-
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Ausfallsicherungsvorrichtung, ein Reifendruckmesssystem, ein Fahrzeug, ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Überwachen eines Sensors eines Reifendruckmesssystems.
-
Radeinheiten sind elektronische Vorrichtungen, die verwendet werden, um Radeigenschaften oder -parameter zu überwachen. Zum Beispiel ist das Überwachen eines Reifendrucks in vielen Ländern zum Bestandteil staatlicher Regelungen geworden, sodass Reifen oder Räder von Fahrzeugen mit Reifendruckmessvorrichtungen ausgerüstet sind, die Signale, die einen Reifendruck anzeigen, an eine Steuereinheit oder eine Steuerung des Fahrzeugs kommunizieren. Zum Beispiel können Reifendruckwerte durch einen Benutzer des Fahrzeugs bestimmt und diesem angezeigt werden, Warnanzeigen können erzeugt werden, wenn der Reifendruck unter einen kritischen Schwellenwert sinkt.
-
Während der Herstellung, Produktion und Wartung der Fahrzeuge, Räder oder Reifen kann ein Wunsch bestehen, mit Radeinheiten z. B. zu Programmier-, Konfigurations-, Einrichtungs- oder Sicherheitszwecken zu kommunizieren. Zum Beispiel kann eine Radeinheit eines Reifendrucküberwachungssystems (TPMS; TPMS = Tire Pressure Monitoring System) einen Bedarf für eine Möglichkeit aufweisen, Daten während der Produktion oder Wartung zu empfangen. Heutzutage ist ein Mittel zum Übertragen von Daten elektromagnetische Strahlung bei 125 Hz, was auch als Niederfrequenzkommunikation (LF-Kommunikation; LF = Low Frequency) bezeichnet wird. Zum Beispiel sind Fertigungsstraßen und Wartungseinrichtungen mit 125-kHz-Elektromagnetik-Datensendern ausgestattet. Die Radeinheiten sind mit entsprechenden LF-Empfangsantennen oder Spulen und/oder LF-Empfängern ausgerüstet. Im Allgemeinen können die Radeinheiten Daten senden und empfangen.
-
Bei Fahrzeugsystemen, die TPMS-Daten verarbeiten, z. B. wenn sich die Daten auf sicherheitsrelevant Prozeduren oder Funktionen beziehen, kann ein bestimmter automotiver Sicherheitsintegritätslevel (ASIL; ASIL = Automotive Safety Integrity Level) erforderlich sein. Ein Aspekt eines ASIL ist eine Ausfallsicherungsfunktionalität, z. B. ein Ermöglichen einer Ausfalldetektion und eines Übergangs in einen sicheren, Notfall- oder konservativen Betriebs-Zustand im Fall einer Ausfalldetektion.
-
Die Druckschrift
US 2012/0310469 A1 beschäftigt sich mit der Erkennung von Fehlfunktionen an einem Reifendrucksensor. Das Dokument
DE 10 2008 049 047 A1 offenbart ein Konzept zur Erfassung mehrerer Messwerte an einem Reifen, um Messfehler oder Fehlfunktionen zu erkennen. Die Druckschrift
DE 10 2014 226 705 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung eines Reifendruckes eines Reifens eines Fahrzeugs. Das Dokument
DE 10 2006 005 143 A1 beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Plausibilitätsbetrachtung von Temperatur-Messwerten für eine Reifendrucküberwachung. Die internationale Patentanmeldung
WO 2015/055722 A1 offenbart ein Konzept zur Fehlfunktionserkennung eines Reifendrucksensors. Die Druckschrift
DE 10 2007 010 781 A1 beschreibt ein Betriebsdatenerfassungssystem für ein Kraftfahrzeug. Das Dokument
DE 199 17 034 C1 betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Luftdrucks der Reifen eines Kraftfahrzeugs. Die Druckschrift
US 2016/0011279 A1 beschäftigt sich mit der Verwendung mehrerer Magnetfeldsensoren zur Bewegungsdetektion. Die Druckschrift
DE 10 2012 204 141 A1 bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung einer absoluten Winkelposition eines Rades eines Fahrzeugs. Die Druckschrift
DE 10 2009 006 458 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Profiltiefe eines Kraftfahrzeugreifens, mit mindestens einem Sensorelement.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Ausgehend vom bekannten Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe ein verbessertes Konzept zur Verifikation eines Reifenparameters bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird gelöst gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
-
Ausführungsbeispiele stellen eine Ausfallsicherungsvorrichtung für ein Reifendruckmesssystem, ein Fahrzeug, einen Reifen, ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Überwachen eines Sensors eines Reifendruckmesssystems bereit. Ausführungsbeispiele ermöglichen ein Steuern, Überwachen oder Bereitstellen von Sicherheit für eine durch ein TPM-Modul gemessene, physikalische Größe. Ausführungsbeispiele können ein Verifizieren eines ersten Sensorsignals durch Evaluation eines zweiten Sensorsignals basierend auf einer physikalischen Beziehung zwischen dem ersten und zweiten Sensorsignal erlauben.
