JPH09505251A - 電子式ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 中央モジュールとおよび車輪または車輪グループに割り当てられたブレーキモジュールとを有し、これらが相互に代替可能な電子式ブレーキ装置が記載されている。種々の追加手段により、構成部品が故障したときの改良された非常運転方式が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 電子式ブレーキ装置 従来の技術 電子式ブレーキ装置はドイツ特許公開第４０２２６７１号から既知である。 発明の利点 本発明は有利な非常運転方式を有する電子式ブレーキ装置に関するものである 。 図面の説明 本発明の実施態様を図面により説明する。 ここで図１は電子式制御装置の好ましい実施態様の全体ブロック回路図を示し 、一方図２および図３には本発明による非常運転方式が流れ図により示されてい る。 図１は中央モジュール１およびブレーキモジュール２ａおよび２ｂを有する分 散形電子式ブレーキ装置を示す。中央モジュールは、ＡＢＳ−ＡＳＲ計算を実行 する課題を有し、ブレーキ力の分配を行いかつ車輪固有のブレーキ圧力目標値ｐ ｗ１ないしｐｗ４を求める。中央モジュール１はそこから中央モニタリングを行 ってもよい。中央モジュール１はたとえばバスインタフェースを有するマイクロ コンピュータであってもよい。中央モジュール１自身はセンサまたはアクチュエ ータと直接結合されていない。好ましい実施態様においては、中央モジュールは 冗長設計であってもよい。中央モジュール１とブレーキモジュール２ａおよび２ ｂとの間の結合は、たとえば好ましい直列バス系統３（たとえばＣＡＮ）である 。中央モジュール１が冗長設計の場合、同様に冗長設計のバス系統３が選択され る。 ブレーキモジュール２ｂは、車軸好ましくは後車軸またはブレーキ回路の車輪 固有のブレーキ値を制御する独立ユニットである。モジュール２ｂには付属車輪 の車輪速度ｎ３およびｎ４が供給され、これらはここからさらに中央モジュール に供給される。さらに、個々の車輪のブレーキ圧力を制御することがこのモジュ ールの課題である。このために、ブレーキ圧力の実際値ｐｘが測定される。ブレ ーキを目標ブレーキ圧力に調節するために、信号ｉｗが対応するアクチュエータ ４ｃおよび４ｄを制御する。ブレーキ圧力の代わりにブレーキ圧力を決定する他 の値（たとえばアクチュエータを操作するモータの電流、回転速度または回転角 ）を求めてもよい。ブレーキモジュール２ｂは、好ましくは冗長設計のマイクロ コンピュータに基づく、通信系統とのインタフェースを有するインテリジェント ユニットである。冗長設計の場合、１つの車輪のブレーキ作動に必要な部分機能 が、チャネルの相互モニタリングを有するコンピュータシステムのそれぞれのチ ャネルに分割されていることが好ましい。 後続の電気作動アクチュエータを操作するためのパワーエレクトロニクもまた モジュール２ｂ内に含まれている。 ブレーキモジュール２ａはブレーキモジュール２ｂと同じ機能を実行する。ブ レーキモジュール２ａは前車軸に割り当てられている。ブレーキモジュール２ａ はさらにペダルセンサ５とも結合され、ペダルセンサ５はドライバ希望を冗長的 に測定する（ペダル７のストロークｈｐおよびペダル７によりシリンダ６内に発 生される圧力ｐｚ）。ペダル力の測定もまた可能である。 モジュール２ａもまた、好ましくは冗長設計のマイクロコンピュータに基づく インテリジェントユニットである。冗長設計の場合、車輪のブレーキに対し必要 な機能が２つのチャネルに分割されかつこの機能は相互モニタリングを行う。中 央モジュールが故障したとき、モジュール２ａはある程度の故障診断機能も受け 持つことができる。 アクチュエータ４ａおよび４ｂにより発生される圧力ｐは、それぞれの切換ユ ニット８ａないし８ｂを介して車輪ブレーキに供給される。正常運転においては 、切換ユニットは、アクチュエータ４と車輪ブレーキとの間で結合が形成される ように操作される。 モジュール２ａが割り当てられているブレーキ回路は、油圧バックアツプもま た備えている。ブレーキペダル７は油圧ブレーキシリンダ６と結合されている。 したがって、切換ユニット８が故障したときでも、車輪ブレーキシリンダ内の圧 力は調節可能である。