JP2010531771A - 自動車の制動装置のアクチュエータの制御 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車の制動装置のアクチュエータ（ＡＫ）の作動を制御するための制御装置に関し、該制御装置は、該アクチュエータ（ＡＫ）の作動に関する第１の信号（ＴＲＩＧ１）を伝送するための第１の経路と、該アクチュエータ（ＡＫ）の作動に関する第２の信号（ＴＲＩＧ２）を伝送するための第２の経路と、該第１の信号（ＴＲＩＧ１）が所定のように変化しかつ第２の信号（ＴＲＩＧ２）が所定のように変化した場合に該アクチュエータ（ＡＫ）が作動されるように該アクチュエータ（ＡＫ）の作動を可能にするための回路（ＭＯＳＦＥＴ，ＴＲＡＮＳ，ＲＥＳ３，ＢＡＴ２）とを有する。本発明では、第１の信号（ＴＲＩＧ１）の所定の変化は、第２の信号（ＴＲＩＧ２）の所定の変化に対して逆方向である。

Description

本発明は、自動車の制動装置のアクチュエータの作動を制御するための装置に関する。

従来のパーキングブレーキないしはパーキングブレーキシステムは長い間、従来技術から公知であり、たとえばディスクブレーキシステム、ドラムブレーキシステムまたは「ドラムインハット」ブレーキシステムは長い間公知である。このようなパーキングブレーキでは、車両に設けられた制動レバーによって調整力が手動で生成され、この調整力はケーブル系を介してパーキングブレーキへ伝達される。パーキングブレーキに印加される調整力に依存して、該パーキングブレーキによって制動力が生成され、該制動力は該パーキングブレーキの制動機械ユニットへ伝達される。したがって、この生成された制動力は、ケーブル系を介して伝達される調整力に比例する。したがって、所定の調整力が存在する場合、制動機械ユニットには直接、所定の制動力が印加される。

従来の機械的にのみ駆動制御されるパーキングブレーキはますます、電子的に駆動制御されるパーキングブレーキないしはパーキングブレーキシステムに取って代わられてきており、電子的に駆動制御されるパーキングブレーキないしはパーキングブレーキシステムでは、制動機械系の操作に必要な調整力の生成は、電子的な制御システムによって制御される。電子的な調整信号の有無に依存して、パーキングブレーキはアクチュエータによって引きつけられるかまたは解放される。制動機械系に作用する機械的な調整力を生成するために、たとえば電動機トランスミッションユニットが設けられる。この電動機トランスミッションユニットはたとえば、ケーブル系を介して制動機械系に接続されており、制御システムを介して駆動制御される。電子式パーキングブレーキを操作するための電子的調整信号はたとえば、車両に設けられた操作エレメントによって生成され、とりわけキーモジュール、ロッカーモジュールまたはスイッチングモジュールによって生成される。択一的に、制御ルーティンによって生成された調整信号によって電子式パーキングブレーキを制御することもできる。

アクチュエータによって電子的操作ないしはモータ操作される自動車用パーキングブレーキは、パーキングブレーキがケーブルを介して自動車のセンタトンネルに設けられたレバーを介して操作される従来の構成と比較して、著しい利点を有する。純粋に機械的な構成と比較してこのようなパーキングブレーキは、センタコンソールにハンドブレーキレバーを必要とせず、構造的に面倒な手段を必要とし相応の保守手段を必要とする長いケーブルを敷設しなくてもよくなることである。さらに、ハンドブレーキレバーに必要であったスペースを、電子式パーキングブレーキでは別の目的に使用することができる。また、電子的に操作可能なパーキングブレーキが制動装置に及ぼす作用は、操作者が投入する力に依存せずに均質になるという利点もある。

