-
Die
Erfindung betrifft Verfahren zur Auswahl und Bestimmung von Referenzwerten
für Radradienverhältnisse,
insbesondere bei der Überprüfung von Reifenfülldruckschwankungen,
bei dem die Radradienverhältnisse
für Radpaarungen
gebildet werden. Darüber
hinaus bezieht sich die Erfindung auf einen digitalen Filter zur
Signalaufbereitung von Radgeschwindigkeiten oder Radgeschwindigkeitsverhältnissen,
insbesondere im Zusammenhang mit der Bestimmung von Referenzwerten
von Radradienverhältnissen,
bei dem der Filter als FIR-Filter erster Ordnung mit einem Gewichtungsfaktor
ausgebildet ist.
-
Es
ist bekannt, dass der Reifendruck an einem Fahrzeug durch die Erfassung
des dynamischen Abrollumfanges des Reifens oder der Reifen überwacht
werden kann. Die hierzu benötigten
Raddrehzahlsensoren sind fahrzeugseitig montiert und dienen unter
anderem auch als Signalgeber für
Antiblockiersysteme. Dies hat den Vorteil, dass im Rad selbst keine
Sensormodule verbaut werden müssen, die
mit komplizierten und teuren Sendeeinrichtungen ausgestattet sein
müssen.
Da her handelt es sich bei diesen Verfahren um eine praktikable und
kostengünstige
Lösung
der Reifendruckkontrolle.
-
Die
Verfahren der Reifendruckkontrolle und der Auswertung des dynamischen
Abrollumfanges basieren im allgemeinen auf der Beobachtung unterschiedlicher
Radradienverhältnisse
bzw. von Funktionen unterschiedlicher Radradienverhältnisse.
In Folge des Fahrbetriebes schwanken jedoch die Radradienverhältnisse
bzw. Funktionen von Radradienverhältnissen aufgrund unterschiedlicher äußerer Einflüsse um einen
definierten Wert, den sogenannten Referenzwert. Eine Warnung, das
ein vorgegebener Reifenfülldruck
unterschritten wird, erfolgt im allgemeinen dann, wenn die Abweichung
einzelner Radradienverhältnisse
bzw. Funktionen von Radradienverhältnissen vordefinierte Schwellwerte
um den Referenzwert überschreiten.
-
Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren bereitzustellen, mit dem geeignete Referenzwerte von
Radradienverhältnissen
bzw. Funktionen von Radradienverhältnissen ausgewählt oder
bestimmt werden können.
Aus der Abweichung der Radradienverhältnisse von dem so übermittelten
Referenzwert kann auf einen Reifenfülldruckverlust geschlossen werden,
so dass Warnmeldungen für
die entsprechende Radposition generiert werden können.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, bei
dem zunächst
die Radradienverhältnisse sämtlicher
Radpaarungen einer Plausibilitätsüberprüfung unterzogen
werden und Referenzwerte bzw. ein Referenzwert für das Radradienverhältnis eines Radpaares
nur dann ausgegeben wird, wenn die Radradienverhältnisse aller Radpaarungen
die Plausibilitätsbedingung
erfüllen.
Durch dieses Verfahren ist es möglich,
die Auswahl von Referenzwerten für Radradienverhältnisse
auf eine Datenbasis zu stellen, bei der Ausreißer bei der Ermittlung der
Radradienverhältnisse
oder kurzfri stige Veränderungen
aufgrund äußerer Einwirkungen
nicht berücksichtigt werden.