中央モジュール１には通常車輪回転速度ｎおよびペダルセ ンサ信号ｈｐおよびｐｚが供給される。 正常運転においては、ドライバ希望を示すペダルセンサ信号ｈｐおよびｐｚも またモジュール２ａから通信系統を介して中央モジュール１に伝送される。中央 モジュール１において、ドライバ希望は所定の特性曲線に基づき各車輪ブレーキ に対する目標圧力値に変換される。この目標圧力値は、通信系統を介して、前車 軸のブレーキのためのブレーキモジュール２ａおよび後車軸のブレーキのための ブレーキモジュール２ｂに供給される。このときブレーキモジュール２ａおよび ２ｂは所定の目標ブレーキ圧力を圧力制御回路の範囲内で制御する。この場合、 ドライバ希望から目標圧力を決定するときに、ブレーキ力分配、カーブ走行、個 々の車輪ブレーキの異なる当接圧力等の種々の要因が考慮される。 モジュールの冗長設計に対して種々の実施態様が考えられる。好ましい実施態 様においては、それぞれのモジュール内に含まれるマイクロコンピュータが２チ ャネルで構成されている。すなわち、マイクロコンピュータは相互に冗長な２つ のコンピュータコアからなり、コンピュータコアは相互に独立に、割り当てられ た機能を計算する。好ましい実施態様においては、計算機能は２つのコンピュー タコアのそれぞれにより実行され、また両方のコンピュータコアからの計算結果 に基づきそれぞれのモジュールの機能エラーが検出される。他の有利な実施態様 においては、モジュールはそれぞれ相互に冗長な２つのマイクロコンピュータを 有し、この場合メインコンピュータは２つの冗長マイクロコンピュータの１チャ ネルマイクロコンピュータとしてモニタされる。両方のコンピュータの計算結果 のうちの少なくとも１つを比較することにより、この実施態様においてもまたそ れぞれのモジュールにおいて発生した機能エラーが検出される。 この設計の場合、次のような非常運転方式がとられる。 中央モジュール１が故障したときまたはエラーを有するとき、ブレーキモジュ ール２ａがその機能の一部を受け持つことになる。ブレーキモジュール２ａはす べての目標ブレーキ圧力ｐｗを求めかつそのうちの２つをモジュール２ｂに伝送 する。ＡＢＳおよびＡＳＲ運転は実行されない。ブレーキモジュール２ａおよび ２ｂは、サイクリックに発生する中央モジュールの状態情報を評価することによ り中央モジュールの故障を相互に独立に検出可能である。 通信系統が故障したときまたは通信系統がエラー挙動を示したとき、モジュー ル２ａにより両方の前車輪におけるブレーキ圧力が制御される。モジュール２ｂ は遮断される。この場合、故障は状態情報が現れないことにより検出される。 ペダルセンサ機構に故障が発生したとき、油圧バックアツプへの切換が行われ すなわち切換ユニットは指示された状態になる。ブレーキモジュール２ａはバッ クアツプから発生された圧力値ｐｘを伝送し、その値を中央モジュールに供給し 、中央モジュールはその圧力値ｐｘをモジュール２ｂに割り当てられたブレーキ に対する圧力目標値を求めるための設定値として評価する。 モジュール２ａ自身が故障したときまたはモジュール２ａ内に顕著なエラーが 発生したとき、油圧バックアツプが作動する。エラー検出は冗長な処理チャネル の信号の比較により行われる。 マイクロコンピュータの後続の構成グループ内（たとえばパワーエレクトロニ ク内）にエラーが発生したとき、同様に油圧バックアツプに切り換えられる。ブ レーキモジュール２ｂの機能はそのまま保持される。 ブレーキモジュール２ｂ内にエラーまたは故障が発生したとき、ブレーキモジ ュール２ｂは遮断される。 この非常運転方式が、モジュール２ａにおいてランされるプログラム部分に関 して、図２および図３の流れ図に示されている。ここで図２はエラー検出の方法 を示し、一方図３にはエラーが発生したときに行われる非常運転手段が示されて いる。 図２に示すプログラム部分が所定時点においてスタートした後、第１のステッ プ１００において、中央モジュールからブレーキモジュール２ａに通信系統を介 して伝送された状態情報ならびにペダルストロークｈｐおよびシリンダ６内に発 生された圧力ｐｚが読み込まれる。