JPH09501626A - Ａｂｓやｔｃｓを有するブレーキシステム用制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アンチロック制御（ＡＢＳ）及び（又は）トラクション滑り制御（ＴＣＳ）を有する自動車ブレーキシステムに使用される制御回路であって、センサ信号を処理し、ブレーキ圧制御信号を発生し、ブレーキシステムの圧力流体導管に挿入された油圧バルブを動作させるブレーキ圧制御信号を発生する回路を含む。前記バルブ制御信号は、単一チップコントローラ（１）により前記センサ信号から得られ、このマイクロコントローラ（１）はそのデータを、異なるアルゴリズムに従って行われる連続する又は時間的に離れた２回の計算動作により処理する。前記計算動作の結果は一次的に格納され、一致しているか比較される。結果が互いに異なるとき、その差異はモニタ回路（２）へ送信される。更に、マイクロコントローラ（１）は動作中のスイッチオンテストにより、及びサイクルテスト、自己テスト、特徴分析及びエラーを検出するための他の周知方法により継続的にテストされる。

Description

【発明の詳細な説明】 ＡＢＳやＴＣＳを有するブレーキシステム用制御回路 この発明はアンチロック制御（ＡＢＳ）及び／又はトラクション滑り制御（Ｔ ＣＳ）を備えた自動車ブレーキシステムに関し、このシステムは各ホイールの回 転運動を示すセンサ信号を評価及び処理する回路、及びブレーキシステムの圧力 流体導管に挿入された電気的に開閉できる油圧バルブに送られるブレーキ圧制御 信号を発生する回路、及び／又はエンジントルク制御信号を発生し、障害（inte rruption）が発生した場合に制御を部分的又は完全に停止又は切り離す回路をモ ニタする回路を含む。 例えばドイツ特許第３２ ３４ ６３７号は、この種の制御回路を開示してい る。制御回路内のエラーを確実に検出するために、この周知の制御回路の入力信 号（ホイールセンサにより発生した信号）は、全く同一に設計されプログラムさ れた２つのマイクロコントローラによって、個別に並行して処理される。両マイ クロコントローラの出力信号が一致したかチェックされる。異なる場合、制御は 停止又は切り離され、これにより制御を介さないブレーキシステムの動作性が保 たれる。従って、周知の制御回路は２つの回路における冗長な信号処理に基づい ている。この冗長性の唯一の目的は不具合を確実に検出し、不具合が発生した場 合に制御を切り離すことである。この切り離し機構も同様な理由で冗長性を多く 含 んでいる。 このような並列動作のマイクロコントローラによる冗長な信号処理により、構 造が複雑になるのは言うまでもない。 ドイツ特許第４１ ３７ １２４号で説明されたこの種の回路の他の構成では 、センサ信号又は入力信号は、２つの回路に並列に送られる。しかし、２つのう ち一方の回路のみが全体の複雑な信号処理を行う。監視（monitoring）が第２の 回路の主要目的である。従って、簡素化された制御アルゴリズム及び簡素化され た制御理念により、結果の調整及び形成の後に入力信号は処理される。更に改良 されたマイクロコントローラ内で処理された信号と比較することにより、適切で 決定的な動作を許可するための信号を発生するために、この簡素化された処理は 十分に機能する。 この周知回路により行われた信号処理も制限はあるが冗長性を多く含んでいる 。実際の信号処理を行う改良されたマイクロコントローラの他に、簡単にされて はいるが依然として複雑な制御アルゴリズム計算のための第２の集積回路が必要 である。 本発明の目的は、制御の信頼性及びエラー検出の安全性を低下することなく、 前述したようなタイプの制御回路の構成を更に簡単にすることである。従来は全 てのタイプのエラーを含めることは不可能であったので、安全性の大幅な向上が 求められている。 以前は信号処理の冗長性（即ち、エラーの場合の確実な切り離しのためのいわ ゆる”受動的”冗長性）は、ブレーキシ ステムに適した制御回路において絶対必要な要素と考えられていたので、２つの 並列データ処理回路構成が必要であったが、本発明はこのような冗長性に関する 必要性をなくす回路を提案する。その回路として、同一の結果となる２つの異な る計算動作が、連続的に又は離れた時間に単一のマイクロコントローラ内で行わ れる。次に両計算動作の結果が比較される。更に、マイクロコントローラの動作 性が、周知のエラー検出方法により常にチェックされる。 