DE102009020335A1

DE102009020335A1 - Verfahren zum Lokalisieren der Stellung von Rädern eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102009020335A1
Application number: DE102009020335A
Authority: DE
Inventors: Olivier Geradiere
Original assignee: Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive France SAS
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2009-12-03
Also published as: US8058978B2; CN101592732B; CN101592732A; FR2931950A1; US20090295641A1; FR2931950B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lokalisieren der Stellung von Rädern (2) eines Fahrzeugs (1), die je mit einer Elektronikeinheit (3) ausgestattet sind, gemäß dem zur Lokalisierung eines Rads (2) einerseits das Fahrzeug (1) mit einer Quelle elektromagnetischer Emissionen ausgestattet wird, die aus mindestens zwei Sendeantennen (5, 6) besteht, welche in der Nähe des Rads (2) positioniert und physikalisch zueinander versetzt sind, so dass die Sendeantennen getrennte Schattenzonen entlang der Bahn der Elektronikeinheit (3) des Rads haben, und andererseits eine sequentielle Umschaltung der Sendeantennen (5, 6) gesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lokalisieren der Stellung von Rädern eines Fahrzeugs, die mit einer Elektronikeinheit ausgestattet sind, welche an eine auf das Fahrzeug montierte Zentraleinheit für Betriebsparameter jedes Rads repräsentative Signale senden kann, die außerdem einen Identifikationscode dieses Rads enthalten.
Aus Sicherheitsgründen besitzen immer mehr Kraftfahrzeuge Überwachungssysteme, die auf jedes der Räder des Fahrzeugs montierte Sensoren aufweisen, die zur Messung von Parametern wie Druck oder Temperatur der diese Räder ausstattenden Luftreifen dienen, und dazu bestimmt sind, den Fahrer über jede anormale Veränderung des gemessenen Parameters zu informieren.
Diese Überwachungssysteme sind üblicherweise ausgestattet mit:

• einer auf jedes der Räder des Fahrzeugs montierten Elektronikeinheit, die außer den erwähnten Sensoren einen Mikroprozessor und einen Radiofrequenz-Sender (oder RF-Sender) umfasst, und
• einer Zentraleinheit für den Empfang der von den Sendern gesendeten Signale, die einen Rechner aufweist, der einen mit einer Antenne verbundenen Radiofrequenz-Empfänger (oder RF-Empfänger) umfasst.

Eines der Probleme, das solche Überwachungssysteme lösen müssen, besteht in der Notwendigkeit, jedem vom Empfänger der Zentraleinheit empfangenen Signal eine Information betreffend den Standort der Elektronikeinheit und somit des dieses Signal verursachenden Rads zuzuordnen, wobei diese Notwendigkeit während der ganzen Lebensdauer des Fahrzeugs besteht, d. h. selbst nach Radwechseln oder einfacher einem Umkehren der Anordnung dieser Räder beachtet werden muss.
Zu diesem Zweck besteht eine aktuelle Lokalisierungsmethode darin, drei Sendeantennen zu verwenden, die je in der Nähe eines der Räder des Fahrzeugs positioniert sind, und eine Lokalisierungsprozedur durchzuführen, die darin besteht, nacheinander jede dieser drei Sendeantennen zu erregen.
Gemäß dieser Prozedur sendet die auf das in der Nähe der erregten Sendeantenne befindliche Rad montierte Elektronikeinheit als Reaktion und an die Zentraleinheit ein Signal, das einen Identifikationscode der Einheit enthält, so dass die aufeinanderfolgende Erregung der drei Antennen zur Lokalisierung der drei auf die diesen Antennen benachbarten Räder montierten Elektronikeinheiten und durch Ableitung zur Lokalisierung der vierten Einheit führt.
Der Hauptvorteil eines solchen Verfahrens liegt darin, dass die Lokalisierungsprozedur sehr schnell ist und zu einer praktisch augenblicklichen Lokalisierung nach dem Start des Fahrzeugs führt.
Dagegen beruht eines der bei dieser Lokalisierungsprozedur angetroffenen Probleme auf dem Vorhandensein von Schattenzonen, die für gegebene Positionen jeder Elektronikeinheit bezüglich der Sendeantenne Zonen des Nicht-Empfangs der von der Sendeantenne ausgesendeten elektromagnetischen Signale durch die Elektronikeinheit entsprechen.
In der Praxis beeinträchtigt das Vorhandensein solcher Nicht-Empfangszonen tatsächlich die Übertragung der Daten an die Elektronikeinheiten aufgrund der Tatsache, dass:

