JPH1029531A

JPH1029531A - 電子制御式ブレーキブースタ

Info

Publication number: JPH1029531A
Application number: JP9099694A
Authority: JP
Inventors: Alan Lawrence; アラン・ローレンス
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1998-02-03
Also published as: DE69602002T2; EP0800976B1; DE69602002D1; ES2130749T3; EP0800976A1; US5855420A

Abstract

(57)【要約】【課題】自動車の電子制御式ブレーキシステムの性能
を改良した電子制御式ブレーキブースタを提供する。【解決手段】真空室２３と可動壁２２によりこの真空
室２３から隔てられるサーボ室２４をもつハウジング部
と、電磁機構により動作可能になる制御弁２６と、電磁
機構を作動させる駆動信号Ｉ₂₆を生成する制御装置ＥＣ
Ｕと、ブレーキ圧発生装置２とを備えており、制御弁２
６は可動壁２２に接続され、ハウジング部に関して互い
に相対的に移動し、電磁機構は制御装置ＥＣＵに接続さ
れ、ブレーキ圧発生装置２は可動壁２２に接続され、可
動壁２２の位置に応じて自動車にブレーキをかけるよう
にブレーキ圧を発生する。駆動信号Ｉ₂₆は制御パラメー
タ（ｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂）に応じて制御装置ＥＣＵ
で生成され、パラメータは、駆動信号の電磁式機構２６
への供給からそれに応えたブレーキ圧の上昇までの間の
ブレーキ圧の不作動時間に応じて調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のブレーキ
システムに用いられるブレーキ装置用の電子制御式ブレ
ーキブースタに関する。本ブレーキブースタは、真空室
と、可動壁により真空室と分離されたサーボ室とを備え
たハウジング部と、電磁式機構により作動可能な制御弁
装置とを含み、前記制御弁装置は前記可動壁に接合され
ており、前記可動壁に関して互いに相対的に移動し、前
記電磁式機構は、駆動信号を生成して前記電磁式制御装
置を作動させる電子制御装置に接続可能であり、さら
に、前記可動壁を動かすように接続されているブレーキ
圧生成装置とを含み、前記ブレーキ圧生成装置は、前記
可動壁の位置に応じて前記自動車の少なくとも１つのブ
レーキの制動圧を発生するものである。

【０００２】

【従来の技術】同様のシステムがDE（ドイツ国特許） 4
0 28 290 C1 で周知である。このシステムでは、任意の
位置においてドライバーにより踏まれたブレーキペダル
の作動速度が、自動ブレーキを引き出す唯一の基準であ
る。本明細書に記載されたシステムでは、ドライバーに
より踏まれた任意の位置におけるブレーキペダルの作動
速度と固定しきい値を比較して、この比較結果に応じ
て、緊急ブレーキが作動されるか否かが決定される。

【０００３】DE（ドイツ国特許公開） 41 02 496 A1 に
は、ブレーキペダルに加えられる力または、それに直接
関連した値として、油圧ブレーキ回路で生成されたブレ
ーキ圧を測定して、加圧されるブレーキ圧が測定され、
しきい値を越えたときにブレーキ回路をロックするよう
にしたブレーキ圧制御装置が開示されている。

【０００４】さらに、緊急ブレーキを作動するには、ブ
レーキ軸出力が主ブレーキシリンダに関してロックされ
予備圧力源の出力圧力が弁制御方式で車輪ブレーキに加
えられなければならない。その結果、ブレーキペダルの
油圧側と車輪ブレーキ間はもはや接続されてないので、
ブレーキペダルが「固く」なり、自動ブレーキ動作の経
路依存制御はもはや不可能となる。ドライバーのペダル
の踏込みに相当する追加バッファ量はなく、主ブレーキ
シリンダは車輪ブレーキに固定されている状態である。
これは、時間のバラツキからペダルの移動をシミュレー
トできる唯一の可能性である。この時間のバラツキか
ら、ドライバーが要求する車両の減速量が理解され今後
のブレーキ動作で考慮されるものである。

【０００５】さらに、こうした作動方法には、システム
固有の遅延時間、固い油圧システム、ブレーキブースタ
とブレーキペダル機構の機構的なはねかえりにより、特
にブレーキペダルの機構の始動において、ドライバーが
要求しない自動ブレーキ動作を誘発するようなブレーキ
ペダルの作動速度が発生する。これはしきい値に到達し
たり、短時間その値を越えたりした場合に発生する。上
記から、それほど固くないブレーキシステムでは、所定
のしきい値に到達するのが早すぎ、固すぎるブレーキシ
ステムでは、所定のしきい値に到達するのが遅すぎるこ
とが分かる。車両の移動中や車両の有効寿命中にもブレ
ーキシステムの固さは変わるので、ブレーキシステムに
対して信頼できる動作が常に保証されているわけではな
い。

【０００６】DE（ドイツ国特許公開） 44 25 578 A1 で
は、駆動を安定させ、且つ／またはスリップを防止制御
する自動車用のブロック保護ブレーキシステムを作動さ
せる方法が提案されている。このブレーキシステムは、
ドライバーの意図には無関係に、空圧式で動かされるブ
レーキブースタを備えている。ドライバーの意図とは無
関係に、ブレーキの調整が始まるとブレーキブースタが
起動され、車両の車輪ブレーキの迅速な充填が実行さ
れ、迅速な充填が終了するとＡＢＳ戻りポンプにより車
両の車輪ブレーキのさらなる圧力の強化が達成される。

