(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁コイル（１ａ，１ｂ）を備える電気式に操作可能な弁を制御するための装置であって：
前記弁コイル（１ａ，１ｂ）を流れる電流を調節するために弁コイル（１ａ，１ｂ）の電流回路に配置されたメインスイッチ（５ａ，５ｂ）と、
前記弁コイル（１ａ，１ｂ）に対して並行に接続された、フライホイールダイオード（３ａ，３ｂ）を有するフライホイール経路（６ａ，６ｂ）と
を含む装置において、
前記フライホイール経路（６ａ，６ｂ）を遮断または閉鎖することのできるフライホイールスイッチ（２）を備え、
前記メインスイッチ（５ａ，５ｂ）および前記フライホイールスイッチ（２ａ，２ｂ）を選択的にＰＷＭ方式または切換方式で制御する制御ユニット（７）が設けられており、
前記ＰＷＭ方式では、前記メインスイッチ（５ａ，５ｂ）が所定のデューティサイクルによりスイッチオン・オフされ、前記フライホイールスイッチ（２ａ，２ｂ）がスイッチオンされ、
前記切換方式では、前記フライホイールスイッチ（２ａ，２ｂ）がスイッチオフされ、前記フライホイール経路（６ａ，６ｂ）が遮断されることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記フライホイールスイッチ（２ａ，２ｂ）が、前記フライホイール経路（６ａ，６ｂ）に配置されている装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置において、
前記弁コイル（１ａ，１ｂ）の接地側の端子に接続された電圧制限装置（４ａ，４ｂ）を備える装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記電圧制限装置（４ａ，４ｂ）がツェナーダイオードを含む装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の装置において、
前記電圧制限装置（４ａ，４ｂ）が、前記弁コイル（１ａ，１ｂ）の接地側の端子と前記メインスイッチ（５ａ，５ｂ）の制御端子（Ｇ）との間に配置されている装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の装置において、
前記メインスイッチ（５ａ，５ｂ）および／またはフライホイールスイッチ（２ａ，２ｂ）がトランジスタスイッチである装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の装置において、
前記電気式に操作可能な弁が複数の弁を含み、複数の弁コイル（１ａ，１ｂ）のために単一のフライホイールスイッチ（２）が設けられている装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の装置において、
前記メインスイッチ（５ａ，５ｂ）が、前記弁コイル（１ａ，１ｂ）に対して接地側に配置されている装置。
【請求項９】
電気式に操作可能な複数の弁を備えるブレーキ装置において、
請求項１から８までのいずれか一項に記載の少なくとも１つの弁を制御するための装置
を備えることを特徴とするブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載の電気式に操作可能な弁を制御するための装置、および電気式に操作可能な複数の弁を備えるブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで言及される電気式に作動可能な弁は、磁界を生成するための弁コイルを含み、弁コイルによって弁が開閉される。このような弁は、例えば現在の自動車ブレーキ装置では入口弁、出口弁または切換弁として構成されている。これらの弁は、例えばエレクトロニック・スタビリティコントロールまたは他の機能、例えばＡＢＳ（アンチロック・ブレーキシステム）またはＨＨＣ（ヒルホールドコントロール）などを実施できるようにするために必要とされる。この場合、ホイールブレーキに形成されるブレーキ圧を自動的に増減する必要がある。この場合、出口弁は、個々のホイールブレーキからアキュムレータチャンバへ液圧を排出するという課題を有する。入口弁は、ブレーキマスタシリンダによって加えられたブレーキ圧を個々のホイールブレーキへ供給するという課題を有する。
【０００３】
ブレーキ回路に含まれる弁は、一般に付属の制御電子装置によって制御される。制御電子装置は一般に切換方式またはＰＷＭ方式として設計されている。したがって、弁は切換方式でのみ、またはＰＷＭ方式でのみ制御することができる。
【０００４】
切換方式では、弁は所定継続時間にわたって一般に最大強度で制御され、その後に再び完全に閉じられる。弁が制御されている間、弁コイルは、例えば接地側のメインスイッチ（ローサイドスイッチ）によって接地に接続される。電流が遮断された後に電流のできるだけ急速に電流が減少することを保障するために、フライホイールは使用されない。しかしながら、これにより弁コイルは電子装置の機能を損ないかねない比較的高い誘導電圧を生成する。誘導電圧を制限するために、一般にいわゆる「クランピングダイオード」が設けられており、クランピングダイオードは、ローサイドスイッチの制御端子に接続されており、ローサイドスイッチを制御して弁コイル内を流れる電流を急速に減少させることができる。
