不具备行为控制部，相应地，能够采用比主控制器30廉价的微型计算机，因此有助于低成本化。
从属控制器50不具有制动力运算部，而包括驱动器控制部500，该驱动器控制部500基于主控制器30以及第一、第二副控制器40、41中的至少一个控制器的制动力运算结果来控制驱动器62。从属控制器50不具有制动力运算部，因此能够采用相比于第一、第二副控制器40、41比较廉价的微型计算机。
驱动器60～65控制电动机80～85的驱动。具体而言，驱动器60控制电动机80的驱动，驱动器61控制电动机81的驱动，驱动器62控制电动机82的驱动，驱动器63控制电动机83的驱动，驱动器64控制电动机84的驱动，驱动器65控制电动机85的驱动。驱动器60～65例如通过正弦波驱动方式来控制电动机80～85。另外，驱动器60～65也可以利用例如方波电流来控制，不局限于正弦波驱动方式。
驱动器60～65具备将与驱动器控制部301、400、410、500的指令对应的电力供给至电动机80～85的电源电路以及逆变器。
制动力运算部302、402、412基于与制动踏板2的操作量对应的各行程传感器20～22的检测信号来算出制动力(要求值)。并且，制动力运算部302、402、412能够基于来自其他控制装置1000的信号来算出制动力(要求值)。
驱动器控制部301、400、410、500基于制动力运算部302、402、412所算出的制动力(要求值)、各载荷传感器6a～6d的检测信号以及旋转角传感器90、92、94、95的检测信号来控制驱动器60～65。驱动器60～65按照来自驱动器控制部301、400、410、500的指令来向电动机80～85供给驱动用的正弦波电流。已供给至电动机80～85的电流由电流传感器70～75检测。
行为控制部303将用于控制车辆VB的行为的信号输出到驱动器控制部301、400、410、500。该行为是除与通常的制动踏板2的操作对应的单纯的制动以外的行为，例如是作为防止车轮Wa～Wd抱死的控制的ABS(Antilock Brake System：制动防抱死系统)、作为抑制车轮Wa～Wd空转的控制的TCS(Traction Control System：牵引力控制系统)、作为抑制车辆VB侧滑的控制的行为稳定化控制。
主控制器30以及第一、第二副控制器40、41包含判定部304、404、414，该判定部304、404、414比较各控制器的制动力运算结果来判断(诊断)各控制器是否正常。
判定部304、404、414对主控制器30的制动力运算部302中的运算结果、第一副控制器40的制动力运算部402中的运算结果以及第二副控制器41的制动力运算部412中的运算结果进行比较，通过多数表决方式来判断各控制器是否正常。例如在仅制动力运算部302的运算结果与其他运算结果(制动力运算部402、412的运算结果)不同的情况(例如制动力运算部302的运算结果与其他运算结果的差分超过规定阈值的情况、或者无法获取来自制动力运算部302的运算结果的情况)下，判断为主控制器30不正常，并判断为第一、第二副控制器40、41正常。另外，在仅制动力运算部402的运算结果与其他运算结果(制动力运算部302、412的运算结果)不同的情况下，判断为第一副控制器40不正常，并判断为主控制器30和第二副控制器41正常。另外，在仅制动力运算部412的运算结果与其他运算结果(制动力运算部302、402的运算结果)不同的情况下，判断为第二副控制器41不正常，并判断为主控制器30和第一副控制器40正常。
各驱动器控制部采用被判断为正常的控制器的运算结果作为制动力，并基于该运算结果来控制驱动器。例如在判断为主控制器30不正常的情况下，驱动器控制部400基于制动力运算部402的运算结果来控制驱动器60，驱动器控制部410基于制动力运算部412的运算结果来控制驱动器64、65，驱动器控制部500基于制动力运算部402或制动力运算部412的运算结果来控制驱动器62。另外，在判断为第一副控制器40不正常的情况下，驱动器控制部301基于制动力运算部302的运算结果来控制驱动器61、63，驱动器控制部410基于制动力运算部412的运算结果来控制驱动器64、65，驱动器控制部500基于制动力运算部302或制动力运算部412的运算结果来控制驱动器62。另外，在判断为第二副控制器41不正常的情况下，驱动器控制部301基于制动力运算部302的运算结果来控制驱动器61、63，驱动器控制部400基于制动力运算部402的运算结果来控制驱动器60，驱动器控制部500基于制动力运算部302或制动力运算部402的运算结果来控制驱动器62。
判定部304、404、414具备将被判断为不正常的控制器的输出切断的输出切断部305、405、415(输出切断单元)。控制器的输出例如是针对驱动器的控制信号(指令)、针对其他控制器的自身的运算结果。输出切断部305、405、415构成为：例如在判断为主控制器30不正常的情况下，切断向主控制器30(或者驱动器61、63)的电源供给，在判断为第一副控制器40不正常的情况下，切断向第一副控制器40(或者驱动器60)的电源供给，在判断为第二副控制器41不正常的情况下，切断向第二副控制器41(或者驱动器64、65)的电源供给，由此使得驱动器不会被判断为不正常的控制器控制。
此外，在判定部304、404、414切断了判定为不正常的控制器的输出的结果是正在正常动作的控制器(主控制器、副控制器)为两个以下的情况下，由于无法进行基于多数表决的正常性判断，因此在此之后不进行比较各控制器的运算结果的处理。