電子式パーキングブレーキや別の電子式ブレーキでは、走行中にブレーキが意図せずに引きつけられることがないように特に留意しなければならない。

本発明の課題は、自動車の制動装置のアクチュエータの作動を制御するための効率的な構成を提供することである。

上述の課題は、請求項１の特徴部分の構成を有する装置によって解決される。従属請求項に有利な実施形態および発展形態が示されている。

自動車の制動装置のアクチュエータの作動を制御するための本発明の装置は、
該アクチュエータの作動に関する第１の信号を伝送するための第１の経路と、
該アクチュエータの作動に関する第２の信号を伝送するための第２の経路と、
該第１の信号が所定のように変化し、かつ第２の信号が所定のように変化した場合、該アクチュエータが作動されるように該アクチュエータの作動を可能にするための回路
とを有する。本発明では、第１の信号の所定の変化は第２の信号の所定の変化と逆である。

ここでは自動車の次のような制動装置、すなわち、アクチュエータを使用して、とりわけ電動機を使用して操作される制動装置を対象としており、たとえば電子式パーキングブレーキまたは自己増幅式電動ブレーキを対象とする。アクチュエータが作動されると、機械的な動作ないしは運動によって制動装置に作用する。制動装置の構造に応じて、アクチュエータの作動によって制動装置を引きつけることおよび／または解放することができる。

アクチュエータの作動を行うためには、第１の経路および第２の経路を介して信号が伝送される。場合によっては電子部品または光導波路または無線リンクに接続されたこれらの経路、たとえば電気的線路は、信号を伝送するための経路である。これらの信号を種々の種類で形成することができ、このような信号は情報を伝達するのに使用される。アクチュエータの作動に関する情報を伝達するためには少なくとも、第１の経路と第２の経路とが設けられ、２つの別個の経路が設けられ、２つの経路上で相互に独立した少なくとも２つの信号が伝送されるか、または１つの信号が伝送されるように構成される。複数の経路をこのように使用することによって確実性が上昇し、アクチュエータの誤作動の確率が低減される。

このような回路は、第１の信号および第２の信号に関して条件を検査するのに使用される。この条件が満たされない限り、回路はアクチュエータの作動を可能にしてはならない。この条件は、第１の信号および第２の信号にそれぞれ所定の変化が生じることである。所定の変化は、１つの所定の値であるか、または複数の可能な値とすることもできる。これらの所定の変化は逆の関係にある。すなわち、これらの所定の変化の方向は相互に逆である。たとえば、第１の信号の変化はＡからＢの方向であり、第２の信号の変化はそれとは逆に、ＢからＡの方向である。とりわけ、第１の信号の所定の変化の正負が第２の信号の所定の変化に対して逆である場合、これらの所定の変化は逆になっている。たとえば、第１の信号の変化および第２の信号の変化がコモンモードノイズに起因する場合、これらの信号の変化は逆になっておらず、コモンモードノイズでは、第１の信号の変化は第２の信号の変化に対して同じ方向になる。

本発明の１つの実施形態では、第１の信号の所定の変化および第２の信号の所定の変化はそれぞれ、相互に正負が逆である電圧変化であるかまたは電流変化である。この実施形態では、第１の信号の所定の変化の絶対値は第２の信号の所定の変化の絶対値に等しいか、または、これらの絶対値が相互に異なるように構成することができる。

第１の信号の所定の変化が、第１の値から第２の値への変化に相応し、第２の信号の所定の変化が第２の値から第１の値への変化に相応する構成も可能である。

本発明の１つの実施形態では、前記回路は第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有し、該第２のトランジスタは第２の経路を第１のトランジスタに接続するように構成されている。第１の経路が第１のトランジスタに直接接続される構成が可能である。第２のトランジスタは、第２の信号が所定のように変化した場合に阻止状態が終了するように接続することができる。

