DE102014104080A1

DE102014104080A1 - Verfahren zum ermitteln eines winkels eines magnetpols eines sich drehenden objekts

Info

Publication number: DE102014104080A1
Application number: DE102014104080.5A
Authority: DE
Inventors: Muhammad Adnan; Dirk Hammerschmidt; Tobias Werth
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2014-09-25
Also published as: US20140288883A1

Abstract

Bei bestimmten Ausführungsformen kann ein Verfahren (200) beinhalten: Erstellen mindestens eines Zeitstempels auf der Grundlage eines Erkennens mindestens eines ersten Magnetfeldereignisses mindestens eines Pols eines magnetischen Objekts während einer ersten Drehung (202); Ermitteln eines Modells des magnetischen Objekts auf der Grundlage des mindestens einen Zeitstempels, wobei das Modell ein magnetisches Muster beschreibt, das durch die erste Drehung des magnetischen Objekts verursacht wird (204); Erstellen mindestens eines weiteren Zeitstempels auf der Grundlage eines Erkennens mindestens eines zweiten Magnetfeldereignisses des mindestens einen Pols des magnetischen Objekts während einer zweiten Drehung (206); und Aktualisieren des Modells auf der Grundlage des mindestens einen weiteren Zeitstempels (208).

Description

Verschiedene Ausführungsformen betreffen allgemein ein Verfahren und eine Anordnung.
Bei indirekter Reifendrucküberwachung handelt es sich um eine Technologie, die bei den meisten Wagen Anwendung findet, die auf Märkten außerhalb der Vereinigten Staaten von Amerika verkauft werden. Der Basisalgorithmus vergleicht üblicherweise eine durchschnittliche Radgeschwindigkeit, die zunimmt, wenn eines der Räder aufgrund von Unterdruck des Reifens einen verringerten Rollradius aufweist. Dies ermöglicht ein Erkennen von Druckverlust, so lange es nicht synchron bei jedem Reifen passiert. Dies ist der Grund dafür, dass indirekte Reifendrucküberwachungssysteme (indirect tire pressure monitoring systems, TPMS) in den Vereinigten Staaten von Amerika nicht verkauft werden, da die US-Bundesbehörde für Straßen- und Fahrzeugsicherheit (National Highway Traffic Safety Administration, NTHSA) ein Erkennen eines bestimmten absoluten Niveaus von Unterdruck unabhängig vom Zustand der anderen Reifen fordert. Um die Fähigkeit der indirekten Systeme zu erhöhen, die NTHSA-Anforderung zu erfüllen, werden Algorithmen benötigt, die den Einfluss des Reifendrucks auf die mechanischen Resonanzfrequenzen der Reifenstruktur bewerten. Dies wird üblicherweise durch Erkennen der Resonanzoszillationen in dem von Radgeschwindigkeitssensoren kommenden Signal vorgenommen.
Das durch Unregelmäßigkeiten z. B. des Polrads, eingeführte Muster verursacht Spektraltöne, die ihre Frequenzen abhängig von der Fahrgeschwindigkeit ändern. Diese Töne können das Reifenschwingungsspektrum maskieren, das eine sehr geringe Signalenergie aufweist. Daher sollte die Wirkung des Musters verringert oder sogar beseitigt werden, was die Kenntnis des Musters erfordert.
Bei einem herkömmlichen System werden die Muster nur bei der Initialisierung extrahiert und sind ziemlich ungenau.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann ein Verfahren beinhalten: Erstellen mindestens eines Zeitstempels auf der Grundlage eines Erkennens mindestens eines ersten Magnetfeldereignisses mindestens eines Pols eines magnetischen Objekts während einer ersten Drehung; Ermitteln eines Modells des magnetischen Objekts auf der Grundlage des mindestens einen Zeitstempels, wobei das Modell ein magnetisches Muster beschreibt, das durch die erste Drehung des magnetischen Objekts verursacht wird; Erstellen mindestens eines weiteren Zeitstempels auf der Grundlage eines Erkennens mindestens eines zweiten Magnetfeldereignisses des mindestens einen Pols des magnetischen Objekts während einer zweiten Drehung und Aktualisieren des Modells auf der Grundlage des mindestens einen weiteren Zeitstempels.
In einer Ausgestaltung kann das magnetische Objekt ein magnetisches Polrad und/oder ein magnetisches Back-Bias-Rad aufweisen. In noch einer Ausgestaltung können das erste Magnetfeldereignis und das zweite Magnetfeldereignis dieselbe Art von Magnetfeldereignis sein. In noch einer Ausgestaltung können das erste Magnetfeldereignis und/oder das zweite Magnetfeldereignis einen Magnetfeld-Nulldurchgang aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Ermitteln des Modells ein Ermitteln eines Polwinkelversatzes aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Aktualisieren des Modells eine Mittelwertbildung aus einer Vielzahl zuvor ermittelter Modelle aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die Mittelwertbildung aus der Vielzahl zuvor ermittelter Modelle ein Verwenden eines Filters mit unendlicher Impulsantwort aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die Mittelwertbildung aus der Vielzahl zuvor festgelegter Modelle ein Verwenden eines Filters mit unendlicher Impulsantwort für jeden aus einer Vielzahl von Magnetpolen des magnetischen Objekts aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen: Ermitteln einer Vielzahl durch die erste Drehung des magnetischen Objekts verursachter magnetischer Muster, die jeweils die Länge des mindestens einen Pols des magnetischen Polrads anzeigen, wobei ein Ermitteln von jedem aus der Vielzahl magnetischer Muster ein Beginnen der ersten Drehung des magnetischen Objekts an einer anderen Position des magnetischen Objekts aufweist. In noch einer Ausgestaltung kann ein Ermitteln von mindestens einem aus der Vielzahl magnetischer Muster ein Beginnen an einem Anfangspunkt aufweisen, der auf der Grundlage mindestens eines vorherigen Anfangspunkts mindestens einer ersten Drehung durch Hinzufügen eines vordefinierten Versatzes und/oder eines beliebigen Versatzes zu dem vorherigen Anfangspunkt ermittelt wird. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner ein rekursives Aktualisieren des Modells aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann ein rekursives Aktualisieren des Modells ein Ermitteln eines mittleren Polwinkels Θ ^_i für den Pol i nach einer Anzahl von m Drehungen des Objekts auf der Grundlage des Ausdrucks aufweisen:
Θ ^_i = m – 1 / mΘ ^ m-1 / i + 1 / mΘ m / i, wobei Θ m / i ein Polwinkel für einen Pol i ist, berechnet für eine m-te Drehung des magnetischen Objekts, und wobei Θ ^ m-1 / i ein vorheriger mittlerer Polwinkel für den Pol i nach m – 1 Drehungen des Objekts ist. In noch einer Ausgestaltung kann ein Aktualisieren des Modells ein Verwenden eines Kalman-Filters aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann ein Aktualisieren des Modells unter Verwendung des Kalman-Filters ein Anwenden des folgenden Ausdrucks zum Ermitteln von Parametern des Kalman-Filters aufweisen: K_p = σ 2 / p(σ 2 / p + σ 2 / m)^–1, ϕ ^ ' / p = ϕ ^_p + K_p(δ_p – ϕ ^_p); σ ^ 2 / p = σ 2 / p(1 – K_p), wobei

K_P: den Kalman-Faktor des Kalman-Filters bezeichnet;
σ 2 / m: die Messvarianz bezeichnet, die für alle Pole als gleich angesehen werden kann;
σ 2 / m: die frühere Varianz des Polwinkelversatzes bezeichnet;
σ ^ 2 / p: die neu geschätzte Varianz des Pols p bezeichnet;
δ_p: den berechneten Polwinkelversatz bezeichnet, der aus einer Umdrehung berechnet wurde;
ϕ ^ ' / p: die neue Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet;
ϕ ' / p: die alte Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet.

