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Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.
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In modernen Kraftfahrzeugen finden vermehrt Systeme Anwendung, welche zu einem aktiven oder passiven Schutz der Insassen beitragen. Systeme zur Reifendrucküberwachung schützen die Fahrzeuginsassen vor Fahrzeugschäden, welche beispielsweise auf einen abnormalen Reifenluftdruck zurückzuführen sind. Durch einen abnormalen Reifenluftdruck können sich beispielsweise der Reifenverschleiß und der Kraftstoffverbrauch erhöhen oder es kann zu einem Reifendefekt („Reifenplatzer“) kommen. Es sind bereits verschiedene Reifendrucküberwachungssysteme bekannt, welche entweder auf Basis direkt messender Sensoren arbeiten (direkt messende Reifendrucküberwachungssysteme) oder durch Auswertung von Drehzahl- oder Schwingungseigenschaften der Fahrzeugräder einen abnormalen Reifendruck erkennen (indirekt messende Reifendrucküberwachungssysteme) .
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Aus der
DE 100 58 140 A1 ist ein indirekt messendes Reifendrucküberwachungssystem (DDS: Deflation Detection System) bekannt, welches durch Auswertung der Raddrehbewegung einen Reifendruckverlust detektiert.
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Aus der
EP 0 578 826 B1 geht eine Reifendruckbestimmungsvorrichtung hervor, welche auf Basis von Reifenschwingungen einen Druckverlust in einem Reifen ermittelt.
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Die
DE 198 23 646 A1 offenbart ein Verfahren bei dem die Temperaturänderung in Abhängigkeit von der Zeit gemessen wird und die Temperaturänderung mit einem für den jeweiligen Reifen typischen Verlauf verglichen wird. Überschreitet der gemessene zeitabhängige Temperaturverlauf den zulässigen, erfolgt eine Warnmeldung. Auch andere Faktoren wie die Bewegung des Fahrzeugs und der Straßenzustand können sinnvollerweise berücksichtigt werden.
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Die
DE 10 349 625 A1 offenbart ein Außentemperaturschätzgerät zum Schätzen einer Temperaturänderung außerhalb einer Fahrgastzelle aus einer Resonanzfrequenz, die eine in einem Fahrzeugraddrehzahlsignal enthaltene Schwingungskomponente ist, und ein Reifendruckerfassungsgerät zum Erfassen einer Reifenpneumatikdruckänderung hinsichtlich der Änderung der Außentemperatur aus der Resonanzfrequenz, die bei dem Fahrzeugraddrehsignal enthalten ist.
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Ein Verfahren zum Auswerten einer Resonanzfrequenz um zu erkennen ob der Reifeninnendruck eines beliebigen Rades des Fahrzeugs unter einen vorgegebenen Wert absinkt ist aus der
DE 103 31585 A 1 bekannt. Hierzu wird die Resonanzfrequenz des Rades mit einem vorgegebenen soll Druck aufgezeichnet weiter werden die Gradienten der Frequenzkurve oberhalb und unterhalb gespeichert und deren Verhältnis gebildet überwacht.
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Aus der
DE 10 2005 004 910 A1 ist ein Verfahren zur indirekten Reifendrucküberwachung bekannt mit den Schritten: - Einlernen von Prüfgrößen, welche die Raddrehbewegungen der Räder beschreiben, - Bestimmen von Abrollumfangsdifferenzen aus aktuell ermittelten Prüfgrößen und den eingelernten Prüfgrößen, - Einlernen mindestens einer Torsionseigenfrequenz für mindestens einen Reifen aus dem Schwingungsverhalten der einzelnen Reifen, - Bestimmen mindestens einer Verschiebung der Torsionseigenfrequenz aus mindestens einer aktuell ermittelten Torsionseigenfrequenz und aus der mindestens einen eingelernten Torsionseigenfrequenz, und - Verknüpfen der Abrollumfangsdifferenzen mit der mindestens einen Verschiebung der Torsionseigenfrequenz in einer gemeinsamen Warnstrategie zur Erkennung und Bewarnung eines Reifenluftdruckverlusts.
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Die
DE 697 14 140 T2 offenbart Techniken zum Schätzen eines Luftdruckzustandes eines Reifens eines Kraftfahrzeugs auf der Grundlage einer Bewegung des Fahrzeugrads und der Temperatur des Reifens.
