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Die Erfindung bezieht sich auf ein Reifenfülldruck-Kontrollsystem in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein derartiges System ist beispielsweise aus der
DE 41 29 554 A1 oder der
DE 195 32 386 A1 der Anmelderin bekannt. Derartige Systeme weisen insbesondere im Inneren des Reifens eines jeden Rades Sensorvorrichtungen auf. Diese Sensorvorrichtungen erfassen beispielsweise den Luftdruck und/oder die Temperatur im Inneren des Reifens, wandeln diese physikalischen Größen in eine entsprechende Spannung um und übermitteln diese Informationen an eine im Fahrzeug angeordnete stillstehende Auswertevorrichtung. Diese Informationsübermittlung findet vorzugsweise über Transponder drahtlos statt.
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Werden beispielsweise die Informationen „Reifenfülldruck” und „Temperatur” an die Auswertevorrichtung übermittelt, vergleicht die Auswertevorrichtung den Reifenfülldruck z. B. mit einem von der Temperatur abhängigen minimal zulässigen Schwellwert. Wird dieser minimal zulässige Schwellwert unterschritten, kann über die Auswertevorrichtung dem Fahrer angezeigt werden, welches Rad einen zu geringen Reifenfülldruck aufweist. Hierzu muss der Auswertevorrichtung zumindest einmal mitgeteilt werden, welche Sensorvorrichtung welchem Rad zugeordnet ist. Eine derartige Zuordnung findet im System gemäß der
DE 195 32 386 A1 automatisch mittels eines Drehrichtungssensors in den Rädern in Verbindung mit einer Fahrtrichtungsermittlung statt.
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Aus der
EP 1 293 362 B1 der Anmelderin ist zudem ein Verfahren zur Bestimmung des Reifenluftdrucks und einer Reifenbeanspruchungsgröße in Form einer sogenannten Radlast bekannt, wobei die Radlast aus dem mittels eines Verformungssensors gemessenen Reifenlatsch ermittelt wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung eingangs genannter Art derart zu verbessern, dass zum einen eine rechtzeitige Warnung ausgegeben wird aber zu frühe Warnungen oder Fehlwarnungen vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
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Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
Grundsätzlich steht bei aktuellen Reifenfülldruck-Kontrollsystemen folgende Warnstrategie im Vordergrund:
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Stand der Technik
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Aktuelle Reifendruckkontrollsysteme gehen in der Strategie der Bewarnung von Minderdrücken davon aus, dass eine Druckerniedrigung immer zu einer Warnung führen muss. Gemessen wird der aktuelle Fülldruck in einem Reifen, der mit einer Druckschwelle verglichen wird, die fest im System einprogrammiert wurde oder zuvor vom Fahrer als korrekt eingestellter Druck bestätigt wurde. Die Warnschwelle, bei der eine Warnung ausgegeben wird ist von Gesetzgebungsverordnungen vorgegeben, oder wird vom Systemhersteller festgelegt.
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Nachteile des Standes der Technik
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Die gesetzliche Anforderung geht in ihrem Prüfungsverfahren davon aus, dass das Fahrzeug in einem zuvor konditionierten Zustand abgestellt wird, der Reifenfülldruck korrekt eingestellt wurde und sich im zeitlichen Verlauf der Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des Reifendruckwarnsystems die äußeren Bedingungen, wie insbesondere die Außentemperatur, der barometrische Druck und der Beladungszustand, als konstant angenommen werden können. Als Folge dessen können Warnschwellen sehr scharf gefordert werden, um damit andere Ziele zu erreichen, wie schnellstmögliche Erkennung einer Reifenpanne oder Vermeidung von zusätzlichem CO2-Ausstoß aufgrund eines erhöhten Abrollwiderstandes.
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Im täglichen Umgang mit einem Fahrzeug sind nun die äußeren Bedingungen nicht konstant. Um eine bestmögliche Funktion des Fahrzeugs sicherzustellen müsste der Kunde den Reifendruck in sehr kurzen Abständen (in der Bedienungsanleitung empfohlen alle 2 Wochen oder bei Nutzungsänderungen) überprüfen und neu einstellen, und dabei auch noch sicherstellen, dass immer bei kalten Reifen (d. h. Initialisierungstemperatur gleich Außentemperatur) kontrolliert wird. Eine Temperaturerniedrigung um ca. 25°C, die in Übergangszeiten zwischen Morgentemperaturen und Mittagstemperaturen durchaus üblich ist, führt schon zu einer Warnung, die vom Kunden nicht nachvollzogen werden kann. Dadurch geht Vertrauen in das System verloren, was sich im Hinblick auf die Zielsetzung des Gesetzgebers als kontraproduktiv darstellt.
