DE10034224A1

DE10034224A1 - Verfahren zur Bildung eines Mittelwertes bei der Erkennung eines Druckverlustes in Kraftfahrzeugreifen

Info

Publication number: DE10034224A1
Application number: DE10034224A
Authority: DE
Inventors: Martin Griesser
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2002-02-21
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: DE10034224B4

Abstract

Beschrieben ist ein Verfahren zur Bildung von Mittelwerten AV für Eingangsgrößen INPUT, insbesondere in einem Verfahren zur Bestimmung des Reifendrucks in einem Kraftfahrzeug während der Fahrt, durch eine Recheneinheit, welche ein Steuerungsprogramm abarbeitet, wobei das Steuerungsprogramm physikalische Speicherplätze für Zahlenwerte zur Berechnung der zur Mittelwertbildung erforderlichen Rechenoperationen heranzieht, worin ein Überlauf der physikalischen Speicherplätze bei der Bildung von einer oder mehrerer für die Mittelwertbildung erforderlicher Summen SUM¶n¶ durch Skalierung der oder der entsprechenden Summenwerte SUM¶n¶ 1 verhindert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

In Kraftfahrzeugen werden zunehmend elektronische Steue rungs- und Regelsysteme beispielsweise zur Regelung der Fahrdynamik (ABS, ASR oder ESP) oder neuerdings auch zur Er kennung eines Reifendruckverlusts eingesetzt. Bekanntlich sind die letztgenannten Systeme in der Lage, an Hand der ge messenen Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugräder auf einen Reifendruckverlust zu erkennen. Zur Bewältigung dieser viel fältigen Aufgaben sind die elektronischen System mit lei stungsfähigen Mikrorechnern ausgestattet, die Steuerungspro gramme für die jeweiligen Aufgaben abarbeiten. Häufig müssen zur Beurteilung des Fahrverhaltens Daten von zurückliegenden Fahrsituationen in Erinnerung behalten werden. Hierbei ist es möglich, entweder alle aufgelaufenen aktuellen Daten in bestimmten Zeitabständen zu speichern, oder speichersparend lediglich Mittelwerte, Maximalwerte, Minimalwerte und Stan dardabweichungen für interessante physikalische Parameter oder daraus berechnete Größen (Eingangsgrößen)festzuhalten.

Es besteht daher der Bedarf für ein Verfahren, das es ermög licht, auf besonders einfache und speicherplatzsparende Wei se den Mittelwert von Eingangsgrößen zu bestimmen.

Erfindungsgemäß wird daher das in Anspruch 1 angegebene Ver fahren vorgeschlagen.

Gemäß der Erfindung werden für die Eingangsgrößen INPUT Mittelwerte AV gebildet und eine Skalierung durchgeführt, so daß die zur Berechnung und Speicherung benötigten physikali schen Speicherplätze für die Zahlenwerte nicht überlaufen. Skaliert werden zumindest die zur Mittelwertbildung erfor derlichen Summenwerte SUM_n und damit auch die Mittelwerte AV, sofern diese nach der Formel

AV = SUM_N/N

berechnet werden.

Zur Bestimmung des Mittelwertes sind unterschiedliche an sich bekannte Methoden einsetzbar, beispielsweise kann das arithmetische oder das geometrische Mittel gebildet werden. Zweckmäßigerweise wird jedoch der Mittelwert durch Bildung des arithmetischen Mittels bestimmt.

Vorzugsweise wird das Verfahren gemäß der Erfindung inner halb eines Verfahrens zur Regelung der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik (ABS, ASR, ESP) ausgeführt.

Bevorzugt wird zur Skalierung die zu skalierende Größe durch den Wert von SCALER_i dividiert, wobei SCALER_i eine Variable ist, deren Wert in Abhängigkeit von der Größe der Summe SUM_N und dem maximal für die Summe zur Verfügung stehenden physi kalischen Speicherplatz MAX_SUM festgelegt wird. Eine Division wird im allgemeinen dann durchgeführt, wenn der Wert von SCALER_i < 1 ist. Es ist auch möglich, wenn der Wert von SCALER_i < 1 ist, daß die zu skalierende Größe mit dem Faktor SCALER_i multipliziert wird.

Nach Bildung der Mittelwerte AV aus den skalierten Summen SUM_N' wird vorzugsweise die Skalierung durch Multiplikation mit dem Skalierungsfaktor SCALER_i wieder zurückgenommen.

Das Verfahren umfaßt vorzugsweise eine Rekursionschleife, wobei die Summen SUM_N bei jedem Rekursionsschritt nach der Formel

SUM_N = SUM_N-1 + INPUT

berechnet werden und der Wert N die Anzahl der durchlaufenen Rekursionsschleifen angibt.

