DE102005034958A1 - Method associating signals from tire monitoring modules, with individual wheels of vehicle including spare, evaluates doppler shift of signals received - Google Patents

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    • B60C23/0416—Automatically identifying wheel mounted units, e.g. after replacement or exchange of wheels allocating a corresponding wheel position on vehicle, e.g. front/left or rear/right

Abstract

Doppler effect is evaluated, to associate each tire module (1-4) with its respective wheel position on the vehicle. There are four stages. In the first, the doppler shift of signals from each module is determined. Each module also transmits an identification number (ID) to the vehicle receiver (5). This ID is unique to each wheel position. The second stage associates the shifts with the IDs, storing the results in memory. In a third stage, the maximum- or averaged shift is determined for each tire module signal. In the final stage, an angle (aj) is associated with each tire module. The module with the greatest shift is associated with the most acute angle. The angles are linked individually with the wheel positions (i.e. the integer j relates to front left or right, rear left or right). Relevant tire information recorded is: pressure, temperature and age. The vehicle receiver is located such that between it and each wheel position, there is a different angle aj. An independent claim is also included for a computer program product.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zuordnungsverfahren für Reifenmodule in Reifenluftdrucküberwachungssystemen von Kraftfahrzeugen gemäß Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 9.The The invention relates to an allocation method for tire modules in tire air pressure monitoring systems of motor vehicles according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a computer program product according to claim 9th

In modernen Kraftfahrzeugen werden vermehrt Reifenluftdrucküberwachungssysteme zur Erfassung des Reifenluftdrucks verwendet. Es hat sich gezeigt, dass viele Unfälle, bei denen ein Reifenschaden die Ursache war, auf einen falschen Reifenluftdruck zurückzuführen sind. Daher ist eine Überwachung des Reifenluftdrucks im Hinblick auf die Sicherheit der Fahrzeuginsassen ein wesentlicher Aspekt bei modernen Kraftfahrzeugen.In modern motor vehicles are increasingly tire air pressure monitoring systems used to detect the tire inflation pressure. It has shown, that many accidents, where a puncture was the cause, on a wrong Tire pressure are attributed. Therefore, a surveillance tire inflation pressure with regard to the safety of the vehicle occupants an essential aspect of modern motor vehicles.

Bei sogenannten direkt messenden Reifenluftdrucküberwachungssystemen mit lediglich einer Empfangsantenne, wie beispielsweise aus der DE 199 15 999 C2 bekannt, ist die Zuordnung der einzelnen Reifenmodule zu den Radpositionen (Rad vorne links, Rad vorne rechts, Rad hinten links und Rad hinten rechts) ein zentrales Thema, da nicht nur angezeigt werden soll, dass ein Druckverlust im Reifen vorliegt, sondern es soll dem Fahrer auch angezeigt werden, an welcher Radposition der Druckverlust vorliegt.In so-called direct measuring tire air pressure monitoring systems with only one receiving antenna, such as from DE 199 15 999 C2 is known, the assignment of the individual tire modules to the wheel positions (front left wheel, front right wheel, rear left wheel and rear right wheel) is a key issue, since not only should be displayed that there is a pressure drop in the tire, but it is the Driver are also displayed at which wheel position the pressure loss exists.

Aus der DE 199 26 616 C2 ist ein Verfahren zur Durchführung einer Zuordnung von Reifendruckkontrollvorrichtungen eines Reifendruckkontrollsystems zu den Radpositionen eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Zuweisung einer Radposition erfolgt hierbei über einen vorab bekannten Phasenwinkel zwischen einer Empfangsantenne des Reifendruckkontrollsystems und den einzelnen Reifendruckkontroll vorrichtungen in jedem Fahrzeugrad. Dieses Verfahren ist allerdings sehr aufwändig.From the DE 199 26 616 C2 a method for performing an assignment of tire pressure monitoring devices of a tire pressure monitoring system to the wheel positions of a motor vehicle is known. The assignment of a wheel position takes place here via a previously known phase angle between a receiving antenna of the tire pressure monitoring system and the individual tire pressure monitoring devices in each vehicle. However, this process is very complicated.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Zuordnungsverfahren für Reifenmodule in Reifenluftdrucküberwachungssystemen von Kraftfahrzeugen bereitzustellen.Therefore It is an object of the invention, a simple assignment method for tire modules in tire air pressure monitoring systems of motor vehicles.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Zuordnungsverfahren nach Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by the Allocation method according to claim 1 solved.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Zuordnungsverfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wir im Folgenden anhand von Figuren beschrieben.Further preferred embodiments the assignment method according to the invention emerge from the dependent claims. The invention will be described below with reference to figures.

