-
Die Erfindung betrifft allgemein Reifendrucküberwachungssysteme (TPMS - tire pressure monitoring systems) und insbesondere die Lokalisierung von TPMS-Radmodulen an einem Fahrzeug.
-
Reifendrucküberwachungssysteme (TPMS) an Fahrzeugen sind in den USA generell erforderlich, wobei Europa und andere Länder in Asien folgen. Die Gesetze, die die Verwendung von TPMS vorschreiben, legen in der Regel einen Druckwarnungsschwellwert fest, der in direkten TPMS durch radbasierende Einheiten oder Radmodule überwacht wird. Die Radmodule sind innerhalb jedes Reifens, wie zum Beispiel an der Felge, am Ventil oder im Reifen angebracht, um den Aufblasdruck des Reifens regelmäßig oder fortwährend zu überwachen.
-
Jedes Radmodul enthält in der Regel einen Drucksensor, eine Steuerlogik, wie zum Beispiel eine Mikrosteuerung (Mikrocontroller), eine Energiequelle, wie zum Beispiel eine Batterie, und einen Hochfrequenzsender (HF-Sender), der Druckmesswerte von dem Drucksensor an einen an anderer Stelle im Fahrzeug angebrachten zentralen TPMS-Empfänger leitet. Einige Radmodule umfassen auch einen Beschleunigungssensor zur Bestimmung, wann das Fahrzeug in Bewegung ist, um Batterielebensdauer zu bewahren.
-
Der Vorgang des Identifizierens, welches Radmodul ein bestimmtes Signal sendete, und deshalb, welcher Reifen möglicherweise einen niedrigen Druck hat, wird Lokalisierung genannt. Wenn eine Niedrigdrucksituation detektiert wird, möchten Fahrer im Allgemeinen wissen, welcher Reifen niedrigen Druck aufweist, und nicht nur, dass einer der Reifen niedrigen Druck aufweist, was oftmals das Überprüfen jedes Reifens erfordert, um zu bestimmen, welcher Reifen tatsächlich Aufmerksamkeit erfordert. Eine effektive und effiziente Lokalisierung ist eine andauernde Herausforderung bei TPMS, da Reifen oftmals rotiert und zwischen Sommer und Winter manchmal ausgetauscht werden, wodurch ihre Positionen geändert werden. Darüber hinaus machen Energiezwänge an den Radmodulen häufige Kommunikationen und Lokalisierungssignalübertragungen unpraktisch. Die
DE 10 2004 042 191 B3 offenbart ein Verfahren zur Lokalisierung eines Rads an einem Fahrzeug, welches ein Bestimmen einer Anbringungsrichtung eines Beschleunigungssensors für jedes Rad des Fahrzeugs, ein Empfangen eines Beschleunigungssignals von Sensoren an unterschiedlichen Rädern, ein Bestimmen eines Offsetfehlers des Sensors und ein Bestimmen der Radposition umfasst. Ein ähnliches Verfahren ist in der
US 2004 / 0 172 179 A1 offenbart. Weitere Vorrichtungen und Verfahren zum Bestimmen der Position eines Rads an einem Fahrzeug sind offenbart in der
DE 10 2007 028 518 A1 , der
DE 10 2006 018 363 A1 , der
DE 198 56 861 B4 , der
US 2011 / 0 132 081 A1 , der
US 2010 / 231 403 A1 , der
DE 10 2010 007 009 A1 , der
US 6 204 758 B1 und der
FR 2 942 895 A1 .
-
In einem beispielhaften Lokalisierungsschema, das einen Beschleunigungssensor verwendet, wird die Radialkomponente der Beschleunigung bestimmt, um die Drehrichtung jedes Rads festzustellen. In Abhängigkeit von der Position des Sensors in den jeweiligen Reifen können jedoch sehr hohe Radialbeschleunigungen erfasst werden. Zum Beispiel kann für ein mit 200 km/h fahrendes Fahrzeug mit einer 16-Zoll-Felge eine Beschleunigung von 15.436 m/s2 in der Radialkomponente erfasst werden. Deshalb bestehen Schwierigkeiten beim Erreichen der erforderlichen Auflösung in der Radialrichtung, ohne dass die Federkonstante des Beschleunigungssensors so klein wird, dass die Sensormasse bei Normalbetrieb gegen die Wände des Sensors schlägt.
