JP6689372B2 - 自動車のブレーキ圧力を調整するための方法、その方法を実施するためのブレーキ装置、及びそのようなブレーキ装置を備えた自動車 - Google Patents

自動車のブレーキ圧力を調整するための方法、その方法を実施するためのブレーキ装置、及びそのようなブレーキ装置を備えた自動車 Download PDF

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Description

本発明は請求項1の上位概念による、自動車の車輪ブレーキに対するブレーキ圧力を調整するための方法に関する。その他に本発明は請求項13の上位概念による自動車のブレーキ装置、及び請求項17によるそのようなブレーキ装置を備えた自動車に関する。
自動車にブレーキをかけるためには自動車の車輪が制動される。特に輸送用車両では車輪の車輪ブレーキにはそれぞれブレーキシリンダが属し、その際に必要とされるブレーキ圧力は通例では圧縮空気で形成される。車両の運転者がブレーキペダルを介して制動を要求すると、常用ブレーキモードにおいてブレーキ圧力が運転者制動要求に依存して調整される。既知のブレーキ装置では、ブレーキペダルを介して運転ブレーキ弁が操作され、運転ブレーキ弁はブレーキシリンダのエアタンクからの供給を管理する。
常用ブレーキモードの代替としてブレーキ圧力は制御ユニットからそれぞれの車輪ブレーキに対する制御ユニットの設定によって調整される。特許文献1はこの種のブレーキ装置を開示しており、その制御ユニットは圧力制御モードにおいて、相応の制動の需要を確認した場合は、必要とされるブレーキ圧力を調整する。この種の制動の需要は、制動の需要が特定の車輪上に確認された場合、例えばアンチロック制御であり得る。この公知のブレーキ装置は、外部からの制動要求、例えば運転者アシストシステムも考慮に入れている。制御ユニットから分離して実施されているシステムである運転者アシストシステムは、外部からの制動要求に対応する信号をブレーキ装置の制御装置に、例えばデータバスを介して出力する。制御ユニットにはこのようにして圧力制御モードにおいて、外部からの減速度目標値、すなわち運転者アシストシステムから所望された自動車の減速を表す値が予め設定される。圧力制御モードにおいて、外部からの制動要求のみでなく運転者制動要求も現れた場合、すなわち運転者が外部からの制動要求にさらに加えてブレーキをかけた場合、この制御ユニットは、結果としての車両減速の目標減速値に対応して、それぞれの車輪ブレーキに対するブレーキ圧力を調整する。制御ユニットは結果としての減速度目標値を、外部からの制動要求による外部からの減速度目標値と、運転者制動要求に相応する変数値とを結合することで算出する。
公知のブレーキ装置では運転者制動要求と外部からの制動要求は加算的に行使される。代替として、公知のブレーキ装置の場合、「最大」モードにおいて、すでにブレーキ装置から内部で要求された目標減速値と、外部から要求された目標減速値との最大値のみが制御ユニットによって形成され、その際に外部からの制動要求は、それが内部の制動要求よりも高い場合にのみ調整されるという。外部からの制動要求と運転者制動要求を結果としてのブレーキ圧力へと結合することで、運転者制動要求がない場合でも圧力制御モードにおいて外部からの制動要求は確保される。
外部からの制動要求と運転者制動要求とを組み合わせた圧力制御モードにおいて、しばしば望まれない揺れ現象が現れる。
ドイツ特許出願公開第102009058154号
本発明の課題は、外部からの制動要求と付加的な運転者制動要求を伴った圧力制御モードにおいてブレーキ圧力を調整する際に、自動車の揺れのない、安定した制動挙動を保証することである。
この課題は、本発明による請求項1の:
自動車(2)の圧縮空気式に操作される複数の車輪ブレーキ(6)に対するブレーキ圧力(P)を調整するための方法であって、
常用ブレーキモード(18)では、前記ブレーキ圧力(P)が、運転者ブレーキ要求(19)に依存して調整され、
圧力制御モード(24)では、制御ユニット(21)が、運転者ブレーキ要求(19)に依存しない、外部の減速度目標値(z−ext)として前記制御ユニット(21)に予め設定されている外部のブレーキ要求(30)の受信中に、発生した車両減速度の減速度目標値(z−RES)に応じて、それぞれの前記車輪ブレーキ(6)に対する前記ブレーキ圧力Pを調整し、
前記制御ユニット(21)は、前記外部のブレーキ要求(30)にしたがう前記外部の減速度目標値(z−ext)と前記運転者ブレーキ要求(19)に相当する変数値(P−Soll)とを結合して、発生した前記減速度目標値(z−RES)を算出する当該方法において、
前記車輪ブレーキの制動効果を定量的に示すブレーキ能力指数(34)が、前記常用ブレーキモード(18)では、少なくとも1つの制動の前記運転者ブレーキ要求(19)の変数値(P−Soll)と、前記車両減速度の測定された又は算出された減速度実際値(z−Ist)とを考慮して算出され、前記圧力制御モード(24)で考慮するために保持され、前記圧力制御モード(24)では、当該保持されているブレーキ能力指数(34)が、前記運転者ブレーキ要求(19)の変数値(P−Soll)に結合されることによって解決される。
その他にこの課題は、請求項13の:
1つの制御ユニット(21)によって制御可能である1つのブレーキシリンダ(7)及び1つの圧力制御弁(20)と、自動車(2)の運転者によって操作可能な1つの運転ブレーキ弁(10)と、1つのブレーキ信号発信装置(43)とを車輪(5)毎に有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法を実行するための自動車(2)のブレーキ装置であって、
前記ブレーキシリンダ(7)内のブレーキ圧力(P)が、常用ブレーキモード(18)では、前記運転者による前記運転ブレーキ弁(10)の操作に依存して調整可能であり、圧力制御モード(24)では、それぞれの前記圧力制御弁(20)を介して前記制御ユニット(21)によって調整可能であり、
