DE102004010010B3

DE102004010010B3 - Verfahren und Überwachungsvorrichtung zur Überwachung einer Radkenngröße eines Rades

Info

Publication number: DE102004010010B3
Application number: DE102004010010A
Authority: DE
Inventors: Gregor Kuchler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-03-01
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2024-03-02
Also published as: US7221262B2; JP4662792B2; JP2005271910A; US20050190049A1

Abstract

Verfahren zur Überwachung einer Radkenngröße (2) eines Rades (20), insbesondere Kraftfahrzeugrades, mittels einer Überwachungsvorrichtung, welche eine Energieversorgung (25), umfassend einen Energiewandler (23) zur Wandlung einer Bewegungsenergie des Rades in eine Betriebsenergie für die Radelektronik, und eine Übertragungseinheit (28) zur Übertragung der Radkenngröße (2) an eine Auswerteeinheit (40) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Radkenngröße eines Rades gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überwachung einer Radkenngröße eines Rades gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind insbesondere bei Überwachungssystemen für den Reifenluftdruck bei Kraftfahrzeugen bekannt. Bei diesen Reifendruck-Kontrollsystemen, die unidirektional Daten vom Rad zum Fahrzeug übertragen, ist die zuverlässige und schnellstmögliche Erkennung einer "stummen", d.h. aufgrund eines technischen Defektes nicht sendenden, Überwachungsvorrichtung bzw. Radelektronik zwingend erforderlich. Wird eine solche stumme Radelektronik nicht erkannt und der Fahrer nicht auf das Systemversagen hingewiesen, kann beispielsweise beim Ausbleiben einer Warnung dem Fahrer ein normaler Reifendruck vorgetäuscht werden, obwohl der tatsächliche Reifendruck möglicherweise schon gefährlich abgesunken ist.
Bei Überwachungsvorrichtungen, die mittels Batterie ständig mit Energie versorgt werden, ist deren Emissionshäufigkeit, also die Häufigkeit, mit der die Radkenngrößen übertragen werden, in ihrem internen Ablaufprogramm festgeschrieben. Dem Empfänger des Kontrollsystems ist dieses Programm bekannt, so dass er beim Ausbleiben einer erwarteten Übertragung den Fahrer umgehend darauf hinweisen kann. So ist sofort bei einem möglichen Defekt der überwachenden Radelektronik eine (manuelle) Kontrolle durch den Fahrer möglich.

Eine derartige Überwachungsvorrichtung ist beispielsweise in der JP 110 78 446 A erwähnt. Hier beinhaltet eine Steuereinheit ein zeitliches Ablaufprogramm und die Kenndaten aller im Fahrzeug verwendeten Überwachungsvorrichtung. Bleibt nun zu einem voraussichtlichen Übertragungszeitpunkt das tatsächliche Übertragungssignal einer bestimmten Überwachungsvorrichtung aus, schlägt die Steuereinheit Alarm und weist den Fahrer auf einen möglichen Fehler hin. Auf diese Weise kann schnell ein möglicher Defekt erkannt und ein (u.U. folgenschweres) Systemversagen gemeldet werden.

Eine derartige Funktionsüberwachung der Radelektronik ist allerdings bei bestimmten Reifendruckkontrollsystemen nicht möglich. Im Gegensatz zu den zuvor genannten Überwachungsvorrichtungen, die ihre Betriebsenergie aus externen Energiequellen, beispielsweise Batterien beziehen, erfolgt die Energieversorgung bei sogenannten generatorversorgten Überwachungsvorrichtungen aus Energiewandlern (Generatoren), die beispielsweise die Bewegungsenergie des Rades in Betriebsenergie für die Radelektronik umwandeln.

Bei einem solchen Kontrollsystem erhält eine Auswerteeinheit, die meist außerhalb der zu überwachenden Räder am Fahrzeug angeordnet ist, sporadisch die von den radseitig angeordneten Überwachungsvorrichtungen erfassten Radkenngrößen übertragen, sobald durch den Energiewandler im Rad genug Energie zur Verfügung gestellt wurde. Die so erhaltenen Radkenngrößen können nun in einer Auswerteeinheit protokolliert und mit Sollgrößen verglichen und weiter verarbeitet werden. Dazu weist die Auswerteeinheit eine Aus- und Eingabeeinheit zum Datentransfer, eine Speichereinheit zum Speichern von Daten und Berechnungsalgorithmen und eine Recheneinheit auf.

Die US 6,175,302 B1 beschreibt ein derartiges Reifendruckkontrollsystem. Es besteht aus einer Anzahl von Reifendruckmessern, die in die Reifen eines Fahrzeuges eingebaut sind und jeweils das detektierte Drucksignal an eine Überwachungs- und Auswerteeinheit weiterleiten. Die Betriebsenergie wird dabei aus Energiewandlern gewonnen, die die Bewegungsenergie des Rades in elektrischen Strom umwandeln. Die Übertragung der Sensordaten erfolgt dabei drahtlos und nach Bereitstellung der dafür nötigen Betriebsenergie durch den Energiewandler.

Dem Energiewandler ist ein Energiespeicherelement nachgeschaltet, um eine gleichmäßige Energieversorgung zu gewährleisten. Trotz dieses Energiespeicherelementes ist naturgemäß das für die Signalübertragung verfügbare Energieangebot limitiert. Daher ist bei Kontrollsystemen dieses Typs dem Empfänger eine genaue Vorhersage der Übertragungshäufigkeit und – zeitpunkte der Radelektronik nicht möglich. Entsprechend ist auch die Detektion stummer Radelektroniken nicht durch einen simplen Time out, also durch Erfassung ausbleibender Übertragungen, möglich.

