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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch
1, sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 5.
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Eine
zuverlässige Überwachung
des Reifenluftdrucks ist für
die Sicherheit des Fahrzeuges von großer Bedeutung. Es existieren
verschiedene Ansätze,
wie die Reifendrucküberwachungssysteme
realisiert werden können.
Die ersten basieren auf einer direkten Druckmessung im Reifen (TPMS).
Solche, z. B. aus der
DE
199 38 431 C2 bekannten, direkt messenden Reifendrucküberwachungssysteme
(TPMS) überwachen
den Reifenluftdruck an allen Rädern
mittels in oder an den Fahrzeugrädern
bzw. Reifen angebrachten Druckmodulen. Hierbei messen die Druckmodule
den jeweiligen Reifenluftdruck oder einen dem Reifenluftdruck proportionalen
Wert. Üblicherweise
werden die von den Druckmodulen gemessenen Reifenluftdrücke von
mit den Druckmodulen verbundenen Sendern an einen oder mehrere am
Fahrzeug angeordnete Empfänger
mit einer nachgeschalteten Auswerteeinheit gesendet. Durch diese
direkte Messung ist das System (TPMS) unabhängig von den Reifeneigenschaften
(Reifendurchmesser, Reifenbreite, Sommer-/Winterreifen, etc.). Das
direkt messende Reifendruck überwachungssystem
(TPMS) kann einen Reifenluftdruckverlust daher mit einer hohen Genauigkeit
bzw. engen Erkennungsschwellen erkennen. Nachteilig an diesem System
(TPMS) ist, dass zusätzliche Einrichtungen
wie z. B. Druckmodule, Sende- und Empfangseinrichtungen, Auswerteeinheit,
etc. benötigt
werden, wodurch dieses System (TPMS) teuer und, aufgrund der Vielzahl
der zusätzlichen
Einrichtungen, fehleranfällig
ist.
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Ein
weiteres, auf einer indirekten Druckmessung basierendes System,
beispielsweise in
DE
100 58 140 A1 beschrieben, wertet zur Erkennung eines Druckverlustes
die Raddrehzahlen oder den Raddrehzahlen proportionale Größen der
einzelnen Räder
aus. Solche indirekt messenden Reifendrucksysteme sind billig und zuverlässig, da
sie meist die bereits in den Fahrzeugen vorhandenen Raddrehzahlsensoren
eines Anti-Blockier-Systems
(ABS) zur Ermittlung der Raddrehzahlen benutzen. Nachteilig an diesem
System ist, dass die Raddrehzahlen stark von den Reifeneigenschaften
abhängig
sind. Um auch bei unterschiedlichen Reifen, z. B. beim Wechsel von üblicherweise
breiten Sommerreifen auf schmalere Winterreifen, keine den Fahrzeugführer irritierenden
Fehlwarnungen zu erzeugen, werden die Erkennungsschwellen hinsichtlich
eines Reifenluftdruckverlustes weiter gewählt. Hierdurch wird dem Fahrzeugführer ein
Reifenluftdruckverlust allerdings erst relativ spät angezeigt.
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Ferner
sind z. B. aus
DE
100 60 392 A1 auch kombinierte Systeme bekannt, welche
sowohl ein direkt messendes Reifendrucküberwachungssystem als auch
ein indirekt messendes Reifendrucküberwachungssystem aufweisen.
In solchen kombinierten Systemen wird beispielsweise das indirekt
messende Reifendrucküberwachungssystem
dazu benutzt, um die Druckmo dule in den Rädern einer Einbauposition,
z. B. Druckmodul „1" befindet sich an
der Einbauposition „Rad
vorne links"; Druckmodul „2" befindet sich an
der Einbauposition „Rad
hinten rechts",
etc., zuzuweisen.
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Aufgabe
der Erfindung ist, es ein Verfahren bereitzustellen, welches das
indirekt messende Reifendrucküberwachungssystem
in einem kombinierten System dahingehen verbessert, dass eine Anpassung
der Erkennungsschwellen abhängig
von den Reifeneigenschaften erfolgt, wodurch dem Fahrzeugführer ein
Reifenluftdruckverlust frühzeitig
angezeigt wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
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Normalerweise
ist die Gummimischung von Sommerreifen härter als die Gummimischung
von Winterreifen, d. h., dass Sommerreifen eine höhere Steifigkeit
der Gummimischung aufweisen als Winterreifen. Aus diesem Grund zeigen
Sommerreifen größere Änderungen
des Reifenabrollumfangs bei einer Druckänderung als Winterreifen. Bei
sogenannten Breitreifen ist ebenfalls die Änderung des Reifenabrollumfangs
bei einer Druckänderung
größer als
bei schmalen Reifen.