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Die
DE 10 2006 053 825 A1 betrifft ein Verfahren zur indirekten Reifendrucküberwachung, in welchem eine Analyse des Eigenschwingverhaltens mindestens eines Reifens durchgeführt wird und eine Eigenfrequenz bestimmt wird, wobei eine Temperaturkompensation der Druckverlustanalysegröße durchgeführt wird, wobei zur Bestimmung einer Kompensationsgröße, insbesondere des Quotienten aus Änderung der Druckverlustanalysegröße und Temperaturänderung, eine mittels eines Temperaturmodells berechnete Reifentemperatur verwendet wird.
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Meist umfassen indirekt messende Druckverlusterkennungsverfahren eine Einlernphase und eine Drucküberwachungsphase. In der Einlernphase werden so genannte Vergleichsreferenzwerte eingelernt. In der Drucküberwachungsphase, welche sich an die Einlernphase anschließt, werden aktuell ermittelte Referenzwerte unter Berücksichtigung von Schwellenwerten für die Druckverlusterkennung mit den eingelernten Vergleichsreferenzwerten verglichen.
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Des Weiteren ist es bekannt, dass die Temperatur einen Einfluss auf den Reifeninnendruck hat. Wenn z.B. die Temperatur der Luft im Reifen sinkt, so nimmt auch der Reifeninnendruck ab. Für eine zuverlässige Reifendrucküberwachung bzw. Reifendruckverlustüberwachung muss diese Temperaturabhängigkeit berücksichtigt werden.
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In der
EP 0 895 880 A2 wird eine Vorrichtung zum Abschätzen des Luftdruckes eines Reifens offenbart, welche einen Temperatursensor umfasst, welcher die Außenlufttemperatur misst. Dabei wird die bestimmte Resonanzfrequenz des Reifens bzw.der daraus abgeschätzte Reifendruck anhand der Außenlufttemperatur korrigiert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur indirekten Reifendrucküberwachung bereitzustellen, welches zur Verbesserung eines bestehenden indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystems oder eines kombinierten Reifendrucküberwachungssystems, welches ein indirekt und ein direkt messendes Reifendrucküberwachungssystem beinhaltet, geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in einem indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystem eine Erkennung und/oder Bewarnung eines Reifendruckverlustes und/oder eine Anpassung eines Schwellenwertes zur Druckverlusterkennung anhand zweier, zeitlich getrennt bestimmter Reifentemperaturgrößen durchzuführen. Im Gegensatz zu den bekannten Reifendrucküberwachungssystemen, bei welchen ein gemessener oder bestimmter Reifendruck oder eine mit dem Reifendruck zusammenhängende Größe bezüglich der Temperatur korrigiert wird, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren direkt zwei Reifentemperaturgrößen zur Anpassung eines Druckverlusterkennungsschwellenwertes und/oder zur Druckverlusterkennung und/oder -bewarnung verwendet. Hierdurch wird eine Erkennung eines absoluten Mindestreifendrucks möglich.
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Erfindungsgemäß wird die Anpassung des Schwellenwerts zur Druckverlusterkennung und/oder die Erkennung und/oder Bewarnung eines Reifendruckverlustes unter Verwendung eines Reifensolldrucks und/oder eines Mindestreifendrucks durchgeführt. Alternativ kann hierfür auch das Verhältnis von Mindestreifendruck zu Reifensolldruck verwendet werden. Hierdurch wird die Bestimmung einer Mindesttemperatur möglich, welche zur Erkennung eines absoluten Minderdruckes verwendet werden kann. Besonders bevorzugt ist/sind der Reifensolldruck und/oder der Mindestreifendruck und/oder das Verhältnis von Mindestreifendruck zu Reifensolldruck vorgegeben. Ganz besonders bevorzugt ist/sind der/die vorgegebene(n) Druck/Drücke in einem Steuergerät, in welchem der Reifendrucküberwachungsalgorithmus durchgeführt wird, abgelegt. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, dass diese Werte, z.B. durch den Fahrer, in das System eingegeben werden müssen.
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Die zwei zeitlich getrennt bestimmten Reifentemperaturgrößen sind bevorzugt eine Reifentemperaturgröße bei Einstellung eines Reifensolldruckes und eine aktuelle Reifentemperaturgröße. Dadurch kann die Solldruckeinstellung durch den Fahrer bei einer beliebigen Temperatur geschehen und die Änderung der Temperatur seit dem Einstellen des Reifensolldrucks wird berücksichtigt.