-
Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung kann daher darin gesehen werden, verbesserte Lokalisierungstechniken in Beschleunigungssensoren verwendenden TPMS-Systemen bereitzustellen.
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Bei einem Beispiel umfasst ein Verfahren ein Bestimmen eines Beschleunigungssensorprofils für jedes mehrerer Räder eines Fahrzeugs, wobei das Profil mindestens eine Orientierungs- bzw. Ausrichtungsachse des Beschleunigungssensors bezüglich des Rads definiert; ein Empfangen eines ersten Beschleunigungsdatensignals von mindestens einem Radmodul, das auf einer ersten Seite des Fahrzeugs positioniert ist, und eines zweiten Beschleunigungsdatensignals von mindestens einem Radmodul, das auf einer zweiten Seite des Fahrzeugs positioniert ist; ein Bestimmen eines Nullbeschleunigungspunkts zwischen dem ersten und dem zweiten Beschleunigungsdatensignal; und ein teilweises Lokalisieren durch Identifizieren der Position bezüglich der ersten und der zweiten Seite, wobei jedes Radmodul auf mindestens einer Bewertung des Beschleunigungssensorprofils und des Datensignals basiert.
-
Bei einem Beispiel umfasst ein Verfahren ein Empfangen eines ersten oszillierten Beschleunigungssignals eines ersten Radmoduls; ein Empfangen eines zweiten oszillierten Beschleunigungssignals eines zweiten Radmoduls und Lokalisieren des ersten und des zweiten Radmoduls basierend auf (in Abhängigkeit von) mindestens einer Bewertung des ersten oszillierten Beschleunigungssignals.
-
Bei einem Beispiel umfasst ein System mehrere Radmodule, wobei jedes Radmodul einem Rad eines Fahrzeugs zugeordnet ist und einen Beschleunigungssensor umfasst, der ausgelegt ist, eine sich auf das Rad beziehende Beschleunigung zu erfassen, wobei jeder Beschleunigungssensor eine gleiche Beschleunigungssensorplatzierung bezüglich des Rads aufweist und jeder Beschleunigungssensor ein Beschleunigungssensorprofil aufweist, das mindestens eine Orientierungs- bzw. Ausrichtungsachse des Beschleunigungssensors bezüglich des Rads definiert, sodass Räder auf einander gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs entgegengesetzte Orientierungs- bzw. Ausrichtungsachsen aufweisen; und eine zentrale Empfängereinheit, die ausgelegt ist, Signale von den mehreren Radmodulen zu empfangen, wobei die Signale durch den Beschleunigungssensor erfasste Beschleunigungsdaten umfassen, und jedes Rad des Fahrzeugs durch Bewerten der empfangenen Signale bezüglich des Beschleunigungssensorprofils teilweise zu lokalisieren.
-
Bei einem Beispiel umfasst ein einem Rad eines Fahrzeugs zugeordnetes Radmodul einen Beschleunigungssensor, der ausgelegt ist, sich auf das Rad beziehende Beschleunigung zu erfassen, wobei die erfasste Beschleunigung durch Schwerkraft oszilliert wird, wenn das Rad in Bewegung ist, und der Beschleunigungssensor ein Beschleunigungssensorprofil aufweist, das mindestens eine Orientierungs- bzw. Ausrichtungsachse des Beschleunigungssensors bezüglich des Rads definiert; eine Kommunikationseinheit, die ausgelegt ist, Beschleunigungsdaten von einem zweiten Radmodul zu empfangen; eine Mikrosteuerung, die ausgelegt ist, Daten von dem Beschleunigungssensor zu sammeln und das Radmodul relativ zum zweiten Radmodul basierend auf (in Abhängigkeit von) dem Beschleunigungssensorprofil und den gesammelten Sensordaten teilweise zu lokalisieren; und eine Energiequelle, die ausgelegt ist, mindestens dem Beschleunigungssensor, der Mikrosteuerung und der Kommunikationseinheit Energie zuzuführen.
