JP5633026B2 - 連続常用制動機を統合された制動システム - Google Patents

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Description

本発明は、請求項1の特徴に記載の車両の制動システムの制御方法であって、車両が少なくとも1つの機関、常用制動機及び連続常用制動機を持つものに関する。本発明は、更に前記の方法を実施するため連続常用制動機を統合された制動システムに関する。
このような車両は例えば実用車である。常用制動機の摩耗を少なくするために、摩耗なしに制動トルクを発生できる連続常用制動機が設けられている。一般に摩擦制動機である常用制動機と比べて、連続常用制動機は一般に遅れた応動特性を示す。
連続常用制動機が所定の連続常用制動機制動トルクを発生するように、連続常用制動機を制御することは公知である。この連続常用制動機制動トルクが確立される時間に、常用制動機が不足する制動トルクの準備を引受ける。
例えば制動ペダルを介して運転者により要求される車両減速度を得るため、常用制動機により発生すべき常用制動機制動トルクがどれ位の大きさでなければならないかを確かめるために、連続常用制動機は、特にデータバスを介して、それにより派生される連続常用制動機制動トルクを表示する信号を送信する。制動機制御装置は、この表示から、常用制動機により発生すべき制動トルクを計算して、車両減速度要求に応じる。
本願の範囲内で物理量としてのトルクにつて述べる場合、これは、そのつどのレバー腕を考慮して、トルクに関係する量としての力も含んでいる。従って力という表現に基く量も、トルクに換算することができる。
状態情報においても連続常用制動機により発生されて通知される制動トルクが、実際に生じる値とは異なっていることがわかった。特に実際にかかる連続制動トルクと通知される連続制動トルクとの間に時間的相違が生じる。これにより、特に運転者により要求される目標減速度が電子装置により自動的に制御されるように、車両の減速度制御を行う電子制御される制動システムにおいて、不正確な制御が行われる。なぜならば、連続常用制動機により状態情報を介して通知される制動トルクが不正確だからである。
従って本発明の基礎になっている課題は、連続常用制動機の制動作用の改善された算定を可能にすることである。
この課題は、請求項1に示される本発明によって解決される。本発明の有利な構成は従属請求項に示されている。
本発明は、付加的なセンサなしに、時間的な精度に関しても値の精度に関しても、高い精度で連続常用制動機の制動作用を求めるのを可能にする、という利点を持っている。本発明は、制動装置を制御する電子装置において、プログラムモジュールの形で有利に考慮される。これにより本発明は安価に実現可能である。本発明は特に連続常用制動機の故障の検出も可能にする。検出される故障は例えば警報として運転者に表示されるか、又はサービスメモリに記憶される。本発明の別の利点は、車両の減速度制御の制御品質を改善できることである。なぜならば、連続常用制動機により発生される制動力の一層正確な値が存在するからである。これにより車両の制動の際運転快適さを向上し、トラクタとトレーラの整合を改善できる。
連続常用制動機の制動作用の算定は、次の段階により有利に行うことができる。車両の加速段階中に差滑り−駆動力−相関量として、差滑りDSと駆動力FMotorとの比FKが求められる。
FK=DS/FMotor (1)
差滑りDSは、前車軸回転速度vに関する、車輪の前車軸回転速度vと後車軸回転速度vとの差として有利に求めることができる。
DS=(v−v)/v (2)
常用制動機の操作例えばいわゆる連続常用制動機統合(DB1)の範囲内での自動操作による続く制動の際、連続常用制動機により発生されて駆動車輪に作用する力は、差滑りDS、差滑り−駆動力−相関量FK、及び常用制動機の制動力成分F(前車軸)とF(後車軸)から、例えば式(3)により求められる。“差滑りDSが差滑り−駆動力−相関量FKにより割り算される”項は、常用制動機により発生される制動力成分F,Fだけ修正される前車軸と後車軸との全差力を表す。その結果生じる有効な連続制動力量はFDB
と称される。
DB=DS/FK−(F−F) (3)
常用制動機の制動力は、それぞれの車軸における制動力有効力P,Pと適当な制動特性値との積として有利に求められる。
=P*C (4)
又は
=P*C (5)
制動力有効圧力PV,PHは既に設定圧力及び制動ヒステリシスを考慮している。量C 及びC は、電子制御装置においてパラメータ化される前車軸及び後車軸の制動特性値を示す。
本発明の有利な展開によれば、こうして求められる連続制動力量を車両の運転者に示すことができる。連続制動力量を車両のデータバスシステムへ供給し、これにより連続常用制動機により発生される制動出力の一層正確な表示を指示されている他のシステムを使用することも可能である。更に求められる連続制動力量は、例えば車両の減速度制御の範囲内で、連続常用制動機により通知される制動力の修正のために使用することができる。