-
Ausführungsbeispiele stellen eine Ausfallsicherungsvorrichtung zum Überwachen eines ersten Sensors eines Reifendrucküberwachungssystems bereit. Die Ausfallsicherungsvorrichtung umfasst einen ersten Eingang für ein erstes Signal von dem ersten Sensor. Das erste Signal zeigt einen Reifendruck eines Reifens eines Fahrzeugs als eine erste physikalische Größe an. Die Ausfallsicherungsvorrichtung umfasst ferner einen zweiten Eingang für ein zweites Signal von einem zweiten Sensor. Das zweite Signal zeigt eine Drehgeschwindigkeit und eine Kontaktflächengröße oder Aufstandsflächenlänge des Reifens als eine zweite physikalische Größe an. Der zweite Sensor ist ein Beschleunigungssensor oder ein Magnetfeldsensor. Die Ausfallsicherungsvorrichtung umfasst ferner ein Steuerungsmodul, um das erste Signal basierend auf dem zweiten Signal und einer physikalischen Beziehung zwischen der ersten und zweiten physikalischen Größe zu verifizieren. Das Steuerungsmodul ist zum Bestimmen einer Rauschpegelinformation des ersten Signals, zum Bestimmen einer Drehgeschwindigkeitsinformation basierend auf der Rauschpegelinformation und zum Verifizieren der Drehgeschwindigkeitsinformation basierend auf dem zweiten Signal ausgebildet. Ausführungsbeispiele können einen zuverlässigeren Betrieb des ersten Sensors durch Verifizierung des ersten Sensorsignals basierend auf dem zweiten Sensorsignal und einer physikalischen Beziehung zwischen der ersten und zweiten physikalischen Größe ermöglichen.
-
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Steuerungsmodul ausgebildet sein zum Erzeugen eines Signals, das einen Ausfall anzeigt, falls die Verifizierung versagt, derart, dass weitere Maßnahmen oder Mechanismen ausgelöst werden können, z. B. ein Übergang in einen sicheren Zustand, Notzustand, Erzeugung einer Warnung etc.
-
Bei Ausführungsbeispielen kann zumindest einer von dem ersten und zweiten Sensor ein Element der Gruppe von einem Drucksensor, einem Beschleunigungssensor, einem Magnetfeldsensor und einem Temperatursensor sein. Ausführungsbeispiele können eine Ausnutzung von physikalischen Beziehungen zwischen Messgrößen an einem Reifendruckmodul ermöglichen. Der erste und zweite Sensor können in einem Reifendrucküberwachungsmodul enthalten sein. Ausführungsbeispiele stellen auch ein Reifendruckmessmodul bereit, umfassend einen oder mehrere Sensoren und ein Ausführungsbeispiel der Ausfallsicherungsvorrichtung, derart, dass das Ausführungsbeispiel des Reifendruckmessmoduls eine integrierte Ausfallsicherungsfunktionalität bereitstellen kann.
-
Da es eine physikalische Beziehung zwischen dem Reifendruck und der Drehgeschwindigkeit des Reifens und/oder zwischen dem Reifendruck und einer Kontaktflächengröße oder Aufstandsflächenlänge des Reifens gibt, können Ausführungsbeispiele eine Verifizierung von einem dieser Signale basierend auf dem anderen ermöglichen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Steuerungsmodul ausgebildet sein zum Verifizieren des ersten Signals durch Korrelieren eines Rauschpegels oder einer Drehgeschwindigkeit, die durch das erste Signal angezeigt wird, mit einer durch das zweite Signal angezeigten Drehgeschwindigkeit. Das Steuerungsmodul kann ausgebildet sein zum Erzeugen einer Warninformation, wenn die Korrelation unter einem Schwellenwert liegt. Ausführungsbeispiele können dann erlauben, dass einem Bediener des Fahrzeugs im Fall von fehlgeschlagener Verifizierung oder unplausiblen Signalen eine Warnung angezeigt wird.
-
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Steuerungsmodul ausgebildet sein zum Bestimmen einer Aufstandsflächenlängeninformation des Reifens basierend auf dem ersten Signal und zum Verifizieren der Aufstandsflächenlängeninformation basierend auf dem zweiten Signal. Zum Beispiel kann das Steuerungsmodul ausgebildet sein zum Verifizieren des ersten Signals durch Korrelieren einer Aufstandsflächenlänge des Reifens, die durch das erste Signal angezeigt wird, mit einer durch das zweite Signal angezeigten Aufstandsflächenlänge des Reifens. Das Steuerungsmodul ist ausgebildet zum Erzeugen einer Warninformation, wenn die Korrelation unter einem Schwellenwert liegt. Zumindest bei einigen Ausführungsbeispielen unterscheiden sich die erste und zweite physikalische Größe.
-
Ausführungsbeispiele stellen ferner ein Reifendruckmesssystem bereit, das ein Ausführungsbeispiel der oben beschriebenen Ausfallsicherungsvorrichtung umfasst. Ein anderes Ausführungsbeispiel ist ein Fahrzeug, das ein Ausführungsbeispiel des Reifendruckmesssystems umfasst.
-
Ausführungsbeispiele stellen ferner ein Verfahren zum Überwachen eines ersten Sensors eines Reifendrucküberwachungssystems bereit. Die Ausfallsicherungsvorrichtung umfasst ein Eingeben eines ersten Signals von dem ersten Sensor, wobei das erste Signal einen Reifendruck eines Reifens eines Fahrzeugs als eine erste physikalische Größe anzeigt. Das Verfahren umfasst ferner ein Eingeben eines zweiten Signals von einem zweiten Sensor, wobei das zweite Signal eine Drehgeschwindigkeit und eine Kontaktflächengröße oder Aufstandsflächenlänge des Reifens als eine zweite physikalische Größe anzeigt. Der zweite Sensor ist hierbei ein Beschleunigungssensor oder ein Magnetfeldsensor. Das Verfahren umfasst ferner ein Verifizieren des ersten Signals basierend auf dem zweiten Signal und einer physikalischen Beziehung zwischen der ersten und zweiten physikalischen Größe. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bestimmen einer Rauschpegelinformation des ersten Signals mit einem Steuerungsmodul; ein Bestimmen einer Drehgeschwindigkeitsinformation basierend auf der Rauschpegelinformation mit dem Steuerungsmodul; und ein Verifizieren der Drehgeschwindigkeitsinformation basierend auf dem zweiten Signal mit dem Steuerungsmodul.