前記制御ユニット(21)は、前記運転者ブレーキ要求(19)に依存しない外部のブレーキ要求(30)の外部の減速度目標値(z−ext)を受信するように構成されていて、且つこの場合のために設けられている前記圧力制御モード(24)に切り替えるように構成されていて、
前記制御ユニット(21)は、前記運転者ブレーキ要求(19)に相当する変数値(P−Soll)を取得し、前記外部のブレーキ要求(30)にしたがう前記外部の減速度目標値(z−int)と前記運転者ブレーキ要求(19)に相当する変数値(P−Soll)とを結合するための手段を有する当該ブレーキ装置において、
前記制御ユニット(21)は、実際の車両減速度の減速度実際値(z−Ist)を取得するための手段を有し、
前記制御ユニット(21)は、前記常用ブレーキモード(18)では、前記減速度実際値(z−Ist)と、前記運転者による前記車両の少なくとも1つの制動の前記運転者ブレーキ要求(19)の変数値(P−Soll)とを考慮して、前記複数の車輪ブレーキ(6)の制動効果を定量的に示す1つのブレーキ能力指数(34)が算出可能であるように適合されていて、且つ前記圧力制御モード(24)で考慮するために保持されるように適合されていることによって解決される。
さらに請求項17は、この課題をそのようなブレーキ装置を持つ自動車によって解決する。
本発明によれば常用ブレーキモードにおいて、制御ユニットに入力された少なくとも1つの自動車の運転者による制動の運転者制動要求の変数値と、測定された又は算出された車両減速の減速実際値を考慮に入れて、車輪ブレーキの制動効果を量的に表す制動能力指数が算出される。本発明によるブレーキ装置は車両減速の減速実際値を設定するための手段を備え、すなわち有利な実施形態においては1つの加速センサである。さらなる有利な実施形態においてはこの減速実際値は車輪ブレーキの回転数センサからの信号の評価から算出される。算出された制動能力指数は、それぞれの制動の際の自動車への車輪ブレーキの制動効果を特徴付け、また量的情報の中で、ブレーキ装置への自動車の制動挙動と性能、すなわち特に有効性へのすべての影響量を考慮する。この制動能力指数の算出によって、制動挙動上への把握することが難しい影響量が考慮に入れられ、例えば車両の荷重状態、又は車輪ブレーキの摩擦相手、すなわち1方のブレーキディスク又はブレーキドラムと他方の車輪ブレーキのブレーキシューの、摩擦相手の変化した特に高い温度レベルによる摩擦値の変化である。その他にブレーキ圧力の制御の際に、制動能力指数の算出と考慮によって、路面傾斜の影響、すなわち下り傾斜の又は上り傾斜の影響も取り入れられる。有利な実施形態において、制動開始時の路面傾斜の影響はオフセット値として把握され、制動能力指数の算出の際に考慮されて算出除外される。
本発明は、運転者制動要求と外部からの制動要求が組み合わされた走行状況における、不連続な制動挙動又はそれこそ望まれない車両の揺れは、調整すべき減速実際値が、算出された減速度目標値から大きくかけ離れていることにしばしば由来するという見識を基礎としている。
本発明によれば圧力制御モードにおいて、常用ブレーキモードで学習され、保持された制動能力指数が運転者制動要求の変数値と結合され、それによって、変更された荷重状態又は変更された車輪ブレーキの摩擦相手の摩擦係数のような変更可能な状況に基づいたブレーキ装置の性能の変化が補正される。それゆえに、車両減速実際値の車両減速度目標値からの差異は、ブレーキ圧力の制御によって補正され、減少される。
この制動能力指数は、運転者制動要求の変数値と減速実際値とを考慮に入れた、相対的な指数として理解される。ブレーキ装置の設計及び特に運転者制動要求の評価次第で、制動能力指数は次元を基準として、又は無次元で算出される。
それによれば本発明は、外部からの制動要求と運転者制動要求の組合せを伴った圧力制御モードにおける制動挙動の改善のために、制動能力指数の学習が意図され、制動能力指数は車輪ブレーキの性能、すなわち特にその有効性を特徴付ける。常用ブレーキモードではこの制動能力指数はブレーキ圧力の調整に影響を与えることはなく、走行状況と車両の特徴付けを考慮に入れるためのみに学習され、また圧力制御モードのためにのみ保持される。
本発明の有利な実施形態においてこの制動能力指数は、制動の際に予め設定されている換算規則に従って運転者制動要求に相応する車両制動の運転者減速度目標値が設定され、また車両制動の減速実際値と関連付けられることで算出される。この換算規則は前もって算出され、また制御ユニット内に実装されるか、又は制御ユニットに提供される。
運転者制動要求に相応する運転者減速度目標値が、換算規則内で外部からの制動要求と同じ次元で考慮に入れられるため、圧力制御モードにおいて、常用ブレーキモードで学習された制動能力指数を後で考慮する場合に、運転者減速度目標値の算出が容易になる。これによって換算過程は最小限に縮小される。この運転者減速度目標値のみでなく外部からの制動要求も同じ物理量、すなわち減速の次元(陰性の加速)で存在し、またそれゆえにさらなる計算ステップなしに相互に結合することが可能である。
この制動能力指数が運転者減速度目標値と制動実際値との除算として想定されることは有利であって、その結果直接推論との結合が可能である。1よりも小さい制動能力指数の値は、車輪ブレーキの制動効果が換算規則の確定の際に意図されていたよりも良好であると推論をすることを可能にする。制動能力指数の値が1よりも大きい場合は、ブレーキ装置の性能は、換算規則の算出の際に前もって想定されていたよりも劣っている。
