DE102010061442A1

DE102010061442A1 - System und Verfahren zum indirekten Anzeigen eines Reifendruckverlusts

Info

Publication number: DE102010061442A1
Application number: DE102010061442A
Authority: DE
Inventors: Zhengming Wang; Gregory A. Jean-Baptiste; Huihui Duan
Original assignee: International Truck Intellectual Property Co LLC
Current assignee: International Truck Intellectual Property Co LLC
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2011-09-01
Also published as: SE1150181A1; US8350688B2; US20110210841A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur indirekten Luftdruckkontrolle zum Anzeigen, wenn ein Luftreifen auf einem Rad an einem Ende einer Kraftfahrzeugachse im Verhältnis zu einem Luftreifen auf einem Rad an einem gegenüberliegenden Ende der Achse zu wenig Luft aufweist, während sich das Fahrzeug auf einer Fahrbahnoberfläche fortbewegt. ABS-Radsensoren dienen als Eingänge zu einem dedizierten Prozessor für die indirekte Reifendruckkontrolle.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Kraftfahrzeuge, die sich auf Luftreifen fortbewegen, und insbesondere betrifft sie ein System und ein Verfahren, die einen indirekten Messwert heranziehen, um eine Differenz des Fülldruck der Luftreifen auf Rädern auf einander gegenüberliegenden Enden einer Achse anzuzeigen.
Hintergrund der Erfindung
Die verstärkte Präsenz von ABS-Systemen in Kraftfahrzeugen hat zur Folge, dass Ingenieure nach Softwareverfahren zur Überwachung bzw. zum Kontrollieren eines Luftreifendrucks forschen, bei denen Meldungen von dem ABS-Controller verwendet werden, da derartige Verfahren aufgrund der Tatsache, dass jedes Rad bereits mit einem Präzisionsraddrehzahlsensor ausgestattet ist, äußerst kosteneffektiv sein können. Die Heranziehung von ABS-Raddrehzahlmeldungen in Verfahren zum Überwachen bzw. Kontrollieren des Luftdrucks sind in verschiedenen Patenten und anderen Druckschriften bzw. Dokumenten offenbart.
Im Juli 2001 veröffentlichte das Verkehrsministerium der Vereinigten Staaten ein Dokument mit dem Titel „Tire Pressure Monitoring System, FMVSS No. 138”, in dem die Fortschritte eines ITPM-Forschungsprojekts bzw. Forschungsprojekts über eine indirekte Reifendruckkontrolle zusammengefasst waren. Aus diesem Dokument geht hervor, dass mit Hilfe von ITPM ein Unterdruck gemeldet werden kann, wenn die Luftdruckdifferenz größer als 20–30% des angegebenen Drucks bzw. Soll-Drucks ist. Der Grund dafür ist, dass der effektive Radius eines Luftreifens nur sehr wenig abnimmt, wenn ein Reifen um etwa 15 psi (Pfund pro Quadratzoll) bzw. 1035 mb bzw. 1,035 bar zu wenig Luftdruck aufweist.
Kurzfassung der Erfindung
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet einen zweckgebundenen Prozessor, um Daten zu verarbeiten, die in Meldungen auf einem dem SAE-Standard J1939 entsprechenden Datenbus in einem Kraftfahrzeug, wie z. B. einem Lkw, enthalten sind, und um an den Fahrer eine Störmeldung zu senden, wenn dem Ergebnis der Verarbeitung der Daten für zwei Reifen auf einer gemeinsamen Achse entnommen werden kann, dass der Druck in einem der Reifen von dem Betrag der Veränderung in dem anderen um einen gewissen Betrag während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs abweicht. Bei den Meldungen handelt es sich um Meldungen von ABS-Sensoren. Die Berechnungen werden mit einem hohem Maß an statistischer Wahrscheinlichkeit, z. B. einer Wahrscheinlichkeit von 90%, vorgenommen. Ebenso wird mit der gleichen Wahrscheinlichkeit die Ausgabe einer falschen Störmeldung verhindert.
Die Verarbeitung wird in dem dedizierten Prozessor durch Ausführen eines Algorithmus durchgeführt, bei den Ausarbeitung auf eine angemessene Sensitivität bzw. Ansprechvermögen und Zuverlässigkeit geachtet wurde, wobei somit die Wahrscheinlichkeit relativ hoch ist, dass eine echte Störmeldung ausgegeben wird, die eine Differenz zwischen der Druckveränderung in einem Reifen relativ zu der in dem anderen und/oder eine ungleichmäßige Reifenbelastung auf einander gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs anzeigt, und die Wahrscheinlichkeit, dass eine falsche Störmeldung ausgegeben wird, relativ niedrig ist.