-
Bei einem Beispiel umfasst ein einem Rad eines Fahrzeugs zugeordnetes Radmodul einen Beschleunigungssensor, der ausgelegt ist, eine sich auf das Rad beziehende Beschleunigung zu erfassen, wobei die erfasste Beschleunigung durch Schwerkraft oszilliert wird wenn das Rad in Bewegung ist, und der Beschleunigungssensor eine Befestigungsposition mit fester Ausrichtung (Orientierung) bezüglich des Rads aufweist; eine Mikrosteuerung, die ausgelegt ist, Daten von dem Beschleunigungssensor zu sammeln; eine Kommunikationseinheit, die ausgelegt ist, Daten von der Mikrosteuerung zu einer zentralen Empfängereinheit zu senden, um das Radmodul bezüglich des Fahrzeugs basierend auf (in Abhängigkeit von) der Beschleunigungsbefestigungsposition und den gesammelten Daten von dem Beschleunigungssensor teilweise zu lokalisieren; und eine Energiequelle, die ausgelegt ist, mindestens dem Beschleunigungssensor, der Mikrosteuerung und der Kommunikationseinheit Energie zuzuführen.
-
Die Erfindung kann anhand der folgenden beispielhaften Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich werden; in den Zeichnungen zeigen:
- 1 ein Blockdiagramm eines Radmoduls und einer Empfängereinheit gemäß einer Ausführungsform;
- 2A ein Blockdiagramm eines Radmoduls in einem Rad gemäß einer Ausführungsform;
- 2B ein perspektivisches Seitenblockdiagramm des Radmoduls und Rads von 2A;
- 3 ein Blockdiagramm des Radmoduls und des Beschleunigungssensors der 2A und 2B an einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform;
- 4 ein Diagramm der Geschwindigkeit als Funktion der Zeit für eine beispielhafte Fahrsituation gemäß einer Ausführungsform;
- 5 ein Diagramm der Beschleunigung für tangential angebrachte TPMS-Sensoren, die sowohl in einem linken als auch in einem rechten Reifen angebracht sind, als Funktion der Zeit für die Fahrsituation von 4 gemäß einer Ausführungsform;
- 6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Beispiel;
- 7A ein Blockdiagramm eines Radmoduls mit einem nicht tangential angebrachten Sensor gemäß einer Ausführungsform;
- 7B ein perspektivisches Seitenblockdiagramm eines Radmoduls mit einem nicht tangential angebrachten Sensor gemäß einer Ausführungsform;
- 8 ein Diagramm der Beschleunigung für einen nicht tangential angebrachten TPMS-Sensor, der in einem linken Reifen angebracht ist, und einen tangential angebrachten TPMS-Sensor, der in einem rechten Reifen angebracht ist, als Funktion der Zeit für die beispielhafte Fahrsituation von 4 gemäß einer Ausführungsform;
- 9 ein Diagramm der Beschleunigung für einen tangential angebrachten TPMS-Sensor, der in einem linken Reifen angebracht ist, mit einem konstanten Versatz, und einen tangential angebrachten TPMS-Sensor, der in einem rechten Reifen angebracht ist, ohne Versatz, als Funktion der Zeit für die beispielhafte Fahrsituation von 4 gemäß einer Ausführungsform.
-
Ausführungsformen betreffen TPMS, die einen einachsigen Beschleunigungssensor zum Messen der Drehrichtung der Reifen in einer Reifenlokalisierungsmethodologie verwenden. Bei einer Ausführungsform gestattet die bekannte Achsposition des Beschleunigungssensors in den Reifen die Bewertung durch eine integrierte Schaltung zur Bestimmung der linken oder rechten Positionierung eines Reifens sowie der Höhe der Beschleunigung oder Verzögerung. Aufgrund der beiden Komponenten des gemessenen Beschleunigungssignals, erstens der Richtungsbeschleunigung des Fahrzeugs und zweitens der Schwingungsmodulation aufgrund von Schwerkraft, weist die erzeugte Wellenform bekanntermaßen Differenzen zwischen den Signalen eines linken und rechten Reifens eines beschleunigenden oder verzögernden Fahrzeugs auf. Die Auswirkung der Schwingungsmodulation bei der Richtungsbeschleunigung des Fahrzeugs kann dazu verwendet werden, die Reifendrehrichtung und somit die daraus lokalisierten Reifen sowie die Höhe der Beschleunigung oder Verzögerung zu identifizieren.