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Erfindungsgemäß werden
unter dem Begriff „Raddrehzahlsignal" sowohl die Raddrehzahl
an sich, als auch von der Raddrehzahl abhängige Größen, wie beispielsweise die
Radgeschwindigkeit oder der Abrollumfang des Rades, verstanden.
Ferner soll unter dem Begriff „Raddrehzahlsignal" auch eine Zeit verstanden
werden, welche benötigt
wird, um einen bestimmten Weg, beispielsweise ein Weg, welcher ein
oder mehreren Radumdrehungen entspricht, zurückzulegen. Dieser Weg kann
auch von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig sein, indem bei unterschiedlichen
Fahrzeuggeschwindigkeiten unterschiedliche Zeiten für identische
oder verschiedene Wege als Grundlage für die Berechnung verwendet
werden. Beispielsweise wird bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von
50 km/h die Zeit gemessen, welche für zwei Radumdrehungen benötigt wird,
während
bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 100 km/h die Zeit gemessen
wird, welche für
fünf Radumdrehungen
benötigt
wird.
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Unter
dem Begriff „Beiwert
k" soll erfindungsgemäß ein Wert
verstanden werden, welcher die Reifeneigenschaften, wie z. B. Reifendurchmesser,
Reifenbreite, Sommer-/Winterreifen, etc., eines oder mehrerer Fahrzeugreifen
beschreibt. Der Beiwert kVL steht hierbei
für die
Reifeigenschaften des Rades vorne links, der Beiwert kVR für die Reifeneigenschaften
des Rades vorne rechts, der Beiwert kHL für die Reifeneigenschaften des
Rades hinten links und der Beiwert kHR für die Reifeneigenschaften
des Rades hinten rechts.
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Vorzugsweise
wird der Beiwert k aus der Raddrehzahl n, insbesondere der relativen
Raddrehzahländerung Δn/n, und
dem direkt gemessenen Reifenluftdruck P, insbesondere der relativen
Reifendruckänderung ΔP/Psoll, bestimmt.
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Ganz
besonders bevorzugt erfolgt die Bestimmung des Beiwertes k durch
eine lineare Funktion, in welcher im wesentlichen die relative Raddrehzahländerung Δn/n gleich
dem Produkt aus dem Beiwert k und der relativen Reifendruckänderung ΔP/Psoll ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erfolgt die Einstellung des Sollreifenluftdrucks Psoll durch
den Fahrzeugführer.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird mittels des direkt messenden Reifendrucküberwachungssystems (TPMS) überprüft, ob der
Sollreifenluftdruck Psoll eingestellt ist.
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Vorteilhafterweise
wird das erfindungsgemäße Verfahren
durch das manuelle Betätigen,
bevorzugt durch den Fahrzeugführer,
einer Auslöseeinrichtung
gestartet. Bevorzugt handelt es sich bei der Auslöseeinrichtung
um einen Schalter oder Taster.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
gehen aus den Unteransprüchen
hervor. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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Bei
dem indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystem werden Informationen über die
Radgeschwindigkeiten bzw. die Abrollumfänge der Räder durch Auswertung von Raddrehzahlsensoren
ermittelt. Diese Raddrehzahlsensoren sind in vielen modernen Fahrzeugen
bereits verbaut um z. B. Raddrehzahlinformationen für ein Anti-Blockier-System
(ABS) bereitzustellen. Die Änderung
des Radabrollumfangs hängt
hierbei von dem Reifenluftdruck und von den Reifeneigenschaften
(Reifendruchmesser, Reifenbreite, Gummigemischeigenschaften, Karkassensteifigkeit
etc.) ab. Durch die Betrachtung und Auswertung der Abrollumfänge der
Räder werden
Kriterien für
einen Reifenluftdruckverlust festgelegt. Hierzu sind u. a. Erkennungsschwellen notwendig
bei deren Über-
bzw. Unterschreitung auf einen Reifenluftdruckverlust erkannt wird.
Die Erkennungsschwellen sind hierbei abhängig von den Reifeneigenschaften
bzw. dem auf den Rädern
mon tierten Reifentyp. Die Erkennungsschwellen und die Empfindlichkeit
des indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystems werden so
angepasst, dass einerseits ein Reifenluftdruckverlust in allen für das Fahrzeug
zugelassenen Reifentypen erkannt wird, und anderseits keine Fehlwarnungen
gegeben werden. Diese Anpassung erfolgt durch Auswertung der Messergebnisse
eines oder mehrerer Druckmodule des direkt messende Reifendrucküberwachungssystems
(TPMS).
