JP2020521666A - 完全統合制動システムにおける電子パーキングブレーキを使用した補助減速 - Google Patents

Abstract

電子パーキングブレーキによって行われる補助減速を使用して車両を制動する方法及びシステムに関する。本方法は、統合制動システムの低下した機能状態を検出することと、車両のオペレータからのブレーキペダル入力を検出することと、ブレーキペダル入力と低下した機能状態とに基づき、電子パーキングブレーキを介して制動力を自動的に形成することとを含む。

Description

本願は、２０１７年５月３１日付提出の米国特許仮出願第６２／５１３２２５号の優先権を主張するものであり、当該出願の内容全体が引用により本願に組み込まれるものとする。

背景
いくつかの現行の車両は、統合制動システムを含む。統合制動システムは、複数のブレーキシステム構成要素を組み合わせて単一のモジュラーユニットとしている。統合制動システムは従来の構成要素ベースのシステムに比較していくつかの利点を提供する。当該利点には、電子安定化制御部及びアンチロック制動部による中央制動制御が、単一のユニットにおいて単一の統合ブレーキコントローラにより行われることが含まれ得る。

当該システムにおいては、パーキングブレーキ及びパーキングブレーキコントローラは、統合制動システムから独立に動作する別個の構成要素であることが多い。パーキングブレーキは、別個の電子制御ユニット内に埋め込まれたソフトウェアルーチンによって制御されるモータオンキャリパ（ＭｏＣ）技術を使用して実現可能である。パーキングブレーキのハードウェア及びソフトウェアは通常はサードパーティメーカから提供され、統合制動システム内には統合されていない。

概要
各実施形態は、統合ブレーキコントローラによる、制動システムの状態（例えば、機能低下、制御ユニット出力の損失、ブレーキ構成要素の故障及びこれらに類似のもの）の認識、並びに、主ブレーキの機能に障害が生じた場合の、正常な運転アクション（例えば、ブレーキペダル入力）に基づく電子パーキングブレーキの起動に関する。このことを達成するために、電子パーキングブレーキは、統合ブレーキコントローラにより動作可能であり、ブレーキペダル行程に従って動作可能である。

各実施形態は、特に、統合制動システムの異常状態中、ブレーキペダル行程を減少させることにより、車両のオペレータに利点を提供する。現行では、オペレータがバックアップモードで経験するブレーキペダル行程は、正常動作中より長い。こうした「ブレーキフィール」の不一致は、オペレータを不安にさせ得る。「ブレーキフィール」とバックアップモードにおけるブレーキペダル行程とのこうした不一致は、統合制動システムに内在する機械的な比率に起因する。いくつかの実施形態においては、バックアップモード中に統合ブレーキコントローラを使用してブレーキバルブの制御を行うことにより、当該効果が部分的に緩和される。

各実施形態は、統合制動システムを備えた車両を減速させる制動システム及び方法を提供する。本方法は、主ブレーキを使用して車両を減速させることと、制動システムの誤動作を監視することと、を含む。誤動作が発生した場合、電子ブレーキコントローラが当該誤動作を検出し、減速に必要な副次制動力の大きさを特定し、当該副次制動力の大きさに基づいて、パーキングブレーキを動作させる要求を電子パーキングブレーキコントローラに送信する。

特に、一実施形態は、統合制動システムを備えた車両を減速させる方法を提供する。本方法は、統合制動システムの低下した機能状態を電子コントローラにより検出することと、車両のオペレータからのブレーキペダル入力を電子コントローラにより検出することと、ブレーキペダル入力と低下した機能状態とに基づき、電子パーキングブレーキを介して補助制動力を電子コントローラにより自動的に形成することと、を含む。

他の実施形態は、統合制動システムを備えた車両を減速させるシステムを提供する。本システムは、ブレーキペダルと、統合制動システムと、電子パーキングブレーキと、統合制動システムの低下した機能状態を検出するように構成された電子コントローラと、を備える。当該電子コントローラは、車両のオペレータからのブレーキペダル入力をブレーキペダルから検出し、ブレーキペダル入力と低下した機能状態とに基づき、電子パーキングブレーキを介して補助制動力を自動的に形成するようにさらに構成されている。

