JP5456314B2 - 自動車のブレーキシステムにおける初期圧力の決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念による自動車のブレーキシステムにおける初期圧力の決定方法と、この方法を実施する圧力制御装置とに関する。

電子ブレーキシステム、特にアンチロックシステム（ＡＢＳ）および運転安定性制御システム（例えばＥＳＰ）を最適に適用するためには、それぞれホイールブレーキシリンダに付属するインレットバルブおよびアウトレットバルブを、いわゆる初期圧力、すなわちマスタブレーキシリンダおよびインレットバルブの間の圧力を勘案しながら操作することが好ましい。この圧力は圧力センサによって検出できるが、この目的に使用し得るセンサは非常に高価である。

独国特許出願公開第１９９ ４６ ７７７ Ａ１号明細書は、自動車のブレーキシステムのマスタブレーキシリンダとホイールブレーキシリンダのインレットバルブとの間に存在する初期圧力を評価する方法を開示している。この方法においては、ホイールブレーキシリンダの出側に配置されるアキュムレータチャンバからマスタブレーキシリンダにブレーキ流体を還流供給するためのポンプのクロック操作されるモータのアフタ・ランニング電圧と、アキュムレータチャンバ内において決定または測定されるアキュムレータチャンバ圧力とが用いられる。評価される圧力値の精度については言及されていない。

本発明の目的は、初期圧力を正確に、確実にかつ簡単に決定することを可能にする方法を提供することにある。

本発明は、この目的を請求項１に記載する方法によって実現する。

本発明は、決定されるべき初期圧力の異なる関数である電圧変化の種々の特性値が、クロック操作、特にパルス幅変調（ＰＷＭ）によって操作される還流用ポンプのモータにおいて決定される、という着想に基づいている。初期圧力は、これらの各特性値から、関数関係、特に線形関係に基づいて、かつ較正用として用意される測定結果を用いて決定される。電圧変化における測定誤差、逸脱値またはその他の短時間の乱れの影響は、本発明に従って、多数の特性値と、特に低圧アキュムレータの充填レベルのような付加的な測定データに基づく測定変数の評価と、データの適切なフィルタリング、調整および平均化とによって最小化される。これによって、初期圧力について十分に根拠のある定量的言明をなすことができる。

本発明の方法を実施すると、圧力センサの必要性がなくなり、本発明によって決定される初期圧力を考慮することによって、ブレーキの制御を大幅に改善できる。本発明によって決定される初期圧力を、既存の圧力センサの操作性を検査するのに使用し得ることも有利である。圧力センサが故障した場合は、本発明に従って決定される初期圧力を、圧力センサによって測定されていた初期圧力に置換することができる。

本発明は、さらに、請求項８および９による電気油圧制御装置を含む。

本発明の方法は、自動車用の電子ブレーキシステム、あるいは、自動車の運転動力学を制御するための電子制御装置において実施することができる。

本発明のさらに有利な実施態様は、従属請求項および図面に基づく以下の説明に見ることができる。

図１は、スリップ制御される自動車ブレーキシステム１のブレーキ回路の例を示す。この図においては１つのホイールブレーキ回路のみを示している。ブレーキシステム１は、マスタブレーキシリンダ２を備えたブレーキ装置を含み、マスタブレーキシリンダ２は、油圧接続ライン４と、油圧ユニット６および電子ユニット７を含む配分装置５とを介してホイールブレーキ８に接続される。油圧ユニット６は、各ホイールブレーキ８用の電磁操作可能なインレットおよびアウトレットバルブ９、１０のような油圧並びに電気油圧構成機器のための収納体を有する。接続ライン４においては、前記ホイールブレーキ用の通常開のインレットバルブ９のさらに上流側から、第２ホイールブレーキ回路に向かう分岐ライン１１が分岐している。還流用の接続ライン１２が、ホイールブレーキ８から、通常閉のアウトレットバルブ１０を経由して低圧アキュムレータ１３に繋がっている。この低圧アキュムレータ１３は、ＡＢＳ制御サイクルの結果としてホイールブレーキ８から排出される油圧流体容積を取り込むことができる。低圧アキュムレータ１３は、また、モータ駆動されるポンプ１４の吸い込み側に流体を供給する。ポンプは、有利にはラジアルピストンポンプであり、吸い込み側に吸い込みバルブを、圧力側に圧力バルブをそれぞれ備える。モータ１５およびポンプ１４は、結合体（モータ−ポンプ結合体）として構成するのが有利であり、排出される油圧流体をマスタブレーキシリンダ２の方向に還流させる。このブレーキシステムは、例えばトラクションスリップ制御（ＴＣＳ）または運転安定性制御（ＥＳＰ）のような付加的な機能範囲を有し得ることが理解される。これらの機能は、インレットバルブ９の上流側に接続される電磁制御可能な常時開の分離弁を必要とする。