Schließlich zeigt auch die DE 28 50 787 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Radkenngröße eines Fahrzeugrades mittels einer Überwachungsvorrichtung. Die Überwachungseinrichtung besitzt eine Energieversorgung mit einem Energiewandler (Bewegungsenergie – elektrische Energie) und bei Bedarf einem Energiespeicher sowie eine Übertragungseinrichtung. Die Übertragung der Signale an eine Auswerteeinrichtung findet statt, sobald die dafür notwendige Energie durch die Energieversorgung zur Verfügung gestellt wird. Dies ist eine notwendige Voraussetzung für den Betrieb der Übertragungseinrichtung. Es wird ein Alarmsignal ausgegeben, wenn die Auswerteeinheit feststellt, dass nach einer vorbestimmten Zeit keine Signale oder fehlerhafte Signale von den Überwachungseinheiten eingehen.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Überwachungsvorrichtung zur Überwachung einer Radkenngröße weiterzuentwickeln und zu verbessern, die die Erfassung stummer Überwachungsvorrichtungen bzw. Radelektro niken ermöglichen, obwohl die Energieversorgung von fahrdynamischen Daten abhängig ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 8 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist dazu folgende Schritte auf: Von der meist radseitig angeordneten Überwachungsvorrichtung werden die jeweiligen Radkenngrößen – beispielsweise der Reifendruck – ausgelesen und mittels einer Übertragungseinheit an die Auswerteeinheit übertragen. Diese Übertragung erfolgt erst dann, wenn die für die Betriebsenergieversorgung zuständige Energieversorgungseinheit die dafür nötige Energie zur Verfügung gestellt hat. In der Auswerteeinheit wird aufgrund wenigstens eines fahrdynamischen Parameters und unter Verwendung eines in der Auswerteeinheit hinterlegten Modells dieser Energieversorgung ein jeweiliger voraussichtlicher Übertragungszeitpunkt berechnet.

Die fahrdynamischen Parameter können, müssen jedoch nicht von der Radelektronik selbst übertragen werden. Insbesondere können sie auch aus reifenexternen Quellen, wie beispielsweise ESP-Sensoren, ABS-Sensoren oder auch den Tachometerdaten, gewonnen werden. Bei diesen Parametern handelt es sich beispielsweise um die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeugbeschleunigung (als Differenzial der Fahrzeuggeschwindigkeit), die Querbeschleunigung, die beispielsweise mit den ESP-Sensoren ermittelt werden kann, die Umgebungstemperatur, den Reifeninnendruck, die Reifentemperatur, die Raddrehzahl, die Radlast oder aber auch die Fahrbahnbeschaffenheit, um nur einige zu nennen.

Zusätzlich zu diesen fahrdynamischen Parametern bedarf es zur Berechnung der voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte eines hinreichend genauen Modells der Energieversorgung, das in der Speichereinheit der Auswerteeinheit hinterlegt ist. Die Auswerteeinheit enthält also einen repräsentativen funktionellen Zusammenhang zwischen der Leistungsabgabe der jeweiligen Energieversorgung und den jeweiligen fahrdynamischen Parametern. Auf Grundlage dieser Daten ist eine genaue Berechnung der voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte der Radkenngrößen aus den einzelnen Rädern bzw. von den einzelnen Radelektroniken möglich. Berücksichtigt wird dabei natürlich auch die, beispielsweise für die Übertragung der Daten per Funk, benötigte Energie.

Die so berechneten voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte werden nun innerhalb der Auswerteeinheit mit den tatsächlich detektierten Übertragungszeitpunkten verglichen. Wird zwischen tatsächlichem und voraussichtlichem Übertragungszeitpunkt eine (hinreichend große) Abweichung bzw. das Ausbleiben einer oder mehrerer Übertragungen detektiert, lässt dies einen Rückschluss auf den Funktionszustand der Radelektronik zu. Abweichungen von den berechneten voraussichtlichen Übertragungszeitpunkten lassen beispielsweise auf einen Fehler in der Energieversorgung der Radelektronik und auf einen drohenden Totalausfall schließen, während bei einem Ausbleiben der Übertragungen dieser Totalausfall wahrscheinlich schon eingetreten ist. Hier kann nun durch die Auswerteeinheit ein entsprechendes Alarmsignal ausgegeben werden.

Bei der Alarmausgabe ist es denkbar, sogenannte Toleranzperi- oden zur Anpassung der Systemgenauigkeit einzuführen. Das bedeutet, dass bei einer Verzögerung gegenüber einem voraussichtlichen Übertragungszeitpunkt erst nach einer oder mehrerer Toleranzperioden ein Alarmsignal ausgegeben wird. Erfolgt die Übertragung noch innerhalb dieser Toleranzperiode, wird von der Auswerteeinheit entweder kein Alarmsignal ausgegeben oder das Alarmsignal entsprechend differenziert. So ist es beispielsweise möglich, das Alarmsignal als ein "Achtung-Signal" auszugeben, da die Abweichung zwischen voraussichtlichem und tatsächlichem Übertragungszeitpunkt, wie oben schon beispielhaft erwähnt, auf einen möglicherweise verschlissenen Energiewandler hinweist, der in Kürze vollständig defekt sein könnte.