-
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Radradienverhältnisse
dergestalt gebildet werden, dass sich jede Radposition gleichhäufig im Zähler und
im Nenner bei der Bildung der Radradienverhältnisse verwendet wird. Jede
Radpaarung, also jedes Verhältnis
zweier Radpositionen zueinander, das zur Bestimmung der Referenzwerte
herangezogen wird, wird als ein Faktor in einem Produkt aus allen
herangezogenen Radpaarungen verwendet. Referenzwerte aus den Radradienverhältnissen
oder Radradienverhältnisse
werden nur dann zur Reifenfülldruckkontrolle
verwendet, wenn das Produkt der Radradienverhältnisse aller Radpaarungen
innerhalb eines Schwellenwertes um den Wert 1 liegt. Ein Referenzwert
für ein
Radpaar wird erst dann ausgegeben, wenn das Produkt aus allen Radradienverhältnissen
innerhalb des Schwellenwertes liegt. Diese Plausibilitätsüberprüfung basiert
auf der Überlegung, dass
ein Produkt aller Radradienverhältnisse
bestimmter Radpaarungen, bei denen jede Radposition gleichhäufig im
Zähler
wie im Nenner steht, idealerweise den Wert 1 ergeben müsste. Weicht
der ermittelte Wert von diesem Idealwert signifikant ab, liegt eine
außerordentliche
Betriebssituation vor, so dass das gebildete Radradienverhältnis nicht
als Referenzwert herangezogen werden kann. Die Ursache einer solchen
signifikanten Abweichung kann in einem Messfehler oder durch den
fahrdynamischen Zustand des Fahrzeuges begründet sein. Liegen diese Ursachen
nicht mehr vor, wird sich das Produkt der Radienverhältnisse
um den Wert 1 einpendeln, so dass die gemessenen Radradienverhältnisse
als Referenzwerte verwendet werden können. Liegt das aktuell festgestellte
Radradienverhältnis
nach Festlegen des Referenzwertes außerhalb einer zulässigen Abweichung,
wird eine Warnmeldung bezüglich
eines Reifenfülldruckverlustes
ausgegeben.
-
Eine
Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Referenzwertes
während
einer Einlernphase nach Inbetriebnahme eines Reifenfülldrucküberwachungssystems
bestimmt werden, also in der Regel zu Beginn der Inbetriebnahme
eines Fahrzeuges, wenn der Fahrzeugnutzer das Fahrzeug in Betrieb setzt.
Es ist dann davon auszugehen, dass der Reifenfülldruck in den Reifen dem Augenschein
nach vorgegebenen Werten entspricht. Ebenfalls ist es möglich, willkürlich einen
Startpunkt zur Bestimmung des Referenzwertes zu setzen, beispielsweise
nach Überprüfung des
Reifenfülldruckes
der Reifen. Nach dieser Einlernphase, wenn über die Abfrage der Plausibilitätsbedingungen
die Referenzwerte für
die jeweiligen Radradienverhältnisse
festgelegt wurden, werden diese Referenzwerte beibehalten, so dass sich
bei einer Veränderung
der Radradienverhältnisse
eine eindeutige Warnmeldung ergibt.
-
Vorteilhafterweise
entspricht die Anzahl der gebildeten Radpaarungen der Anzahl der
Radpositionen, und jede Radposition steht bei der Bildung der Radradienverhältnisse
einmal im Zähler
und einmal im Nenner. So ist es möglich, beispielsweise reihum Radradienverhältnisse
von Radpaarungen bei Fahrzeugen zu bilden, so dass ein geschlossener
Zug an Radpositionen entsteht.
-
Das
Verfahren zur Bestimmung eines Referenzwertes eines Radradienverhältnisses
für eine Radpaarung
sieht vor, dass Differenzenquotienten unterschiedlicher Ordnung
und unterschiedlicher Dynamik von Ausgangssignalwerten eines Filters
miteinander verglichen werden und dasjenige Radradienverhältnis als
Referenzwert ausgewählt
wird, bei dem die Beträge
der Differenzenquotienten der weniger dynamischen Filterwerte stets
unter den Beträgen
der Differenzenquotienten der höher
dynamischen Filterwerte liegen. Zur Berechnung der Differenzenquotienten,
die als Maß für die Stärke der
Veränderungstendenz
herangezogen werden, werden die Ausgangswerte eines nicht linearen,
adaptiven, digitalen Filters verwendet. Dabei wird grundsätzlich dann
ein Wert als Referenzwert akzeptiert, wenn die Beträge aller
betrachteten Differenzenquotienten der weniger dynamischen Filterwerte
stets unter denen der höher
dynamischen Filterwerte liegen. Dies ist gleichbedeutend damit,
dass der Filterwert mit der geringsten Dynamik seinen Endwert und
somit das tatsächlich
vorliegende Radradienverhältnis
bis auf kleinste Toleranzgrenzen erreicht hat. Der Filterwert ist
somit nur noch geringsten Schwankungen unterworfen und kann als
Referenzwert verwendet werden.