【０００７】しかし、真空室中の真空はブレーキ調整過
程では定量的ではないという欠点がある。吸気管で必然
的に発生する真空が真空室で利用できるオットー（Ott
o）エンジンが備えてある自動車では特に、過大な真空
のバラツキが発生すると、システムの性能に悪影響を及
ぼす。たとえば、不適切な真空の結果、反応が鈍くな
る。DE（ドイツ国特許公開） 44 25 578 A1 でさらに提
案されているのは、ブレーキの調整が始まると、圧力ア
キュムレータに蓄えられた圧力添加剤が車輪ブレーキの
迅速な充填に利用されることである。

【０００８】他方、上記の構成の結果、ブレーキ調整過
程は真空室中の真空とは無関係になる。しかし、圧力ア
キュムレータ、遮断バルブ、圧力感知手段など必要な追
加要素のため労力やコストがかかるという欠点が生じ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の如き
問題を解決することを課題としている。本発明の目的
は、システム固有の遅延時間の悪影響を減じることがで
きるような上記の種類の自動車用ブレーキシステム用の
電子制御式ブレーキブースタを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
に、前記駆動信号が、少なくとも１つの制御パラメータ
から独立して前記電子制御装置ＥＣＵで生成され、前記
少なくとも１つの制御パラメータは、前記電磁式機構に
前記駆動信号を供給してからその信号に応答して前記ブ
レーキ圧が上昇するまでの前記ブレーキ圧の不動作時間
に応じて調整される。

【００１１】本発明は以下に示す驚くべき発見に基づい
ている。システムの不動作時間は、ブレーキブースタの
作動に関する係数として使用できる。ブレーキシステム
のコントローラの性能は、真空室の圧力に応じて改良さ
れる。この圧力は、時間間隔、すなわち、不作動時間を
測定することで検出できる。本発明は、自動車用の電子
式制御型ブレーキシステムに適用される。このシステム
は、少なくとも１つの車輪ブレーキのブレーキ圧を調整
するためにブレーキペダルを介して起動されるブレーキ
圧生成装置を備えている。電子式制御型ブレーキブース
タは、ブレーキペダルの起動とは無関係に、ブレーキ圧
の生成の起動を支援したりブレーキ圧生成を自動的に起
動するために備えてある。本発明は、上記の型の電子式
制御型ブレーキシステムの性能を改良するとともに、上
記の欠点を回避することが可能である。

【００１２】間接的には、１つまたは複数の車輪ブレー
キのブレーキ圧は、電子式制御型ブレーキブースタの真
空室の真空率に応じて調整される。

【００１３】本発明による電子式制御型ブレーキブース
タは、前記電子制御装置ＥＣＵ用の自動車ブレーキシス
テムの作動状態を感知し、前記作動状態を特徴付ける信
号を作成するセンサを備えている。こうした信号は、前
記駆動信号を作成する前記制御装置により数値化され
る。

【００１４】このセンサは、少なくとも前記ブレーキ圧
を感知する圧力センサとして形成される。

【００１５】本発明の１実施例では、電子制御装置は、
基準変数の入力ポートと駆動信号の出力ポートをもつコ
ントローラ手段を備ている。制御パラメータは、ＰＩＤ
動作のコントローラ手段を特徴付けるものである。増幅
係数はＫ、積分時間定数はＴ_I、微分時間定数はＴ_Dで
ある。したがって、駆動信号は以下のように表わせる。

【００１６】

【数３】

【００１７】代わりに、電子制御装置は、基準変数用の
入力ポートと前記駆動信号用の出力ポートをもつプロセ
ス用コンピュータ（マイクロコンピュータ）を備える場
合もある。制御パラメータは、以下に示す方程式に基づ
いてプロセス用コンピュータで実行された再帰制御アル
ゴリズムを特徴付けるものである。

【００１８】

【数４】

【００１９】ただしサンプル時間はＴ₀；ｐ₁＝１；ｑ
₀＝Ｋ（１＋Ｔ_D／Ｔ₀），ｑ₁＝−Ｋ（１＋２Ｔ_D／
Ｔ₀−Ｔ₀／Ｔ₁）；およびｑ₂＝ＫＴ_D／Ｔ₀であ
る。

【００２０】再帰アルゴリズムの代替物としての実施例
では、制御パラメータは、不作動時間の現継続時間に応
じて不作動時間の経過中に繰り返し調整される。この実
施例では、不作動時間が増加中に状況のパラメータが連
続更新される。その結果、不作動時間の終わるとすぐ、
パラメータは、最適な設定状態で利用できる。したがっ
て、コントローラはより迅速に動作可能である。

【００２１】したがって、コントローラ手段のＰＩＤ動
作は、前記制御パラメータを調整する適応手段に載って
おり、コントローラ手段のＰＩＤ動作の動きがブレーキ
圧装置の可変特性に適応されている。