In einem weiteren Schritt ist es möglich, bei veränderten fahrdynamischen Parametern eine Neuberechnung der jeweiligen voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte durchzuführen. Bei einer Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit liefern beispielsweise die in den Reifen angeordneten Energiewandler weniger Betriebsenergie, wodurch sich dementsprechend die nächstmöglichen Übertragungen verzögern. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Veränderungen der relevanten fahrdynamischen Parameter registriert, und es wird eine Neuberechnung der voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte durchgeführt.

Dies ist unter anderem dadurch möglich, dass die von der Auswerteeinheit empfangenen und ermittelten Daten protokolliert werden. Dazu weist die Auswerteeinheit vorzugsweise eine Protokollierungseinheit auf, die alle oder auch nur bestimmte empfangene und ermittelte Daten speichert oder auch an eine externe Datenspeichereinheit weiterleitet. Vorzugsweise wird diese Protokollierung für jede Radelektronik getrennt durchgeführt. Protokolliert werden z.B. die Anzahl der insgesamt ausgebliebenen Übertragungen seit Fahrtantritt, die Anzahl der unmittelbar hintereinander vermissten Übertragungen und/oder die jeweiligen Abweichungen zwischen tatsächlichen und voraussichtlichen Übertragungszeitpunkten.

Ein differenziertes Alarmsignal kann dann mittels einer Alarmanzeigeeinheit dem Fahrer kenntlich gemacht werden. Es ist aber auch denkbar, bestimmte Alarmsignale lediglich in einem Datenspeicher abzulegen, um später der Werkstatt eine detaillierte Analyse der Fehlermeldungen zu ermöglichen.

Die differenzierten Alarmsignale können dabei nach einem oder mehreren Kriterien gebildet werden. Diese können sein:

a) letzte Übertragung vermisst,
b) letzte n Übertragungen in Folge vermisst,
c) insgesamt m Übertragungen in den letzten t Stunden Betriebszeit vermisst, oder
d) insgesamt x Übertragungen in den letzten t Stunden Betriebszeit verspätet empfangen.

Auf Basis dieser obigen Kriterien a) bis d) können dem Fahrzeugführer z.B. folgende Warnungen angezeigt werden: Bezüglich Punkt a): "Rad aktuell nicht mehr überwacht". Der Vorteil liegt hier in einer schnellstmöglichen Warnung vor eventuell defekten Radelektroniken der entsprechenden Räder. Bezüglich Punkt b): "Rad nicht mehr überwacht". Hier liegt der Vorteil darin, dass singuläre Übertragungsausfälle nicht sofort zu einer Warnung bzw. auch zu einer Fehlwarnung führen.

Bezüglich c) und d) könnte die Meldung "Radüberwachung unzuverlässig" lauten.

Der Vorteil liegt hier darin, dass rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergriffen werden können, wenn eine Häufung von Übertragungsausfällen bzw. verstärkte Abweichungen der tatsächlichen Übertragungszeitpunkte von den voraussichtlichen Übertragungszeitpunkten detektiert wird – was ja erfahrungsgemäß auf einen bevorstehenden Ausfall der jeweiligen Radelektronik hinweist. Eine Kombination der Kriterien b), c) und d) bietet weiter eine vorteilhafte Möglichkeit zur kombinierten Ausfilterung von singulären Ereignissen, die zur Fehlwarnung führen könnten, und eine Methode zur Langzeitüberwachung und Detektion unzuverlässiger Übertragungsstrecken bzw. Bauteile.

Eher am Rande sei erwähnt, dass die Alarmanzeigeeinheit ein optisches Anzeigemodul, beispielsweise eine LCD- oder LED-Anzeige, oder aber auch eine Audio- oder audiovisuelle Anzeigeeinheit sein kann.

Vorzugsweise wird in Abhängigkeit von einer detektierten Abweichung zwischen tatsächlichem und voraussichtlichem Übertragungszeitpunkt eine Anpassung des Berechnungsalgorithmus zur Berechnung der voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte vorgenommen. Diese Anpassung des Berechnungsalgorithmus erfolgt innerhalb festgelegter Parameter. Durch die Rückkopplung der Abweichung zwischen berechneten voraussichtlichen Übertragungszeitpunkten und tatsächlichen Übertragungszeitpunkten in den Berechnungsalgorithmus wird dieser auf die spezifische Radelektronik adaptiert und somit die Zuverlässigkeit der Überwachung verbessert.

Die Anpassung innerhalb fest vorgegebener Parametergrenzen dient dabei der Vermeidung eines allmählichen Funktionsverlusts der Radelektronik, beispielsweise durch schleichende Verschlechterung der Energiewandler oder der Energiespeicher, der Funkeffizienz etc. Der Vorteil eines derartigen Verfahrens ist also die sichere und rechtzeitige Detektion von Fehlfunktionen in Verbindung mit einer Adaption des Systems im Sinne einer optimalen und genauen Funktionsweise.

Vorzugsweise wird ein Parametervergleichswert gebildet, der durch den Vergleich wenigstens eines neu empfangenen fahrdynamischen Parameters mit wenigstens einem davor empfangenen entsprechenden fahrdynamischen Parameter definiert ist. Wenn dieser Parametervergleichswert einen festgelegten Schwellwert überschreitet, erfolgt eine Neuberechnung der voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte oder nur eines voraussichtlichen Übertragungszeitpunktes. Liegt der Parametervergleichswert unterhalb des festgelegten Schwellenwerts, ist eine Neuberechnung der voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte nicht nötig. Diese können, soweit sie nicht schon berechnet wurden, in diesem Fall auch durch eine einfache Interpolation einiger, bisher berechneter voraussichtlicher Übertragungszeitpunkte bestimmt werden.