• bei den Bewegungen des Fahrzeugs diese Nicht-Empfangszonen regelmäßig bei jeder Radumdrehung auftreten,
• bei Stillstand des Fahrzeugs diese Empfangszonen eine totale Abwesenheit des Empfangs der von den Sendeantennen übertragenen Daten bewirken können, wenn die Elektronikeinheit des Rads sich zufällig in einer Schattenzone befindet.

Ein solches Phänomen von Nicht-Empfangszonen kann also in nicht vernachlässigbarer Weise die Prozedur der Lokalisierung der Räder der Fahrzeuge verändern.
Aus der Druckschrift US 2004/0263404 ist es bereits bekannt, die Anzahl von auf der Felge des Fahrzeugs angeordneten Antennen zu vervielfachen, um dafür zu sorgen, dass die Empfangsantenne (die auf dem Fahrgestell des Fahrzeugs in der Nähe des Rads angeordnet ist) immer mindestens eine der von den mehreren auf der Felge angeordneten Sendeantennen gesendeten Mitteilungen empfängt. Eine solche Lösung erfordert es aber, viele Antennen auf der Felge des Rads im Inneren des Luftreifens anzuordnen, was sich nicht nur als teuer erweist, sondern auch komplex ist, da das Innere des Luftreifens eine Zone ist, die luftdicht bleiben muss.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die oben erwähnten Nachteile bezüglich der Probleme des Nicht-Empfangs der von einer in der Nähe des Rads positionierten Sendeantenne gesendeten elektromagnetischen Signale durch eine auf ein Rad eines Fahrzeugs montierte Elektronikeinheit zu beseitigen, und hat hauptsächlich zum Gegenstand, ein Verfahren anzubieten, das zur Beseitigung der mit dem Vorhandensein von Nicht-Empfangszonen der elektromagnetischen Signale durch die Elektronikeinheiten verbundenen Nachteile führt.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung ein Verfahren zum Lokalisieren der Stellung von Rädern eines Fahrzeugs zum Gegenstand, die je mit einer Elektronikeinheit ausgestattet sind, welche an eine auf das Fahrzeug montierte Zentraleinheit für Betriebsparameter jedes Rads repräsentative Signale senden kann, die außerdem einen Identifikationscode dieses Rads aufweisen, wobei das Lokalisierungsverfahren darin besteht:

• das Fahrzeug mit Quellen elektromagnetischer Emissionen auszustatten, die je in der Nähe eines Rads positioniert sind und einen Erfassungsbereich haben können, der die Bahn der Elektronikeinheit bei der Drehung des Rads umfasst,
• und die Zentraleinheit und die Elektronikeinheiten so zu programmieren, dass eine Lokalisierungsprozedur durchgeführt wird, gemäß der die Zentraleinheit nacheinander für jede der Quellen elektromagnetischer Emissionen das Senden eines elektromagnetischen Identifikationsanforderungssignals durch die Quelle elektromagnetischer Emissionen steuert, bei dessen Empfang die Elektronikeinheit jedes in der Nähe dieser Quelle elektromagnetischer Emissionen positionierten Rads als Reaktion ein Signal senden kann, das mindestens den Identifikationscode dieses Rads enthält.

