JP4166782B2 - 少なくともアンチロック制御およびトラクションスリップ制御のいずれかを有するブレーキ装置の回路構成 - Google Patents

Description

本発明は、アンチロック制御およびまたはトラクションスリップ制御を有するブレーキ装置の回路構成に関し、また、各車輪の回転動作を表現するセンサ信号を査定（調整：conditioning）する回路を含む。そして、査定されたセンサ信号を解析して処理し、ブレーキ装置の圧液管に挿入させたソレノイドバルブを駆動するブレーキ圧制御信号を生成するコントローラ回路と、査定されたセンサ信号が供給され、正常に機能しない場合に、制御の１部または全てを解除するモニタ回路と、コントローラ回路の信号とモニタ回路の対応する信号との交換および比較を行う回路を含む。

アンチロックブレーキ装置を制御しモニタするための回路構成は、すでに、特許明細書ＤＥ ３２ ３４ ６３７ Ｃ２で公知である。この特許明細書の記載によると、査定された車輪センサ信号は、同一のプログラムに従って動作され、査定されたセンサ信号が供給される２つの全く同一のマイクロコントローラにおいて、並列に解析および処理が行われている。この２つのマイクロコントローラからの出力および、内部信号あるいは中間処理結果の信号がそれぞれ交換され、比較される。２つのマイクロコントローラには、同一のセンサ信号が供給されるので、装置が正常ならば、外部および内部の信号は一致する。この基準は、装置をモニタして評価される。不一致が検出されると、アンチロック制御は、部分的あるいは全体的に解除される。

すなわち、実際のブレーキ圧制御信号を生成するために、１つのマイクロコントローラで足りるところを、このような装置は、２つの高性能のマイクロコントローラを必要としている。その結果、この発明では、安全性の理由からマイクロコントローラの使用量は２倍となっている。

アンチロックブレーキ装置は、公開特許明細書ＤＥ ２９ ２８ ９８１ Ａ１で公知の一例によると、少なくとも１つの制御マイクロコンピュータと、制御チャンネルをテストしたり、モニタするためのもう１つのテストマイクロコンピュータから構成される。このテストマイクロコンピュータによって、テスト信号が生成され、制御マイクロコンピュータに適合する入力回路を通して制御チャンネルに送信される。制御操作に関して、テスト信号によりシミュレーションが行われ、そのシミュレーションが行われた信号に対する制御コンピュータの反応が、感知される。テスト操作の前提条件は、アンチロック制御を伴うブレーキがかけられていないことと、車両のスピードがあらかじめ定められた制限値を越えていることである。さらに、アンチロック制御を伴うブレーキをかけている間のエラー検出をするために、テストマイクロコンピュータが、制限値を保持するため、いくつかの制御信号や、いくつかのバルブ励起信号の継続時間をチェックしている。最後に、マイクロコンピュータの自動チェックが行われる。

比較的大きな出費にもかかわらず、本来、上記アンチロックブレーキ装置と同様の装置は明確なエラーあるいはエラーのタイプを検出することのみを可能とする。その理由は、前述の２つのマイクロコントローラを必要とする回路構成と比較して、一致のために冗長的に処理された信号の比較と関連する冗長的な信号処理が実行されないためである。

従って、本発明の目的は、冗長的な信号処理と、冗長的に処理された信号が不一致のときに制御を解除することを基にした、多様性と安全性を備えたエラー検出装置を含み、それにもかかわらず、比較的容易に製造ができる、ＡＢＳ装置あるいはＴＳＣ装置を開発することである。

このような目的は、最初に言及した回路構成でも達成できることが確認されているが、特に、特徴がある点は、モニタ回路が、実際に、車輪のスピード査定のための回路と、車輪のスピードから、たとえば、減速信号、加速信号、ジャーク信号、参照信号等からデライブされた（導かれた）信号を生成する回路、さらに、それぞれ、制御アルゴリズムあるいは制御フィロソフィー(制御原理)の再生を単純化し、特に、デライブされた信号がコントローラ回路のアルゴリズムに応じて解析された結果、制御フェーズを決定するための回路、および、制御フィロソフィー再生回路の出力信号とブレーキ圧制御信号の相関関係づけのための回路とから構成されることである。

