DE10044287A1 - Tire sensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Reifensensor, insbesondere Reifen-Seitenwandtorsions-Sensor=SWT-Sensor, mit mindestens zwei mit Abstand zur Reifenrotationsachse am Chassis angebrachten Meßwertaufnehmern, die mit mindestens einem auf oder in der Reifenwandung angebrachten oder mit mindestens einem auf oder in der Reifenwandung angebrachten und einem herkömmlichen, Pole aufweisenden Encoder zusammenwirken und die Ausgangssignale oder Ausgangsinformationen der Meßwertaufnehmer dem Kfz-Regelungssystem zugeführt werden. DOLLAR A Um die von dem Reifensensor zur Verfügung gestellten Signale bereinigt von auf Einflußgrößen beruhenden Fehlern einer Auswertung bzw. dem Kraftfahrzeug-Regelungssystem zuführen zu können, ist zwischen dem Kfz-Regelungssystem und den Meßwertaufnehmern mindestens eine analoge und mindestens eine digitale Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung vorgesehen, führen die Meßwertaufnehmer mindestens zwei bzgl. einer Anderung der Phasenlage bewertbare Ausgangssignale und/oder mindestens ein bzgl. der Änderung der Amplitude bewertbares Ausgangssignal der digitalen Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung zu, und DOLLAR A kalibriert die digitale Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung die systematischen Fehler der Ausgangssignale mit Bezug, ob es ein amplitudenbezogener Fehler oder ein phasenbezogener Fehler ist.The invention relates to a tire sensor, in particular tire sidewall torsion sensor = SWT sensor, with at least two transducers attached to the chassis at a distance from the tire rotation axis, which have at least one attached to or in the tire wall or with at least one attached to or in the tire wall and a conventional pole-based encoder cooperate and the output signals or output information of the transducers are fed to the motor vehicle control system. DOLLAR A In order to be able to feed the signals made available by the tire sensor to an evaluation or the motor vehicle control system, based on errors based on influencing variables, at least one analog and at least one digital signal processing and / or - must be between the motor vehicle control system and the measurement sensors. If processing is provided, the transducers feed at least two output signals which can be evaluated with respect to a change in the phase position and / or at least one output signal which can be evaluated with regard to the change in amplitude, to the digital signal processing and / or processing, and DOLLAR A calibrates the digital signal processing and / or - process the systematic errors of the output signals with reference to whether it is an amplitude-related error or a phase-related error.
Description
Die Erfindung betrifft einen Reifensensor (insbesondere Reifen- Seitenwandtorsions-Sensor = SWT-Sensor), mit mindestens zwei mit Abstand zur Reifenrotationsachse am Chassis angebrachten Meßwertaufnehmern, die mit mindestens einem auf oder in der Reifenwandung angebrachten oder mit mindestens einem auf oder in der Reifenwandung angebrachten und einem herkömmlichen, Pole aufweisenden Encoder zusammenwirken und die Ausgangssignale oder Ausgangsinformationen der Meßwertaufnehmer dem Kfz.- Regelungssystem zugeführt werden.The invention relates to a tire sensor (in particular tire Sidewall torsion sensor = SWT sensor), with at least two with Place the distance to the tire rotation axis on the chassis Transducers with at least one on or in the Tire wall attached or with at least one on or mounted in the tire wall and a conventional, pole having encoder interact and the output signals or output information of the sensor to the vehicle. Control system are fed.
Es ist eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen zur Regelung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs bekannt, die Reifensensoren zur Erfassung der an den Reifen angreifenden Kräfte und Momente verwenden. Reifensensoren (SWT-Sensoren) bestehen aus einem im oder am Reifen angebrachten Encoder und mindestens einem dem Encoder zugeordneten, stationär am Chassis angeordneten Meßwertaufnehmer. Während in der EP 04 441 09 B1 die Deformation des Reifenprofilbereichs des Reifens - der Reifenlatsch - überwacht wird, offenbart die WO 96/10505 die Überwachung der Deformation der Seitenwand - die Torsionsdeformationen - eines Reifens über eine Zeitspannenmessung zwischen dem Passieren mindestens zweier auf unterschiedlichem Radius zur Rotationsachse angeordneter Marken am rotierenden Rad. Durch Auswertung der so erhaltenen Signale wird auf die am Reifen wirkenden Längskräfte geschlossen. Darüber hinaus können aus Änderungen der Amplituden des vom Meßwertaufnehmer erfassten Signals, das Abstandsänderungen zwischen dem Meßwertaufnehmer und dem Encoder wiedergibt, die Querkräfte ermittelt werden. Ein Reifensensor, der bei einer Verformung des Reifens infolge der an dem Reifen angreifenden Kräfte eine Änderung der Phasenlage zwischen von Meßwertaufnehmern abgegebenen Ausgangssignalen erfaßt, ist in der WO 97/44673 beschrieben.It is a variety of methods and devices for Regulation of the driving behavior of a vehicle known Tire sensors for the detection of those attacking the tires Use forces and moments. Tire sensors (SWT sensors) consist of an encoder and mounted in or on the tire at least one assigned to the encoder, stationary on the chassis arranged transducer. While in EP 04 441 09 B1 the deformation of the tread area of the tire - the Tire patch - is monitored, the WO 96/10505 monitoring the deformation of the side wall - the torsional deformations - one tire over one Time span measurement between passing at least two different radius to the axis of rotation of marks on the rotating wheel. By evaluating the signals thus obtained is inferred about the longitudinal forces acting on the tire. In addition, changes in the amplitudes of the Sensor recorded signal, the distance changes between the sensor and the encoder reproduces the Lateral forces can be determined. A tire sensor that works with a Deformation of the tire due to the attack on the tire Forces a change in phase between Output signals recorded output sensors is recorded in WO 97/44673.