さらにステップ１００において、種々の計算 結果、たとえば目標圧力と実際圧力との制御偏差に対する尺度、制御偏差に基づ いて計算されたそれぞれの車輪ブレーキに対する操作信号等が両方のコンピュー タコアないしはコンピュータに読み込まれる。これらの計算結果のうちの少なく とも１つが、ステップ２１２において、他のコンピュータコアないしコンピュー タから得られた結果と比較され、ここで計算結果に著しい偏差があるときにモジ ュール２ａのエラーが検出される（ステップ１０２）。さらに、モジュールのパ ワーエレクトロニクの検査が行われる。モジュール２ａがエラーとして検出され たとき、ステップ１０４において、フラッグＦ１が値１にセットされる。計算結 果 の比較がモジュール２ａの正しい機能を示したとき、次のステップ１０６におい て、バス系統３が故障しているか否かが検査される。これは中央モジュールから ブレーキモジュール２ａに伝送される状態情報の検査により行われる。ブレーキ モジュール２ａからいかなる状態情報も受け取られないとき、バス系統のエラー が検出される。この場合、ステップ１０８により、フラッグＦ２が値１にセット される。ブレーキモジュール２ａから状態情報が受け取られたとき、ステップ１ １０において、中央モジュールがエラーを有しているか否かが検査される。エラ ーの検出のために、中央モジュールは所定の時間経過後ないしは所定の時間間隔 で状態情報をブレーキモジュールに送っている。ブレーキモジュール２ａにより 状態情報が正しく受け取られなかったとき、状態情報がたとえばエラーレベルを 有するときまたは状態情報が誤った時点に受け取られたとき、これらにより中央 モジュール１内のエラーが検出される。この場合、フラッグＦ３が値１にセット される（ステップ１１２）。中央モジュールが明らかにエラーなく作動したとき 、ステップ１１４において、ペダルセンサユニットが正しい測定結果を与えてい るか否かが検査される。これは、ステップ１１４において、ペダルストロークｈ ｐおよび圧力ｐｚに対する値の比較により行われる。これらの値が公差範囲内に 入っているとき、ペダルセンサユニットの正しい機能が検出されかつブレーキ装 置の運転にエラーがないと推定される。逆の場合、ペダルセンサユニットの故障 が検出され、かつステップ１１６において、フラッグＦ４が１にセットされる。 ステップ１０４、１０８、１１２、１１４および１１６の後にプログラム部分は 終了されかつ所定の時間経過後反復される。 それぞれのエラーの場合にとられる手段を図３に示す流れ図により説明する。 この場合もまた、図示のプログラム部分は所定の時点においてスタートされる。 第１のステップ２００において、フラッグＦ１が値１を有しているか否か、すな わちブレーキモジュール２ａ内にエラーが検出されたか否かが検査される。結果 が肯定の場合、ステップ２０２により、切換弁８ａおよび８ｂに対する切換信号 が発生されかつ前車軸の油圧ブレーキ作動が導入される。その後プログラム部分 は終了されかつ所定の時間経過後反復される。 フラッグ１が値０にセットされているとき、すなわちモジュール２ａが機能的 に正常であるとみなされたとき、ステップ２０４において、フラッグ２が値１を とったか否かについてフラッグ２が検査される。これが肯定の場合、通信系統に 故障があることが検出される。したがって、ブレーキモジュール２ａは付属の車 輪に対する目標圧力値を求めかつこれを制御する。したがって、ステップ２０５ において、ペダルストロークｈｐならびに車輪内の実際圧力ｐｘｉが読み込まれ る。その後ステップ２０６において、ペダルストロークおよび場合により他のパ ラメータに基づいて個々の車輪目標値ｐｗｉが決定される。その後ステップ２０ ８において、それぞれの実際圧力が、各車輪に対する所定の目標圧力に一致する ように制御される。その後プログラム部分は終了される。 フラッグ２が値１を有していないとき、問い合わせステップ２１０において、 第３のフラッグにより中央モジュールの機能の正常性が検査される。フラッグ３ が値１を有しているとき、中央モジュールの故障が検出され、それに続いてステ ップ２１２において、ブレーキモジュール２ａがペダルストロークｈｐおよび車 輪ブレーキの実際圧力値ｐｘｉを読み込む。それに続くステップ２１４において 、前車軸の車輪ブレーキに対する圧力目標値ｐｗＶＡｉならびに後車軸の車輪ブ レーキに対する目標値ｐｗＨＡｉが、ペダルストロークｈｐならびに場合により その他の運転変数に基づいて決定される。