JP2007500643A - アクチュエータの駆動電流の検出方法 - Google Patents

Abstract

【解決課題】
本発明の目的は、製造中又は製造ラインの端でコストの嵩む個別の弁較正を実施する必要なしに、さらに上記の電磁弁の正確な制御に繋がる特性値、弁特性曲線又は弁特性界の検出方法を提示することである。
【課題を解決するための手段】
流体の差圧に依存した流れの制御のための、電磁気的に操作可能なアクチュエータの較正、機械的調整又は計算のための方法において、アクチュエータに起因する圧力影響の大きさが、圧力センサーの使用なしにも、予めアクチュエータの電気的駆動の強さによって決定されることができ、その際１つ又は複数のアクチュエータに特有の特性曲線又は特性値ＫＧ_ind がアクチュエータのために使用され、その結果この特性値によって、所期の目標流れＧが電流の強さに依存して調整されることができ、その際アクチュエータに特有の特性値は、アクチュエータの圧力付勢の使用なしに自動的に検出される。方法は、自動車ブレーキへのＡＢＳ−システム用の磁気弁の制御の際に使用される。電磁弁はそれ自体で完全な開口又は閉鎖を行うことができるが、制御についてはアナログ制御される。

Description

本発明は、電気的に操作可能なアクチュエータ、例えば、電磁弁の駆動電流の計算方法であって、請求項１の上位概念による流体の差圧に依存する流れ（ΔＰ，Ｉ，ＫＧ）の制御方法に関する。さらに、本発明は、アクチュエータの較正又は機械的調整方法並びに請求項１１の上位概念によるアクチュエータに関するものである。

これに加えて、本発明は請求項２０の上位概念による流体の圧力測定方法に関するものである。

自動車ブレーキシステム用のＡＢＳ−制御ユニット、しかし、ＥＰＳ等のような追加の機能を備えた車両動的コントローラにおいても、改善された制御ための、若しくは騒音減少のための電磁的に操作可能な、アナログ化された弁を使用することが公知である。

新世代の液圧制御装置においては、いわゆるアナログ化された切り換え弁が使用される。アナログ化された切り換え弁は、完全な開放又は閉鎖のために構成された電流制御される電磁弁であるが、しかし、所期の電流調整によって電磁弁がアナログ制御特性を有するように運転される。

アナログで使用可能な切り換え弁の切り換え点を検出するための、特に、弁制御電流の電流変化から圧力状況の決定のための方法は、ヨーロッパ特許第０８１３４８１Ｂ１（Ｐ７５７６）明細書から出発する。

従って、原理的に、相応してアナログ化された切り換え弁の圧力勾配又は流れＧが、差圧に依存して、弁の磁気コイルを通る電流の変化によって調整される。流量Ｑは、制御部の範囲において勿論調整が困難でありかつ特に、差圧ΔＰと、弁の磁気コイルを流れる電流Ｉに依存する。勿論、この依存性は、直接一度確定した特性界においては決定されない、そのわけは、既に弁構成部材の製造上の小さな公差が流れと駆動電流との間の関数関係に大きな影響を有するからである。従って、弁の製造中、各弁それぞれに対して、特性界を決定しかつ特性界をアクチュエータの電子装置のメモリーに記憶させることが必要である。しかし、個々の特性界の設定のために、供給者又は自動車メーカでは製造ラインの端でアクチュエータの特定された圧力付勢を行うコストのかかる測定方法が必要である。コストのかかる測定方法によって検出された特性界は、例えば、国際特許出願公開ＷＯ０１／９８１２４Ａ１（Ｐ９８９６）明細書に記載されているように、所望の圧力勾配の調整のために、使用されることができる。

未公開にドイツ国特許出願第１０３２１７８３．５号明細書には、アナログ弁若しくはアナログ化された切り換え弁の弁特性曲線のために学習方法が記載されている。この方法によれば、ＡＢＳ−ブレーキ装置の運転中の液圧弁の較正が実施され、その際、駆動特性曲線又は存在する駆動特性曲線の修正のための相応する修正値が学習方法によって検出される。この学習方法のために、この方法がアンチロック調整部の複数のサイクルをカバーすることが特徴的である。各好適なサイクルにおいて、必要な圧力構成時間が集積されかつ実際のサイクルから検出されたパラメータによって帰納的公式に基づいて特性曲線の改善が行われる。この方法は、存在する駆動特性曲線の改善に役立ち、従って、既に存在する特性曲線を前提とする。

従って、特性界又は特性曲線の検出のための前記の方法は、十分に正確ではなく、また特性曲線は製造中又は組み立てラインの端で実施されねばならないコストのかかる測定方法によってのみ検出されることができる。この方法でのみ弁の圧力曲線に影響を与える、製造に依存する弁の個別の特性値ＫＧ_ind であって、例えば、測定された特性界又は特性曲線から得られる値が検出されることができる。
ヨーロッパ特許第０８１３４８１Ｂ１号明細書 国際特許公開ＷＯ０１／９８１２４Ａ１（P ９８９６）号明細書 ドイツ国特許出願第１０３２１７８３．５（P １０６９７）号明細書 国際特許公開ＷＯ０３／０７４３３８３Ａ１号明細書 ドイツ特許出願ＤＥ１０２００４０１７２３９．０号明細書

本発明の目的は、製造中又は組み立てラインの端でコストの嵩む個別の弁較正を実施する必要なしに、さらに上記の電磁弁の正確な駆動に繋がる特性値、弁特性曲線又は弁特性界の検出方法を提示することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１による方法によって解決される。

