(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の容積貯蔵器と、弁を介してこの第１の容積貯蔵器と結合されている第２の容積貯蔵器とを備えた油圧装置内の圧力変化を推定する計算方法において、
ａ）第１および第２の容積貯蔵器が圧力ｐ０の平衡状態から、第１の容積貯蔵器の圧力ｐ０が圧力ｐ１に上昇したときに、第１および第２の容積貯蔵器間の圧力差Δｐ＝ｐ１−ｐ０を計算する計算ステップと、
ｂ）所定の時間間隔内に弁を介して第１および第２の容積貯蔵器間において交換される油の体積ΔＶを計算する計算ステップとを備え、前記交換される油の体積ΔＶは、前記所定の時間間隔の開始時に存在する前記圧力差Δｐの値に基いて、計算されており、
ｃ）第１および第２の容積貯蔵器内が同じ圧力となるために、第１および第２の容積貯蔵器の間で交換すべき油の体積ΔＶｅｑを計算する計算ステップと、
ｄ）ステップｂ）において計算された油の交換体積ΔＶの値が、ステップｃ）において計算された交換すべき油の体積ΔＶｅｑの値よりも大きいとき、油の交換体積ΔＶの値を交換すべき油の体積ΔＶｅｑの値に置換するステップと、
ｅ）ステップｄ）において決定された油の体積の値を、第１及び第２の容積貯蔵器の油の体積の変化として推定し、該油の体積の変化に基づいて、第１および第２の容積貯蔵器の圧力変化を決定する決定ステップと、
を有し、
ステップｂ）において、前記制御ユニットは、第１および第２の容積貯蔵器間の圧力差Δｐから下記ベルヌーイの式により、
Δｑ＝α＊Ａ＊（２／ρ）1/2＊Δｐ1/2
（ここで、αは流量係数、Ａは弁の形状断面積、ρは液体の密度）
第１の容積貯蔵器から第２の容積貯蔵器への油の体積流量Δｑを計算し、
また、この油の体積流量Δｑと、前記所定時間間隔内の弁の開放時間との積により、前記交換される油の体積ΔＶを求め、
前記制御ユニットのメモリには、第１の容積貯蔵器の油の体積が、その中にかかっている圧力の関数として示された第１の表と、第２の容積貯蔵器の油の体積が、その中にかかっている圧力の関数として示された第２の表と、平衡状態にある油圧装置の圧力がその油の体積の関数として示された第３の表とを含み、
ステップｃ）において、前記制御ユニットは、
第１の表に基づいて、前記圧力変化が発生する前の第１の容積貯蔵器の油の体積ＶA0＝ｆA（ｐ0）と、変化された圧力ｐ1に対応する第１の容積貯蔵器の油の体積ＶA1＝ｆA（ｐ1）とを決定し、第１及び第２の容積貯蔵器の油の体積間の差ΔＶAを決定し、
前記制御ユニットは、さらに、このように変化された全体体積変化ΔＶAに対する平衡圧力ｐeqを第３の表に基づいて決定し、
この平衡圧力ｐeqに対応する第１の容積貯蔵器の油の体積ＶAeqを、第１の表により決定し、
第１および第２の容積貯蔵器の間で交換すべき油の体積ΔＶeqを、
差ΔＶeq＝ＶA1−ＶAeqにより求め、
ステップｅ）においては、当該ステップで推定された第１及び第２の容積貯蔵器の油の体積の変化に基づいて、第１及び第２の表を用いて、第１および第２の容積貯蔵器の圧力変化を決定する、計算方法。
【請求項２】
請求項１に記載された計算方法において、
前記制御ユニットは、前記油圧装置が平衡状態になるまで、前記ステップを反復し、前記圧力変化に基づき、油の体積交換の後に形成される第１及び第２の容積貯蔵器間の圧力差を決定する、計算方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された計算方法において、
第１の容積貯蔵器が自動車のブレーキ回路であり、