In noch einer Ausgestaltung kann ein Aktualisieren des Modells unter Verwendung des Kalman-Filters ein Anwenden des folgenden Ausdrucks zum Aktualisieren der Parameter des Kalman-Filters aufweisen:
wobei

Q_p: den Rauschfaktor bezeichnet;
σ 2 / p: die frühere Varianz des Polwinkelversatzes bezeichnet;
σ ^ 2 / p: die neu geschätzte Varianz des Pols p bezeichnet;
ϕ ^ ' / p: die neue Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet;
ϕ ' / p: die alte Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet.

In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Anordnung bereitgestellt, die aufweist: einen Zeitstempelgenerator, der dafür konfiguriert ist, mindestens einen Zeitstempel auf der Grundlage eines Erkennens eines ersten Magnetfeldereignisses mindestens eines Pols eines magnetischen Objekts während einer ersten Drehung zu erstellen; eine Modellermittlungseinheit, die dafür konfiguriert ist, ein Modell des magnetischen Objekts auf der Grundlage der Zeitstempel zu ermitteln, wobei das Modell ein magnetisches Muster beschreibt, das von der ersten Drehung des magnetischen Objekts verursacht wird; wobei der Zeitstempelgenerator außerdem dafür konfiguriert ist, mindestens einen weiteren Zeitstempel auf der Grundlage eines Erkennens eines zweiten Magnetfeldereignisses des mindestens einen Pols des magnetischen Objekts während einer zweiten Drehung zu erstellen, und eine Modellaktualisierungseinheit, die dafür konfiguriert ist, das Modell auf der Grundlage des mindestens einen weiteren Zeitstempels zu aktualisieren.
In einer Ausgestaltung kann das magnetische Objekt ein magnetisches Polrad oder ein magnetisches Back-Bias-Rad aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die Anordnung ferner aufweisen: mindestens einen Sensor, der dafür konfiguriert ist, das erste Magnetfeldereignis mindestens eines Pols und/oder das zweite Magnetfeldereignis mindestens eines Pols zu erkennen. In noch einer Ausgestaltung können das erste Magnetfeldereignis und das zweite Magnetfeldereignis dieselbe Art von Magnetfeldereignis sein. In noch einer Ausgestaltung kann die Modellaktualisierungseinheit dafür konfiguriert sein, das Modell auf der Grundlage einer Mittelwertbildung aus einer Vielzahl zuvor ermittelter Modelle zu aktualisieren. In noch einer Ausgestaltung kann die Modellaktualisierungseinheit einen Filter mit unendlicher Impulsantwort aufweisen, der dafür konfiguriert ist, einen Mittelwert aus der Vielzahl zuvor ermittelter Modelle zu bilden. In noch einer Ausgestaltung kann die Modellaktualisierungseinheit dafür konfiguriert sein, das Modell rekursiv zu aktualisieren. In noch einer Ausgestaltung kann die Modellaktualisierungseinheit dafür konfiguriert sein, einen mittleren Polwinkel Θ ^_i für den Pol i nach m Drehungen des Objekts auf der Grundlage des Ausdrucks zu ermitteln: Θ ^_i = m – 1 / mΘ ^ m-1 / i + 1 / mΘ m / i, wobei Θ m / i der Polwinkel für den Pol i ist, berechnet für die m-te Drehung des Objekts, und wobei Θ ^ m-1 / i der vorherige mittlere Polwinkel für den Pol i nach m – 1 Drehungen des Objekts ist. In noch einer Ausgestaltung kann die Modellaktualisierungseinheit dafür konfiguriert sein, das Modell auf der Grundlage eines Kalman-Filters zu aktualisieren.
In noch einer Ausgestaltung können die Parameter des Kalman-Filters ermittelt werden wie folgt: K_p = σ 2 / p(σ 2 / p + σ 2 / m)^–1, ϕ ^ ' / p = ϕ ^_p + K_p(δ_p – ϕ ^_p), σ ^ 2 / p = σ 2 / p(1 – K_p), wobei

K_p: den Kalman-Faktor des Kalman-Filters bezeichnet;
σ 2 / m: die Messvarianz bezeichnet, die für alle Pole als gleich angesehen werden kann;
σ 2 / p: die frühere Varianz des Polwinkelversatzes bezeichnet;
σ ^ 2 / p: die neu geschätzte Varianz des Pols p bezeichnet;
δ_p: den berechneten Polwinkelversatz bezeichnet, der aus einer Umdrehung berechnet wurde;
ϕ ^ ' / p: die neue Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet;
ϕ ' / p: die alte Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet.

In noch einer Ausgestaltung können die Parameter des Kalman-Filters aktualisiert werden gemäß: σ 2 / p = σ ^ 2 / p + Q_p,
wobei