本発明の有利な実施形態において、この制御ユニットに与えられた換算規則は、前もって設定された運転者制動要求の基準値(Bezugswert)又は運転者制動要求が制御ユニットに通知される物理量と、この基準値と結合された基準減速値(Bezugsverzoegerungswert)とを含む。制動能力指数の算出の基礎として用いられる運転者減速度目標値としては、予め設定されている基準減速値の割合が算出され、それは運転者制動要求の変数値の、運転者制動要求の基準値に対する割合に相応する。好ましくは、運転者減速度目標値の量を設定する、基準減速値のパーセントの割合の値は、同時にその前に設定された運転者制動要求の基準値の割合と想定される。この換算規則は予め設定される換算公理であって、そこにはスカラの基準となる値が想定されており、すなわち一方はゼロが、また他方は基準値又は基準減速値が設けられている頂点である。この場合、基準減速値に対するすべての割合は1つの比尺度を形成し、その際に各比尺度の割合は1つの運転者制動要求の相応する割合に帰属する。例えば、換算規則のための公理として、基準減速値1g(約10m/s)が運転者制動要求の基準値と結合されることができ、その結果、100%の運転者制動要求は100%g(10m/s)の制動減速をもたらすという換算公理が想定される。そのようにして、比尺度に相応して0%の運転者制動要求は制動減速0%gをもたらす。基準減速値と前もって設定された運転者制動要求の基準値との結合を伴ったこのような換算公理を基礎とした換算規則をもって、運転者制動要求のすべての変数値が基準減速の特定の割合を割り当てられることができる。
有利には、換算規則をもってすべての運転者制動要求の変数値が運転者制動要求の基準値に対して特定の割合を割り当てられ、また比例的に相応する基準減速の割合と結合されることである。例えば制御ユニットの運転者制動要求が圧力の次元で入力された場合、例えば2.0バールの圧力を運転者制動要求の基準値に対して20%の割合を割り当てられることができる。車両の運転中に測定され、算出された減速実際値が例えば30%gである場合、制動能力指数として運転者減速度目標値と制動実際値との除算は20%g/30%g=0.66という結果となる。
本発明の好ましい実施形態では圧力制御モードにおいて、運転者制動要求に相応した運転者減速度目標値が算出され、制動能力指数と結合される。この場合有利にはこの運転者減速度目標値が圧力制御モードにおいて、運転者制動要求を表す変数値、例えば圧力値、又はパーセントでの運転者制動要求から、予め設定されている換算規則を取り入れて算出されることである。別の言い方をすれば、この制御ユニットは運転者制動要求を読み込んだ後、運転者減速度目標値を、常用ブレーキモード中の制動能力指数の測定のための進め方とは反対の方向へ算出する。すなわち運転者制動要求を、保持されている制動能力指数と結合し、その結果が減速の次元(すなわち陰性の加速)での運転者減速度目標値である。常用ブレーキモードにおけるさらなる制動の場合に、そのつど制動能力指数の実際の値が算出される場合は、自動車の運転中におけるブレーキ装置の性能への改善された適合が、性能に影響を与える自動車への外部からの影響を考慮した上で与えられる。圧力制御モードのために保持されている制動能力指数は、制動能力指数の実際の値を考慮に入れて、制動から制動へと適応され、またそれをもってますます正確に、精緻に、またより意味を持つようになる。
本発明によって、運転者制動要求のみでなく外部からの制動要求も減速の次元で算出され、相互に結合されると、この減速実際値は特に好ましい実施形態においては、結果としての減速度目標値を基準変数として調節する。その場合に本発明によるブレーキ装置は減速実際値の調整のための調節回路を備え、その際に調節回路内で減速実際値は調節量を、結果としての減速度目標値は基準変数を、及びブレーキ圧力は制御変数(Stellgroesse)を形成する。ブレーキ圧力の変動を介して減速実際値は減速度目標値に適合され、その結果ブレーキ圧力は減速実際値の調節によって最適に調整される。
この制御ユニットは、本発明によるブレーキ装置の好ましい実施形態においてはアンチロック・ブレーキシステムの一部分であって、また制動すべき車輪の動的状態変数を評価する。1つ又は複数の車輪にロック傾向がある場合、制御ユニットは該当する車輪ブレーキのブレーキ圧力を圧力制御モードで制御又は調節する。これをもってアンチロック・ブレーキシステムの介入処置は内部の制動要求と呼ぶことができ、これは制御ユニット自身が、経過時間に供給された制動すべき車輪の動的状態変数の測定量に基づいて算出し、また場合によっては圧力制御モードにおいて特定の車輪ブレーキのブレーキ圧力を調整する。この場合この圧力制御モードは、そこでは制御ユニットが能動的にブレーキ圧力に影響を与える1つの運転方式である。本発明によればブレーキ圧力はアンチロック・ブレーキシステムの介入処置のためのみでなく、外部からの制動要求、例えば非常ブレーキの制御のためにも利用される。
本発明による制動能力指数の設定のために算出される減速実際値を、制御ユニットは制動すべき車輪の測定された動的状態変数から設定する。制御ユニットはその他にアンチロック機能のために動的状態変数の測定を評価する。本発明のさらなる有利な実施形態においてはその他に、減速実際値が動的状態変数と長軸方向加速センサの測定信号を基礎にして算出されることで、路面傾斜の変化が考慮され、また制動能力指数の設定への影響が低減される。両方の信号が存在する場合は、制動中に路面傾斜の変化を認識することが容易に可能である。
制御ユニットは圧力制御モードにおいてブレーキ圧力をそれぞれの車輪ブレーキのそれぞれ1つの圧力制御弁を介して制御する。この圧力制御弁のブレーキ回路は、それぞれ1つの駆動弁(Aktivierungsventil)の制御を介して、ブレーキ回路毎に圧力手段貯蔵部と連結可能である。この場合駆動弁は制御ユニットで切り替えられる。圧力制御モードの終了の際に、当該するブレーキ回路のこの駆動弁も制御ユニットによって閉鎖位置へともたらされ、それによって圧力手段貯蔵部と接続されている圧力制御弁の連結は分断される。車輪ブレーキに対するブレーキ圧力は、常用ブレーキモードにおいては運転者制動要求のみに依存して影響を与えることが可能であって、すなわち特に、その位置が自動車の運転手によって運転者キャビン内の運転者ペダルを介して変更可能な運転ブレーキ弁を介して影響を与えることが可能である。
