DE10044114A1

DE10044114A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Druckverlustes von Reifen in Kraftfahrzeugen mit Plausibilitätsprüfung

Info

Publication number: DE10044114A1
Application number: DE10044114A
Authority: DE
Inventors: Martin Grieser; Hans Georg Ihrig
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2001-08-16
Also published as: DE50115202D1

Abstract

Beschrieben ist ein Verfahren zur Erkennung eines Reifendruckverlusts in Kraftfahrzeugen mit den Schritten: DOLLAR A c) Bildung von mindestens zwei unterschiedlich ermittelten Referenzgrößen Ref¶i¶, die gebildet sind aus mindestens zwei Raddrehzahlinformationen der Gruppe vorderes linkes Rad VL, vorderes rechtes Rad VR, hinteres linkes Rad HL und hinteres rechtes Rad HR (11), und DOLLAR A d) Erkennung eines vorläufigen Druckverlusts durch Überprüfen, ob mindestens eine Referenzgröße Ref¶i¶ eine vorgegebene Mindestabweichung von einem Sollwert S¶i¶ für diese Referenzgröße aufweist, DOLLAR A worin eine endgültige Erkennung auf einen Druckverlust in Abhängigkeit eines oder mehrerer Verfahren zur Überprüfung der Plausibilität erfolgt. DOLLAR A Ferner ist eine Vorrichtung zum Regeln der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik und zur Durchführung des genannten Verfahrens beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff von An spruch 7.

Kraftfahrzeuge, die mit einem elektronischen System zur Bremsdruckregelung oder zur Regelung der Fahrdynamik (ABS, ASR, ESP etc.) ausgestattet sind, weisen üblicherweise Ein richtungen zur Messung der Winkelgeschwindigkeit der Fahr zeugräder, wie etwa Raddrehzahlsensoren, auf. Es ist bereits bekannt, daß sich zur Reifendruckverlusterkennung die Beob achtung einer Änderung in der Winkelgeschwindigkeit der Rä der eignet, da sich bei einem Reifendruckverlust der dynami sche Abrollumfang und damit auch der sogenannte dynamische Radradius verringert. Zusätzlich kann, was bei elektroni schen Bremsdruckregelsystemen verbreitet ist, aus dem Ver lauf der aufgenommenen und ggf. gespeicherten Radgeschwin digkeitsdaten die aktuelle Fahrsituationen ermittelt werden. Die Druckverlusterkennung läßt sich am einfachsten während Fahrsituationen mit geringem Einfluß auf die Differenz der Radgeschwindigkeiten, z. B. während einer Geradeausfahrt ohne eine auf das Fahrzeug wirkende Kraft (Längs-, Querbeschleu nigung, Gierrate) durchführen.

Um eine Druckverlusterkennung mit erhöhter Genauigkeit ins besondere auch bei dynamischen Fahrmanövern zu realisieren, ist in der Deutschen Patentanmeldung 199 61 681 ein Verfah ren vorgeschlagen worden, bei dem zusätzliche physikalische Daten, wie beispielsweise Gierrate, Beschleunigung, Bremsen betätigung, Motormoment usw. in den Erkennungsalgorithmus zur Druckverlusterkennung einbezogen werden, so daß eine Druckverlusterkennung auch während dynamischer Fahrmanöver durchführbar ist.

In der DE 197 21 480 A1 ist ein in ein elektronisches Anti blockiersystem (ABS) integrierbares Druckverlusterkennungs verfahren beschrieben, bei dem nach Auslösen eines Reset- Schalters, der ausgelöst wird, wenn der Nenndruck der Räder eingestellt ist, zunächst eine zeitlich begrenzte Lernphase durchlaufen wird, in der ein Mikrocontroller unter Berück sichtigung der Fahrsituation Radwinkelgeschwindigkeiten ver folgt und aus dem zeitlichen Verlauf der aus den Radwinkel geschwindigkeiten gebildeten Referenzwerte obere und untere Grenzwerte (G₁ und G₂) festlegt. Im Anschluß an die Lernphase beginnt eine Vergleichsphase, in der überprüft wird, ob die aktuell bestimmten Referenzwerte innerhalb des durch die ge lernten Grenzwerte definierten Bereichs liegen.

Das Verfahren berücksichtigt die aktuelle Fahrsituation, in dem während der Lernphase und während der Vergleichsphase Referenzwerte während ungeeigneter, dynamischer Fahrsitua tionen ausgeschlossen werden.

