JP4598245B2 - 電気制御式ブレーキ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気制御式ブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、機械式、油圧式、または空圧式バックアップ・システムを備えていないこのようなブレーキ装置においては、特にエラーの場合における制御装置の利用可能性もまた注目される。設定された要求を十分に満たす電気制御式ブレーキ装置の例が、ドイツ特許公開第１９６３４５６７号（英国特許出願第２３１６７２６号）から既知である。車両のためのこの既知の電気制御式ブレーキ装置（電気式ブレーキ）は、分散形に形成され、かつドライバのブレーキ希望を決定するための制御モジュール、および個々の車両車輪におけるブレーキ力を調節するための制御モジュールを有し、この場合、好ましい実施形態においては、このような制御モジュールは、車輪ブレーキの１つのグループ（車軸ごとまたは対角方向にまとめられたグループ）を操作する。ドライバの希望を決定する制御モジュールをブレーキ力を調節するための制御モジュールと結合するために少なくとも１つの通信系統が設けられ、この通信系統上で個々の制御モジュールは相互間でデータを交換する。エラーの場合にブレーキ装置の機能性を少なくとも部分的に確保するために、ドライバの希望を測定するための制御モジュールとブレーキ力を調節するための制御モジュールとの間に独立の他の通信結合が設けられている。ドライバの希望を測定するための制御モジュールに、ドライバによるブレーキ・ペダルの操作を測定する複数（２つまたは３つ）のセンサの信号が供給される。制御モジュール内で、これらのセンサ信号値が、少なくとも２つの相互に独立の計算ユニットにより正確性に関して検査され、そしてそれぞれドライバのブレーキ希望値が、決定され、このブレーキ希望値は、次にそれぞれ他の計算ユニットにより正確性に関して検査される。次に、このエラーのないドライバの合成希望値は、場合により車軸荷重のような他の値または走行動特性制御のような他の機能の関数として、車軸ごとにまたは車輪ごとに補正され、通信系統を介してブレーキ力を調節するための個々の制御モジュールに伝送される。
【０００３】
既知の電気制御式ブレーキ装置は、それぞれ少なくとも２つの計算ユニットを備えた個別モジュールのために、比較的高い費用を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電気制御式ブレーキ装置において、ブレーキ装置の利用可能性および機能性を低下させることなく、それにより費用を低減可能な手段を提供することが本発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、ブレーキ力を調節するための少なくとも２つの制御モジュール（ＲＰＭ１、ＲＰＭ２）を備え、前記制御モジュール（ＲＰＭ１、ＲＰＭ２）が、それぞれ１つまたは複数の電気操作式アクチュエータ（Ａ１、Ａ２）を介して少なくとも２つの車輪ブレーキからなるグループをそれぞれ操作する、電気制御式ブレーキ装置において、前記制御モジュールの各々に、少なくとも２つの測定装置により測定された、ドライバによるブレーキ・ペダルの操作を表わす少なくとも２つの値が供給されることを特徴とする本発明の電気制御式ブレーキ装置により達成される。
【０００６】
未公開ドイツ特許出願第１９８２６１３１．４号から、制御モジュールを、個別エラーがある場合になお機能性を維持するいわゆるフェール動作ユニットとして形成することが既知である。このような制御モジュールは、例えば少なくとも２つのマイクロコンピュータおよび１つのモニタ構成要素からなる冗長なマイクロコンピュータ・システムを用いた設計により、エラー許容タイプとして形成されている。マイクロコンピュータ並びにモニタ構成要素は、例えば直列バス系統によりまたは直列インタフェースを用いて形成されている内部通信チャネルを介して通信する。マイクロコンピュータ・システムの内部で少なくとも２つの独立のプログラムが実行され、これらのプログラムはその結果を相互に検査する。このようにして、個別エラーがある場合に、モジュールは完全にその機能を維持している。
【０００７】
少なくとも２つの操作信号を、それぞれ少なくとも２つの選択された車輪ブレーキを制御する制御モジュールに直接供給することにより、ドライバの希望を決定するための制御モジュールが節約され、かつ電気制御式ブレーキ装置に対する費用が著しく低減される。
【０００８】