このように、本発明によれば、コントローラ回路およびモニタ回路において、互いに関係なく、査定されたセンサ信号は冗長的に並列に処理され、そしてコントローラ回路およびモニタ回路で処理された信号のデータ伝送および比較とが可能である。モニタ回路におけるデータ処理はコントローラ回路と比較して、エラー検出の問題に係る安全性に関する処理を必要としないので、かなり単純化することができる。例えば、モニタ回路において車輪のスピードの査定のためには、コントローラ回路における対応する信号と比較して、査定された速度信号があらかじめ定められた許容差の範囲に存在しているかどうかを単に発見するだけで十分である。同様に、このことは、デライブされた信号、すなわち、加速信号、参照信号等の生成および比較にも当てはまる。本発明の要旨は、制御フィロソフィーの“再生（reproduction）”であり、これは、モニタ回路においてデライブされた信号の処理に用いられる。この制御フィロソフィーの再生、あるいは、制御アルゴリズムの再生は、コントローラ回路においては、非常に多くの入力データ、フィルタ評価基準等を考慮して演算することに多くの消費を費やすことで、ブレーキ圧制御信号が正確に決定されるが、モニタ回路においては比較的単純な構成を有する。特に、制御フェーズは、コントローラ回路のための制御フィロソフィーとして適用される原理的には同じ制御パラメータに従ってデライブされた信号を解析することにより再生を行う回路により決定される。

装置のエラーは、コントローラ回路およびまたはモニタ回路において、実際のブレーキ圧制御信号を有するこれらの再生回路の出力信号と、重要ではない制御サイクルの範囲内におけるこれらの信号のレゾルーションとの相関関係の効果によって確認できる。モニタ回路についての前述した単純さにより、コントローラ回路においては高性能のマイクロコントローラ、たとえば１６ビットのマイクロコントローラを用いることは可能であるが、モニタするためにはより安価な８ビットのマイクロコントローラを用いることが可能となる。

本発明の実施例の好ましいタイプは、添付のサブクレームに記載されているものである。たとえば、本発明の具体例は、制御マイクロコントローラの信号とモニタマイクロコントローラの対応する信号との交換および比較を行う回路にある。バルブ励起信号と再生回路の信号との相関関係のための回路は、制御マイクロコントローラとモニタマイクロコントローラの集積された構成要素として提供される。

さらに、本発明の具体例では、制御マイクロコントローラおよびまたはモニタマイクロコントローラは、速度信号、デライブされた信号、制御フェーズ、バルブ励起の間隔等をもっともらしさ(妥当性)の評価基準に応じて、チェックし比較する回路を具備している。

最後に、本発明の具体例では、コントローラ回路から得られ、そしてモニタ回路の対応するデータとの比較により許容差が保持されているかチェックされたデータに基づき、モニタ回路においてそれらのデータの解析および処理を続けられるように調整される。

さらなる特徴として、本発明の長所および応用の可能性は、次に示すような添付の図面を参照した実施例の詳細から明らかになる。

図１において、本発明に係る回路構成は、実際には、センサ信号の査定を行うための回路構成であるトリガー１、制御マイクロコントローラＲＭＣ（２）、モニタマイクロコントローラＵＭＣ（３）、その出力が電気制御流体バルブ５に接続される最終ステージ４とからなる。符号“５”が付されているものは、バルブブロックで、それぞれが各車輪に対応する４つの入力バルブと４つの出力バルブの制御を行うアンチロック装置（ＡＢＳ）から構成されている。

４つの車輪センサＳ１〜Ｓ４の信号は、トリガー１の入力に供給される。一般に、このような車輪センサは、車輪の速度と比例する周波数をもった交流信号を供給する。それに対応する方形波またはパルス列が、トリガー１の出力として出力される。