連続制動力量の前述した使用可能性は、車両の装備に応じて、物理“力”及び“トルク”の代わりに、物理量“減速度”即ち負の加速度を使用することを必要とする。即ち連続常用制動機により状態情報において制動トルクが通知されるのが普通である。これに関連して、連続制動力量を車両質量mにより割り算することによって
DB=FDB/m (6)
前述した連続制動力量FDBを連続制動力減速度量ZDBに換算することができる。
車両質量mは、例えば制動機制御のパラメータとして規定し、車両の作動中に適当なプログラムアルゴリズムにより評価することができる。同様にタイヤ半径及び伝動装置変速比(手動変速機、差動装置)を算入することによって、物理量“トルク”の換算を行うこともできる。
本発明の有利な展開によれば、連続常用制動機の連続常用制動機−状態情報が検出される。連続常用制動機状態情報は連続常用制動機の通知される制動トルクを含んでいる。更に本発明の展開によれば、連続常用制動機により通知される制動力と連続制動力量との差が求められる。これらの量の差が所定の値を超過すると、連続常用制動機の故障が確認される。それに応じて警報を運転者に与えることができる。これにより求められた連続制動力量を連続常用制動機の監視のために有利に使用することができる。
本発明の有利な展開によれば、
a)車両の達成すべき減速度を符号化する車両減速要求(ZSoll)を検出し、
b)連続常用制動機により発生すべき連続常用制動機制動力(FDBSoll)を符号化する連続常用制動機制動要求を、車両減速度要求(ZSoll)から計算し、
c)連続常用制動機制動力(FDBSoll)を設定するために、連続常用制動機へ連続常用制動機制動要求を送信し、
d)連続制動力量(FDB)を求め、
e)常用制動機により発生すべき常用制動機制動力(FDBSoll)を符号化する常用制動機制動要求を、車両減速要求(ZSoll)及び連続制動力量(FDB)に基いて計算し、
f)常用制動機制動力(FDBSoll)を設定するために、常用制動機制動要求を常用制動機へ送信する。
常用制動機制動力を、連続常用制動機により通知される制動力に基いて求めるのではなく、一層正確に求められる連続制動力量FDBに基いて求めることによって、求められる連続制動力量を制動機制御の改善のために有利に使用することができる。
本発明の展開によれば、車両の実際の減速度を検出し、車両の実際の減速度と車両減速要求との偏差に基いて、制御回路のやり方でこの偏差を小さくするため、適合した常用制動機制動要求を計算する。これにより制御回路のやり方でこの制御偏差を小さくすることができる。連続常用制動機により発生される制動力を一層正確に示す連続制動力量の使用によって、車両の快適で能率的な減速度制御が可能である。
本発明は、(a)少なくとも1つの常用制動機、(b)少なくとも1つの連続常用制動機、(i)車両の達成すべき減速度を符号化する車両減速要求を検出し、(ii)連続常用制動機により発生すべき連続常用制動機制動力を符号化する連続常用制動機制動要求を、車両減速要求から計算し、(iii)連続常用制動機制動力を設定するために、連続常用制動機へ連続常用制動機制動要求を送信し、(iv)連続制動力量を求め、(v)常用制動機により発生すべき常用制動機制動力を符号化する常用制動機制動要求を、車両減速要求及び連続制動力量に基いて計算し、(vi)車両減速要求に相当する連続常用制動機制動トルク及び常用制動機制動トルクから成る全制動トルクを設定するため、常用制動機制動要求を常用制動機へ送信する段階を持つ方法を実施するために設けられている(c)制動機制御装置を持つ、車両用制動システムに有利に適している。
別の局面によれば、本発明はこのような制動システムの制御方法に関する。
本発明により、制動システムにより生じる車両の減速度が一層均一であり、運転者の車両減速度要求に一層よく一致するように、制動システムを作動させることができる。
本発明の利点は、連続常用制動機と常用制動機との適合を著しく改善できることである。即ち連続常用制動機により送信される連続常用制動機状態情報が、多くの場合連続常用制動機により実際に発生される実際連続常用制動機制動トルクと正確に一致せず、それにより常用制動機が不適当に始動されることがわかった。本発明によれば、これは求められる連続制動力量(FDB)により回避され、それが快適制御及びトラクタ−トレーラ適合に有利に作用する。
別の利点は、本発明が簡単な手段で実現可能なことである。即ち方法のために必要なパラメータを検出するために必要なセンサ及び検出装置は、一般に車両に存在する。従って制動システムの作動の際示される方法段階を実施するように、制動機制御装置を変更しさえすればよい。
