JP2018522768A - 車両のブレーキの作動を検出するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両のブレーキの作動を検出するための方法および装置に関する。車両速度ｖを検出し（１１０）、続いて車両速度を最低速度Ｖｍｉｎと比較することによって、まず車両が移動しているかどうかが確認される。車両速度ｖが最低速度Ｖｍｉｎよりも大きい場合には、続いて車両の少なくとも１つの駆動装置によって出力された総トルクＭＧｅｓが検出され、車両に作用するブレーキ力ＦＢが決定される（１３０）。この決定は、車両速度ｖおよび総トルクＭＧｅｓに依存して行われる。続いて、決定されたブレーキ力ＦＢが第１閾値と比較される。続いて、決定されたブレーキ力ＦＢが第１閾値Ｓ１と比較される（１４０）。ブレーキ力ＦＢが第１閾値Ｓ１を超えた場合には、これに続いて、ブレーキが作動されたことを表す信号（３００）が生成される。本発明は、さらに本発明によるこのような装置または本発明による方法を実施する制御器を備える車両に関する。

Description

本発明は、前進する車両のブレーキの作動を検出するための方法および装置に関する。この場合、できるだけ即座にブレーキの作動に反応できるように、特に、車両の始動時に既に検出が行われることが望ましい。

特にパーキングブレーキを備える車両の場合には、パーキングブレーキが作動されているにもかかわらず車両が移動される危険性がある。このような場合、パーキングブレーキの摩耗が極度に上昇し、さらにパーキングブレーキが作動されていない車両を動かすために必要なエネルギーに比べて、車両を動かすためにより大きいエネルギーが必要となる。例えば電動自転車もしくは電動アシスト自転車、特に荷物運搬用自転車の場合のように、車両がモータによって始動されるか、または運転者がペダルを踏み込んだ場合にモータによって支援される場合には、パーキングブレーキの作動は、さらにモータの所要エネルギーの増大につながる。

独国特許出願公開第１０２０１１００３１８３号明細書には、車両のパーキングブレーキの機能を監視する方法が開示されている。この明細書では、パーキングブレーキの操作後に車両の移動状態を監視し、車両が移動した場合には警告信号が出力される。この場合、パーキングブレーキの操作は、パーキングブレーキによって加えられるクランプ力に基づいて監視される。

特許第６１８６１４１号公報は、同様に、パーキングブレーキが引き寄せられ、同時に車両が移動された場合に警告信号を出力するための装置を開示している。この場合、ブレーキのワイヤに作用する力を測定し、この力からパーキングブレーキの状態を推論するパーキングブレーキセンサによってパーキングブレーキの状態が検出される。

独国特許出願公開第１０２０１１００３１８３号明細書 特許第６１８６１４１号公報

本発明は、車両のブレーキの作動を検出するための方法および装置に関する。車両速度を検出し、続いて車両速度を最低速度と比較することにより、まず車両が移動しているかどうかが確認される。車両速度が最低速度よりも大きい場合には、続いて車両の少なくとも１つの駆動装置によって前進のために出力された総トルクが検出され、これに続いて、車両速度および総トルクに依存して、車両に作用するブレーキ力の決定が行われる。続いて、決定されたブレーキ力が第１閾値と比較される。ブレーキ力が第１閾値を超えた場合には、これに続いて、ブレーキが作動されたことを表す信号が生成される。

この場合、ブレーキ力と第１閾値との比較によって、ブレーキが作動されているかどうかを検出することができることは利点である。さらに、車両のパラメータに基づいてブレーキ力を決定することができる。ブレーキの作動が検出された場合に生成された信号は、例えばユーザにブレーキの作動を知らせるか、またはブレーキが作動された状態での運転回数を後のサービス目的で記録しておくために使用することができる。

本発明による方法の好ましい構成では、ブレーキ力が第２閾値よりも大きい場合には車両の駆動モータの出力が低減される。この場合、第２閾値は第１閾値よりも大きい。この場合、ブレーキの作動が推定される場合には駆動モータおよびブレーキの摩耗が減じられることは利点である。この場合、ブレーキ力が第２閾値よりも大きく、したがって、同様に第１閾値よりも大きいという条件が満たされる必要がある。このことは利点である。なぜなら、ブレーキ力が高い場合にはブレーキが作動されている可能性が高まるからである。