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Bevorzugt wird die Erkennung und/oder Bewarnung eines Rei fendruckverlustes durch Vergleich zweier, zeitlich getrennt bestimmter Reifentemperaturgrößen durchgeführt. Durch den direkten Vergleich der Reifentemperaturgrößen entfällt eine aufwändige Temperaturkorrektur der mit dem Reifendruck zusammenhängenden Größen.
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Vorteilhafterweise wird mindestens eine Reifentemperaturgrö-ße bei Betätigung eines Mittels eingelernt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Reifentemperaturgröße bei Einstellung des Reifensolldruckes bei Betätigung eines Mittels eingelernt wird. Das Mittel, bei dessen Betätigung die Reifentemperaturgröße eingelernt wird, ist besonders bevorzugt ein Schalter oder Taster. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich um einen Reset-Schalter oder -Taster, welcher auch zum Starten einer Einlernphase des indirekt messenden Druckverlusterkennungssystems verwendet wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird/werden die Reifentemperaturgröße(n) mittels mindestens eines Temperatursensors gemessen. Besonders bevorzugt kommt hierbei ein Reifentemperatursensor zum Einsatz.
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Ebenso ist es bevorzugt, für die Reifentemperaturgröße(n) die Umgebungstemperatur zu verwenden. Dies ist vorteilhaft, da in den meisten Kraftfahrzeugen die Umgebungstemperatur, z.B. bestimmt durch einen Sensor, bereits vorliegt, und somit keine zusätzlichen Kosten für die Bestimmung der Reifentemperaturgrößen entstehen.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird/werden die Reifentemperaturgrö-ße(n) anhand eines Temperaturmodells berechnet. Hierdurch werden Kosten für Temperatursensoren eingespart. Besonders bevorzugt werden in dem Reifentemperaturmodell das Fahrprofil und/oder die Reifenbelastung und/oder Umgebungsparameter berücksichtigt. Ganz besonders bevorzugt gehen dabei der zeitliche Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Umgebungstemperatur und/oder die Fahrzeugstandzeit in das Modell ein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt in einem indirekten Reifendrucküberwachungssystem durchgeführt, in welchem eine Druckverlusterkennung anhand einer Abrollumfangsanalyse der Reifen und/oder einer Frequenzanalyse des Eigenschwingverhaltens mindestens eines Reifens durchgeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann damit zur Verbesserung solcher, an sich bekannter Druckverlusterkennungssysteme, welche eine Druckverlusterkennung anhand einer Abrollumfangsanalyse und/oder einer Frequenzanalyse durchführen, verwendet werden.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass eine Erkennung und/oder Bewarnung eines absoluten Mindestdrucks im Reifen möglich wird. Des Weiteren ist diese Erkennung und/oder Bewarnung unabhängig von den äußeren Einsatzbedingungen des Fahrzeugs bzw. des/der Reifen(s). Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens muss die Einstellung eines Rei fensolldruckes vorteilhafterweise nicht mehr bei einer vorgegebenen Temperatur durchgeführt werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, welches einen Algorithmus nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren definiert.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
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Es zeigen
- 1 ein schematisches Blockschaltbild eines beispielgemäßen Verfahrens zur indirekten Reifendrucküberwachung, und
- 2 schematisch Zusammenhänge zwischen einer aktuellen Reifentemperatur und einer Reifentemperatur bei Sollreifendruckeinstellung sowie die entsprechende Auswirkung auf die Anpassung eines Schwellenwerts zur Druckverlusterkennung.
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Wie bereits weiter oben erwähnt wurde, hat die Temperatur einen Einfluss auf den Reifeninnendruck. Meist steht in der Bedienungsanleitung eines Kraftfahrzeugs, dass ein vorgegebener Reifendruck pSoll bei einer Temperatur von 20°C und bei kalten Reifen einzustellen ist (d.h. die Umgebungstemperatur entspricht der Reifentemperatur). In der Praxis ist dies aber vom Fahrer kaum sicherzustellen, und er wird den Reifendruck unter Umständen auch bei von der „Solltemperatur“ abweichenden Temperaturen einstellen. Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt.
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1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines beispielgemäßen Verfahrens zur indirekten Reifendrucküberwachung. In Block 1 werden zeitlich getrennt zwei Reifentemperaturgrößen, z.B. die Reifentemperatur TReset bei Einstellung des Reifensolldruckes und die aktuelle Reifentemperatur Takt, bestimmt. Diese beiden Reifentemperaturgrößen TReset, Takt werden in Block 2 gemeinsam mit einem, z.B. vorgegebenen, Solldruck des Reifens pSoll und einem, z.B. vorgegebenen, zu bewarnenden Mindestdruck pWarn ausgewertet und analysiert. Bei Erkennung eines Reifendruckverlustes erfolgt die Ausgabe einer Warnung (Block 3), z.B. an den Führer des Fahrzeugs. Alternativ oder zusätzlich wird eine Anpassung mindestens eines Schwellenwerts Sakt zur Druckverlusterkennung durchgeführt (Block 4). Wird anhand des angepassten Schwellenwerts Sakt ein Druckverlust erkannt, so kommt es zur Ausgabe einer Warnung (Block 3).
