DE102005062872A1 - Piezoelektrische Keramiken als Vibrationssensoren zur Rollerkennung in Reifendrucksystemen - Google Patents

Piezoelektrische Keramiken als Vibrationssensoren zur Rollerkennung in Reifendrucksystemen Download PDF

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    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rollerkennung eines Fahrzeugrades, umfassend DOLLAR A - Erfassungsmittel zur Erfassung von Vibrationsbewegungen einer Fahrzeugkomponente, insbesondere des Fahrzeugrades, DOLLAR A - Auswertemittel, in welchen abhängig von den erfassten Vibrationsbewegungen das Vorliegen und/oder Nichtvorliegen einer Rollbewegung des Fahrzeugrades ermittelt wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Für Batterie betriebene Kfz-Reifendruck-Sensorsysteme ist der Stromverbrauch und damit die Batterielebensdauer von großer Bedeutung. Um eine Lebensdauer von typischerweise 10 Jahren (oder 150.000 Meilen) zu gewährleisten, beinhalten viele Systeme einen Rollerkennungssensor. Dieser Sensor ermöglicht es, das System in einem Energiesparmodus zu betreiben, während das Kfz geparkt ist und in den aktiveren Betriebsmodus zu schalten sobald das Kfz fährt. Da Kfz typischerweise mehr als 90% Ihrer Lebensdauer geparkt sind, können solche Strategien zu erheblicher Verlängerung der Batterielebensdauer führen.
  • Zur Rollerkennung können eine Reihe von Messgrößen dienen, z.B. Zentripetalbeschleunigung, Gravitationskraftwechsel bei der Radumdrehung, Vibrationen oder Radgeräusche. Dem entsprechend wird der Rollerkennungssensor z. Zt. in unterschiedlichen Technologien realisiert (z.B. mechan. Feder-Masse-Systeme, Beschleunigungssensoren).
  • Dagegen vereint ein erfindungsgemäßer piezoelektrischer keramischer Sensor zur Detektion der Radvibration – im Gegensatz zu oben genannten Rollerkennungskonzepten – eine Reihe von wichtigen Vorteilen: Kleine Baugröße, Integrationsmöglichkeit in Drucksensor-Chippackage, geringer Energieverbrauch, Robustheit, einfache Signalauswertung und niedrige Kosten.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung einer Rollbewegung bzw. einer vorgegebenen Rollbewegung bzw. einer vorgegebenen Art von Rollbewegungen bzw. bestimmter Rollbewegungen eines Fahrzeugrades, umfassend
    • – Erfassungsmittel zur Erfassung von Vibrationsbewegungen einer Fahrzeugkomponente, insbesondere des Fahrzeugrades,
    • – Auswertemittel, in welchen abhängig von den erfassten Vibrationsbewegungen das Vorliegen und/oder Nichtvorliegen der Rollbewegung des Fahrzeugrades ermittelt wird.
  • Die Kenntnis über das Vorliegen einer Rollbewegung des Fahrzeugrades ist beispielsweise für die Festlegung des Betriebszustandes eines Reifendrucksensors wichtig. Insbesondere kann bei einem Stillstand des Rades der Reifendrucksensor in einen passiven, d.h. nicht messenden, Modus geschaltet werden und damit dessen Energieverbrauch minimiert werden. Weiter wird während des passiven Betriebs keine elektromagnetische Strahlung abgegeben, welche mit anderen Fahrzeugsystemen im Fahrzeug wechselwirken könnte.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Erfassungsmitteln um einen piezoelektrischen Sensor oder ein Mikrofon handelt. Beide Bauteile sind zur Detektion von Vibrationsbewegungen besonders geeignet.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel ein piezoelektrisches Element beinhalten.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem piezoelektrischen Sensor um einen Sensor auf Keramikbasis handelt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Bestandteil eines Reifendrucküberwachungssystems ist.
  • Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Erkennung einer Rollbewegung eines Fahrzeugsrades, bei welchem durch Auswertung der Ausgangssignale eines Erfassungsmittels zur Erfassung von Vibrationsbewegungen einer Fahrzeugkomponente, insbesondere des Fahrzeugrades, das Vorliegen und/oder Nichtvorliegen einer Rollbewegung des Fahrzeugrades ermittelt wird.
  • Eine voreilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren im Rahmen eines Reifendrucküberwachungssystems eingesetzt wird.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Erfassungsmittel um einen piezoelektrischen Sensor handelt und dass durch Auswertung des elektrischen Ausgangssignals des Sensorelements festgestellt wird, ob eine Rollbewegung des Fahrzeugs vorliegt.
  • Einen vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Rollbewegung dann als vorliegend detektiert wenn, wenn die elektrische Ausgangsspannung des Sensorelements einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorgegebenen Zeitfenster eine Mehrzahl vom Messungen der elektrischen Ausgangsspannung des Sensorelements durchgeführt wird und
    • – dass eine Rollbewegung dann als vorliegend detektiert wenn wenigstens bei einer vorgegebenen Anzahl innerhalb der Mehrzahl vom Messungen die elektrische Ausgangsspannung des Sensorelements einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und/oder
    • – dass eine Rollbewegung dann als nicht vorliegend detektiert wird, wenn wenigstens bei einer vorgegebenen Anzahl innerhalb der Mehrzahl vom Messungen die elektrische Ausgangsspannung des Sensorelements einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
  • Dadurch wird eine besonders hohe Zuverlässigkeit bei der Detektion des Vorliegens bzw. Nichtvorliegens eines Rollbewegung gewährleistet.
  • Die Zeichnung umfasst
  • 1, welche die Bilder 1a)- 1e) beinhaltet
  • 2 welche die Bilder 2a) und 2b) beinhaltet sowie
  • 3, welche den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
  • Die Erfindung erlaubt damit eine Erkennung der Radrollbewegung zur Unterscheidung des Kfz-Fahrbetriebs vom Parkzustand.
  • Das Rad eines Kfz vibriert im Fahrbetrieb. Besonders ausgeprägt sind Vibrationen im Bereich der Eigenschwingungsfrequenzen des Rades, typischerweise im Frequenzbereich von 0,1kHz bis 1kHz. Dieser Frequenzbereich ist gut geeignet für den Einsatz eines keramischen piezoelektrischen Sensorelements. Im Gegensatz dazu sind die quasistatische Zentripetalkraft oder auch die niederfrequenten Richtungswechsel der Gravitationskraft aufwendiger mit einer Piezokeramik messbar.
  • Gegenüber mechanischen Feder-Masse-Systemen, mikromechanischen Biegebalken, kapazitiven Beschleunigungssensoren und Mikrofonen bietet ein piezoelektrisches Sensorelement folgende Vorteile:
    • – Integrierbarkeit: Piezokeramische Elemente können hinreichend klein (typischerweise < 10 mm3) ausgeführt werden, um in ein Chippackage integrierbar zu sein. Geeignete Piezokeramiken sind robust gegenüber Temperatur oder Druck während oder nach dem Mold-Prozess.
    • – Zuverlässigkeit: Die Verformung unter Beschleunigung liegt im Bereich von wenigen Mikrometern (Steifheit der Keramik). Im Gegensatz zu makroskopischen Feder-Masse-Systemen ist der mechanische Verschleiß vernachlässigbar. Ein "Anschlag" für Spitzenbeschleunigungen – wie bei den meisten mikromechanischen Systemen – ist nicht nötig.
    • – Strombedarf: Eine Piezokeramik benötigt keinen Versorgungsstrom oder -spannung. Bei beschleunigungsbedingtem Stress entsteht an den Oberflächen der Keramik elektrische Ladung. Ein entsprechender Ladungsverstärker kann mit niedrigem Stromverbrauch betrieben werden und in geeigneter Ausführung auf kurzen Zeitskalen ein- und wieder ausgeschaltet werden (~1-10 ms).