In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen in allen unterschiedlichen Ansichten durchgehend auf dieselben Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, stattdessen liegt das Hauptaugenmerk im Allgemeinen auf dem Veranschaulichen der Grundgedanken der Erfindung. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben:
1 zeigt eine Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
3 zeigt ein Blockschaltbild, das verschiedene Prozesse gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
4 zeigt ein Blockschaltbild, das verschiedene Prozesse gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
5 zeigt ein Blockschaltbild, das verschiedene Prozesse gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
6 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
7 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht, und
8 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht.
Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen, die mithilfe von Veranschaulichung spezielle Details und Ausführungsformen für die praktische Anwendung der Erfindung zeigen.
Das Wort „beispielhaft” bedeutet hier: „als ein Beispiel, ein Fall oder eine Veranschaulichung dienen”. Jede hier als „beispielhaft” beschriebene Ausführungsform oder Gestaltung ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Gestaltungen zu verstehen.
Das Wort „über”, in Bezug auf ein aufgebrachtes Material verwendet, das „über” einer Seite oder einer Oberfläche ausgebildet ist, kann hier in der Bedeutung verwendet werden, dass das aufgebrachte Material „direkt auf”, z. B. in direktem Kontakt mit der besagten Seite oder Oberfläche ausgebildet sein kann. Das Wort „über”, in Bezug auf ein aufgebrachtes Material verwendet, das „über” einer Seite oder einer Oberfläche ausgebildet ist; kann hier in der Bedeutung verwendet werden, dass das aufgebrachte Material „indirekt auf” der besagten Seite oder Oberfläche ausgebildet sein kann, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der besagten Seite oder Oberfläche und dem aufgebrachten Material angeordnet sind.
Bei verschiedenen Ausführungsformen wird das Muster (das im Folgenden auch als Modell bezeichnet wird), das durch Unregelmäßigkeiten z. B. des Polrads, eingeführt wird, und das Spektraltöne verursacht, die ihre Frequenzen in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit verändern, nicht als konstant angenommen, da die Feldstärke des Magnetfelds temperaturabhängig sein kann und die Magnetisierung durch Alterungseffekte verändert werden kann, darüber hinaus kann eine mechanische Verlagerung des Sensors in Bezug auf das Polrad das Muster ebenfalls beeinflussen. Daher wird ein kontinuierliches Aktualisieren des Musters implementiert, um den Einfluss von Geschwindigkeitsänderungen während der Musterextraktion zumindest zum Teil auszugleichen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen werden das Extrahieren und Bilden eines Mittelwerts der Länge eines oder mehrerer Pole des magnetischen Objekts kontinuierlich wiederholt, während der Anfangspunkt der Extraktion wahlweise (z. B. kontinuierlich) während der Zeitspanne der Mittelwertbildung geändert werden kann, um ein Verziehen des Musters in Abhängigkeit von den Geschwindigkeitsänderungen während der Extraktion zu vermeiden.
Wie vorstehend beschrieben, können magnetische Polräder, die bei Fahrzeugen zur Geschwindigkeitsmessung verwendet werden können, inhärente Fertigungsintoleranzen aufweisen, die zu veränderlicher Magnetpollänge (die nachfolgend aus Gründen der Einfachheit auch als Pollänge bezeichnet wird) bei jedem Polrad führen. Dies trifft auf jedes andere magnetische Objekt mit einem oder mehreren Magnetpolen (die nachfolgend aus Gründen der Einfachheit auch als „Pole” bezeichnet werden) zu, wie z. B. ein magnetisches Back-Bias-Rad. Darüber hinaus kann aufgrund seiner Verwendung in einer rauen, staubanfälligen Umgebung sowie aufgrund von Verschleiß jeder Magnetpol eines magnetischen Objekts wie z. B. eines magnetischen Polrads oder eines magnetischen Back-Bias-Rads im Verlauf einer Zeitspanne ein unterschiedliches Verhalten zeigen.
Eine unmittelbare Folge einer Änderung einer Magnetfeldeigenschaft eines bestimmten Magnetpols ist die Änderung der Länge des Pols, die von einem Antiblockiersystem-Sensor (anti-lock braking system (ABS) sensor) gemeldet wird.
Bei verschiedenen Ausführungsformen können Magnetpolwinkel durch Analysieren eines Radgeschwindigkeits-Sensorsignals (z. B. des ABS-Sensorsignals) genau gemessen werden. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, lässt sich mithilfe verschiedener Verfahren eine verbesserte Berechnung von Polwinkel oder Versatz erreichen. Die berechneten Polwinkel werden für eine genauere Berechnung des Geschwindigkeitssignals verwendet. Überdies wird durch ein Anwenden von Polversatzkorrektur auch das regelmäßige Muster aus den Geschwindigkeitssignaldaten entfernt, das in seinem Spektrum vorherrschend ist und wichtige Informationen im Zusammenhang mit Reifenschwingungen unterdrückt, die zum Ermitteln eines Reifendrucks verwendet werden.
Auf diese Weise kann das Geschwindigkeitssignal z. B. zum Ermitteln eines Reifendruckmodells verwendet werden, das für eine indirekte Reifendruckmessung bereitgestellt wird. Im Allgemeinen kann sich der Begriff „Reifen” auf ein Stück Gummi oder anderes geeignetes Material beziehen, das auf einem Rad eines Fahrzeugs (wie z. B. eines Personenkraftwagens, eines Motorrads, eines Lastkraftwagens und dergleichen) angebracht werden kann. Der Gummi kann mit einem Gas (z. B. Druckluft) oder einem anderen geeigneten Füllmaterial gefüllt sein. Verschiedene Ausführungsformen können auf jede Art derartiger Reifen angewendet werden.
1 zeigt eine Anordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Wie in 1 gezeigt, kann die Anordnung 100 ein drehbares magnetisches Objekt 102 aufweisen, z. B. ein magnetisches Polrad 102 oder ein magnetisches Back-Bias-Rad 102. Das drehbare magnetische Objekt 102 kann einen Magnetpol oder eine Vielzahl von Magnetpolen 104 (z. B. zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, ein Mehrfaches von zehn, z. B. zwanzig, dreißig usw., im Allgemeinen eine beliebige Anzahl von Magnetpolen 104) aufweisen. Darüber hinaus kann ein magnetischer Sensor 106 bereitgestellt werden. Der magnetische Sensor 106 kann dafür konfiguriert sein, ein von dem drehbaren Objekt 102 erzeugtes Magnetfeld zu erkennen (das Magnetfeld variiert in dem Fall, dass das drehbare magnetische Objekt 102 gedreht wird). Bei verschiedenen Ausführungsformen können das drehbare Objekt 102 und der magnetische Sensor 106 als eine ABS-Sensoranordnung (anti-lock braking system (ABS) sensor arrangement) konfiguriert sein.
Das drehbare Objekt 102 kann sich um eine Drehachse 108 drehen und kann an einer Radachse angebracht sein, an der auch ein Reifen 110 angebracht sein kann.
Von dem magnetischen Sensor 106 erzeugte und bereitgestellte Signale können zum indirekten Ermitteln eines Reifendrucks eines Reifens 110 während eines Sich-Drehen des drehbaren Objekts 102 verwendet werden (und z. B. während des Sich-Drehens eines Rads und eines Reifens 110, mit denen das drehbare Objekt 102 in Verbindung stehen kann), und zwar unter Verwendung eines Reifendruckmodells 112, das zur Veranschaulichung auf einem Feder-Masse-Modell und seiner Resonanzeigenschaft beruhen kann (was den/die Polwinkel und den Polwinkelversatz/die Polwinkelversätze berücksichtigt). Das Modell kann Schwingungsphänomene berücksichtigen und kann mithilfe eines Modells des Frequenzspektrums der Schwingungen eine Schwingungsanalyse ausführen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen können die von dem magnetischen Sensor 106 bereitgestellten Signale (mit anderen Worten die Ausgabe des magnetischen Sensors 106, z. B. die Ausgabe einer ABS-Sensoranordnung) ein Rechteckwellensignal sein, dessen Signalfrequenz proportional zu der Drehgeschwindigkeit des magnetischen Objekts 102 mit dem oder den magnetischen Pol(en) 104 ist, wie z. B. eines Polrads 102 oder eines magnetischen Back-Bias-Rads 102. Bei verschiedenen Ausführungsformen können Nulldurchgänge dieses Rechteckwellensignals zum Berechnen der Zeit verwendet werden, die ein einziger Pol 104 zum Passieren des magnetischen Sensors 106 benötigt. Ausgehend von der Annahme, dass ein magnetisches Objekt 102 (z. B. das Polrad 102 oder ein Back-Bias-Rad 102) N Pole 104 aufweist, und dass jeder Pol 104 eine Zeit von t₁, t₂, ...,t_n in Sekunden benötigt, um den Sensor 106 zu passieren, kann ein Winkelversatz δ_i jedes Pols i 104 (der auch als ein Polwinkelversatz δ_i eines Pols i 104 bezeichnet werden kann) berechnet werden durch
Daher kann die mittlere Geschwindigkeit einer bestimmten Umdrehung (die nachfolgend auch als eine Drehung bezeichnet wird) des magnetischen Objekts 102 gegeben sein durch
Es wird angenommen, dass Θ_i = 2π / N der ideale Polwinkel für jeden Pol 104 ist, unter der Annahme, dass alle Pole 104 von gleicher Länge sind. Wenn Θ ^_i der Polwinkel des n-ten Pols ist, berechnet aus der Durchschnittsgeschwindigkeit über eine Umdrehung, kann Θ ^_i ermittelt werden durch: Θ ^_i = ω_revt_i. (3)
Der Polwinkelversatz δ_i kann dann berechnet werden gemäß δ_i = Θ_i – Θ ^_i (4) wobei
Verschiedene Messungen haben gezeigt, dass selbst bei konstanter Geschwindigkeit des magnetischen Objekts 102 in einer Laborumgebung aufgezeichnete Zeitstempel einige Rauschparameter aufweisen, die wegen Taktschwankungen und von benachbarter Maschinen-Peripherie oder benachbarten Drehzahlreglern ausgehenden Schwingungen auftreten. Dies führt zu einem veränderlichen berechneten Winkel jedes Pols 104 für jede Umdrehung oder Drehung des drehbaren magnetischen Objekts 102. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, ist eine Technik zum Entfernen von Rauschelementen und zum Berechnen des optimalen Polwinkels oder Versatzes, die bereitgestellt werden kann, synchrone Mittelwertbildung. Eine weitere Technik zum Berechnen des Polwinkelversatzes von Polwinkeln ist das Verwenden eines Kalman-Filters, der durch Berücksichtigen der Varianz der aufgezeichneten Werte Rauschen inhärent entfernt. Beide Techniken werden nachfolgend ausführlicher beschrieben.

a) In Bezug auf synchrone Mittelwertbildung wird angenommen, dass ω₁, ω₂, ..., ω_M die für M Umdrehungen des magnetischen Objekts 102 (und z. B. des Reifens 112) errechnete Winkelgeschwindigkeit ist. Davon ausgehend können die Polwinkel mithilfe der Gleichung
berechnet werden, die in Matrixform geschrieben werden kann als