Es zeigt.It shows.

1 ein Reifenluftdrucküberwachungssystem, und 1 a tire air pressure monitoring system, and

2 eine Detailansicht eines Kraftfahrzeugreifen mit einem Reifenmodul. 2 a detailed view of a motor vehicle tire with a tire module.

1 zeigt ein Reifenluftdrucküberwachungssystem in einem Kraftfahrzeug. Hierbei ist in oder an jedem Kraftfahrzeugrad VL, VR, HL, HR ein Reifenmodul 1, 2, 3, 4 angeordnet. Jedes Reifenmodul 1, 2, 3, 4 umfasst hierbei eine Reifenluftdruckerfassungseinrichtung (Drucksensor) und eine Sendeeinrichtung zur Übermittlung der Reifeninformationen (Reifenluftdruck, ggf. Reifentemperatur, Reifenalter etc.) und einer radindividuellen Identifikationsnummer (ID) an einen Empfänger 5. Dieser Empfänger 5 ist fahrzeugfest montiert und übermittelt die von den Reifenmodulen 1, 2, 3, 4 empfangenen Reifeninformationen an den Fahrer und ggf. an weitere Fahrzeugsysteme. Der Empfänger 5 ist hierbei so am Fahrzeug montiert, dass er zu jedem Fahrzeugrad VL, VR, HL, HR einen unterschiedlichen Abstand aufweist. Dieser unterschiedliche Abstand wird durch die Winkel α1,α2, α3, α4 zwischen den Reifenmodulen 1, 2, 3, 4 und dem Empfänger 5 bezogen auf Parallelen zur Fahrzeuglängsachse ausgedrückt. 1 shows a tire air pressure monitoring system in a motor vehicle. Here, in or on each vehicle wheel VL, VR, HL, HR is a tire module 1 . 2 . 3 . 4 arranged. Every tire module 1 . 2 . 3 . 4 in this case comprises a tire air pressure detection device (pressure sensor) and a transmitting device for transmitting the tire information (tire air pressure, possibly tire temperature, tire age, etc.) and a wheel-specific identification number (ID) to a receiver 5 , This receiver 5 is fixed to the vehicle and transmits those from the tire modules 1 . 2 . 3 . 4 received tire information to the driver and possibly other vehicle systems. The recipient 5 is here mounted on the vehicle so that it has a different distance to each vehicle VL, VR, HL, HR. This different distance is determined by the angle α 1 , α 2 , α 3 , α 4 between the tire modules 1 . 2 . 3 . 4 and the receiver 5 expressed in terms of parallels to the vehicle's longitudinal axis.

In 2 ist eine Detailansicht des Kraftfahrzeugreifens VL mit dem Reifenmodul 1 dargestellt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Umfangsgeschwindigkeit vrad des Rades 1 kann hierbei in eine in Fahrzeugrichtung gerichtete Geschwindigkeitskomponente vx, und in eine zur Fahrbahn gerichtete Geschwindigkeit vy unterteilt werden. Die beiden Geschwindigkeitskomponenten können auch auf bekannte Weise durch eine Winkelfunktion in Abhängigkeit eines Winkels β und der Umfangsgeschwindigkeit vrad des Rades 1 ausgedrückt werden.In 2 is a detailed view of the motor vehicle tire VL with the tire module 1 shown. The vehicle speed or the peripheral speed v rad of the wheel 1 can in this case be divided into a forward vehicle direction velocity component v x, and in a directed to the road speed v y. The two speed components can also in a known manner by an angular function as a function of an angle β and the peripheral speed v rad of the wheel 1 be expressed.

