JP2010264976A - ブレーキ装置の制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気操作式ブレーキ装置の適切な制御により運転の容易性および乗り心地を改善する。
【解決手段】車輪ブレーキの電気操作式設定要素がブレーキペダルの操作から測定されたドライバのブレーキ希望の関数として制御され、ブレーキ信号の少なくとも１つの操作量が測定され、この操作量からドライバのブレーキ希望が導かれるブレーキ装置の制御方法において、少なくとも１つの操作量からドライバのブレーキ希望を導くとき、操作量の変化方向が考慮され、ブレーキ希望が操作量およびヒステリシス部分値から形成され操作量の変化方向が反転したとき、ヒステリシス部分値が、操作量との間で単調関数となるように変化し、前記単調関数が所定の勾配を有する直線である。
【選択図】図２

Description

本発明はブレーキ装置の制御方法および装置に関するものである。本発明の方法および装置の好ましい使用分野は電気油圧式ブレーキ装置である。

ＳＡＥ−Ｐａｐｅｒ ９６０９９１、「電気油圧式ブレーキ装置−電気操作式ブレーキ技術に対する第１のアプローチ」、Ｗｏｌｆ−ＤｉｅｔｅｒＪｏｎｎｅｒ，Ｈｅｒｍａｎｎ Ｗｉｎｎｅｒ，ＬｕｄｗｉｇＤｒｅｉｌｉｃｈおよびＥｂｅｒｈａｒｄｔ Ｓｃｈｕｎｋ共著からブレーキ装置の制御方法および装置が既知であり、この方法および装置においては少なくとも１つの測定信号に基づいてドライバのブレーキ希望が決定され、このドライバのブレーキ希望が車輪ブレーキにおける設定要素の操作により設定される。この方法および装置においては、ブレーキペダルにおいてペダルストロークおよび主シリンダ圧力を測定しかつこれらの情報に基づいてドライバのブレーキ希望を決定することが提案されている。記載の例においては、ドライバのブレーキ希望は目標減速度として解釈され、この目標減速度は対応ブレーキ操作により電気油圧式弁装置を介して設定される。

ドライバのブレーキ希望および車輪ブレーキを制御するための目標値をブレーキペダル操作を表わす１つの値またはそれらの組合せから決定するために、一般に特性曲線が使用される。対応する例をドイツ特許公開第１９５１０５２２号が示している。この例においては、操作量としてブレーキ力およびペダルストロークが使用され、これらの値の組合せからブレーキ希望が決定され、かつこのブレーキ希望から個々の車輪および個々の車軸の機能を考慮して車輪ブレーキに対する目標値が決定される。

操作量、すなわちペダルストローク測定値、ペダル力測定値および／または主シリンダ圧力測定値を単にドライバに対するドライバのブレーキ希望に変換するだけでは、ドライバの設定が変化したときに正常でない作用をする特性を導くことがわかっている。しかしながら、ドライバの設定から、ドライバがあらかじめブレーキ装置の特性を学習する必要なしに、ドライバがブレーキの良好な定量化において希望の車両減速度を容易にかつ簡単に設定可能なようにブレーキが操作されるべきである。

ドイツ特許公開第１９５１０５２２号公報

したがって、電気操作式ブレーキ装置の適切な制御により運転の容易性および乗り心地を改善することが本発明の課題である。

上記課題は、車輪ブレーキの電気操作式設定要素がブレーキペダルの操作から測定されたドライバのブレーキ希望の関数として制御され、ブレーキ信号の少なくとも１つの操作量が測定され、この操作量からドライバのブレーキ希望が導かれるブレーキ装置の制御方法において、少なくとも１つの操作量からドライバのブレーキ希望を導くとき、操作量の変化方向が考慮されることを特徴とする本発明のブレーキ装置の制御方法により解決される。
上記課題はまた、制御ユニットがブレーキペダルの操作を表わす少なくとも１つの値を決定し、この値がドライバのブレーキ希望に変換され、車輪ブレーキを制御するために電気操作式設定要素に対する操作信号が前記ドライバのブレーキ希望の関数として出力される前記制御ユニットを備えたブレーキ装置の制御装置において、前記変換のとき、操作量の変化方向が考慮されることを特徴とする本発明のブレーキ装置の制御装置により解決される。