その結果、コントローラ回路２およびモニタ回路３は、本具体例において、それぞれ、制御マイクロコントローラＲＭＣ（２）およびモニタマイクロコントローラＵＭＣ（３）により実現されている。ブレーキ圧制御信号およびバルブ作動信号を生成するためには、それぞれ、比較的複雑で高性能なマイクロコントローラ（２）、すなわち、１６ビットマイクロコントローラがこの目的のために必要である。一方、８ビットマイクロコントローラＵＭＣ（３）は、エラー検出のため、モニタマイクロコントローラ３において独立のデータ処理を行うには十分である。査定されたセンサ信号は、両方のマイクロコントローラにおいて、原理的に類似した方法で処理され、各処理段階におけるデータは交換され、また、エラーを検出するために、一致しているかどうかが比較される。異なるマイクロコントローラが用いられているにもかかわらず、査定されたセンサ信号に関してほとんど冗長的な処理がコントローラ回路およびモニタ回路において実行されている。２つの類似したマイクロコントローラを有する従来の装置と比較して、単純で出費を削減することが実現できたことは、とりわけ、制御のために必要不可欠な信号を制限したことによるものであり、また、フェイルフリー装置内にある比較されるデータの“許容差の範囲”を制限したことによるものであり、そして、制御原理の“再生”を限定したことにもよるものである。原理的には、この再生は、たとえば、スリップ、加速、減速等の同一の評価基準と制御パラメータに応じて行われ、また、実際の制御原理が行うのと同一のアルゴリズムに応じて行われる。

制御フィロソフィーの再生は、本発明の具体例において、制御フェーズの確認あるいは検出に限定される。モニタマイクロコントローラにおいて決定された制御フェーズとバルブ励起信号との相関関係により、あるいは、それぞれ、各バルブのスイッチ位置から、装置がフェイルフリーであるかどうか、または発生しそうな障害があるかどうかを非常に正確に判断することができる。制御フィロソフィーの再生の場合には、制御サイクルのレゾルーション、制御サイクル内のパルス時間の正確な演算、増圧および減圧等の正確な大きさの決定等は免除される。また、増圧および減圧の線形化のために信号をろ波したり、圧力パターンを形成するために制御回路において行われる、他の高精度な演算動作は機能をモニタするためには必要とされない。このような回路あるいは演算ステップは、実際の操作において、全体の演算のかなりの部分で必要であるが、エラー検出に関する安全性なしで実施することができる。

図１において、２つのコントローラ２、３では、査定されたセンサ信号は、まず、車輪のスピードの査定回路６、７でそれぞれ処理される。それぞれ、各車輪の速度を表す信号あるいはデータが得られる。冗長的に得られた車輪スピード信号が一致しているかどうかは、データ伝送回路、データ交換回路および比較回路８、９によって決定される。本発明の好ましい実施例としては、許容差の範囲は比較回路における比較の基準とされる。すなわち、対応するスピードデータがあらかじめ定められた許容差の範囲内であれば、正常に機能しているとみなされる。この条件が満たされるなら、本発明の他の実施例によれば、信号処理およびデータ処理は、制御マイクロコントローラにおいてすでに得られ、データ交換によってモニタマイクロコントローラ３に送られたデータを基に、モニタコントローラにおいて、それぞれ、続行される。たとえば、制御マイクロコントローラ２における車輪のスピードの査定が、モニタマイクロコントローラにおける場合よりも非常に正確で、高いレゾルーションで実行されるなら、これは、有利な点である。

車輪のスピードの査定の次に、両方のマイクロコントローラ２、３の回路１０、１１において、加速信号、減速信号、車両参照スピード、必要があれば、ジャーク信号等の制御のためのデライブされた信号の決定が行われる。これらのデライブされた信号の一致は、回路８および９においてデータの交換および比較が行われることによりモニタされる。そして、再び、許容差の範囲がそのために作られる。伝送されたデータをもとに、モニタマイクロコントローラ３で、さらにデータの処理を行うことも可能である。