他の態様、特徴及び実施形態は、詳細な説明及び添付の図面を考察することにより明らかとなるであろう。

一実施形態による制動システムを備えた車両のブロック図である。 一実施形態による、図１のシステムの統合ブレーキコントローラのブロック図である。 一実施形態による、図１のシステムの電子パーキングブレーキコントローラのブロック図である。 一実施形態による、図１の制動システムを動作させる方法のフローチャートである。

詳細な説明
いずれかの実施形態を詳細に説明する前に、ここで説明する各実施形態は、以下の説明に記載した又は以下の図に示した構造の詳細及び各構成要素の配置を、本願において限定することを意図するものではないことを理解されたい。各実施形態につき、他の構成が可能であり、種々の方式での実施又は実行が可能である。

複数のハードウェア及びソフトウェアベースのデバイス及び複数の異なる構造の構成要素が、種々の実施形態の実現に使用可能である。加えて、各実施形態は、検討の目的で、あたかも構成要素の多くがハードウェアとしてのみ実現されるかのように図示可能かつ説明可能なハードウェア、ソフトウェア及び電子構成要素又は電子モジュールを含み得る。なお、当該分野の通常の知識を有する者であれば、当該詳細な説明の読解に基づいて、少なくとも１つの実施形態において、本発明の電子回路ベースの態様を、１つ又は複数のプロセッサによって実行可能な（例えば非一時性のコンピュータ可読媒体に記憶された）ソフトウェアとして実現可能であることを認識するはずである。例えば、本明細書で説明する「制御ユニット」及び「コントローラ」は、１つ又は複数の電子プロセッサ、非一時性のコンピュータ可読媒体を含む１つ又は複数のメモリモジュール、１つ又は複数の入出力インタフェース、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び他の回路、並びに、種々の構成要素を接続する種々の接続部（例えばシステムバス）を含み得る。

図１には、一例による制動システム１０５を備えた車両１００が示されている。制動システム１０５は、その主ブレーキが故障しても車両１００を減速させることができるように構成されている。車両１００は、４輪車両として図示されているが、種々のタイプ及び設計のものを含む。例えば、車両１００は、自動車、トラック、バス、セミトラクタ及びこれらに類似のものを含んでよい。図示の例においては、制動システム１０５は、主ブレーキ１１０（例えば車両１００の１つ又は複数の車輪上のディスクブレーキ）、パーキングブレーキ１１５、統合ブレーキコントローラ１２０、ブレーキペダル１２５及び電子パーキングブレーキコントローラ１３０を含む。いくつかの実施形態においては、制動システム１０５は、統合ブレーキコントローラ１２０に通信可能に接続されたセンサ（例えばブレーキ圧センサ、ブレーキ位置センサ及びこれらに類似のもの）を含む。これらの構成要素については後に詳述する。

制動システム１０５の各構成要素は、種々のタイプの電子接続部、機械接続部又は液圧式接続部を介して通信可能に接続することができる。例えば、一実施形態においては、ブレーキペダル１２５は、有線接続部（例えばブレーキバイワイヤ技術）を介して、統合ブレーキコントローラ１２０に通信可能に接続されている。他の例においては、統合ブレーキコントローラ１２０は、ダイレクトワイヤ接続部を介して又は有線通信バスを介して、電子パーキングブレーキコントローラ１３０に接続されている。いくつかの実施形態においては、統合ブレーキコントローラ１２０及び電子パーキングブレーキコントローラ１３０は、別個であって、独立したメーカが製造及び供給した独立の制御ユニットである。当該ケースにおいては、統合ブレーキコントローラ１２０と電子パーキングブレーキコントローラ１３０とは、所定のプロトコルを介して通信するように構成されている。電子パーキングブレーキコントローラ１３０は、統合ブレーキコントローラ１２０からの信号に基づいてパーキングブレーキ１１５を動作させるように構成されている。

