KR20130133191A - 자동차용 고장-안전 주차 브레이크 - Google Patents

자동차용 고장-안전 주차 브레이크 Download PDF

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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

본 발명은 동작 엘리먼트 특히 주차 브레이크 동작 스위치에 대한 적어도 하나의 인터페이스, 및 전기식 액추에이터들 특히 전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 대한 적어도 2개의 작동 회로들을 포함하는 자동차의 브레이크 시스템을 위한 전자 제어 디바이스에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 전자 제어 디바이스는, 데이터 버스를 통해 서로 직접 연결되는 2개 이상의 독립적인 프로세서들을 포함한다. 본 발명에 따른 제어 디바이스 또는 브레이크 시스템이 장착된 자동차는 자동 트랜스미션에 있어서 어떠한 트랜스미션 로크도 요구하지 않는다.

Description

자동차용 고장-안전 주차 브레이크{FAULT-SECURE PARKING BRAKE FOR MOTOR VEHICLES}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 전자 제어기, 및 청구항 제16항의 전제부에 따른 브레이크 시스템에 관한 것이다.
현대 차량들은 종종 전기식 주차 브레이크를 포함한다. 이는 전자 제어기에 연결된 제어 스위치에 의하여 운전자에 의해 동작될 수 있으며, 이 전자 제어기는 2개의 휠들에 대한 하나의 공통적인 또는 2개의 별도의 주차 브레이크 액추에이터들을 제어한다. 안전성의 이유로, 전기식 주차 브레이크는 단일의 고장이 발생하는 경우에도 신뢰성있게 동작하는 것이 바람직하다.
자동차용 전자기계식 주차 브레이크 시스템은, 브레이크 작동 디바이스, 입력 신호들의 대응하는 출력 신호들로의 변환을 위한 전자 제어기, 및 그 제어기의 출력 신호들에 의존하여 제어될 수 있는 2개의 모터 동작식 주차 브레이크들을 포함하는 DE 197 51 431 A1 로부터 공지되어 있다. 동작 신뢰성을 증가시키기 위해, 전자 제어기는 입력 신호들의 별도의 프로세싱을 위한 2개 또는 복수의 병렬 제어 유닛들을 포함한다. 따라서, 브랜치들 중 하나에 있어서의 결함 시, 적어도 하나의 주차 브레이크가 여전히 동작될 수 있다. 바람직하게, 제어 유닛들 및 엔진들의 공급을 위한 백업 배터리가 부가적인 스위치에 의해 스위치-온될 수 있다. 자동 기어박스들을 갖는 차량들에 있어서는, 전기 고장 시 백업 배터리 대신 차량을 유지하기 위해 기어박스 내 주차 로크를 사용하도록 제공된다.
또한, 수동 트랜스미션들을 갖는 통상의 차량들은, 주차 브레이크 이외에 차량이 굴러가버리는 것을 방지하는 제 2 의 용장(redundant) 수단으로서 기능하는 적절한 기어를 맞물림으로써 경사로에 있어서 적당한 주차를 확보할 수 있다.
전기 모터들에 의해 구동되는 차량들은 기어박스를 포함할 수 있고, 한편, 전기 구동들은 큰 범위의 회전 레이트들을 커버할 수 있고 따라서 기어박스들 없이도 넓은 속도 범위를 커버할 수 있기 때문에 종종 기어박스가 없다. 더욱이, 현대 내연기관 및 기어박스들은, 종종, 기어를 맞물린 채로 언덕 상에 주차하게 하는 셀프-로킹이 보장되지 않는 방식으로의 저 마찰로 설계된다. 그러한 버전들의 차량들은 또한 언덕 상에서 안전한 용장의 굴러가기 방지 수단을 요구한다.
자동차용 주차 브레이크 시스템은, 각각이 자동차의 휠에 대한 주차 제동력의 생성을 위한 적어도 2개의 전자기계식 액추에이터들 및 제어 엘리먼트를 갖는 DE 10 2007 029 632 A1 로부터 공지되어 있고, 전자기계식 액추에이터들에는 각각 휠 전자 수단이 제공되고, 제어 엘리먼트는 제어 유닛에 의하여 제 1 신호 라인을 통해 제 1 전자기계식 액추에이터의 휠 전자 수단과 연결되고, 제 2 신호 라인을 통해 추가의 제어 유닛에 의하여 제 2 전자기계식 액추에이터의 휠 전자 수단과 연결된다. 더욱이, 제어 엘리먼트를 휠 전자 수단과 직접 연결시키거나 전자기계식 액추에이터들 중 하나와 각각 연결시키고 운전자의 요구를 전송하는 적어도 제 3 신호 라인이 제공된다. 바람직하게, 제 3 신호 라인은, 제어 엘리먼트를 한편으로는 전자기계식 액추에이터들의 휠 전자 수단에 직접 연결시키고 다른 한편으로는 2개의 휠 전자 수단들을 서로 연결시키고 휠 전자 수단들 간의 통신을 가능하게 하는 방식으로 설계된다. 용장의 전력 공급부가 주차 브레이크 시스템에 대해 제공된다면 바람직하다. 이는, 주차 브레이크 시스템이 복잡하고 따라서 고가이지만, 단일 고장에 대한 안전장치를 갖는 차량의 주차를 보장한다.
