DE102005036594A1

DE102005036594A1 - Verfahren zur Reifendrucküberwachung von Fahrzeugen mit einem Steuergerät, einem elektronischen Speicher und einem in einem Fahrzeugreifen angeordneten Reifenmodul

Info

Publication number: DE102005036594A1
Application number: DE200510036594
Authority: DE
Inventors: Adrian Dr. Cyllik; Jörg HANNA; Jörg Dr. Lehmann
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2005-08-01
Publication date: 2007-02-08
Also published as: EP1912805A1; WO2007014596A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reifendrucküberwachung von Fahrzeugen mit einem Steuergerät, einem elektronischen Speicher und einem in einem Fahrzeugreifen angeordneten Reifenmodul. DOLLAR A Um ein Verfahren bereitzustellen, mit dem auf eine einfache Weise die Warnstrategie zur Warnung des Fahrers verbessert und die Anzahl von Fehlwarnungen reduziert wird, wird folgendes Verfahren vorgeschlagen: DOLLAR A - Ermittlung eines ersten Druckwertes im Fahrzeugreifen DOLLAR A - Ermittlung eines aktuellen Temperaturwertes im Fahrzeugreifen DOLLAR A - Berechnung eines temperaturkompensierten zweiten Druckwertes bei der der aktuelle Temperaturwert in einer Druckbestimmungsgleichung berücksichtigt wird DOLLAR A - Vergleich des zweiten Druckwertes mit einem ersten kritischen Druck-Schwellwert DOLLAR A - Auslösen einer Warnung sofern der zweite Druckwert den ersten kritischen Druck-Schwellwert unterschreitet oder der erste Druckwert einen zweiten kritischen Druck-Schwellwert unterschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reifendrucküberwachung von Fahrzeugen mit einem Steuergerät, einem elektronischen Speicher und einem in einem Fahrzeugreifen angeordneten Reifenmodul.

Mit Transpondern versehene Reifenmodule werden im Reifen für verschiedene Aufgaben eingesetzt. Hierzu zählt insbesondere eine Reifenidentifikation, mit der ein Automobilhersteller u. a. schnell sowie automatisiert feststellen kann, aus welchem Reifenwerk ein bestimmter Reifen geliefert wurde und an welches Fahrzeug der Reifen montiert wurde. Andere Aufgaben sind in der Regel eine Luftdrucküberwachung, eine Temperaturmessung oder die Messung von mechanischen Spannungszuständen im Reifen. Moderne Transponder bestehen aus einem Elektronikbauteil bzw. -Chip, in dem Sensorelemente angeordnet sein können sowie aus einer an dieses Elektronikbauteil angeschlossenen Antenne. Ein Beispiel für einen solchen Transponder offenbart die DE 102 43 441 A1 .

Ein Problem beim Einsatz von Reifenmodulen ist mit der Warnstrategie von Reifendrucküberwachungen verbunden. Aufgrund von Ungenauigkeiten beim Festlegen von Warnschwellwerten kommt es vor, dass Fehlwarnungen auftreten oder aber notwendige Warnungen ausbleiben.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem auf einfache Weise die Warnstrategie zur Warnung des Fahrers verbessert und die Anzahl von Fehlwarnungen reduziert wird.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Reifendrucküberwachung von Fahrzeugen mit einem Steuergerät, einem elektronischen Speicher und einem in einem Fahrzeugreifen angeordneten Reifenmodul mit folgenden Schritten:

– Ermittlung eines ersten Druckwertes im Fahrzeugreifen
– Ermittlung eines aktuellen Temperaturwertes im Fahrzeugreifen
– Berechnung eines temperaturkompensierten zweiten Druckwertes bei der der aktuelle Temperaturwert in einer Druckbestimmungsgleichung berücksichtigt wird
– Vergleich des zweiten Druckwertes mit einem ersten kritischen Druck-Schwellwert
– Auslösen einer Warnung sofern der zweite Druckwert den ersten kritischen Druck-Schwellwert unterschreitet oder der erste Druckwert einen zweiten kritischen Druck-Schwellwert unterschreitet.