Weiterhin ist aus der WO 99/19192 ein Verfahren bekannt, das auf der Basis der auf die einzelnen Räder wirkenden Kräfte, die mit Reifensensoren erfaßt werden, Fahrzeugzustandsgrößen bestimmt, die in Bezug auf Genauigkeit und Zuverlässigkeit die hohen Anforderungen von Kraftfahrzeug-Regelungssystemen erfüllen.Furthermore, a method is known from WO 99/19192 that on the basis of the forces acting on the individual wheels, the be recorded with tire sensors, vehicle condition variables determines which in terms of accuracy and reliability the high requirements of motor vehicle control systems fulfill.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von dem Reifensensor zur Verfügung gestellten Signale bereinigt von auf Einflußgrößen beruhenden Fehlern einer Auswertung bzw. dem Kraftfahrzeug-Regelungssystem zuzuführen.The invention has for its object that of Tire sensor provided signals adjusted from on Influencing variables based on errors in an evaluation or the Motor vehicle control system.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem gattungsgemäßen Reifensensor gelöst, dessen Besonderheit darin besteht, daß zwischen dem Kfz.-Regelungssystem und dem Meßwertaufnehmern mindestens eine analoge und mindestens eine digitale Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung vorgesehen ist, daß die Meßwertaufnehmer mindestens zwei bzgl. einer Änderung der Phasenlage bewertbare Ausgangssignale und/oder mindestens ein bzgl. der Änderung der Amplitude bewertbares Ausgangssignal der digitalen Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung zuführen, und daß die digitale Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung die systematischen Fehler der Ausgangssignale mit Bezug, ob es ein amplitudenbezogener Fehler oder ein phasenbezogener Fehler ist, kalibriert.This object is achieved with a generic Tire sensor solved, the special feature of which is that between the automotive control system and the transducers at least one analog and at least one digital Signal processing and / or processing is provided, that the transducers have at least two changes output signals that can be evaluated in phase relationship and / or at least an output signal which can be evaluated with regard to the change in amplitude digital signal processing and / or processing feed, and that the digital signal processing and / or processing the systematic error of the output signals related to whether there is a amplitude-related error or a phase-related error, calibrated.
Der erfindungsgemäße Reifensensor und eine darauf aufbauende Regelung geht also von den direkt am Reifen auftretenden Kräften aus. Dadurch werden alle Einflußgrößen erfasst und Fehlinterpretationen, die auf mehrdeutige Signale oder Verarbeitungsfehler zurückgehen, bei der Ermittlung von Fahrzeugzustandsgrößen bzw. das Fahrverhalten beschreibenden Größen erschwert. Durch die Kalibrierung der von dem oder den Meßwertaufnehmern zur Verfügung gestellten, im wesentlichen sinusförmigen Signale mit bezug auf deren elektrischen Kenngröße wird eine den jeweiligen elektrischen Kenngrößen zugrundeliegende Fehlergröße, die durch unterschiedliche Einflußgrößen verursacht wird, berücksichtigt.The tire sensor according to the invention and one based thereon Regulation is based on those that occur directly on the tire Powers. This means that all influencing variables are recorded and Misinterpretations that point to ambiguous signals or Processing errors decrease when determining Vehicle state variables or the driving behavior descriptive Sizes difficult. By calibrating the one or the other Essentially made available to transducers sinusoidal signals with respect to their electrical The parameter becomes one of the respective electrical parameters underlying error size caused by different Influencing factors caused is taken into account.
Die vorgesehene Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung reduziert die Datenmenge mehrerer miteinander verknüpfter analoger Eingangssignale dabei in einer vorteilhaften Weise so, daß eine Weiterverarbeitung der gewonnenen Informationen mit geringerem Aufwand in der digitalen Signalverarbeitung gewährleistet ist. Dabei werden aus den Veränderungen der Amplitude, der Periodendauer und des Phasenbezuges der Eingangssignale die Informationen gewonnen, die eine Berechnung der auf die Reifen wirkenden Quer- und Längskräfte möglich machen. Die Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung enthält dabei Mittel, um die unerwünschten Fehlergrößen zu erkennen und dann während der nachfolgenden Datenverarbeitung rechnerisch auszugleichen.The intended signal processing and / or processing reduces the amount of data of several linked analog input signals in an advantageous manner so that further processing of the information obtained with less effort in digital signal processing is guaranteed. The changes in the Amplitude, the period and the phase reference of the Input signals obtained the information that a calculation the transverse and longitudinal forces acting on the tires are possible do. The signal processing and / or processing contains thereby means to recognize the undesirable error sizes and then arithmetically during the subsequent data processing compensate.
Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel nach der Erfindung werden in der digitalen Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung der amplitudenbezogene Fehler mit einer multiplikativen Kalibrierung und der phasenbezogene Fehler mit einer additiven Kalibrierung kompensiert. Dabei werden erfindungsgemäß in der analogen Signalaufbereitung das amplitudenbezogene Ausgangssignal gleichgerichtet und die Höchstwerte (Amplituden) bestimmt, in der digitalen Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung die Versetzung (Offset) über eine vorzeichenrichtige Mittelwertbildung der Höchstwerte bestimmt und ein Multiplikator aus dem Höchstwert dividiert durch den Mittelwert des gleichgerichteten Signals gebildet und jedem Ausgangssignal bzw. jedem Pol des Encoders zugeordnet. Dem phasenbezogenen Ausgangssignal des Reifensensors ist erfindungsgemäß ein der Anzahl der Pole entsprechendes ideales Polmuster, das vorzugsweise äquidistante Pole aufweist, zugeordnet, wobei in der digitalen Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung das ideale Polmuster mit jedem Pol des Encoders des phasenbezogenen Ausgangssignals verglichen wird. In Abhängigkeit von dem Vergleich werden dann erfindungsgemäß Korrekturfaktoren gebildet bzw. aktualisiert, die dem Ausgangssignal additiv zugeordnet werden.According to an advantageous embodiment of the invention are used in digital signal processing and / or processing of the amplitude-related errors with a multiplicative calibration and the phase-related error with an additive calibration compensated. In doing so according to the invention in analog signal processing amplitude-related output signal rectified and the Maximum values (amplitudes) determined in the digital Signal processing and / or processing the transfer (Offset) via averaging with the correct sign Determines maximum values and a multiplier from the maximum value divided by the mean of the rectified signal formed and each output signal or each pole of the encoder assigned. The phase-related output signal of the According to the invention, the tire sensor is one of the number of poles corresponding ideal pole pattern, which is preferably equidistant Has pole assigned, being in the digital Signal processing and / or processing the ideal pole pattern with each pole of the encoder of the phase-related output signal is compared. Then depending on the comparison correction factors formed or updated according to the invention, which are assigned to the output signal additively.
Die Erfindung geht also von der Erkenntnis aus, daß der
Korrektur des Amplitudenfehlers die Annahme zugrunde gelegt
werden kann, daß es sich um einen multiplikativen Fehler
handelt, da additive Luftspaltänderungen (Fehler: Δ) bzw.
Reifenseitenwandungleichheiten vorausgesetzt werden, die über
die exponentielle Kennlinie
|Amplitude - Offset| = A* exp(B* Luftspalt) zu einer multiplikativen
Amplitudenänderung werden:
The invention is therefore based on the knowledge that the correction of the amplitude error can be based on the assumption that it is a multiplicative error, since additive air gap changes (error: Δ) or tire sidewall inequalities are assumed which are based on the exponential characteristic curve
| Amplitude offset | = A * exp (B * air gap) for a multiplicative change in amplitude:
|Amplitude - Offset| = A* exp(B* (Luftspalt + Δ))
| Amplitude offset | = A * exp (B * (air gap + Δ))
|Amplitude - Offset| = A* exp(B* Luftspalt + Δ')
| Amplitude offset | = A * exp (B * air gap + Δ ')
|Amplitude - Offset| = A* exp(B* Luftspalt)* exp(Δ')
| Amplitude offset | = A * exp (B * air gap) * exp (Δ ')
|Amplitude - Offset| = A* exp(B* Luftspalt)* Δ"
| Amplitude offset | = A * exp (B * air gap) * Δ "
und eine multiplikative Ungleichheit des magnetischen Feldes vorausgesetzt wird, das direkt proportional zur Amplitude ist und dadurch eine multiplikative Ungleichheit der Amplitude erzeugt.and a multiplicative inequality of the magnetic field assuming that is directly proportional to the amplitude and thereby a multiplicative inequality in the amplitude generated.
Der Korrektur des Polteilungsfehlers liegt dagegen die Annahme zugrunde, daß der Polteilungsfehler ein additiver Fehler ist, da er ein Winkelfehler ist, der sich über den Umfang des Encoders 17 additiv verändert.The correction of the pole pitch error, on the other hand, is based on the assumption that the pole pitch error is an additive error, since it is an angular error that changes additively over the circumference of the encoder 17 .