統合ブレーキコントローラ１２０は、制動システム１０５の種々の構成要素を含み、車両１００の制動制御を行うように構成されている。一実施形態においては、制動システム１０５の特定の構成要素が統合ブレーキコントローラ１２０内で組み合わせられ、単一のモジュラーユニットを形成している。例えば、統合される構成要素には、電子ポンプ、アキュムレータ、液圧式変調装置、マスタシリンダ及びこれらに類似のものが含まれ得る。当該実施形態においては、統合ブレーキコントローラ１２０は、例えば所望の制動出力の大きさの特定、当該所望の制動出力の大きさに基づく制動用液圧の形成及び１つ又は複数の主ブレーキ１１０への当該液圧の分配を含む、制動システム１０５の機能の多くを実行可能である。

統合ブレーキコントローラ１２０は、車両１００の挙動を考慮して、他の車両システム、センサ及び電子制御ユニットからの情報を受信するように構成されている。特に、統合ブレーキコントローラ１２０はまた、（図示されていない）１つ又は複数の車輪速度センサからの車輪速度データを受信するように構成されている。統合ブレーキコントローラ１２０は、当該車輪速度データに少なくとも部分的に基づいて、車両１００のアンチロック制動及び電子安定化制御を行う。

統合ブレーキコントローラ１２０は、制動要求を示す情報を受信するように構成されている。統合ブレーキコントローラ１２０は、オペレータによって所望された制動出力量を示すブレーキペダル１２５（例えばブレーキペダル位置センサ）からの信号を受信するように構成されている。いくつかの実施形態においては、統合ブレーキコントローラ１２０は、半自動車両システムからの制動要求を受信する。統合ブレーキコントローラ１２０は、当該制動要求に基づいて主ブレーキ１１０を制御するように構成されている。

統合ブレーキコントローラ１２０はまた、制動システム１０５に対する診断を行うように構成されている。特に、統合ブレーキコントローラ１２０は、制動システム１０５内の誤動作及び制動システム１０５内の特定の構成要素の誤動作を識別する診断を実行するように構成されている。いくつかの例においては、統合ブレーキコントローラ１２０は、圧媒流体洩れ、真空洩れ、ポンプ故障、主ブレーキのブーストの損失及びこれらに類似のものを識別する。

図２は、一例による統合ブレーキコントローラ１２０のブロック図である。統合ブレーキコントローラ１２０は、制動システム１０５内の各構成要素及び各モジュールへの電力供給、動作制御の供給及びこれら構成要素及びモジュールの保護を行う複数の電気電子構成要素を含む。統合ブレーキコントローラ１２０は、特に、電子プロセッサ２１０（例えば電子プログラマブルマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又は類似のデバイス）、メモリ２１５（例えば非一時性の機械可読メモリ）及び入出力インタフェース２２０を含む。いくつかの実施形態においては、統合ブレーキコントローラ１２０は、付加的な構成要素、より少ない構成要素又は異なる構成要素を含む。例えば、統合ブレーキコントローラ１２０は、その特定のステップ又は機能を実行するようにそれぞれ構成された独立の電子制御ユニット又は電子制御モジュールとして実現可能である。

統合ブレーキコントローラ１２０の、メモリ２１５、入出力インタフェース２２０及び他の構成要素と協働する電子プロセッサ２１０は、ここで検討するプロセス及び方法を実行するように構成されている。例えば、電子プロセッサ２１０は、特に（主ブレーキ１１０に対する液圧を制御することによる）車両１００に対する制動力の特定に関する命令をメモリ２１５から回収して実行するように構成されている。入出力インタフェース２２０は、制動システム１０５の他の構成要素及び車両１００の他の構成要素との通信のための１つ又は複数の入出力モジュールを含み得る。例えば、入出力インタフェース２２０は、電子パーキングブレーキコントローラ１３０と通信するように構成されている。

図３は、一実施形態による電子パーキングブレーキコントローラ１３０のブロック図である。図示の例においては、電子パーキングブレーキコントローラ１３０は、特に、電子プロセッサ３１０（例えば電子プログラマブルマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又は類似のデバイス）、メモリ３１５（例えば非一時性の機械可読メモリ）及び入出力インタフェース３２０を含む。いくつかの実施形態においては、電子パーキングブレーキコントローラ１３０は、付加的な構成要素、より少ない構成要素又は異なる構成要素を含む。