Vorzugsweise können die Mittelwerte AV bei jedem Durchlauf oder wenn es gewünscht wird ermittelt werden nach der Formel

AV = SUM_N/N.

Wird nun, wie erfindungsgemäß vorgesehen, eine Skalierung wie weiter oben beschrieben durchgeführt, d. h., ist der Wert von SCALER_i größer als 1, so werden anstelle der obigen Formeln vorzugsweise die Formeln

SUM_N = SUM_N-1 + INPUT/SCALER_N-1, und

AV = (SUM_N/N) . SCALER_N

zur Durchführung der Berechnungen verwendet.

Der Skalierungsfaktor SCALER_i wird bevorzugt immer dann um einen bestimmten Betrag erhöht, wenn eine durch den jeweili gen physikalischen Speicherplatz festgelegte Maximalkapazi tät MAX des entsprechenden Speicherplatzes überschritten wird oder droht zu überschreiten. Der Skalierungsfaktor wird somit abhängig von den Eingangsgrößen immer wieder neu fest gelegt, so daß stets die maximal mögliche Auflösung, die durch die physikalischen Gegebenheiten des Speichers festge legt ist, ausgenutzt wird.

Hat beispielsweise der Speicherplatz für die zu bildende Summe die physikalische Breite von 16 Bit, so kann der Wert der Summe maximal 65536 betragen. Diese Information kann in einer Konstante MAX_SUM enthalten sein. Würde dieser Wert bei der aktuell durchzuführenden Summenbildung überschritten, so reagiert das Verfahren durch eine Erhöhung des Wertes von SCALER beispielsweise von 1 auf 10, so daß nach der Erhöhung von SCALER die 10-fache Kapazität in der Variablen SUM zur Verfügung steht.

Die Erhöhung von SCALER kann beispielsweise in logarithmi schen Schritten zur Basis 10 oder gemäß jeder anderen sinn vollen funktionalen Abhängigkeit erfolgen.

Vorzugsweise erfolgt die Erhöhung des Skalierungsfaktors SCALER daher in Abhängigkeit einer fest vorgegebenen Funkti on SCALER_N = f(N, x_N), wobei f allgemein ausgedrückt bei spielsweise eine Funktion von

1. 1.) f (MAX_SUM, MAX_N, SUM_N, SCALER_N-1, N) oder zweckmäßigerweise
2. 2.) f = 1/k . SCALER_N-1 mit k = 2 ist.

Es kann in bestimmten Fällen auch sinnvoll sein, daß die beiden Funktionen 1.) und 2.) miteinander kombiniert werden. Ist beispielsweise N auf einen Wert nahe MAX_N (vorgegebener Maximalwert für die Anzahl der berücksichtigten Daten) ange wachsen, so kann es zweckmäßig sein, den Wert von k nur noch gering anzupassen, beispielsweise in dem SCALER_N-1 = 2 ge setzt wird. Gemäß Funktion 2.) würde SCALER_N nach der Berech nung auf den Wert 4 gesetzt. Da jedoch, wie Eingangs voraus gesetzt, die Differenz zwischen N und MAX_N gering ist und nur noch eine geringe Erhöhung der Summe SUM zu erwarten ist, wird der Wert von SCALER_N statt dessen auf 3 gesetzt.

Nachfolgend wird das Verfahren gemäß der Erfindung an Hand des Beispiels "Druckverlusterkennung im Kraftfahrzeug" näher erläutert. Im Verfahren, wie es beispielsweise in der Deut schen Patentanmeldung 199 61 681 oder der DE 197 21 480 be schrieben ist, erfolgt eine Erkennung des Druckverlustes durch Auswertung der Radgeschwindigkeiten. Das Problem bei der Druckverlusterkennung besteht darin, eine Änderung des dynamischen Abrollradius aufgrund eines Druckverlustes von Änderungen des dynamischen Abrollradius zu unterscheiden, die u. a. durch dynamische Fahrsituationen, insbesondere Kurvenfahrt, Beschleunigung, Verzögerung usw. und Fahrbahn effekte (Schlaglöcher, verschiedene Reibwerte) hervorgerufen werden können und in der Regel größer sind, als der Einfluß eines Druckverlustes auf den dynamischen Abrollradius (Stör effekte). Um eine Druckverlusterkennung mit erhöhter Genau igkeit insbesondere auch bei dynamischen Fahrmanövern zu realisieren, können darüber hinaus weitere, zusätzliche phy sikalische Daten, wie Gierrate, Beschleunigung, Bremsenbetä tigung, Motormoment etc. in den Erkennungsalgorithmus zur Druckverlusterkennung einbezogen werden.