Obwohl bereits zahlreiche Verfahren zur Erkennung eines Druckverlustes durch Auswertung der Radgeschwindigkeit vor geschlagen wurden, besteht immer noch Bedarf, die Druckver lusterkennung auf Basis von Raddrehzahlinformationen noch zuverlässiger durchzuführen, insbesondere um ausgesprochen unerwünschte Fehlwarnungen, wie sie beispielsweise auf Schnee oder Eis vorkommen können, weitestgehend zu vermei den. Das Problem bei der Druckverlusterkennung besteht unter anderem darin, eine vergleichsweise geringe Änderung des dy namischen Abrollradius aufgrund eines Druckverlustes von größeren Änderungen des dynamischen Abrollradius aufgrund von Kurvenfahrt, Beschleunigung, Verzögerung und Fahrbahnef fekten (Schlaglöcher, verschiedene Reibwerte) zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, eine zuver lässigere Druckverlusterkennung auf Basis von Daten der Rad drehzahl zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfah ren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst die folgenden Schritte durchgeführt:

a) Bildung von mindestens zwei unterschiedlich ermittelten Referenzgrößen Ref_i, die gebildet sind aus mindestens zwei Raddrehzahlinformationen der Gruppe vorderes lin kes Rad VL, vorderes rechtes Rades VR, hinteres linkes Rad HL und hinteres rechtes Rad HR.
b) Erkennung eines vorläufigen Druckverlusts durch Über prüfen, ob mindestens eine Referenzgröße Ref_i eine vor gegebene Mindestabweichung von einem Sollwert für diese Referenzgröße aufweist.

Im Anschluß daran wird gemäß der Erfindung eine endgültige Erkennung auf einen Druckverlust (z. B. Anzeige einer Druck verlustwarnung auf dem Armaturenbrett) in Abhängigkeit eines oder mehrerer Verfahren zur Überprüfung der Plausibilität durchgeführt. Die Erkennung wird durch dieses zusätzlichen Verfahren zusätzlich abgesichert. Treten in den Schritten a) und b) Fehlwarnungen auf, so kann die überwiegende Zahl der Fehlwarnungen durch die Plausibilitätsprüfung vermieden wer den.

Die vorgegebene Mindestabweichung kann bevorzugt durch obere und untere Grenzwerte G₁, G₂ vorgegeben sein, wobei überwacht wird, ob diese Grenzwerte überschritten werden. Die Grenz werte können gebildet werden, indem ein geeigneter Wert dem Sollwert zuaddiert oder vom Sollwert subtrahiert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen des Drucks von Fahrzeugreifen wird vorzugsweise innerhalb eines Verfahrens zur Regelung der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik (ABS, ASR, ESP) ausgeführt.

Die Raddrehzahlinformationen sind beispielsweise Geschwin digkeits-Daten von sensorisch bestimmten Radgeschwindigkei ten oder Daten, die Radgeschwindigkeiten auf Basis von Zeit intervallen angeben. Vorzugsweise handelt es sich bei den Raddrehzahlinformationen um Daten von aktuell ermittelten Radradien (dynamischer Radradius r_d), die ermittelt werden können nach der Formel r_d = v_ref/ω, wobei V_ref die durch das elektronische Bremssystem ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit ist.

Die Sollwerte, mit denen die Referenzwerte verglichen wer den, können fest vorgeben oder durch ein an sich bekanntes Lernverfahren gelernt sein. Ein erfindungsgemäß einsetzbares Lernverfahren ist beispielsweise in der WO 98/52780 be schrieben. Das Lernverfahren, welches bevorzugt eingesetzt wird, hat den Zweck, unterschiedliche Laufeigenschaften der Räder, die durch unterschiedliches Abfahren der Reifen oder unterschiedliche Raddurchmesser auftreten können, auszuglei chen. Die während der Lernphase berücksichtigten Daten sind möglichst während einer Geradeausfahrt, bei der sich alle Räder mit der gleichen Geschwindigkeit gegenüber dem Unter grund bewegen, zu gewinnen. Die eingelernten Daten können gemittelt werden und als Sollwert abgespeichert werden. Im Anschluß daran läßt sich die Vergleichsphase gemäß den Schritten a) und b) durchführen.