Der Mittelwert jedes Polwinkels für einen jeweiligen Pol i 104 kann gegeben sein durch:
Mithilfe verschiedener Ausführungsformen kann die Anzahl von Umdrehungen M herausgefunden oder ermittelt werden, was für das Berechnen des optimalen Winkels ausreichend sein soll. Aus diesem Grund kann ein rekursiver Mittelwertalgorithmus (averaging algorithm) zum Berechnen aufeinanderfolgender Näherungen der Polwinkel verwendet werden. Nach einer beliebigen Anzahl m von Umdrehungen kann der Wert des über alle vorhergehenden Umdrehungen gemittelten Polwinkels ermittelt worden sein.
Diese Technik ist gegenüber dem Speichern und anschließenden Mitteln einer Anzahl von N × M eingegebenen Abtastwerten überlegen. Θ ^_i = m – 1 / mΘ ^ m-1 / i + 1 / mΘ m / i, (8) wobei Θ ^_i der Mittelwert des Polwinkels des Pols i 104 nach m Umdrehungen des magnetischen Objekts 102 ist, z. B. des Polrads 102 oder des Back-Bias-Rads 102. Θ m / i ist der Polwinkel für den Pol i 104, berechnet für die m-te Umdrehung, und Θ ^ m-1 / i ist der vorhergehende Mittelwert für m – 1 Umdrehungen. Um eine effizientere Mittelwertbildung zu erreichen, kann für eine Mittelwertbildung der Winkelgeschwindigkeit über alle Umdrehungen gesorgt werden, und anschließend können die Polwinkel berechnet und ihr Mittelwert gebildet werden. Dies kann bei verschiedenen Ausführungsformen sehr schnelle Änderungen der Winkelgeschwindigkeit einen Schritt vor den Polwinkelberechnungen beseitigen und kann daher beim Berechnen eines optimalen Polwinkels wirkungsvoller sein.
wobei ω ^ m / i der Geschwindigkeits-Mittelwert bis zu m Umdrehungen ist, der anschließend zum Berechnen der Polwinkel für die m-te Umdrehung verwendet werden kann. Dies kann beispielsweise in dem Fall angewendet werden, wenn die Winkelgeschwindigkeit von Umdrehung zu Umdrehung mit geringen Abweichungen konstant ist. ω ^ m / i ist für alle Pole 104 für eine bestimmte Umdrehung oder Drehung des magnetischen Objekts 102 gleich.

b) Im Hinblick auf Kalman-Filterung sollte beachtet werden, dass ein Kalman-Filter bereitgestellt werden kann, um den Polwinkelversatz durch Verwenden der Varianz des Polwinkels zu schätzen, die aus jeder Umdrehung (mit anderen Worten: Drehung) des Objekts 102 berechnet wurde. Diese Varianz kann als proportional zu der Varianz der erstellten (und üblicherweise aufgezeichneten) Zeitstempel für einen bestimmten Magnetpol 104 angenommen werden. Das folgende System kann eine Realisierung des Kalman-Filters unter Vernachlässigung von systemabhängigen Variablen (aber mit ausreichender Genauigkeit) widerspiegeln.

Die folgenden Gleichungen können zum Aktualisieren des Modells zur Verfügung gestellt werden: K_p = σ 2 / p(σ 2 / p + σ 2 / m)^–1, (10) ϕ ^ ' / p = ϕ ^_p + K_p(δ_p – ϕ ^_p), (11) σ ^ 2 / p = σ 2 / p(1 – K_p). (12) wobei

K_p: den Kalman-Faktor des Kalman-Filters bezeichnet;
σ 2 / m: die Messvarianz bezeichnet, die für alle Pole als gleich angesehen werden kann;
σ 2 / p: die frühere Varianz des Polwinkelversatzes bezeichnet;
σ ^ 2 / p: die neu geschätzte Varianz des Pols p bezeichnet;
δ_p: den aus einer Umdrehung berechneten errechneten Polwinkelversatz bezeichnet;
ϕ ^ ' / p: die neue Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet;
ϕ ' / p: die alte Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet.

Darüber hinaus sind die folgenden Gleichungen Zeit-Aktualisierungsgleichungen für den Kalman-Filter: σ 2 / p = σ ^ 2 / p + Q_p, (13)
wobei

Es sollte beachtet werden, dass ein Kalman-Filter mithilfe von Filterparametern wie Rauschfaktor usw. so eingestellt werden kann, dass optimale Ergebnisse erzielt werden. Darüber hinaus kann die Konvergenz des Polwinkelversatzes mit einem Kalman-Filter im Vergleich zu einer synchronen Mittelwertbildung schneller sein.
Wieder mit Bezug auf 1: Das magnetische Objekt 102 kann sich in einer ersten Drehung drehen. Die erste Drehung kann eine Vielzahl von Drehungen in verschiedenen Ausführungsformen beinhalten. Mit der Drehung des magnetischen Objekts 102 drehen sich auch der Pol oder die Pole 104. Daher ändert sich mit der Drehung des Pols oder der Pole 104 über den magnetischen Sensor 106 das durch das magnetische Objekt 102, z. B. durch den Pol oder die Pole 104 bereitgestellte und von dem magnetischen Sensor 106 erkannte Magnetfeld in Abhängigkeit von der tatsächlichen Form des Pols oder der Pole 104.
Die Änderungen des Magnetfelds im Lauf der Zeit können ein oder mehrere Magnetfeldereignisse zur Folge haben, die von dem magnetischen Sensor 106 erkannt werden können. Beispiele für ein Magnetfeld können z. B. sein:

– ein Magnetfeld-Nulldurchgang;
– ein Magnetfeld-Extrem wie z. B. ein Magnetfeld-Maximum oder -Minimum;
– ein Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts für das Magnetfeld;
– ein Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts für das Magnetfeld;
– eine Kombination der Vorstehenden und dergleichen.