この駆動弁は好ましくは3/2方向弁として形成されており、それを介して駆動弁の下流の圧力導管は必要に応じて排気されることができる。
それぞれのブレーキ回路内での駆動弁のこの配置は、圧力制御弁をそれぞれの圧力手段貯蔵部から切り離すことによる圧力制御モードの即座の終了を可能にし、その結果迅速に圧力制御モードから常用ブレーキモードに切り替えられることができる。
本発明は、圧縮空気式に操作される車輪ブレーキが装備されている自動車の場合に特に有利である。本発明は好ましくは、輸送用車両、及び牽引車と1つ又は複数の被牽引車とを備えるトレーラ車両において使用される。
本発明の例示的実施形態を、図面を参照に以下に詳細に説明する。
輸送用車両のブレーキ装置の圧縮空気及び電気の図、 ブレーキ装置内のブレーキ圧力の調整のための方法の例示的実施形態のフロートチャート、 マッピング数式(Zuordnungsschrift)を基にした、減速度目標値の算出の例示的実施形態のためのマッピング図(Zuordnungsschema)、 図3による減速度目標値の算出の例示的実施形態のフロートチャート。
図1は、自動車2、特に輸送用車両のブレーキ装置1の電子・圧縮空気図を示す。電気導管は実線で、また圧縮空気導管は点線で示されている。示されている例示的実施形態において自動車2は2つの車軸、すなわち前車軸3と後車軸4を備え、車軸にはそれぞれ両側に車輪5が配置されている。車輪5を制動するために各車輪5に1つの車輪ブレーキ6が配置されている。この車輪ブレーキ6は圧縮空気式に操作され、またそれぞれ1つのブレーキシリンダ7を備えている。この車輪ブレーキ6は、それぞれのブレーキシリンダ7内にかけられている圧縮空気式のブレーキ圧力に対応して、回転している車輪5に制動力を加える。この場合、後車軸4の車輪5上には、ばね蓄圧器8を伴うブレーキシリンダ7が設けられ、それはハンドブレーキに使われる。
自動車2の運転者キャビン内には1つのブレーキペダル9が配置されており、ブレーキペダルは1つの運転ブレーキ弁10と結ばれている。自動車2の運転者はブレーキペダル9の操作を介して圧縮空気式圧力をブレーキシリンダ7に連通するように切り替えることができ、またそれをもって車輪ブレーキ6を操作する。これに加えて運転ブレーキ弁10は、圧力手段貯蔵部12、15とブレーキシリンダ7との間の圧縮空気式制動導管11、44を管理する。
示されている例示的実施形態では、前車軸3の車輪ブレーキ6は1つの共通の第1のブレーキ回路13に属し、一方、後車軸4の車輪ブレーキ6は第2のブレーキ回路14を介して操作可能である。この場合、第1の圧力手段貯蔵部12は第1のブレーキ回路13に属し、また制動導管11を介して前車軸3のブレーキシリンダ7に接続されている。後車軸4の第2のブレーキ回路14は第2の圧力手段貯蔵部15を介して圧力手段が供給される。第2のブレーキ回路14は第1のブレーキ回路13と同様に構成されており、すなわち第2の圧力手段貯蔵部15と後車軸4の車輪ブレーキ6との間の制動導管44は、運転ブレーキ弁10を介して開放可能であり、それゆえにブレーキ圧力はブレーキペダル9の位置に依存して調整可能である。
第1のブレーキ回路13内には圧縮空気式に操作可能な中継弁16が、また同様に第2のブレーキ回路14内には中継弁17が配置されている。圧縮空気式に操作可能な中継弁16、17はそれぞれ接続されている圧力手段貯蔵部12、15からの圧縮空気式圧力によって開放される。運転ブレーキ弁10が開放されると、中継弁16、17はかけられているブレーキ圧力を、接続されている車輪ブレーキ6に連通するように切り替える。常用ブレーキモード(図2中の符号18)ではこのブレーキ圧力は車輪ブレーキ6内で運転者制動要求(図2中の符号19)に依存して調整可能である。それゆえに常用ブレーキモード18では自動車2の運転者はブレーキペダル9の操作を介して自動車2の制動挙動を完全にコントロールすることができる。
ブレーキ装置1の各車輪ブレーキ6は圧力制御弁20に属し、圧力制御弁は制御ユニット21によって電気式に制御される。前車軸3の車輪ブレーキ6の圧力制御弁20は、第1のブレーキ回路13内に、また後車軸4の圧力制御弁20は第2ブレーキ回路14内に配置されている。これらの圧力制御弁20はそれぞれが少なくとも2つの磁気弁、すなわち吸気弁22と1つの排気弁23の組合せである。吸気弁22はこの場合原理的に圧力の上昇、又はブレーキシリンダ7内の圧力を維持することに寄与し、一方、排気弁23はブレーキ圧力の低下のために開放され、それぞれ接続されているブレーキシリンダ7を排気させる。吸気弁22及び排気弁23は例示的実施形態では2/2方向弁であり、これらは電気式に制御ユニット21から制御されることができる。常用ブレーキモード18では、吸気弁22は開放された位置に、また排気弁23は閉鎖された位置に切り替えられていて、その結果ブレーキ圧力は連通するように切り替えられている。
この圧力制御弁20は圧力制御モード(図2中の符号24)において制御ユニット21によって制御される。制御ユニット21は圧力制御モード24において圧力制御弁20を相応に制御することを介して、それぞれの車輪ブレーキ6のブレーキ圧力の調整を担う。各ブレーキ回路13、14には電気式に操作可能な1つの駆動弁25が属し、これは制御ユニット21から操作されることができる。各駆動弁25は3/2方向弁として形成されており、それを介して駆動弁の下流の圧力導管が必要に応じて排気される。圧力制御作動24では、駆動弁25を制御することでブレーキ圧力が圧力制御弁20へと連通するように切り替えられる。示されている例示的実施形態では駆動弁25は第3の圧力手段貯蔵部27から中継弁16、17へのそれぞれ1つの圧力導管26を管理する。第1のブレーキ回路13の駆動弁25の操作を介して前車軸3の中継弁16は操作され得る。同様に後車軸4の中継弁17は第2のブレーキ回路14の駆動弁25の操作を介して操作される。