-
Ausführungsbeispiele stellen ferner ein Computerprogrammprodukt bereit, umfassend ein computerlesbares Medium mit einem darin verkörperten computerlesbaren Programmcode, wobei der computerlesbare Programmcode ausgebildet ist zum Implementieren von zumindest einem oder einer Kombination der oben beschriebenen Verfahren, wenn er auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente geladen wird.
-
Ausführungsbeispiele stellen ferner einen Reifen, ein TPMS oder ein Fahrzeug, umfassend ein Ausführungsbeispiel, wie oben beschrieben, bereit.
-
Figurenliste
-
Einige andere Merkmale oder Aspekte werden unter Verwendung der folgenden, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen/Bauelemente und/oder Verfahren und/oder Computerprogrammen nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen
- 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Ausfallsicherungsvorrichtung zeigt;
- 2 ein anderes Ausführungsbeispiel eines TPMS, umfassend ein Ausführungsbeispiel einer Ausfallsicherungsvorrichtung zeigt;
- 3 ein anderes Ausführungsbeispiel eines TPMS, umfassend ein Ausführungsbeispiel einer Ausfallsicherungsvorrichtung zeigt; und
- 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Flussdiagramms eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Überwachen eines ersten Sensors eines Reifendrucküberwachungssystems zeigt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Nachfolgend sind einige Komponenten in mehreren Figuren gezeigt, wobei gleichbleibende Bezugszeichen sich auf funktionell identische oder ähnliche Komponenten beziehen. Sich wiederholende Beschreibungen werden aus Gründen der Einfachheit vermieden. In gestrichelten Linien dargestellte Merkmale oder Komponenten sind optional.
-
Während Abänderungen und alternative Formen von Ausführungsbeispielen möglich sind, werden Ausführungsbeispiele davon dementsprechend in den Figuren beispielhaft gezeigt und hier ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass es nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die offenbarten bestimmten Formen zu begrenzen, sondern im Gegensatz die Ausführungsbeispiele alle in den Rahmen der Offenbarung fallenden Abänderungen, Entsprechungen und Alternativen abdecken sollen. In der gesamten Beschreibung der Figuren beziehen sich gleiche Ziffern auf gleiche oder ähnliche Elemente.
-
Nach hiesigem Gebrauch bezieht sich der Begriff „oder“ auf etwas nicht-exklusives „oder“, sofern nicht anderweitig angegeben (z. B. „oder aber“ (or else) oder „hilfsweise“ (in the alternative)). Nach hiesigem Gebrauch sollten Begriffe, die verwendet werden, um eine Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, ferner breit ausgelegt sein, um eine direkte Beziehung oder das Vorhandensein von Zwischenelementen einzuschließen, sofern nicht anderweitig angezeigt. Wenn zum Beispiel ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, kann das Element direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein oder Zwischenelemente können vorhanden sein. Wenn im Gegensatz ein Element als „direkt“ mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente vorhanden. Ähnlich sollten Begriffe wie „zwischen“, „benachbart“ und dergleichen auf ähnliche Weise ausgelegt werden.
-
Die hier verwendete Terminologie bezweckt nur das Beschreiben bestimmter Ausführungsbeispiele und soll nicht begrenzend für Ausführungsbeispiele sein. Nach hiesigem Gebrauch sollen die Singularformen „ein, eine“ und „das, der, die“ auch die Pluralformen umfassen, sofern aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweisen“ und/oder „aufweisend“ bei hiesigem Gebrauch das Vorhandensein angegebener Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorhandensein oder die Zufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten oder Gruppen derselben ausschließen.
-
Sofern nicht anderweitig definiert besitzen alle hier benutzten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung wie sie gewöhnlich von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem Ausführungsbeispiele gehören. Weiterhin versteht es sich, dass Begriffe, z. B. die in gewöhnlich benutzten Wörterbüchern definierten, als eine Bedeutung besitzend ausgelegt werden sollten, die ihrer Bedeutung im Zusammenhang der entsprechenden Technik entspricht, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn ausgelegt werden, sofern sie hier nicht ausdrücklich so definiert sind.
-
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Ausfallsicherungsvorrichtung 10 zum Überwachen eines ersten Sensors 21 eines Reifendrucküberwachungssystems 20. Die Ausfallsicherungsvorrichtung 10 umfasst einen ersten Eingang 12 für ein erstes Signal von dem ersten Sensor 21. Das erste Signal zeigt eine erste physikalische Größe an. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner einen zweiten Eingang 14 für ein zweites Signal von einem zweiten Sensor 22. Das zweite Signal zeigt eine zweite physikalische Größe an. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner ein Steuerungsmodul 16, um das erste Signal basierend auf dem zweiten Signal und einer physikalischen Beziehung zwischen der ersten und zweiten physikalischen Größe zu verifizieren.