Für eines oder mehrere eines entsprechenden Magnetfeldereignisses kann der Sensor oder ein Prozessor (der in dem Sensor 106 oder außerhalb des Sensors 106 bereitgestellt werden kann) mindestens einen Zeitstempel auf der Grundlage des Magnetfeldereignisses/der Magnetfeldereignisse erstellen, der z. B. den Zeitpunkt/die Zeitpunkte darstellen kann, an dem/denen das Magnetfeldereignis/die Magnetfeldereignisse erkannt wird/werden.
Dann kann der Sensor oder Prozessor mithilfe des mindestens einen Zeitstempels wie vorstehend beschrieben in Echtzeit ein Modell des magnetischen Objekts ermitteln, wobei das Modell das Ermitteln eines Polwinkels (der aktuellen Umdrehung oder aktuellen Drehung) für einen entsprechenden Pol i 104 beinhalten kann, z. B. gemäß
und gemäß der Gleichung (8) (und wenn gewünscht gemäß der Gleichung (4)) oder unter Verwendung eines Kalman-Filters (und wenn gewünscht gemäß der Gleichung (4)). Auf diese Weise beschreibt das ermittelte Modell auf veranschaulichende Weise ein magnetisches Muster, das durch die jeweilige(n) Umdrehung(en) oder Drehung(en) des sich drehenden Objekts 102 verursacht wird. Die Umdrehung(en) oder Drehung(en) werden fortgesetzt, und das Erkennen des Magnetfeldereignisses/der Magnetfeldereignisse wird ebenfalls fortgesetzt, um dadurch einen oder mehrere weitere Zeitstempel auf dieselbe Weise wie vorstehend beschrieben zu erzeugen. Darüber hinaus wird das Modell auf der Grundlage des weiteren Zeitstempels oder der weiteren Zeitstempel aktualisiert, z. B. unter Verwendung der Gleichungen wie vorstehend beschrieben.
Daher zeigt zusammenfassend ausgedrückt 2 einen Ablaufplan 200, der ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht.
Das Verfahren kann bei 202 ein Erstellen mindestens eines Zeitstempels auf der Grundlage eines Erkennens mindestens eines ersten Magnetfeldereignisses mindestens eines Pols eines magnetischen Objekts während einer ersten Drehung und bei 204 ein Erkennen eines Modells des magnetischen Objekts auf der Grundlage des mindestens einen Zeitstempels beinhalten, wobei das Modell ein magnetisches Muster beschreibt, das durch die erste Drehung des magnetischen Objekts verursacht wird. Das Verfahren kann außerdem bei 206 ein Erstellen mindestens eines weiteren Zeitstempels auf der Grundlage eines Erkennens mindestens eines zweiten Magnetfeldereignisses des mindestens einen Pols des magnetischen Objekts während einer zweiten Drehung beinhalten und bei 208 ein Aktualisieren des Modells auf der Grundlage des mindestens einen weiteren Zeitstempels.
Bei dem magnetischen Objekt kann es sich um ein magnetisches Polrad und/oder ein magnetisches Back-Bias-Rad handeln. Das erste Magnetfeldereignis und das zweite Magnetfeldereignis können dieselbe Art von Magnetfeldereignis sein, beispielsweise ein Magnetfeldereignis wie vorstehend beschrieben. Zum Beispiel kann es sich bei dem ersten Magnetfeldereignis und/oder dem zweiten Magnetfeldereignis um einen Magnetfeld-Nulldurchgang des erkannten Magnetfelds handeln. Das Ermitteln des Modells kann ein Ermitteln eines Polwinkelversatzes beinhalten.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Modell durch eine Mittelwertbildung aus einer Vielzahl zuvor ermittelter Modelle aktualisiert werden. Die Mittelwertbildung aus der Vielzahl zuvor ermittelter Modelle kann unter Verwendung eines Filters mit unendlicher Impulsantwort, z. B. eines Filters mit unendlicher Impulsantwort für jeden aus einer Vielzahl von Magnetpolen des magnetischen Objekts ausgeführt werden.
Das Verfahren kann ferner ein Ermitteln einer Vielzahl durch das erste Drehen des magnetischen Objekts verursachter magnetischer Muster beinhalten, die jeweils die Länge des mindestens einen Pols des magnetischen Polrads anzeigen, wobei ein Ermitteln von jedem aus der Vielzahl magnetischer Muster ein Beginnen der ersten Drehung des magnetischen Objekts an einer anderen Position des magnetischen Objekts beinhaltet.
Die vorstehend erwähnten Techniken funktionieren zwar bei konstanter Geschwindigkeit gut, aber bei einem beschleunigenden oder verlangsamenden Polrad beginnen die errechneten Polwinkelwerte zu schwanken, so lange die Beschleunigung oder Verlangsamung anhält, und stabilisieren sich dann wieder sobald die Geschwindigkeit konstant ist. In diesem Fall soll der Versatz jedes Pols einen zusätzlichen Beschleunigungsparameter aufweisen: δ_p = δ ' / p + pα_m. (15) wobei δ_p der Polwinkelversatz ist, p die Anzahl der Pole (p = 1, 2, ..., N) ist, δ ' / p der Polversatz bei konstanter Geschwindigkeit und α_m der Beschleunigungsfaktor für die m-te Umdrehung oder Drehung ist. α_m wird für alle Pole 104 für eine bestimmte Umdrehung oder Drehung als konstant angesehen. Diese Annahme kann durch eine Technik zum Überspringen von Polen eliminiert werden, wobei ein Pol 104 oder eine Vielzahl von Polen 104 nach jeder Umdrehung oder Drehung übersprungen wird, um die Geschwindigkeitsänderung während einer Umdrehung oder Drehung auszugleichen. Das Endergebnis kann dann beispielsweise durch einen gleitenden Mittelwert der Länge N, gefolgt von einem N × 1-Dezimierungsfilter, geglättet werden. Mit anderen Worten: Ein Ermitteln von mindestens einem aus der Vielzahl magnetischer Muster kann ein Beginnen an einem Anfangspunkt beinhalten, der auf der Grundlage mindestens eines vorherigen Anfangspunkts mindestens einer ersten Drehung durch Hinzufügen eines vordefinierten Versatzes und/oder eines beliebigen Versatzes zu dem vorherigen Anfangspunkt ermittelt wird.
Ein jeweiliger späterer Anfangspunkt kann auf der Grundlage des jeweiligen vorherigen Anfangspunkts durch Hinzufügen eines vordefinierten Versatzes ermittelt werden. Als eine Alternative kann ein jeweiliger späterer Anfangspunkt auf der Grundlage des jeweiligen vorherigen Anfangspunkts durch Hinzufügen eines beliebigen Versatzes ermittelt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann das Modell auf eine rekursive Weise aktualisiert werden. Beispielsweise kann das rekursive Aktualisieren des Modells ein Ermitteln eines mittleren Polwinkels Θ ^_i für den Pol i nach einer Anzahl von m Drehungen des Objekts auf der Grundlage des Ausdrucks (8) wie vorstehend beschrieben beinhalten. Als eine Alternative kann das rekursive Aktualisieren des Modells ein Ermitteln eines mittleren Polwinkels Θ ^_i für den Pol i nach einer Anzahl von m Drehungen des Objekts unter Verwendung eines Kalman-Filters beinhalten.
Das Verfahren kann außerdem ein Anpassen einer Zeitstempelsequenz beinhalten, die wiederum mindestens einige der Zeitstempel und/oder mindestens einige der weiteren Zeitstempel enthalten kann, um den Einfluss einer Länge von mindestens einer halben Periode eines Magnetfelds, verursacht durch einen Pol (z. B. 104) des magnetischen Objekts (z. B. 102), auf der Grundlage des aktualisierten Modells auszugleichen. Die Zeitstempel können durch Hinzufügen einer variablen Verzögerung angepasst werden, um dadurch den Einfluss des Modells auf die Länge von mindestens einer halben Periode eines Magnetfelds, verursacht durch einen Pol (z. B. 104) des magnetischen Objekts (z. B. 102), anzupassen. Als eine Alternative können die Zeitstempel durch ein auf dem Modell beruhendes Vorhersagen eines späteren vordefinierten, durch das magnetische Objekt (z. B. 102) verursachten Magnetfeldereignisses und mindestens zwei vorherige vordefinierte, durch das magnetische Objekt (z. B. 102) verursachte Magnetfeldereignisse angepasst werden.