ＡＢＳ制御の間は、アウトレットバルブ１０を経由しての圧力低下プロセスの結果として、インレットバルブ９に圧力差が生じる。ホイールブレーキ８から流出する容積は低圧アキュムレータ１３に流入する。同時にポンプ１４が作動し、排出される容積を、存在する初期圧力に抗して、インレットバルブ９の上流側の圧力センサ３の方向に還流させる。

ポンプ１４の電気モータ１５は、基本的に、他励のＤＣ機、特に永久磁石励磁の整流子機に基づいており、その速度は一定供給電圧のパルス幅変調（ＰＷＭ）によって制御される。この場合、所定数の速度段階（例えば１〜１２）が可能である。回転速度を制御するために、モータに印加される供給電圧の始動相および遮断相の時間を、固定した間隔（１つのＰＷＭサイクル、例えばＴ＝６０ミリ秒）の範囲内で変調する。モータの全駆動（速度段階１２）は、上記の全間隔にわたる供給電圧印加（始動相）に対応する。低駆動の場合は、モータの供給電圧が一定時間後（例えば、速度段階８用として４０ミリ秒後）に切断され、ＰＭＷサイクルの残りの時間（例えば、速度段階８の場合２０ミリ秒）は遮断状態に保持され（遮断相）、次のＰＷＭサイクルの始動相の開始時点に再給電される。駆動（速度段階）の低下と共に、始動相のパルス幅（モータにおける供給電圧接続）が減少し、遮断相のパルス幅（モータにおける供給電圧遮断）が増大するであろう。

図２は、モータの供給電圧の接続−遮断−接続サイクルの間のモータにおける電圧変化を概略的に示す。ＰＷＭの始動相Ｅにおいては、モータ電圧は利用可能な最大供給電圧にほぼ等しい。ＰＷＭの遮断相Ａの間は、モータ１５は発電機として作用し、発電電圧を取り出すことができる。図２は、実施例の方法に関係する電圧変化のいくつかの特性値を示している。すなわち、供給電圧がなお接続されている時の最後の電圧値Ｕ^ＯｎＬ、供給電圧再接続時の最初の電圧値Ｕ^ＯｎＦ、供給電圧遮断後の最初の電圧値Ｕ^Ｏｆｆ、供給電圧がなお接続されている時の最後の電圧値と供給電圧遮断後の最初の電圧値との間の差異Ｕ^Ｆａｌｌ、供給電圧遮断時の最低到達電圧値Ｕ^Ｍｉｎ、供給電圧遮断時の電圧値の合計Ｕ^Ｓｕｍ、供給電圧遮断時の電圧降下の勾配Ｕ^{Ｓｌｏｐｅ}、供給電圧遮断時の最低到達電圧値と供給電圧再接続時の最初の電圧値との差異Ｕ^Ｒｉｓｅ、電圧がゼロに低下するまでの時間ｔ^Ｆａｌｌ、である。

電圧変化のこれらの各特性値を用いて、関数関係と較正用の測定結果とに基づいて初期圧力の値を決定することができる。電子ブレーキシステムのプロセッサにおいて容易に検証および監視できる可能最速評価を実行するために、パラメータＵと初期圧力Ｐとの間の簡単な線形関係を次の例に従って選定する。すなわち、
Ｐ＝Ｐ_０＋Ｐ_１×Ｕ
とする。この場合、Ｕは、例として述べた上記のモータの電圧変化の特性値の１つである。各特性値に対するパラメータＰ_０およびＰ_１は較正用の測定から得られる。

電圧変化における測定誤差、逸脱値またはその他の短時間の乱れの影響を最小限に抑えた初期圧力値を決定するために、例として以下の諸手段を実施するが、この手段のただ１つまたはその一部を実施することも本発明の範囲内である。

測定された特性値、すなわちポンプのモータにおける電圧変化の品質および／または信頼性を評価し、それに基づいて、必要な場合にはデータをフィルターにかけ、および／または調整する。ブレーキ回路における低圧アキュムレータの片方または両方が空である場合、あるいは、ポンプが２つの速度段階の中間にある場合は、電圧変化に乱れが生じやすい。電圧変化が乱されない場合、および、上記の２つの場合が存在しない時には、特性値は信頼し得るものであり、各初期圧力に対する１つの値が、それらの特性値から線形関係に基づいて決定される。信号に乱れがある場合、および／または、上記の２つの場合のいずれかが存在する時は、特性値は信頼不能と評価される。この場合、最も簡単な可能性は、最後に信頼可能として規定された初期圧力の値を、特性値が信頼不能である限り維持することである。１つまたは２つの低圧アキュムレータが空である場合は、特性値が信頼不能として評価されたにも拘らず、その特性値を初期圧力決定に使用することも好ましい。１つまたは２つの低圧アキュムレータが空である場合は、２つの手順の結果を平均すること、すなわち、最後に信頼可能として規定された初期圧力の値と、信頼不能として評価された特性値から決定された初期圧力の値とを平均することが有利である。

