(57)【要約】本発明は、ブレーキブースタを備えるブレーキシステムであって、ブレーキブースタのピストン−シリンダシステム（１４、ＨＺ、ＴＨＺ）が電気モータによって、特にトランスミッション手段によって機械的または液圧的に駆動され、ピストン−シリンダシステム（１４、ＨＺ、ＴＨＺ）の少なくとも１つの作用チャンバが液圧ラインを介して少なくとも２つのホイールブレーキに接続され、各ホイールブレーキが２／２分配制御弁（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）と関連付けられ、ホイールブレーキ（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）とピストン−シリンダシステム（１４、ＨＺ）との間の液圧接続ラインが２／２分配制御弁（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）によって選択的に切断され或いは一緒に閉塞可能であり、それにより、ホイールブレーキ（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）内で圧力を多重方法で連続して及び／または同時に調整でき、電気モータ及び制御弁（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）が調整デバイスによって作動されるブレーキシステムにおいて、調整デバイスは、圧力モデル（１０３）によってホイールブレーキ内のそれぞれの圧力（ｐＲ（ｔ））を計算し、計算された圧力値（ｐＲ（ｔ））を少なくとも１つのＡＢＳ／ＥＳＰ調製器（１０４）及び圧力調整デバイス（１０６）へ送り、圧力調整デバイス（１０６）が少なくとも２／２分配制御弁（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）と電気モータとを作動させ、優先順位付けデバイス（１０５）が、ＡＢＳ／ＥＳＰ調整器（１０４）により送られたデータに基づいてホイール選択を行って、それを圧力調整デバイス（１０６）へ送るブレーキシステムに関する。【選択図】図３
2013519564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン−シリンダシステム（１４、ＨＺ、ＴＨＺ）が電気モータによって、特にトランスミッション手段によって機械的または液圧的に駆動されるブレーキブースタを有するブレーキシステムであって、前記ピストン−シリンダシステム（１４、ＨＺ、ＴＨＺ）の少なくとも１つの作用チャンバが液圧ラインを介して少なくとも２つのホイールブレーキに接続され、２／２方向切り換え弁（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）がそれぞれ１つのホイールブレーキと関連付けられ、前記ホイールブレーキ（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）と前記ピストン−シリンダシステム（１４、ＨＺ）との間の液圧接続ラインが前記２／２方向切り換え弁（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）によって別個に或いは一緒に要求通りに閉塞可能であり或いは閉塞され、それにより、前記ホイールブレーキ（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）内で圧力を多重方法で連続して及び／または同時に調整でき、前記電気モータ及び前記切り換え弁（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）が制御デバイスによって作動されるブレーキシステムにおいて、前記制御デバイスは、圧力モデル（１０３）によって前記ホイールブレーキ内のそれぞれの圧力（ｐＲ（ｔ））を計算し、計算された圧力値（ｐＲ（ｔ））が少なくともＡＢＳ／ＥＳＰコントローラ（１０４）及び圧力制御デバイス（１０６）へ送られ、前記圧力制御デバイス（１０６）が少なくとも前記２／２方向切り換え弁（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）と前記電気モータとを作動させ、優先順位付けデバイス（１０５）が、前記ＡＢＳ／ＥＳＰコントローラにより送られたデータに少なくとも基づいてホイール選択を行って、これを前記圧力制御デバイス（１０６）へ送る、ブレーキシステム。
【請求項２】
請求項１記載のブレーキシステムにおいて、
前記ＡＢＳ／ＥＳＰコントローラ（１０４）は、前記圧力モデル（１０３）により送られる圧力値（ｐＲ（ｔ））及びセンサ信号に基づいて、前記ホイール及び前記ホイールブレーキにおける目標圧力（ｐｄｅｓ（ｔ））及び／または圧力変化（ｄｐｄｅｓ（ｔ））を決定する、ブレーキシステム。
【請求項３】
請求項１または２記載のブレーキシステムにおいて、
コンピュータ（ＭＣＵ）が、特にソフトウェアモジュールによって、前記圧力モデル、前記ＡＢＳ／ＥＳＰコントローラ、及び、圧力制御をシミュレートして、それぞれの計算を行う、ブレーキシステム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項記載のブレーキシステムにおいて、
前記圧力モデル（１０３）は、前記ピストン−シリンダシステム（１４、ＨＺ、ＴＨＺ）の前記作用チャンバ内の圧力（ｐＨＺ（ｔ））に基づいて、ピストン位置（ｓＨＺ（ｔ））に基づいて、或いは、圧力（ｐＨＺ（ｔ））及びピストン位置（ｓＨＺ（ｔ））に基づいて、圧力値（ｐＲ（ｔ））を計算する、ブレーキシステム。
