DE102010006178B4

DE102010006178B4 - Verfahren zur Überwachung eines Reifendrucks und Reifendruckkontrolleinrichtung

Info

Publication number: DE102010006178B4
Application number: DE102010006178.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hammes; Franz Heininger; Stefan Hermann; Alexander Kramer; Arnd Stielow
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Aumovio Germany De GmbH
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2030-01-30
Also published as: DE102010006178A1

Abstract

Vorrichtung (32) zum Überprüfen von Reifendrücken von Vorderrädern (Rad3, Rad4) und Hinterrädern (Rad1, Rad2) eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung aufweist:- eine Schnittstelleneinrichtung (34) zum Empfangen von Signalen von Sensoreinrichtungen (20) der Fahrzeugräder (14, Rad1, Rad2, Rad3, Rad4), welche direkt oder indirekt die Winkelgeschwindigkeiten (ω1, ω2, ω3, ω4) der Fahrzeugräder (14, Rad1, Rad2, Rad3, Rad4) erfassen,- eine Speichereinrichtung (38) zum Speichern eines Soll-Reifendurchmessers (rd0) eines Soll-Rads (Rad0) des Fahrzeugs in einem Referenzpunkt (m),- eine Winkelgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung (40) zum Bestimmen der Winkelgeschwindigkeiten (ω1, ω2, ω3, ω4) der Fahrzeugräder auf Basis der Messergebnisse der Sensoreinrichtungen der Fahrzeugräder, und- eine Auswerteeinrichtung (36) welche wenigstens eine Fehlergröße (err12, err13, err14, err23, err24, err34) auf Basis der Winkelgeschwindigkeiten (ω1, ω2, ω3, ω4) der Fahrzeugräder und des Soll-Reifendurchmessers (rd0) des Soll-Rads ermittelt,wobei die Auswerteeinrichtung (34) anhand der Fehlergröße bestimmt, ob wenigstens eines der Fahrzeugräder einen fehlerhaften Reifendruck aufweist,dadurch gekennzeichnet,dass die Auswerteeinrichtung (36) dazu eingerichtet ist, durch einen Vergleich von vier Fahrzeugrädern untereinander eine Abweichung der Winkelgeschwindigkeit (ω1, ω2, ω3, ω4) der Fahrzeugräder von einemErwartungswert, der auf dem Soll-Reifendurchmesser (rd0) des Soll-Rades basiert, zu ermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Druckverlustes eines Reifens bei einem mit einer Reifendruckkontrolleinheit ausgestatteten Fahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner eine Reifendruckkontrolleinheit, ein Fahrzeug und ein Computerproduktprogramm.
Da die Fahrzeugsicherheit und Zuverlässigkeit zentrale Faktoren in der Automobiltechnik sind, muss allein schon aus sicherheitstechnischen Gründen der Reifendruck von Kraftfahrzeugen regelmäßig überprüft werden. Da dies häufig versäumt wird, weisen moderne Kraftfahrzeuge zunehmend Reifendruckkontrollsysteme auf, die den Reifendruck automatisch messen und eine kritische Abweichung des gemessenen Reifendrucks von einem Reifendrucksollwert frühzeitig erkennen sollen. Außerdem ist es zur Reduzierung von CO₂-Emissionen wünschenswert, bei möglichst vielen Fahrzeugen den Reifendruck zu überwachen.
Bei solchen Reifendruckkontrollsystemen wird im Allgemeinen unterschieden zwischen direkten und indirekten Systemen. Indirekte Systeme messen nicht den Reifendruck selbst, sondern nutzen eine vom Reifendruck abgeleitete Größe, z.B. die Drehzahl des Reifens, wie beispielsweise in der DE 195 32 331 A1 offenbart ist. Bei direkten Systemen, wie beispielsweise in der DE 43 03 583 A1 , wird innerhalb des Reifens oder auf dessen Ventil ein Sensor angebracht, der mittels Funkübertragung in gewissen Intervallen den Innendruck und/oder die Temperatur des Reifens an ein zentrales System überträgt. Der Fahrer bekommt eine Information über den aktuellen Druckwert im Klartext, die er entweder ständig in der Anzeige sieht, oder über Knopfdruck abfragen kann.
Aus der US 2003 / 0 172 728 A1 sind ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und eine Vorrichtung zum Schätzen des Luftdrucks eines Reifens an einem Fahrzeug bekannt, umfassend die Schritte: Empfangen eines Fahrzeugstatussensorsignals als eine Eingabe; Schätzen erster Parameterwerte eines adaptiven Filters basierend auf einem vorbestimmten Modell des Fahrzeugstatus in Abhängigkeit von dem Fahrzeugstatussensorsignal; Berechnen, abhängig von den ersten Modellparameterwerten, eines ersten Reifendruckanzeigewerts, der von dem Luftdruck des Reifens abhängig ist und diesen kennzeichnet.
Aus der DE 10 2006 020 490 A1 ist ein Verfahren zur genauen Umfangsermittlung eines Rades eines Fahrzeugs mit mindestens zwei Rädern bekannt. Dabei wird der genaue Umfang eines ersten Rades des Fahrzeugs abhängig von einer Gierrate des Fahrzeugs, einer ersten Drehgeschwindigkeit des ersten Rades, einer zweiten Drehgeschwindigkeit des zweiten Rades und einer Spurweite zwischen dem ersten Rad und dem zweiten Rad ermittelt.
Aus der DE 100 24 178 A1 ist ein Verfahren zur verbesserten Bestimmung des Verhältnisses der Radien der Räder (auch Radradienverhältnis genannt) eines Fahrzeuges zueinander bekannt. Derartige Radradienverhältnisse können beispielsweise zur Erkennung eines unzulässigen Reifendrucks verwendet werden.
Bei einer aus der US 5 826 207 A bekannten Reifenluftdruckschätzung basierend auf Vibrationskomponenten, die aus einem Fahrzeugradgeschwindigkeitssignal extrahiert werden, wenn das Fahrzeugrad ein angetriebenes Fahrzeugrad ist, wird die Genauigkeit der Schätzung verbessert, indem die Vibrationskomponenten aufgrund der Resonanz des Antriebssystems aus den Vibrationskomponenten, auf deren Grundlage die Schätzungsberechnung durchgeführt wird, entfernt werden. Die Vibrationskomponenten aufgrund der Resonanz des Antriebssystems können entfernt werden, indem diejenigen aus dem Fahrzeugradgeschwindigkeitssignal extrahierten Vibrationskomponenten entfernt werden, die in der Phase zwischen linken und rechten angetriebenen Fahrzeugrädern gleich sind. Wenn der Reifenluftdruck von einem von einem Paar von linken und rechten angetriebenen Fahrzeugrädern niedriger ist als von dem anderen, wird der niedrigere Reifenluftdruck richtiger geschätzt. Daher kann der höhere Reifenluftdruck basierend auf dem niedrigeren Reifenluftdruck gegenüber der Antriebssystemresonanz abgeschätzt werden.
In der US 2006 / 0 267 750 A1 wird ein Steuersystem zum Steuern eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Verschiedene Reifenparameter, wie etwa ein Rollradius, eine vertikale Federrate und eine Reifendrehfederrate, können verwendet werden, um einen Reifenanomalitätszustand zu bestimmen. Das Fahrzeug wird als Reaktion auf den Reifenanomalitätszustand gesteuert.