第２の容積貯蔵器が自動車の車輪の１つまたは複数のブレーキ室により形成されている計算方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は弁を介して結合された少なくとも２つの容積貯蔵器を含む油圧装置のモデル化方法または装置、すなわち外部変化に応答して発生するこの装置の圧力または容積（油の体積）変化の評価方法または装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなモデル化方法はとくに自動車のアンチロック制御装置において使用される。このような装置がたとえばドイツ特許公開第４３４０９２１号、ドイツ特許公開第４０１２１６７号またはドイツ特許公開第４０３０７２４号から既知である。
【０００３】
自動車のブレーキ装置は、主ブレーキシリンダ、車両車輪内のブレーキ室、および主ブレーキシリンダをブレーキ室と結合するブレーキ回路を備えた油圧装置を形成する。これらの構成部分は複数の容積貯蔵器とみなすことができ、この場合、各容積貯蔵器は、その容積、その圧力、および他の容積貯蔵器とのその結合をモデル化のために完全に利用することができる。アンチロック制御装置は周期的に作動する電子回路であり、電子回路は複数のセンサにより主ブレーキシリンダ内の圧力ならびに車輪の運動特性を測定しかつ主ブレーキシリンダと車輪ブレーキ室との間に配置されている入口弁の操作によりブレーキ圧力を設定してたとえば回転速度または滑りのような車輪の希望の運動特性をできるだけ正確に達成しようとする。このために、車輪ブレーキ室が弁の（一時的な）開放によりブレーキ回路の一部と結合され、ブレーキ回路が弁の開放の前に車輪ブレーキ室内にかかっている圧力より高い圧力または低い圧力を有するとき、車輪ブレーキ室内に設定されている圧力を評価できることが必要である。この場合、制御回路の周期的作動方式により、制御回路は所定の時間間隔でのみ評価すべきパラメータの新しい値を測定可能であるという問題が発生する。回路により行われる制御は、新しい値が使用できるまではこのパラメータ値を使用しなければならないが、実際にはこのパラメータ値は２つの測定時点の間で連続的に変化している。この結果、制御において系統的エラーが発生する。
【０００４】
弁を介して相互に結合されている２つの容積貯蔵器を考えた場合（図１参照）、圧力が高いほうの容積貯蔵器から圧力が低いほうの容積貯蔵器への油の体積流量ｑはベルヌーイの式により次のように与えられる。
【０００５】
ｑ＝α＊Ａ＊（２／ρ）1/2＊Δｐ1/2
ここでαは流量係数およびＡは弁の形状断面積、ρは液体の密度およびΔｐは弁の両側の差圧である。この式または油圧装置のモデル化のための対応する式を使用した場合、２つの測定時点の間では前の時点に測定されたパラメータ値のみが使用されるが、実際装置においては、２つの容積貯蔵器の間を移動する油の体積（体積流量）は２つの測定時点間で圧力差を均等化するように働き、この均等化された圧力差が一方で体積流量ｑを低下させる。したがって、モデル化においては常により大きな体積流量が計算される。これによりモデルの連続振動が発生し、この連続振動が圧力制御に対するモデルの利用性を制限している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このモデルの連続振動が排除される、油圧装置における圧力または体積変化の評価方法または装置を提供することが本発明の課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は独立請求項の特徴を有する油圧装置内の圧力変化の評価方法および／または装置により解決される。従属請求項はそれぞれこの方法の有利な変更態様を記載している。
【０００８】
本発明のその他の特徴および利点が以下の図面に示す実施態様の説明から明らかである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図４に示す自動車ブレーキ装置は既知であり、したがってここでの説明は、このような装置への本発明による方法の適応を理解するために必要な範囲にとどめておく。
【００１０】