Vorteilhaft werden zur Fehlerkorrektur die Amplituden und Phasendifferenzen in einem Ringspeicher entsprechend der Polnummer, wie 1, 2, . . . bis 96, abgelegt.The amplitudes and are advantageous for error correction Phase differences in a ring buffer corresponding to the Pole number, such as 1, 2,. . . to 96, filed.
Durch die erfindungsgemäße Kalibrierung werden radperiodische Fehler sofort korrigiert, ohne daß eine zeitaufwendige (Verzögerungszeit) Filterung vorgenommen werden muß. Untersuchungen haben ergeben, daß durch die Kalibrierung die Genauigkeit der Signalauswertung um bis zu 7% gesteigert werden kann.The calibration according to the invention makes cycle-periodic Errors corrected immediately, without being time consuming (Delay time) filtering must be made. Studies have shown that the calibration Accuracy of signal evaluation can be increased by up to 7% can.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail below.
Es zeigenShow it
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild der SWT- Signalaufbereitung und -verarbeitung, Fig. 1 is a schematic diagram of the SWT signal conditioning and processing,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Ursachen des Amplitudenfehlers, Fig. 2 is a schematic representation of the causes of the amplitude error,
Fig. 3 eine Kennline der Abhängigkeit des Betrages der Ausgangssignal-Amplitude vom Luftspalt, Fig. 3 is a characteristic curve of the dependence of the amount of the output signal amplitude of the air gap,
Fig. 4 eine Darstellung vom Amplitudenfehler durch einen Offset(Gleichanteil) und durch Ungleichförmigkeit, Fig. 4 is a representation of the amplitude error by an offset (dc component) and by non-uniformity,
Fig. 5 eine Darstellung des Fehlers in der Phasendifferenz, Fig. 5 is an illustration of the error in the phase difference,
Fig. 6 den Signalfluß zwischen der Signalaufbereitung und -verarbeitung sowie dem Kraftfahrzeug-Regelungssystem, Fig. 6 illustrates the signal flow between the signal conditioning and processing, and the automotive vehicle control system,
Fig. 7 das Prinzip der Kompensation von Offset- und Ungleichförmigkeitsfehlern. Fig. 7 shows the principle of the compensation of offset and Ungleichförmigkeitsfehlern.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung weist die folgenden
Funktionsgruppen auf:
The circuit shown in FIG. 1 has the following functional groups:
- - Analoge Signalaufbereitung 14 - Analog signal processing 14
- - Digitale Signalaufbereitung 15a- Digital signal processing 15 a
- - Digitale Signal- bzw. Datenverarbeitung 15b (DSP = Digitaler Signalprozessor)- Digital signal or data processing 15 b (DSP = digital signal processor)
- - CAN Schnittstelle zur Anbindung an das Kfz- Regelungssystem 13 - CAN interface for connection to the vehicle control system 13
In der analogen Signalaufbereitung werden die sinusförmigen Ausgangsstromsignale der SWT-Meßwertaufnehmer 10, 11 in eine Spannung überführt und in ein Rechtecksignal gewandelt, gefiltert, an Veränderungen des Signaloffsets der Sensoren anpaßt und der Spitzenwert jeder Halbwelle erfaßt.In the analog signal processing, the sinusoidal output current signals of the SWT transducers 10 , 11 are converted into a voltage and converted into a square-wave signal, filtered, adapted to changes in the signal offset of the sensors and the peak value of each half-wave is recorded.
In der digitalen Signalaufbereitung 15a erfolgt eine Umsetzung der analogen Signale in digitale Signale bzgl. der Amplitude, der Periode und des Zeitversatzes.In the digital signal processing unit 15 a, the analog signals are converted into digital signals with respect to the amplitude, the period and the time offset.
In der digitalen Signal- bzw. Datenverarbeitung 15b erfolgt die Ermittlung der Radgeschwindigkeit und der Radkräfte. Darüber hinaus werden die Polteilungs- und Amplitudenfehler kompensiert.The wheel speed and the wheel forces are determined in the digital signal or data processing 15 b. In addition, the pole pitch and amplitude errors are compensated.
