JP3705808B2 - 電子式ブレーキ装置 - Google Patents

Description

従来の技術
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
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、
   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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