自動車ブレーキ装置は主ブレーキシリンダ１を含み、主ブレーキシリンダ１は高圧配管２を介して３方弁３と結合されている。図示の位置（１）においては３方弁３は高圧配管２を車輪のブレーキ室４と結合し、したがってブレーキ液は車輪室内に流入しかつブレーキ圧力を上昇させることができる。３方弁の第２の位置（２）においては、ブレーキ室４は高圧配管２から遮断されている。第３の位置（３）においては、ブレーキ室４は低圧配管５と結合され、低圧配管５を介してブレーキ液は貯蔵室６および供給ポンプ７へ流出することができる。供給ポンプはブレーキ液を高圧配管２に供給し、これにより高圧配管２内に高い圧力を保持する。（図示されていない）その他の弁および車輪ブレーキ室が弁３および車輪ブレーキ室４に並列に接続されている。
【００１１】
図１は油圧装置をきわめて概略的に示し、油圧装置は容積ＶA，ＶBを有する２つの容積貯蔵室Ａ，Ｂからなり、容積貯蔵室Ａ，Ｂは弁３により分離されかつ異なる圧力ｐA，ｐBを有することができる。この装置はより大きな装置の一部であってもよいことは当然である。自動車の圧力制御の範囲内におけるこの方法の好ましい使用例においては、第１の容積貯蔵器Ａは自動車のブレーキ回路の一部たとえば高圧配管または貯蔵室６を有する低圧配管５である。第２の容積貯蔵器Ｂは自動車の個々の車輪のブレーキ室であってもよい。
【００１２】
各容積貯蔵器Ａ，Ｂに対しならびに全体装置Ａ＋Ｂに対しｐＶ特性曲線ｆA，ｆBないしｆA+Bが存在し、これらの特性曲線を用いて容積貯蔵器内の圧力からそれに付属の容積（すなわち、貯蔵器内の油の体積）Ｖi＝Ｆi（Ｖi）（ｉ＝Ａ，Ｂ，Ａ＋Ｂ）が与えられ、ここでｆA+BはｆAおよびｆBの和である。弁が開かれたときに平衡状態に達した装置圧力に対して次式が適用される。
【００１３】
ｐsystem＝ｐA ＝ｐB ＝ｆA+B（ＶA＋ＶB）
図２および３に基づいて本発明による方法を説明するために、まず油圧装置が平衡状態にあって圧力ｐ0が存在すると仮定する。たとえば供給ポンプの起動のような外部影響により容積貯蔵器Ａ内の圧力がｐ0からｐ1に上昇したとする。図２の特性曲線ｆA（ｐ）から，この圧力変化が、第１の容積貯蔵器の容積（すなわち、第１の容積貯蔵器内の油の体積）がＶA0からＶA1へΔＶAだけ変化したことに対応することを読み取ることができる。したがって、ΔＶAは全体装置の容積変化（すなわち、油の体積変化）でもある。全体装置の特性曲線ｆA+Bにおいて、この容積変化はｐ0とｐ1との間に存在する値ｐeqへの圧力上昇に対応するのみであることがわかる。これは弁２を開いたときに装置内に最終的に設定される平衡圧力である。この値に到達するために、容積Δｖeq（すなわち、油の体積Δｖeq）が容積貯蔵器Ａから容積貯蔵器Ｂに移動されなければならない。
【００１４】
図３は本発明による方法の過程を流れ図で示している。この方法は通常のマイクロプロセッサ制御により処理することができ、マイクロプロセッサ制御は既知であるのでここでは詳細説明は必要ではない。制御装置のメモリは、第１ないし第２の容積貯蔵器の容積がそれぞれその中にかかっている圧力の関数として示された第１の表および第２の表、および平衡状態にある油圧装置の圧力がその容積の関数としてそれから読み取ることができる第３の表を含む。
【００１５】
制御過程の開始時に油圧装置が圧力ｐ0の平衡状態にあるものと仮定する。たとえば供給ポンプの起動のような外部制御過程により第１の容積貯蔵器すなわち高圧配管２内の圧力がｐ1に上昇したとする。第２の容積貯蔵器内の圧力はそのまま値ｐ0を有している。マイクロプロセッサはステップ１０においてまず上記のベルヌーイの式により圧力差Δｐ＝ｐ1−ｐ0に対する第１の容積貯蔵器から第２の容積貯蔵器へ移動する油の体積流量Δｑを計算する。マイクロプロセッサの作業サイクルの範囲内で両方の容積貯蔵器の間で交換される油の体積ΔＶの評価が、ステップ２０において、油の体積流量Δｑとサイクル時間Ｔとの積により、ないし弁３の開放時間がサイクル時間より小さいときは油の体積流量Δｑとサイクルの間の弁３の開放時間との積により行われる。上記のように、このように計算された交換体積は系統的に大きすぎる値である。