本発明による方法の別の好ましい構成では、駆動モータの出力がブレーキ力Ｆ_Ｂの大きさに依存して低減される。ブレーキ力が大きい場合に駆動モータの出力を著しく低減できることは利点である。なぜなら、一般にブレーキ力が増大された場合には駆動モータおよびブレーキの摩耗の増大が生じるからである。

本発明による方法の別の好ましい構成では、運転者によって出力される第１トルクおよびモータ駆動装置によって出力される第２トルクが検出される。この場合、第１トルクと第２トルクとの合計が総トルクを形成する。この場合、例えば電動自転車または荷物運転用自転車の場合のように、互いに独立した２つの駆動装置が考慮されることは利点である。

本発明による方法の好ましい構成によれば、付加的に、
車両、車両の積載物およびユーザの質量を含む車両の総質量、および／または
車両の加速度、および／または
車両が前進する道路の勾配、および／または
車両の駆動装置の回転数、および／または
車両と車道表面との間に生じる転がり抵抗、および／または
走行時に車両に作用する風の抵抗が検出され、これらの関数としてブレーキ力が決定される。この場合、高精度によりブレーキ力を決定できるか、または少ない労力により迅速に結果が得られることは利点である。

本発明は、さらに本発明によるブレーキの作動を検出するための装置または本発明によるブレーキの作動を検出する方法を実施する制御器を備える車両、特に二輪車、特に好ましくは荷物運搬用自転車に関する。

本発明による作動方法の一実施例を示す図である。 図１に示した第１実施例で実施することができるブレーキ力の決定の詳細な構成を示す図である。 本発明による装置の一実施例を示す図である。

図１は、本発明による車両のブレーキの作動を検出するための作動方法を示す。車両は、例えば二輪車であってもよいし、特に荷物運搬用自転車であってもよい。この方法では、方法ステップ１１０において車両速度ｖが検出される。続いて方法ステップ１２０において車両速度ｖが最低速度Ｖ_ｍｉｎと比較される。この場合、最低速度Ｖ_ｍｉｎのための値は、この比較前に設定される。この値は、好ましくはゼロとして選択され、これにより、車両の始動を示唆する車両の最小限の移動を比較によって既に検出することができる。方法ステップ１２０により、車両速度ｖが最低速度Ｖ_ｍｉｎよりも大きいことが明らかになった場合には、方法ステップ１３０において、車両の少なくとも１つの駆動装置によって、前進のために出力された総トルクＭ_Ｇｅｓが検出され、続いて、車両に作用するブレーキ力Ｆ_Ｂが決定される。駆動装置とは、例えば二輪車の場合には運転者の踏込力として理解され、したがって、総トルクＭ_Ｇｅｓは運転者によって出力され、ペダルおよびクランクによってチェーンリングに作用する。しかしながら、総トルクＭ_Ｇｅｓは、例えば荷物運搬用自転車の場合のように、第１駆動装置の第１トルクＭ_Ｆおよび第２駆動装置の第２トルクＭ_Ｍによって合成することもできる。この場合、第１トルクＭ_Ｆは、運転者によって出力されるトルクを表す。これに対して第２トルクＭ_Ｍは、第２駆動装置である車両の駆動モータ３５２によって出力されるトルクを表す。この場合、ブレーキ力Ｆ_Ｂは車両速度ｖおよび総トルクＭ_Ｇｅｓに依存して決定される。方法ステップ１３０におけるブレーキ力Ｆ_Ｂの決定後には、方法ステップ１４０において、決定されたブレーキ力Ｆ_Ｂが第１閾値Ｓ１と比較される。この場合、この第１閾値Ｓ１は、例えばゼロであってもよく、したがって、差を検出可能にするためには、方法ステップ１４０において行われる比較において最小限のブレーキ力Ｆ_Ｂがあれば十分である。方法ステップ１４０において行われる比較により、ブレーキ力Ｆ_Ｂが第１閾値Ｓ１よりも大きいことが明らかになった場合には、方法ステップ１５０においてブレーキの作動を示す信号３００が生成される。この場合、信号３００は、例えば２値信号であり、高い状態はブレーキの作動を表し、低い状態はブレーキの停止を表す。