In der US 2009 / 0 112 470 A1 wird eine Navigationsvorrichtung mit einer zentralen Verarbeitungseinheit, einem Bildgebungsmodul, einem GPS-Modul, einem Reifendrucküberwachungsmodul und einem Speichermodul bereitgestellt. Das Bildgebungsmodul erfasst ein Bildsignal. Die zentrale Verarbeitungseinheit steuert das Bildgebungsmodul, um das Bildsignal zum Erzeugen von Bilddaten zu erfassen, und speichert ferner die Bilddaten in dem Speichermodul. Die zentrale Verarbeitungseinheit führt die in dem Speichermodul gespeicherte elektronische Kartensoftware aus und empfängt die von dem GPS-Modul erzeugten Positionsdaten zum Erzeugen einer Routenführung. Die zentrale Verarbeitungseinheit empfängt das von dem Reifendrucküberwachungsmodul empfangene digitale Reifendrucksignal, um Reifendruckdaten zu erzeugen, und identifiziert ferner, ob die Reifendruckdaten einem Sicherheitswert entsprechen oder nicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Reifendruckkontrolleinrichtung für das vorgenannte System bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.
Demgemäß wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung bereitgestellt zum Überprüfen von Reifendrücken von Vorderrädern und Hinterrädern eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung aufweist:

- eine Schnittstellen-Empfangseinrichtung zum Empfangen von Signalen von Sensoreinrichtungen der Fahrzeugräder, welche direkt oder indirekt die Winkelgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder erfassen,
- eine Speichereinrichtung zum Speichern eines Soll-Reifendurchmessers eines Soll-Rads des Fahrzeugs in einem Referenzpunkt, eines Längenabstands der Vorderräder von den Hinterräder und eines Breitenabstands der Vorderräder und/oder Hinterräder voneinander;
- eine Winkelgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Winkelgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder auf Basis der Messergebnisse der Sensoreinrichtungen der Fahrzeugräder, und
- eine Auswerteeinrichtung, welche wenigstens eine Fehlergröße auf Basis der Winkelgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder und des Soll-Reifendurchmessers des Soll-Rads berechnet, wobei die Auswerteeinrichtung anhand der Fehlergröße bestimmt, ob wenigstens eines der Fahrzeugräder einen fehlerhaften Reifendruck aufweist, wenn die Fehlergröße kleiner und/oder größer als Null ist, wobei die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, durch einen Vergleich von vier Fahrzeugrädern untereinander eine Abweichung der Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugräder von einem Erwartungswert, der auf dem Soll-Reifendurchmesser des Soll-Rades basiert, zu ermitteln.

Die Vorrichtung hat dabei den Vorteil, dass sie sehr einfach und zuverlässig einen fehlerhaften Reifendruck erfassen kann und dabei auf bereits vorhandene Sensoreinrichtungen im Fahrzeug zurückgreifen kann, deren Signale sie über die Empfangseinrichtung erfassen kann. So können beispielsweise Signale von Piezosensoren, in den Rädern vorhandene Radsensoren oder Signale eines ABS-Systems genutzt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einer Reifendrucküberwachungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einer Reifendrucküberwachungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
3a eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit vier zu überwachenden Rädern, wobei sich das Fahrzeug im Kreis um einen Mittelpunkt M bewegt wird;
3b eine schematische Ansicht des Fahrzeugs gemäß 3a, wobei als Referenzpunkt m der Mittelpunkt zwischen den beiden Achsen des Fahrzeugs gewählt ist, der aus dem Schnittpunkt der Achsenkreuzlinien gebildet wird;
3c eine schematische Ansicht des Fahrzeugs gemäß 3a, wobei als Referenzpunkt m der Schnittpunkt der Flächendiagonale des Fahrzeugs bestimmt wird;
4 ein Ablaufdiagramm einer Reifendrucküberwachung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5 ein Ablaufdiagramm einer Reifendrucküberwachung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
6 ein Beispiel eines Algorithmus zur Reifendrucküberwachung gemäß der Erfindung;
7 ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung der Geschwindigkeitskomponenten Vx und Vy des Fahrzeugs; und
8 eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Bestimmen, ob eines der Fahrzeugräder einen fehlerhaften Reifendruck aufweist.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Reifendrucküberwachung beschrieben, wobei die Reifendrucküberwachung dabei z.B. in ein nachgerüstetes Navigationsgerät integriert werden kann. Hierdurch kann außerdem die Lokalisierungsqualität des Navigationssystems zusätzlich deutlich verbessert werden und zwar auch dann, wenn bis zu zwei Reifen einen Reifenunterdruck und/oder einen Reifenüberdruck aufweisen.
Im Wesentlichen gibt es drei Systemansätze für die Reifendrucküberwachung:
Bei dem ersten Ansatz erfolgt eine Messung des Reifendrucks durch in der Felge verbaute Sensoren, die ihr Messergebnis über Funk an ein im Fahrzeug verbautes Steuergerät senden. Das Steuergerät wertet die Ergebnisse aller Sensoren aus und stellt diese dar. Dabei kann das Steuergerät durch die zusätzlichen Sensoren jedoch nicht nachgerüstet werden.
Ein zweiter Ansatz ist darauf ausgerichtet, die Daten von Radsensoren auszuwerten, die typischerweise für ABS- Steuergeräte verwendet werden, um durch den Vergleich der Umdrehungs- oder Winkelgeschwindigkeiten der Räder an einer Achse oder durch den Kreuzvergleich auf einen Luftdruckverlust am sich schneller drehenden Rad schließen zu können. Das Verfahren weist jedoch u.U. keine sehr hohe Genauigkeit auf, einen defekten Reifen zuverlässig zu lokalisieren.
Bei dem dritten Ansatz werden Piezosensoren eingesetzt. Diese liefern die Zentrifugalkraft und/oder die Amplitude der Sensorbeschleunigung, welche bei der Verringerung des Reifendurchmessers entsteht, wenn der Reifen auf der Fahrbahn aufsetzt und wieder abhebt. Anhand der Messwerte kann wiederum auf den Reifendruck geschlossen werden.
Für die Lokalisierung der Reifen gibt es des Weiteren im Wesentlichen die folgenden Methoden:
Gemäß der ersten Methode weist der Reifen einen codierten Sender auf, welcher bei der Montage des Reifens dem Reifendrucksystem mit der entsprechenden Position mitgeteilt werden muss. Dieser Vorgang ist bei jeder erneuten Montage der Reifen, beispielsweise beim Wechsel von Sommer- und Winterreifen, notwendig.
Die zweite Methode beruht darauf, dass die Reifenelektroniken über eine positionsbezogene Schnittstelle, z.B. 125kHz Schnittstelle, einzeln angesprochen werden können. In den Radkästen sind die separaten Antennen verbaut und somit antwortet immer nur der angesprochene Reifen und liefert seinen aktuellen Messwert.
Bei der dritten Methode erfolgt die Lokalisierung des jeweiligen Rads durch einen Kreuzvergleich der Drehzahlen der vier Räder untereinander. Dies ist aber nur möglich, wenn höchstens ein Reifen defekt ist.