Wie bereits einleitend gesagt, benötigen Reifenluftdrucküberwachungssysteme mit einer Zentralantenne eine Information, an welcher Radposition sich welches Reifenmodul 1, 2, 3, 4 befindet. Ohne diese zusätzliche Information kann das Reifenluftdrucküberwachungssystem nur eine Reifendruckanzeige, oder nur eine Minderdruckwarnung, ohne Positionsangabe erzeugen. Befindet sich ein Ersatzrad mit montiertem Reifenmodul im Wagen, kann das Reifenluftdrucküberwachungssystem nicht zwischen einem Reifenluftdruckverlust an einem rotierenden Rad und einem Reifenluftdruckverlust im Ersatzrad unterscheiden. Eine bekannte Lösung ist, 4 Antennen in den Radkästen zu montieren, die dann anhand der Feldstärke das zugehörige Reifenmodul erkennen. Die „4 Antennen-Lösung" ist jedoch aus wirtschaftlichen Gründen nicht zu bevorzugen.As already stated, tire air pressure monitoring systems with a central antenna need information on which wheel position which tire module is 1 . 2 . 3 . 4 located. Without this additional information, the tire air pressure monitoring system can only produce a tire pressure indication, or only a low pressure warning, without position indication. When a spare tire with mounted tire module is in the car, the tire air pressure monitoring system can not distinguish between a tire air pressure loss on a rotating wheel and a tire air pressure loss in the spare wheel. A known solution is to mount 4 antennas in the wheel arches, which then recognize the associated tire module based on the field strength. However, the "4 antenna solution" is not preferable for economic reasons.

Das hier beschriebene Zuordnungsverfahren ist in der Lage, bei einem Reifenluftdrucküberwachungssystem mit nur einer Zentralantenne zwischen rotierenden Rädern und Ersatzrad zu unterscheiden und die Radposition bei der Reifendruckanzeige mit auszugeben.The assignment procedure described here is able to distinguish between a rotating tire and spare tire in a tire air pressure monitoring system with only one central antenna and to output the wheel position in the tire pressure display.

Hierzu wird der sogenannte „Dopplereffekt" verwendet, welcher folgendes Phänomen beschreibt:
Bewegt sich ein Körper, der ein Signal mit der Frequenz f0 abstrahlt, mit einer Geschwindigkeit v auf einen zu ihm relativ stehenden Empfänger zu, dann ergibt sich (vom Empfänger aus gesehen) eine gemessene Frequenz f wie folgt:

Figure 00040001

c:
Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals, 3·108m/s
For this purpose, the so-called "Doppler effect" is used, which describes the following phenomenon:
If a body radiating a signal of frequency f 0 is traveling at a speed v to a receiver which is relatively close to it, a measured frequency f results (as seen from the receiver) as follows:
Figure 00040001
c:
Propagation speed of the signal, 3 · 10 8 m / s

Entsprechend gilt für den sich entfernenden Körper:

Figure 00040002
Similarly, for the departing body:
Figure 00040002

Im Fahrzeug sind Empfänger und Sender nicht auf einer Linie, daher müssen noch die Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Empfängers und der (realen) Ausbreitungsrichtung des Signals mit einbezogen werden. Die geometrischen Verhältnisse sind vereinfacht aus 1 entnehmbar.In the vehicle receiver and transmitter are not in line, so the angles between the direction of movement of the receiver and the (real) propagation direction of the signal must be included. The geometric relationships are simplified 1 removable.

Die effektiven Geschwindigkeiten vi ergeben sich damit zu (i = Radnummer): vi = cos(αi)·vrad The effective velocities v i thus result in (i = wheel number): v i = cos (α i ) · V wheel

Daraus folgt für die einzelnen Frequenzen fi:

Figure 00040003
It follows for the individual frequencies f i :
Figure 00040003

Es ist also für jede Radposition eine vom Winkel und der Radgeschwindigkeit abhängige Frequenzverschiebung zu berechnen.It is for each wheel position is dependent on the angle and the wheel speed frequency shift to calculate.

Der Winkel ist aus der Fahrzeuggeometrie bestimmbar bzw. kann durch Messung des realen Signalausbreitungsweges bestimmt werden. Die Geschwindigkeit vrad ist die Umfangsgeschwindigkeit des Rades, die durch die ABS-Drehzahlsensoren erfasst werden kann.The angle can be determined from the vehicle geometry or can be determined by measuring the real signal propagation path. The speed v rad is the peripheral speed of the wheel that can be detected by the ABS speed sensors.