Die Amplitudenfehler beruhen auf einer Ungleichförmigkeit der Reifen in lateraler Richtung. Fig. 2 zeigt die Reifen- Seitenwand-Ungleichförmigkeit schematisch als gewellte Linie 16. Die Reifen-Seitenwand-Ungleichförmigkeit führt zu Veränderungen des Luftspalts zwischen den stationär am Chassis im Abstand zur Rotationsachse des Rades bzw. des Reifens befestigten Meßwertaufnehmern (Sensoren) 10 bzw. 11 und dem in der Reifenseitenwand angeordneten Encoder 17 (Fig. 5), die nicht unter der Einwirkung von Kräften auf den Reifen erfolgt. Es ergibt sich vielmehr eine radperiodische Abstandsänderung, die mit der durch die analoge Signalaufbereitung 14 erfaßten Amplitude zusammenhängt. Der Zusammenhang zwischen der Amplitude und dem Luftspalt oder Abstand zwischen den Meßwertaufnehmern 10, 11 und dem Encoder 17 ist in Fig. 3 dargestellt, wobei auf der Abszisse der Luftspalt in Millimeter (mm) und auf der Ordinate die Amplitude in Milli Volt (mV) bereinigt um einen Gleichanteil (Offset bzw. Versatz) aufgetragen ist. Eine weiterer Amplitudenfehler beruht auf der Ungleichförmigkeit der Magnetisierung der Reifenseitenwand über den Umfang der Seitenwand, so daß sich durch die in Fig. 2 aufgeführte Ungleichheit des magnetischen Feldes bzw. der Änderung der magnetischen Feldstärke eine zusätzliche radperiodische Änderung der Amplitude ergibt.The amplitude errors are based on tire irregularity in the lateral direction. Fig. 2, the tire sidewall nonuniformity shows schematically as a wavy line 16.. The tire sidewall non-uniformity leads to changes in the air gap between the transducers (sensors) 10 and 11 fixed to the chassis at a distance from the axis of rotation of the wheel or tire and the encoder 17 ( FIG. 5) arranged in the tire sidewall not under the influence of forces on the tire. Rather, there is a change in the distance between the cycles, which is related to the amplitude detected by the analog signal conditioning 14 . The relationship between the amplitude and the air gap or distance between the transducers 10 , 11 and the encoder 17 is shown in FIG. 3, the air gap in millimeters (mm) on the abscissa and the amplitude in milli volts (mV) on the ordinate. adjusted for a constant component (offset). Another amplitude error is due to the non-uniformity of the magnetization of the tire sidewall over the circumference of the sidewall, so that the inequality of the magnetic field or the change in magnetic field strength shown in FIG. 2 results in an additional cycle-periodic change in the amplitude.
Ferner kann ein Amplitudenfehler daraus entstehen, daß das Ausgangssignal einen Wechsel- und einen Gleichanteil 19 (Offset) enthält, der in der analogen Signalaufbereitung 14 herausgefiltert wird. Aus dem verbleibenden Wechselanteil wird die Amplitude durch Gleichrichtung mit anschließender Maximalwertbestimmung gewonnen. Dabei ist es möglich, daß der Offset stationär unzureichend oder zeitverzögert ermittelt wird. Dann sind die Maximalwerte der Halbwellen (Amplituden) durch den Ungleichförmigkeits-Anteil 18 (Fig. 4) unterschiedlich.Furthermore, an amplitude error can result from the fact that the output signal contains an alternating and a constant component 19 (offset), which is filtered out in the analog signal conditioning unit 14 . The amplitude is obtained from the remaining alternating component by rectification with subsequent maximum value determination. It is possible that the offset is determined inadequately or with a time delay. Then the maximum values of the half-waves (amplitudes) are different due to the non-uniformity component 18 ( FIG. 4).
Phasenfehler entstehen durch eine Abweichung der aufgebrachten Magnetisierung vom idealen Polmuster, dem eine gleichmäßige (äquidistante) Verteilung der Pole des Encoders 17 über dem Umfang der Reifenseitenwand zugrunde liegt. Dies gilt für Baugruppen die einen Reifensensor und einen herkömmlichen Sensor oder zwei Reifensensoren mit zwei Meßwertaufnehmern 10, 11 aufweisen.Phase errors arise from a deviation of the applied magnetization from the ideal pole pattern, which is based on a uniform (equidistant) distribution of the poles of the encoder 17 over the circumference of the tire sidewall. This applies to assemblies which have a tire sensor and a conventional sensor or two tire sensors with two sensors 10 , 11 .
Die Fehler des Ausgangssignals der Meßwertaufnehmer 10, 11
werden wie folgt korrigiert:
Die Kalibrierung bzw. Initialisierung der Fehlerkorrektur
erfolgt bei stationärem Fahrverhalten. Das stationäre
Fahrverhalten wird mit Hilfe von Eingangsgrößen festgestellt,
die von herkömmlichen Sensoren bereitgestellt werden und
beispielsweise die Quer- und Längsbeschleunigungsänderung und
die Gierbeschleunigung umfassen. Geeigneterweise wirken zu
diesem Zeitpunkt keine oder nur sehr kleine Kraftänderungen auf
das Rad bzw. den Reifen. Dabei können folgende Bedingungen
einem stationären Fahrverhalten zugrunde gelegt sein:
The errors in the output signal of the transducers 10 , 11 are corrected as follows:
The error correction is calibrated or initialized when driving is stationary. The stationary driving behavior is determined with the aid of input variables that are provided by conventional sensors and include, for example, the change in lateral and longitudinal acceleration and the yaw acceleration. Suitably no or only very small changes in force act on the wheel or the tire at this time. The following conditions can form the basis of stationary driving behavior:
|Quer- und Längsbeschleunigungsänderung| < 0,05 g/s
|Gierbeschleunigung| < 5 Grad/s2 | Change in lateral and longitudinal acceleration | <0.05 g / s
| Yaw acceleration | <5 degrees / s 2
Wenn die Bedingungen erfüllt sind, darf die Kalibrierung des Ausgangssignals durchgeführt werden.If the conditions are met, the calibration of the Output signal are carried out.