-
Ein anderes Ausführungsbeispiel ist ein Reifendrucküberwachungssystem 20, das ein Ausführungsbeispiel der Ausfallsicherungsvorrichtung 10 umfasst. Noch ein anderes Ausführungsbeispiel ist ein Fahrzeug oder ein Reifen, umfassend ein TPMS 20. Nachfolgend kann ein Fahrzeug ein oder mehrere Reifen oder Räder aufweisen und ein Fahrzeug kann jegliches Fahrzeug sein, das Reifen verwendet, z.B. ein Auto, ein Lieferwagen, ein LKW, ein Bus, ein Flugzeug, ein Rad, ein Motorrad etc. Obwohl einige Ausführungsbeispiele exemplarisch unter Verwendung eines Autos erläutert werden, können bei Ausführungsbeispielen jegliche anderen Fahrzeuge verwendet werden.
-
Bei Ausführungsbeispielen kann das Steuerungsmodul 16 unter Verwendung elektronischer Komponenten implementiert sein, z. B. nichtlinearer Komponenten, analoger und/digitaler Komponenten, einer oder mehrerer Verarbeitungseinheiten, einer oder mehrerer Verarbeitungsvorrichtungen, jeglichen Mittels zur Verarbeitung, wie z.B. eines Prozessors, eines Computers oder einer programmierbaren Hardwarekomponente, die mit entsprechend angepasster Software betreibbar/konfigurierbar ist. Anders ausgedrückt, die beschriebene Funktion des Steuerungsmoduls 16 kann genauso in Software implementiert sein, die dann auf einer oder mehreren programmierbaren Hardwarekomponenten ausgeführt wird. Solche Hardwarekomponenten können einen Allzweckprozessor, einen Digitalsignalprozessor (DSP; DSP = Digital Signal Processor), einen Mikrocontroller, ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA; FPGA = Field Programmable Gate Array), eine programmierbare Logikvorrichtung, eine programmierbare Array-Logik (PAL; PAL = Programmable Array Logic) etc. umfassen. Bei Ausführungsbeispielen kann das Steuerungsmodul 16 auch unter Verwendung einer oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC; ASIC = Application Specific Integrated Circuit) implementiert sein.
-
Hier und nachfolgend kann ein Eingang ein Kontakt oder eine Schnittstelle zum Leiten eines Signals oder einer Information zu der entsprechenden Komponente sein. Eine solche Information oder ein solches Signal kann digital oder analog sein. Somit kann ein Eingang unter Verwendung von einem oder mehreren Drähten, Schaltungspfaden, Leitern etc. implementiert sein. Wenn mehrere Signal- oder Informations-Komponenten eingegeben werden sollen, kann eine solche Eingabe seriell oder parallel durchgeführt werden. Ein Sensor kann eine Vorrichtung oder Komponente sein, die fähig ist zum Erfassen oder Messen einer physikalischen Größe und die ausgebildet ist zum Ausgeben eines Signals, z. B. eines Spannungs- oder Stromsignals, das die physikalische Größe anzeigt. Nachfolgend ist eine Anzahl von Ausführungsbeispielen unter Verwendung unterschiedlicher Sensoren, die unterschiedliche physikalische Größen erfassen, beschrieben. Wie durch den in 1 als gestrichelte Linie dargestellten Ausgang angezeigt, kann das Steuerungsmodul 16 bei Ausführungsbeispielen weitere Eingänge und/oder Ausgänge aufweisen. Zum Beispiel kann das Steuerungsmodul 16 ausgebildet sein zum Erzeugen eines Signals, das einen Ausfall anzeigt, falls die Verifizierung versagt, z. B. ein Warnsignal oder eine Warnanzeige.
-
Im Allgemeinen gibt es mehrere Möglichkeiten dafür, wie ein Sensorsignal hinsichtlich Ausfallsicherheit verifiziert werden kann und/oder wie ein Sensorprodukt ausfallsicher gemacht werden kann. Einige Ausführungsbeispiele können auch eine kontinuierliche Selbstdiagnose, redundante Sensoren oder verschiedene Sensoren verwenden. Ein Beispiel für Selbstdiagnose ist ein elektrischer Leiter, der an der Oberfläche eines mikromechanischen Sensors angebracht ist. Im Fall eines mechanischen Ausfalls oder eines Bruches der mikromechanischen Struktur wird der Leiter unterbrochen und kann somit kontinuierlich überwacht oder registriert werden, um einen mechanischen Ausfall der mikromechanischen Struktur zu detektieren. Allerdings kann ein Ausfall einer Diagnosevorrichtung nicht ausgeschlossen werden. Redundante Sensoren basieren auf einem Vergleich von Signalen von baugleichen Sensoren. Allerdings kann z. B. nicht ausgeschlossen werden, dass im Fall eines starken mechanischen Schocks, beide Sensoren den gleichen Schaden erleiden und ein Ausfall kann daher basierend auf dem Vergleich nicht detektiert werden. Verschiedene Sensoren können robuster sein, da die gleichen physikalischen Größen unter Verwendung unterschiedlicher Messgrundsätze erfasst werden.