In 1 ist eine Draufsicht auf ein Fahrzeug 10 dargestellt mit einer Reifendrucküberwachungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug 10 weist hierbei eine Vorderachse 12 mit zwei Rädern 14 und eine Hinterachse 16 mit zwei Rädern 14 auf. Das Fahrzeug enthält des Weiteren beispielsweise eine ABS-(Anti-Blockier-system)-Einrichtung 18. Bei einer solchen ABS-Einrichtung 18 ist an jedem der Räder 14 wenigstens eine Drehzahlsensoreinrichtung 20 vorgesehen, mit dem die Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit des jeweiligen Rades 14 bestimmt wird. Die ABS-Einrichtung 18 ist außerdem beispielsweise über eine CAN-Buseinrichtung 22 mit der Hinterradachse 16 verbunden bzw. mit den Drehzahlsensoreinrichtungen 20 der beiden Hinterräder 14 und erhält über die Bus-Einrichtung 22 die jeweiligen Radimpulse bzw. die Messergebnisse der einzelnen Drehzahlsensoreinrichtungen 20.
Des Weiteren ist das Fahrzeug beispielsweise mit einer nachgerüsteten elektronischen Komponente mit Funkempfänger ausgestattet, vorzugsweise einem Navigationsgerät. Gemäß der Erfindung ist weiter eine Funkschnittstelle vorgesehen, über die Daten von Sensoreinrichtungen, wie Drehzahlsensoreinrichtungen, von dem Fahrzeug an den Funkempfänger übertragen werden können, wie in 1 gezeigt ist.
Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Übertragung der Messergebnisse der Drehzahlsensoreinrichtungen 20 der Räder 14, d.h. hier z.B. der Raddrehzahlen bzw. Winkelgeschwindigkeiten der Räder 14, an ein Navigationssystem 24, wobei als Schnittstelle 26 beispielsweise eine Bluetooth-Schnittstelle verwendet wird. Das Navigationssystem mit der Schnittstelle, hier der z.B. Bluetooth -oder CAN-Schnittstelle, kann dabei sehr einfach in einem Fahrzeug 10 nachgerüstet werden oder auch bereits in dem Fahrzeug fest eingebaut sein.
In 2, einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, ist ebenfalls ein Fahrzeug 10 in einer Draufsicht dargestellt. Das Fahrzeug weist dabei ebenfalls an der Vorderradachse 12 zwei Räder 14 und an der Hinterradachse 16 zwei Räder 14 auf. Jedes der Räder 14 ist hierbei mit einer Piezosensoreinrichtung 20 versehen. Die Piezosensoreinrichtungen 20 ermitteln dabei beispielsweise die Beschleunigung bzw. Zentrifugalkraft oder die Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit des jeweiligen Rads 14. Diese übertragen ihre Messergebnisse beispielsweise über eine Schnittstelle 26 wie z.B. eine Funkschnittstelle an ein Navigationssystem 24. Die Messergebnisse können dabei in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen übertragen werden. Das Navigationssystem 24 mit der Funkschnittstelle 26 kann hierbei an dem Fahrzeug 10 nachgerüstet werden oder auch bereits in dem Fahrzeug eingebaut sein.
Bei beiden Fahrzeugen 10, die gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgestattet sind, kann das nachgerüstete Navigationssystem eine Reifendruckwarnung ausgeben, sowie bis zu zwei defekte Reifen lokalisieren.
Erfindungsgemäß werden in diesen Fällen beispielsweise eine Abweichung der Winkelgeschwindigkeit eines Rades durch Vergleich aller vier Räder untereinander („überbestimmtes System“) erkannt und daraus auf den Reifendurchmesser und auf den Reifendruck des Fahrzeugrads geschlossen. Anhand eines Vergleichs mit einer entsprechenden Soll-Größe wie einem Soll-Reifendurchmesser kann daraus geschlossen werden, ob das Fahrzeugrad einen gewünschten Soll-Reifendruck oder einen Unter- oder Überdruck aufweist. Überschreitet oder unterschreitet die ermittelte Abweichung einen Grenzwert oder Grenzbereich so kann eine Warnung über einen zu hohen oder zu niedrigen Reifendruck an den Fahrer ausgegeben.
Die erfindungsgemäße Auswertung des überbestimmten Systems ermöglicht insbesondere auch die Lokalisierung des oder der defekten Räder mit dem fehlerhaften Luftdruck. Somit können die Daten für die Lokalisierung des defekten Rads genutzt werden, wenn parallel der Reifendruck über eine in der Felge oder im Rad verbaute Elektronik überwacht wird, beispielsweise über Drehzahlsensoreinrichtungen gemäß der ersten Ausführungsform oder über Piezosensoreinrichtungen gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In den 3a, 3b und 3c ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 10 dargestellt, sowie dessen Geometriebeziehungen während einer Kurvenfahrt. Wie in 3a gezeigt ist, fährt das Fahrzeug 10 mit seinen vier Rädern 14 bzw. Rad1, Rad2, Rad3 und Rad4 hierbei in einem gedachten Kreis, um einen Mittelpunkt M. Die vier Räder Rad1, Rad2, Rad3 und Rad4 weisen dabei jeweils einen Abstand bzw. Radius D1, D2, D3 und D4 zu dem Mittelpunkt M auf. Des Weiteren ist der Abstand zwischen den Vorderrädern Rad4 und Rad3 bzw. der Vorderradachse zu den Rückrädern Rad1 und Rad2 bzw. der Hinterradachse als Abstand 1 definiert. Der Abstand zwischen den beiden Vorderrädern Rad3 und Rad4 bzw. der Abstand zwischen den beiden Rückrädern Rad1 und Rad2 ist als der Abstand b definiert.
Des Weiteren wird neben den Rädern Rad1, Rad2, Rad3 und Rad4 ein Soll-Rad Rad0 angenommen, das sich in einem Referenzpunkt m befindet, beispielsweise im Mittelpunkt m zwischen den beiden Achsen des Fahrzeugs, gebildet aus dem Schnittpunkt der Achsenkreuzlinien 30, wie in 3b gezeigt ist.
Es können jedoch auch andere Referenzpunkte m am Fahrzeug verwendet werden, beispielsweise der Schnittpunkt der Flächendiagonale des Fahrzeugs, wie in 3c gezeigt ist. Die nachfolgenden Gleichungen sind beispielsweise ausgehend von einem Referenzpunkt m gemäß 3b erstellt.
Das Soll-Rad weist dabei einen Abstand bzw. Radius D0 zu dem Kreismittelpunkt M und eine Geschwindigkeit V0 auf, welche der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. Das Soll-Rad Rad0 weist dabei einen vorbestimmten Soll-Reifendruck auf und aufgrund des vorbestimmten gewünschten Soll-Reifendrucks einen entsprechenden Soll-Reifendurchmesser rd0. Gemäß der Erfindung wird nun der jeweilige Reifendurchmesser rd1, rd2, rd3, und r4d (3b und 3c) der vier Räder Rad1, Rad2, Rad3 und Rad4 des Fahrzeugs bestimmt. Ist der Durchmesser rdx eines der Räder Radx (x = 1, 2, 3 oder 4) dabei kleiner als der Soll-Raddurchmesser rd0 des Soll-Rads Rad0 oder ist kleiner als ein vorbestimmter Soll-Bereich für den Soll-Raddurchmesser rd0, so kann daraus geschlossen werden, dass das Radx einen zu geringen Reifendruck aufweist. Entsprechend gilt, dass wenn der Durchmesser rdx eines der Räder Radx (x = 1, 2, 3 oder 4) größer als der Soll-Raddurchmesser rd0 des Soll-Rads Rad0 ist oder größer als ein vorbestimmter Soll-Bereich für den Soll-Raddurchmesser rd0 ist, so kann daraus geschlossen werden, dass das Radx einen zu hohen Reifendruck aufweist.