Zur Überprüfung der Plausibilität eines gemäß den Schritten a) und b) festgestellten vorläufigen Druckverlust wird vor zugsweise der Betrag der Abweichung einer ersten Referenz größe von einem Sollwert, der vorzugsweise gelernt ist, |ΔRef_f1| = |Ref_f1 - S_f1| und der Betrag der Abweichung einer weiteren Referenzgröße von einem weiteren Sollwert |ΔRef_f2| = |Ref_f2 - S_f3| miteinander verglichen.

Es kann für das Verfahren zweckmäßig sein, daß die Referenz größen der vorläufigen Druckverlusterkennung in den Schrit ten a) und b) auf die gleiche Weise gebildet werden, wie die Referenzgrößen bei der Plausibilitätsprüfung. Dies ist je doch nicht unbedingt notwendig. Es kann daher auch vorgese hen sein, daß für die vorläufige Druckverlusterkennung auf andere Weise ermittelte Referenzwerte zum Einsatz kommen als bei der Plausibilitätsprüfung.

Vorzugsweise wird ein Druckverlust gemäß dem Verfahren dann als plausibel angesehen, wenn der Quotient des Betrags der Abweichungen |ΔRef_f1|/|ΔRef_f2| kleiner ist, als der Wert von 1 zuzüglich oder abzüglich eines vorgegebenen Schwellenwer tes SP (1.SP, 1/SP). Für SP sind Werte größer als 1 sinn voll.

Es ist nicht immer sinnvoll, alle möglichen unterschiedlich gebildeten Referenzwerte miteinander in der vorstehend ge schilderten Weise miteinander zu vergleichen. Vorzugsweise werden nur solche Paare einer ersten und weiteren Abweichung |ΔRef₁₁| und |ΔRef₁₂| miteinander verglichen, welche gemeinsam als Parameter die Drehzahlinformation eines Rades mit einem vermuteten Druckverlust enthalten.

Werden zum Beispiel die Referenzwerte aus den Verhältnissen der Radradien gebildet, wie beispielsweise nach den Formeln VL/VR, VL/HR, VR/HL, VR/HR, HL/HR, VL/HL oder deren Kehrwer te, so ist es zweckmäßig - wenn das Rad VL ein Rad ist, bei dem ein vorläufiger Druckverlust identifiziert wurde - nur die drei Referenzwerte VL/VR, VL/HL, VL/HR miteinander zu vergleichen.

Besonders bevorzugt wird auch überprüft, ob die übrigen Quo tienten, die das identifizierte Rad nicht enthalten, außer halb des Bereichs liegende Abweichungen zeigen.

Die Referenzwerte Ref_i sind beispielsweise mathematische Funktionen, in denen die Daten der Raddrehzahl Funktionspa rameter sind, wie nachfolgend beispielhaft aufgeführt:

Ref₁ = (VL+HR)/(VR+HL) (Diagonalenverhältnis)
Ref₂ = (VL+HL)/(VR+HR) (Seitenverhältnis)
Ref₃ = (VL+VR)/(HL+HR) (Achsenverhältnis)

Die Funktionen, die sich allgemein mit dem Ausdruck Ref_i = F (A, B, C, D) beschreiben lassen, können sich entweder durch eine unterschiedliche mathematische Funktion F oder durch eine unterschiedliche Anordnung der Funktionsparameter A, B, C und D voneinander unterscheiden.

Vorzugsweise werden die unterschiedlichen Referenzgrößen Ref_i mittels der gleichen mathematischen Funktion Ref_i = F(VL, HR, VR, HL) bzw. auch Ref_i = F(VL, HR) gebildet, wobei sich die Funktionen durch eine unterschiedliche Anordnung der Funkti onsparameter unterscheiden.

Bei der Bildung der Referenzwerte kann beispielsweise die Formel Ref₁ = F(VL, HR, VR, HL) oder die Formel Ref₂ = F(VL, HR, HL, VR) verwendet werden. In der Parameterliste der Funktion sind die Radparameter permutiert sind. Bei vier Rä dern ergeben sich im allgemeinen 24 Möglichkeiten zur Permu tation.

Wie weiter oben beschrieben, kann auch die Funktion F ver schieden gewählt sein. Es sind bevorzugt solche Funktionen geeignet, mit denen sich eine Verhältnisgröße aus den Rad drehzahlinformationen berechnen läßt. Nachfolgend sind eini ge Beispiele für geeignete Funktionen F aufgeführt:

F₁ = (A+B)/(C+D),
F₂ = (A/B)-(C/D)
F₃ = (A+B)-(C+D),
F₄ = (A/B)
F₅ = (A/B)/(C/D) oder
F₆ = (A)/(A+B+C+D).

