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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1, ein entsprechendes Verfahren gemäß Anspruch 14 sowie Beschleunigungssensoren
gemäß den Ansprüchen 9 und
13.
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Bei
direkt messenden Reifendruckkontrollsystemen kommuniziert eine rad-
oder reifenmontierte Elektronik mit einer fahrzeugfesten Empfangs- bzw.
Auswerteeinheit. Momentan erfassen Radelektroniken in regelmäßigen Zeitabständen eine
Beschleunigung, ebenso wie Druck und Temperatur. Die Auswerteeinheit
empfängt
Datentelegramme und ordnet sie mithilfe eines mitgesendeten Identifizierungscodes
einer bestimmten Radelektronik zu. Es wäre zwar möglich, aus dem Identifizierungscode
auf eine bestimmten Radposition am Fahrzeug zu schließen, zum
Beispiel „vorne
links", allerdings
setzt diese Art der Positionsbestimmung voraus, dass sich die Radpositionen
beispielsweise nach einem Reifenwechsel nicht verändern. Wird
ein altes durch ein neues Rad ersetzt, muss zudem darauf geachtet werden,
dass die Radelektronik des neuen Rades entsprechend der vorgesehenen
Position das Rades am Fahrzeug eingestellt wird. Dies erfordert
eine entsprechende Programmierung der Radelektronik.
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Zur
Positionsbestimmung eines Rades können auch so genannte Triggerantennen
benutzt werden. Das US-Patent
US
5,880,363 beschreibt ein System, bei dem mittels eines
Langwellensignals genau eine Radelektronik zur Emission eines Datentelegramms
mit einem speziellen Identifikationssignal angeregt wird. Durch
zyklisches Anregen aller Radpositionen werden die Identifikationscodes
der zugeordneten Radelektroniken erfasst. Die hierfür speziell hierfür erforderlichen
Lang wellenantennen auf der Fahrzeugseite und Langwellenempfangseinheiten auf
der Radseite verursachen jedoch zusätzliche Kosten.
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Bei
einer anderen Vorgehensweise wird eine Feldstärke eines von einer Radelektronik
ausgesendeten Funktelegramms analysiert, das von dem Fahrzeug empfangen
wird. Das Europäische
Patent
EP 0 763 437
B1 beschreibt ein System, bei dem die Feldstärke des
Funktelegramms mittels vier, jeweils in Radnähe montierter Antennen analysiert
wird. Der Einbauort der Antenne mit der höchsten gemessenen Feldstärke identifiziert
das Ursprungsrad des Telegramms. Für die Antenneninstallation
ist jedoch ein hoher Aufwand erforderlich.
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Das
Europäische
Patent
EP 1 003 647
B1 beschreibt eine Möglichkeit
zur Links/Rechts Lokalisierung eines Rades mittels Beschleunigungssensoren.
Dabei gibt das Vorzeichen der im Rad gemessenen Beschleunigung die
Fahrzeugseite an. Hierzu ist jedoch ein separater Beschleunigungssensor
erforderlich, der zusätzliche
Kosten verursacht. Andere Verfahren mit Beschleunigungssensoren
benötigen für die Links/Rechts
Lokalisierung ein bestimmtes Fahr- oder Streckenprofil. Dies hat
lange Konvergenzzeiten zur Folge.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen einer
Radposition sowie Beschleunigungssensoren vorzuschlagen, die einen
möglichst
geringen technischen Aufwand erfordern.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1, Beschleunigungssensoren
mit den Merkmalen von den Ansprüchen
9 und 13 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 14
gelöst.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Räder auf
der Beifahrerseite oftmals einem anderen Beschleunigungsprofil ausgesetzt
sind als Räder
auf der Fahrerseite. Häufig
ist ein Fahrbahnbelag auf der Beifahrerseite eines Fahrzeuges unebener
als auf der Fahrerseite. Unebenheiten am Rande eines Fahrstreifens
werden beispielsweise durch einen Übergang des Fahrbahnbelages
in einen Grünstreifen
oder Markierungen zur Begrenzung des Fahrstreifens hervorgerufen.
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Diese
Unebenheiten verursachen in den Signalen von Beschleunigungssensoren
Störkomponenten,
die zur Bestimmung einer Radposition ausgewertet werden können. Unter
einer Störkomponente wir
hierbei jede aufgrund einer Fahrbahnunebenheit verursachte Veränderung
eines Signals eines Beschleunigungssensors im Rad gegenüber dem
Signal verstanden, das der Beschleunigungssensor auf einer im Wesentlichen
ebenen Fahrbahnoberfläche erzeugt.