-
Vorteile des oben genannten Ansatzes umfassen die Verwendung eines einzigen einachsigen Beschleunigungssensors pro Reifen zur Bestimmung der Drehung des Reifens, wodurch Energieverbrauch und Zusammenwirkungskomplexität zwischen TPMS-Komponenten reduziert werden. Des Weiteren kann der einachsige Beschleunigungssensor bei normalen Fahrzeuggeschwindigkeiten betrieben werden, ohne dass die Sensormasse gegen die Wände des Sensors schlägt. Ein anderer Vorteil besteht darin, dass der Beschleunigungssensor bei allen vier Reifen in der gleichen, bekannten Position angebracht ist, wodurch Wartungs- und Instandhaltungskosten beim Rotieren oder Durchwechseln oder Austauschen von Reifen reduziert werden. Die Lokalisierungstechniken und -systeme der vorliegenden Erfindung können nicht nur in TPMS-Anwendungen verwendet werden, sondern in jeglicher Anwendung, bei der ein Lokalisieren der Reifen eines Fahrzeugs wünschenswert ist. Zum Beispiel kommen bei Anwendungen, die Verschleißsensoren integrieren, oder Anwendungen, die Antiblockierbrems-(ABS-)Sensoren integrieren, auch Lokalisierungstechniken in Betracht. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf Drucküberwachungssysteme beschränkt.
-
1 zeigt ein Radmodul gemäß einer Ausführungsform. Das Radmodul 100 umfasst bei einer Ausführungsform einen Drucksensor 102, einen Beschleunigungssensor 104, eine Steuerschaltungsanordnung, wie zum Beispiel eine Mikrosteuerung (Mikrocontroller) 106, eine Kommunikationseinheit 108, und eine Energiequelle 110.
-
Der Drucksensor 102 wird zur Überwachung des Drucks des Reifens durch regelmäßiges Erfassen des Drucks verwendet. Der Beschleunigungssensor 104 kann zur Detektion von Drehung verwendet werden, was dabei hilft, durch die alleinige Durchführung von Druckmessungen wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, Energieverbrauch zu reduzieren. Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Beschleunigungssensor 104 um einen einachsigen Beschleunigungssensor, der eine Messung der Tangentialbeschleunigung in einer Richtung gestattet.
-
Die Kommunikationseinheit 108 umfasst bei einer Ausführungsform einen Hochfrequenzsender (HF-Sender) zur Übertragung von Signalen zu einer zentralen Empfängereinheit 112. Bei einer unidirektionalen TPMS-Ausführungsform ist das Modul 100 insofern autonom, als es drahtlose Kommunikation von der zentralen Empfängereinheit 112 sendet aber nicht empfängt, wodurch der Energieverbrauch reduziert wird. Bei anderen Ausführungsformen kann die Kommunikationseinheit 108 einen HF-Sender/Empfänger oder irgendein anderes Modul zur drahtlosen Kommunikation umfassen und kann bei Ausführungsformen von der Mikrosteuerung 106 getrennt sein (wie dargestellt) oder damit integriert sein. Die Energiequelle 110 umfasst eine Batterie oder bei Ausführungsformen eine andere geeignete Energiequelle.
-
Auf die 2A und 2B Bezug nehmend, kann das Radmodul 100 in einem Reifen 200 angebracht sein. Bei Ausführungsformen kann das Radmodul 100 an einer Felge, einem Ventilschaft oder im Reifen angebracht sein. Die Radachse 202 wird für eine Perspektive der Befestigungsrichtung und -ausrichtung gezeigt. Des Weiteren wird 2A mit dem Reifen 200 und der Radachse 202 überlagerten Diagrammachsen gezeigt, um die Ausrichtung bzw. Orientierung des Radmoduls 100 bezüglich des Reifens 200 zu zeigen. Ein typischer Personenkraftwagen mit vier Rädern wird deshalb vier Radmodule haben, eines in jedem Reifen 200, wie in 3 allgemein gezeigt, wodurch es jedem Radmodul 100 ermöglicht wird, den Reifendruck des dem Rad zugeordneten Reifens, in dem es angebracht ist, zu überwachen. Bei Ausführungsformen kann das Radmodul 100 mehr oder weniger Komponenten umfassen. Zum Beispiel können die Radmodule 100 einen Temperatursensor umfassen, um Temperaturausgleich bereitzustellen. Es können bei anderen Ausführungsformen auch zusätzliche Sensoren, wie zum Beispiel zur Überwachung anderer Eigenschaften des Reifens, des Rads und der Umgebung, enthalten sein. Des Weiteren kann das Radmodul 100 bei anderen Ausführungsformen verschiedene Komponenten aufweisen, die in Abhängigkeit von der Anwendung und Komponente in Positionen angeordnet sind, die von dem Rest der Komponenten des Radmoduls 100 getrennt sind.
