DE102004034875A1

DE102004034875A1 - Vorrichtung zum Lokalisieren einer Radelektronik in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004034875A1
Application number: DE102004034875A
Authority: DE
Inventors: Guy-Aymar Dr. Chakam; Armin Dr. Daiss; Frank Fischer; Herbert Froitzheim; Stefan Hammes; Gregor Kuchler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-07-19
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2006-03-16
Also published as: US20060012470A1; FR2873225A1; US7268678B2

Abstract

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Empfangsantenne mit einer starren Richtcharakteristik, das heißt mit einer anisotropen Empfangsempfindlichkeit der Empfangsantenne, zur Lokalisierung einer Radelektronik in einem Rad des Kraftfahrzeugs verwendet. Wesentlich ist, dass eine geeignete Auswertung der empfangenen elektromagnetischen Signale vorgesehen ist, um eine bei bisherigen Lösungen durch das das Verschieben oder Verdrehen der Richtantenne erreichte Funktionalität zu erzielen. Dabei wird ein Pegel des empfangenen elektromagnetischen Signals mit einem vordefinierten Schwellwert verglichen. Als Ergebnis dieses Vergleichs wird die Radelektronik als in einem Rad der ersten Radgruppe angeordnet oder als in einem Rad der zweiten Radgruppe angeordnet lokalisiert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Lokalisieren einer Radelektronik in einem Kraftfahrzeug, wie sie beispielsweise zur Ermittlung von Reifendrucksensoren, die in einem Reifen eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind, verwendet werden.

Aus sicherheitstechnischen Gründen muss der Reifendruck von Kraftfahrzeugen regelmäßig überprüft werden, was allerdings sehr häufig versäumt wird. Moderne Kraftfahrzeuge weisen unter anderem aus diesem Grunde Reifendruckkontrollvorrichtungen auf, die den Reifendruck automatisch messen, die zumindest eine kritische Abweichung von einem Sollwert erkennen und dem Kraftfahrzeugführer anzeigen. Eine manuelle Überprüfung wird so entbehrlich.

Einrichtungen und Systeme zur Reifendrucküberwachung verwenden elektronische Radeinheiten, die typischerweise jedem Rad zugeordnet sind und die in einem Rad erhobene Daten mittels hochfrequenter Signale an eine fahrzeugfeste zentrale Auswerteeinrichtung senden. Als elektronische Radeinheit, die nachfolgend kurz als Radelektronik bezeichnet werden, kann jede Einrichtung verstanden werden, die Informationen ermittelt, über die am Rad möglicherweise auftretende Fehlerzustände detektiert werden können. Der Begriff Fehlerzustand ist im vorliegenden Zusammenhang weit auszulegen und umfasst alle Zustände, Eigenschaften und Informationen eines jeweiligen Rades, die als detektionswürdig betrachtet werden.

In diesem Zusammenhang besteht allerdings ein Problem darin, eine automatische und eindeutige Zuordnung eines empfangenen Signals zur zunächst unbekannten Radposition des Senders zu treffen. Zusätzlich zu der eigentlichen Detektion eines Fehlerzustandes wird bei gattungsgemäßen Verfahren und Einrichtungen daher auch die Radposition der einzelnen Räder ermittelt. In der einschlägigen Literatur wird dies auch als Lokalisation bezeichnet. Für die eindeutige Bestimmung des Reifendrucksensors, der das Hochfrequenzfunksignal gesendet hat, sind eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren bekannt, von denen nachfolgend einige kurz erläutert werden.

Beispielsweise beschreibt die Europäische Patentanmeldung EP 967 095 A2 eine Verwendung von Identifikationswerten (ID-Werten) und einer voreingestellten oder mittels Benutzer/Werkstatteingabe veränderbaren Zuordnung von den ID-Werten zu Reifenpositionen. Der Nachteil eines solchen Ansatzes besteht in der Gefahr, dass bei einem Räderwechsel die notwendige Neu-Zuordnung der ID-Werte zu der geänderten Position der Räder vergessen wird, weil beispielsweise eine derartige Neuzuordnung manuell durchzuführen ist und das System dann die Positionen falsch zuordnet. Eine automatische Erkennung des Radwechsels findet bei der in der EP 967 095 A2 vorgeschlagenen Lösung nicht statt.

Das Europäische Patent EP 861 160 B1 beschreibt die Verwendung von vier separaten Radkastenantennen. Der Einbauort für solche Antennen, die eine Sendung mit der maximalen Feldstärke empfangen, ist durch den Ort des Senders festgelegt. Da die Sender in den Rädern des Fahrzeugs angeordnet sind, muss somit auch die Antenne in der Nähe der Räder, das heißt im Radkasten angeordnet werden. Das Verfahren arbeitet zwar sehr schnell und relativ zuverlässig, erfordert jedoch einen großen apparativen Aufwand.

Das US-Patent US 6,204,758 B1 beschreibt die Verwendung einer dezentral eingebauten Antenne, um eine Zuordnung zu ei ner Achse vornehmen zu können. Weiterhin wird die Verwendung von Beschleunigungssensoren in den Radelektroniken vorgeschlagen, um eine Seitenlokalisierung zu erzielen. Die Kombination der beiden vorstehend genannten Ansätze ergibt in einem vierrädrigen Fahrzeug eine vollständige Lokalisierung der Radelektronik in den entsprechenden Rädern oder Reifen. Nachteilig ist hier der doppelte Zusatzaufwand bei der Empfängerfeldstärkenauswertung und den Beschleunigungssensoren in den Radelektroniken.