-
Ein
digitaler Filter zur Signalaufbereitung von Radgeschwindigkeiten
oder Radradienverhältnissen ist
als FIR-Filter erster Ordnung mit einem Gewichtungsfaktor ausgebildet
und mit einer Gewichtungsfunktion versehen, die den Gewichtungsfaktor
in Abhängigkeit
von einem Filtereingangssignal und einem Filterausgangssignal des
letzten Zeitschrittes verändert.
Das Filter weist eine Tiefpasscharakteristik auf und ist in der
Lage, den meist konstanten Gewichtungsfaktor durch eine Gewichtungs-
oder Bewertungsfunktion, die Signalverläufe interner Filtergrößen adaptiert
so zu modifizieren, dass er ihre Abweichung bzw. ihr Verhältnis zueinander
nutzt und durch die Gewichtungsfunktion gewichtet, um das Ausgangssignal
in gewünschter
Weise aufzubereiten. Dies kann insbesondere dadurch geschehen, dass bestimmte
Eingangssignale nicht ausgewertet werden, insbesondere wenn sie
eine zu große
Abweichung zu dem aktuellen Filterwert aufweisen.
-
Der
Gewichtungsfaktor ist entweder konstant oder eine Funktion, die
von Fahrdynamikgrößen abhängig ist.
Diese Fahrdynamikgrößen können die Fahrzeuggeschwindigkeit,
die Beschleunigung, die Lenkdynamik oder der Lenkwinkel sein. Ebenfalls können besondere
Beladungszustände
in den Gewichtungsfaktor einfließen.
-
Der
Filter ist vorteilhafterweise so ausgelegt, dass das Filterausgangssignal
Werte zwischen 0 und 1 aufweist. Die Gewichtungsfunktion ist dabei
so ausgebildet, dass Filtereingangssignale mit einer Abweichung
zu dem aktuellen Filterwert größer als
ein festgelegter Grenzwert nicht akzeptiert werden.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
-
1 – ein Gesamtschaubild
des Verfahrens zur Auswahl und Bestimmung von Referenzwerten;
-
2 – ein Schaubild
zum Verfahren bezüglich
der Bestimmung eines Referenzwertes;
-
3 – eine Darstellung
der gebildeten Radpaarungen; sowie
-
4 – eine Schemadarstellung
eines digitalen Filters.
-
In
der 1 ist in einem Blockschaltbild das Verfahren zur
Auswahl von Referenzwerten für
Radradienverhältnisse
RRV dargestellt. Die Buchstabenkombination nach den Radradienverhältnissen
RRV bezeichnet die Radpaarung, zu der das Radradienverhältnis RRV
gebildet wird. Das Kürzel
VL steht für vorne
links, das Kürzel
ML steht für
Mitte links, HL für hinten
links und HR für
hinten rechts. Zunächst
werden die Radradienverhältnisse
RRV für
die jeweiligen Radpaarungen durch Auswertung der Raddrehzahlsensoren
ermittelt. Diese Daten gehen als Eingangsdaten in die jeweiligen
Einzelmodule 1, 2, 3, im ersten Einzelmodul 1 das
Radradienverhältnis
RRV VL ML, also für
die Radpaarung vorne links, Mitte links, im zweiten Modul 2 das
Radradienverhältnis RRV
ML HL für
die Radpaarung Mitte links, hinten links und für das Radradienverhältnis RRV
HL HR der Radpaarung hinten links, hinten rechts.