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Wann
genau eine derartige Abweichung als Störkomponenten klassifiziert
wird, kann basierend auf statistischen Mittelwerten oder konkreten
Messwerten bestimmt werden. Beispielsweise können hierzu die Unterschiede
der Beschleunigungssignale bei unterschiedlichen Fahrbahnoberflächen wie
einer asphaltierten Straße
mit wenigen Fahrbahnunebenheiten und Schlaglöchern, einer asphaltierten
Straße mit
vielen Fahrbahnunebenheiten und Schlaglöchern und einer Schotterpiste
ausgewertet werden. Abhängig
von den dabei gewonnenen Messwerten können die entsprechenden Störkomponenten
und deren Unterschiede ermittelt werden. Der Unterschied zwischen
einer Störkomponenten
aufgrund einer asphaltierten Straße mit wenigen Fahrbahnunebenheiten
und Schlaglöchern
und einer Schotterpiste kann dann als Grundlage für die Auswertung
der Position von Rädern
eingesetzt werden.
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Die
Erfindung betrifft nun konkret eine Vorrichtung zum Bestimmen einer
Position eines Rades an einem Fahrzeug, wobei das Rad einen Beschleunigungssensor
aufweist. Die Vorrichtung weist ferner eine Empfangseinrichtung,
die ausgebildet ist, um ein Beschleunigungssignal des Beschleunigungssensors
zu empfangen und eine Auswerteeinrichtung auf, die ausgebildet ist,
um basierend auf einer im Wesentlichen aufgrund von Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen
Störkomponente
des Beschleunigungssignals die Position des Rades zu bestimmen. Unter
Position des Rades wird hier insbesondere verstanden, ob sich das
Rad, in Fahrtrichtung gesehen, auf der rechten oder der linken Fahrzeugseite,
bzw. auf der Fahrerseite oder der Beifahrerseite befindet.
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Wie
bereits oben erläutert,
kann eine Fahrbahnunebenheit eine Störkomponente im Signal eines
Beschleunigungssensors bewirken, der in einem Rad zur Aufnahme der
Beschleunigung des Rads montiert ist. Der erfindungsgemäße Ansatz
kann vorteilhafterweise in Verbindung mit bekannten Vorne/Hinten-Lokalisierungsverfahren
eingesetzt werden. Dadurch lässt
sich die genaue Position eines Rades bestimmen.
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Die
Vorteile der Erfindung liegen ferner in einer Reduktion eines apparativen
Aufwandes zur Links/Rechts Lokalisierung. Es werden keine aufwändigen Antennen
und keine Langwelleneinheiten zum Ansprechen einer Radelektronik
wie beim eingangs geschilderten Stand der Technik benötigt.
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Vorzugsweise
weist die oben beschriebene Auswerteeinrichtung eine Vergleichseinrichtung
auf, um die Störkomponente
mit einem Referenzwert zu vergleichen und abhängig von einem Vergleichsergebnis
die Position des Rades zu bestimmen. Über den Referenzwert kann auf
einfache Weise eine Entscheidung darüber herbeigeführt werden,
ob eine Störkomponente
von einem Rad auf der Fahrerseite oder der Beifahrerseite stammt.
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Eine
solche Entscheidung kann beispielsweise bereits in der Radelektronik
durchgeführt
werden, ohne dass Beschleunigungsdaten weiterer Räder erforderlich
sind.
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In
einer weiteren Ausgestaltung kann die Empfangseinrichtung ausgebildet
sein, um ein weiteres Beschleunigungssignal eines weiteren Beschleunigungssensors
eines weiteren Rades zu empfangen. Die Vergleichseinrichtung kann
dabei ferner ausgebildet sein, um eine weitere Störkomponente des
weiteren Beschleunigungssignals als Referenzwert zu empfangen. Der
Vorteil eines weiteren Beschleunigungssignals als Referenzsignal
liegt darin, dass ein direkter Vergleich zwischen zwei ermittelten Störkomponenten
ermöglicht
wird. Auf diese Weise können
Einflüsse
beidseitiger Fahrbahnunebenheiten, beispielsweise auf einer Schotterstraße, eliminiert
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Auswerteeinrichtung Teil der Radelektronik. In diesem Fall
kann das Störsignal
bereits in dem Beschleunigungssensor oder der Radelektronik gefiltert und
dort von der Auswerteeinrichtung ausgewertet werden. Dies hat den
Vorteil, dass eine geringere Datenmenge, nämlich die von der Auswerteeinrichtung aus
dem Störsignal
ermittelten Daten über
eine Funkverbindung von der Radelektronik an die Vorrichtung zum
Bestimmen der Position übertragen
werden muss.