続いて、方法ステップ１５０において信号３００が生成された場合には、随意に方法ステップ１６０においてカウンタ２０８を増大することができる。これにより、走行時にパーキングブレーキが作動されたかどうか、および何回作動されたかを後の時点で点検することができる。さらに、これに続いて随意に方法ステップ１７０を実施することもきる。方法ステップ１７０では、信号３００が方法ステップ１５０で生成された場合には、この信号３００が外部に向けて出力される。この場合、信号３００は警告信号として用いられ、ブレーキが作動されたことを車両の運転者に示すために利用することができる。運転者はこの示唆に対して、例えばブレーキを解除するか、または車両を停止させることによって適宜に反応することができる。

これに続いて、随意にさらに方法ステップ１８０を実施することもでき、この方法ステップではブレーキ力Ｆ_Ｂが第２閾値Ｓ２と比較される。この場合、第２閾値Ｓ２は第１閾値Ｓ１よりも大きい。方法ステップ１８０で行われた比較により、ブレーキ力Ｆ_Ｂが第２閾値Ｓ２よりも大きいことが明らかになった場合には、方法ステップ１９０において車両の駆動モータ３５２の出力が低減される。この場合、ブレーキ力Ｆ_Ｂの大きさに依存して低減の程度を決定することができる。したがって、ブレーキ力Ｆ_Ｂが大きい場合には、ブレーキ力Ｆ_Ｂが小さい場合よりも駆動モータ３５２の出力をより大きく低減することができる。この場合、低減の程度とブレーキ力Ｆ_Ｂの大きさとの間の比率は任意に設定可能である。代替的には、電動モータ３５２の方法ステップ１９０において、ブレーキ力Ｆ_Ｂが第２閾値Ｓ２よりも大きい場合には電動モータ３５２がもはや出力をもたらさないように電動モータ３５２を制御することもできる。方法ステップ１９０の後に方法は終了する。同様に、方法ステップ１２０，１４０および１８０において行われた比較のいずれかがネガティブな結果をもたらした場合には、方法は直ちに終了される。

図２は、例えば図１に示した第１実施例において実施することができるように、ブレーキ力の決定の詳細な構成を示す。方法ステップ１３０においてブレーキ力Ｆ_Ｂを決定する場合には、ブレーキ力Ｆ_Ｂがどの程度正確に決定されることが望ましいかに応じて、多数の可変および一定のパラメータを組み込むことができる。この場合、これらのパラメータは、例えば製造者の表示によって既に方法の開始前にわかっているか、または方法の実施時に意図的に検出する必要がある。

ブレーキ力Ｆ_Ｂを決定する場合には、ニュートンの第２法則にしたがって、出力に基づいた次の方程式が得られる：

これにより、

となり、この場合に、Ｍ_Ｇｅｓは少なくとも１つの駆動装置によって出力された総トルクであり、ｎ_{Ａｎｔｒｉｅｂ}は駆動装置の回転数、すなわち、この場合には、例えばチェーンリングｎ_{Ｋｅｔｔｅｎｂｌａｔｔ}の回転数であり、ｖは車両の速度であり、Ｆ_Ｇｅｓは、車両に作用する合力である。

方程式（２）の場合には、総トルクＭ_Ｇｅｓおよび合力Ｆ_Ｇｅｓは次のように分解することができる。

この場合、総トルクＭ_Ｇｅｓは、運転者によって出力され、ペダルおよびクランクを介してチェーンリングに伝達される第１トルクＭ_Ｆ、および駆動モータ３５２によって出力され、ギア比ｉ_ｇによってチェーンリングに伝達される第２トルクＭ_Ｍによって合成される。さらにｍは車両の総質量であり、ａは車両の加速度であり、ｇは重力定数であり、αは車両が前進する車道の勾配であり、Ｆ_Ｒは移動する車両と車道表面との間の転がり抵抗であり、Ｆ_Ｗは風の抵抗であり、Ｆ_Ｂはブレーキ力である。