Das Verfahren kann außerdem ein Ermitteln einer Gesamtzahl von Polen des Objekts auf der Grundlage der erstellten Zeitstempel beinhalten.
Zur Veranschaulichung: Bei verschiedenen Ausführungsformen können Regelmäßigkeiten (regularities) in dem Muster der von ABS-Radgeschwindigkeitssensoren erstellten Zeitstempel extrahiert werden, die durch eine nicht ideale Länge der Pole (z. B. 104) eines magnetischen Objekts (z. B. 102, z. B. eines Polrads oder eines Back-Bias-Rads) verursacht werden.
3 zeigt ein Blockschaltbild 300, das verschiedene Prozesse gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht. Wenn die Winkelgeschwindigkeit des magnetischen Objekts (z. B. des Polrads/der Polräder) konstant ist, kann eine synchrone Mittelwertbildung vorgesehen werden, um einen optimalen Polwinkel/optimale Polwinkel oder einen optimalen Polwinkelversatz/optimale Polwinkelversätze zu extrahieren. In diesem Fall ist keine vorherige Kenntnis von System-Rauschparametern erforderlich.
Wie in 3 gezeigt und wie bereits vorstehend beschrieben, kann der magnetische Sensor 106 Sensorsignale 302 (z. B. ABS-Sensorsignale 302) bereitstellen. Dann können Zeitstempel erstellt (mit anderen Worten: erfasst) werden, die z. B. die Zeitpunkte beschreiben, an denen ein vordefiniertes Magnetfeldereignis (wie beispielsweise vorstehend beschrieben) auftritt (Block 304), z. B. unter Verwendung eines hochfrequenten Taktgebers. Dann kann/können, wie in Block 306 symbolisiert, der/die Polwinkel eines oder mehrerer Pole 104 wie oben umrissen aus einer oder mehreren Umdrehungen oder Drehungen berechnet werden. Der/die Polwinkel und/oder der Polwinkelversatz/die Polwinkelversätze können aus einer oder mehreren Umdrehungen oder Drehungen mithilfe von z. B. synchroner Mittelwertbildung wie oben beschrieben (Block 308) ermittelt werden. Das Ergebnis dieser Verarbeitungsphase ist daher ein Polwinkel oder eine Vielzahl von Polwinkeln und/oder der Polwinkelversatz/eine Vielzahl von Polwinkelversätzen (Block 310), die für eine weitere Verarbeitung bereitgestellt werden können, z. B. für das Schätzen eines Reifendrucks in Block 312.
4 zeigt ein Blockschaltbild 400, das verschiedene Prozesse gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht. Wenn die Winkelgeschwindigkeit des magnetischen Objekts (z. B. des Polrads/der Polräder) konstant ist, kann Kalman-Filterung vorgesehen werden, um einen optimalen Polwinkel/optimale Polwinkel oder einen optimalen Polwinkelversatz/optimale Polwinkelversätze zu extrahieren. Dieses Verfahren kann besonders genau sein, wenn eine vorherige Kenntnis/Schätzung von System-Rauschparametern zur Verfügung steht.
Wie in 4 gezeigt und wie bereits vorstehend beschrieben, kann der magnetische Sensor 106 Sensorsignale 402 (z. B. ABS-Sensorsignale 402) bereitstellen. Dann können Zeitstempel erstellt (mit anderen Worten: erfasst) werden, die z. B. die Zeitpunkte beschreiben, an denen ein vordefiniertes Magnetfeldereignis (wie beispielsweise vorstehend beschrieben) auftritt (Block 404), z. B. unter Verwendung eines hochfrequenten Taktgebers. Dann kann/können, wie in Block 406 symbolisiert, der/die Polwinkel eines oder mehrerer Pole 104 wie oben umrissen aus einer oder mehreren Umdrehungen oder Drehungen berechnet werden. Der/die Polwinkel und/oder der Polwinkelversatz/die Polwinkelversätze können aus einer oder mehreren Umdrehungen oder Drehungen z. B. unter Verwendung von Kalman-Filterung wie vorstehend beschrieben (Block 408) ermittelt werden. Das Ergebnis dieser Verarbeitungsphase ist daher ein Polwinkel oder eine Vielzahl von Polwinkeln und/oder der Polwinkelversatz/eine Vielzahl von Polwinkelversätzen (Block 410), die für eine weitere Verarbeitung bereitgestellt werden können, z. B. für das Schätzen eines Reifendrucks in Block 412.
5 zeigt ein Blockschaltbild 500, das verschiedene Prozesse gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht. Wenn die Winkelgeschwindigkeit des magnetischen Objekts (z. B. eines Polrads/von Polrädern) nicht konstant ist, können der/die Polwinkel oder der Polwinkelversatz/die Polwinkelversätze beispielsweise aus jeder Umdrehung oder Drehung berechnet werden, aber ein Überspringen eines Pols/mehrerer Pole nach jeder Umdrehung oder Drehung kann vorgesehen werden. Dies kann die Geschwindigkeitsänderung ausgleichen. Bei diesem Ergebnis kann ein Filter zur gleitenden Mittelwertbildung am Ausgang der synchronen Mittelwertbildung oder Kalman-Filterung benötigt werden, um Welligkeit (ripples) aus den Polwinkel-/Polwinkelversatz-Berechnungen zu entfernen.
Wie in 5 gezeigt und wie bereits vorstehend beschrieben, kann der magnetische Sensor 106 Sensorsignale 502 (z. B. ABS-Sensorsignale 502) bereitstellen. Dann können Zeitstempel erstellt (mit anderen Worten: erfasst) werden, die z. B. die Zeitpunkte beschreiben, an denen ein vordefiniertes Magnetfeldereignis (wie beispielsweise vorstehend beschrieben) auftritt (Block 504), z. B. unter Verwendung eines hochfrequenten Taktgebers. Dann kann/können, wie in Block 506 symbolisiert, der/die Polwinkel eines oder mehrerer Pole 104 wie oben umrissen aus einer oder mehreren Umdrehungen oder Drehungen berechnet werden. Bei diesem Prozess können nach jeder Umdrehung oder Drehung ein oder mehrere Pole übersprungen werden. Der/die Polwinkel und/oder der Polwinkelversatz/die Polwinkelversätze können aus einer oder mehreren Umdrehungen oder Drehungen mithilfe von z. B. synchroner Mittelwertbildung oder Kalman-Filter-Schätzung wie oben beschrieben (Block 508) ermittelt werden.
Darüber hinaus kann, wie in Block 510 gezeigt, ein gleitender Mittelwert bereitgestellt werden, z. B. unter Verwendung eines Dezimierungsfilters. Das Ergebnis dieser Verarbeitungsphase ist daher ein Polwinkel oder eine Vielzahl von Polwinkeln und/oder der Polwinkelversatz/eine Vielzahl von Polwinkelversätzen (Block 512), die für eine weitere Verarbeitung bereitgestellt werden können, z. B. für das Schätzen eines Reifendrucks in Block 514.
Die vorstehend beschriebenen Prozesse können in verschiedenen Anordnungen realisiert werden, von denen einige nachfolgend ausführlicher beschrieben werden.
6 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Anordnung 600 gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht. Der vorstehend beschriebene Musterextraktionsalgorithmus kann in dem Sensor 106 (z. B. in dem ABS-Sensor) realisiert werden, vorausgesetzt z. B., dass er über einen integrierten digitalen Signalprozessor (DSP) für den benötigten Berechnungsaufwand verfügt.
Die Anordnung 600 kann einen Sensor 106 enthalten, z. B. einen ABS-Sensor 106. Der Sensor kann dafür konfiguriert sein, ein Magnetfeld 602 zu erkennen. Der Sensor 106 kann eine Kantenerkennungseinheit 604 enthalten, die dafür konfiguriert sein kann, z. B. den vorstehend beschriebenen Nulldurchgang des erkannten (veränderlichen) Magnetfelds 602 zu erkennen. Der Sensor 106 kann außerdem eine Musterextraktionseinheit (möglicherweise auch bezeichnet als Modellextraktionseinheit) 606 enthalten. Die Musterextraktionseinheit 606 kann dafür konfiguriert sein, den/die Polwinkel des Pols oder der Pole 104 zu ermitteln wie vorstehend beschrieben. Darüber hinaus kann eine Musterkorrektureinheit (möglicherweise auch bezeichnet als Modellkorrektureinheit) 608 bereitgestellt werden, die dafür konfiguriert sein kann, das aktualisierte Modell (z. B. den/die aktualisierten Polwinkel des Pols oder der Pole 104) zu ermitteln. Der/die ermittelte(n) beziehungsweise aktualiserte(n) Polwinkel des Pols oder der Pole 104 kann an eine außerhalb des Sensors befindliche ECU (engine control unit, Motorsteuereinheit) 610 gesendet werden, z. B. über eine kabelgebundene Schnittstelle 612 oder eine drahtlose Schnittstelle. Die ECU 610 kann dafür konfiguriert sein, den Reifendruck z. B. des Reifens 110 unter Verwendung des/der ermittelten aktualisierten Polwinkel(s) und/oder des ermittelten aktualisierten Polwinkelversatzes/der ermittelten aktualisierten Polwinkelversätze zu ermitteln.
