JP2008500237A - 単一３／２ソレノイド制御式リレー弁のための制御モジュール - Google Patents

Abstract

１つの実施形態では、所望の制動応答を達成するように加圧空気をブレーキチャンバに送給するための車両用ブレーキシステム（１２）は、加圧空気をブレーキチャンバに送給するための空気圧力制御リレー弁（１０）を含む。ソレノイド（２６）は、可変制御入力圧力を受け、該ソレノイドの状態の関数として制御入力圧力をリレー弁に送給する。ＥＣＵ（４０）は、加圧空気をブレーキチャンバ（３８）に送給しかつ所望の制動応答を達成するような制御モデルに従ってソレノイドを制御する。

Description

本出願は、２００３年１２月２３日に出願された現在係属中の米国特許出願第１０／７４５，１２６号の一部継続出願である。
本発明は、電子制御圧力システムに関する。本発明は、圧力を制御するための制御モデルに関連して空気圧力作動式車両用システムにおける具体的な用途を見出しており、特に空気圧力作動式車両用システムに関して説明することにする。しかしながら、本発明は、その他の用途にも適合可能であることを理解されたい。

電子制御ブレーキシステム（ＥＣＢＳ又はＥＢＳ）、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）及び自動トラクション制御（ＡＴＣ）システムが、制動性能及び車両操作性を改善するために車両に組み込まれている。ＥＢＳは、個々のホイールブレーキ間の制動力を絶え間なく最適に均衡させることを可能にし、かつ全ての駆動及び制動状況の間に最適な安定性及び制動性能を達成することを可能にする。比例ソレノイド又は多ソレノイド制御式弁が、電子制御装置（ＥＣＵ）によって処理及び制御されながら個々のホイールに対する所望の圧力を分配しかつ調整するように使用される。ＥＣＵは、例えば運転者のブレーキペダル要求量、個々のホイールの速度、並びに制御及びブレーキチャンバ圧力からのセンサ入力信号を受ける。

ＥＣＵによって計算した個々のホイールのためのブレーキ圧力は、高い精度でそれぞれのホイールに送給されなくてはならず、さらに非常に迅速に送給及び調整されなくてはならない。従って、空気ブレーキシステムにおいては、圧力調整リレー弁を使用して、迅速な圧力付与及び解放時間を達成している。また、付加的な圧力センサを使用して、所望の圧力精度を達成している。

モジュール式リレー弁（ＭＲＶ）は、運転者によって操作されるブレーキ弁又はその他の供給源から送給された制御空気に応答して、ブレーキチャンバに対して空気を送給するか又はブレーキチャンバから空気を放出するための遠隔制御ブレーキ弁として作動する。リレー弁は、運転者のブレーキペダル要求量の関数として制御された制御圧力に比例して、ブレーキチャンバ圧力を付与し、保持し、或いは解放する。

ＥＢＳ内に統合されたＡＢＳ及びＡＴＣは、車両安定性と制動及びトラクション性能とを得るために、制動時におけるホイールロックアップと加速時における過度なホイールスピニングとを防止する。

ＥＢＳと関連して使用されるＭＲＶは一般的に、空気圧力を制御するための３つのソレノイドを含む。バックアップソレノイドは、空気リザーバから供給圧力を（電気的に）供給し、保持ソレノイドは、空気圧力を維持し、また解放ソレノイドは、空気圧力を除去又は排出する。ＥＢＳと関連して使用されるＭＲＶは、圧力／電流比例ソレノイドとして設計された単一ソレノイドのみを含むことができる。

比例ソレノイドは、ＥＣＵ内のアルゴリズムによって決定された制御電流を、リレー弁のための比例制御圧力に変換する。比例ソレノイドで圧力を制御する１つの利点は、ソレノイドに供給された制御電流の関数として異なる圧力曲線及び圧力調整値を提供及び制御することができることである。しかしながら、比例ソレノイドは、より複雑かつ高価であり、さらにＥＣＵが制御電流として機能する電流制御出力段階を供給することを必要とする。

１つの実施形態では、所望の制動応答を達成するように加圧空気をブレーキチャンバに送給するための車両用ブレーキシステムは、加圧空気をブレーキチャンバに送給するための空気圧力制御リレー弁を含む。ソレノイドは、可変制御入力圧力を受け、該ソレノイドの状態の関数として制御入力圧力をリレー弁に送給する。ＥＣＵは、加圧空気をブレーキチャンバに送給しかつ所望の制動応答を達成するための制御モデルに従ってソレノイドを制御する。

本明細書に組み入れられかつその一部を構成する添付の図面には、上に述べた本発明の概説的な説明及び以下に述べる詳細な説明と共に、本発明の実施形態を例示するのに役立つ本発明の実施形態を示している。

図１を参照すると、ソレノイド制御式リレー弁１０は、本発明の１つの実施形態における制御モデルと関連してシステム（例えば、ＡＢＳ制御装置）に送給される空気圧力を制御するために使用される。リレー弁１０は、ソレノイド弁セクション１２とリレー弁セクション１４とを含む。