電気操作式ブレーキ装置の配置図である。 好ましい実施形態におけるドライバのブレーキ希望の形成を示す線図である。 本発明による解決策をコンピュータプログラムとして示した流れ図である。

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。図１は車両のブレーキ装置に対する電子式開ループないし閉ループ制御装置を示す。この場合、符号１０によりドライバが操作可能な操作要素とくにブレーキペダルが示されている。操作要素１０は、操作力Ｆを測定するための測定装置１２、移動ストロークないし移動角Ｘを測定するための測定装置１４、場合によりブレーキペダル操作の２位置検出ＢＳのためのスイッチ１６と結合されている。さらに、上記の値のいずれかを補足しまたはその代わりに、電気操作式油圧ブレーキ装置において主シリンダ圧力Ｐが決定される。

ブレーキペダル１０と測定装置１２、１４および１６との間の作用結合が、図１において機械式結合部１８により記号で示されている。さらに、制御ユニット２０が示され、この制御ユニット２０は少なくとも１つのマイクロコンピュータ２２を有している。この制御ユニット２０ないしマイクロコンピュータ２２に、測定装置１２から入力ライン２４が、測定装置１４から入力ライン２６が、場合によりスイッチ１６から入力ライン２８が供給されている。さらに、制御ユニット２０ないしマイクロコンピュータ２２に他の測定装置３４ないし３６から入力ライン３０ないし３２が供給され、これら測定装置３４ないし３６は、ブレーキ装置、車両および／またはその駆動ユニットの選択された運転変数を測定する。出力ライン３８ないし４４を介して制御ユニット２０ないしマイクロコンピュータ２２は設定要素４６ないし５２と結合され、これら設定要素４６ないし５２は車輪ブレーキを操作する。好ましい実施形態においては、設定要素として弁装置が使用され、弁装置は車輪ブレーキシリンダ内の空圧または油圧を制御する。この場合、弁装置は、それぞれの車輪ブレーキに、または１つの車軸の車輪ブレーキに付属されていてもよい。好ましい実施形態においては、制御ユニット２０は圧力制御回路の範囲内で車輪ブレーキを操作し、圧力制御回路の目標値は車輪ごとにブレーキ希望により与えられている。有利な実施形態においては、設定要素４６ないし５２として電動機が使用され、電動機は個々の車輪ブレーキを操作する。

制御ユニット２０ないしマイクロコンピュータ２２は、入力ラインを介して操作力Ｆ、ペダルストロークＸおよび／または主シリンダ圧力Ｐ、ならびに好ましい実施形態においてはストップランプ信号状態ＢＳを受け取る。これらの信号は、少なくともブレーキ希望の決定のために、したがってブレーキ装置の制御のための目標値の決定のために評価される。上記の値の１つまたは組合せに基づいて決定されたブレーキ希望は、場合によりブレーキライニング摩耗、車軸荷重等のようなその他の運転変数を考慮して、所定の特性曲線または特性曲線群により個々の車輪ブレーキに対する目標値に変換される。これらの目標値は、ブレーキ装置に応じてそれぞれ、設定すべきブレーキ圧力、設定すべきブレーキトルク、設定すべきブレーキ力または車両減速度を表わす。これらの値は、次に１つ以上の制御回路の範囲内で車輪ブレーキの制御に使用される。