Ferner beschreibt das Deutsche Patent DE 199 26 616 C2 die Verwendung von mindestens zwei Antennen und einen Phasenschieber, um die Richtung der maximalen Empfindlichkeit des Antennensystems elektronisch gesteuert ausrichten zu können. Der Phasenwinkel, für den die empfangene Feldstärke maximal wird, ordnet die Sendung einer bestimmten Radposition zu. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in dem relativ großen Aufwand für das Bereitstellen des Phasenschiebers und der Echtzeitauswertung.

Weiterhin wird in der internationalen Patentanmeldung WO 03/086787 A1 die Verwendung einer Antenne mit Richtcharakteristik beschrieben, deren Richtung maximaler Empfindlichkeit durch mechanische Verschiebung oder Rotation der Antennenorientierung entsprechend ausgerichtet werden kann. Eine solche mechanische Verschiebung oder Rotation der Antennenorientierung erfordert eine frei bewegliche Antennenanordnungen und zusätzlich Antriebselemente zum Verschieben oder Rotieren der Antennenanordnung, was sich als aufwändig, störungsanfällig und kostenintensiv erweist.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, die Lokalisierung möglichst einfach und platzsparend und insbesondere möglichst kostengüns tig zu gestalten. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine möglichst zuverlässig Lokalisierung bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird zumindest eine dieser Aufgaben durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Verwendung einer Empfangsantenne mit einer starren Richtcharakteristik, das heißt mit einer starren anisotropen Empfangsempfindlichkeit der Empfangsantenne, eine Lokalisierung einer Radelektronik in einem Rad des Kraftfahrzeugs möglich ist, wobei die Radelektronik ein zu empfangendes elektromagnetisches Signal ausgibt. Im Gegensatz zu bekannten Lösungen, bei denen zwar Richtantennen verwendet werden, diese jedoch mechanisch gedreht oder verschoben werden müssen, kann im erfindungsgemäßen Ansatz auf ein solches Verdrehen und Verschieben verzichtet werden. Insgesamt ergibt sich damit eine kostengünstig herstellbare und fehlerrobuste Richtantenne.

Wesentlich ist bei der vorliegenden Erfindung, dass eine geeignete Auswertung der empfangenen elektromagnetischen Signale vorgesehen ist, um die durch das Verschieben bzw. Verdrehen der Richtantenne erreichte Funktionalität, wie sie bei bekannten Lösungen erforderlich ist, zu erzielen. Dabei wird ein Pegel des empfangenen elektromagnetischen Signals mit einem vordefinierten Schwellwert verglichen. Als Ergebnis dieses Vergleichs wird die Radelektronik als in einem Rad der ersten Radgruppe angeordnet oder als in einem Rad der zweiten Radgruppe angeordnet lokalisiert.

Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, durch die Kombination einer im Wesentlichen unbeweglich, also starr mit dem Kraftfahrzeug verbundenen Richtantenne in Kombination mit der Auswerteeinrichtung durch Vergleichen eines Pegels des empfangenen, elektromagnetischen Signals mit einem vordefinierten Schwellwert eine einfache, kostengünstige, wenig aufwändige und zuverlässige Möglichkeit zum Lokalisieren einer Radelektronik in einem Kraftfahrzeug zu schaffen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Richtantenne bezogen auf die Fahrtrichtung innerhalb eines Toleranzbereichs mittig zwischen der ersten Radgruppe und der zweiten Radgruppe angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass nicht mehr eine Antennenposition notwendig ist, die näher an einer der beiden Radgruppen angeordnet ist. Hierdurch lassen sich einfachere Positionierungsmöglichkeiten der Richtantenne in dem Kraftfahrzeug realisieren. Die erste Radgruppe und die zweite Radgruppe weisen dabei einen Abstand zueinander auf. Vorzugsweise liegt der vorbestimmte Toleranzbereich maximal im Bereich des halben Abstandes. Dies bietet den Vorteil, dass die Richtantenne innerhalb eines Bereichs zwischen der ersten und zweiten Radgruppe angeordnet werden kann und sich somit die Auswertung des empfangenen Signals vereinfacht, da eine Einfallrichtung des empfangenen elektromagnetischen Signals aus einem Rad der ersten Radgruppe entgegengesetzt zu der Einfallrichtung des empfangenen elektromagnetischen Signals eines Rades der zweiten Radgruppe gerichtet sind und somit einfacher durch die Richtantenne zu trennen sind.

Vorzugsweise ist die Richtantenne als Vivaldi-Antenne (200) ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass die Richtantenne in einer herstellungstechnisch sehr einfachen Form, beispielsweise auf einer Schaltungsplatine realisiert werden kann.

