JP7239709B2 - 車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャおよび当該制御アーキテクチャの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャ、および車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャの制御方法に関する。

発明の背景
今日、商用車両の多くの安全性に関連するシステム（例えば、ブレーキシステムなど）の制御および／または作動において、圧縮空気がパワー供給部として利用されている。制御とパワー供給との両方に、所定のシステム（例えば、ブレーキシステム）の冗長性が要求されている。こうした車両の電動化が進められているため、幾つかの車両システムのアーキテクチャおよびコンポーネントの再設計が要求されている。電動化により、多くの空気圧式ユニットが、電気制御されるユニットおよび／または電動ユニットに置換されようとしている。電動化に加えて、ＡＤ（自動運転）の用途においても、車両システム、特に安全性に関連するユニットのための新たな要件が設定されている。こうした用途では、特に人間の運転者によるフォールバックの実行が不可能である場合、冗長的なシステムの提供が必須となっている。

独国特許出願公開第２００６１０１０７１３号明細書には、車載電気システムの１次システムおよび２次システムが設けられた、少なくとも１つの安全性に関連する負荷を有する車両の電気システムが記載されている。

しかし、制動および操舵の冗長性のための手段の提供への需要が存在する。

発明の概要
したがって、制動および操舵の冗長性を提供する改善された技術が設けられると有利である。

本発明の目的は独立請求項の主題によって達成され、他の各実施形態は各従属請求項に組み込まれている。本発明の以下に記載の態様は、車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャ、および車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャの制御方法にも適用されることに留意されたい。

第１の態様では、車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャが設けられ、当該制御アーキテクチャは、
‐少なくとも２つのエネルギ供給ユニットと、
‐ステアリングアクチュエータと、
‐ステアリングコントローラと、
‐２つのブレーキアクチュエータユニットと
を含む。

ステアリングアクチュエータおよびステアリングコントローラは、少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第１のユニットから電力を供給されるように構成されている。２つのブレーキアクチュエータは、少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第２のユニットから電力を供給されるように構成されている。第１のブレーキアクチュエータは、車両の第１の車輪に関連付けられており、第２のブレーキアクチュエータは、車両の第２の車輪に関連付けられている。第１のブレーキアクチュエータおよび／または第２のブレーキアクチュエータの作動は、車両の操舵機能を実行するように構成されている。

このように、電気制御および電力供給のアーキテクチャが、ブレーキおよびステアリングシステムの冗長性のために設けられており、ここでは、ブレーキシステムを操舵部のバックアップとして利用できるように、電動ブレーキアクチュエータおよび電動ステアリングアクチュエータのための制御部と電力供給部とが接続されている。

言い換えれば、通常の操舵機能が故障した場合、故障または誤動作を起こしている操舵部および／またはステアリングアクチュエータもしくはステアリングコントローラのための電源により、別個に電力を供給されるブレーキシステムを介して、差動制動を用いて１つの車輪または２つの車輪にブレーキを適用することで、緊急操舵機能を提供することができる。

一実施例では、第１のブレーキアクチュエータおよび第２のブレーキアクチュエータが、車両の同じアクスル(axle)の２つの車輪に関連付けられている。

一実施例では、第１のブレーキアクチュエータおよび／または第２のブレーキアクチュエータが、エネルギ供給ユニットの第１のユニット、ステアリングアクチュエータ、およびステアリングコントローラのうちの１つ以上で故障または誤動作が検出されたことに応じて操舵機能を実行するように構成されている。

一実施例では、制御アーキテクチャが、少なくとも１つのブレーキ制御ユニットを含む。少なくとも１つのブレーキ制御ユニットの第１のブレーキ制御ユニットは、少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第２のユニットから電力を供給される。

一実施例では、第１のブレーキ制御ユニットが、第１のブレーキアクチュエータおよび／または第２のブレーキアクチュエータの作動を制御して操舵機能を実行するように構成されている。

第２の態様では、車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャの制御方法が提供され、当該方法は、
ａ）ステアリングアクチュエータとステアリングコントローラとに、少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第１のユニットから電力を供給するステップと、
ｂ）２つのブレーキアクチュエータに、少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第２のユニットから電力を供給するステップであって、第１のブレーキアクチュエータが車両の第１の車輪に関連付けられており、第２のブレーキアクチュエータが車両の第２の車輪に関連付けられている、ステップと、
ｄ）車両の操舵機能を実行するために、第１のブレーキアクチュエータおよび／または第２のブレーキアクチュエータを作動させるステップと
を含む。