본 발명의 목적은, 경사로 상에서 차량의 고장-안전 주차를 가능케 하는 대안적인 전기식 주차 브레이크를 제공하는 것이다.
이 목적은 (종래의 제어 엘리먼트 및 종래의 주차 브레이크 액추에이터들과 함께) 청구항 제1항에 청구된 바와 같은 전자 제어기뿐 아니라 청구항 제16항에 청구된 바와 같은 브레이크 시스템을 통해 달성된다.
따라서, 제어 엘리먼트 특히 주차 브레이크 스위치에 대한 적어도 하나의 인터페이스, 및 전기식 액추에이터들 특히 전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 대한 적어도 2개의 구동 회로들을 갖는 자동차의 브레이크 시스템을 위한 전자 제어기가 제공된다. 본 발명에 따르면, 전자 제어기는, 데이터 버스에 의해 서로 직접 연결되는 2개 또는 복수의 독립적인 산술 유닛들을 포함한다.
주차 브레이크에 대한 전류 제어 엘리먼트들은 제어기에 대한 용장의, 즉 복제된 스위치 컨택들 및 용장의 커넥션을 포함한다. 따라서, 운전자의 커맨드의 고장-안전 인식, 즉, 특히 임의의 단일 고장의 발생에 둔감한 것이 보장된다. 2개의 구동 회로들 및 2개의 독립적인 산술 유닛들의 사용은 또한, 에러가 발생할 경우에 적어도 하나의 액추에이터가 여전히 동작될 수 있음을 보장한다. 산술 유닛들이 상호 독립적이고 데이터 버스를 통해 서로 직접 연결되기 때문에, 응급 시, 각각의 산술 유닛이 그와 연관된 액추에이터를 제어하거나 하나의 산술 유닛이 주차 브레이크의 모든 액추에이터들을 제어한다. 언급된 제 2 케이스에 있어서, 다른 산술 유닛은, 다른 프로그램들을 실행하여 가용 컴퓨팅 전력을 최적으로 이용할 수 있고, 그 후, 에러 메시지가 데이터 버스를 통해 도달하거나 또는 다른 산술 유닛의 정확한 동작에 관한 정규적인 사건 메시지가 도달하지 않을 경우에만 주차 브레이크 제어를 인수한다. 제어기 내의 전력 전자기기들을 포함한 구동 회로들의 집적화는 저 제조 비용을 확보한다. 본 발명에 따른 전자 제어기가 장착된 브레이크 시스템은 안전한 주차를 보장하기 때문에, 자동 기어박스들을 갖는 자동차에서, 트랜스미션 로크가 생략될 수 있다.
유리하게, 적어도 2개의 독립적인 산술 유닛들은 각각 관련 전력 공급부를 가지며, 이 전력 공급부는 바람직하게 적어도 하나의 전압 변환기 및 적어도 하나의 퓨즈를 포함하고, 특히, 각각은 배터리 및/또는 제너레이터를 포함한다. 따라서, 에너지 공급부에 있어서의 고장 시에도, 주차 브레이크의 적용이 여전히 발생할 수 있다. 요구된 용장성의 정도는 개별 컴포넌트들에 있어서의 고장 확률에 의존하여 본 명세서에서 제공될 수 있다.
독립적인 산술 유닛들 및 데이터 버스가 기판 특히 실리콘 칩 상에 집적된다면 유리하다. 이는 저렴한 제조를 가능케 하고 -소형 치수에 의해 촉진됨-, 짧은 레이턴시 시간들에 의한 데이터 버스 상의 신속한 데이터 전송을 가능케 한다. 이러한 의미로, 산술 유닛들 사이에서 브레이크 시스템의 제어기에서 통상적으로 이용가능한 차량의 상태에 대한 정보를 교환하는 것이 또한 가능하다. 따라서, 다른 산술 유닛은, 적절한 정보를 이용함으로써 예를 들어 안락감-지향형 운전자 보조 기능들을 제공하는 프로그램들을 실행할 수 있다. 산술 유닛들 간의 데이터 전송이 데이터 버스 상에서 발생하기 때문에, 프로그램 구조는, 모든 프로그램들을 하나의 산술 유닛 상에서 구동하는 것에 비해 단순화된다. 제어기의 다른 부분들이 기판 또는 실리콘 칩, 특히 산술 유닛들을 또한 포함하는 실리콘 칩 상에 또한 집적된다면 특히 유리하다. 이는 추가로, 생산 비용을 감소시키고 제어기의 더 컴팩트한 구성을 가능케 한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 독립적인 산술 유닛들 중 적어도 2개가 용장의 형태로 적어도 부분적으로 구현된다. 예를 들어, 고장의 가장 높은 확률을 갖는 기능 그룹들이 용장, 즉, 복제된 것으로서 구현되기 때문에, 산술 유닛들의 정규 프로그램들이 단일 고장이 발생한 경우에도 계속 실행될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 산술 유닛들 중 적어도 하나, 특히 2개가 용장의 코어 마이크로제어기로서 특히 동일한 방식으로 동작하는 2개의 프로세서 코어들로 구현된다. 동일한 방식으로 동작하는 2개의 프로세서 코어들은, 개별 에러들의 검출을 가능케 하는, 프로세서 코어들 양자에 연결된 비교 유닛에 의해 특징을 나타낸다. 3개의 용장의 코어들 및 다수결을 판정하기 위한 회로가 사용되면, 단일 에러는 검출될 수 있을 뿐 아니라 정정될 수도 있다.