続いてブレーキ力Ｆ_Ｂを決定することができるように、方程式（３）が次のように置き換えられる。

この場合、チェーンリングｎ_{Ｋｅｔｔｅｎｂｌａｔｔ}の回転数と車両速度ｖとの商は、実際に入れたギアを表す。

方法ステップ１３０の方程式（４）にしたがってブレーキ力を決定するために、方法ステップ１３１において、駆動装置回転数ｎ_{Ａｎｔｒｉｅｂ}、すなわち、この場合にはチェーンリングｎ_{Ｋｅｔｔｅｎｂｌａｔｔ}の回転数が検出される。これは、第１トルクＭ_Ｆおよび第２トルクＭ_Ｍの両方がチェーンリングに作用し、それぞれのギア比に注意する必要があることに基づいている。

さらに、車両速度ｖは方法の開始時に第１方法ステップ１１０において検出されているので、既にわかっている。

さらに、第１トルクＭ_Ｆが方法ステップ１３２において検出され、第２トルクＭ_Ｍが方法ステップ１３３において検出される。

これに対して、ギア比ｉ_ｇの大きさは、一般にブレーキ力Ｆ_Ｂの決定前に既にわかっており、例えばモータ制御器によって測定すればよく、これも同様に方法ステップ１３２において実施してもよい。

車両の総質量ｍは、方法ステップ１３４において検出されるか、またはメモリ２０６から呼び出される。随意に、総質量に基づいて方程式（３）を解いてもよく、総質量ｍを除く他の全てのパラメータがわかっており、ブレーキ力がゼロに等しい場合、すなわち、実際に制動が行われていない場合には、方法ステップ１３４において、置き換えられた方程式（３）により総質量ｍを決定してもよい。

加速度ａは、方法ステップ１３５において検出され、勾配αは方法ステップ１３６において検出される。

方法ステップ１３７では、方法の開始前にメモリ２０６に、例えばデータ表の形式で保存された転がり摩擦係数μがメモリ２０６から呼び出され、転がり摩擦係数μから転がり抵抗Ｆ_Ｒが決定される。転がり摩擦係数μのための一般的な値は、例えばアスファルト上のタイヤの場合には０．０１１〜０．０１５の間であり、他の地面の場合には多少異なる。この場合、転がり摩擦係数μは製造者によってあらかじめ設定されているか、または代替的には運転者によってデータ表から、または他のパラメータに基づいてオンラインで選択される。

風の抵抗Ｆ_Ｗは、随意に方法ステップ１３８において決定される。代替的には、風の抵抗Ｆ_Ｗの決定は全く行わなくてもよい。なぜなら、風の抵抗は、車両の停止時にはわずかな速度に基づいてほぼゼロになるからである。

最後に、方法ステップ１３９では、検出され、呼び出されたパラメータを用いて、方程式（４）に基づいてブレーキ力Ｆ_Ｂが決定される。

図３は、本発明による装置の一実施例を示す。装置２００、例えば制御器は、第１手段２０５、例えばマイクロコントローラを備える。さらに、装置２００はメモリ２０６を備える。第１手段２０５は、速度センサ２１０、トルクセンサ２２０、加速度センサ２３０および／または傾斜センサ２４０に接続されていてもよい。この場合、第１手段２０５とセンサ２１０，２２０，２３０および２４０との間の接続は、ワイヤ接続によって形成されていてもよいし、ワイヤレスに形成されていてもよい。速度センサ２１０は、車両速度信号２１１を検出し、第１手段２０５に送信するように構成されている。トルクセンサ２２０は、総トルク信号２２１を検出し、第１手段２０５に送信するように構成されている。この場合、トルクセンサ２２０は２つの個別センサを備えている必要があることもあり、運転者によって出力された一方の第１トルクＭ_Ｆおよび駆動モータ３５２によって出力された他方の第２トルクＭ_Ｍが検出される。加速度センサ２３０は、車両の加速度信号２３１を検出し、第１手段２０５に送信するように構成されている。代替的には、車両速度信号２２０から加速度信号２３１を決定することもできる。傾斜センサ２３５は、勾配信号２３６を検出し、第１手段２０５に送信するように構成されている。回転数センサ２４０は、駆動装置回転数信号２４１、ここではチェーンリングの回転数を検出し、第１手段２０５に送信するように構成されている。随意に、第１手段２０５は重量センサ２５０に接続されており、重量センサは、運転者または積載物の重量の第１重量信号２５１を検出し、第１手段２０５に送信するように構成されている。代替的には、これらの両方の値について平均値をメモリ２０６に保存することができ、例えば、人の重量の場合、７０ｋｇが一般的な平均値であるが、これらの値が車両運転者によってメモリ２０６に保存される。さらに、メモリ２０６は、転がり摩擦係数μを、例えばデータ表として保存するように構成されている。さらに、メモリ２０６は、第１閾値Ｓ１および第２閾値Ｓ２をブレーキ力Ｆ_Ｂと比較するために保存するように構成されている。さらに、メモリ２０６は風の抵抗Ｆ_Ｗを決定するために必要な一定の値、特に電流定数Ｃ_Ｗ、空気の密度ρ、および車両の参照面Ａを保存するように構成されている。第１手段２０５は、メモリ２０６に保存された値および大きさを必要に応じて呼び出すように構成されている。