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Alternativ
kann auch die Empfangseinrichtung die Auswerteinrichtung und einen
Hochpassfilter aufweisen, um die Störkomponente aus dem Beschleunigungssignal
zu ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass an der Radelektronik nicht
geändert
werden muss, also bereits auf dem Markt befindliche Radelektroniken
eingesetzt werden können.
Es ist lediglich eine Modifikation einer bereits vorhandenen Empfangseinrichtung
erforderlich.
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In
einer weiteren Ausgestaltung kann das Beschleunigungssignal einen
Beschleunigungswert bereitstellen. Die Auswerteeinrichtung kann
dazu eine Speichereinrichtung zum Speichern einer Mehrzahl von Beschleunigungswerten
aufweisen und ausgebildet sein, um als Störkomponente eine Streuung der
Mehrzahl von Beschleunigungswerten zu ermitteln. Ein wesentlicher
Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass an bestehenden Radelektroniken
mit Beschleunigungssensoren keine Modifikationen vorgenommen werden
müssen.
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Die
Speichereinrichtung kann ferner ausgebildet sein, um ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal zu
empfangen und die Mehrzahl von Beschleunigungswerten einer Fahrzeuggeschwindigkeit
zuzuordnen. Dabei kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein,
um die Streuung von, zu einer definierten Fahrzeuggeschwindigkeit
zugeordneten Beschleunigungswerten zu ermitteln.
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Ferner
kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um eine Anzahl von
zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit gespeicherten Beschleunigungswerten
zu ermitteln und als Folge einer vorbestimmten Anzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit
mit der vorbestimmten Anzahl an gespeicherten Beschleunigungswerten
als definierte Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen. Dies hat den
Vorteil, dass Beschleunigungssensoren in unterschiedlichen Rädern nicht synchronisiert
werden müssen.
Eine Synchronisation der erfassten Beschleunigungswerte kann in
der Vorrichtung zum Bestimmen über
die Zuordnung der erfassten Beschleunigungswerte zu einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit
erfolgen.
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Die
im Folgenden beschriebenen Beschleunigungssensoren können vorteilhafterweise
in Zusammenhang mit einer der oben beschriebenen Vorrichtung zum
Bestimmen einer Position eines Rades eingesetzt werden.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Beschleunigungssensor zum Erfassen
einer Beschleunigung eines Rades, mit einer Messeinrichtung, die
ausgebildet ist, um ein der Beschleunigung des Rades entsprechendes
Sensorsignal bereitzustellen, und einer Verarbeitungseinrichtung
mit einem Hochpassfilter, die ausgebildet ist, um einen im Wesentlichen
aufgrund von Fahrbahnunebenheiten verursachten Störanteil
des Sensorsignals zu ermitteln und auszugeben.
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Der
Beschleunigungssensor kann zudem einen Tiefpassfilter zum Ermitteln
eines Nutzanteils des Sensorsignals aufweisen und ausgebildet sein, um
als Folge einer vorbestimmten Beschleunigung das Beschleunigungssignal
auszugeben. Eine Ausgabe des Beschleunigungssignals abhängig von
einer vorbestimmten Beschleunigung ermöglicht eine Synchronisation
von erfassten Beschleunigungswerten. Zusätzlich können auf diese Weise gezielt
Messwerte ausgewählt
werden. Eine dauerhafte Ausgabe und Übertragung des Beschleunigungssignals
ist nicht erforderlich.
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Ferner
kann der Beschleunigungssensor eine Sendeeinrichtung zum Aussenden
des Beschleunigungssignals aufweisen. Eine Sendeeinrichtung ist
vorteilhaft, um das in dem Rad erzeugte Beschleunigungssignal über eine
Funkverbindung zu übertragen.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung kann der Beschleunigungssensor ferner eine
radinterne Vergleichseinrichtung aufweisen, um den Störanteil mit
einem Referenzwert zu vergleichen und abhängig von einem radinternen
Vergleichsergebnis die Position des Rades zu bestimmen und als ein
radinternes Positionssignal auszugeben. Eine radinterne Vergleichseinrichtung
ermöglicht
eine schnelle Positionsbestimmung eines Ra des unabhängig von,
in anderen Rädern
erfassten Beschleunigungswerten.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Beschleunigungssensor zum Erfassen
einer Beschleunigung eines Rades, mit einer Messeinrichtung, die
ausgebildet ist, um die Beschleunigung des Rades zu erfassen und
einer Überwachungseinrichtung,
die ausgebildet ist, um als Folge einer vorbestimmte Beschleunigung
eine Mehrzahl von Beschleunigungswerten an eine Vorrichtung zum
Bestimmen zu übermitteln.