Zur Auswertung der Radsignale bzw. der zusätzlichen berück sichtigen Größen werden zum Beispiel die Daten einer Filte rung (Tiefpassfilters 1. Ordnung) unterzogen. Aus ungefil terten und den gefilterten Daten werden dann Mittelwerte ge bildet, wobei nur Daten aus einem bestimmten zurückliegenden Zeitintervall berücksichtigt werden.

Befinden sich die nach dem zuvor geschilderten Verfahren ge bildeten Mittelwerte in einem zulässigen Bereich, so können mit Hilfe dieser Werte obere und untere Grenzwerte festge legt werden, bei deren über- bzw. unterschreiten in der so genannten Vergleichsphase ein Reifendruckverlust erkannt wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird daher bevorzugt in nerhalb eines Verfahrens zum Messen des Drucks von Kraftfahrzeugreifen und/oder in einem Verfahren zur Regelung der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik (ABS, ASR, ESP) ausge führt.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des weiter oben angegebenen Verfahrens in einer Vorrichtung zum Steuern der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik und zum Messen des Drucks von Reifen in einem Kraftfahrzeug, bei der ein Mikro rechner, der mit Raddrehzahlsensoren und gegebenenfalls zu sätzlichen Fahrdynamiksensoren verbunden ist, ein an sich bekanntes Verfahren zur Regelung der Bremskraft und/oder Fahrdynamik abarbeitet.

Nachfolgend wird das Verfahren gemäß der Erfindung an Hand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren und

Fig. 2 eine Ablaufdiagramm eines alternativen Verfahrensab laufs für den Verfahrensteil A.

In einem ersten Schritt 101 in Fig. 1 wird überprüft, ob ei ne Initialisierungsanforderung vorliegt. Dies kann bei spielsweise dadurch erfolgen, daß die Variable INIT abge fragt (INIT = WAHR) wird. Ist dies der Fall, wird die Summe SUM_N-1 in Schritt 102 auf den Wert 0 gesetzt und der Skalie rungsfaktor SCALER_N-1 auf den Wert 1 gesetzt. Durch diesen Startwert der Variable SCALER ist die höchste mögliche Auf lösung des Systems gewählt.

Danach erfolgt in Schritt 1 eine Aufsummierung der zu mit telnden Werte. Das Einlesen der Werte INPUT ist durch das Funktionselement 3 symbolisiert. Die zu mittelnden Werte können beispielsweise Gierraten, Radgeschwindigkeiten oder Beschleunigungsdaten etc. sein. Beim ersten Durchlauf (N = 1) ist der Wert von SCALER₀ = 1. Wenn zu einem späteren Zeit punkt der Wert von SCALER < 1 ist, erfolgt in diesem Schritt eine Skalierung des Wertes von INPUT.

In Schritt 103 wird überprüft, ob ein Überlauf der Variablen SUM zu erwarten ist. Hierzu kann beispielsweise, wie darge stellt, der Betrag des aktuellen Summenwertes SUM_N mit einer Variablen oder Konstanten MAX_SUM verglichen werden, die eine Sicherheitsgröße bezüglich eines möglichen Überlaufs des Summenwertes darstellt. Ist nun der Betrag von SUM_N größer als MAX_SUM wird in Schritt 104 zur Skalierung der Wert von SCALER_N auf einen Wert größer 1 erhöht. Dies kann, wie weiter oben beschrieben, in Abhängigkeit von der Schrittanzahl N und anderen geeigneten Größen (symbolisiert in Fig. 1 durch X_N) erfolgen.

Danach wird in Schritt 105 unter Berücksichtigung früherer Werte von SCALER (SCALER_N-1) der Summenwert durch Multiplika tion mit dem so erhaltenen Wert von SCALER (SCALER_N) ska liert.

Die Berechnung des Summenwertes SUM_N kann vorteilhafterweise zeitlich begrenzt mit einer höheren Speicherkapazität durch geführt werden. Hierdurch läßt sich ein Überlauf durch eine zu geringe Ausnutzung der Speicherkapazität verhindern. Wird zum Beispiel die Variable SUM durch einen Speicherplatz von 16 Bit festgelegt, so kann temporär die Berechnung mit 32 Bit erfolgen.

In Schritt 106 wird überprüft, ob beim aktuellen Schleifen durchlauf N die maximale Anzahl der zu berücksichtigenden Eingangswerte MAX_N überschritten wurde. Ist dies nicht der Fall, wird das Verfahren bei Schritt 101 fortgesetzt. Ist dies der Fall, erfolgt in Schritt 2 eine Berechnung des Mittelwertes AV. Danach wird in Schritt 107 die Variable INIT auf den logischen Wert WAHR gesetzt und die Ausführung des Verfahrens bei Schritt 101 fortgesetzt.