7 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Anordnung 700 gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht. Der vorstehend beschriebene Musterextraktionsalgorithmus kann in der ECU 704 für den Fall realisiert werden, dass der Sensor 106 einen erforderlichen Berechnungsaufwand nicht leisten kann.
Die Anordnung 700 kann einen Sensor 106 enthalten, z. B. einen ABS-Sensor 106. Der Sensor 106 kann dafür konfiguriert sein, ein Magnetfeld zu erkennen, und kann die erkannten Magnetfeldwerte an die außerhalb des Sensors befindliche ECU (Motorsteuereinheit) 704 senden, z. B. über eine kabelgebundene Schnittstelle 702 oder eine drahtlose Schnittstelle. Die ECU 704 kann eine Kantenerkennungseinheit 706 enthalten, die dafür konfiguriert sein kann, z. B. den vorstehend beschriebenen Nulldurchgang der empfangenen erkannten (veränderlichen) Magnetfeldwerte zu erkennen. Die ECU 704 kann außerdem eine Musterextraktionseinheit (möglicherweise auch bezeichnet als Modellextraktionseinheit) 708 enthalten. Die Musterextraktionseinheit 708 kann dafür konfiguriert sein, den/die Polwinkel des Pols oder der Pole 104 zu ermitteln wie vorstehend beschrieben. Darüber hinaus kann eine Musterkorrektureinheit (möglicherweise auch bezeichnet als Modellkorrektureinheit) 710 bereitgestellt werden, die dafür konfiguriert sein kann, das aktualisierte Modell (z. B. den/die aktualisierten Polwinkel des Pols oder der Pole 104) zu ermitteln. Die ECU 704 (oder ein nicht in der Abbildung gezeigter weiterer Prozessor) kann dafür konfiguriert sein, den Reifendruck z. B. des Reifens 110 unter Verwendung des/der ermittelten aktualisierten Polwinkel(s) und/oder des ermittelten aktualisierten Polwinkelversatzes/der ermittelten aktualisierten Polwinkelversätze zu ermitteln.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine Anordnung 800 bereitgestellt werden wie in 8 gezeigt. Die Anordnung 800 kann einen Zeitstempelgenerator 802 enthalten, der dafür konfiguriert ist, mindestens einen Zeitstempel 808 auf der Grundlage eines Erkennens eines ersten Magnetfeldereignisses mindestens eines Pols eines magnetischen Objekts während einer ersten Drehung zu erstellen; eine Modellermittlungseinheit 804, die dafür konfiguriert ist, ein Modell des magnetischen Objekts auf der Grundlage des Zeitstempels oder der Zeitstempel 808 zu ermitteln, wobei das Modell ein magnetisches Muster beschreibt, das durch die erste Drehung des magnetischen Objekts verursacht wird. Der Zeitstempelgenerator 802 kann außerdem dafür konfiguriert sein, mindestens einen weiteren Zeitstempel 810 auf der Grundlage eines Erkennens eines zweiten Magnetfeldereignisses des mindestens einen Pols des magnetischen Objekts während einer zweiten Drehung zu erstellen, und eine Modellaktualisierungseinheit 806 konfiguriert, das Modell auf der Grundlage des mindestens einen weiteren Zeitstempels 810 zu aktualisieren.
Das magnetische Objekt kann ein magnetisches Polrad und/oder ein magnetisches Back-Bias-Rad enthalten oder sein.
Die Anordnung kann weiter mindestens einen Sensor enthalten, der dafür konfiguriert ist, das erste Magnetfeldereignis mindestens eines Pols und/oder das zweite Magnetfeldereignis mindestens eines Pols zu erkennen. Das erste Magnetfeldereignis und das zweite Magnetfeldereignis können Magnetfeldereignisse derselben Art sein. Darüber hinaus kann die Modellaktualisierungseinheit dafür konfiguriert sein, das Modell auf der Grundlage einer Mittelwertbildung aus einer Vielzahl zuvor ermittelter Modelle zu aktualisieren. Die Modellaktualisierungseinheit kann einen Filter mit unendlicher Impulsantwort enthalten, der dafür konfiguriert ist, eine Mittelwertbildung aus der Vielzahl zuvor ermittelter Modelle vorzunehmen. Darüber hinaus kann die Modellaktualisierungseinheit dafür konfiguriert sein, das Modell rekursiv zu aktualisieren. Die Modellaktualisierungseinheit kann dafür konfiguriert sein, einen mittleren Polwinkel Θ ^_i für den Pol i nach m Drehungen des Objekts auf der Grundlage des Ausdrucks (8) wie vorstehend beschrieben zu ermitteln. Als eine Alternative kann die Modellaktualisierungsschaltung dafür konfiguriert sein, das Modell auf der Grundlage eines Kalman-Filters zu aktualisieren. Die Parameter des Kalman-Filters können unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Ausdrücke aktualisiert werden.
Die Anordnung kann weiter mindestens einen Sensor enthalten, der dafür konfiguriert ist, das erste Magnetfeldereignis mindestens eines Pols und/oder das zweite Magnetfeldereignis mindestens eines Pols zu erkennen. Der mindestens eine Sensor ist dafür konfiguriert, einen Magnetfeld-Nulldurchgang als das erste Magnetfeldereignis und/oder das zweite Magnetfeldereignis zu erkennen. Darüber hinaus ist die Modellermittlungsschaltung dafür konfiguriert, einen Polwinkelversatz zu ermitteln. Die Modellaktualisierungsschaltung kann dafür konfiguriert sein, das Modell durch eine Mittelwertbildung aus einer Vielzahl zuvor ermittelter Modelle zu aktualisieren. Die Modellaktualisierungsschaltung kann eine Filter-mit-unendlicher-Impulsantwort-Struktur enthalten, um eine Mittelwertbildung aus der Vielzahl zuvor ermittelter Modelle vorzunehmen. Die Modellaktualisierungseinheit kann einen Filter mit unendlicher Impulsantwort für jeden Magnetpol zum Bilden eines Mittelwerts der Vielzahl zuvor ermittelter Modelle enthalten.
Die Anordnung kann außerdem eine Schaltung enthalten, die dafür konfiguriert ist, eine Zeitstempelsequenz anzupassen, die mindestens einen aus mindestens einigen der Zeitstempel und/oder der weiteren Zeitstempel umfasst, um den Einfluss einer Länge von mindestens einer halben Periode eines Magnetfelds, verursacht durch einen Pol des magnetischen Objekts, auf der Grundlage des aktualisierten Modells auszugleichen. Die Schaltung kann dafür konfiguriert sein, die Zeitstempel durch Hinzufügen einer variablen Verzögerung anzupassen, um dadurch den Einfluss des Modells auf die Länge von mindestens einer halben Periode eines Magnetfelds, verursacht durch einen Pol des Objekts, anzupassen. Darüber hinaus kann die Schaltung dafür konfiguriert sein, die Zeitstempel durch ein auf dem Modell beruhendes Vorhersagen eines späteren vordefinierten Magnetfeldereignisses, das durch das Objekt verursacht wird, und mindestens zwei vorherige vordefinierte Magnetfeldereignisse, die von dem Objekt verursacht werden, anzupassen.
Während die Erfindung insbesondere mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen von Formen und Einzelheiten daran vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die angefügten Ansprüchen definiert wird. Der Schutzumfang dieser Erfindung wird daher durch die angefügten Ansprüche angezeigt, und alle Änderungen, deren Bedeutung und Umfang mit den Ansprüchen gleichwertig sind, sollen daher eingeschlossen sein.