Eine Bereitstellung von Beschleunigungswerten als Folge einer erfassten,
vorbestimmten Beschleunigung hat den Vorteil, dass sehr schnell
eine zur Positionsbestimmung erforderliche Anzahl von synchronisierten
Beschleunigungswerten erfasst und bereitgestellt werden kann.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bestimmen einer Position
eines Rades an einem Fahrzeug, wobei das Rad einen Beschleunigungssensor
aufweist. Das Verfahren beinhaltet einen Schritt des Empfangens
eines Beschleunigungssignals des Beschleunigungssensors und einen
Schritt des Bestimmens der Position des Rades basierend auf einer
Störkomponente
des Beschleunigungssignals.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie
der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen
dabei:
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1 eine
schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einem Beschleunigungssensor
und einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines Rades an
dem Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ein
Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines
Rades gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 ein
Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines
Rades gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 ein
Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines
Rades gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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In
den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente
und Signale – sofern nichts
anderes angegeben ist – mit
denselben Bezugszeichen versehen worden.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art
und Weise modifizierbar.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges 100 mit
einem ersten Rad 102 und einem zweiten Rad 103.
Das Fahrzeug kann sich auf einer Fahrbahn 104 bewegen.
Die Fahrbahn 104 weist Unebenheiten 106 auf.
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Die
folgende Beschreibung bezieht sich auf das erste Rad 102.
Die Beschreibung trifft jedoch sinngemäß auf alle gezeigten Räder 102, 103 und insbesondere
auch auf, sich auf einer gegenüberliegenden
Fahrzeugseite befindlichen Räder (nicht
gezeigt in den Figuren) des Fahrzeuges zu. Das Rad 102 weist
eine Radelektronik mit einem Beschleunigungssensor 110 auf.
Der Beschleunigungssensor 110 ist mit einer am Fahrzeug
angeordneten Auswerteeinheit verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel weist
die Auswerteeinheit eine Vorrichtung 120 zum Bestimmen
einer Position eines Rades auf.
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Der
Beschleunigungssensor 110 ist ausgebildet, um über eine
Messeinrichtung (nicht gezeigt in den Figuren) eine Beschleunigung
des Rades 102 zu erfassen. Üblicherweise weist der Beschleunigungssensor 110 bzw.
die Radelektronik eine Sendeantenne (in den Figuren nicht gezeigt)
auf, um über
eine Funkstrecke ein ermitteltes Beschleunigungssignal 130 an
eine Empfangsantenne (nicht gezeigt in den Figuren) der Vorrichtung 120 bzw.
der Auswerteeinheit zu senden.
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Die
von dem Beschleunigungssensor 110 erfasste Beschleunigung
des Rades wird zum einen durch eine Fahrzeugbeschleunigung 146,
beispielsweise aufgrund eines Bremsvorganges oder eines Beschleunigungsvorganges
und zum anderen durch Fahrbahnunebenheiten 106 hervorgerufen.
Unebenheiten 106 in Form von Fahrbahnerhöhungen oder Fahrbahnvertiefungen
bewirken eine Aufwärtsbewegung
oder Abwärtsbewegung
des Rades 102. In 1 ist eine
Aufwärtsbewegung 148 des
Rades 102 gezeigt.
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Bei
dem Beschleunigungssensor 110 oder alternativ einer Mehrzahl
von Beschleunigungssensoren handelt es sich zum Beispiel um mikromechanische
Bauelemente bekannter Bauart, die in unterschiedlicher Lage und
Position in der Radelektronik verbaut sein können. Die Beschleunigungssensoren 110 messen
und übertragen
das eigentliche Nutzsignal auf Grund der Fahrzeugbeschleunigung 146, dem
allerdings Störsignale
auf Grund der Fahrbahnunebenheiten 106 überlagert sind.
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Die
durch Fahrbahnunebenheiten 106 hervorgerufenen, hochfrequenten
Störungen
im Beschleunigungssignal der Radelektroniken auf der Beifahrerseite
unterscheiden sich von den hochfrequenten Störungen im Beschleunigungssignal
der Radelektroniken auf der Fahrerseite. Dieser Unterschied wird
durch die beschriebene unterschiedliche Fahrbahnbeschaffenheit auf
Fahrerseite und Beifahrerseite hervorgerufen. Durch Vergleich der
gemessenen Beschleunigungssignale der Radelektroniken werden die
Radelektroniken mit dem höheren
Störanteil
bestimmt. Diese befinden sich dann auf der Beifahrerseite und werden
im Reifendruckkontrollsystem dieser Fahrzeugseite zugeordnet.
