DE112018007646T5

DE112018007646T5 - Verschlechterungsdetektionssystem, Bremsensteuerungseinrichtung und Verschlechterungsdetektionsverfahren

Info

Publication number: DE112018007646T5
Application number: DE112018007646.6T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Saeki; Koji Shiratsuchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2021-03-25
Also published as: WO2019224874A1; US11904826B2; JPWO2019224874A1; US20210245726A1; JP6775710B2

Abstract

Ein Verschlechterungsdetektionssystem (1) weist auf: einen Speicher (11), der gemessene Werte des Befehlsdrucks und gemessene Werte des Antwortdrucks speichert; und einen Simulator (12), der unter Nutzung eines physikalischen Modells den Antwortdruck gemäß dem Befehlsdruck berechnet, wodurch eine Wellenform des berechneten Antwortdrucks entsprechend einer Wellenform des Befehlsdrucks in einem Fall erlangt wird, in dem der Befehlsdruck geändert wird. Ein Wellenformidentifizierer (13) identifiziert eine Wellenform des berechneten Antwortdrucks, der zu einer Wellenform des detektierten Antwortdrucks passt. Ein Verschlechterungsidentifizierer (15) identifiziert eine verschlechterte Komponente eines Druckregelungsventils (22) aus einem Wert eines Parameters, der durch den Wellenformidentifizierer (13) erlangt ist, und einem normalen Bereich, der für den Parameter definiert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verschlechterungsdetektionssystem, eine Bremsensteuerungseinrichtung und ein Verschlechterungsdetektionsverfahren.
Hintergrundtechnik
Schienenfahrzeuge weisen jeweils eine Drucksteuerungseinrichtung auf, die den Druck eines von einer Fluidquelle zugeführten Fluids einstellt, und das Fluid ausgibt, gemäß einem elektrischen Befehl. Ein Beispiel der Drucksteuerungseinrichtung ist eine Bremsensteuerungseinrichtung. Die Bremsensteuerungseinrichtung steuert eine mechanische Bremse durch Einstellen des Drucks des Fluids, das von der Fluidquelle zugeführt ist, und Ausgeben, an die mechanische Bremse, des druckeingestellten Fluids. Die Fahrzeugbremsen-Steuerungseinrichtung, die Patentliteratur 1 offenbart ist, (i) stellt den Druck von Luft ein, das von einer Luftquelle zugeführt ist, gemäß einem Bremsbefehl, der von einer Bremsenbetriebseinrichtung erlangt ist, und (ii) gibt an eine mechanische Bremse die druckeingestellte Luft aus.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2000-272501
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Zum Beispiel, wenn ein Steuerungsventil, das Druck in einer Bremsensteuerungseinrichtung einstellt, sich über die Zeit verschlechtert, ist eine gewünschte Antwort des Steuerungsventils gemäß einem Befehl nicht zu erlangen. Wenn die gewünschte Antwort des Steuerungsventils nicht erlangt werden kann, kann eine Druckausgabe der Bremsensteuerungseinrichtung nicht auf den gewünschten Druck eingestellt werden. Als Ergebnis ist die gewünschte Bremskraft nicht zu erreichen. Demgemäß, (i) detektiert die Fahrzeugbremsen-Steuerungseinrichtung, die in Patentliteratur 1 offenbart ist, eine Abweichung eines Bremsensteuerungs-Druckbefehls von einem Rückmeldungssignal von einem Drucksensor und (ii) bestimmt, basierend auf einem Ergebnis der Detektion, ob eine Wartung und Inspektion der Bremsensteuerungseinrichtung durchzuführen ist. Jedoch, obwohl die Fahrzeugbremsen-Steuerungseinrichtung, die in Patentliteratur 1 offenbart ist, bestimmen kann, ob ein Bedarf besteht, eine Wartung und Inspektion der Fahrzeugbremsen-Steuerungseinrichtung durchzuführen, kann die Fahrzeugbremsen-Steuerungseinrichtung nicht identifizieren, welche Komponente unter den Komponenten der Fahrzeugbremsen-Steuerungseinrichtung verschlechtert ist. Es gibt auch ein ähnliches Problem in einem Fall der Detektion der Verschlechterung von Drucksteuerungseinrichtungen außer der Bremsensteuerungseinrichtung.
In Anbetracht solcher Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verschlechterte Komponente der Drucksteuerungseinrichtung zu identifizieren.
Lösung des Problems
Um die voranstehend benannte Aufgabe zu erreichen, ist ein Verschlechterungsdetektionssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Verschlechterungsdetektionssystem zum Identifizieren einer verschlechterten Komponente eines Druckregelungsventils in einer Drucksteuerungseinrichtung, die aufweist (i) ein Wandlerventil zum Anpassen eines Drucks eines Fluids, das von einer Fluidquelle zugeführt ist, basierend auf einem elektrischen Befehl und zum Ausgeben des Fluids, und (ii) das Druckregelungsventil zum Anpassen, gemäß einem Druck des durch das Wandlerventil ausgegebenen Fluids, des Drucks des von der Fluidquelle zugeführten Drucks und zum Ausgeben des Fluids. Das Verschlechterungsdetektionssystem weist einen Simulator, einen Wellenformidentifizierer und einen Verschlechterungsidentifizierer auf. Der Simulator (i) erlangt einen Befehlsdruck, der den Druck des durch das Wandlerventil ausgegebenen Fluids ist, (ii) beaufschlagt den Befehlsdruck zu jedem Zeitpunkt auf ein physikalisches Modell, das, durch eine mathematische Gleichung, physikalische Größen von Komponenten des Druckregelungsventils basierend auf den Parametern von jeder der Komponenten des Druckregelungsventils ausdrückt, und (iii) berechnet einen Antwortdruck, der der Druck des durch das Druckregelungsventil ausgegebenen Fluids ist. Zusätzlich, mit dem Ändern eines Werts des Parameters des physikalischen Modells zur Simulation erlangt der Simulator wiederholt durch Berechnung des Antwortdrucks, eine Wellenform des berechneten Antwortdrucks entsprechend einer Wellenform des Befehlsdruck in einem Fall, in dem der Befehlsdruck sich ändert. Der Wellenformidentifizierer (i) erlangt einen detektierten Antwortdruck, der ein detektierter Wert des Antwortdrucks entsprechend dem Befehlsdruck ist, und (ii) identifiziert eine Wellenform des berechneten Antwortdrucks, die zu einer Wellenform des detektierten Antwortdrucks und des Parameters des physikalischen Modells passt, der zum Erlangen der Wellenform des Antwortdrucks genutzt ist. Der Verschlechterungsidentifizierer identifiziert die verschlechterte Komponente aus (i) einem Wert des Parameters, der durch den Wellenformidentifizierer identifiziert ist, des physikalischen Modells, das zum Erlangen der Wellenform genutzt ist, und (ii) aus einem normalen Bereich, der für den Parameter definiert ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung, durch (i) wiederholtes Erlangen, basierend auf dem physikalischen Modell, der Wellenform des berechneten Antwortdrucks mit dem Ändern des Parameters des physikalischen Modells, und (ii) dem Identifizieren der Wellenform, die zu der Wellenform des detektierten Antwortdrucks passt, kann eine verschlechterte Komponente aus den Parametern des physikalischen Modells identifiziert werden, das zum Erlangen der Wellenform des Antwortdrucks genutzt ist.
Figurenliste

1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Verschlechterungsdetektionssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2 zeigt ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Druckregelungsventils gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
3 zeigt ein Diagramm, das eine Konfiguration des Druckregelungsventils gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
4 zeigt ein Diagramm, das eine Konfiguration des Druckregelungsventils gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
5 zeigt einen Graph, der Beispiele eines Befehlsdrucks und eines Antwortdrucks in Ausführungsform 1 darstellt;
6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs des Verschlechterungsdetektionssystems gemäß Ausführungsform 1 darstellt, das eine Verschlechterungsdetektionsverarbeitung durchführt,
7 zeigt einen Graph, der ein Beispiel einer Position eines Kolbens gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
8 zeigt einen Graph, der eine Wellenformcharakteristik des Antwortdrucks in Ausführungsform 1 darstellt;
9 zeigt einen Graph, der eine Wellenformcharakteristik des Antwortdrucks in Ausführungsform 1 darstellt;
10 zeigt einen Graph, der eine Wellenformcharakteristik des Antwortdrucks in Ausführungsform 1 darstellt;
11 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Bremsensteuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung darstellt;
12 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Verschlechterungsdetektionssystems gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung darstellt;
13 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Verschlechterungsdetektionssystems gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Offenbarung darstellt;
14 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Verschlechterungsdetektionssystems gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
15 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration des Verschlechterungsdetektionssystems gemäß den Ausführungsformen darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Verschlechterungsdetektionssysteme gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Komponenten, die dieselben oder äquivalent sind, sind mit denselben Bezugszeichen durch die Zeichnungen bezeichnet.
Ausführungsform 1
Ein Verschlechterungsdetektionssystem 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung ist in 1 dargestellt und identifiziert eine verschlechterte Komponente eines Druckregelungsventil 22 in einer Drucksteuerungseinrichtung 2 in einem Wandlerventil 21 und dem Druckregelungsventil 22. In 1 ist eine Strömung eines Fluids durch einen gestrichelten Pfeil angegeben und ein elektrischer Befehl ist durch einen durchgezogenen Pfeil angegeben. Das Wandlerventil 21 stellt ein Druck des von einer Fluidquelle 3 zugeführten Fluids gemäß dem elektrischen elektrischen Befehl ein und gibt das druckeingestellte Fluid aus. Das Druckregelungsventil 22 stellt den Druck des von der Fluidquelle 3 zugeführten Fluids gemäß dem Druck des durch das Wandlerventil 21 ausgegebenen Fluids ein und gibt das druckeingestellte Fluid aus. In der Ausführungsform 1 wird Luft als das Fluid genutzt. Hiernach, zur Unterscheidung zwischen den Drücken wird der Druck des durch das Wandlerventil 21 ausgegebenen Drucks als ein Befehlsdruck bezeichnet und der Druck des durch das Druckregelungsventil 22 ausgegebene Fluids wird als ein Antwortdruck bezeichnet. Ein Drucksensor 4 (i) detektiert einen Wert des Befehlsdrucks und einen Wert des Antwortdrucks und (ii) gibt an das Verschlechterungsdetektionssystem 1 einen gemessenen Wert des Befehlsdrucks und einen gemessenen Wert des Antwortdrucks aus. Jedoch kann in einer Konfiguration der vorliegenden Anmeldung das Druckregelungsventil 22 durch ein Drucksteuerungsventil und die Konfiguration der vorliegenden Anmeldung ist nicht auf die Nutzung des Druckregelungsventils beschränkt. Dies ist weil das Verschlechterungsdetektionssystem, das in dem Druckregelungsventil 22 bereitgestellt ist, einen Effekt ausüben kann, wenn das Druckregelungsventil 22 mit einem Allgemeinventil ersetzt ist, einschließlich eines mechanischen Elements, das die rolle des Einstellens von Druck aufweist.