本発明による方法によれば、較正のために必要な特性曲線又はパラメータ若しくは特性値が、アクチュエータの圧力付勢を使用することなしに検出される。従って、特性曲線の検出のための空気圧又は液圧測定装置によって、特性曲線又はパラメータの検出中別個の圧力付勢は不要である。

アクチュエータの概念で流体流れの調整のための弁及びスライダが把握される。好ましくは、使用されるアクチュエータでは弁が対象とされる。好適な流体として空気の他に、ブレーキに使用の際に特に、市販のブレーキ流体である液圧流体が考慮される。

アクチュエータは、好ましくは完全に開いた位置と完全に閉じた位置とを有する。電流なしに開放される（ＳＯ−Ｖ）又は電流なしに閉じる（ＳＧ−Ｖ）というアクチュエータの形式に従って、戻し要素によって戻されたこれらの位置の１つを弁が占める。好適な戻し要素は好ましくは、特定された力／距離特性曲線を有するばねであり得る。特定された力／距離特性曲線は、特に一次等式によって近似される。

本発明による方法は、好ましくは自動車のブレーキ制御のための電気・液圧装置に使用される。

本発明による方法は、好ましくはアクチュエータの圧力勾配の調整又は制御のための方法にも関するものである。

本発明による方法によれば、較正のために必要な特性曲線又はパラメータ若しくは特性値が、アクチュエータの圧力付勢をすることなしに検出される。従って、特性曲線の検出のための空気圧又は液圧測定装置によって、特性曲線又はパラメータの検出中別個の圧力付勢は不要である。本発明は、特にブレーキ圧力の制御のための制御弁を有するブレーキ装置を装備する自動車の運転中の特別に正確なアクチュエータ特性又はパラメータの検出方法に関するものである。

本発明による方法は、特に、従来必要とされたような製造されたアクチュエータ若しくは完全な液圧ユニットが検査台で、特定された圧力の使用の下に個別に測定される必要がないという利点に繋がる。本発明による方法によれば、アクチュエータ若しくは液圧ユニットに接続される電子制御部がアクチュエータの電磁的かつ磁気的特性を測定すれば十分である。これらの特性は、とくに、実質的に正確に、特性曲線の製造上のばらつきに帰するアクチュエータの個別の磁気的及び機械的特性値ＫＧ_ind である。アクチュエータの製造上のばらつきによる特性値が、他の一般的な特性値ＫＧ_all によって、製造ラインに対して一度に確定されかつ電子制御ユニットに持続的に貯えられる。特性値からアクチュエータ特性曲線と、従って、アクチュエータのために必要な差圧に依存する駆動電流が計算されることができる。

本発明による方法は、さらに、好ましくは本発明によって行われもする方法が任意に度々、特に、規則的な間隔で自動車への組み込み後でも自動的に実施されることができるという利点を提示する。こうして、システムが規則的な間隔で改めて較正されることを可能にする。それによってこの方法で、更に一度である程度の磨耗のような外的な影響に基づく装置の永久的な変更を考慮することを可能にし、その変更はアクチュエータの製造後先ず長時間後に初めて起こるものである。特性曲線は、自動車への組み込み後の時点でも、コントローラによる測定パラメータなしに自動的に決定されることができる。こうして、有利に、アクチュエータへの特性曲線の検出のためのさもなければ必要な測定装置の追加のデータ伝達ステップを不要とすることができる。

このことは一般的に欠陥であるように、検出された特性曲線により所定の流れＧの調整をするために、電子コントローラに加えて、弁の圧力差ΔＰが知られていなければならない。圧力差は、方法により、好ましくはそれ自体公知の方法でモデルベースで近似的に計算され又はセンサーで測定されねばならない。例えば、タンデム主シリンダの領域で圧力センサーのみが存する場合に、差圧は特に、圧力付勢等のような圧力に影響を及ぼす値の時間的経過から決定される。特に、圧力勾配の決定のためのこの積分する方法では、流れの精度が非常に重要である。

既に一般的に述べたように、原因が、特性曲線若しくはその勾配の存在するばらつきの原因が主として機構、例えば、変動するばね力Ｆ_Feder の公差及びアクチュエータの磁界特性曲線回路（例えば、空隙等の磁気抵抗）の公差に帰することが示された。

特に、本発明による方法の実施形態によれば、磁気回路の総磁気抵抗が測定される。一般的に、磁気抵抗に代わってコイルの巻数Ｎに関する相応する磁気回路の誘電率Ｌも相応した方法で本発明による方法の実施のために等価の物理量として使用されることができる。

本発明は、さらに、１つ又は複数の追加の測定要素、特に、測定コイルを備える請求項１１に記載の弁に関するものである。

測定コイルは、電気的に駆動コイルとは無関係にされ得る。しかし、好適な実施形態によれば、測定コイルを駆動コイルと電気的に直列に接続することが可能である。こうして、３つの駆動導線しか外方に案内される必要でないという利点が得られる。

本発明は、その上、追加的に、アクチュエータ、特に弁の開放位置及び／又は流れを制御するための方法に関する。

アクチュエータ若しくは弁の流れＧは、原理的に差圧及び幾何学的タペット特性の他に、該当するアクチュエータのタペット上に作用する力（タペット力）によって決定される。従って、本発明は、好ましくはタペット力の調整又は制御のための方法にも関するものである。

本発明による他の実施形態によりアクチュエータの領域に配設されている測定要素によって、アクチュエータの内方の物理的なパラメータを検出しかつこれを特性曲線の計算の際に考慮することが可能である。この方法で、以前に記載した調整についての全く特別な正確な方法でアクチュエータのタペット位置、タペット力又は流れが調整され又は制御されることができる。