    • – AISIC-integrierbare Signalauswertung: Filter und Ladungsverstärker für den Frequenzbereich 0,1kHz bis 1kHz sind mit kleineren Kapazitäten realisierbar und benötigen deutlich kürzere Ein- und Ausschaltzeiten als Filter für den Bereich der Radumdrehungsfrequenzen (2 – 20Hz). Die entsprechende Schaltung ist mit geringem Platzbedarf auf einem Drucksensor-ASIC zu integrieren. Insbesondere aus diesem Grund bietet sich Radvibration als Messgröße an. Zur Rollerkennung reicht eine Schwellwertmessung der Vibrationsamplitude aus. Eine quantitative Bestimmung der Vibrationsamplitude oder des Frequenzspektrums ist nicht nötig.
    • – Kosten: Im Vergleich zu allen oben genannten Alternativen ist ein piezokeramisches Plättchen, oder ein einfacher, bzw. doppelt aufgehängter piezokeramischer Biegebalken ein verhältnismäßig einfaches und kostengünstig zu fertigendes Bauteil.
    • Die Integrierbarkeit in das Drucksensor-Chip-package bietet ein weiteres Kosteneinsparungspotential.
  • Die Räder eines Kfz vibrieren im Fahrbetrieb. Diese Vibrationen werden durch die Rauhigkeit der Straßenoberfläche und des Reifenprofils, durch Schwingungen des Antriebsstrang und des Fahrgestells, als auch durch Unwucht des Antriebsstrangs, der Bremse und des Rades angeregt. Die Amplitude der Radvibration ist stark abhängig von der Fahrgeschwindigkeit, der Beschaffenheit der Straßenoberfläche und von Unwuchten. Besonders ausgeprägt sind Vibrationen im Bereich der Eigenschwingungsfrequenzen des Rades, typischerweise im Frequenzbereich von 0,1kHz bis 1kHz. Diese Frequenzen sind nicht in erster Linie von der Fahrgeschwindigkeit sondern von Masse, Größe, Material und Bauweise des Rades abhängig. Für typische Pkw-Reifen zeigt das Vibrationsspektrum ein lokales Maximum bei etwa 200 – 300Hz oder auch bei ca. der doppelten Frequenz. Dieser Frequenzbereich ist mit Hilfe eines keramischen piezoelektrischen Elements gut messbar. Ein geeigneter Verstärker (z.B. Ladungsverstärker mit Bandpassfilter) ist einfach zu realisieren und kann kostengünstig auf einem ASIC integriert werden.
  • Neben den Vibrationen treten im Rad weitere Beschleunigungen auf:
    • a) Die Zentripetalbeschleunigung an der Felge ist im Betrag proportional zum Quadrat der Radumdrehungsfrequenz und quasistatisch (d.h. bei konstanter Geschwindigkeit unmoduliert).
    • b) Die Richtung mit der die Gravitationsbeschleunigung (+/-1 g) am Sensor wirkt, wechselt im Takt der Radumdrehungsfrequenz (z.B. ~3Hz bei 20km/h). Beide Effekte – die quasistatische Zentripetalbeschleunigung sowie die niederfrequenten Richtungswechsel der Gravitationsbeschleunigung – sind ebenfalls mit einer Piezokeramik messbar, stellen jedoch höhere Anforderungen an die Verstärkungsschaltung (Ladungsabfluss, hochohmiger rauschanfälliger Eingang, niederfrequente Filter, große Kapazitäten).
  • Darüber hinaus wirkt die Zentripetalbeschleunigung auch an der Reifenlauffläche (in radialer Richtung). Für einen beliebigen Punkt der Reifenfläche fällt der Wert der Radialbeschleunigung aber bei jeder Radumdrehung für einen kurzen Moment auf den Wert von 1g ab – immer in dem Moment da dieser Punkt die Straße berührt. Diese Modulation der Radialbeschleunigung kann ebenfall gut mit einem piezoelektrischen Sensor detektiert werden, der in diesem Fall im Reifen angebracht werden muss. Auch hier kann die Erfindung zur Rolldetektion eingesetzt werden.