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Das
indirekt messende Reifendrucküberwachungssystem
basiert, wie oben gesagt, auf Raddrehzahlsensoren. Diese Raddrehzahlsensoren
sind fest einem Rad (Rad vorne links, Rad vorne rechts, Rad hinten
links, Rad hinten rechts) zugeordnet. Hierdurch ist bekannt, von
welchem Rad die betreffende Drehzahlinformation (z. B. n
VL: Drehzahl des Rades vorne links) stammt.
Weiterhin sind bereits Verfahren bekannt (z. B. aus
DE 100 60 392 A1 ), um auch
die in oder an den Rädern
angebrachten Druckmodule des direkt messenden Reifendrucküberwachungssystems
(TPMS) zu lokalisieren. Durch diese bekannten Verfahren können direkt gemessene
Reifenluftdrücke
einem Rad zugeordnet werden (z. B. P
VL:
Reifenluftdruck des Rades vorne links).
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Bei
dem beispielgemäßen Verfahren
werden die folgenden Schritte durchgeführt:
- 1.
Erfassen von Raddrehzahlsignalen n der Fahrzeugräder,
- 2. Erfassen von direkt gemessenen Reifenluftdrücken P,
- 3. Einlernen mindestens eines Referenzwerts in Abhängigkeit
der erfassten Raddrehzahlsignale n bei einem vorgegebenen Sollreifenluftdruck
Psoll.
- 4. Ermitteln eines Beiwerts k, welcher die Reifeneigenschaften
der Fahrzeugreifen beschreibt, aus Raddreh zahländerungen Δn bei einer Reifenluftdruckänderung ΔP, und
- 5. Bestimmen einer reifeneigenschaftsabhängigen Erkennungsschwelle S
zur verbesserten Erkennung eines Reifenluftdruckverlustes aus dem
ermittelten Beiwert k, einem festgelegten kritischen Reifenluftdruckverlust ΔPkrit, welcher einen Reifenluftdruckwert beschreibt
bei dessen Unter- bzw. Überschreitung
eine Warnung hinsichtlich eines Reifenluftdruckverlustes an den
Fahrzeugführer
ausgegeben werden soll, und einem vorgegebenen Sollreifenluftdruck
Psoll.
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Zur
Durchführung
des beispielgemäßen Verfahrens
ist es notwendig, dass alle Reifen des Fahrzeugs den vorgeschriebenen
Sollreifenluftdruck, z. B. 2,0 bar, aufweisen. Hierzu wird beispielsweise
jeder Reifen manuell, z. B. durch den Fahrzeugführer, auf den vom Fahrzeughersteller
vorgeschriebenen Sollreifenluftdruck gebracht (z. B. P
sollVL =
P
sollVR = P
sollHL =
P
sollHR = 2,0 bar). Alternativ kann auch
der vorliegende Reifenluftdruck von dem direkt messenden Reifendrucküberwachungssystem
(TPMS) dahingehend überprüft werden,
ob der vorliegende Reifenluftdruck dem Sollreifenluftdruck entspricht.
Anschließend
wird das beispielgemäße Verfahren
z. B. durch die Betätigung
eines Resettasters gestartet. In der sogenannten Einlernphase werden
die Referenzwerte, z. B. DIAG, SIDE, AXLE des indirekt messenden
Reifendrucküberwachungssystems
aus den Raddrehzahlen n eingelernt und abgespeichert.
n
VL, n
VR, n
HL, n
HR sind die
Raddrehzahlen der Räder „Vorne
Links", „Vorne
Rechts", „Hinten
Links" und „Hinten Rechts" bei einem Sollreifenluftdruck
P
soll.
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Nach
Abschluss der Einlernphase werden die Änderungen mindestens eines
Referenzwerts, z. B. ΔDIAG
bezüglich
des eingelernten Wertes ermittelt, z. B.:
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Hierbei
hängen
die einzelnen Raddrehzahländerungen Δn im wesentlichen
von der Reifenluftdruckänderungen ΔP der zugehörigen Räder ab.
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Die
Raddrehzahländerungen Δn sind klein
und in einer ersten Näherung
den Druckänderungen ΔP proportional:
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Δ/P
soll – (P
ist – P
soll)/P
soll, (z.