Auch wenn die Erfindung zur Verwendung in unterschiedlichen mit 4-Rad-ABS-Systemen ausgestatteten Kraftfahrzeugen geeignet ist, ist sie eigentlich für den Einsatz der ITPM-Technik in großen Lkws entwickelt worden, deren zulässiges Gesamtgewicht bei über 4.536 kg liegt und entweder mit Einzelrad- oder Doppelrad-Antriebsachsen ausgestattet sind, wobei deren Reifen verhältnismäßig größer sind und höhere Drücke aufweisen als für kleinere Fahrzeuge typisch ist.
Ein allgemeiner Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur indirekten Reifendruckkontrolle zum Anzeigen, wann ein Luftreifen auf einem Rad an einem Ende einer Achse eines Kraftfahrzeugs im Vergleich zu einem Luftreifen auf einem Rad an einem gegenüberliegenden Ende der Achse mit zu wenig Luft befüllt ist, während das Fahrzeug eine Fahrbahnoberfläche befährt.
Das Verfahren beinhaltet ein wiederholtes Berechnen einer Differenz zwischen einem aktuellen Messwert bzw. Ist-Messwert eines effektiven Radius eines jeweiligen Reifens relativ bzw. im Verhältnis zu einem Referenzwert für einen effektiven Radius des gleichen Reifens und ein Verarbeiten der berechneten Differenzen für jeden Reifen und Miteinandervergleichen der berechneten Differenzen.
Wenn sich bei dem Vergleich der berechneten Differenzen herausstellt, dass eine der berechneten Differenzen sich von der für den anderen Reifen um mehr als einen definierten Betrag unterscheidet, wird anhand dieser Feststellung bestimmt, ob eine Störmeldung, die anzeigt bzw. darauf hinweist, dass ein Reifen im Vergleich zum anderen mit zu wenig Luft befüllt ist, ausgegeben werden soll.
Ein weiterer allgemeiner Aspekt betrifft ein indirektes Reifendruckkontrollsystem zum Anzeigen, wann ein Luftreifen auf einem Rad an einem Ende einer Achse eines Kraftfahrzeugs im Vergleich zu einem Luftreifen an einem Rad an einem gegenüberliegenden Ende der Achse mit zu wenig Luft befüllt ist, während das Fahrzeug eine Fahrbahnoberfläche befährt.
Das System weist auf: an jedem Rad einen jeweiligen Sensor, der einem ABS-System des Fahrzeugs und einem dedizierten Prozessor die gleichen Daten zur indirekten Reifendruckkontrolle zuführt.
Der dedizierte Prozessor ist so angeordnet, dass er einen Algorithmus zum Berechnen einer Differenz zwischen einem aktuellen Messwert bzw. Ist-Messwert eines effektiven Radius eines jeden Reifens im Vergleich zu einem Referenzwert für einen effektiven Radius des selben Reifens ausführt, so dass die berechneten Differenzen für jeden Reifen verarbeitet und die berechneten Differenzen miteinander verglichen werden können.
Wenn sich bei dem Vergleich der berechneten Differenzen herausstellt, dass eine der berechneten Differenzen sich von der für den anderen Reifen um mehr als einen definierten bzw. festgelegten Betrag unterscheidet, wird anhand dieser Feststellung bestimmt, ob eine Störmeldung, die anzeigt bzw. darauf hinweist, dass ein Reifen im Vergleich zum anderen Reifen mit zu wenig Luft befüllt ist, ausgegeben werden soll.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine allgemeine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Algorithmus.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Der effektive Radius eines Luftreifens kann als r_j = r_j(p_j, v_j, T_j, l_j, x_ij, y_kj), j = 1, 2, 3, 4, i, k = 1, 2, 3, 4 geschrieben werden, wenn j = 1, 2, 3, 4 das vordere linke, das vordere rechte, das hintere linke und das hintere rechte Rad anzeigt, pj der Druck ist, T_j die Umgebungstemperatur ist, v_j die Radgeschwindigkeit ist, l_j die Last ist, x_ijs andere Faktoren sind, die sich bei deren Einwirken auf Räder auf der selben Achse praktisch identisch auswirken, während y_kjs Faktoren sind, die sich auf ein jeweiliges Rad unterschiedlich auswirken. Aufgrund der komplexen Beziehungen und unvorhersehbaren Faktoren, die während des Fahrbetriebs entstehen können, kann diese verallgemeinerte Funktion nicht so genau ausgearbeitet werden, dass sie das direkte Kontrollieren eines individuellen Reifendrucks ermöglichen würde
Die nachstehende verallgemeinerte Funktionsbeziehung kann derart weiter ausgearbeitet werden, dass eine indirekte Kontrolle des Reifendrucks in einem jeweiligen Reifenpaar möglich ist: r_j = r_j0 + dr_j, wenn r_j0 der effektive Radius eines Luftreifens unter einer vorgeschriebenen Bedingung, z. B. der durch den Reifenhersteller definierten Standard- bzw. Normbedingung, ist. Beispiele für andere vorgeschriebene Bedingungen sind solche, bei denen der Reifen am Fahrzeug belastet wird, der Reifen einer vorgeschrieben Umgebungstemperatur, wie z. B. einer Raumtemperatur, ausgesetzt ist, eine Nullgeschwindigkeit aufweist etc.