【００２２】本発明によると、電子制御装置が以下の工
程を実行するように調整される。 −基準変数（Ｐnominal)を監視してその変化を検出する
工程、 −継続して、 −不作動時間Ｔ_tが終了したかどうかを判定する工程、 −所定の関係に応じて不作動時間Ｔ_tの現在の値の関数
としてパラメータｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂を設定する工
程、および −ブレーキ圧（ｐ₂₉；）が変化したかどうかを判定する
工程。

【００２３】電子制御装置は、不作動時間Ｔ_tの最高値
を越えたかどうかを、基準変数（Pnominal) の変化を検
出するとタイマが起動されるようにすることで判定する
よう構成される。この装置は、動作中に安全検査が可能
であり、システム設計を単純にできる。

【００２４】電子制御装置（ＥＣＵ）は、不作動時間Ｔ
_tの所定の時間間隔に応じて制御パラメータＫ，Ｔ_I，
Ｔ_D，ｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂を設定するよう構成する
こともできる。したがって、作動中には一層小さなプロ
グラムをさらに短い時間で実行することが必要になる。

【００２５】ブレーキ圧の調整は、閉制御ループにおい
て特に有利である。適用コントローラにより制御動作を
最適化して電子式制御型ブレーキブースタの真空室にお
ける有害な圧力変動が補償される。

【００２６】適応コントローラを利用すると他の利点も
達成できる。適応コントローラの適応アルゴリズムはシ
ステムパラメータを測定する必要がないので、真空室の
圧力を感知する圧力センサなどの測定手段を節約できる
のでコスト面で有益となる。

【００２７】本発明の他の特色、利点、および特徴は図
面を参照しながら以下の記載から明らかになるであろ
う。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は、自動車用の電子式制御型
ブレーキシステムを示す。ブレーキペダル１は、作動要
素を介してブレーキ圧発生装置２を起動する。このブレ
ーキ圧発生装置２は、ブレーキシリンダ２５と、サーボ
室２９を画成するピストン２８とを備えている。サーボ
室２９には、貯蔵部２７からブレーキ流体が供給され
る。ブレーキ管（ライン）３は、自動車の車輪ブレーキ
４とサーボ室２９を接続する。

【００２９】弁構成部５は、ブレーキ圧発生装置２と車
輪ブレーキ４との間の箇所においてブレーキ管３の途中
に配設されている。弁構成部５は、電子制御装置ＥＣＵ
によりそれぞれ作動される２つのソレノイド弁５ａ、５
ｂから成り、車輪ブレーキ４の圧力を調整する役目を果
す。この目的のために、電子制御装置ＥＣＵは、車輪ブ
レーキ４に関連して配設された車輪の回転動作を判定し
て、ソレノイド弁５ａ、５ｂを制御することにより圧力
増加、圧力減少、圧力保持状態を設定する。

【００３０】電子的に非作動の状態では、第１ソレノイ
ド弁５ａは開弁状態にあり、第２ソレノイド弁５ｂは閉
弁状態にあり、車輪のブレーキ４の圧力を形成できる。
第１ソレノイド弁５ａだけが作動状態になると、第１ソ
レノイド弁５ａは閉弁状態になり、第２ソレノイド弁５
ｂは、車輪ブレーキ４の圧力が一定になるように閉弁状
態のままに維持される。第１と第２のソレノイド弁５ａ
及び５ｂがどちらも作動状態になると、第１ソレノイド
弁５ａが閉弁状態になり、第２ソレノイド弁が開弁状態
になる。この場合には、ブレーキ流体は、第２ソレノイ
ド弁５ｂを介して車輪ブレーキ４から中間流体貯蔵部６
に流れる。中間貯蔵部６のブレーキ流体は、油圧ポンプ
７によりブレーキ管３に戻される。油圧ポンプ７は、電
子制御装置ＥＣＵが制御する電子モータ８により駆動さ
れる。なお、弁構成部５は、第１ソレノイド弁５ａの代
わりに流量制御弁により形成することもできるし、２つ
のソレノイド弁５ａ、５ｂの代わりに電磁起動３／２式
（３／２ｗay）弁により形成することもできる。

【００３１】ブレーキ圧発生装置２は、ブレーキペダル
１を介して生ぜしめられた作動力を増幅するために空圧
式ブレーキブースタ２１を備えている。可動壁２２は空
圧式ブレーキブースタ２１の外囲部を真空室２３とサー
ボ室２４に区画する。真空を生成するために、真空室２
３は真空源Ｖａｃ（図示せず）に接続されている。

【００３２】オットー（Otto）エンジンを備えた自動車
では、吸気管で必然的に生みだされる真空を、真空源Ｖ
ａｃとして利用できる。しかし、ジーゼルエンジンや電
動モータにより駆動される自動車では、追加の真空ポン
プが真空源Ｖａｃとして必要である。ブレーキペダル１
を起動させると、ブレーキブースタ２１は周知の方法で
作動し、圧力の差が可動壁２２に作用するようにサーボ
室２４が大気圧になる。この圧力差はブレーキペダル１
を介して生ぜしめられた作動力を支援する。非作動状態
の下では、真空室２３とサーボ室２４が相互に接続され
ており、互いに圧力補償しているので、圧力差は可動壁
２２には作用しない。