【請求項５】
請求項４記載のブレーキシステムにおいて、
調整デバイスが、ブレーキシステムで測定された温度に基づいて、或いは、ブレーキシステムにおける特定のポイントで、特に前記ホイールブレーキ、前記液圧ライン、前記２／２方向切り換え弁、及び／または、前記ピストン−シリンダシステムにおける特定のポイントで測定された温度に基づいて、圧力モデルパラメータを適合させる、ブレーキシステム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項記載のブレーキシステムにおいて、
前記優先順位付けデバイス（１０５）は、基準「最適な制動距離」及び／または「調整の安定性」に基づいてホイール選択の優先順位付けを行う、ブレーキシステム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項記載のブレーキシステムにおいて、
１つ以上の前記ホイールブレーキで直接に圧力減少が生じる場合には、前記優先順位付けデバイス（１０５）が１つ以上の前記ホイールブレーキで圧力増大を同時に許容せず、逆もまた同様である、ブレーキシステム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項記載のブレーキシステムにおいて、
ホイールスリップがスリップ限界よりも大きい場合には、及び／または、ホイール加速または減速が±１０Ｇ、好ましくは±５Ｇよりも大きい状態では、前記優先順位付けデバイス（１０５）が同時の或いは部分的に同時の圧力増大または圧力減少へ切り換わる、ブレーキシステム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項記載のブレーキシステムにおいて、
第２のコンピュータユニット（ＭＣＵ２）が、調整回路全体の及び前記作動チェーン圧力モデル（１０３）、前記ＡＢＳ／ＥＳＰコントローラ（１０４）、前記優先順位付けデバイス（１０５）、及び、前記圧力制御デバイス（１０６）の入力信号、出力信号、及び／または、中間信号の妥当性検査を行う、ブレーキシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載されるブレーキシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＢＳ／ＥＳＰでは、圧力プロファイルの精度及び動態が制御品質を決定し、従って、制動距離及び車両の安定性を決定する。良好な調整のためには、迅速で細かい圧力制御が重要である。電気機械ブレーキＥＭＢに関する限りは、すべての液圧システムが２／２方向電磁弁で動作する。ブレーキハンドブック、第２版、２００４年、１１４−１１９頁は、引用文献と共に、この主題に関する詳細な基本情報を提供する。特別の測定を伴わずに、これらの弁は純粋にデジタルな切り換え挙動を有する。すなわち、これらの弁は開かれ或いは閉じられる（ＯＮ／ＯＦＦ）。急速な閉塞に起因して、ホイールの挙動に影響を及ぼす、とりわけノイズをもたらす大きな振幅の圧力振動が圧力勾配に応じて生じる。これに関連して、圧力勾配は、μ＝０．０５（氷）とμ＝１．０（乾燥アスファルト）との間の調整範囲で幅広く変化する差圧に依存し、ブレーキブースタの幅広く変化するＴＨＺ圧力にも依存する。１〜１０バール（目標値）の範囲でしばしば同期される圧力増大の制御可能性は、比較的不正確にしか達成されない。２／２方向電磁弁の複雑で高価なＰＷＭ制御によって改善できる。このようにすると、特に圧力増大から圧力維持への移行に影響を及ぼすことができ、それにより、圧力変動及びノイズが小さくなる。このＰＷＭ制御は、圧力勾配、圧力振幅、及び、温度も考慮に入れなければならないため、難しく、比較的不正確である。このＰＷＭ制御は、圧力減少のために使用されない。
【０００３】
電気モータ及びピストン制御によって圧力を制御する方法は、欧州特許第０６７２４４７５号に記載されている。この場合、ブレーキブースタのＨＺピストン行程は、圧力制御を決定し、従って、正確な圧力制御及び可変勾配に関してかなりの利点を有する。また、欧州特許第０６７２４４７５号は、いわゆる多重方法（ＭＵＸ方法）による複数のホイールブレーキの圧力制御についても記載する。従って、とりわけ２／２方向電磁弁が無視できる絞り効果を伴う大きな流れ断面を有していなければならず、また、ピストン−シリンダシステムからブレーキシリンダまでのラインが、無視できる流れ抵抗を有していなければならないことが記載されている。また、ほぼ同じ圧力レベルが最初に存在した場合には、圧力減少が２つのホイールブレーキで同時に起こり得ることが述べられている。
【０００４】
欧州特許第０６７２４４７５号に記載されるこれらの方策にもかかわらず、多重方法は、２つのホイールブレーキ内の圧力レベルが等しくない場合には同時の圧力減少が不可能であるという欠点を有する。これは、ここで欧州特許第０６７２４４７５号に記載される寸法設定を用いると、圧力減少が生じるときに、ＨＺまたはＴＨＺからホイールシリンダまでの流れ抵抗が非常に小さければ、２〜４つのホイールブレーキ間で圧力補償が起こり得るからである。また、ホイールシリンダ間の起こり得る圧力補償の前述した問題に起因して、互いに対して遅延する容易に起こり得る２つ以上の圧力減少要求を同時に或いは部分的に同時に果たすこともできないという事実が存在する。これは、特に同じ符号の圧力要求の時間遅延が繰り返し起こり得るため、特に問題である。