Ein Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass durch das parallele Abfragen von zwei kritischen Druckschwellwerten eine genauere Überwachung eines Druckverlustes erfolgt und dadurch die Warnstrategie der Reifendrucküberwachung erheblich verbessert wird. Der temperaturkompensierte und nicht temperaturkompensierte Druckwert werden bei dem Verfahren sozusagen parallel überprüft. Dabei ist die nicht temperaturkompensierte Druckberechnung bzw. das Absolut-Druckverfahren so eingestellt, dass die Warnung ausgegeben wird sobald der zweite kritische Druckwert unterschritten ist, und zwar unabhängig von der aktuell gemessenen Temperatur. Beide Druckwertvergleiche mit dem ersten kritischen Druckschwellwert und dem zweiten kritischen Druckschwellwert sind logisch über eine Oder-Verknüpfung miteinander verknüpft. Die Warnschwellen mit den zugehörigen kritischen Druckschwellwerten können genauer festgelegt werden, so dass die Anzahl der Fehlwarnungen erheblich reduziert werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Druckbestimmungsgleichung die Gleichung p1/T1 = p2/T2 genutzt wird, wobei p1 und p2 die Drücke zum Zeitpunkt 1 und 2 sowie T1 und T2 die Temperaturen zum Zeitpunkt 1 und 2 sind. Mit dieser Druckbestimmungsgleichung lässt sich auf einfache Weise der temperaturkompensierte zweite Druckwert bestimmen.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei der Druckbestimmungsgleichung angenommen wird, dass das Volumen des Reifens konstant bleibt und die Luft im Reifen ein ideales Gas ist. Auf diese Weise wird die Berechnung der Druckwerte wesentlich vereinfacht. Die Praxis zeigt, dass insbesondere die Volumenänderung problemlos vernachlässigt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das der Temperaturwert und der Druckwert bei einem Reset des Speichers neu abgespeichert werden und diese Werte als Eingangswerte für die Druckbestimmungsgleichung verwendet werden. Dadurch wird gewährleistet, dass der Verfahrensalgorithmus immer mit aktuellen Referenzwerten arbeitet.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste kritische Druckschwellwert beim Reset des Speichers ermittelt und im Speicher gespeichert wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der erste kritische Druckschwellwert die entsprechenden Randbedingungen berücksichtigt.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste kritische Druckschwellwert zwei Druckschwellwerte „niedrig" und „hoch" umfasst, wobei der Druckschwellwert „niedrig" bei 90 % des empfohlenen Reifendruckwertes liegt sowie bei Überschreitung eine erste niedrige Warnstufe auslöst und der Druckschwellwert „hoch" bei 80 % des empfohlenen Reifendruckwertes liegt sowie bei Überschreitung eine zweite hohe Warnstufe auslöst. Der Druckschwellwert „niedrig" ist in der Regel ausreichend, um eine erste niedrige Warnstufe auszulösen. Die zweite hohe Warnstufe zeigt dem Fahrer an, den Reifendruck umgehend zu korrigieren.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite kritische Druckschwellwert fest im Speicher hinterlegt wird und dieser bei etwa 70 % des empfohlenen Reifendruckwertes liegt. Bei diesem Druckschwellwert würde sofort eine zweite hohe Warnstufe aktiviert werden, die den Fahrer auffordert, den Reifendruck umgehend zu korrigieren.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Temperatursensor auf der Reifeninnenseite angeordnet ist und dadurch Temperaturänderungen der Lauffläche erfasst werden. Bei Serienlösungen werden in der Regel Temperaturmessungen mit Modulen vorgenommen, die an der Felge montiert sind. Die dabei gemessenen Temperaturen werden jedoch stark durch die Wärmestrahlung und Wärmeleitung der Bremsscheibe beeinflusst. Damit entsprechen die angezeigten Werte nicht den Temperaturen an den kritischen Stellen im Reifen. Die Temperaturmessung auf der Reifeninnenseite, beispielsweise im Zenit auf der Reifeninnenseite, kann hingegen Temperaturänderungen der Lauffläche sehr genau erfassen. Auf diese Weise kann ein kritischer Betriebszustand, durch Minderdruck oder Überlast verursacht, die den Reifen über die normale Betriebstemperatur erhitzt, schnell detektiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in allen Reifen des Fahrzeuges eine separate Temperaturmessung erfolgt und eine Warnung ausgegeben wird, sofern eine Temperatur eines Reifens im Vergleich zu den anderen um mehr als 10 % abweicht. Ein weiteres Kriterium für einen kritischen Reifenzustand ist das starke Abweichen der Temperatur eines einzelnen Reifens im Vergleich zu allen anderen Reifen am Fahrzeug. Somit kann durch diesen Vergleich ein kritischer Reifenzustand eines Reifens auf einfache Weise ermittelt werden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
1 eine Warnstrategie für die Reifendruckkontrolle und
2 den Temperatureinfluss auf den Reifendruck.