-
Die
Radradienverhältnisse
RRV sämtlicher Radpaarungen,
von denen in der 1 nur drei als Einzelmodul 1, 2, 3 dargestellt
sind, während
die restlichen Radpaarungen nur angedeutet sind, werden zur Bildung
von Referenzwerten herangezogen, was in der 2 dargestellt
ist. Diese Referenzwerte werden in einer Auswerteeinheit 4 einer
Plausibilitätsüberprüfung unterzogen,
bei der die Re ferenzwerte der Einzelmodule 1, 2, 3 ein
Produkt bilden, bei dem jede Radposition gleich häufig im
Zähler
und im Nenner auftaucht. Bei einem Fahrzeug mit 6 Rädern, wie in
der 1 angedeutet, gäbe es 6 Radradienverhältnisse
RRV, bei einem Fahrzeug mit 4 Rädern,
wie in der 3 dargestellt, sind zumindest
4 Radradienverhältnisse
RRV zu bilden, nämlich
RRV VL VR, RRV VR HR, RRV HR HL und RRV HL VL.
-
Durch
die Bildung des Produktes der einzelnen Radradienverhältnisse
RRV und der Referenzwerte ergibt sich idealerweise der Wert 1, da
sich die Werte für
die einzelnen Radpositionen gegenseitig aufheben. Sofern der tatsächliche
Wert des Produktes von dem Idealwert 1 abweicht und außerhalb
eines vorher festgelegten Grenzbereiches liegt, ist die Messung
nicht plausibel, so dass die für
diesen Zyklus ermittelten Referenzwerte nicht zur Auswertung eines
Reifendruckverlustes herangezogen werden. Die Daten für die Radradienverhältnisse
RRV und die Referenzwerte der jeweiligen Radpaarungen werden so
oft ermittelt, bis die Plausibilität gegeben ist, also der Wert
des Produktes sämtlicher
ausgewerteter Referenzwerte 1 ist oder innerhalb vorgegebener Schwellenwerte
um den Wert 1 liegt.
-
Ist
die Plausibilitätsbedingung
erfüllt,
wird eine entsprechende Meldung an die Einzelmodule 1, 2, 3 ausgegeben,
so dass der ermittelte Referenzwert im Rahmen des Gesamtsystems
zur Auswertung eines Reifenfülldruckverlustes
herangezogen wird. Dies geschieht erst dann, wenn die Plausibilität aller
Referenzwerte gegeben ist und alle Einzelmodule einen Referenzwert
bestimmt haben.
-
In
den Einzelmodulen wird dann die Abweichung DELTEA REF des aktuellen
Radradienverhältnisses
von dem Referenzwert für
die jeweilige Radpaarung ermittelt. Ist diese Abweichung DELTA REF zu
groß,
wird eine Warnmeldung für
die entsprechende Radposition ausgegeben.
-
Die
Bestimmung der Referenzwerte ist in der 2 in einem
Schaubild dargestellt, bei der die Daten der Radsensoren Data, die
Plausibilitätsbedingungen
Plausib sowie einen Gewichtungsfaktor GewFakt als Eingangsdaten
für jedes
Einzelmodul herangezogen werden. Die Plausibilitätsbedingung Plausib als Eingang
heißt,
dass der Referenzwert eingelernt ist und den Wert Null hat oder
noch nicht bestimmt wurde, also den Wert Eins hat. Solange der Referenzwert
noch zu bestimmen ist und die gebildeten Quotienten anzeigen, dass
die Filter noch nicht eingeschwungen sind (AND-Ausgang), wird als
Wert MeanLearn ein langgefilterter Wert ausgegeben. Sobald an dem
AND-Ausgang angezeigt wird, dass sich die Filterausgänge nicht
mehr verändern,
die Filter also eingeschwungen sind, werden durch die logischen
Abfragen nach dem AND-Block der aktuelle Wert im rechten Memoryblock
gespeichert und das FlagLearn gesetzt.