別の利点は、制動トルク誤り特性値を同時に連続常用制動機の万一の誤作動の診断に使用できることである。連続常用制動機が所定の許容範囲外にある制動トルクを例えば常に発生すると、これは修理を必要とする誤動作を示唆する。連続常用制動機の損傷又は常用制動機の連続損傷を速やかに僅かな費用で検出することができる。
本明細書の範囲内で常用制動機は特に摩擦制動機を意味し、2つの摩擦相手が互いに摩擦接触せしめられるので、制動トルクが発生される。
連続常用制動機は、特に一次的に作用する連続常用制動機(一次リターダ)又は二次的に作用する連続常用制動機(二次リターダ)を意味する。一次リターダは、機関側で動力の流れにおいて変速機の前に設けられている。一次リターダの例は排気絞り弁制動機又は弁で制御される連続常用制動機としての機関制動機である。二次リターダは動力の流れにおいて変速機の後で例えばカルダン軸に設けられて、例えば液圧で作用するリターダ又は渦電流制動機を含んでいる。
制動機制御装置は、特に常用制動機及び連続常用制動機を制御するために設けられかつ構成されている装置を意味する。それは独立した部品でなくてもよく、制動機制御装置が他の制御装置例えば中央制御装置の完全な構成部分であってもよい。
車両減速要求の検出は、特に情報が検出され、この情報に基いて制動機制御装置から車両の減速度を導入できる過程を意味する。その際車両減速要求を車両の運転者により例えば制動ペダルによって出すことは可能であるが、必要ではない。例えば運転者援助システム、ロック防止システム又は制動システムあるいは車両の他の補助システムにより、車両減速要求を送信することも可能である。
車両減速要求から連続常用制動機制動要求の計算は厳密な数学的意味での計算でなくてもよく、例えば所定の車両減速要求のために適当な連続常用制動機制動要求が記憶されているデータバンクが読出されると十分である。
連続常用制動機状態情報は、特に連続常用制動機により発生される情報であり、それにより発生される連続常用制動機制動トルクがどの程度の大きさであるかについての情報をこの連続常用制動機が与える。その際連続常用制動機状態情報において符号化される連続常用制動機制動トルクは、特に連続常用制動機の作動パラメータ例えば渦電流制動機の場合コイル電流及び軸回転数に基いて求められる。連続常用制動機状態情報は、連続常用制動機により発生される制動力(FDBstatus)及び/又は連続常用制動機により生じる車両の減速度(ZDBStatus)を含むことができる。結果においてこれは、全体として連続常用制動機の制動作用を特徴づける比較可能な量の種々の物理的表示である。
本願の範囲内で制動トルクを考慮する場合、この制動トルクが量の形で明確に表示されることは必要でない。一般に制動トルクは制動機制御により処理する際、符号化される制動トルクの一義的な推論を可能にする数によって表わされる。従って制動トルクの代わりに、対応する制動トルクを表すために、そのつど対応する減速度を検出することも可能である。
制動トルク検出装置は、特に実際に加わる制動トルクを推論できる値を検出するために構成されている装置を意味する。例えば制動トルク検出装置は、車両の連続常用制動機及び/又は常用制動機が作用する車輪の回転運動を検出する車輪センサを含んでいる。その場合既知の範囲では、車輪センサの信号から、車両の速度を推論し、時間微分によって加速度を推論することができる。その場合従来技術において公知のやり方で計算できる車両の既知の質量では、減速度から制動トルクの印加を推論することができる。同じように車両の既知の質量により、車両減速要求から、必要な制動トルクが計算される。このような方法は従来技術に属する。
制動トルク誤り特性値は、特に制動トルク特性値と実際の制動トルクとの間の偏差を記述する量又は数あるいは量の全体を意味する。
本発明は更に上述した制動システミを持つ車両、及び上述したように制動制御装置が調整される段階を実行する方法を含んでいる。
添付図面により本発明の実施例が以下に詳細に説明される。
本発明による制動システミを持つ本発明による車両を示す。 車両を制動する際の時間線図を示す。 車両を制動する際の時間線図を示す。
図1は、機関12及びカルダン軸14を介して駆動される駆動車軸16を持つ貨物自動車の形の車両10を示す。更に機関12は、例えば機関にフランジ結合できる図示しない変速機に結合されている。変速機は出力側でカルダン軸14に作用する。駆動車軸16及び前車軸18は、概略的に示されている付属の常用制動機20.1,20.2により制動される。
更に車両10は、カルダン軸14に作用する渦電流制動機の形で二次リターダとして作用する連続常用制動機22を含んでいる。常用制動機20.1,20.2及び連続常用制動機22は、CANバス24を介して制動機制御装置26に接続され、一方この制動機制御装置26は図示しない中央制御装置に接続されている。