Die primäre Aufgabe des Reifenmoduls ist die Überwachung von Luftdruck und Temperatur eines Reifens. Dazu befindet sich ein mit einem Transponder versehenes Reifenmodul mit Druck- und Temperatursensor im Reifen. Dieses Reifenmodul hat eine Größe von ca. 30·30 mm² und wird auf der Reifeninnenseite fest mit dem Reifen verbunden. Die Empfangseinheit ist ein ca. 160·160 mm² großes Antennenmodul mit Auswerteelektronik. Davon gibt es zwei Versionen, ein Mastermodul (MM) und ein Slavemodul (SM). In jedem Fahrzeug befindet sich nur ein Mastermodul. Es enthält einen leistungsfähigeren Mikrocontroller als die Slavemodule, der die Ansteuerung aller weiteren Module übernimmt, die Messwerte verarbeitet und die Datenverbindung zum Fahrzeug über den CAN-Bus sicherstellt. An den restlichen Radpositionen werden Slavemodule angebracht, die via LIN-Bus mit dem Mastermodul verbunden werden. Das Mastermodul hat die Kontrolle über die Slavemodule und auf ihm läuft auch die Software zur Überwachung von Druck und Temperatur der einzelnen Reifen. Werden dabei Werte ermittelt, die auf einen unsicheren oder gar gefährlichen Betrieb hinweisen, legt das Mastermodul diese Informationen auf den CAN-Bus, so dass entsprechende Warnungen im Armaturenbrett bzw. Instrumententafel des Fahrzeugs dargestellt werden können.
Der Fahrer wird durch zwei unterschiedlich starke Warnungen, eine erste niedrige Warnstufe oder eine zweite hohe Warnstufe, im Armaturenbrett über den Zustand der Reifen informiert. Die erste niedrige Warnung, auch gelbe Warnung genannt, erscheint z.B., wenn der Reifendruck um ca. 10 % gesunken ist, also kleiner als 90 % des empfohlenen Reifendruckes ist. Bei einem solchen Minderdruck kann der Reifen noch ein bestimmtes Toleranz-Zeitintervall gefahrlos betrieben werden. Die erste niedrige Warnung fordert den Fahrer darum auf, bei seiner nächsten geplanten Pause oder den nächsten Tankstellenaufenthalt den Reifendruck aufzufüllen. Die zweite hohe Warnstufe, die z.B. als rote Warnung im Armaturenbrett angezeigt wird, wird bei einem Druckverlust von 20 % und mehr angezeigt. Sollte der Luftdruck eines Reifens so stark abgefallen sein, dann muss der Fahrer unverzüglich die nächste Möglichkeit zum Halten nutzen, um eine Korrektur des Reifendruckes vorzunehmen.
Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es werden die einzelnen Schritte der Warnstrategie schematisch dargestellt. Mit dem Schritt 1.1 wird zunächst die Hauptschleife gestartet. Mit dem Schritt 2.1 werden sodann Messwerte der einzelnen Reifenmodule abgefragt und in das Mastermodul eingelesen. Als nächstes erfolgt in Schritt 3.1 die Berechnung von Mittelwerten. In Schritt 4.1 erfolgt eine Kompensationsberechnung mit der Druckberechnungsgleichung des zweiten Druckwertes mit der parallel gemessenen Temperatur. In Schritt 5.1 wird zunächst der erste Druckwert ohne eine Temperaturkompensation kontrolliert. In Schritt 5.2 wird überprüft, ob der aktuelle temperaturkompensierte zweite Druckwert einen der Druckschwellwerte für die erste niedrige Warnstufe oder die zweite hohe Warnstufe unterschritten hat. In Schritt 5.3 wird der Druckgradientwert kontrolliert und festgestellt, ob dieser die vorgegebenen Toleranzwerte eingehalten hat. In Schritt 5.4 wird geprüft, ob der Fahrer die erste niedrige Warnstufe bereits zulange ignoriert hat. Dies ist der Fall, wenn z. B. die vorgegebene Toleranzwegstrecke oder das vorgegebene Toleranzzeitintervall überschritten ist. In Schritt 5.5 wird des Weiteren überprüft, ob die gemessene Reifentemperatur einen bestimmten kritischen Wert überschritten hat. Bei Überschreitung des kritischen Wertes wird ebenfalls die zweite hohe Warnstufe aktiviert. Im Schritt 5.6 wird die Belastungshistorie jedes einzelnen Fahrzeugreifens summiert und im nicht löschbaren Speicher abgelegt. Über eine Auswertung der Belastungshistorie lässt sich später ermitteln, über welche Wegstrecke und über welches Zeitintervall der entsprechende Reifen mit Minderdruck betrieben worden ist. Im Schritt 6.1 wird überprüft, ob eine der beiden Warnstufen aktiviert ist. Anschließend wird entweder die erste niedrige oder zweite hohe Warnstufe aktiviert, sofern eines der Kriterien der Schritte 5.1 bis 5.6 erfüllt ist. In Schritt 6.2 erfolgt schließlich ein Neustart der Hauptschleife.
Die 2 zeigt den Temperatureinfluss auf den Reifendruck. Auf der y-Achse ist der Reifendruck in bar und auf der x-Achse ist die Temperatur in Grad-Celsius aufgetragen. Die Kurve 1 zeigt den Kurvenverlauf von einem Reifen, der bei 60°C mit einem Druck von 8 bar befüllt wurde. Mit abnehmender Temperatur nimmt ebenfalls der gemessene Reifendruck ab. Die Kurve 2 zeigt den Kurvenverlauf von einem Reifen, der bei 20°C mit einem Druck von 8 bar befüllt wurde. Die Kurve 3 zeigt schließlich einen Reifen, der bei einer Temperatur von –20°C mit einem Druck von 8 bar befüllt wurde. Die dargestellte Abhängigkeit des Druckes in Abhängigkeit von der Temperatur wird durch die Druckbestimmungsgleichung berücksichtigt. Ohne die temperaturkompensierte Druckberechnung könnte der Fall eintreten, dass bei einem LKW, der von Spanien nach Schweden fährt, eine Fehlwarnung ausgelöst wird, die fälschlicherweise einen Druckverlust anzeigt.

