DE102008054393A1 - Rotational direction determining method for wheel of vehicle, involves determining phase relationship between received signals, and determining rotational direction of rotatable body based on phase relationship using nonius-process - Google Patents
Rotational direction determining method for wheel of vehicle, involves determining phase relationship between received signals, and determining rotational direction of rotatable body based on phase relationship using nonius-process Download PDFInfo
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Drehrichtung eines Reifens mittels zweier Beschleunigungssensoren mit unterschiedlicher Detektionsrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Ermittlung der Drehrichtung eines Reifens.The The invention relates to a method for determining the direction of rotation a tire by means of two acceleration sensors with different detection direction. Furthermore, the invention relates to a device for implementation a method for determining the direction of rotation of a tire.
In den letzten Jahren sind die Anforderungen an aktive und passive Sicherheitssysteme in den Fahrzeugen gestiegen. Aufgrund dessen hat sich die Zahl der in Fahrzeugen verwendeten Sicherheitssysteme immer weiter erhöht. Diese Sicherheitssysteme sind auf Daten einer Vielzahl unterschiedlicher Sensoren angewiesen. Zu den erwähnten Sicherheitssystemen zählen auch Reifendruckkontrollsysteme (Tire Pressure Monitoring System, TPMS), die den Reifendruck überwachen. Dabei misst ein Drucksensor pro Rad den Reifendruck und überträgt ihn, in der Regel drahtlos, an das Fahrzeug.In In recent years, the requirements are active and passive Safety systems in vehicles have risen. Because of that The number of security systems used in vehicles has increased always increased. These security systems are on Data relied on a variety of different sensors. To the Safety systems mentioned include tire pressure monitoring systems (Tire Pressure Monitoring System, TPMS) that monitor tire pressure. One pressure sensor measures the tire pressure per wheel and transmits it him, usually wireless, to the vehicle.
In
der
Diese bekannten Verfahren weisen jedoch den Nachteil auf, dass, wenn der Sensor nicht auf der Felge sondern auf dem Reifen montiert ist, sich keine kontinuierliche Sinusschwingung mehr ergibt. Dies folgt daraus, dass der Reifen nicht rund ist, sondern im Bereich der Aufstandsfläche des Reifens abgeplattet ist. Die Änderung von einer rotatorischen in eine translatorische Bewegung resultiert dabei in radialer Richtung in einem Abfall der Zentripetalbeschleunigung auf 0G bzw. in tangentialer Richtung (Laufrichtung) in einer negativen Beschleunigung (Abbremsen).These However, known methods have the disadvantage that when the Sensor is not mounted on the rim but on the tire, there is no continuous sinusoidal oscillation. This follows from the fact that the tire is not round, but in the area of the footprint of the tire is flattened. The change from a rotational one in a translational movement results in the radial direction in a decrease of centripetal acceleration to 0G or tangential Direction (running direction) in a negative acceleration (deceleration).
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 weist vorteilhaft ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehrichtung eines drehbaren Körpers, insbesondere eines Rades auf, wobei die Ermittlung auf Grundlage eines der Drehung des drehbaren Körpers zuordenbaren und von mindestens einem Sensor abgegebenen Beschleunigungssignal erfolgt.The inventive method with the features of independent claim 1 advantageously has a method for determining a direction of rotation of a rotatable body, particular of a wheel, the determination being based on a attributable to the rotation of the rotatable body and of at least one sensor emitted acceleration signal.
Die Bestimmung der Drehrichtung kann dabei durch Aufnehmen eines, von einem Sensor abgegebenen, der Drehung zuordenbaren, ersten Beschleunigungssignals; Aufnehmen eines, von einem weitere Sensor abgegebenen, der Drehung zuordenbaren, weiteren Beschleunigungssignals; Bestimmen der Position von Abweichungsgrößen in den aufgenommenen Beschleunigungssignalen; Ersetzen der bestimmten Abweichungsgrößen; Bestimmen einer Phasenbeziehung zwischen beiden Beschleunigungssignalen und/oder Bestimmen der Drehrichtung des drehbaren Körpers basierend auf der Phasenbeziehung erfolgen.The Determining the direction of rotation can thereby by recording a, from a first acceleration signal outputted to a sensor and assignable to the rotation; Picking up a turn, issued by another sensor assignable, further acceleration signal; Determine the position deviation quantities in the recorded acceleration signals; Replacing the specific deviation quantities; Determine a phase relationship between both acceleration signals and / or Determining the direction of rotation of the rotatable body based done on the phase relationship.