Besonders bevorzugt wird die Funktion F so gewählt, daß Ab weichungen der Raddrehzahl voneinander möglichst deutlich zu Tage treten. Dies beinhaltet den Vorteil, daß die Speiche rung der Referenzwerte mit einem vergleichsweise geringen Bedarf an Speicherplatz ermöglicht wird, bei gleichzeitig ausreichender Empfindlichkeit des Referenzwerts von relati ven Abweichungen in der Raddrehzahl einzelner Räder.

Die Referenzgröße Ref wird bevorzugt zur Bestimmung des vor läufigen Druckverlusts gebildet, indem die Summen jeweils zweier die Raddrehzahlen repräsentierender Signale dividiert werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Regeln der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik und zur Erkennung eines Druckverlusts von Reifen in einem Kraftfahrzeug, welches sich dadurch auszeichnet, daß ein Mikrorechner, der mit Rad drehzahlsensoren und gegebenenfalls zusätzlichen Fahrdyna miksensoren verbunden ist, das vorstehend beschriebene Ver fahren gemeinsam mit einem an sich bekannten Verfahren zur Regelung der Bremskraft und/oder Fahrdynamik abarbeitet. Da das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen lediglich Einrichtungen benötigt, die ohnehin in einem üblicherweise eingesetzten ABS-, ASR- oder ESP-System vorhanden sind, läßt sich dieses auf vorteilhafte Weise in ein solches System ko stengünstig integrieren.

Bevorzugt ist die Vorrichtung so gestaltet, daß sie nach Er kennung eines Druckverlusts ein Signal beispielsweise über eine Leitung oder aber über ein Datenregister abgibt, wel ches die Information "Druckverlust" enthält.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figur näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens zur Über prüfung der Plausibilität und

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung eines Druckverlusts.

Zunächst werden die Datenspeicher der Vorrichtung über einen nicht dargestellten Rücksetz-Schalter in einen Ausgangszu stand zurückgesetzt. Dies wird in der Regel durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs nach Auffüllen der Reifen mit Luft auf den vorgesehenen vorgeschriebenen Reifendruck bewerkstel ligt. Danach beginnt die Lernphase der Druckverlusterken nung.

In der Lernphase (und in der Vergleichsphase) werden die Winkelgeschwindigkeiten der Räder mittels Radsensoren aufge nommen. Eine erhöhte Genauigkeit wird hierbei erzielt durch Verwendung der zeitlichen Größe T als Maß für die Radge schwindigkeit. Auf diese Weise kann eine Synchronisation auf eine Sensorflanke erfolgen. Dies bietet den Vorteil einer erhöhten Genauigkeit bei der Bestimmung der Radgeschwindig keiten.

Während der Fahrt werden Referenzwerte Ref_i aus den Radsigna len gebildet und Sollwerte S_i für die Vergleichsphase (Schritt 12, Fig. 2) in der Lernphase erzeugt.

Die Referenzwerte werden nach der Formel

Ref_i = (A+B)/(C+D)

aus aktuellen Werten von Raddrehzahldaten der Räder VL, VR, HL und HR berechnet. Würden alle Räder bei Idealbedingungen (Geradeausfahrt) die gleiche Winkelgeschwindigkeit haben, so betrüge der Wert des Referenzwertes Ref₁ = 1. Bei einem Druckverlust weicht der Referenzwert um einen bestimmten Be trag vom Wert 1 ab.

Danach wird geprüft, ob die Fahrbedingungen in einem zuläs sigen Bereich liegen. Wenn eine Fahrbedingung vorliegt, die ein Bilden der Referenzwerte als nicht sinnvoll erscheinen läßt, beispielsweise wenn die Längsbeschleunigung, die Quer beschleunigung oder die Radbeschleunigung bestimmte Schwel lenwerte überschreiten, so werden keine Referenzwerte ge speichert. Die Referenzwerte R(t) können zur Rauschunter drückung gegebenenfalls zeitlich gefiltert oder gemittelt werden. Der gelernte Durchschnittswert von Ref wird in der Variable Ref^M gespeichert.

Nach Abschluß der Lernphase werden obere und untere Grenz werte G₁ und G₂ festgelegt, indem ein Offsetwert zum ermit telten Mittelwert der Referenzwerte Ref^M hinzuaddiert bzw. subtrahiert wird.

Ist die Lernphase beendet, beginnt die Vergleichsphase 11, 12, 13, 14, welche in Fig. 2 dargestellt ist.