-
Zumindest einige Ausführungsbeispiele basieren auf der Feststellung, dass verschiedene Sensoren in einem Reifendruckmessmodul verwendet werden können, das unterschiedliche physikalische Größen erfasst. Die physikalischen Größen sind jedoch über eine physikalische Beziehung oder aufgrund des Entwurfs aufeinander bezogen, derart, dass eine physikalische Größe verwendet werden kann, um die andere zu verifizieren. Die Sensoren können in eine TPMS-Rad- oder -Reifen-Einheit integriert sein. Einige beispielhafte Sensoren, die mit vertretbarem Aufwand in eine Radeinheit integriert sein können, sind
p-Sensor (Drucksensor mit einer druckempfindlichen Membran),
a-Sensor (Beschleunigungssensor, z. B. unter Verwendung einer elastisch befestigten definierten Masse, z. B. eine mikromechanische Vorrichtung),
B-Sensor (Magnetfeldsensor, z. B. Erfassen einer magnetfeldabhängigen Elektronenstreuung),
T-Detektor (temperaturabhängige Diodenspannung oder temperaturabhängiger Widerstand), und
T-Sensor (Proportional-zu-Absolut-Temperatur (PTAT-; PTAT = Proportional To Absolute Temperature) Sensor oder Bandabstandsschaltung).
-
2 stellt ein Ausführungsbeispiel eines TPMS 20, umfassend ein Ausführungsbeispiel einer Ausfallsicherungsvorrichtung 10, dar. Bei den in 2 gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Ausfallsicherungsvorrichtung 10 in einer stationären Einheit 20a des TPMS 20 enthalten. Die stationäre Einheit 20a umfasst ferner einen Empfänger (Rx) 26, der ausgebildet ist zum drahtlosen Empfangen von Signalen von einer Reifen- oder Radeinheit 20b des TPMS 20. Eine Reifeneinheit oder Reifendruckmessmodul 20b des TPMS 20 umfasst den ersten Sensor 21, den zweiten Sensor 22 und einen Sender (Tx) 24, der ausgebildet ist zum drahtlosen Senden des ersten Signals von dem ersten Sensor 21 und des zweiten Signals von dem zweiten Sensor 22 zu der stationären Einheit 20a. Ein anderes Ausführungsbeispiel ist somit eine stationäre Einheit 20a und/oder eine Radeinheit 20b eines TPMS 20, umfassend ein Ausführungsbeispiel der Ausfallsicherungsvorrichtung 10. Bei den folgenden Ausführungsbeispielen unterscheiden sich die erste und zweite physikalische Größe.
-
Der Empfänger 26 und der Sender 24 können implementiert sein als jegliches Mittel zum Empfangen, Mittel zum Senden oder Sendeempfangen, d. h. Empfangen oder Senden oder beides, ein oder mehrere Empfänger-, Sender- oder Sendeempfängereinheiten, ein oder mehrere Empfänger-, Sender- oder Sendeempfängervorrichtungen und er kann typische Empfänger-, Sender- und/oder Sendeempfängerkomponenten umfassen, z. B. ein oder mehrere Elemente der Gruppe von einem oder mehreren rauscharmen Verstärkern (LNAs; LNA = Low-Noise Amplifier), einem oder mehreren Leistungsverstärkern (PAs; PA = Power Amplifier), einem oder mehreren Filtern oder Filterschaltungsanordnungen, einem oder mehreren Diplexern, einem oder mehreren Duplexern, einem oder mehreren Analog-Digital-Wandlern (A/D; A/D = Analog-to-Digital), einem oder mehreren Digital-Analog-Wandlern (D/A; D/A = Digital-to-Analog), einem oder mehreren Modulatoren oder Demodulatoren, einem oder mehreren Mischern, einer oder mehreren Antennen, einer oder mehreren Spulen etc. Zum Beispiel kann eine Niederfrequenz- (LF-) Übertragung verwendet werden. LF kann Radiofrequenzen in dem Bereich von 30 kHz - 300 kHz mit Wellenlängenbereichen von einem bis zu zehn Kilometern repräsentieren. Bei anderen Ausführungsbeispielen können andere Frequenzen verwendet werden, z. B Radiofrequenz- (RF-) Übertragung wie z. B. Ultrahochfrequenz (UHF; UHF = Ultra High Frequency), z. B. 300 MHz bis 3000 MHz.
-
Der Rx 26 stellt dann das erste und zweite Eingangssignal an die Ausfallsicherungsvorrichtung 10 bereit. Bei Ausführungsbeispielen kann der erste Sensor 21 ein Element der Gruppe von einem Drucksensor, einem Beschleunigungssensor, einem Magnetfeldsensor und einem Temperatursensor sein, der zweite Sensor 22 kann ein Element der Gruppe von einem Drucksensor, einem Beschleunigungssensor, einem Magnetfeldsensor und einem Temperatursensor sein. Wie nachfolgend detailliert dargestellt, unterscheiden sich der erste und zweite Sensor 21, 22 und messen oder erfassen unterschiedliche physikalische Größen. Im Allgemeinen kann ein Sensor bei Ausführungsbeispielen zumindest einem von einem Drucksensor, einem Beschleunigungssensor, einem Magnetfeldsensor, einem Temperatursensor, einem Trägheitssensor, einem mikromechanischen Sensor oder einem Gyroskop zum Erzeugen eines Signals, basierend auf dem ein Bewegungszustand oder jegliche andere physikalische Größe detektiert werden kann, entsprechen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das System ferner einen Beschleunigungssensor, eine Energie-Ernteeinrichtung (Energie-Harvester) oder einen TPMS-Sensor umfassen, um z. B. Information über eine Drehfrequenz eines Rads zu erhalten.