好適な方法で、有効な磁束の検出ために好適な場合に、コイルの他に測定要素として原理的に全ての磁界に依存するセンサー（例えば、ホール素子、ＭＲ−センサー）が使用されることができる。しかし、コイルの使用は、コストの低い加工性に基づいて特に合理的と思われる。

本発明による方法によれば、好ましくは較正ルーチンにおいてばね力が、かつ最大のタペットストロークが必要な場合に、検出される。この値は、力計算に使用されることができる。

本発明による方法の独自性は、特に、好ましくは磁束の測定が実施されかつ特に、この後にも制御されることにある。従って、このことは、有意義である、そのわけは、磁力は磁束に直接依存するからである。ここに、コイルを通る電流が所定の大きさである従来公知の方法に対する本質的な相違がある。

記載の方法によって、このアクチュエータ内の最大のタペットストローク、特にばね力が正確に測定される。公知の圧力勾配の追加的な考慮によって、アクチュエータの力ー距離ー特性曲線が非常に正確に特定され、その結果弁の流量が特別高い精度で調整され又は制御されることができる。

上記の他に、本発明は、さらに、アクチュエータの、特に弁の制御又は製造品質の改善に対する本発明の使用に関するものであり、その際、タペットストローク及び／又はばね力がアクチュエータ又は弁の製造中又は製造直後に若しくは液圧弁ブロックの製造中又は製造直後に測定される。

前記段に記載された方法の他の好適な実施形態において、既に上記の電気的較正の他に、製造中のアクチュエータの追加的な機械的な調整が実施される。

その際、特にアクチュエータの組み立ての際の残留空隙及びタペットストロークがアクチュエータの電気的特性値を考慮してのみ調整される。このことは、閉鎖されたアクチュエータでは磁気抵抗が、開放されたアクチュエータでは磁気抵抗が測定されることによって、全く特別に好適に行われる。

この調整方法で、後の時点で、この追加的に、さらに上記の電気的で、圧力のない較正方法が接続されることができる。予め調整されたアクチュエータによる圧力なしの較正方法の実施の際に、この方法によって、実質的に、戻しばねの特性における公差のみが補償されればよい。

本発明は、較正方法のみではなく、請求項２０による圧力決定方法にも関するものであって、その際弁タペット上に作用する力から、液圧流体における圧力が測定される。この測定方法では、本発明の基礎とするタペット力調整の原理が利用される。

本発明による方法の更に他の改善は、好ましくは、特許文献３のように、本発明による較正が追加的に、更に上記の学習方法が実施されることによって、得られる。

本発明の方法の他の独立の実施形態によれば、コイルタップ若しくは測定コイルのタップでの積分値の測定は、特別に簡単に較正されたいわゆる矩形波発生電子回路によって実施される。その際ドライバー段を介して電気的に制御可能な少なくとも１つの誘電アクチュエータ又は全く一般的にアクチュエータの調整又は制御によってアクタ要素において又はアクタ要素において誘起された電圧Ｕ_ind の電子測定装置による磁束の検出方法を対象とし、その際誘導アクチュエータ又はアクタ構成要素で類似する電圧が積極的に測定装置又は誘電アクチュエータの電子的駆動によって又はアクタ較正用の電子的駆動によって実質的に一定の値に保持されかつ誘電的要素及び測定装置を流れる電流が投入又は遮断の際に電圧が誘導される時間ｔ₁ が決定される。

この独立の方法において、好ましくは接続（開始）時間ｔ₀ と時間ｔ₁ との間に時間ｔ_c 又はアクタ要素の接続（開始）時間が決定される。

前記の方法と関連して、本発明は、信号入力及び信号出力を備えた測定装置を含めて、誘導アクチュエータ又はアクタ構成要素の磁束若しくは誘電率の検出のための電子回路機構にも関するものであり、その際信号入力は電気的に誘導構成要素を、かつ信号出力は、電気信号を備え、その電気信号は誘導アクチュエータ又はアクター構成要素に記憶されたエネルギーを一定の電圧で完全に分離し又は誘電アクチュエータ又はアクタ構成要素中の電流を完全に所望の最大電流にするために、必要な時間に関する情報を有する。

好ましくは上記の回路機構において制御回路の実測値として測定装置の信号出力が供給され、その制御量は誘電構成要素中を通る電流である。

前記測定方法及び回路機構は合理的には冒頭に記載した較正方法においてアクチュエータのコイルのタップで積分された電圧信号の測定のために使用される。

他の有利な実施形態は従属請求項と実施例の次の記載から図面に基づいて明らかにされる。

本発明の最良の実施形態は以下の実施例に示す通りである。

次に記載される例は、自家用自動車用ブレーキ用の電気・液圧アクチュエータに使用される。通常の方法で、相応する制御装置（ＥＢＳ−制御ユニット）は、図１，２及び４に図式的に示されるようなマイクロコントローラシステム１８を備えたコントローラハウジング（ＥＣＵ）と、液圧流の制御のために使用され、電磁的に運転される弁１を備えた、コントローラと接続している弁ブロック（ＨＣＵ）とを含む。コントローラは、さらに、駆動回路（制御源３）を有し、駆動回路によって弁電流Ｉがそれぞれ各弁のためにパルス幅変調されて調整されかつ測定されることもできる。ここでは図示しない自動車制御ユニットに、各弁に対して相応した弁ドライバが設けられ、弁ドライバは個別に駆動可能なＰＷＭ−ドライバ段によって実現される。コイルの端子には誘起起電力Ｕ_ind を測定することが出来る測定装置４が設けられている。測定装置４の出力に信号Φ_ist が生じ、信号はＵ_ind （ｔ）についての積分値に比例する。