Das Verschlechterungsdetektionssystem 1 weist einen Speicher 11 auf, der (i) von dem Drucksensor 4 den gemessenen Wert des Befehlsdrucks erlangt und den gemessenen Wert des Antwortdrucks erlangt und (ii) speichert diese gemessenen Werte. Das Verschlechterungsdetektionssystem 1 weist des Weiteren einen Simulator 12 auf, der den Antwortdruck aus einer physikalischen Größe berechnet, die durch Beaufschlagen des Befehlsdrucks, der in der Speichereinheit 11 gespeichert ist, auf ein physikalisches Modell erlangt wird, wodurch eine Wellenform des berechneten Antwortdrucks erlangt wird, die eine Wellenform des Befehlsdrucks in einem Fall entspricht, in dem sich der Befehlsdruck ändert. In diesem Fall bedeutet der Begriff „physikalische Größe“ eine Variable, die in einer physikalischen Gleichung auftritt, die die interne Bewegung des Druckregelungsventils 22 repräsentiert. Zum Beispiel, wenn Elemente mit einem Feder-Masse-Dämpfersystemstruktur moduliert sind in dem physikalische Modell für den Simulator 12 vorgesehen sind, werden ein Federkoeffizient, ein Dämpferkoeffizient und eine Masse als Parameter festgesetzt und eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung und eine auftretende Kraft eines Referenzelements wie etwa einer Masse werden als physikalische Größen definiert. Unter Berücksichtigung, dass nicht nur das Feder-Masse-Dämpfersystem, sondern auch eine Bewegung eines Kolbens in Antwort auf eine Änderung des Drucks hinzugefügt werden, bis der Antwortdruck ausgegeben wird, sind Druck, effektiver Bereich und Reibkraft in Elementen vorgesehen, die die auftretende bzw. wirkende Kraft erzeugen. Auch kann der Simulator 12 ein genaues physikalisches Modulieren des Änderns in dem Druck durchführen und, zum Beispiel, das physikalische Modell für die Änderung des Drucks kann als ein physikalisches Modell ausgedrückt werden, das ein Verzögerungselement erster Ordnung oder ein Totzeitelement nutzt. Eine allgemeine Antwort zum Erlangen des Antwortdrucks durch den Simulator 12 ist derart, dass (i) die physikalische Größen sich über das physikalische Modell bei einem Erhöhen des Befehlsdrucks ändert, und (ii) der Druck letztendlich einen bestimmten Antwortdruck erreicht, nachdem eine bestimmte Zeitdauer vergangen ist. In der folgenden Beschreibung wird eine Zeithistorie einer freigewählten physikalischen Größe, das bedeutet, eine Aufzeichnung, in der die frei gewählte physikalische Größe auf der vertikalen Achse aufgetragen ist und Zeit auf der horizontalen Achse, als eine Wellenform bezeichnet. Das physikalische Modell drückt durch eine mathematische Gleichung die physikalischen Größen der jeweiligen Komponenten des Druckregelungsventils 22, basierend auf den Parametern für die jeweiligen Komponenten aus. Der Simulator 12 beaufschlagt auf das physikalische Modell Parameter, die von einem später beschriebenen Wellenformidentifizierer 13 erlangt werden. Wie später beschrieben, weisen die Parameter einen Reibungskoeffizienten einer Kontaktfläche zwischen einem Ventilkörper und einem Gehäuse auf, die in dem Druckregelungsventil 22 vorgesehen sind. Das Verschlechterungsdetektionssystem 1 weist des Weiteren den Wellenformidentifizierer 13 auf, der eine Wellenform basierend auf dem Messwert des Antwortdrucks identifiziert, der in dem Speicher 11 gespeichert ist, das bedeutet eine Wellenform des berechneten Antwortdrucks, die zu einer Wellenform des detektierten Antwortdrucks passt.
Der Wellenformidentifizierer 13 erlangt von dem Simulator 12 eine Mehrzahl von Wellenformen von berechneten Werten des Antwortdrucks durch wiederholtes Durchführen des Verarbeitens durch den Simulator 12 mit einem Ändern der Parameter. Der Wellenformidentifizierer 13 identifiziert von unter der Mehrzahl von Wellenformen des berechneten Antwortdrucks, die von dem Simulator 12 erlangt werden, eine Wellenform, die zu der Wellenform des detektierten Antwortdrucks passt. Zusätzlich werden die Parameter, die zum Identifizieren der Wellenform des berechneten Antwortdrucks genutzt werden, zu einem Verschlechterungsidentifizierer 15 gesendet.
Das Verschlechterungsdetektionssystem 1 weist ein Charakteristikdetektor 14 auf, der eine Charakteristik der Wellenform detektiert, die durch den Wellenformidentifizierer 13 identifiziert ist. Das Verschlechterungsdetektionssystem 1 weist des Weiteren den Verschlechterungsidentifizierer 15 auf, der eine verschlechterte Komponente des Druckregelungsventils 22 aus den Werten der von dem Wellenformidentifizierer 13 erlangten Parameter, normalen Bereichen, die für die jeweiligen Parameter bestimmt sind, und der von dem Charakteristikdetektor 14 erlangten Charakteristik identifiziert. Der Verschlechterungsidentifizierer 15 gibt Informationen aus, die die verschlechterte Komponente angeben.
Das Druckregelungsventil 22, für das eine Verschlechterungsdetektion durch das Verschlechterungsdetektionssystem 1 durchgeführt wird, wird im Detail beschrieben. Wie in 2 dargestellt, können Beispiele des Druckregelungsventils 22 ein Ventil aufweisen, das ein Gehäuse 23 und einen Kolben 24 aufweist, der sich in dem Gehäuse 23 hin und her bewegt. Der Kolben 24 weist eine hohle zylindrische Form auf. Der Kolben 24 bewegt sich in der axialen Richtung hin und her, die durch die gestricheltgepunktete Linie angegeben ist, die in 2 dargestellt ist. In der folgenden Beschreibung, wird auf eine Richtung von dem Kolben 24 in Richtung eines Ventilkörpers 25 als eine erste Richtung Bezug genommen und eine Richtung von dem Ventilkörper 25 in Richtung des Kolbens 24 als eine zweite Richtung bezeichnet. Das Druckregelungsventil 22 weist des Weiteren den Ventilkörper 25 auf, der dadurch geändert wird, dass der Kolben 24 den Ventilkörper drückt. Der Ventilkörper 25 weist (i) einen bewegbaren Teil 25a auf, das sich aufgrund des Drückens durch den Kolben 24 bewegt, (ii) einen festen Teil 25b auf, der an dem Gehäuse 23 angebracht ist, und (iii) ein elastisches Element 25c auf, das eine Oberfläche des bewegbaren Teils 25a, die dem Kolben 24 zugewandt ist, drängt, sich in Richtung des Kolbens 24 zu bewegen. Der Innenraum des Gehäuses 23 ist in eine Steuerungskammer 26, eine Ausgabekammer 27 und eine Zuführkammer 28 geteilt. Die Steuerungskammer 26 und die Ausgabekammer 27 sind durch eine Membranplatte 29 getrennt. Das Fluid wird von dem Wandlerventil 21 zu der Steuerungskammer 26 zugeführt. Das Fluid wird von der Fluidquelle 3 zu der Zuführkammer 28 zugeführt. Das Fluid wird aus der Ausgabekammer 27 ausgegeben, und ein Druck des aus der Ausgabekammer 27 ausgegebenen Fluids ist durch den Drucksensor 4 detektierte Antwortdruck.
Wenn der Befehlsdruck ansteigt, erhöht sich der interne Druck der Steuerungskammer 26 und der Kolben 24 bewegt sich in die erste Richtung. Der bewegbare Teil 25a wird durch den Kolben 24 gedrückt, wodurch eine Lücke zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 wie in 3 dargestellt hervorgerufen wird. Als Ergebnis strömt das von der Fluidquelle 3 zugeführte Fluid durch die Zuführkammer 28 in die Ausgabekammer 27 und der interne Druck der Ausgabekammer 27 steigt an. Wenn der interne Druck der Ausgabekammer 27 ansteigt, so dass der interne Druck der Steuerungskammer 26 und der interne Druck der Ausgabekammer 27 im Gleichgewicht sind, wird der Kolben 24 in die zweite Richtung durch die elastische Kraft des elastischen Elements 25c gedrückt und kehrt in eine in 2 dargestellte Position zurück.
Wenn der Befehlsdruck abnimmt, nimmt der interne Druck der Steuerungskammer 26 ab und der Kolben 24 bewegt sich in die zweite Richtung. Als Ergebnis, wie in 4 dargestellt, bewegt sich der Kolben 24 weg von dem bewegbaren Teil 25a. Das Fluid in der Ausgabekammer 27 tritt durch den Kolben 24 und wird aus einer nichtdargestellten Ausgangskammer ausgelassen und der intern Druck der Ausgabekammer 27 nimmt ab. Wenn der interne Druck der Steuerungskammer 26 und der interne Druck der Ausgabekammer 27 im Gleichgewicht sind, kehrt der Kolben 24 in die in 2 dargestellte Position zurück.
Die Grundzüge des Betriebs des Verschlechterungsdetektionssystems 1 werden beschrieben, dass die verschlechterte Komponente des Druckregelungsventils 22 identifiziert, das wie voranstehend beschrieben arbeitet. Ein Fall, in dem der Befehlsdruck zu einem Zeitpunkt T1 ansteigt, wie durch eine durchgezogene Linie in 5 dargestellt, wird als ein Beispiel mit Bezug auf das in 6 dargestellte Flussdiagramm beschrieben. In 5 repräsentiert die horizontale Achse die Zeit und die vertikale Achse repräsentiert den Druck. Wenn eine Änderung des Befehlsdrucks zu dem Zeitpunkt T1 detektiert wird, sendet der Wellenformidentifizierer 13 Parameter an den Simulator 12. Der Simulator 12 setzt die Parameter fest, die von dem Wellenformidentifizierer 13 erlangt werden, in dem physikalischen Modell (Schritt S11). Der Simulator 12 nutzt als eine Wellenform des Befehlsdrucks eine Wellenform, die durch gemessene Werte des Befehlsdrucks während einer Zeitdauer τ ausgebildet werden, die den Zeitpunkt T1 aufweist. Jedoch in einem Fall eines Systems, in dem kein gemessener Wert des Befehlsdrucks unter Nutzung des Sensors gemessen wird, wird ein Druckantwortmodell (eine Antwort mit einer Verzögerung erster Ordnung oder einer Totzeit) als ein physikalisches Modell definiert und der Antwortdruck des Wandlerventils 21 wird aus einem elektrischen Befehl berechnet und wird als eine Wellenform des Befehlsdrucks genutzt. Zusätzlich berechnet der Simulator 12 den Antwortdruck basierend auf einer physikalischen Größe, die erlangt wird durch Beaufschlagen, auf das physikalische Modell, eines tatsächlichen Werts des Befehlsdrucks während der Zeitdauer τ. Zusätzlich erlangt der Simulator 12, basierend auf dem berechneten Antwortdruck eine Wellenform des berechneten Antwortdrucks, die durch eine gestrichelte Linie in 5 dargestellt ist (Schritt S12). Der Simulator 12 sendet die Wellenform des berechneten Antwortdrucks an den Wellenformidentifizierer 13. Die Länge der Zeitdauer τ kann danach, wie sich ein Änderungsintervall in dem Befehlswert, basierend auf dem elektrischen Befehl des Druckregelungsventils 22, ändert und einem Antwortverhalten bestimmt werden.