１つの実施形態では、ソレノイド弁セクション１２は、単一３／２ソレノイド弁を含むが、その他のタイプのソレノイド弁もまた考えられる。図示した３／２ソレノイド弁は、３つの空気ポート（接続部）１６、１８、２０と切換え手段２４とを含む。ポート１６は、ソレノイド弁入口（制御）ポートであり、ポート１８は、ソレノイド弁出口（送給）ポートであり、またポート２０は、ソレノイド弁排出（通気）ポートである。図示した切換え手段２４は、電流を流すことができるコイル２６と磁気コア３０とを含むソレノイド切換え装置である。

制御ポート１６は、車両運転者によって操作されるブレーキ弁（ブレーキペダル）３２と流体連通している。ブレーキ弁３２はまた、加圧流体（例えば、空気）を蓄えるリザーバ３４と流体連通している。リレー弁１４は、加圧流体をリザーバ３４からブレーキチャンバ（圧力アクチュエータ）３８に伝達して、ホイールを減速するために使用する常用ブレーキ（図示せず）を制御するようにする。電子制御装置（ＥＣＵ）４０は、そのホイール及び少なくとも１つのその他のホイール（図示せず）の速度をモニタする。以下に一層詳細に説明するように、加圧流体は、車両運転者がブレーキ弁３２に加えた押圧力の大きさの程度とホイールの速度の関数としてＥＣＵ４０から切換え手段２４に伝送された電気信号との関数として、リザーバ３４からブレーキチャンバ３８に伝達される。

スプリング４２が、コア３０を第１の位置（図１に示すような）に付勢する。従って、コイル２６を通って何らの電流も流れていない時には、コア３０は、消磁位置と呼ばれる第１の位置にある。消磁位置にある間、コア３０は、排出ポート２０を密封状態に覆って、加圧空気がソレノイド弁１２から大気に流れるのを阻止するようになる。コイル２６を通って十分な電流が流れることにより、コア３０はスプリング４２の付勢力に打ち勝つようになり、さらにコア３０は励磁位置と呼ばれる第２の位置に移動するようになる。励磁位置にある間、コア３０は、制御ポート１６を密封状態で覆うが、最早や排出ポート２０を密封状態で覆うことはない。

リレー弁セクション１４は、ソレノイド弁排出ポート２０及びリレー弁排出ポート５４と流体連通した排出通路５２を備えたリレーピストン５０を含む。ピストン５０の制御側５６は、ソレノイド弁セクション１２の送給ポート１８と流体連通している。リレースプリング５８は、リレーピストン５０を上昇位置（図１に示すような）に付勢する。リザーバ３４からの加圧流体は、リレー弁供給ポート６４に流体連通されている。加圧流体シール６６が、リレー弁セクション１４のポイント７０、７２と密封状態で係合するようにスプリング６８によって付勢されて、流体リザーバ３４から伝達された加圧流体が逸出するのを阻止する。

リレー弁送給ポート７４は、ブレーキチャンバ３８と流体連通している。さらに、ピストン５０が上昇位置（図１に示すような）にある時、ブレーキチャンバ３８は、リレー弁排出ポート７６と流体連通する。従って、図１に示す上昇位置にある間、リレーピストン５０は、排出位置にあると言われる。

ピストン５０が下向き方向に移動すると、ピストン５０の底部ポイント８０は、加圧流体シール６６の上部と密封状態で係合して、ブレーキチャンバ３８とリレー弁セクション１４の排出ポート７６との間に密封を形成するようになる。さらに、リレーピストンが下向きに移動し続けると、貯蔵ボリュームスプリング６８の付勢力に打ち勝って、加圧流体シール６６も下向き方向に移動し始める。加圧流体シール６６が下向きに移動すると、ポイント７０における密封が解除される。以下に一層詳細に説明するように、ピストン５０の位置及び移動は、ピストン５０の制御側５６の圧力とソレノイド弁セクション１２の送給ポート１８内の圧力との関数として制御される。

ポイント７０における密封が解除されると、ブレーキチャンバ３８は、ポイント７０と加圧流体シール６６との間の開口の大きさの関数として流体貯蔵ボリューム６０と流体連通する。従って、ブレーキチャンバ３８内の圧力は、加圧流体の圧力とポイント７０及び加圧流体シール６６間の開口の大きさとの関数として決定される。

上に述べたように、ピストン５０の位置及び移動は、ピストン５０の制御側５６の圧力とソレノイド弁セクション１２の送給ポート１８内の圧力との関数として制御される。より具体的には、加圧空気は、ブレーキ弁３２の位置の関数として、空気リザーバ３４からソレノイド弁制御ポート１６に送給される。ブレーキ弁３２の位置は、車両運転者によって制御される。例えば、常用ブレーキを使用することを所望する時に、運転者は、ブレーキ弁３２を押し下げる。さらに、使用される所望の常用ブレーキ圧力のレベルは、ブレーキ弁３２を押し下げる量に比例する。