  • Die Piezoelektrische Keramik sollte für Betriebstemperaturen von –40°C bis 125°C geeignet sein. Für den Fall, dass das Sensorelement in ein Chippackage integriert werden soll, muß darüber hinaus sichergestellt sein, dass die Polarisation auch während und nach dem Mold-Prozess erhalten bleibt (T ≥ 140°C bis zu 6h). In diesem Zusammenhang sind z.B. Keramik-Mischungen basierend auf Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) geeignet. PZT-Mischungen zeigen typischerweise Curie-Temperaturen T ≥ 300°C.
  • Im einfachsten Fall kann ein piezoelektrisches keramisches Plättchen mit Elektroden auf beiden Seiten des Plättchens verwendet werden. Das Plättchen kann z.B. flach auf einem Chipträger befestigt werden. Der Chipträger kann dabei gleichzeitig als mechanische träge Masse und als elektrischer Kontakt zur ersten Elektrode dienen (Bild 1a). In Bild 1a kennzeichnet 100 den Moldcompound, 101 die Kontaktmetallisierung, 102 den Chipträger und 103 die Piezokeramik oder den Biegebalken. Die zweite Elektrode kann über einen Draht kontaktiert werden (z.B. durch bonden oder leitfähig kleben). Alternativ kann auch die erste Elektrode über einen Draht kontaktiert werden. In dieser Aufbauvariante induziert eine vorliegende Beschleunigung eine Materialverspannung – im Wesentlichen durch die Eigenmasse des Piezoelements bzw. durch bewegliche (z.B. elastische) Massen auf der Seite des Plättchens, die dem Chipträger gegenüber liegt. Als elastische Masse kann eine Gelhaube dienen, die vor dem Mold-Prozess über dem Plättchen aufgebracht wird (Bild 1b), auch die Moldmasse selbst kann als elastische Masse dienen. In 1b kennzeichnet 104 die Gelhaube. Die Empfindlichkeit des System kann dadurch gesteigert werden, dass die Keramik nur teilweise auf dem Chipträger befestigt wird (Bild 1c, dort wird das Bauteil nur teilweise aufgeklebt, wie mit 105 gekennzeichnet), oder auch nur mit einem Teil des Chipträgers überlappt, z.B. am Rand oder an einer Aussparung des Chipträgers (Bild 1d und 1e). Dabei kann die Keramik entweder gar nicht, teilweise oder rundherum vergelt werden.
  • Darüber hinaus kann ein piezoelektrisches Keramikplättchen auch extern, dass heißt außerhalb eines Chippackages auf einer Platine aufgebaut werden. Kleber oder Vergussmassen auf dem Plättchen können die Empfindlichkeit erhöhen.
  • Sämtliche genannten Aufbauvarianten können auch für einen bimorphen Biegebalken angewendet werden. In einem bimorphen Biegebalken addieren sich bei Verbiegung Idealerweise die elektrischen Spannungen der tensil und kompressiv verspannten Regionen. Von einem System, das einen bimorphen Biegebalken beinhaltet, kann prinzipiell eine größere Sensitivität gegenüber Beschleunigung oder Vibration erwartet werden, als von einem System, das mit einem einfachen piezoelektrischen Keramikplättchen aufgebaut ist. Allerdings ist im Gegenteil zu einem keramischen Plättchen das aktive Volumen häufig deutlich kleiner als die Bauteilgröße. Die Herstellungskosten eines Biegebalkens liegen allerdings typischerweise höher, als die eines Plättchens.
  • Darüber hinaus, kann ein Biegebalken auch extern, dass heißt außerhalb eines Chippackages auf einer Platine aufgebaut werden.
