JP5980936B2 - 自動車のブレーキランプを制御する装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のブレーキランプを制御する装置に関する。さらに本発明は、このような装置を装備している自動車に関する。

車両のブレーキランプを制御するために、従来は多くの場合、機械式のブレーキランプスイッチが利用されている。このようなブレーキランプスイッチは、車両のペダル設備に組み付けられており、ブレーキペダルの操作を検知することができる。ブレーキランプスイッチはブレーキペダル信号を生成するが、これは、ブレーキペダルが操作されているか否かを表すにすぎない。すなわちブレーキペダル信号には、非操作（＝「０」）と操作（＝「１」）という２つの状態しかない。ブレーキペダル信号は、ブレーキランプの作動化すなわちブレーキランプのオンまたはオフを制御するために利用される。

その補足として、いくつかの車両メーカーは、ブレーキペダル信号を安全性照会のために追加的に利用して、特定の状況のときに、たとえばエンジン始動をするときやオートマチックトランスミッションでギヤシフトをするときに、すなわちたとえばシフトレバーが「Ｐ」位置から出るように動くべきときに、車両のブレーキが操作されることを保証している。

現代の車両では、特にハイブリッド車両や電動車両の分野では、操作ユニットにアイドルストロークを有するように具体化されたブレーキシステムが採用されることが増えてきている。このようなアイドルストロークは、運転者によるブレーキペダルの操作に基づいて各ホイールでブレーキシリンダに対する液圧を生成することなく、発電機の最大の電気ブレーキトルクを活用するために利用することができる。それによっていっそう高い回生効率が実現され、すなわち制動プロセス中に、発電機による電気エネルギーの改善された回収が実現される。アイドルストローク範囲内にある運転者のブレーキ希望を検知するために、ブレーキペダルと連結されたブレーキペダルセンサが用いられる。このようなブレーキペダルセンサは、従来のブレーキランプスイッチとは異なり、ブレーキペダルが操作されているか否かを認識することができるだけでなく、ブレーキペダルの操作の強度、すなわちブレーキペダルが運転者によって操作されたストロークも検知することができる。このようなストロークセンサのブレーキペダル信号をベースとして、車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ＝エレクトロニックコントロールユニット）により、要求されるべき発電機トルクを調整することができる。

たとえば特許文献１には、複雑な制動および走行ダイナミックコントロールプロセスを支援するブレーキ装置が記載されている。

ブレーキペダルにあるストロークセンサを利用することで、原理的には、従来式のブレーキランプスイッチを廃止して、ブレーキコントロールシステムにおけるソフトウェアソリューションを通じてのブレーキランプ制御を具体化する可能性が開かれる。しかしながらこの可能性は、従来の車両ではこれまで活用されておらず、依然として機械式のブレーキランプスイッチが利用されているが、それは、たとえばブレーキコントロールシステムが故障し、そのためにソフトウェアソリューションの利用可能性が失われたときに、車両が立ち往生してしまうのを防止するためである。たとえば利用可能なブレーキペダル信号がないために、たとえばエンジン始動やギヤシフトのときの上に説明した妥当性検査が失敗に終わることによって、立ち往生が起こり得る。このような立ち往生は、たとえば踏切の上での意図しない停車といった特定の状況では、致命的な結果になりかねないので、確実に回避されなくてはならない。

ドイツ特許出願公開第１０２００８００２３４８Ａ１号明細書

ここで説明する本発明は、機械式のブレーキランプスイッチを廃止し、それにもかかわらず、故障発生時に車両の立ち往生を確実に回避することを可能にすることができる。

独立請求項の構成要件を有する、車両のブレーキランプを制御する装置ならびに車両が提案される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に定義されている。

提案される装置は、ブレーキペダルセンサと、主制御器と、予備制御器とを有している。

ブレーキペダルセンサは、ブレーキペダルの操作強度に依存するブレーキペダル信号を出力するように設計されている。換言するとブレーキペダル信号は、ブレーキペダルが運転者によってどれだけの強度で押されているかに関する情報を表す。