これらのデライブされた信号をもとに、ブレーキ圧の変動とそれぞれアンチロック制御あるいはトラクションスリップ制御に要求されるブレーキ作動における干渉が、種々の制御アルゴリズムに応じて決定される。この制御アルゴリズムは、一般に、“制御フィロソフィー”として分類される。非常に多くの制限された量のために、このポイントに投入された演算動作の消費は、制御装置の質のためには、明らかに重要なものである。回路あるいは回路ブロック１２で行われるこのような演算動作の結果は、最終的に、各ブレーキ圧制御バルブ、すなわち、ブレーキ圧入力バルブおよび出力バルブの励起間隔を評価するのに用いられる。バルブの励起間隔は、制御マイクロコントローラ２の回路１３において定められる。最後に、ソレノイドバルブ５あるいはブレーキ圧制御バルブは、最終ステージ４を介して、この回路１３の出力信号により動作させられる。

制御マイクロコントローラ２のブロック１２における制御フィロソフィーの高精度な演算の代わりに、制御フィロソフィーの単なる“再生”がモニタマイクロコントローラ３の回路１４において実行される。この回路１４では、回路１１において定義されたデライブされた信号から一時的な制御フェーズを決定する。アンチロック装置の発明の回路構成の具体例では、６つの異なる制御フェーズが定義されている。そのうちの１つのフェーズ（フェーズ０）は、制御外の条件を特定している。第２のフェーズ（フェーズ１）は、車輪が不安定領域へ入ることを特定する。もう１つのフェーズ（フェーズ２）は、車輪の不安定な状態を特定する。もう１つのフェーズ（フェーズ３）は、安定性の回復を特定する。もう１つの制御フェーズ（フェーズ４）は、制御の不安定領域から安定領域への車輪の変移を特定する。そして、最後のもう１つの制御フェーズ（フェーズ５）は、車輪のスピードが、いわゆる、車両参照スピードを越える時間領域を特定する。制御フェーズをこれより少なくしたり、さらに詳細に分類することも可能である。実際に、エラー機能は、制御フィロソフィー再生回路１４により決定される制御フェーズと、制御マイクロコントローラ２の回路１３によって供給される実際のバルブ励起信号との相関関係によって、高い信頼性をもって確認できる。バルブ励起信号の詳細なレゾルーション、たとえば、ある特定の制御フェーズにおける各増圧パルスの長さと数等は、エラー検出には必要ではない。この制御フェーズとバルブ励起信号との相関は、モニタマイクロコントローラ３の回路１５において実行される。

最終ステージ４のバルブ励起信号に対する反応は、図１に示した実施例において、２つのマイクロコントローラ２、３のデータ伝送および比較回路８、９にフィードバックされる。このように、最終ステージ４もモニタリングに含まれる。

図２に示すような回路構成は、前述の実施例とは、いくつかの追加された回路とモニタ機能だけが異なる。制御マイクロコントローラ２およびモニタマイクロコントローラ３の両方において、デライブされた信号は−互いに関係がなく−、それぞれに関して、およびまたは、制御フィロソフィーブロック１２によって検出されたデータに関して、それぞれ、制御フィロソフィー再生回路１４により“もっともらしさ（妥当性）”がチェックされる。信号の組み合わせが矛盾していたり、物理的に有り得ないなら、これはエラーを意味する。このエラーを根拠にして、制御を部分的あるいは一時的に制限して解除したり、完全に切り離したりすることが、まだ、説明されていない方法で開始される。図２において、もっともらしさをチェックする回路は、制御マイクロコントローラでは１６、および、モニタマイクロコントローラでは１７によって示されている。

さらに、図２の実施例ではテスト信号生成回路１８が設けられ、バルブ励起回路１３によって、バルブテスト信号が生成されるが、それらは極めて短いので、明らかにバルブの反応を引き起こすことがない。しかし、信号パスのエラー検出を可能とする。テスト信号生成回路１８は、図２の具体例における制御マイクロコントローラＲＭＣ内に統合されている。