  • Anstelle von allein stehenden Plättchen oder Biegebalken können auch integrierte piezoelektrische Schocksensoren oder Beschleunigungssensoren verwendet werden. Dabei handelt es sich um einfach oder doppelt aufgehängte Biegebalken, die in ein Gehäuse integrierte sind und somit ein funktionales Bauteil darstellen. Die Addition von Ladungen oder elektrischen Spannungen der tensil und kompressiv verspannten Regionen in den Biegebalken solcher Bauteile wird typischerweise entweder über unterschiedliche orientierte Polaristationen der Piezokeramik oder durch geeignete Elektrodengeometrien (z.B. mit einer Mittelelektrode) realisiert. Die Gehäuse (z.B. aus Keramik oder Epoxidharz) sind häufig in Form von SMD-Bauteilen ausgeführt.
  • Die Vorteile von Schocksensorbauteilen liegen in der großen Empfindlichkeit (typischerweise 0,1 bis 0,5 pC/g) und in der Einfachheit der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT). Während im Fall der allein stehenden Plättchen oder Biegebalken die Sensitivität des Systems vollständig von der AVT (AVT = Aufbau- und Verbindungstechnik) bestimmt wird, ist die Sensitivität von Schocksensorbauteilen weitgehend unabhängig von der AVT.
  • Auf einem Chipträger können Schocksensorbauelemente wahlweise durch kleben, bonden, löten oder eine Kombination dieser Techniken befestigt und kontaktiert werden (Bild 2a). Gegebenenfalls kann das Bateil vor dem Mold-Prozess mit einer Gelhaube gegen Materialverspannung geschützt werden (Bild 2b). In Bild 2a ist mit 106 das Schocksensorbauelement gekennzeichnet. 104 in Bild 2b kennzeichnet die Gelhaube.
  • Darüber hinaus, kann ein Schocksensorbauteil auch extern, dass heißt außerhalb eines Chippackages auf einer Platine aufgebaut werden (z.B. in SMD-Technik).
  • Je nach Straßenbelag, Geschwindigkeit und verwendetem Sensorelement liegen die zu erwartenden, durch Vibration induzierten, piezoelektrischen Ladungen im Bereich von Femto- bis Picocoulomb und sind mit Frequenzen in der Größenordnung von 0,1 ~ 1kHz moduliert. Für diesen Bereich kann ein Verstärker (z.B. Ladungsverstärker) und entsprechende Hoch- und Tiefpass-Filter realisiert werden, die auf einem ASIC integrierbar sind. Hochohmige Widerstände können evtl. in "switch-capacitor"-Technologie aufgebaut werden. Letzteres bietet u.a. die Möglichkeit, beim Einschalten die Schaltung besonders schnell in den Arbeitspunkt zu fahren (z.B. schneller als die charakteristische Zeit des Hochpass-Filters).
  • Zur Signalauswertung empfiehlt es sich in einem definierten Zeitfenster der Länge ΔT1 den Verstärker zu betreiben und (z.B. mit Hilfe eines Komparators) zu prüfen, ob zu irgendeinem Zeitpunkt innerhalb des Zeitfensters ein geeigneter vorgegebener Schwellspannungswert UTH überschritten wird oder nicht.
  • Je nach beabsichtigter Strategie kann ΔT1 sehr unterschiedlich gewählt werden. Wird ΔT1 sehr lang gewählt – z.B. 10 ms, entsprechend der Periodenlänge der niederfrequenten Signalanteile – wird die Wahrscheinlichkeit gegen 1 gehen, eine Signalüberschreitung von z.B. der halben Signalamplitude zu detektieren. Den Verstärker für so lange Zeit zu betreiben ist zwar einerseits energieaufwendig, andererseits kann man bereits nach wenigen solcher Messungen mit Sicherheit feststellen, ob eine Reifenbewegung vorliegt, oder nicht.
