JP4503131B2 - 車両における分散形制御装置の作動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両における分散形制御装置の作動方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日または将来、多数の適用例において自動車に分散形制御装置が使用され、分散形制御装置においては分散したエレクトロニクス機器が設けられ、この分散したエレクトロニクス機器は場合により中央制御エレクトロニクス機器と協働してローカルで調節要素を操作する。このような装置は特にブレーキ装置の制御用に設計される。なお、ブレーキ装置は、電気空圧式ブレーキ装置、電気油圧式ブレーキ装置または車輪ブレーキの電動式締付装置を有するブレーキ装置のいずれをも問わない。さらに、このような分散形装置は、内燃機関制御において、例えば絞り弁の制御のために、またはかじ取り制御においても使用可能である。
【０００３】
このような分散形制御装置が例えばドイツ特許公開第１９６３４５６７号に示されている。ここに記載の例においては、電動式締付装置付き車輪ブレーキを有するブレーキ装置が示されている。個々の車輪ブレーキに対する目標値を提供するために少なくとも１つの中央エレクトロニクス機器が設けられ、中央エレクトロニクス機器は、少なくとも１つの通信系統を介して、車輪ブレーキを制御するために必要な値を、ローカルに車輪ブレーキに配置されている制御ユニットに出力する。通信系統を介して、中央ユニットは、ローカルで個々の車輪制御ユニットにより決定された、車輪ブレーキの制御のために必要な運転変数を受け取る。運転の安全性を確保するために、個々の電気要素に供給するように相互に独立な２つのエネルギー源（バッテリ、搭載電源）が設けられている。それに対応して、エネルギー源の１つが故障したときにブレーキ装置の少なくとも部分作動を確保するために、個々の電気要素に、両方のエネルギー源からまたはそれぞれ１つのエネルギー源のみから供給される。中央制御ユニットとローカルに設けられた車輪ブレーキの制御のための制御ユニットとの間の通信のために、電気的に相互に分離された２つの通信系統（バス系統）が設けられている。これらのバス系統にもまた異なるエネルギー源から供給されるので、１つのエネルギー源または１つの通信系統が故障したときにおいても、ブレーキ装置の少なくとも部分的な作動が引き続き可能である。
【０００４】
例えば、文献“ＶＤＩ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ Ｎｒ．１４１５，１９９８，３２５−３４４頁”から、エラーを許容する時間制御通信系統（いわゆるＴＴＰ／Ｃ通信系統）を使用した電気式ブレーキ装置が既知である。この分散形ブレーキ装置においては、個々の電子ユニットがバス系統により相互に結合され、この場合、通信は、時間制御プロトコルいわゆるＴＴＰ／Ｃプロトコルに従って実行される。この場合、バス系統はハードウェアとして相互に冗長な２つのバス系統からなり、ここで、２つの通信チャネルが存在し、これらの２つの通信チャネルに分散形制御装置のすべての電子装置がアクセス可能である。安全上重要な適用例そのものにおいて、特にブレーキ装置の作動において、１つのエネルギー源が故障したときにおいてもブレーキ装置制御の少なくとも部分的機能提供が必要である。これは時間制御プロトコルを有するこのような冗長な通信系統を使用したときにおいても適用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
時間制御される冗長なバス系統を使用したときにおいても、特に車両における安全上重要な分散形制御装置に関連して発生するエネルギー供給に関する要求を満たすことが本発明の課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、通信系統を介して相互にデータを交換する複数の電子ユニットを有し、相互に独立な少なくとも２つのエネルギー源が設けられ、これらのエネルギー源が前記ユニットに電圧を供給する、車両における分散形制御装置の作動装置において、前記通信系統が少なくとも２チャネルの通信系統であり、各チャネルに対し少なくとも１つのバス・ドライバが設けられ、少なくとも２つのバス・ドライバは、それぞれ別々のエネルギー源から電圧を供給されることを特徴とする本発明の車両における分散形制御装置の作動装置により達成される。