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Im Folgenden wird ein beispielgemäßes Verfahren zur Reifendrucküberwachung, welches einen absoluten Mindestdruck pWarn bewarnen kann, näher erläutert (Verfahrensschritte 1. bis 6.). Dies erfolgt zunächst unter der Annahme, dass sich die Luftmasse im Reifen nicht verändert:
- 1. Das System erhält die Information, dass der Solldruck des Reifens pSoll anliegt. Dazu stellt der Fahrer den korrekten Druck pSoll ein und gibt dies dem System, z.B. durch Betätigung eines Reset-Tasters, bekannt. Dies entspricht der Vorgehensweise in bekannten indirekten Systemen zur Reifendrucküberwachung.
- 2. Bestimmung der effektiven Reifenlufttemperatur TReset, bei welcher der Reifendruck pSoll eingestellt wurde. Hierfür kann z.B. ein Reifentemperatursensor eingesetzt werden oder der Messwert für die Umgebungstemperatur verwendet werden. Vorzugsweise berechnet man einen Näherungswert für die Reifentemperatur, der aus einem Reifentemperaturmodell ermittelt wird, welches auf Basis des Fahrprofils und der Reifenauslastung, im Wesentlichen mit den Eingangsgrößen Geschwindigkeiten, Standzeiten, Umgebungstemperatur etc., arbeitet.
- 3. Mit Hilfe der Temperatur TReset und des dem System bekannten Solldrucks pSoll für das Fahrzeug wird das Druck/Temperatur-Verhältnis c als Quotient aus Solldruck pSoll und Temperatur TReset bestimmt:
- 4. Bestimmung einer Mindesttemperatur TWarn, bei der eine absolute Minderdruckwarnung auszugeben ist, aus dem zu bewarnenden Minderdruck pWarn und dem Druck/Temperatur-Verhältnis c aus Gleichung (1) nach folgendem Zusammenhang:
Dieser Gleichung liegt physikalisch die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Luft im Reifen wie ein ideales Gas verhält und das Reifenvolumen bzw. Gasvolumen V unveränderlich ist (d.h. das Verhältnis p durch T ist konstant).
- 5. Ausgabe einer Minderdruckwarnung (Block 3) an den Fahrer, wenn der Reifen die Mindesttemperatur TWarn aufweist oder darunter liegt, d.h. wenn die aktuelle Reifentemperatur Takt kleiner oder gleich der Mindesttemperatur TWarn ist: wobei die Mindesttemperatur TWarn gemäß Gleichungen (1) und (2) durch den zu bewarnenden Minderdruck pWarn, den Solldruck pSoll und die Reifenlufttemperatur beim Reset TReset gegeben ist:
- 6. Optional kann eine Bestimmung des voraussichtlichen aktuellen Reifendrucks pakt auf Basis der aktuellen Reifentemperatur Takt, unter der Annahme, dass kein Luftmassenverlust stattfand, zu mit dem Druck/Temperatur-Verhältnis c nach Gleichung (1), durchgeführt werden.
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Das beschriebene Verfahren kann also in einem Reifendruckkontrollsystem ausgeführt werden, das folgende Komponenten aufweist bzw. Zugang zu folgenden Informationen hat: Reifensolldruck pSoll (z.B. vorgegeben), Minderdruck pWarn (z.B. vorgegeben), Fahrerbestätigung bei eingestelltem Solldruck pSoll (z.B. durch einen Reset-Taster), Umgebungstemperatur oder Reifentemperatur oder Daten zur Reifenbelastungssituation zur verbesserten Vorhersage der Reifentemperatur (vor allem Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugstandzeit, ggf. Feuchtigkeitssensor).
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Weiterhin soll das erfindungsgemäße Verfahren in Kombination mit bekannten indirekten Systemen zur Reifendrucküberwachung, z.B. auf Basis von Raddrehzahl-Informationen, eingesetzt werden. Hierbei wird das Verfahren verwendet, um die Warnschwellen des indirekten Reifendruckkontrollsystems anzupassen. In diesem Fall werden auch Luftmassenveränderungen berücksichtigt.