本発明の詳しい説明のために次の数学的関係式を付与することが有意義であると思われる。

磁力は、次の式
１
Ｆ_magn＝ ／ Φ²
２×μ₀ ×Ａ_Anker
その際、μ₀ は、透磁率（空気）、Ａ_Anker は可動コア面積、そしてΦは磁束である。

磁束は次の公式から計算される、
Θ
Φ＝ ／ ここで、Θ＝Ｉ×Ｎ，
ＲＭ_gesamt
その際、Ｉはコイル電流、Ｎは弁コイルの巻数、そしてＲＭ_gesamtは弁における磁気回路の全磁気抵抗である。

さらに、次の式が成立する。
１
Ｕ_ind ＝−N ×ｄΦ／ｄｔ 並びに Φ＝− ／∫₀ ^t Ｕ_ind ｄｔ．
Ｎ

図１において弁電流Ｉの遮断の際に、弁１内の磁束Φの変化が生じ、その変化は弁１と接続した測定装置４によって誘起起電力Ｕ_ind が測定されることができる。測定装置は、誘起された電圧U _ind の曲線についての時間的についての積分を行いかつマイクロコントローラ１８に積分された信号を供給する。この信号は、弁コイルによって発生する磁束Φに比例する。この積分値の決定のための交互の測定装置は、更に以下図９と関連して記載される。

従って、測定装置の信号のマイクロコントローラへのフィードバックによって、磁束制御又は磁束調整が実現される。弁コイル１を流れる弁電流は、制御の固有の修正量を形成する。

磁束の制御若しくは調整によって、弁の存在する個別の製造公差（ばね定数及び磁気回路における空隙）が補償される。調整されるべき圧力勾配Ｇは、計算ユニットμＣ（ＥＢＳ制御ユニット）の内のＡＢＳ／ＥＳＰ制御部によって予め設定される。それぞれブレーキ制御装置の構成に従ってブレーキ装置は、完全にセンサーで又は部分的に圧力モジュールを介してそれ自体公知の方法で決定される。ばね力、最大タペットストローク及び磁束の弁電流依存性は、更に以下に記載する測定ルーチンに相応して、一度又は相異なる時点で検出される（再較正）。それによって作用する全ての力及び弁タペットの計算された力／距離関数が知られ；即ち、要求される圧力勾配に必要な弁電流が計算される。

図２は、追加のコイル制御回路による本発明の実現のための他の可能性を表わす。必要な圧力勾配Ｇは、同様に計算ユニットμＣに存在する。差圧は、計算ユニットで知られる。ばね力及び最大タペットストロークは、更に以下に記載する測定ルーチンを介して検出される。磁束は、測定コイル２で検出される。測定コイルは、測定コイルがヨークと可動コアとを通る有効な磁束を検出する。弁コイルの投入及び遮断の際に、測定コイル中に電圧Ｕ_ind が誘起され、その積分は存在する磁束に比例する。積分段４によって発生された積分値を導入する信号Φ_ist は、差形成部５において信号Φ_sollと協働し、かつ弁ドライバ３のための目標値を形成する。

既に述べたように、自動車運転中でも、例えば、機械的又は電気的構成部分の運転に伴って生ずる変化若しくは磨耗を補償するために、いつでも弁に特有な特性値の検出のための測定ルーチンが繰り返される（再較正）。電子的制御は、磁気回路における磁束が計算された磁束と一致するまでの間、ドライバ３を介してコイル電流を高める。図２に表わした例において、タペット位置が弁における圧力比に依存するタペット力制御を示す。

図３は、ＡＢＳ／ＥＳＰ弁ブロックにおける本発明により使用可能な電磁石の構成を表わす。本発明の例による弁は、電流なしに開く弁であり、この弁はそれ自体公知の方法でＰＷＭ−制御された電流によって制御されつつ運転される。相応した弁は、アナログ・デジタル弁「ＡＤ−弁」として公知である。次に、そのようなＳＯ−ＡＤ−弁の構成、特に磁気回路の磁力線を通す構成部分を詳しく説明する。電流が流れる弁コイル６は、タペット８を介して緊密に弁座９に嵌入する、弁ハウジング１３内を軸線方向に案内される可動コア７の移動に役立つ。弁入口１０を介して液圧流体が弁座９に流れかつ出口１２から出る。コイル６に電流が流れない限り、ばね１１はタペットと可動コアを開放位置に押す。通電されたコイル６では、磁力線がヨーク１４を通り、かつハウジング１３に進入する。ヨーク１４とハウジング１３との間の移行個所は、磁気抵抗ＲＭ^LR2 を形成する。次に経過では、磁力線は、可動コア７とハウジング１３との間の空隙１５を通り、その際この個所にある磁気抵抗がＲＭ^A で表わされる。可動コア７とヨーク１４との間には、他の空隙があり、空隙には磁気抵抗ＲＭ^LR1 がある。

磁気回路の磁気抵抗は、本質的に総和ＲＭ_ges ＝ＲＭ^LR2 ＋ＲＭ^A ＋ＲＭ^LR1 で表わされる。ここでは、実質上磁気抵抗は製造に依存する空隙の大きさと、タペット位置とに依存することが分かる。磁気抵抗を、測定された閉鎖された状態の磁気抵抗ＲＭ_Ventilと空隙ＲＭ_Luftの磁気抵抗の総和として設定することが可能である。
ＲＭ _gesamt ＝ＲＭ_Ventil＋ＲＭ_Luft．

値ＲＭ _gesamt は、閉鎖された状態で測定されかつ値ＲＭ_Luft は、公式
ｌ
ＲＭ_Luft＝ ／
μ₀ ×Ａ_Anker ，
から得られ、その際、Ａ_Anker は、弁構造に特有の可動コア７（弁構造に特有の特性値ＫＧ_all ）の磁気作用面積であり、ｌはタペットストロークである。固有の測定方法は，直接ＲＭ_Luftの値を検出するのではなく、完全に開放された弁では磁気抵抗の測定を介して、及び閉鎖された弁の磁気抵抗の減算を介して検出される。この方法でタペットストローク１も決定される。