一実施例では、第１のブレーキアクチュエータおよび第２のブレーキアクチュエータは、車両の同じアクスルの２つの車輪に関連付けられている。

一実施例では、当該方法が、ステップｃ）、すなわちエネルギ供給ユニットの第１のユニット、ステアリングアクチュエータ、およびステアリングコントローラのうちの１つ以上での故障または誤動作を検出するステップを含み、ここで、ステップｄ）は、故障または誤動作が検出された後に実行される。

一実施例では、ステップｂ）が、少なくとも１つのブレーキ制御ユニットの第１のブレーキ制御ユニットに、少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第２のユニットから電力を供給することを含む。

一実施例では、ステップｄ）において、第１のブレーキ制御ユニットが、第１のブレーキアクチュエータおよび／または第２のブレーキアクチュエータの作動を制御して操舵機能を実行する。

上記の態様および実施例は、以下に記載の実施形態を参照することで明確になり理解されるであろう。

以下に、図面を参照しながら、例示的な実施形態を説明する。

車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャの一実施例を示す模式図である。 車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャの制御方法を示す図である。 電動ブレーキアクチュエータおよび電動ステアリングアクチュエータのための冗長的なアーキテクチャを示す図である。

実施形態の詳細な説明
図１は、車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャ２０の一実施例を示す。制御アーキテクチャ２０は、少なくとも２つのエネルギ供給ユニット４と、ステアリングアクチュエータ１５と、ステアリングコントローラ１６と、２つのブレーキアクチュエータユニット２とを含む。ステアリングアクチュエータおよびステアリングコントローラは、少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第１のユニットから電力を供給されるように構成されている。２つのブレーキアクチュエータは、少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第２のユニットから電力を供給されるように構成されている。第１のブレーキアクチュエータは、車両の第１の車輪１に関連付けられており、第２のブレーキアクチュエータは、車両の第２の車輪１に関連付けられている。第１のブレーキアクチュエータおよび／または第２のブレーキアクチュエータの作動は、車両の操舵機能を実行するように構成されている。

一実施例によれば、第１のブレーキアクチュエータおよび第２のブレーキアクチュエータは、車両の同じアクスルの２つの車輪に関連付けられている。

一実施例によれば、第１のブレーキアクチュエータおよび／または第２のブレーキアクチュエータは、エネルギ供給ユニットの第１のユニット、ステアリングアクチュエータ、ステアリングコントローラのうちの１つ以上で故障または誤動作が検出されたことに応じて操舵機能を実行するように構成されている。

一実施例によれば、制御アーキテクチャは、少なくとも１つのブレーキ制御ユニット６を含む。少なくとも１つのブレーキ制御ユニットの第１のブレーキ制御ユニットは、少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第２のユニットから電力を供給される。

一実施例によれば、第１のブレーキ制御ユニットは、第１のブレーキアクチュエータおよび／または第２のブレーキアクチュエータの作動を制御して操舵機能を実行するように構成されている。

図２は、車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャの制御方法１００を基本ステップとして示すものであり、ここで、任意手段としてのステップは点線で示されている。方法１００は、
‐ステップａ）とも称される供給ステップ１１０において、ステアリングアクチュエータ１５とステアリングコントローラ１６とに、少なくとも２つのエネルギ供給ユニット４の第１のユニットから電力を供給することと、
‐ステップｂ）とも称される供給ステップ１２０において、２つのブレーキアクチュエータ２に、少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第２のユニットから電力を供給することであって、第１のブレーキアクチュエータが車両の第１の車輪に関連付けられており、第２のブレーキアクチュエータが車両の第２の車輪に関連付けられている、ことと、
‐ステップｄ）とも称される作動ステップ１３０において、第１のブレーキアクチュエータおよび／または第２のブレーキアクチュエータを作動させて車両の操舵機能を実行することと
を含む。

一実施例によれば、第１のブレーキアクチュエータおよび第２のブレーキアクチュエータは、車両の同じアクスルの２つの車輪に関連付けられている。

一実施例によれば、当該方法は、ステップｃ）、すなわちエネルギ供給ユニットの第１のユニット、ステアリングアクチュエータ、およびステアリングコントローラのうちの１つ以上での故障または誤動作を検出するステップ１４０を含み、ここで、ステップｄ）は、故障または誤動作が検出された後に実行される。