본 발명의 다른 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 산술 유닛들 중 적어도 하나는 비동기식 용장성을 갖는 마이크로제어기의 형태이고, 여기서, 2개의 프로세서 코어들은 공통 디바이스들 특히 패리티 체킹을 한 휘발성 또는 비휘발성 메모리와 적어도 부분적으로 맞물린다. 여기서, 고장의 가장 높은 확률을 갖는 컴포넌트들은 용장 또는 복제된 것으로서 구현될 수 있다. 따라서, 비동기식 용장성에 의한 신뢰성의 증가는 코어 용장의 마이크로제어기들보다 더 낮은 비용과 연결된다.
본 발명의 다른 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 산술 유닛들 중 적어도 하나는, 서로를 모니터링하는 2개의 프로세스들을 구현하는 워치독 카운터에 의해 보호되는 마이크로제어기의 형태이다. 상기 버전은, 무한 루프들의 식별에 의한 저 비용의 단순한 마이크로제어기에 비해 특히 증가된 신뢰성을 제공한다.
예를 들어, 안락한 기능들이 단순한 마이크로제어기에 의해 제공되면서 안전성 관련 프로그램들이 코어 용장성 마이크로제어기에 의해 실행되도록, 2개의 산술 유닛들이 상이한 고도의 용장성으로 사용된다면 유리하다.
유리하게, 전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 대한 적어도 2개의 독립적인 구동 회로들, 특히 펄스폭 변조 회로들 및 브리지 회로들이 제공되며, 각각은 관련 전력 공급부를 가지며, 각각은 바람직하게, 적어도 하나의 전압 변환기 및 적어도 하나의 퓨즈를 포함하고, 특히, 각각은 배터리 및/또는 제너레이터를 포함한다. 독립적인 구동 회로들의 독립적인 전력 공급부는 신뢰성을 더 증가시킨다.
산술 유닛들 중 적어도 하나가, 에러의 발생 시 신호를 데이터 버스 상에 및/또는 에러 인터페이스에 출력하는 에러 인식 수단을 포함한다면 유리하다. 이는 특히, 모니터링된 산술 유닛의 고장 시 대응하는 에러 또는 전환 신호들이 다른 산술 유닛 및/또는 특별한 스위치들에 도달함을 보장하는 특별한 회로에 의해 제공될 수 있다.
제 1 산술 유닛이 전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 대한 2개의 구동 회로들 특히 브리지 회로들에 연결된다면 특히 유리하며, 여기서, 스위치는 제 1 산술 유닛과 적어도 하나의 구동 회로 간의 커넥션에 배치되고, 제 1 산술 유닛의 에러 인터페이스와 제 2 산술 유닛 사이에 연결된다. 따라서, 정규 상황에 있어서, 제 1 산술 유닛은 주차 브레이크 액추에이터들 양자를 제어하고, 이에 의해, 제 2 산술 유닛의 전체 컴퓨팅 전력이 다른 프로그램들을 실행하기 위해 이용가능하다. 대안적으로, 제 2 산술 유닛은 또한, 감소된 클록 주파수로 및/또는 전류가 공급되는 기능 블록들의 제한으로 에너지 절약 모드로 스위칭될 수 있다.
제 1 산술 유닛이 전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 대한 제 1 구동 회로에 연결되고 제 2 산술 유닛이 전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 대한 제 2 구동 회로에 연결된다면 더 특별히 유리하다. 따라서, 정규 상황에 있어서, 각각의 산술 유닛은 그 관련 주차 브레이크 액추에이터를 제어한다. 에러가 산술 유닛들 중 하나에서 발생하면, 적어도, 다른 산술 유닛과 연관된 주차 브레이크 액추에이터가 적용될 수 있다.
또한, 제 1 스위치가 제 1 산술 유닛과 제 1 구동 회로 간의 커넥션에 배치되고 제 2 스위치가 제 2 산술 유닛과 제 2 구동 회로 간의 커넥션에 배치된다면 특히 유리하며, 여기서, 제 1 스위치는 제 1 산술 유닛의 에러 인터페이스 및 제 2 산술 유닛에 연결되고, 제 2 스위치는 제 2 산술 유닛의 에러 인터페이스 및 제 1 산술 유닛에 연결된다. 각각의 산술 유닛은 그 산술 유닛과 관련 주차 브레이크 액추에이터 사이에 배치된 스위치를 에러 인터페이스를 통해 스위칭 신호들로 제어할 수 있는 에러 인식 수단을 포함하기 때문에, 주차 브레이크 액추에이터들 양자의 제어가 산술 유닛들 중 하나에 있어서의 고장 시에도 보장된다.