それに続くステップ２１６において、 後車軸の車輪ブレーキに対する目標圧力値が通信系統を介してブレーキモジュー ル２ｂに伝送され、ステップ２１８において、前車軸の車輪ブレーキ内の圧力が それぞれ所定の目標値に制御される。その後プログラム部分は終了される。ステ ップ２１０において、フラッグ３が値１を有していないと判定されたとき、問い 合わせステップ２２０において、フラッグ４が値１であるか否かが検査される。 フラッグ４が値１を有しているとき、ペダルセンサユニットの故障が検出され、 それに続いてステップ２２２において、電磁弁８ａおよび８ｂの切換が行われる 。これにより、前車軸ブレーキの油圧ブレーキ作動がペダル操作により可能とな る。ステップ２２２に続くステップ２２４において、車輪ブレーキ内の実際圧力 値ｐｘｉが読み込まれかつ中央モジュールに伝送される。その後プログラム部分 は終了される。 ステップ２２０において、フラッグ４もまた値１を有していないことが判定さ れたとき、ブレーキ装置の運転にエラーがないことが検出される。したがって、 ステップ２２６において、中央モジュールにより伝送される車輪ブレーキのため の目標圧力値、ペダルストロークｈｐ、ペダル圧力ｐｚ、前車軸車輪の車輪回転 速度ｎｉならびに前車軸の車輪ブレーキの実際圧力ｐｘｉが読み込まれる。それ に続くステップ２２８において、ペダルストロークｈｐ、圧力ｐｚならびに車輪 回転速度が中央モジュールに伝送され、それに続くステップ２３０において、そ れぞれの車輪ブレーキ内のブレーキ圧力が中央モジュールから伝送された所定の 目標値により制御される。その後プログラム部分が終了されかつ所定の時間経過 後反復される。 対応するプログラムステップがブレーキモジュール２ｂ内で実行される。この 場合、モジュールそれ自身内にエラーがあったときおよび通信系統が故障してい るとき、これらが対応する手段により検出されてモジュールは遮断される。この とき、後車軸のブレーキ作動はいずれの場合も油圧ブレーキ装置を介して行われ る。中央モジュールが故障したときおよびペダルセンサユニットが故障したとき は、ブレーキモジュール２ｂが付属の車輪ブレーキに対する圧力目標値をブレー キモジュール２ａから読み込みかつ車輪ブレーキ内の圧力を制御する。 好ましい実施態様において行われる個々の車輪ブレーキのブレーキ圧力制御の ほかに、有利な実施態様においては、個々の車輪ブレーキ制御の代わりに１つの 車軸のブレーキ圧力の制御が行われる。さらに他の有利な実施態様においては、 ブレーキ圧力制御の代わりにブレーキトルク、ブレーキ作動、電流、ブレーキ装 置の位置、車両減速度等の制御を行うようにしてもよい。この場合、目標ブレー キ圧力の代わりに対応するパラメータの目標値が、中央モジュールにより求めら れかつブレーキモジュールに伝送されるかないしは非常運転においてブレーキモ ジュールにより求められる。 ペダルセンサユニットがブレーキモジュール２ａと結合されている図示の装置 のほかに、他の有利な実施態様においては、ブレーキモジュール２ｂまたは両方 のブレーキモジュールとの結合を行ってもよい。第１の場合には、図示の非常運 転方式がモジュール２ｂの範囲内で行われ、一方後者の場合には、通信系統が故 障したとき、ペダル操作による制御が後車軸ブレーキに対してもまた可能となる 。 好ましい実施態様においては、ブレーキモジュールが車輪ブレーキまたは車軸 の範囲内で直接固有の制御装置として装着されている。この場合、中央モジュー ルはブレーキモジュールから場所的に離されかつブレーキ機能のほかにエンジン 制御、変速機制御等の他の機能も実行可能である。他の有利な実施態様において は、モジュールが中央の制御装置内に一緒に組み込まれている。 他の有利な実施態様において、圧力目標値が、ブレーキモジュール２ａにおい て、ドライバ設定値からおよび場合により通信系統を介しておよび／または直接 供給されるその他の運転変数から計算されかつ通信系統を介して他の要素に伝送 される。