Durch die Rotation des Rades ist die Geschwindigkeit sinusförmig moduliert, so auch die Frequenzvariation (2). Es gilt: vx = vrad·sin(β) = vrad·sin(ωt) = vrad·sin(vrad/rdyn·t)

ω:
Radwinkelgeschwindigkeit
t:
Zeit
vx:
Relativbewegung zwischen Sender im Rad und Empfänger im Fahrzeug
rdyn:
Dynamischer Abrollumfang des Rades
Due to the rotation of the wheel, the velocity is sinusoidally modulated, as well as the frequency variation ( 2 ). The following applies: v x = v wheel · Sin (β) = v wheel · Sin (ωt) = v wheel * Sin (v wheel / r dyn · T)
ω:
wheel angular
t:
Time
vx :
Relative movement between transmitter in the wheel and receiver in the vehicle
r dyn :
Dynamic rolling circumference of the wheel

Ein Problem bei der Erkennung der Modulation der Frequenzvariation kann sich jedoch ergeben, wenn das Reifenmodul nur auf Teilstücken einer Umdrehung sendet. Dann kann es sein, dass man im schlimmsten Fall gar keine Frequenzvariation beobachtet (Reifenmodul bewegt sich gerade senkrecht nach unten). Hier müsste man dann mit Maximalwerten in der Frequenzvariation arbeiten, die dem jeweiligen Reifenmodul zugeordnet werden.One Problem in detecting the modulation of the frequency variation can However, arise when the tire module only on sections of a Turn sends. Then it may be that in the worst case scenario no frequency variation observed (tire module is moving straight down). Here you would then with maximum values work in the frequency variation corresponding to the respective tire module be assigned.

Rechnerisch kommt man mit diesem Ansatz (winkelabhängig von αi und β) auf einen Frequenzhub fmax von ca. 100 Hz bei einer Senderfrequenz von 433 MHz. Detektiert man eine Variation in der Frequenz um diese fmax während ein Reifenmodul sendet, so muss es sich an einem rotierenden Rad befinden.Computationally one comes with this approach (angle-dependent of α i and β) on a frequency deviation f max of about 100 Hz at a transmitter frequency of 433 MHz. If a variation in frequency is detected by this f max while a tire module is transmitting, it must be on a rotating wheel.

Es gilt: Je stärker die maximale Variation in der Frequenz des Signals, desto „spitzer" der Winkel αi zwischen Reifenmodul und Empfänger. So kann man die Position bestimmen.The stronger the maximum variation in the frequency of the signal, the sharper the angle α i between the tire module and the receiver, so you can determine the position.

Sollte die Abstrahldauer des Reifenmoduls nicht lang genug sein um eine volle Radumdrehung zu gewährleisten, so empfiehlt es sich, Maximalwerte im Frequenzhub pro Reifenmodul zu speichern. Das Reifenmodul mit dem höchsten Maximalwert ist dann das mit dem spitzesten Winkel αi zum Empfänger.If the radiation duration of the tire module is not long enough to ensure a full wheel revolution, it is recommended to store maximum values in the frequency deviation per tire module. The tire module with the highest maximum value is then the one with the sharpest angle α i to the receiver.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren im Detail beschrieben.in the The following is the method according to the invention described in detail.

Zuerst wird der Frequenzhub (Variation der Frequenz) eines empfangenen Signal jedes Reifenmoduls ermittelt. Anschließend werden die empfangenen Frequenzhübe jedes einzelnen Signals eines Reifenmoduls zu der jeweiligen Identifikationsnummer (ID) des Reifenmoduls abgespeichert. Aus den abgespeicherten einzelnen Frequenzhüben der Signale der Reifenmodule wird der maximale oder ein gemittelter Frequenzhub des jeweiligen Signals des Reifenmoduls gebildet. Anschließend werden die einzelnen Reifenmodule mit den maximalen oder den gemittelten Frequenzhüben den Winkeln αi zugeordnet, wobei das Reifenmodul mit dem höchsten maximalen Frequenzhub dem spitzesten Winkel zugeordnet wird. Hierdurch ist jedem Reifenmodul ein Winkel αi zugeordnet. Das Ersatzrad weist hierbei, da es nicht rotiert, den kleinsten Winkel αi auf. Im Fahrzeug ist abgelegt, welcher Winkel αi zu welcher Radposition gehört, wodurch eine eindeutige Zuordnung zwischen Reifenmodul und Radposition möglich ist.First, the frequency deviation (frequency variation) of a received signal of each tire module is determined. Subsequently, the received frequency strokes of each individual signal of a tire module are stored to the respective identification number (ID) of the tire module. From the stored individual frequency strokes of the signals of the tire modules, the maximum or an average frequency deviation of the respective signal of the tire module is formed. Subsequently, the individual tire modules with the maximum or the average frequency strokes are assigned to the angles α i , wherein the tire module with the highest maximum frequency deviation is assigned to the most acute angle. As a result, each tire module is assigned an angle α i . The spare wheel has, since it does not rotate, the smallest angle α i . In the vehicle is stored, which angle α i belongs to which wheel position, whereby a clear association between the tire module and wheel position is possible.