Die Vivaldi-Antenne weist dabei eine Abstrahlsektion und eine Einspeisungssektion auf, wobei die Einspeisungssektion eine Schlitzleitung umfasst, die vorzugsweise einen mäanderförmigen Verlauf oder Querschnitt aufweist. Dies ermöglicht eine Realisierung einer zum Empfang des elektromagnetischen Signals in einem bestimmten Frequenzbereich geeigneten Richtantenne, die sich auf eine sehr platzsparende Weise umsetzen lässt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die erste Richtantenne eine Empfängereinrichtung zum Empfangen und Weiterleiten eines Funkfernbediensignal, welches sich von dem elektromagnetischen Signal unterscheidet, auf. Ferner ist eine Verarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten des Funkfernbediensignals vorgesehen, welche das von der Empfängereinrichtung weitergeleitete Funkfernbediensignal verarbeitet. Vorteilhafterweise an dieser Ausgestaltung ist, dass hier eine Kombination der Vorrichtung zum Lokalisieren mit einer Einrichtung zum Auswerten eines Funkfernbedienungssignals, wie beispielsweise eines Fernbedienungs-Kraftfahrzeugsschlüssels oder Ähnlichem, möglich ist. Zum einen lässt sich dadurch ein separates Anordnen der zum Empfang des elektromagnetischen Signals notwendigen Richtantenne zusätzlich zu einer für einen Empfang des Funkfernbediensignals benötigten Antenne vermeiden, was platzsparend ist. Zum anderen ist dadurch eine Positionierung in einer für den Funkempfang optimalen Lage im Kraftfahrzeug möglich.

Ferner kann die Empfängereinrichtung eine Schaltungsplatine zum Verbinden von elektronischen Bauelementen einer Empfangsschaltung für das Funkfernbediensignal aufweisen, wobei die Richtantenne in der Schaltungsplatine angeordnet ist. Dies ermöglicht eine deutliche Vereinfachung der Herstell barkeit und Anordnung einer vorstehend genannten Richtantenne, was sich somit weiter kostenreduzierend auswirkt.

In einer weiteren Ausführungsform weisen zumindest zwei Radgruppen zumindest jeweils eine Radelektronik auf. Ferner ist zumindest eine zweite, starr mit dem Kraftfahrzeug verbundene Richtantenne zum Empfangen elektromagnetischer Signale vorgesehen, wobei die weitere Richtantenne eine maximale Empfangsempfindlichkeit in eine Richtung aufweist, die zur Richtung einer maximalen Empfangsempfindlichkeit der ersten Richtantenne – innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs – entgegengesetzt ist. Schließlich ist eine Umschalteinrichtung zum Verbinden der Auswerteinrichtung entweder mit der ersten Richtantenne und/oder mit der zweiten Richtantenne vorgesehen ist, wobei die Auswerteinrichtung dazu ausgelegt ist, die Radelektronik abhängig von dem Pegel des empfangenen elektromagnetischen Signals einer der Radgruppe zuzuordnen. Der vorbestimmte Toleranzbereich, um den die zweite Richtantenne gegenüber der ersten Richtantenne entgegengesetzt angeordnet ist, beträgt beispielsweise einen Abweichungswinkel von ± 45°. Dies bietet den Vorteil einer präziseren und somit zuverlässigeren Möglichkeit zum Lokalisieren einer jeweiligen Radelektronik.

In einer anderen Ausführungsform sind bei zumindest einer Radgruppe mindestens zwei Radelektroniken vorgesehen, die jeweils Rädern, die sich bezogen auf die Fahrtrichtung auf seitlich gegenüberliegenden Seiten der Radgruppe angeordnet sind, zugeordnet sind. Ferner weist zumindest eine Richtantenne eine erste und zumindest eine zweite Teilrichtantenne auf, wobei die erste und zweite Teilrichtantenne jeweils eine unterschiedliche Hauptempfangsrichtung mit hoher Empfangsempfindlichkeit aufweisen, wobei die erste und zweite Teilrichtantennen mit ihrer jeweiligen Hauptempfangsrichtung derart ausgerichtet sind, dass sie jeweils von der entspre chenden Radelektronik des zugeordneten Rades eine innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches maximalen Pegel des von dieser Radelektronik ausgesendeten elektromagnetischen Signals empfangen. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine möglichst exakte Auswertung der empfangenen elektromagnetischen Signale ermöglicht. Insbesondere wenn die Teilrichtantennen auf eine jeweilige Haupteinfallsrichtung der von den Radelektroniken der Räder der jeweiligen Radgruppe ausgesandten elektromagnetischen Signale ausgerichtet sind, kann eine solche Ausgestaltung eine deutlich verbesserte Zuordnung der Signale zu den Radelektroniken ermöglichen, woraus eine deutlich höhere Zuverlässigkeit der ermittelten Ergebnisse resultiert, als durch eine alleinige Auswertung eines von einer Richtantenne empfangenen elektromagnetischen Signals. Weiterhin können auch Reflexionen oder Feldverzerrungen an Metallteilen des Kraftfahrzeugs ausgenutzt werden, um eine Verbesserung der Auswertbarkeit eines empfangenen Signals zu bewirken, ohne dass die Richtantenne direkt auf die das entsprechende elektromagnetische Signal aussendende Radelektronik ausgerichtet sein muss.