【００３３】ブレーキブースタ２１は電磁式機構２６を
介して電子制御することもできる。電磁式機構２６は制
御弁（図示せず）を作動させて、ブレーキブースタ２１
を３つの異なる制御位置（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ）に移動さ
せる。 −第１の所謂「強化位置」（Ｉ）では、真空室２３とサ
ーボ室２４の接続が遮断され、サーボ室２４と大気の接
続がなされ、可動壁２２における圧力差が強化すなわち
増加される。 −第２の所謂「保持位置」（ＩＩ）では、真空室２３と
サーボ室２４の接続とサーボ室と大気の接続が遮断さ
れ、可動壁２２に作用する圧力差が維持される。 −第３の所謂「逃げ位置」（ＩＩＩ）では、真空室２３
とサーボ室２４の接続がなされてサーボ室２４と大気の
接続が遮断され、可動壁２２に作用する圧力差が圧力補
償動作によりなくなる。

【００３４】制御弁を様々な制御位置（Ｉ、ＩＩ、ＩＩ
Ｉ）に移動させるために、電子制御装置ＥＣＵは電磁式
機構２６に駆動信号電流Ｉ₂₆を供給し、駆動信号電流Ｉ
₂₆を変動させること、たとえば、パルス幅変調により上
記の制御位置を設定できる。ブレーキシリンダ２５のサ
ーボ室２９で生成されブレーキ管３に供給されるブレー
キ圧ｐ₂₉はセンサ３１により感知され、その感知信号が
電子制御装置ＥＣＵに送信され、電磁式機構２６を駆動
するソレノイド電流Ｉ₂₆が変えられることによって所望
の圧力値および／または圧力特性Ｐnominal の関数とし
てブレーキ圧ｐ₂₉を調整する。

【００３５】ブレーキブースタ２１を電子制御して、自
動的、またはブレーキペダル１の作動とは無関係にブレ
ーキ作動を実行することができる。これは、たとえば、
スリップ防止制御または駆動力学制御または距離制御を
実行するのに使用される。センサ１１は、ブレーキ作動
が緊急条件下、たとえば、ある基準ペダル作動速度を越
えた場合でも実行されるように、電子制御装置ＥＣＵで
の数値化のためにブレーキペダル１の作動に関するパラ
メータ（ペダル移動、ペダルの力、ペダル作動速度）を
判定するために備えてある。

【００３６】図１に示す電子制御式ブレーキシステムで
は、切替え弁５１がブレーキ管３に配置され、電子制御
装置ＥＣＵにより駆動されるようになっている。この切
替え弁５１は、ブレーキ圧発生装置２を車輪ブレーキ４
またはポンプ７の吸引側７ｅに接続させるよう作用す
る。この目的のため、電子制御の不作動状態において、
切替え弁５１がポンプ７の吸引側７ｅとの接続が遮断さ
れている間に、ブレーキ圧センサ３１が車輪ブレーキ４
に接続されるように切替え弁５１が設計されている。切
替え弁５１の駆動時には、車輪ブレーキ４との接続が遮
断されている間に、ブレーキ圧発生装置２はポンプ７の
吸引側７ｅに接続される。２／３式弁としての切替え弁
５１の実施例は、図１に示すように、２つの２／２式
（２／２ｗay）弁により周知の方式で置換することもで
きる。圧力制限弁５２は切替え弁５１に並列に接続さ
れ、車輪ブレーキ４またはポンプ７の出力側７ａでの所
定の圧力値を越えると、車輪ブレーキ４またはポンプ７
の出力側７ａとブレーキ圧発生装置２の間が接続され
る。逆止め弁５３は、中間貯蔵部６とポンプ７の吸引側
７ｅの間に置かれているので、中間貯蔵部６からポンプ
７の吸引側７ｅに向けての流れ接続が可能なだけであ
る。

【００３７】自動ブレーキまたはスリップ防止制御によ
り特にカーブを曲がっている間に自動車の安定性を改良
する駆動動作制御では、車輪ブレーキ４の極めて迅速な
圧力の増強が必要となる。このために、ブレーキ調整過
程が始まると、 −ポンプ７は電動モータを作動させることで起動され
る。 −切替え弁５１が作動して、ブレーキ圧発生装置２がポ
ンプ７の吸引側７ｅに接続され、ブレーキ圧発生装置２
と車輪ブレーキ４の接続が閉じられる。 −ブレーキブースタ２１は、ブレーキペダル１の作動と
は独立して制御される。

【００３８】この結果、すでに起動状態中に、適切な圧
力レベルがポンプ７の出力側７ａで利用可能になるよう
にその吸引側７ｅを介してポンプ７による迅速充填が行
われる。ブレーキブースタ２１を制御することでブレー
キ圧発生装置２のサーボ室２９で調整される圧力ｐ
₂₉は、道路の表面の状態に応じて５ないし３０バール(b
ar) となる。ポンプ７が起動状態された後に、ブレーキ
ブースタ２１の制御は完全または部分的にキャンセルさ
れ、車輪ブレーキ４の圧力調整は、弁構成部５を制御す
ることで行われる。切替え弁５１の作動は、ブレーキ調
整過程が終了した後でのみキャンセルされる。