在本实施方式中，虽然主控制器30以及第一、第二副控制器40、41分别具备判定部，但只要主控制器30以及第一、第二副控制器40、41中的至少一个具备判定部即可。此外，在主控制器30以及第一、第二副控制器40、41分别具备判定部的情况下，可以使这些判定部按顺序进行各控制器的正常性判断(以规定的顺序切换进行各控制器的正常性判断的判定部)。例如，按如下方式进行切换：首先，主控制器30的判定部304进行正常性判断，接着，第一副控制器40的判定部404进行正常性判断，接着，第二副控制器41的判定部414进行正常性判断，接着，主控制器30的判定部304再次进行正常性判断。此外，既可以每当进行了判定部中的正常性判断的次数达到规定次数时切换为下一个判定部，也可以每当经过规定时间时切换为下一个判定部。若这样设置，则能够分散主控制器30以及第一、第二副控制器40、41的处理负荷而实现各控制器的长寿命化。
根据本实施方式所涉及的车辆用制动系统1，包括至少三个具备制动力运算部的控制器(主控制器、副控制器)，其中至少一个控制器比较各控制器的制动力运算结果来判断各控制器是否正常，并切断被判断为不正常的控制器的输出，由此能够提高制动力运算结果的可靠性，并且实现车辆用制动系统1的冗余化。
另外，根据本实施方式所涉及的车辆用制动系统1，将至少三个控制器搭载于不同的控制装置(第一控制装置10、第二控制装置11)，由此能够提高车辆用制动系统1的冗余性，并且，能够由第一控制装置10和第二控制装置11对前后轮进行单独控制，能够实现控制性的提高。
2.变形例
使用图3来对变形例所涉及的车辆用制动系统进行说明。图3是表示变形例所涉及的车辆用制动系统的主控制器30、第一、第二副控制器40、41及从属控制器50的框图。在以下的说明中，对于与图2的车辆用制动系统1相同的结构，在图3中也标注相同的附图标记，并省略详细的说明。
如图3所示，在变形例所涉及的车辆用制动系统中，判定部304、404、414还包括自判定部306、406、416，该自判定部306、406、416基于控制器自身的制动力运算部302、402、412的运算结果来判断控制器自身是否正常。例如，自判定部306、406、416通过比较来自控制器自身的制动力运算部302、402、412的多个运算结果，来对控制器自身是否正常进行自判定。输出切断部305、405、415切断通过自判定而判断为不正常的控制器的输出。
根据变形例所涉及的车辆用制动系统，各控制器基于自身的制动力运算结果来对自身是否正常进行自判定，并切断被自判定为不正常的控制器的输出，由此能够进一步提高制动力运算结果的可靠性。
此外，在主控制器30以及第一、第二副控制器40、41具有例如锁步方式等的自诊断功能的情况下，判定部304、404、414可以在基于各控制器的运算结果的基础上还基于自诊断结果来判断各控制器是否正常。
本发明并不限定于上述的实施方式，能够进一步地进行各种变形。例如，本发明包括与在实施方式中说明的结构实质上相同的结构(例如功能、方法以及结果相同的结构或者目的以及效果相同的结构)。另外,本发明包括对在实施方式中说明的结构的非本质部分进行替换后的结构。另外,本发明包括可起到与在实施方式中说明的结构相同的作用效果的结构或者能够实现相同的目的的结构。另外,本发明包括对在实施方式中说明的结构附加了公知技术的结构。
附图标记
1车辆用制动系统、2制动踏板、3行程模拟器、4a～4d减速器、5a～5d制动钳、6a～6d载荷传感器、10第一控制装置、11第二控制装置、16a～16d电动制动器、20第一行程传感器、21第二行程传感器、22第三行程传感器、30主控制器、301驱动器控制部、302制动力运算部、303行为控制部、304判定部、305输出切断部、306自判定部、40第一副控制器、400驱动器控制部、402制动力运算部、404判定部、405输出切断部、406自判定部、41第二副控制器、410驱动器控制部、412制动力运算部、414判定部、415输出切断部、416自判定部、50从属控制器、500驱动器控制部、60～65驱动器、70～75电流传感器、80～85电动机、90、92、94、95旋转角传感器、100～102电池、1000其他控制装置、VB车辆、Wa～Wd车轮。

Claims (3)

1.一种车辆用制动系统，具备：电动制动器，该电动制动器具备至少一个用于将摩擦垫向转子侧按压的电动致动器；驱动器，该驱动器驱动所述电动致动器；以及控制装置，所述车辆用制动系统的特征在于，
所述控制装置具备相互连接的至少三个控制器，
所述控制器包括：驱动器控制部，该驱动器控制部控制所述驱动器；以及制动力运算部，该制动力运算部对所述电动制动器的制动力进行运算，
所述控制器中的至少一个控制器还包括判定部，该判定部比较各控制器的制动力运算结果来判断是否正常，
所述判定部具备输出切断单元，在判断为任一个所述控制器不正常的情况下，该输出切断单元切断被判断为不正常的所述控制器的输出，
所述控制装置还具备从属控制器，该从属控制器与所述控制器连接，并包括驱动器控制部，该驱动器控制部基于所述至少三个控制器中的至少一个控制器的制动力运算结果来控制所述驱动器。
2.根据权利要求1所述的车辆用制动系统，其特征在于，
所述控制装置包括：第一控制装置，该第一控制装置具备至少一个所述控制器；以及第二控制装置，该第二控制装置具备至少一个所述控制器。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用制动系统，其特征在于，
各控制器具备自判定部，该自判定部基于控制器自身的制动力运算部的运算结果来判断控制器自身是否正常，各控制器还具备将通过自判定而判断为不正常的所述控制器的输出切断的单元。
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