In einer besonderen Ausführungsform weist die Umschalteinrichtung Verbindungsmittel auf, wobei die Auswerteeinrichtung über die Verbindungsmittel nacheinander mit den einzelnen Teilrichtantennen verbindbar ist. Dies ermöglicht ein sequentielles Auslesen und Auswerten der von den Teilrichtantennen empfangenen elektromagnetischen Signale, was sich in einer Verminderung des für eine Auswertung notwendigen Aufwandes auszeichnet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Teilrichtantennen und/oder die Richtantennen baugleich ausgebildet sind, was deren Herstellungsaufwand gegenüber einer nicht-baugleichen Ausführungsform dieser Antennen deutlich verringert.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine Hauptempfangsrichtung einer maximalen Empfangsempfindlichkeit zumindest einer der Teilrichtantennen in eine geometrische Richtung mit kürzestem Abstand zu dem entsprechend zugeordnetem Rad ausgerichtet. Eine derartige Anordnung bietet den Vorteil, dass durch das Ausrichten der Teilrichtantennen die Räder besser lokalisiert werden können, als dies durch eine andere geometrische Ausrichtung möglich ist. Dies liegt insbesondere an der höheren empfangbaren Feldstärke eines elektromagnetischen Signals, wenn eine Richtantenne eine Hauptempfangsrichtung, also einer Empfangsrichtung mit maximaler Empfangsempfindlichkeit, aufweist, die direkt in die Richtung der am nächsten liegenden Räder weist.

Insbesondere kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt sein, eine Zuordnung der empfangenen elektromagnetischen Signale zu der entsprechenden, diese elektromagnetischen Signale aussendeten Radelektronik und damit zu der entsprechenden Radgruppe durch ein Vergleichen der jeweiligen Pegel dieser elektromagnetischen Signale vorzunehmen. Eine derart ausgebildete Auswerteeinrichtung bietet den Vorteil, durch das gegenseitige Vergleichen von Pegeln der unterschiedlichen Signale eine mögliche Störung der Signale zu kompensieren, da eine solche Störung sich typischerweise auf alle Signale gleichermaßen auswirkt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, eine Zuordnung der empfangenen elektromagnetischen Signale zu der entsprechenden, diese elektromagnetischen Signale aussendeten Radelektronik und damit zu der entsprechenden Radgruppe durch ein Vergleichen der jeweiligen elektromagnetischen Signale mit einem Empfangsschwellwert vorzunehmen. Hierdurch wird eine Detektion möglich, ob das Signal überhaupt von einer zu dem Kraftfahrzeug gehörenden Radelektronik ausgesandt wurde, o der ob das empfangene Signal nicht von einer Kraftfahrzeugexternen Position – beispielsweise einem anderen Kraftfahrzeug – ausgesendet wurde. Insbesondere in urbanen Ballungsgebieten mit hoher Verkehrsdichte und somit einer hohen Wahrscheinlichkeit eines in Funkreichweite zur Richtantenne auftretenden Kraftfahrzeugs mit einer Radelektronik, die ebenfalls ein entsprechendes elektromagnetisches Signal aussendet, kann durch eine solche Ausgestaltung der Auswerteeinheit eine Fehllokalisierung verhindert werden. Dies ist beispielsweise durch die Übertragung einer zusätzlichen Kennung des Kraftfahrzeugs in dem elektromagnetischen Signal durch die Radelektronik möglich.