Wenn der Empfänger im Motorraum (vorn) untergebracht ist, dann sollte zumindest die Unterscheidung der Radposition vorn/hinten einfach sein, da die Relativbewegung zwischen Reifenmodul und Empfänger (entlang der Verbindungslinie zwischen Sensor und Empfänger) vorn klein und hinten groß ist.If the recipient in the engine compartment (front) is housed, then should at least the Distinction of the wheel position forward / back to be easy, since the Relative movement between tire module and receiver (along the connecting line between sensor and receiver) small at the front and big at the back.

Claims (9)

Zuordnungsverfahren für Reifenmodule in Reifenluftdrucküberwachungssystemen von Kraftfahrzeugen, wobei das Kraftfahrzeug eine Vielzahl von Kraftfahrzeugrädern (VL, VR, HL, HR) aufweist, wobei in oder an jedem Kraftfahrzeugrad jeweils ein Reifenmodul (1, 2, 3, 4) angeordnet ist, wobei die Reifenmodule Reifeninformationen an einen fahrzeugseitigen Empfänger (5) senden, dadurch gekennzeichnet, dass der Dopplereffekt zur Zuordnung der Reifenmodule ausgewertet wird.Allocation method for tire modules in tire air pressure monitoring systems of motor vehicles, wherein the motor vehicle has a plurality of motor vehicle wheels (VL, VR, HL, HR), wherein in each vehicle wheel a respective tire module ( 1 . 2 . 3 . 4 ), wherein the tire modules supply tire information to a vehicle-mounted receiver ( 5 ), characterized in that the Doppler effect is evaluated for the assignment of the tire modules. Zuordnungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt der Frequenzhub (Variation der Frequenz) aus den empfangenen Signalen jedes Reifenmoduls ermittelt wird.Allocation method according to claim 1, characterized in that that in a first step the frequency deviation (variation of the frequency) is determined from the received signals of each tire module. Zuordnungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Reifenmodule zusätzlich eine radindividuelle Identifikationsnummer (ID) an den fahrzeugseitigen Empfänger (5) ausgesendet wird.Allocation method according to claim 1 or 2, characterized in that by the tire modules in addition a wheel-specific identification number (ID) to the vehicle-side receiver ( 5 ) is sent out. Zuordnungsverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Schritt die empfangenen Frequenzhübe jedes einzelnen Signals eines Reifenmoduls zu der jeweiligen radindividuellen Identifikationsnummer (ID) abgespeichert werden.Allocation method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that in a second step, the received frequency sweeps each individual signal of a tire module to the respective wheel individual Identification number (ID) are stored. Zuordnungsverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Schritt ein maximaler oder ein gemittelter Frequenzhub aus jedem einzelnen Signal eines Reifenmoduls gebildet wird.Allocation method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that in a third step, a maximum or an average frequency sweep from each individual signal of a Tire module is formed. Zuordnungsverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vierten Schritt jedes einzelne Reifenmodul zu jeweils einem Winkel αi zugeordnet wird, wobei das Radmodul mit dem höchsten maximalen Frequenzhub dem spitzesten Winkel zugeordnet wird, und wobei im Fahrzeug abgelegt ist, welcher Winkel αi zu welcher Radposition (Rad vorne links, Rad vorne rechts, Rad hinten links, Rad hinten rechts) gehört.Allocation method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that in a fourth step, each individual tire module is assigned to each angle α i , wherein the wheel module with the highest maximum frequency deviation is assigned to the sharpest angle, and wherein stored in the vehicle which angle α i belongs to which wheel position (front left wheel, front right wheel, rear left wheel, rear right wheel). Zuordnungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Reifeninformationen ein Reifenluftdruck und/oder eine Reifentemperatur und/oder eine Information über das Reifenalter verwendet werden.Allocation method according to claim 1, characterized in that as tire information, a tire air pressure and / or a tire temperature and / or an information about the age of the tire can be used. Zuordnungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fahrzeugseitige Empfänger (5) so am Fahrzeug angeordnet ist, dass sich zwischen jeder Radposition und dem Empfänger ein unterschiedlicher Winkel αi ergibt.Allocation method according to claim 1, characterized in that the vehicle-side receiver ( 5 ) is arranged on the vehicle such that a different angle α i results between each wheel position and the receiver. Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Algorithmus definiert, welcher ein Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.Computer program product, characterized that this defines an algorithm which is a method according to at least one of the claims 1 to 8.
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