運転ブレーキ弁10及び駆動弁25はそれぞれ2重式逆止弁28を介してそれぞれのブレーキ回路13、14の中継弁16、17の圧縮空気制御入口に結ばれている。
制御ユニット21は圧力制御モード24において、運転者制動要求19には依存せずに自動的に制動過程に影響を及ぼすために形成及び構成されている。このために制御ユニット21は1つの特定の制動・目標圧力を算出し、それぞれの車輪ブレーキ6に対するこの制動・目標圧力を、圧力制御弁22を操作することにより調整する。制動処置についての決定と、相応の制動・目標圧力の設定を、制御ユニット21はユニットに引き渡された情報を基礎として算出する。
このブレーキ装置1は1つのアンチロック・ブレーキシステム51を含み、そのブレーキシステムの基本的な要素は、制御ユニット21及び車輪5のロック傾向を算出するためのセンサである。制御ユニット21には算出された車輪5の動的状態変数52が連続して引き渡される。このためには各車輪5に1つの回転数センサ29が属し、センサの測定信号は制御ユニット21に入力される。1つ又は複数の車輪のロック傾向を確認した場合は、アンチロック・ブレーキシステムは圧力制御モード24において、制御ユニット21を介して当該する車輪ブレーキ6に対するブレーキ圧力を制御することで制動過程に介入する。
圧力制御モード24でのブレーキ圧力の調整によって、制御ユニット21は、制御ユニットに引き渡された車両の動的状態変数を基礎として与えられた内部の制動要求を実行するのみでなく、外部からの制動要求30も実行する。この外部からの制動要求30は運転者アシストシステムから与えられる。この場合、外部からの制動要求30とは、1つ又は複数の運転者アシストシステムから、又は、それがその自動車2での機能のために制動作用を要求する別の外部のシステムからの制動行為の要求と理解される。外部からの制動要求30を受信した場合、制御ユニット21は常用ブレーキモード18から圧力制御モード24へと切り替え、個々の車輪5対するブレーキ圧力の制御又は調節を担う。
外部からの制動要求30が取消されると、すなわち制御ユニット21が外部からの制動要求25をもはや受信しない場合は、運転者制動要求19が与えられない限り、すなわち運転者が付加的に制動をしない限り、制御ユニット21は圧力制御モード24の終了を導入する。この状況を図2を参照して以下に詳細に説明する。圧力制御モード24の終了と共に、自動車2の運転者は常用ブレーキモード18で車輪ブレーキ6の操作を介して再び完全なコントロールを保つ。
ブレーキ装置1は、制御ユニット21と信号の伝送をするように連結されている1つの制動信号発信装置43を含む。制動信号発信装置43の発信信号は量的に運転者制動要求19に相応し、この場合は例えばブレーキペダル9の位置又は操作距離、運転ブレーキ弁10の構成要素の操作距離、又は運転ブレーキ弁10で制御されたブレーキ圧力で測定されることができる。信号の伝送をする連結を介して制御ユニット21に運転者制動要求19が通知される。このようにして制御ユニット21は圧力制御モード24において、運転者の追加ブレーキ、すなわち外部からの制動要求30に加えて付加的に、また同時に出現する運転者制動要求19を考慮に入れることができる。制動信号発信装置43の発信信号は、圧力制御モード18において制御ユニットに運転者制動要求19についての量的な情報をもつ変数値P−Soll(図2)を伝える。図2による例示的実施形態では、制御ユニット21に目標圧力が運転者制動要求19の変数値P−Sollとして予め設定される。
制御ユニット21は、図2を参照にして以下に説明されるブレーキ圧力を設定するための方法において、運転者制動要求19のみでなく外部からの制動要求30も考慮に入れる。
常用ブレーキモード18ではブレーキ圧力は運転者制動要求19のみに依存して調整される。この運転者制動要求19は制御ユニット21(図1)に運転者制動要求19を表す変数値で予め設定される。示されている例示的実施形態ではこの変数値は調整すべきであるブレーキ圧力目標値P−Sollとして予め設定される。常用ブレーキモード18においてブレーキ装置は運転ブレーキ弁10(図1)の操作に相応に調整する。この制御ユニット21が外部からの制動要求30を受信した場合には、圧力制御モード24へと切り替えられる。このために制御ユニット21はモード把握ステップ(Moduserfassungsschritt)31において、考慮すべき制動要求、すなわち運転者制動要求19及び外部からの制動要求30を把握する。外部からの制動要求30がない場合は、ブレーキ圧力は車輪ブレーキ上で制動目標値(変数値P−Soll)に対応して調整される。常用ブレーキモードでは圧力制御弁20の吸気弁22は開放されたまま、また排気弁23は閉鎖されたままであって、これにより自動車2の運転者が制動作用を完全にコントロールする。
制御ユニット21が外部からの制動要求30を受信すると、この制御ユニット21は圧力制御モード24において、外部からの制動要求30と場合によっては同時の運転者制動要求19とを考慮に入れて、車輪ブレーキ6上に結果としてのブレーキ圧力Pを調整する。外部からの制動要求30だけでなく運転者制動要求19がある場合、例えば運転者が圧力制御モード24中にさらに加えて制動した場合、制御ユニットは調整すべきブレーキ圧力Pを運転者制動要求19と外部からの制動要求30を結合して算出する。このために結合要素32が設けられている。
外部からの制動要求30は外部からの減速度目標値z−extとして制御ユニット21に予め設定される。外部からの減速度目標値z−extを運転者制動要求19と結合するために、運転者制動要求19の変数値P−Sollは、減速の次元の運転者減速度目標値z−intに換算される。車両制動の運転者減速度目標値z−intは外部からの減速度目標値z−extと共に結合要素32によって結果としての減速度目標値z−RESに結合され、この例示的実施形態では加算される。運転者制動要求19の変数値を、相応する運転者減速度目標値z−intへ換算することは、後に説明する方法で換算ステップ33において行われる。
