DE102004040756A1

DE102004040756A1 - Verfahren zur Temperaturkompensation in einem Reifenluftdrucküberwachungssystem

Info

Publication number: DE102004040756A1
Application number: DE102004040756A
Authority: DE
Inventors: Jörg CUNZ; Martin Dr. Grießer; Vladimir Dr. Koukes; Andreas Dr. Köbe; Peter Lauer; Peter Säger; Stefan Dr. Stölzl
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2005-08-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturkompensation in einem Reifenluftdrucküberwachungssystem, wobei das Reifenluftdrucküberwachungssystem mindestens ein Druckmodul mit einem Temperatursensor 2 aufweist, welches einen Reifenluftdruck P¶m¶ und eine Reifeninnentemperatur T¶m¶ misst, wobei aus einer mittleren Temperatur T¶p¶ und dem gemessenen Reifenluftdruck P¶m¶ unter Berücksichtigung einer Bezugstemperatur T¶Bezug¶ ein temperaturkompensierter Reifenluftdruck P¶comp¶ ermittelt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 13.

In modernen Fahrzeugen werden zur Verbesserung der Sicherheit vermehrt Reifendrucküberwachungssysteme eingesetzt. Aus der DE 199 26 616 C2 ist beispielsweise ein sogenanntes direkt messendes Reifendrucküberwachungssystem bekannt, welches mittels Druckmodule in den Fahrzeugreifen den Reifenluftdruck überwachen. Diese direkt messenden Reifendrucküberwachungssysteme weisen üblicherweise neben dem genannten Druckmodul auch einen Temperatursensor auf, welcher entweder mit dem Druckmodul baulich vereint oder getrennt vom Druckmodul angeordnet ist.

Wie bereits bekannt, hängt der Reifenluftdruck unter anderem von der Reifeninnentemperatur ab. Zur genauen Bestimmung des Reifenluftdrucks unter allen Betriebs- und Umweltbedingungen ist es erforderlich, dass der Einfluss der Temperatur auf den Reifenluftdruck eliminiert wird. Gerade bei Reifendrucküberwachungssystemen ist die genaue Ermittlung des Reifenluftdrucks von hoher Bedeutung. Ein falsch bestimmter Reifenluftdruck kann dazu führen, dass ein Reifenluftdruckverlust erst gar nicht oder erst sehr spät erkannt wird. Es kann auch passieren, dass hinsichtlich eines Reifenluftdruckverlustes gewarnt wird, obwohl gar kein Reifenluftdruckverlust vorliegt.

Aus DE 35 39 489 A1 ist bereits ein Verfahren bekannt, welches unter Berücksichtigung von Sollwertkurven eine Temperaturkompensation des Reifenluftdruckes abhängig von der Außentemperatur durchführt. Hierzu wird die Reifeninnentemperatur und der Reifenluftdruck gemessen. Anschließend wird der Reifenluftdruck bzw. die Reifeninnentemperatur unter Berücksichtigung der Außentemperatur kompensiert.

Aus DE 38 42 723 A1 ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung der effektiven Reifenlufttemperatur bekannt. Hierbei wird an mindestens einem Reifen zusätzlich zu der Reifeninnentemperatur eine Temperatur in unmittelbarer Umgebung der Bremse und eine Außentemperatur gemessen. Aus diesen drei Temperaturwerten wird anschließend die effektive Reifeninnentemperatur bestimmt.

Ferner ist aus WO 03/074299 A1 ein Verfahren zur Temperaturkompensation in einem Reifenluftdrucküberwachungssystem bekannt, welches die Gastemperatur in einem Reifen anhand von mindestens zwei Temperaturinformationen bestimmt.

Allen bekannten Verfahren ist gemeinsam, dass mindestens zwei verschiedene Temperaturwerte gemessen werden müssen. Diese bekannten Verfahren sind aufgrund der Vielzahl der verwendeten Temperatursensoren hinsichtlich einer beabsichtigten Serienproduktion relativ kostenintensiv.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, welches auf einfache und kostengünstige Weise eine Temperaturkompensation in einem Reifendrucküberwachungssystem bewirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Die Felgentemperatur T₀ wird bevorzugt aus der tiefsten gemessenen Temperatur T_m oder der tiefsten gespeicherten Temperatur unter Berücksichtigung eines Temperaturgradienten, welcher die zeitliche Veränderung der gemessenen Temperatur T_m beschreibt, bestimmt.