-
3 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel eines TPMS 20, umfassend ein Ausführungsbeispiel einer Ausfallsicherungsvorrichtung 10, dar. 3 zeigt ähnliche Komponenten wie 2, wo die gleichen Bezugszeichen die gleichen Komponenten anzeigen. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ausfallsicherungsvorrichtung 10 in der Radeinheit 20b enthalten und ein Ausgang der Ausfallsicherungsvorrichtung 10 ist an den Tx 24 zum Senden an die stationäre Einheit 20a bereitgestellt. Der erste und zweite Sensor 21, 22 sind mit den Eingängen 12, 14 des Steuerungsmoduls 16 der Ausfallsicherungsvorrichtung 10 gekoppelt. Das Steuerungsmodul 16 ist ausgebildet zum Erzeugen eines Signals, das einen Ausfall anzeigt, falls die Verifizierung versagt. Das Signal ist mit dem Tx 24 gekoppelt und an den Rx 26 der stationären Einheit 20a des TPMS 20 gesendet. Die stationäre Einheit 20a umfasst ferner eine Steuerung 30, die auf ähnliche Weise implementiert ist wie das Steuerungsmodul 16. Die Steuerung 30 kann ferner mit einer Warnleuchte oder -anzeige 28 gekoppelt sein. Ein Ausführungsbeispiel einer Ausfallsicherungsvorrichtung 10 kann somit in einer stationären Einheit 20a und/oder einer Radeinheit 20b eines TPMS 20 enthalten sein.
-
Information über eine Drehfrequenz eines Rads oder einen Bewegungszustand kann unter Verwendung eines Beschleunigungssensors erhalten werden, der in einem System ferner enthalten sein kann. Der Beschleunigungssensor kann auf dem Rad installiert sein, derart, dass eine empfindliche Achse des Beschleunigungssensors eine radiale Orientierung aufweist. Somit erfasst er eine Änderung der Erdbeschleunigung, wenn sich das Rad dreht, insbesondere eine +/-g-Änderung. Natürlich sind andere Orientierung oder ein Multiachsen-Sensor bei einigen Ausführungsbeispielen auch vorstellbar.
-
Bei anderen Ausführungsbeispielen können TPMS-Sensoren verwendet werden, um eine Information über die Drehfrequenz des Rads zu bestimmen. Ein TPMS-Sensor kann auf der Abdeckung des Reifens befestigt sein, derart, dass ein g-Impuls gemessen wird, wenn der TPMS-Sensor auf die Oberfläche der Straße auftrifft. Ein Beschleunigungssensor kann in dem TPMS-Sensor z. B. für diesen Zweck verwendet werden. Der TPMS-Sensor kann mit einem Energie-Harvester oder einem Nanogenerator ausgerüstet sein, z. B. da sie in batteriefreien TPMS-Sensoren verwendet werden, was die mechanische Energie des Impulses, wenn der Sensor auf den Boden auftritt, in ein elektrisches Signal umwandelt, von dem die Information über die Drehfrequenz des Rads bestimmt werden kann. Batteriebetriebene Sensoren oder Module sowie andere Befestigungsstellen, z. B. an dem Ventil des Rads oder des Reifens, sind auch vorstellbar. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann ein System einen Erdbeschleunigungssensor verwenden, um die Information über die Drehfrequenz des Rads, z. B. durch Nutzen der Schwerkraft, zu bestimmen. Ein noch anderes Beispiel des Systems kann einen TPMS-Sensor umfassen, um die Information über die Drehfrequenz des Rads durch Evaluieren der zyklischen Variationen der TPMS-RF-Signale zu erhalten. Ein Magnetfeldsensor, der in dem Magnetfeld der Erde rotiert, kann auf ähnliche Weise verwendet werden.
-
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über einige Beispiele, deren Sensoren oder Funktionen bei einigen Ausführungsbeispielen in einem Reifendruckmessmodul verifiziert werden können (erhöhte Ausfallsicherungswahrscheinlichkeit):
| Verifizierte Funktion | Erster Sensor 21 | Zweiter Sensor 22 | Anmerkung |
| Bewegungsdetektion | a-Sensor oder B-Sensor | B-Sensor oder a-Sensor | |
| Bewegungsdetektion | a-Sensor oder B-Sensor | p-Sensor | über p-Sensor Rauschpegel bei Rotation |
| Kontaktflächenlänge | a-Sensor | B-Sensor | |
| Reifendruck | p-Sensor | a-Sensor oder B-Sensor | Plausibilitätsprüfung über Kontaktflächenlänge |
| Reifendruck | p-Sensor | a-Sensor oder B-Sensor | p-Diagnose-Prüfung über Rauschpegel und Bewegungsdaten |
| Temperaturmessung | T-Sensor | T-Detektor | |
| Temperaturkompensation anderer Sensoren | T-Sensor | T-Detektor | |
Zum Beispiel zeigt bei einem Ausführungsbeispiel das erste Signal einen Reifendruck eines Reifens eines Fahrzeugs an (so ist der erste Sensor
21 ein Drucksensor), und das zweite Signal zeigt eine Drehgeschwindigkeit und eine Kontaktflächengröße oder Aufstandsflächenlänge des Reifens an (so kann der zweite Sensor
22 ein Beschleunigungs-, Gravitations- oder Magnetfeldsensor sein). Das Steuerungsmodul
16 kann dann ausgebildet sein zum Bestimmen einer Rauschpegelinformation des ersten Signals, zum Bestimmen einer Drehgeschwindigkeitsinformation basierend auf der Rauschpegelinformation und zum Verifizieren der Drehgeschwindigkeitsinformation basierend auf dem zweiten Signal. Somit kann das Steuerungsmodul
16 ausgebildet sein zum Verifizieren des ersten Signals durch Korrelieren eines Rauschpegels oder einer Drehgeschwindigkeit, die durch das erste Signal angezeigt wird, mit einer durch das zweite Signal angezeigten Drehgeschwindigkeit. Wie in
2 ferner angezeigt, kann das Steuerungsmodul
16 ausgebildet sein zum Erzeugen einer Warninformation, wenn die Korrelation unter einem Schwellenwert liegt (die Warninformation wird bei den Ausführungsbeispielen von
2 und
3 durch die Warnleuchte
28 angezeigt). Bei dem in
3 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Warnanzeige in der Radeinheit
20b erzeugt und an die stationäre Einheit
20a gesendet werden, bevor sie schließlich verwendet wird, um die Warnleuchte
28 auszulösen.