In dem in 3a gezeigten kartesischen Koordinatensystem weist die Geschwindigkeit V0 des Rades Rad0 bzw. des Fahrzeugs dabei eine Geschwindigkeitskomponente Vx in X- Richtung und eine Geschwindigkeitskomponente Vy in Y-Richtung auf. Statt einem kartesischen Koordinatensystem kann aber ebenso jedes andere Koordinatensystem verwendet werden, beispielsweise ein Polarkoordinatensystem.
Anhand der Geometriebeziehungen der Reifen des Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt kann nun das zuvor genannte überbestimmte Gleichungssystem wie folgt beschrieben werden: $D 1^{2} + l^{2} = D 3^{2}$
$D 2^{2} + l^{2} = D 4^{2}$
$D 2 - D 1 = b$
${(D 1 + \frac{b}{2})}^{2} + {(\frac{l}{2})}^{2} = D 0^{2}$
${(D 2 + \frac{b}{2})}^{2} + {(\frac{l}{2})}^{2} = D 0^{2}$
$r d 1 \cdot ω 1 = 2 \cdot D 1 \cdot Ω0$
$r d 2 \cdot ω 2 = 2 \cdot D 2 \cdot Ω0$
$r d 3 \cdot ω 3 = 2 \cdot D 3 \cdot Ω0$
$r d 4 \cdot ω 4 = 2 \cdot D 4 \cdot Ω0$
$r d 0 \cdot ω 0 = 2 \cdot D 0 \cdot Ω0$
$ω 0 ≅ \frac{(ω 1 + ω 2 + ω 3 + ω 4)}{4}$
Legende:

D0: Radius des Rades Rad0 bzw. Radius des Fahrzeug-Mittelpunkts m um den Kreismittelpunkt M
Ω0: Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeug-Mittelpunkts m (hier wird als Referenzpunkt m z.B. der FahrzeugMittelpunkt genommen, welcher in diesem Fall durch den Schnittpunkt der Achskreuzlinien des Fahrzeugs gebildet wird, wie in 3b gezeigt ist)
D1: Radius des ersten Rades Rad1 um den Kreismittelpunkt M
D2: Radius des zweiten Rades Rad2 um den Kreismittelpunkt M
D3: Radius des dritte Rades Rad3 um den Kreismittelpunkt M
D4: Radius des vierten Rades Rad4 um den Kreismittelpunkt M
ω1: Winkelgeschwindigkeit des ersten Rades Rad1
ω2: Winkelgeschwindigkeit des zweiten Rades Rad2
ω3: Winkelgeschwindigkeit des dritte Rades Rad3
ω4: Winkelgeschwindigkeit des vierten Rades Rad4
rd0: nominaler Raddurchmesser des Rades Rad0, welches einen vorbestimmten, gewünschten bzw. ausreichenden Luftdruck aufweist
rd1: tatsächlicher Raddurchmesser des Rades Rad1, welches einen tatsächlichen Luftdruck aufweist
rd2: tatsächlicher Raddurchmesser des Rades Rad2, welches einen tatsächlichen Luftdruck aufweist
rd3: tatsächlicher Raddurchmesser des Rades Rad3, welches einen tatsächlichen Luftdruck aufweist
rd4: tatsächlicher Raddurchmesser des Rades Rad4, welches einen tatsächlichen Luftdruck aufweist

Berechnung des Radius D0 des Soll-Rades Rad0 bzw. des Fahrzeug-Mittelpunkts m (hier Referenzpunkt m) und der Winkelgeschwindigkeit Ω0 des Soll-Rades Rad0 bzw. des Fahrzeug-Mittelpunkts m (hier Referenzpunkt m): $Ω 0 = \frac{r d 0}{2} \cdot \sqrt{\frac{ω 3^{2} + ω 4^{2} - 2 \cdot ω 1 \cdot ω 2}{2 \cdot l^{2} + b^{2}}}$
$D 0 = \frac{r d 0 \cdot ω 0}{2 \cdot Ω0}$
Daraus berechnet sich die Fahrzeuggeschwindigkeit V0 und damit die Geschwindigkeit des Soll-Rads Rad0 um den Mittepunkt M und die beiden Geschwindigkeitsvektoren Vx und Vy wie folgt: $V 0 = 2 \cdot π \cdot D 0 \cdot Ω 0$
$V x = \frac{V 0}{D 0} \cdot (D 1 + \frac{b}{2})$
$V y = \frac{V 0}{D 0} \cdot \frac{l}{2}$
Um nun zu bestimmen, ob der Radius rdx des Rades Radx (x = 1, 2, 3, 4) von dem vorbestimmten, ausreichenden Radius rd0 des fiktiven Soll-Rades Rad0 abweicht oder nicht, werden beispielsweise wenigstens eine, zwei oder alle drei der nachfolgenden Größen err13, err24 und err12 herangezogen. Mit diesen drei Größen können alle vier Räder Rad1, Rad2, Rad3 und Rad4 abgedeckt bzw. erfasst werden:
Funktion (A) für das erste Rad Rad1 und das dritte Rad Rad3 zur Ermittlung der Größe err13: ${(\frac{r d 0}{2 \cdot Ω 0})}^{2} \cdot (ω 1^{2} - ω 3^{2}) - l^{2} = e r r 13$
Funktion (B) für das zweite Rad Rad2 und das vierte Rad Rad4 zur Ermittlung der Größe err24: ${(\frac{r d 0}{2 \cdot Ω 0})}^{2} \cdot (ω 2^{2} - ω 4^{2}) - l^{2} = e r r 24$
Funktion (C) für das erste Rad Rad1 und das zweite Rad Rad2 zur Ermittlung der Größe err12 bzw. err21: $(\frac{r d 0}{2 \cdot Ω 0}) \cdot (ω 2 - ω 1) - b = e r r 21$
Die Größen err14, err34, err23 sind Kombinationen von err21, err13, err24 und können entsprechend ermittelt werden. $e r r 13 + e r r 24 = e r r 14 + e r r 23 + l^{2}$
$e r r 24 - e r r 13 = e r r 21 - e r r 43$
Dabei gilt, eine Funktion (D) für das erste Rad Rad1 und das vierte Rad Rad4 zur Ermittlung der Größe err14 ist z.B.:
ausgehend von err13+err24=err14+err23+l² gilt $e r r 14 = e r r 13 + e r r 24 - e r r 23 - l^{2}$
Die Funktion (E) für das zweite Rad Rad2 und das dritte Rad Rad3 zur Ermittlung der Größe err23 ist z.B.:
ausgehend von err13+err24=err14+err23+l² gilt $e r r 23 = e r r 13 + e r r 24 - e r r 14 - l^{2}$
Die Funktion (F) für das dritte Rad Rad3 und das vierte Rad Rad4 zur Ermittlung der Größe err34 ist:
ausgehend von err24-err13=err21-err43 gilt $e r r 43 = e r r 13 + e r r 21 - e r r 24$
Auch andere Größen, z.B. err14, err34 oder err23 (Funktionen D, E und F), können gewählt werden. Es sind aber nur drei linear unabhängige Größen err_xy (X, Y = 1, 2 ,3 ,4) möglich.