図３には更に、図２に記載された実施例の実施に必要で、ヨーク１４の領域に位置決めされている測定コイルが２表わされている。

図４は、１つの制御回路の他の例が図式的に表わされており、ここではタペットの位置が直接調整される。既に述べたように、磁気抵抗ＲＭ_gesamtは、閉じた弁の磁気抵抗と、空隙の磁気抵抗とから構成される。閉じた弁の磁気抵抗は、一度の測定ルーチンによって決定される。ＲＭ_gesamtは、Θ（＝Ｉ×Ｎ）と磁束Φとの商である。値ＲＭ_Luftは、タペットストロークｌをμ₀ ×Ａ（μ₀ ＝導磁率、Ａ＝横断面積）で割算することによって得られる。さらに、
Θ_ist
ＲＭ_ist ^gesamt＝ ／
Φ_ist ．
である。この値は、割り算器１７によって計算される。割り算器１７の出力は、差形成部５と連結している。値Φ_ist は、測定コイルで検出されかつ積分段４によって時間について積分された電圧曲線を介して決定される。この値は、差圧に比例する。ＲＭ_gesamtは、タペットストロークに比例するので、ＲＭ_gesamtの図示の制御がタペットストロークｌの直接的な制御に繋がる。その際、計算ユニットμＣは、所定の流動横断面における必要な圧力勾配若しくはタペットストロークとを変換し、従って、目標磁気抵抗ＲＭ_sollに変換する。計算の根拠は、それ自体公知の液圧動的特性値ＫＧ_all 並びに弁に特有な特性値ＫＧ_ind であり、液圧動的特性値は全弁構造を通して一様であり、従って、計算ユニットμＣにおいて固定的に記憶されることができ、並びに弁に特有の特性値ＫＧ_ind は、個別にここでは同様に記載された方法で検出される。この弁に特有の特性値は、例えば、閉鎖された弁の全磁気抵抗とばね力（ブロック１６参照）である。さらに、調整のために、既に上記したように、実際の差圧が必要である。同時に、実際の弁電流が決定されかつ励磁コイルの巻数倍される。積は磁束（磁気起電力Θ）である。実際の磁気起電力は、実際の磁束によって割り算される。結果は実際の磁気抵抗である。調整のために、目標値／実測値比較が実施されかつそれから修正量Ｉ（コイル電流）が発生する。

その上、図４による例による方法は、個々の圧力センサーに圧力センサーを追加することなしに、弁に接続された液体導管中の圧力を決定する可能性を与える。コントローラによって一定に保持されねばならない一定のタペット位置では、このタペット位置で実際に測定されたタペット力から、弁の一般的に既知の特性値ＫＧ_all と関連して、圧力が、上記の方法と類似の方法で計算されることができる。

自動車ブレーキシステムにおいて入力圧力は、例えば、ブレーキペダル操作によって決定される。公知のように、例えば、本発明のＡＢＳ−制御過程の間、ブレーキシリンダに繋がる液圧導管中の圧力から変位する。原理的に、先行する測定方法によれば、弁にかかっている圧力差のみが決定可能であるので、予圧力をセンサーで決定することは必要であり得る（例えば、タンデム主シリンダの圧力センサー）。しかし、予圧力は、モデル考慮を介して計算によっても決定されることができる。さらにブレーキシステムの所定の運転状態を考慮して、圧力を予圧力の正確な認識なしにも決定することが可能である。この方法で、完全に圧力のない圧力決定が実現可能である。こうして、ＡＢＳ／ＥＳＰ−ブレーキ制御ユニットにおける圧力センサーの追加による著しいコストアップが節約される。

図 5中の図表は、閉弁状態における電流の遮断後の弁コイル中の電流曲線を示す。電流曲線の積分から知られるコイル巻数Ｎでの磁気抵抗がＲＭ_ges が検出される。物理的な関係は、図５のボックス内に記載された公式から得られ、その際、Ｗ_L は磁気回路の磁気エネルギーかつＲは、電気コイル回路のオーム抵抗である。

図５における原理に相応して磁気抵抗を決定するための測定方法の実施のための例が、図６に図示されている。第１ステップでは、電流値Ｉ₀ はＥＢＳ−制御ユニット（制御される）によって調整され、その際弁は、確実に閉じている。その後、ＰＷＭ制御部の時比率が、コイルドライバには最早電流が供給されないように調整される。誘導性によって蓄積された電流は、端部段の再循環可能性を介して減衰する。

続いて、予め設定された時点で、ｔ₁ からｔ₂ までの時間で同一間隔（Ｉ₁ ，Ｉ₂ ，Ｉ3・・・・・）で行われる。測定された電流値は、制御ユニットで実施されるソフトウエアによって記憶される。図６のボックス中に記載された公式は、総和による積分値Ｗ_L の形成の可能性を示す。

図７中に表わされた方法によれば、先ず、帰納的に、例えば、Ｉ≒０の好適な小さい電流から開始して、電流はステップ状に高められる。部分図ａ）において、電流は、先ず値I₁に保持され、その際弁は丁度まだ開いており、即ち、電流が高められた場合に弁は閉じられる。時点ｔ₁ においては、電流は遮断され、かつ実際の電流値が閾値Ｓ（時点ｔ₂ ）まで減衰する時間τ₁ が測定される。弁の開放された位置に基づいて低い誘電率、従って、対数電流減衰曲線では短い時定数τ₁ が得られる。