これらのユニットを結合する通信系統を介して行われる、制御モジュール（車輪対モジュール）間の操作信号の相互交換、および各車輪対モジュールにおける操作信号の個別の妥当性検査は、操作信号を測定するためのセンサが故障した場合においてもドライバの希望の測定の利用可能性を保証する。
【０００９】
車輪対モジュールが相互間のデータ交換がなくても完全に機能性を有しているように前記車輪対モジュールが形成されていることが特に有利である。これは、各車輪対モジュールが少なくとも２つの操作信号を読み込むので、各車輪対モジュール内で、相互間のデータ交換なしに少なくとも２つの操作信号に基づいてドライバの希望の決定が可能であることにより保証される。したがって、センサ信号にエラーがある場合においても、車輪対モジュールの相互間のデータ交換なしに全体車両特性に関して確実なブレーキ希望選択が可能となることが有利である。
【００１０】
上記の方法により、車輪対モジュール間の通信系統において、確実性および利用可能性に関してほとんど要求が設定されないことが特に有利である。その理由は、通信系統の機能性は確実な全体車両特性に対して絶対必要な要求ではないからである。
【００１１】
さらに、ブレーキ装置を制御するための計算ユニットの数が低減されることが特に有利であり、この場合、既知の方法とほぼ同じ機能性が達成される。
このように形成された電気制御式ブレーキ装置が、すべての電気制御式ブレーキ・アクチュエータ、例えば車輪ブレーキの個々またはグループに対して設けられている電気油圧式ブレーキ・アクチュエータ、電気空圧式、電磁式、または電動式アクチュエータと結合されて使用可能であることが特に有利である。
【００１２】
前車軸が第１の車輪対モジュールにより制御され、そして後車軸が第２の車輪対モジュールにより制御されるように、車輪対モジュールが車輪ブレーキに付属されていることが特に有利である。この場合、前車軸モジュールは、単純なエラーの場合には継続してそのまま機能性が維持されるように形成され（フェール動作ユニット）、一方、後車軸モジュールはエラーの場合に遮断される（フェール非動作ユニット）ことが有利であることが明らかである。これにより、必要な利用可能性を確保する場合に、電気制御式ブレーキ装置に対する費用がさらに低減される。
【００１３】
【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。
以下に、電気操作式アクチュエータを有する電気式ブレーキ装置に対する装置構成の好ましい実施形態を説明する。この場合、２軸４輪車両に対して２つの制御モジュール（以下において車輪対モジュールという）が設けられ、２つの車輪対モジュールはそれぞれ、１つの電気油圧式または複数の電気油圧式、電気空圧式、電磁式、または電動式アクチュエータを介して少なくとも２つの車輪ブレーキからなるグループを操作する。ドライバの希望を測定するために、少なくとも３つのセンサ（それぞれＳ１ないしＳｎ）がブレーキ・ペダルに設けられ、この場合、車輪対モジュール（それぞれＲＰＭ１、ＲＰＭ２ないしＡＭＶＡ、ＡＭＨＡ）の各々は、少なくとも２つのセンサから信号を読み込む。両方の車輪対モジュールおよび場合により他の電子式モジュールを相互に結合する通信系統を介して、両方の車輪対モジュールは、読み込まれたセンサ値を相互間で交換する。したがって、車輪対モジュールの各々内にブレーキ・ペダルの少なくとも３つの操作信号が存在するので、車輪対モジュールの各々内でドライバの希望の確実な決定が可能となる。次に、ドライバの希望に基づいてアクチュエータの操作のための制御量が形成される。
【００１４】
図１は、電気制御式ブレーキ装置の好ましい第１の実施形態を示す。少なくとも２つの制御モジュール（車輪対モジュールＲＰＭ１、ＲＰＭ２）が示され、これらの制御モジュールは、それぞれ、ラインＬ１ないしＬｎを介して、ブレーキ・ペダルＢＰの操作信号を、ブレーキ・ペダルＢＰの操作を測定するための少なくとも２つのセンサＳ１ないしＳｎから受け取る。少なくとも２つの計算要素を有するこのような車輪対モジュールの構成に対する例が、冒頭記載の従来技術に記載されている。ドライバによるブレーキ・ペダルの操作量（ドライバの希望）を測定するために、少なくとも３つのセンサＳ１ないしＳｎが設けられている。これらは、場合により種々の方法でドライバによるブレーキ・ペダルの操作量を測定し、そしてラインＬ１ないしＬｎを介してそれぞれの車輪対モジュールにブレーキ・ペダルの操作信号を出力する。この場合、各車輪対モジュールに少なくとも２つのラインしたがって少なくとも２つの操作量が供給され、ここで、３つのセンサが使用される場合には、第１の車輪対ユニットの操作量のみならず第２の車輪対ユニットの操作量もまた供給される。車輪対モジュールＲＰＭ１およびＲＰＭ２には、種々のエネルギー蓄積装置から直接、または少なくとも２つの独立のエネルギー蓄積装置からエネルギーを供給可能な搭載電源を介して電圧が供給される。一般的に、好ましい実施形態においては、センサがｎ個の場合、各車輪対モジュールｎ／２に、種々のセンサから発生する信号が供給され、この場合、センサ信号を両方のユニットに供給することができる。