Fig. 2 stellt schematisch einen alternativen Verfahrensab lauf des Verfahrensabschnitts im Rahmen A in Fig. 1 dar, welcher eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfin dung darstellt.

Die Summierung wird im alternativen Verfahrensablauf in Schritt 21 durch Berechnung der Formel

SUM^N = SUM_N-1 + INPUT/SCALER_N

durchgeführt. Im Gegensatz zum entsprechenden Verfahrensab lauf in Fig. 1 wird der Vergleich auf einen Überlauf der Va riablen SUM vor der Summierung durchgeführt.

Der Vergleich in Schritt 123 erfolgt vorzugsweise nach dem logischen Ausdruck

(MAX_SUM - |SUM_N-1|) < (INPUT/SCALER_N-1).

Ist der logischen Ausdruck erfüllt, so wird die Ausführung des Verfahrens in Schritt 124 fortgesetzt. Dieser Schritt entspricht Schritt 104 in Fig. 1. Anschließend wird in Schritt 125 eine Skalierung ähnlich wie in Schritt 105 von Fig. 1 durchgeführt. Danach wird das Verfahren in Schritt 21 wie weiter oben beschrieben fortgesetzt.

Ist der logischen Ausdruck in Schritt 123 nicht erfüllt, wird das Verfahren in Schritt 21 fortgesetzt.

Claims

1. Verfahren zur Bildung von Mittelwerten AV für Eingangsgrö ßen INPUT, insbesondere in einem Verfahren zur Bestimmung des Reifendrucks in einem Kraftfahrzeug während der Fahrt, durch eine Recheneinheit, welche ein Steuerungsprogramm abarbeitet, wobei das Steuerungsprogramm zur Bildung der für die Mittelwertbildung erforderlichen Summen SUM_N physi kalische Speicherplätze für Zahlenwerte zur Berechnung der zur Mittelwertbildung erforderlichen Rechenoperationen he ranzieht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überlauf der physikalischen Speicherplätze bei der Bildung von einer oder mehrerer für die Mittelwertbildung erforderlicher Summen SUM_N durch Skalierung des oder der entsprechenden Summenwerte SUM_N (1) verhindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Skalierung die zu skalierende Größe durch den Wert von SCALER_i dividiert wird, wobei SCALER_i eine Variable ist, deren Wert in Abhängigkeit von der Größe der Summe SUM_N und dem maximal für die Summe zur Verfügung stehenden physika lischen Speicherplatz MAX_SUM festgelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bildung der Mittelwerte AV (2) aus den skalierten Summen SUM_N' die Skalierung durch Multiplikation mit dem Skalierungsfaktor SCALER_i wieder zurückgenommen wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß das Verfahren eine Rekursi oschleife umfaßt, wobei die Summen SUM_N bei jedem Rekursi onsschritt nach der Formel
SUM_N = SUM_N-1 + INPUT
berechnet werden und der Wert N die Anzahl der durchlaufe nen Rekursionsschleifen angibt, so daß die Mittelwerte AV bei jedem Durchlauf oder wenn es gewünscht wird ermittelt werden können nach der Formel
AV = SUM_N/N,
oder, im Falle einer Skalierung, die obigen Formeln ersetzt werden durch die Formeln
SUM_N = SUM_N-1 + INPUT/SCALER_N-1, und
AV = (SUM_N/N) . SCALER_N
wobei SCALER_i Werte größer als 1 annehmen kann.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß der Skalierungsfaktor SCALER_i im mer dann um einen bestimmten Betrag erhöht wird, wenn eine durch den jeweiligen physikalischen Speicherplatz festge legte Maximalkapazität MAX des entsprechenden Speicher platz überschritten wird oder droht zu überschreiten.

6. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung des Skalierungsfaktors in Abhängigkeit einer fest vorgegebenen Funktion SCALER_N = f(N, x_N) erfolgt.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß das Verfahren innerhalb eines Verfahrens zum Messen des Drucks von Kraftfahrzeugreifen und/oder in einem Verfahren zur Regelung der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik (ABS, ASR, ESP) ausgeführt wird.

8. Verwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7 in einer Vorrichtung zum Steuern der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik und zum Messen des Drucks von Reifen in einem Kraftfahrzeug, bei der ein Mikrorechner, der mit Raddreh zahlsensoren und gegebenenfalls zusätzlichen Fahrdynamik sensoren verbunden ist, ein an sich bekanntes Verfahren zur Regelung der Bremskraft und/oder Fahrdynamik abarbei tet.