-
Hierin ist eine Korrelation als ein Maß von Ähnlichkeit zwischen Signalen oder durch Signale angezeigter Information zu verstehen. Der Schwellenwertvergleich ist zu verstehen als ein Maß für die Ähnlichkeit - je höher die Ähnlichkeit, desto höher der Korrelationsausgang, somit sind, wenn ein Ähnlichkeitswert unter dem Schwellenwert ist, die Signale oder Information nicht ähnlich genug. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine hohe Ähnlichkeit/Korrelation auch als ein geringer Wert ausgedrückt werden und der Schwellenwertvergleich kann als eine Evaluation durchgeführt werden, ob der Schwellenwert überschritten ist, in welchem Fall das Warnsignal/-information ausgegeben wird.
-
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Bewegungsdetektion ferner unter Verwendung eines a-Sensors (erster Sensor 21) und eines p-Sensors (zweiter Sensor 22) und/oder eines B-Sensors (erster Sensor 21) und eines p-Sensors (zweiter Sensor 22) abgesichert werden. Der p-Sensor stellt einen erhöhten Rauschpegel bereit, sobald der Reifen oder das Rad anfängt zu rotieren. Das Rauschen wird durch Druck- oder Kompressionswellen im Inneren des Reifens hervorgerufen, die durch die darauf bezogene Drehung und Vibrationen hervorgerufen werden. Ferner kann die druckempfindliche Membran empfindlich sein für Vibrationen, die an oder durch ein Gehäuse des Sensors/der Sensoren übertragen werden. Der Rauschpegel kann mit dem Bewegungspegel (z. B. einer Drehfrequenz) verglichen werden, der unter Verwendung eines a-Sensors oder eines B-Sensors bestimmt wird. Wenn eine Korrelation bestimmt wird, kann das korrekte Funktionieren des p-Sensors ebenfalls verifiziert werden. Wenn das Drucksignal fehlerhaft ist (z. B. wenn es einfriert), korreliert der Rauschpegel nicht mehr mit der Bewegungsinformation und ein Ausfall kann detektiert werden.
-
Zum Beispiel kann bei einem Ausführungsbeispiel eine Bewegungsdetektion weiter abgesichert werden (erhöhte Ausfallsicherungswahrscheinlichkeit). Ein Beschleunigungssensor kann verwendet werden, um das Gravitationsfeld der Erde zu messen (z. B. kann der erste Sensor 21 ein Beschleunigungssensor sein) und ein Magnetfeldsensor kann verwendet werden, um das Magnetfeld der Erde zu messen (z. B. kann der zweite Sensor 22 ein Magnetfeldsensor sein). Beide Sensoren können sinusförmige Ausgangssignale liefern, falls der Reifen rotiert. Beide Signale können als Basis dienen, um den Bewegungszustand des Reifens (Drehfrequenz und Winkelinformation) und davon hergeleitete Größen oder Maße, z. B. eine Kontaktflächengröße, unabhängig zu detektieren. Somit kann eines dienen, um das andere zu verifizieren.
-
Bei einem anderen Beispiel kann eine Druckmessung unter Verwendung eines a-Sensors oder eines B-Sensors über die Kontaktflächenlänge abgesichert werden. Zum Beispiel kann bei einer Reifendruckmodul-Reifen/Rad-Einheit 20b eine Plausibilitätsprüfung für das Drucksignal basierend auf einem Vergleich mit einer Kontaktflächenlänge durchgeführt werden. Signale der Bewegungssensoren (a-Sensor oder B-Sensoren) können verwendet werden, um eine Länge der Kontaktflächenlänge zu bestimmen. Die Länge des Kontaktflächenbereichs kann von dem Druck des Reifens und der physikalischen Last des Fahrzeugs abhängen. Wenn ein Druckverlust während des Betriebs des Fahrzeugs durch den Drucksensor bestimmt wird, aber sich die Länge des Kontaktbereichs nicht ändert, kann ein Ausfall des Drucksensors wahrscheinlich sein. Das Steuerungsmodul 16 kann somit ausgebildet sein zum Bestimmen einer Aufstandsflächenlängeninformation des Reifens basierend auf dem ersten Signal und zum Verifizieren der Aufstandsflächenlängeninformation basierend auf dem zweiten Signal. Das Steuerungsmodul 16 kann ausgebildet sein zum Verifizieren des ersten Signals durch Korrelieren einer Aufstandsflächenlänge des Reifens, die durch das erste Signal angezeigt wird, mit einer durch das zweite Signal angezeigten Aufstandsflächenlänge des Reifens. Das Steuerungsmodul 16 kann ausgebildet sein zum Erzeugen einer Warninformation, wenn die Korrelation unter einem Schwellenwert liegt.
-
Einige Ausfuhrungsbeispiele können Plausibilitätsprüfungen auf einer Systemebene eines TPMS ermöglichen, die verwendet werden können, um eine Robustheit des Systems zu verbessern, da Ausfallsicherungsmechanismen implementiert sein können.