바람직하게, 전자 제어기는 적어도 하나의 가속도 센서, 적어도 하나의 요 레이트 센서, 및 휠 회전 레이트 센서들에 대한 적어도 하나의 인터페이스를 포함한다. 상기 정보는 자동차의 구동 역학 제어 및 브레이크 시스템의 트랙션 제어를 가능케 한다.
전자 제어기는 바람직하게, 외부 데이터 버스, 특히 CAN 버스 또는 FlexRay 버스에 대한 적어도 하나의 인터페이스를 포함한다. 따라서, 엔진 토크 요구가 예를 들어, 트랙션 제어를 위해 엔진 제어기로 전송될 수 있다.
유리하게, 전자 제어기는 적어도 하나의 전기적으로 제어가능한 유압 밸브, 적어도 하나의 전기식 유압 펌프, 및 압력 센서들에 대한 적어도 하나의 인터페이스를 포함한다. 상기 컴포넌트들은 유압식 브레이크 시스템의 전자 제어를 가능케 한다.
더욱이, 본 발명은, 전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 연결되는 본 발명에 따른 전자 제어기를 포함하는, 모든 휠들 상의 상용 브레이크 (service brake) 및 적어도 2개의 휠들 상의 전기식 주차 브레이크 액추에이터를 포함하는 자동차용 브레이크 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 브레이크 시스템의 바람직한 실시형태에 따르면, 상용 브레이크는 적어도 하나의 유압식 브레이크 회로를 포함하고, 전자 제어기는 트랙션 제어 및/또는 구동 역학 제어를 제공한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 액슬의 휠들이 상용 브레이크로서 마찰 브레이크들을 포함한다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 브레이크 시스템이 장착된 자동차에 관한 것이다.
유리하게, 본 발명에 따른 자동차의 내연기관 및/또는 전기 모터는 트랜스미션 로크없이 자동 기어박스를 통해 적어도 하나의 액슬의 휠들로 연결된다.
다른 바람직한 실시형태들이 종속항들, 및 도면들을 이용한 예시적인 실시형태의 다음의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1 은 브레이크 시스템의 개략적인 표현을 도시한 것이다.
도 2 는 고장-안전 주차 브레이크의 제 1 예시적인 실시형태를 도시한 것이다.
도 3 은 고장-안전 주차 브레이크의 제 2 예시적인 실시형태를 도시한 것이다.
도 4 는 고장-안전 주차 브레이크의 제 3 예시적인 실시형태를 도시한 것이다.
도 5 는 적어도 부분적으로 용장의 산술 유닛들의 다양한 실시형태들을 도시한 것이다.
도 1 은, 모든 휠들 상의 상용 브레이크 및 2개의 휠들 상의 주차 브레이크가 장착된 브레이크 시스템 (1) 의 일 예를 개략적인 형태로 도시한 것이다. 여기서, 리어 액슬의 휠들에는 유압식 마찰 브레이크들 (2a, 2b) 및 전기식 주차 브레이크 액추에이터들 (3a, 3b) 이 장착되지만, 프론트 액슬의 휠들은 오직 유압식 마찰 브레이크들 (2c, 2d) 만을 포함한다. 상용 브레이크 및 또한 주차 브레이크 양자는 전자 제어기 (6) 에 연결되고, 이 전자 제어기는 2개의 독립적인 산술 유닛들 (7, 7') 을 포함하고 주차 브레이크 제어 스위치 (5) 를 통해 전기식 주차 브레이크의 동작을 위한 운전자의 커맨드를 수신한다.
상용 브레이크는 유압식 마찰 브레이크들, 또는 전체적으로 또는 부분적으로 전자기계식 브레이크들을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 제어기 (6) 는 순수하게 유압식 상용 브레이크를 사용하여 및 또한 결합 브레이크를 사용하여 고장-안전 주차 브레이크를 인에이블시키며, 이 결합 브레이크는 예를 들어 프런트 액슬 상의 유압식 브레이크들 및 리어 액슬 상의 전자기계식 마찰 브레이크들을 포함한다. 적어도, 하나의 액슬의 휠들에 유압식 마찰 브레이크들이 장착된다면, 전자 제어기 (6) 에는 바람직하게, 솔레노이드 밸브들 및 전기 제어식 유압 펌프가 제공된다. 상용 브레이크의 트랙션 제어 기능 및/또는 구동 역학 제어 기능을 제공하기 위해, 전자 제어기 (6) 에는 바람직하게, 모든 제어된 휠들 상의 휠 회전 레이트 센서들 및/또는 적어도 하나의 요 레이트 센서 그리고 횡방향 가속도 센서 (그 센서들은 도 1 에 도시되지 않음) 가 제공된다. 트랙션 제어 및/또는 구동 역학 제어는, 예를 들어, EP 0 792 229 B1 에 개시된 바와 같은 공지의 방법에 의해 수행될 수 있다.