ＰＷＭサイクルごとに種々の特性値から決定される初期圧力値は、最終初期圧力を得るために平均される。測定または評価の誤差がなく、その結果、種々の特性値から決定される初期圧力がほぼ等しい場合は、２つ以上の圧力値を平均する際に、逸脱値を除去するために類似の大きさの圧力値のみを考慮することが有利である（極端値を除いた平均化操作）。

この平均化操作は、ＰＷＭサイクルの完了時にすべての特性値が利用可能になる時に、すなわち、ＰＷＭサイクルごとに１度、それぞれ実行することができる。但し有利には、平均化操作をＰＷＭサイクルごとに２度実施する。特性値Ｕ^ＯｎＬ、Ｕ^ＯｆｆおよびＵ^ＦａｌｌはＰＷＭサイクル間の初期に利用可能であり、一方、他の特性値はＰＷＭサイクルの完了時に初めて利用可能になるからである。

さらに、変動を抑えるため、別の時間的な平均化操作を実施すること、すなわち次の初期圧力値Ｐ_ｉ’を、最後に決定された初期圧力Ｐ_ｉ−１を現在評価されている初期圧力Ｐ_ｉと平均化操作した結果とすること、すなわち、Ｐ_ｉ’＝（Ｐ_ｉ−１＋Ｐ_ｉ）／２とすることが有利である。

１つのホイールブレーキ回路のみを表現した自動車ブレーキシステムの概略図である。 モータにおける供給電圧の接続−遮断−接続サイクルの間のモータ電圧の変化の概略図である。

Claims (8)

1. 自動車のブレーキシステムのマスタブレーキシリンダとホイールブレーキシリンダのインレットバルブとの間に存在する初期圧力を決定する方法であって、低圧アキュムレータから前記マスタブレーキシリンダにブレーキ流体を還流供給するために用いられるポンプのクロック操作されるモータのアフタ・ランニング電圧の変化を考慮して前記初期圧力を決定する方法において、
   前記使用する前記電圧変化の特性値であって、前記モータにおける供給電圧の接続−遮断−接続サイクルの間の電圧変化の特性値が、次の値、すなわち、前記供給電圧がなお接続されている時の最後の電圧値Ｕ^ＯｎＬと、前記供給電圧再接続時の最初の電圧値Ｕ^ＯｎＦと、前記供給電圧遮断後の最初の電圧値Ｕ^Ｏｆｆと、前記供給電圧がなお接続されている時の最後の電圧値と前記供給電圧遮断後の最初の電圧値との間の差異Ｕ^Ｆａｌｌと、前記供給電圧遮断時の最低到達電圧値Ｕ^Ｍｉｎ と、前記供給電圧遮断時の電圧降下の勾配Ｕ^{Ｓｌｏｐｅ}と、前記供給電圧遮断時の最低到達電圧値と前記供給電圧再接続時の最初の電圧値との差異Ｕ^Ｒｉｓｅと、前記電圧がゼロに低下するまでの時間Ｕ ^Ｏｆｆ ／Ｕ ^{Ｓｌｏｐｅ} の２つ以上の値を含むものを測定し、前記特性値をそれぞれ考慮して初期圧力値を決定すること、および、次のステップ、すなわち、
   前記測定された特性値の品質および／または信頼性を評価するステップと、
   前記測定された特性値の品質および／または信頼性に不足があった場合は、前記特性値および／またはそれから決定された前記初期圧力値をフィルターにかけ、および／または調整するステップと、
   前記種々の特性値から決定される初期圧力値を、類似の大きさの圧力値のみを考慮して平均化するステップと、
   変動を抑えるために、前記初期圧力値を時間的に平均化するステップと、
   の１つ以上のステップ、特にすべてを実施すること、を特徴とする方法。
2. 前記電圧変化の各特性値に対して、特性値と初期圧力との間に線形の関係を想定し、前記線形関係の２つのパラメータは較正用の測定から得ることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記測定された特性値の品質および／または信頼性を評価するために、少なくとも１つの低圧アキュムレータ、特に２つの低圧アキュムレータの空である／空でないという充填状態を考慮することを特徴とする請求項１から２までのいずれか１項記載の方法。
4. 前記測定された特性値の品質および／または信頼性が不足していた場合は、初期圧力値を前記特性値から決定するのではなく、信頼可能として決定された最後の初期圧力値を維持することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記測定された特性値の品質および／または信頼性が不足しているにも関わらず、初期圧力値を前記特性値から決定することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記決定された初期圧力値を平均化することを特徴とする請求項４または５記載の方法。
7. 請求項１から６までのいずれか１項記載の方法を実施することを特徴とする、自動車の電子ブレーキシステムにおける電気油圧制御装置。
8. 前記決定された初期圧力を、ブレーキ介入を制御するための制御変数として、および／または、圧力センサの操作性を検査するための比較値として使用することを特徴とする請求項７記載の電気油圧制御装置。

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