In der Vergleichsphase (Schritt 12)werden zunächst in Schritt 11 neu ermittelte Referenzwerte mit den Sollwerten S_i verglichen. Dabei wird geprüft, ob die aktuellen gefilterten oder ungefilterten Referenzwerte folgende Gleichung erfül len:

_iG₁ < _iRef < _iG₂

Ist die Formel erfüllt, liegt ein vorläufig erkannter Druck verlust vor, der noch überprüft werden muß. Hierzu dient Schritt 13, welcher überprüft, ob der vorläufig erkannte Druckverlust plausibel ist.

Zur Überprüfung der Plausibilität wird die Differenz jeweils für

Ref₁ = (VL+HR)/(VR+HL) (Diagonalenverhältnis),
Ref₂ = (VL+HL)/(VR+HR) (Seitenverhältnis) und
Ref₃ = (VL+VR)/(HL+HR) (Achsenverhältnis)

zwischen dem zugeordneten Sollwert S₁, S₂, S₃ aus der Lern phase nach der Formel |ΔRef_i| = |Ref_i-S_i| berechnet.

Hierzu wird ein Grenzwertbereich 6 für den Vergleich defi niert; im Diagramm gemäß Fig. 1 durch Berechnung der Bedin gung

(1/SP) = |ΔRef₁|/|ΔRef₂| = (1.SP),

worin SP größer als 1 ist. Geeignete Werte für SP lassen sich durch Fahrversuche ermitteln.

Bezugszeichen 4 zeigt die Obergrenze der Steigung des Quo tienten 3. Bezugszeichen 5 zeigt die entsprechende Unter grenze. Liegt der Quotient außerhalb des Bereichs 6, liegt kein Druckverlust vor. Liegt der Quotient innerhalb des Be reichs 6, deutet dies auf einen Druckverlust hin.

Deutet auch der Quotient |ΔRef₂|/|ΔRef₃| auf einen Druck verlust hin, so gilt der vorläufige Druckverlust als plausi bel.

Claims

1. Verfahren zur Erkennung eines Reifendruckverlusts in Kraftfahrzeugen mit den Schritten:

a) Bildung von mindestens zwei unterschiedlich ermittelten Referenzgrößen Ref1, die gebildet sind aus mindestens zwei Raddrehzahlinformationen der Gruppe vorderes lin kes Rad VL, vorderes rechtes Rades VR, hinteres linkes Rad HL und hinteres rechtes Rad HR (11), und
b) Erkennung eines vorläufigen Druckverlusts durch Über prüfen, ob mindestens eine Referenzgröße Ref_i eine vor gegebene Mindestabweichung von einem Sollwert S1 für diese Referenzgröße aufweist (12), dadurch gekennzeichnet, daß eine endgültige Erkennung auf einen Druckverlust (14) in Abhängigkeit eines oder mehrerer Verfahren zur Über prüfung der Plausibilität (13) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckverlust plausibel ist, wenn der Quotient des Betrags der Abweichungen |ΔRef_f1|/|ΔRef_f2| (3) kleiner ist, als der Wert von 1 zuzüglich oder abzüglich eines vorgegebenen positiven Schwellenwertes SP (4, 5).

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeich net, daß nur solche Paare einer ersten und weiteren Ab weichung |ΔRef_f1| und |ΔRef_f2|, das in den Ansprüchen 2 und 3 angegebene Kriterium erfüllen müssen, welche ge meinsam als Parameter die Drehzahlinformation eines Ra des mit einem vermuteten Druckverlust enthalten.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Refe renzgrößen Ref_i mittels der gleichen mathematischen Funktion Ref_i = F(VL, HR, VR, HL) gebildet werden und sich durch eine Vertauschung der Raddrehzahlinformati onswerte in der Parameterliste der Funktion F unter scheiden.

6. Verfähren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zum Messen des Drucks von Fahrzeugreifen innerhalb eines Verfah rens zur Regelung der Bremskraft und/oder der Fahrdyna mik (ABS, ASR, ESP) ausgeführt wird.

7. Vorrichtung zum Regeln der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik und zur Erkennung eines Druckverlusts von Reifen in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrorechner, der mit Raddrehzahlsensoren und gegebenenfalls zusätzlichen Fahrdynamiksensoren verbun den ist, ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6 und ein an sich bekanntes Verfahren zur Regelung der Brems kraft und/oder Fahrdynamik abarbeitet.