【００１６】
したがってステップ３０において、マイクロプロセッサは第１の表に基づいて圧力変化が発生する前の第１の容積貯蔵器の容積（油の体積）ＶA0＝ｆA（ｐ0）、変化された圧力ｐ1に対応する第１の容積貯蔵器の容積（油の体積）ＶA1＝ｆA（ｐ1）を決定し、かつ両方の容積間の差（油の体積間の差）ΔＶAを決定する。制御過程の開始時には第２の容積貯蔵器内の圧力したがってその容積（第２の容積貯蔵器内の体積）はまだ変化されていないので、全体装置の容積変化はΔＶAにより与えられる。マイクロプロセッサはこのように変化された全体容積に対する平衡圧力ｐeqを第３の表を参照することにより決定する（ステップ４０）。この圧力に対応する第１の容積貯蔵器の容積（油の体積）ＶAeqは同様に第１の表により決定される。差ΔＶeq＝ＶA1−ＶAeqは容積貯蔵器間で新しい圧力平衡を達成するために交換すべき油の体積を与える。これは実際に超えてはならない上限である。したがって、マイクロプロセッサはステップ６０において値ΔＶをこの差ΔＶeqと比較し、この差ΔＶeqがより小さい値であることが明らかなとき、ΔＶはこの差ΔＶeqにより置き換えられ（ステップ７０）およびこの作業サイクルに対する容積変化（体積変化）の評価値として使用される。この場合、油圧装置はサイクルの終了時に再び平衡状態に到達する。
【００１７】
ステップ６０においてΔＶが前記差ΔＶeqより小さいことが特定されたとき、その時点の作業サイクルに対してこの方法は終了されるが、油圧装置はまだ平衡状態にはないので、以下の作業サイクルに対してこの方法が反復されなければならない。このサイクルにおいて使用される第１の容積貯蔵器内の圧力値ｐ1および第２の容積貯蔵器内の圧力値ｐ0は、前の作業サイクルの圧力値から、油の交換体積ΔＶの減算ないし加算によりおよびこのようにして得られた油の体積値に対応する、関係ｆAおよびｆ0に基づく両方の容積貯蔵器内の圧力の決定により求められる。関係ｆA，ｆBは、マイクロプロセッサがアクセス可能なメモリ内にあらかじめ表の形で記憶されている。代替態様として、これらの関係ｆA，ｆBはプロセッサにより実行可能なサブプログラムとして形成されてもよく、これらのサブプログラムは容積貯蔵器内の圧力の計算をその容積（油の体積）の関数として行ない、ないし容積貯蔵器内の容積（油の体積）を圧力の関数として行う。
【００１８】
この方法は、弁を介して第１の容積貯蔵器と結合されている複数の第２の容積貯蔵器を有する装置にも使用可能である。
たとえば同じ弁を有するｎ個の同じ第２の容積貯蔵器が存在しかつすべての第２の容積貯蔵器内の初期圧力が同じ場合、これらの第２の容積貯蔵器はｎ倍の容積を有する１つの容積貯蔵器およびｎ倍の断面積を有する１つの弁とみなすことができる。
【００１９】
第２の容積貯蔵器、弁、または初期圧力が異なる場合、これらの第２の容積貯蔵器の各々に対し図３に示す方法ステップを各サイクルにおいて他の容積貯蔵器を考慮することなく実行することができる。次のサイクルの開始前に第１の容積貯蔵器内の圧力ｐ1は第２の貯蔵器内へのすべての油の体積流量を考慮して計算される。
【００２０】
この方法は、新しい平衡状態に到達するか、または、圧力または容積の新たな測定値または評価値が利用可能になるまで、複数のサイクルを介して反復されかつモデルは新たにこれらの測定値または評価値を使用することができる。
【００２１】