車両10の運転室28内に制動ペダル30が設けられ、運転者はこの制動ペダル30を介して車両減速要求を制動機制御装置26へ与えることができる。不動作位置から制動ペダル30が強く踏込まれるほど、車両減速要求はそれだけ強くなる。
駆動車軸16の車輪32及び前車軸18の車輪34にそれぞれ車輪センサ36及び38が設けられて、車輪32及び34の回転速度ω32及びω34を制動機制御装置26へ送る。制動機制御装置26は、回転速度ω32及びω34から時間tによる微分によって回転減速度ω’realを計算する。制動機制御装置26には更に車両10の質量mが記憶されており、制動機制御装置26は、回転減速度ω’real及び車輪32,34の半径から減速度Zrealを計算し、更に車両質量mから駆動車軸16及び前車軸18を介して発生される全制動トルクMgesamtを計算するように構成されている。
制動機制御装置26は以下に述べる方法を実施するように構成されている。まず制動機制御装置26は、CANバス24を介して制動ペダル30の車両減速要求ZSollを検出する。車両減速要求ZSollから制動機制御装置26は、CANバス24を介して送るべき信号の形の連続常用制動機制動要求を計算し、この信号が連続常用制動機22により発生すべき連続常用制動機制動トルクM22,Sollを符号化する。それにより連続常用制動機22は渦電流制動機のコイル電流を高めるので、カルダン軸14に作用する制動トルクM22が確立される。それにより連続常用制動機22は、連続常用制動機制動トルクM22,Statusの印加を符号化する連続常用制動機状態情報を制動機制御装置26へ送信する。
制動機制御装置26は、車両減速要求ZSoll及び車両の質量及び連続常用制動機22により通知される連続常用制動機制動トルクM22,Statusに基いて、常用制動機制動トルクM20,Sollを符号化する常用制動機制動要求を計算し、これを常用制動機20へ送信する。
それから常用制動機20は、駆動車軸16及び前車軸18の車輪をこの常用制動機制動トルクM20,Sollに従って制動する。連続常用制動機22がその連続常用制動機状態情報において正しい連続常用制動機制動トルクM22,Sollを送ると、制動トルクが正しい全制動トルクMgesamtに加算される。
車輪センサ36,38は、持続的に例えば全部で3ミリ秒間、車両の車輪速度ω32,ω34を検出する。制動機制御装置26はそれから車両10の実際の制動トルクMrealを計算する。従って車輪センサ36,38は、場合によっては存在する測定値用論理回路と共に、制動トルク検出装置の一部である。
図2には、異なる減速度量が時間線図で示されている。更に同じ線図に差滑りDSが曲線推移5として示されている。曲線推移1は車両減速要求ZSollを再現し、この車両減速要求において運転者は、制動ペダルを中立位置から、1.5m/sの減速度が要求されるように一様に操作する。それから制動機制御装置26は、約0.8m/s2の連続常用制動機制動力を設定するため、連続常用制動要求を連続常用制動機22へ与え、これが図2に方形信号の形で曲線推移2により示されている。曲線推移3は、連続常用制動機22により発生されかつ連続常用制動機により状態情報を介して通知される減速度を示し、この減速度が過渡応答により曲線推移2に近づくことがわかる。連続常用制動機22により通知される減速度が連続常用制動機により生じて実際に存在する減速度(これは曲線推移4にほぼ相当する)に対する相違を持つことが想定される。連続常用制動機制動作用の本発明による算定の使用によって、曲線推移4に正確に一致する連続制動力量FDBを求めることができる。
図2においてわかるように、少なくとも時点tとtとの間の時間間隔に、連続常用制動機により通知される減速度と連続常用制動機22により生じて実際に存在する減速度との間に著しい時間的相違が存在する。
図3は、図2に示される曲線推移の影響を、制動機制御装置26により行われる減速度制御の際実際に現れる車両減速度に基いて示している。曲線推移1は、減速度制御の範囲内で制動機制御装置により制御すべき車両減速要求ZSollに相当している。減速度制御のため帰還量として、連続常用制動機により通知されるけれども実際の減速度に対して上述した時間的相違を持つ減速度が使用される時、曲線推移6が実際に存在する車両減速要求を示す。時点tとtとの間の時間間隔において、図3に曲線推移8により示される望ましい車両減速度に対する望ましくない偏差が認められる。実際に存在して運転者により不快に感じられる車両減速度において、いわば“たるみ”が生じる。このたるみは、しばしば運転者による制動ペダルの再踏込みを生じ、それにより制動の引続く推移において過制動を生じる。帰還量として連続常用制動機により通知される減速度の代わりに、本発明により求められる連続常用制動機の制動作用即ち連続制動力量FDBの形の制動作用が使用される時、曲線推移7が図3において実際に存在する車両減速度を示す。図3により、これにより実際に存在する車両減速度が、システムにより生じる時点tの前の僅かな時間遅れを除いて、曲線推移1.8による望ましい車両減速度に正確に一致していることがわかる。