ある実施形態においては、ペダルストロークおよび主シリンダ圧力の値から特性曲線によりブレーキ希望値（目標減速度）が計算され、このブレーキ希望値は他の換算によりブレーキ特性データに基づき前車輪および後車輪に対するブレーキ圧力に換算される。好ましい実施形態においては、ブレーキ希望の形成は、ブレーキペダルの操作を測定する種々のセンサの部分値の組合せおよび重み付けにより行われる。この場合、個々の操作信号、場合によりその時間的変化から特性曲線によりブレーキ希望値が決定され、このブレーキ希望値は重み付けされかつ組み合わされてブレーキ希望を与える。ブレーキ希望は、次に車輪ブレーキ圧力値、車輪ブレーキ力または車輪ブレーキトルク値に変換され、これらはアクチュエータにより設定される。以下に説明する方法はこれらのすべての特性曲線に基づいて使用され、特性曲線から操作量の関数としてブレーキ希望に対する部分値が決定される。

以下に特性曲線に基づくブレーキ希望の形成を説明するが、この場合、操作量は、上記のセンサ信号ならびにその時間的変化の１つまたは任意の組合せから形成可能であり、かつドライバの設定を表わすが、この操作量が、ブレーキ希望値ないしブレーキ希望に対する部分値に対して目盛られている。

しかしながら、使用されるセンサは、測定原理上固有のヒステリシス特性を示す。これらのセンサ値がブレーキ希望値に換算された場合（たとえば１２バールの主シリンダ圧力における５０ｍｍのペダルストロークのブレーキ力は０．５ｇの減速度に対応するブレーキ力を与える）、あるブレーキ特性が発生し、このブレーキ特性にドライバは学習過程を経て慣れてくるが、このブレーキ特性はドライバが最適と感じるものとはかけ離れているものである。本発明により、ドライバのブレーキ希望の決定は、関連センサ値またはセンサ値の組合せおよび／またはセンサ値の時間的変化（操作量）の関数でありかつこれらの操作量が増加するかまたは減少するかの関数である。

これが図２の（Ａ）に示されている。値が上昇した場合、ブレーキ希望は曲線１に対応して計算され、値が低下する場合、ブレーキ希望は曲線２に対応して計算される。値に応じてそれぞれ、曲線２は曲線１の下側または上側のいずれかに存在する。

設定値（操作量）が最大値に到達する前にドライバが設定値（操作量）を低下した場合、両方の特性曲線間の移行は移行関数により形成される。これが図２の（Ａ）において破線で示されている。ドライバがたとえば増加中の操作信号においてその設定値を低下した場合、ブレーキ希望はまず破線の低下特性曲線に対応して形成される。設定値が曲線２に到達する前にドライバが設定値を再び上昇した場合、ブレーキ希望は上昇する破線により決定される。次にドライバが再びその設定値を戻した場合、図示の実施形態においては設定値は破線に従って曲線２まで減少される。

この例を図２の（Ｂ）によりさらに詳細に説明するが、図２の（Ｂ）においてはヒステリシス値Ｈｙｓｔすなわち両方の特性曲線間の差が操作量に対して目盛られている。この場合、曲線１すなわち特性曲線の上昇曲線部分が基準値として使用されているので、図示の曲線３は曲線２の曲線１からのそれぞれの間隔を操作量に対して表わしている。

ドライバが操作量を点Ａまで上昇したとする。ブレーキ希望は曲線１に基づいて形成される。点Ａにおいてドライバがその設定値を少し戻したとする。このとき、ヒステリシス値Ｈｙｓｔは基準点としての点Ａから一定勾配で操作量の関数として増大され、一般に最大ヒステリシス値すなわち曲線３ないし図２の（Ａ）に関しては曲線２に到達するまで増大される。しかしながら、上記の例においては、ドライバは点Ｂにおいてドライバの設定値を増大しているので、曲線３には到達していない。この結果、ヒステリシス値は再び一定勾配で操作量の関数として減少し、この場合、設定値の反転開始（点Ｂ）と最大値（点Ｄ）とのほぼ中間（点Ｃ）で曲線１に到達するように勾配が選択されている。したがって、曲線１および２は常に境界を形成し、その境界内にブレーキ希望は存在する。ヒステリシスの正確な線図、値および／または形状は、ユーザの希望に応じて各車両タイプに対して形成することができる。