本発明による方法が使用される装置の一例が図５に示されている。この装置は自動車のブレーキ装置であり、このブレーキ装置はアンチロック制御または一般に走行動特性制御との関係で使用するのに適している。この装置は主ブレーキシリンダ１を含み、主ブレーキシリンダ１から２つの高圧配管２が、図示の中立状態において開いている切換弁ＵＳＶ１，ＵＳＶ２を介して４つの入口弁ＥＶＨＲ，ＥＶＨＬ，ＥＶＶＬ，ＥＶＶＲに伸長している。入口弁はいわゆる２／２方電磁弁であり、これらの弁は中立状態において開いている。４つの車輪ＨＲ，ＨＬ，ＶＬ，ＶＲのブレーキ室４は配管部分８を介してそれぞれ付属の入口弁の出口ならびに付属の出口弁ＡＶＨＲ，ＡＶＨＬ，ＡＶＶＬ，ＡＶＶＲの入口に接続されている。出口弁は同様に２／２方電磁弁であり、これらの弁は中立状態において閉じられ、その出口は２つの低圧配管５に流入し、低圧配管５の１つは自動車の前車輪に使用され、他の１つは自動車の後車輪に使用される。各低圧配管は貯蔵室６を含みかつ供給ポンプｓＲＦＰ１，ｓＲＦＰ２に接続され、これらの供給ポンプはブレーキ液を低圧配管から高圧配管２に供給する。
【００２２】
（図示されていない）制御回路は各入口弁および出口弁のそれぞれの切換状態をこれらの電磁石の選択的励起により制御する。
ドライバがブレーキペダルを操作したとき、主ブレーキシリンダ１内の圧力したがって開いた入口弁を介して車両ブレーキ室４内の圧力もまた上昇する。制御回路が接続センサにより車輪とくに後車輪ＨＲがロックしそうであることを検出したとき、入口弁および出口弁ＥＶＨＲないしＡＶＨＲがそれらの中立状態から作動状態に切り換わり，この作動状態において入口弁ＥＶＨＲは閉じかつ出口弁ＡＶＨＲは開き，したがって車輪圧力室４内の圧力は再び低下する。
【００２３】
ブレーキ圧力の低下の結果制御回路が再び車輪の自由回転を検出した後に、制御回路は出口弁を再び閉じかつ入口弁をステップ状に短時間開くことにより、ロックしそうになることが新たに検出されるまでないしその間頻繁に車輪ブレーキ室内の圧力を再び上昇する。
【００２４】
ここで本発明による方法により、制御回路は上記の入口弁の短時間開放の間に行われるブレーキシリンダ内の圧力上昇をモデル化することができ、この場合、制御回路は主ブレーキシリンダ１および高圧配管２を第１の容積貯蔵器とみなし、車輪ブレーキ室４をそれぞれ付属の配管部分８を含めて第２の容積貯蔵器とみなしている。
【００２５】
さらに、本発明による方法を車輪ブレーキ室内の圧力の低下においても使用することができ、この場合、車輪ブレーキ室４およびそれに付属の配管部分８が第１の圧力貯蔵器とみなされかつ低圧配管５は貯蔵室６と共に第２の容積貯蔵器とみなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧装置の略示図である。
【図２】図１に示す第１の容積貯蔵器ならびに全体装置の圧力容積特性曲線線図である。
【図３】本発明による方法の流れ図である。
【図４】既知の自動車ブレーキ装置の略示図である。
【図５】本発明による方法が使用される自動車ブレーキ装置の一例を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
１  主ブレーキシリンダ
２  高圧配管
３  ３方弁
４  ブレーキ室
５  低圧配管
６  貯蔵室
７  供給ポンプ
８  配管部分
Ａ  弁の形状断面積
Ａ，Ｂ  容積貯蔵器
ＡＶＨＲ，ＡＶＨＬ，ＡＶＶＬ，ＡＶＶＲ  出口弁
ＥＶＨＲ，ＥＶＨＬ，ＥＶＶＬ，ＥＶＶＲ  入口弁
ｆA，ｆB，ｆA+B 圧力容積特性曲線
ＨＲ，ＨＬ，ＶＬ，ＶＲ  車輪
ｐA，ｐB，ｐ0，ｐ1，ｐeq，ｐsystem  圧力
ｑ，Δｑ  容積流量
ｓＲＦＰ１，ｓＲＦＰ２  供給ポンプ
Ｔ  サイクル時間
ＵＳＶ１，ＵＳＶ２  切換弁
ＶA，ＶB，ＶA+B，ＶA0，ＶA1，ＶAeq 容積
α  流量係数
Δｐ  差圧
ΔＶ，ΔＶA，ΔＶeq  容積変化
ρ  液体の密度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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