【００３９】図２は、ブレーキ圧発生装置２が制御され
る閉制御ループを示す。出力量すなわち調整量は、サー
ボ室２９で生成されるブレーキ圧ｐ₂₉である。コントロ
ーラ部材への入力量は、操作変数である電磁式機構２６
を駆動するソレノイド電流Ｉ₂₆と外因変数である真空室
２３内の真空率ｐ₂₃である。コントローラ手段は電子制
御装置ＥＣＵと統合されるのが好ましい。さらに、コン
トローラ手段は、基準変数Ｐnominal から管理量ｐ₂₉を
引くことで、コントローラＲの入力量である管理差ｘ_d
を形成する比較器を備えている。コントローラＲの出力
量は操作変数Ｉ₂₆である。コントローラＲは、パラメー
タならびに構造に最適になるように設計可能である。パ
ラメータに最適のコントローラは、主に従来のコントロ
ーラであり、比例および／または積分および／または微
分動作を実行する。この従来のコントローラは電子回路
の形態またはプロセス用コンピュータにプログラムを組
み込むことで実現される。プロセス用コンピュータに主
にプログラムされる最適のコントローラとしては、たと
えば、適応ブレーキ調整に特に適している速示コントロ
ーラが挙げられる。

【００４０】コントローラ手段を実現するのは、電子制
御装置ＥＣＵのプロセス用コンピュータにおいて特に有
益である。コントローラＲがＰＩＤコントローラとして
設計される場合、このコントローラは、比較的低い労力
で再帰アルゴリズムとしてプログラム可能である。アナ
ログＰＩＤコントローラの理想化方程式に基づいて、増
幅率Ｋ、積分時間定数Ｔ_Iおよび微分時間定数Ｔ_Dを用
いて、コントローラＲの出力量である操作変数Ｉ₂₆は、
周知のように、以下のように表わせる。

【００４１】

【数５】

【００４２】再帰的ブレーキ調整アルゴリズムＲは、分
離化により以下のようになる。

【００４３】

【数６】

【００４４】不作動時間をＴ０とすると、アナログＰＩ
Ｄコントローラのパラメータと再帰的ブレーキ調整アル
ゴリズムＲの間に以下の関係が発生する。

【００４５】

【数７】

【００４６】上記の関係に基づいて、パラメータＫ、Ｔ
_I、Ｔ_Dのアナログコントローラの周知の調整規則は原
則、パラメータｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂を調整するのに
利用できる。

【００４７】さらに、コントローラＲには、適応アルゴ
リズムＡが載っている。このアルゴリズムＡは、パラメ
ータｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂を変えることで、制御下に
ある再帰的ブレーキ調整アルゴリズムＲ（制御部材）の
動作をブレーキ圧発生装置２の可変特性に適応させる。
これは、ブレーキ調整レベルを改善し、それにより、シ
ステムの容量に寄与するためである。制御下にあるブレ
ーキ圧発生装置２（制御部材）の特性の変化は、オット
ー（Otto）エンジンを乗せた自動車で主に発生する予測
不可能な真空率ｐ₂₃（外因変数）の変動により主に引き
起こされる。

【００４８】適応アルゴリズムＡとして、「帰還（閉ル
ープ適応）」を備えたアルゴリズムが利用され、ブレー
キ圧発生装置２（制御部材）の可変特性を間接的に、た
とえば、ブレーキ調整レベルの識別または連続判定によ
り感知する。このためには、適応アルゴリズムＡに、基
準変数Ｐnominal と、制御量ｐ₂₉と、操作変数Ｉ₂₆を入
力する。

【００４９】代わりに、「制御された」適応アルゴリズ
ムＡ（開ループ適応）も使用できる。しかし、これには
外因変数ｐ₂₃の測定が必要である。この測定には、真空
室２３の真空率ｐ₂₃を感知する追加圧力センサとそれに
対応する数値化手段が必要になり、その結果、再び、シ
ステムが複雑になりコストがかかるようになる。

【００５０】制御下にあるブレーキ圧発生装置２（制御
部材）の特性の変化は、真空率ｐ₂₃（外因変数）のバラ
ツキによる。この特性の変化を、図３ａ及び図３ｂに示
してある閉ループ制御の特性を参照しながら以下で説明
する。図３ａ及び図３ｂはブレーキ圧ｐ₂₉（制御量）を
時間関数として示す。このブレーキ圧は、以下のような
場合に、図３ａによると約０．８バール(bar) の理想真
空率ｐ₂₃で得られ、図３ｂによると約０．２バール(ba
r) の真空率ｐ₂₃で得られる。すなわち、 −基準変数Ｐnominal が０バールから約１０バールの値
に１工程で増加する場合と、 −コントローラＲに乗せてあった適応アルゴリズムＡを
使わずにＰＩＤアルゴリズムにしたがって動作するコン
トローラＲを利用し、パラメータｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ
₂が約０．８バールの理想真空率ｐ₂₃に最適になるよう
に決定されている場合である。

