JP4743961B2

JP4743961B2 - 自動車用ブレーキ装置の制御装置と方法

Info

Publication number: JP4743961B2
Application number: JP2000553314A
Authority: JP
Inventors: エッカート・アルフレート
Original assignee: コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: WO1999064281A1; DE19825231A1; JP2002517352A

Description

【０００１】
本発明は、ブレーキアシスト機能を実現するために、特に自動車用のブレーキ装置を制御するための装置と方法に関する。
【０００２】
技術水準では、制動距離を短縮するために使用されるアクティブ式ブレーキ倍力装置が知られている。この場合、ブレーキ倍力装置はいわゆるブレーキアシストシステムによって独立制御される。経験の少ない運転者によって運転される車両の制動力を改善し、それによって制動距離を短縮するブレーキアシストシステムの機能は、例えば次の通りである。変位センサがブレーキペダルを踏み込む速度を測定する。運転者がペダルを自発的に踏んだ後で躊躇し、アンチロックコントロールシステム（ＡＢＳ）の制御の応答までペダルを思い切って完全に踏み込まないと、ブレーキアシストシステムが作用する。運転者によるブレーキングが開始された速度から、電子制御装置が、緊急ブレーキングが生じ、電磁弁を介してオン／オフモードで動作するブースタに、全倍力を付与する命令を与える。起動されたブレーキアシストシステムが車両の停止まで車両を不意に制動しないようにするために、レリーススイッチがブースタに組み込まれている。このスイッチは、運転者がブレーキペダルを再び離すや否や、ブレーキアシストシステムを遮断する。上記原理は例えばドイツ連邦共和国特許第４２０８４９６号公報に記載されている。
【０００３】
しかし、上記の解決策の欠点は、ブレーキペダルの不意の迅速な操作がブレーキシステムの独立した作動を開始することにある。更に、不所望な場合には、運転者が比較的に小さな力をブレーキペダルに加えているときに（例えばブレーキペダルの迅速な踏込みによる起動の後で）、システムが独立制御され、起動された状態に保たれる。これは同様に、不所望なブレーキングを生じることになる。運転者がアクティブ式ブースタの解除を希望していることをブレーキアシストシステムが感知すると、ショックが生じる。なぜなら、ブレーキ圧力が急激に低下するからである。
【０００４】
本発明の課題は、制動距離を確実にかつ快適に短縮し、誤起動を防止する、ブレーキアシスト機能を実現するために、特に自動車用のブレーキ装置を制御するための装置と方法を提供することである。
【０００５】
この課題は独立請求項記載の特徴によって解決される。従属請求項は本発明の有利な発展形態と実施形を示している。
【０００６】
本発明では、ブレーキ装置から次のように切り離されたブレーキペダルを使用可能である。すなわち、システム、例えばブレーキペダルの操作経路への運転者入力が可変であり、他の入力、例えばペダル踏み圧力の踏込み速度に依存して、ブレーキ装置によってもたらされる制動減速度に制御ユニットによって変換可能であるように、切り離されたブレーキペダルを使用可能である。
【０００７】
ここで勿論、ブレーキペダルを介して運転者入力を所望な減速度に変換するための他の入力量を使用可能である。この入力量は例えば車両速度、車両荷重、ヨートルク、そのときの操舵角度等である。
【０００８】
本発明では、例えばブレーキペダルの減衰作用およびまたは反力が制御ユニットを介して調節可能であり、ブレーキアシスト機能が起動の際に制御ユニットがブレーキペダルの減衰作用およびまたは反力を低減することでき、そのとき生じ、ブレーキペダルの変位センサによって検出されたブレーキペダルの操作変位が、ブレーキ装置によってもたらされる制動減速度を決定するために用いられる。
【０００９】
それによって本発明では、ブレーキアシスト機能が起動の際に、運転者によるブレーキ装置の１００％の制御が達成されるという利点がある。これが上述の技術水準と異なっている。なぜなら、技術水準では、ブレーキアシストシステムは制御ロジックによって、ブレーキペダルの実際位置に依存しないでブレーキ装置を部分的に操作するからである。本発明の場合には、これは回避される。なぜなら、ブレーキ装置の制動減速度がブレーキペダルの決定された操作変位（実際位置）に依存して調節されるからである。ブレーキペダルの減衰作用およびまたは反力を低減することにより、運転者はブレーキペダルを、ブレーキアシスト機能が起動されていないときよりも更に踏み込み、ブレーキ装置によってもたらされる制動減速度が増大することが予想される。従って、制動距離が短縮される。