【００１５】
それぞれの車輪対モジュールに付属の車両車輪のグループにおいてブレーキ力を調節ないし制御するために、１つの車輪対モジュールは、１つの電気油圧式または複数の電気油圧式、電気空圧式、電動式、または電磁式アクチュエータ（Ａ１、Ａ２）に制御量を出力する。１つの車輪対モジュールに付属の車輪ブレーキは、実施形態に応じてそれぞれ、車軸ごとにまたは対角方向にグループ化されている。
【００１６】
車輪対モジュールを結合するために通信系統Ｋが設けられ、通信系統ＫはラインＬ１ないしＬｎに追加して使用され、そして通信系統Ｋを介して、車輪対モジュールに読み込まれた操作信号がそれぞれ他の車輪対モジュールに伝送される。したがって、各車輪対モジュール内に少なくとも３つのセンサからの操作信号が存在するので、各車輪対モジュール内で操作信号の３つから２つを少なくとも選択することに基づいて制御量を形成することができる。４つ以上のセンサが使用される場合、それぞれの車輪対モジュールにおいて、それに対応する複数の操作信号が選択のために利用可能である。すなわち、車輪対において、供給された操作量に基づき、例えば冒頭記載の従来技術においてペダル・モジュールにより提供される方法により合成操作量が決定され、この場合、ドライバの希望としての合成操作量は、場合により車軸荷重のようなその他の運転変数ないし走行動特性制御のような追加機能を考慮して、場合によりブレーキ力制御回路、ブレーキ・トルク制御回路または調節ストローク制御回路の範囲内で、アクチュエータに対する制御量に変換され、この制御量は次に操作ラインＣ１ないしＣｎを介してアクチュエータに伝送される。
【００１７】
それぞれの車輪対モジュールにおけるドライバの希望の選択が同じ測定時点の操作信号に基づくことを保証するために、好ましい実施形態においては、通信系統が決定的時間特性を有している（例えばＴＴＰ／Ｃバス）。このために必要な全体システム時間が車輪対モジュール内のローカル時間信号の同期化のために使用されることが有利である。
【００１８】
通信系統Ｋが故障した場合、各車輪対モジュールにおいては、直接読み込まれた操作信号のみが利用可能である。このエラーの場合においても、全体ブレーキ装置の制約された機能が確保されなければならない。すなわち、各車輪対モジュール内で、全体車両特性に対して重要でない、ブレーキ操作に対するドライバのブレーキ希望が決定されなければならない。各車輪対モジュールにおいて信号が少なくとも３つのセンサから読み込まれた場合、継続して十分な数の操作量が利用可能である。したがって、通信系統Ｋが故障した場合には、各車輪対モジュールにおいて少なくとも３つから２つの選択が可能である。３つのセンサのみが使用される場合、ブレーキ装置の利用可能性を確保するために、各車輪対モジュールにおいて、好ましくは前車軸の車輪対モジュールにおいてのみ次の方法が行われる。最初に、両方の操作信号の比較が行われる。両方の操作信号の差Ｄが限界値ＤＧより大きい場合、車輪対モジュールに付属の車輪ブレーキの車軸ごとのグループ化において、前車軸に対し最大値選択が行われ、そして後車軸に対して最小値選択が行われる。１つの車輪対モジュールに付属の車輪ブレーキが対角方向にグループ化されている場合、各車輪対モジュールにおいて、それぞれの前車輪に対して最大値選択が行われ、そして後車輪に対して最小値選択が行われる。後者の場合、ある実施形態においては、ブレーキ力上昇が正常な運転状態においてよりも遅延されて、すなわち小さい動特性で行われる。これにより、１つの車軸の車輪における異なるブレーキ力により場合により発生する車両ヨー・トルクは緩やかに上昇され、したがって車両はドライバが制御可能な状態となる。したがって、結果として、エラーを有する操作信号値は、オーバー・ブレーキ作動された前車軸またはアンダー・ブレーキ作動された後車軸を形成するにすぎない。しかしながら、車両を常に停止状態にもたらすことができ、車両は常に、後車軸車輪は前車軸車輪がロックした後にはじめてロックされるべきであるという安定性基準を満たしている。両方の操作量の差が限界値より小さい場合、ドライバの希望の決定は同じ原理に従って行っても、または平均値形成により行ってもよい。