Es sei erwähnt, dass die Übertragung zwischen der Radelektronik und der Auswerteeinheit bzw. der Alarmanzeigeeinheit natürlich sowohl drahtgebunden als auch drahtlos erfolgen kann. Hierbei können die gängigen Übertragungsverfahren und – protokolle verwendet werden, wie sie dem Fachmann bekannt sind. Es ist natürlich auch denkbar, wenn dies gewünscht ist, die Auswerteeinheit radseitig anzuordnen.

Die Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich großenteils aus den Merkmalen und Vorteilen der erfindungsgemäßen Verfahren.

Es wird im übrigen darauf hingewiesen, dass die Erfindung folgende erfindungsgemäße Komponenten beinhaltet:
eine Radelektronik, die zur Detektion und Überwachung wenigstens einer Radkenngröße eines Rades, insbesondere eines Kraftfahrzeugrades, ausgebildet ist,
eine Energieversorgung, die einen Energiewandler zur Wandlung einer Bewegungsenergie des Rades in eine Betriebsenergie für die Radelektronik umfasst, und
eine Übertragungseinheit, die die detektierten Radkenngrößen an eine Auswerteeinheit zu bestimmten Übertragungszeitpunkten (drahtgebunden oder drahtlos) überträgt.

Die Auswerteeinheit umfasst eine Recheneinheit, eine Datenspeichereinheit und eine Ein- und Ausgabeeinheit. Die Recheneinheit dient zur Durchführung der erforderlichen Rechenoperationen, die Datenspeichereinheit der Hinterlegung der benötigten Berechnungsalgorithmen und der Speicherung evtl. vorhandener Zwischenergebnisse und die Aus- bzw. Eingabeeinheit der Kommunikation mit den peripheren Einheiten wie einer Alarmanzeigeeinheit, externen Sensoren etc.

Die Auswerteeinheit ist zur Berechnung wenigstens eines voraussichtlichen Übertragungszeitpunktes der Radkenngröße gemäß dem oben erläuterten Verfahren ausgebildet.

Die Energieversorgung bzw. der Generator weist neben wenigstens einem Energiewandler vorzugsweise noch wenigstens ein Energiespeicherelement auf. Dies ermöglich innerhalb bestimmter Grenzen eine stetige Energieversorgung, da u.a. Überschussproduktion und zu geringe Energieproduktion kurzzeitig gepuffert werden. Dieses Energiespeicherelement ist in besonderem Maße für die Funktion der Radelektronik von Bedeutung, da es die Energie bzw. Spannung, die der Radelektronik zur Verfügung gestellt werden kann, entscheidend beeinflusst. Diese stammt zwar vom Energiewandlerelement, ihr momentaner Zustand wird jedoch ebenso wesentlich von den Speichereigenschaften des Energiespeichers beeinflusst.

Insbesondere gehen in die Betrachtung ein: die Kapazität des Speicherelements, seine Selbstentladung, die Temperaturabhängigkeit beider Größen sowie eine Ladecharakteristik der Speicherelemente in Abhängigkeit seines momentanen Speicherzu- standes und des vom Energiewandler bzw. einer eventuell zwischengeschalteten Ladestufe gelieferten Spannungsniveaus. Das Energieangebot des Generators in diesem erweiterten Sinn hängt dann von einer eventuell vorhandenen Restladung und der aufintegrierten Ausgangsleistung des Energiewandlers ab, modifiziert mit einer Ladecharakteristik des Speicherelements.

Vorteilhafterweise weist die Auswerteeinheit eine Zeitinformationseinheit auf, die insbesondere zur Ermittlung der Zeitinformation der tatsächlichen Übertragungszeitpunkte dient. Darüber hinaus ermöglicht sie die Registrierung einer zeitlichen Abweichung zwischen tatsächlichem Übertragungszeitpunkt und voraussichtlichem Übertragungszeitpunkt. Es ist allerdings auch denkbar, die entsprechende Zeitinformation mittels sensorseitiger Zeitinformationseinheiten zu gewinnen. Dementsprechend wird dann die Zeitinformation in das jeweilige Übertragungssignal eingespeist und auf Seite der Auswerteeinheit ausgelesen.

Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung weist vorzugsweise eine Protokollierungseinheit zur Protokollierung einiger oder aller während der Überwachung empfangenen und berechneten Daten auf. Diese Protokollierungseinheit kann intern in der Auswerteinheit angeordnet oder aber auch über die Ein- bzw. Ausgabeeinheit mit dieser als eine externe Speichereinheit verbunden sein. Der Vorteil dieser Protokollierung liegt, wie bereits erwähnt, darin, dass in Abhängigkeit der gesammelten Daten differenzierte Alarmsignale ausgegeben werden können. Darüber hinaus ist eine Langzeitüberwachung und -kontrolle möglich.

Die Auswerteinheit ist dann so ausgebildet, dass sie in Abhängigkeit der oben genannten Daten Alarmsignale ausgibt. Zur Alarmausgabe bzw. Anzeige ist eine Alarmanzeigeeinrichtung vorhanden. Diese kann innerhalb der Auswerteinheit oder aber auch extern angeordnet sein, wobei hier jede mögliche bekannte Art von Alarmanzeigeeinheit denkbar ist (audioakustisch, visuell, etc.). Denkbar ist darüber hinaus, auch die Alarmsignale, beispielsweise zur späteren Interpretation und Analyse durch eine Werkstatt, in einer Datenspeichereinheit abzuspeichern, die ebenfalls intern als auch extern angeordnet sein kann.

Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit derart ausgebildet, dass sie, in Abhängigkeit einer Anzahl von ausgebliebenen Übertragungen und/oder einer Abweichung zwischen wenigstens einem voraussichtlichen Übertragungszeitpunkt und wenigstens einem tatsächlichen Übertragungszeitpunkt, die Ausgabe eines differenzierten Alarmsignals steuert.

Ist die Auswerteeinheit in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass, durch den Vergleich wenigstens eines neu empfangenen fahrdynamischen Parameters mit wenigstens einem davor empfangenen entsprechenden fahrdynamischen Parameter, ein Parametervergleichswert gebildet werden kann, so ermöglicht dies die Vorhersage der voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte unter deutlicher Einsparung von Rechenkapazität.

Es sei erwähnt, dass die oben beschriebenen Vorteile der differenzierten Detektion von Fehlfunktionen in Radelektroniken natürlich auch auf Radelektroniken angewendet werden kann, die Ihre Betriebsenergie nicht generatorgestützt beziehen.

Mit vorliegender Erfindung wird es also erstmals möglich, eine Überwachung von Radelektroniken vorzunehmen, die ihre Betriebsenergie aus Energiewandlern beziehen bzw. generatorversorgt sind. Des weiteren dient die Protokollierung der unterschiedlichen Meldungen der Erzielung einer schnellen, aber robusten Warnung vor Radelektronikversagen. Es ist nun möglich, differenzierte Alarmsignale auszugeben, die von dringlichen Warnungen über gefilterte Warnungen bis hin zu Langzeitwarnungen reichen. Unter anderem dient also die Erfindung der Erhöhung der Betriebssicherheit eines Reifenkontrollsystems mit generatorversorgten Radelektroniken. Fehlfunktionen dieses sicherheitsrelevanten Subsystems werden schnell und zuverlässig erkannt.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand mehrerer Figuren. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 den schematischen Aufbau der Radelektronik des Ausführungsbeispiels aus 1; und
3 ein Blockschaubild der Auswerteeinheit und der Empfangseinheit des Ausführungsbeispiels aus 1.
In der nachfolgenden Beschreibung werden in Bezug auf sämtliche Figuren für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges 1 mit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung zur Überwachung von Radkenngrößen 2. Das hier dargestellte Fahrzeug 1 beinhaltet vier Räder 20, entspricht also im wesentlichen einem herkömmlichen und bekannten Kraftfahrzeug. Jedes der vier Räder 20 ist mit einer Überwachungsvorrichtung bzw. Radelektronik 22 ausgestattet.
Die hier verwendete Überwachungsvorrichtung 22 bezieht ihre Betriebsenergie aus mindestens je einem Energiewandler 23, der die Radbewegung in einen elektrischen Betriebsstrom umwandelt. Um eine gleichmäßige Energieversorgung zu ermögli chen, ist jedem Energiewandler 23 ein Energiespeicherelement 24 nachgeschaltet. Abhängig von fahrdynamischen Parametern 50, wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrbahnunebenheit o.ä., ergibt sich ein zeitlich unterschiedliches Energieangebot zur Detektion und Übertragung der entsprechenden Radkenngrößen 2 von der Überwachungsvorrichtung 22 an eine, hier fahrzeugseitig angeordnete, Empfängereinheit 12.
Die Überwachungsvorrichtung 22 erhält die relevanten Radkenngrößen 2, wie beispielsweise den Reifendruck, die Reifentemperatur oder aber auch die Radlast, durch geeignete Radsensoren 26 und leitet diese mittels einer Übertragungseinheit 28, in diesem Fall einer Funkelektronik (siehe 2), an die fahrzeugseitige Empfängereinheit 12 weiter. Natürlich ist es auch denkbar, die detektierten Radkenngrößen 2 drahtgebunden an die Empfängereinheit 12 weiterzuleiten.
Von der Empfängereinheit 12 werden die Daten zu einer Auswerteeinheit 40 übermittelt und dort weiterverarbeitet. Dort erfolgt neben der Speicherung der Daten in einer Speichereinheit und/oder deren Weiterverarbeitung in der Recheneinheit auch die Detektion der entsprechenden Signal-Übertragungszeitpunkte, der sogenannten tatsächlichen Übertragungszeitpunkte 32, mittels einer Zeitinformationseinheit 46.
Zusätzlich sind am Fahrzeug 1 Sensoren und Detektionsmittel 17, 19 angeordnet, die der Erfassung fahrdynamischer Parameter 50 dienen. So weist in dieser Ausführungsform das Fahrzeug 1 u.a. einen Temperatursensor 17 und eine Tachometereinheit 19 auf. Diese beiden Sensoren 17, 19 übertragen nun die Fahrzeugumgebungstemperatur und die Fahrzeuggeschwindigkeit an die Auswerteeinheit 40. Hierzu sei erwähnt, dass hier unter den Begriff des "fahrdynamischen Parameters" auch die Fahrzeugumgebungstemperatur subsumiert wird, da sie für die Energiegewinnung eine relevante Größe darstellt.
Mit Hilfe dieser fahrdynamischen Parameter 50 und mit der Kenntnis eines repräsentativen funktionellen Zusammenhangs zwischen Parametern 50 und der Leistungsabgabe der Energieversorgung 25 ist es der Auswerteeinheit 40 möglich, voraussichtliche Übertragungszeitpunkte 30 der entsprechenden Überwachungsvorrichtung 22 zu berechnen und diese voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte 30 mit den tatsächlich in der Zeitinformationseinheit 46 detektierten Übertragungszeitpunkten 32 zu vergleichen.