【００５１】パラメータｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂が約
０．８バールの理想真空率ｐ₂₃に最適になるように決定
されているので、図３ａに示す時間関数としてブレーキ
圧ｐ₂₉が極めて迅速に調整される。この時間関数は、約
２０ｍｓの小さな時間定数Ｔ_gにより主に特徴付けられ
る。しかし、真空率ｐ₂₃が約０．２バールなので、時間
関数として図３ｂに示されるブレーキ圧ｐ₂₉から理解さ
れるように、調整動作が顕著に劣化することになる。調
整動作を特徴付ける時間定数Ｔ_gは約５００ｍｓの値ま
で増加する。こうした調整動作の遅延はシステムの性能
を低下させる。このことは、できるだけ短い時間でブレ
ーキ圧ｐ₂₉が増加する必要がある運転動特性制御におい
ては特に不利益である。

【００５２】対応策として、コントローラＲには適応ア
ルゴリズムＡが乗せてある。約０．２バールの真空率ｐ
₂₃では、基準変数Ｐnominal が０から約１０バールまで
１工程で増加する場合には、ブレーキ圧ｐ₂₉が図３ｃに
示す時間関数になる。適応アルゴリズムＡを使用する
と、図３ｂに比べてかなりブレーキ調整動作が改善され
るので、時間定数Ｔ_gが約３０ｍｓになる。この改善
は、適応アルゴリズムＡが、調整アルゴリズムＲのパラ
メータｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂を変えることでコントロ
ーラ増幅率Ｋを主に増加させることに基づく。

【００５３】図３ａないし３ｃからも分かるように、時
間関数としてのブレーキ圧ｐ₂₉の曲線それぞれが、ブレ
ーキ圧ｐ₂₉の遅延が一層進むことになる不作動時間Ｔ_t
を含んでいる。約０．８バールの真空率ｐ₂₃（図３ａ）
では、不作動時間Ｔ_tが約４０ｍｓであり、約０．２バ
ール（図３ｂ及び図３ｃ）の真空率ｐ₂₃では、不作動時
間Ｔ_tは約１００ｍｓである。

【００５４】周知の不作動時間Ｔ_tを用いれば、真空室
２３の圧力ｐ₂₃の値に関する結論を引き出すことができ
る。この関係は、図４の流れ図の形で示される適応アル
ゴリズムＡに有益に利用できる。その結果、 −第１工程１１０では、たとえば、基準変数Ｐnominal
の変化から理解できるように制御動作の待機状態であ
る。 −第２工程１２０では、制御動作の開始を判定した後
で、制御量ｐ₂₉が監視されて、継続的に、 −プログラム工程１２１において不作動時間Ｔ_tを判定
する。 −所定の関係に応じて不作動時間Ｔ_tの関数としてパラ
メータｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂を設定する。 −プログラム工程１２３において、制御量ｐ₂₉が変化す
るのを待つ。 −第３工程１３０では、制御量ｐ₂₉の変化の開始時を判
定した後で、ブレーキ調整アルゴリズムＲのｐ₁、
ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂のパラメータをプログラム工程１２２
で以前に判定されたように設定する。 −第４工程１４０では、たとえば、基準変数Ｐnominal
のリセットのような制御動作の終了を待つ。 −第５工程１５０では、制御動作が終了すると、パラメ
ータｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂が初期化され、プログラム
は工程１１０に連続する。

【００５５】こうした適応アルゴリズムＡは、電子制御
装置ＥＣＵのプロセス用コンピュータにおいて労力をほ
とんどかけることなくプログラムでき、プロセスコンピ
ュータ容量を増やす必要ないので余分なコストがかから
ない。これに比べると、予想要素パラメータの関数とし
てコントローラパラメータを変化させるように数学モデ
ルによりパラメータを数値化することで操作変数Ｉ₂₆と
制御量ｐ₂₉に基づいて制御部材を識別する適応アルゴリ
ズムでは、かなりのプログラミング上の労力が必要であ
る上にコンピュータの容量を増やす必要もある。

【００５６】プログラム工程１２１での不作動時間Ｔ_t
は、プロセス用コンピュータで利用できるタイマの機能
により判定できる。したがって、たとえば、第１工程１
１０で制御動作の開始が判定された後で、不作動時間Ｔ
_tを判定するために現在のタイマの値がプログラム工程
１２１で連続して読み取られるように監視タイマまたは
自由継続タイマをリセットし再起動できる。

【００５７】適応アルゴリズムＡのプログラム工程１２
２では、パラメータｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂は、不作動
時間の関数として設定される。パラメータｐ₁、ｑ₀、
ｑ₁、ｑ₂と不作動時間Ｔ_tの間に比例関係がある場
合、単純な方程式を解くだけでこの設定は実行可能にな
る。プロセス用コンピュータのメモリに特性配列表を記
憶することもできる。この表には、パラメータｐ₁、ｑ
₀、ｑ₁、ｑ₂と不作動時間Ｔ_tの間の所定の関係が示
されている。こうした特性配列の別の次元では、基準変
数Ｐnominal の動作も単純に示されている。基準変数Ｐ
nominal の工程変化の値は、制御動作中に予測される動
特性値で測定されるので、ブレーキ調整レベルの劣化を
引き起こすことになるかなりの行き過ぎを、パラメータ
ｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂を調整することにより回避で
き、より高度な制動効果が達成される。