Bei dr_j handelt es sich um einen Differentialquotienten bzw. abgeleiteten Wert erster Ordnung, der als ein im Vergleich zu r_j0 unter normalen und fast normalen Fahrbedingungen als kleine Größe betrachtet werden kann. Da Differentialquotienten bzw. abgeleitete Werte höherer Ordnung ziemlich klein sind, können sie bei der Ausarbeitung bzw. Entwicklung eines Algorithmus, der durch einen Prozessor ausgeführt werden kann, der Einfachheit halber auch auf Wunsch außer Acht gelassen werden.
Fertigungstoleranzen und von Fahrzeug zu Fahrzeug auftretende Variationen führen dazu, dass r_j0 für jedes Rad wahrscheinlich etwas anders ausfällt. Die meisten Lkw-Reifen haben effektive Radii von etwa 0,5 m, wobei eine Toleranz von 0,05% einem Wert von 0,25 × 10^–3 m entspricht.
Tests, die von einer Quelle ausgeführt wurden, haben ergeben, dass eine Differenz von 10 PSI bzw. 0,7 bar zwischen den Vorderreifen dazu führen wird, dass der effektive Radius sich um etwa 0,8 × 10^–3 m im Durchschnitt verändert, jedoch mit einer ziemlich deutlichen Standardabweichung, wie nachstehend ausführlicher erläutert werden wird. Da die Maße der gleichen Größenordnung angehören, wirkt sich die ihnen beigemessene Toleranz aufgrund der Druckveränderung deutlich auf den gemessenen Wert des effektiven Radius aus. Um dies zu verhindern, haben sich die Erfinder der vorliegenden Erfindung verstärkt mit dr_j anstatt direkt mit r_j beschäftigt.
Der abgeleitete Wert dr_j kann geschrieben werden als
wenn j = 1, 23, 4 i, k = 1, 2, 3, 4 ...
Weil x_ij Faktoren sind, die für jeden Reifen identisch sind, kann auf die Tiefstellung von j verzichtet werden. Das gleiche gilt für die Umgebungstemperatur, und somit kann auf den tiefgestellten Index bei T ebenfalls verzichtet werden. Dadurch verbleibt folgende Gleichung:
wenn j = 1, 2, 3, 4, i, k = 1, 2, 3, 4
Während des Fahrbetriebs sind viele Faktoren nicht kontrollierbar bzw. beeinflussbar. Um diese Effekte möglichst deutlich zu reduzieren, ist zunächst der Unterschied zwischen den abgeleiteten Werten der beiden Vorderreifen zu berücksichtigen. (Es wird davon ausgegangen, dass Vorderreifen gleich belastet werden, wenngleich dies bei ungleichen Bedingungen nicht für die Hinterreifen gelten mag):
wenn i, k = 1, 2, 3, 4 ...
Unter Berücksichtigung geringfügiger Toleranzen in Bezug auf Last, Temperatur und andere Faktoren sollten Reifen des gleichen Models ein ähnliches Verhalten aufweisen, so dass diese Effekte kleine Mengen bzw. Größen zweiter Ordnung darstellen und vernachlässigt werden können, wenn Beiträge erster Ordnung einbezogen werden, wodurch
wenn k = 1, 2, 3, 4, ...
Der Beitrag des zweiten Terms während des normalen Fahrbetriebs sollte eine Größe bzw. Menge zweiter Ordnung sein (wobei sowohl
als auch dr_j Größen bzw. Mengen erster Ordnung sind), die vernachlässigt werden kann. Selbst beim Kurvenfahren kann diese ebenfalls als eine kleine Menge bzw. Größe zweiter Ordnung betrachtet werden. Wenn die Breite eines Fahrzeugs α ist, ist die Biegung bzw. Krümmung der Fahrbahn R, befindet sich ein erstes Rad (Rad 1) auf der Innenseite der Kurve und ein zweites Rad (Rad 2) sich auf der Außenseite, wobei v₁ und v₂ sich kaum unterscheiden. Daher können wir von ∂r₁ / ∂v₁ ≈ ∂r₂ / ∂v2 ausgehen und die Funktion wie folgt schreiben: ∂r₁ / ∂v₁ (dv₁ – dv₂).
Gemäß dem WdK-Standard bzw. Standard des Wirtschaftsverbands der deutschen Kautschukindustrie ist ∂r₁ / ∂v₁ ≈ 0,0001·r₁(m/(km/h)), normalerweise d(v₁ – v₂) < 10^–2 Meilen/Stunde bei Kurvenfahrt, so gering, dass der Beitrag sich in der Ordnung von 10^–6 m bewegen wird, also eine kleiner Größer zweiter Ordnung ist, die vernachlässigt werden kann. Die Kurvenfahrt an sich bewirkt jedoch eine viel größere Veränderung des „effektiven Radius”, auf die in der Beschreibung später eingegangen wird. Der dritte Term kann normalerweise herausgefiltert werden, es sei denn, dass einige Faktoren für längere Zeit andauern, worauf ebenfalls später eingegangen wird.