【０００５】
前述したように、圧力減少及び圧力増大は同時に或いは部分的に同時に起こり得る。同時という用語は、２つ以上の電磁弁が同時に開かれて同時に閉じられる場合に使用される。部分的なシミュレーションは、２つ以上の電磁弁が時間遅延態様で開かれ或いは時間遅延態様で閉じられるときに圧力設定を示す。
【０００６】
また、欧州特許第０６７２４４７５号では、同時の圧力増大が想定されていない。このことは、起こり得る短い圧力増加を迅速に実施できず、その結果、場合により制動距離が更に長くなる可能性があることを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第０６７２４４７５号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ブレーキハンドブック、第２版、２００４年、１１４−１１９頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、調整デバイスを有する改良されたブレーキシステムを提供すること、コストを低減すること、並びに、制動距離及び安定性を最適化することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
解決策は、請求項１の特徴を有するブレーキシステムにより本発明に従って達成される。請求項１に係るブレーキシステムの更なる有利な実施形態が従属請求項の特徴によって開示される。
【００１１】
本発明は、ホイールブレーキ圧力を計算するために圧力モデルが使用され、その計算された圧力値が、ＡＢＳ／ＥＳＰコントローラへ送られ、圧力制御デバイスへも送られるという点において有利に特徴付けられる。これにより、圧力センサを省くことができ、圧力制御精度を高めることができる。また、圧力増大または圧力減少が次に実施されるべき１または複数のホイールブレーキの選択は、特に例えば「最適な制動距離」及び／または「制御の安定性」などの主要な基準を用いて優先順位付けデバイスにより行われる。同様に、同時または部分的に同時の圧力変化が１つのホイールブレーキだけにおいて或いは同時に行われるべきかどうかに関する決定は、優先順位付けデバイスによって行われる。この決定は、例えば、決定されたスリップ値に基づいて及び／または瞬間のホイール加速またはホイール減速を用いて行うことができる。
【００１２】
また、圧力減少ｐｒｅｄは、圧力増大ｐｕｐが瞬間的に起こる場合には許容されない。圧力増大における時間損失を低く維持するためには、モータ及び電磁弁の短い切り換え時間を伴う高いピストン速度または圧力減少速度が必要である。この場合、圧力レベルを厳密に遮断限界に至るまで調整するために、その後の圧力増大ｐｕｐの場合にも、目標圧力を作動チェーン圧力モデル−ＡＢＳ／ＥＳＰコントローラ、優先順位付けデバイス、及び、圧力制御器にわたって増大させることができる。
【００１３】
同時の或いは部分的に同時の圧力減少及び圧力増大は、すべてのホイールブレーキの圧力レベルが異なる場合でも起こり得る。これは、対応して高いピストン速度と、２／２方向電磁弁からピストン−シリンダシステム（ＨＺ及びＴＨＺ）の作用チャンバまでのラインの流れ抵抗ＲＬの大きさ設定と、２／２方向電磁弁の流れ抵抗ＲＶ及びホイールシリンダまでの液圧ラインの流れ抵抗ＲＶの大きさ設定とによって達成され得る。流れ抵抗ＲＬが流れ抵抗ＲＶよりも小さければ有利である。流れ抵抗ＲＬが流れ抵抗ＲＶよりも１．５倍〜３倍小さければ特に有利である。また、電磁弁からホイールシリンダまでの液圧ラインの流れ抵抗ＲＶＲが考慮に入れられれば特に有利であり、この場合、流れ抵抗ＲＶＲは、電磁弁の流れ抵抗ＲＶよりもかなり小さくなるように選択されるのが有利である。
【００１４】
本発明の改良された実施形態では、ブレーキブースタのドライブの最大エンジン動態に対応する最大ＨＺピストン動態で、２つ以上の開放電磁弁を用いても、ホイールシリンダブレーキの同時容積吸入または同時容積解放に起因して圧力補償が短時間で（すなわち、弁開放時間内で）起こり得ないように全体の流れ抵抗（ＲＬ＋ＲＶ）が定められるという事実を考慮に入れることができる。
【００１５】
従って、切り換え弁を設計する際には、前述した最小値を下回らない非常に低い流れ抵抗が得られるように留意しなければならない。また、同時の圧力減少の場合には、ＨＺ及びＴＨＺのそれぞれとホイールシリンダとの間に十分な圧力差が存在するようにし、それにより、一括して圧力減少する場合にホイールブレーキの個々のホイールシリンダ間で圧力補償が起こり得ないようにするべく気を付けなければならない。
【００１６】
同時圧力減少または同時圧力増大の場合に圧力補償を防止できる更なる可能性は、ＰＷＭ制御によって弁の流れ断面を減少させ、それにより、流れ抵抗を増大させることである。例えば４つのホイールにおいて異なる圧力変化要求が存在する場合には、コントローラは、瞬間の実際の圧力と各ホイールごとに計算される個々の目標圧力とに基づき、異なる流れ抵抗を得るために異なるＰＷＭを調整できる。これは、まず第一に、ホイールと、最大の圧力差を伴う関連する電磁弁とを用いて行われるのが好ましい。これに関連して、同時の或いは部分的に同時の圧力増大及び圧力減少の場合にも圧力勾配をこのように状況に応じて選択できること、及び、ＲＬ及びＲＶ、場合によりＲＶＲの設計によって予め決定される圧力プロファイルに固執しないことが有利である。また、このようにして、２つ以上のホイールにおいて、同時及び部分的に同時の圧力減少及び圧力増大を幅広く異なるレベルで制御することができる。