In 4 ist nun ein Ablaufdiagramm gezeigt zur Ermittlung, ob ein Reifen einen zu niedrigen Reifendruck aufweist. Dabei werden die oben genannten drei Funktionsbeispiele (A) bis (C) verwendet, welche alle vier Räder des Fahrzeugs abdecken.
In einem ersten Schritt S1 wird ein Soll-Raddurchmesser rd0 vorgegeben, der Abstand 1 der Vorderräder zu den Hinterrädern bzw. deren Achsen, der Abstand b der Hinterräder bzw. Vorderräder voneinander. Des Weiteren wird in einem nächsten Schritt S2 die Winkelgeschwindigkeiten ω1, ω2, ω3 und ω4 der vier Räder Rad1, Rad2, Rad3 und Rad4 direkt oder indirekt bestimmt mittels im Fahrzeug vorhandener Sensoreinrichtungen, beispielsweise Radsensoreinrichtungen und/oder Piezosensoreinrichtungen, beispielsweise eines ABS-Systems des Fahrzeugs. Die Erfindung ist auf diese Beispiele für Sensoreinrichtungen nicht beschränkt. Grundsätzlich kann jede andere Sensoreinrichtung oder Kombination von Sensoreinrichtungen verwendet werden, die geeignet ist, direkt oder indirekt die Winkelgeschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugrades zu bestimmen. Daraus wird in einem nächsten Schritt S3 die Winkelgeschwindigkeit Ω0 des Soll-Rades Rad0 im Fahrzeugmittelpunkt m sowie der Radius D0 des Soll-Rads Rad0 berechnet. In einem darauffolgenden Schritt S4 werden dann die Größen err13, err24 und err12 bestimmt anhand der Funktionen (A), (B) und (C). In einem weiteren Schritt S5 wird bestimmt, ob die Größen err12, err24 und err13 hierbei kleiner oder gleich einem Sollwert, hier Null, sind. Dabei kann neben dem Sollwert, hier Null, wie in den Beispielen in 4 und 5 gezeigt ist, wahlweise auch ein zusätzlicher Toleranzbereich für den Sollwert vorgegeben werden (nicht dargestellt). Als Sollbereich wird dabei ein Bereich angegeben, der Werte unter und/oder oberhalb vom Sollwert bzw. hier Null umfasst.
Aus dem Vergleich der Größen in Schritt S5 kann daraus in Schritt S6 geschlossen werden, ob ein Raddurchmesser rdx eines Rades Radx einen zu niedrigen Reifendruck oder den gewünschten Soll-Reifendruck aufweist. Wird in Schritt S6 festgestellt, das rd1 < rd0 ist, so weist das Rad Rad1 einen zu niedrigen Reifendruck auf. Entsprechendes gilt wenn rd2 < rd0 oder err_xy < 0 gilt, dann weist das Rad Rad2 einen zu niedrigen Reifendruck auf. Ebenso weist das Rad Rad3 einen zu niedrigen Reifendruck auf, wenn rd3 < rd0 gilt. Das gilt auch für das Rad Rad4. Dieses weist einen zu niedrigen Reifendruck auf, wenn rd4 < rd0 gilt.
In dem Fall, dass err12, err24 und err13 alle Null bzw. gleich dem Sollwert sind oder im Toleranzbereich für den Sollwert liegen, weisen alle vier Räder Rad1, Rad2, Rad3 und Rad4 den Soll-Reifendruck auf.
In dem Fall jedoch, dass err12 < 0, err24 < 0 und err13 < 0 gilt, weist mehr als eines der Räder einen fehlerhaften Reifendruck auf. Ebenso weisen mindestens zwei Räder einen fehlerhaften Reifendruck auf, wenn gilt err12 = 0, err24 < 0 und err13 < 0. Das gilt auch wenn err12 < 0, err24 = 0 und err13 = 0 gilt. In diesem Fall weisen ebenfalls mindestens zwei Räder einen fehlerhaften Reifendruck auf. Auch für alle anderen Fälle z.B. den Fall err12 < 0, err24 = 0 und err13 > 0 gilt, welche nicht in den Kästen abgebildet sind, weist wenigstens ein Rad einen fehlerhaften Reifendruck auf. Insgesamt gibt es z.B. 3³ = 27 mögliche Fälle.
In 4 und nachfolgender 5 werden davon 16 Fälle dargestellt. Die in 4 und 5 nicht aufgeführten Fälle stellen einen Fehlerfall dar, d.h. wenigstens ein Rad weist einen fehlerhaften Reifendruck auf, ohne dass eine eindeutige Zuordnung bzw. Lokalisierung gelingt. D.h. es liegt entweder ein Messfehler vor oder mehr als ein Rad weicht vom Solldurchmesser rd0 ab. Vorzugsweise wird hierbei in jedem dieser Fälle eine Reifendruckwarnung ausgeben.
Durch die Verwendung beispielsweise nur der drei Funktionen (A), (B) und (C) in Schritt S4 und S5 kann in den drei genannten Fällen nur daraus geschlossen werden, dass wenigstens zwei der vier Räder offensichtlich einen fehlerhaften Reifendruck aufweisen.
In 5 ist ein zu 4 entsprechendes Ablaufdiagramm gezeigt. Das Ablaufdiagramm in 5 unterscheidet sich dabei von dem in 4 im Wesentlichen lediglich dadurch, dass bestimmt wird, ob ein Rad einen zu hohen Reifendruck aufweist. Die Ausführungen zu 4 gelten daher entsprechend auch für 5 und werden nicht wiederholt.
Natürlich kann auch gleichzeitig bestimmt werden, ob ein Fahrzeugrad einen zu niedrigen oder einen zu hohen Reifendruck aufweist oder den gewünschten Soll-Reifendruck. Wie zuvor beschrieben können die beiden Ausführungsbeispiele gemäß 4 und 5 bzw. deren Schritt auch sehr einfach zusammengefasst werden. Dabei wird in den Schritten S5 und S6 bestimmt, ob ein zu hoher, zu niedriger oder Soll-Reifendruck bei den Fahrzeugrädern vorliegt.
In 6 ist des Weiteren ein Beispiel für einen Algorithmus gezeigt, welcher durch einen Vergleich aller vier Räder untereinander eine Abweichung der Winkelgeschwindigkeit ω1, ω2, ω3 und ω4 der Räder und damit des Reifendurchmesser rd1, rd2, rd3 und rd4 der Räder von einem Erwartungswert bzw. Soll-Wert bestimmt. Bei diesem Algorithmus werden beispielsweise die Größen err13, err24 und err12 anhand der Funktionen (A), (B) und (C) bestimmt und daraus auf den Reifendruck eines jeweiligen Fahrzeugrades Rad1, Rad2, Rad3 und Rad4 geschlossen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können neben der Überwachung des Reifendrucks der Räder zusätzliche Informationen auch zur Verbesserung des Navigationssystems verwendet werden.
In 7 ist ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung der Geschwindigkeitskomponenten Vx und Vy des Fahrzeugs dargestellt.
Für die Verbesserung der Ortungsgenauigkeit von Navigationsgeräten, insbesondere bei dem Ausfall der GPS-Signale z.B. in einem Tunnel, werden meistens die sog. Radsensoren benutzt. Dies ist bei im Fahrzeug fest verbauten Navigationssystemen leicht möglich, nicht jedoch bei einer Nachrüstlösung. Darüber hinaus erzeugt ein Druckunterschied zwischen den Reifen einer Achse einen systematischen Fehler bei der Bestimmung der Fahrzeugsrichtung.