In einem Ringspeicher der digitalen Signalaufbereitung 15a
werden die Amplituden A1, A2 und die Phasendifferenz Δϕ bei
stationärem Fahrverhalten gemäß folgender Tabelle gespeichert:
The amplitudes A 1 , A 2 and the phase difference Δϕ for stationary driving behavior are stored in a ring memory of the digital signal processing 15 a according to the following table:
Der Encoder 17 weist nach der bevorzugten Ausbildung 48 Polpaare, also 96 Pole auf. Dabei erfolgt in dem Ringspeicher die Zuordnung des polspezifischen Fehlers zu dem jeweiligen Pol des Encoders 17. Diese Zuordnung des polspezifischen Fehlers zum zugehörigen Pol wird bei einem Richtungswechsel des Fahrzeugs über eine Synchronisation des Korrekturmusters zum aktuellen Polmuster beibehalten. Encoder 17 mit einer anderen Polzahl können selbstverständlich entsprechend dem Ausführungsbeispiel verwendet werden.According to the preferred embodiment, the encoder 17 has 48 pole pairs, ie 96 poles. The pole-specific error is assigned to the respective pole of the encoder 17 in the ring memory. This assignment of the pole-specific error to the associated pole is maintained when the vehicle changes direction by synchronizing the correction pattern with the current pole pattern. Encoders 17 with a different number of poles can of course be used in accordance with the exemplary embodiment.
Als Phasendifferenz gilt der Phasenunterschied zwischen dem
näher zur Rotationsachse des Rades bzw. des Reifens
angeordneten unteren Meßwertaufnehmer 10 oder eines
herkömmlichen Sensors und dem entfernter von der Rotationsachse
des Rades oder Reifens angeordneten oberen Meßwertaufnehmer 11.
Zur Kompensation des Phasenfehlers wir der Mittelwert der
Phasendifferenzen über eine Radumdrehung nach der folgenden
Beziehung gebildet:
The phase difference is the phase difference between the lower sensor 10 or a conventional sensor, which is closer to the axis of rotation of the wheel or tire, and the upper sensor 11, which is further from the axis of rotation of the wheel or tire. To compensate for the phase error, the mean value of the phase differences over one wheel revolution is formed according to the following relationship:
Hierzu wird der aktuelle Ringspeicher in einen zweiten
Ringspeicher mit der Bezeichnung Δϕo, kopiert:
For this purpose, the current ring buffer is copied into a second ring buffer with the designation Δϕ o :
Der zweite Ringspeicher wird auf den Mittelwert bezogen:
The second ring buffer is based on the mean:
Der additive Phasenfehler ist dann in dem zweiten Ringspeicher
nach folgender Beziehung enthalten bzw. ersetzt den
Ringspeicher Δϕo, der dann den Mittelwert der Phasendifferenz
während einer Radumdrehung enthält:
The additive phase error is then contained in the second ring buffer according to the following relationship or replaces the ring buffer Δϕ o , which then contains the mean value of the phase difference during a wheel revolution:
ΔϕA, = Δϕ0, Δϕmittel
Δϕ A , = Δϕ 0 , Δϕ medium
mit ΔϕA, = additiver Phasenfehler, Δϕ0, = Werte im 2ten Ringspeicherwith Δϕ A , = additive phase error, Δϕ 0 , = values in the 2nd ring buffer
In folgenden Korrekturzyklen erfolgt die Fehlerkorrektur des
Phasenfehlers durch eine Modifikation der Phasendifferenzen
(Δϕ*), die für die weiteren Berechnungen verwendet werden nach
der folgenden Beziehung:
In the following correction cycles, the error correction of the phase error is carried out by modifying the phase differences (Δϕ *), which are used for the further calculations according to the following relationship:
Der Korrektur des Amplitudenfehlers bei stationärem
Fahrverhalten liegt die Bedingung zugrunde, daß das Vorzeichen
in der Amplitudeninformation berücksichtigt ist und daß
ungerade Polnummern zu der positiven Halbwelle gehören
(A(2* i + 1) < 0, i = 0. . . 48) und die geraden Polnummern zu den
negativen Halbwellen gehören (A(2* i) < 0, i = 0 . . . 48). Die
Kompensation des Amplitudenfehlers erfolgt in drei Schritten:
The correction of the amplitude error in stationary driving behavior is based on the condition that the sign is taken into account in the amplitude information and that odd pole numbers belong to the positive half-wave (A (2 * i + 1) <0, i = 0 ... 48) and the even pole numbers belong to the negative half-waves (A (2 * i) <0, i = 0 ... 48). The amplitude error is compensated in three steps:
- 1. Ermitteln des Fehlers des Gleichanteils (Offsets)1.Determine the error of the direct component (offsets)
- 2. Ermitteln des Fehlers des Ungleichförmigkeitsanteils2. Determine the error of the non-uniformity component
- 3. Kompensation des der Fehler3. Compensation of the errors
Es wird im folgenden nur die Kompensation des Amplitudenfehlers der Amplitude A1 beschrieben. Bei der Amplitude A2 ist entsprechend zu verfahren.Only the compensation of the amplitude error of the amplitude A 1 is described below. The procedure to be followed for amplitude A 2 is the same.