-
Insbesondere auf 2A Bezug nehmend, ist das Radmodul 100 des Reifens 200 so angebracht, dass sich der einachsige Beschleunigungssensor 104 in einer dezentrierten bekannten Richtung bezüglich des Reifens 200 und insbesondere bezüglich der Radachse 202 befindet. Solch eine Richtung und Befestigungsposition können ein Beschleunigungssensorprofil definieren. Wie dargestellt, ist der Beschleunigungssensor 104 dezentriert und orthogonal zur Radachse 202 angebracht, sodass die positive Achse des Beschleunigungssensors 104 für auf der linken Seite eines Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung fährt, angebrachte Reifen 200 frei liegt. Die Diagrammachsen von 2A zeigen die oben genannte Orthogonalität. Die Radmodulachse 201 schneidet die Achse 203 der Radachse unter Bildung eines rechten Winkels 205, wodurch der Beschleunigungssensor 104 orthogonal zur Radachse 202 verläuft. Bei anderen Ausführungsformen liegt die negative Beschleunigungsachse 104 für auf der linken Seite eines Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung fährt, angebrachte Reifen 200 frei. Wie oben besprochen, kann der Beschleunigungssensor 104, wie geeignet, von dem Rest des Radmoduls 100 getrennt angebracht sein.
-
Auf 3 Bezug nehmend, ist jeder einzelne Reifen 200 über die Radachse 202 an dem Fahrzeugaufbau (Fahrzeugkörper) 204 angebracht. Die Reifen 200 vorne links und hinten links sind so angebracht, dass die positive Achse des Beschleunigungssensors 104 jedes jeweiligen Reifens 200 frei liegt, wenn sich das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung (in Richtung des vorderen Endes des Fahrzeugs) bewegt. Dementsprechend werden durch Drehung um die Radachsen 202 in die jeweils gegenüberliegenden Positionen des Fahrzeugaufbaus 204 von den Reifen 200 vorne links bzw. hinten links, die Reifen 200 vorne rechts und hinten rechts so angebracht, dass die negative Achse des Beschleunigungssensors 104 jedes jeweiligen Reifens 200 frei liegt, wenn sich das Fahrzeug in die gleiche Vorwärtsrichtung bewegt. Somit ist die Befestigungsposition des Beschleunigungssensors 104 in jedem Reifen 200 identisch, unterscheidet sich aber in Bezug auf die Positionierung bezüglich des Fahrzeugaufbaus 204. Somit weist jeder Reifen eine gleiche Platzierung des Beschleunigungssensors 104 auf.
-
Bei einer Ausführungsform misst der einachsige Beschleunigungssensor 104 Tangentialbeschleunigung in einer Richtung. Im Allgemeinen kann die gemessene Beschleunigung eines Fahrzeugs in drei Komponenten untergliedert werden. Die erste Komponente ist die Richtungsbeschleunigung des Fahrzeugs. Die zweite Komponente ist die Schwingungsmodulation aufgrund von Schwerkraft. Die dritte Komponente ist eine konstante Tangentialbeschleunigung. Aufgrund der Befestigung des Beschleunigungssensors 104 in dem Reifen 200 und der Drehung des Reifens 200, wenn er in Bewegung ist, ändert sich die Ausrichtung (Orientierung) des Sensors während jeder Reifenumdrehung (zum Beispiel rechte Seite nach oben, zur Seite, umgedreht, zur Seite, rechte Seite nach oben, usw.). Dies bewirkt eine Signaländerung von ± 1 g aufgrund der Auswirkungen der konstanten Gravitationsbeschleunigung, die bei Drehung im Laufe der Zeit aufgrund der Fahrzeugbeschleunigung zu einer sinusförmigen Welligkeit auf dem Beschleunigungssignal führt.