Zur Verbesserung beispielsweise eines nachgerüsteten Navigationssystems werden gemäß der Erfindung die Geschwindigkeitsvektoren Vx und Vy des Rades Rad0 bzw. des Fahrzeugs ermittelt anhand der Gleichungen (12) und (13). Die Größen 1, b, D0, Ω0 ω1, ω2, ω3, ω4 und rd0 sind bereits bekannt, da sie zur Bestimmung des Reifendrucks der Räder zuvor ermittelt wurden. Die aus dem Algorithmus ermittelten Geschwindigkeitsvektoren Vx und Vy können hierbei zur Verbesserung der Koppelortung des nachgerüsteten Navigationssystems und/oder zur Anzeige der Fahrgeschwindigkeit eingesetzt werden.
Wie in 7 gezeigt ist wird in dem Schritt S1, wie zuvor in den 4 und 5, zunächst der Soll-Reifendurchmesser rd0 eines Referenzrades Rad0, sowie der Abstand 1 und der Abstand b des Fahrzeugs bzw. dessen Räder vorgegeben. In dem nächsten Schritt S2 werden die Winkelgeschwindigkeiten der Räder ω1, ω2, ω3, ω4 über entsprechende Sensoreinrichtungen bestimmt, beispielsweise Piezosensoreinrichtungen und/oder Radsensoreinrichtungen. Anschließend wird in Schritt S3 die Winkelgeschwindigkeit Ω0 und der Radius D0 des Soll-Rades Rad0 bestimmt.
In dem Schritt S4* wird dann die Geschwindigkeit V0 des Soll-Rades Rad0 bestimmt, welche der Fahrzeuggeschwindigkeit V0 entspricht, und beispielsweise der Abstand D1 des Rades Rad1 von dem Kreismittelpunkt M. Die Geschwindigkeit V0 und der Abstand bzw. Radius D1 kann dabei mittels der oben genannten Gleichungen (5) und (11) berechnet werden. $\begin{array}{l} r d 0 \cdot ω 1 = 2 \cdot D 1 \cdot Ω0 \\ bzw . D 1 = \frac{r d 0 \cdot ω 1}{2 \cdot Ω 0} \end{array}$
$V 0 = 2 \cdot π \cdot D 0 \cdot Ω 0$
In dem nächsten Schritt S5* wird dann anhand der obigen Gleichungen (12) und (13) die Geschwindigkeitskomponenten Vx und Vy bestimmt: $V x = \frac{V 0}{D 0} \cdot (D 1 + \frac{b}{2})$
$V y = \frac{V 0}{D 0} \cdot \frac{l}{2}$
Dabei ist zu beachten, dass in Gleichung (12) die Geschwindigkeitskomponente Vx in Abhängigkeit von dem Radius D1 ausgedrückt ist. Vx kann aber ebenso auch in Abhängigkeit von D2, D3, D4 und/oder D1 ausgedrückt werden, in diesem Fall wird in Schritt S4* dann entsprechend D2, D3, D4 und/oder D1 bestimmt.
Der Algorithmus liefert die Geschwindigkeitskomponenten bzw Geschwindigkeitsvektoren Vx und Vy insbesondere sogar dann, wenn eines oder zwei der Räder Rad1, Rad2, Rad3 und Rad4 eine Abweichung vom Soll-Luftdruck aufweist. Die Berechnung der Geschwindigkeitsvektoren Vx und Vy kann erfindungsgemäß z.B. in der nachgerüsteten elektronischen Komponente erfolgen, beispielsweise hier dem nachgerüsteten Navigationssystem.
Die Genauigkeit der Geschwindigkeitsvektoren Vx und Vy kann zudem weiter erhöht werden, wenn in einem zweiten Durchlauf die Gleichung mit rdx < rd0 und rdx > rd0, d.h. die Gleichungen, wo eine Abweichung des Reifendruchmessers rdx (x=1, 2, 3, 4) eines der Räder von dem Soll-Reifendurchmesser rd0 abweicht, aus dem folgenden Gleichungssystem (1) bis (8) entfernt werden. $D 1^{2} + l^{2} = D 3^{2}$
$D 2^{2} + l^{2} = D 4^{2}$
$D 2 - D 1 = b$
${(D 1 + \frac{b}{2})}^{2} + {(\frac{1}{2})}^{2} = D 0^{2}$
$r d 0 \cdot ω 1 = 2 \cdot D 1 \cdot Ω 0$
$r d 0 \cdot ω 2 = 2 \cdot D 2 \cdot Ω 0$
$r d 0 \cdot ω 3 = 2 \cdot D 3 \cdot Ω 0$
$r d 0 \cdot ω 4 = 2 \cdot D 4 \cdot Ω 0$
Wird beispielsweise festgestellt, dass das vierte Rad Rad4 einen Unterdruck aufweist bzw. rd4 < rd0 ist, so können z.B. nur die Gleichungen (1) bis (7), welche sich auf das erste Rad Rad1, das zweite Rad Rad2 und das dritte Rad Rad3 beziehen, für die Berechnung der Geschwindigkeitskomponenten Vx und Vy verwendet werden. In der Gleichung (8) welche sich auf das vierte Rad Rad4 bezieht kann die Winkelgeschwindigkeit ω4 dabei durch ω0 ersetzt werden, da dieses Rad Rad4 beispielsweise einen zu niedrigen Reifendruck aufweist. Dabei kann die Winkelgeschwindigkeit ω0 z.B. als Durchschnitt von den Winkelgeschwindigkeiten ω1, ω2 und ω3 berechnet werden, d.h. $ω 0 = \frac{ω 1 + ω 2 + ω 3}{3},$
in Abweichung von Gleichung (10). Ebenso kann die Winkelgeschwindigkeit ω0 stattdessen auch mittels Gleichung (10) berechnet werden. Grundsätzlich kann aber auch auf eine Ersetzung, z.B. im vorliegenden Fall von ω4 durch ω0, verzichtet werden und mit der Winkelgeschwindigkeit ω4 weitergerechnet werden.
In 8 ist des Weiteren eine Vorrichtung 32 zum Überprüfen von Reifendrücken von Fahrzeugrädern Rad1, Rad2, Rad3 und Rad4 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt.
Die Vorrichtung 32 weist dabei eine Schnittstelleneinrichtung 34 zum Empfangen von Signalen von einer oder mehreren Sensoreinrichtungen 42 der Fahrzeugräder des Fahrzeugs auf. Die jeweilige Sensoreinrichtung 42 oder Kombination von Sensoreinrichtungen 42 können dabei direkt oder indirekt die Winkelgeschwindigkeit ωx des jeweiligen Fahrzeugrads Radx bestimmen bzw. entsprechende Messwerte erfassen und über die Schnittstelleneinrichtung 34 an eine Winkelgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung 40 der Vorrichtung 32 übertragen. Beispielsweise kann jedes der Fahrzeugräder einen Radsensor als Sensoreinrichtung 42 aufweisen, welche eine Winkelgeschwindigkeit des zugeordneten Fahrzeugrades direkt bestimmt und das Messergebnis über die Schnittstelleneinrichtung 34 an die Winkelgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung 40 übertragen. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch auf andere Sensoreinrichtungen 42 zurückgegriffen werden, beispielsweise Piezosensoren usw., aus deren Messergebnissen eine jeweilige Winkelgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades in der Winkelgeschwindigkeitsbestimmungs-Einrichtung 40 bestimmt oder abgeschätzt werden kann.