通常の制動状態の間には、ＥＣＵ４０は、コア３０が消磁位置に維持されるようにする。コア３０が消磁位置にある時、加圧流体は、ブレーキ弁を押し下げた量の関数として、ソレノイド弁制御ポート１６を介して空気リザーバ３４とピストン５０の制御側５６との間で伝達される。ピストン５０の制御側５６にリレースプリング５８の力に打ち勝つのに十分な圧力が確立されると、ピストン５０は、下向きに移動し始める。さらに、ピストン５０が下向きに移動する量は、ピストン５０の制御側５６に作用する圧力の量に比例する。上に述べたように、ピストン５０の制御側５６に十分な圧力が確立されると、ピストン５０は、加圧流体シール６６に接触しかつ加圧流体シール６６を移動させるのに十分なほど下向きに移動して、ポイント７０と加圧流体シール６６との間の開口の大きさの関数としてブレーキチャンバ３８を加圧流体と連通させるようにする。ブレーキ弁が解除されると、加圧流体は、ソレノイド弁制御ポート１６を介してピストン５０の制御側５６から放出される。

ブレーキ弁３２を押し下げる量に比例しない方式でブレーキチャンバ３８に送給される加圧空気を制御することを所望する時（例えば、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）のような制御システムを起動させる時）には、リレー弁１４に対する制御圧力の送給は、ソレノイド２４の作動及び非作動によって調整される。ＥＣＵ４０は、所定のモデルに従ってソレノイド２４の作動及び非作動を制御する。１つの実施形態では、モデルは、ＥＣＵ４０の内部に記憶され、ソレノイド２４が交番に作動及び非作動になるようにする。

図１及び図２を参照すると、ソレノイドが本発明の１つの実施形態における制御モデルに従って作動する時にリレーピストン５０の制御側５６に送給される制御圧力の第１のタイミング図（曲線）８２を示している。第２のタイミング図（曲線）８４は、ソレノイドが制御モデルに従って作動する時にリレー弁送給ポート７４からアクチュエータ３８に送給される圧力を示している。本発明の１つの実施形態による制御モデルにおける（送出）圧力サイクル８４は、第１の圧力付与期間８６、第１の圧力解放期間８８、第１の安定圧力保持期間９０、第２の圧力付与期間９２、漸増圧力保持期間９４、第２の圧力解放期間９６及び第２の安定圧力保持期間９８を含む。第３のタイミング図（曲線）１００は、様々な期間８６、８８、９０、９２、９４、９６、９８の間におけるソレノイド２４の励起及び非励起（消磁状態）を示す。

１つの実施形態では、制御モデルは、ＥＣＵ４０内に記憶され、またＡＢＳ事象の間にソレノイド２４とアクチュエータ３８とを制御するように設計されている。しかしながら、他のタイミング図を作成するための、及び他の目的のために加圧空気を送給するためのその他の制御モデルも考えられることを理解されたい。

簡略化するために、ＡＢＳ制御ホイールの適正ホイール速度は図示していない。しかしながら、ホイール速度と上記の圧力期間との間には相関関係があることを理解されたい。ブレーキ圧力は、制御ホイールが過剰制動されかつロックする傾向になった時には、その使用中のブレーキアクチュエータ（チャンバ）において解放される。ホイールの速度がロック傾向から回復した時、ブレーキ圧力は保持される。ホイールが回復して車両速度に近くなった場合には、ブレーキ圧力を再び増大させて、最適なブレーキ性能及びホイールの安定性を達成する。以下に一層詳細に説明するが、図６は、ホイール速度と対応する反応ブレーキ圧力とを示している。

ソレノイドが制御モデルに従って作動している事象の間においては、ＥＣＵ４０は、第１の期間８６の間にはソレノイド２４を消磁させ、従って制御ポート１６は、開放される。運転者がブレーキ弁３２に加えた押圧力の大きさの程度の関数として調整された制御圧力は、開放した制御ポート１６を通して増大し、リレー弁ピストン５０の制御側５６に流れる。リレー弁１４の制御側５６における圧力が、スプリング５８によって生じる付勢力に打ち勝つのに十分なほど大きい力を作用させた時、リレーピストン５０は、下向きに移動し始める。リレー弁１４の制御側５６に作用する圧力が、ポイント８０がシール６６に密封状態で係合しかつ該シール６６を下向きに移動させるようにリレーピストン５０を移動させるのに十分なほど大きい場合には、供給圧力は、開口の大きさの関数としてリザーバボリューム３４からブレーキチャンバ３８に通過する。従って、ブレーキチャンバ３８内の圧力は、ソレノイド弁の制御ポート１６における圧力に比例する。制御ポート１６における圧力の変化とリレー弁１４の送給ポート７４における対応する圧力の変化との間には時間遅延があることを理解されたい。この時間遅延は、リレー弁のヒステリシスによるものである。