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Erfindungsgemäße Maßnahmen
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Warnstrategie, die die verschiedenen Effekte, die in einem Reifen auftreten können voneinander getrennt ermittelt und die Anteile und deren Wertigkeit in der Anzeige für den Fahrer getrennt voneinander bewerten lässt. Dies geschieht in Verbindung mit einem Sensor, der zumindest die Außentemperatur und vorzugsweise auch den barometrischen Druck und diese Information(en) an die Auswerteeinheit übermitteln kann, die ohnehin zur Erfassung des Reifenfülldruckes und der Reifentemperatur vorhanden ist. Hierdurch kann zusätzlich zum Luftverlust (Luftverlust-Überwachungsfunktion) auch die Tragfähigkeit des Reifens (Tragfähigkeits-Überwachungsfunktion, insbesondere separate statische Überwachungsfunktion) zumindest in Abhängigkeit von der Außentemperatur bewertet werden. Die Auswertevorrichtung erhält vorzugsweise noch weitere Eingangssignale, wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Latsch und/oder die Fahrzeug-Beladung, wodurch auch noch eine (dynamische) Reifenbeanspruchung (Reifenbeanspruchungsfunktion, insbesondere separate dynamische Überwachungsfunktion) für die Kundenanzeige berücksichtigt werden kann. Unter einer dynamischen Reifenbeanspruchung wird ein Einfluss verstanden, der während der Fahrt stärker ins Gewicht fällt als im Stillstand des Fahrzeuges.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt
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1 schematisch ein Beispiel für die Gesamtheit der Komponenten des erfindungsgemäßen Reifenfülldruck-Kontrollsystems,
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2 wichtige Komponenten für die Erstellung einer erfindungsgemäßen Warnstrategie in der Auswertevorrichtung,
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3 ein Beispiel für Schwellwerte der Luftverlust-Überwachungsfunktion und
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4 ein Beispiel für Schwellwerte der Tragfähigkeits-Überwachungsfunktion.
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In 1 ist ein Reifenfülldruck-Kontrollsystem bestehend aus einer Auswertevorrichtung 1, aus einer Ausgabeeinheit 2 zur Ausgabe von optischen und/oder akustischen Warnungen W1 und W2 an den Fahrer, und aus den Rädern LH, RH, LF und RF eines Fahrzeuges mit je einer Sensoreinheit dargestellt. Die Sensoreinheit des Rades LH beispielsweise sendet an die Auswertevorrichtung 1 den jeweils gemessen Reifenfülldruck p_LH bei der jeweiligen Reifentemperatur T_LH. Die jeweiligen aktuellen radindividuellen Reifenfülldruckwerte p_LH, p_RH, p_LF und p_RF bei den jeweiligen aktuellen radindividuellen Reifentemperaturwerten T_LH, T_RH, T_LF und T_RF werden im Folgenden zusammenfassend mit P(T) bezeichnet. Die Auswertevorrichtung 1 erhält als weitere Eingangssignale von eigenen Sensoren oder von Sensoren anderer Steuergeräte insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit v, den Reifenlatsch L, die Fahrzeug-Beladung B und gegebenenfalls die Zeit t für Zeitmessungen zwischen den Motorstarts.
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Ausführungsbeispiel:
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Der Kunde stellt bei einer äußeren Temperatur TA_init einen Reifendruck P_init bei einer Reifentemperatur T_init ein. Diese Werte werden in der Auswertevorrichtung 1, z. B. in Form einer Auswerteeinheit eines elektronischen Steuergerätes, abgespeichert. Sollte die Reifentemperatur T_init zum Zeitpunkt der Initialisierung verschieden sein von TA_init, wird bis zu einer einstellbaren Differenz D_Tinit = T_init – TA_init, eine Kompensation des Drucks P(T_init) durchgeführt, nach der bekannten Formel. P_init(TA_init) = (P_init(Tinit) + P_Bar)·TA_init/T_init – P_Bar
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Dabei ist P_Bar der barometrische Druck und die Temperaturen (TEMP) sind hier in Kelvin zu berücksichtigen. Sollte die Differenz D_Tinit größer als eine bestimmte Maximal-Schwelle sein. wird die Initialisierung mit dem Hinweis auf inkorrekte Durchführung abgewiesen.
