DE102019211839A1

DE102019211839A1 - Überwachung des Reifenluftdrucks bei Doppelbereifung

Info

Publication number: DE102019211839A1
Application number: DE102019211839.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Abeling; Adrian Cyllik; Jörg Hanna; Frank Gläser
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2021-02-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird der Reifenluftdruck eines ersten Reifens einer Doppelbereifung erfasst (10). Ebenso wird der Reifenluftdruck eines zweiten Reifens der gleichen Doppelbereifung erfasst (11). Aus den erfassten Reifenluftdrücken wird dann eine Differenz zwischen dem Reifenluftdruck des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck des zweiten Reifens berechnet (12). Wenn diese Differenz einen ersten Grenzwert überschreitet, wird eine Warnmeldung erzeugt (13).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung.
Doppelbereifungen, auch bekannt als Zwillingsreifen, werden vorwiegend bei Nutzfahrzeugen, teils aber auch bei anderen Fahrzeugarten eingesetzt. Gründe für die Verwendung von Doppelbereifungen sind beispielsweise eine bessere Verteilung der Achslast auf dem Fahruntergrund oder eine erhöhte Mobilität und Traktion in schwierigem Gelände. Zudem werden durch die Verwendung von Doppelbereifungen höhere Achslasten ermöglicht.
Reifendruckkontrollsysteme überwachen heute regelmäßig bereits den Luftdruck von Reifen, auch von Doppelbereifungen. Die Messungen erfolgen für jeden Reifen autark. Auch die Auswertung wird für jeden Reifen einzeln durchgeführt, unabhängig davon, ob es sich um eine Einzel- oder Doppelbereifung handelt. Weicht der Luftdruck des einzelnen Reifens vom empfohlenen Luftdruck signifikant ab, wird die verantwortliche Person, d.h. meistens der Fahrer, durch das Kontrollsystem über den ungewollten Zustand informiert. Auf diese Weise wird einer Verwendung des Reifens außerhalb des empfohlenen Betriebszustandes vorgebeugt. Dadurch wird eine wirtschaftlichere Nutzung mit einem reduzierten Treibstoffverbrauch gefördert. Zudem kann eine mögliche Schädigung und unverhältnismäßig starke Abnutzung des Reifens verhindert werden.
Vor diesem Hintergrund beschreibt DE 10 2006 008 085 A1 ein Verfahren zur Ermittlung von Referenzwerten für eine Reifendrucküberwachung von Fahrzeugen. Bei dem Verfahren wird zunächst an jedem einzelnen Fahrzeugreifen ein empfohlener Druckwert eingestellt. Im Anschluss wird ein Reset-Knopf betätigt, wodurch die Bestimmung eines Referenzdruckwertes und eines Referenztemperaturwertes initialisiert wird. Druck- und Temperatur-Messwerte werden dann in einem Datentelegramm übertragen. Der Referenzdruckwert und der Referenztemperaturwert werden nun durch Mittelwertbildung von jeweils mindestens zwei Messwerten bestimmt, wobei nur Wertepaare von Messwerten verwendet werden, die vollständig innerhalb eines Daten-Telegrammes eingelesen worden sind. Bei einer Unvollständigkeit des Daten-Telegramms werden die Messwerte von einem der nächsten Datentelegramme verwendet. Bei Achsen mit Zwillingsreifen kann ein Mittelwert aus eingelernten Drücken aller vier Reifen genutzt werden, um eine Plausibilität von eingelernten Referenzdrücken zu überprüfen.
Allerdings wurde festgestellt, dass bei Fahrzeugen mit Doppelbereifung trotz einer Überwachung des Reifenluftdrucks durch ein Reifendruckkontrollsystem spezifische Abnutzungserscheinungen auftreten. Dies ist selbst dann der Fall, wenn vom Reifendruckkontrollsystem kein unerlaubter Betriebszustand gemeldet wird, d.h. wenn der einzelne Reifendruck innerhalb eines gewählten zulässigen Bereichs liegt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Überwachung des Reifenluftdrucks bei Doppelbereifung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Computerprogramm mit Instruktionen mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung die Schritte:

- Erfassen des Reifenluftdrucks eines ersten Reifens einer Doppelbereifung;
- Erfassen des Reifenluftdrucks eines zweiten Reifens der gleichen Doppelbereifung; und
- Erzeugen einer Warnmeldung, wenn eine Differenz zwischen dem Reifenluftdruck des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck des zweiten Reifens einen ersten Grenzwert überschreitet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgenden Schritte zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung veranlassen:

Der Begriff Computer ist dabei breit zu verstehen. Insbesondere umfasst er auch Steuergeräte und andere prozessorbasierte Datenverarbeitungsvorrichtungen.
Das Computerprogramm kann beispielsweise für einen elektronischen Abruf bereitgestellt werden oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung hat eine Vorrichtung zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung:

- einen Eingang zum Empfangen von Informationen zu einem für einen ersten Reifen einer Doppelbereifung erfassten Reifenluftdruck und zu einem für einen zweiten Reifen der gleichen Doppelbereifung erfassten Reifenluftdruck; und
- eine Auswerteeinheit zum Erzeugen einer Warnmeldung, wenn eine Differenz zwischen dem Reifenluftdruck des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck des zweiten Reifens einen Grenzwert überschreitet.