Zunächst befasst sich die Beschreibung nun mit dem ersten Term.
Unter einer normalen Bedingung p₁ ≅ p₂, dp₁ ≅ dp₂ = 0, ∂r₁ / ∂p₁ = ∂r₂ / ∂p₂ , wodurch der erste Term auf der rechten Seite der vorstehenden Gleichung gleich 0 wird.
Wenn der Reifendruck sich derart verändert, dass dp₁ ≠ dp₂ und ∂r₁ / ∂p₁ ≠ ∂r₂ / ∂p₂ (wenn dp₁, dp₂ eine erhebliche Differenz aufweisen) dr₁ – dr₂ = ∂r₁ / ∂p₁ dp₁ – ∂r₂ / ∂p₂ dp₂.
Sollte ein Reifen undicht sein (angenommen auf der rechten Vorderseite) und der andere Reifen normal sein (linke Vorderseite):
dr₁ – dr₂ = – ∂r₂ / ∂p₂ dp₂ und weil ∂r₁ / ∂p₁ , ∂r₂ / ∂p₂ keine Konstanten sind, ist dr₁ – dr₂ keine lineare Funktion von dp₂.
Bislang hat sich die Beschreibung mit der Veränderung des effektiven Radius infolge physikalischer Faktoren befasst. Doch muss ein weitere Faktor in Erwägung gezogen werden: die Veränderung des effektiven Radius infolge Berechnung. Dies geschieht beim Kurvenfahren und wird nicht durch den physikalischen Faktor entschieden, der in dem zweiten Term erwähnt wurde, sondern durch eine kinetische Berechnung mit Hilfe der Formel für das Kurvenfahren.
Angenommen ϕ sei der Winkel der Kurve und α sei der Abstand zwischen den beiden vorderen gelenkten Rädern. Das innere Rad befährt einen Abstand, der mit Rϕ bezeichnet wird, und das äußere Rad befährt den Abstand, der als (R + α)ϕ bezeichnet wird. Der Beitrag infolge der Kurvenfahrt lautet somit:
Im Normalfall beträgt die Breite α etwa 2,5 m, und wenn wir also die Krümmung der zu befahrenden Kurve bei 2.500 m ansetzen, beträgt α / R etwa 0,1% bzw. beträgt die Differenz 0,5 × 10^–3 m.
Für den Algorithmus ist der Messwert von dr₁ – dr₂ von Bedeutung.
Bei dr₁ handelt es sich um die Differenz zwischen dem aktuellen effektiven Radius eines Reifens (wobei der Reifen entweder kalt oder warm ist) und dem effektiven Radius des Reifens, wenn dieser zum ersten Mal am Fahrzeug, und zwar typischerweise als ein neuer Reifen, in Betrieb genommen wird.
Bei dr₂ handelt es sich um die Differenz zwischen dem aktuellen effektiven Radius eines Reifens und dem effektiven Radius, der nach Verstreichen einer begrenzten Zeitdauer zuerst berechnet wird, nachdem das Fahrzeug zum ersten Mal in Betrieb genommen wird, nachdem es zuvor eine Zeit lang geparkt war, so dass die Reifen im Wesentlichen Umgebungstemperatur annehmen konnten. Die begrenzte Zeitdauer entspricht einer Aufwärmzeit für die Reifen und ist typischerweise vorgegeben (beispielsweise 15 Minuten), doch kann sie auch anhand von bestimmten Bedingungen ermittelt werden.
Die Erfassung der hochaufgelösten Raddrehzahldaten erfolgt bis auf 1/256 km/h (0,004 km/h) genau. Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 40 km/h beträgt der relative Fehler bzw. die relative Messabweichung 0,01% (wobei dies für ein jeweiliges Rad nur der Messfehler bzw. die Messwertabweichung ist, und wir den tatsächlichen bzw. physikalischen Fehler für den Reifen noch nicht miteinbezogen haben, auf den in der Beschreibung jedoch später eingegangen wird) oder bewegt sich in der Ordnung von 0,05 × 10^–3 m. Bei einer Untersuchung bzw. Prüfung hat sich herausgestellt, dass der Wert von dr₁ – dr₂, wenn ein Reifen 10 PSI zu wenig aufweist, etwa 0,28 × 10^–3 m beträgt.
Demgegenüber ist aus der Untersuchung hervorgegangen, dass während des Fahrbetriebs die Variation bzw. Schwankung bzw. Veränderung des effektiven Radius eines Reifens erheblich ist. So konnte festgestellt werden, dass die Standardabweichung einen Bereich von etwa 1,5 × 10^–3 m bis etwa 4,0 × 10^–3 m umfasst, was die Erfassung brauchbarer Informationen erschwert. Der erfindungsgemäße Algorithmus funktioniert hingegen derart, dass brauchbare Informationen bei einem in Bezug auf die Genauigkeit der extrahierten Informationen angemessen hohen Konfidenzniveau extrahiert werden. Zudem kann der Algorithmus in einem Fall angewendet werden, wo die Reifen zueinander geringfügig unterschiedliche Initialradii aufweisen.