-
Auf 5 Bezug nehmend wird ein Diagramm der Beschleunigung eines tangential angebrachte TPMS-Sensoren, die sowohl in einem linken als auch in einem rechten Reifen angebracht sind, verwendenden Fahrzeugs für die beispielhafte Fahrsituation von 4 gezeigt. In 4 wird eine beispielhafte Fahrsituation dargestellt, in der ein Fahrzeug aus dem vollständigen Stillstand beschleunigt, eine konstante Geschwindigkeit beibehält, nachdem eine Sollgeschwindigkeit erreicht ist, und bis zum vollständigen Stillstand verzögert. Insbesondere beschleunigt das Fahrzeug bei 402 von Zeitpunkt 0 bis zu Zeitpunkt 5 auf eine Sollgeschwindigkeit von 36 km/h. Bei 404 hält das Fahrzeug von Zeitpunkt 5 bis zu Zeitpunkt 6 eine konstante Geschwindigkeit (das heißt null Beschleunigung) von 36 km/h. Beginnend zu Zeitpunkt 6 beginnt das Fahrzeug damit, zu verzögern, was bis zu Zeitpunkt 11 bei 406 andauert. Erneut auf 5 Bezug nehmend, ist das durch den linken Reifen 408 repräsentierte Signal, die obere Linie zu Zeitpunkt 0 wenn beide Linien von der Y-Achse fortlaufen, von dem durch den rechten Reifen 410 repräsentierten Signal, der unteren Linie zu Zeitpunkt 0 wenn beide Linien von der Y-Achse fortlaufen, während der Beschleunigungsdauer (Zeitpunkt 0 bis Zeitpunkt 5) bei 402 versetzt. Ebenso sind die Signale 408 und 410 des linken Reifens und rechten Reifens während der Verzögerungsdauer (Zeitpunkt 6 zu Zeitpunkt 11) bei 406 versetzt. Dieser Versatz ist auf die Installation der Achsen der Beschleunigungssensoren 104 in entgegengesetzten Richtungen zwischen dem Reifen 200 auf der linken Seite und dem Reifen 200 auf der rechten Seite bei Betrachtung mit der Schwerkraft-Schwingungsmodulation zurückzuführen. Der Schwerpunkt (Zentralpunkt) und das Vorzeichen der Versatze hängen davon ab, ob das Fahrzeug beschleunigt oder bremst. Zum Beispiel hat sich der Bereich zwischen dem Signal des linken Reifens 408 und dem Signal des rechten Reifens 410, wenn das Fahrzeug bei 402 beschleunigt, verkleinert, wenn sich das Fahrzeug seiner Sollgeschwindigkeit annähert. Wenn das Fahrzeug bei 406 verzögert, vergrößert sich umgekehrt der Bereich zwischen dem Signal des linken Reifens 408 und dem Signal des rechten Reifens 410 während das Fahrzeug bis zu einem Halt verzögert.
-
Wie hier dargestellt, zeigen ein in einem Reifen 200 auf der linken Seite eines Fahrzeugs eingebauter Beschleunigungssensor 104 und ein in einem Reifen 200 auf der rechten Seite eines Fahrzeug eingebauter Beschleunigungssensor 104 ein umgekehrtes Verhalten bezüglich einander. Wie dargestellt, erhöht sich die Frequenz der Modulation der Beschleunigungssensoren 104 bei Beschleunigung und verringert sich bei Verzögerung. Des Weiteren weisen der linke Reifen und der rechte Reifen bei konstanter Beschleunigung eine identische Spitze-zu-Spitze-Höhe auf, wobei sie aber entgegengesetzt zueinander den Spitzenwert annehmen.
-
Die oben genannte Dynamik kann durch eine integrierte Schaltung bewertet werden, um die Reifen zu lokalisieren. Bei Ausführungsformen werden diese und andere Berechnungen durch die Mikrosteuerung 106 durchgeführt. Bei anderen Ausführungsformen können Daten zu der zentralen Empfängereinheit 112 zur Berechnung gesendet werden, da die zentrale Empfängereinheit 112 nicht den gleichen Energieverbrauchseinschränkungen wie die Mikrosteuerung 106 unterliegt. Zum Beispiel können Daten des Beschleunigungssensors 104 des einzelnen Reifens 200 gesammelt oder integriert werden, wie durch die Mikrosteuerung 106 gewünscht. Die Daten können über die Kommunikationseinheit 108 zu der zentralen Empfängereinheit 112 gesendet werden. Solch ein Vorgang kann für jedes Radmodul 100 wiederholt und in Echtzeit durchgeführt werden, sodass die zentrale Empfängereinheit 112 Zugriff auf die Beschleunigungsdaten aller vier Reifen hat. Bei anderen Ausführungsformen sind auch andere Datenkommunikations- und Verarbeitungsschemata möglich.