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Der
Beschleunigungssensor sowie die Vorrichtung zum Bestimmen einer
Position eines Rades können
Teil eines herkömmlichen
Reifendruckkontrollsystem (nicht gezeigt in den Figuren) sein. Ein solches
Reifendruckkontrollsystem weist Sensoren zur Erfassung von Rad-
oder Reifenzustandsgrößen, eine
rad- oder reifenmontierte Elektronik, im folgenden als Radelektronik
bezeichnet, eine Funkübertragungsstrecke
mit fahrzeugmontiertem Empfänger und
rad- oder reifenmontiertem Sender sowie eine fahrzeugfeste Auswerteeinheit
auf.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 220 zum Bestimmen
einer Position eines Rades gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 220 weist eine
Empfangseinrichtung 222 und eine Auswerteeinrichtung 224 auf.
Die Vorrichtung 220 ist ausgebildet, um ein Beschleunigungssignal 230 zu
empfangen und abhängig
von dem Beschleunigungssignal 230 ein Positionssignal 232 auszugeben,
das eine Position des Rades anzeigt, von dem das Beschleunigungssignal stammt.
Das Positionssignal kann von einer weiteren Fahrzeugelektronik (nicht
gezeigt in den Figuren) ausgewertet werden. Das Beschleunigungssignal 230 stammt
beispielsweise von dem in 1 gezeigten
Beschleunigungssensor 110.
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Die
Empfangseinrichtung 222 ist ausgebildet, um das Beschleunigungssignal 230 zu
empfangen und ein, von dem Beschleunigungssignal 230 abgeleitetes
Beschleunigungswertesignal 232 an die Auswerteeinrichtung 224 bereitzustellen.
In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Auswerteeinrichtung 224 ferner ausgebildet, um
ein Referenzsignal 238 zu empfangen und mit dem Beschleunigungswertesignal 232 zu
vergleichen. Dazu weist die Auswerteeinrichtung 224 eine
Vergleichseinrichtung (nicht gezeigt in den Figuren) auf. Abhängig von
einem Vergleichsergebnis zeigt die Auswerteeinrichtung 224 über das
Positionssignal 232 an, ob sich das Rad, dem das Beschleunigungssignal 230 entstammt,
auf einer linken oder einer rechten Fahrzeugseite befindet.
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Abhängig davon,
ob das Beschleunigungssignal 230 von einem Rad auf der
Fahrerseite oder der Beifahrerseite des Fahrzeuges stammt, weist
das Beschleunigungswertesignal 234 einen geringeren oder
einen größeren Anteil
einer Störkomponente aufgrund
von Fahrbahnunebenheiten auf. Stammt das Beschleunigungssignal 230 von
der Fahrerseite, so ist die Störkomponente
geringer ausgeprägt
als wenn das Beschleunigungssignal 230 von der sich am
Fahrbahnrand befindlichen Beifahrerseite stammt. Das Referenzsignal
gibt einen Vergleichswert an, um zu entscheiden, ob der Störanteil
einem Rad von der Fahrerseite oder der Beifahrerseite stammt.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
misst der Beschleunigungssensor, beispielsweise der in 1 gezeigte
Beschleunigungssensor 110 für einen bestimmten Zeitraum
permanent oder mit sehr kurzen Abtastzeiten die Beschleunigung.
Daten werden üblicherweise
nur während
der Fahrt gesammelt. Um Energie zu sparen wird dieser Modus bei
Fahrzeugstillstand oder niedrigen Geschwindigkeiten unterbrochen.
Wenn genügend
Daten gesammelt und ausgewertet worden sind, sodass eine Aussage über die
links/rechts Orientierung der Radelektronik getroffen werden kann,
kann dieser Modus ebenfalls beendet werden und die Radelektronik
misst die Beschleunigung nur noch in bestimmten Zeitabständen.
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Das
von dem Beschleunigungssensor gemessene Sensorsignal wird durch
Frequenzfilter in seine Bestandteile zerlegt. Das Sensorsignal weist ein
Nutzsignal, das der Fahrzeugbeschleunigung entspricht und ein Störsignal,
das von Fahrbahnunebenheiten hervorgerufen ist, auf. Das Nutzsignal
wird mittels Tiefpassfilter (nicht gezeigt in den Figuren) aus dem
Sensorsignal bestimmt. Je nach Ausrichtung des Beschleunigungssensors
in der Radelektronik enthält
das Sensorsignal noch die Erdbeschleunigung, die dem Nutzsignal
sinusförmig überlagert
ist und mittels eines Bandpassfilters (nicht gezeigt in den Figuren)
extrahiert werden kann. Die von den Fahrbahnunebenheiten erzeugten
Beschleunigungen überlagern
das Nutzsignal als hochfrequentes Störsignal. Das Störsignal
wird mittels eines Hochpassfilters (nicht gezeigt in den Figuren)
extrahiert. Der in dieser Erfindung beschriebene Effekt findet sich
im Rauschanteil des Beschleunigungssignals, also in dem hochfrequenten
Signalanteil.