主制御器は、ブレーキペダル信号をコンディショニングして監視し、制動プロセスを制御するためのブレーキ制御信号、ならびにブレーキランプの作動化を制御するためのブレーキペダル操作信号を出力するように設計されている。換言すると主制御器は、ブレーキペダルセンサから出力されるブレーキペダル信号を継続して監視し、これに基づいてブレーキ制御信号を生起するように構成されており、このブレーキ制御信号を利用して、車両の制動プロセスを制御ないしコントロールすることができる。制動プロセスは、発電機により生成されるブレーキトルクを利用することもできるし、従来式の液圧ブレーキの操作により各ホイールで生成されるブレーキトルクを利用することもできる。その補足として、主制御器はブレーキペダル操作信号を出力するように設計されている。このブレーキペダル操作信号は、従来式のブレーキランプスイッチにより生成される信号に基本的に相当しており、ブレーキペダルが相応に操作されたときに車両のブレーキランプを作動化するために利用することができる。そのために主制御器は、ハードウェアコンポーネントとソフトウェアコンポーネントをどちらも含むことができる。多くの場合、コンディショニングおよび監視の役割の少なくとも一部は、ソフトウェアソリューションによって具体化される。このようにして、たとえば主制御器がブレーキペダルの操作に反応してブレーキペダル操作信号を出力する感度を、ソフトウェアの相応のプログラミングによって調整することができる。

予備制御器は、主制御器が故障した場合に、ブレーキランプの作動化を制御するための代替のブレーキペダル操作信号を提供するために設けられている。主制御器とは異なり、そのために予備制御器はハードウェア実装だけがなされる。すなわち、固定的に配線されたデバイスだけが使用されて、ブレーキペダルセンサから出力されるブレーキペダル信号を継続的にコンディショニングして監視し、この信号をベースとして、従来はブレーキランプスイッチにより提供されているのと同様に、ブレーキペダル操作信号を生起する。そのために予備制御器は、ハードウェア実装されたコンディショニングデバイス、たとえばローパスフィルタなどを有することができ、それは、たとえばブレーキペダル信号の高周波雑音をフィルタアウトし、ないしは整流を行うためである。そして、ハードウェア実装されたコンパレータを用いて、ブレーキペダル信号がブレーキペダルの十分に強い操作を表しているかどうかに関して、コンディショニングされたブレーキペダル信号を引き続き監視することができる。

コンパレータは、２つまたはそれ以上の量を相互に比較することができ、そこから得られた結果を供給する工学的な機能単位である。本件においてコンパレータは、ブレーキランプの作動化についてのオンおよびオフ閾値をベースとして、ブレーキペダル操作信号を出力することができる。換言するとコンパレータは、ブレーキペダルセンサから供給されるブレーキペダル操作信号をオンおよびオフ閾値の値と比較し、この閾値が一方または他方の方向で超過されている場合には、ブレーキランプの作動化を発動または撤回することができる。

コンパレータにより利用されるオンおよびオフ閾値は、ブレーキペダル、ブレーキペダルゼロ位置、ブレーキペダルセンサ、および／または予備制御器の許容差を考慮したうえで規定することができる。それにより、ブレーキペダルから最後のブレーキランプの作動化までの信号系統の内部にある各々のデバイスに、ある程度の許容差が付随している場合があることを考慮することができる。個々のデバイスまたは全部のデバイスの許容差を、オンおよびオフ閾値の選択にあたって考慮に含めることができる。

コンパレータはたとえばアナログコンパレータであってよい。このようなアナログ式のコンパレータは、典型的な場合、２つの電圧を比較する電子回路である。コンパレータの出力部では、通常、入力部で印加された電圧のうちどちらが高いかを表す信号が提供される。印加された電圧のうちの一方はブレーキペダル信号に由来していてよく、印加される他方の電圧はオンおよびオフ閾値を表していてよい。

ただし、アナログ式の離散したコンポーネントを予備制御器で使用するときは、ブレーキペダルと制御されるべきブレーキランプとの間の信号系統を、特に存在するすべての許容差も含めて考慮すべきである。たとえば、特にブレーキペダルゼロ位置のオフセット補正を行うことができないからである。ブレーキペダルセンサ、操作ユニット、および／または予備制御器のロジックの機械的ないし電気的な許容差は、予備制御器のロジックについてオンおよびオフ閾値の確実な設計を規定するために、すでに開発段階のときから既知であるのがよい。オンおよびオフ閾値の確実な設計が満たされるのは、特に、ブレーキランプの作動化のために印加されるべきペダル力が顧客から課される要求に即しており、その一方で、ブレーキペダルゼロ位置のときにブレーキランプがいかなるケースでも消えることが保証されているときである。すなわち、信号系統の許容差が大きくなるほど、機能的な要求を満たすのが難しくなる。たとえばオン閾値が高すぎる設定になっていると、故障発生時に、ブレーキランプを作動化させるのにあまりにも高いブレーキペダル力を印加しなければならなくなる。したがって、予備制御器にアナログ式のデバイスを使用するときには、信号系統の許容差に関する必要な情報を判断できるようにするために、顧客および場合により他の供給者との間で、いっそう高い調整コストが必要となる場合がある。