回路１８と、モニタマイクロコントローラ３に統合されている対応する回路１９には、車輪のスピードの査定回路６および７の出力信号がそれぞれ供給される。他の回路とともに、これらの回路１８、１９は、回路の入力、特に、トリガー１および間接的に車輪センサＳ１〜Ｓ４を、冗長的にモニタするようになっている。これは、車輪センサとトリガー１との間の短絡あるいはラインの中断が、車輪のスピードの査定回路６および７に、低周波数振動あるいは永続する信号として、それぞれ、伝えられるからである。そのようなエラーやその他のエラーは回路１８によって検出され、その結果、制御の解除、あるいは、制御の切り離しが行われる。

バルブ励起回路１３の出力信号は、さらに、図２の回路構成におけるデータ伝送および比較回路８’、９’に供給される。その結果、これら２つの回路８’、９’において、最終ステージ４を通してフィードバックされたバルブ作動信号は、回路１３のバルブ励起信号と一致しているかどうか比較される。さらに、回路８’、９’を通して、バルブ励起信号とバルブ作動信号とが交換される。これら信号が不一致の場合は、制御の解除、あるいは、制御の切り離しが、これらの回路によって直接行われる。

本発明の回路構成の機能モードは、図２の実施例とほぼ対応するもので、次に、図３に示したフローチャートをもとにしてその説明を行う。可能な限り、図１および図２と同一の符号を用いている。

制御マイクロコントローラＲＭＣ（２）およびモニタマイクロコントローラＵＭＣ（３）において、互いに関係のない機能ブロック６、７の回路から得られる車輪スピードデータがデータ伝送および比較回路８、９；８’、９’を通して交換され、一致しているかどうか比較される。データが“許容差の範囲内”なら、デライブされた信号（スリップ、加速、そして減速信号等）が、回路１０および１１において、互いに関係なく生成される。回路８、９；８’、９’のそれぞれにおいてデータが交換されると、引き続き、制御フィロソフィーブロック１２、あるいは、再生回路１４でそれぞれ演算が行われる。図３において、“制御フィロソフィー”は、他との間とのフェーズ確認、異なる圧力の変調アルゴリズム、ロウーを選択（select-low）するような選択基準の適用、そしてトルクの回転制限（ＧＭＢ）を含んで示されている。制御フィロソフィーの再生（１４）は、制御フェーズの確認に限定することができる。

データフローの分岐点２０、２１、２２、２３では、交換された信号が一致していないとき、あるいは、それぞれが、あらかじめ定められた許容差の範囲外にあるときの、全アンチロック制御あるいはトラクションスリップ制御の解除あるいは切り離し２４という結果になる。機能ブロック２６では、分岐点２０、２１において、不一致であると判断されたとき、あるいは、許容差の範囲を越えたとき、解除あるいは切り離しが実施される前に、エラーが分類される。

ブロック１２においてデータ処理が行われた後、バルブ励起の間隔と制御フィロソフィー再生回路１４の出力信号との相関、および、制御フェーズとの相関がブロック１２に続く。この場合も、比較されたデータが、ある許容差の範囲内にあれば足りる。そうでない場合、再び部分的な解除（２４）あるいは切り離し（２５）が判断ステージ２７によって行われる。

回路１８におけるテスト信号あるいはテストパルスの生成、これらのテストパルスのフィードバックの評価は、機能ブロック２８および２９と符号が付されている。誤ったフィードバックヘの反応は、分岐点３０および３１を通して、制御の解除あるいは切り離しへと導かれる。最後に、図２の回路１６および１７による、もっともらしさの評価基準の利用は、図３のフローチャートに同様に図示されている。もっともらしさの評価基準が満たされないときは、信号分岐点３２、３３により制御の解除あるいは切り離しへと、再び導かれる。

図示されたプログラムの実行はループ状に行われる。図示された機能が遂行された後、プログラムは、新たに開始される。図３のフローチャートは最も重要な機能のみを図示していることは、きわめて容易に理解できよう。さらに、機能の追加は特別な応用型に応じて可能である。

図１は、本発明に係る回路構成の最も重要な構成要素を示すブロック図である。 図２は、図１の回路構成を拡張したものである。 図３は、本発明に係る回路構成の機能のモードを説明するための簡単なフローチャートを示したものである。