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Eine
Entscheidung über
die links/rechts Orientierung der Radelektronik kann entweder in
der Radelektronik oder in einer Auswerteeinheit auf Fahrzeugseite
stattfinden.
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Wird
die Entscheidung über
die links/rechts Orientierung in der Radelektronik durchgeführt, so
ist die in 2 gezeigte Vorrichtung 220 in
der Radelektronik, also im Rad selber, angeordnet. In diesem Fall wird
das Beschleunigungssignal 230 direkt, und nicht über eine
Funkverbindung von dem Beschleunigungssensor an die Empfangseinrichtung 222 be reitgestellt.
Das Positionssignal 232 wird über eine Funkverbindung an
die Auswerteeinheit auf der Fahrzeugseite ausgegeben. Zur Bestimmung
der Radposition ist nur ein einziges Rad erforderlich, da eine Bewertung
der Störkomponente über einen
absoluten Datenvergleich, gegen in der Radelektronik abgelegte Referenz-
oder Schwellwerte durchgeführt wird.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel
ein relativer Vergleich mit Daten anderer Radelektroniken fehlt, kann
es beispielsweise bei sehr unebenen Fahrbahnen zu Fehlentscheidungen
kommen. Um dies zu umgehen, ist es beispielsweise möglich, die
in der Radelektronik abgelegten Referenz- oder Schwellwerte je nach
Fahrbahnbeschaffenheit anzupassen.
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Alternativ
kann die Vorrichtung 220 auch auf der Fahrzeugseite angeordnet
sein. In diesem Fall wird von der Radelektronik das Beschleunigungssignal 230 über eine
Funkstrecke an die Empfangseinrichtung 230 übertragen.
Das Positionssignal 232 kann direkt in der Auswerteeinheit
weiterverarbeitet werden.
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3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung 320 zum Bestimmen einer Position eines Rades. Die Vorrichtung 320 weist
eine Empfangseinrichtung 322 und eine Auswerteeinrichtung 324 auf.
Die Vorrichtung 320 ist ausgebildet, um das Beschleunigungssignal 230 und
ein weiteres Beschleunigungssignal 330 eines weiteren Rades
zu empfangen und abhängig
von den Beschleunigungssignalen 230, 330 das Positionssignal 232 auszugeben,
das eine Position des Rades anzeigt, von dem das Beschleunigungssignal 230 oder
alternativ das Beschleunigungssignal 330 stammt.
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Die
Empfangseinrichtung 322 ist ausgebildet, um aus dem Beschleunigungssignal 230 das
Beschleunigungswertesignal 234 und aus dem weiteren Beschleunigungssignal 330 ein
weiteres Beschleunigungswertesignal 334 zu erzeugen und
an die Aus werteeinrichtung 324 bereitzustellen. Die Auswerteeinrichtung 324 ist
ausgebildet, um die zwei Beschleunigungswertesignale 234, 334 miteinander
zu vergleichen. Dasjenige Beschleunigungswertesignal 234, 334 mit
der größeren Störkomponente
stammt von dem Rad auf der Beifahrerseite. Dieses Vergleichsergebnis
wird über
das Positionssignal 232 ausgegeben.
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Um
sicherzustellen, dass mindestens ein Beschleunigungswertesignal
von der Fahrerseite und mindestens ein Beschleunigungswertesignal
von der Beifahrerseite stammt, sind typischerweise alle Räder des
Fahrzeuges mit einem Beschleunigungssensor ausgestattet und die
Vorrichtung zum Bestimmen der Position eines Rades ist ausgebildet,
um Beschleunigungssignale von allen Rädern zu empfangen und auszuwerten.
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Eine
endgültige
Positionsbestimmung erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel auf der Fahrzeugseite.
Dies hat den Vorteil, dass Beschleunigungsinformationen relativ
zu Beschleunigungsinformationen anderer Radelektroniken ausgewertet
werden können.
Die Auswerteeinrichtung 324 empfängt als Referenzsignal keine
gespeicherten Referenzwerte sondern die Störsignale der verschiedenen
Radelektroniken. Die Radelektroniken mit dem größeren Anteil im hochfrequenten
Bereich des Beschleunigungssignals 230, 330 werden
der Beifahrerseite zugeordnet, die Radelektroniken mit dem geringeren Anteil
im hochfrequenten Bereich werden der Fahrerseite zugeordnet.