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In einem an sich bekannten Reifendrucküberwachungssystem ist S20 die Warnschwelle des indirekten Reifedruckkontrollsystems für einen Druckverlust bei einer Temperatur von z.B. 20 °C (d.h. 293,15 Kelvin) und K das Kriterium für einen Druckverlust, z.B. die Differenz zwischen einem eingelernten Vergleichsreferenzwert und einem aktuellen Referenzwert, welches linear vom Reifendruck abhängt. Eine Druckverlustwarnung wird von dem an sich bekannten Verfahren ausgegeben, wenn K größer als die Schwelle S20 ist, d.h. K > S20.
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Erfindungsgemäß erfolgt eine Adaption des/der Schwellenwerte(s) zur Druckverlusterkennung (Block 4 in
1). Eine Schwelle S
akt wird in funktionaler Abhängigkeit f von der aktuellen Reifentemperatur T
akt, der Reifentemperatur bei Sollreifendruckeinstellung T
Reset, dem Reifensolldruck p
Soll und dem zu bewarnenden Minderdruck p
Warn angepasst:
Zur Bewarnung eines absoluten Minderdrucks wird beispielsgemäß folgendermaßen vorgegangen:
- a. Optional wird der aktuelle Reifendruck pakt nach Gleichung (3), Punkt 6. des oben beschriebenen Verfahrens, berechnet.
- b. Anpassung der Schwelle für eine Druckverlusterkennung Sakt mittels folgender Formel in welche nur die aktuelle Reifentemperatur Takt, die Reifentemperatur bei Sollreifendruckeinstellung TReset, der Reifensolldruck pSoll und der zu bewarnende Minderdruck pWarn eingehen.
- c. Ausgabe einer absoluten Minderdruckwarnung, wenn das Kriterium K für einen Druckverlust die aktuelle, auf die Temperatur bezogene Schwelle Sakt überschritten hat: In analoger Weise kann natürlich auch das Kriterium K angepasst werden.
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In
2 wird ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht, nämlich dass eine Bewarnung eines absoluten Mindestdrucks p
Warn möglich ist. Üblicherweise liegt das Verhältnis zwischen Reifensolldruck p
Soll und Warndruck p
Warn fest, z.B. p
Warm/p
Soll = 0,75. Für dieses Beispiel vereinfacht sich Gleichung (4) zu:
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In 1a ist der Fall dargestellt, dass die aktuelle Temperatur Takt unterhalb der Temperatur TReset liegt, bei welcher der Reset durchgeführt wurde und der Solldruck des Reifens pSoll vorlag. Entsprechend werden die Schwellen für die Druckverlusterkennung verringert, was durch die Pfeile in 1a angedeutet ist. Gleichung (4) beinhaltet auch den Grenzfall, dass die Temperatur Takt so weit abgesunken ist, dass der aktuelle Reifendruck pakt dem zu bewarnenden Reifendruck pWarn entspricht. Im Beispiel gilt dies für Takt=3/4* TReset, dann wird der Schwellenwert Sakt Null, wie in 1c dargestellt ist.
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In 1b ist der Fall dargestellt, dass die aktuelle Temperatur Takt größer als die Temperatur TReset bei Reset ist. Entsprechend werden die Schwellen für die Druckverlusterkennung erhöht, was durch den Doppelpfeil in 1b angedeutet ist. In beiden Fällen erfolgt die Warnung bei demselben Mindestdruck pWarn.
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Voraussetzung für eine zuverlässige und genaue Druckverlusterkennung ist einerseits, dass der Fahrer den Solldruck pSoll immer exakt einstellt und dann sofort den Reset durchführt. Andererseits sollte das Kriterium K für einen Druckverlust linear vom Druck abhängen. Dies ist für die Kriterien, die bekannte indirekte Reifendruckkontrollsysteme nutzen, wie z.B. Abrollumfangsänderungen oder Änderungen der Torsionseigenfrequenz des Reifens, weitestgehend der Fall. Eine leichte Nichtlinearität kann darüber hinaus durch entsprechende Anpassung der Formel aus Gleichung (4) berücksichtigt werden.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass die Solldruckeinstellung dem Fahrer bei beliebigen Temperaturen erlaubt wird. Ein weiterer Vorteil ist es, dass unter Berücksichtigung der Temperatur dennoch ein korrekter absoluter Minderdruck bewarnt werden kann.