期間８８の間には、切換え手段２４が励磁される。従って、ピストン５０の制御側５６の圧力は、通路５２を介して排出される。

期間９０の間には、圧力保持フェーズが必要とされ、ソレノイド２４は、内部に記憶された制御モデルに従ってＥＣＵ４０によって交番に励磁及び消磁される。確立及び排出フェーズ間でソレノイド２４を所定のデューティサイクルで交番に励起させることによって、上下に脈動する制御圧力が、ピストン５０の制御側５６に確立される。しかし、ピストン５０のヒステリシス及び緩慢な応答により、得られたピストン５０の位置は、ピストンの制御側５６の調整圧力の平均値として決定される。この意味において、ピストン５０の制御側５６に作用する調整圧力は、ヒステリシスによって擬似的にフィルタ処理されかつ平準化され、さらに、得られたブレーキチャンバ３８圧力は、制御側５６における平均圧力（何らの行過ぎ量もない状態の）に比例する。保持フェーズ（例えば、期間９０の間の）を達成するために、ソレノイド２４の交番的な励磁及び消磁のデューティサイクル比の周波数及びパーセンテージは一定である。

期間９２の間には、ソレノイド２４は消磁され、期間８６の間と同様な方式で給送圧力が増大される。

期間９４の間には、ＥＣＵ４０は、ソレノイドを再び交番に励磁及び消磁させて、期間９０に関して上記したのと同様な反応及び応答を得る。ソレノイド２４の交番励起の周波数は、期間９０におけるのと同一であるが、期間９４の間では、ＥＣＵ４０によってデューティサイクル比を緩やかに変化させる（例えば、減少させる）。一定の周波数だけデューティサイクル比を減少させることは、制御側５６の圧力のより高い平均値が達成されるように、消磁時間に対する励磁時間の比率を変化させることを意味する。その結果、送給ポート７４における圧力は、比例した状態で増大する。

期間９６の間には、ソレノイド２４は励磁されて、送給ポート７４において、期間８８の間に達成されたのと同様な圧力減少を生じる。

期間９８の間には、ソレノイド２４は励磁及び消磁されて、送給ポート７４において、期間９０において達成されたのと同様な圧力保持を生じる。

図１及び図３を参照すると、グラフ１１０は、可変制御圧力に応じたデューティサイクル比Φ（x軸）対専用送給圧力（ｙ軸）を示している。図示したようなグラフは、主として実験データに基づいている。％で表したデューティサイクル比は、Φ＝（Ｔ_E／Ｔ_E＋Ｔ_B）*１００と定義され、ここでＴ_E＝排出時間（圧力解放のためにソレノイド２４が励磁されている）、Ｔ_B＝確立時間（ソレノイド２４は励磁されず、圧力が増大する）である。デューティサイクル期間の周波数ｆは、ｆ＝１／Ｔ_E＋Ｔ_Bであり、給送圧力の依然として容認できる脈動のローエンド及びソレノイド自体の破滅又は寿命のハイエンドにおける限界値によって決定される。

ソレノイド２４及びリレーピストン５０の反応時間及びヒステリシスもまた、ローエンド周波数によって決定される。図示したグラフ１１０における周波数は、２５Ｈｚである。より低い周波数は、一層波状の給送圧力をもたらし、より高い周波数は、ソレノイド励起の回数を増大させ、その結果、ソレノイドの寿命を短縮させる。しかしながら、異なる可能な周波数範囲を必要とするその他のソレノイド及び／又はリレー弁設計も考えられることを理解されたい。

グラフ１１０によると、所望の圧力は、所定の制御圧力に対してソレノイド２４の励起の特定のデューティサイクル比を使用することにより送給ポート７４に送給することができる。ソレノイド２４をオン・オフ切換えすることによるこの場合の周波数は、一定であり、非励磁フェーズ（Ｔ_B）の長さに対する励磁フェーズ（Ｔ_E）の長さ（パーセンテージ）のみを変更する。

一例として、グラフ１１０は、８０ｐｓｉ（ＰＳＩ）の所定の制御圧力の場合に、３９ｐｓｉの所望の圧力は、ソレノイド２４の６０％デューティサイクル比の励起の場合に送給されることを示している。言い換えると、時間Ｔ_E＋Ｔ_Bの６０％だけソレノイドが励磁され（例えば、圧力解放モードとして）、また時間Ｔ_E＋Ｔ_Bの４０％だけソレノイドが励磁されない（例えば、圧力が確立される）。同じ６０％のデューティサイクル比の場合に、６０ｐｓｉの圧力は、１２０ｐｓｉの制御圧力値の場合に送給される。

グラフ１１０と同様に、図４に示すグラフ１１２は、可変制御圧力に応じたデューティサイクル比Φ（ｘ軸）対専用給送圧力（ｙ軸）を示している。しかしながら、図３に示すグラフ１１０は、実験データに基づいているが、図４に示すグラフ１１２は、圧力の確立及び解放の物理的挙動を考察した数理ベースのプログラムに基づいている。