Der Wellenformidentifizierer 13 speichert (i) die an den Simulator 12 gesendeten Parameter und (ii) die Wellenform des Antwortdrucks, die basierend auf den von der Simulationseinheit 12 erlangten Parametern berechnet ist, in Zuordnung zueinander. Der Wellenformidentifizierer 13 sammelt Kombinationsmuster der Parameter und speichert die Kombinationsmuster. Während einer Zeitdauer, während der die Simulation nicht für alle die Kombinationsmuster durchgeführt wird (Nein in Schritt S13), ändert der Wellenformidentifizierer 13 und der Simulator 12 die Parameter (Schritt S14) und wiederholen die voranstehend beschriebene Verarbeitung.
Als ein Ergebnis der voranstehend beschriebenen Verarbeitung, wenn die Simulation für alle die Kombinationsmuster vervollständigt ist (Ja in Schritt S13), erlangt der Wellenformidentifizierer 13 eine Mehrzahl von Wellenformen des berechneten Antwortdrucks von dem Simulator 12. Zusätzlich identifiziert der Wellenformidentifizierer 13 eine Wellenform, die unter der Mehrzahl von Wellenformen des berechneten Antwortdrucks ist und die zu der Wellenform des Antwortdrucks passt, die durch den Drucksensor 4 detektiert ist (Schritt S15). Der Wellenformidentifizierer 13 sendet die identifizierte Wellenform an den Charakteristikdetektor 14. Auch sendet der Wellenformidentifizierer 13 an den Verschlechterungsidentifizierer 15 die zum Erlangen der identifizierten Wellenform genutzten Parameter. Der Charakteristikdetektor 14 detektiert eine Charakteristik der Wellenform, wie nachstehend beschrieben wird (Schritt S16). Der Verschlechterungsidentifizierer 15 identifiziert eine verschlechterte Komponente des Druckregelungsventils 22, basierend auf (i) den von dem Wellenformidentifizierer 13 erlangten Parametern und (ii) den normal Bereichen der Parameter (Schritt S17). Spezifisch wird ein Parameter, der nicht in einem Bereich des Parameters ist, identifiziert und eine Komponente entsprechend dem Parameter wird als eine verschlechterte Komponente identifiziert. Der Verschlechterungsidentifizierer 15 identifiziert des Weiteren, basierend auf (i) der durch den Charakteristikdetektor 14 detektierten Charakteristik und (ii) einer Charakteristik der Wellenform des Antwortdrucks, die in dem normalen Zustand berechnet ist, ein Verschlechterungszustand des verschlechterten Druckregelungsventils 22, das bedeutet, wie die Komponente verschlechtert ist (Schritt S18). der Verschlechterungsidentifizierer 15 gibt Informationen aus, die die verschlechterte Komponente und den Verschlechterungszustand angeben, aus (Schritt S19).
Der Betrieb des Verschlechterungsdetektionssystems 1 wird im Detail beschrieben. Wenn die Änderung des Befehlsdrucks zu dem Zeitpunkt T1 detektiert wird, sendet der Wellenformidentifizierer 13 die Parameter an den Simulator 12. Der Simulator 12 berechnet den Antwortdruck, basierend auf der physikalischen Größe, die durch Beaufschlagen der gemessenen Werte des Befehlsdrucks während der Zeitdauer τ auf das physikalische Modell erlangt ist. Das physikalische Modell drückt durch mathematische Gleichungen die physikalischen Größen der Komponenten des voranstehend beschriebenen Druckregelungsventils 22, basierend auf den Parametern aus. Die physikalischen Größen der Komponenten weisen Positionen der Komponenten und einen Druck des Fluids innerhalb der Komponenten auf. Spezifisch drückt das physikalische Modell durch die mathematischen Gleichungen eine Position des Kolbens 24 und eines Drucks des Fluids innerhalb des Gehäuses 23, basierend auf den Parametern aus. Die Position L des Kolbens 24 wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt. In der folgenden Gleichung (1), wird eine Funktion F1 als ein physikalisches Modell genutzt und ein Befehlsdruck PI und Parameter p1, p2, ..., pm der Komponenten des Druckregelungsventils 22 werden als Variable in der Funktion F1 genutzt. Ein normaler Bereich wird als festgesetzt für jeden der Parameter p1, p2, ..., pm angenommen. $L = F1 (PI, p1, p2, \dots, pm)$
Des Weiteren werden ein interner Druck Pa der Steuerungskammer 26 und ein interner Druck Pb der Ausgabekammer 27 als der interne Druck des Gehäuses 23 genutzt. Der interne Druck Pa wird durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt. In der folgenden Gleichung (2), wird eine Funktion F2 als ein physikalisches Modell genutzt, und die Position L des Kolbens 24 und der Befehlsdruck PI werden als Variable in der Funktion F2 genutzt. Des Weiteren wird der interne Druck Pb durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt. In der folgenden Gleichung (3), wird eine Funktion F3 als ein physikalisches Modell genutzt und die Position L des Kolbens 24 und der Druck PS des von der Fluidquelle 3 zugeführten Fluids werden als Variable der Funktion F3 genutzt. $Pa = F 2 (L, PI)$
$Pb = F3 (L, PS)$
Die Parameter in der voranstehend beschriebenen Gleichung (1) weisen den Reibungskoeffizienten µ der Kontaktfläche zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 auf. Der Simulator 12 berechnet die Position des Kolbens 24, basierend auf dem Befehlsdruck PI und Parametern, die den Reibungskoeffizienten µ aufweisen. Wenn der interne Druck der Steuerungskammer 26 sich ändert, ändert sich die Position des Kolbens 24. Der Reibungskoeffizient µ beeinflusst die Position des Kolbens 24, wenn der Kolben 24 sich in die erste Richtung bewegt. 7 stellt die Position des Kolbens 24 dar, wenn der Befehlsdruck wie in 5 dargestellt, ansteigt. Die Position der Ventilkörper 25-seitigen Endoberfläche des Kolbens 24 wird als die Position des Kolbens 24 genutzt. In 7 repräsentiert die horizontale Achse die Zeit und die vertikale Achse repräsentiert einen Wert, der die Position des Kolbens 24 angibt. Wen der Kolben 24 sich in die erste Richtung bewegt, wird angenommen, dass sich ein Wert, der die Position des Kolbens in 7 angibt, erhöht.
Wie voranstehend beschrieben, berechnet der Simulator 12 die Position des Kolbens 24. Die Wellenform an der Position des Kolbens 24, wo durch den Simulator 12 berechnet und variiert abhängig von den Parametern, die von dem Wellenformidentifizierer 13 an den Simulator 12 gesendet sind. Die Position des Kolbens 24, der durch den Simulator 12 berechnet ist, wenn all die Parameter zentrale Werte der normalen Bereiche sind, das bedeutet, wenn das Druckregelungsventil 22 in einem normalen Zustand ist, wird durch eine durchgezogene Linie in 7 angezeigt. In den normalen Zuständen beginnt der Kolben 24 sich zu dem Zeitpunkt T1 in die erste Richtung zu bewegen. Danach beginnt der Kolben 24 sich zu einem Zeitpunkt T2 in die zweite Richtung zu bewegen. Zu dem Zeitpunkt T3 kehrt der Kolben 24 zu der Position des Kolbens 24 zurück, an der er zu dem Zeitpunkt T1 angeordnet war.
Die Position des Kolbens 24, die durch den Simulator 12 berechnet ist, wenn der Reibungskoeffizient µ nicht in dem normalen Bereich ist, das bedeutet, wenn der Ventilkörper 25 verschlechtert ist, wird durch eine durchbrochene Linie in 7 dargestellt. Ein Fall wird als ein Beispiel beschrieben, in dem der Ventilkörper 25 und das Gehäuse 23 aneinander haften und der Reibungskoeffizient µ sich über einen Nennwert erhöht. Wenn der Ventilkörper 25 verschlechtert ist, beginnt der Kolben 24 sich zu dem Zeitpunkt T1 in die erste Richtung zu bewegen. Danach beginnt der Kolben 24 sich zu einem Zeitpunkt T2' in die zweite Richtung zu bewegen. Zu einem Zeitpunkt T3 kehrt der Kolben 24 zu derselben Position wie zu dem Zeitpunkt T1' zurück.
Der Simulator 12 berechnet eine Änderung in der Position des Kolbens 24, basierend auf eines Gleichgewichts der auf den bewegbaren Teil 25a beaufschlagten Kräfte. Der Druck des Fluids in der Zuführkammer 28 wird durch ein Symbol Pc bezeichnet, der Bereich einer Kolben-24-seitigen Oberfläche 25d des bewegbaren Teils 25a wird durch ein Symbol S1 bezeichnet und der Bereich einer Oberfläche 25e gegenüberliegend der Oberfläche 25d wird durch ein Symbol S2 bezeichnet. Auch wird angenommen, dass eine Druckkraft Fp des Kolbens 24, die durch den Befehlsdruck erzeugt wird, und eine elastische Kraft Fs in Richtung des Kolbens 24 durch das Elastische Element 25c auf den bewegbare Teil 25a beaufschlagt sind.