【０００７】
上記課題はまた、分散形制御装置の一部を形成する電気ユニットの部分でありかつ通信系統に接続可能なインタフェースが設けられている、車両における分散形制御装置の作動装置において、前記通信系統が少なくとも２チャネルであり、前記インタフェース内に含まれている、少なくとも２つのチャネルの各々に対する少なくとも２つのバス・ドライバは、それぞれ別々のエネルギー源から電圧を供給されることを特徴とする本発明の車両における分散形制御装置の作動装置により達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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。
【０００９】
図２は、車両における分散エレクトロニクス機器を備えた制御装置に対する好ましい実施形態をブレーキ装置の例で示している。中央ユニット１０が設けられ、この中央ユニット１０は対応入力ライン１２、１４および１６を介して対応測定装置１８、２０、２２から、ドライバによるブレーキ・ペダルの操作を表わす種々の値を読み込む。中央ユニット１０は少なくとも２つのマイクロコンピュータを含み、その２つのマイクロコンピュータにはそれぞれ両方のエネルギー源Ｅ１ないしＥ２から電流が供給される。２つのマイクロコンピュータは、それぞれ読み込まれた操作量の関数として車輪ブレーキに対する目標値Ｆ_Vを形成する。２つのマイクロコンピュータは、この目標値Ｆ_Vを通信系統２４を介して、車輪ブレーキの範囲内に設けられた制御ユニット２６、２８、３０および３２に出力する。これらの制御ユニット２６、２８、３０および３２は、操作ライン３４および３６、３８および４０、４２および４４、４６および４８を介して電動駆動式ブレーキ調節装置５０、５２、５４および５６を設定値の方向に操作する。さらに処理ユニット５８が設けられている。この処理ユニット５８は、個々の車輪の機能を考慮して個々の車輪のブレーキ目標値Ｆ₁ないしＦ₄を決定し、かつ対応制御ユニット２６ないし３２に通信系統２４を介して伝送する。ブレーキ調節装置の操作においてないし処理ユニット５８における個々の車輪の機能の計算において、車輪固有の値、例えば加えられたブレーキ力Ｆ_1iないしＦ_4i、対応車輪速度ｎ₁ないしｎ₄並びに対応車輪ブレーキの調節ストロークＳ_h1ないしＳ_h4が使用され、これらの値は、それらが他のユニットにおける機能を実行するために必要とされるかぎり、通信系統２４を介して他のユニットに伝送される。この場合、例えば車輪ユニットにおいて車輪速度から導かれる車輪加速度ｂ₁ないしｂ₄のような導出された運転変数もまた伝送されてもよい。制御ユニット２６ないし３２ないし処理ユニット５８はそれぞれ少なくとも１つのマイクロコンピュータを含み、マイクロコンピュータはそれに割り当てられた機能を実行する。
【００１０】
上記の制御ユニットは、すべてインタフェース要素（コントローラおよびドライバ）を介して通信系統２４に接続されている。使用される通信系統２４は、相互に独立な２つの伝送チャネルを提供する、ハードウェア的に冗長な通信系統である。好ましい実施形態においては、通信系統は、時間制御されるプロトコル例えば仕様ＴＴＰ／Ｃに準拠したプロトコルにより作動される。エネルギー源の１つが故障したときにおいても制御装置の作動の確実性を確保するために、通信系統２４を介して個々のユニットの通信を確保する少なくともインタフェース要素は２つのエネルギー源Ｅ１およびＥ２からパワーを供給される。これが図２において個々の制御ユニットへの２つのエネルギー源の供給により示されている。
【００１１】