  • Alternativ kann ΔT1 kürzer gewählt werden bis hin zu den Zeiten, die für Inbetriebnahme und Abschalten des Verstärkers notwendig sind. Bei solchen "Momentaufnahmen" sinkt die Wahrscheinlichkeit tatsächlich eine Signalüberschreitung eines vorgegebenen Schwellwertes zu detektieren – auch wenn Radbewegung vorliegt. Die kurzen Messzeiten senken den Energieaufwand für die einzelne Messung, allerdings wird eine größere Anzahl von Messungen notwendig, um mit Sicherheit eine Reifenbewegung festzustellen.
  • Darüber hinaus hängt die Sicherheit der Rollerkennung stark vom Betrag des Schwellwerts UTH ab. Niedrige Werte für UTH führen einerseits zu einer großen Sicherheit der Rollerkennung, andererseits aber auch zu einer größeren Falscherkennungsrate bei Nichtbewegung und zu höheren Anforderungen an Vibrationssensor und Verstärkungsschaltung.
  • Alternativ zur instantanen Schwellwertmessung kann das Signal auch über den Zeitraum ΔT1 integriert werden. Da die Reifenvibrationen in der Regel eine oszillierende Ladung auf dem Piezoelement verursachen, muss möglicherweise vor der Integration das Signal erst gleichgerichtet oder auf Signalanteile einer Polarität gefiltert werden.
  • Je nach Wahl des Messprinzips und der Parameter UTH und ΔT1 kann ein geeigneter Algorithmus die Aussagesicherheit erhöhen, ob Rollbewegung vorliegt oder nicht.
  • Eine Entscheidung, ob Rollbewegung angenommen wird, oder nicht, kann nach unterschiedlichen Kriterien getroffen werden:
    • a) In einem Zeitraum ΔT2 (>>ΔT1), z.B. 10s, werden wiederholt oben beschriebene Schwellwertmessung durchgeführt. Werden ausschließlich Schwellwertüberschreitungen festgestellt, dann wird das Vorliegen einer Rollbewegung angenommen. Werden in einem Zeitraum ΔT3 keine Überschreitungen festgestellt wird Stillstand angenommen. Tritt beides nicht ein, kann entweder angenommen werden, dass der Zustand des Fahrzeugs sich gegenüber der Vorgeschichte nicht verändert hat, oder es wird sicherheitshalber Rollbewegung angenommen.
    • b) In einem Zeitraum ΔT2 (>>ΔT1), z.B. 10s, werden wiederholt oben beschriebene Schwellwertmessung durchgeführ. Werden mindestens N2 Schwellwertüberschreitungen festgestellt wird Rollbewegung angenommen. Werden in einem Zeitraum ΔT3 mindestens N3 Nicht-Überschreitungen festgestellt, wird Stillstand angenommen. Tritt beides nicht ein, kann entweder angenommen werden, dass der Zustand des Fahrzeugs sich gegenüber der Vorgeschichte nicht verändert hat, oder es wird sicherheitshalber Rollbewegung angenommen.
    • c) Bei jeder Schwellwertüberschreitung wird ein Zählwerk um den Betrag n4 (z.B. 1) erhöht, und bei jeder Nicht-Überschreitung um den Betrag n5 (z.B. 1) gesenkt. Überschreitet das Zählwerk einen Wert N4 (z.B. 15) wird für Rollbewegung entschieden, erreicht das Zählwerk einen unteren Grenzwert N5 (z.B. 0) wird für Stillstand entschieden. Es empfiehlt sich, das Zählwerk in seinem Wertebereich einzuschränken (z.B. zwischen N5 und N4). Solange das Zählwerk keinen der Grenzwerte erreicht, kann entweder angenommen werden, dass der Zustand des Fahrzeugs sich gegenüber der Vorgeschichte nicht verändert hat, oder es wird sicherheitshalber Rollbewegung angenommen.