部分図ｂ）において、相応した弁が電流Ｉ₂ で制御され、その電流が弁の閉鎖を作用する場合の電流曲線を示す。閉鎖過程は、定電流領域における電流の短時間の上昇７１で認識可能である。時点ｔ₁ では、電流は上記のように遮断され、電流は、もう一度閾値Ｓ以下まで降下する。しかし、開放された弁とは異なり、先ず閉鎖された弁の時定数τ₂ は、低い磁気抵抗（高い誘電率）に基づいて，部分図ｂ）では、部分図ａ）における相応した時定τよりも高められる。このために、同様に電流曲線の上昇部７２で認識される、弁の開放が同様に時定数の伸長を作用する。

図８には、電気・液圧アクチュエータ８２における図５〜７の例により検出された弁に特有な個別の特性値ＫＧ_ind （測定方法８１）による弁開放電流特性曲線の計算のためのアルゴリズム８２の例を図式的に表わす。弁に特有な個別の特性値ＫＧ_ind では、完全に一般的に弁の特性曲線又はパラメータを対象とする。ＡＢＳ−関数及び場合によっては、ＡＳＲ，E ＳＰのような他の関数を備えた電子ブレーキ制御ユニットでは、高精度の弁制御のために、弁の開放に必要な電流を予め設定された差圧ΔＰを付与する曲線を必要とする（差圧に依存する弁開放電流特性曲線ｆ（ΔP ））。アルゴリズム８２のために、コントローラの入力側に貯えられる一般的な特性値である、一連の弁に特徴的な特性値ＫＧ_all が予め設定されている。これらは、弁構造に特有な可動コア面積Ａ_Anker と、弁シール面積Ａ_Abdicht によって詳しく表わされることができる。さらに、該当する弁に対する実際の差圧ΔＰが、可変値（Var)として入力側に予め設定され、可変値はセンサーによって決定されるか又はＥＢＳ−システムによって他の値から近似的に計算される。

アルゴリズム８２に対応して、コントローラにおいて確定されたシール断面積Ａ_Abdicht （一般的な弁特性値ＫＧ_all ）に従って、先ず、Ｆ_Hydraulik ＝ΔＰ×Ａ_Abdicht について液圧力Ｆ_Hydraulik が計算される。予め設定された可動コア面積Ａ_Anker 及び磁気抵抗ＲＭによって、電流に依存する磁力Ｆ_magn（I)が計算される。平衡状態では、弁は、丁度まだ閉じている。このために必要な磁力Ｆ_magnは、保持電流を生じさせる、即ち、
Ｆ_Feder ＋Ｆ_Hydraulik ＝Ｆ_magn

従って、この公式から弁シール面積とシール横断面積とを考慮して不連続の差圧（弁における流量なしに）のための差圧に依存する保持電流が比較的正確に計算される。

さらに、ＥＢＳ−システムにおける使用のために、検出される保持電流の精度の一層の向上のために、次に記載する修正措置Ａ）〜Ｃ）が追加的に実施されることが合理的である。

Ａ）開放電流／保持電流修正
平衡等式Ｆ_Feder ＋Ｆ_Hydraulik ＝Ｆ_magnに基づいて所定の圧力差で検出されるいわゆる保持電流は、弁の開放のために実際に必要な開放電流と一致しない、そのわけは、保持電流は、電流降下によって計算された保持電流よりも常に幾分低いからである。正確な開放電流特性曲線Ｉ_Offnung （ΔＰ）が好ましくは，保持電流特性曲線Ｉ_Halte （ΔＰ）の必要な圧力差領域において一定の負の電流I _Korr ^constが追加されることによって検出され得ることが示される。この電流オフセットは好適な試験によって直接検出される。
I _Offnung （ΔＰ）＝Ｉ_Halte （ΔＰ）−Ｉ_Korr ^const

Ｂ) 磁気的修正
しかし、保持電流曲線のさらに上記の計算は、磁気抵抗は弁が閉鎖されている場合に電流に依存しないという簡単な仮定から出発する。弁の磁気回路中に存在する強磁性材料に影響に基づいて、精度の向上のために、「鉄路」のかかる影響を修正することができる修正項が有意義である。この影響の修正のために、特に、第１近似において閉じた弁に対しては、磁気抵抗の抵抗曲線の直線等式ＲＭ（Ｉ）＝ｍ×I ＋ｂが仮定される。この曲線は、相異なる電流Ｉ₁ ，Ｉ₂ ，Ｉ_n におけるＲＭの測定によって決定され、その際全てのＩ_n は各弁の閉鎖電流よりも大きい。存在する例において、１０⁶ ＶＳ／Ｉの領域におけるｍの増大が生ずる。Ｆ_magnの計算のための公式への記載の修正項の代入によって、修正された保持電流特性曲線が検出Ｉ_Halte されることができ、保持電流特性曲線は今日磁性材料の影響とは無関係にされる。

Ｃ）熱的修正
図５のボックス内に記載した公式から分かるように、磁気抵抗ＲＭ_ges は１／Ｒに比例し、その際，簡単化のために、電気回路の抵抗は専らコイル抵抗によって決定されることから出発する場合、Ｒ_L はコイル抵抗である。さらに上記の方法において、従来常に、Ｒ_L は、考慮される必要のない弁構造に特有の特性値から出発した。しかし、コイル抵抗を介してコイルの温度変化が不所望に測定された磁気抵抗にも影響を及ぼす。従って、これらの影響を除去する修正項が、さらに改善された計算法に繋がる、測定された磁気抵抗のそのような熱的修正は、好ましくは、パルス幅変調された弁制御の時比率が決定されることによって得られることができる。コイル抵抗の決定のための好適な方法は、国際特許公開ＷＯ０３／０７４３３８３Ａ１号明細書に記載されている。