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Wie auch in 2 näher dargestellt ist, sind in der Auswertevorrichtung 1 drei separate Überwachungsfunktionen beispielsweise in Form von Programm-Modulen 3, 4 und 5 integriert: Die Luftverlust-Überwachungsfunktion 5, die Tragfähigkeits-Überwachungsfunktion 3 und die Reifenbeanspruchungs-Überwachungsfunktion 4. Aufgrund dieser drei Überwachungsfunktionen 3, 4 und 5 wird eine neue Warnstrategie durch die Auswertevorrichtung 1 vorgenommen. In einem Priorisierer 6 wird aufgrund der Ausgangssignale der drei separaten Überwachungsfunktionen aufgrund einer bestimmten gewünschten Warnstrategie die entsprechende Warnung, hier Vorwarnung W1 und Hauptwarnung W2, ausgegeben.
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Anhand 3 wird eine mögliche Warnstrategie aufgrund der Luftverlust-Überwachungsfunktion 5 beschrieben:
Der initialisierte Reifenfülldruck P_init(TA_init) wird auf zwei verschiedene Arten mit dem aktuellen Reifendruck P(T) verglichen.
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Der aktuelle Reifendruck P(T) wird nach der Formel P(TA_init) = (P(T) + PBar)·TA_init/T – P_Bar umgerechnet und durch den Vergleich von P(TA_init) und P_init(TA_init) verglichen. Dabei werden verschiedene Schwellen berücksichtigt. Eine Schwelle P_W2(TEMP), die durch die Gesetzeserfüllung vorgegeben ist und eine unmittelbare Druckverlust-Hauptwarnung W2 erfordert, aber auch eine geringere Schwelle P_W1(TEMP), die eine Vorwarnung W1 bedingt. Zusätzlich wird vorzugsweise der Differenz- bzw. Prozentwert der Druckabnahme bezogen auf P_init(TA_init) bestimmt. Durch diese Berechnung wird eine Bewarnung des tatsächlichen Luftmolekülverlustes in Form einer Vorwarnung W1 der Luftverlust-Überwachungsfunktion veranlasst oder zumindest an den Priorisierer 6 ausgegeben.
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Anhand 4 wird eine mögliche Warnstrategie aufgrund der Tragfähigkeits-Überwachungsfunktion 3 beschrieben:
Der aktuelle Reifendruck P(T) wird mit der Formel P(TA) = (P(T) + P_Bar)·TA_init/T – P_Bar auf die aktuelle Außentemperatur TA umgerechnet. Dieser Druck wird nun verglichen mit dem Initialisierungsdruck P_init(TA_init) und zwar ohne eine Temperaturberücksichtigung. Der Vergleich der Differenz von P_init(TA_init) – P(TA) mit einer Schwelle, die auch als Prozent von P_init(TA_init) definiert werden kann, bedingt eine Vorwarnung W1 der Tragfähigkeits-Überwachungsfunktion. Zusätzlich kann auch der Prozentwert der Druckabnahme bezogen auf P_init(TA_init) bestimmt werden. Durch diese Betrachtung wird die Abnahme der Tragfähigkeit des Reifens bezogen auf den Initialisierungsdruck im rein statischen Vergleich ermittelt.
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Zusätzlich kann vorzugsweise noch der Ausgang der Reifenbeanspruchungs-Überwachungsfunktion 4 in die Warnstrategie mit eingehen:
Zusätzlich zur Bewertung des Reifendrucks durch Messung und Vergleich der Drücke mit Schwellen nach verschiedenen Verfahren, wird der Zustand des Reifens bezogen auf die aktuelle Fahrsituation (dynamisch) ermittelt. Hierbei wird vorzugsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit v, der Latsch L und/oder die Beladung B als Eingangssignale an die Auswerteeinheit übermittelt. Daraus kann ein Reifenbeanspruchungswert RB ermittelt werden, der mit einem Schwellwert S_RB verglichen werden kann, um beispielsweise eine grundsätzlich kritische Situation (Situation 1, insbesondere bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit v) oder eine grundsätzlich unkritische Situation (Situation 2, insbesondere bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit v) zu ermitteln.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel werden in der Reifenbeanspruchungs-Überwachungsfunktion 4 verschiedene erkannte Situationen zu einem Wert RB verknüpft, und dieser wird mit einer Schwelle S_RB verglichen. Zusätzlich oder alternativ können mittels der Reifenbeanspruchungs-Überwachungsfunktion 4 verschiedene Werte RB und/oder Situationen ohne Verknüpfung an den Priorisierer 6 ausgegeben werden, woraufhin der Priorisierer 6 selbst Verknüpfungsfunktionen übernehmen kann.
