DE10300778A1

DE10300778A1 - Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10300778A1
Application number: DE2003100778
Authority: DE
Inventors: Volker Pretzlaff; Rainer Vens; Michael Fromm
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2003-01-11
Filing date: 2003-01-11
Publication date: 2004-07-22
Also published as: WO2004062948A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mehreren mit je einem Luftreifen ausgerüsteten Rädern, umfassend zumindest ein mit einer HF-Sende/Empfangseinrichtung versehenes Steuergerät sowie an jedem überwachten Luftreifen vorhandene, mit einem Druckmessmodul gekoppelte und zur bidirektionalen Kommunikation mit dem zentralen Steuergerät vorgesehene HF-Sende/Empfangseinrichtungen. DOLLAR A Vorteilhaft im Vergleich zum Stand der Technik ist bei dieser Einrichtung, dass eine Positionsbestimmung sowohl der Räder des Fahrzeugs als auch weiterer mit HF-Sende/Empfangseinrichtungen versehener Komponenten wie etwa denen eines tragbaren ID-Gebers einer schlüssellosen Zugangs- bzw. Fahrberechtigungs-Kontrolleinrichtung zu einem beliebigen Zeitpunkt möglich ist. DOLLAR A Dies wird dadurch erreicht, daß die HF-Sende/Empfangseinrichtungen zusätzlich mit Mitteln versehen sind, die die Bestimmung des Abstandes zwischen jeweils zwei HF-Sende/Empfangseinrichtungen ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mehreren mit je einem Luftreifen ausgerüsteten Rädern, umfassend zumindest ein mit einer HF-Sende/Empfangseinrichtung versehenes Steuergerät sowie an jedem überwachten Luftreifen vorhandene, mit einem Druckmessmodul gekoppelte und zur bidirektionalen Kommunikation mit dem zentralen Steuergerät vorgesehene HF-Sende/Empfangseinrichtungen.
Derartige Reifenluftdruck-Kontrollsysteme finden immer häufiger, auch durch den Gesetzgeber gefordert, Einsatz in Kraftfahrzeugen. In heutigen Fahrzeugen kommen verschiedenartige Systeme zum Einsatz: Teilweise werden die Sensoren in den einzelnen Rädern durch induktive Felder gezielt geweckt. Dabei ist jedem Rad ein induktiver Sender zugeordnet, welcher i.d.R. im Radkasten bzw. dessen Nähe angeordnet ist und den NF-Empfänger des entsprechenden Rades ansteuert. Die Übermittlung des eigentlichen Druckwertes erfolgt dann mittels eines hochfrequenten Trägers. Dieses HF-Signal wird dann entweder über einzelne, den jeweiligen Rädern zugeordnete und z.B. in den Radkästen vorhandene HF-Empfänger empfangen, oder sie werden mittels mindestens eines im Fahrzeug angeordneten HF-Empfängers empfangen zur weiteren Verarbeitung in einem Steuergerät. Andere Systeme verzichten aus Kostengründen auf die spezifische Ansteuerung eines Rades per niederfrequentem, induktivem Signal zum Zwecke der Druckwertübermittlung. Stattdessen senden diese Reifendrucksensoren die Informationen nur aufgrund von Druckschwankungen, oder durch Beschleunigungssensoren oder zeitlich gesteuert per Funk an einen oder mehrere Empfänger im Fahrzeug.
Die DE 100 14 076 A1 offenbart eine Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Bei dieser Einrichtung sind sowohl die den Rädern zugeordneten Komponenten als auch ein zentrales Steuergerät jeweils mit einer HF-Sende/Empfangseinrichtung versehen. Dadurch kann eine gezielte Abfrage der überwachten Luftreifen erfolgen, so daß eine mögliche Störung anderer, ebenfalls funkbasierter Systeme, wie etwa eines Zugangs- oder Fahnberechtigungs-Kontrollsystems venrringert werden kann. Eine feste Zuordnung der Funkinformation zu einer Radposition ist hierbei nur solange gegeben, wie das Rad an seiner jeweiligen Position bleibt, d.h. nach einem Reifenwechsel ausserhalb von Werkstätten ist die Zuordnung eventuell nicht mehr gegeben. Hier kann die erneute örtliche Zuordnung ggf. nur durch Anlernprozesse in Werkstätten oder durch andere zusätzliche Maßnahmen erreicht werden.