Vorzugsweise ist die Radelektronik in dem Rad derart ausgebildet, um mit Hilfe des elektromagnetischen Signals eine Information über eine veränderbare physikalische Größe des Rades an die Auswerteinrichtung zu übertragen. Dies ermöglicht insbesondere das Übermitteln beispielsweise einer Reifendruckinformation, einer Reifentemperaturinformation, einer Beschleunigungsinformation, einer Drehzahlinformation oder Ähnliches mit Hilfe des von der Radelektronik ausgesandten elektromagnetischen Signals, ohne jedoch eine Information über die Position der entsprechenden Radelektronik zu übermitteln, da diese Position durch die Vorrichtung zum Lokalisieren erkennbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäßer Vorrichtung;
2A ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Richtantenne;
2B eine Richtcharakteristik der in 2A dargestellten Richtantenne;
2C ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Richtantenne;
3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit vier Teilrichtantennen; und
4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Lokalisieren einer Radelektronik in einem Kraftfahrzeug.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Signale – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 100 zum Lokalisieren einer Radelektronik in einem Kraftfahrzeug 102. Die Vorrichtung 100 zum Lokalisieren ist dabei in einem Kraftfahrzeug 102 angeordnet und umfasst eine Richtantenne 104 sowie eine mit der Richtantenne 104 verbundene Auswerteeinrichtung 105. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug 102 eine erste Radgruppe 106 und eine in eine Fahrtrichtung 107 des Kraftfahrzeugs 102 zur ersten Radgruppe 106 versetzte zweiten Radgruppe 108. Hierbei kann jede Radgruppe 106, 108 als eine Achse des Fahrzeugs 102 betrachtet werden (beispielsweise eine Vorderachse 106 und eine Hinterachse 108), die jeweils in Fahrtrichtung gesehen ein Rad 110 auf der linken Seite des Kraftfahrzeugs 102 und ein Rad 112 auf der rechten Seite des Kraftfahrzeugs 102 aufweist. Ferner weist jedes linksseitige Rad 110 und jedes rechtsseitige Rad 112 der ersten Radgruppe 104 und der zweiten Radgruppe 108 eine Redelektronik 114 zum Ausgeben eines elektromagnetischen Sig nals 116 an die Richtantenne 104 auf. 1 zeigt somit ein Fahrzeug mit gemeinsamen Empfänger und vier Sendeelektroniken in den Fahrzeugrädern.
Wie vorstehend bereits genannt wurde, liegt der Erfindung die Beobachtung zugrunde, dass durch geeignete Formgebung einer Empfangsantenne ihre Empfangscharakteristik anisotrop ausgebildet werden kann. 2A zeigt eine beispielhafte Ausführung einer derartigen Empfangsantenne, wobei solche richtungsempfindlichen Antennen in der Hochfrequenzliteratur beispielsweise unter dem Stichwort Vivaldi-Antennen bekannt sind. Eine derartige Vivaldi- Antenne ist beispielsweise aus dem Artikel "Improved Design of the Vivaldian Antenna" von E. Gazit, IEEE Proceedings, Vol. 135, Nr.2, April 1988, bekannt. In 2A stellt der schraffierte Bereich 202 den flächig metallisierten Bereich beispielsweise einer konventionellen Leiterplatte dar. Im metall-freien Bereich 204 bilden sich die schematisch angedeuteten elektrischen Feldlinien 206 aus. Senkrecht dazu und zur Papierebene verlaufen die (hier nicht dargestellten) entsprechenden magnetischen Feldlinien. Eine trichterähnliche geometrische Ausgestaltung 208 der metallisierten Flächen führt zur richtungsabhängigen Führung einer elektromagnetischen Welle und damit zu einer schematisch dargestellten Winkelabhängigkeit der Antennencharakteristik einer solchen Vivaldi-Antenne 200, wie sie durch die Richtcharakteristik 210 in 2B dargestellt ist.
Prinzipiell lässt sich eine Vivaldi-Antenne, wie sie in 2A dargestellt ist, in zwei Teile trennen: die eigentliche Antenne 212 und eine Einspeisung 214. Die eigentliche Antenne 212 besteht aus einer sich in Abstrahlungs- bzw. Einkopplungsrichtung trichterähnlich aufweitenden Schlitzleitung 216, die auf der Rückseite 217 (das heißt auf der der eigentlichen Antenne 212 gegenüberliegenden Seite) kurzge schlossen ist. Die Aufweitung der Schlitzleitung 216 kann dabei exponentiell, linear oder kreisförmig gestaltet werden. Die Aufgabe der Einspeisung 214 ist die Symmetrisierung des am koaxialen Anschluss anliegenden Signals zur Speisung der Schlitzleitung 216. Dies erfolgt mit einem Marchand-Balun, der den Übergang von einer Mikrostreifenleitung 218 auf einer unteren Seite der Platine zu der Schlitzleitung 216 auf der oberen Seite der Platine sichert. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass eine Vivaldi-Antenne durch einfaches Ausbilden eines metallisierten Bereiches auf einer Schaltungsplatine ausgebildet werden kann, wobei die Einspeisung durch einen entsprechenden Balun von der Unterseite der Schaltungsplatine erfolgt, während die Vivaldi-Antenne auf der Oberseite der Schaltungsplatine realisiert ist. Die geometrische Dimensionierung der Antenne (das heißt die Proportionen der Aufweitung, Breite und Länge der Schlitzleitung bzw. der Mikrostreifenleitung 218, etc.) kann applikationsspezifisch auf eine bestimmte Frequenz und eine gewünschte Richtcharakteristik angepasst werden. In 2C ist beispielhaft eine Ausbildung der Vivaldi-Antenne 200 mit einem verlängerten Schlitzleiter 216 angedeutet. Die Verlängerung kann mäanderartig fortgesetzt werden, um eine Anpassung auf vergleichsweise lange Wellenlängen bei vergleichsweise geringen Frequenzen (zum Beispiel ca. 70 cm Wellenlänge im 433 Megahertz-Band) auf eine platzsparende Weise auf der Schaltungsplatine zu ermöglichen.
