DE102008043260A1

DE102008043260A1 - Verfahren zum fahrsituationsabhängigen Kontrollieren des Luftdrucks in Reifen und Vorrichtung

Info

Publication number: DE102008043260A1
Application number: DE102008043260A
Authority: DE
Inventors: Norbert Polzin; Andreas Baier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2010-05-06
Also published as: US8447457B2; FR2937586A1; US20100114427A1; KR20100047816A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fahrsituationsabhängigen Kontrollieren des Luftdrucks in Reifen, die an zwei angetriebenen Achsen eines Kraftfahrzeuges anbringbar sind, wobei ein Motordrehmoment durch eine Verteilerkupplung auf die beiden Achsen verteilbar ist, und wobei in einer Recheneinheit mehrere Eingangswerte in einen den Luftdruck in jedem Reifen beschreibenden Luftdruckwert gewandelt werden, wobei ein den Kupplungszustand widerspiegelnder Kupplungskraftschlusswert in der Recheneinheit in einen Kontrollwert mitverarbeitet wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, enthaltend Mittel zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fahrsituationsabhängigen Kontrollieren des Luftdrucks in Reifen, die an zwei angetriebenen Achsen eines Kraftfahrzeuges anbringbar sind, wobei ein Motordrehmoment durch eine Verteilerkupplung auf die beiden Axen verteilbar ist und wobei in einer Recheneinheit mehrere Eingangswerte in einen den Luftdruck in jedem Reifen beschreibenden Luftdruckwert gewandelt werden.
Aus dem Stand der Technik ist ein System zur Überwachung des Reifenzustandes bekannt, nämlich aus der DE 10303492 A1 .
Das dort offenbarte System offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Reifenzustands an angetriebenen Rädern eines Kraftfahrzeuges. Räder sind dabei abrollende Vorrichtungen, die mit Luft aufpumpbare Elemente wie Reifen umfassen. Die Reifen sind im Regelfall aus Kautschuk oder Gummi gefertigt und nahezu luftundurchlässig. Zur Überwachung des Luftdrucks werden in der DE 10303492 A1 Drehbewegungen der angetriebenen Räder erfasst und die Größen, die von den erfassten Drehbewegungen abhängig sind, erzeugt. Weiterhin werden die erzeugten Größen miteinander verknüpft. Die Überwachung geschieht dann abhängig von dem Verknüpfungsergebnis. In der Überwachung wird weiterhin auf das Antriebsmoment, welches auf die Antriebsräder wirkt, zurückgegriffen.
Bei verschiedenartigen Reifen verändert sich der Abrollumfang in Abhängigkeit vom Antriebsmoment stark unterschiedlich, so dass eine druckverlustbedingte Abrollumfangsänderung kompensiert werden kann und damit dann nicht erfassbar ist.
Schon die DE 10303492 A1 bietet hier eine Abhilfe durch Berücksichtigung des auf die Reifen wirkenden Antriebsmomente.
Bisher sind aber indirekt messende Reifendruckkontrollsysteme im Kraftfahrzeug, also einem Pkw oder einem Lkw, mit anderen Systemen allerdings nicht vernetzt. Aus ABS-Raddrehzahlen werden Radumfangsgeschwindigkeitsänderungen und/oder Radeigenfrequenzänderungen bzw. Änderungen des Radeigenfrequenzspektrums berechnet, deren Maß der Veränderung als Reifendruckverlust interpretiert wird. Ein solcher Reifendruckverlust wird dem Fahrer angezeigt, wenn ein Soll-/Ist-Vergleich dieser veränderlichen Größen eine ausreichend große Differenz erreicht.
Es ist das Ziel bei Fahrzeugen mit Reifendruckkontrolle, dem Fahrer einen Druckverlust anzuzeigen, um so schneller und zuverlässiger kritische Fahrzustände oder thermische Beschädigungen des Reifens zu vermeiden.