1 zeigt ein System 10, in dem das Verfahren ausgeführt wird. Das System 10 besteht aus fünf Teilsystemen: einer CAN-Verbindung 12, einer Radiusberechnung 14, einer Filtereinrichtung 16, einem neuen Reifen 18 und einem Algorithmus 20.
Das Verfahren beinhaltet das Lesen der Drehzahl eines jeweiligen Rades von dem zugeordneten ABS-Raddrehzahlsensor und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Teilsystem oder Teilverfahren 12), das Berechnen des effektiven Radius eines jeweiligen Reifens (Teilsystem oder Teilverfahren 14), das Beseitigen von Störgeräuschen bzw. des Rauschens aus den eingegeben Daten (Teilsystem oder Teilverfahren 16), das Berechnen eines effektiven Radius für einen neu installierten Reifen (Teilsystem oder Teilverfahren 18) und das Beurteilen des Reifendruckzustands und das Bestimmen der Alarm- bzw. Störmeldungsstufe, die dem Fahrer angezeigt wird (Teilsystem oder Teilverfahren 20).
Wie vorstehend beschrieben, führt das Radiusberechnungs-Teilsystem 14 ein Teilverfahren zum Berechnen der effektiven Radii aus.
Das Filterungs-Teilsystem 16 erfüllt fünf Aufgaben: Beseitigen von schlechten Meldungen, Beseitigen von Meldungen über eine niedrige Drehzahl, Beseitigen von Kurvenfahrt-Meldungen, Beseitigen von Störgeräuschen bzw. des Rauschens und Steuern der Abweichungen. Wenn ein berechneter effektiver Radius größer als 0,6 m oder kleiner als 0,4 m ist, wird die Berechnung ausgeschieden. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als 25 km/h ist, scheidet die Berechnung ebenfalls aus, weil ein ABS-Signal bei einer niedrigen Geschwindigkeit für den erfindungsgemäßen Algorithmus typischerweise nicht ausreichend genau ist, um ein genaues Ergebnis mit einem hohen Wahrscheinlichkeitsgrad erzeugen zu können. Weil die Meldungen gemäß J1939 absolut präzise sind, wird die relative Messabweichung bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 24 km/h (15 mph) fünfmal größer ausfallen als bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 112 km/h (70 mph). Zum Beispiel weist die relative Drehzahl des Rades eine Auflösung von 1/16 (km/h) auf und weist bei 112 km/h (70 mph) eine relative Messabweichung von 0,05% und bei 24 km/h (15 mph) eine Messabweichung von 0,25% auf.
(ω1 – ω2)(ω3 – ω4) > 0 wahr sind, befindet sich das Fahrzeug in der Kurvenfahrt, und die Berechnungen werden gleichfalls ausgeschieden. 0,0005 entstammt dem zuvor erörterten Beispiel.
In der durch das Teilsystem 18 für den neuen Reifen ausgeführten Berechnung verwendet der Algorithmus den mittleren Wert von 2560 Berechnung des effektiven Radius, um den Referenzwert für den effektiven Radius zu erhalten, den der Algorithmus verwendet, sobald die Reifen aufgewärmt sind. Während des normalen indirekten Kontrollvorgangs verwendet der Algorithmus im Durchschnitt 256 Berechnungen. Die Standardabweichung des effektiven Radius anhand des Prüf- bzw. Messprotokolls beträgt etwa 0,0015 m–0,0040 m. Um mit einem Konfidenzniveau von 95% sicherstellen zu können, dass der Fehlerbereich von abs(dr₁ – dr₂) weniger als 0,00028 m ist (durch Analyse der Prüfdaten), sollten wir zumindest 256 Berechnungen vorliegen haben, die jedes Mal gemittelt werden können, wenn der effektive Radius gerade berechnet wird.
Das Teilsystem 18 für den neuen Reifen speichert die Initialradii für die Reifen, wenn diese erstmals am Fahrzeug montiert werden.
Das Algorithmus-Teilsystem 20 bewertet die Reifenbedingungen.
Ein Parameter AL wird als eine Alarm- bzw. Störmeldungsstufe zugewiesen, und ein Parameter CR wird als die maximal zulässige Differenz dazwischen zugelassen (in diesem Beispiel sind das 0,00028 m, 95% Konfidenzniveau anhand bestimmter empirisch ermittelter Testdaten).
Obgleich die Initialwerte von AL, CR auf null eingestellt werden, wird zu Beginn der Ausführung des Algorithmus ein Wert für CR eingegeben.
Der Algorithmus stellt basierend auf dem Ergebnis der Berechnung dr₁ – dr₂ einen Wert für AL ein.