Zunächst lässt sich beispielsweise die in 2C dargestellte Antenne aufgrund der für die Lokalisierung von Radelektroniken freigegebenen bzw. einsetzbaren Frequenzen verwenden, um damit die Zuordnung einer sendenden Radelektronik zu einer von zwei Radgruppen zu ermöglichen. Das an sich bekannte Verfahren unter Verwendung einer dezentral eingebauten Antenne, um die Zuordnung zu einer Achse vornehmen zu können und die Verwendung von Beschleunigungssensoren in den Radelektroniken, um eine Seitenlokalisierung zu erzielen, beschränkt den Einbau der (isotrop empfindlichen) Antenne auf im Wesentlichen zwei Positionen: deutlich weiter vorne als mittig, bzw. deutlich weiter hinten als mittig. Eine annähernd zentrale Einbaulage verbietet sich wegen des dann fehlenden Signalunterschiedes zwischen den Empfangsfeldstärken vorderer und hinterer Radelektroniken. Um den apparativen Aufwand möglichst gering zu halten, werden – soweit möglich- in Steuergeräten integrierte Antennen und Empfänger benutzt, die oftmals für weitere Fahrzeugfunktionen neben der Reifendruckkontrolle zur Verfügung stehen sollten (beispielsweise einer Fernbedien-Schlüsselfunktion). Diese weiteren Funktionen verbieten oftmals den für die Achslokalisierung der Reifendruckkontrolle den vorstehend genannten bzw. geforderten dezentralen Einbau entweder deutlich weiter vorne als mittig bzw. deutlich weiter hinten als mittig einer in Fahrtrichtung quer verlaufenden Mittenachse eines Kraftfahrzeugs.
Gegenüber dem Ansatz einer dezentral eingebauten Antenne zur Achszuordnung und der Verwendung von Beschleunigungssensoren zur Seitenlokalisierung wird im erfindungsgemäßen Ansatz eine Antenne mit einer Richtcharakteristik verwendet, wie sie beispielsweise in der 2C (und der Richtcharakteristik aus der 2B) dargestellt ist. Hierdurch wird der mögliche Einbauort einer solchen Antenne auf alle Orte im Fahrzeug erweitert, die innerhalb eines Toleranzbereiches auf einer Mittellinie des Fahrzeugs liegen. Der Toleranzbereich kann derart gewählt werden, dass die Richtantenne vorzugsweise zwischen der ersten und zweiten Radgruppe mittig angeordnet wird, das heißt dass die Richtantenne innerhalb eines Toleranzbereiches von der Hälfte des Abstandes zwischen den beiden Radgruppen um eine Mittellinie des Fahrzeugs angeordnet wird. Dieses Anordnen innerhalb des Bereiches zwischen den beiden Radgruppen sollte deshalb berücksichtigt werden, da im Falle einer Anordnung der Richtantenne außerhalb dieses Bereiches keine klare Unterscheidung der Einfallsrichtung der elektromagnetischen Signale von den Radelektroniken der Radgruppen mehr möglich ist und dies zu einer Verschlechterung der Auswertbarkeit von entsprechenden elektromagnetischen Signalen führt.
Die Richtcharakteristik der Richtantenne ermöglicht dann die Zuordnung einer Radelektronik (beispielsweise durch die Verwendung einer einfachen Diskriminatorschaltung), zur vorderen Radgruppe, das heißt Vorderachse, wenn die Antenne mit der Richtung maximaler Empfindlichkeit nach vorne weist und die empfangene Feldstärke höher als eine vorbestimmte Schwelle ist. Analoges gilt auch für die Zuordnung zur Hinterachse. Wird beispielsweise die Richtantenne derart ausgerichtet, dass die maximale Empfangsempfindlichkeit in Richtung der Hinterachse weist, kann durch einen Vergleich der empfangenen Feldstärke mit der vorherbestimmten Schwelle festgestellt werden, ob das empfangene Signal von der Hinterachse stammt, oder nicht. Der Vorteil der Verwendung einer derartigen Richtantenne mit Richtcharakteristik wie sie durch die in 2B dargestellte Richtcharakteristik wiedergegeben ist, liegt hier in der Erschließung weiterer Einbauorte im Fahrzeug. Insbesondere zentrale Einbauorte (beispielsweise im Bereich des Rückspiegels oder eines Dachsteuergerätes) werden durch die Verwendung einer solchen Richtantenne möglich. Solche zentralen Einbauorte sind als bevorzugte Einbauorte der Empfänger von beispielsweise Funkfernbedienungselementen bekannt. Zur Achslokalisierung von Radelektroniken waren sie allerdings bisher unbrauchbar aufgrund der fehlenden Zuordnenbarkeit von Radelektroniken bei der Anordnung einer Empfangsantenne in der Fahrzeugmitte. Insbesondere kommt eine Kombination einer Richtantenne (zur Lokalisierung) mit einer isotropen Antenne in einem Gerät bzw. auf einer Platine in Verbindung mit einem gemeinsamen Empfänger in Betracht, um einen sicheren Empfang der Funkfernbedienung bei gleichzeitiger Lokalisierungsfunktion der Reifendruckkontrolle zu ermöglichen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auch eine Kombination von vier (vorzugsweise baugleichen) Richtantennen als Antennensystem 300 verwendet werden, wie sie beispielsweise in 3 dargestellt sind. Die Vorzugsrichtungen der vier Antennen stehen beispielsweise jeweils paarweise in einem Winkel von 90° zueinander. Das Antennensystem 300 kann dabei beispielsweise auf einer Schaltungsplatine angeordnet sein. Die vier Richtantennen 200 können beispielsweise über einen (hier nicht dargestellten) Multiplexer mit einem Empfänger bzw. einer Auswerteeinrichtung, wie sie