Heutige Fahr- und Zugangsberechtigungs-Kontrollsysteme (z.B. KeylessGo) bestehen aus unterschiedlichen Funktionsblöcken; so findet in aller Regel ein bidirektionaler Datenaustausch zwischen dem Fahrzeug und einem ID-Geber statt, welcher mit Hilfe niederfrequenter und/oder hochfrequenter Signale durchgeführt wird. Bei höhenwertigen Systemen ist eine Ausstattung des Fahrzeugs mit mehreren niederfrequenten induktiven Sendespulen üblich. Über diese Spulen, welche an bestimmten Positionen im Fahrzeug angebracht sind, wird das NF-Signal ausgesendet, welches wiederum von einem ID-Geber empfangen wird. Abhängig von der Empfangsfeldstärke am Ort des ID-Gebers bzw. der Stärke des empfangenen Signals im ID-Geber kann dann auf eine relative oder sogar absolute Position zum Fahrzeug geschlossen werden. Diese Positionsbestimmung im ID-Geber kann dann wiederum dem Fahrzeug mitgeteilt werden, wodurch bestimmte Funktionen gesteuert werden.
So kann z.B. die Feststellung, ob sich der ID-Geber innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs befindet, dazu benutzt werden, zu entscheiden, ob eine Startfreigabe des Motors erteilt wird oder nicht. Weiterhin kann z.B. die Öffnung einer bestimmten Tür von der Position des ID-Gebers relativ zum Fahrzeug abhängig gemacht werden (rechts oder links).
Die Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung nach der vorliegenden Erfindung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, eine Positionsbestimmung eines jeweiligen Rades zu einem beliebigen Zeitpunkt zu ermöglichen, so daß auch nach einem Vertauschen der Räder stets sichergestellt ist, daß die richtige Zuordnung des Luftdruckwertes zu der jeweiligen Radposition gegeben ist. Darüberhinaus ermöglicht die Einrichtung auch die Positionsbestimmung weiterer mit HF-Sende/Empfangseinrichtungen versehener Komponenten wie etwa eines tragbaren ID-Gebers einer schlüssellosen Zugangs- bzw. Fahrberechtigungskontrolleinrichtung.
Dies wird dadurch erreicht, daß die HF-Sende/Empfangseinrichtungen zusätzlich mit Mitteln versehen sind, die die Bestimmung des Abstandes zwischen jeweils zwei HF-Sende/Empfangseinrichtungen ermöglichen.
Durch die Bestimmung der Abstände der HF-Sende/Empfangseinrichtungen der Räder zu zumindest einer im Fahrzeug außermittig und asymmetrisch positionierten HF-Sende/Empfangseinrichtung oder durch Bestimmung mehrerer solcher Abstände zu verschiedenen HF-Sende/Empfangseinrichtungen ist eine Positionsbestimmung des jeweiligen Rades relativ zum Fahrzeug möglich. Zusätzlich kann eine Abstandsmessung der Räder untereinander vorgenommen werden. Ebenso ist die eindeutige Bestimmung der Position eines ID-Gebers relativ zum Fahrzeug möglich, indem dessen jeweiliger Abstand zu zumindest drei in ihrer Postion bezüglich des Fahrzeugs bekannten HF-Sende/Empfangseinrichtungen bestimmt wird.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber dem Stand der Technik besteht überdies in einem verbesserten Schutz gegenüber Manipulationsversuchen von außen, wobei etwa ein Fahrer durch eine von außerhalb des Fahrzeugs veranlaßte, fälschliche Anzeige eines Reifendruckverlustes in Diebstahlsabsicht zum Anhalten bestimmt wird.