Wenn dr₁ – dr₂ < –CR und wenn AL null ist, bleibt AL bei null, doch wenn AL größer null gewesen wäre, würde sein Wert um eins dekrementiert worden sein, und wenn AL kleiner null gewesen wäre, würde sein Wert um eins inkrementiert worden sein.
Wenn dr₁ – dr₂ < CR und wenn AL null ist, bleibt AL bei null, doch wenn AL größer null gewesen wäre, würde sein Wert um eins inkrementiert worden sein, und wenn AL kleiner null gewesen wäre, würde sein Wert um eins dekrementiert worden sein.
Immer wenn der absolute Wert von AL = 3, wird eine Störmeldung ausgegeben, um anzuzeigen, dass die berechnete Veränderungsrate des effektiven Radius für einen Reifen sich von dem für den anderen Reifen um einen Betrag unterscheidet, der mit hoher Wahrscheinlichkeit darauf hinweist, dass ein Reifen so wenig mit Luft befüllt ist, dass sich seiner angenommen werden muss.
Der Algorithmus verwendet, anstelle des effektiven Radius, die Veränderung des effektiven Radius (dr1, dr2) direkt als die Grundvariable. Durch Vergleichen der Veränderung des effektiven Radius auf der linken und der rechten Seite auf der selben Achse (Einzelrad oder dem äquivalenter effektiver Radius für Doppelräder) hebt dieser Algorithmus die Auswirkung der Reifenabnutzung sowie der Fertigungstoleranzen für neue Reifen auf. Ein Großteil der durch diese Faktoren bewirkten Veränderung des effektiven Radius und andere Faktoren wie Geschwindigkeit, ungleiche Belastung, Temperatur, Fahrbahnbedingungen etc. wirken auf beide Seiten der Achsen ein und werden im Wesentlichen wieder ausgeglichen. Eine durch diese Faktoren hervorgerufene Differenz kann als kleine Größer zweiter Ordnung betrachtet werden und in dem meisten Fällen durch Vergleichen mit lediglich der Größe erster Ordnung, d. h. der Veränderung des effektiven Radius, die durch Druckveränderungen und/oder ungleichmäßige Reifenbelastung hervorgerufen werden, ausgelassen werden.
Der dedizierte Prozessor erfasst die ABS-Raddrehzahldaten und beseitigt den Einfluss der Störgeräusche bzw. Rauschens, des Kurvenfahrens und des Betriebs mit niedriger Drehzahl bzw. Geschwindigkeit, so dass bei der Berechnung des effektiven Reifenradius nur Daten verwendet werden können, die mit hoher Wahrscheinlichkeit genau sind. Durch Verwenden des effektiven Radius des Reifens, wenn dieser zum ersten Mal am Fahrzeug in Betrieb genommen wird, als Referenzwert während der Aufwärmehase, wird der Einfluss bzw. die Auswirkung der Veränderungen, die mit dem Wärmerwerden des Reifens auftreten, verhindert.
Sobald die Reifen warm geworden sind, werden die effektiven Radii, die im Wesentlichen bei Beendung der Aufwärmehase berechnet werden, anschließend als die Referenzwerte verwendet, die jedes Mal verwendet werden, bis der Motor des Fahrzeugs abgeschaltet wird. Wird ein Reifen gewechselt, kann an den dedizierten Prozessor ein Signal ausgegeben werden, so z. B. durch einen Druckschalter, um zu bewirken, dass der Algorithmus den initialen effektiven Radius für diesen Reifen berechnet.