【０００５】
上述の切換方式は、特に、弁が開かれている継続時間を極めて正確に調節することができ、遮断時間が比較的短いという利点を有する。これにより、極めて高い圧力調節精度が得られる。しかしながら、切換方式の欠点は、この作動モードでは弁が、特にドライバが知覚可能な比較的大きい騒音を発生することである。
【０００６】
ＰＷＭ方式では、弁コイルを流れる電流がＰＷＭ信号（ＰＷＭ：パルス幅変調）によって調節される。この場合、弁コイルの電流経路に位置するメインスイッチは、所定のデューティサイクルでスイッチオン・オフされる。オン段階では弁コイルの電流が増大し、オフ段階では電流はフライホイールを介して減衰される。ＰＷＭ方式で制御される従来技術により既知の弁は、このために、フライホイールダイオードを備えるフライホイール経路を含み、フライホイール経路は弁コイルに対して並行に接続されている。ＰＷＭ方式制御は、切換方式の場合よりも弁を緩やかに制御できるという利点を有する。したがって、この作動モードで発生する騒音は著しく少ない。しかしながら、制御は切換方式の場合ほど正確ではなく、スイッチオン・オフ継続時間に関して著しく大きい許容差を有する。したがって、圧力の調節精度も切換方式の場合ほど良好ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、電気式に操作可能な弁のための制御電子装置において、切換方式またはＰＷＭ方式で選択的に弁を制御可能なものを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明によれば、独立請求項に記載の特徴により解決される。本発明の他の構成が従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明によれば、電気式に操作可能な弁を制御するための制御電子装置において、弁コイルを流れる電流を調節するために弁コイルの電流回路に配置されたメインスイッチと、弁コイルに対して並行に接続された、フライホイールダイオードを有するフライホイール経路とを備える制御電子装置が提案される。本発明による制御電子装置は、さらにフライホイール経路を遮断または閉鎖することのできるフライホイールスイッチを含む。フライホイールスイッチが開かれた場合には、切換方式で弁を作動することができ；この場合、フライホイール経路は遮断されている。これに対して、フライホイールスイッチが閉じられた場合、ＰＷＭ方式で弁を作動することができ；この場合、フライホイール経路は閉じられている。したがって、本発明による制御電子装置は、切換方式またはＰＷＭ方式で選択的に弁を作動することを可能にする。フライホイールスイッチは、好ましくは弁コイルのフライホイール経路に配置されている。
【００１０】
例えば、ホイールブレーキに作用するブレーキ圧の圧力調節精度が特に正確であることが重要な場合には、例えば、エレクトロニック・スタビリティコントロール時に切換方式を選択することができる。これに対して、圧力調節精度がそれほど重要ではなく、騒音発生をできるだけ小さくすることが重要な他の状況では、ＰＷＭ方式を選択することができる。このような走行状況としては、例えば、ハイブリッド車が回生式に制動され、液圧ブレーキシステム内に形成されたブレーキ圧ができるだけ小さい騒音発生により減衰されることが望ましい状況が挙げられる。
【００１１】
メインスイッチおよび／またはフライホイールスイッチは、好ましくは、例えばＭＯＳトランジスタなどのトランジスタスイッチとして実施されている。
【００１２】
本発明による制御電子装置は、好ましくは、切換方式で弁コイルによって誘導される電圧を制限する電圧制限装置を含む。電圧制限装置は、好ましくは、弁コイルの接地側の端子に接続されている。
【００１３】
電圧制限装置は、例えば、ツェナーダイオードまたは他の適宜な構成素子を含んでいてもよい。
【００１４】
本発明の特別な実施形態によれば、電圧制限装置は、弁コイルの接地側の端子とメインスイッチの制御端子との間に配置されている。メインスイッチは、例えば接地側に配置されたトランジスタであってもよい（ローサイドスイッチ）。
【００１５】
メインスイッチおよび／またはフライホイールスイッチは、好ましくは、例えば適宜に作動モード「切換方式」または「ＰＷＭ方式」を制御する制御器などの制御ユニットに接続されている。ＰＷＭ方式では、メインスイッチは、好ましくは所定のデューティサイクルでスイッチオン・オフされ、フライホイールスイッチはスイッチオンされており、これによりメインスイッチのオフ状態でフライホイール経路を介して、弁コイルを流れる電流を減衰することができる。これに対して、切換方式では、フライホイールスイッチはスイッチオフされており、したがってフライホイール経路は遮断されている。切換方式では、メインスイッチを、例えば完全にスイッチオンし、所定の継続時間後に再びスイッチオフすることができる。弁コイルによって誘導された電圧は、好ましくは、例えばツェナーダイオードによって制御されるトランジスタなどの電圧制限装置を介して再び減衰される。