常用ブレーキモード18において制動中の運転者制動要求19の変数値P−Sollすなわち運転者によって予め設定されている目標ブレーキ圧力と、測定された又は算出された車両減速の減速実際値z−Istとを考慮に入れて制動能力指数34が算出され、制動能力指数は車輪ブレーキの量的制動効果を表す。制御ユニット21は車両減速の減速実際値z−Istを、制動すべき車輪5の動的状態変数52の評価から算出する。示されている例示的実施形態では制御ユニット21にはその他に長軸方向加速センサ54が割り当てられていて、その測定信号53が制御ユニット21に入力される。制御ユニット21は減速実際値z−Istを動的状態変数52と長軸方向加速センサ54の測定信号53を基に算出し、その結果制動作用中の路面傾斜の変化が制動能力指数34の設定の際に考慮される。
この制動能力指数34は算出ステップ36において、制動の際に予め設定されている換算規則37によって運転者制動要求19に相応する運転者減速度目標値z−intが設定され、また測定された又は算出された減速実際値z−Istと関連付けられることで算出される。この減速実際値z−Istは、ブレーキ装置1(図1)のここには示されていない長軸方向加速センサによって提供されることができる。代替としてこの減速実際値z−Istは回転数センサ29のセンサ信号から算出することができる。
予め設定されている換算規則37を基にして運転者減速度目標値z−intを算出するための例示的実施形態を、図3及び図4を参照に以下に説明する。換算規則37は、前もって設定されている運転者制動要求19の基準値45と、それと結合された基準減速値46とを含み、その際に運転者減速度目標値z−intとして、想定された基準減速値46に対する割合47が算出され、それには運転者制動要求19の基準値45に対する運転者制動要求19の割合が割り当てられている。この換算規則37は1つの換算公理を確定する。例えば、100%という基準値45をもった運転者制動要求19は、100%g(10m/s2)という基準減速値46で車両減速をもたらす。この運転者制動要求19の基準値45と、それと結合されている基準減速値46は比尺度上に基準点を形成し、それにおいては0%という運転者制動要求に対して0%gという有効な車両減速が想定される。
このようにして実施された換算公理の意義の確定は、換算規則37において運転者制動要求19の各変数値(ブレーキ圧力目標値P−Soll)が、運転者制動要求19の基準値45に対して特定の割合47、すなわち相応のパーセント率を割り当てられ、また比例的に相応の基準減速46の割合と結合される。運転者減速度目標値z−intの量を設定する、基準減速値46のパーセントでの割合47の値は、同時にその前に設定された運転者制動要求19の基準値45の割合47と想定される。運転者制動要求が物理量の圧力で与えられた場合、すなわちここでは目標ブレーキ圧力は、目標ブレーキ圧力の実際の変数値P−Sollと基準値45との除法49を介して、運転者から要求された変数値P−Sollに、運転者制動要求の基準値45に対してそれぞれ特定の割合47で割り当てられる。例えば運転者制動要求の基準値45に対して20%という割合47が算出されると、例えば2.0バールという目標ブレーキ圧力をもって、換算規則37の確定に相応した、この割合47の基準減速値46との結合50において、次元20%g(約2m/s)の運転者減速度目標値z−intが決定される。
指数算出ステップ39において、運転者減速度目標値z−intが測定された減速実際値z−Istと関連付けられることで、制動能力指数34の実際の値40が算出される。この際にこの制動能力指数34は運転者減速度目標値z−intと減速実際値z−Istとの除算として想定される。測定された減速実際値z−Istが例えば30%gである場合、指数算出ステップ39において制動能力指数34は、運転者減速度目標値z−int(20%g)/減速実際値(30%g)=0.66からの結果として生じる。制動能力指数が1より小さい場合は、換算規則37を確定した際に前もって想定されたよりもより効果のあるブレーキ装置1の性能を想定させる。制動能力指数が1より大きい場合は、ブレーキ装置1の性能は悪い。
常用ブレーキモードにおいて、さらなる制動の場合に連続してそのつど制動能力指数34の実際の値40が算出される。圧力制御モードのために保持される制動能力指数34は制動能力指数34の実際の値40を考慮に入れて適応される。それゆえに各制動と共に、圧力制御モード24のために保持される制動能力指数34はますます精緻に、正確に、またより意味を持って適応される。この制動能力指数34はこの際に、車両2の制動挙動への外からの、また算出が困難な影響、例えば路面の表面、しかしまた制動挙動に決定的な影響を与える輸送用車両の荷重状態、及び主に温度が条件となる車輪ブレーキの摩擦相手の摩擦値の変化を考慮する。
さらに、図2には示されていない例示的実施形態では、自動車の運転者によって制動の開始時に存在する車両制動値z−Istがオフセット値として把握され、また制動能力指数34の算出の際に考慮されて算出除外されることで、下り傾斜の又は上り傾斜の路面傾斜に由来する、車両制動値z−Istの算出への影響も考慮される。
オフセット値を考慮に入れることの代替として、さらなる例示的実施形態では、自動車の運転者による制動の開始以降、制動中の路面傾斜の変化が算出された及び車両制動値z−Istの算出の際に考慮されることで、車両制動値z−Istの算出は路面傾斜の影響に関して連続して最新状態化される。
圧力制御モード24において運転者制動要求19又は運転者制動要求19を表す変数値P−Soll、ここではブレーキ圧力目標値が読み込まれ、また換算ステップ33において、換算規則37を考慮に入れて、保持されている制動能力指数34と結合される。その場合に意義に即して、常用ブレーキモード18における制動能力指数34の算出の場合とは逆の方向に実施される。運転者制動要求19を表す変数値は、その結果が外部からの減速度目標値z−extと同じ次元の運転者減速度目標値z−intであるように、前もって適応された及び車両減速効果を表す制動能力指数34と結合され、例えば乗算される。制動能力指数34を考慮したこの結合は、図2による図内において結合要素32で明確にされている。