브레이크 시스템 (1) 은 유리하게, 브레이크 페달 (도시 안됨) 을 포함하고, 이 브레이크 페달에 의하여, 운전자는 상용 브레이크를 동작시킬 수 있다. 브레이크 페달은 브레이크 마스터 실린더에 작동할 수 있고, 이는, 예를 들어 진공 제동력 부스터에 의해 보조 배력 (auxiliary power assistance) 으로 또는 보조 배력없이 적어도 하나의 유압식 브레이크 회로에 있어서 압력의 증가를 야기한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 브레이크 페달에는 변위 센서 또는 각도 센서가 제공될 수 있다. 운전자에 의해 요구된 제동 토크가 제너레이터 모드에 있어서 전기 모터에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 증강되는 적어도 부분적으로 전기 구동식 차량에 대해, 회생 제동이 발생할 수 있다. 이는 에너지 복원을 가능케 하고, 이에 의해, 차량의 운동 에너지는 전기 에너지로 변환되고 예를 들어 배터리에 저장된다. 또한, 안락한 페달 감촉을 제공하기 위해 외부력 및 시뮬레이터에 의해 동작되는 상용 브레이크를 이용하는 것이 가능하다.
높은 신뢰성을 보장하기 위해, 전자 제어기 (6) 는, 특성점 (significant point) 들에서 서로 독립적으로 동작하는 적어도 2개의 산술 유닛들 (7, 7') 을 포함하고, 이 특성점으로, 전체 시스템의 신뢰성있는 동작이 산술 유닛, 다른 회로 부분들 및 제어 프로그램들의 적절한 적응에 의해 보장된다.
도 2 는 고장-안전 주차 브레이크의 제 1 예시적인 실시형태를 도시한 것이다. 여기서, 다음의 도면들에서와 같이, 동일한 기능을 갖는 엘리먼트들에는 각각 동일한 도면 부호들이 제공된다.
바람직하게, 제어 스위치 (5) 는 용장의 스위치 컨택들을 포함하고, (예를 들어, 2개의 절연 와이어들 및 어스와 같이) 단일 고장에 대해 보호된 라인을 통해 전자 제어기 (6) 에 연결된다 (도 1 에 도시된 바와 같음). 상기 예시적인 실시형태에 있어서, 제어기 (6) 는 2개의 용장의 코어 마이크로제어기들 (7, 7') 을 포함하고, 그 각각은 동일한 방식으로 동작되는 2개의 프로세서 코어들 (μC 1.1, μC 1.2 또는 μC 2.1, μC 2.2) 을 포함한다. 이는 2개의 프로세서 코어들 각각이 동일한 명령들을 수행함을 의미하고, 여기서, 그 결과들이 비교기에서 일치를 위해 체크된다. 편차들이 발생하면, 에러의 원인이 에러 핸들링 루틴에서 결정될 수 있고/있거나 프로세스 코어들이 재동기화될 수 있다.
용장의 코어 마이크로제어기들 (7, 7') 은 데이터 버스 (13) 를 통해 서로에 직접 연결되어, 바람직하게는 어떠한 다른 기능 블록들 또는 외부 회로들도 연결되지 않는다. 이는 (짧은 신호 전이 시간들 및 또한 높은 가능한 클록 레이트들 양자가 달성되기 때문에) 긴 레이턴시 시간들없이 신속한 데이터 전송 (즉, 높은 전송 레이트) 을 가능케 한다. 용장의 코어 마이크로제어기들 (7, 7') 각각은 전기식 주차 브레이크 액추에이터 (3a, 3b) 에 대한 관련 구동 회로 (8, 8'), 특히 브리지 회로를 가진다. 따라서, 2개의 산술 유닛들 (7, 7') 은 서로 독립적으로, 각각의 휠의 전기 모터 주차 브레이크 액추에이터(들)(3a, 3b) 를 제어할 수 있다.
전력 공급 고장에 대해서도 보호되기 위해, 2개의 용장의 코어 마이크로제어기들 (7, 7') 은 적어도 부분적으로 독립적인 전력 공급부 (9, 9') 를 포함한다. 여기서 이는, 각각의 경우에 자신의 퓨즈를 갖고 배터리 및/또는 제너레이터에 연결되는 독립적인 다이렉트 전압 변환기들일 수 있다. 증가된 신뢰성이 2개의 독립적인 배터리들로 달성될 수 있다. 적어도 부분적인 전기 구동을 갖는 차량들에 있어서, 이러한 목적으로, 구동 배터리에는 또한, (현저히 더 높은 전압에 따라) 적절히 설계되는 적절한 전압 변환기가 제공될 수 있다. 유리하게, 구동 회로들 (8, 8') 은 또한 별도의 전력 공급부들에 연결된다.
전자 제어기 (6) 는 바람직하게, CAN 또는 FlexRay 와 같은 외부 데이터 버스들에 대한 하나 또는 복수의 인터페이스들 또는 인터페이스 컴포넌트들 (10) 을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 요구들이 엔진 제어기로 전송될 수 있으며, 이는 예를 들어, 트랙션 제어에 유용하다.