本発明による制御回路は、回路構成を簡素化し（即ち１つのマイクロコントロ ーラのみが必要となる）、同時に従来の回路に匹敵、成いはそれ以上の不具合に 対する安全性を確保している。全く同一にプログラムされた並列動作のマイクロ コントローラが使用される場合、動作時に両回路内で同一のエラーが同時に発生 することがある。これは例えば、同一材料群（batch）から取られた２つの集積 回路内に同様に影響するマスクエラーによるものである。このような処理エラー も、異なるアルゴリズムに従って行われるデータ処理により検出される。 ソフトウエアにより行われる一般的で異なるエラー検出法が、マイクロコント ローラ全体を継続的にチェックするために用いられる。コントローラの各動作に 関する自己テスト、いわゆる特徴分析（signature analysis）による動作時のリ ードオンリーメモリ（ＲＯＭ）のテスト、静的及び動的エラーに対するテストサ ンプルを用いたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のチェックは、このエラー検 出に適用できる周知 の方法の中の幾つかの方法である。 本発明の一実施例において、入力信号が処理される計算動作は少なくとも部分 的に表に格納された値をアクセスすることにより行われる。例えば、計算結果は 表から読出したデータと比較される。データ処理にエラーが存在するとき、自動 的に差異が存在する。本発明の他の実施例において、前記マイクロコントローラ は前記モニタ回路が前記制御回路が正常に動作しているとき、及び前記マイクロ コントローラによりモニタされた機能が正常のとき、二値信号例えば所定周波数 及び所定波形のパルス列信号を前記モニタ回路に供給する。エラーが存在しない とき、前記二値信号の特徴値、例えば周波数パルスデューティー比は必ず所定制 限値以内の値である。 前記二値信号の代わりに数値信号を使用して前記モニタ回路に前記マイクロコ ントローラの正常動作又はエラーの存在を知らせることも可能である。 エラーを検出する他の方法は、前記マイクロコントローラの入力信号、可能性 に関するその計算結果及び（又は）中間的結果をチェックし、”有り得ない”結 果又は結果の組み合わせを示す信号を前記モニタ回路に送信することである。 本発明の他の好適特徴によれば、前記マイクロコントローラにより制御される 油圧バルブの電気的特性、前記油圧バルブ及び前記電子回路への供給電圧の大き さ、及び不具合が生じた際に制御を切り離すために用いるスイッチの状態は、前 記マイクロコントローラ又は前記モニタ回路のモニタ動作に組み込まれる。更に 、前記油圧バルブの電気的接続ライン及 び電気部品は、ライン障害、回路の短絡又は漏電に関して、前記マイクロコント ローラ及び（又は）モニタ回路によりチェックされる。クロックジェネレータ、 タイマー等の制御回路の他の構成要素も一般にモニタ動作に含まれる。 更に、スイッチオン又はスイッチオフテストにより、及び（又は）前記マイク ロコントローラにより発信されたテスト信号により前記モニタ回路の動作をチェ ックするのが望ましい。従って、テスト回路自身も含む全回路がテスト対象とな る。 本発明の他の好適特徴によれば、不具合はマイクロコントローラ及び（又は） モニタ回路により評価され、不具合の持続時間又は単位時間当たりの頻度が所定 許容閾値を超えた場合にのみ、制御は停止又は切り離される。一般に短時間の不 具合はブレーキ動作に対して影響を及ぼさないか又は無視できる。比較的害の少 ないエラー又は希に発生するエラーは少なくとも検出される。ブレーキ動作を危 険に晒すような重大なエラーにより、制御回路は切り離される。又、エラーに対 する応答として、ＡＢＳ又はＴＣＳ制御が行われているか、或いは現時点で制御 が行われているかを処理に組み込むことができる。 本発明の他の利点及び用途は図面を参照して行われる実施例の詳細な説明によ り明らかになる。 図１は本発明による制御回路の基本要素を示すブロック図。 図２は図１の制御回路のマイクロコントローラ構成の詳細を示す。 図３は図１の制御回路のマイクロコントローラ内で計算結果の一致をチェック するためのフローチャート。 図４は循環形式分析によるエラー検出動作を示すフローチャート。 図１に示すように、本発明に重要な制御回路要素は、単一チップマイクロコン トローラ１、モニタ回路２、油圧バルブ（図示されず）のバルブコイルＶ１、Ｖ ２、Ｖｎへの電流供給を接続及び切り離す半導体スイッチ又はリレーＳ１である 。トランジスタＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１ｎの作動経路内に、各々２つの入力を有す るＡＮＤゲートＧ１、Ｇ２、Ｇｎが設けられ、各ＡＮＤゲートの一方の入力はマ イクロコントローラ１に接続され、他方の入力はモニタ回路２に接続されている 。又、図１では、警告ランプＷＬ用の作動トランジスタＳ１Ｗ１、２つの集積回 路、即ちマイクロコントローラ１及びモニタ回路２の動作サイクルを発生するク ロックジェネレータＴＧ１、ＴＧ２が示されている。図１は又、このマイクロコ ントローラに入力Ｅ１、Ｅ２を介してホイールセンサ信号（Ｅ１を介して）及び 他の情報（Ｅ２を介して）を提供する複数ラインを示している。端子ＶC1及びＶ C2はマイクロコントローラ１とモニタ回路２に対する電圧供給を行い、バルブＶ １、Ｖ２、Ｖｎの電圧は半導体スイッチＳ１を介してバッテリーＵBから与えら れる。 更に、ＡＮＤゲートＧ３が半導体スイッチＳ１の作動経路内に提供され、ＡＮ ＤゲートＧ３は半導体スイッチＳ１に対するイネーブル信号を送る。モニタ回路 ２及びマイクロコン トローラ１が誤動作のないことを判断し、対応する信号をＡＮＤゲートＧ３に送 ると、スイッチＳ１は作動される。 分圧器Ｒ１、Ｒ２の中間接点はマイクロコントローラ１の入力Ｅ３に導かれる 。この入力により、マイクロコントローラはバルブコイルＶ１、Ｖ２、Ｖｎの供 給電圧の存在及び大きさをチェックする。バルブ作動トランジスタＳ１１，Ｓ１ ２、Ｓ１ｎのスイッチ状態は、入力Ｅ４、Ｅ６を介してマイクロコントローラ１ に転送される。ライン障害、即ちバルブコイルＶ１．Ｖ２、Ｖｎへの経路内に生 じた短絡又は（過大）漏電も、入力Ｅ４〜Ｅ６を介して分かる。他のモニタ動作 は入力信号を論理的に組み合わせ、それらをバルブ作動信号と比較することによ り行われる。 マイクロコントローラ１及びモニタ回路２は双方向に導かれる信号ラインより 相互接続される。ラインＷＤ（watch dog）を介して、マイクロコントローラ１ は二値信号又は数値信号をモニタ回路２に送出し、マイクロコントローラ１の正 常動作及び正常状態に関する情報、及びマイクロコントローラによってモニタさ れた機能を提供する。幾つかの機能を次に説明する。ワォッチドッグ信号ＷＧ、 又はその周波数、パルス形状又は数値内容は、不具合が無ければ所定制限値内に ある。更に、入力Ｅ１、Ｅ２を介して受信された情報及び測定値、特にホイール の回転運動を示す信号を、可能性についてチェックできる。 測定値又は測定値の組み合わせが、”ありそう（plausible）にない”状態（ 例えば物理的に不可能な状態）を示す場合、 エラーが必ず発生している。そのエラーはワォッチドッグ信号ＷＧによりモニタ 回路へ転送される。モニタシステムの構成に依存して、エラーにより制御は即座 に切り離されるか、又は発生したエラーは”評価され（assessed）”、評価の結 果に応じて異なる応答が生じる。短時間であれば許容できるエラーもあるが、そ うでないエラーは走安性（driving stability）又はブレーキ動作に対して危険 を与え、それ故、制御の瞬時切り離しを必要とする。数多くの変形例が、エラー 及び応答のタイプに関して可能である。 本発明による制御回路の他の主要な特徴を、図１の実施例と組み合わせて図２ の実施例により説明する。いわゆる制御理念を含み、アンチロック又はトラクシ ョン滑り制御動作時に必要となり、入力信号の関数としてバルブ制御信号を発生 し、各々部分的に複雑な計算処理又はアルゴリズムは、本発明により、少なくと も連続的に或いは時間的に離れて実行される。異なる計算方法又はアルゴリズム が、連続的又は時間的に離れた計算動作の少なくとも一部として選択され、これ らは同一結果又は中間的な結果を生じる。動作の計算に表の値も使用できる。同 一計算動作に対して異なる計算方法又はアルゴリズムを適用すると、マイクロコ ントローラが構造的欠陥又はプログラムエラー又は他の理由の不具合を有する場 合、結果の不一致又は中間的な結果を生じる。 本発明による図２の制御回路のマイクロコントローラ１は、プロセッサの実質 的主要部３及び追加の回路４を具備する。分離の氷平点線はこの違いを示す。主 プロセッサ部はプロセ ッサユニットＡＬＵ、リードオンリーメモリＲＯＭ及びランダムアクセスメモリ ＲＡＭを含む。