【００５８】パラメータｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂を離散
調整して増幅率Ｋを変えるのは、極めて単純である。プ
ログラム工程１２２では、プログラム工程１２１で判定
された不作動時間Ｔ_tには一定の範囲の値が割り当てら
れ、一定の増幅係数Ｋがその範囲の値に指定される。た
とえば、値の離散範囲が３つ不作動時間Ｔ_tにたいして
判定され、以下に示す割当て表１が得られる。

【００５９】

【表１】

【００６０】高真空圧ｐ₂₃で測定された短い不作動時間
Ｔ_tでは、低真空圧ｐ₂₃で測定された長い不作動時間Ｔ
_tの場合よりも小さい増幅率が設定される。

【００６１】プログラム工程１５０での初期化により、
約０．８バールの理想真空率ｐ₂₃でのパラメータｐ₁、
ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂は最適に設定される。上記に説明され
たように増幅率Ｋを変えるようパラメータｐ₁、ｑ₀、
ｑ₁、ｑ₂を設定する場合には、この設定は初期化時に
は最小の増幅率Ｋ₁になることを意味している。その結
果、短不作動時間Ｔ_tは高（理想）真空圧ｐ₂₃での測定
値でとなる。

【００６２】図４の流れ図で理解されるように、第１お
よび第４工程１１０、１４０と、第２工程１２０または
プログラム工程１２３とのそれぞれの間に、他の最適プ
ログラム工程２１０が備えてある。プログラム工程２１
０は、制御動作の時間を判定するよう動作して、所与の
時限を越えると前記制御動作を打ち切る。この動作は、
より高次システムから基準変数Ｐnominal のリセットを
要求したり、このリセットを直接実行し、さらに第５工
程１５０から継続してパラメータｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ
₂を初期化し、新しい制御動作の始りを待つことによ
り、たとえば、プログラム工程２００で実行される。制
御動作の持続時間の判定は、プロセス用コンピュータで
利用可能なタイマ機能を利用することでプログラム工程
１２１で不作動時間Ｔ_tの決定と同じ方法で実行可能で
ある。不作動時間Ｔ_tの決定を監視し、一定の時限を越
える場合には制御動作を打ち切るために、プログラム工
程２００から継続する他の最適プログラム工程２０１が
プログラム工程１２２と１２３の間に配置されている。

【００６３】時間に関するプログラム工程２１０と２０
１による監視は、システムのより高い安全性に寄与す
る。これは、１つには、ブレーキ圧ｐ₂₉が危険なほど増
加するのを回避するように一定の時間間隔のみ制御動作
が可能になるからであり、他方で、所与の時限を越えた
りそれより下がったりすると、システムエラーに関する
結論がくだされて、対応する訂正プログラムが実行でき
るようにシステムに特定の不作動時間Ｔ_tが監視され
る。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、システム固有の遅延時
間による悪影響を抑制することができるような改良され
た電子制御式ブレーキブースタを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車の電子式制御型ブレーキシステムの概略
図である。