In dem normalen Zustand wird eine durch Pb . S1 + Fp ausgedrückte Kraft auf den bewegbaren Teil 25a in der ersten Richtung beaufschlagt. Auch wird eine durch Pc . S2 + Fs ausgedrückte Kraft auf den bewegbaren Teil 25a in der zweiten Richtung beaufschlagt. Bis zu dem Zeitpunkt T1, wird das Verhältnis zwischen den Kräften, die auf den bewegbaren Teil 25a des Ventilkörpers 25 beaufschlagt werden, durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt und der Kolben 24 bewegt sich nicht aus dem in 2 dargestellten Zustand. $Pc \cdot S 2 + Fs > Pb \cdot S1 + Fp$
Wenn die voranstehende Gleichung (4) zu dem Zeitpunkt T1 aufgrund eines Ansteigens der Druckkraft Fp mit einem Ansteigen des Befehlsdrucks nicht mehr gilt, beginnt der Kolben 24 sich in die erste Richtung zu bewegen. Wenn der Kolben 24 sich in die erste Richtung bewegt, strömt das Fluid von der Zuführkammer 28 in die Ausgabekammer 27 und der interne Druck Pb der Ausgabekammer 27 steigt an. Während einer Zeitdauer von dem Zeitpunkt T1 zu dem Zeitpunkt T2, rührt das Verhältnis zwischen den auf den bewegbaren Teil 25a des Ventilkörpers 25 beaufschlagten Kräften durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt. $Pc \cdot S 2 + Fs > Pb \cdot S1 + Fp$
Wenn der interne Druck Pa der Steuerungskammer 26 und der interne Druck Pb der Ausgabekammer 27 einander mit dem Ansteigen des internen Drucks Pb der Ausgabekammer 27 ausgleichen, nimmt die Druckkraft Fp ab. Als Ergebnis, wenn die voranstehende Gleichung (5) nicht mehr gilt, bewegt sich der Kolben 24 in die zweite Richtung. Nach dem Zeitpunkt T2 wird das Verhältnis zwischen den auf den bewegbaren Teil 25a des Ventilkörpers 25 beaufschlagten Kräfte durch die voranstehende Gleichung (4) ausgedrückt. Der Simulator 12 berechnet die Position des Kolbens 24, basierend auf der Änderung in den auf dem voranstehend beschrieben bewegbaren Teil 25a beaufschlagten Kräften.
Sogar wenn der Ventilkörper 25 verschlechtert ist, ist die auf den bewegbaren Teil 25a in der ersten Richtung beaufschlagte Kraft ähnlich zu der in dem normalen Zustand. Das bedeutet, dass die durch Pb . S1 + Fp ausgedrückte Kraft auf den bewegbaren Teil 25a in der ersten Richtung beaufschlagt ist. In einem Zustand, in den der Ventilkörper 25 verschlechtert ist und der Ventilkörper 25 und das Gehäuse 23 aneinander haften, wird angenommen, dass eine Kraft, die auf den bewegbaren Teil 25a beaufschlagt ist und verhindert, dass der Ventilkörper 25 sich weg von dem Gehäuse 23 bewegt, das bedeutet, eine Kraft Fstk, die auf den bewegbaren Teil 25a in der zweiten Richtung beaufschlagt ist, erzeugt wird. Das bedeutet, dass die durch Pc . S2 + Fs + Fstk ausgedrückte Kraft auf den bewegbaren Teil 25a in der zweiten Richtung beaufschlagt ist. Ein Wert der Kraft Fstk ist abhängig von dem Reibungskoeffizienten, der in den Parametern vorgesehen ist. Bis zu dem Zeitpunkt T1' wird das Verhältnis zwischen den auf den bewegbaren Teil 25a des Ventilkörpers 25 beaufschlagten Kräften durch die folgende Gleichung (6) ausgedrückt und der Kolben 24 bewegt sich nicht von dem in 2 dargestellten Zustand. Da die Kraft Fstk zu der linken Seite der folgenden Gleichung (6) hinzugefügt ist, gilt die folgende Gleichung (6) bis zu dem Zeitpunkt T1', sogar nachdem der Befehlsdruck sich zu dem Zeitpunkt T1 anfängt zu vergrößern. $Pc \cdot S 2 + Fs + Fstk > Pb \cdot S1 + Fp$
Die voranstehende Gleichung (6) gilt nicht zu dem Zeitpunkt T1 und der Kolben 24 beginnt sich in die erste Richtung. Wenn der Kolben 24 sich in die erste Richtung bewegt, strömt das Fluid von der Zuführkammer 28 in die Ausgabekammer 27, und der Druck Pb der Ausgabekammer 27 steigt an. Während einer Zeitdauer von dem Zeitpunkt T1' zu dem Zeitpunkt T2 wird das Verhältnis zwischen den auf dem bewegbaren Teil 25a des Ventilkörpers 25 beaufschlagten Kräften durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückt. $Pc \cdot S 2 + Fs + Fstk > Pb \cdot S1 + Fp$
Wenn der interne Druck der Steuerungskammer 26 und der interne Druck Pa der Ausgabekammer 27 im Gleichgewicht zueinander stehen bei einem Ansteigens des internen Drucks Pb der Ausgabekammer 27, nimmt die Druckkraft Fp ab. Als Ergebnis, wenn die voranstehende Gleichung (7) nicht gilt, bewegt sich der Kolben 24 in die zweite Richtung. An oder nach dem Zeitpunkt T2', wird das Verhältnis zwischen den auf den bewegbaren Teil 25a des Ventilkörpers 25 beaufschlagten Kräften durch die voranstehende Gleichung (6) ausgedrückt. Der Simulator 12 berechnet die Position des Kolbens 24, basierend auf den an den voranstehenden beschriebenen bewegbaren Teil 25a beaufschlagten Kräften unter Berücksichtigung der Parameter.
Der Simulator 12 berechnet die Position des Kolbens 24 von den gemessenen Werten des Befehlsdrucks während der Zeitdauer τ, wie voranstehend beschrieben. Abhängig von der Position des Kolbens 24, berechnet der Simulator 12 den Antwortdruck durch Berechnen (i) einer Menge des Fluids, das von der Zuführkammer 28 in die Ausgabekammer 27 strömt, oder (ii) einer Menge des von der Ausgabekammer 27 ausgegebenen Fluids. Als Ergebnis kann der Simulator 12 die Wellenform des berechneten Antwortdrucks erlangen. In 8 wird die Wellenform des berechneten Antwortdrucks in dem normalen Zustand durch eine durchgezogene Linie angegeben und die Wellenform des berechneten Antwortdrucks in dem Fall, in dem der Ventilkörper 25 und das Gehäuse 23 aneinander haften, wird durch eine unterbrochene Linie angegeben. Wie voranstehend beschrieben, da die Änderung in der Position des Kolbens 24 von dem Reibungskoeffizienten µ abhängt, wenn der Ventilkörper 25 und das Gehäuse 23 aneinander aufgrund der Verschlechterung des Ventilkörpers 25 aneinander haften und der Reibungskoeffizient µ sich erhöht, wird eine Zeitdauer von, wenn der Befehlsdruck ansteigt zu, wenn der Kolben 24 beginnt sich zu bewegen, lang. Als Ergebnis nimmt eine Zeitdauer von, wenn der Befehlsdruck ansteigt zu, wenn der Antwortdruck beginnt anzusteigen, lang. Mit anderen Worten ist die Wellenform des Antwortdrucks, der unter der Bedingung berechnet ist, dass der Ventilkörper 25 und das Gehäuse 23 aneinander haften, um eine Verzögerungszeit D verzögert, verglichen mit der Wellenform in dem normalen Zustand.
Der Wellenformidentifizierer 13 identifiziert unter der Mehrzahl von Wellenformen des berechneten Antwortdrucks, die von dem Simulator 12 erlangt werden, eine Wellenform, die zu der Wellenform des detektierten Antwortdrucks passt. Genauer gesagt führt der Wellenformidentifizierer 13 wiederholt, in einem konstanten Zeitintervall, einen Prozess durch, in den der Wellenformidentifizierer 13 (i) einen Druck, der durch die Wellenform des detektierten Antwortdrucks angegeben ist, mit einem Druck, der durch die Wellenform des berechneten Antwortdrucks angegeben ist, und (ii) bestimmt, ob der Absolutwert der Druckdifferenz gleich zu oder geringer als ein erster Schwellwert ist. Durch Festsetzen des ersten Schwellwerts auf ein genügend kleinen Wert, kann der Druck, der durch die Wellenform der detektierten Antwortdruck angegeben ist, als gleich zu dem durch die Wellenform des berechneten Antwortdrucks angenommen werden. Wenn das Verhältnis des Bestimmungsergebnisses, in dem der Absolutwert der Druckdifferenz gleich zu oder geringer als der erste Schwellwert ist zu N Bestimmungsergebnissen in der Zeitdauer τ gleich zu oder größer als ein zweiter Schwellwert ist, nimmt der Wellenformidentifizierer 13 an, dass die Wellenform des detektierten Antwortdrucks zu der Wellenform des berechneten Antwortdrucks passt. Ein Wert der Anzahl N wird gemäß einer für den Wellenformidentifizierer 13 geforderten Genauigkeit bestimmt. Der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert können gemäß der für den Wellenformidentifizierer 13 geforderten Genauigkeit bestimmt werden. Der Wellenformidentifizierer 13 sendet an den Verschlechterungsidentifizierer 15 einen Parameterwert entsprechend der identifizierten Wellenform. Der Wellenformidentifizierer 13 kann ein frei wählbares Verfahren wie etwa ein Verfahren der geringsten Quadrate oder ein Minimax-Verfahren nutzen, wenn die voranstehend beschriebenen Wellenformen verglichen werden.
Die gemessenen Werte des Antwortdrucks in einem Zustand, in dem die Komponenten des Druckregelungsventils 22 verschlechtert sind, sind verschieden von den gemessenen Werten des Antwortdrucks in einem normalen Zustand. Demgemäß detektiert der Charakteristikdetektor 14 (i) Charakteristiken der Wellenform des berechneten Antwortdrucks, die durch den Wellenformidentifizierer 13 identifiziert sind und (ii) sendet die detektierter Charakteristiken an den Verschlechterungsidentifizierer 15. Die Charakteristiken weisen zumindest eines von einer Verzögerungszeit, einer Steigung und einem Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Vibration auf. Der Verschlechterungsidentifizierer 15 identifiziert die verschlechterte Komponente des Druckregelungsventils 22, basierend auf (i) den Werten der Parameter, die von dem Wellenformidentifizierer 13 erlangt sind und den normalen Bereichen der Parameter und (ii) der von dem Charakteristikdetektor 14 erlangten Charakteristiken. Spezifisch, wenn der Wert des Parameters nicht in dem normalen Bereich ist, identifiziert der Verschlechterungsidentifizierer 15, als eine eine verschlechterte Komponente, eine Komponente des Druckregelungsventils 22 entsprechend dem Parameter.