【００１９】
利用可能性を確保するために、車輪対モジュールは、少なくとも内部エラーの場合に、車輪対モジュール内のエラーの発生を確実に検出する特性を有し、そして車輪対モジュールそれ自身が遮断され、または少なくとも望ましくない外部作用を示さないように形成されている。いわゆるフェール非動作特性を有するこのような車輪対モジュールの構成は冒頭記載の従来技術から既知である。
【００２０】
図２は電気制御式ブレーキ装置の第２の実施形態を示し、ここでは、図１に示す実施形態と異なる点のみを以下に詳細に説明する。したがって、図２の同じ参照符号は、図１に示されているものと同じ機能を有する同じ構成要素に対応する。車輪対モジュール（ＲＰＭ１、ＲＰＭ２）に追加して、ブレーキ装置は、例えば可変ブレーキ力分配、アンチロック制御装置、走行動特性制御、駆動滑り制御装置等のような上位のブレーキ機能を処理するための他の制御モジュールを有している。これらの制御モジュール（ＶＭ＝処理モジュール）は、上記の通信系統Ｋを介して車輪対モジュールと通信する。処理モジュールＶＭは、少なくともフェール非動作特性を有し、そして上位のブレーキ制御のほかにエラー検出ルーチンも実行することができ、したがって車輪対モジュールの機能性をモニタリングすることができる。このような処理モジュールの対応する構成および機能性は冒頭記載の従来技術に示されている。
【００２１】
現在適用されている規格ＥＣＥ−Ｒ−１３により、パワー・ブレーキ装置に対しては、２つの独立のエネルギー蓄積装置が要求されている。電気式ブレーキ装置に対しては、この要求は２つの完全に独立の電気エネルギー回路により満たしてもよい。車輪対モジュールに２つの独立の電気エネルギー蓄積装置から直接電気が供給される場合、いわゆる起動装置ＥＩにより、または既に車両内に存在する制御モジュールにより発生される投入信号が必要である。しかしながら、エネルギー配分は、少なくとも２つの独立のエネルギー蓄積装置からスイッチにより搭載電源を介して行われてもよい。
【００２２】
図２に破線で示した他の実施形態においては、上位のブレーキ機能の利用可能性を向上させるために、２つの処理モジュール（ＶＭ、ＶＭｒ）が設けられている。好ましい実施形態においては、両方の処理モジュールが同じに形成されているが、必要な計算量を少なくするために、特定の部分機能が両方の処理モジュールのうちの１つの中でのみ実行されてもよい。両方の処理モジュールがフェール非動作ユニットとして形成されている場合、これらの処理モジュールは車輪対モジュールに対する完全なモニタ機能を行い、すなわち車輪対モジュールのハードウェア・モニタ構成要素は必要ない。好ましい実施形態においては、それぞれ１つの処理モジュールが、好ましくは通信系統Ｋを介して行われる問い合わせ−回答通信により、車輪対モジュールの１つをモニタリングする。処理モジュールは、通信系統Ｋを介して車輪対モジュールに伝送される１つの問い合わせを選択する。ここで、例えば選択されたプログラムまたはプログラム・ステップにより回答が形成され、かつこの回答が処理モジュールに伝送される。処理モジュールは、この回答を期待すべき回答に関して検査し、そして許容値を超えた偏差がある場合にエラーを検出する。さらに、ある実施形態においては、処理モジュール内でブレーキ制御の他の特性値が冗長に計算される。エラーを有していると検出された車輪対モジュール、または少なくともエラーを有している車輪対モジュールに付属のアクチュエータ装置は、モニタリングしている処理モジュールにより、適切な作動回路を用いて遮断することができる。フェール非動作特性を有する両方の処理モジュールは、その機能が完全に同じ場合には、少なくとも２つのマイクロプロセッサおよび１つの追加モニタ・モジュールから構成されている１つのフェール動作ユニットにまとめられてもよい。
【００２３】