すなわち、第２の経路に所定の変化が生じない限り、第２のトランジスタは阻止状態にある。有利には、第２のトランジスタの阻止状態を終了する条件は、第２の信号に所定の変化が生じることのみである。第１の信号に所定の変化が生じ、かつ第２のトランジスタの阻止状態が終了した場合に第１のトランジスタの阻止状態が終了するように、該第１のトランジスタを接続することができる。後者は、上記２つの条件が満たされない限り、第２のトランジスタは阻止状態にあることを意味する。有利には、第２のトランジスタの阻止状態を終了する条件は、第１の信号に所定の変化が生じ、かつ第２のトランジスタが阻止状態でないことのみである。

本発明の１つの実施形態では、前記回路は、たとえば車両バッテリーまたは別のバッテリー等の電気エネルギー源とアクチュエータとを接続することにより、アクチュエータの作動を可能にする。

有利なのは、第１の経路が第２の経路の近傍に配置され、コモンモードノイズによって第１の信号および第２の信号に同じ方向の変化が生じる構成である。第１の信号および第２の信号の変化が同じであるということは、ここでは、同じ方向かつ同程度の変化を意味する。

アクチュエータの作動は、制動装置の引きつけを引き起こすことができる。また、アクチュエータの作動によって付加的または択一的に制動装置の解放が行われる構成も可能である。

本発明の装置は、第１の信号を出力するための第１の評価ユニットと、第２の信号を出力するための第２の評価ユニットとを有することができる。これらの評価ユニットは、第１の信号および第２の信号を相互に依存せずに出力する別個のユニットである。これらの評価ユニットはたとえば、所定のアルゴリズムおよび／または入力信号に基づいて、アクチュエータの作動を行うべきかまたは終了すべきかを判断し、このことに相応して第１の信号ないしは第２の信号を出力することができる。２つの別個の評価ユニットを使用する他に択一的に、第１の信号を出力しかつ第２の信号を出力する１つのユニットとして構成することもできる。

以下で本発明を実施例に基づいて、より詳細に説明する。

車両を示す。 アクチュエータを駆動制御するための回路を概略的に示す。 図２に対応する回路図である。 ２つの並列した経路を備えた回路を示す。 ２つの並列した経路を備えた回路であって、図４より改善された回路を示す。 図５に対応する回路図である。

図１に、評価装置ＤＭを備えた自動車Ｆを概略的に示す。この自動車はさらに、電子式パーキングブレーキシステムＰＢを有する。自動車Ｆの各ホイールごとに専用のパーキングブレーキＰＢを設けることができ、また、自動車ＦにパーキングブレーキＰＢを１つだけ設けることもできる。図１には一例として、２つのパーキングブレーキＰＢを示している。評価装置ＤＭは、パーキングブレーキＰＢを引きつけるべきか、または解放すべきかを決定する。このような決定が下されると、評価装置ＤＭは出力信号ＴＲＩＧによって、パーキングブレーキＰＢの操作を行うアクチュエータＡＫに対し、該パーキングブレーキＰＢを引きつけること、ないしは解放することを指示する。パーキングブレーキＰＢを引きつけることないしは解放することの決定は評価装置ＤＭによって、たとえばパーキングブレーキＰＢに所属しドライバによって操作可能な操作エレメントからの情報を使用して下される。このようにして、ドライバはたとえばボタンを押すことにより、電子式パーキングブレーキＰＢを引きつけるかまたは解放することができる。

図２に、パーキングブレーキＰＢのアクチュエータＡＫを駆動制御するための回路を概略的に示す。評価装置ＤＭから出力される出力信号ＴＲＩＧがスイッチに作用する。このスイッチの閉成により、バッテリーＢＡＴとアクチュエータＡＫとの間の接続が形成される。バッテリーＢＡＴはアクチュエータＡＫにエネルギーを供給し、該アクチュエータは作動されてパーキングブレーキを引きつける。図３に、図２に相応する回路図を示す。評価装置ＤＭは抵抗ＲＥＳを介して電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴに接続されている。出力信号ＴＲＩＧは、評価装置ＤＭから出力される所定の電圧レベルに相応する。評価装置ＤＭによって設定されるこの電圧に依存して、電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴは阻止状態になる。通常の状態では、電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴは阻止状態にある。所定の電圧に調整されることにより、電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴの阻止状態が終了すると、バッテリーＢＡＴから電流がアクチュエータＡＫを流れることができるようになり、該アクチュエータＡＫは作動され、パーキングブレーキを引きつける。