Ergibt sich dabei ein Vergleichswert 36, der einen bestimmten Alarm-Schwellwert überschreitet oder gar ein Ausbleiben der jeweiligen Übertragungen, gibt die Auswerteeinheit 40 ein Alarmsignal an eine Alarmanzeigeeinheit 16 oder/und eine Speichereinheit 18 aus. Es ist natürlich auch denkbar, dass auch die Vergleichswerte 36 , die verschiedenen Übertragungszeitpunkte o.ä. für eine lückenlose Überwachung unabhängig vom Alarmschwellwert in den Speicher eingelesen werden, falls dies gewünscht sein sollte.
In 2 ist schematisch der Aufbau des radseitigen Teils der Überwachungsvorrichtung (einer "Radelektronik") 22 gezeigt. Die Radelektronik besteht hier aus vier Funktionsgruppen.
Zum einen gibt es ein Modul zur Energieversorgung 25. Dieses Modul 25 besteht aus einer Generatoreinheit 23 und einer nachgeschalteten Energiespeichereinheit 24. Der Generator (Energiewandler) 23 wandelt die Bewegungsenergie des Rades 20 in elektrische Energie um. Um eine möglichst gleichmäßige. Energieversorgung zu gewährleisten, wird diese über den Energiespeicher 24 an die entsprechenden Abnehmer 26, 27, 28 geleitet.
Die Gruppe der Radsensoren 26 beinhaltet die für die Detektion der entsprechenden geforderten Radkenngrößen 2 nötigen De tektoren. Wie Eingangs schon erwähnt, können dies Temperatursensoren, Drucksensoren o.ä. sein.
Mit einer ebenfalls in der Überwachungsvorrichtung 22 vorgesehenen Steuerelektronik 27 wird eine gezielte Ansteuerung und Erfassung der Sensoren 26 geregelt. Die Übertragung der erfassten Radkenngrößen 2 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel mittels einer Übertragungselektronik 28, hier einer Funkelektronik inkl. Antenne.
Bei diesem Aufbau der Überwachungsvorrichtung 22 ist klar, dass sowohl die Detektion der Radkenngrößen 2 als auch die Übertragung an die fahrzeugseitige Auswerteeinheit 40 von den fahrdynamischen Parametern 50 einerseits und von der Funktion des Energiemoduls 25 andererseits abhängig ist. Das bedeutet beispielsweise, dass bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit der Energiewandler 23 entsprechend viel Energie liefert und so die Sensoren 26 und die Funkelektronik 28 in sehr kurzen Intervallen Daten erfassen und übertragen können. Bei sich verringernder Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt naturgemäß die Energiebereitstellung des Energiewandlers 23 ab, wodurch sich natürlich auch die Übertragungs- und Detektionsintervalle der Radsensoren 26 und der Übertragungseinheit 28 verändern.
Die Auswerteeinheit 40 weist dabei wenigstens auf: eine Ein- und Ausgabeeinheit, die der Eingabe und Ausgabe von Daten zwischen Auswerteeinheit 40 und den anderen Komponenten der Überwachungsvorrichtung dient, eine Recheneinheit zur Berechnung und Auswertung von Daten, eine Datenspeichereinheit zur Speicherung von Berechnungsalgorithmen 49 und zur Zwischenspeicherung von Daten und eine Zeitinformationseinheit 46 zur Gewinnung von Zeitinformationen.
3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Auswerteeinheit 40 und der Empfängereinheit 12, wie sie fahrzeugsei tig in 1 dargestellt sind. Die Empfängereinheit 12 besteht aus einem Empfänger 60 und einer Antenne 62 um die Funksignale der radseitigen Übertragungseinheit 28 zu empfangen. Die von der Empfangereinheit 12 empfangenen Signale werden nun an die Auswerteeinheit 40 weitergeleitet.
Darüber hinaus verdeutlicht 3, auf welche Art und Weise die von der Auswerteeinheit 40 empfangenen Daten verarbeitet werden. Zum einen werden die empfangenen Radkenngrößen 2 in der Auswerteeinheit 40 mit bestimmten Kontrollfunktionen 41, beispielsweise Reifendruckkontrollfunktion oder ähnliche Kontrollfunktionen, überprüft (S10). Hier ist es beispielsweise denkbar, dass die Auswerteeinheit 40 die von der Überwachungsvorrichtung 22 übertragenen Radkenngrößen 2 mit in der Auswerteeinheit 40 implementierten Soll-Größen vergleicht und bei Unter- bzw. Überschreitung ein entsprechendes Alarmsignal an die Alarmanzeigeeinheit 16 und/oder der Speichereinheit 18 ausgibt (S11). Natürlich ist es auch denkbar, die empfangenen Daten kontinuierlich in der Speichereinheit 18 abzulegen um eine Langzeitüberwachung vorzunehmen.
Aus dem Empfang der Radkenngrößen 2 können darüber hinaus noch weitere Informationen gezogen werden. So detektiert die Auswerteeinheit 40 mittels der Zeitinformationseinheit 46 bei jedem Empfang einer von einer Überwachungsvorrichtung 22 übertragenen Radkenngröße 2 den genauen Übertragungszeitpunkt, den sogenannten tatsächlichen Übertragungszeitpunkt 32 (S30). Dieser tatsächliche Übertragungszeitpunkt 32 wird nun mit einem, in der Auswerteeinheit 40 berechneten voraussichtlichen Übertragungszeitpunkt 30 vergleichend zusammengeführt (S22 und S31). Durch den so erhaltenen Vergleichswert 36 ist es möglich, einen Rückschluss auf die Funktionsweise der Überwachungsvorrichtung 22 zu führen, das heißt festzustellen, ob eventuell eine Überwachungsvorrichtung 22 verspätete oder gar keine Übertragungen mehr liefert.