【図２】自動車の電子式制御型ブレーキシステムを動作
させる閉制御ループを示す図である。

【図３】図３ａ，図３ｂおよび図３ｃは自動車の電子制
御式ブレーキシステムを動作させる閉制御ループの３つ
の異なる制御特徴をそれぞれ示す図である。

【図４】自動車の電子制御式ブレーキシステムの制御動
作を最適化する適応アルゴリズムの流れ図である。

【符号の説明】

１ブレーキペダル２ブレーキ圧発生装置３ブレーキ管４車輪ブレーキ５弁構成部１１、３１センサ２１ブレーキブースタ２２可動壁２３真空室２４サーボ室２５ブレーキシリンダ２６電磁式機構２８ピストン２９サーボ室ＥＣＵ電子制御装置Ｉ₂₆ 駆動信号（電流）Ｐ₂₆ ブレーキ圧Ｔ_t 不作動時間Ｋ、Ｔ_I、Ｔ_D、ｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂ 制御パラメ
ータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車のブレーキシステム用の電子制御
式ブレーキブースタであって、真空室（２３）と、前記真空室（２３）と可動壁（２
２）で分離されたサーボ室（２４）とを含むハウジング
部と、電磁式機構（２６）により作動し、前記可動壁（２２）
に接合されており、前記可動壁（２２）と共に前記ハウ
ジング部に対して相対的に移動する制御弁ユニットと、
を含み、前記電磁式機構（２６）は、電子制御装置（ＥＣＵ）に
接続可され、前記電子制御装置（ＥＣＵ）は前記電磁式
機構（２６）を駆動する駆動信号（Ｉ₂₆）を生成し、さ
らに前記可動壁（２２）に作動可能に接続され、前記可
動壁（２２）の位置に応じて前記自動車の少なくとも１
つのブレーキに対するブレーキ圧を生成するブレーキ圧
発生装置（２）と、を含み、前記駆動信号（Ｉ₂₆）が少なくとも１つの制御パラメー
タ（Ｋ、Ｔ_I、Ｔ_D；ｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂）に応じ
て前記電子制御装置（ＥＣＵ）で生成され、前記少なくとも１つの制御パラメータ（Ｋ、Ｔ_I、
Ｔ_D；ｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂）は、前記電磁式機構
（２６）に前記駆動信号（Ｉ₂₆）を供給してからそれに
応えて前記ブレーキ圧が上昇するまでの間の前記ブレー
キ圧の不作動時間（Ｔ_t）に応じて調整されることを特
徴とする電子制御式ブレーキブースタ。
【請求項２】前記電子制御装置（ＥＣＵ）の自動車ブ
レーキシステムの作動条件を感知し、前記作動条件を特
徴付ける信号を生成するセンサ（３１）を含み、前記信
号は前記駆動信号を生成する前記制御装置（ＥＣＵ）に
より数値化されることを特徴とする請求項１に記載の自
動車のブレーキシステム用の電子制御式ブレーキブース
タ。
【請求項３】前記センサ（３１）が、少なくとも前記
ブレーキ圧（ｐ₂₉）を感知する圧力センサから構成され
ることを特徴とする請求項２に記載の自動車のブレーキ
システム用の電子制御式ブレーキブースタ。
【請求項４】前記電子制御装置（ＥＣＵ）は、基準変
数（Ｐnominal)用の入力ポートと前記駆動信号（Ｉ₂₆）
の出力ポートをもつコントローラ手段（Ａ、Ｒ）を備え
ており、前記制御パラメータ（Ｋ、Ｔ_I、Ｔ_D）はＰＩ
Ｄ動作を実行するコントローラ手段（Ａ、Ｒ）の特徴を
有し、増幅率Ｋ、積分時間定数Ｔ_I、微分時間定数Ｔ_D
により、駆動信号（Ｉ₂₆）が【数１】と表わせることを特徴とする請求項２に記載の自動車の
ブレーキシステム用の電子制御式ブレーキブースタ。
【請求項５】前記電子制御装置（ＥＣＵ）は基準変数
（Ｐnominal ）用の入力ポートと前記駆動信号（Ｉ₂₆）
用の出力ポートをもつプロセスコンピュータ（マイクロ
プロセッサ）を備え、前記制御パラメータ（ｐ₁、
ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂）は、サンプリング時間がＴ₀、ｐ₁
＝１；ｑ₀＝Ｋ（１＋Ｔ_D／Ｔ₀）、ｑ₁＝−Ｋ（１＋
２Ｔ_D／Ｔ₀−Ｔ₀／Ｔ₁）；およびｑ₂＝ＫＴ_D／
Ｔ₀である下記の方程式【数２】に基づいてプロセスコンピュータで実行された再帰制御
アルゴリズムの特徴であることを特徴とする請求項１な
いし４の何れか１項に記載の自動車のブレーキシステム
用の電子制御式ブレーキブースタ。
【請求項６】前記制御パラメータ（ｐ₁、ｑ₀、
ｑ₁、ｑ₂）は、前記センサ（３１）が前記ブレーキ圧
の上昇を検出すると不作動時間（Ｔ_t）に応じて調整さ
れることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に
記載の自動車のブレーキシステム用の電子制御式ブレー
キブースタ。
【請求項７】前記制御パラメータ（ｐ₁、ｑ₀、
ｑ₁、ｑ₂）は、不作動時間（Ｔ_t）の現行の持続時間
に応じた不作動時間の経過中に繰り返して調整されるこ
とを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の
自動車のブレーキシステム用の電子制御式ブレーキブー
スタ。
【請求項８】前記コントローラ手段のＰＩＤ動作に
は、前記制御パラメータ（ｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂）を
調整する適応手段（Ａ）が含まれており、前記コントロ
ーラ手段のＰＩＤ動作の動きを前記ブレーキ圧発生装置
（２）の様々な特性に適応させることを特徴とする請求
項１ないし７の何れか１項に記載の自動車のブレーキシ
ステム用の電子制御式ブレーキブースタ。
【請求項９】前記電子制御装置（ＥＣＵ）は、基準変数（Ｐnominal)を監視してその変化を検出する工
程と、連続して、前記不作動時間Ｔ_tが終了したかどうかを判定する工程
と、所定の関係に応じて不作動時間Ｔ_tの現在の値の関数と
してパラメータｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂を設定する工程
と、ブレーキ圧（ｐ₂₉；）が変わったかどうかを判定する工
程と、を実行するよう適応されることを特徴とする請求
項１ないし８の何れか１項に記載の自動車のブレーキシ
ステム用の電子制御式ブレーキブースタ。
【請求項１０】前記電子制御装置（ＥＣＵ）は、基準
変数（Ｐnominal)の変化を検出すると監視タイマを起動
することで不作動時間Ｔ_tの最高値を越えたかどうかを
判定するよう適応されることを特徴とする請求項１ない
し７の何れか１項に記載の自動車のブレーキシステム用
の電子制御式ブレーキブースタ。
【請求項１１】前記電子制御装置（ＥＣＵ）は、前記
不作動時間Ｔ_tの所定の時間間隔に応じて制御パラメー
タＫ、Ｔ_I、Ｔ_D、ｐ₁、ｑ₀、ｑ₁、ｑ₂を設定する
よう適応されることを特徴とする請求項１ないし７の何
れか１項に記載の自動車のブレーキシステム用の電子制
御式ブレーキブースタ。