운전자가 제어 스위치 (5) 를 통해 주차 브레이크의 적용 또는 릴리스를 요구한다면, 주차 브레이크들과 피팅된 2개의 휠들의 산술 유닛들 (7, 7') 은 내부 데이터 버스를 통한 통신에 의하여 그 자신과 동기화한다. 여기서, 예를 들어, 주차 브레이크를 동작시키거나 릴리스하기 위한 커맨드는 제어기 내에서 2개의 프로세서들을 연결시키는 데이터 버스를 통해 교환된다. 손상되지 않은 또는 고장없는 용장의 코어 마이크로제어기 (7, 7') 는 그와 연관된 주차 브레이크 액추에이터를 직접 제어한다. 주차 브레이크를 동작시키거나 릴리스하기 위한 논리적 판정은, 예를 들어, 점화장치를 스위치-오프하거나(여기서, 주차 브레이크가 적용됨) 또는 개시함으로써 (이는 주차 브레이크가 릴리스되게 하고, 이는 바람직하게, 가스 페달의 동작 또는 현재 인가된 엔진 토크에 의존하여 발생함) 와 같이 주차 브레이크 스위치의 동작 또는 차량의 현재 동작 상태에 의해 트리거될 수 있다. 후속적으로, 전기식 또는 전자기계식 주차 브레이크 액추에이터들에는 병렬로 또는 시간 오프셋으로 전류가 공급된다. 주차 브레이크 액추에이터들이 기계식 로킹 기능을 갖기 때문에, 제동 효과는, 어떠한 전력 공급없이도, 그 동작 이후에도 유지된다.
본 발명에 따라 구성된 주차 브레이크는, 예를 들어, 주차 브레이크 센서 또는 스위치와 같은 제어 엘리먼트 (5), 제어기 (6) 및 액추에이터 (3a, 3b) 간의 동작 경로를 따라 단일 고장 공차를 달성한다. 전자기계식 주차 브레이크 액추에이터들 (3a, 3b) 은, 예를 들어, (통합된 주차 브레이크로 또한 지칭되는) 상용 브레이크의 브레이크 디스크들 상에서 브레이크 캘리퍼에 통합된 적절한 클램핑 엘리먼트를 통해 또는 상용 브레이크에 사용된 대응하는 휠의 디스크 브레이크와 부가적으로 연관된 예를 들어 듀얼 서보 드럼 브레이크와 같은 특별한 마찰 브레이크에 작동할 수 있다.
고장이 산술 유닛들 (7, 7') 중 하나에서 발생하면, 제 2 의 산술 유닛이 이제 적어도 그 관련된 휠들 중 하나의 주차 브레이크를 동작시킬 수 있다. 따라서, 산술 유닛이 고장나더라도, 차량의 굴러가기의 방지가 신뢰성있게 실시될 수 있다.
유리하게, 그러한 시스템 설계는 자동 기어박스들에 있어서의 트랜스미션 로크가 생략될 수 있게 하거나, 단일 결함인 경우에도 기어박스들없이 그리고 부적절한 셀프-로킹으로 전기 차량들에 대해 안전 주차 능력이 실시될 수 있게 한다. 전기적으로 구동된 트랜스미션 로크들에 있어서, 제어하기 위해 사용된 제어기 또는 대응하는 회로 스테이지 및 대응하는 케이블링이 또한 생략될 수 있다.
고장-안전 주차 브레이크의 제 2 예시적인 실시형태가 도 3 에 도시된다. 이는, 스위치 (11) 가 제 1 산술 유닛 (7) 을 제 2 전기식 주차 브레이크 액추에이터 (8') 에 연결시킨다는 점에 있어서 도 2 에 도시된 실시형태와 상이하다. 2개의 용장의 코어 마이크로제어기들의 에러없는 동작에 있어서, 제 1 산술 유닛 (7) 은 주차 브레이크 액추에이터들 (8, 8') 양자를 직접 제어한다. 제 2 산술 유닛 (7') 은 독립적인 프로그램을 실행시킬 수 있고, 이에 의해, 가용 컴퓨팅 전력이 최적으로 이용되고, 추가적인 기능들이 제공될 수 있으며, 이는 예를 들어 운전자의 안락감을 증가시킨다. 대안적으로, 제 2 산술 유닛은 또한, 전력 소비를 감소하기 위해 클록-다운되거나 슬립 모드로 배치될 수 있다. 여기서, 예를 들어, 제 1 산술 유닛의 상태 메시지들 및/또는 에러 메시지들을 수신하기 위해 내부 데이터 버스 (13) 상에서 오직 수신만이 여전히 발생하고 있다.
2개의 주차 브레이크 액추에이터들 (3a, 3b) 을 동작시키는 제 1 산술 유닛 (7) 으로 고장이 발생하면, 제 2 산술 유닛 (7') 은 하나의 전기식 주차 브레이크 액추에이터의 제어를 적어도 인수한다. 제 1 산술 유닛 (7) 은 이러한 목적을 위해 고장 검출 수단을 포함하고, 이 고장 검출 수단은 고장 시 신호 (12) 를 스위치 또는 멀티플렉서 (11) 로 전송하며, 이 스위치 또는 멀티플렉서는 적어도 하나의 액추에이터의 구동 회로를 제 2 산술 유닛 (7') 에 연결시킨다. 명확하게, 오직, 신호 (12) 의 극성 또는 레벨은 고장을 나타내기 위해 변경될 수 있다. 스위치 (11) 는 또한, 신호 (12) 의 상승 에지 또는 하강 에지의 검출을 위한 회로를 포함할 수 있다.