他の実施形態においては、所定の勾配を有する直線の代わりに他の単調関数が使用される。上記の方法がコンピュータプログラムの範囲内で実行される。好ましい実施形態におけるこのコンピュータプログラムが図３に流れ図として示されている。

上記のプログラムは、所定の時点において、たとえばブレーキペダルの操作によるブレーキ過程の間に数ミリ秒間隔で実行される。第１のステップ１００において、上記のセンサ値またはこれらのセンサ値の組合せに場合によりセンサ値の時間的変化を考慮して対応する操作量Ｘが読み込まれる。それに続くステップ１０２において、たとえばフラグにより、装置が移行状態にあるか否か、すなわちそのとき特性曲線の曲線部分の切換が存在するか否かが検査される。これが否定の場合、ステップ１０４において、操作量Ｘが上昇しているか、すなわちより大きい値へ変化しているか否かが決定される。これは、ドライバのブレーキ設定値が上昇していることを意味する。ステップ１０４における問い合わせは、そのとき測定された操作量と少なくとも１つのそれ以前の操作量との比較により行われる（逆方向における検査の場合も同様である）。その後ステップ１０５において、フラグにより、そのとき移動方向の切換が行われたか否かが検査される。これが肯定の場合ステップ１１２が実行され、否定の場合ステップ１０６が実行される。この例においては、移行状態が存在しないことから出発されるので、ブレーキ希望値Ｓｏｌｌはステップ１０６により操作量Ｘの関数として特性曲線の上昇曲線部分に基づいて決定される。その後プログラムは終了されかつ次の時間間隔の経過後反復される。

次にドライバが設定値を戻した場合、ステップ１０４において、操作量がもはや上昇していないことが検出される。それに続くステップ１０８において、操作量が低下しているか否かが検査される。これが肯定の場合、ステップ１１０において、移行状態が存在するか否かが検査される。移行状態が存在するのは、上昇操作量の後にはじめて低下操作量が決定されかつフラグによりそれが特定された場合である。この場合、ステップ１１２において、移行状態に対し操作量が上昇しているか否かが検査される（ステップ１１２）。操作量が上昇していない場合、操作量が低下しているか否かが検査される（ステップ１１４）。これが肯定の場合（図２の例を参照）、ステップ１１６によりヒステリシス値Ｈｙｓｔがそのときの操作量とならびにドライバの設定値の反転が行われた操作量の基準点Ｘ０との関数として形成される。基準点および所定の勾配に基づいて直線が形成され、この直線はヒステリシス部分値を操作量の関数として示している（図２の（Ｂ）参照）。次に、ブレーキ希望値Ｓｏｌｌは、操作量に基づき基準特性曲線（この場合、上昇曲線部分の特性曲線）およびヒステリシス部分値Ｈｙｓｔに対応して形成される。それに続くステップ１１８において、ヒステリシス部分値がそのときの操作量の値に与えられた最大部分値Ｈｙｓｔｍａｘに到達したか否かが検査される。これが肯定の場合、ステップ１２０により移行状態が終了され、否定の場合プログラムが終了される。

最大ヒステリシス部分値に到達する前にドライバが改めて設定値の方向を変化させた場合、ステップ１０２に続いてステップ１１２において上昇している操作量が検出され、ステップ１２２においてブレーキ希望値Ｓｏｌｌが基準特性曲線に基づき操作量Ｘならびにヒステリシス部分値Ｈｙｓｔの関数として決定される。この場合、ヒステリシス部分値の決定は所定の勾配を有する直線式により行われ、この直線式は操作量の反転点Ｘ０および特性曲線との所定の交点Ｘ１に基づいて形成される。それに続いてステップ１２４において、計算されたヒステリシス部分値が値０を有しているか否かが検査される。これは、移行過程が終了されかつブレーキ希望値が特性曲線１すなわち上昇特性曲線の値に近づいたときである。これが肯定の場合、ステップ１２０において移行状態が終了されたとみなされ、かつプログラムは終了される。ステップ１２４における否定回答の場合においてもまたプログラムは終了される。なお、ステップ１１０において、移行状態が存在しない場合ステップ１３０が実行され、その後プログラムは終了される。