Vorteilhafte Ausbildungen und Weiterentwicklungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen ermöglicht.advantageous Training and developments of the invention are by allows the measures specified in the dependent claims.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestimmung der Position der Abweichungsgrößen durch eine Bestimmung eines Nulldurchgangs des aufgenommenen Signals und/oder durch eine Bestimmung eines Maximalwertes des aufgenommenen Signals.In In a preferred embodiment, the determination is made the position of the deviation quantities by a Determining a zero crossing of the recorded signal and / or by a determination of a maximum value of the received signal.
Erfindungsgemäß kann der Schritt Ersetzen der Abweichungsgrößen die Entfernung eines Signalanteils zeitlich vor und nach der bestimmten Abweichungsgröße enthalten und/oder die Interpolation des entfernten Signalanteils.According to the invention the step replacing the deviation quantities the Removal of a signal component before and after the specified time Contain deviation quantity and / or the interpolation of the distant signal component.
Durch die Verwendung von mehreren, voneinander unterschiedlicher Bestimmungsverfahren, sowie mindestesn einem Ersetzungsschritt kann die Robustheit der Bestimmung erhöht werden.By the use of several, mutually different determination methods, as well as At least one replacement step may be the robustness of the determination increase.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestimmung der Drehgeschwindigkeit durch Abtasten der beiden Sensoren zu einem ersten Zeitpunkt t1. Somit erhält man die Signale a1 und a2 zum Zeitpunkt t1. Aus diesen beiden Signalen a1 und a2 wird der Arkustangens gebildet und der Winkel zwischen den beiden Signalen a1 und a2 bestimmt. Anschließend werden beide Sensoren zu einem zweiten Zeitpunkt t2 abgetastet. Daraus erhält man die Signale a1 und a2 zum Zeitpunkt t2. Aus den Signalen a1 und a2 zum Zeitpunkt t2 wird wiederum mittels des Arkustanges der Winkel bestimmt. Aus der Änderung des Winkels zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 kann nun die Winkelgeschwindigkeit der einzelnen Signale bestimmt werden. Das Vorzeichen der Winkelgeschwindigkeit gibt dabei die Drehrichtung an.In In a preferred embodiment, the determination is made the rotational speed by scanning the two sensors to one first time t1. Thus one obtains the signals a1 and a2 at time t1. From these two signals a1 and a2 is the Arctangent formed and the angle between the two signals a1 and a2 determined. Subsequently, both sensors sampled at a second time t2. This gives the signals a1 and a2 at time t2. From the signals a1 and a2 at the time t2, in turn, by means of the Arkustanges the Angle determined. From the change of the angle between The times t1 and t2 can now be the angular velocity of the individual Signals are determined. The sign of the angular velocity indicates the direction of rotation.
Ferner kann aus den Signalen a1 und a2 zum Zeitpunkt t1 und/oder Signalen a1 und a2 zum Zeitpunkt t2 die Phasenbeziehung/Phasendifferenz α zwischen den Signalen a1 und a2 bestimmt werden. Aus der Phasenbeziehung zwischen den Signalen kann die Drehrichtung bestimmt werden.Further, from the signals a1 and a2 at time t1 and / or signals a1 and a2 at time t2, the phase relationship / phase difference α be determined between the signals a1 and a2. From the phase relationship between the signals, the direction of rotation can be determined.
Erfindungsgemäß kann der Winkel zwischen den Signalen a1 und a2 auch mittels jedem anderen geeigneten trigonometrischen oder numerischen Verfahren bestimmt werden.According to the invention the angle between the signals a1 and a2 also by any other suitable trigonometric or numerical methods are determined.
Erfindungsgemäß kann das aufgenommene Beschleunigungssignal ein tangentiales und/oder radiales Beschleunigungssignal sein.According to the invention the recorded acceleration signal is a tangential and / or be radial acceleration signal.
Im Sinne der Erfindung kann eine Abweichungsgröße eine Auswirkung einer systembedingten Übertragungsschwäche (Schock) auf ein Nutzsignal (Sensorsignal) sein. Eine Abweichungsgröße kann auch eine Abweichung von einem zu erwartenden, statistischen, empirischen und/oder vorbekannten Signalverlauf sein.in the According to the invention, a deviation quantity an effect of a systemic transmission weakness (Shock) to be a useful signal (sensor signal). A variance can also a deviation from an expected, statistical, empirical and / or be previously known waveform.