さらに、油圧ブレーキ装置の代わりに、本発明による非常運転方式が使 用された空圧ブレーキ装置または純粋な電気式ブレーキ装置が設けられてもよい 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シューバート，ペーター ドイツ連邦共和国 74321 ビーティクハ イム―ビッシンゲン，ハオプトシュトラー セ 45 (72)発明者 ビンダー，ユールゲン ドイツ連邦共和国 70599 シュトゥット ガルト，ヴァイスドルンヴェーク ２ (72)発明者 ハインソーン，ライナー ドイツ連邦共和国 71732 タム，ウルマ ー・シュトラーセ 35 (72)発明者 ケラー，フリーダー ドイツ連邦共和国 75015 ブレッテン, オット―ハーン―シュトラーセ 25／３ (72)発明者 ショック，エーバーハルト ドイツ連邦共和国 71706 マルクグレー ニンゲン，ウルメンヴェーク 25 (72)発明者 アオッペルレ，ベルント ドイツ連邦共和国 71723 グロースボッ トヴァー，ヴァルトシュトラーセ 10 (72)発明者 ケルナー，アンドレアス ドイツ連邦共和国 71732 タム，カルル ―マンメレ―シュトラーセ ９ (72)発明者 ホル，エーバーハルト ドイツ連邦共和国 71701 シュヴィーベ ルディンゲン，ルートヴィヒズブルガー・ シュトラーセ ２ (72)発明者 ブレッシング，ペーター ドイツ連邦共和国 74078 ハイルブロン, ブルグンダーシュトラーセ 95

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．中央モジュールと車輪または車輪グループに割り当てられたブレーキモジ ュールとが設けられ、 ブレーキモジュールが通信系統を介して中央モジュールに結合され、ブレーキ モジュールは通信系統を介して中央モジュールにセンサ信号を送りかつ中央モジ ュールから目標値を受け取り、 ブレーキモジュールが車輪に付属の電気作動アクチュエータにより目標値を設 定する、 電子式ブレーキ装置において、 中央モジュールが故障したとき、少なくとも１つのブレーキモジュールが少な くとも割り当てられている車輪または車輪グループのための目標値を計算するこ とを特徴とする電子式ブレーキ装置。 ２．中央モジュールが故障したとき、ブレーキモジュールがすべての車輪ブレ ーキのための目標値を計算し、通信系統を介してこれらの目標値を対応するブレ ーキモジュールに供給することを特徴とする請求項１のブレーキ装置。 ３．ドライバによるブレーキペダルの設定値を測定するための少なくとも１つ の測定装置がブレーキモジュールに割り当てられ、かつこのブレーキモジュール がブレーキペダルの設定値の関数として目標値を計算することを特徴とする請求 項１のブレーキ装置。 ４．ブレーキペダルがさらに圧力発生器として形成され、かつ切換ユニットを 介して少なくとも１つのブレーキ回路のブレーキと結合可能であり、ここでブレ ーキモジュールが故障したとき、モジュールに付属のブレーキ回路をブレーキペ ダルにより操作可能な圧力発生器と結合可能であることを特徴とする請求項１の ブレーキ装置。 ５．ブレーキモジュールがブレーキペダルセンサと結合され、目標値を計算す るためにセンサ値を中央モジュールにさらに供給することを特徴とする請求項１ のブレーキ装置。 ６．通信系統が故障したとき、ブレーキモジュールが割り当てられた車輪ない し車輪グループのための目標値を求めかつ設定することを特徴とする請求項１の ブレーキ装置。 ７．目標値が、車輪ブレーキまたは車輪ブレーキグループ内の目標圧力、ブレ ーキトルクのための尺度、電流のための尺度または車輪ブレーキ要素の位置であ ることを特徴とする請求項１のブレーキ装置。 ８．ペダルセンサが故障したとき、切換ユニットが操作されることを特徴とす る請求項１のブレーキ装置。 ９．ブレーキモジュールが前軸ブレーキに割り当てられていることを特徴とす る請求項１のブレーキ装置。 １０．他のブレーキモジュールが後軸ブレーキに割り当てられ、後軸ブレーキ モジュールはそれが故障したときは遮断されるが、前軸ブレーキモジュールが故 障したとき、ペダルセンサ機構が故障したときならびに中央モジュールが故障し たときはそれらの機能を保持することを特徴とする請求項１のブレーキ装置。 １１．ペダルセンサ機構が故障したとき、圧力制御されるブレーキ回路内の実 際値に基づいて、中央モジュールが他のブレーキ回路のための目標値を求めるこ とを特徴とする請求項１のブレーキ装置。