Erfindungsgemäß ist dieses Lokalisierungsverfahren dadurch gekennzeichnet, dass:

• das Fahrzeug mit Quellen elektromagnetischer Emissionen ausgestattet wird, die je aus mindestens zwei Sendeantennen bestehen, die physikalisch zueinander versetzt sind, damit die Sendeantennen getrennte Schattenzonen entlang der Bahn der

Elektronikeinheit des in der Nähe positionierten Rads haben,

• und eine sequentielle Umschaltung der Sendeantennen jeder Quelle elektromagnetischer Emissionen gesteuert wird.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht jede zur Durchführung einer Lokalisierungsprozedur in der Nähe eines Rads positionierte Quelle elektromagnetischer Emissionen also aus zwei ”komplementären” Sendeantennen, die so positioniert und verbunden sind, dass die Nicht-Empfangszonen der von den Sendeantennen gesendeten elektromagnetischen Signale durch die auf das Rad montierte Elektronikeinheit:

• mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit bei Bewegungen des Fahrzeugs auftreten, die beträchtlich geringer ist als die Frequenz ihres systematischen Auftretens bei den aktuellen Lokalisierungstechniken,
• in keiner Weise die Empfangsmöglichkeiten der von den Sendeantennen übertragenen Daten im stehenden Zustand des Fahrzeugs beeinträchtigen.