【００１７】
圧力減少の場合には、最大可能流速が低圧に至るまで降下し、個々のホイールの圧力−容積特性が非線形関数であるため、同時または部分的に同時の圧力減少及び圧力増大が存在する場合には、可変ピストン速度または異なるピストン速度が絶対に必要である。
【００１８】
同時または部分的に同時の圧力減少の場合には、ホイールシリンダからＨＺ及びＴＨＺのそれぞれへの体積流量の結果として、対応する制御または調整によりそのピストンを再調整して、圧力差を維持しなければならない。それによりＨＺまたはＴＨＺからホイールシリンダへと流出する体積は、ＨＺピストンの再調節がなければ、圧力上昇をもたらし、静的に圧力補償をもたらす。このピストン再調整は主にコントローラによって行われ、このコントローラは、必要な圧力差を計算して、それに従ってＨＺの吸入容積を決定し、この目的のために、ＨＺ圧力を使用し、圧力モデルを有利に使用する。ＨＺピストン及びＴＨＺピストンのそれぞれの再調整においては、ＨＺ圧力またはＴＨＺ圧力が、常に、開状態の電磁弁または切り換え弁を介してＨＺまたはＴＨＺに瞬間的に接続されるすべてのホイールシリンダの最小圧力レベル未満となるようにしなければならない。同じことが同時の或いは部分的に同時の圧力増大にも当てはまる。ここで、コントローラは、圧力上昇の圧力レベルを定める。それに対応して、ＨＺ圧力及びＴＨＺ圧力のそれぞれが、圧力増大のためのホイールブレーキのホイールシリンダの容積を考慮に入れるべくピストン行程及びピストン速度によって再調整される。ＨＺピストンの再調整においては、ＨＺ圧力及びＴＨＺ圧力のそれぞれが圧力減少前には開状態の電磁弁によってＨＺまたはＴＨＺに瞬間的に接続されるすべてのホイールシリンダの最大圧力レベルの範囲内となるようにし且つ圧力減少ｐｒｅｄ中には最も下側のホイールの目標圧力を下回るようにしなければならない。目標圧力に達するときにだけ、ＨＺ圧力がこの値に調整される。
【００１９】
個々のホイールの圧力−容積特性を知っておくことは、同時、部分的に同時、及び、非同時の圧力増大において、並びに、同時または部分的に同時の圧力減少において、非常に重要である。この特性は、対応するピストン行程にわたって容積を測定してＨＺ圧力及びＴＨＺ圧力のそれぞれを知ることにより、車両が静止した状態で各ホイール毎に間隔をもって記録される。手続きは、ホイールシリンダ圧力がＨＺ内またはＴＨＺ内の圧力に対応するように比較的小さな動態を伴って行われる。
【００２０】
周知のように、非常に動的な手続きの場合、通常は電磁弁である切り換え弁とホイールシリンダへの液圧ラインとにおける流れ抵抗の結果として、圧力増大及び圧力減少の両方において圧力制御に大きな圧力差が存在する。いずれの場合にも、コントローラは、制動瞬間に比例するホイールブレーキでの圧力変化を決定する。従って、電磁弁の出力に圧力トランスデューサも有する従来のＡＢＳ／ＥＳＰシステムは、静的においてのみホイール圧力を測定できる。動的な測定においては、圧力モデルが使用されるが、精度が限られる。また、圧力センサを各ホイールごとに設置するのは面倒である。しかしながら、ピストン制御を伴う本発明に係るシステムでは、圧力−容積特性の知識により、動態が異なる場合でもホイールシリンダ圧力を正確に調整できる。
【００２１】
同時に、部分的に同時に、或いは、非同時に生じる圧力増大及び圧力減少の場合には、２つ以上のホイールシリンダが同時に動作される。コントローラによって予め決定される圧力差は、ホイールの圧力−容積特性により、対応するピストン行程へと変換される。更なる圧力モデルを用いて、ホイールシリンダ圧力が常に計算される。１つのホイールのための目標圧力に達すると直ぐに、それぞれの電磁弁が閉じられる。その後、残りのホイールシリンダを動作させるためにＨＺまたはＴＨＺのピストンが更に移動する。最後のホイールシリンダを調整すべき場合には、圧力−容積特性から既に計算されたピストン行程によって圧力制御が行われる。この後、最後のホイールブレーキの電磁弁を閉じることもできる。
【００２２】
ピストン制御のための圧力モデルは、それがホイールシリンダ圧力の計算及び推定に役立つため、同時及び非同時の圧力減少及び圧力増大に関連して本発明に係るブレーキシステムにとって非常に重要である。このようにして計算されるホイールシリンダ圧力は、２／２方向電磁弁（切り換え弁）の閉塞時間及び開放時間の両方を計算するために使用され、多重プロセスにおける圧力コントローラの調整量の実際の値としても使用される。また、圧力モデルからのホイールシリンダ圧力は、上位調整構造（例えば、ＡＢＳ／ＥＳＰ、ＡＣＣ等の運転者支援機能）で使用される。
【００２３】
ＨＺ圧力またはＴＨＺ圧力をまず最初にホイールシリンダの圧力変化前に調整されるべきホイールシリンダの初期圧力にほぼ調整するのが有利であるため、ホイールシリンダ圧力を絶えず計算して記憶することが必要である。この作業も圧力モデルによって行われる。
【００２４】
従って、圧力モデルは、特に同時または部分的に同時の圧力減少及び圧力増大に関連して、調整動態、これに関連して生み出されるノイズ、及び、調整精度において極めて重要である。
【００２５】
圧力モデルは、ＨＺ圧力及びＴＨＺ圧力をそれぞれ入力信号として使用する。その後、入力信号から、圧力モデルにより、様々なホイールシリンダ圧力が計算される。例えば、これに関連して、等価流れ抵抗、等価ラインインダクタンス、及び、圧力−容積特性などのモデルパラメータを温度（例えば、周囲温度または電磁弁の別個の温度センサ）によって適合させることができる。送信挙動で変化が生じる場合には、適合によってモデルのパラメータを適合させることもできる。