Vorteilhafterweise wird bei einem Temperaturgradienten, welcher in einem Bereich von etwa 0,1°C/min bis etwa 1°C/min liegt, die tiefste gemessene Temperatur T_m als Felgentemperatur T₀ angenommen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei einem Temperaturgradienten, welcher unterhalb von etwa 0,1°C/min liegt, die aus einem vorherigen Zündungsneustart bestimmte Felgentemperatur T₀ als aktuelle Felgentemperatur T₀ angenommen.

Vorteilhafterweise wird bei einem negativen Temperaturgradienten die tiefste gemessene Temperatur T_m als Felgentemperatur T₀ angenommen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird bei einem großen Temperaturgradienten, insbesondere einem Temperaturgradienten, welcher größer als etwa 1°C/min ist, die Felgentemperatur T₀ in regelmäßigen Abständen, insbesondere alle 20 min, neu bestimmt und gespeichert.

Vorteilhafterweise wird auch bei einem zeitlich langandauernden Temperaturwachstum, welches insbesondere länger als 40 min andauert, die Felgentemperatur T₀ in regelmäßigen Abständen, insbesondere alle 20 min, neu bestimmt und gespeichert.

Es ist weiterhin bevorzugt, auch bei einer nahezu konstanten Temperatursteigerung nach einer längeren Fahrt, die Felgentemperatur T₀ in regelmäßigen Abständen, insbesondere alle 20 min, neu zu bestimmt und zu speichert.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren beschrieben.