単純化したデューティサイクルデータモデルが、次の数式から導き出される。

一般化した圧力変化率は、増大圧力に対するものである、

と、減少圧力に対するものである、

とである。Ｋ_B及びＫ_Eは、制御ボリュームに対する制限制御入口及び大気に対する制御ボリュームをモデル化するための定数である。

時間の小さな変化の場合には、制御ボリューム圧力（ｐ）の変化は、１次膨張によって近似させることができる。公称非励磁の場合には、あらゆる制御ボリューム圧力ｐの増大は、

であり、ここで、Ｔ_B＝確立時間である。

励磁の場合には、制御ボリューム圧力の減少は、

であり、ここで、Ｔ_E＝排出時間である。

デューティサイクルの選択
パルス幅によりソレノイドを調整するが、デューティサイクルΦは、

と定義される。安定状態の圧力レベルは、確立及び排出フェーズが効果的に相殺された圧力であるので、Φの関数としての制御ボリューム内の平均圧力は、ｐを求めることによって見出すことができる。

この特性を実験データと比較することにより、およその比率を決定することができる。正確な定数は、過渡分析が必要とされない限り不要である。

期間の選択
ＰＷＭ期間Ｔ_E＋Ｔ_Bの選択は、制御ボリューム内に見られる脈動の量を決定する。あらゆる安定状態制御ボリューム圧力ｐにおいてΔｐＢ＝ΔｐＥであるから、ピークからピークまでの変化は、

に相当する。

同一のデューティサイクルを維持しながらＰＷＭ期間を増大させることは、一次膨張が最早や有効でなくなるまで、この脈動期間を増大させる。ＰＷＭ期間を減少させることは、その唯一の物理的限界がソレノイド自体の破滅時である状態で、脈動を強制的にゼロに向かわせることができることを示している。

一般的に、リレーによって制御される負荷ボリュームは、該負荷ボリュームが一般的に遙かに大きいので、制御ボリュームよりも著しく緩慢な動的応答を有する。従って、ＰＷＭ期間は、負荷圧力脈動要件に応じて実験的に決定することができる。

図４に示すような単純な数理モデルは、図３に示すような実験データと一致することが判明している。図４のモデルは、実際にはデューティサイクル軸のハイエンドにおいて幾つかの不一致点を示す。しかしながら、これらの相違は、励磁時間が最少又は最大になった時にソレノイド応答帯域幅に近づくことに起因すると考えることができる。

図３及び図４は、給送圧力がデューティサイクル比と制御圧力との関数であることを示している。しかしながら、運転者が操作したブレーキ弁から送給されるような制御圧力は、常に既知であるわけではない。例えば、ブレーキ弁を足で操作することによって運転者が要求するような制御は、通常の制動の間においてまたＡＢＳ事象の間においても未知である。このハンディキャップは、図５に示す圧力推定プログラム１２０の使用により排除することができる。

圧力推定プログラム１２０は、ソレノイド制御式リレー弁１４によってブレーキ圧力を調整する必要があるＡＢＳ事象の間にのみ動作状態になる。このプログラムは、各個々のＡＢＳ制御ホイールのその後のホイール速度サイクルのための確立目標圧力を計算する。その後のホイール速度サイクルにおける実際の圧力が以前の推定目標圧力と異なる場合には、プログラムは、次のホイール速度サイクルのための調整を行う。この圧力推定の方法により、未知の制御圧力値が自動的に考慮される。

図５のフロー図１２０に示すように、圧力推定プログラムは、最大可能ブレーキ圧力（Ｐ_max）の半分である圧力要求値（Ｐ_start）で開始する。Ｐ_maxは、空気リザーバ圧力レベルであり、一般的におよそ１２０ｐｓｉである。第１のソレノイドが励起している時には、実際の圧力レベルについての情報は、何ら得られないので、最大圧力レベルの半分である第１の圧力推定値で開始することは、正しい圧力レベルを見出すための妥協的解決策である。

圧力解放モード（ΔＰ_rel）の場合には、適切なソレノイドの各電気的作動命令と関係する第１の解放サイクルからその時点で適切な圧力レベルが減算され、また圧力確立（増大）モード（ΔＰ_up）の場合には、第１の解放サイクルにその時点で適切な圧力レベルが加算される。ΔＰ値は、解放されかつその後再確立された時の加圧空気の物理的挙動を考察した数式を用いて計算され、その圧力レベルに対する圧力勾配及びさらにソレノイド制御式圧力調整弁の励起時間に依存している。圧力解放（ΔＰ_rel）のために及び圧力増大（ΔＰ_up）のために、異なるΔＰ係数が使用される。

新規な推定ブレーキ圧力レベルＰ_newは、実際のブレーキ圧力が推定したよりも高いレベルに達した場合には、次の圧力増大フェーズの間に増大（Ｐ_old＋Ｐ_up）される。新規な推定ブレーキ圧力レベルＰ_newは、実際のブレーキ圧力が推定したよりも低いレベルに達した場合には、次の圧力増大フェーズの間に減少（Ｐ_old−Ｐ_rel）される。実際の圧力レベルに対する推定圧力レベルの相関関係のための測定読取り値は、ソレノイドの作動時間である。ソレノイド作動時間は、圧力解放及び圧力確立のための各ホイールサイクルにおいて計数される。