-
Auf 6 Bezug nehmend, empfängt die zentrale Empfängereinheit 112 bei 602 zunächst Beschleunigungsdaten von den Radmodulen 100 für einzelne Beschleunigungssensoren 104. Dann kann bei 604 ein Nullbeschleunigungspunkt berechnet werden, sodass ein Nullbezugspunkt ohne Schwingung erstellt wird. Es liegt aufgrund fehlender Drehung des Beschleunigungssensors 104 und des Reifens 200 um die Radachse 202 keine Schwingung vor, wenn das Fahrzeug im Stillstand ist. Sollte ein unerwünschter Versatz vorliegen, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, zum Beispiel im Falle von Herstellungsfehlern, kann dieser Versatz bei 604 detektiert werden. In nachfolgenden Berechnungen kann jeglicher Herstellungsversatz dann berücksichtigt werden, einschließlich bei der Berechnung, wann das Fahrzeug in Bewegung ist, wie hier besprochen. Wenn umgekehrt das Fahrzeug im Stillstand ist und ein Nullbezugspunkt einen ausgerichteten Beschleunigungssensor 104 anhand keines Herstellungsversatzes nachweist, wenn das Fahrzeug im Stillstand ist, dann ist, wenn anschließend ein Versatz vorliegt, bekannt, dass das Fahrzeug in Bewegung ist. Bei Bewegung des Fahrzeugs wird deutlich, welche Signale von gegenüberliegenden Seiten des Autos stammen und für Vergleich geeignet sind, da die Signale nicht identisch sein werden - eines wird eine positive Flanke und das andere wird eine negative Flanke haben. Signale für beide Reifen auf der gleichen Seite werden hingegen die gleiche Beschleunigungssignatur zeigen, da beide einen in der gleichen Richtung angebrachten Beschleunigungssensor 104 haben würden. Erneut auf 6 Bezug nehmend, wird als Nächstes bei 606 die Beschleunigungskomponente des Fahrzeugs, wie durch die Schwerkraftschwingung moduliert, durch die zentrale Empfängereinheit 112 gemessen. Bei 608 kann basierend auf einer Bewertung der bei 602 empfangenen Beschleunigungsdaten aufgrund der bekannten Positionierung der Beschleunigungssensoren 104 in den Reifen eine Bestimmung der linken oder rechten Reifen oder eine teilweise Reifenlokalisierung durchgeführt werden.
-
Das Ausmaß der Erhöhung oder Verschiebung des Versatzes kann dann bei 610 anhand des Nullbeschleunigungspunkts bestimmt werden. Bei 612 kann eine Bestimmung der Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeugs berechnet werden. Aufgrund der Schwingungsmodulation aufgrund von Schwerkraft, wie durch den Beschleunigungssensor 104 gemessen, kann die Messung der Beschleunigung und Verzögerung viel genauer sein. Diese Präzision ist auf die gekoppelte Messung von oszillierenden und konstanten Signalkomponenten zurückzuführen.
-
Nach Beendigung der teilweisen Reifenlokalisierung und der Identifizierung der linken und rechten Reifen können bekannte Verfahren zur Unterscheidung zwischen den Vorder- und Hinterreifen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann in einem HF-Sender als Kommunikationseinheit 108 zum Senden von Signalen zu der zentralen Empfängereinheit 112 verwendenden TPMS-System eine dezentrale, rückwärtig platzierte zentrale Empfängereinheit 112 die HF-Signalstärke detektieren. Die zentrale Empfängereinheit 112 kann durch eine höhere HF-Signalstärke einen Satz von Kommunikationseinheiten 108 als näher und deshalb Hinterreifen repräsentierend interpretieren als einen anderen Satz von Kommunikationseinheiten 108, die durch eine im Verhältnis schwächere HF-Signalstärke als weiter weg und deshalb die Vorderreifen repräsentierend detektiert werden. Es kommen auch anderen Verfahren in Betracht.
-
Der Vorteil der Integration der modulierten Komponente aufgrund von Schwerkraft in ein Lokalisierungsschema wird noch deutlicher, wenn Einbaufehler und Sensorherstellungsfehler berücksichtigt werden. Wenn der Beschleunigungssensor 104 nicht genau tangential zu dem Reifen 200 angebracht ist, wie zum Beispiel in 7A, ist die Radialkomponente der Beschleunigungsmessung viel größer als wenn der Beschleunigungssensor 104 genau tangential angebracht ist. In der Darstellung von 7A sind Diagrammachsen dem Reifen 200 und der Radachse 202 überlagert, um die fehlerhafte Befestigungsausrichtung des Radmoduls 100 bezüglich des Reifens 200 zu zeigen. Wie gezeigt, schneidet die Radmodulachse 207 die Achse 209 der Radachse unter Bildung eines spitzen Winkels 211. In 7B wird ein anderer fehlerhaft angebrachter Beschleunigungssensor 104 gezeigt.