Gemäß der vorliegender Erfindung bezeichnet die Aufstandsfläche des Reifens den Flächenabschnitt der Reifenoberfläche, der mit dem Untergrund in Verbindung steht.According to the present invention refers to the footprint of the Tire the surface portion of the tire surface, which communicates with the ground.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Programm zur Ausführung durch eine Datenverarbeitungsanlage, wobei das Programm bei der Ausführung in einem Computer oder einem Steuergerät die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt.One Another aspect of the invention relates to a program for execution by a data processing system, the program at the Execution in a computer or a control unit the steps of the method according to the invention performs.
Ferner betrifft die Erfindung einen Datenträger, wobei auf dem Datenträger ein Programm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gespeichert ist.Further the invention relates to a data carrier, wherein on the Disk a program to carry out the is stored according to the invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be described below with reference to the accompanying drawings exemplified in more detail. Show it:
Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention
In
In
In
Zur
Ermittlung der Schocks stehen die folgenden Verfahren zur Verfügung.
Man ermittelt zwei Null-Durchgänge der Sinusschwingung
des Beschleunigungssignals. Danach schneidet man ausgehend von der
zeitlichen Mitte des Signals max. 10% einer Periode vor und nach
der Mitte aus dem Signal. Bei einem anderen Verfahren kann der Schock
ermittelt werden, indem die max. Spitzen im Signal ermittelt werden.
Die beiden Spitzen
Das Signal des weiteren Beschleunigungssensors wird der gleichen Signalverarbeitung unterzogen. Danach erhält man zwei Sinusschwingungen, deren Phasenbeziehung einfacher ausgewertet werden kann.The Signal of the further acceleration sensor will be the same signal processing subjected. Then you get two sine waves whose Phase relationship can be evaluated more easily.
Das
Verfahren kann auch für radiale Beschleunigungssignale
angewandt werden. Hier ergibt sich entsprechend
Um die Anforderung an die Dynamik des Sensors nicht zu groß werden zu lassen, kann der Geschwindigkeitsbereich, in dem die Messung durchgeführt wird, begrenzt werden. Dazu eignet sich wiederum die Periodendauer. Ihr Kehrwert ist die Raddrehzahlfrequenz. Überschreitet dieser einen bestimmten Wert, z. B. 14 Hz (~100 km/h), wird die Messung abgebrochen. Alternativ kann dieser Fall ermittelt werden, falls der Beschleunigungssensor dauerhaft Werte liefert, die sich an der Grenze oder außerhalb des Messbereichs befinden.Around the demand on the dynamics of the sensor does not become too large To let the speed range in which the measurement is performed can be made will be limited. In turn, the period duration is suitable for this purpose. Its reciprocal is the wheel speed frequency. exceeds this one particular value, e.g. B. 14 Hz (~ 100 km / h), the measurement becomes canceled. Alternatively, this case can be determined if the accelerometer permanently delivers values that are at the Limit or outside the measuring range.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Detektionsrichtung der Sensoren nicht tangential oder radial sondern in einem Winkel β von größer 0 bzw. kleiner 90° zwischen beiden Richtungen. Dabei unterscheiden sich die beiden Sensoren bzgl. des Winkels β, entweder im Betrag oder im Vorzeichen. Das resultierende Signal stellt eine Mischform aus den beiden vorangegangen Fällen dar. Der Sinusschwingung überlagert sind zwei Schocks, die denen in tangentialer und radialer Richtung entsprechen, allerdings mit kleinerer Amplitude. Die Schocks können aber genauso mit vorgenannten Verfahren entfernt werden. Zusätzlich hat die Sinusschwingung einen Offset durch die Zentripetalbeschleunigung, der allerdings geringer ist, als der in rein radialer Richtung. Auch hier muss eine Offsetkompensation durchgeführt werden.In a further advantageous embodiment, the detection direction of the sensors is not tangential or radial but at an angle β of greater than 0 or less than 90 ° between the two directions. In this case, the two sensors differ with respect to the angle β, either in magnitude or in sign. The resulting signal is a hybrid of the two previous cases. Superimposed on the sine wave are two shocks that correspond to those in the tangential and radial directions, but with a smaller amplitude. The shocks can be removed just as well with the aforementioned methods. In addition, the sinusoidal oscillation has an offset by the centripetal acceleration of all This is less than that in the purely radial direction. Again, an offset compensation must be performed.