ステップ１０４およびステップ１０８ないしステップ１１２およびステップ１１４が否定回答を与えた場合もまた新たにブレーキ希望を形成することなくプログラムは終了される。

電気操作式ブレーキ装置を備えた車両の運転の容易性および乗り心地が著しく改善される。これは、これまでに説明した解決策、すなわちブレーキ希望の形成におけるヒステリシス要素の考慮により、通常のブレーキ装置の普通の特性がシミュレートされるという理由からである。したがって、電子制御ブレーキ装置の利用が増大される。同時にブレーキ装置の定量化が改善され、この場合、ブレーキ装置を制御するためにドライバの平均的な能力への最適適合を達成することができる。この適合は通常のブレーキ装置を用いては可能ではない。これは、通常のブレーキ装置において構成要素の機械的特性に基づいて発生するヒステリシス特性が量および／または形において任意に変化可能であるので、ヒステリシス特性がブレーキ装置のそれぞれの希望特性に適合可能ではないことにある。

少なくとも１つの操作信号をドライバのブレーキ希望信号（目標減速度、目標ブレーキ力等）に変換するときにヒステリシスが使用されることがとくに有利である。

１０ 操作要素（ブレーキペダル）
１２ 測定装置（操作力）
１４ 測定装置（ペダルストローク、移動角）
１６ スイッチ（２位置検出）
１８ 機械式結合部
２０ 制御ユニット
２２ マイクロコンピュータ
３４、３６ 測定装置（運転変数）
４６、５２ 設定要素

Claims (5)

1. 車輪ブレーキの電気操作式設定要素がブレーキペダルの操作から測定されたドライバのブレーキ希望の関数として制御され、ブレーキ信号の少なくとも１つの操作量が測定され、この操作量からドライバのブレーキ希望が導かれるブレーキ装置の制御方法において、
   少なくとも１つの操作量からドライバのブレーキ希望を導くとき、操作量の変化方向が考慮され、
   ブレーキ希望が操作量およびヒステリシス部分値から形成され
   操作量の変化方向が反転したとき、ヒステリシス部分値が、操作量との間で単調関数となるように変化し、
   前記単調関数が所定の勾配を有する直線であること、
   を特徴とするブレーキ装置の制御方法。
2. 少なくとも１つの操作量が、ペダル力、ペダルストローク、油圧シリンダ内圧力および／またはこれらの値の時間的変化および／またはこれらの値の組合せであることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 操作量がブレーキペダル操作信号の重み付け組合せから形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 種々の操作量からブレーキ希望値（部分値）が決定され、当該ブレーキ希望値（部分値）が結合されてブレーキ希望が形成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方法。
5. 制御ユニットがブレーキペダルの操作を表わす少なくとも１つの値を決定し、この値がドライバのブレーキ希望に変換され、車輪ブレーキを制御するために電気操作式設定要素に対する操作信号が前記ドライバのブレーキ希望の関数として出力される前記制御ユニットを備えたブレーキ装置の制御装置において、
   前記変換のとき、操作量の変化方向が考慮され、
   ブレーキ希望が操作量およびヒステリシス部分値から形成され、
   操作量の変化方向が反転したとき、ヒステリシス部分値が、操作量との間で単調関数となるように変化し、
   前記単調関数が所定の勾配を有する直線であること、
   を特徴とするブレーキ装置の制御装置。

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