通信系統２４は、物理的に２つの冗長なバス系統例えば２つの通常のＣＡＮバスからなっている。インタフェース要素は、通信系統に接続されている各ユニットに対する２つのチャネルに対して、通信系統を介しての送信および受信過程を制御する。インタフェース要素は、２つのチャネルに対して共通のコントローラ、および各チャネルに対して別々のバス・ドライバを含む。本発明により、エネルギー供給に関する冗長性が設けられ、この場合、第１のチャネルのすべてのバス・ドライバは第１のエネルギー源Ｅ１から供給電圧ＶＣＣ１を供給され、そして第２のチャネルのすべてのバス・ドライバはエネルギー源Ｅ２から供給電圧ＶＣＣ２を供給される。この結果、通信系統とのインタフェースのバス・ドライバは２つの異なるエネルギー源から供給されることになる。通信系統に接続されているユニットのそれぞれのマイクロコンピュータ、およびバス・コントローラそれ自身はそれぞれエネルギー源の１つのみからパワーを供給される。例えばブレーキ装置の実施形態においては、これは、２つのブレーキ回路が形成され、それに応じて、例えば前車輪ブレーキを制御する制御ユニットのマイクロコンピュータおよびバス・コントローラが第１のエネルギー源に接続され、後車軸ブレーキを制御するそのような要素が第２のエネルギー源に接続されていることを意味する。対角方向分配もまた有効である。
【００１２】
バス・ドライバとバス・コントローラとの間の信号ラインおよび結合ラインを介しての２つのエネルギー源の電気的結合を回避するために、これらのライン内に電気的分離要素が設けられている。これらの分離要素はフォトカプラの形に形成されていることが好ましい。コントローラと、他のエネルギー源からパワーを供給されるバス・ドライバとの間の各結合ライン内に分離要素が存在していなければならない。
【００１３】
バス・インタフェースの好ましい実施形態が図１に一般的実施形態により示され、この実施形態は、２つの独立な伝送チャネルを備えた通信系統と結合されている分散形エレクトロニク装置を有するすべての適用に対して使用可能である。
【００１４】
図１は通信系統１００を示し、通信系統１００は少なくとも２つの冗長なバス１０２および１０４から構成されている。この通信系統に、図１に示したユニット１０６、１０８、１１０、１１２（電子ユニットあるいは電気ユニット）、並びに場合により、すべて少なくとも１つのマイクロコンピュータを備えている他のユニットが接続されている。この他のユニットは図を見やすくするために図１には示されてなく、図１に示した要素への対応結合ラインのみにより示されている（１１４、１１６、１１８、１２０参照）。以下にユニット１０６ないし１１２をホストコンピュータと呼ぶことにする。通信系統へのインタフェースは各ユニットにおいてそれぞれ１つのインタフェース要素により形成され、インタフェース要素は少なくとも１つのバス・コントローラ１２２、１２４、１２６、１２８およびそれぞれ２つのバス・ドライバ１３０、１３２；１３４、１３６；１３８、１４０；１４２、１４４を有している。これらのバス・ドライバの各々はバス・ラインに接続されている。したがって、例えばバス・ドライバ１３０はバス・ライン１０２に、そしてドライバ１３２はバス・ライン１０４に接続されている。内部信号ライン１４６、１４８、１５０、１５２を介してバス・ドライバがそれぞれのユニットの（ただ１つの）バス・コントローラと結合されている。ＴＴＰ／Ｃ通信系統の好ましい実施形態においては、バス・コントローラおよびバス・ドライバは１つの要素内に組み込まれている。この場合、両方のバス・ライン１０２および１０４が通常のＣＡＮバスを示している好ましい実施形態においては、バス・ドライバとして通常のＣＡＮバス・ドライバが使用される。上記のように、図１に示した要素には異なるエネルギー源から電流が供給される。この場合、それぞれのバス・ドライバに対する電流供給源は、１つのユニットの少なくとも２つのバス・ドライバに２つの異なるエネルギー源（電圧ＶＣＣ１、ＶＣＣ２を有するＥ１、Ｅ２）から電圧を供給されるように構成された設計がなされている。それに対応して、エネルギー源Ｅ２から電圧を供給される要素は図１において破線で示され、エネルギー源Ｅ１から電圧を供給される要素は実線で示されている。この結果、両方のバスの１つのドライバ要素（したがって対応する伝送チャネル）には第１のエネルギー源から電圧が供給され、他方のバスのドライバ要素には他方のエネルギー源から電圧が供給される。
【００１５】
