JP5893733B2 - 車両コントロールシステムのセンサのための通信接続 - Google Patents

Description

本発明は、車両のコントロールシステムに関する。特に本発明は、車両コントロールシステム若しくはブレーキコントロールシステム内のセンサの接続に関する。また本出願は特に、ＥＳＰシステム内の圧力センサの接続に関する。

車両例えばハイブリッド自動車および／または電気自動車のコントロールシステムは、一般的に液圧回路内にセンサ例えば圧力センサを有している。このために、一般的に１つ、３つまたは５つの圧力センサが使用される。

基本システムは例えば１つの圧力センサを有しており、これに対して追加的なシステムは一次回路内に１つの圧力センサ、並びに二次回路毎にそれぞれ１つの追加的な圧力センサを有している。特にハイブリッド自動車において、大抵の場合、５つまでの圧力センサが使用され、これらの圧力センサは１つの共通のハイブリッドシステム内に組み込まれている。

図１は、５つの圧力センサ２としてのＰＳ１〜ＰＳ５を有する液圧回路図の１例を示す。この場合、図１は、例えば車両のＥＳＰ制御装置４によって統一制御された液圧システムを示す。

中央に配置された圧力センサ２としてのＰＳ１は、液圧回路システムの一次回路を監視し、これに対して４つの別の圧力センサ２としてのＰＳ２〜ＰＳ５はそれぞれ、個別のブレーキシリンダの液圧管路６を監視する。これらの圧力センサは、例として４つのホイールに配置されて示されている。

図１の液圧回路図の右側は、マスタシリンダＭＣ１の一次回路を有しており、マスタシリンダＭＣ１は、左の前輪（ＬＦ）および右の後輪（ＲＲ）を操作する。左側は、左の後輪（ＬＲ）および右の前輪（ＲＦ）を操作する。一点鎖線で示したブロックは、ＥＳＰ制御装置４の構成部分を有している。

一般的に、ブレーキ装置内のライン圧力は、ブレーキペダルおよびひいては運転者の足によって遮断および接続される。これは、ＵＳＶ（切換弁、無電流で開放する）およびＨＳＶ（高圧切換弁、無電流で閉鎖する）によって実現される。遮断はＵＳＶの閉鎖によって行われる。

ブレーキ圧は、開放されたＵＳＶおよび開放されたＥＶ（吸入弁、無電流で開放）によって、ブレーキ操作時にブレーキキャリパ内に供給される。逆流は、各ホイールにおける無電流で閉鎖されたＡＶ（吐出弁）によって遮断される。ホイールにおいてブレーキ圧を逃がす必要がある場合、ＡＶは開放され、ブレーキ液はリザーブチャンバＳｐｋ１若しくはＳｐｋ２内に流出する。

次いで、中央に概略的に示されたモータＭがリターンポンプｓＲＦＰ１およびｓＲＦＰ２を操作することによって、逆止弁ＲＶＲによりリターンポンプはリザーブチャンバを再び空にする。

絞りＤ１，Ｄ２並びにエア抜きダンパＡＤ１およびＡＤ２は、液圧圧送時におけるポンプの好ましくない雑音のための雑音防止手段である。

弁に対して並列に示された球形は反動弁を示し、線の入った菱形は、汚れ、例えば汚れの粒子が弁内に達するのを阻止するストレーナエレメントを示す。

図１に例として示した、５つの圧力センサ２を有する液圧回路図は、現在一般的な最大拡張バージョンに相当する。

図２ａは、センサ２毎にそれぞれ４つの金接触接続パッド８若しくは金接点８ａを備えた５つの圧力センサ２を有する液圧装置の実施例を示す。図２ｂは、金パッド８ａと接触接続するための圧力センサ接続部毎にそれぞれ４つの金ばね８ｂを備えた制御装置４における接点収容部を示す。

従来の圧力センサは、それぞれ１つの金パッドを備えたそれぞれ４つの金接触接続部を有していて、制御装置との金ばね接触接続が使用される。一般的に、圧力センサへの電圧供給のために２つの接点が使用され、これに対してその他の２つの接点が、アナログ圧力信号のアウトプットのための信号ラインを形成する。