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Signal nur im Bereich der Sinusschwingung abgetastet. Der Bereich der Schocks wird nicht abgetastet. Damit entfällt das Extrahieren der Schocks aus dem aufgenommenen Signal. Dazu muss allerdings bekannt sein, wann der Schock eintritt und wann der Austritt aus der Aufstandsfläche des Reifens stattfindet. Dies kann z. B. durch ein einmaliges Abtasten einer Radumdrehung mit niedriger Abtastfrequenz realisiert werden. Ausgehend vom letzten Austritt kann mit Hilfe der Raddrehzahl der nächste Eintritt in den die Aufstandsfläche des Reifens berechnet werden. Nach dem Austritt aus der Aufstandsfläche des Reifens beginnt die Abtastung des Signals. Kurz vor dem nächsten Eintritt wird die Abtastung gestoppt und gegebenenfalls nach dem Austritt wieder fortgesetzt.In In a further advantageous embodiment, the signal is only in Scanned area of sinusoidal oscillation. The range of shocks is not scanned. This eliminates the need to extract the Shocks from the recorded signal. However, this must be known be when the shock occurs and when the exit from the footprint of the tire takes place. This can be z. B. by a single scan a Radumdrehung be realized with low sampling frequency. Starting from the last exit can with the help of the wheel speed of the next entry into the footprint of the Tire can be calculated. After leaving the footprint of the tire, the sampling of the signal begins. Just before the next one The sampling is stopped and if necessary after the Exit resumed again.
In
Es wurde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Drehrichtung eines drehbaren Körpers, insbesondere eines Rades, beschrieben, wobei die Ermittlung auf Grundlage eines der Drehrichtung des drehbaren Körpers zuordenbaren, von mindestens einem Sensor abgegebenes Beschleunigungssignals, durch die Schritte Aufnehmen eines, von einem Sensor abgegebenes, der Drehrichtung zuordenbaren, ersten Beschleunigungssignals; Aufnehmen eines, von einem weitere Sensor abgegebenes, der Drehrichtung zuordenbaren, weiteren Beschleunigungssignals; Bestimmen der Position von Abweichungsgrößen in den aufgenommenen Beschleunigungssignalen; Ersetzen der bestimmten Abweichungsgrößen; und Bestimmen der Drehrichtung des drehbaren Körpers basierend auf der Phasendifferenz α zwischen beiden Beschleunigungssignalen erfolgt.It has been a method and apparatus for determining a direction of rotation a rotatable body, in particular a wheel, described the determination based on one of the direction of rotation of the rotatable Body assignable, issued by at least one sensor Acceleration signal, through the steps picking up a, from a sensor delivered, the direction of rotation assignable, first Acceleration signal; Picking up one, from another sensor delivered, the direction of rotation assignable, further acceleration signal; Determine the position of deviation quantities in the recorded acceleration signals; Replacing the specific deviation quantities; and determining the direction of rotation of the rotatable body based on the phase difference α between both acceleration signals he follows.
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorgeschlagenen Lösungen entsprechend den oben genannten Ausführungsformen als Softwaremodul(e) und/oder Hardwaremodule) in den entsprechenden Funktionsblöcken implementiert werden können. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auch bei anderen Sensormodulen angewendet werden kann.It It is noted that the proposed solutions according to the above-mentioned embodiments as a software module (s) and / or Hardware modules) in the corresponding function blocks can be implemented. It is also pointed out that the present invention is not limited to the above embodiments is limited, but also with other sensor modules can be applied.
Aus dem Vorstehenden wird deutlich, dass, während bevorzugte und beispielhafte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, verschiedene Änderungen vorgenommen werden können ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend soll die Erfindung nicht durch die detail lierte Beschreibung der bevorzugten und beispielhaften Ausführungsformen auf diese beschränkt werden.Out From the above, it becomes clear that while preferred and exemplary embodiments illustrated and described were, various changes can be made without departing from the spirit of the invention. Accordingly the invention should not be limited by the detailed description of the preferred and exemplary embodiments thereof be limited.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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