상기 예시적인 실시형태에 있어서, 별도로 이용가능한 산술 유닛들 (7, 7') 및 관련 주차 브레이크 액추에이터들 (3a, 3b) 에 부가하여 제 2 전력 공급부가 이용가능하다면 또한 유리하며, 이 제 2 전력 공급부는 고장인 경우에 신뢰성있는 주차 능력을 제공한다. 주차 브레이크 액추에이터들의 전기 공급은 2개의 독립적인 산술 유닛들 (7, 7') (특히, 용장의 코어 마이크로제어기들) 의 별도의 전압 소스들 및 관련 전력 전자기기들 (또는 구동 회로들) 에 의하여 발생할 수 있거나, 스위치 또는 멀티플렉서에 의한 전환을 허용하도록 구현될 수 있다.
도 4 는 고장-안전 주차 브레이크의 제 3 예시적인 실시형태를 도시한 것이다. 도 3 에 도시된 실시형태와 비교하면, 스위치 (11) 는 이제, 각각의 경우에 산술 유닛이 다른 휠과 연관된 산술 유닛의 주차 브레이크 액추에이터의 제어에 착수할 수 있는 방식으로 설계된다. 스위치 (11) 는 주로 2개의 별도의 스위치들로서 보여질 수 있으며, 그 각각은 구동 회로 (8, 8') 에 공칭적으로 연결된 산술 유닛 (7, 7') 의 에러 신호 (12, 12') 에 의해 제어된다. 따라서, 주차 브레이크 액추에이터들 (3a, 3b) 양자는 에러없는 산술 유닛 (7 또는 7' 중 어느 하나) 에 의해 각각의 경우에 제어될 수 있다.
도 5 에 있어서, 적어도 부분적으로 용장의 산술 유닛들의 다양한 실시형태들이 도시된다.
510 은, 동기식이거나 동일한 방식으로 동작하는 2개의 프로세서 코어들 (511, 512) 을 나타낸다. 여기서, 프로세서 코어들 양자는 동일한 명령들을 수행하고, 그 결과들은 프로세서 코어들 양자에 연결된 비교기에서 일치를 위해 체크된다. 에러가 발생할 경우, 그 원인이 특별한 에러 핸들링 프로그램에 의해 결정될 수 있고/있거나 손상된 프로세서 코어가 정의된 상태에 이르게 될 수 있다. 특히, 테스트 루틴의 성공적인 완료 이후 2개의 프로세서 코어들을 동일한 방식으로 다시 동작시키는 것이 가능하다. 3개의 동일한 프로세서 코어들이 명령들을 수행한다면, 신뢰성에 있어서의 추가적인 증가가 가능하다. 따라서, 고장인 경우라도 (단일 결함을 가정) 인터럽트없이 "유틸리티 프로그램" 이 수행될 수 있다. 프로세서 코어들은 유리하게, 기판 또는 칩 상에 집적되고, 원칙적으로, 별도의 마이크로제어기들로의 구현이 또한 가능할 것이다. 에러의 확률에 의존하여, 프로세서 코어들은 또한, 예를 들어 패리티 체크와 같은 적절한 에러 인식 수단을 포함한다면, 예를 들어, 프로그램 데이터를 갖는 비휘발성 메모리와 같은 일부 디바이스들을 공유할 수 있다.
520 은, 서로를 모니터링하는 2개의 비동기적으로 동작하는 프로세서 코어들 (521, 522), 또는 하나의 프로세서 코어가 다른 코어를 모니터링하면서 이것이 내부 액추에이터들을 제어하는 아키텍처를 갖는 마이크로제어기를 나타낸다. 여기서, 동일하거나 상이한 타입들의 프로세서 코어들이 이용될 수 있다. 마이크로제어기는 또한, 프로세서 코어들 및/또는 작업 메모리들과 같은 듀얼 구조들을 오직 부분적으로 포함한다. 비휘발성 메모리들 및/또는 주변기기들과 같은 다른 부분들은 패리티 체크들 또는 내부 타당성 체크들과 같은 다른 보안 기술들에 의해 보호된다.
530 은, 상이한 태스크들에서 바람직하게 구동하는 소프트웨어 루틴들이 독립적인 산술 유닛들을 에뮬레이션하는 실시형태를 도시한 것이다. 다양한 소프트웨어 루틴들이 서로 모니터링하고; 마이크로제어기는, 통상 동작 시 정규 간격들에서 공칭적으로 리셋되어야 하는 워치독 카운터에 의하여 외부적으로 보호된다.
용장성이 에러 확률 및 요건들에 의존하여 적절하게 스케일링되기 때문에, 적절한 신뢰성이 저 비용으로 달성될 수 있다.