従来形式では、圧力センサが個別に配線され、接触接続されるので、各圧力センサはセンサ内に４つのパッドおよび制御装置内に４つの接点ばねを必要とする。従ってセンサの数が増えると、それに比例して必要なパッドおよびばねの数も増える。それによって、図１に示したシステム内に、全部で２０の接点パッド並びに２０の接点ばねが使用される。このことにより、センサおよび制御装置を製造する際に高価な作業費用が必要となり、ひいては重大なコスト要因となる。

本発明の課題は、ＥＳＰ制御装置内における圧力センサを接続するための金接触接続部の数を減らすことである。

このために、圧力センサは本発明に従って、非常に高速なデジタル式のバス能力のある２線式インターフェース例えば周辺センサインターフェース（ＰＳＩ５）または分布システムインターフェース（ＤＳＩ）を用いて、制御装置に接続されている。

ＰＳＩ５は、２線式のものを使用しており、自動車エレクトロニクスにおいて遠隔配置されたセンサを電子制御装置に接続するために用いられる。これは、ＰＳＩ５ポイントツーポイント（Ｐｕｎｋｔ−ｚｕ−Ｐｕｎｋｔ）によって、並びに非同期式および同期式通信を有するバス構成によって実現可能である。周辺センサインターフェースは、電源ラインにデータを伝達するための送信電流の変調を有する電流インターフェースを使用する。２６ｍＡの比較的高い信号電流、およびマンチェースターコードにおけるビット符号化によって、故障に対する高い安全性が得られる。従って、安価な撚り合わされた２線式導線を配線に使用することで十分である。データ項目は、それぞれ２つのスタートビット、８〜２４データビットと、パリティビットまたは３ビットＣＲＣ(Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ；巡回冗長検査)とから成っている。

ＰＳＩインターフェースを使用して、４つまでの圧力センサを２つの配線を介して接続することができる。この場合、配線は直列式のバスまたは並列式のバスとして駆動され、インターフェース自体は電流インターフェースとして構成されている。このことはつまり、２つの接点若しくは電源供給配線が同時に電流変調によって、デジタルのセンサデータを伝達するために使用される、ということである。接続部を２つに減らすと共に、可能な接続されたセンサを３から４つまたはそれ以上に増やしたことによって、圧力センサモジュールより成るモジュール式のユニットシステムも実現可能である。

これは、内部からバス接続部を介して配線された複数の圧力センサを備えたパッケージより成っている。中央の電流インターフェースを介して、このパッケージ若しくはモジュールは、制御装置例えばＥＳＰ制御装置に接続されてよい。必要な接続接点の数を減らすことによって、制御装置ハウジングが簡単かつ安価な形式で実現される。さらに、圧力センサモジュールは、標準化された、幾何学的に若しくは機械的に標準化もされているインターフェースを介して接続されてよい。

従って、本発明の核心は、ＥＳＰ制御装置内で圧力センサを接続する際に、全部で４つの接続接点またはピンを備えた別個のアナログ式のインターフェース並びに別個の電圧供給源の代わりに、２線式電流インターフェースを使用する点にある。またこれによって、複数の圧力センサの組み合わせが実現され、この圧力センサの組み合わせは、１つのモジュール内でＥＳＰ制御装置に統合され、このＥＳＰ制御装置において内部でデジタル式の高速バスインターフェース、例えばＰＳＩ５またはＤＳＩに接続されている。これによって例えば３つの圧力センサが２つの接点を介して接続され、例えば５つの圧力センサが４つの接点を介して接続され得る。

従って、まず標準インターフェースによって構造技術的および接続技術的に費用の削減が得られ、金パッドを減らし、接続のための金ばねを減らしたことによって材料コストの節約が得られた。また、製造時においても作業コストの削減が得られる。何故ならば、例えば少数のばねが設けられているか若しくは少数のパッドが挿入されているので、製造のサイクルタイムを上げることもできるからである。

本発明の実施例が図面に記載されていて、以下に詳しく説明されている。

５つの圧力センサを備えた液圧システムの実施例を示す図である。 それぞれ４つの接続接点を備えた５つの圧力センサを有する制御装置の実施例を示す図である。 それぞれ４つの接続接点を備えた５つの圧力センサを有する制御装置の実施例を示す図である。 本発明による圧力センサの接続部の実施例を示す図である。 本発明による圧力センサの接続部の実施例を示す図である。 本発明による圧力センサの接続部の実施例を示す図である。