【００２６】
同時または部分的に同時の圧力変化の手続きは、通常のＡＢＳ／ＥＳＰブレーキシステムの場合には比較的稀であり、非対称な或いは不均一な地面などの限られたケースでむしろ行われる。従って、マルチプレクサが１つのホイールシリンダから次のホイールシリンダへと可能な限り高速で切り換わることができることが非常に重要である。これは、ピストン速度、従って圧力変化の速度が非常に高く且つ可変調整され得るため、また、極端なケースではこのようにしてピストンを最大動態を伴って制御できるため、可能となる。可変性のおかげにより、通常のケースでは、ピストン速度を減速でき、また、極端なケースでのみ最大動態にアクセスできる。また、ピストン行程の開始と電磁弁の開閉との間の切り換え時間は、制御されるべき圧力差とホイールシリンダの絶対圧力とによって決まる。
【００２７】
ＨＺ及びＴＨＺのそれぞれを設計する際には、電磁弁または切り換え弁が閉じられた状態でＨＺまたはＴＨＺが可能な限り硬質な構造を形成するようにしなければならない。これは、ＨＺ及びＴＨＺのそれぞれの弾性及び剛性が切り換え時間に大きな影響を与えるからである。従って、ＨＺ及びＴＨＺのそれぞれを関連する液体体積及び接続チャネル、例えばＲＬと共に可能な限り剛体として確保することにより、切り換え時間を非常に短くすることができる。
【００２８】
ホイールシリンダ圧力とＨＺ圧力またはＴＨＺ圧力との比較は、圧力モデルによって計算されるホイールシリンダ圧力をチェックし、必要に応じて修正するために、比較的長い時間間隔で行われる。従って、ピストンが静止して電磁弁が開いた状態で、特定の圧力応答時間後に、静的な釣り合わせが行われる。この静的な釣り合わせは、圧力モデルの構造に起因して、付加的な適合ルールまたは圧力モデルの拡張を伴わずに自動的に行われる。また、チェックは、コントローラによって予め決定されるホイールスリップまたはホイール加速度に達しない場合にも行われ得る。また、同時または部分的に同時の圧力変化を伴わずに、圧力−容積特性とコントローラ要求に比例する対応するピストン調整とに基づいてのみ動作することも可能である。
【００２９】
平行、すなわち独立した圧力制御のために１２個の電磁弁と幾つかの圧力トランスデューサとを使用する従来のＡＢＳ／ＥＳＰコントローラとは異なり、本発明に係るＭＵＸ調整器を用いると、４つの電磁弁と１つの電気モータとを用いるだけで、作動チェーン圧力モデル、ＡＢＳ／ＥＳＰコントローラ、優先順位付けデバイス、及び、非常に動的で正確な圧力制御または圧力調整により、等価な或いは更には良好な圧力コントローラが可能である。個々のモジュールの個々の作業については以下で更に詳しく説明する。
【００３０】
ＡＢＳ／ＥＳＰコントローラの場合と同様に、全体の機能がフェイルセーフでなければならない。この目的のために、第２のコンピュータユニットＭＣＵ２が並列に接続されるのが好ましく、第２のコンピュータユニットＭＣＵ２は、入力信号、出力信号、または、中間信号を計算し、或いは、計算結果を妥当性検査によって判断する。
【００３１】
欧州特許第０６７２４４７５号には、経路シミュレータが使用されるブレーキシステムが記載されている。本発明に係るブレーキシステムも経路シミュレータを備えることができる。しかしながら、経路シミュレータは、コストによる理由で省かれる。この場合、電気的なドライブ及びブレーキペダルとブレーキブースタとの間の機械的接続によって、ブレーキペダルへのフィードバックを行うことができる。記載されたブレーキシステムを、ブレーキペダルへの機械的接続を何ら伴わない完備したブレーキ・バイ・ワイヤシステムとして使用することもできる。また、記載されたブレーキシステムの故障の場合に更なる切り換え弁を介して対応する圧力を供給するＥＨＢに類似するＴＨＺをブレーキシステムと並行して使用することも考えられる。
【００３２】
以下、図面を用いて本発明を更に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】圧力制御のための作動機構の基本構造を示している。
【図２】圧力モデルのブロック図である。
【図３】想定し得るソフトウェア構造の信号フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、ＨＺ及びＴＨＺのそれぞれ１４と、ＥＣモータ１０と、プランジャロッドピストンを駆動するためのスピンドル１１と、スピンドルリセットデバイス１２と、ピストンの位置を決定してロータ位置及びピストン行程をそれぞれ測定するための回転角トランスデューサ１３とからなる本発明に係るブレーキシステムの基本構造を示している。
【００３５】
特定の圧力を形成するためにピストンが動作命令を受ける場合には、性能マップに予め記録されて記憶された圧力−容積特性を使用して、プランジャロッド回路中の位置トランスデューサ１３及び圧力トランスデューサ１９を介して、対応するピストン動作が行われる。ブレーキ動作において一般にそうである以下の短い一定の圧力を用いて、記憶された性能マップデータとの相関比較が新たな測定データに基づき行われる。ずれがある場合には、車両がその後に静止するときに各ホイールブレーキごとの圧力−容積特性が再び個別に記録され、性能マップが修正される。例えば１つのホイールシリンダでずれが大きい場合には、技術的支援がアドバイスされる。