B. Δ
VL/P
sollVL = (P
istVL – P
sollVL)/P
sollVL;
mit P
istVL: gemessener Istreifenluftdruck vom
Rad vorne links; P
sollVL: beim Lernen eingestellter
Sollreifenluftdruck vom Rad vorne links). Die Änderung des Referenzwertes
(z. B. ΔDIAG)
ist eine lineare Kombination der Druckänderungen, z. B.:
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Nach
N Reifendruckänderungen
sind im System N Referenzwerte, hier ΔDIAG-Werte, und N ΔP/P
soll-Werte vorhanden. Auf der Basis der Regressionsmethode
(Methode der kleinsten Quadrate) werden die Beiwerte k
VL,
k
VR, k
HL, k
HR kalkuliert. Je größer N ist, desto genauer werden
die Beiwerte k
VL, k
VR,
k
HL, k
HR kalkuliert,
deswegen werden die Beiwerte k
VL, k
VR, k
HL, k
HR nach jeder neuen Reifenluftdruckänderung
neu berechnet. Wenn die Beiwerte k
VL, k
VR, k
HL, k
HR für
jedes Rad separat ermittelt wurden, wurden die Erkennungsschwellen
S für das
indirekt messende Reifendrucküberwachungssystem
abhängig
von den Beiwerten k
VL, k
VR, k
HL, k
HR für jedes
Rad bestimmt. Hierzu wird ein kritischer Reifenluftdruckverlust ΔP
krit, z. B. ΔP
krit =
0,5 bar, oder z. B. ΔP
krit/P
soll = 25%,
definiert, bei dessen Überschreitung
eine Warnung an den Fahrzeugführer
gegeben werden soll. In diesem Beispiel wurde von einem Sollreifenluftdruck
von P
soll = 2,0 bar ausgegangen, und es soll
somit bei Unterschreitung eines Istreifenluftdrucks von P
ist = P
soll – ΔP
krit = 2,0 bar – 0,5 bar = 1,5 bar eine Warnung
ausgegeben werden. Unter Berücksichtigung
der Gleichung (4) ergibt sich somit zumindest ein kritischer Referenzwert,
hier (ΔDIAG
krit)
xy, für das Rad „xy" von:
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Da
bei Überschreitung
des kritischen Referenzwerts, hier ΔDIAGkrit,
der Fahrzeugführer
gewarnt werden soll, folgt somit für die Erkennungsschwelle S
für das
Rad „xy": Sxy < |(ΔDIAGkrit)xy| (6)
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Wenn
alle Räder
gleiche oder fast gleiche Eigenschaften aufweisen, kann das Annäherungsverhältnis benutzt
werden: k ≈ kVL ≈ kVR ≈ kHR ≈ kHL (7)
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Wenn
die Räder
unterschiedliche Beiwerte aufweisen, so wird ein aus den unterschiedlichen
Beiwerten gemittelter Beiwert für
die weiteren Berechnungen verwendet.
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Aus
den Gleichungen (6) und (7) lässt
sich somit die Erkennungsschwelle S des indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystems
unter Berücksichtigung
der Reifeneigenschaften (dargestellt durch den Beiwert k) bestimmen:
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Bei
manchen Fahrzeugtypen besteht auch die Möglichkeit, dass der Reifentyp
(z. B. Sommer-, Winter-, oder Ganzjahresreifen) und die Reifendimensionen
(z. B. Breite, Höhe,
Felgendurchmesser) über
eine spezielle Funktion einer Multifunktionsanzeige oder in der
Werkstatt z. B. über
die Fahrzeugsdiagnose eingegeben werden können. Diese Informationen (Reifentyp,
Reifendimensionen) können
dem indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystem übermittelt
werden. Aufgrund dieser Informationen passt das indirekt messende Reifendrucküberwachungssystem
die Erkennungsschwellen hinsichtlich eines Reifendruckverlusts im Hinblick
auf den vorliegenden Reifentyp und die Reifendimensionen an.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, die Informationen über den Reifentyp und die Dimensionen
von einer eingebauten Einheit im Reifen, z. B. von einem magnetischen
Barcodeträger
oder von einer Sendeeinheit, z. B. einem Transponder, auszulesen.
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Die
Erkennungsschwellen und andere Parameter von Reifendruckkontrollsystemen
können
abhängig von
den übermittelten
Reifenparametern kalkuliert werden. Beispielsweise wird die Erkennungsschwelle
S nach folgender Gleichung bestimmt: S
= S0·A·B (9) mit
S0: Normalerkennungsschwelle, welche eine
Erkennungsschwelle für
einen festgelegten Reifentyp mit festgelegten Dimensionen beschreibt,
A:
eine Funktion des Reifentyps (Winterreifen, Sommerreifen, Ganzjahresreifen
u. s. w.), B: eine Funktion der Reifendimensionen (z. B. Breite).
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, eine Datenbank der Reifen und der zugehörigen Parameter des
Reifendrucküberwachungssystems
in einem Fahrzeugsteuergerät,
beispielsweise in der elektronischen Bremsensteuereinheit (ECU),
abzuspeichern.