第１手段２０５は、図１および図２に示した方法を実施するように構成されている。したがって、第１手段２０５は、センサ２１０，２２０，２３０，２４０および２５０から受信した信号２１１，２２１，２３１，２４１および２５１、ならびにメモリ２０６から呼び出された値およびパラメータに基づいて、車両に作用するブレーキ力Ｆ_Ｂを決定するように構成されている。さらに、第１手段２０５は、決定されたブレーキ力Ｆ_Ｂと第１閾値Ｓ１との比較を行い、随意に、さらに第２閾値Ｓ２との比較を行うように構成されている。さらに第１手段２０５は、ブレーキ力Ｆ_Ｂが第１閾値Ｓ１よりも大きい場合には信号３００を生成するように構成されている。信号３００は、ブレーキが作動されていることを表す。さらに第１手段２０５は、信号３００を装置２００の内部で処理し、および／または使用し、警告信号として外部に出力するように構成されている。信号３００を外部に出力するために、第１手段２０５は、好ましくは第２手段３５０に接続されている。第２手段３５０は、信号３００をユーザに出力するように構成されている。この場合、ブレーキが作動していることを運転者に示すために、例えば光学式および／または音響式に運転者に信号３００を出力することができる。光学式のフィードバックとして、例えば警告灯またはディスプレイが可能である。

警告信号の音響式の伝送は、例えば、スピーカによって可能であり、スピーカは、音を出力するか、または言語通知を流す。代替的には、警告信号は触覚式に出力することもでき、例えば車両のペダルまたはグリップ部において振動が生成され、この場合には画像は示されない。ペダルの振動は、例えば駆動モータ３５２の適切な制御によって実現され得る。

随意に、第１手段２０５は、ブレーキ力Ｆ_Ｂが第２閾値Ｓ２よりも大きいことが比較によって明らかになった場合には車両の駆動モータ３５２の出力を低減するように構成されている。特に、ブレーキ力Ｆ_Ｂが第２閾値Ｓ２よりも大きい場合には駆動モータ３５２を完全にスイッチオフすることもできる。

Claims (10)