以下では、評価装置ＤＭが調整できる電圧レベルは、低い電圧レベルおよび比較的高い電圧レベルの２つであると仮定し、低い電圧レベルをＬＯＷと称し、高い電圧レベルをＨＩＧＨと称する。ＬＯＷはたとえば０Ｖであり、ＨＩＧＨはたとえば５Ｖである。通常の状態では、評価装置ＤＭは電圧ＬＯＷを出力するので、電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴは阻止状態にあり、アクチュエータＡＫは作動されない。電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴの阻止状態は、評価装置ＤＭの出力信号ＴＲＩＧがＬＯＷからＨＩＧＨに変化することによって終了される。

たとえば電子式パーキングブレーキまたはエアバッグ等のセーフティ関連の機能では、これらの機能が無意図的に、すなわち評価装置ＤＭの相応の決定なしで作動されるのを回避しなければならない。パーキングブレーキがたとえば走行中に引きつけられると、重大な事故が発生する可能性がある。それゆえ、誤作動が十分に排除されるように、パーキングブレーキの引きつけを制御する回路を構成する試みがなされている。

誤作動の確率を低減する１つの構成に、２つの経路を使用する構成がある。これはたとえば図４に示された構成である。評価装置ＤＭは２つの評価装置ＤＭ１およびＤＭ２に分けられている。評価装置ＤＭ１は出力信号ＴＲＩＧ１を出力し、評価装置ＤＭ２は出力信号ＴＲＩＧ２を出力する。出力信号ＴＲＩＧ１およびＴＲＩＧ２はそれぞれ、図２および図３を参照して説明したようにスイッチに作用する。すなわち、評価装置ＤＭ１のＬＯＷからＨＩＧＨへの切り換えによって、該評価装置ＤＭ１に所属するスイッチが閉成され、評価装置ＤＭ２のＬＯＷからＨＩＧＨへの切り換えによって、該評価装置ＤＭ２に所属するスイッチが閉成される。評価装置ＤＭ１に所属するスイッチの閉成により、アクチュエータＡＫはバッテリーの正極Ｐｏｌ ＢＡＴ＋に接続され、評価装置ＤＭ２に所属するスイッチの閉成により、該アクチュエータＡＫは該バッテリーの負極Ｐｏｌ ＢＡＴ−に接続される。

このようにして図４では、両評価装置ＤＭ１およびＤＭ２が同じ方向に変化すると、すなわちＬＯＷからＨＩＧＨに同様に切り替わると、アクチュエータＡＫはバッテリーから給電され、相応にパーキングブレーキが引きつけられる。このことは、評価装置ＤＭ１およびＤＭ２の出力信号の妥当性検査に相応する：１つの経路内で妨害が、すなわち、対応するスイッチの閉成を引き起こす無意図の信号が発生した場合、パーキングブレーキは引きつけられない。というのも、パーキングブレーキの引きつけのためには、両経路において電圧の同じ変化が発生しなければならないからである。すなわち、両経路において電圧がＬＯＷからＨＩＧＨに切り替わらなければならないからである。このようにして、個別のエラーは図４の回路によって回避される。

また、図４の両経路に同様の欠陥／同様の妨害が発生する可能性もある。すなわち、コモンモードエラーが生じる可能性もある。その例として、図４の回路を包括するケーシング内への水または別の導電性物質の侵入や、外部電界または外部磁界の入力結合がある。共通の欠陥が両経路に影響する。すなわち、両経路に等しい電圧が発生する。図４において、両出力信号ＴＲＩＧ１およびＴＲＩＧ２を囲む楕円により、このような同じ作用を示している。この等しい電圧が値ＨＩＧＨに相応する場合、両スイッチが閉成され、パーキングブレーキが引きつけられてしまう。