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Um
eine Synchronisation der Beschleunigungssignale 230, 330 zu
erreichen, messen die in den Räder
angeordneten Beschleunigungssensoren nach Erkennen einer Radbewegung über einen
bestimmten Zeitraum permanent oder mit sehr kurzen Abtastzeiten
die auftretenden Beschleunigungen. Somit ist für alle am Fahrzeug montierten
Radelektroniken eine gewisse Synchronisation gewährleistet. Nachdem genügend Daten
in der Rad elektronik gesammelt und ausgewertet worden sind, überträgt die Radelektronik
den Anteil des hochfrequenten Störsignals
per Funk als Beschleunigungssignal 230, 330 zur
Auswerteeinheit auf der Fahrzeugseite. In diesem Ausführungsbeispiel
ist das hochfrequente Störsignal,
wie bereits in 2 beschrieben, aus dem Sensorsignal
ausgefiltert worden. Die Empfangseinrichtung 322 empfängt, somit
bereits die hochfrequenten Störsignale
in Form der Beschleunigungssignale 230, 330, die
der Auswerteeinrichtung 324 unverändert als Beschleunigungswertesignal 234, 334 bereitgestellt
werden können.
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Eine
weitere Möglichkeit
um eine Synchronisation der Sensorsignale zu erreichen besteht darin, in
der Radelektronik die Frequenzanteile des Sensorsignals für verschiedene
Beschleunigungsbänder, zum
Beispiel 11 –20g,
21 –30g,
31 –40g,...
zu ermitteln. Für
jedes Beschleunigungsband überträgt die Radelektronik
den Anteil des hochfrequenten Störsignals
des Sensorsignals per Funk zur Auswerteeinheit auf der Fahrzeugseite.
Sammlung, Vergleich der Daten sowie eine Zuweisung der Radelektroniken findet
dann in der Auswerteeinheit auf der Fahrzeugseite statt.
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Alternativ
können
die Beschleunigungssignale unbearbeitete Sensorsignale übertragen.
In diesem Fall weist die Empfangseinrichtung einen Hochpassfilter
(nicht gezeigt in den Figuren) auf, um die Störkomponenten aus den Beschleunigungssignalen herauszufiltern
und als Beschleunigungswertesignale an die Auswerteeinrichtung bereitzustellen.
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4 zeigt
ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 420 zum Bestimmen
einer Position eines Rades gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 420 weist eine Empfangseinrichtung 422 und
eine Auswer teeinrichtung 424 mit einer Speicher- und Mittelwerteinrichtung 426 sowie
einer Vergleichseinrichtung 428 auf.
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Die
Empfangseinrichtung 422 ist ausgebildet zum Empfangen eines
Beschleunigungssignals 430 und zum Bereitstellen eines
Beschleunigungswertesignals 434 an die Speicher- und Mittelwerteinrichtung 426.
Das Beschleunigungswertesignal 434 stellt eine Mehrzahl
von Beschleunigungswerten an die Speicher- und Mittelwerteinrichtung 426 bereit,
die von der Speicher- und Mittelwerteinrichtung 426 gespeichert
werden.
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Die
Speicher- und Mittelwerteinrichtung 426 ist ausgebildet,
um eine Streuung der gespeicherten Beschleunigungswerte zu ermitteln.
Die Streuung kann durch bekannte Auswerteverfahren berechnet werden.
Wenn die Beschleunigungswerte einem Beschleunigungsband entsprechen,
so wird die Streuung hauptsächlich
durch die Fahrbahnunebenheiten hervorgerufen.
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Die
Speicher- und Mittelwerteinrichtung 426 ist mit der Vergleichseinrichtung 428 verbunden,
und stellt die ermittelte Streuung an die Vergleichseinrichtung 428 bereit.
Die Vergleichseinrichtung 428 ist ausgebildet, um über ein
Referenzsignal 438 einen Referenzwert für die Streuung zu empfangen
und mit der ermittelten Streuung zu vergleichen. Wenn die Beschleunigungswerte
von einem Rad auf der Beifahrerseite stammen ist die Streuung größer, als wenn
die Beschleunigungswerte von einem Rad auf der Fahrerseite stammen.