  • Die Werte ΔT2, ΔT3 und N2, N3 und n4, n5 können paarweise entweder gleich, oder unterschiedlich, oder je nach Vorgeschichte (Rollen oder nicht) gewählt werden. Aus Sicherheitsgründen ist es dabei ein Ziel, die Wahrscheinlichkeit der negativen Falscherkennung (Rollbewegung liegt vor, wird aber nicht erkannt) deutlich geringer zu halten als die Wahrscheinlichkeit der positiven Falscherkennung (Rollbewegung liegt nicht vor, wird aber angenommen). Die Erhöhung der Sicherheit in diesem Sinne steht allerdings im Zielkonflikt mit dem Energieeinsparpotential durch Rollerkennung.
  • Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 3 dargestellt. Nach dem Start des Verfahrens in Block 200 werden in Block 201 die Vibrationsbewegungen eines Fahrzeugrades erfasst. Das kann beispielsweise durch Auswertung des elektrischen Ausgangssignals eines piezoelektrischen Sensors oder eines Mikrofons erfolgen. Abhängig davon wird in Block 202 ermittelt, ob eine Rollbewegung des Fahrzeugrades vorliegt. Lautet die Antwort „nein" (in 2 mit „n" gekennzeichnet), d.h. es liegt ein stillstehendes Rad vor, dann wird in Block 203 ein Reifendruckmesssystem in einen passiven und stromsparenden Betriebsmodus geschaltet. Lautet die Antwort „ja" (in 2 mit „y" gekennzeichnet), d.h. es liegt ein sich drehendes Rad vor, dann wird in Block 204 ein Reifendruckmesssystem in einen aktiven Betriebsmodus geschaltet. Im Anschluss an die Blöcke 203 und 204 kann zu Block 200 zurückverzweigt werden, d.h. das Verfahren beginnt erneut.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Erkennung einer Rollbewegung eines Fahrzeugrades, umfassend – Erfassungsmittel zur Erfassung von Vibrationsbewegungen einer Fahrzeugkomponente, insbesondere des Fahrzeugrades, – Auswertemittel, in welchen abhängig von den erfassten Vibrationsbewegungen das Vorliegen und/oder Nichtvorliegen der Rollbewegung des Fahrzeugrades ermittelt wird
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Erfassungsmitteln um einen piezoelektrischen Sensor oder ein Mikrofon handelt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel ein piezoelektrisches Element beinhalten.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem piezoelektrischen Sensor um einen Sensor auf Keramikbasis handelt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Bestandteil eines Reifendrucküberwachungssystems ist.
  6. Verfahren zur Erkennung einer Rollbewegung eines Fahrzeugsrades, bei welchem durch Auswertung der Ausgangssignale eines Erfassungsmittels zur Erfassung von Vibrationsbewegungen einer Fahrzeugkomponente, insbesondere des Fahrzeugrades, das Vorliegen und/oder Nichtvorliegen einer Rollbewegung des Fahrzeugrades ermittelt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren im Rahmen eines Reifendrucküberwachungssystems eingesetzt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Erfassungsmittel um einen piezoelektrischen Sensor handelt und dass durch Auswertung des elektrischen Ausgangssignals des Sensorelements festgestellt wird, ob eine Rollbewegung des Fahrzeugs vorliegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rollbewegung dann als vorliegend detektiert wenn, wenn die elektrische Ausgangsspannung des Sensorelements einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorgegebenen Zeitfenster eine Mehrzahl vom Messungen der elektrischen Ausgangsspannung des Sensorelements durchgeführt wird und – dass eine Rollbewegung dann als vorliegend detektiert wenn wenigstens bei einer vorgegebenen Anzahl innerhalb der Mehrzahl vom Messungen die elektrische Ausgangsspannung des Sensorelements einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und/oder – dass eine Rollbewegung dann als nicht vorliegend detektiert wird, wenn wenigstens bei einer vorgegebenen Anzahl innerhalb der Mehrzahl vom Messungen die elektrische Ausgangsspannung des Sensorelements einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
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