更にペリフェラル入力ポート及びペリフェラル出力ポートが設け られている。これらの回路を介して入力信号は受信され、出力信号は送信される 。上記ユニットは信号ラインにより接続されている。信号ラインの送信方向は図 ２の矢印で示されている。 追加回路４を有するマイクロコントローラ要素は、結果レジスタＡ及びＢを含 み、これらのレジスタは本発明の必須の要素であり、連続的又は時間的に離れた 計算動作の結果及び／又は中間的な結果を記録する。マイクロコントローラの主 部３のプロセッサＡＬＵから結果レジスタＡ、Ｂまでの信号ライン、即ちバスは 図２で参照符号７、７Ａ及び７Ｂにより示されている。メモリコマンドはライン ８’、８”を各々介してレジスタＡ又はＢに送信される。 レジスタＡ及びＢの内容はコンパレータ９に供給され、このコンパレータは比 較した信号の完全一致又は不完全な一致、即ちそれらの違いを検出する。最終的 には、コンパレータの出力信号はユニット１０で評価される。そして評価された 比較結果は、ワォッチドッグ信号ＷＤの内容又は特徴を決定し、信号ＷＤは図１ に示すようにモニタ回路２へ送られる。勿論、入力Ｅ３〜Ｅ６を介してユニット １０に受信された例えば他のテスト動作のデータ及びテスト結果を、ワォッチド ッグ信号ＷＤを発生する前に計算に入れることができる。 マイクロコントローラ１のユニット１０及び／又はモニタ回路２によって行わ れる比較結果の評価において、エラー即 ち差は、そのタイプ、持続時間又は周波数、又はエラーの重大性に応じて制御に 用いるために適切に評価される。この評価の結果は、その制御が停止又は切り離 しか、即座に又は遅延して行われるか、一次的又は永久的かを判断する。 図３のフローチャートはこのプログラムを簡単に示すもので、本発明の重要部 であり、図２で説明された結果レジスタＡ及びＢを介して実行される。図３には 各ステップ及びコマンドが示されている。前記比較において差が生じなかった場 合、計算プログラムは継続され、そうでない場合、制御を切り離すコマンドが発 生される。 更に、マイクロコントローラ内部でエラー検出をする周知のソフトウエア法を 適用することにより、本発明による制御回路の安全性及び信頼性が向上する。一 般的なテスト、自己テスト、特徴分析等が、マイクロコントローラの接続又は切 り離しについて、又は他の周期的出来事に応じて、動作期間中に例えば所定時間 間隔で、及び循環的に繰り返えされる。リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）内でエ ラーにより変化する情報は、周知の特徴分析によりリードオンリーメモリの内容 をチェックすることにより検出できる。図３のフローチヤートはこの方法に関す る。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）内では、アドレッシング、格納、読出し に関する静的及び動的エラーは周知の方法によりテストサンプルを用いて検出で きる。例えば、反転要素はメモリに均一値で入力され、続いて他の全要素が正し い内容についてチェックされる。１つのセルの各読出し動作の後、テストセルが チェックされる。こ の動作は全要素に付いて繰り返される。第２のテストランが全メモリの反転メモ リスペース割り付け（inverse memory space allocation）を用いて実行される 。 図４のフローチャートはリードオンリーメモリをチェックするための循環的に 繰り返される特徴分析の各ステップを示す。メインプログラムはプログラムラン によって許可されたとき、決定された時間に特徴分析を開始する。各プログラム ステップ、それらの順序及び決定点を図４に示す。コマンド１１（チェック用に ＲＯＭセルの内容を得る）からコマンド１３（メインプログラムに戻る）のサイ クルは全ＲＯＭセルについて連続的に繰り返される。エラー検出を目的として、 その結果はプログラムステップ１２内のプログラムされた所定値と比較される。 タイマーの動作、その時間的動作、インクリメント（increment）又はデクリ メント（decrement）等の形成は他のサイクルテストでチェックされる。 最後に全テストの結果はワォッチドッグ信号ＷＤ内に記録され、モニタ回路２ に送信される。 従って、本発明により制御回路は単一マイクロコントローラに基づいて、モニ タ回路と結びついて構成される。異なるタイプのエラー信号送信及び瞬時検出（ これは本発明の必須の内容）はデータ処理により、即ち周期的及び循環的に繰り 返されるテストと結びついた異なるアルゴリズムに従う連続的又は時間的に離れ た計算動作により保証される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クランツ、トーマス ドイツ連邦共和国、61191 ロスバッハ、 ブルーネンシュトラーセ 42