【００１０】
他の実施形では、ブレーキアシスト機能の起動の際制御ユニットが変位センサによって決定されたブレーキペダルの操作変位、操作速度およびまたは操作加速度に依存してシステム倍力作用を変更する。システム倍力作用は、ブレーキ装置によってもたらされる制動減速度に対する、決定された操作変位の比に一致している。この実施形では、ブレーキペダルの反力およびまたは減衰作用が変化しないで、ブレーキペダルを介しての運転者の入力が大きく増幅されるので、ブレーキアシスト機能の起動の際同様に制動距離が短縮可能である。
【００１１】
上記の実施形は勿論組み合わせて実施可能である。
【００１２】
次に、概略的な図に基づいて本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１３】
図１には、変位センサ２を備えたブレーキペダル１が示してある。この場合、変位センサ２はブレーキペダル１の操作角度またはブレーキペダル１の操作変位を検出する。変位センサ２は信号ライン３を介してブレーキ装置４および特に制御ユニット５に接続されている。
【００１４】
制御ユニット５は変位センサ２（または角度センサ）の信号に依存して、先ず最初に、ブレーキアシスト機能が必要であるか否かを決定する。必要であるときには、制御ユニット５は例えばブレーキペダル１の図示していないペダル構成要素の相応して低下した反力を検出する。このペダル構成要素は静的部分（ばね）と速度に依存する部分（減衰）を備えることができる。反力の低下は例えば減衰作用を最小限に抑えることによって実現可能である。これは例えば液圧作用横断面積の変更によって行うことができる。
【００１５】
ブレーキアシスト機能が作用したときに、制御ユニット５はブレーキペダル１の減衰作用およびまたは反力を変化させないようにすることができ、かつシステムに作用するブレーキ力（システム倍力作用）を高めることができる。勿論、ブレーキペダル１の反力およびまたは減衰作用に対する影響を組み合わせることができる。
【００１６】
変位センサ（または角度センサ）によって検出された信号に依存して、ブレーキ装置４の制御ユニット５により、ブレーキ装置４によって生じるブレーキ減速作用が決定される。これは例えば検出された操作変位、検出された操作速度およびまたは検出された操作加速度を利用して行われる。この場合勿論、他のファクタ（例えば車両速度、ヨー角速度、操舵角度等）も一緒に考慮することができる。
【００１７】
所望な減速度をもたらすために（簡単にするために車輪ブレーキ６だけが示してある）、決定されたブレーキ減速度または決定されたブレーキ圧力に依存して、車輪ブレーキ６は制御導線７を介して操作される。制御ライン７は車輪ブレーキ６を操作するための電気的およびまたは液圧的な制御導体である。
【００１８】
図２には、ブレーキペダル２の操作力（またはインプットの力Ｆ_e ）に対する操作変位がグラフで示してある。ブレーキアシストシステムが起動していない場合、操作力Ｆ_e1でブレーキペダル１の操作変位ｘ１が生じる。ブレーキアシストシステムが起動している場合、ブレーキペダル１の同じ操作力Ｆ_e1で、操作変位ｘ２が生じる。ブレーキペダルの減衰作用およびまたは反力の低下により、運転者がブレーキペダル１を強くまたは深く押すので、運転者によるブレーキング過程またはブレーキング操作の完全な制御を損なわずに、制動距離を効果的に短縮することができる。勿論、同じことが（後述するような）図４，５の実施の形態についても当てはまる。
【００１９】
図３のフローチャートは例えば制御ユニット５によって実施される処理手順を概略的に示している。ステップ１００ではこの処理がスタートする。そして、ステップ１０１で、ブレーキアシストシステムまたはブレーキアシスト機能が起動しているかどうかが質問される。起動していない場合、ステップ１００とステップ１０１の間に戻る。
【００２０】
前述したように、例えばブレーキペダル１の低圧速度が閾値よりも大きいときに、ブレーキアシスト機能の起動が制御ユニット５によって惹起可能である（しかし、これはブレーキアシスト機能の起動入力の一例に過ぎない）。
【００２１】
続いて、ステップ１０２に進む。このステップでは、ブレーキペダル１の減衰作用およびまたは反力が低下させられる。これは例えばブレーキペダル１の液圧作用横断面積を変更することによって行うことができる。続いて、ステップ１０３において、ブレーキペダル１の操作変位ｘが検出され、ステップ１０４において操作変位に対応する制動減速度が決定される。そして、ステップ１０５において、決定されたこの制動減速度がブレーキ装置に出力され、車輪ブレーキ６が操作されてこの制動減速度が達成される。ステップ１０６で上記の処理が終了する。
【００２２】