beispielsweise in 1 mit dem Bezugszeichen 106 dargestellt ist, verbunden werden, so dass immer nur eine Antenne mit dem Empfänger verbunden ist. Durch sequentielles Wechseln der Empfangsantennen "horcht" der Empfänger der Reihe nach in eine der vier bevorzugten Empfangsrichtungen der Anordnung (das heißt in eine der vier Hauptempfangsrichtungen oder der vier Richtungen mit der maximalen Empfangsempfindlichkeit). Die exakte Ausrichtung der Antennen 200 auf der Platine kann aber auch so auf den späteren Einbauort der Platine im Fahrzeug abgestimmt werden, dass nach dem Einbau jeweils eine der vier Antennen 200 mit ihrer Richtung maximaler Empfindlichkeit auf genau ein Rad des Fahrzeugs gerichtet ist. Dabei braucht die geometrische Richtung des Rades (gesehen vom Einbauort der Platine) nicht notwendigerweise identisch mit der Ausrichtung der maximalen Empfindlichkeit der zugeordneten Antenne sein. Diese kann vielmehr aufgrund von Fahrzeugmessungen absichtlich "fehlorientiert" gestaltet werden, um in die Richtung maximaler Feldstärke einer Sendung aus dem zugeordneten Rad ausgerichtet zu sein. Der Grund dafür sind Feldverzerrungen, die beispielsweise durch den Motor oder Karosserieteile hervorgerufen werden können und zum Teil er heblichen Abweichungen der Richtung maximaler Feldstärke von der geometrischen Richtung des Rades (das heißt den kürzesten Abstand zwischen dem Rad und der Empfangsantenne) führen können.
Bei geeigneter Ausführung der Antennenplatine ist eine Zuordnung der empfangenen Sendung durch Multiplexen der vier Antennen 200 und Auswertung zum Beispiel über einen empfangenen Signalpegel zu einem bestimmtem Rad möglich. Dabei kann der Vergleich absolut mit einer fest vorgegebenen Empfangsschwelle erfolgen (zum Beispiel um "fahrzeugeigene" von "fahrzeugfremden" Radelektroniken zu unterscheiden) oder relativ zwischen den vier verschiedenen Antennen. Im Ergebnis wird die empfangene Sendung (das heißt das empfangene elektromagnetische Signal) genau einem Rad zugeordnet und im ersteren Fall zusätzlich auf Zugehörigkeit zum eigenen Fahrzeug überprüft. Die Methoden aus dem Stand der Technik (das heißt die genauere Feldstärkenanalyse, Identifikationswerte, Vergleich mit vorgespeicherten Informationen, Beschleunigungs-, Druck- und Temperaturauswertung, Vergleich mit Raddrehzahlsensoren, etc.) können weiter verwendet werden und das Lokalisierungsergebnis verifizieren.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei erfolgt zunächst in einem ersten Schritt ein Empfangen 402 eines elektromagnetischen Signals von der Radelektronik mit Hilfe der Richtantenne. In einem hieran anschließenden Schritt folgt ein Auswerten 404 des von der Richtantenne empfangenen elektromagnetischen Signals woran anschließend in einem dritten Schritt ein Lokalisieren 406 der Radelektronik als in einem Rad der ersten Radgruppe oder in einem Rad der zweiten Radgruppe angeordnet erfolgt. Das Lokalisieren 406 erfolgt vorzugsweise auf der Grundlage des Auswertens eines Vergleichsergebnisses eines Pegels des empfangenen elektromagnetischen Signals mit einem vorgegebenen Schwellwert, um auf der Basis des Vergleichsergebnisses ein Erkennen der Radelektronik in einem ersten Rad einer ersten Radgruppe oder in einem Rad der zweiten Radgruppe zu ermöglichen.
Zusammenfassend ist somit festzustellen, dass mit einer Richtantenne die Achslokalisierung verbessert werden kann und zugleich eine Flexibilisierung bei der Wahl möglicher Einbauorte der Richtantenne im Fahrzeug möglich ist. Für vorhandene dezentrale Einbauorte wird der Signalabstand zwischen den Empfangspegeln von Radelektroniken der beiden Achsen verbessert, um eine noch genauere Unterscheidung zwischen vorne und hinten zu ermöglichen. Die Kombination mit einer isotropen Empfangsantenne in einem Gerät ermöglicht einen zentral eingebauten Funkfernbedienungsempfänger zu realisieren, der zugleich in der Lage ist, ohne weitere externe Antenne Radelektroniken bezüglich ihrer Einbauachse zu Lokalisieren. Insbesondere dadurch, dass die Richtantenne auf einer Schaltungsplatine beispielsweise des Funkfernbedienungsempfängers realisiert werden kann, lassen sich durch das Vermeiden einer zusätzlich anzubringenden Richtantenne Kosten, Platz und Aufwand einsparen, was zu einer weiteren Flexibilisierung und Verbesserung der Einsetzbarkeit einer derartigen Vorrichtung zum Lokalisieren einer Radelektronik in einem Kraftfahrzeug beiträgt.
Die Erweiterung auf vier Richtantennen ermöglicht die Realisierung einer kompletten Hochfrequenzlokalisierung (RF-Lokalisierung; RF = Radio Frequency = Hochfrequenz) ohne mechanische Antennennachführung an zentraler Einbaustelle (bei Berücksichtigung einer Kombination mit einer Funkfernbedienung) und mit geringem zusätzlichem Mehraufwand. Die vorzugsweise als Platinenantenne auszugestaltende Richtantenne ist dann sehr kostengünstig zu realisieren und kann zum Beispiel in einem Dachsteuergerät integriert werden. Die Loka lisierung erfolgt während des vorzugsweisen Funkempfangs und hat nahezu keine Konvergenzzeit. Die Lokalisierungsinformation steht dann zeitgleich mit beispielsweise den demodulierten Daten zur Verfügung, die eine Information über eine physikalische Größe des Rades bzw. des Reifens liefern können, wie beispielsweise den Reifendruck, der Reifentemperatur oder ähnlichem.