-
4 zeigt ein Blockdiagramm eines Flussdiagramms eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Überwachen eines ersten Sensors 21 eines Reifendrucküberwachungssystems 20. Die Ausfallsicherungsvorrichtung umfasst ein Eingeben 42 eines ersten Signals von dem ersten Sensor 21. Das erste Signal zeigt eine erste physikalische Größe an. Das Verfahren umfasst ferner ein Eingeben 44 eines zweiten Signals von einem zweiten Sensor 22. Das zweite Signal zeigt eine zweite physikalische Größe an. Das Verfahren umfasst ferner ein Verifizieren 46 des ersten Signals basierend auf dem zweiten Signal und einer physikalischen Beziehung zwischen der ersten und zweiten physikalischen Größe.
-
Ein anderes Ausführungsbeispiel ist ein Computerprogrammprodukt, das ein computerlesbares Medium mit einem darin verkörperten computerlesbaren Programmcode umfasst, wobei der computerlesbare Programmcode ausgebildet ist, um ein oder mehrere der oben beschriebenen Verfahren zu implementieren, wenn/falls dieser auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente geladen wird. Ein anderes Ausführungsbeispiel ist ein Computerprogramm mit einem Programmcode auf einem nichttransistorischen Medium zum Durchführen, wenn/falls das Computerprogramm auf einem Computer oder auf einem Prozessor ausgeführt wird, von einem der obigen Verfahren. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein computerlesbares Speicherungsmedium, das Anweisungen speichert, die, wenn/falls sie durch einen Computer ausgeführt werden, verursachen, dass der Computer eines der hierin beschriebenen Verfahren implementiert.
-
Ein Fachmann würde leicht erkennen, dass Schritte verschiedener, oben beschriebener Verfahren durch programmierte Computer ausgeführt werden können. Hierbei sollen einige Ausführungsbeispiele auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren, wobei die Anweisungen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren durchführen. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien sein. Die Ausführungsbeispiele sollen auch Computer programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren oder (feld-) programmierbare Logik-Arrays ((F)PLA = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-) programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA) programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren abdecken.
-
Die Beschreibung und die Zeichnungen stellen nur die Grundsätze der Erfindung dar. Es versteht sich daher, dass der Fachmann verschiedene Anordnungen ableiten kann, die, obwohl sie nicht ausdrücklich hier beschrieben oder dargestellt sind, die Grundsätze der Erfindung verkörpern und in ihrem Sinn und Rahmen enthalten sind. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich explizit nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Erfindung und der durch die Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen, und sollen als ohne Begrenzung solcher besonders aufgeführten Beispiele und Bedingungen dienend ausgelegt werden. Weiterhin sollen alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung wie auch besondere Beispiele derselben deren Entsprechungen umfassen.
-
Die Funktionen der verschiedenen, in den Figuren gezeigten Elemente, einschließlich jeder als „Mittel“ bezeichneter Funktionsblöcke, können durch die Verwendung dedizierter Hardware wie beispielsweise „eines Prozessors“, „eines Sensors“, „einer Steuerung“, „eines Senders“, „eines Empfängers“ etc. wie auch als Hardware fähig der Ausführung von Software in Verbindung mit zugehöriger Software bereitgestellt werden. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl individueller Prozessoren bereitgestellt werden, von denen einige gemeinschaftlich verwendet sein können. Weiterhin soll ausdrückliche Verwendung des Begriffs „Prozessor“ oder „Steuerung“ nicht als ausschließlich auf zur Ausführung von Software fähige Hardware bezogen ausgelegt werden, und kann implizit ohne Begrenzung Digitalsignalprozessor-(DSP-) Hardware, Netzprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), Nurlesespeicher (ROM; ROM = Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM; RAM = Random Access Memory) und nichtflüchtige Speichervorrichtung (storage) einschließen. Auch kann sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, eingeschlossen sein. Auf ähnliche Weise sind jegliche in den Figuren gezeigten Schalter nur konzeptionell. Ihre Funktion kann durch den Betrieb einer Programmlogik, durch dedizierte Logik, durch die Interaktion einer Programmsteuerung und dedizierter Logik, oder sogar manuell durchgeführt werden, wobei die bestimmte Technik durch den Implementierer auswählbar ist, wie insbesondere aus dem Kontext genauer verstanden wird.
-
Der Fachmann sollte verstehen, dass alle hiesigen Blockdiagramme konzeptmäßige Ansichten beispielhafter Schaltungen darstellen, die die Grundsätze der Erfindung verkörpern. Auf ähnliche Weise versteht es sich, dass alle Ablaufdiagramme, Flussdiagramme, Zustands-übergangsdiagramme, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor ausdrücklich dargestellt ist.
-
Weiterhin sind die nachfolgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Ausführungsbeispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Ausführungsbeispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine besondere Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Ausführungsbeispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs einschließen können. Diese Kombinationen werden hier vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.
-
Es ist weiterhin zu beachten, dass in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren durch eine Vorrichtung mit Mitteln zum Ausführen jedes der jeweiligen Schritte dieser Verfahren implementiert sein können.
-
Weiterhin versteht es sich, dass die Offenbarung vielfacher in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollte. Durch die Offenbarung von vielfachen Schritten oder Funktionen werden diese daher nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind.
-
Weiterhin kann bei einigen Ausführungsbeispielen ein einzelner Schritt mehrere Teilschritte einschließen oder in diese aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.