バス・コントローラそれ自身は、１つのエネルギー源のみから電圧を供給される。この場合、バス・コントローラの個々のエネルギー源への割当は制御装置の機能を考慮して決定されている。ブレーキ装置においては、上記のように、この分割は、１つのエネルギー源が故障したときにおいても、関連するブレーキ作動が他方のエネルギー源により、なお機能可能な部分装置のみに基づいて実行されるように行われている。それに対応して、図１の実施例においては、バス・コントローラ１２２および１２６がエネルギー源Ｅ１に割り当てられ、バス・コントローラ１２４および１２８がエネルギー源Ｅ２に割り当てられている。図１には示されていない個々のユニットのマイクロコンピュータに対しても同様のことが適用される。
【００１６】
図１に示した制御装置の作動において、送信すべきデータは個々のユニットから常に両方のチャネルに送信され、これにより、１つのエネルギー源が故障したとき、情報交換を少なくとも部分的に確保することができる。
【００１７】
特にバス・ドライバとコントローラとの間の信号ラインを介しての個々のエネルギー回路間の電気的結合を回避するために、１つのバス・ドライバと、異なるエネルギー源を有するコントローラとの間に存在するすべての信号ライン内に電気的分離要素１５４、１５６、１５８、１６０が設けられ、これらの分離要素１５４、１５６、１５８、１６０は好ましい実施形態においてはフォトカプラとして形成されている。オプションとして、その中に電気的分離要素が設けられている信号ラインが光学式伝送媒体（光導波路）により置き換えられてもよい。
【００１８】
図示の解決策は、各チャネルに対する分離されたバス・ドライバを用いて少なくとも２チャネルの各バス・システムと組み合わせて使用可能であり、ブレーキ装置制御以外においても、分散エレクトロニクス機器を用いて作動する車両内の安全性に関連するすべての制御装置において使用可能である。
【００１９】
２つのチャネルより多いチャネルが設けられている場合、バス・ドライバの少なくとも２つは、それぞれ別々のエネルギー源からパワーを供給される。
【００２０】
【発明の効果】
車両における安全上重要な分散形制御装置特にブレーキ装置において使用される通信系統のエネルギー供給に関する要求は、通信系統として少なくとも２つの独立な（例えばＴＴＰ／Ｃプロトコルを有する）通信チャネルを備えた、エラーを許容するバス系統が使用されるときにおいても満たされる。１つのエネルギー源が故障したとき、通信系統したがって制御装置の少なくとも一部の正常作動が保証されることが特に有利である。
【００２１】
ハードウェア的に冗長に形成されたバスの通信チャネルにそれぞれ完全に独立な即ち電気的に分離されたエネルギー源から供給され、かつそれら自身が電気的に結合されていないことが特に有利である。したがって、例えばエネルギー蓄積部内の短絡またはバス・チャネルのアース短絡のようなエラーの影響は、それぞれのエネルギー回路に限定されるのみであり、全体装置はなお部分的に機能可能である。
【００２２】
同様な利点は、ＴＴＰ／Ｃバスを使用した場合のみならず、好ましくは時間制御プロトコルを有する冗長な通信チャネルを備えた各バス系統を使用した場合においても達成される。
【００２３】
物理的伝送に関してのみならずバスの電圧供給に関してもまた冗長性が保証されていることが特に有利である。これは制御装置の利用性および作動の確実性を著しく改善する。
【００２４】
特に有利な実施形態においては、オプトエレクトロニック要素により電気的分離が提供される。
【００２５】
バスに接続された、各チャネルに対する電子装置のバス・ドライバ要素に異なるエネルギー源から供給され、一方、各装置に対して両方のチャネルに対し１つのみが存在する、バス・アクセスのための本来のコントローラ要素が１つのエネルギー源のみに接続されていることにより、バスのエネルギー供給に関する冗長性が形成されていることが特に有利である。このようにして、１つのエネルギー源が故障したときにおいても、分散形装置の少なくとも一部はさらに、なお機能しているチャネルを介して通信することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】異なるエネルギー源から供給される少なくとも２つの冗長な通信チャネルを備えた通信系統が使用される分散形制御装置を示すブロック回路図である。
【図２】図１に示した方法の好ましい使用例を、分散エレクトロニクス機器を有するブレーキ装置の例で示したブロック回路図である。
【符号の説明】
１０ 中央ユニット