Des Weiteren identifiziert der Verschlechterungsidentifizierer 15 einen Verschlechterungszustand des verschlechterten Druckregelungsventils 22, basierend auf den Charakteristiken der Wellenform des berechneten Antwortdrucks. Der Verschlechterungsidentifizierer 15 wird dazu angenommen, die Änderungen in den Charakteristiken mit Informationen darüber zu verknüpfen, wie die Komponente des Druckregelungsventils 22 verschlechtert ist. Wenn die Charakteristiken der Wellenform des berechneten Antwortdrucks verschieden von den Charakteristiken der Wellenform des berechneten Antwortdrucks in dem normalen Zustand sind, identifiziert der Verschlechterungsidentifizierer 15, basierend auf den Änderungen in dem Charakteristiken und der voranstehend beschriebenen Verknüpfung, wie die verschlechterte Komponente des Druckregelungsventils 22 verschlechtert ist.
Details der Verarbeitung in der der Verschlechterungsidentifizierer 15 identifiziert, wie das verschlechterte Druckregelungsventil 22 verschlechtert ist werden beschrieben. In einem Fall, in dem eine Verzögerungszeit als Charakteristik genutzt wird, wird als Beispiel beschrieben. Wie voranstehend beschrieben, wenn der Ventilkörper 25 und das Gehäuse 23 aneinander aufgrund der Verschlechterung des Ventilkörpers 25 haften, und sich der Reibungskoeffizient µ vergrößert, wird eine Zeitdauer von einer Zeit, wenn der Befehlsdruck ansteigt zu einer Zeit, wenn der Antwortdruck beginnt anzusteigen, lang. Demgemäß nutzt der Verschlechterungsidentifizierer 15, als eine Charakteristik der Wellenform des berechneten Antwortdrucks, eine Verzögerungszeit relativ zu der Wellenform des Antwortdrucks in dem normalen Zustand. Der Verschlechterungsidentifizierer 15 wird dazu angenommen, ein Ansteigen einer Verzögerungszeit dem Anhaften des Ventilkörpers an dem Gehäuse zuzuordnen. Der Verschlechterungsidentifizierer 15 (i) identifiziert, aus der Verzögerungszeit, dass der Ventilkörper 25 verschlechtert ist und (ii) identifiziert des Weiteren, dass der Ventilkörper 25 und das Gehäuse 23 aneinander anhaften. Genauer gesagt, identifiziert der Verschlechterungsidentifizierer 15, dass der Ventilkörper 25 und das Gehäuse 23 aneinander haften, wenn die Verzögerungszeit gleich zu oder größer als ein dritter Schwellwert ist. Der dritte Schwellwert wird gemäß dem Antwortverhalten des Druckregelungsventils 22 bestimmt.
Der Charakteristikdetektor 14 nutzt, als die Wellenform des berechneten Antwortdrucks in dem normal Zustand, eine Wellenform des berechneten Antwortdrucks in einem Fall, in dem all die Parameter des physikalischen Modells die zentralen Werte der jeweiligen normalen Bereiche sind. Wie in 8 dargestellt, beginnt eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt T1, wenn der berechnete Antwortdruck in dem normalen Zustand ist sich zu ändern zu dem Zeitpunkt T1', wenn der Antwortdruck, der durch die Wellenform angegeben ist, die durch den Wellenformidentifizierer 13 identifiziert ist, beginnt sich zu ändern, wird als eine Verzögerungszeit D genutzt. Wenn der Ventilkörper 25 an dem Gehäuse 23 aufgrund der Verschlechterung des Ventilkörpers 25 haftet, ist der Beginn des Änderns des Antwortdrucks später als in dem normalen Zustand, wodurch die Verzögerungszeit D bewirkt wird. Demgemäß kann der Verschlechterungsidentifizierer 15 aus der Verzögerungszeit D, die durch den Charakteristikdetektor 14 detektiert ist, das Anhaften des Ventilkörpers 25 an dem Gehäuse 23 aufgrund der Verschlechterung des Ventilkörpers 25 identifizieren.
Wie voranstehend beschrieben, weisen die Charakteristiken mindestens eines von der Verzögerungszeit der Wellenform, der Steigung der Wellenform oder dem Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Vibration in der Wellenform auf. Daher wird ein Prozess des Identifizierens einer verschlechterten Komponente des Druckregelungsventils 22 unter Nutzung, als eine Charakteristik, der Steigung der Wellenform des berechneten Antwortdrucks beschrieben. Die Wellenform des berechneten Antwortdrucks in dem normalen Zustand wird durch eine durchgezogene Linie in 9 dargestellt. 9 ist auf dieselbe Weise wie 5 bezeichnet. Wenn die Oberfläche 25d des Ventilkörpers 25 aus Gummi hergestellt ist, und der Gummi verschlechtert ist, kann der Reibungskoeffizient zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 ansteigen. Die Wellenform des Antwortdrucks in einem Zustand, in dem der Ventilkörper 25 verschlechtert ist, ist durch eine durchbrochene Linie in 9 dargestellt. Wenn der Reibungskoeffizient zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 ansteigt, wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 24 geringer aufgrund der Reibung zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23. Das bedeutet, dass eine Zeitdauer, die der Kolben 24 benötigt, um sich von der Position, die in 2 dargestellt ist, zu der Position, die in 3 dargestellt ist, zu bewegen, länger wird. Mit anderen Worten, wie in 9 dargestellt, nimmt der Reibungskoeffizient zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 zu und daher wird die Steigung α' der Wellenform des Antwortdrucks gemäßigter als die Steigung α in dem normalen Zustand.
Daher wird angenommen, dass der Verschlechterungsidentifizierer 15 eine Verringerung des Steigung der Wellenform mit einem Anstieg des Reibungskoeffizienten zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 verknüpft. Der Verschlechterungsidentifizierer 15 kann aus der durch den Charakteristikdetektor 14 detektierten Steigung identifizieren, dass der Anstieg des Reibungskoeffizienten zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 aufgrund der Verschlechterung des Ventilkörpers 25 eingetreten ist. Genauer gesagt, wenn die durch den Charakteristikdetektor 14 detektierte Steigung gleich zu oder geringer als ein durch Multiplizieren der Steigung α in dem normalen Zustand mit einer positiven Zahl geringer als 1 erlangt wird, ist, identifiziert der Verschlechterungsidentifizierer 15 dass der Reibungskoeffizient zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 aufgrund der Verschlechterung des Ventilkörpers 25 ansteigt.
Auch in einem Fall, in dem das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein einer Vibration in der Wellenform genutzt wird, als eine Charakteristik genutzt wird, ist beschrieben. Die Wellenform des berechneten Antwortdrucks in dem normalen Zustand wird durch eine durchgezogene Linie in 10 dargestellt. 10 ist auf dieselbe Weise wie 5 bezeichnet. Die Verschlechterung des Ventilkörpers 25 kann eine Lücke zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 in einem Zustand bewirken, in dem der Ventilkörper 25 und das Gehäuse 23 in Kontakt miteinander sind. Auf ähnliche Weise kann eine Lücke zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Kolben 24 in einem Zustand auftreten, in dem der Ventilkörper 25 und der Kolben 24 in Kontakt miteinander sind. Die Wellenform des Antwortdrucks ist durch eine durchbrochene Linie in 10 dargestellt. Wie in 10 dargestellt, kann eine Vibration in der Wellenform des Antwortdrucks aufgrund des Vorhandenseins der Lücke auftreten.
Daher wird angenommen, dass der Verschlechterungsidentifizierer 15 das Auftreten von Vibration in der Wellenform mit dem Auftreten der Lücke zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 oder dem Kolben 24 verknüpft. Der Verschlechterungsidentifizierer 15 kann aus dem Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein der Vibration in der Wellenform identifizieren, dass eine Lücke zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 oder dem Kolben 24 ist. Genauer gesagt, wenn daher eine Vibration in der Wellenform ist, identifiziert der Verschlechterungsidentifizierer 15, dass da eine Lücke zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 oder dem Kolben 24 ist.
In dem voranstehend beschriebenen Beispiel wird die Verschlechterungsdetektionsverarbeitung des Verschlechterungsdetektionssystems 1 für den Fall beschrieben, in dem der Befehlsdruck ansteigt, obwohl die Verschlechterungsdetektionsverarbeitung ähnlich ist, wenn der Befehlsdruck abnimmt. Wenn der Befehlsdruck abnimmt, bewegt sich der Kolben 24 von der in 2 dargestellten Position in die zweite Richtung und der Druck Pa der Ausgabekammer 27 nimmt ab. Danach bewegt sich der Kolben 24 in die erste Richtung und kehrt in die in 2 dargestellte Position zurück.
Wie voranstehend beschrieben, gemäß dem Verschlechterungsdetektionssystem 1 gemäß Ausführungsform 1, kann eine verschlechterte Komponente des Druckregelungsventils 22 aus den Parametern des physikalischen Modells identifiziert werden. Des Weiteren kann das Verschlechterungsdetektionssystem 1 aus den Charakteristiken der Wellenform des berechneten Antwortdrucks identifizieren, wie die Komponente verschlechtert ist.
Ausführungsform 2
In Ausführungsform 1, obwohl das Verschlechterungsdetektionssystem 1 als ein System unabhängig von der Drucksteuerungseinrichtung 2 bereitgestellt ist, die Drucksteuerungseinrichtung 2 dazu konfiguriert sein, die Funktionen des Verschlechterungsdetektionssystems 1 aufzuweisen. In Ausführungsform 2, wie in 11 dargestellt, ist eine Bremsensteuerungseinrichtung 5, die ein Beispiel der Drucksteuerungseinrichtung 2 ist, auf einem Schienenfahrzeug montiert und weist die Komponenten des Verschlechterungsdetektionssystems 1a auf. Genauer gesagt weist die Bremsensteuerungseinrichtung 5 einen Befehlsberechner 6 auf, der (i) einen Bremsbefehl von einer Mastersteuerung erlangt, die einer Fahrerkabine bereitgestellt ist und (ii) gibt an das Druckregelungsventil 22 einen elektrischen Befehl entsprechend dem Bremsbefehl aus. Die Bremsensteuerungseinrichtung 5 weist des Weiteren das Wandlerventil 21, das Druckregelungsventil 22 und den Drucksensor 4 auf. Die Bremsensteuerungseinrichtung 5 weist des Weiteren die Komponenten des Verschlechterungsdetektionssystems 1 gemäß Ausführungsform 1 auf, das bedeutet den Speicher 11, den Simulator 12, den Wellenformidentifizierer 13, den Charakteristikdetektor 14 und den Verschlechterungsidentifizierer 15. Die Strukturen und Betriebsarten der Komponenten der Bremsensteuerungseinrichtung 5 außer dem Befehlsberechner 6 sind ähnlich zu denen der Ausführungsform 1. Der Befehlsberechner 6 stellt den elektrischen Befehl gemäß dem Ausgabedruck des Druckregelungsventils 22 ein, der durch den Drucksensor 4 detektiert ist.