別案として、コンパレータはデジタルコンパレータとして具体化されていてよい。このようなデジタル式のコンパレータは、典型的な場合、２つのデジタル値をそれぞれの同等性に関して、または大小の関係性に関して、比較することができる電子回路である。ブレーキペダルセンサがデジタル式のブレーキ信号を出力することができ、ないしは、アナログで出力されたブレーキペダル信号をデジタル化することができる。

そしてデジタル式のブレーキペダル信号を、ブレーキランプのオンないしオフについての閾値と比較することができる。

デジタル式のコンパレータロジックを使用することで、ブレーキペダルゼロ位置のオフセット補正を実行する可能性が得られる。それにより、信号系統の許容差を有意に削減することができる。たとえば、スタティックなペダル許容差または信号許容差を考慮する必要がなくなるからである。したがって、たとえばブレーキランプが作動化するときの最大のペダル力などの調整されるべきパラメータに関わる要求事項を、少ない調整コストで満たすことができる。

ブレーキペダルセンサは、ストロークセンサ、圧力センサ、または力センサとして具体化されていてよい。このような各々のセンサ型式は、ブレーキペダルの操作を定量的に検出し、それに応じて定量的なブレーキペダル信号を生起することができる。定量的なブレーキペダル信号は多数の信号値をとることができ、ないしは、連続する信号値領域の内部で変動することができる。次いで、定量的なブレーキペダル信号が主制御器で評価され、または代替的に予備制御器で評価され、ブレーキペダル信号をベースとして、たとえば１または０ないしＯＮまたはＯＦＦのような２つの値だけをとることができるブレーキペダル操作信号が生成されるようになっている。そして、このような二進ブレーキペダル操作信号を、ブレーキランプの作動化の制御のために援用することができる。

ここで提案される装置は、主制御器が適正に機能している場合には主制御器によって生成されるブレーキペダル操作信号だけが出力され、主制御器に不具合がある場合にだけ、予備制御器によって生成されるブレーキペダル操作信号が出力されて、ブレーキランプの作動化の制御のために援用されるように構成されていてよい。それにより、主制御器の適正な動作中にはブレーキランプがこれによって制御され、したがって、主制御器で具体化されているソフトウェアが、たとえばブレーキランプの制御に影響を及ぼせるようにすることができる。主制御器で故障が認識された場合についてのみ、予備制御器によってブレーキランプの制御が担われ、それにより、こうした緊急事態にブレーキランプが十分に高い信頼度で作動化および不作動化されるだけでなく、場合により、予備制御器により生成されるブレーキペダル操作信号を車両の他の制御器によって利用することもでき、それは、たとえばエンジン始動中やギヤシフト中のこのような信号の欠如による立ち往生を防止するためである。故障発生時に予備制御器が信頼できる出力信号を供給することを保証するために、通常動作のとき、すなわち主制御器が適正に機能しているとき、予備制御器を恒常的に監視して、主制御器の出力信号に対する妥当性検査をすることができる。

ここで提案されるブレーキランプ制御装置を搭載した車両では、別個のブレーキランプスイッチを省略することができる。さらに、主制御器での故障発生時に車両の立ち往生を防止することができる。それにより、システム利用性を車両レベルにまで高めることができる。さらに、ブレーキランプスイッチの省略により、車両メーカーにとって明らかなコスト面のメリットを生じさせることができる。ケーブル配線、ブレーキペダルとのインターフェース、各コンポーネントのリリースのためにコストを費やさなくてよくなるからである。

このように、故障発生時にのみブレーキランプの制御を担う、代替ロジックを備えた予備制御器を車両のブレーキコントロールシステムで利用することで、機械式のブレーキランプスイッチを省略することができ、それにもかかわらず、ブレーキコントロールシステムの故障時に、ブレーキランプ制御ないしブレーキペダル操作信号を提供することができる。その場合、ブレーキペダルセンサからの入力信号が電気式に評価されて、並列の経路でブレーキランプ制御のために利用される。故障発生の起きていない完全なシステム利用性があるときには、代替ロジックによる予備制御は、ブレーキランプの制御に対して影響を及ぼさないのが好ましい。