動作中、電子パーキングブレーキコントローラ１３０は、１つ又は複数の制動要求に基づいてパーキングブレーキ１１５を動作させる。制動要求は手動であっても又は自動であってもよい。手動での適用の場合、電子パーキングブレーキコントローラ１３０は、パーキングブレーキスイッチを介してオペレータが選択した要求を示す信号を受信する。パーキングブレーキスイッチが動作させられると、電子パーキングブレーキコントローラ１３０は、電子パーキングブレーキコントローラ１３０からの信号の状態に関係なく、パーキングブレーキ１１５を動作させる。自動での適用の場合、電子パーキングブレーキコントローラ１３０は、統合ブレーキコントローラ１２０から制動要求を受信する。自動制動要求は、パーキングブレーキに適用される制動力量を示し得る。自動制動要求は、電子パーキングブレーキコントローラ１３０によって特定された制動力量を指定可能である。制動力量は、統合ブレーキコントローラ１２０からのパルス化された制動要求により変調可能であり、又は、他の方式により調整可能である。

図４は、一実施形態による、制動システム１０５を備えた車両１００を制動する方法のフローチャートである。提示の例においては、本方法は、車両１００のオペレータによる制動要求を示すブレーキペダル１２５の運動を監視することを含む（ブロック４０５）。統合ブレーキコントローラ１２０は制動システム１０５の状態を監視する（ブロック４１０）。上で検討したように、状態監視は、圧媒流体洩れ、真空洩れ、ポンプ故障、バルブ故障、センサ故障及びこれらに類似のものを含む何らかの誤動作が制動システム１０５内で発生しているかどうかを判別することを含み得る。統合ブレーキコントローラ１２０は、制動システム１０５の状態が正常であるかどうか（例えば誤動作が全く検出されずに動作しているか）を判別する（ブロック４１５）。制動システム１０５の状態が正常であれば、統合ブレーキコントローラは、電子パーキングブレーキに、状態が正常であることを示す信号を送信する（ブロック４２０）。当該例においては、電子パーキングブレーキコントローラ１３０は、オペレータによる手動パーキングブレーキスイッチの動作がない限り、パーキングブレーキ１１５を動作させない。制動システム１０５の状態が正常である場合、統合ブレーキコントローラ１２０が、ブレーキペダルの運動に基づいて主ブレーキ１１０を動作させる（ブロック４２５）。

制動システム１０５の状態が正常でない場合（例えば、制動システム１０５内で誤動作が検出された場合）、統合ブレーキコントローラ１２０は「バックアップ」モードで動作させられ、パーキングブレーキ１１５に異常状態指標を送信する（ブロック４３０）。いくつかの例においては、異常状態指標は、単に、パーキングブレーキの適用要求である。統合ブレーキコントローラ１２０は、制動システム１０５の状態とブレーキペダル１２５の運動とに基づいて、補助（例えば副次）制動出力量を特定する。

例えば、誤動作によって制動出力の損失が生じている場合、統合ブレーキコントローラ１２０は、当該誤動作を異常制動状態として識別する。例えば、制動システム１０５の構成要素が故障して、制動出力の損失を生じさせ、異常制動状態を形成する誤動作を起こし得る。いくつかの実施形態においては、統合ブレーキコントローラ１２０は、ルックアップテーブル又は他のプログラミングされたデータを参照して、それぞれ特定の誤動作に対する制動出力の損失量を特定する。いくつかの実施形態においては、統合ブレーキコントローラ１２０は、ブレーキペダル１２５上の位置センサによりオペレータによって要求された制動出力量を特定し、主ブレーキ１１０が当該オペレータによって要求された制動出力量を送出可能であるかを判別する。主ブレーキ１１０からの制動出力量が当該オペレータによる制動出力要求量の送出に不充分である場合、統合ブレーキコントローラ１２０は、オペレータによって要求された制動出力量と制動システム１０５の能力とに基づいて、補助制動出力量を特定する。いくつかの実施形態においては、これは、特定の誤動作が発生している期間において最大制動出力能力を特定することと、当該最大制動出力能力をオペレータによって要求された制動出力から減算して補助制動出力値を形成することと、を含む。