Wie voranstehend beschrieben, gemäß der Bremsensteuerungseinrichtung 5 gemäß Ausführungsform 2, kann eine verschlechterte Komponente des Druckregelungsventils 22 aus den Parametern des physikalischen Modells identifiziert werden. Des Weiteren kann die Bremsensteuerungseinrichtung 5 aus den Charakteristiken der Wellenform des berechneten Antwortdrucks bestimmen, wie die Komponente verschlechtert ist. Weil die Bremsensteuerungseinrichtung 5 dazu hergestellt ist, eine Funktion des Identifizierens der verschlechterten Komponente in dem Druckregelungsventil 22 aufzuweisen, besteht kein Bedarf, das Verschlechterungsdetektionssystem 1 separat von der Bremsensteuerungseinrichtung 5 bereitzustellen.
Ausführungsform 3
In Ausführungsform 2, obwohl die Bremsensteuerungseinrichtung 5 eine Funktion des Identifizierens einer verschlechterten Komponente des Druckregelungsventils 22 aufweist, ähnlich zur Ausführungsform 1, kann das Verschlechterungsdetektionssystem 1 unabhängig von der Steuerungseinrichtung 5 angeordnet sein. Wie in 12 dargestellt, wird das Verschlechterungsdetektionssystem 1, das eine verschlechterte Komponente unter den Komponenten des Druckregelungsventils 22 identifiziert, das in der Bremsensteuerungseinrichtung 5 vorhanden ist, bereitgestellt. Da das Verschlechterungsdetektionssystem 1 unabhängig von der Bremsensteuerungseinrichtung 5 bereitgestellt ist, besteht kein Bedarf, das Verschlechterungsdetektionssystem 1 auf dem Schienenfahrzeug zu montieren. Demgemäß besteht keine Beschränkung in dem Ort der Anordnung des Verschlechterungsdetektionssystems 1 und das Verschlechterungsdetektionssystem 1 kann unabhängig von dem Schienenfahrzeug angeordnet werden.
Wie voranstehend beschrieben, gemäß dem Verschlechterungsdetektionssystem 1 gemäß Ausführungsform 3 kann eine verschlechterte Komponente unter den Komponenten des Druckregelungsventil 22, das in der Bremsensteuerungseinrichtung 5 vorhanden ist, aus den Parametern des physikalischen Modells identifiziert werden. Des Weiteren kann das Verschlechterungsdetektionssystem 1 aus den Charakteristiken der Wellenform des berechneten Antwortdrucks identifizieren, wie die Komponente verschlechtert ist.
Ausführungsform 4
In den Ausführungsformen 1 bis 3 drückt das physikalische Modell basierend auf den Parametern die physikalischen Größen der Komponenten durch mathematische Gleichungen aus. Die physikalischen Größen der Komponenten können von Temperaturen der Komponenten abhängen. Demgemäß drückt in Ausführungsform 4 das physikalische Modell basierend auf den Parametern und den Temperaturen der Komponenten die physikalischen Größen der Komponenten durch mathematische Gleichungen aus. Wie in 13 dargestellt, erlangt der Speicher 11 (i) ein Sensorsignal nicht nur von dem Drucksensor 4 sondern auch von einem Temperatursensor 7, der an dem Inneren des Gehäuses 23 des Druckregelungsventils 22 angebracht ist und (ii) speichert eine Temperatur einer Komponente, die durch das Sensorsignal angegeben wird. Der Speicher 11 speichert einen gemessenen Wert des Befehlsdrucks und einen gemessenen Wert des Antwortdrucks zugeordnet zu der Temperatur der Komponente. Eine durch den Temperatursensor 7A, der an dem Inneren des Gehäuses 23 des Druckregelungsventils 22 angebracht ist, detektierte Temperatur wird als eine Temperatur von jeder Komponente des Druckregelungsventils 22 festgesetzt.
Der Simulator 12 berechnet den Antwortdruck basierend auf den gemessenen Werten des Befehlsdrucks und den gemessenen Werten des Befehlsdrucks zugeordnete Temperaturen. Der Reibungskoeffizient µ der Kontaktfläche zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 erhöht sich, wenn sich der Ventilkörper 25 verschlechtert. Der Reibungskoeffizient µ verringert sich mit einer Verringerung in der Temperatur. Das bedeutet, sogar, wenn der Ventilkörper 25 verschlechtert ist, ist es unwahrscheinlich, dass der Ventilkörper 25 und das Gehäuse 23 aneinander haften, wenn die Temperatur abnimmt. Der Simulator 12 (i) berechnet die Position des Kolbens 24, basierend auf dem Reibungskoeffizienten µ, der sich gemäß der Temperatur ändert, und (ii) erlangt eine Wellenform des berechneten Antwortdrucks. Durch Erlangen der Wellenform des Antwortdrucks, der gemäß der Temperatur berechnet ist, wird die Genauigkeit des Wellenformidentifizierers 13 verbessert und als Ergebnis wird die Genauigkeit der Verschlechterungsdetektion des Verschlechterungsdetektionssystems 1 verbessert.
Wie voranstehend beschrieben, gemäß dem Verschlechterungsdetektionssystem 1 gemäß Ausführungsform 4, weil eine Wellenform des berechneten Antwortdrucks gefunden wurde, während die Temperatur berücksichtigt wurde, kann die Genauigkeit der Verschlechterungsdetektion verbessert werden.
Ausführungsform 5
Das Verschlechterungsdetektionssystem 1 kann dazu konfiguriert sein, nicht nur eine verschlechterte Komponente des Druckregelungsventils 22, basierend auf den Parametern, die normalen Bereiche der Parametern und die Charakteristiken der Wellenformen zu detektieren, sondern auch die Verschlechterung der gesamten Drucksteuerungseinrichtung 2 zu detektieren. In Ausführungsform 5, wie in 14 dargestellt, detektiert das Verschlechterungsdetektionssystem 1 eine Verschlechterung der Drucksteuerungseinrichtung 2 basierend auf einem Sensorsignal von einem Beschleunigungssensor 8. der Beschleunigungssensor 8 ist an der Drucksteuerungseinrichtung 2 angebracht und die Größe eines Schüttelns der gesamten Drucksteuerungseinrichtung 2 kann von dem Sensorsignal detektiert werden, das durch den Beschleunigungssensor 8 ausgegeben wird. Der Verschlechterungsidentifizierer 15 detektiert die Verschlechterung der gesamten Drucksteuerungseinrichtung 2, wenn eine Amplitude des Sensorsignals gleich zu oder größer als ein Schwellwert ist. Der Schwellwert wird gemäß den Charakteristiken der Drucksteuerungseinrichtung 2 bestimmt, ein Installationsort der Drucksteuerungseinrichtung 2 oder Ähnlichem.
Wie voranstehend beschrieben, gemäß dem Verschlechterungsdetektionssystem 1 gemäß Ausführungsform 5 kann die Verschlechterung der gesamten Drucksteuerungseinrichtung 2 basierend auf der Vibration der Drucksteuerungseinrichtung 2 bestimmt werden.
15 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration des Verschlechterungsdetektionssystems gemäß den Ausführungsformen darstellt. Das Verschlechterungsdetektionssystem 1 weist als eine Hardwarekonfiguration zum Steuern jeder Komponente einen Prozessor 31, eine Speichereinheit 32 und eine Schnittstelle 33 auf. Jede Funktion dieser Einrichtungen wird durch den Prozessor 31 realisiert, der ein Programm ausführt, das in der Speichereinheit 32 gespeichert ist. Die Schnittstelle 33 zeigt eine Komponente zum Verbinden der jeweiligen Einrichtungen und Errichten einer Kommunikation und kann, wie es benötigt ist, als mehrere Arten von Schnittstellen konfiguriert sein. Obwohl 15 ein Beispiel darstellt, in dem der einzelne Prozessor 31 und die einzelne Speichereinheit 32 bereitgestellt sind, können eine Mehrzahl der Prozessoren 31 und eine Mehrzahl der Speicher 32 genutzt werden, um jede der Funktionen zusammenwirkend auszuführen.
Des Weiteren sind die voranstehend beschriebene Hardwarekonfiguration und das Flussdiagramm lediglich Beispiele und können frei geändert und modifiziert werden.
Das zentrale Teil, das den Prozessor 31, die Speichereinheit 32 und die Schnittstelle 33 aufweist, um eine Steuerungsverarbeitung durchzuführen, kann erlangt werden unter Nutzung eines normalen Computersystems ohne ein dediziertes System zu nutzen. Zum Beispiel kann das Verschlechterungsdetektionssystem 1 dazu konfiguriert sein, die voranstehend beschriebenen Prozesse auszuführen, indem (i) es auf einem Computer lesbaren Speichermedium (einer flexiblen Diskette, einem Kompaktdisk-nur-Lesespeicher (CD-ROM), einer digitalen vielseitigen Scheibe-nur-Lesespeicher (DVD-ROM) oder Ähnlichem) speichern, ein Computerprogramm zum Ausführen der voranstehend beschriebenen Prozesse speichern, (ii) das Medium zu verteilen, und (iii) das Computerprogramm auf einem Computer installieren. Alternativ kann der Verschlechterungsdetektionssystem 1 dazu konfiguriert sein, indem (i) das Computerprogramm in einer Speichereinrichtung gespeichert ist, die in einer Servereinrichtung auf einem Kommunikationsnetzwerk vorhanden ist, und (ii) Herunterladen des Computerprogramms auf ein normale Computersystem.
Auch in einem Fall, in dem ein Betriebssystem (OS) und ein Anwendungsprogramm einander beim Realisieren der Funktionen des Verschlechterungsdetektionssystems 1 teilen oder die Funktionen des Verschlechterungsdetektionssystems 1 durch Zusammenwirken zwischen dem OS und dem Anwendungsprogramm realisiert sind, ist ein Speichern des Anwendungsprogramms alleine auf dem Speichermedium oder dem Aufzeichnungsmedium oder der Speichereinrichtung möglich.
