DE102005031156A1

DE102005031156A1 - Verfahren zur automatischen Initialisierung eines indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystems

Info

Publication number: DE102005031156A1
Application number: DE102005031156A
Authority: DE
Inventors: Frank Edling; Frank Dr. Schreiner; Andreas Dr. Köbe; Vladimir Dr. Koukes; Martin Dr. Grießer
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2006-02-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Initialisierung eines indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystems (DDS), welches aufgrund einer Änderung des Abrollumfangs mittels eines Vergleichs von eingelernten Referenzwerten mit laufend neu ermittelten Werten einen Druckverlust an einem Fahrzeugrad erkennt, wobei die automatische Initialisierung durchgeführt wird, wenn die neu eingelernten Werte nicht mit den bereits eingelernten Referenzwerten übereinstimmen und kein Druckverlust vorliegt. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Initialisierung eines indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystems gemäß Anspruch 1 sowie ein Computerprogramm gemäß Anspruch 9.

In modernen Fahrzeugen werden zur Verbesserung der Sicherheit vermehrt Reifendrucküberwachungssysteme eingesetzt. Aus der DE 100 58 140 A1 ist beispielsweise ein sogenanntes indirekt messendes Reifendrucküberwachungssystem (DDS) bekannt, welches aus Drehzahlinformationen (Raddrehzahl, Winkelgeschwindigkeit, Abrollumfang, etc.) der Fahrzeugräder den Reifenluftdruck bestimmt.

Aus der DE 103 00 330 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung eines Reifendruckverlusts auf Basis eines indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystems (DDS) bekannt, bei welchem unter anderem auch abgefahrene oder neue Reifen am Fahrzeug erkannt werden können. Diese Erkennung erfolgt durch einen Vergleich von aktuellen Werten mit abgespeicherten Werten („EEPROM-Analyse").

Das bekannte indirekt messende Reifendrucküberwachungssystem (DDS) schließt auf einen Druckverlust in einem Reifen, wenn sich eine relative Änderung der Abrollumfänge der Reifen zu einander ergibt. Wenn ein Druckverlust erkannt wird, erfolgt die Ausgabe einer Warnung an den Fahrer.

Bei bisher erhältlichen Reifen sind aufgrund der vorhandenen Fertigungstoleranzen die Schwankungen in Bezug auf den Abrollumfang größer als die Änderung des Abrollumfangs infolge eines Luftdruckverlusts im Reifen. Können beispielsweise die Fertigungstoleranzen zumindest für bestimmte Reifen, z. B. durch eine Reifenbindung für ein bestimmtes Fahrzeug, dahingehend verringert werden, dass die Schwankungen aufgrund der Fertigungstoleranzen wesentlich geringer als die Veränderung des Abrollumfangs aufgrund eines Luftdruckverlusts sind, so kann im Hinblick auf einen Luftdruckverlust eine absolute Warnschwelle verwendet werden. Es muss weiterhin auch sichergestellt sein, dass sich die Reifen am Fahrzeug nicht stark unterschiedlich abnutzen.