1. 車両のブレーキの作動を検出する方法であって、
   ａ）車両速度ｖを検出する方法ステップ（１１０）と、
   ｂ）車両の少なくとも１つの駆動装置によって、前進のために出力された総トルクＭ_Ｇｅｓを検出する方法ステップと、
   を備える方法において、更に、
   ｃ）車両速度ｖが最低速度Ｖ_ｍｉｎよりも大きい場合に、車両速度ｖおよび総トルクＭ_Ｇｅｓに依存して、車両に作用するブレーキ力Ｆ_Ｂを決定する方法ステップ（１３０）と、
   ｄ）ブレーキ力Ｆ_Ｂが第１閾値Ｓ１よりも大きい場合に、ブレーキが作動されていることを表す信号（３００）を生成する方法ステップ（１５０）と、
   を備えることを特徴とする車両のブレーキの作動を検出する方法。
2. 請求項１に記載の方法において、更に、
   ｅ）前記ブレーキ力Ｆ_Ｂが第２閾値Ｓ２よりも大きい場合には車両の駆動モータ（３５２）の出力を低減する方法ステップ（１９０）を備え、第２閾値Ｓ２が第１閾値Ｓ１よりも大きい、
   車両のブレーキの作動を検出する方法。
3. 請求項２に記載の方法において、
   前記方法ステップｅで、前記ブレーキ力Ｆ_Ｂの大きさに依存して前記電動モータ（３５２）の出力を低減する、
   車両のブレーキの作動を検出する方法。
4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法において、
   前記方法ステップｂで、運転者によって出力される第１トルクＭ_Ｆおよび駆動モータ（３５２）によって出力される第２トルクＭ_Ｍを検出し、第１トルクＭ_Ｆと第２トルクＭ_Ｍとの合計により総トルクＭ_Ｇｅｓを形成する、
   車両のブレーキの作動を検出する方法。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法において、
   方法ステップｃの前に、
   車両、車両の積載物およびユーザの質量を含む車両の総質量ｍ、および／または
   車両の加速度、および／または
   車両が前進する道路の勾配α、および／または
   車両の駆動装置の回転数ｎ_{Ａｎｔｒｉｅｂ}、および／または
   車両と車道表面との間に生じる転がり抵抗Ｆ_Ｒ、および／または
   走行時に車両に作用する風の抵抗Ｆ_Ｗを検出し、
   方法ステップｃで、これらの関数としてブレーキ力Ｆ_Ｂを付加的に決定する、
   車両のブレーキの作動を検出する方法。
6. 車両のブレーキの作動を検出するための装置（２００）であって、
   特に請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法を実施する第１手段（２０５）を備え、該第１手段が、速度センサ（２１０）の車両速度信号（２１１）および少なくとも１つのトルクセンサ（２２０）の総トルク信号（２２１）を受信するように構成されている装置において、
   前記第１手段（２０５）が、車両速度ｖおよび総トルクＭ_Ｇｅｓに依存して、車両に作用するブレーキ力Ｆ_Ｂを決定するように構成されており、ブレーキ力Ｆ_Ｂが第１閾値Ｓ１よりも大きい場合にブレーキが作動されていることを表す信号（３００）を生成するように構成されていることを特徴とする、
   車両のブレーキの作動を検出するための装置（２００）。
7. 請求項６に記載の装置において、
   前記第１手段（２０５）が、ブレーキ力Ｆ_Ｂが第２閾値Ｓ２よりも大きい場合に前記車両の駆動モータ（３５２）を制御し、駆動モータ（３５２）の出力を低減するように構成されている、
   車両のブレーキの作動を検出するための装置。
8. 請求項７に記載の装置において、
   前記第１手段（２０５）がブレーキ力Ｆ_Ｂの大きさに依存して前記駆動モータ（３５２）の出力を低減するように構成されている、
   車両のブレーキの作動を検出するための装置。
9. 請求項６から８までのいずれか一項に記載の装置において、
   前記第１手段（２０５）が、
   前記車両の加速度信号（２３１）を加速度センサ（２３０）から受信し、および／または
   車両が前進する車道の勾配信号（２３６）を傾斜センサ（２３５）から受信し、および／または
   車両の駆動装置の回転数信号（２４１）を回転数センサ（２４０）から受信し、および／または
   ユーザおよび／または積載物の質量の第１重量信号（２５１）を重量センサ（２５０）から受信し、および／または
   車両の質量または総質量ｍのための値をメモリ（２０６）から呼び出し、ブレーキ力Ｆ_Ｂを加速度信号（２３１）および／または勾配信号（２３６）および／または駆動装置回転数信号（２４１）および／または第１速度信号（２５１）および／または車両の質量または総質量ｍのための値の関数として付加的に決定するように構成されている、
   車両のブレーキの作動を検出するための装置。
10. 車両、特に二輪車、および特に好ましくは荷物運搬用二輪車において、請求項６から９までのいずれか一項に記載のブレーキの作動を検出するための装置または請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法を実施する制御器を備える車両、特に二輪車、および特に好ましくは荷物運搬用二輪車。

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