Dieser voraussichtliche Übertragungszeitpunkt 30 wird in der Auswerteeinheit 40 auf folgende Art und Weise berechnet:
Die Energiegewinnung der erfindungsgemäßen Reifenüberwachungsvorrichtung funktioniert, wie eingangs erwähnt, mit Hilfe von Energiewandlern 23, die die Betriebsenergie für die Detektion und Übertragung von Radkenngrößen 2 aus der Bewegungsenergie des entsprechenden Rades 20 beziehen. Sobald genug Energie für die Detektion und Übertragung der Radkenngrößen 2 vorhanden ist, erfolgt eine Übertragung an die Auswerteeinheit 40. Diese tatsächlichen Übertragungszeitpunkte 32 sind also zum einen von fahrdynamischen Parametern 50, zum anderen von dem jeweiligen Energiewandler 23 bzw. der von diesem zur Verfügung gestellten Energie abhängig.
Um den voraussichtlichen Übertragungszeitpunkt 30 einer jeden Radelektronik 22 vorherzusagen, bedarf es eines Modells 52 dieser Energieversorgung 25 bzw. des Energiewandlers 23. Dieses Modell 52 entspricht beispielsweise einem Algorithmus, der die hinreichend genaue Berechnung des Energieertrages des Energiewandlers 23 ermöglicht. Anhand dieses in der Auswerteeinheit 40 implementierten Modells 52, ist, in Verbindung mit fahrdynamischen Parametern 50, die Berechnung der voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte 30 der jeweiligen Radelektroniken 22 aller Räder 20, möglich (S21).
Das bedeutet beispielsweise, dass die Auswerteeinheit 40 aus Fahrdynamiksensoren sowohl die Fahrzeuggeschwindigkeit als auch Motordrehzahl erhält und in Verbindung mit dem Modell 52 der Energieversorgung einen voraussichtlichen Übertragungszeitpunkt 30, d.h. den Zeitpunkt berechnet, zu dem eine jeweilige Übertragung zu erwarten ist.
Je nach Abweichung oder Ausbleiben der entsprechenden Übertragungen, kann nun ein Alarmsignal ausgegeben werden, das entweder mittels einer Alarmanzeigeeinheit 16 direkt an den Fahrer oder in einen internen Speicher 18 geleitet wird (S41).
Durch Rückkopplung (S40) der Abweichung zwischen den berechneten voraussichtlichen und den tatsächlichen Übertragungszeitpunkten 30,32 in das in der Auswerteeinheit 40 gespeicherte Modell 52 der Energieversorgung der Überwachungsvorrichtung 22, kann dieses Modell für die spezifische Überwachungsvorrichtung 22 verbessert und angepasst werden. Dabei darf diese Anpassung des Modells 52 oder des Berechnungsalgorithmus natürlich nur innerhalb fest vorgegebener Parametergrenzen vorgenommen werden, um einen allmählichen Funktionsverlust der Überwachungsvorrichtung 22 zu vermeiden. Dieser Funktionsverlust kann u.a. durch eine schleichende Verschlechterung des Energiewandlers 23 oder auch der Funkeffizienz erfolgen.
Um eine lückenlose Überwachung vornehmen zu können, erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel die Protokollierung aller betriebsrelevanten Daten in einer externen Speichereinheit 18. Hier werden neben den Radkenngrößen und den daraus resultierenden Alarmmeldungen (S11) auch die tatsächlichen und voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte sowie deren Vergleichswerte 36 gespeichert. Es sei erwähnt, dass es auch denkbar ist, diese Protokollierung in einer Protokollierungseinheit vorzunehmen, die innerhalb der Auswerteeinheit 40 ausgebildet ist.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich allein und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Radkenngröße (2) eines Rades (20), insbesondere Kraftfahrzeugrades, mittels einer Überwachungsvorrichtung (22), welche – eine Energieversorgung (25), umfassend einen Energiewandler (23) zur Wandlung einer Bewegungsenergie des Rades in eine Betriebsenergie für die Radelektronik, und – eine Übertragungseinheit (28) zur Übertragung der Radkenngröße (2) an eine Auswerteeinheit (40) aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Auslesen und Übertragen der Radkenngröße (2) an die Auswerteeinheit (40) zu einem Übertragungszeitpunkt (32), zu dem die dafür nötige Energie durch die Energieversorgung (25) zur Verfügung gestellt wurde; – Berechnen eines voraussichtlichen Übertragungszeitpunktes (30) in der Auswerteeinheit (40) mit Hilfe wenigstens eines fahrdynamischen Parameters (50) und eines in der Datenspeichereinheit (44) der Auswerteeinheit (40) hinterlegten Modells (52) der Energieversorgung (25); – Vergleichen des voraussichtlichen (30) und des tatsächlichen Übertragungszeitpunktes (32); und – Ausgabe eines Alarmsignals, wenn zwischen voraussichtlichem (30) und tatsächlichem Übertragungszeitpunkt (32) eine Abweichung bzw. ein Ausbleiben einer Übertragung festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächlichen Übertragungszeitpunkte (32) und/oder die voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte (30) und/oder der oder jeder herangezogene fahrdynamische Parameter (50) protokolliert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl ausgebliebener Übertragungen und/oder die Abweichungen zwischen einem voraussichtlichem Übertragungszeitpunkt (30) und einem tatsächlichen Übertragungszeitpunkt (32) protokolliert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer Anzahl von ausgebliebenen Übertragungen und/oder einer Abweichung zwischen einem voraussichtlichen Übertragungszeitpunkt (30) und einem tatsächlichen Übertragungszeitpunkt (32) unterschiedliche Alarmsignale ausgegeben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von wenigstens einer Abweichung zwischen einem voraussichtlichen Übertragungszeitpunkt (30) und einem tatsächlichen Übertragungszeitpunkt (32) eine Anpassung des Berechnungsalgorithmus (49) zur Berechnung der voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte (30) vorgenommen wird, wobei diese Anpassung innerhalb festgelegter Parametergrenzen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein empfangener fahrdynamischer Parameter (50) mit dem entsprechenden zuletzt empfangenen fahrdynamischen Parameter (50') verglichen wird und nur bei Überschreitung eines entsprechenden Schwellwertes eine Neuberechnung wenigstens des nächsten voraussichtlichen Übertragungszeitpunktes (30) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Alarmsignal über eine Alarmanzeigeeinheit (16) einem Fahrer angezeigt und/oder in einer Speichereinheit (18) gespeichert wird.
Überwachungsvorrichtung (22) zur Überwachung einer Radkenngröße eines Rades (20), insbesondere eines Kraftfahrzeugrades, mit einer Energieversorgung (25), umfassend – einen Energiewandler (23) zur Wandlung einer Bewegungsenergie des Rades (20) in eine Betriebsenergie für die Radelektronik (22), und – eine Übertragungseinheit (28) zur Übertragung der Radkenngröße (2) an eine Auswerteeinheit (40) zu bestimmten Übertragungszeitpunkten (32), wobei die Auswerteeinheit (40) eine Recheneinheit (42), eine Datenspeichereinheit (44) und eine Ein- und Ausgabeeinheit (48) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (40) – zur Berechnung wenigstens eines voraussichtlichen Übertragungszeitpunktes (30) der Radkenngröße (2) an Hand wenigstens eines fahrdynamischen Parameters (50) und eines in der Datenspeichereinheit (44) hinterlegten Modells (52) der Energieversorgung (25), – zum Vergleich dieses voraussichtlichen Übertragungszeitpunktes (30) mit wenigstens einem tatsächlichen Übertragungszeitpunkt (32) derart, dass der so erhaltene Vergleichswert (36) einen Rückschluss auf einen Funktionszustand der Überwachungsvorrichtung (22) erlaubt und – zur Ausgabe eines Alarmsignals im Ansprechen auf das Vergleichsergebnis ausgebildet ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung (25) wenigstens ein Energiespeicherelement (24) zur Energiezwischenspeicherung der vom Energiewandler (23) gelieferten Energie aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (40) eine Zeitinformationseinheit (46), insbesondere zur Ermittlung der Zeitinformation der tatsächlichen Übertragungszeitpunkte (32) und zeitlicher Abweichungen zwischen den tatsächlichen Übertragungszeitpunkten (32) und den voraussichtlichen Übertragungszeitpunkten (30), aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Protokollierungseinheit zur Protokollierung der tatsächlichen und/oder voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte (32; 30) und/oder der empfangenen fahrdynamischen Parameter (50).
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (40) zur Abgabe eines Alarmsignals ausgebildet ist, wenn eine und/oder mehrere Übertragungen ausbleiben und/oder wenn zwischen einem tatsächlichen Übertragungszeitpunkt (32) und einem voraussichtlichen Übertragungszeitpunkt (30) und einer oder mehrerer Toleranzperioden eine Abweichung detektiert wird.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (40) derart ausgebildet ist, dass sie in Abhängigkeit von einer Anzahl von ausgebliebenen Übertragungen und/oder vom Betrag einer Abweichung zwischen einem voraussichtlichen Übertragungszeitpunkt (30) und einem tatsächlichen Übertragungszeitpunkt (32) unterschiedliche Alarmsignale ausgibt.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Alarmanzeigeeinheit (16) und/oder eine Speichereinheit (18) zur Ausgabe bzw. Speicherung des Alarmsignals vorgesehen ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (40) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit wenigstens einer Abweichung zwischen einem voraussichtlichen Übertragungszeitpunkt (30) und einem tatsächlichen Übertragungszeitpunkt (32) eine Anpassung des Berechnungsalgorithmus (49) zur Berechnung der voraussichtlichen Übertragungszeitpunkte (30) vorzunehmen.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (28) eine Einheit zur drahtlosen Übertragung ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (40) eine Vergleichereinheit zur Bildung eines Parametervergleichswertes durch den Vergleich wenigstens eines neu empfangenen fahrdynamischen Parameters (50) mit wenigstens einem davor empfangenen entsprechenden fahrdynamischen Parameter (50') und einen nachgeschalteten Schwellwertdiskriminator sowie eine mit dessen Ausgang verbundene Ablaufsteuerung zur Neuberechnung wenigstens eines voraussichtlichen Übertragungszeitpunktes (30) genau dann aufweist, wenn der Parametervergleichswert einen festgelegten Schwellwert überschreitet.