Die Änderung der Abrollumfänge ist, wie bereits gesagt, klein im Vergleich zu den Fertigungstoleranzen der Reifen. Daher muss das indirekt messende Reifendrucküberwachungssystem (DDS) Verhältniszahlen der Abrollumfänge lernen. Hierfür benötigt das System eine Initialisierung, welche dem Reifendrucküberwachungssystem (DDS) anzeigt, dass alle Reifenluftdrücke korrekt eingestellt sind und ein Lernprozess gestartet werden kann. Die Initialisierung wird bisher vom Fahrer mit einer vorzugsweise im Armaturenbrett installierten Auslöseeinrichtung, z. B. ein Taster, ein Schalter oder menügeführt, gestartet. Erfolgt keine Initialisierung, so ist mit Fehlwarnungen zu rechnen. Aus Gründen des Bedienkomforts ist es also wünschenswert, wenn das System selbst die Notwendigkeit der Initialisierung erkennt und diese durchführt. Des weiteren würden dann die Kosten für den Taster im Armaturen brett bzw. die Entwicklungskosten für die menügesteuerte Initialisierung entfallen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das bekannte Reifendrucküberwachungssystem (DDS) dahingehend zu verbessern, dass die Initialisierung des Systems automatisch durchgeführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird anhand von Figuren beschrieben. Es zeigt:
1 einen Wert DIAG aufgetragen über der Zeit t,
2 eine Veränderung des Wertes DIAG über der Zeit t aufgrund eines langsamen Druckverlusts,
3 einen Referenzwert EE_AXLE über dem Antriebsmoment M_A, und
4 einen Einfluss von unterschiedlichen Reifen auf den Referenzwert EE_AXLE.
Das indirekt messende Reifendrucküberwachungssystem (DDS) ist in der Lage, auch einen während des Stillstandes des Fahrzeugs entstandenen Luftdruckverlust zu erkennen. Auch eine Änderung der Reifenluftdrücke, beispielsweise eine Erhöhung des Reifenluftdrucks bei erhöhter Beladung des Fahrzeugs, das Auswechseln von abgenutzten oder defekten Reifen gegen Neureifen, das Vertauschen von Rädern, beispielsweise beim Wechsel der Vorderräder auf die Hinterachse und der Hinterräder auf die Vorderachse, oder der Wechsel von Som mer- auf Winterreifen wird erkannt. Hierzu werden verschiedene Werte, welche den Abrollumfang des Reifens bewerten, in einem Lernprozess eingelernt. Diese Werte repräsentieren die Raddrehzahlverhältnisse, die jeweils diagonalenweise (DIAG), seitenweise (SIDE) und achsweise (AXLE) berechnet werden. Zur Warnung hinsichtlich eines Druckverlusts erfolgt der Vergleich aktuell ermittelter Werte von DIAG, SIDE und AXLE mit den gelernten Referenzwerten. Abweichungen oberhalb einer bestimmten Schwelle werden bewarnt.
Durch eine Gradientenüberwachung der Werte wird nach kurzer Fahrt nach einem Zündungsneustart („Zündung ein") entschieden, ob eine automatische Initialisierung (Auto-Reset) aufgrund eines Reifenwechsels oder einer Druckanpassung erforderlich ist.
Hierzu wird überprüft, ob die nach dem Zündungsneustart neu ermittelten Werte, insbesondere der Wert DIAG, noch den gespeicherten Referenzwerten entsprechen. Wenn dies der Fall ist, dann wird kein Auto-Reset durchgeführt, sondern es werden, sofern notwendig, weitere Werte ermittelt. Entsprechen die neu ermittelten Werte nicht den Referenzwerten, dann erfolgt eine Bestimmung des Gradienten der Werte während der Fahrt.
Hierbei wird überprüft, ob der Gradient größer als ein zu bestimmender Schwellengradient ist. Wenn dies der Fall ist, dann wird vermutet, dass ein schleichender Druckverlust vorliegt und es erfolgt kein Auto-Reset.
Ist der Gradient kleiner als der Schwellengradient, so wurde vermutlich der Luftdruck in den Reifen verändert oder es er folgte ein Radwechsel. Zum neuen Einlernen der Referenzwerte wird daraufhin der Auto-Reset durchgeführt.
Hiernach wird die Gradientenüberwachung beendet und es wird die bekannte Überwachung hinsichtlich eines Luftdruckverlusts im Reifen durchgeführt.