Auch kann das Computerprogramm über ein Kommunikationsnetzwerk verteilt sein durch Überlagern des Computerprogramms mit einer Trägerwelle. Zum Beispiel kann das Computerprogramm auf einem Bulletinboard-System (BBS) auf einem Kommunikationsnetzwerk ausgestellt sein und das Computerprogramm kann über das Kommunikationsnetzwerk verteilt sein. Des Weiteren kann das Computerprogramm gestartet und ausgeführt werden unter der Steuerung des OS auf dieselbe Weise wie andere Anwendungsprogramme, so dass die voranstehend beschriebenen Prozesse ausgeführt werden können.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Öl kann als das Fluid genutzt werden. Das Verschlechterungsdetektionssystem 1 kann durch den Verschlechterungsidentifizierer 15 die verschlechterte Komponente aus den Parametern und die normalen Bereiche der Parameter identifizieren, ohne den Charakteristikdetektor 14 bereitzustellen. Das Verschlechterungsdetektionssystem 1 kann des Weiteren eine Anzeige aufweisen, die die verschlechterte Komponente anzeigt und anzeigt, wie die Komponente verschlechtert ist. Die normalen Bereiche, die durch den Verschlechterungsidentifizierer 15 genutzt werden, können von der Temperatur abhängen. In diesem Fall sendet der Wellenformidentifizierer 13 an den Verschlechterungsidentifizierer 15 nicht nur die Parameter sondern auch die Temperatur, die in dem Speicher 11 gespeichert ist, verknüpft mit den gemessenen Werten des Befehlsdrucks. Der Verschlechterungsidentifizierer 15 (i) stellt die normalen Bereiche gemäß der Temperatur ein und (ii) identifiziert, basierend auf den Parametern und den eingestellten normalen Bereichen die verschlechterte Komponente des Druckregelungsventils 22.
Auch sind die Parameter für die vorliegende Offenbarung nicht auf die voranstehend beschriebenen Beispiele beschränkt. Die Parameter in der voranstehend beschriebenen Gleichung (1) können den Reibungskoeffizienten der Kontaktfläche zwischen dem Kolben 24 und dem Ventilkörper 25 aufweisen. Auch können ein statischer Reibungskoeffizient und ein dynamischer Reibungskoeffizient als der Reibungskoeffizient genutzt werden. Des Weiteren können die Parameter eine unbeabsichtigte Fluidströmungsausgabe von jedem der Steuerungskammer 26, der Ausgabekammer 27 und der Zuführkammer 28 aufweisen. Genauer gesagt ist ein Parameter, der die Menge des aus der Steuerungskammer 26 ausströmenden Fluids angibt, vorhanden als eine Variable der Funktion F2, in der voranstehend beschriebenen Gleichung (2). Des Weiteren sind Parameter, die angeben (i) die Größe der Lücke zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 in dem Zustand, in dem der Ventilkörper 25 und das Gehäuse 23 in Kontakt miteinander kommen, und (ii) eine Menge des durch die Lücke strömenden Fluids vorhanden als eine Variable der Funktion F3, in der voranstehend beschriebenen Gleichung (3). In diesem Fall berechnet der Simulator 12 den Antwortdruck basierend auf der Position des Kolbens 24, der Größer der Lücke zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Gehäuse 23 und der Menge des durch die Lücke strömenden Fluids. Auch kann der Parameter einen Elastizitätskoeffizienten des elastischen Elements 25c aufweisen. In diesem Fall berechnet der Simulator 12 (i) die elastische Kraft Fs in den voranstehend beschriebenen Gleichungen (4) bis (7) gemäß dem Elastizitätskoeffizienten des elastischen Elements 25c und (ii) berechnet die Position des Kolbens 24. Das bedeutet, dass Parameter der voranstehend beschriebenen Gleichung (1) den Elastizitätskoeffizienten des elastischen Elements 25c aufweisen. Zusätzlich können die Parameter der voranstehend beschriebenen Gleichung (1) einen Druck aufweisen, der auf eine Komponente des Druckregelungsventils 22 beaufschlagt ist. Genauer gesagt können die Parameter einen Druck aufweisen, der auf den Kolben 24 zusätzlich zu dem Befehlsdruck PI beaufschlagt ist. In diesem Fall, berechnet der Simulator 12 die Position des Kolbens 24 basierend auf dem auf die Komponente des Druckregelungsventils 22 beaufschlagten Druck.
Die voranstehend beschriebenen Parameter können dazu festgesetzt sein, direkte Parameter zu sein, die direkt die physikalischen Größen der Komponenten des Druckregelungsventils 22 beeinflussen und es kann ein indirekter Parameter zum Bestimmen von Werten der direkten Parameter genutzt werden. Ein Festigkeitswert eines Gummielements, das die Oberfläche 25e ausbilden kann als der indirekte Parameter genutzt werden. In diesem Fall vergrößert sich der Reibungskoeffizient µ mit einem Ansteigen des Festigkeitswerts des Gummielements. Auch kann ein Festigkeitswert eines O-Rings, der in dem Ventilkörper 25 eingepasst ist, als ein indirekter Parameter genutzt werden. In diesem Fall vergrößert der Simulator 12 den Reibungskoeffizienten µ mit einem Ansteigen des Festigkeitswerts des O-Rings. Auch kann ein Zustand der Anwendung eines Schmiermittels auf den Ventilkörper 25 als der indirekte Parameter genutzt werden. Genauer gesagt ist ein indirekter Parameter, der den Zustand der Anwendung von Schmiermittel angibt, als ein Wert von 0 oder mehr und 1 oder weniger definiert. Der Wert 0 gibt einen Zustand an, in dem kein Schmiermittel auf den Ventilkörper 25 beaufschlagt ist, der Wert 1 gibt einen Zustand an, in dem das Schmiermittel genügend auf den Ventilkörper 25 beaufschlagt ist, und der Wert des indirekten Parameters, der den Zustand der Anwendung des Schmiermittels angibt, kann bestimmt werden. In diesem Fall vergrößert der Simulator 12 den Reibungskoeffizienten µ, wenn der Parameter, der den Zustand der Anwendung des Schmiermittels angibt, sich null annähert.
Wie voranstehend beschrieben identifiziert das Verschlechterungsdetektionssystem 1 eine verschlechterte Komponente des Druckregelungsventils 22, basierend auf einem Detektionswert von dem Drucksensor 4. Demgemäß kann das Verschlechterungsdetektionssystem 1 dazu gemacht sein, eine Funktion zum Vermeiden von fehlerhafter Detektion aufgrund einer Abnormalität des Drucksensors 4 zu vermeiden. Genauer gesagt bestimmt der Verschlechterungsidentifizierer 15 (i), ob eine Abnormalität in dem Drucksensor 4 vorliegt, und (ii) identifiziert eine verschlechterte Komponente nur, wenn keine Abnormalität in dem Drucksensor 4 vorliegt. Der Verschlechterungsidentifizierer 15 wird dazu angenommen, einen vorbestimmten normalen Bereich des Befehlsdrucks vorzuhalten und einen vorbestimmten normalen Bereich des Antwortdrucks vorzuhalten. Des Weiteren erlangt der Verschlechterungsidentifizierer 15 aus dem Speicher 11 gemessene Werte des Befehlsdrucks und gemessene Werte des Antwortdrucks und, in einem Fall, in dem die gemessenen Werte des Befehlsdrucks in dem normalen Bereich sind und die gemessenen Werte des Antwortdrucks in dem normalen Bereich sind, das bedeutet in einem Fall, in dem keine Abnormalität in den gemessenen Werten des Befehlsdrucks und in den gemessenen Werten des Antwortdrucks vorliegt, bestimmt der Verschlechterungsidentifizierer 15 (i), dass keine Abnormalität in dem Drucksensor 4 vorliegt und (ii) identifiziert die verschlechterte Komponente des Druckregelungsventils 22. Der normale Bereich des Befehlsdrucks und der normale Bereich des Antwortdrucks kann von einer Temperatur des Drucksensors 4 abhängen. In diesem Fall wird die Temperatur des Drucksensors 4, die durch ein Sensorsignal angegeben ist, dass durch den Temperatursensor ausgegeben wird, der an dem Drucksensor 4 angebracht ist, in den Speicher 11 gespeichert, verknüpft mit den gemessenen Werten des Befehlsdrucks und den gemessenen Werten des Antwortdrucks, der durch den Drucksensor 4 detektiert ist. Der Verschlechterungsidentifizierer 15 erlangt aus dem Speicher 11 die gemessenen Werte des Befehlsdrucks, die gemessenen Werte des Antwortdrucks und die Temperatur des Drucksensors 4, und, in einem Fall, in dem die gemessenen Werte des Befehlsdrucks in dem normalen Bereich sind, der gemäß der Temperatur variiert und die gemessenen Werte des Antwortdrucks in dem normalen Bereich sind, der gemäß der Temperatur variiert, das bedeutet in dem Fall, in dem keine Abnormalität in den gemessenen Werten des Befehlsdrucks und in den gemessenen Werten des Antwortdrucks vorliegt, bestimmt der Verschlechterungsidentifizierer 15 (i) dass keine Abnormalität in dem Drucksensor 4 vorliegt und (ii) identifiziert die verschlechterte Komponente das Druckregelungsventil 22.
Das Voranstehende beschreibt einige beispielhafte Ausführungsformen zu Erläuterungszwecken. Obwohl die voranstehende Diskussion spezifische Ausführungsformen präsentiert hat, erkennen die Fachleute, dass Änderungen in Form und Detail gemacht werden können, ohne sich von dem breiteren Geist und Geltungsbereich der Erfindung zu entfernen. Demgemäß sind die Beschreibung und Zeichnungen auf darstellende Weise anstatt auf einschränkende Weise zu verstehen. Diese detaillierte Beschreibung ist daher nicht in beschränkendem Sinn zu sehen und der Geltungsbereich der Erfindung ist nur durch die anhängigen Ansprüche definiert, zusammen mit dem vollen Bereich von Äquivalenten, die solchen Ansprüchen zuerkannt werden.