Der aktuelle Ringspeicher A1 wird in einen zweiten Ringspeicher
mit der Bezeichnung A(0) kopiert:
The current ring buffer A 1 is copied into a second ring buffer with the designation A (0) :
Da die Amplitude das richtige Vorzeichen enthält, kann der
Gleichanteil einer Periode durch die Summation zweier
aufeinanderfolgender Amplituden A(2* i + 1) und A(2* i + 2) oder der
Differenz zweier aufeinanderfolgender Amplituden
|A(2* i + 1) |und| A(2* i + 2)| ermittelt werden. Der Gleichanteil AOffset
über den gesamten Reifenumfang kann dann nach der folgenden
Beziehung bestimmt werden:
Since the amplitude contains the correct sign, the constant component of a period can be obtained by summing two successive amplitudes A (2 * i + 1) and A (2 * i + 2) or the difference between two successive amplitudes | A (2 * i + 1 ) | and | A (2 * i + 2) | be determined. The constant component A offset over the entire circumference of the tire can then be determined using the following relationship:
Der zweite Ringspeicher A0 wird nun durch den Ringspeicher a0
ersetzt, der den offsettkompensierten Betrag der Amplitude nach
der folgenden Beziehung enthält:
The second ring buffer A 0 is now replaced by the ring buffer a 0 , which contains the offset-compensated amount of the amplitude according to the following relationship:
Bei der Ermittlung des Amplitudenfehlers aufgrund der
Ungleichförmigkeit der Reifenseitenwand 16 und der
Magnetisierung (unterschiedliche Feldstärke) des Encoders 17
wird eine multiplikative Veränderung der Berechnung zugrunde
gelegt. Es wird der Mittelwert der Ungleichförmigkeit über eine
Radumdrehung nach der folgenden Beziehung gebildet:
When determining the amplitude error due to the non-uniformity of the tire sidewall 16 and the magnetization (different field strength) of the encoder 17 , a multiplicative change in the calculation is used as a basis. The mean value of the non-uniformity over one wheel revolution is formed according to the following relationship:
Aus der Differenz des offsettkompensierten Betrags und dem
Mittelwert wird der multiplikative Fehler nach der folgenden,
in Fig. 7 dargestellten Beziehung gebildet:
The multiplicative error is formed from the difference between the offset-compensated amount and the mean value according to the following relationship shown in FIG. 7:
Der zweite Ringspeicher a0 wird durch den multiplikativen
Fehler (i) ersetzt bzw. der multiplikative Fehler wird in den
zweiten Ringspeicher kopiert.
The second ring buffer a 0 is replaced by the multiplicative error (i) or the multiplicative error is copied into the second ring buffer.
Die fehlerbehafteten Amplituden A(i) werden dann entsprechend
der Darstellung in Fig. 7 durch den Betrag der vom Offset- und
Ungleichförmigkeitsfehler bereinigten Amplituden A* (i) nach der
folgenden Beziehung ersetzt:
The faulty amplitudes A (i) are then replaced, as shown in FIG. 7, by the amount of the amplitudes A * (i), which have been corrected for the offset and non-uniformity errors, according to the following relationship:
In Fig. 7, rechtes Diagramm, ist auf der Ordinate das fehlerkompensierre Ausgangssignal und auf der Abszisse die Winkelfrequenz über der Zeit dargestellt. Die offsetkorrigierten Ausgangssignale sind dabei mit 22 und die von Offset- und Ungleichförmigkeitsfehlern bereinigten Signale mit 23 bezeichnet.In Fig. 7, right diagram, the error-compensated output signal is shown on the ordinate and the angular frequency over time on the abscissa. The offset-corrected output signals are denoted by 22 and the signals cleaned of offset and non-uniformity errors by 23 .
Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird eine
Langzeit-Filterung der Korrekturterme vorgesehen. Durch die
Filterung mittels eines Tiefpassfilters werden zufällige
Störungen und Einflüsse minimiert. Die Korrektur mit einem
diskreten Tiefpass erfolgt nach der folgenden Beziehung:
f(k) = 1/(1 + FC)* (FC* f(k - 1) + u(k), wobei
f(k) = gefilterter Wert von f zum Zeitpunkt tk, f(k - 1)
= gefilterter Wert von f zum Zeitpunkt tk-1, u(k) = Wert von f zum
Zeitpunkt tk und FC = Filterkonstante(FC < 0).According to an advantageous embodiment, long-term filtering of the correction terms is provided. The filtering using a low-pass filter minimizes random interference and influences. The correction with a discrete low pass is made according to the following relationship:
f (k) = 1 / (1 + FC) * (FC * f (k - 1) + u (k), where
f (k) = filtered value of f at time t k , f (k - 1) = filtered value of f at time t k-1 , u (k) = value of f at time t k and FC = filter constant (FC <0).
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der multiplikative
Fehlerterm so geändert, daß eine Normierung der Amplitude
eingeführt wird. Der Mittelwert amittel wird hierbei gleich 1
gesetzt, so daß
According to a further exemplary embodiment, the multiplicative error term is changed such that normalization of the amplitude is introduced. The mean a mean is set equal to 1, so that
ist.is.
Entsprechend kann eine Normierung der Phasendifferenz dadurch
vorteilhaft erreicht werden, indem der Mittelwert Δϕmittel = 0
gesetzt wird, so daß
Correspondingly, normalization of the phase difference can advantageously be achieved by setting the mean value Δϕ medium = 0, so that
ist.is.
Die Normierung der Amplitude und der Phasendifferenz erfolgt
vorzugsweise bei stationärem Fahrverhalten unter den folgenden
Bedingungen:
|Querbeschleunigung| < 0,07 g
|Längsbeschleunigung| < 0,1 g
|Lenkwinkel| < 1°
|Lenkwinkelgeschwindigkeit| < 20 [Grad/ s]
Vorwärtsfahrt
The amplitude and the phase difference are preferably normalized in the case of stationary driving behavior under the following conditions:
| Lateral acceleration | <0.07 g
| Longitudinal acceleration | <0.1 g
| Steering angle | <1 °
| Steering angular velocity | <20 [degrees / s]
Forward travel
1. Gang < 10 km/h
2. Gang < 30 km/h
3. Gang < 50 km/h
4. Gang < 100 km/h
5. Gang < 150 km/h1st gear <10 km / h
2nd gear <30 km / h
3rd gear <50 km / h
4th gear <100 km / h
5th gear <150 km / h
Wenn diese Bedingungen erfüllt und ca. 70 ms stabil sind, liegt ein stationäres, längs- bzw. querkraftfreies Fahrverhalten vor.If these conditions are fulfilled and approx. 70 ms are stable, lies a stationary, longitudinal or lateral force-free driving behavior.
Claims (8)
daß zwischen dem Kfz.-Regelungssystem und den Meßwertaufnehmern mindestens eine analoge und mindestens eine digitale Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung vorgesehen ist,
daß die Meßwertaufnehmer mindestens zwei bzgl. einer Änderung der Phasenlage bewertbare Ausgangssignale und/oder mindestens ein bzgl. der Änderung der Amplitude bewertbares Ausgangssignal der digitalen Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung zuführen, und
daß die digitale Signalaufbereitung und/oder -verarbeitung die systematischen Fehler der Ausgangssignale mit Bezug, ob es ein amplitudenbezogener Fehler oder ein phasenbezogener Fehler ist, kalibriert.1. Tire sensor (in particular tire sidewall torsion sensor = SWT sensor), with at least two transducers attached to the chassis at a distance from the tire rotation axis, which have at least one attached to or in the tire wall or with at least one attached to or in the tire wall and one conventional encoder having poles cooperate and the output signals or output information of the transducers are fed to the motor vehicle control system, characterized in that
that at least one analog and at least one digital signal processing and / or processing is provided between the vehicle control system and the transducers,
that the transducers supply at least two output signals which can be evaluated with respect to a change in the phase position and / or at least one output signal which can be evaluated with respect to the change in amplitude, and supply the digital signal processing and / or processing, and
that the digital signal conditioning and / or processing calibrates the systematic errors of the output signals with respect to whether it is an amplitude-related error or a phase-related error.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10044287A DE10044287A1 (en) | 1999-09-15 | 2000-09-07 | Tire sensor |
| US10/088,197 US6658927B1 (en) | 1999-09-15 | 2000-09-14 | Tire sensor |
| PCT/EP2000/008991 WO2001019656A1 (en) | 1999-09-15 | 2000-09-14 | Tire sensor |
| EP00966011A EP1216177B1 (en) | 1999-09-15 | 2000-09-14 | Tire sensor |
| DE50013470T DE50013470D1 (en) | 1999-09-15 | 2000-09-14 | TIRE SENSOR |
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|---|---|---|---|
| DE19944094 | 1999-09-15 | ||
| DE10026110 | 2000-05-26 | ||
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10044287A1 true DE10044287A1 (en) | 2001-10-18 |
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Family Applications (1)
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| DE10044287A Withdrawn DE10044287A1 (en) | 1999-09-15 | 2000-09-07 | Tire sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10044287A1 (en) |
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