結合要素32により運転者減速度目標値z−intを外部からの減速度目標値z−extの結果としての減速度目標値z−RESと結合された後、この結果としての減速度目標値z−RESと減速実際値z−Istとの比較から、調整すべきブレーキ圧力Pへの推論がなされる。この場合有利には減速実際値が調節回路41をもって調節され、またその場合減速実際値z−Istは結果としての減速度目標値z−RESに追従する。このために制御ユニット21は1つの調節回路41を備え、その際に調節回路41において減速実際値z−Istは調節量を、結果としての減速度目標値z−RESは基準変数を、またブレーキ圧力Pは制御変数を形成する。ブレーキ圧力の変動による制御処置によって減速実際値は直接それ自身に反作用を及ぼすため、この減速実際値z−Istは結果としての減速度目標値z−RESを基準変数として用いて調節される。減速実際値z−Istはこの場合調節回路41内において、結果としての減速度目標値z−RESと目標値/実際値の比較42を受け、また目標値/実際値の比較42のこの結果が調節器38に与えられ、調節器は目標値/実際値の比較42の結果を基に1つの相応するブレーキ圧力Pの調整を行う。
1 ブレーキ装置
2 自動車
3 前車軸
4 後車軸
5 車輪
6 車輪ブレーキ
7 ブレーキシリンダ
8 ばね蓄圧器
9 ブレーキペダル
10 運転ブレーキ弁
11 制動導管
12 圧力手段貯蔵部
13 第1のブレーキ回路
14 第2のブレーキ回路
15 第2の圧力手段貯蔵部
16 中継弁
17 中継弁
18 常用ブレーキモード
19 運転者制動要求
20 圧力制御弁
21 制御ユニット
22 吸気弁
23 排気弁
24 圧力制御モード
25 3/2方向弁
26 圧力導管
27 第3の圧力手段貯蔵部
28 2重式逆止弁
29 回転数センサ
30 外部からの制動要求
31 モード把握ステップ
32 結合要素
33 換算ステップ
34 制動能力指数
35 メモリ
36 算出ステップ
37 換算規則
38 調節器
39 指数算出ステップ
40 34の実際の値
41 調節回路
42 目標値/実際値の比較
43 制動信号発信装置
44 制動導管
45 基準値
46 基準減速値
47 割合
48 比尺度
49 除法
50 結合
51 アンチロック・ブレーキシステム
52 動的状態変数
53 測定信号
54 長軸方向加速センサ
P ブレーキ圧力
P−Soll 変数値
z−Ist 減速実際値
z−int 運転者減速度目標値
z−ext 外部からの減速度目標値
Z−RES 結果としての減速度目標値

Claims (16)

  1. 自動車(2)の圧縮空気式に操作される複数の車輪ブレーキ(6)に対するブレーキ圧力(P)を調整するための方法であって、
    常用ブレーキモード(18)では、前記ブレーキ圧力(P)が、運転者ブレーキ要求(19)に依存して調整され、
    圧力制御モード(24)では、制御ユニット(21)が、運転者ブレーキ要求(19)に依存しない、外部の減速度目標値(z−ext)として前記制御ユニット(21)に予め設定されている外部のブレーキ要求(30)の受信中に、発生した車両減速度の減速度目標値(z−RES)に応じて、それぞれの前記車輪ブレーキ(6)に対する前記ブレーキ圧力Pを調整し、
    前記制御ユニット(21)は、前記外部のブレーキ要求(30)にしたがう前記外部の減速度目標値(z−ext)と前記運転者ブレーキ要求(19)に相当する変数値(P−Soll)とを結合して、発生した前記減速度目標値(z−RES)を算出する当該方法において、
    前記車輪ブレーキの制動効果を定量的に示すブレーキ能力指数(34)が、前記常用ブレーキモード(18)では、少なくとも1つの制動の前記運転者ブレーキ要求(19)の変数値(P−Soll)と、前記車両減速度の測定された又は算出された減速度実際値(z−Ist)とを考慮して算出され、前記圧力制御モード(24)で考慮するために保持され、前記圧力制御モード(24)では、当該保持されているブレーキ能力指数(34)が、前記運転者ブレーキ要求(19)の変数値(P−Soll)に乗算されることを特徴とする当該方法。
  2. 前記運転者による前記自動車(2)の制動時に、予め設定されている換算規則(37)にしたがって、前記運転者ブレーキ要求(19)に相当する車両減速度の運転者減速度目標値(z−int)が決定され、前記車両減速度の前記減速度実際値(z−Ist)に関連付けられることによって、前記ブレーキ能力指数(34)が算出されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記ブレーキ能力指数(34)は、前記運転者減速度目標値(z−int)と前記減速度実際値(z−Ist)との除算とみなされることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 予め設定されている換算規則(37)は、前記運転者ブレーキ要求(19)の前もって決定された基準値(45)と、この基準値(45)に結合した基準減速値(46)とを含み、前記基準減速値(46)に対する割合(47)が、運転者減速度目標値(z−int)として算出され、当該割合は、予め設定されている換算規則(37)にしたがって、前記運転者ブレーキ要求(19)の前記基準値(45)に対する前記運転者ブレーキ要求(19)に対応する割合(47)に割り当てられていることを特徴とする請求項2又は3に記載の方法。