付言しておくと、本発明の各実施形態の考えられる構成要件および利点について、部分的には、提案されるブレーキランプ制御装置を対象として説明がなされており、および部分的には、このような装置を装備した車両を対象として説明がなされており、ないしは、このような装置の操作方法を対象として説明がなされている。当業者であればわかるとおり、各構成要件を相互に組合せ可能であり、ないしは、これに準拠した仕方で転用することができ、それは、このようにして代替的な実施形態を実現するためである。

次に、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明するが、この説明および図面は、本発明を限定するものとして解釈されるものではない。

本発明の一実施形態に基づく自動車ブレーキランプを制御する装置を示す回路図である。 車両ブレーキシステムにおける許容差の連鎖をベースとする、本発明による装置の予備制御器のオンおよびオフ閾値である。 本発明による装置の予備制御器についてのブロック図である。

各図面は模式的なものにすぎず、縮尺に忠実なものではない。

図１は、本発明の一実施形態に基づく、自動車のブレーキランプを制御する装置の回路図を模式的に示している。装置１は、ブレーキペダル３に配置されたブレーキペダルセンサ５を有している。ブレーキペダル３が圧力により矢印７に沿ってどれだけ強く操作されるかに応じて、ブレーキペダルセンサ５は、操作強度に依存する定量的なブレーキペダル信号を出力し、これを電子制御ユニット（ＥＣＵ）９に転送する。そこでブレーキペダル信号は、主制御器１１と予備制御器１３の両方に送られる。

主制御器１１は、たとえば電動車両やハイブリッド車両において、ブレーキペダル３の操作強度を検知し、ブレーキペダル操作に対応する運転者のブレーキ希望に従って、制動プロセスを制御ないしコントロールする役目を果たす。そのために主制御器１１は、ハードウェア回路１５ならびにソフトウェア１７を有しており、これらによってブレーキペダル信号が常時監視、コンディショニングされ、ブレーキ制御信号がブレーキ制御部１９へと出力される。ブレーキ制御部１９はこのブレーキ制御信号を参照して、発電機による制動作用と、従来式の液圧ホイールブレーキによる制動作用とを両方とも制御することができる。さらに主制御器９は、そのハードウェア１５およびソフトウェア１７によりブレーキペダル操作信号を生成し、これによってブレーキランプ２１の作動化が制御される。

予備制御器１３は２つのハードウェアコンポーネントを有している。第１のハードウェアコンポーネント２３は、ブレーキペダルセンサ５から供給されるブレーキペダル信号をコンディショニングする役目を果たす。そして、コンディショニングされたブレーキペダル信号が、ハードウェア実装されたコンパレータ２５に転送される。このコンパレータ２５はブレーキペダル信号を閾値と比較し、これに基づいて、ブレーキランプ２１の作動化を制御するためのブレーキペダル操作信号を出力する。

図２は、提案される制御装置を用いたブレーキランプの作動化のためのオンおよびオフ閾値を調整するときの態様を図示している。特に、予備制御器に設けられたコンパレータがアナログコンパレータである場合、オンおよびオフ閾値を高い信頼度で決定できるようにするために、システムコンポーネントにおける多数の許容差を考慮しなくてはならない。たとえば、あらゆるペダル許容差を含めたブレーキペダル３のジオメトリーを知ることが必要である。あらゆる許容差を含めた操作構造部２９の特性も考慮されるべきである。さらに、ブレーキ倍力装置３１の倍力特性（たとえば圧力に依存する行程）も既知であるのがよい。すべての許容差が、各部品の耐用寿命にわたって、および使用温度範囲全体にわたって考慮されるべきである。

予備制御器でのアナログ式のロジックでは、オフセット補正を利用することができない。したがって、ブレーキランプを作動化するためのブレーキペダル３に対する力が高すぎることがなく、その一方で、ブレーキランプの不作動化が常に可能であることを保証するために、すべてのオフセット許容差３３、ならびに電子制御ユニット９の許容差３５ないしヒステリシスを考慮しなければならない。デジタルコンパレータを使用すれば、ブレーキペダルゼロ位置２７のオフセット補正を具体化することができる。