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アンチロック制御（ＡＢＳ）及び（又は）トラクション滑り制御（ＴＣＳ） を有する自動車ブレーキシステムに使用され、各ホイールの回転運動を示すセン サ信号を評価及び処理し、ブレーキシステムの圧力流体内に挿入された電気的に 開閉可能油圧バルブに送られるブレーキ圧制御信号を発生、及び（又は）エンジ ントルク制御信号を発生する回路、及び障害発生時に制御を部分的又は全体的に 停止又は切り離す回路を含む制御回路であって、 前記センサ信号を少なくとも部分的に異なるアルゴリズムに従って連続的に又 は離れた時間に少なくとも２回計算処理する単一チップマイクロコントローラ（ １）により、前記センサ信号からバルブ制御信号を得て、 この計算動作の結果及び（又は）中間的結果は一次的に格納され、一致するか 比較され、チェックされ、 計算結果どうし又は中間的結果どうしの差異はモニタ回路（２）に送信され、 及び 前記マイクロコントローラ（１）は各動作に基づいて、又は他の周期的出来事 の関数として継続的にチェックされ、このチェックはテスト、自己テスト、リー ドオンリーメモリの特徴分析（図４）及び（又は）周知のエラー検出方法に従っ て動作中に循環的に繰り返されることを特徴とする制御回路。 ２．前記計算動作は少なくとも部分的に表に格納された値を使用して行われるこ とを特徴とする請求項１記載の制御回路。 ３．前記マイクロコントローラ（１）は前記制御回路に不具合がなく、前記マイ クロコントローラ（１）によりモニタされた機能が正常の場合、所定周波数及び 所定波形の二値信号（ＷＤ）を前記モニタ回路（２）に送ることを特徴とする請 求項１又は２記載の制御回路。 ４．前記二値信号（ＷＤ）はパルス列信号であり、前記制御回路が正常動作して いる場合、この信号のパルス時間とパルス停止時間は所定制限値の範囲以内であ ることを特徴とする請求項３記載の制御回路。 ５．前記マイクロコントローラ（１）は、前記制御回路及び前記マイクロコント ローラ（１）によりモニタされた機能に不具合が無いことを示すために、前記モ ニタ回路（２）に数値信号を発信することを特徴とする請求項１又は２記載の制 御回路。 ６．前記マイクロコントローラ（１）の入力信号、前記計算結果及び（又は）前 記中間的結果は可能性に関してチェックされ、”有り得ない”信号又は結果又は 結果の組み合わせの発生はエラーとして判断され、前記モニタ回路（２）に信号 送信されることを特徴とする請求項１乃至４の１項に記載の制御回路。 ７．前記マイクロコントローラ（１）により作動する前記油圧バルブの機能と、 前記油圧バルブ及び前記電子回路（１、２）に対する供給電圧（ＵB，ＶC1，ＶC 2）の大きさ、及び前記制御を切り離すために使用される１つ又は複数のスイッ チ（Ｓ１）の状態は、前記マイクロコントローラ（１）のモニタ動作に組み込ま れることを特徴とする請求項１乃至６の１項に記載の制御回路。 ８．前記油圧バルブの接続ライン及び（又は）電気部品はライン障害、短絡又は 漏れ電流について前記マイクロコントローラ（１）及び（又は）モニタ回路（２ ）によりチェックされることを特徴とする請求項１乃至７の１項に記載の制御回 路。 ９．前記モニタ回路はスイッチオン又はスイッチオフにより、及び（又は）前記 マイクロコントローラ（１）により発信されたテスト信号により、その動作がチ ェックされることを特徴とする請求項１乃至８の１項に記載の制御回路。 １０．前記マイクロコントローラ（１）及び（又は）モニタ回路（２）は、不具 合の持続時間又は単位時間当たりの不具合の頻度が所定許容閾値を超えた場合、 その不具合を判断し前記制御を停止又は切り離すことを特徴とする請求項１乃至 ９の１項に記載の制御回路。 １１．前記マイクロコントローラ（１）及び（又は）前記モニタ回路（２）は、 前記プレーキ動作に危険性を与える不具合が発生した場合、その不具合を判断し 前記制御を切り離すことを特徴とする請求項１乃至１０の１項に記載の制御回路 。