Des Weiteren weist die Vorrichtung 32 eine Speichereinrichtung 38 auf, in welcher beispielsweise ein Soll-Reifendurchmessers rd0 eines Soll-Rads Rad0 des Fahrzeugs in wenigstens einem vorgegebenen Referenzpunkt m abgespeichert ist. Neben dem Soll-Reifendurchmesser können auch die von der Winkelgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung 40 bestimmten Winkelgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder in der Speichereinrichtung 38 abgespeichert werden oder diese alternativ oder zusätzlich direkt an die Auswerteeinrichtung 36 weitergeleitet werden.
In der Speichereinrichtung 38 kann als Referenzpunkt m wenigstens ein Referenzpunkt m beispielsweise gemäß der 3b oder 3c abgespeichert sein. Des Weiteren sind in der Speichereinrichtung 38 beispielsweise zumindest ein Teil oder alle der zuvor genannten Gleichungen (1) bis (13) und wenigstens eine oder mehrere Funktionen (beispielsweise die obigen Funktionen (A), (B), (C), (D), (E) und/oder (F)) für die Größen err12, err13, err14, err23, err24 und/oder err34 abgespeichert. Es können zusätzlich oder statt den vorgenannten Gleichungen und Funktionen aber auch jede andere Art von Gleichungen und Funktionen abgespeichert werden, welche geeignet sind, um die Größen err12, err13, err14, err23, err24 und/oder err34 zu bestimmen.
Die Vorrichtung 32 weist nun eine Auswerteeinrichtung 36 auf, in welcher Winkelgeschwindigkeiten ω der Fahrzeugräder ausgewertet werden und wobei mittels geeigneter Gleichungen (z.B. wenigstens eine, mehrere oder alle Gleichungen (1) bis (13)) und z.B. wenigstens einer, zwei oder drei der Funktionen (A) bis (F) wenigstens eine, zwei oder drei Größen errXY bestimmt und ausgewertet werden können. Die Größen errXY und ihre Funktionen werden dabei vorzugsweise so ausgewählt, dass alle vier Räder des Fahrzeugs hierbei abgedeckt sind. Stellt die Auswerteeinrichtung 36 fest, dass wenigstens eine Größe errXY von einem vorgegebenen Sollwert oder Sollbereich abweicht, so kann beispielsweise an den Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben werden, dass ein Fahrzeugrad keinen vorbestimmten Soll-Reifendruck aufweist. Dazu kann die Vorrichtung 32 eine entsprechende Meldung über ein mit ihr verbundenes oder gekoppeltes Display (nicht dargestellt) oder einen mit ihr verbundenen oder gekoppelten Lautsprecher im Fahrzeug ausgeben (nicht dargestellt).
Die Vorrichtung 32 kann dabei als Teil eines Navigationssystems ausgebildet sein oder mit diesem gekoppelt sein, wobei das Navigationssystem ein fest installiertes oder ein nachrüstbares Navigationssystem ist.
Die Schnittstelleneinrichtung 34 der Vorrichtung 32 ist beispielsweise eine Funkschnittstellen-Einrichtung, eine W-Lan-Schnittstellen-Einrichtung, eine Infrarot-Schnittstellen-Einrichtung, eine Bluetooth-Schnittstellen-Einrichtung, eine kabelgebundene Schnittstellen-Einrichtung und/oder eine serielle Schnittstellen-Einrichtung, wobei die kabelgebundene Schnittstellen-Einrichtung insbesondere ein CAN-Bus oder ein LIN-Bus ist.
Die Sensoreinrichtungen 42 welche ihre Messergebnisse an die Winkelgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung 40 weiterleiten sind wenigstens eine Piezosensoreinrichtung und/oder eine Radsensoreinrichtung oder Drehratensensoreinrichtung, wobei vorzugsweise wenigstens eine der Sensoreinrichtungen 42 Teil eines Fahrzeugreifens ist und/oder Teil eines Antiblockier-(ABS) Systems.
Neben den vorgenannten Einrichtungen kann die Vorrichtung 32 wahlweise zusätzlich eine Geschwindigkeitskomponenten-Bestimmungseinrichtung 44 aufweisen, welche beispielsweise die Geschwindigkeitskomponenten Vx, Vy der Geschwindigkeit V0 des Fahrzeugs in dem vorgegebenen Referenzpunkt m des Fahrzeugs bestimmt. Die Geschwindigkeitskomponenten-Einrichtung 44 kann dabei mit der Speichereinrichtung 38 und/oder der Winkelgeschwindigkeitsbestimmungs-Einrichtung 40 verbunden sein und anhand beispielsweise der Winkelgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder und beispielsweise anhand einer oder mehrerer der Gleichungen (1) bis (13) aus der Speichereinrichtung die Geschwindigkeitskomponenten der Geschwindigkeit V0 des Fahrzeugs bestimmen.
Durch die hier beschriebene Erfindung ist es möglich, eine Reifendrucküberwachung mit Lokalisierung des defekten Rads einfach in einem Fahrzeug nachzurüsten. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass die spezifische Ortungsqualität eines nachgerüsteten Navigationssystems verbessert werden kann durch die Bestimmung der Geschwindigkeitskomponenten Vx und Vy, ohne eine Investition in zusätzliche, spezifische Hardware-Komponenten.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Geschwindigkeitskomponenten Vx und Vy auch dann genau berechnet werden können, wenn eins der Räder Rad1, Rad2, Rad3 und Rad4 defekt sind bzw. einen zu großen oder zu kleinen Reifendruck aufweisen. So werden bei der Berechnung der Geschwindigkeitskomponenten Vx und Vy vorzugsweise nur die Fahrzeugräder und ihre Winkelgeschwindigkeiten ω berücksichtigt, die einen Soll-Reifendruck aufweisen. Die Größen von Fahrzeugreifen, welche einen fehlerhaften Reifendruck aufweisen werden vorzugsweise nicht berücksichtigt. Durch Auswertung der Fehlerfunktionen (A), (B), (C), sowie dem beispielsweise in 6 angegebenen Rechenverfahren, kann die Position eines Rades mit Unterdruck oder auch ein möglicher Überdruck des Rades ermittelt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims

Vorrichtung (32) zum Überprüfen von Reifendrücken von Vorderrädern (Rad3, Rad4) und Hinterrädern (Rad1, Rad2) eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung aufweist: - eine Schnittstelleneinrichtung (34) zum Empfangen von Signalen von Sensoreinrichtungen (20) der Fahrzeugräder (14, Rad1, Rad2, Rad3, Rad4), welche direkt oder indirekt die Winkelgeschwindigkeiten (ω1, ω2, ω3, ω4) der Fahrzeugräder (14, Rad1, Rad2, Rad3, Rad4) erfassen, - eine Speichereinrichtung (38) zum Speichern eines Soll-Reifendurchmessers (rd0) eines Soll-Rads (Rad0) des Fahrzeugs in einem Referenzpunkt (m), - eine Winkelgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung (40) zum Bestimmen der Winkelgeschwindigkeiten (ω1, ω2, ω3, ω4) der Fahrzeugräder auf Basis der Messergebnisse der Sensoreinrichtungen der Fahrzeugräder, und - eine Auswerteeinrichtung (36) welche wenigstens eine Fehlergröße (err12, err13, err14, err23, err24, err34) auf Basis der Winkelgeschwindigkeiten (ω1, ω2, ω3, ω4) der Fahrzeugräder und des Soll-Reifendurchmessers (rd0) des Soll-Rads ermittelt, wobei die Auswerteeinrichtung (34) anhand der Fehlergröße bestimmt, ob wenigstens eines der Fahrzeugräder einen fehlerhaften Reifendruck aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (36) dazu eingerichtet ist, durch einen Vergleich von vier Fahrzeugrädern untereinander eine Abweichung der Winkelgeschwindigkeit (ω1, ω2, ω3, ω4) der Fahrzeugräder von einem Erwartungswert, der auf dem Soll-Reifendurchmesser (rd0) des Soll-Rades basiert, zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinrichtung (34) eine Funkschnittstellen-Einrichtung, eine W-Lan-Schnittstellen-Einrichtung, eine Infrarot-Schnittstellen-Einrichtung, eine Bluetooth-Schnittstellen-Einrichtung, eine kabelgebundene Schnittstellen-Einrichtung und/oder eine serielle Schnittstellen-Einrichtung aufweist, wobei die kabelgebundene Schnittstellen-Einrichtung insbesondere ein CAN-Bus oder ein LIN-Bus ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtungen (42) wenigstens eine Piezosensoreinrichtung und/oder eine Radsensoreinrichtung oder Drehratensensoreinrichtung aufweisen, wobei vorzugsweise wenigstens eine der Sensoreinrichtungen Teil eines Fahrzeugreifens ist und/oder Teil eines Antiblockier-(ABS) Systems ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (32) ein Navigationssystem ist oder mit diesem gekoppelt oder verbunden ist, wobei das Navigationssystem insbesondere ein festinstalliertes Navigationssystem oder ein nachrüstbares Navigationssystem ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (32) eine Geschwindigkeitskomponenten-Bestimmungseinrichtung (44) aufweist, welche die Geschwindigkeitskomponenten (Vx, Vy) der Geschwindigkeit (V0) des Fahrzeugs in einem Referenzpunkt (m) des Fahrzeugs bestimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fehlergröße (err12) für jeweils zwei Fahrzeugräder (Rad1, Rad2) vorgegeben ist, wobei die Fehlergröße (err12) von den Winkelgeschwindigkeiten (ω1, ω2) der beiden Fahrzeugräder (Rad1, Rad2) und dem Soll-Reifendurchmessers (rd0) des Soll-Rads (Rad0) abhängt und wobei vorzugsweise drei Fehlergrößen (err12, err13, und err24) vorgegeben sind für jeweils zwei Fahrzeugräder, wobei die drei Fehlergrößen (err12, err13, und err24) zusammen alle vier Fahrzeugräder (Rad1, Rad2, Rad3, Rad4) des Fahrzeugs umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (36) bestimmt, dass wenigstens eines der Fahrzeugräder einen fehlerhaften Reifendruck aufweist, wenn wenigstens eine Fehlergröße (err12, err13, err24) außerhalb eines Toleranzbereichs für den Sollwert liegt oder ungleich dem Sollwert ist, oder alle Fahrzeugräder einen Soll-Reifendruck aufweisen, wenn alle Fehlergrößen (err12, err13, err24) im Toleranzbereich für den Sollwert liegen oder gleich dem Sollwert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (36) bestimmt, dass ein Fahrzeugrad einen fehlerhaften Reifendruck aufweist, wenn eine Fehlergröße außerhalb des Toleranzbereichs für den Sollwert oder ungleich dem Sollwert ist und die beiden anderen Fehlergrößen innerhalb des Toleranzbereichs für den Sollwert liegenden oder gleich dem Sollwert sind.
Verfahren zum Überprüfen von Reifendrücken von Vorderrädern (14, Rad3, Rad4) und Hinterrädern (14, Rad1, Rad2) eines Fahrzeugs (10), wobei das Verfahren die Schritte aufweist: - Vorgeben eines Soll-Reifendurchmessers (rd0) eines Soll-Rads (Rad0) des Fahrzeugs (10) in einem Referenzpunkt (m), - Bestimmen der Winkelgeschwindigkeit (ω1, ω2, ω3, ω4) der Fahrzeugräder (Rad1, Rad2, Rad3, Rad4), - Bestimmen wenigstens einer Fehlergröße (err12, err13, err14, err23, err24, err34) für wenigstens zwei Fahrzeugräder auf Basis der Winkelgeschwindigkeiten (ω1, ω2, ω3, ω4) der Fahrzeugräder und einem Soll-Reifendurchmessers (rd0) des Soll-Rads, - Bestimmen, dass wenigstens eines der Fahrzeugräder (14) einen fehlerhaften Reifendruck aufweist, wenn die Fehlergröße außerhalb eines Toleranzbereichs für einen Sollwert liegt oder ungleich dem Sollwert ist, gekennzeichnet durch den Schritt Ermitteln einer Abweichung der Winkelgeschwindigkeit (ω1, ω2, ω3, ω4) der Fahrzeugräder von einem Erwartungswert, der auf dem Soll-Reifendurchmesser (rd0) des Soll-Rades basiert, durch einen Vergleich von vier Fahrzeugrädern untereinander.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter die Schritte aufweist: Berechnen einer Fehlergröße (err12) für jeweils zwei Fahrzeugräder (Rad1, Rad2) in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit (ω1, ω2) des jeweiligen Fahrzeugrads (Rad1, Rad2) und dem Soll-Reifendurchmessers (rd0) des Soll-Rads (Rad0) und vorzugsweise Berechnen von drei Fehlergrößen (err12, err13, und err24) für jeweils zwei Fahrzeugräder, wobei die drei Fehlergrößen (err12, err13, und err24) zusammen alle vier Fahrzeugräder (Rad1, Rad2, Rad3, Rad4) des Fahrzeugs umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter die Schritte aufweist: Bestimmen, dass wenigstens eines der Fahrzeugräder einen fehlerhaften Reifendruck aufweist, wenn wenigstens eine Fehlergröße (err12, err13, err24) außerhalb eines Toleranzbereichs für einen Sollwert liegt oder ungleich dem Sollwert ist, oder Bestimmen, dass alle Fahrzeugräder einen Soll-Reifendruck aufweisen, wenn alle Fehlergrößen (err12, err13, err24) im Toleranzbereich für einen Sollwert liegen oder gleich dem Sollwert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter die Schritte aufweist: Bestimmen, dass ein Fahrzeugrad einen fehlerhaften Reifendruck aufweist, wenn eine Fehlergröße außerhalb des Toleranzbereichs für den Sollwert oder ungleich dem Sollwert ist und die beiden anderen Fehlergrößen innerhalb des Toleranzbereichs für den Sollwert liegenden oder gleich dem Sollwert sind.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter den Schritt aufweist: Berechnen der Geschwindigkeitskomponenten (Vx, Vy) des Soll-Rades (Rad0) in Abhängigkeit von den Winkelgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder, wobei bevorzugt nur die Fahrzeugräder berücksichtigt werden, welche einen Soll-Reifendruck aufweisen, und vorzugsweise Ausgeben der berechneten Geschwindigkeitskomponenten (Vx, Vy) an ein Navigationssystem des Fahrzeugs.