一実施例によれば、制御アーキテクチャが、少なくとも１つのブレーキ制御ユニット６を含み、ステップｂ）が、少なくとも１つのブレーキ制御ユニットの第１のブレーキ制御ユニットに少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第２のユニットから電力を供給することを含む。

一実施例によれば、ステップｄ）において、第１のブレーキ制御ユニットが、第１のブレーキアクチュエータおよび／または第２のブレーキアクチュエータの作動を制御して操舵機能を実行する。

図３は、電動ブレーキアクチュエータおよび電動ステアリングアクチュエータのための冗長的なアーキテクチャの詳細な実施例を示す。アーキテクチャは、少なくとも２つのエネルギ貯蔵部４を有する冗長的な電気エネルギ供給部と、少なくとも２つの車両動的制御部ＥＣＵまたはブレーキ制御ユニット６とを含む。操舵は、ステアリングアクチュエータ１５およびステアリングコントローラ１６によって電気的に制御されて作動される。システムは、バッテリ４の形態のエネルギ貯蔵部またはエネルギ貯蔵ユニットおよびＥＣＵ６から、アクスルごとに供給および制御を受ける電動ホイールブレーキを使用する。システムが誤動作なく機能している場合、操舵機能はステアリングギアまたはステアリングアーキテクチャ１５によって行われる。しかし、ステアリングコンポーネント１５，１６に誤動作があった場合、操舵機能は、差動制動を用いるブレーキアクチュエータ２に引き継がせることができる。当該ステアバイブレーキ機能のために、正の操舵旋回半径が要求される可能性がある。したがって、ステアリングコンポーネント１５，１６が接続されている電源または車両動的制御部ＥＣＵが故障した場合、操舵機能を引き継いだブレーキアクチュエータは、通常の操舵に用いられる回路とは別個の冗長回路から電力を供給され、指令を受ける。よって、まとめると、操舵および制動の冗長性は、操舵されるアクスルのブレーキアクチュエータとは異なる回路に接続されたステアリングアクチュエータへの制御および電力供給によって提供される。

本発明の実施形態は、異なる主題に沿って記載されていることに留意しなければならない。特に、幾つかの実施形態は方法形式の請求項に沿って記載されており、他の実施形態は装置形式の請求項に沿って記載されている。ただし、当業者であれば、上述および下述の説明から、別様の注記がないかぎり、一方の形式の主題についての特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題についての特徴の任意の組み合わせも本出願に開示されているものとみなされることを理解するであろう。なお、全ての特徴を組み合わせることで、特徴の単純な加算を超える相乗効果も提供されうる。

本発明を図面および上記の説明において詳細に図示し説明したが、これらの図示および説明は、図示のためまたは例示のためであって限定ではないとみなされるべきである。本発明は開示した実施形態に限定されない。当業者であれば、開示した実施形態の他の変形形態も、図面、開示および各従属請求項の理解から、特許請求の範囲に係る発明を実施する際に、理解可能かつ実行可能である。

特許請求の範囲において、「含む（comprising）」なる語は他の要素または他のステップを排除せず、不定冠詞「a」または「an」は複数を排除しない。単一のプロセッサまたは他のユニットが、特許請求の範囲において再引用される複数の項目の機能を実行することもできる。互いに異なる従属請求項において特定の措置が再引用されているという事実のみから、これらの措置の組み合わせを活用できないことが示唆されるものではない。特許請求の範囲における参照符号はいずれも、発明の範囲を限定すると解釈されるべきでない。

１ 車輪
２ ブレーキアクチュエータユニット
３ 推進アクチュエータユニット
４ ブレーキシステムのエネルギ供給ユニット
５ 駆動システムのエネルギ供給ユニット
６ ブレーキ制御ユニット
７ 推進制御ユニット
８ ブレーキシステムのエネルギ供給線
９ 駆動システムのエネルギ供給線
１０ ブレーキシステムの通信／制御線
１１ 推進システムの通信／制御線
１２ ブレーキ制御ユニット間の通信／制御線
１３ ブレーキ制御ユニットと推進制御ユニットとの間の通信／制御線
１４ ブレーキアクチュエータユニットと推進アクチュエータユニットとの間の通信／制御線
１５ ステアリングアクチュエータ
１６ ステアリングコントローラ
２０ 車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャ
１００ 車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャの制御方法
１１０ ステアリングアクチュエータとステアリングコントローラとに、少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第１のユニットから電力を供給する
１２０ ２つのブレーキアクチュエータに、少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第２のユニットから電力を供給する
１３０ 車両の操舵機能を実行するために、第１のブレーキアクチュエータおよび／または第２のブレーキアクチュエータを作動させる