上記の実施形態は、電流なしに開く弁に関するものである。類似の方法で記載の方法が電流なしに閉じる弁にも使用される。

図９ａに表わされた実施例は、図１に記載されたような切り換え装置であり、図１との相違は、誘起電圧の簡単な測定のために、図１１に表わされた矩形波発生器１９が設けられていることである。矩形波発生器１９は、同様に図２の測定装置４の代わりに有利に使用される。既に上記のように、ＥＢＳ−コントローラは、ドライバー切り換え部３（電源）を有し、ドライバー切り換え部によって、弁電流Ｉが各弁のために個別にパルス幅変調されて調整されかつ測定もされることができる。矩形波発生器１９と関連して、誘起電圧Ｕ_ind は、簡単な方法で部分図ｂ）に表わしたように、時間測定を介して測定されることができる。アクチュエータのコイル1 内の磁束は、時点ｔ₀ で電流が遮断した際に、電圧Ｕ_L （端子電圧）を誘起し、その結果電流は時間ｔ_c における遮断の間ほぼ値０に降下する。Ｕ_L の電圧曲線は、図１０ａに詳しく表わされている。その間にＰＷＭ弁制御部によって形成される電流曲線は、図１０ｂ）から明らかである。

値Ｒ_L （コイルの抵抗）、Ｕ_L 調整された整流電圧）、並びにＩ₀ （弁電流）は、計算ユニット１８で公知である。誘電率Ｌに比例する時間ｔ_c は、矩形波発生器１９によって検出される。矩形波発生器１９の出力にｔ_c に比例する電気信号が存在する。この信号は、導線２０を介して計算ユニット１８を実施されるべき調整のための実測値として供給される。

図１１の電子切り換え装置から、矩形波発生器１９の作動方法が得られる。電源３はで電流ドライバー２１と、再循環回路２２とから構成され、再循環回路は、電流の遮断後時点ｔ₀ まで制御可能な抵抗によって再循環電流を調整し、その際再循環回路２２は、計算ユニット１８によって制御される。液圧弁の制御のための相応した切り換え回路は、ドイツ特許出願ＤＥ１０２００４０１７２３９．０号明細書から既に公知である。端子Ｕ₀ において、抵抗Ｒ₁ と９R₁とから成る第１電圧分割器５１が接続しており、電圧分割器は、コンパレータ５３の信号入力Ｓ＋における高い電圧値Ｕ₀ を略ファクタ１０だけ減少させる。第２の電圧分割器５２は、コンパレータ５３の信号入力Ｓーに論理供給電圧の半分に等しい参照電圧を発生させる。コンパレータ５３は、信号Ｓ＋とＳ−との差を評価し、それによって好適な矩形信号が発生される。

再循環回路２２によって、電流は、比較的短い時間（１ｍｓ以下）内の遮断後に、図１０ｂに表わすように整流される。その際、端子電圧Ｕ_L は、一定の値Ｕ_const （図１０ａ）に調整されることができる。弁電流のそれ自体公知のパルス幅変調された調整（ＰＷＭ）の間、電圧はＵ₀ で最大略１８Ｖに上昇し、その結果入力Ｓ＋は決して２．５Ｖよりも大きくならない。コンパレータの出力は、それによって「論理０」に留まる。しかし、整流の開始に、電圧Ｕ₀ は例えば、３５Ｖに上昇し、それによってＳ＋はＳ−よりも３．５Ｖだけ明らかに高い。その結果「論理０」へのコンパレータの切り換えが、電圧Ｕ₀ が整流の終了に相応して再び０Ｖに降下するまで行われる。その後、コンパレータも再び「論理０」に切り換えられる。それによってコンパレータの出力の「論理１」の磁束時間は、正確に整流の持続時間ｔ_c に一致する。

コイルの誘電率は、時点ｔ₀ と時点ｔ₁ の間の整流の間の電流曲線から次の公式によって計算される。
ｄｉ
ｕ_L ＝Ｌ ／
ｄｔ

時点ｔ₀ とｔ₁ との間Ｕ_L が一定に保持される特殊な制御によって、コイルの誘電率の決定のための計算されるべき電流についての時間についての積分が特別に簡単になる。弁ンコイルの誘電率は、それによって特別に簡単に検出されることができる。
−ｔ_c ・Ｒ
Ｌ＝ ／
ｌ_n ｛ｕ_L ／
Ｉ₀ ・Ｒ_L ＋ｕ_L ｝

本発明によれば、製造中又は製造ラインの端でコストのかかる個別の弁較正を実施する必要なしに、電磁弁の正確な制御に繋がる、特性値、弁特性曲線又は弁特性界の検出のための方法が得られる。

図１は、追加の測定コイルなしの磁束の調整のための調整回路の図式図をします。 図２は、測定コイルを備えた磁束調整部の実施例を示す。 図３は、電流なしに開放されるアナログ／デジタル弁（ＳＯーＡＤ−弁の横断面を示す。 図４は、制御量として磁気抵抗が使用されるという相違を有する図２に類似する測定コイルを備えた実施形態を示す。 図５は、弁が閉じた状態における磁気抵抗の決定方法の例を示す。 図６は、ＥＢＳ−制御ユニットにおける磁気抵抗の決定のための決定方法についての例である。 図７は、電磁弁のばね力の決定方法の例を表わす。 図８は、弁開放電流特性曲線の決定方法の図式的な表示を示す。 図９は、矩形波発生器による弁較正のための制御回路の構成を示す。

符号の説明

Ｇ 流れ
ΔＰ 差圧

Claims (21)