Es zeigen
1 eine Temperaturverteilung im Fahrzeugreifen und
2 mögliche Temperaturverläufe der gemessenen Temperatur T_m über der Zeit t.
Als Ausgangskonfiguration wird ein Kraftfahrzeug mit einem direkt messenden Reifendrucküberwachungssystem (TPMS) betrachtet, welches ein Druckmodul mit einem Temperatursensor in jedem Rad aufweist. Die Druck- und Temperaturwerte werden hierbei auf an sich bekannte Weise an eine Auswerteeinheit übertragen.
Wie bereits erwähnt, ist der Reifenluftdruck von der Reifeninnentemperatur abhängig. Üblicherweise werden die in den Fahrzeugbetriebsanleitungen genannten Nennreifenluftdrücke auf eine feste Temperatur, z. B. 18°C, bezogen. Daher ist es erforderlich, dass die gemessenen Reifenluftdrücke auf diese Bezugstemperatur umgerechnet werden. Eine Umrechnung auf die Bezugstemperatur T_Bezug erfolgt auf Basis des Gasgesetzes.
Hierbei wird mit P_comp der kompensierte Reifenluftdruck, mit T_Bezug die Bezugstemperatur, mit P_m der gemessene Reifenluftdruck und mit T_m die gemessene Reifeninnentemperatur bezeichnet. Wird die Gleichung (1) nach dem kompensierten Reifenluftdruck P_comp, so erhält man Gleichung (2).
Es hat sich durch Messungen gezeigt, dass der kompensierte Reifenluftdruck P_comp abhängig von dem Ort der Temperaturmessung größer oder kleiner als der tatsächlich im Reifen vorhanden Reifenluftdruck ist. Beispielsweise führt ein Temperaturunterschied von etwa 10°C bei der Temperaturmessung zu einem Unterschied von etwa 0,1 bar bei dem gemessenen Reifenluftdruck. Ein fehlerhaft bestimmter Reifenluftdruck kann zu Fehlwarnungen oder zu verspäteten Warnungen im Hinblick auf einen Reifenluftdruckverlust führen. Hierzu ist es erforderlich die Reifeninnentemperatur möglichst genau zu bestimmen. Da die Temperaturverteilung im inneren des Reifens nicht homogen ist, muss zur Bestimmung des kompensierten Reifenluftdrucks P_comp die mittlere Reifeninnentemperatur T_p, welche den tatsächlichen Reifenluftdruck bedingt, anstelle einer an einem festen Punkt gemessenen Reifeninnentemperatur T_m berücksichtigt werden. Mögliche Ursachen für die inhomogene Temperaturverteilung im Reifen sind beispielsweise die Einbringung von Wärme direkt über den Reifen durch Sonneneinstrahlung oder durch die Reibung zwischen Reifen und Fahrbahn, sowie durch Einbringung von Wärme über die Felge bzw. Achse durch Sonneneinstrahlung, Wärme die durch einen Bremsvorgang entsteht oder Wärme die durch den Antrieb entsteht. Diese Wärmeeinwirkungen werden zumindest teilweise zusätzlich durch andere Effekte wie beispielsweise die kühlende Wirkung des Fahrtwindes überlagert.
In 1 ist ein vereinfachtes zweidimensionales stationäres Modell für die Temperaturverteilung im Fahrzeugreifen dargestellt. Hierbei erstreckt sich der Temperaturverlauf von der Felge 1 über den Anbauort des Temperatursensors 2 im Reifen zu der Reifenfläche 3. In einem ersten Abstand 1 von der Felge 1 ist der Temperatursensor 2 angeordnet, wohingegen sich die Reifenfläche 3 in einem zweiten Abstand L von der Felge 1 befindet. Die Felge 1 weist hierbei die Felgentemperatur T₀ und die Reifenfläche 3 die Reifenflächentemperatur T_l auf. Der Temperatursensor 2 misst die Reifeninnentemperatur T_m. Wird von einem annähernd linearen Temperaturverlauf ausgegangen, so kann die mittlere Reifentemperatur T_p, welche den Reifenluftdruck bestimmt, gemäß Gleichung (3) berechnet werden.
Unter Berücksichtigung der geometrischen Zusammenhänge kann die mittlere Temperatur T_p gemäß Gleichung (4) aus der Felgentemperatur T₀ und der gemessenen Temperatur T_m bestimmt werden.
Der empirische Beiwert k setzt sich im wesentlichen aus dem ersten Abstand 1, welcher den Abstand des Temperatursensors 2 zur Felge 1 beschreibt, und dem zweiten Abstand L, welcher den Abstand der Reifenfläche 3 zur Felge 1 bezeichnet, zusammen. Der empirische Beiwert k muss zur Bestimmung des kompensierten Reifenluftdrucks P_comp bekannt sein. Aus Gleichung (2) und (4) erhält man nun einen kompensierten Reifenluftdruck P_comp gemäß Gleichung (5).
Die Felgentemperatur T₀ ändert sich während der Fahrt im Mittel wenig. Ferner weist eine Veränderung der Felgentemperatur T₀ nur eine kleine Wirkung auf den kompensierten Reifenluftdruck P_comp auf. Eine Veränderung der Felgentemperatur T₀ um etwa 25°C beispielsweise führt zu einer Veränderung des kompensierten Reifenluftdrucks P_comp von etwa 0,1 bar. Die Felgentemperatur T₀ wird nach Zündungsneustart eingeschätzt.
2 zeigt mögliche Temperaturverläufe der gemessenen Temperatur T_m über der Zeit t. Zur Bestimmung der Felgentemperatur T₀ wird nach einem Zündungsneustart die gemesse ne Temperatur T_m abgespeichert. Anschließend wird der Temperaturgradient bestimmt.
2a zeigt einen positiven, aber nicht sehr großen, z. B. kleiner als 1°C/min, Temperaturgradienten. Bei einem solchen Temperaturverlauf wird die abgespeicherte Temperatur als Felgentemperatur T₀ für die Bestimmung des kompensierten Reifenluftdrucks P_comp verwendet.
2b stellt einen Temperaturverlauf dar, bei dem sich die gemessene Temperatur T_m zwischen dem letzten und dem aktuellen Zündungsneustart nur wenig geändert hat. Der Temperaturgradient ist hierbei sehr klein bzw. nahezu Null. Bei einem solchen Temperaturverlauf, der beispielsweise durch einen kurzen Fahrzeughalt hervorgerufen worden sein kann, wird die abgespeicherte Felgentemperatur T₀ aus dem vorherigen Zündungsverlauf für die Bestimmung des kompensierten Reifenluftdrucks P_comp herangezogen.
In 2c bzw. 2d ist ein typischer Temperaturverlauf für den Winterbetrieb des Fahrzeugs dargestellt. Bei der Ausfahrt des Fahrzeugs aus einer gegenüber der Außentemperatur wärmeren Garage wird der Temperaturgradient negativ. Zur Bestimmung des kompensierten Reifenluftdrucks P_comp wird bei einem solchen Temperaturverlauf die niedrigste gemessene Temperatur T_m als Felgentemperatur T₀ angenommen.
In 2e und 2f sind zwei Sonderfälle für einen möglichen Temperaturverlauf dargestellt. Wenn der Temperaturgradient relativ hoch (z. B. größer als 1°C/min) ist, oder die gemessene Temperatur T_m über einen längeren Zeitraum (z. B. 40 min) wächst, oder die gemessene Temperatur T_m nach einer längeren Fahrtdauer mit einer nahezu konstan ten Temperatur plötzlich ansteigt, dann bedeutet dies, dass die Felgentemperatur T₀ wächst. Solch ein Wachstum ist beispielsweise auf eine länger andauernde Bremsung zurückzuführen. Bei solchen Situationen wird die Temperatur in einem regelmäßigen Abstand d (z. B. alle 20 min) gemessen und als neue Felgentemperatur T₀ gespeichert.