-
In
den Einzelmodulen werden die Referenzwerte und die Abweichung delta
Ref der jeweiligen Radradienverhältnisse
von dem Referenzwert durch Vergleichen von Differenzenquotienten
unterschiedlicher Ordnung und unterschiedlicher Dynamik bestimmt.
Die Differenzenquotienten dienen als Maß für die Stärke der Veränderungstendenz, wobei neben den
Radradienverhältnissen
auch Gewichtungs- und Spreizfaktoren als Eingangsgröße zur Bestimmung der
Referenzwerte und Differenzenquotienten herangezogen werden. Die
Daten der Radradienverhältnisse
RRV werden über
einen Filter, wie er in der 4 dargestellt
ist, bereitgestellt, wobei ein Wert als Referenzwert für das jeweilige
Einzelmodul akzeptiert wird, wenn die Beträge aller betrachteten Differenzenquotienten
der weniger dynamischen Filterwerte stets unter denen der höher dynamischen
Filterwerte liegen.
-
In
der 4 ist schematisch ein nicht linearer, adaptiver
Filter zur Signalaufbereitung von Radgeschwindigkeiten bzw. Verhältnis von
Radradiengeschwindigkeiten gezeigt, bei der als Eingangsgröße die Radsensorsignale
verwendet werden. Basis des nicht leeren Filters bietet ein FIR-Filter
erster Ordnung mit Tiefpasscharakteristik. Er kann für ein diskret
abgebildetes System allgemein durch die Dar stellung yk =
Yk–1 +
Kfilt·(uk – yk–1)
geschrieben werden, wobei y die Ausgangsgröße, u die Eingangsgröße, Kfilt der Filterfaktor und k den Diskretisierungszeitpunkt
oder Diskretisierungsschritt darstellen. In dem Filter ist ein Gewichtungsfaktor
FAKT vorgesehen, der bevorzugt konstant ist, alternativ jedoch auch eine
Funktion allgemeiner Größen der
Fahrdynamik seien, wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeschleunigung
und/oder der Lenkdynamik.
-
Der
Gewichtungsfaktor FAKT wird durch eine Bewertungsfunktion FUNK modifiziert,
wobei die Bewertungsfunktion oder Gewichtungsfunktion FUNK die Signalverläufe interner
Filtergrößen adaptiert,
so dass ihre Abweichung bzw. ihr Verhältnis zueinander genutzt wird
und das Ausgangssignal in gewünschter
Weise aufbereitet. Die implementierte Gewichtungsfunktion FUNK kann
beliebigen, auch nichtlinearen Charakter haben. Dadurch ist es möglich, mit
dem Filter auch stark verrauschte Signale mit einem Rauschabstand
bis zu 0 dB besser zu filtern, ohne die Dynamik des Nutzsignals
so stark einzuschränken,
dass sich die Zeitdauer der Auswertung unakzeptabel verlängert. Dies
kann realisiert werden, indem z. B. Filtereingangswerte IN mit großer Abweichung
zum aktuellen Filterwert nicht akzeptiert werden.
-
In
der 4 ist gezeigt, dass dies durch die Gewichtungsfunktion
FUNK bewirkt wird, die als Eingangsgrößen das Filtereingangssignal
IN und das Filterausgangssignal OUT nutzt. Die Ausgangswerte der
Gewichtungsfunktion FUNK sind auf Werte zwischen 0 und 1 beschränkt und
werden weiterhin multiplikativ mit dem Filterfaktor FAKT, vorliegend
einem konstanten Filterfaktor, verknüpft. Somit ergibt sich der
neue mathematische Zusammenhang des nicht linearen, adaptiven Filters
zu yk = yk–1 +
Ky,u·Kfilt·(uk – yk–1)
mit Ky,u = f (uk,
yk–1)