Claims

Vorrichtung (100) zum Lokalisieren einer Radelektronik (114) in einem Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Rad (110, 112) einer ersten Radgruppe (106) und mit zumindest einem Rad (110, 112) einer zweiten Radgruppe (108), wobei die zweite Radgruppe (108) bezogen auf die Fahrtrichtung (107) des Kraftfahrzeugs (102) versetzt zur ersten Radgruppe (106) angeordnet ist, mit zumindest einer ersten Radelektronik (114), die in einem Rad (110, 112) der ersten Radgruppe (106) und/oder in einem Rad (110, 112) der zweiten Radgruppe (108) angeordnet ist, und die eine Sendeeinrichtung zum Senden elektromagnetischer Signale (116) aufweist, mit einer mit dem Kraftfahrzeug (102) starr verbunden ersten Richtantenne (104) zum Empfangen des von der ersten Radelektronik (114) ausgesandten elektromagnetischen Signals (116), die in Fahrtrichtung (107) eine höhere Empfangsempfindlichkeit aufweist als quer zur Fahrtrichtung (107), mit einer Auswerteeinrichtung (105) zum Auswerten des empfangenen Signals (116) und zum Vergleichen des Pegels des empfangenen elektromagnetischen Signals (116) mit einem vorgegebenen Schwellwert, die dazu ausgelegt ist, abhängig von dem Vergleich die erste Radelektronik (114) einem Rad (110, 112) der ersten Radgruppe (106) zuzuordnen, sofern der Pegel größer als der vorgegebene Schwellwert ist, und/oder die erste Radelektronik (114) einem Rad (110, 112) der zweiten Radgruppe (108) zuzuordnen, wenn der Pegel kleiner als der vorgegebene Schwellwert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtantenne (104) bezogen auf die Fahrtrichtung (107) innerhalb eines Toleranzbereichs mittig zwischen der ersten Radgruppe (106) und der zweiten Radgruppe (108) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtantenne (104) als Vivaldi-Antenne (200) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vivaldi-Antenne (200) eine Abstrahlsektion (212) und eine Einspeisungssektion (214) aufweist, wobei die Einspeisungssektion (214) eine Schlitzleitung (216) umfasst, die einen mäanderförmigen Verlauf aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtantenne (104) eine Empfängereinrichtung zum Empfangen und Weiterleiten eines Funkfernbediensignals, welches sich von dem elektromagnetischen Signal (116) unterscheidet, aufweist, und dass eine Verarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten des Funkfernbediensignals vorgesehen ist, welche das von der Empfängereinrichtung weitergeleitete Funkfernbediensignal verarbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängereinrichtung eine Schaltungsplatine zum Verbinden von elektronischen Bauelementen einer Empfangsschaltung für das Funkfernbediensignal aufweist, wobei die Richtantenne in der Schaltungsplatine angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Radgruppen (106) zumindest jeweils eine Radelektronik (114) aufweist, dass zumindest eine zweite, starr mit dem Kraftfahrzeug (102) verbundene Richtantenne zum Empfangen elektromagnetischer Signale (116) vorgesehen ist, wobei die weitere Richtantenne eine maximale Empfangsempfindlichkeit in eine Richtung aufweist, die zur Richtung einer maximalen Empfangsempfindlichkeit der ersten Richtantenne innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs entgegengesetzt ist, und dass eine Umschalteinrichtung zum Verbinden der Auswerteinrichtung (105) entweder mit der ersten Richtantenne (104) und/oder mit der weiteren Richtantenne vorgesehen ist, wobei die Auswerteinrichtung (105) dazu ausgelegt ist, die Radelektronik abhängig von dem Pegel des empfangenen elektromagnetischen Signals einer der Radgruppe zuzuordnen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Radgruppe (106) zusätzlich zumindest ein weiteres Rad (112) aufweist, das bezogen auf die Fahrtrichtung (107) auf einer zu dem Rad (110) seitlich gegenüberliegenden Seite angeordnet ist und das eine zweite Radelektronik (114) zum Aussenden eines zweiten elektromagnetischen Signals (116) aufweist, dass zumindest eine Richtantenne (104) eine erste und zumindest eine zweite Teilrichtantenne (200) aufweist, wobei die erste und zweite Teilrichtantenne (200) jeweils eine unterschiedliche Hauptempfangsrichtung mit hoher Empfangsempfindlichkeit aufweisen, und dass die erste und zweite Teilrichtantennen (200) mit ihrer jeweiligen Hauptempfangsrichtung derart ausgerichtet sind, dass sie jeweils von der entsprechenden Radelektronik des zugeordneten Rades eine innerhalb eines vorgegebenen Tole ranzbereiches maximalen Pegel des von dieser Radelektronik ausgesendeten elektromagnetischen Signals (116) empfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung Verbindungsmittel aufweist und dass die Auswerteeinrichtung über die Verbindungsmittel nacheinander mit den einzelnen Teilrichtantennen (200) verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hauptempfangsrichtung einer maximalen Empfangsempfindlichkeit zumindest einer Teilrichtantenne (200) in eine geometrische Richtung mit kürzestem Abstand zu dem entsprechend zugeordnetem Rad (110) ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (105) dazu ausgelegt ist, eine Zuordnung der empfangenen elektromagnetischen Signale (116) zu der entsprechenden, diese elektromagnetischen Signale (116) aussendeten Radelektronik (114) und damit zu der entsprechenden Radgruppe (106) durch ein Vergleichen der jeweiligen Pegel dieser elektromagnetischen Signale (116) vorzunehmen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (105) dazu ausgelegt ist, eine Zuordnung der empfangenen elektromagnetischen Signale (116) zu der entsprechenden, diese elektromagnetischen Signale (116) aussendeten Radelektronik (114) und damit zu der entsprechenden Radgruppe (106) durch ein Vergleichen der jewei ligen elektromagnetischen Signale (116) mit einem Empfangsschwellwert vorzunehmen.