Die Abstandsmessung erfolgt bei der erfindungsgemäßen Einrichtung z.B. durch die Ermittlung einer Signallaufzeit. Die Signallaufzeit kann dabei etwa durch ein einen Vergleich der Modulationsvariablen einer modulierten Trägerwelle beinhaltendes Verfahren bestimmt werden, wie es in der DE 198 39 896 C2 beschrieben ist, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Das zentrale Steuergerät Z1 sowie optionale weitere Steuergeräte Z2,... befinden sich ebenso, wie die vier Räder VL, VR, HL, HR bezüglich des Fahrzeugs 1 an bekannten Positionen. in einem kartesischen Koordinatensystem, dessen Ursprung (0,0,0) man z.B. am Ort des Steuergeräts Z1 festlegen kann, sollen die Radpositionen als (x1,y1,z1), (x2,y2,z2), (x3,y3,z3) und (x4,y4,z4) bezeichnet sein. Um festzustellen, welches Rad an welcher Position ist, kann dieses per Funk angesprochen werden, und dessen Abstand von zumindest einem der Steuergeräte bestimmt werden. Da die Abstände der Radpositionen von den Steuergeräten unterschiedlich sind, ist so die gesuchte Zuordnung zu ermitteln. Um neben der Position des zentralen Steuergeräts Z1 eine weitere Position zur Erhöhung der Genauigkeit zu haben ist es nicht unbedingt erforderlich eine zweite autarke fahrzeugseitige HF-Sende/Empfangseinrichtung zu verwenden, es kann stattdessen auch ein Transceiver mit mind. 2 Antennen im Diversity-Betrieb verwendet werden.
Zur Positionsbestimmung eines einem schlüssellosen Zugangsberechtigungssystems zugehörigen ID-Gebers 2 ist es erforderlich, von mindestens drei bekannten Positionen (sogenannten Fixpunkten) aus jeweils eine Abstandsmessung zu einem unbekannten Punkt (x,y,z) vorzunehmen, um dessen absolute Position eindeutig feststellen zu können. Mit der Position der vier Räder sowie des zumindest einen zentralen Steuergeräts Z1 stehen schon fünf Fixpunkte zur Verfügung, so daß eine Ortsbestimmung mittels Abstandsmessungen möglich ist. Dazu werden die trigonometrischen Beziehungen zwischen den einzelnen Punkten sowie die gemessenen Abstände herangezogen, oder aber vektorielle Beziehungen (vgl. auch Funktionsprinzip des GPS-Systems). In jedem Fall wird durch ein Gleichungssystem die unbekannte Position unter Verwendung der ermittelten Abstände sowie der bekannten Positionen der zumindest drei Fixpunkte ermittelt, wobei jede weitere Messung von einem weiteren bekannten Punkt natürlich die Genauigkeit verbessert. Die Messung wird umso genauer, je weiter der relative Abstand zwischen den einzelnen bekannten Fixpunkten untereinander im Vergleich zum Abstand zum unbekannten Punkt ist, da es hier hilfreich ist, einen möglichst großen Winkelunterschied zwischen den einzelnen Messungen zu erzielen..