Im allgemeinen werden zwei physikalische Wirkprinzipien verwendet, nämlich zum einen eine Abrollumfangserkennung und zum anderen eine Radeigenfrequenzberechnung.
Bei der Abrollumfangserkennung werden diagonal, seitenweise oder achsweise die auftretenden Differenzen der Radumfangsgeschwindigkeiten in einem Zeitintervall aufintegriert. Sobald eine der Differenzen eine parametrierbare Schwelle überschreitet, wird ein Druckverlust als erkannt signalisiert. Es kann allerdings nur ein Druckverlust an einem Rad, und unter günstigen Bedingungen an bis zu drei Rädern erkannt werden.
Alternativ oder zusätzlich dazu erfolgt eine Radeigenfrequenzberechnung. Dabei werden radindividuell, achsweise oder seitenweise die auftretenden Radeigenfrequenzen und/oder Radeigenfrequenzspektren mit geeigneten Algorithmen, wie etwa einem Kalman-Filter berechnet. Bei Verwendung eines Kalman-Filters wird ein mittlerer quadratischer Fehler minimiert. Sobald eine der Differenzen eine parametrierbare Schwelle überschreitet, wird wiederum auf Druckverlust erkannt. Dieser Algorithmus kann radindividuell Reifendruckverlust erkennen.
Bei einer Kombination der Abrollumfangserkennung und der Radeigenfrequenzberechnung, wird auch schon bisher ein robustes System erzeugt, das zur Erkennung von bis zu vier Reifen, bei denen Luft entwichen ist, einsetzbar ist.
Bei Allradfahrzeugen mit variabler Motordrehmomentverteilung auf die Antriebsachsen, d. h. bei Verwendung in Antriebssträngen mit steuerbaren Verteilerkupplungen, die also in separat nachgeschalteten Verteilergetrieben zu- oder abschaltbar sind, beeinflusst das variable Antriebsmoment die Schlupfverhältnisse der Räder. Damit kann eine auftretende Schlupfänderung nicht mehr eindeutig einem Reifendruckverlust zugeordnet werden. Zudem kann eine durch Reifendruckverlust verursachte Raddrehzahländerung zu einer Umverteilung des Motordrehmomentes auf die angetriebenen Achsen führen, die im Ziel Schlupfunterschiede an einer Achse ausgleichen soll. Damit ist eine Erkennung von Reifendruckverlusten erschwert. Diese Beeinflussung gilt auch für die Verschiebung einer Radeigenfrequenz und/des Radeigenfrequenzspektrums.
Offenbarung der Erfindung
Eine gattungsgemäße Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein den Kupplungszustand widerspiegelnder Kupplungskraftschlusswert in der Recheneinheit in einen Kontrollwert mitverarbeitet wird. Vorzugsweise wird der Kupplungskraftschlusswert dabei von einem Kupplungssteuergerät geliefert.
Mit dieser erfindungsgemäßen Weiterentwicklung kann auch bei Fahrzeugen mit variabler Momentenverteilung auf den Antriebsachsen eine sichere, robuste und einfach zu realisierende Reifendruckverlustkontrolle dargestellt werden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung, die Mittel enthält, die zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung ausgebildet sind.
Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn an einem Initialisierungszeitpunkt ein das Abrollverhalten eines Reifens beschreibender Abrollwert erfasst wird und vorzugsweise als Sollwert in einem Speicher abgelegt wird. Bei einer Initialisierung des Systems wird das Abrollverhalten der Räder/Reifen und die Radeigenfrequenz bzw. das Frequenzspektrum bei einem Nominaldruck erfasst, und in Kalibrierungswerte umgerechnet. Auf diese Weise wird auf Werte zurückgreifbar, die vom individuellen Fahrverhalten unabhängig, aber zu erfassten, die Fahrsituation beschreibenden Werten vergleichbar sind, wobei die Sollwerte in einem quasistationären Betrieb des Fahrzeuges als Referenzwerte ausgewählt sind. Unter einem „quasistationären Betrieb” wird hier der Betrieb des Fahrzeuges mit einer geringen Beschleunigung oder Verzögerung, weitgehend geradeaus und ohne große Höhenunterschiede verstanden.