Abhängig
von einem Vergleichsergebnis gibt die Auswerteeinrichtung 424 das
Positionssignal aus, das eine Position des Rades, von dem die Beschleunigungswerte
stammen, anzeigt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Speicher- und Mittelwerteinrichtung 426 ausgebildet,
um eine Geschwindigkeitssignal zu empfangen, dass eine aktuelle
Fahrzeuggeschwindigkeit angibt. Dadurch können die Beschleunigungswerte
in der Speicher- und Mittelwerteinrichtung 426 einer Fahrzeuggeschwindigkeit
oder einem Fahrzeuggeschwindigkeitsband zugeordnet werden. Es werden
solange Beschleunigungswerte erfasst und gespeichert, bis für eine Geschwindigkeit
eine vorbestimmte Anzahl an Beschleunigungswerten erfasst ist. Anschließend wird
die Streuung speziell für
die Beschleunigungswerte dieser Geschwindigkeit ermittelt.
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Alternativ
kann die Vorrichtung 420 entsprechend dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel ausgebildet
sein, um eine Mehrzahl von Beschleunigungssignalen von unterschiedlichen
Rädern
zu empfangen. In diesem Fall werden die Streuungen der Beschleunigungswerte
pro Rad ermittelt und miteinander verglichen. Ein Referenzsignal
ist nicht erforderlich.
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Bei
einem Vergleich von Streuungen unterschiedlicher Räder ist
eine Synchronisation der erfassten Beschleunigungswerte erforderlich,
um eine Vergleichbarkeit zu gewährleisten.
Die Beschleunigungssensoren in den Radelektroniken der Räder messen
und übertragen
in regelmäßigen Zeitabständen die
Beschleunigung. Die Radelektroniken in den einzelnen Rädern sind
untereinander nicht synchronisiert, sodass die Beschleunigungen
bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten erfasst und übertragen
werden. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
werden in der Auswerteeinheit auf der Fahrzeugseite die übertragenen
Beschleunigungen zusammen mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit abgelegt
oder in Geschwindigkeitsbänder
einsortiert (zum Beispiel 70–72
km/h, 73–75
km/h, 76–78 km/h...),
wodurch eine Vergleichbarkeit der Daten zwischen den Radelektroniken
geschaffen wird. Sobald in einem Geschwindigkeitsband genügend Daten
von allen Radelektroniken vorhanden sind, wird für jede Radelektronik die Streuung
der Beschleunigungen ermittelt. Radelektroniken auf Beifahrerseite haben
eine größere Signalstreuung
als Radelektroniken auf Fahrerseite.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt
die Synchronisation der Beschleunigungswerte nicht geschwindigkeitsabhängig, sondern
als Folge einer vordefinierten erfassten Beschleunigung. Dazu messen
und übertragen
die Beschleunigungssensoren in den Radelektroniken in regelmäßigen Zeitabständen die
Beschleunigung. Wenn die gemessene Beschleunigung in einem bestimmten
Bereich liegt, werden weitere Beschleunigungsmessungen in sehr kurzen
Zeitabständen
durchgeführt.
Der bestimmte Bereich kann in den Beschleunigungssensoren definiert
sein, oder beispielsweise von der Vorrichtung zum Bestimmen der
Position eines Rades bestimmt und an die Radelektronik übermittelt
werden. Somit wird für
einen bestimmten Beschleunigungsbereich eine Synchronisation der
Daten und der Datenmenge zwischen den Radelektroniken erreicht.
In diesem Beschleunigungsbereich wird also die anfallende Datenmenge
erhöht,
wodurch sehr schnell eine Aussage über die links/recht Orientierung
der Radelektroniken getroffen werden kann. Die Daten werden per
Funk, zum Beispiel in großen
Paketen mit mehreren Beschleunigungsdaten pro Telegram, an die Vorrichtung
zum Bestimmen der Position eines Rades in der Auswerteeinheit auf
der Fahrzeugseite übertragen.
In der Vorrichtung zum Bestimmen der Position eines Rades wird aufgrund
der übermittelten
Beschleunigungswerte die Streuung der Beschleunigung pro Radelektronik
bestimmt und es erfolgt eine Zuweisung der Radelektronik auf eine Fahrzeugseite.
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Die
beschriebenen Ausführungsbeispiele sind
beispielhaft gewählt
und können
miteinander kombiniert werden. Insbesondere kann es je nach Ausführungsbeispiel
vorteilhaft sein, bestimmte Schritte zum Bestimmen einer Position
eines Rades in der Radelektronik und andere in der am Fahrzeug angeordneten
Auswerteeinheit zu realisieren. Dadurch können bereits verfügbare Komponenten
sinnvoll eingesetzt werden. Alternativ können auch alle beschriebenen
Schritte in der Radelektronik ausgeführt werden. Die Radelektronik
und die Auswerteeinheit können
durch Mikroprozessoren oder integrierte Schaltungen realisiert sein,
auf denen das beschriebene Verfahren ausgeführt werden kann.