  5. 予め設定されている換算規則(37)を使用することで、前記運転者ブレーキ要求(19)の前記基準値(45)に対する運転者ブレーキ要求(19)に対応する割合(47)が、前記運転者ブレーキ要求(19)の各変数値(P−Soll)に割り当てられ、基準減速値(46)の相対的に対応する割合(47)に結合されることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記圧力制御モード(24)では、前記運転者ブレーキ要求(19)に対応する運転者減速度目標値(z−int)が算出され、前記ブレーキ能力指数(34)に結合されることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記圧力制御モード(24)では、前記運転者減速度目標値(z−int)は、予め設定されている換算規則(37)を考慮して、前記運転者ブレーキ要求(19)を示す変数値(P−Soll)から算出されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 前記減速度実際値(z−Ist)は、基準変数として使用される前記発生した減速度目標値(z−RES)によって制御又は調整されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記制御ユニット(21)は、制動すべき車輪(5)の動的状態変数(52)を評価し、当該評価から前記減速度実際値(z−Ist)を算出することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記減速度実際値(z−Ist)は、前記動的状態変数(52)と長軸方向加速センサの測定信号(53)とに基づいて算出されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. 前記制御ユニット(21)は、前記複数の車輪ブレーキ(6)に対する前記ブレーキ圧力(P)を、圧力制御弁(20)を介してそれぞれ制御し、ブレーキ回路(13、14)毎のそれぞれ1つの駆動弁(25)を制御することによって、前記圧力制御弁(20)のブレーキ回路(13、14)を圧力手段貯蔵部(12、15)に連結させることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 1つの制御ユニット(21)によって制御可能である1つのブレーキシリンダ(7)及び1つの圧力制御弁(20)と、自動車(2)の運転者によって操作可能な1つの運転ブレーキ弁(10)と、1つのブレーキ信号発信装置(43)とを車輪(5)毎に有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法を実行するための自動車(2)のブレーキ装置であって、
    前記ブレーキシリンダ(7)内のブレーキ圧力(P)が、常用ブレーキモード(18)では、前記運転者による前記運転ブレーキ弁(10)の操作に依存して調整可能であり、圧力制御モード(24)では、それぞれの前記圧力制御弁(20)を介して前記制御ユニット(21)によって調整可能であり、
    前記制御ユニット(21)は、前記運転者ブレーキ要求(19)に依存しない外部のブレーキ要求(30)の外部の減速度目標値(z−ext)を受信するように構成されていて、且つこの場合のために設けられている前記圧力制御モード(24)に切り替えるように構成されていて、
    前記制御ユニット(21)は、前記運転者ブレーキ要求(19)に相当する変数値(P−Soll)を取得し、前記外部のブレーキ要求(30)にしたがう前記外部の減速度目標値(z−ext)と前記運転者ブレーキ要求(19)に相当する変数値(P−Soll)とを結合するための手段を有する当該ブレーキ装置において、
    前記制御ユニット(21)は、実際の車両減速度の減速度実際値(z−Ist)を取得するための手段を有し、
    前記制御ユニット(21)は、前記常用ブレーキモード(18)では、前記減速度実際値(z−Ist)と、前記運転者による前記車両の少なくとも1つの制動の前記運転者ブレーキ要求(19)の変数値(P−Soll)とを考慮して、前記複数の車輪ブレーキ(6)の制動効果を定量的に示す1つのブレーキ能力指数(34)が算出可能であるように適合されていて、且つ前記圧力制御モード(24)で考慮するために保持されるように適合されていることを特徴とするブレーキ装置。
  13. 前記減速度実際値(z−Ist)を調整するための調節回路(41)が設けられていて、
    前記調節回路(41)内では、前記減速度実際値(z−Ist)が、発生する減速度目標値(z−RES)に適合可能であるように、前記減速度実際値(z−Ist)が、調節変数を生成し、発生する減速度目標値(z−RES)が、基準変数を生成し、前記ブレーキ圧力(P)が、制御変数を生成することを特徴とする請求項12に記載のブレーキ装置。
  14. アンチロック・ブレーキシステムが設けられていて、
    前記制御ユニット(21)が、制動すべき前記車輪(5)の動的状態変数(52)を評価し、前記圧力制御モード(24)では、ロック傾向の存在時に、特定の車輪ブレーキ(6)のブレーキ圧力(P)を制御することを特徴とする請求項12又は13に記載のブレーキ装置。
  15. 前記圧力制御弁(20)は、1つ又は複数のブレーキ回路(13、14)内に配置されていて、当該ブレーキ回路は、それぞれ1つの駆動弁(25)を介して圧力手段貯蔵部(12、15)に連結可能であり、
    各駆動弁(25)が、前記制御ユニット(21)に電気式に接続されていて、前記制御ユニット(21)によって切り替え可能であり、
    前記自動車(2)の1つの車軸(3、4)の車輪(5)の前記圧力制御弁(20)が、1つの駆動弁(25)を有する共通のブレーキ回路(13、14)を介して圧力手段貯蔵部(12、15)に連結されていることを特徴とする請求項12〜14のいずれか1項に記載のブレーキ装置。
  16. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法を実行するための請求項12〜15のいずれか1項に記載のブレーキ装置を有する自動車。
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