次いで、統合ブレーキコントローラ１２０は、所望の補助制動出力量に基づき、電子パーキングブレーキコントローラ１３０に制動要求を送信する（ブロック４４０）。当該制動要求により電子パーキングブレーキコントローラ１３０が起動され、パーキングブレーキ１１５が当該制動要求に基づいて動作させられる。いくつかの実施形態においては、制動要求は、パーキングブレーキ１１５を介して送出すべき制動出力の大きさを規定する。例えば、制動要求は、所望の制動力の大きさを示し得る。代替的に、制動要求は、所定の時間インターバルにおいてパーキングブレーキ１１５を適用及び解放するための変調量を示し又はこれを含む。

いくつかの実施形態においては、統合ブレーキコントローラ１２０は、パーキングブレーキ１１５を適用するための信号の送信中、車輪速度センサにより車輪スリップを連続的に監視する。当該実施形態においては、統合ブレーキコントローラ１２０が、車輪スリップが低減されるように、パーキングブレーキ１１５の適用を調整する。当該アクションにより、公知の方法よりも滑らかな減速が得られる。

いくつかの実施形態においては、異常ブレーキ状態が発生すると、（図示されていない）後輪分離弁を利用して、運転者導入の制動用液圧が後輪ブレーキへ入力されることが阻止される。代わりに、統合ブレーキコントローラ１２０がパーキングブレーキ１１５のみによって後輪の制動を制御し、一方、液圧は前輪へ振り向けられる。これにより前輪の制動はオペレータによって（即ち、ブレーキペダルの運動に基づいて）制御されて方向づけられる。オペレータによる後輪の方向制御のこうした分離は、異常ブレーキ状態中、ブレーキペダル１２５のペダル行程を減少させ得るという利点を有する。当該例においては、車両１００の減速は、ブレーキペダル１２５の運動の正常範囲にわたって比較的等しく保持される。なぜなら、パーキングブレーキ１１５が、ブレーキペダル１２５へのオペレータの入力に基づいて電子的に動作させられるからである。こうした補助制動により、ブレーキペダル行程を減少させつつ、後輪への制動トルクが供給される。

種々の特徴、利点及び実施形態が以下の特許請求の範囲に記載されている。

図４は、一実施形態による、制動システム１０５を備えた車両１００を制動する方法のフローチャートである。提示の例においては、本方法は、車両１００のオペレータによる制動要求を示すブレーキペダル１２５の運動を監視することを含む（ブロック４０５）。統合ブレーキコントローラ１２０は制動システム１０５の状態を監視する（ブロック４１０）。上で検討したように、状態監視は、圧媒流体洩れ、真空洩れ、ポンプ故障、バルブ故障、センサ故障及びこれらに類似のものを含む何らかの誤動作が制動システム１０５内で発生しているかどうかを判別することを含み得る。統合ブレーキコントローラ１２０は、制動システム１０５の状態が正常であるかどうか（例えば誤動作が全く検出されずに動作しているか）を判別する（ブロック４１５）。制動システム１０５の状態が正常であれば、統合ブレーキコントローラは、電子パーキングブレーキコントローラ１３０に、状態が正常であることを示す信号を送信する（ブロック４２０）。当該例においては、電子パーキングブレーキコントローラ１３０は、オペレータによる手動パーキングブレーキスイッチの動作がない限り、パーキングブレーキ１１５を動作させない。制動システム１０５の状態が正常である場合、統合ブレーキコントローラ１２０が、ブレーキペダルの運動に基づいて主ブレーキ１１０を動作させる（ブロック４２５）。

制動システム１０５の状態が正常でない場合（例えば、制動システム１０５内で誤動作が検出された場合）、統合ブレーキコントローラ１２０は「バックアップ」モードで動作させられ、電子パーキングブレーキコントローラ１３０に異常状態指標を送信する（ブロック４３０）。いくつかの例においては、異常状態指標は、単に、パーキングブレーキの適用要求である。統合ブレーキコントローラ１２０は、制動システム１０５の状態とブレーキペダル１２５の運動とに基づいて、補助（例えば副次）制動出力量を特定する（ブロック４３５）。

Claims (20)