【００３６】
ＨＺで発生される圧力及びＴＨＺで発生される圧力のそれぞれは、ライン１５、１６に沿って、プランジャロッドピストン及び浮動ピストンから２／２方向電磁弁１７ａ〜ｄを介してホイールシリンダ１８ａ及び１８ｄへと伝わる。プランジャロッド及び浮動ピストンの代わりに、他のピストン配置またはスプリングによる結合を使用することもできる。プランジャロッドピストンがスピンドルに対して強固に接続されるのが有利であり、それにより、急速な圧力減少の場合であってもプランジャロッドピストンを駆動モードから引き込むことができる。
【００３７】
これに関連して、ＨＺからライン１５、１６中の電磁弁１７ｉ（この場合、ｉ＝ａ、ｂ、ｃ、ｄ）までの流れ抵抗ＲＬの大きさ設定、及び、その後の電磁弁及びホイールシリンダへの液圧接続部における流れ抵抗ＲＶの大きさ設定は、極めて重要である。抵抗ＲＬ、ＲＶはいずれも低くなければならず、その場合、接続部ＲＬはＲＶよりもかなり低くなければならず、また、電磁弁からホイールシリンダＲＶＲまでの流れ抵抗は電磁弁と比べて小さくなければならず、好ましくは、
ＲＬ≦ＲＶ／係数。
ここで、係数は、室温で１．５〜５でなければならず、特に１．５〜３である。ライン１５、１６を伴う２／２方向電磁弁１７ａ〜ｄ及び圧力トランスデューサ１９はブロックに組み込まれるのが好ましく、その目的のため、ＨＺまたはＴＨＺを組み込むこともできる。
【００３８】
圧力を減少させるための作動命令が発せられる場合には、圧力調整がピストン行程にわたって行われ、その後、圧力測定との釣り合いがとられる。圧力の増大及び減少は通常のＢＫＶ機能に対応する。この目的のため、前述の欧州特許第６７２４４７５号に記載されているように、例えばコンポーネントペダル、ペダル経路トランスデューサ、経路シミュレータにより増幅が必要である。しかしながら、欧州特許第６７２４４７５号のブレーキシステムは、圧力制御及び圧力変調を含み、前述したすべての構成要素を必要としない。
【００３９】
ここで、例えばＡＢＳ／ＥＳＰ機能において圧力変調が行われる場合には、ＭＵＸ機能がＯＮに切り換えられる。例えば、ＨＺまたはＴＨＺ１４が既にモータ１０を介してライン１５、１６及びホイールシリンダ１８ｂ、１８ｄで特定の圧力を発生させた後にホイール１８ａで圧力が減少されなければならない場合には、電磁弁１７ｂ〜１７ｄが閉じられる。
【００４０】
調整器によって予め決定される圧力減少ｐｒｅｄが対応するピストン行程にわたって得られる場合には、電磁弁１７ａが閉じられ、ＨＺ及びＴＨＺのピストンが調整器によって予め決定される目標位置へと移動する。この後に例えばホイールシリンダ１８ｄで圧力減少ｐｒｅｄが存在する場合には、電磁弁１７ｄが開き、ピストンが目標値ｐｕｐのための新たな目標位置へと駆動される。同時の或いは部分的に同時の圧力減少ｐｒｅｄがホイールシリンダ１８ａ、１８ｂで行われるべき場合には、電磁弁１７ａ、１７ｂに電流が流れず、従って、電磁弁１７ａ、１７ｂが開位置へ切り換えられ、電磁弁１７ｂ、１７ｃが閉じられる。この場合も、ピストンが新たな目標位置へ移動する。圧力変調のためのこれらの手続きは、モータ及び電磁弁における特別な切り換え状態を伴って極めて急速に行われる。これらが図２及び図３に記載される。
【００４１】
図２は、個々のホイールシリンダ圧力を計算するための想定し得る圧力モデルを示す。圧力モデルは、入力信号１２１として、過渡状態のみにおけるホイールブレーキ内のホイール圧力に（静的に）対応するＨＺ圧力ｐＨＺ（ｔ）を利用する。モデル１２２〜１３１は、４つのホイールブレーキを有する車両に関しては４回実施される。或いは、圧力モデルは、記憶された或いはファイルされたＨＺの圧力−容積特性１３２によってＨＺ圧力１２１を計算することができる。このようにすると、対応するＨＺ設定またはピストン行程によってホイール圧力を動的に調整することができる。圧力モデルの目的は、ホイールシリンダ圧力ｐＲ（ｔ）の動的で非常に高頻度の推定値を得ることである。個々の信号及び信号ブロックの機能については以下で更に詳しく説明する。
【００４２】
ＨＺのピストン行程及びピストン位置ｓｋ（ｔ）１３５は、圧力モデル１０３のための入力信号として使用される（図３も参照）。ＨＺ１３３内の容積は、ピストン行程ｓｋ（ｔ）１３５及びホイール１２９．１〜１２９．３での容積から、加重点１３４によって計算される。ホイール容積という用語は、本発明との関連では、ＨＺの作用チャンバ及びラインを含むホイールブレーキの容積を意味するべく理解される。ＨＺ圧力ｐＨＺ（ｔ）１２１は、ＨＺの容積−圧力特性１３２によって計算される。シミュレートされた信号１２１による圧力センサのＨＺ圧力信号の調整も考えられる。この作用は、ＨＺのピストン位置が特性１３２によって特定の圧力と関連付けされるため、圧力センサ故障を診断する役目を果たす。モータの相電流を診断目的で使用することもできる。
【００４３】
ここで、ＨＺ圧力が圧力モデルの入力信号として使用されれば、信号経路１３５〜１２１は必要ない。この場合、ＨＺ圧力１２１は圧力センサから直接に得られる。
【００４４】