１２、１４、１６、３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８、１１４、１１６、１１８、１２０、１４６、１４８、１５０、１５２ ライン
１８、２０、２２ 測定装置
２４、１００ 通信系統
２６、２８、３０、３２ 制御ユニット
５０、５２、５４、５６ ブレーキ調節装置
５８ 処理ユニット
１０２、１０４ バス
１０６、１０８、１１０、１１２ 電子ユニット
１２２、１２４、１２６、１２８ バス・コントローラ
１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１４２、１４４ バス・ドライバ
１５４、１５６、１５８、１６０ 分離要素

Claims (9)

1. 少なくとも２つのチャネルを有する通信系統を介して、相互にデータを交換する複数の電子ユニットを備えた制御装置と、
   相互に独立で、それそれが前記電子ユニットに電圧を供給する、少なくとも２つのエネルギー源と、
   を備えた車両における分散形制御装置であって、
   前記電子ユニットのうちの少なくとも１つが、別々の前記エネルギー源から電圧を供給される少なくとも２つのバス・ドライバを有し、かつ、
   前記バス・ドライバのうちの少なくとも１つが、前記チャネルのそれぞれに対して設けられている
   ことを特徴とする分散形制御装置。
2. 前記制御装置が、複数の車輪ブレーキと車輪ブレーキ群とを有するブレーキ装置であり、
   各車輪ブレーキないし車輪ブレーキが、前記複数の電子ユニットのうちの対応する電子ユニットと関連し、
   該対応する電子ユニットが、前記通信系統を介して前記複数の電子ユニットのなかの他の電子ユニットと通信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記通信系統が、ＴＴＰ／Ｃバスを備えていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 複数の車輪ブレーキないし車輪ブレーキ群を備えた車両における分散形制御装置に利用される装置であって、
   前記分散形制御装置の車輪ブレーキないし車輪ブレーキのための電子ユニットに利用され、前記分散形制御装置の通信系統に接続可能な、インターフェイスを備え、
   前記通信系統が少なくとも２つのチャネルを備え、かつ、
   前記インターフェイスが少なくとも２つのバス・ドライバを備え、各バス・ドライバが、前記分散形制御装置における少なくとも２つのエネルギー源のなかの別々の前記エネルギー源から電圧を供給される
   ことを特徴とする装置。
5. 前記インターフェイスがバス・コントローラを含み、
   前記バス・ドライバのうちの少なくとも１つが、他のバス・ドライバおよびバス・コントローラとは別のエネルギー源から電圧が供給されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記バス・コントローラと、当該バス・コントローラとは別のエネルギー源から供給されるバス・ドライバとの間に存在するラインをさらに備え、該ラインが電気的分離要素に結合されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記分離要素がフォトカプラを含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記バス・コントローラと、少なくとも当該バス・コントローラとは別のエネルギー源から供給されるバス・ドライバとの間に、これらの要素間に電気的結合が存在しないように、データ伝送および光学式伝送のうちの少なくとも１つが設けられていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
9. 前記分散形制御装置が複数の電子ユニットを含み、
   各電子ユニットが、バス・コントローラと少なくとも２つのバス・ドライバとを有するインターフェイス要素を有し、
   前記バス・コントローラと前記バス・ドライバのうちの１つは一方のエネルギー源から、他方のバス・ドライバは他のエネルギー源から、電流を供給されることを特徴とする請求項４に記載の装置。

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