このような共通の欠陥が両経路に存在するこの問題は、図５に示された回路によって回避される。この回路では、評価装置ＤＭ１は出力信号ＴＲＩＧを出力し、評価装置ＤＭ２は出力信号ＴＲＩＧ‐ＩＮＶを出力する。出力信号ＴＲＩＧ‐ＩＮＶが出力信号ＴＲＩＧに対して反転している場合、ないしは逆である場合、スイッチは閉成される。このことは、スイッチを閉成するためには評価装置ＤＭ１がＬＯＷからＨＩＧＨに変化し、かつ、論理ＡＮＤ結合に相応して記号＆によって示されているように評価装置ＤＭ２がＨＩＧＨからＬＯＷに変化することが必須要件であることを意味する。このことに対して択一的に、逆の構成を実施することもできる。すなわち、評価装置ＤＭ１がＨＩＧＨからＬＯＷに変化し、かつ、評価装置ＤＭ２がＬＯＷからＨＩＧＨに変化する構成も可能である。

図６に、図５に対応する回路図が示されている。評価装置ＤＭ１は抵抗ＲＥＳ１を介して電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴに接続されている。アクチュエータを作動すべきでない場合、評価装置ＤＭ１は電圧ＬＯＷを出力する。電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴの阻止状態を終了するためには、評価装置ＤＭ１は出力信号を変化して電圧ＨＩＧＨを出力しなければならない。評価装置ＤＭ２は抵抗ＲＥＳ２およびバイポーラトランジスタＴＲＡＮＳを介して電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴに接続されている。さらに、バッテリーＢＡＴ２が電圧レベルＨＩＧＨにあり、別の抵抗ＲＥＳ３が設けられている。アクチュエータを作動すべきでない場合、評価装置ＤＭ２は電圧ＨＩＧＨを出力する。バイポーラトランジスタＴＲＡＮＳは阻止状態になる。というのも、評価装置ＤＭ２が電圧ＬＯＷを出力するからである。評価装置ＤＭ１が電圧ＨＩＧＨを出力し、かつバイポーラトランジスタＴＲＡＮＳが阻止状態でない場合、すなわち評価装置ＤＭ２が電圧ＬＯＷを出力する場合、電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴの阻止状態が終了される。このことにより、アクチュエータＡＫはバッテリーＢＡＴによって給電されて作動され、パーキングブレーキが引きつけられる。

したがって、図６の回路においてアクチュエータＡＫを作動するためには、評価装置ＤＭ１の出力信号がＬＯＷからＨＩＧＨに切り替わり、かつ、評価装置ＤＭ２の出力信号がＨＩＧＨからＬＯＷに切り替わることが必須である。ここで、図６の両経路において共通の妨害すなわちコモンモードエラーが発生すると、このエラーは、上記において図４を参照して説明したように、両経路において同様に作用する。すなわち、両経路において等しい電圧が発生する。しかし、電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴの阻止状態を終了するためには両経路において電圧が逆方向に変化しなければならないので、この共通の欠陥によって、パーキングブレーキが無意図でトリガされることはない。

共通の欠陥に対して上記のような保護を行うために有利なのは、両経路が相互に近接して延在することである。このことにより、両経路に発生する妨害が同じになり、この妨害によってアクチュエータＡＫの無意図で作動されないことが保証される。

本発明を上記で実施例に基づいて説明したが、もちろん、本発明の範囲を逸脱することなく行える変更および修正は数多く存在する。とりわけ本発明は、電子式パーキングブレーキでの用途にのみ限定されることはなく、たとえば自動車の運転ブレーキないしは走行ブレーキのアクチュエータを制御することも可能である。

Claims (12)