図５に示す圧力近似方法は、ＡＢＳ事象の間における瞬間的圧力レベルの比較的正確な推定を可能にする。

図６は、本発明の１つの実施形態に記載したような制御モデルがソレノイド１３２を作動させた場合の高度な圧力制御性とそれらの適切なホイール速度とを、先行技術１３４における２ソレノイド制御と比較して示したタイミング図を示している。

ＡＢＳ事象における独特の圧力制御は、圧力解放により過剰制動ホイールに応答し、ホイール速度が回復しつつある時に圧力保持して待機し、また再び圧力を増大させて、最適ブレーキ性能を達成することである。リレー弁が２つのソレノイドで制御される場合には、制御圧力と給送圧力との間の時間遅延及びリレーピストンの緩速応答により、圧力制御精度には限界がある。この欠点は、本発明の１つの実施形態における制御モデルでソレノイドを作動させる（特に、保持及び緩速確立圧力段階の間に）場合には、実質的に排除される。

本発明のソレノイド制御は、全ての圧力レベルに保持することができ、かつ何らの圧力行過ぎもない状態で緩やかに圧力を増大させることができる。この異なる圧力制御動作は、両ソレノイド装置の個々の制御目標要求値に基づくものである。

本発明の１つの実施形態における制御モデルは、給送圧力値を目標とした状態でソレノイド圧力を制御する。図５で説明したような圧力推定プログラムを図３及び／又は図４で説明したようなデューティサイクル計算プログラムと関連させて組合せて使用することにより、所望のブレーキ圧力を要求通りに達成することが可能になる。

図６の２つの圧力線間の斜線区域は、本発明の１つの実施形態における２圧力制御方法（点線）と複数のソレノイドを組み込んだ先行技術の方法（実線）との間の差異を示している。

区域ａは、低い圧力レベルにおいて保持段階を必要とする場合の差異を示す。２つのソレノイド制御式リレー弁は通常、圧力を完全に解放することになる。それは、制御圧力が給送圧力になるからである。給送圧力がＥＣＵによって観察されたホイール速度挙動に基づいて適正圧力値にある間に、制御圧力は、完全に排出することができる。制御圧力が完全に排出されると、たとえＥＣＵがシステムを所定の圧力に保持することを要求している場合でも、給送圧力は、該給送圧力が完全に排出されるまで減少し続けることになる。排出が命令された後には、送給において小さな圧力を維持することは難しい。２つのソレノイドを備えたシステムとは異なり、単一ソレノイド制御は、所望の保持圧力値を目標としている。図２の期間９０に示すように、適切なデューティサイクル比を有する間歇的に励起するソレノイド２４は、制御及び給送圧力間の圧力遅延を克服しかつ補償する。

区域ｂに示すような圧力増大段階においても同じ状況が当てはまる。目標とする給送圧力値を行過ぎることを回避するために、先行技術の２つのソレノイド制御式リレー弁は、目標圧力に段階的に近づくことができるだけである。その結果、制動サイクルの開始時に制動不足が生じ、また制動サイクルの終わりには過剰制動が生じるおそれがある。他方、給送圧力に対するデューティサイクル比の擬似線形特性を備えた単一ソレノイドは、デューティサイクルを適切な方法で直ちに変更することによって、圧力保持の勾配を滑らかかつ一定した状態で急な勾配から平坦な勾配に変更することができる。

本発明の１つの実施形態における制御モデルで作動させる場合の単一ソレノイドは、先行技術の２ソレノイド制御と比較した時により正確な圧力制御を提供する。この単一ソレノイドは、より最適な制御性能を提供する能力も有する。給送圧力は、制御事象の間に、より長時間にわたって最適圧力にすることができる。

記号ｄを付した点線の圧力線で図６に示すように、単一ソレノイド制御を用いた平坦な圧力増大勾配は、より高い平均レベルにあり、実線で示したような２ソレノイド制御圧力と交差して延びる。このように延びることによって、適正なホイール速度を最良の制動及び最良の安定速度範囲（記号ｅを付した）内により長時間保持することができる。この性能強化と共に、より低い制御サイクル度数が達成され、これもまた空気消費量をより低下させる。

図７は、制御圧力グラフ１４０と共に鋸歯形状の給送圧力を示すグラフ１４２及びソレノイド励起段階を示すグラフ１４４を示す。図７のグラフ１４０、１４２、１４４は、図１に示すような単一ソレノイド制御式リレー弁の制御性を示している。本発明の１つの実施形態における制御モデルのこの実用的な実施例は、組立ラインにおいて使用して製造部品を適所に配置することができる。