差圧１２２は、ブレーキ流体の質量及び／または慣性を表すモデルブロック「液圧等価インダクタンス及びラインインダクタンス」１２３と積分器１２６とを介して流量Ｑをもたらす加重サイトによって得られる。信号ブロック１２７は、ＨＺから弁を介してブレーキパイプを通じてホイールシリンダへと至る液圧経路の流れ抵抗を考慮に入れる。モデルパラメータ等価流れ抵抗Ｒは、ピストン−シリンダシステム１４、ＨＺから切り換え弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを介してホイールブレーキのホイールシリンダへと至る経路の層流状態下での液圧抵抗に対応する。また、信号ブロック１２７は、ピストン−シリンダシステム１４、ＨＺから切り換え弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを介してホイールブレーキのホイールシリンダへと至る液圧経路中の流れ関係の重み付けを層流／乱流態様で表すパラメータ（カッパ）を考慮に入れる。ホイールでの実際の容積１２９は第２の積分器１２５を介して圧力流量Ｑ１２６から得られ、これから、ホイールシリンダ及び接続されるブレーキパイプの容量及び剛性を表すホイールシリンダの容積−圧力特性１３０により、ホイールの圧力１３１が得られる。また、圧力モデル１０３（図３参照）では、特にシール等のために実際に生じるヒステリシスをシミュレートする可能性が存在する。これにより、圧力モデルの推定精度が向上する。これに関連して、使用される圧力−容積特性は、車両始動時に静的に適合されて記録され、関連する関数パラメータと共に関数として或いはテーブルとしてファイルされ／記憶される。
【００４５】
図３は、ソフトウェア構造の想定し得る信号フロー図を示す。参照符号１０１は、図１に詳しく示されるアクタｐＨＺ（ｔ）＝ｆ（ｓｋ（ｔ））を示す。アクタのセンサ技術は、回転角トランスデューサにより行われる評価によってＨＺ圧力１２１及びＨＺピストン行程１３５を供給する。また、ドライバ目標圧力、ペダル位置、エンジン相電流、バッテリー電流などのセンサ信号は、ここで挙げられていないが、考慮に入れることができる。
【００４６】
圧力モデル１０３は、様々なホイールブレーキ圧力１３１を、信号１２１、１３５から、ＨＺの時間的圧力プロファイルｐＨＺ（ｔ）の関数として、及び／または、ＤＫピストン行程ｓｋ（ｔ）の関数として、或いは、両方の関数として計算する。ここで、ｐＲ（ｔ）＝ｆ（ｐＨＺ）またはｐＲ（ｔ）＝ｆ（ｐＨＺ，ｓｋ）またはｐＲ（ｔ）＝ｆ（ｓｋ）である。
【００４７】
適合により、例えば等価流れ抵抗、等価ラインインダクタンス、及び、圧力−容積特性、または、ホイールシリンダ並びにＨＺ及びＴＨＺの圧力−容積特性などの圧力モデル１０３のモデルパラメータが、ブロック１０２において、温度により、例えば車両周囲温度により、または、温度センサにより測定される或いは電磁弁での温度または電磁弁の温度に比例する抵抗測定値によって適合される。これに関連して、システム開発中に温度実験において適合命令を決定して記憶することができる。また、前述したヒステリシスシミュレーションのパラメータを温度に応じて適合させることができる。例えばライン長さ或いは電磁弁のＯＮ及びＯＦＦの切り換え時間などの様々な車両固有のパラメータを、車両の最初の始動中に測定することができ、或いは、データファイルからプログラミングできる。この目的のために、モデルパラメータが温度に応じてテーブルにファイルされ、或いは、モデルパラメータが計算されてモデルへ送信される。例えば、送信挙動で変化が生じる場合には、適合によって、モデルのパラメータを適合させることもできる。圧力モデルが実際に測定された値と異なる場合には、圧力モデルの調整、従って、圧力モデルのパラメータの調整を連続して或いは比較的短い時間間隔で繰り返し行うことができる。特にＥＳＰ／ＡＢＳ１０４または他の上位のコントローラの場合の圧力変調に関連して、圧力モデルは、絶えず更新され、圧力設定の精度にとって非常に重要である。圧力モデルからのホイールシリンダ圧力ｐＲ（ｔ）はＡＢＳ／ＥＳＰコントローラへ送られる。ＥＳＰ／ＡＢＳコントローラ１０４、及び、特に圧力制御・圧力調整１０６は、ホイールブレーキ圧力ｐＲ（ｔ）に合わせて量を調整する際に参照される。ＥＳＰ／ＡＢＳコントローラは、ホイール速度、横加速度、ヨーレートなどのＡＢＳ／ＥＳＰセンサ信号に基づいてホイールブレーキ目標圧力ｐｄｅｓ（ｔ）を計算し、ホイールブレーキ圧力ｐＲ（ｔ）を計算する。或いは、ホイールブレーキ目標圧力ｐｄｅｓ（ｔ）は、単なる差圧であってもよく、または、その情報内容に応じて圧力勾配により引き上げられてもよい。無論、ホイールブレーキ目標圧力は各ホイールごとに個別に計算される。
【００４８】
圧力コントローラ１０６のプロセス／シーケンスの優先順位を付けるため、機能ブロック「優先順位付けデバイス」１０５も圧力調整器の上流側に接続され、この機能ブロック「優先順位付けデバイス」１０５は、優先順位を決定するために使用される様々な信号１０８、例えば、ホイールスリップ、車両横方向動態のパラメータ、圧力調整偏移等に基づいてホイール選択１０９を行う。ホイール選択は、いずれのホイールブレーキの何の圧力を圧力コントローラ１０６が次に調整しなければならないのかを圧力コントローラ１０６へ指定する。例えば、圧力減少要求は、他のホイールで要求された圧力減少よりも高い優先順位を有し、従って、最初に実施される。また、例えば、１つのホイールで２つの圧力増大を連続して行うことは、その間に他のホイールで作業を果たしてしまっていなければ許容されない。また、優先順位付けは、個々のホイールの圧力増大または圧力減少が行われなければならないのか或いはホイール同時の圧力増大または圧力減少が行われなければならないのかどうか、及び、これに幾つのホイールが関与されるのかに関する決定を伴う。