符号の説明

１…トリガー、２…制御マイクロコントローラ、３…モニタ回路、４…最終ステージ、５…電気制御流体バルブ、６、７…スピードの査定回路、８、９…比較回路、１０、１１…デライブされた信号の生成回路、１２…制御フィロソフィーブロック、１３…バルブ励起回路、１４…再生回路、１５…制御フェーズとバルブ励起信号との相関付け回路、１６、１７…妥当性チェック回路、１８、１９…テスト信号生成回路

Claims (7)

1. 少なくともアンチロック制御およびトラクションスリップ制御のいずれかを有するブレーキ装置の回路構成であって、
   各車輪の回転動作を表すセンサ信号を査定するための回路と、
   前記査定されたセンサ信号の解析および処理を行い、前記ブレーキ装置の圧液管に挿入されたソレノイドバルブを駆動するブレーキ圧制御信号を生成するコントローラ回路（２）と、
   前記査定されたセンサ信号が供給され、異常があった場合、制御の一部あるいは全ての解除あるいは切り離しを行うモニタ回路（３）とを含み、
   さらに、前記コントローラ回路（２）の信号と、前記モニタ回路（３）の対応する信号との交換および比較を行う回路（８、８’、９、９’）とを含み、
   前記モニタ回路（３）が、
   車輪のスピードの査定を行う回路（７）と、
   車輪のスピードから導かれた信号を生成する回路（１１）と、
   前記コントローラ回路に比較し、制御アルゴリズムあるいは制御原理が単純化され、導かれた信号がコントローラ回路（２）のアルゴリズムに応じて解析された結果、制御フェーズを決定するための再生回路（１４）と、そして
   前記再生回路（１４）の出力信号と前記ブレーキ圧制御信号との相関関係づけのための回路（１５）と、
   を具備したことを特徴とする回路構成。
2. 前記コントローラ回路（２）と前記コントローラ回路に車輪のスピードの査定のために組合わされた回路（６）とは制御マイクロコントローラ（ＲＭＣ）の一部分であり、
   前記モニタ回路（３）はモニタマイクロコントローラ（ＵＭＣ）の一部分であり、
   前記モニタマイクロコントローラ（ＵＭＣ）が前記制御マイクロコントローラ（ＲＭＣ）と比較して単純化された構成であることを特徴とする
   請求項１に記載された回路構成。
3. １６ビットのマイクロコントローラが制御マイクロコントローラ（ＲＭＣ）として備えられ、８ビットマイクロコントローラがモニタマイクロコントローラ（ＵＭＣ）として備えられたことを特徴とする
   請求項２に記載された回路構成。
4. 前記コントローラ回路（２）の信号と、前記モニタ回路（３）の対応する信号との交換および比較を行う前記回路（８、８’、９、９’）は、それぞれ制御マイクロコントローラ（ＲＭＣ）とモニタマイクロコントローラ（ＵＭＣ）の必須の構成部品であり、前記ブレーキ圧制御信号と前記再生回路（１４）の出力信号との相関関係づけのための回路（１５）は、モニタマイクロコントローラ（ＵＭＣ）の必須の構成部品であることを特徴とする
   請求項２あるいは３に記載された回路構成。
5. 前記コントローラ回路（２）の信号と、前記モニタ回路（３）の対応する信号との比較は、両信号が許容差の範囲内にあるかどうかを検出することにより行われることを特徴とする
   請求項１から４のうちのいずれか１項に記載された回路構成。
6. 少なくとも制御マイクロコントローラ（ＲＭＣ）およびモニタマイクロコントローラ（ＵＭＣ）のいずれかが追加回路（１６、１７）を含み、追加回路はもっともらしさの評価基準に従ってお互いのスピード信号、導かれた信号、制御フェーズ、バルブ励起の間隔をチェックしそして比較することを特徴とする
   請求項２から４のうちのいずれか１項に記載された回路構成。
7. モニタ回路（３）において、コントローラ回路（２）から得られそしてモニタ回路（３）の対応するデータとの比較により許容差に従うことがチェックされたデータに基づき、データの解析および処理が続行されることを特徴とする
   請求項１から６のうちのいずれか１項に記載された回路構成。

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