制動システムの全制動トルクは、連続常用制動機制動トルクM22,Sollと常用制動機へ送られている連続常用制動機制動トルクM20,Statusとの和である。従ってMgesamt=M22,DB+M20,DBが成立する。

Claims (11)

  1. 車両(10)の制動システムの制御方法であって、車両が少なくとも1つの機関(12)、常用制動機(20)及び連続常用制動機(22)を持ち、連続常用制動機(22)の制動作用を求めるために、
    a)車両(10)の少なくとも加速段階中に、差滑り−駆動力−相関量(FK)が求められ、
    b)少なくとも制動操作段階中に、連続常用制動機(22)により発生される制動力を示す連続制動力量(FDB)が、制動の際生じる差滑り(DS)、差滑り−駆動力−相関量(FK)、及び車両(10)の常用制動機(20)により発生される制動力成分(F,F)を使用して求められる方法において
    連続制動力量(F DB )が、制動の際生じる差滑り(DS)と差滑り−駆動力−相関量(FK)との商として求められ、常用制動機(20)により発生される差滑りの成分が補償されることを特徴とする方法。
  2. 差滑り(DS)が、前車軸回転速度(v)に関連して、前車軸回転速度(v)と後車軸回転速度(v)との差として求められることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 差滑り−駆動力−相関量(FK)が、差滑り(DS)と車両(10)の機関(12)により発生される駆動力(FMotor)との商として求められることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 車両(10)の常用制動機(20)により発生される制動力成分(F,F)として、後車軸制動力成分(F)と前車軸制動力成分(F)との差が使用されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 連続制動力量(FDB)が車両(10)の運転者に表示され、かつ/又は車両のデータバスシステム(24)へ供給され、かつ/又は連続常用制動機(22)により通知される制動力(FDBStatus)又は通知される減速度(ZDBStatus)の修正のために使用されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. a)連続常用制動機(22)の通知される制動力(FDBStatus)を介して、この連続常用制動機から連続常用制動機状態情報を検出し、
    b)連続常用制動機(22)により通知される制動力(FDBStatus)と連続制動力量(FDB)との差を求め、
    c)この差が所定の値を超過すると、連続常用制動機(22)の故障を確認する
    ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. a)車両(10)の達成すべき減速度を符号化する車両減速要求(ZSoll)を検出し、
    b)連続常用制動機(22)により発生すべき連続常用制動機制動力(FDBSoll)を符号化する連続常用制動機制動要求を、車両減速要求(ZSoll)から計算し、
    c)連続常用制動機制動力(FDBSoll)を調節するために、連続常用制動機(22)へ連続常用制動機制動要求を送信し、
    d)連続制動力量(FDB)を求め、
    e)常用制動機(20)により発生すべき常用制動機制動力(FDBSoll)を符号化する常用制動機制動要求を、車両減速要求(ZSoll)及び連続制動力量(FDB)に基いて計算し、
    f)常用制動機制動力(FDBSoll)を調節するために、常用制動機制動要求を常用制動機へ送信する
    ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. g)車両の実際の減速度(Zreal)を検出し、車両の実際の減速度(Zreal)と車両減速要求(ZSoll)との偏差に基いて、制御回路のやり方でこの偏差を小さくするため、適合した常用制動機制動要求を計算する
    ことを特徴とする、請求項に記載の方法。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法を実施するために構成されている制動機制御装置。
  10. 請求項に記載の制動機制御装置を持つ制動システム。
  11. 請求項10に記載の制動システムを持つ車両。
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