-
Auf 8 Bezug nehmend, wird ein Diagramm der Beschleunigung für einen TPMS-Sensor, der in einem linken Reifen 802 mit einem Fehler von 10 Grad in Radialrichtung von einer wahren tangentialen Befestigung angebracht ist, und einen tangential angebrachten TPMS-Sensor, der in einem rechten Reifen 804 angebracht ist, als Funktion der Zeit für die beispielhafte Fahrsituation von 4 gezeigt. Im Vergleich zu dem Beschleunigungsdiagramm von 5 liefert die überlagerte Radialbeschleunigung ein zusätzliches Hindernis für die Lokalisierung; es wird eine Driftverschiebung des Ausgleichspunkts des Signals des linken Reifens 802 offensichtlich. Aufgrund der Schwingung des Signals des linken Reifens 802 und des Signals des rechten Reifens 804 ist eine Korrektur des Signaldrifts jedoch möglich. Wie oben besprochen, sollte zum Beispiel jeder genau tangential angebrachte Beschleunigungssensor 104 eine Nullradialbeschleunigung aufweisen. Wenn eine Driftverschiebung erkannt wird, liegt ein nicht tangential angebrachter Sensor vor. Durch Berechnen der Fahrzeuggeschwindigkeit kann eine Korrektur des Signaldrifts (und eine anschließende Verschiebung des Ausgleichspunkts) des Signals des linken Reifens 802 aufgrund der Beziehung der Radialbeschleunigung zu der Geschwindigkeit erreicht werden, wodurch die Radialbeschleunigung proportional zu dem Quadrat der Geschwindigkeit ist. In einem anderen Beispiel kann aufgrund eines Herstellungsfehlers oder Fertigungsmangels auch ein Nichtnullausgleichspunkt in einem Sensor 104 vorhanden sein, aber es kann immer noch ein Nullausgleichspunkt erreicht werden, zumindest, wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf (Freilauf) befindet, wenn der Sensor 104 auf eine Weise nichttangential angebracht ist, die den Versatz ausgleicht. Im Fall eines genau tangential angebrachten Beschleunigungssensors 104 sowie auch im Fall eines fehlerhaft angebrachten Beschleunigungssensors 104 kann dieselbe Gleichung verwendet werden, da im Fall eines genau angebrachten Beschleunigungssensors 104 die Radialkomponente null ist.
-
Ein ähnliches Problem entsteht bei Fertigungsmängeln des Beschleunigungssensors 104, durch die der Beschleunigungssensor 104 einen konstanten Versatz hat. Auf 9 Bezug nehmend, wird ein Diagramm der Beschleunigung für einen tangential angebrachten TPMS-Sensor, der in einem linken Reifen angebracht ist, mit einem konstanten Versatz, und einen tangential angebrachten TPMS-Sensor, der in einem rechten Reifen angebracht ist, ohne Versatz, als Funktion der Zeit für die beispielhafte Fahrsituation von 4 gezeigt. Der Ausgleichspunkt des Signals des rechten Reifens 904 liegt aufgrund eines konstanten Versatzes des Beschleunigungssensors 104 für das Signal des linken Reifens 904 unter null. Nichtsdestotrotz zeigt der Frequenzwechsel der abwechselnden Komponenten des Signals des linken Reifens 902 und des Signals des rechten Reifens 904 eine Beschleunigungssituation während des Zeitpunkts 0 bis zu Zeitpunkt 5 bei 402 und eine Verzögerung während des Zeitpunkts 6 bis zu Zeitpunkt 11 bei 406 an. Wie oben beschrieben, gestattet die Messung der Fahrzeugbeschleunigungskomponente als eine Verschiebung von dem zuvor gemessenen Nullbeschleunigungspunkt, zusammen mit der Kenntnis der relativen Positionierung des Beschleunigungssensors 104 in dem Reifen, weiterhin eine teilweise Lokalisierung.