ホイール速度、ホイール加速度、曲線走行、μジャンプ（プラス及びマイナス）、μ分割車道（μｓｐｌｉｔ  ｃａｒｒｉａｇｅｗａｙ）、及び、調整の時間は、優先順位付けのための基準として使用されるのが好ましい。例えば、第１の制御サイクルにおいて、所望のスリップ或いはホイール加速度閾値を幾つかのホイールで超えたことが見出される場合には、それに対応して、関与するホイールの数が同時に或いは部分的に同時に切り換えられる。１つのホイールの圧力減少中に、他のホイールでより高いホイール加速度、例えば５Ｇを伴って目標スリップを超えることが見出される場合には、これが部分的に同時に調節される。制御サイクルがほぼ完了される場合には、もはや切り換えが行われない。同時または部分的に同時の作動における加速度及びスリップのためのそれぞれの目標値は、曲線走行において、完全な安定性を維持するべく、より小さな値の方へ変えられる。より高い同時の新たなホイール加速度では、例えば、車道の摩擦係数の対応する変化の結果として、対応するスリップ値に伴い、同時動作または部分的に同時の動作への切り換えを行うこともできる。すなわち、制動距離の利得または運転の安定性が達成され得る或いは既に存在するすべての場合において、同時動作または部分的に同時の動作への切り換えを行うことができる。
【００４９】
図２及び図３に示されるようなそれぞれの時間的シーケンスは、その後、圧力制御・制御デバイス１０６によって計算される。ここで、必要とされるＨＺピストン行程が、ホイールシリンダのヒステリシスを考慮に入れて、記憶された圧力−容積特性から計算される。その後、理想的に下位の位置コントローラが、制御信号１１によって所望のピストン行程を調整する。この目的のため、それぞれの切り換え弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが正しい時間的シーケンスで選択される１１０。
【００５０】
圧力モデル１０３が今後のホイール圧力を推定するために使用されることは完全に実現可能である。これは、正しい弁切り換えポイントを計算するために圧力制御１０６にとって特に重要となり得る。これに関連して、決定された値を一時的にメモリに記憶することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１−９  調整サイクルの段階
ｐＨＺ  主シリンダ圧力
ｐＲ  ホイールシリンダ圧力
ｐｄｅｓ  ホイールシリンダ目標圧力
ｐｂｕｉ  圧力増大
ｐｒｅｄ  圧力減少
ｐ＊ｒｅｄ  圧力減少時の圧力変化速度
ｐ＊ｂｕｉ  圧力増大時の圧力変化速度
ｓｋ  ＨＺピストン行程
ｓ＊ｋ  ＨＺピストン速度
Ｔｅ  弁閉塞前の過渡時間
ＴＵｍ  弁を開くためのピストン行程の開始前の切り換え時間
ＴＭＵＸ  １つ以上のホイールに作用する目標圧力を調整するための総時間
ｔｖ  電磁弁を閉じるための遅延時間
ａ  弁閉塞前の過渡時間を伴う圧力−時間挙動における過渡プロファイル
ｂ  過渡時間を伴わないハードな弁閉塞を伴う圧力−時間挙動における過渡プロファイル
ＭＶｉ  電磁弁／切り換え弁
ＵＭＶ  ２／２方向電磁弁における電圧曲線
ＲＬ  ＨＺ及びＴＨＺから電磁弁／切り換え弁までのラインにおける流れ抵抗
ＲＶ  電磁弁における流れ動抵抗
ＲＶＲ  電磁弁からホイールシリンダまでの接続ライン
Ｒ  ＲＶ＋ＲＶＲ＋ＲＬ
１０  ＥＣモータ
１１  スピンドル
１２  スピンドルリセット
１３  回転角トランスデューサ（位置トランスデューサ）
１４  ＨＺ及びＴＨＺ
１５  プランジャロッドピストンからの圧力ライン
１６  浮動ピストンからの圧力ライン
１７ａ−１７ｄ  切り換え弁としての２／２方向電磁弁
１８ａ−１８ｄ  ホイールシリンダ
１９  圧力トランスデューサ
１０１  電子機器におけるアクタハードウェア及びセンサ技術
１０２  ソフトウェア機能ブロック「計算命令及び圧力モデルパラメータの適合」
１０３  ソフトウェア機能ブロック「圧力モデル」
１０４  ソフトウェア機能ブロック「ＡＢＳ／ＡＳＲ／ＥＳＰコントローラ」
１０５  ソフトウェア機能ブロック「優先順位」
１０６  ソフトウェア機能ブロック「圧力制御及び調整」
１０７  ＥＳＰ／ＡＢＳセンサ技術のセンサ信号
１０８  優先順位を決定するための信号
１０９  ホイール選択を指定するための信号
１１０  切り換え弁の作動
１１１  モータの作動
１１２  ホイール目標圧力ｐｄｅｓ（ｔ）
１２１  主シリンダ圧力ｐＨＺ（ｔ）
１２２  圧力流れを決定するための差圧
１２３  液圧ラインインダクタンス
１２４  ｄＱ／ｄｔ
１２５  積分器
１２６  流量Ｑ
１２７  ピストンシリンダシステム（１４、ＨＺ）から切り換え弁（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）を介してホイールシリンダへと至る経路の流れ抵抗
１２８  １２７における圧力減少
１２９．１  ホイールでの実際の容積
１３０  ホイールシリンダ及び関連する接続ラインの容積−圧力特性（容量）
１３１  ホイールシリンダ圧力ｐＲ（ｔ）
１３２  閉じられた切り換え弁を伴う主ブレーキシリンダの容積−圧力特性（容量）
１３３  主ブレーキシリンダでの実際の容積
１３４  加重ブロック
１３５  ＨＺピストン行程ｓＫ（ｔ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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