それによって、ブレーキペダル１の静的な反力（ばねおよびまたは減衰作用）は、例えば３０％のブレーキングに対応する値に制限可能である。というのは、運転者の普通の操作範囲が０〜３０％の減速度を含んでいるからである。すなわち、運転者はこの減速範囲またはペダル反力の範囲を知っている。これはブレーキペダル１の踏力の超過を加速し、それによって迅速な足の動きとブレーキペダル１の強いまたは深い踏込みが達成される。それによって、発生するペダル変位は減速度の程度を表す。反力のための発生すべき値は例えば、足の踏込み速度に依存する（ブレーキペダル１の踏込み速度によって検出される）。更に、ペダル変位に依存する静的な反力（ばね作用）は、例えば３０％のブレーキングに対応する値に低下させることが可能である（低い力−変位−特性曲線）。これは同様に、ブレーキペダル１の踏力の加速的な超過、ひいては迅速な足の動きを生じる。更に、動的な反力（減衰作用）は踏込み速度に依存する値に低下させることが可能である。この場合、減衰作用の低下時に、ブレーキペダル振動傾向（ブレーキペダル１の固有運動）が確実に防止されることを考慮しなければならない。その際、静的なペダル特性曲線が維持され、運動を防止する減衰力だけが低下させられる。
【００２３】
上記のすべての解決策の場合、生じるペダル変位は、発生すべき減速の程度を示す。勿論、上記のすべての方法は互いに任意に組み合わせ可能である。
【００２４】
慣用の運転者操作スイッチの作用をペダル運動の感知によって表すことができることに留意すべきである。なぜなら、ペダルがアクティブに動かされないからである。
【００２５】
図４には、システムに作用するブレーキ力（システム倍力作用）の増大を示している。破線はインプットの力Ｆ_e （反力に一致する）とアウトプットの力Ｆ_a を示している。アウトプットの力Ｆ_a は、制動減速に対応する値である。ブレーキアシストシステムまたはブレーキアシスト機能が起動すると、システム倍力作用が高められる。実線の太い線は最高ブレーキ力（最高システム倍力）を示している。ブレーキアシストシステムの停止後、システム倍力作用が再び普通の倍力作用に近づくので、ブレーキ装置を次に操作する際に、通常のブレーキ力が再び生じる。普通のブレーキ力への近接が連続的または徐々に行われるので、システム倍力作用ができるだけ快適に低下させられる。
【００２６】
勿論、Ｆ_a の破線とＦ_a の実線との間で任意の漸次的に移行可能である。例えばブレーキペダル１の操作変位、操作速度およびまたは操作加速度に依存して、システムに作用するブレーキ力の中間値を選択することができるので、太い実線と破線の間にアウトプットの力Ｆ_a の倍力曲線が存在する。勿論、システム倍力の決定、ひいては倍力曲線は、ブレーキアシスト機能の起動中の所定の時点およびブレーキアシスト機能の起動後（普通の倍力に対して連続的に近接する位相）の所定の時点で他のファクタ（例えば車両速度、車両重量等）に依存してもよい。
【００２７】
図５には、例えば制御ユニット５で実施される処理手順の例が例示的に示してある。ステップ２００でのスタート後、ブレーキアシスト機能が起動しているか否かを質問することにより、ステップ２０１に進む。起動していない場合には、ステップ２００と２０１の間に戻る。ブレーキアシスト機能が起動しているときには、ステップ２０２でシステム倍力作用が高められる。続いて、ブレーキペダル１の操作変位がステップ２０３で検出される。そして、ステップ２０４において、制動減速度が決定される。この制動減速度は検出されたブレーキ変位に対応している。この場合、ステップ２０２で高められたシステム倍力作用が考慮される。ステップ２０５では、ブレーキ減速度がブレーキ装置４に出力され、ステップ２０６で処理が終了する。
【００２８】
従って、ブレーキアシスト機能を作用させる際に、システム倍力作用（減速のための操作変位またはペダル変位）が計算によって大きく増大させられる。この場合、ブレーキペダル１の反力は影響を受けずにそのままである。システム倍力作用の増大は、ペダル運動（操作変位、操作速度およびまたは操作加速度）に依存し、ブレーキの操作中に（正のペダル速度）決定される。ブレーキングを解除する際に、システム倍力作用の増大は再び普通の増大まで連続的に低下させられる。
【００２９】
図２，３，４，５に示した実施の形態は勿論組み合わせ可能である。
【００３０】
更に、本発明で説明したモデルと機能は、個別的におよびまたは任意に組み合わせて実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略的なブロック図である。
【図２】操作力に対するブレーキペダルの操作変位を示すグラフである。
【図３】ブレーキペダルの減衰作用およびまたは反力を変更するためのフローチャートである。
【図４】ブレーキペダルの反力（インプットの力）と、制動減速度に比例するブレーキ装置のアウトプットの力とを、時間に対して示すグラフである。
【図５】システム倍力作用に関するフローチャートである。