図３ａには、制御装置４例えばＥＳＰ制御装置における圧力センサ２の接続インターフェースの実施例が示されている。圧力センサ２は、接続のために２つの接点若しくはピン８のみを使用する。

２接点接続は、従来の電圧供給源および全部で４つのピンを有する別個のアナログのインターフェースの代わりに、圧力センサ２とＥＳＰ制御装置４との間で２線式電流インターフェースを用いることによって実現される。

図３ｂに示した複数の例えば３つの圧力センサ２は、モジュール１２として通信バス１０例えばＰＳＩ５またはＤＳＩを用いて互いに接続され、さらに２つの接点８を介して制御装置４に接続されてよい。

バス１０は、例えばデジタルバス能力のある２線式インターフェースとして構成されていて、この２線式インターフェースに、個別の圧力センサ２が並列にまたは直列に配置され若しくは接続されてよい。

図３ｃはモジュール１２を示し、このモジュール１２内に全部で５つの圧力センサ２ａ，２ｂが配置されている。全部で５つの圧力センサ２ａ，２ｂは、全部で４つの接点８，８′を介して制御装置４に接続されている。この場合、圧力センサ２ａは、バス１０ａを用いて接点８に接続されていて、これらの接点８を介して制御装置４に接続されている。図３ｃに例として示されたその他の２つの圧力センサ２ｂは、やはりバス１０ｂを用いて接点８′に接続されている。２つの接点対８，８′は、モジュール１２の標準化された個所に配置されていて、それによって全モジュール１２は、簡単かつ迅速に制御装置４に差しはめられるか、若しくは制御装置４に接続され得る。

従って各圧力センサにそれぞれ４つの接点を取り付けるか若しくは接続する代わりに、図３ａでは１つの圧力センサ、図３ｂでは３つの圧力センサを備えた１つのモジュール、図３ｃでは５つの圧力センサを備えた１つのモジュールが制御装置に接続される。この場合、１つの圧力センサを有するモジュール１２は２つのピン８を有しており、これらのピン８は、高速デジタル電流インターフェース例えばＰＳＩ５またはＤＳＩを実現する。

図３ｂに示した３つの圧力センサを有するモジュール１２は、同様に２つのピン８を有しており、これらのピン８は、３つの圧力センサ信号を、デジタル同期または非同期の電流インターフェースＰＳＩ５またはＤＳ１に伝達する。この場合、図３ｂのモジュール１２は、直列バスまたは並列バスを介してモジュール内でセンサの内部の回路接続を有している。

図３ｃに示した５つの圧力センサを有するモジュール１２は、やはり４つのピンまたは接点８，８′を有している。第１の２つのピン８は、図３ｂのモジュールと同様に、第１の３つの圧力センサのためのインターフェースを提供し、これに対してその他の２つのピンまたは接点８′は、第４および第５の圧力センサ２とバス接続を形成する。これらの圧力センサ自体は内部で並列バスまたは直列バスとして接続されていて、２つの接点８′を介して外部に若しくは制御装置４に通信式に接続されている。

圧力センサ２は、共通のモジュール１２にパッケージとして統合されるか、またはバス配線を圧力センサ間で直接行うことができ、例えば簡単な導体として構成されてよい。しかしながら、制御装置４内におけるプリント基板上の接触接続は、制御装置４と無接触に保たれ、さらに２つ（若しくは図３ｃに示した構成の場合は４つ）に減少する。

別の実施例として、従来のように制御装置のプリント基板と接続された４つの接点の代わりに、すべての圧力センサがそれぞれ２つの接点８に直に接触接続されていることが考えられる。この場合、個別のセンサ２間にバスが使用されておらず、各センサ２は制御装置４内に直に若しくは制御装置４と接触している。

圧力センサ２が個別に、それぞれ直接に２つの接点８を介して制御装置４に接続されている場合、本発明によるバスは、ＥＳＰ制御装置４の若しくはＥＳＰ制御装置４内のプリント基板上においても実現することができ、従って複数の圧力センサ２は、並列バスまたは直列バスに互いに接続される。従って、プリント基板上若しくは制御装置４内におけるプリント基板面並びに導体路は減少する。