Claims

Verfahren zur Reifendrucküberwachung von Fahrzeugen mit einem Steuergerät, einem elektronischen Speicher und einem in einem Fahrzeugreifen angeordneten Reifenmodul mit folgenden Schritten: – Ermittlung eines ersten Druckwertes im Fahrzeugreifen – Ermittlung eines aktuellen Temperaturwertes im Fahrzeugreifen – Berechnung eines temperaturkompensierten zweiten Druckwertes bei der der aktuelle Temperaturwert in einer Druckbestimmungsgleichung berücksichtigt wird – Vergleich des zweiten Druckwertes mit einem ersten kritischen Druck-Schwellwert – Auslösen einer Warnung sofern der zweite Druckwert den ersten kritischen Druck-Schwellwert unterschreitet oder der erste Druckwert einen zweiten kritischen Druck-Schwellwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckbestimmungsgleichung die Gleichung p1/T1 = p2/T2 genutzt wird, wobei p1 und p2 die Drücke zum Zeitpunkt 1 und 2 sowie T1 und T2 die Temperaturen zum Zeitpunkt 1 und 2 sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Druckbestimmungsgleichung angenommen wird, dass das Volumen des Reifens konstant bleibt und die Luft im Reifen ein ideales Gas ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das der Temperaturwert und der Druckwert bei einem Reset des Speichers neu abgespeichert werden und diese Werte als Eingangswerte für die Druckbestimmungsgleichung verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste kritische Druckschwellwert beim Reset des Speichers ermittelt und im Speicher gespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste kritische Druckschwellwert zwei Druckschwellwerte „niedrig" und „hoch" umfasst, wobei der Druckschwellwert „niedrig" bei 90 % des empfohlenen Reifendruckwertes liegt sowie bei Überschreitung eine erste niedrige Warnstufe auslöst und der Druckschwellwert „hoch" bei 80 % des empfohlenen Reifendruckwertes liegt sowie bei Überschreitung eine zweite hohe Warnstufe auslöst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite kritische Druckschwellwert fest im Speicher hinterlegt wird und dieser bei etwa 70 % des empfohlenen Reifendruckwertes liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor auf der Reifeninnenseite angeordnet ist und dadurch Temperaturänderungen der Lauffläche erfasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in allen Reifen des Fahrzeuges eine separate Temperaturmessung erfolgt und eine Warnung ausgegeben wird, sofern eine Temperatur eines Reifens im Vergleich zu den anderen um mehr als 10 % abweicht.