Eine Rückmeldung an den Fahrzeugführer ist besonders dann effizient hervorrufbar, wenn nachfolgend der Abrollwert als Sollwert mit dem zu einem anderen Zeitpunkt ermittelten Kontrollwert, der das zu diesem Zeitpunkt vorliegende Abrollverhalten des Reifens charakterisiert, verglichen wird und bei Über- oder Unterschreitens eines Grenzwertes eine Aktion, wie das Betätigen einer Alarmsignalausgabevorrichtung, gestartet wird. Der Grenzwert wird fahrzeugspezifisch in der Sensierrichtung festgelegt. Unter einer Alarmsignalausgabevorrichtung sind sämtliche akustisch, haptisch und/oder visuell wirkende Ausgabeeinheiten, wie Lautsprecher oder Anzeigevorrichtungen, umfasst.
Es hat sich in einem weiteren Ausführungsbeispiel als vorteilhaft herausgestellt, wenn ein die Radumfangsgeschwindigkeit beschreibender Radumfangsgeschwindigkeitswert und/oder ein die Radeigenfrequenz beschreibender Radeigenfrequenzwert in der Recheneinheit mitverarbeitet wird. Auf diese Weise kann auf die Verwendung von diesbezüglich heranzuziehenden Sensoren im Bereich der Räder/Reifen verzichtet werden. Kosten lassen sich dadurch einsparen.
Wenn in einem quasistationären Betrieb des Kraftfahrzeuges die Verteilerkupplung so gestellt wird, dass das Motordrehmoment nur zu einer Achse gelangt und zu diesem Zeitpunkt der Abrollwert als Sollwert abgelegt wird, so wird die Güte des Verfahrens erhöht.
Die Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Situationen lässt sich erhöhen, wenn der Speicher als ein EEPROM ausgebildet ist. Unter einem EEPROM wird ein erasable programmable read-only memory, also ein elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher verstanden. Dies ist ein nicht flüchtiger, elektronischer Speicherbaustein, der u. a. in der Computertechnik und dort hauptsächlich in eingebetteten Systemen eingesetzt wird. Dieser Speicher kann Teil eines Mikrocontrollers/CPU sein.
Wenn in einem dem Kupplungsstellen folgenden Schritt der Schaltzustand der Verteilerkupplung überprüft wird, so wird die Genauigkeit des Verfahrens erhöht und Fehlinterpretationen vermieden.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die Kupplung für einen definierten Zeitraum, wie 60 bis 180 Sekunden, vorzugsweise 120 Sekunden, so gestellt wird, dass das Motordrehmoment nur zu einer Achse gelangt und in diesem Zeitraum der Abrollwert (6) erfasst wird. Diese Öffnung der Kupplung kann mehrfach in Abhängigkeit von bestimmten Parametern, wie Geschwindigkeit, Last, Schlupf, Quer- und/oder Längsbeschleunigung erfolgen.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswerte an den diagonal am Fahrzeug, an den auf einer Seite des Fahrzeugs, oder an den an einer Achse des Fahrzeugs angebrachten Reifen erfasst werden, wobei die Eingangswerte zu Differenzwerten verarbeitet werden und über ein bestimmtes Zeitintervall zu den Kontrollwerten aufintegriert werden.
Die Erfindung wird auch nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Es gibt grundsätzlich zwei definierte Zustände in einem eine Verteilerkupplung nutzenden Allradantriebsystems, bei denen die Zuordnung eines übertragbaren Motormoments und eines Antriebsschlupfes eindeutig ist:

1. Die Verteilerkupplung ist offen: Das Fahrzeug überträgt ein gesamtes Motordrehmoment auf eine der beiden Achsen, wohingegen die andere Achse frei rollend ist.
2. Momentenerhöhung an einer vorher frei rollender Achse und Detektion des Schlupfgrades.:

Die Momentenverteilung an Vorder- und Hinterachse lässt sich dabei genau berechnen.
Es können nämlich durch einen entsprechenden Algorithmus folgende Signale eingelesen werden:

1. Zustand der Kupplung
2. Motormomentenverteilung zwischen Vorderachse und Hinterachse, wobei das tatsächlich übertragbare Moment jedoch auch von der Reibpaarung des Reifens mit einer Fahrbahn abhängig ist.

Im erfindungsgemäßen Algorithmus können nun zwei Mechanismen wirken:

1. Überlagertes Monitoring, das immer dann, wenn die Verteilerkupplung offen ist, das Reifen-/Radverhalten bewertet.
2. Überlagertes Monitoring, das immer dann, wenn die Momentenverteilung an den Reifen/Rädern bekannt ist, das Reifen-/Radverhalten bewertet.

In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 schematisch dargestellt, das zwei angetriebene Achsen 2 aufweist, wobei über eine Verteilerkupplung 3 ein von einem Verbrennungsmotor gestelltes Motordrehmoment auf die beiden Achsen 2 verteilt wird.
An den Achsen 2 sind jeweils zwei Räder mit darauf montierten luftgefüllten Reifen 4 angebracht.
In einem ersten Schritt 5, findet eine Initialisierung, also eine Ablage von das Abrollverhalten der Reifen beschreibende Abrollwerte 6 statt.
Diese als Sollwerte definierten Werte werden nachfolgend weiter verarbeitet. In einem Vergleichsschritt 8 wird unter Hinzunahme eines Kupplungskraftschlusswertes 7, der auch optional in dem ersten Schritt 5 verarbeitet und abgelegt wurde, hinzugezogen, wobei der dabei erzeugte Kontrollwert wird mit einem Grenzwert 9 verglichen wird. In dem Vergleichsschritt wird auch eine Differenzbildung mit nachfolgender zeitabhängiger Hufintegration vorgenommen.
Bei Über- oder Unterschreiten des Grenzwertes wird ein Ausgabewert 10 erzeugt, der das Anzeigen einer Warnmitteilung auf einer Anzeige 11 hervorruft.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10303492 A1 [0002, 0003, 0005]

Claims

Verfahren zum fahrsituationsabhängigen Kontrollieren des Luftdrucks in Reifen (4), die an zwei angetriebenen Achsen (2) eines Kraftfahrzeuges (1) anbringbar sind, wobei ein Motordrehmoment durch eine Verteilerkupplung (3) auf die beiden Achsen (2) verteilbar ist, und wobei in einer Recheneinheit mehrere Eingangswerte in einen den Luftdruck in jedem Reifen (4) beschreibenden Luftdruckwert gewandelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Kupplungszustand widerspiegelnder Kupplungskraftschlusswert (7) in der Recheneinheit in einen Kontrollwert mitverarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Initialisierungszeitpunkt ein das Abrollverhalten eines Reifens (4) beschreibender Abrollwert (6) erfasst wird und vorzugsweise als Sollwert in einem Speicher abgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nachfolgend der Abrollwert (6) als Sollwert mit dem zu einem anderen Zeitpunkt ermittelten Kontrollwert, der das zu diesem Zeitpunkt vorliegende Abrollverhalten des Reifens charakterisiert, verglichen wird und bei Über- oder Unterschreiten eines Grenzwertes (9) eine Aktion, wie das Betätigen einer Alarmsignalausgabevorrichtung, gestartet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Radumfangsgeschwindigkeit beschreibender Radumfangsgeschwindigkeitswert und/oder ein die Radeigenfrequenz beschreibender Radeigenfrequenzwert in der Recheneinheit mitverarbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem quasistationären Betrieb des Kraftfahrzeuges 1 die Verteilerkupplung so gestellt wird, dass das Motordrehmoment nur zu einer Achse (2) gelangt und zu diesem Zeitpunkt der Abrollwert (6) als Sollwert abgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher als ein EEPROM ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dem Kupplungsstellen folgenden Schritt der Schaltzustand der Verteilerkupplung (3) überprüft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerkupplung (3) für einen definierten Zeitraum, wie 60 bis 180 Sekunden, vorzugsweise 120 Sekunden, so gestellt wird, dass das Motordrehmoment nur zu einer Achse (2) gelangt und in diesem Zeitraum der Abrollwert (6) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswerte an den diagonal am Kraftfahrzeug (1), an den auf einer Seite des Kraftfahrzeuges (1) oder an den an einer Achse (2) des Kraftfahrzeuges (1) angebrachten Reifen (4) erfasst wird, wobei die Eingangswerte zu Differenzwerten verarbeitet werden und über ein bestimmtes Zeitintervall zu den Kontrollwerten integriert werden.
Vorrichtung enthaltend Mittel, ausgebildet zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.