Claims (20)

  1. 자동차의 브레이크 시스템을 위한 전자 제어기로서,
    제어 엘리먼트 특히 주차 브레이크 제어 스위치에 대한 적어도 하나의 인터페이스, 및 전기식 액추에이터들 특히 전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 대한 적어도 2개의 구동 회로들을 포함하고,
    데이터 버스에 의하여 서로 직접 연결되는 2개 또는 복수의 독립적인 산술 유닛들을 특징으로 하는 전자 제어기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 2개의 독립적인 산술 유닛들은 각각 전력 공급부와 연관되고, 상기 전력 공급부는 바람직하게 적어도 하나의 전압 변환기 및 적어도 하나의 퓨즈를 포함하고, 특히, 각각의 경우에 배터리 및/또는 제너레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 독립적인 산술 유닛들 및 상기 데이터 버스는 기판 특히 실리콘 칩 상에 집적되는 것을 특징으로 하는 전자 제어기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 독립적인 산술 유닛들 중 적어도 2개가 용장의 (redundant) 형태로 적어도 부분적으로 구현되는 것을 특징으로 하는 전자 제어기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 산술 유닛들 중 적어도 하나, 특히 2개가 용장의 코어 마이크로제어기의 형태이고, 특히 2개의 프로세서 코어들은 동일한 방식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 전자 제어기.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 산술 유닛들 중 적어도 하나는 비동기식 용장성을 갖는 마이크로제어기의 형태이고,
    2개의 프로세서 코어들이, 공통 디바이스들 특히 패리티 체킹으로 보호된 휘발성 또는 비휘발성 메모리에 적어도 부분적으로 액세스하는 것을 특징으로 하는 전자 제어기.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산술 유닛들 중 적어도 하나는, 서로를 모니터링하는 2개의 프로세스들을 구동하는 워치독 카운터에 의해 보호되는 마이크로제어기의 형태인 것을 특징으로 하는 전자 제어기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 대한 적어도 2개의 독립적인 구동 회로들, 특히 펄스폭 변조 회로들 및 브리지 회로들이 제공되며, 이들 각각은 전력 공급부와 연관되고, 상기 전력 공급부는 바람직하게, 적어도 하나의 전압 변환기 및 적어도 하나의 퓨즈를 포함하고, 특히, 각각의 경우에 배터리 및/또는 제너레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산술 유닛들 중 적어도 하나는, 고장이 발생할 경우에 상기 데이터 버스 상에 및/또는 에러 인터페이스에 신호를 출력하는 에러 인식 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제 1 산술 유닛이 전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 대한 2개의 구동 회로들 특히 브리지 회로들에 연결되고,
    스위치가 상기 제 1 산술 유닛과 적어도 하나의 구동 회로 간의 커넥션에 배치되고, 상기 제 1 산술 유닛의 에러 인터페이스 및 제 2 산술 유닛에 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 제어기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    제 1 산술 유닛이 전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 대한 제 1 구동 회로에 연결되고, 제 2 산술 유닛이 전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 대한 제 2 구동 회로에 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 제어기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    제 1 스위치가 제 1 산술 유닛과 제 1 구동 회로 간의 커넥션에 배치되고, 제 2 스위치가 제 2 산술 유닛과 제 2 구동 회로 간의 커넥션에 배치되며,
    상기 제 1 스위치는 상기 제 1 산술 유닛의 에러 인터페이스 및 상기 제 2 산술 유닛에 연결되고, 상기 제 2 스위치는 상기 제 2 산술 유닛의 에러 인터페이스 및 상기 제 1 산술 유닛에 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 제어기.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 가속도 센서, 적어도 하나의 요 레이트 센서, 및 휠 회전 레이트 센서들에 대한 적어도 하나의 인터페이스를 특징으로 하는 전자 제어기.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 데이터 버스, 특히 CAN 또는 FlexRay 버스에 대한 적어도 하나의 인터페이스를 특징으로 하는 전자 제어기.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 전기적으로 제어가능한 유압 밸브, 적어도 하나의 전기식 유압 펌프 및 압력 센서들에 대한 적어도 하나의 인터페이스를 특징으로 하는 전자 제어기.
  16. 자동차용 브레이크 시스템으로서,
    모든 휠들 상의 상용 브레이크 (service brake) 및 적어도 2개의 휠들 상의 전기식 주차 브레이크 액추에이터들을 포함하고,
    상기 전기식 주차 브레이크 액추에이터들에 연결되는 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 전자 제어기를 특징으로 하는 자동차용 브레이크 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 상용 브레이크는 적어도 하나의 유압식 브레이크 회로를 포함하고,
    상기 전자 제어기는 트랙션 제어 및/또는 구동 역학 제어를 제공하는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 시스템.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    적어도 하나의 액슬의 휠들이 상용 브레이크로서 전자기계식 마찰 브레이크들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 시스템.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 브레이크 시스템을 특징으로 하는 자동차.
  20. 제 19 항에 있어서,
    내연 기관 및/또는 전자 모터가 트랜스미션 로크없이 자동 기어박스를 통해 적어도 하나의 액슬의 휠들에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차.
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