本発明をその実施形態の記載によって説明し、またそれらの実施形態をかなり詳細に説明してきたが、請求項の範囲をそのような細部に制限或いは多少なりとも限定することは出願人の意図するところではない。当業者には、付加的な利点及び変更が容易に考えられるであろう。従って、本発明は、そのより広い態様において、図示しまた説明した特定の細部、代表的な装置及び例示的な実施例に限定されるものではない。従って、本出願人の全般的な発明概念の技術思想及び範囲から離れずに、そのような細部からの逸脱が可能である。

本発明の１つの実施形態における制御モデルと関連して使用するソレノイドを組み込んだブレーキ回路を示す。 本発明の１つの実施形態における制御モデルによって制御された場合の単一３／２ソレノイド作動式リレー弁の独特のＡＢＳ圧力サイクルを示す。 異なる可変制御圧力値についての送給圧力に対するデューティサイクル比の相関関係を示した実験データを示す。 異なる制御圧力値についての送給圧力に対するデューティサイクル比の相関関係を示した単純な数理データモデルを示す。 本発明の１つの実施形態における圧力推定プログラムの動作のフロー図を示す。 ＡＢＳ事象におけるＡＢＳ制御ホイールの独特のホイール速度ループと、本発明の１つの実施形態における単一３／２ソレノイドリレー弁で制御した場合の先行技術システムと比較した反応ブレーキ圧力挙動とを示す。 本発明の１つの実施形態における制御モデルと関連する３／２単一ソレノイド制御リレー弁の制御性を表したグラフを示す。

Claims (30)