Zur Bestimmung des Schwellengradienten wird im einfachsten Fall ein schleichender Druckverlust angenommen, welcher sich linear mit der Zeit ändert. In 1 ist hierzu der Wert DIAG über der Zeit t aufgetragen. Eine Warnung wird ausgegeben, wenn die Warnschwelle THR erreicht ist. Zu dem Zeitpunkt t0 ist die Zündung aus, d. h. das Fahrzeug befindet sich im Stillstand. Zum Zeitpunkt t1 wird die Zündung eingeschaltet und das Fahrzeug fährt, wodurch das indirekt messende Reifendrucküberwachungssystem (DDS) die Raddrehzahlverhältnisse auswerten kann. Zum Zeitpunkt t3 ist die Gradientenerkennung beendet. T1 beschreibt die Länge der Standzeit des Fahrzeugs zwischen dem Zustand „Zündung aus" (bzw. Fahrzeug steht) und dem Zustand „Zündung ein"(bzw. Fahrzeug fährt). T2 beschreibt die Zeit die benötigt wird um nach dem Zustand „Zündung ein" (Fahrzeug fährt) die Gradientenerkennung zu beenden. Mit D2 und D3 sind Differenzen bezeichnet, welche sich zwischen dem ermittelten Wert DIAG bei schleichendem Druckverlust (durchgezogene Linie) und einem Wert DIAG ohne schleichendem Druckverlust (gestrichelte Linie) ergibt.
Wird gemäß einer Beispielrechnung angenommen, das D3 = ¼ der Warnschwelle THR (wegen mindest Auflösbarkeit des Signals für langfristige Erkennung) beträgt, und das die Gradientenerkennung vor Erreichen der Warnschwelle abgeschlossen sein muss, d. h. D₂ + D₃ = THR, so kommt man auf folgende Zusammenhänge: D3 = ¼ THR D2 = ¾ THR T1/T2 = 3
D. h. die maximale Standzeit darf nur das 3-fache der Zeit für die Gradientenerkennung betragen. Soll beispielsweise ein Druckverlust 20 Minuten nach dem Zustand „Zündung ein" erkannt werden, so beträgt die maximal zulässige Standzeit, bei welcher die volle Systemperformance garantiert wird, 60 Minuten.
Die Zusammenhänge können also allgemein durch D3 = 1/k1 THR D2 = (1 – 1/k1) THR T2/T1 = D3/D2 = 1/k1/(1 – 1/k1)beschrieben werden. Der Schwellengradient ergibt sich aus D₃/T₂. Der tatsächliche Gradient kann beispielsweise berechnet werden, indem zwischen t₁ und t₃ n diskrete Punkte abgetastet werden und eine Regressionsgerade bestimmt wird. Aus der Berechnung der Regressionsgeraden wird ein Korrelationskoeffizient bestimmt, welcher Aufschluss darüber gibt, ob tatsächlich ein Gradient vorliegt (gute Korrelation) oder ob die einzelnen Messwerte nur stark schwanken.
Liegt ein Druckverlust mit einem sehr langsamen Gradienten (siehe 2) vor, so wird durch die Bildung von Wertepaaren aus dem Wert DIAG und der Zeit t über viele Zündungsläu fe die Bestimmung des Gradienten verbessert. Ungeachtet der Tatsache, dass zwischen den diskret abgetasteten Zeitpunkten t_i (t_i: t10, t11, t12, t13, t14,..) Zündungswechsel („Zündung ein", „Zündung aus") liegen könnten, kann man eine Flagge (Flag) setzen „Druckverlust-Gradient liegt vor, keinen Auto-Reset durchführen". Wenn der Wert DIAG in den Bereich vor t₁₀ zurückfällt, wird davon ausgegangen, dass der Luftdruck angepasst wurde, und das Flag wird zurückgenommen.
Hat ein schleichender Druckverlust während des letzten Stillstands begonnen, und der Gradient des Druckverlusts ist zu gering für die Erkennung aber die Zeit des Stillstandes war länger als die maximal zulässige Standzeit, so erfolgt eine Initialisierung (Auto-Reset), da ein Sprung im Wert DIAG beobachtet wird.
Eine Veränderung der Reifenluftdrücke aufgrund einer Beladungsänderung wird bei einem bereits eingelernten System nach einem Zündungsneustart dadurch erkannt, dass die im Speicher (EEPROM) des indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystems (DDS) abgespeicherten Referenzwerte für DIAG, SIDE und AXLE mit den nun nach dem Neustart ermittelten Werten für DIAG, SIDE und AXLE nicht übereinstimmen, sondern dass zwei Räder auf einer Achse eine gleiche Druckänderung aufweisen. Nachdem dies erkannt wurde, wird ein Auto-Reset durchgeführt um neue Referenzwerte einzulernen.
Ein gegen einen neuen Reifen ausgetauschter abgenutzter Reifen wird bei einem bereits eingelernten System aus einer EEPROM – Analyse, welche beispielsweise in der DE 103 00 330 A1 beschrieben ist, erkannt. Bei der EEPROM – Analyse werden die abgespeicherten Referenzwerten DIAG, SIDE und AXLE aus wertet. Aus dem alten EEPROM-Inhalt ist die Position eines Reifens mit abgenutztem Profil zu sehen. Erkennt man nun durch erneutes Lernen der Referenzwerte, dass kein abgenutzter Reifen mehr im Reifensatz vorhanden ist, so erfolgt ein Auto-Reset.