Wenngleich die derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass die Grundsätze der Erfindung auf alle Ausführungsformen zutreffen, die in den Bereich der nachstehenden Ansprüche fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

SAE-Standard J1939 [0004]

Claims

Verfahren zur indirekten Reifendruckkontrolle zum Anzeigen, wann ein Luftreifen auf einem Rad an einem Ende einer Kraftfahrzeugachse im Verhältnis zu einem Luftreifen auf einem Rad an einem gegenüberliegenden Ende der Achse zu wenig Druck aufweist, während das Fahrzeug eine Fahrbahnoberfläche befährt, wobei das Verfahren folgende Schritte beinhaltet: wiederholtes Berechnen einer Differenz zwischen einem aktuellen Messwert des effektiven Radius eines jeden Reifens im Verhältnis zu einem Referenzwert für einen effektiven Radius des selben Reifens; Verarbeiten der berechneten Differenzen für jeden Reifen und Vergleichen der berechneten Differenzen zueinander; und wenn aus dem Vergleich der berechneten Differenzen hervorgeht, dass eine der berechneten Differenzen sich von der für den anderen Reifen um mehr als einen definierten Betrag unterscheidet, Heranziehen dieser Feststellung, um zu bestimmen, ob eine Störmeldung, die anzeigen soll, dass ein Reifen im Verhältnis zu dem anderen zu wenig Druck aufweist, ausgegeben werden soll.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Referenzwert für einen effektiven Radius eines jeden Reifens bestimmt wird, wenn der jeweilige Reifen zum ersten Mal auf die Achse montiert wird, indem Daten, die eine Drehzahl des jeweiligen Rads und eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentieren gemäß einem Algorithmus verarbeitet werden, der den effektiven Radius des jeweiligen Reifens wiederholt berechnet und der den Mittelwert einer Anzahl der wiederholten Berechnungen des effektiven Radius für den jeweiligen Reifen berechnet, wobei statistisch nachgewiesen wird, dass sich aus dieser Anzahl jeweils ein berechneter Mittelwert ergibt, wobei eine gewisse Wahrscheinlichkeit besteht, dass dieser Mittelwert innerhalb eines definierten Fehlerbereichs für den berechneten Mittelwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei statistisch nachgewiesen ist, dass sich aus dieser Anzahl jeweils ein berechneter Mittelwert ergibt, wobei zumindest eine Wahrscheinlichkeit von 90% besteht, dass dieser innerhalb eines vordefinierten zulässigen Fehlerbereichs für den berechneten Mittelwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der effektive Radius eines jeden Reifens, der bestimmt wird, wenn der jeweilige Reifen zum ersten Mal auf die Achse montiert wird, als der Referenzwert für eine begrenzte Zeitspanne verwendet wird, die mit dem Fahrbetrieb des Fahrzeugs nach einer Zeitspanne beginnt, während der das Fahrzeug sich nicht im Fahrbetrieb befand und die ausreichte, damit die Reifen im Wesentlichen Umgebungstemperatur annehmen konnten.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei, nachdem die begrenzte Zeitspanne verstrichen ist, der Referenzwert, der für den effektiven Radius eines jeden Reifens verwendet wird, in einen gemessenen Wert für den effektiven Radius geändert wird, der im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Verstreichen der begrenzten Zeitspanne erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ein Erhalten des Messwerts des effektiven Radius eines jeden Reifens durch Verarbeiten von Daten von einem jeweiligen Sensor an einem jeden Rad beinhaltet, der die selben Daten zudem einem ABS-System des Fahrzeugs zuführt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Verarbeitens eines aktuellen Messwerts des effektiven Radius eines jeden Reifens im Verhältnis zu einem Referenzwert für den effektiven Radius des selben Reifens ein Berechnen eines jeden aktuellen Messwerts durch Berechnen des Mittelwerts von einer Anzahl von individuellen Messwerten des effektiven Radius und anschließendes Verwenden des berechneten Mittelwerts für jeden Reifen als der aktuelle Messwert des effektiven Radius des jeweiligen Reifens in der Berechnung der Differenz zwischen einem aktuellen Messwert des effektiven Radius eines jeden Reifens im Verhältnis zu dem Referenzwert für den effektiven Radius des selben Reifens beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Heranziehens der Feststellung, dass die berechneten Differenzen sich von denjenigen für den anderen Reifen um mehr als einen definierten Betrag unterscheiden, um zu bestimmen, ob eine Störmeldung zum Hinweisen darauf, dass ein Reifen im Verhältnis zu dem anderen zu wenig Luftdruck aufweist, ausgegeben werden soll, ein Inkrementieren oder Dekrementieren eines Störmeldungsparameters beinhaltet, und zudem ein Ausgeben einer Störmeldung beinhaltet, wenn der absolute Wert des Störmeldungsparameters einem vorbestimmten Grenzwert entspricht.
Indirektes Reifendruckkontrollsystem zum Anzeigen, wenn ein Luftreifen auf einem Rad an einem Endes einer Kraftfahrzeugachse im Verhältnis zu einem Luftreifen auf einem Rad an einem gegenüberliegenden Ende der Achse zu wenig Luftdruck aufweist, während das Fahrzeug auf einer Fahrbahnoberfläche angetrieben wird, wobei das System aufweist: einen jeweiligen Sensor auf jedem Rad, der einem ABS-System des Fahrzeugs und einem dedizierten Prozessor die selben Daten für eine indirekte Reifendruckkontrolle zuführt; und wobei der dedizierte Prozessor vorgesehen ist, um einen Algorithmus zum Berechnen einer Differenz zwischen einem aktuellen Messwert eines effektiven Radius für jeden Reifen im Verhältnis zu einem Referenzwert für den effektiven Radius des selben Reifen wiederholt auszuführen, um die berechneten Differenzen für jeden Reifen zu verarbeiten und die berechneten Differenzen miteinander zu vergleichen, und wenn aus dem Vergleich der berechneten Differenzen hervorgeht, dass eine der berechneten Differenzen sich von der für den anderen Reifen um mehr als einen definierten Betrag unterscheidet, wird diese Feststellung herangezogen, um zu bestimmen, ob eine Störmeldung zum Anzeigen, dass ein Reifen im Verhältnis zu dem anderen Reifen zu wenig Luftdruck aufweist, ausgegeben werden soll.