Claims

ブレーキアシスト機能を実現する自動車用ブレーキ装置（４）を制御するための装置において、
ブレーキペダル（１）が、ブレーキ装置（４）と機械的に接続されておらず、ブレーキペダル（１）の操作角度またはブレーキペダル（１）の操作変位を検出する変位センサ（２）が、信号ライン（３）を介してブレーキ装置（４）と接続されており、
ブレーキペダル（１）の減衰作用と反力の中の一つ以上が、制御ユニット（５）を介して調節可能であり、ブレーキアシスト機能の起動の際、制御ユニット（５）が、ブレーキペダル（１）の減衰作用と反力の中の一つ以上を低下させ、そのときに生じる、ブレーキペダル（１）のセンサ（２）によって検出されたブレーキペダル（１）の操作変位が、ブレーキ装置（４）によってもたらされる制動減速度を決定するために用いられることと、
ブレーキペダルの減衰作用が、運転者の足の踏込み速度と踏込み加速度の中の一つ以上に依存し、踏込み速度と踏込み加速度の中の一つ以上が大きいときに、この減衰作用が、小さく調節されることと、
を特徴とする装置。
反力が、運転者の足の踏込み速度と踏込み加速度の中の一つ以上に依存し、踏込み速度と踏込み加速度の中の一つ以上が大きいときに、この反力が、小さく調節されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
反力が、ペダル変位に依存し、操作変位が大きくなるにつれて増大することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
ブレーキアシスト機能を実現する自動車用ブレーキ装置（４）を制御するための装置において、
ブレーキペダル（１）が、ブレーキ装置（４）と機械的に接続されておらず、ブレーキペダル（１）の操作角度またはブレーキペダル（１）の操作変位を検出する変位センサ（２）が、信号ライン（３）を介してブレーキ装置（４）と接続されており、
ブレーキアシスト機能の起動の際、制御ユニット（５）が、センサ（２）によって検出されたブレーキペダル（１）の操作変位、操作速度および操作加速度の中の一つ以上に依存してシステム倍力作用を変更し、システム倍力作用が、ブレーキ装置（４）によってもたらされる制動減速度に対する、検出された操作変位の比に一致していることと、
システム倍力作用が、操作変位、操作速度と操作加速度の中の一つ以上の増大につれて高められることと、
を特徴とする装置。
システム倍力作用が、操作変位の減少につれて普通の倍力作用まで連続的に低減されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
ブレーキアシスト機能を実現する自動車用ブレーキ装置（４）を制御するための装置において、
ブレーキペダル（１）が、ブレーキ装置（４）と機械的に接続されておらず、ブレーキペダル（１）の操作角度またはブレーキペダル（１）の操作変位を検出する変位センサ（２）が、信号ライン（３）を介してブレーキ装置（４）と接続されており、
ブレーキペダル（１）の減衰作用と反力の中の一つ以上が制御ユニット（５）を介して調節可能であり、ブレーキアシスト機能の起動の際、制御ユニット（５）が、ブレーキペダル（１）の減衰作用と反力の中の一つ以上を低減させ、そのときに生じる、ブレーキペダル（１）のセンサ（２）によって検出されたブレーキペダル（１）の操作変位が、ブレーキ装置（４）によってもたらされる制動減速度を決定するために用いられることと、
ブレーキペダルの減衰作用が、運転者の足の踏込み速度と踏込み加速度の中の一つ以上に依存し、踏込み速度と踏込み加速度の中の一つ以上が大きいときに、この減衰作用が小さく調節されることと、
ブレーキアシスト機能の起動の際、制御ユニット（５）が、センサ（２）によって検出されたブレーキペダル（１）の操作変位、操作速度および操作加速度の中の一つ以上に依存してシステム倍力作用を変更し、システム倍力作用が、ブレーキ装置（４）によってもたらされる制動減速度に対する、検出された操作変位の比に一致していることと、
システム倍力作用が、操作変位、操作速度と操作加速度の中の一つ以上の増大につれて高められることと、
を特徴とする装置。