1. 電子パーキングブレーキによって行われる補助減速を使用して車両を制動する方法であって、
   統合制動システムの低下した機能状態を電子コントローラにより検出することと、
   前記車両のオペレータからのブレーキペダル入力を前記電子コントローラにより検出することと、
   前記ブレーキペダル入力と前記低下した機能状態とに基づき、前記電子パーキングブレーキを介して補助制動力を前記電子コントローラにより自動的に形成することと、
   を含む、方法。
2. 前記統合制動システムの前記低下した機能状態は、主ブレーキのブーストの損失を含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 異常ブレーキ状態を前記電子コントローラにより検出することをさらに含む、
   請求項１に記載の方法。
4. 前記異常ブレーキ状態が検出された場合に、後輪分離弁に印加される信号を前記電子コントローラにより形成することをさらに含む、
   請求項３に記載の方法。
5. 車輪スリップセンサからの信号を前記電子コントローラにより受信することをさらに含む、
   請求項１に記載の方法。
6. 前記電子パーキングブレーキを介して前記補助制動力を自動的に形成することは、さらに、前記車輪スリップセンサから受信された信号に基づいて行われる、
   請求項５に記載の方法。
7. 前記補助制動力を自動的に形成することは、制動要求を前記電子コントローラから電子パーキングブレーキコントローラへ送信することを含む、
   請求項１に記載の方法。
8. 前記制動要求は、所望の補助制動力の大きさを含む、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記制動要求は、所定の時間インターバルにおいて前記電子パーキングブレーキを適用及び解放するための変調量を含む、
   請求項７に記載の方法。
10. 前記ブレーキペダル入力と前記低下した機能状態とに基づいて前記補助制動力を前記電子コントローラにより特定することをさらに含み、
    特定の誤動作が発生している間に、最大制動出力能力を前記電子コントローラにより特定することと、
    前記ブレーキペダル入力に基づいて、オペレータによって要求された制動出力を前記電子コントローラにより特定することと、
    補助制動力値を形成するために、前記オペレータによって要求された前記制動出力から前記最大制動出力能力を前記電子コントローラにより減算することと、
    をさらに含む、
    請求項１に記載の方法。
11. 電子パーキングブレーキによって行われる補助減速を使用して車両を制動するシステムであって、
    ブレーキペダルと、
    統合制動システムと、
    電子パーキングブレーキと、
    統合制動システムの低下した機能状態を検出し、
    前記車両のオペレータからのブレーキペダル入力を前記ブレーキペダルから検出し、
    前記ブレーキペダル入力と前記低下した機能状態とに基づき、前記電子パーキングブレーキを介して補助制動力を自動的に形成する、
    ように構成された電子コントローラと、
    を備える、システム。
12. 前記統合制動システムの前記低下した機能状態は、主ブレーキのブーストの損失を含む、
    請求項１１に記載のシステム。
13. 前記電子コントローラは、異常ブレーキ状態を検出するようにさらに構成されている、
    請求項１１に記載のシステム。
14. 前記電子コントローラは、前記異常ブレーキ状態が検出された場合に、後輪分離弁に印加される信号を形成するようにさらに構成されている、
    請求項１３に記載のシステム。
15. 前記電子コントローラは、車輪スリップセンサからの信号を受信するようにさらに構成されている、
    請求項１１に記載のシステム。
16. 前記電子パーキングブレーキを介して前記補助制動力を自動的に形成することは、さらに、前記車輪スリップセンサから受信された信号に基づいて行われる、
    請求項１５に記載のシステム。
17. 前記補助制動力を自動的に形成することは、制動要求を前記電子コントローラから電子パーキングブレーキコントローラへ送信することを含む、
    請求項１１に記載のシステム。
18. 前記制動要求は、所望の補助制動力の大きさを含む、
    請求項１７に記載のシステム。
19. 前記制動要求は、所定の時間インターバルにおいて前記電子パーキングブレーキを適用及び解放するための変調量を含む、
    請求項１７に記載のシステム。
20. 前記電子コントローラは、前記ブレーキペダル入力と前記低下した機能状態とに基づいて補助制動力を特定するようにさらに構成されており、
    特定の誤動作が発生している間、最大制動出力能力を特定することと、
    前記ブレーキペダル入力に基づいて、オペレータによって要求された制動出力を特定することと、
    補助制動力値を形成するために、前記オペレータによって要求された制動出力から前記最大制動出力能力を減算することと、
    をさらに含む、
    請求項１１に記載のシステム。

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