Wurden zwei abgenutzte Reifen auf einer Achse gegen neue Reifen ausgetauscht, so wird dies ebenfalls durch die EEPROM – Analyse erkannt. Es erfolgt wieder ein Auto-Reset, wobei nach Zündungsneustart die beiden Räder mit den neuen Reifen als langsam drehende Räder erkannt werden.
Wurden beispielsweise die Räder achsweise getauscht, Wechsel der Vorderräder an die Hinterachse und der Hinterräder an die Vorderachse, so erfolgt nach der Erkennung der Änderung der Radpositionen ein Auto-Reset um die neuen Referenzwerte einzulernen. Zur Erkennung, ob ein achsweiser Wechsel der Räder stattgefunden hat, werden zunächst drei Gleichungen aus dem eingelernten System aufgestellt: DIAG (D1, D2, D3, D4) = EE_DIAG AXLE (D1, D2, D3, D4) = EE_AXLE SIDE (D1, D2, D3, D4) = EE_SIDE
Die eingelernten Referenzwerte EE_DIAG, EE_SIDE und EE_AXLE werden hierbei aus den Werten DIAG, SIDE und AXLE, welche abhängig von den Radumfänge D1 bis D4 der einzelnen Räder sind, bestimmt.
Aus diesen drei Gleichungen werden die Radumfänge als Funktionen F2 bis F4 der eingelernten Referenzwerte bestimmt. Hierbei wird willkürlich ein Rad mit dem zugehörigen Radum fang D1 als Bezugswert verwendet, da nur die relative Änderung zu diesem einen Rad betrachtet wird. D2 = F2 (EE_DIAG, EE_SIDE, EE_AXLE, D1) D3 = F3 (EE_DIAG, EE_SIDE, EE_AXLE, D1) D4 = F4 (EE_DIAG, EE_SIDE, EE_AXLE, D1)
Nach Zündungsneustart werden neue Referenzwerte für EE_DIAG, EE_SIDE und EE_AXLE eingelernt. Eine Positionsänderung wird dadurch erkannt, dass beispielsweise die berechneten Radumfänge gleich geblieben sind, obwohl sich die Position der Radumfänge geändert hat. D2 = F4 (EE_DIAG, EE_SIDE, EE_AXLE, D1) D3 = F2 (EE_DIAG, EE_SIDE, EE_AXLE, D1) D4 = F3 (EE_DIAG, EE_SIDE, EE_AXLE, D1)
In den obigen Gleichungen sind die Funktionen F2 bis F4 identisch zu den weiter oben stehenden Gleichungen, allerdings beschreibt beispielsweise die Funktion F4 jetzt den Abrollumfang D2 und nicht mehr den Abrollumfang D4.
Auch ein Wechsel von Sommer- auf Winterreifen und umgekehrt kann erkannt werden. Beim indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystem (DDS) wird das Schlupfverhältnis von Vorder- zu Hinterachse über dem Antriebsmoment eingelernt (EE_AXLE über Momentenintervallen). In 3 ist hierzu der Referenzwert EE_AXLE über das Antriebsmoment M_A aufgetragen. Über mehrere Momentenintervalle I1 bis I6 wird der Reifendruck (Gerade 1) eingelernt. Liegt ein Druckverlust vor, so verschiebt sich Gerade 1 nach oben oder unten, hier dargestellt durch Gerade 2.
Ein Sommerreifen weist gegenüber einem Winterreifen eine andere Profilsteifigkeit auf, wobei sich die Profilsteifigkeit auch auf die Steigung der Geraden 1 bzw. 2 auswirkt. Dies ist in 4 dargestellt, wobei Gerade 1 eine typische Steigung für einen Sommerreifen, und Gerade 3 eine typische Steigung für einen Winterreifen aufweist.
Zur Erkennung, ob ein Wechsel von einem Sommer- auf einen Winterreifen oder umgekehrt stattgefunden hat, wird für das eingelernte System nach einem Zündungsneustart die Steigung der Geraden 1 bestimmt. Liegt diese innerhalb eines gewissen Toleranzbandes nahe der Steigung der abgespeicherten Geraden für den bisher verwendeten Reifentyp, dann liegt kein Reifenwechsel vor. Wird hingegen erkannt, dass sich die Steigung der Geraden 1 stark gegenüber der Steigung der abgespeicherten Geraden verändert hat, so wird darauf geschlossen, dass ein Wechsel von einem Sommer- auf einen Winterreifen oder umgekehrt stattgefunden hat, und es wird ein Auto-Reset durchgeführt.
Ist im letzten Zündungslauf eine Warnung hinsichtlich eines Luftdruckverlusts im Reifen ausgegeben worden, so wird diese Warnung im aktuellen Zündungslauf wieder ausgegeben. Ist der entlüftete Reifen, welche die Warnung hinsichtlich eines Luftdruckverlusts ausgelöst hat, wieder aufgefüllt worden, so ändert sich der Überwachungswert, z. B, der Wert DIAG, wieder in Richtung des Lernwertes. Wird dieser angepasste Reifendruck erkannt, so erfolgt ein Auto-Reset.
Im Fall des Reifenwechsels in der Werkstatt bzw. bei der Fertigung des Fahrzeugs sollte das System von außen z. B. mittels eines Diagnosetesters initialisiert werden.
Auch bei Inspektionen sollte der Reifendruck überprüft und das System von außen initialisiert werden.