Bezugszeichenliste

1: Verschlechterungsdetektionssystem
2: Drucksteuerungseinrichtung
3: Fluidquelle
4: Drucksensor
5: Bremsensteuerungseinrichtung
6: Befehlsberechner
7: Temperatursensor
8: Beschleunigungssensor
11: Speicher
12: Simulator
13: Wellenformidentifizierer
14: Charakteristikdetektor
15: Verschlechterungsidentifizierer
21: Wandlerventil
22: Druckregelungsventil
23: Gehäuse
24: Kolben
25: Ventilkörper
25a: Bewegbarer Teil
25b: Fester Teil
25c: Elastisches Element
25d, 25e: Oberfläche
26: Steuerungskammer
27: Ausgabekammer
28: Zuführkammer
29: Membranplatte
31: Prozessor
32: Speichereinheit
33: Schnittstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000272501 [0003]

Claims

Verschlechterungsdetektionssystem zum Identifizieren einer verschlechterten Komponente eines Druckregelungsventils in einer Drucksteuerungseinrichtung, die aufweist (i) ein Wandlerventil zum Anpassen eines Drucks eines Fluids, das von einer Fluidquelle zugeführt ist, basierend auf einem elektrischen Befehl und zum Ausgeben des Fluids, und (ii) das Druckregelungsventil zum Anpassen, gemäß einem Druck des durch das Wandlerventil ausgegebenen Fluids, des Drucks des von der Fluidquelle zugeführten Drucks und zum Ausgeben des Fluids, wobei das Verschlechterungsdetektionssystem aufweist: einen Simulator zum wiederholten Durchführen, mit dem Ändern eines Werts eines Parameters eines physikalischen Modells, das durch eine mathematische Gleichung physikalische Größen der Komponenten des Druckregelungsventils ausdrückt und das zur Simulation ist, eines Prozesses, bei dem der Simulator (i) einen Befehlsdruck erlangt, der der Druck des durch das Wandlerventil ausgegebenen Fluids ist, (ii) den Befehlsdruck zu jedem Zeitpunkt auf das physikalische Modell basierend auf den Parametern von jeder der Komponenten des Druckregelungsventils beaufschlagt, und (iii) einen Antwortdruck berechnet, der der Druck des durch das Druckregelungsventil ausgegebenen Fluids ist, wodurch eine Wellenform des berechneten Antwortdrucks entsprechend einer Wellenform des Befehlsdrucks in einem Fall erhalten wird, in dem der Befehlsdruck geändert wird; einen Wellenformidentifizierer zum Erlangen eines detektierten Antwortdrucks, der ein detektierter Wert des Antwortdrucks entsprechend dem Befehlsdruck ist, und Identifizieren (i) einer Wellenform des berechneten Antwortdrucks, der zu einer Wellenform des detektierten Antwortdrucks passt, und (ii) des Parameters des physikalischen Modells, das zum Erlangen der Wellenform des Antwortdrucks genutzt ist, und einen Verschlechterungsidentifizierer zum Identifizieren der verschlechterten Komponente aus (i) einem Wert des durch den Wellenformidentifizierer identifizierten Parameters des physikalischen Modells, das zum Erlangen der Wellenform genutzt ist, und (ii) eines normalen Bereichs, der durch den Parameter definiert ist.
Verschlechterungsdetektionssystem nach Anspruch 1, des Weiteren mit einem Charakteristikdetektor zum Detektieren einer Charakteristik der Wellenform des berechneten Antwortdrucks, der durch den Wellenformidentifizierer identifiziert ist, wobei der Verschlechterungsidentifizierer einen Verschlechterungszustand der verschlechterten Komponente aus der Charakteristik, die durch den Charakteristikdetektor detektiert ist, und aus einer Zuordnung zwischen der Charakteristik und dem Verschlechterungszustand identifiziert, und die Charakteristik zumindest eines von einer Verzögerungszeit der Wellenform, einer Steigung der Wellenform oder einem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Vibration der Wellenform aufweist.
Verschlechterungsdetektionssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das physikalische Modell durch eine mathematische Gleichung die physikalischen Größen der Komponenten basierend auf dem Parameter und der Temperatur der Komponenten ausdrückt.
Verschlechterungsdetektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verschlechterungsidentifizierer ein Sensorsignal von einem Beschleunigungssensor erlangt, der an der Drucksteuerungseinrichtung angebracht ist und eine Verschlechterung der Drucksteuerung der Drucksteuerungseinrichtung basierend auf dem Sensorsignal detektiert.
Verschlechterungsdetektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei unter Nutzung eines normalen Bereichs, der für jeden von dem Befehlsdruck und dem Antwortdruck bestimmt ist, der Verschlechterungsidentifizierer bestimmt, aus (i) dem Befehlsdruck und dem normalen Bereich des Befehlsdrucks, und (ii) dem detektierten Antwortdruck und dem normalen Bereich des detektierten Antwortdrucks, ob eine Abnormalität in dem Befehlsdruck und dem detektierten Antwortdruck vorliegt, und die verschlechterte Komponente nur identifiziert, wenn keine Abnormalität in dem Befehlsdruck oder in dem detektierten Antwortdruck vorliegt.
Verschlechterungsdetektionssystem nach Anspruch 5, wobei der normale Bereich des Befehlsdrucks und der normale Bereich des Antwortdrucks gemäß einer Temperatur eines Drucksensors variiert, der den Befehlsdruck und den Antwortdruck detektiert, der Verschlechterungsidentifizierer bestimmt, aus (i) dem Befehlsdruck und dem normalen Bereich des Befehlsdrucks, der gemäß der Temperatur des Drucksensors variiert, und (ii) dem detektierten Antwortdruck und dem normalen Bereich des detektierten Antwortdrucks, der gemäß der Temperatur des Drucksensors variiert, ob bei einer Abnormalität in dem Befehlsdruck und in dem detektierten Antwortdruck vorliegt, und die verschlechterte Komponente nur identifiziert, wenn keine Abnormalität in dem Befehlsdruck und in dem detektierten Antwortdruck vorliegt.
Verschlechterungsdetektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Druckregelungsventil aufweist: ein Gehäuse; einen Kolben, der sich innerhalb des Gehäuses gemäß dem Befehlsdruck hin und her bewegt; und einen Ventilkörper zum Ändern einer Form davon gemäß einer Bewegung des Kolbens, durch Ändern der Form des Ventilkörpers gemäß der Bewegung des Kolbens, eine kolbenseitige Oberfläche des Ventilkörpers sich zwischen einer Position, an der die kolbenseitige Oberfläche in Kontakt mit dem Gehäuse kommt, und eine Position weg von dem Gehäuse hin und her bewegt, und das physikalische Modell durch eine mathematische Gleichung eine Position des Kolbens und einen Druck des Fluids innerhalb des Gehäuses ausdrückt.
Verschlechterungsdetektionssystem nach Anspruch 7, wobei der Parameter einen Reibungskoeffizienten einer Kontaktfläche zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse aufweist, und das physikalische Modell basierend auf einer Kraft, die den Ventilkörper am Wegbewegen von dem Gehäuse gemäß dem Reibungskoeffizienten hindert, die Position des Kolbens durch eine mathematische Gleichung ausdrückt.
Verschlechterungsdetektionssystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Parameter eine Menge des Fluids aufweist, das durch eine Lücke zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse in einen Zustand strömen kann, in dem der Ventilkörper und das Gehäuse in Kontakt miteinander kommen, und das physikalische Modell basierend auf der Menge des Fluids, das durch die Lücke strömt, den Druck des Fluids innerhalb des Gehäuses durch eine mathematische Gleichung ausdrückt.
Verschlechterungsdetektionssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Druckregelungsventil ein elastisches Element aufweist, das eine Oberfläche des Ventilkörpers, die dem Kolben zugewandt ist, dazu drängt, sich in Richtung des Kolbens zu bewegen, der Parameter einen Elastizitätskoeffizienten des elastischen Elements aufweist, und das physikalische Modell basierend auf einer Kraft in einer Richtung zu dem Kolben hin gemäß dem Elastizitätskoeffizienten die Position des Kolbens durch eine mathematische Gleichung ausdrückt.
Verschlechterungsdetektionssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Parameter einen Druck aufweist, der auf die Komponente beaufschlagt ist, und das physikalische Modell basierend auf dem auf die Komponente beaufschlagten Druck die Position des Kolbens durch eine mathematische Gleichung ausdrückt.
Bremsensteuerungseinrichtung, mit: einem Befehlsberechner zum Berechnen einer Bremskraft gemäß einem Bremsbefehl und zum Ausgeben eines elektrischen Befehls gemäß der Bremskraft; einem Wandlerventil zum Anpassen eines Drucks eines Fluids, das von einer Fluidquelle zugeführt ist, gemäß dem elektrischen Befehl und zum Ausgeben des Fluids; einem Druckregelungsventil zum Anpassen, gemäß einem Druck des Fluids, das durch das Wandlerventil ausgegeben ist, des Druckes des Fluids, das von der Fluidquelle zugeführt ist, und zum Ausgeben des Fluids; einem Simulator zum wiederholten Durchführen, mit dem Ändern eines Werts eines Parameters eines physikalischen Modells, das durch eine mathematische Gleichung physikalische Größen das Druckregelungsventil ausdrückt und das zur Simulation ist, eines Prozesses, in dem der Simulator (i) einen Befehlsdruck erlangt, der der Druck des Fluids ist, das durch das Wandlerventil ausgegeben wird, (ii) den Befehlsdruck zu jedem Zeitpunkt auf das physikalische Modell basierend auf dem Parameter der Komponenten des Druckregelungsventils beaufschlagt, und (iii) einen Antwortdruck berechnet, der der Druck des Fluids ist, der durch das Druckregelungsventil ausgegeben ist, wodurch er eine Wellenform des berechneten Antwortdrucks entsprechend einer Wellenform des Befehlsdrucks in einem Fall erlangt, in dem der Befehlsdruck geändert wird; einen Wellenformidentifizierer zum Erlangen eines detektierten Antwortdrucks, der ein detektierter Wert eines Antwortdrucks entsprechend dem Befehlsdruck ist, und Identifizieren einer Wellenform des berechneten Antwortdrucks, die zu einer Wellenform des detektierten Antwortdrucks passt; und einen Verschlechterungsidentifizierer zum Identifizieren einer verschlechterten Komponente aus (i) einem Wert des durch die Wellenform identifizierten Parameters des physikalischen Modells, das zum Erlangen der Wellenform genutzt ist, und (ii) einem normalen Bereich, der für den Parameter definiert ist.
Verschlechterungsdetektionsverfahren zum Identifizieren einer verschlechterten Komponente eines Druckregelungsventils einer Drucksteuerungseinrichtung, die aufweist (i) ein Wandlerventil zum Anpassen eines Drucks eines Fluids, das von einer Fluidquelle zugeführt wird, und zum Ausgeben des Fluids, und (ii) das Druckregelungsventil zum Anpassen, gemäß einem Druck des Fluids, das durch das Wandlerventil ausgegeben ist, des Drucks des von der Fluidquelle zugeführten Fluids und zum Ausgeben des Fluids, wobei das Verschlechterungsdetektionsverfahren aufweist: Beaufschlagen eines Befehlsdrucks zu jedem Zeitpunkt auf ein physikalisches Modell, das durch eine mathematische Gleichung physikalische Größen der Komponenten des Druckregelungsventils basierend auf einem Parameter von jeder der Komponenten des Druckregelungsventils ausdrückt, um eine Wellenform eines Antwortdrucks zu erlangen, der ein Druck des Fluids ist, das durch das Druckregelungsventil ausgegeben ist, wobei der Befehlsdruck ein Druck des Fluids ist, das durch das Wandlerventil ausgegeben ist, und Identifizieren der verschlechterten Komponente aus (i) einem Wert des Parameters des physikalischen Modells, das zum Erlangen einer Wellenform unter den gefundenen Wellenformen des Antwortdrucks, die zu einer Wellenform des detektierten Antwortdrucks passt, genutzt wird, und (ii) einem normalen Bereich, der für den Parameter definiert ist.