Claims

Verfahren (200), das aufweist: Erstellen mindestens eines Zeitstempels auf der Grundlage eines Erkennens mindestens eines ersten Magnetfeldereignisses mindestens eines Pols eines magnetischen Objekts während einer ersten Drehung (202); Ermitteln eines Modells des magnetischen Objekts auf der Grundlage des mindestens einen Zeitstempels, wobei das Modell ein magnetisches Muster beschreibt, das durch die erste Drehung des magnetischen Objekts verursacht wird (204); Erstellen mindestens eines weiteren Zeitstempels auf der Grundlage eines Erkennens mindestens eines zweiten Magnetfeldereignisses des mindestens einen Pols des magnetischen Objekts während einer zweiten Drehung (206); und Aktualisieren des Modells auf der Grundlage des mindestens einen weiteren Zeitstempels (206).
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei das magnetische Objekt ein magnetisches Polrad und/oder ein magnetisches Back-Bias-Rad aufweist.
Verfahren (200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Magnetfeldereignis und das zweite Magnetfeldereignis dieselbe Art von Magnetfeldereignis sind.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Magnetfeldereignis und/oder das zweite Magnetfeldereignis einen Magnetfeld-Nulldurchgang aufweist.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Ermitteln des Modells (204) ein Ermitteln eines Polwinkelversatzes aufweist.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Aktualisieren des Modells (208) eine Mittelwertbildung aus einer Vielzahl zuvor ermittelter Modelle aufweist; wobei vorzugsweise die Mittelwertbildung aus der Vielzahl zuvor ermittelter Modelle ein Verwenden eines Filters mit unendlicher Impulsantwort aufweist, wobei weiter vorzugsweise die Mittelwertbildung aus der Vielzahl zuvor festgelegter Modelle ein Verwenden eines Filters mit unendlicher Impulsantwort für jeden aus einer Vielzahl von Magnetpolen des magnetischen Objekts aufweist.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das ferner aufweist: Ermitteln einer Vielzahl durch die erste Drehung des magnetischen Objekts verursachter magnetischer Muster, die jeweils die Länge des mindestens einen Pols des magnetischen Polrads anzeigen, wobei ein Ermitteln von jedem aus der Vielzahl magnetischer Muster ein Beginnen der ersten Drehung des magnetischen Objekts an einer anderen Position des magnetischen Objekts aufweist; wobei vorzugsweise ein Ermitteln von mindestens einem aus der Vielzahl magnetischer Muster ein Beginnen an einem Anfangspunkt aufweist, der auf der Grundlage mindestens eines vorherigen Anfangspunkts mindestens einer ersten Drehung durch Hinzufügen eines vordefinierten Versatzes und/oder eines beliebigen Versatzes zu dem vorherigen Anfangspunkt ermittelt wird.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das ferner aufweist: ein rekursives Aktualisieren des Modells; wobei vorzugsweise ein rekursives Aktualisieren des Modells ein Ermitteln eines mittleren Polwinkels Θ ^_i für den Pol i nach einer Anzahl von m Drehungen des Objekts auf der Grundlage des Ausdrucks aufweist: Θ ^_i = m – 1 / mΘ ^ m-1 / i + 1 / mΘ m / i, wobei Θ m / i ein Polwinkel für einen Pol i ist, berechnet für eine m-te Drehung des magnetischen Objekts, und wobei Θ ^ m-1 / i ein vorheriger mittlerer Polwinkel für den Pol i nach m – 1 Drehungen des Objekts ist.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Aktualisieren des Modells (208) ein Verwenden eines Kalman-Filters aufweist.
Verfahren (200) nach Anspruch 9, wobei ein Aktualisieren des Modells (208) unter Verwendung des Kalman-Filters ein Anwenden des folgenden Ausdrucks zum Ermitteln von Parametern des Kalman-Filters aufweist: K_p = σ 2 / p(σ 2 / p + σ 2 / m)^–1, ϕ ^ ' / p = ϕ ^_p + K_p(δ_p – ϕ ^_p), σ ^ 2 / p = σ 2 / p(1 – K_p), wobei K_p den Kalman-Faktor des Kalman-Filters bezeichnet; σ 2 / m die Messvarianz bezeichnet, die für alle Pole als gleich angesehen werden kann; σ 2 / p die frühere Varianz des Polwinkelversatzes bezeichnet; σ ^ 2 / p die neu geschätzte Varianz des Pols p bezeichnet; δ_p den berechneten Polwinkelversatz bezeichnet, der aus einer Umdrehung berechnet wurde; ϕ ^ ' / p die neue Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet; ϕ ' / p die alte Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet; wobei vorzugsweise ein Aktualisieren des Modells unter Verwendung des Kalman-Filters ein Anwenden des folgenden Ausdrucks zum Aktualisieren der Parameter des Kalman-Filters aufweist: σ 2 / p = σ ^ 2 / p + Q_p,
wobei Q_p den Rauschfaktor bezeichnet; σ 2 / p die frühere Varianz des Polwinkelversatzes bezeichnet; σ ^ 2 / p die neu geschätzte Varianz des Pols p bezeichnet; ϕ ^ ' / p die neue Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet; ϕ ' / p die alte Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet.
Anordnung, die aufweist: einen Zeitstempelgenerator, der dafür konfiguriert ist, mindestens einen Zeitstempel auf der Grundlage eines Erkennens eines ersten Magnetfeldereignisses mindestens eines Pols eines magnetischen Objekts während einer ersten Drehung zu erstellen; eine Modellermittlungseinheit, die dafür konfiguriert ist, ein Modell des magnetischen Objekts auf der Grundlage der Zeitstempel zu ermitteln, wobei das Modell ein magnetisches Muster beschreibt, das von der ersten Drehung des magnetischen Objekts verursacht wird; wobei der Zeitstempelgenerator außerdem dafür konfiguriert ist, mindestens einen weiteren Zeitstempel auf der Grundlage eines Erkennens eines zweiten Magnetfeldereignisses des mindestens einen Pols des magnetischen Objekts während einer zweiten Drehung zu erstellen, und eine Modellaktualisierungseinheit, die dafür konfiguriert ist, das Modell auf der Grundlage des mindestens einen weiteren Zeitstempels zu aktualisieren.
Anordnung nach Anspruch 11, wobei das magnetische Objekt ein magnetisches Polrad oder ein magnetisches Back-Bias-Rad aufweist.
Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, die ferner aufweist: mindestens einen Sensor, der dafür konfiguriert ist, das erste Magnetfeldereignis mindestens eines Pols und/oder das zweite Magnetfeldereignis mindestens eines Pols zu erkennen; wobei vorzugsweise das erste Magnetfeldereignis und das zweite Magnetfeldereignis dieselbe Art von Magnetfeldereignis sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Modellaktualisierungseinheit dafür konfiguriert ist, das Modell auf der Grundlage einer Mittelwertbildung aus einer Vielzahl zuvor ermittelter Modelle zu aktualisieren; wobei vorzugsweise die Modellaktualisierungseinheit einen Filter mit unendlicher Impulsantwort aufweist, der dafür konfiguriert ist, einen Mittelwert aus der Vielzahl zuvor ermittelter Modelle zu bilden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Modellaktualisierungseinheit dafür konfiguriert ist, das Modell rekursiv zu aktualisieren; wobei vorzugsweise die Modellaktualisierungseinheit dafür konfiguriert ist, einen mittleren Polwinkel Θ ^_i für den Pol i nach m Drehungen des Objekts auf der Grundlage des Ausdrucks zu ermitteln: Θ ^_i = m – 1 / mΘ ^ m-1 / i + 1 / mΘ m / i, wobei Θ m / i der Polwinkel für den Pol i ist, berechnet für die m-te Drehung des Objekts, und wobei Θ ^ m-1 / i der vorherige mittlere Polwinkel für den Pol i nach m – 1 Drehungen des Objekts ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Modellaktualisierungseinheit dafür konfiguriert ist, das Modell auf der Grundlage eines Kalman-Filters zu aktualisieren.
Anordnung nach Anspruch 16, wobei die Parameter des Kalman-Filters ermittelt werden wie folgt: K_p = σ 2 / p(σ 2 / p + σ 2 / m)^–1, σ ^ 2 / p = σ 2 / p(1 – K_p), wobei K_p den Kalman-Faktor des Kalman-Filters bezeichnet; σ 2 / m die Messvarianz bezeichnet, die für alle Pole als gleich angesehen werden kann; σ 2 / p die frühere Varianz des Polwinkelversatzes bezeichnet; σ ^ 2 / p die neu geschätzte Varianz des Pols p bezeichnet; δ_p den berechneten Polwinkelversatz bezeichnet, der aus einer Umdrehung berechnet wurde; ϕ ^ ' / p die neue Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet; ϕ ' / p die alte Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet; wobei vorzugsweise die Parameter des Kalman-Filters aktualisiert werden gemäß: σ 2 / p = σ ^ 2 / p + Q_p,
wobei Q_p den Rauschfaktor bezeichnet; σ 2 / p die frühere Varianz des Polwinkelversatzes bezeichnet; ϕ ^ 2 / p die neu geschätzte Varianz des Pols p bezeichnet; ϕ ^ ' / p die neue Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet; ϕ ' / p die alte Schätzung des Polwinkelversatzes bezeichnet.