1. 流体の差圧に依存する流れ（ΔP 、I 、ＫＧ）の制御のための少なくとも１つの電磁的に操作可能なアクチュエータの駆動電流、特に開放電流の較正又は機械的調整又は計算のための方法であって、その際、アクチュエータに起因する圧力の影響の値は、圧力センサの使用なしにも、予めアクチュエータの電気的駆動の強度によって決定されることができ、その際アクチュエータに特有の１つ又は複数の特性曲線、特性界又は特性値ＫＧ_ind がアクチュエータのために使用され、これらの特性値によって、所期の目標流れＧが電流強度Ｉに依存して調整されることができる前記方法において、
   アクチュエータに特有の特性値は、アクチュエータに圧力付勢することなしに（差圧ΔＰ＝０）自動的に検出されることを特徴とする前記方法。
2. アクチュエータに特有の特性値の計算のために、アクチュエータの開放距離（ｌ）及び／又はばね力（Ｆ_Feder ）が決定されることを特徴とする、請求項１にに記載の方法。
3. アクチュエータに特有の特性値ＫＧ_ind の他に、一般的にその構造に特有の特性値ＫＧ_all が駆動電流の計算のために使用されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 流れＧの帰納的関係が、公式Ｇ＝Ｇ₀ ＋ｍ×I による制御電流に依存して近似され、その際圧力勾配Ｇ₀ がＩ＝０の電流では、開放された弁及び／又は閉鎖された弁で、少なくとも１つの個別の磁気的特性値の測定によって決定され、その際特少なくとも１つの特性値が開放した及び閉鎖した弁では磁気抵抗及び／又はばね力の測定によって決定されることを特徴とする、請求項 1から３までのうちのいずれか 1つに記載の方法。
5. アクチュエータの一般的構造に特有な特性値ＫＧ_all が、メモリーに持続的に記憶され、その際これらの特性値が後に、製造ラインの端でメモリーに伝達されることを特徴とする、請求項１から４までのうちのいずれか１つに記載の方法。
6. アクチュエータに特有の特性値として、特に、アクチュエータが完全に開放された及び／又は完全に閉鎖された位置におけるタペット力又は磁気抵抗ＲＭが決定されることを特徴とする、請求項１から５までのうちのいずれか１つに記載の方法。
7. タペット力又は磁気抵抗からタペットの位置が決定されることを特徴とする、請求項１から６までのうちのいずれか１つに記載の方法。
8. 電流変更の結果としての制御コイルで誘起した電圧が測定されかつ特に、積分されることを特徴とする、請求項１から７までのうちのいずれか１つに記載の方法。
9. 磁束Φ又は磁気抵抗が、制御スリップリングを介して制御されることを特徴とする、請求項１から８までのうちのいずれか１つに記載の方法。
10. アクチュエータの保持電流及び／又は開放電流が、アクチュエータに特有の特性値から求められることを特徴とする請求項１から９までのうちのいずれか１つに記載の方法。
11. 電磁コイル（６）と、可動コア（７）によって移動するタペット（８）とを含めて、少なくとも１つの電磁的に駆動可能な液圧弁を備え、その際可動コアがアクチュエータの開放及び／又は閉鎖のために電流の影響により移動される、アクチュエータ、特に、液圧によるブレーキ制御装置において、
    アクチュエータが、磁束の決定のための１つ又は複数の追加の測定要素（２）を備えることを特徴とするアクチュエータ。
12. 測定要素が測定コイル（２）であることを特徴とする請求項１１に記載のアクチュエータ。
13. 測定要素が、少なくとも１つのアクチュエータ構成部分の磁束を決定することを特徴とする、請求項１１又は１２に記載のアクチュエータ。
14. 電気的に駆動可能なアクチュエータ、特に、請求項１１から１３までのうちのいずれか１つに記載のアクチュエータの開放位置及び／又は流れの制御のための方法において、
    アクチュエータの範囲に、少なくとも１つの測定要素（２）、特に少なくとも１つの測定コイル（２）が配設されておりかつ駆動電流の制御のために測定用の測定信号が使用されることを特徴とする開放位置及び／又は流れの制御方法。、
15. 測定要素（２）の測定信号が、特に積算される電圧であることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 積算された磁束から電圧及び磁力及び／又はタペットストロークが決定されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 弁開放電流が、強磁性磁気回路の電流に依存した影響を考慮する修正項によって修正されることを特徴とする、請求項１から１０までのうちのいずれか１つに又は請求項１３から１６までのうちのいずれか１つに記載の方法。
18. 先ず弁保持電流が計算されかつこれから他の修正項又はオフセット手段によって、弁開放電流が求められることを特徴とする、請求項１から１０までのうちのいずれか１つに又は請求項１３から１７までのうちのいずれか１つに記載の方法。
19. アクチュエータが、パルス幅変調された電流手段（ＰＷＭ）によって制御され、その際コイル抵抗はＰＷＭ制御部の時比率を介して決定され、かつコイル抵抗は、アクチュエータに固有のパラメータＫＧ_ind の計算の際に考慮されることを特徴とする、請求項１から１０までのうちのいずれか１つに記載の又は請求項１３から１８までのうちのいずれか１つに記載の方法。
20. 電気制御回路によってタペット位置が制御され、かつタペット上に作用する電気的に測定可能な力から流体導入部における圧力及び／又は圧力差がアクチュエータで算出されることを特徴とする、特に、ブレーキ制御のための液圧装置において追加のなしに電磁的に駆動されるアクチュエータによる流体の圧力測定のための方法。
21. 請求項１１から１３までのうちのいずれか１つに記載のアクチュエータが使用されることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
    
    

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