Claims

Verfahren zur Temperaturkompensation in einem Reifenluftdrucküberwachungssystem, wobei das Reifenluftdrucküberwachungssystem mindestens ein Druckmodul mit einen Temperatursensor (2) aufweist, welches einen Reifenluftdruck P_m und eine Reifeninnentemperatur T_m misst, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer mittleren Temperatur T_p und dem gemessenen Reifenluftdruck P_m unter Berücksichtigung einer Bezugstemperatur T_Bezug ein temperaturkompensierter Reifenluftdruck P_comp ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Temperatur T_p aus der Reifeninnentemperatur T_m und einer Felgentemperatur T₀ bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne, dass die Felgentemperatur T₀ aus der Reifeninnentemperatur T_m bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Temperatur T_p unter Berücksichtigung eines empirischen Beiwertes k, welcher im wesentlichen aus geometrischen Größen, welche die Anordnung des Temperatursensors (2) und einer Reifenfläche (3) zu einer Felge (1) beschreiben, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne, dass die gemessene Temperatur T_m nach einem Zündungsneustart gespeichert und fortlaufend gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Felgentemperatur T₀ unter Berücksichtigung eines Temperaturgradienten, welcher die zeitliche Veränderung der gemessenen Temperatur T_m beschreibt, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne, dass die mittlere Temperatur T_p unter Berücksichtigung eines Temperaturgradienten, welcher die zeitliche Veränderung der gemessenen Temperatur T_m beschreibt, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Felgentemperatur T₀ auf Basis des Zeitgradienten der gemessenen Temperatur T_m bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Temperatur T_p auf Basis des Zeitgradienten der gemessenen Temperatur T_m bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Temperaturgradienten in einem empirisch definierten Bereich die tiefste gemessene Temperatur T_m als Felgentemperatur T₀ angenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Temperaturgradienten unterhalb des empirisch definierten Bereichs die aus einem vorherigen Zündungsneustart bestimmte Felgentemperatur T₀ als aktuelle Felgentemperatur T₀ angenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem großen Temperaturgradienten oder bei einem langen Temperaturwachstum oder bei einer nahezu konstanten Temperatursteigerung nach einer längeren Fahrt, oder in einem empirisch definierten Bereich der Temperaturgradienten die Felgentemperatur T₀ in regelmäßigen Abständen neu bestimmt und gespeichert wird.
Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Algorithmus definiert, welcher ein Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.