【００１６】
制御電子装置が複数の弁のために設計されている場合には、複数の弁コイルのために共通した単一のフライホイールスイッチを設けてもよい。選択的には、もちろんそれぞれの弁コイルのために固有のフライホイールスイッチを設けてもよい。
【００１７】
本発明による電気式に操作可能な弁のための制御回路は、自動車ブレーキ装置で使用することができ、例えば、異なるブレーキ機能を実施する場合に切換方式またはＰＷＭ方式で出口弁を制御することができる。
【００１８】
次に本発明を添付の図面に基づいて例示的に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電気式に操作可能な複数の弁を制御するための制御回路の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、それぞれ１つの弁コイル１ａ，１ｂを備える電気式に操作可能な２つの弁のための制御回路を示す。この制御回路によって、選択的に切換方式またはＰＷＭ方式で弁を制御することができる。
【００２１】
弁のメイン電流経路８ａもしくは８ｂには、弁コイル１ａもしくは１ｂを流れる電流を調節するメインスイッチ５ａもしくは５ｂがそれぞれ接続されている。この場合、メインスイッチ５ａ，５ｂは弁コイル１ａ，１ｂに対して接地側に配置されており、したがってローサイドスイッチとも呼ばれる。メインスイッチ５ａ，５ｂは、この実施例ではＭＯＳトランジスタとして実施されている。ドレイン端子（Ｄ）は弁コイル１ａもしくは１ｂの接地側端子に、ソース端子（Ｓ）は接地（ＧＮＤ）に、それぞれ接続されている。メインスイッチ５ａ，５ｂの制御入力部（Ｇ）は、それぞれ制御器７に接続されており、制御器７によって、作動モード「切換方式」または「ＰＷＭ方式」に応じて制御される。
【００２２】
ＰＷＭ方式では、メインスイッチ５ａ，５ｂは所定のデューティサイクルでスイッチオン・オフされる。メインスイッチ５ａ，５ｂがスイッチオンされた場合、弁コイル１ａ，１ｂを流れる電流が増大する。この場合、弁コイル１ａもしくは１ｂに並行に接続されたフライホイールダイオード３ａもしくは３ｂには電流は流れない。なぜなら、フライホイールダイオード３ａもしくは３ｂには遮断方向に電圧が印加されているからである。メインスイッチ５ａ，５ｂがスイッチオフされた場合、弁コイル１ａ，１ｂは節点Ｑｘに電圧を誘導し、電圧は、ダイオード電圧を超過するまで上昇する。次いでフライホイール電流はフライホイール経路３ａもしくは３ｂを流れ、これにより電流は減衰される。
【００２３】
フライホイール経路３ａおよび３ｂにはフライホイールスイッチ２が設けられており、フライホイールスイッチ２は、ＰＷＭ方式では電流が流れることができるように閉じられている。フライホイールスイッチ２は、この場合にはＭＯＳトランジスタとして実施されており、ＭＯＳトランジスタの制御端子（Ｇ）は制御器７に接続されている。
【００２４】
これに対して、切換モードではフライホイールスイッチ２はスイッチオフされており、したがってフライホイール経路３ａもしくは３ｂは遮断されている。弁を操作するためには対応したメインスイッチ５ａもしくは５ｂが制御され、所定継続時間後に再びスイッチオフされる。弁コイル１ａもしくは１ｂは、スイッチオフ状態で、弁コイルを流れる電流をさらに促し、接点Ｑｘに誘導電圧を生成しようとする。過剰に大きい電圧ピークを防止するために、この場合、所定の電圧閾値を超えると遮断方向に伝導性になる電圧制限素子４ａもしくは４ｂが設けられている。この場合、この電圧閾値は、フライホイール方式でＱｘに印加された電圧よりも著しく大きい。電圧制限素子４ａ，４ｂ、例えばツェナーダイオードが伝導し始めるとすぐにメインスイッチ５ａもしくは５ｂが閉じ、これにより、弁コイル１ａもしくは１ｂを流れる電流は、メインスイッチ５ａもしくは５ｂを介して接地（ＧＮＤ）の方へ流れることができる。メインスイッチ５ａもしくは５ｂは、弁コイル１ａ，１ｂを流れる電流が次第に減少され、節点Ｑｘの誘導電圧がツェナーダイオード４ａ，４ｂをブリッジするためにはもはや十分ではなくなるまで、スイッチオン状態に保持される。次いでメインスイッチ５ａもしくは５ｂは再びスイッチオフされる。
【００２５】
図１では、全てのフライホイール経路３ａ，３ｂは相互接続されており、共通のフライホイールスイッチ２によって作動もしくは停止される。しかしながら、この実施形態は、全ての切換弁が同時に切換方式またはＰＷＭ方式で制御されることが望ましい場合にのみ使用することもできる。これに対して代替的には、複数のフライホイールスイッチを使用してもよい。この場合、それぞれの弁を他の弁とは無関係に制御することができる。したがって、例えば、第１ブレーキ回路または第１ブレーキの切換弁のみをＰＷＭ方式で制御し、これに対して、第２ブレーキ回路もしくは第２ブレーキの切換弁を切換方式で制御することもできる。
【図１】
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