Claims

Verfahren zur automatischen Initialisierung eines indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystems (DDS), welches aufgrund einer Änderung des Drehverhaltens der Reifen, insbesondere einer Änderung des Abrollumfangs, mittels eines Vergleichs von eingelernten Referenzwerten mit laufend neu ermittelten Werten einen Druckverlust an einem Fahrzeugrad erkennt, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Initialisierung durchgeführt wird, wenn die neu eingelernten Werte nicht mit den bereits eingelernten Referenzwerten übereinstimmen und kein Druckverlust vorliegt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient der neu eingelernten Werte bestimmt wird, wenn die neu eingelernten Werte nicht mit den bereits eingelernten Referenzwerten übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Initialisierung durchgeführt wird, wenn der Gradient der neu eingelernten Werte kleiner als ein vorher festgelegter Schwellengradient ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Initialisierung durchgeführt wird, wenn zwei Räder einer Achse eine gleiche Druckänderung aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Initialisierung durchgeführt wird, wenn mittels einer EEPROM-Analyse erkannt wird, dass zumindest ein abgenutzter Reifen gegen einen neuen Reifen ausgetauscht wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Initialisierung durchgeführt wird, wenn mittels einer EEPROM-Analyse erkannt wurde, dass die Räder am Fahrzeug vertauscht worden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Initialisierung durchgeführt wird, wenn ein Wechsel von einem Sommer- auf einen Winterreifen, oder umgekehrt, stattgefunden hat, wobei dies durch Auswertung des Schlupfverhältnisses von Vorder- zu Hinterachse (EE_AXLE) über dem Antriebsmoment (M_A) erkannt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach auffüllen eines entlüfteten Reifens die Initialisierung durchgeführt wird.
Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Algorithmus definiert, welcher ein Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.