Da bei einem Fahrzeug die Eckpunkte der Karosse die am weitesten voneinander entfernten Punkte darstellen, kommen die Radpositionen dieser Forderung in beinahe idealer Weise nach. Die Räder sind jeweils mit einer dem Reifenluftdruck-Kontrollsystem zugehörigen Sensor-Elektronik sowie einer HF-Sende/Empangseinrichtung, die die Möglichkeit der bidirektionalen Kommunikation bietet, ausgestattet. Darüberhinaus verfügen sie jeweils über eine Einrichtung zur Messung der Abstände zu anderen HF-Sende/Empangseinrichtungen. Wird nun von allen 4 Rädern eine Abstandsmessung zu einem in der unbekannten Position (x,y,z) befindlichen ID-Geber vorgenommen, so können die jeweils ermittelten Abstände L1, L2, L3 und L4 zwischen dem betreffenden Rad und dem ID-Geber 2 einer zentralen Einheit Z1 übermittelt werden (z.B. auch über Funk). Die Abstände sind in den Koordinaten der bekannten Radpositionen sowie der unbekannten ID-Geber-Position ausgedrückt: L1 = √(x – X1)² + (y – y1)² + (z – z1)² L2 = √(x – X2)² +(y – y2)² + (z – z2)² L3 = √(X – X3)² + (y – y3)² + (z – z3)² L4 = √(x – X4)² + (y – y4)² + (z – z4)²
Durch diese 4 Abstands-Informationen kann dann eine eindeutige Aussage über die Position (x,y,z) des ID-Gebers 2 gemacht werden. Das zentrale Steuergerät Z1 kann dabei sowohl die Funktionalitäten der Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung als auch die der schlüssellosen Zugangsberechtigungs-Kontrolleinrichtung umfassen.
Eine Anwendung der Positionsbestimmung des ID-Gebers kann natürlich auch die Unterscheidung der Position zwischen Innen- und Außenbereich des Fahrzeugs sein. Es kann jedoch auch schon bei Annäherung eines Nutzers/Trägers des ID-Gebers dessen Richtung vom Fahrzeug erkannt werden, und abhängig von dieser Richtung nur die entsprechend selektierte Tür geöffnet werden, z.B. die Fahrertür oder der Kofferraum.
Jegliche andere Steuerungen in Abhängigkeit der Position des ID-Gebers, oder aber der Richtung der Annäherung oder des Entfernens des ID-Gebers vom Fahrzeug, sind damit denkbar.
Die Möglichkeit, die Position der Räder bezüglich des Fahrzeugs zu ermitteln eröffnet auch Anwendungen im Rahmen einer Diebstahlwarnanlage, indem Manipulationen an den Rädern, wie z.B. das unerlaubte Entfernen derselben vom Fahrzeug registriert werden und zu einer entsprechenden Anzeige bzw. zu einer Alarmauslösung herangezogen werden können.

Claims

Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mehreren mit je einem Luftreifen ausgerüsteten Rädern, umfassend zumindest ein mit einer HF-Sende/Empfangseinrichtung versehenes Steuergerät sowie an jedem überwachten Luftreifen vorhandene, mit einem Druckmessmodul gekoppelte und zur bidirektionalen Kommunikation mit dem zentralen Steuergerät vorgesehene HF-Sende/Empfangseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Sende/Empfangseinrichtungen zusätzlich mit Mitteln versehen sind, die die Bestimmung des Abstandes zwischen jeweils zwei HF-Sende/Empfangseinrichtungen ermöglichen.
Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Sende/Empfangseinrichtungen der Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung auch zur Kommunikation mit weiteren, in Komponenten einer dem Kraftfahrzeug zugeordneten, schlüssellosen Zugangsberechtigungs-Kontrolleinrichtung vorhandenen HF-Sende/Empfangseinrichtungen vorgesehen sind.
Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponenten der dem Kraftfahrzeug zugeordneten, schlüssellosen Zugangsberechtigungs-Kontrolleinrichtung zumindest ein tragbarer ID-Geber sowie ein im Fahrzeug angeordnetes Steuergerät vorhanden sind.
Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame HF-Sende/Empfangseinrichtung für die Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung sowie die schlüssellose Zugangsberechtigungs-Kontrolleinrichtung vorgesehen ist.
Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bestimmung des Abstandes zwischen jeweils zwei HF-Sende/Empfangseinrichtungen eine Einrichtung zur Ermittlung einer Signallaufzeit umfassen.
Reifenluftdruck-Kontrolleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung einer Signallaufzeit Mittel zum Vergleich der Modulationsvariablen einer modulierten Trägerwelle umfaßt.