このような後から形成される接続回路によって、圧力センサ２は２つの個別配線を介して１つのインターフェースモジュールに直接的に接続することができる。つまり言い換えれば、各圧力センサの接触接続は、制御装置の２つの接点だけによって行うことができ、ＥＳＰ制御装置のプリント基板上に本来のバスケーブルが位置しているので、通信のためのプロトコルおよび電源を構成するインターフェースモジュールは、ＥＳＰ制御装置内でのみプリント基板上に直接的に取り付けられていて、圧力センサモジュール内にその他のレシーバーは設けられていない。このために、接点の数は、著しく減少するというわけではない、つまり５つの圧力センサにおいて、これまでの２０の接点の代わりに１０の接点が提供される。

２，２ａ，２ｂ 圧力センサ
４ 制御装置
６ 液圧管路
８，８′ 接点若しくはピン、金接触接続パッド
８ａ 金接点、金パッド
８ｂ 金ばね
１０，１０ａ，１０ｂ 通信バス
１２ モジュール
ＡＤ１，ＡＤ２ エア抜きダンパ
ＡＶ 吐出弁
Ｄ１，Ｄ２ 絞り
ＥＶ 吸入弁
ＬＦ 左の前輪
ＬＲ 左の後輪
Ｍ モータ
ＭＣ１ マスタシリンダ
ＰＳ１〜ＰＳ５ 圧力センサ
ＲＦ 右の前輪
ＲＲ 右の後輪
ＲＶＲ 逆止弁
ｓＲＦＰ１，ｓＲＦＰ２ リターンポンプ
Ｓｐｋ１，Ｓｐｋ２ リザーブチャンバ
ＨＳＶ１，ＨＳＶ２ 高圧切換弁
ＵＳＶ１，ＵＳＶ２ 切換弁

Claims (7)

1. 車両のコントロールシステムのためのセンサ（２）であって、センサエレメントと、該センサエレメントを車両の制御装置（４）に通信接続するために設けられたインターフェースエレメント（８、８‘）とを有している形式のものにおいて、
   前記インターフェースエレメント（８、８‘）が、２接点インターフェースエレメントとして構成されており、
   第１の複数のセンサ（２）を有しており、前記センサ（２）の前記第１の複数が共に第１の２接点インターフェースエレメント（８）に接続されていて、前記第１の２接点インターフェースエレメント（８）を介して前記制御装置（４）と通信接続されており、
   第２の複数のセンサ（２）を有しており、前記センサ（２）の前記第２の複数が共に第２の２接点インターフェースエレメント（８‘）に接続されていて、前記第２の２接点インターフェースエレメント（８‘）を介して前記制御装置（４）と通信接続されており、
   前記第１の２接点インターフェースエレメント（８）と前記第２の２接点インターフェースエレメント（８‘）は、前記第１の複数のセンサ（２）と前記第２の複数のセンサ（２）を含む１つのモジュール内に構成されていることを特徴とする、車両のコントロールシステムのためのセンサ（２）。
2. 前記インターフェースエレメント（８、８‘）が、デジタルインターフェースエレメント、バス能力のあるインターフェースエレメント、周辺センサインターフェースエレメント、分布システムインターフェースエレメント、電流インターフェースエレメントおよび電流変調インターフェースエレメントのうちの少なくとも１つより成るグループにより構成されたインターフェースエレメントである、請求項１に記載のセンサ（２）。
3. 前記センサエレメントが、液圧管路（６）内の圧力を決定するための圧力センサエレメントとして構成されている、請求項１または２に記載のセンサ（２）。
4. 制御装置（４）において、請求項１から３のいずれか１項に記載の、少なくとも１つのセンサ（２）を有する、制御装置。
5. 前記第１の複数のセンサが３つのセンサ（２）であって、前記第２の複数のセンサが２つのセンサ（２）であるか、または前記第１の複数のセンサが２つのセンサ（２）であって、前記第２の複数のセンサが３つのセンサ（２）である、請求項１から４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記制御装置が、ブレーキコントロールシステム制御装置として構成されている、請求項４または５に記載の制御装置。
7. 電気自動車および／またはハイブリッド自動車において、請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサ（２）および／または請求項４から６のいずれか１項に記載の制御装置（４）を有する、電気自動車および／またはハイブリッド自動車。
   

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