In der Praxis stellt es sich deswegen heraus, dass die zwei Sendeantennen sich im Wesentlichen wie eine einzige Sendeantenne verhalten, die keine Schattenzone entlang der Bahn der Elektronikeinheit des in der Nähe positionierten Rads aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, die insbesondere darauf abzielt, die Verbindungskosten der Sendeantennen (Verkabelung, ...) zu minimieren, werden Quellen elektromagnetischer Emissionen verwendet, die je aus zwei Sendeantennen bestehen, die so verbunden sind, dass sie zwei Dipole bilden, die einen gemeinsamen Pol aufweisen.
Als vorteilhafte Ausführungsform kann so jede Quelle elektromagnetischer Emissionen mittels eines einzigen Ferritstabs hergestellt werden.
Aus Gründen der einfachen Durchführung werden außerdem vorteilhafterweise Quellen elektromagnetischer Emissionen verwendet, die je aus zwei Sendeantennen bestehen, die entlang einer gemeinsamen Achse fluchtend angeordnet sind.
Außerdem werden dann vorteilhafterweise die zwei Sendeantennen so angeordnet, dass ihre gemeinsame Achse sich orthogonal zu einer radialen Achse des in der Nähe befindlichen Rads erstreckt.
Außerdem wird vorteilhafterweise erfindungsgemäß eine sequentielle Umschaltung der Sendeantennen mit einer Umschaltfrequenz in der Größenordnung von 1 kHz gesteuert.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen hervor, die als nicht einschränkend zu verstehendes Beispiel eine bevorzugte Ausführungsform darstellen. In diesen Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugrads, das mit einer erfindungsgemäßen Lokalisierungsvorrichtung ausgestattet ist,
2 einen vereinfachten elektrischen Schaltplan der Steuerschaltung von zwei erfindungsgemäß verbundenen Sendeantennen,
und 3 eine graphische Darstellung, die einen Sendezyklus dieser zwei Sendeantennen darstellt.
Die erfindungsgemäße Lokalisierungsvorrichtung, die als Beispiel in 1 dargestellt ist, ist zur Lokalisierung der Position eines Rads 2 eines Fahrzeugs 1 bestimmt.
Diese Lokalisierungsvorrichtung ist spezifischer dazu bestimmt, auf Fahrzeugen 1 installiert zu werden, die mit einem Überwachungssystem versehen sind, das üblicherweise zunächst eine jedem Rad 2 zugeordnete Elektronikeinheit 3 aufweist, die zum Beispiel mit der Felge des Rads fest verbunden ist, um im Inneren des Mantels des Luftreifens positioniert zu werden.
Jede dieser Elektronikeinheiten 3 umfasst zum Beispiel eine Sonde, die für die Messung von Parametern wie Druck und/oder Temperatur des Luftreifens bestimmt ist, angeschlossen an einen Mikroprozessor, der einen Identifikationscode des Sensors besitzt, verbunden mit einem RF-Sender, der mit einer Niederfrequenzantenne verbunden ist.
Das Überwachungssystem weist ebenfalls einen zentralisierten Rechner oder Zentraleinheit 4 auf, der einen Mikroprozessor enthält und einen RF-Empfänger umfasst, der die von jeder der Elektronikeinheiten 3 gesendeten Signale empfangen kann.
Üblicherweise ist ein solches Überwachungssystem, und insbesondere seine Zentraleinheit 4, so konzipiert, dass der Fahrer über jede anormale Veränderung der von den den Rädern 2 zugeordneten Sonden gemessenen Parameter informiert wird.
Dem oben beschriebenen Überwachungssystem zugeordnet, hat die erfindungsgemäße Lokalisierungsvorrichtung die Funktion, es zu ermöglichen, jedem von der Zentraleinheit 4 empfangenen Signal eine Information zuzuordnen, die die Lokalisierung der Elektronikeinheit 3 betrifft, die Ursprung dieses Signals ist.
Zu diesem Zweck, zum Beispiel für ein Fahrzeug 1 mit vier Rädern 2, bestückt diese Lokalisierungsvorrichtung üblicherweise drei der vier Räder 2 des Fahrzeugs 1 und weist für jedes der Räder eine Quelle elektromagnetischer Emissionen 5, 6 auf, die im Radkasten angeordnet ist und einen Erfassungsbereich haben kann, der die Bahn der Elektronikeinheit 3 beim Drehen des Rads 2 umfasst.
Außerdem sind die Zentraleinheit 4 und die Elektronikeinheiten 3 so programmiert, dass eine Lokalisierungsprozedur durchgeführt wird, gemäß der die Zentraleinheit 4 nacheinander das Senden, durch jede Quelle elektromagnetischer Emissionen, eines elektromagnetischen Identifikationsanforderungssignals steuert, bei dessen Empfang die Elektronikeinheit 3 des in der Nähe positionierten Rads 2 als Reaktion ein Signal senden kann, das den Identifikationscode dieses Rads aufweist.
Üblicherweise wird außerdem die Lokalisierung des vierten Rads ihrerseits durch Ableitung erhalten, wenn die ersten drei Räder lokalisiert sind.
Erfindungsgemäß besteht jede Quelle elektromagnetischer Emissionen aus zwei Sendeantennen 5, 6, die mittels eines einzigen Ferritstabs 7 hergestellt werden, der mit der Zentraleinheit 4 über Kabel 8–10 verbunden ist, die so angeschlossen sind, dass sie zwei Dipole 5, 6 bilden, die einen gemeinsamen Pol aufweisen.
Außerdem wird der Ferritstab 7 so positioniert, dass seine Längsachse sich orthogonal zur radialen Achse des Rads 2 erstreckt, die den gemeinsamen Pol der zwei Sendeantennen 5, 6 schneidet.
Wie in 1 veranschaulicht, in der eine der Feldlinien L5, L6 jeder der zwei Sendeantennen 5, 6 dargestellt ist, bildet der so positionierte Stab 7 zwei Sendeantennen 5, 6, die getrennte Schattenzonen Z5, Z6 entlang der Bahn der auf das Rad 2 montierten Elektronikeinheit 3 aufweisen.
Wie in 2 dargestellt, sind außerdem die zwei Sendeantennen 5, 6 elektrisch derart angeschlossen, dass:

• ihr gemeinsamer Pol (im Beispiel der negative Pol) über ein Kabel 10 mit Masse verbunden ist,
• ihr zweiter Pol (im Beispiel der positive Pol) mit einer Steuerschaltung (oder ”Driver”) 11 bzw. 12 über ein Kabel 8 bzw. 9 verbunden ist.