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Konkret können auch Informationen wie Fahrerklassifikation, die aktuelle Reifentemperatur T, die aktuelle Differenz der Außentemperatur TA zur Reifenlufttemperatur T, der Gradient von TA-T, Frequenz der Außentemperaturschwankungen (Kurzfristige Schwankungen werden nicht berücksichtigt) und/oder die reifenspezifische Maximalgeschwindigkeit in die Reifenbeanspruchungs-Überwachungsfunktion eingehen. Grundsätzlich sind Verfahren zur Ermittlung der Reifenbeanspruch bekannt, erfindungsgemäß wird diese Überwachungsfunktion jedoch in die neue Warnstrategie eingebettet, durch die separate Überwachungsfunktionen zu differenzierten Ausgaben von Warnungen, insbesondere Vorwarnungen, führen.
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Die Vorwarnungen W1 der einzelnen Überwachungsfunktionen 3, 4 und 5 können gleich oder unterschiedlich sein. Im dargestellten Beispiel wird zur Vereinfachung nur von einer einzigen (gleichen) Vorwarnung W1 ausgegangen. Der Zeitpunkt der Ausgabe der Vorwarnung(en) W1 an die Ausgabeeinheit kann beispielsweise an folgende Situationen gekoppelt werden, die in einem Befüllmöglichkeits-Erkennungsmodul 7 hinterlegt und abgefragt werden können:
Bei regelmäßiger Erinnerung zur Reifendruckkontrolle
Bei Servicebedarf des Fahrzeugs
Bei Betriebsmittelbedarf; Nachfüllen von Benzin, Öl, Gas, Wischwasser, Elektroenergiebedarf
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Bei Erkennung eines Einsteigen ins Fahrzeug (Klemmenwechsel nach längerer Standzeit) In dieser Situation ist die Reifentemperatur gegenüber der Außentemperatur nicht erhöht. Die Fahrsituation ist ungefährlich.
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In einem Priorisierer 6 werden die zur Verfügung stehenden Informationen bewertet. Eine Warnung W2 aufgrund eines Reifenluftverlustes muss bei Erreichen der gesetzlich vorgeschriebenen Schwelle sofort angezeigt werden. Vorwarnungen W1 wie Befüllhinweise werden an bestimmte für den Fahrer und Servicepersonal sinnvolle Situationen geknüpft.
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Die Bewertung der zusätzlichen Informationen, wie Beladung und Fahrverhalten können die direkte Ausgabe einer Vorwarnung oder auch einer Warnung, wenn der Reifen Stressverhalten zeigt, erforderlich machen. Temporäre Temperaturschwankungen können, die Ausgabe einer Vorwarnung verzögern. Die Ausgabe an den Fahrer erfolgt je nach Anzeigemöglichkeiten im Fahrzeug mit zusätzlichen Informationen, die über die gesetzlich geforderte Anzeige von Reifendruckverlusten und Systemausfälle hinausgeht, die das Verständnis der Situation zum Ziel haben und zusammen mit Handlungsanweisungen ein nachhaltiges Abstellen der Warnungen und Hinweisen sicherstellen.
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Durch die erfindungsgemäße Warnstrategie ist es möglich die Warnung situationsbezogen zu steuern. Durch eine Vorwarnung im Sinne eines Hinweises wird der Fahrer rechtzeitig über den Zustand des Reifens informiert und dadurch die Gefahr eines Liegenbleibers vermieden. Durch die Berücksichtigung der Fahreigenschaften und Reifenbelastung kann der tatsächliche Reifenzustand bewarnt werden. Durch die vorgestellten Maßnahme wird zum einen eine unnötige Bewarnung des Reifenfülldrucks vermieden, die zu Kundenreklamationen führen kann und zum anderen eine Überwachung des Reifenzustand sichergestellt, die unabhängig von dem tatsächlichen Reifenfülldruck und der damit verbundenen Überwachungsmöglichkeit eine Bewarnung ermöglicht. Damit kann für den Fahrer eine bestmögliche Überwachung des Reifendrucks und Reifenzustandes erfolgen. Die Bereitschaft des Fahrers zur Reifenpflege wird damit erhöht und somit im Sinne des Gesetzgebers ein positiver Beitrag zur CO2-Einsparung geleistet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4129554 A1 [0002]
- DE 19532386 A1 [0002, 0003]
- EP 1293362 B1 [0004]