1. 所望の圧力応答を達成するように加圧空気を圧力アクチュエータに送給するための圧力制御システムであって、
   加圧空気を前記圧力アクチュエータに送給するための空気圧力制御リレー弁と、
   可変制御入力圧力を受け、それ自体の状態に応じて該制御入力圧力を前記リレー弁に送給するソレノイドと、
   前記所望の圧力応答を達成するように加圧空気を前記圧力アクチュエータに送給する制御モデルに従って前記ソレノイドを制御するためのＥＣＵと、
   を含むことを特徴とする圧力制御システム。
2. 前記リレー弁がピストンを含み、加圧空気が、前記ピストンの位置の関数として前記圧力アクチュエータに送給され、
   前記制御入力圧力が、前記ソレノイドの状態に応じて前記ピストンの制御側に確立される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の圧力制御システム。
3. 前記制御入力圧力が、前記ソレノイドが第１の状態にある時に前記ピストンの制御側に確立され、
   前記制御入力圧力が、前記ソレノイドが第２の状態にある時に排出される、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の圧力制御システム。
4. 前記ソレノイドの状態が、前記ＥＣＵによって交番に切換えられ、
   前記ピストンが、前記ソレノイドの交番切換えによって生成された制御入力圧力の平均値と該ピストンのヒステリシスとに応じて、前記リレー弁内で位置決めされる、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の圧力制御システム。
5. 前記ソレノイドの交番切換え及び前記ピストンのヒステリシスによって生成された制御入力圧力が、前記ピストンの位置をほぼ一定に保持し、
   前記ピストンのほぼ一定の位置が、前記圧力アクチュエータに対する加圧空気のほぼ一定の送給を発生させる、
   ことを特徴とする、請求項４に記載の圧力制御システム。
6. 前記ピストンの位置が、前記交番切換えするソレノイドのデューティサイクルに応じて設定されることを特徴とする、請求項４に記載の圧力制御システム。
7. 前記圧力アクチュエータに対する加圧空気のほぼ一定の送給が、前記交番切換えするソレノイドのデューティサイクルに応じて線形に変化することを特徴とする、請求項４に記載の圧力制御システム。
8. 加圧空気をブレーキアクチュエータに送給するためのリレー弁と、
   可変制御入力圧力を受け、それ自体の位置に応じて該制御入力圧力を前記リレー弁に送給する切換え手段と、
   アンチロック制動応答を達成するように加圧空気を前記ブレーキアクチュエータに送給する制御モデルに従って前記切換え手段を制御するためのＥＣＵと、
   を含むことを特徴とするアンチロックブレーキシステム。
9. 前記切換え手段が、単一ソレノイドであることを特徴とする、請求項８に記載のアンチロックブレーキシステム。
10. 前記ソレノイドが、第１の位置と第２の位置との間で切換え可能なコアを含み、
    前記制御圧力が、前記コアが第１の位置にある時に前記リレー弁のピストン上に確立され、前記コアが第２の位置にある時に排出される、
    ことを特徴とする、請求項８に記載のアンチロックブレーキシステム。
11. 前記制御モデルが、前記ＥＣＵにより所定の周波数で前記コアを前記２つの位置間で運動させ、
    前記ブレーキアクチュエータに送給される加圧空気が、前記コアが前記２つの位置間で運動している間に前記ピストンに加えられた圧力の平均値に応じてほぼ一定に保持される、
    ことを特徴とする、請求項１０に記載のアンチロックブレーキシステム。
12. 前記ブレーキアクチュエータに送給される加圧空気が、前記ピストンのヒステリシスに応じてほぼ一定に保持されることを特徴とする、請求項１１に記載のアンチロックブレーキシステム。
13. 前記ブレーキアクチュエータに送給される加圧空気が、前記コアが前記２つの位置間で運動する周波数に応じて線形に変化することを特徴とする、請求項１１に記載のアンチロックブレーキシステム。
14. 所望の制動応答を達成するように加圧空気をブレーキチャンバに送給する方法であって、
    可変制御入力圧力をソレノイド内に受けるステップと、
    制御モデルに従って２つの状態間で作動するように前記ソレノイドを制御するステップと、
    前記ソレノイドの状態に応じて前記制御入力圧力をリレー弁に送給するステップと、
    前記リレー弁内の制御入力圧力に応じて該リレー弁を介して加圧空気を前記ブレーキチャンバに送給するステップと、
    を含むことを特徴とする、加圧空気をブレーキチャンバに送給する方法。
15. 前記リレー弁内の制御入力圧力の平均値に従った前記リレー弁内の位置にピストンを移動させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載の加圧空気をブレーキチャンバに送給する方法。
16. 前記加圧空気をブレーキチャンバに送給するステップが、前記リレー弁内での前記ピストンの位置に応じて加圧空気を前記ブレーキチャンバに送給するステップを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の加圧空気をブレーキチャンバに送給する方法。
17. 前記ソレノイドのデューティサイクルを設定するステップをさらに含み、前記ピストンのほぼ一定の位置が、前記デューティサイクルと前記ピストンのヒステリシスとに応じて設定されることを特徴とする、請求項１６に記載の加圧空気をブレーキチャンバに送給する方法。
18. 前記ソレノイドのデューティサイクルを変更するステップをさらに含み、前記ピストンのほぼ一定の位置が、前記デューティサイクルの変更に応じて線形に変化することを特徴とする、請求項１７記載の加圧空気をブレーキチャンバに送給する方法。
19. 前記制御モデルに従って前記ソレノイドをその状態の１つに設定するようにＥＣＵを起動させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１４載の加圧空気をブレーキチャンバに送給する方法。
20. 前記ソレノイドのデューティサイクルを設定するステップをさらに含み、前記ブレーキチャンバに対する加圧空気のほぼ一定の送給が、前記デューティサイクルに応じて設定されることを特徴とする、請求項１４載の加圧空気をブレーキチャンバに送給する方法。
21. 所望の圧力応答を達成するように加圧空気を圧力アクチュエータに送給するための圧力制御システムであって、
    加圧空気を前記圧力アクチュエータに送給するための空気圧力制御リレー弁と、
    可変制御入力圧力を受け、それ自体の状態に応じて該制御入力圧力を前記リレー弁に送給するソレノイドと、
    前記所望の圧力応答を達成するように加圧空気を前記圧力アクチュエータに送給する制御モデルに従って前記ソレノイドを制御するための手段と、
    を含むことを特徴とする圧力制御システム。
22. 前記制御手段が、電子制御装置であることを特徴とする、請求項２１に記載の圧力制御システム。
23. 前記制御するための手段が、前記所望の圧力応答がほぼ一定の圧力である時に前記ソレノイドを交番に励起させることを特徴とする、請求項２１に記載の圧力制御システム。
24. 前記圧力アクチュエータに対する加圧空気のほぼ一定の送給が、前記交番励起するソレノイドのデューティサイクルに応じて線形に変化することを特徴とする、請求項２３に記載の圧力制御システム。
25. 切換え手段と電気的に導通したコネクタを含み、前記切換え手段が、前記コネクタを介して伝送された制御信号に応じてリレー弁を介して圧力アクチュエータに送給される加圧流体を制御するように通電され、
    前記リレー弁のヒステリシスに応じて決定された制御モデルを含み、前記切換え手段が、前記制御モデルに応じて通電される、
    ことを特徴とする電子制御装置。
26. 前記切換え手段のデューティサイクルが、前記リレー弁のヒステリシスと相互作用して前記リレー弁をほぼ一定の位置に保持するようにし、
    前記アクチュエータ内の加圧流体が、前記リレー弁の移動に応じて制御される、
    ことを特徴とする、請求項２５に記載の電子制御装置。
27. 前記制御モデルが、前記アクチュエータ内に加圧流体を保持する所定のデューティサイクルに従って前記切換え手段を作動させることを特徴とする、請求項２６に記載の電子制御装置。
28. 前記リレー弁の位置がまた、車両におけるブレーキペダルに応じて設定された制御圧力に応じて決定されることを特徴とする、請求項２６に記載の電子制御装置。
29. 前記制御モデルが、前記リレー弁に作用する制御圧力に応じて決定されることを特徴とする、請求項２５に記載の電子制御装置。
30. 前記制御モデルが、ＡＢＳ事象の間に前記切換え手段の作動を制御することを特徴とする、請求項２５に記載の電子制御装置。

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