Indirektes Reifendruckkontrollsystem nach Anspruch 9, wobei es die Funktion des Algorithmus ist, den Referenzwert für den effektiven Radius eines jeden Reifens zu bestimmen, wenn der jeweilige Reifen erstmals auf die Achse montiert wird, indem Daten verarbeitet werden, die eine Drehzahl des jeweiligen Rads und eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs darstellen, den effektiven Radius des jeweiligen Reifens wiederholt zu berechnen und den Mittelwert einer Anzahl der wiederholten Berechnungen des effektiven Radius für den jeweiligen Reifen zu berechnen, wobei es statistisch nachgewiesen ist, dass sich aus dieser Anzahl jeweils ein berechneter Mittelwert ergibt, wobei eine gewisse Wahrscheinlichkeit besteht, dass dieser innerhalb eines definierten Fehlerbereichs für den berechneten Mittelwert liegt.
Indirektes Reifendruckkonstrollsystem nach Anspruch 10, wobei statistisch nachgewiesen ist, dass sich aus dieser Anzahl jeweils ein berechneter Mittelwert ergibt, wobei zumindest eine Wahrscheinlichkeit von 90% besteht, dass dieser innerhalb eines vordefinierten zulässigen Fehlerbereichs für den berechneten Mittelwert liegt.
Indirektes Reifendruckkontrollsystem nach Anspruch 10, wobei es die Funktion des Algorithmus ist, den effektiven Radius eines jeden Reifens, wenn der jeweilige Reifen zum ersten Mal auf die Achse montiert wird, als den Referenzwert für eine begrenzte Zeitspanne zu verwenden, die mit dem Fahrbetrieb des Fahrzeugs nach einer Zeitspanne beginnt, während der das Fahrzeug sich nicht im Fahrbetrieb befand und ausreichte, damit die Reifen im Wesentlichen Umgebungstemperatur annehmen konnten.
Indirektes Reifendruckkontrollsystem nach Anspruch 12, wobei es nach Verstreichen der begrenzten Zeitspanne die Funktion des Algorithmus ist, den Referenzwert von dem, der für den effektiven Radius eines jeden Reifens verwendet wurde, in einen gemessenen Wert für den effektiven Radius zu ändern, der im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Verstreichen der begrenzten Zeitspanne erhalten wird.
Indirektes Reifendruckkontrollsystem nach Anspruch 9, wobei es die Funktion des Algorithmus ist, einen aktuellen Messwert des effektiven Radius eines jeden Reifens im Verhältnis zu einem Referenzwert für den effektiven Radius des selben Reifens durch Berechnen des Mittelwerts einer Anzahl von aktuellen Messwerten des effektiven Radius für den selben Reifen und anschließendes Verwenden des berechneten Mittelwerts für jeden Reifen als den aktuellen Messwert des effektiven Radius eines jeden Reifens beim Berechnen der Differenz zwischen einem aktuellen Messwert des effektiven Radius eines jeden Reifens im Verhältnis zu dem Referenzwert für den effektiven Radius des selben Reifens zu verarbeiten.
Indirektes Reifendruckkontrollsystem nach Anspruch 9, wobei der Algorithmus dazu vorgesehen ist, die Feststellung heranzuziehen, dass eine der berechneten Differenzen sich von denjenigen für den anderen Reifen um mehr als einen definierten Betrag unterscheidet, um zu bestimmen, ob eine Störmeldung zum Anzeigen, dass ein Reifen im Verhältnis zu dem anderen zu wenig Luftdruck aufweist, ausgegeben werden soll, indem ein Störmeldungsparameter inkrementiert oder dekrementiert wird, und dann eine Störmeldung ausgegeben wird, wenn der absolute Wert des Störmeldungsparameters einem vorbestimmten Grenzwert entspricht.
Verfahren des Berechnens eines Referenzwerts für einen effektiven Radius eines Luftreifens auf einem Rad, das soeben an auf Achse eines Kraftfahrzeugs montiert worden ist, und des Heranziehens des Referenzwerts für eine indirekte Luftdruckkontrolle, wobei das Verfahren beinhaltet: Verarbeiten von Daten, die eine Drehzahl des Rades und eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs darstellen, in einem Prozessor entsprechend einem Algorithmus, der den effektiven Radius des Reifens wiederholt berechnet, der den Mittelwert einer Anzahl von wiederholten Berechnungen des effektiven Radius für den Reifen berechnet, wobei es durch eine vorhergehende Untersuchung statistisch nachgewiesen ist, dass sich aus dieser Anzahl der berechnete Mittelwert ergibt, wobei eine gewisse Wahrscheinlichkeit besteht, dass dieser innerhalb eines definierten Fehlerbereichs für den berechneten Mittelwert liegt, der den berechneten mittleren effektiven Radius mit anderen Daten verarbeitet und der bewirkt, dass eine Störmeldung ausgegeben wird, wenn aus einem Ergebnis der weiteren Verarbeitung hervorgeht, dass die Störmeldung ausgegeben werden soll.