Wie in 3 dargestellt, erlaubt eine solche Verbindung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Steuerung einer sequentiellen Umschaltung der Sendeantennen 5, 6.
Eine solche sequentielle Steuerung in Verbindung mit der Tatsache, dass die Sendeantennen 5, 6 getrennte Schattenzonen entlang der Bahn der Elektronikeinheit 3 des benachbarten Rads 2 aufweisen, führt zur Herstellung einer Quelle elektromagnetischer Emissionen, die sich im Wesentlichen wie eine einzige Sendeantenne verhält, die keine Schattenzonen entlang der Bahn der Elektronikeinheit 3 aufweist. Die sequentielle Steuerung jeder der Antennen erlaubt es nämlich, regelmäßig in einem kurzen Zeitraum von der einen der Antennen zu anderen umzuschalten, so dass, wenn eine der Antennen in einer Schattenzone ist, die andere es nicht ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2004/0263404 [0011]

Claims

Verfahren zum Lokalisieren der Stellung von Rädern (2) eines Fahrzeugs (1), die je mit einer Elektronikeinheit (3) ausgestattet sind, welche an eine auf das Fahrzeug (1) montierte Zentraleinheit (4) für Betriebsparameter jedes Rads repräsentative Signale senden kann, die außerdem einen Identifikationscode dieses Rads aufweisen, wobei das Lokalisierungsverfahren darin besteht: • das Fahrzeug (1) mit Quellen elektromagnetischer Emissionen (5, 6) auszustatten, die je in der Nähe eines Rads (2) positioniert sind und einen Erfassungsbereich haben können, der die Bahn der Elektronikeinheit (3) bei der Drehung des Rads (2) umfasst, • und die Zentraleinheit (4) und die Elektronikeinheit (3) so zu programmieren, dass eine Lokalisierungsprozedur durchgeführt wird, gemäß der die Zentraleinheit (4) nacheinander für jede der Quellen elektromagnetischer Emissionen (5, 6) das Senden eines elektromagnetischen Identifikationsanforderungssignals durch die Quelle elektromagnetischer Emissionen steuert, bei dessen Empfang die Elektronikeinheit (3) jedes in der Nähe dieser Quelle elektromagnetischer Emissionen (5, 6) positionierten Rads (2) als Reaktion ein Signal senden kann, das mindestens den Identifikationscode dieses Rads enthält, und das Lokalisierungsverfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: • das Fahrzeug (1) mit Quellen elektromagnetischer Emissionen ausgestattet wird, die je aus mindestens zwei Sendeantennen (5, 6) bestehen, die physikalisch zueinander versetzt sind, damit die Sendeantennen getrennte Schattenzonen entlang der Bahn der Elektronikeinheit (3) des in der Nähe positionierten Rads (2) haben, • und eine sequentielle Umschaltung der Sendeantennen (5, 6) gesteuert wird, um so von einer der Antennen zur anderen umzuschalten, dass, wenn eine der Antennen in einer Schattenzone ist, die andere es nicht ist.
Lokalisierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Quellen elektromagnetischer Emissionen verwendet werden, die je aus zwei Sendeantennen (5, 6) bestehen, die so verbunden sind, dass sie zwei Dipole bilden, die einen gemeinsamen Pol aufweisen.
Lokalisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Quellen elektromagnetischer Emissionen verwendet werden, die je aus zwei Sendeantennen (5, 6) bestehen, die entlang einer gemeinsamen Achse fluchtend angeordnet sind.
Lokalisierungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei eine Quelle elektromagnetischer Emissionen bildenden Sendeantennen (5, 6) so angeordnet werden, dass ihre gemeinsame Achse sich orthogonal zu einer radialen Achse des in der Nähe befindlichen Rads (2) erstreckt.
Lokalisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Quelle elektromagnetischer Emissionen mittels eines einzigen Ferritstabs (7) hergestellt wird.
Lokalisierungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine sequentielle Umschaltung der Sendeantenne (5, 6) mit einer Umschaltfrequenz in der Größenordnung von 1 kHz gesteuert wird.