他の実施形態が図３により示される。この場合もまた、同じ参照符号を有する要素は、図１および２に示されているものと同じ機能を有する同じ構成要素を示す。図３に示す実施形態においては、車輪対モジュールに付属の車輪ブレーキが車軸ごとにグループ化されているので、車輪対モジュールは以下において車軸モジュールとして示される。前車軸の車軸モジュールは参照符号ＡＭＶＡで示され、後車軸の車軸モジュールは符号ＡＭＨＡで示される。好ましい実施形態においては、前車軸の車軸モジュールはフェール動作ユニットとして形成され、すなわち、前車軸モジュール内に単純なエラーが発生した場合には、継続して完全に機能性が維持されている。このようなフェール動作ユニットの構成および機能性に対する例を冒頭記載の従来技術が示している。遅延の場合における動的車輪荷重配分に基づいてブレーキ力の大部分は前車軸に与えられるので、前車輪ブレーキの利用可能性を向上させることが全体ブレーキ装置の確実性を向上させることになる。したがって、後車軸モジュールＡＭＨＡは、組込みハードウェア・モニタリングを有するフェール非動作ユニットとして設計されていることが好ましい。エラーの場合、このモジュールは遮断される。図２に示すような他の実施形態においては、後車軸モジュールのモニタ機能は処理モジュールの少なくとも１つにより行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気制御式ブレーキ装置の第１の実施形態の回路図である。
【図２】電気制御式ブレーキ装置の第２の実施形態の回路図である。
【図３】電気制御式ブレーキ装置の第３の実施形態の回路図である。
【符号の説明】
Ａ１、Ａ２ アクチュエータ
ＡＭＨＡ 制御モジュール（後車軸モジュール）
ＡＭＶＡ 制御モジュール（前車軸モジュール）
ＢＰ ブレーキ・ペダル
Ｃ１…Ｃｎ 操作ライン
Ｅ 搭載電源
ＥＩ 起動装置
Ｋ 通信系統
Ｌ１…Ｌｎ センサ信号ライン
ＲＭ１、ＲＰＭ２ 制御モジュール（車輪対モジュール）
Ｓ１…Ｓｎ センサ
ＶＭ、ＶＭｒ 制御モジュール（処理モジュール）

Claims (7)

1. ブレーキ力を調節するための少なくとも２つの制御モジュール（ＲＰＭ１、ＲＰＭ２）を備え、前記制御モジュール（ＲＰＭ１、ＲＰＭ２）が、それぞれ１つまたは複数の電気操作式アクチュエータ（Ａ１、Ａ２）を介して少なくとも２つの車輪ブレーキからなるグループをそれぞれ操作する、電気制御式ブレーキ装置において、
   前記制御モジュールの各々に、少なくとも２つの測定装置により測定された、ドライバによるブレーキ・ペダルの操作を表わす少なくとも２つの値が供給され、
   少なくとも２つの制御モジュールが通信系統（Ｋ）を介して相互に結合されており、
   前記制御モジュール（ＲＰＭ１、ＲＰＭ２）が、前記通信系統（Ｋ）を介して、読み込まれた操作量を相互間で交換し、かつ、
   前記通信系統が故障した場合に、各制御モジュール内で、受け取られた操作量に基づいて付属の車輪ブレーキが制御され、この場合、供給された２つの操作量において、前車軸ブレーキにおいて限界値より大きいセンサ信号の偏差がある場合に操作量の最大値選択が行われ、かつ後車軸ブレーキに対しては操作量の最小値選択が行われ、ここで、車輪ブレーキが選択された操作信号の関数として制御されること
   を特徴とする電気制御式ブレーキ装置。
2. 上位のブレーキ機能のための少なくとも１つの他の制御モジュール（ＶＭ）が、前記通信系統（Ｋ）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記通信系統（Ｋ）が決定的時間特性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記通信系統（Ｋ）内に存在する全体システム時間が、前記制御モジュール内で、ローカル時間信号の同期化のために使用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装置。
5. 前記通信系統（Ｋ）に接続された、少なくとも１つのフェール非動作特性を有する他の制御モジュール（ＶＭ）が、少なくとも２つの制御モジュールに対してモニタ機能を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装置。
6. 少なくとも２つの他の制御モジュールが存在し、これらの制御モジュールが、少なくとも２つの制御モジュールの１つをそれぞれ、問い合わせ−回答通信を介してモニタリングすることを特徴とする請求項５記載の装置。
7. ブレーキ力を調節するための制御モジュールに付属の車輪ブレーキが車軸ごとにグループ化されていることと、前車軸ブレーキに付属の制御モジュールがフェール動作ユニットとして形成されていることと、を特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。

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