Claims (8)

1. 車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャ（２０）であって、前記制御アーキテクチャは、
   少なくとも２つのエネルギ供給ユニット（４）と、
   ステアリングアクチュエータ（１５）と、
   ステアリングコントローラ（１６）と、
   ２つのブレーキアクチュエータ（２）と、
   を含み、
   前記ステアリングアクチュエータおよび前記ステアリングコントローラは、前記少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第１のユニットから電力を供給されるように構成されている、制御アーキテクチャにおいて、
   前記２つのブレーキアクチュエータは、前記少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第２のユニットから電力を供給されるように構成されており、
   第１のブレーキアクチュエータが前記車両の第１の車輪（１）に関連付けられており、第２のブレーキアクチュエータが前記車両の第２の車輪（１）に関連付けられており、
   前記第１のブレーキアクチュエータおよび前記第２のブレーキアクチュエータの作動が、前記車両の操舵機能を実行するように構成されており、前記第１のブレーキアクチュエータおよび前記第２のブレーキアクチュエータは、前記車両の同じアクスルの２つの車輪に関連付けられている、
   ことを特徴とする、制御アーキテクチャ（２０）。
2. 前記第１のブレーキアクチュエータおよび／または前記第２のブレーキアクチュエータは、前記エネルギ供給ユニットの前記第１のユニット、前記ステアリングアクチュエータ、および前記ステアリングコントローラのうちの１つ以上で故障または誤動作が検出されたことに応じて、前記車両のための前記操舵機能を実行するように構成されている、請求項１記載の制御アーキテクチャ。
3. 前記制御アーキテクチャが少なくとも１つのブレーキ制御ユニット（６）を含み、前記少なくとも１つのブレーキ制御ユニットの第１のブレーキ制御ユニットに、前記少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの前記第２のユニットから電力が供給される、請求項１または２記載の制御アーキテクチャ。
4. 前記第１のブレーキ制御ユニットは、前記第１のブレーキアクチュエータおよび／または前記第２のブレーキアクチュエータの作動を制御して前記操舵機能を実行するように構成されている、請求項３記載の制御アーキテクチャ。
5. 車両の電動制動および電動操舵のための制御アーキテクチャの制御方法（１００）であって、該方法が、
   ａ）ステアリングアクチュエータ（１５）とステアリングコントローラ（１６）とに、少なくとも２つのエネルギ供給ユニット（４）の第１のユニットから電力を供給するステップ（１１０）を含んでいる、方法において、前記方法は、
   ｂ）２つのブレーキアクチュエータ（２）に、前記少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第２のユニットから電力を供給するステップ（１２０）であって、第１のブレーキアクチュエータが前記車両の第１の車輪（１）に関連付けられており、第２のブレーキアクチュエータが前記車両の第２の車輪（１）に関連付けられている、ステップと、
   ｄ）前記車両の操舵機能を実行するために、前記第１のブレーキアクチュエータおよび前記第２のブレーキアクチュエータを作動させるステップ（１３０）であって、前記第１のブレーキアクチュエータおよび前記第２のブレーキアクチュエータは、前記車両の同じアクスルの２つの車輪に関連付けられている、ステップと、
   を含む、方法。
6. 前記方法が、ステップｃ）、すなわち前記エネルギ供給ユニットの前記第１のユニット、前記ステアリングアクチュエータ、および前記ステアリングコントローラのうちの１つ以上での故障または誤動作を検出するステップ（１４０）を含み、ここで、ステップｄ）は、故障または誤動作が検出された後に実行される、請求項５記載の方法。
7. 前記制御アーキテクチャが、少なくとも１つのブレーキ制御ユニット（６）を含み、ステップｂ）が、前記少なくとも１つのブレーキ制御ユニットの第１のブレーキ制御ユニットに、前記少なくとも２つのエネルギ供給ユニットの第２のユニットから電力を供給するステップを含む、請求項５または６記載の方法。
8. ステップｄ）において、前記第１のブレーキ制御ユニットが、前記第１のブレーキアクチュエータおよび／または前記第２のブレーキアクチュエータの作動を制御して前記操舵機能を実行する、請求項７記載の方法。

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