図３は、予備制御器１３のハードウェアコンポーネントの一例としての概要をブロック図レベルで示している。ブレーキペダル信号は、回線３７を介して電子制御ユニット９に入力結合される。回線３９を介して、このブレーキペダル信号を主制御器１１（図３には示さず）のソフトウェア信号コンディショニング部にも提供することができる。予備制御器１３の内部でブレーキペダル信号は、ローパスフィルタの形態の第１のハードウェアコンポーネント２３をまず通過してから、コンパレータ２５でヒステリシスを含めて所定のオンおよびオフ閾値と比較される。ローパスフィルタ２３とコンパレータ２５は、ハードウェア コンディショニング経路４１の一部である。

コンパレータ２５の結果はＡＮＤゲート４３に転送される。ＡＮＤゲート４３の第２の入力部には、主制御器で不具合が認識されているかどうかを表す信号４５が印加される。第２のＡＮＤゲート４７では、主制御器ないしそこに設けられたソフトウェアにより生成されたブレーキペダル操作信号が、第１の入力部４９に印加される。第２の入力部には、エラー信号４５のＮＯＴが印加される。

次いで、両方のＡＮＤゲート４３，４７の結果は、ＡＮＤゲート４３，４７のうちの少なくとも一方で論理的な「１」が生じているかどうかに関して、さらに別のコンポーネント５１で監視される。このような論理的な「１」はブレーキペダル操作信号を表しており、これが電流制限された最終段５３を介して、ブレーキランプ２１の作動化を制御する。このようにコンポーネント４３，４７，５１，５３の総体５５が、最終段５３に対するブレーキペダル操作信号の相応の割当を保証する役目を果たす。通常の場合、操作信号は主制御器から転送されることが意図され、主制御器の故障発生時には予備制御器の信号が転送される。このようにブレーキランプスイッチを使用しなくても、ブレーキ操作信号を確実に出力することができる。

１ 装置
３ ブレーキペダル
５ ブレーキペダルセンサ
１１ 主制御器
１３ 予備制御器
２１ ブレーキランプ
２５ コンパレータ
２７ ブレーキペダルゼロ位置
３３，３５ 許容差

Claims (9)

1. 自動車のブレーキランプ（２１）を制御する装置（１）において、
   ブレーキペダルセンサ（５）と、
   主制御器（１１）と、
   予備制御器（１３）とを有しており、
   前記ブレーキペダルセンサ（５）はブレーキペダル（３）の操作強度に依存するブレーキペダル信号を出力するように設計されており、
   前記主制御器（１１）はブレーキペダル信号を条件付けして監視し、制動プロセスを制御するためのブレーキ制御信号ならびにブレーキランプ（２１）の作動化を制御するためのブレーキペダル操作信号を出力するように設計されており、
   前記予備制御器（１３）はハードウェアとして構成され、条件付けされたブレーキペダル信号に基づいてハードウェア実装されたコンパレータ（２５）によりブレーキランプ（２１）の作動化を制御するためのブレーキペダル操作信号を出力するように設計されており、
   前記コンパレータ（２５）はブレーキランプ（２１）の作動化についてのオンおよびオフ閾値をベースとしてブレーキペダル操作信号を出力する、自動車のブレーキランプを制御する装置。
2. 前記コンパレータ（２５）は、前記ブレーキペダル（３）、ブレーキペダルゼロ位置（２７）、前記ブレーキペダルセンサ（５）、および／または前記予備制御器（１３）の許容差（３３，３５）を考慮したうえでオンおよびオフ閾値を規定する、請求項１に記載の装置。
3. ハードウェア実装された前記コンパレータ（２５）はアナログコンパレータである、請求項１または２に記載の装置。
4. ハードウェア実装された前記コンパレータ（２５）はデジタルコンパレータである、請求項１または２に記載の装置。
5. 前記デジタルコンパレータ（２５）はブレーキペダルゼロ位置（２７）のオフセット補正を行うように設計されている、請求項４に記載の装置。
6. 前記ブレーキペダルセンサ（５）は、前記ブレーキペダル（３）の操作をそのつど定量的に検出して相応の定量的なブレーキペダル信号を生起するストロークセンサ、圧力センサ、または力センサにより具体化されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記装置（１）は、前記主制御器（１１）が適正に機能している場合には前記主制御器（１１）によって生成されるブレーキペダル操作信号だけを出力し、前記主制御器（１１）に不具合がある場合には前記予備制御器（１３）によって生成されるブレーキペダル操作信号を出力するように設計されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に基づくブレーキランプ（２１）を制御する装置（１）を備えている自動車。
9. ブレーキペダル（３）に別個のブレーキランプスイッチが設けられていない、請求項８に記載の自動車。

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