1. 自動車（Ｆ）の制動装置（ＰＢ）のアクチュエータ（ＡＫ）の作動を制御するための制御装置であって、
   前記アクチュエータ（ＡＫ）の作動に関する第１の信号（ＴＲＩＧ１）を伝送するための第１の経路と、
   前記アクチュエータ（ＡＫ）の作動に関する第２の信号（ＴＲＩＧ２）を伝送するための第２の経路と、
   前記アクチュエータ（ＡＫ）の作動を可能にするための回路（ＭＯＳＦＥＴ，ＴＲＡＮＳ，ＲＥＳ３，ＢＡＴ２）
   とを備えており、
   前記回路は、前記第１の信号（ＴＲＩＧ１）が所定のように変化し、かつ前記第２の信号（ＴＲＩＧ２）が所定のように、かつ該第１の信号（ＴＲＩＧ１）の所定の変化に対して逆方向に変化した場合に、前記アクチュエータ（ＡＫ）の作動を可能にするように構成されていることを特徴とする、制御装置。
2. 前記第１の信号（ＴＲＩＧ１）の所定の変化および前記第２の信号（ＴＲＩＧ２）の所定の変化はそれぞれ、相互に正負が逆である電圧変化である、請求項１記載の制御装置。
3. 前記第１の信号（ＴＲＩＧ１）の所定の変化および前記第２の信号（ＴＲＩＧ２）の所定の変化はそれぞれ、相互に正負が逆である電流変化である、請求項１記載の制御装置。
4. 前記第１の信号（ＴＲＩＧ１）の所定の変化は、第１の値から第２の値への変化に相応し、前記第２の信号（ＴＲＩＧ２）の所定の変化は、該第２の値から該第１の値への変化に相応する、請求項１から３までのいずれか１項記載の制御装置。
5. 前記回路（ＭＯＳＦＥＴ，ＴＲＡＮＳ，ＲＥＳ３，ＢＡＴ２）は第１のトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）および第２のトランジスタ（ＴＲＡＮＳ）を有し、
   前記第２のトランジスタ（ＴＲＡＮＳ）は前記第２の経路を前記第１のトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）に接続する、請求項１から４までのいずれか１項記載の制御装置。
6. 前記第２のトランジスタ（ＴＲＡＮＳ）は、前記第２の信号（ＴＲＩＧ２）が所定のように変化した場合に該第２のトランジスタ（ＴＲＡＮＳ）の阻止状態が終了されるように接続されている、請求項５記載の制御装置。
7. 前記第１の信号（ＴＲＩＧ１）に所定の変化が生じ、かつ前記第２のトランジスタ（ＴＲＡＮＳ）の阻止状態が終了した場合に前記第１のトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）の阻止状態が終了するように、該第１のトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を接続することができる、請求項６記載の制御装置。
8. 前記回路（ＭＯＳＦＥＴ，ＴＲＡＮＳ，ＲＥＳ３，ＢＡＴ２）は、電気エネルギー源（ＢＡＴ）と前記アクチュエータ（ＡＫ）との間に接続を形成することにより、該アクチュエータ（ＡＫ）の作動を可能にする、請求項１から７までのいずれか１項記載の制御装置。
9. コモンモードノイズが発生した場合に前記第１の信号（ＴＲＩＧ１）の変化と前記第２の信号（ＴＲＩＧ２）の変化とが同じ方向になるように、前記第１の経路は前記第２の経路に近接して配置される、請求項１から８までのいずれか１項記載の制御装置。
10. 前記アクチュエータ（ＡＫ）の作動により前記制動装置（ＰＢ）の引きつけが行われる、請求項１から９までのいずれか１項記載の制御装置。
11. 前記第１の信号（ＴＲＩＧ１）を出力するために第１の評価ユニット（ＤＭ１）が設けられており、
    前記第２の信号（ＴＲＩＧ２）を出力するために第２の評価ユニット（ＤＭ２）が設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の制御装置。
12. 制動装置（ＰＢ）と、請求項１から１１までのいずれか１項記載の制御装置とを備えた車両（Ｆ）。

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