Ein Reifendruckkontrollsystem informiert erst über einen unerlaubten Betriebszustand, wenn der einzelne Reifendruck unterhalb eines gewählten Druckwertes liegt. Bereits vorher kann aber die Luftdruckdifferenz zwischen zwei Reifen einer Doppelbereifung zu einer schadhaften Abnutzung führen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden Doppelbereifungen als ein gesondertes Reifensystem an einem Fahrzeug betrachtet. Anders als bei Einzelreifen wird bei Doppelbereifungen auch der Druckunterschied zwischen den beiden Reifen einer Doppelbereifung analysiert. Die Betriebseinstellung für Doppelbereifung erfordert neben dem zu befüllenden Reifenluftdruck allgemein auch einen gleichen Luftdruck für beide Reifen. Schon bei geringen Abweichungen von den empfohlenen Betriebseinstellungen, speziell dem gleichen Druck für beide Reifen, kann hier schnell eine unregelmäßige Abnutzung der Reifenprofile stattfinden, z.B. kann sich ein Sägezahn ausbilden. Diese Abnutzung kann zu einer vorzeitigen Verschlechterung der Reifeneigenschaften und auch zu einer Unbrauchbarkeit des Reifens führen. Diese Auswirkung ist bei einer Doppelbereifung signifikanter als bei Einzelbereifung. Zudem unterscheiden sich die Abnutzungserscheinungen deutlich von denen einer Einzelbereifung. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann der nicht gewünschte Betriebszustand von Doppelbereifung überwacht werden, sodass Abweichungen gemeldet werden können. Die Überwachung des Luftdrucks kann sowohl fahrzeugseitig als auch durch ein Backend durchgeführt werden. Beispielsweise können die Messdaten per Telematik an einen Server gesendet werden. Dort werden dann entsprechende Berechnungen und Warnungsgenerierungen vorgenommen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Warnmeldung nur dann erzeugt, wenn sich die zum Erfassen des Reifenluftdrucks genutzten Sensoren in einem von mehreren vorgegebenen Zuständen befinden und eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Reifen und dem zweiten Reifen einen Grenzwert nicht überschreitet oder wenn die Temperatur des ersten Reifens und des zweiten Reifens der Umgebungstemperatur entspricht. Die vorgegebenen Zustände können dabei angeben, dass das Fahrzeug parkt oder sich in einem Anfahrmodus befindet. Unter diesen Umständen kann eine Auswertung der Druckdifferenz durchgeführt werden, ohne dass mit temperaturkompensierten Drücken gerechnet werden muss. Die Zustände können von den Sensoren erfasst und übermittelt werden. Alternativ können die Zustände auch durch das Messsystem eigenständig generiert werden, indem z.B. die Sensoren eine gemessene Beschleunigung als Datenbasis zur Zustandsgenerierung übermitteln.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Differenz zwischen dem Reifenluftdruck des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck des zweiten Reifens auf Basis von temperaturkompensierten Werten des Reifenluftdrucks bestimmt. Ist ein Messsystem in der Lage, mit temperaturkompensierten Drücken zu arbeiten, dann wird der Einfluss der Temperatur auf den Reifendruck ausgeschlossen. Das System kann kontinuierlich arbeiten und die Information dem Benutzer darstellen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein zu erwartender temperaturbedingter Druckunterschied während der Fahrt bestimmt und bei der Berechnung der Differenz zwischen dem Reifenluftdruck des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck des zweiten Reifens berücksichtigt. Die Berücksichtigung des zu erwartenden temperaturbedingten Druckunterschiedes während der Fahrt erlaubt es, anstelle des gleichen Luftdrucks für beide Reifen eine gezielte unterschiedliche Luftdruckbefüllung der Zwillingsreifen zu fordern und zu überwachen. Mit dieser kann Erhitzungsproblemen während der Fahrt entgegengewirkt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Warnmeldung nur dann erzeugt, wenn zumindest ein Zuverlässigkeitskriterium erfüllt ist. Beispielsweise kann gefordert werden, dass die Messwerte beider Sensoren gültig sind, also vergleichbar und nicht veraltet. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass maximal zwei von drei aufeinanderfolgenden gesendeten Messwerte fehlen dürfen. Dies stellt sicher, dass die zu vergleichenden Messwerte zeitlich nicht mehr als einen vorgegebenen Zeitraum auseinanderliegen, d.h. nicht veraltet sind. Die konkrete Anzahl von Messwerten, die fehlen dürfen, kann in Abhängigkeit vom Sendezyklus der Messwerte festgelegt werden. Veralten die Messdaten immer weiter, kann das System nach einiger Zeit entscheiden, dass keine Messwerte von den Sensoren mehr empfangen werden. Der entsprechende Reifen wird dann beispielsweise als „verstummt“ behandelt und es werden keine Druckwerte mehr angezeigt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine Warnmeldung erst dann erzeugt wird, wenn mehrere aufeinanderfolgende Druckdifferenzauswertungen zu einer Warnung führen, z.B. drei Druckdifferenzauswertungen. Durch die Berücksichtigung solcher Zuverlässigkeitskriterien erfolgt eine Validierung der Messungen und es werden eventuelle Fehlwarnungen vermieden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Warnmeldung zurückgesetzt, wenn die Differenz zwischen dem Reifenluftdruck des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck des zweiten Reifens einen zweiten Grenzwert unterschreitet. Diese Maßnahme sorgt dafür, dass die Warnung aufgrund von alternierenden Messungen nicht wiederholt zwischen „An“ und „Aus“ wechselt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Warnmeldung für beide Reifen, nur für den Reifen mit dem niedrigeren Reifenluftdruck oder nur für den Reifen mit dem höheren Reifenluftdruck erzeugt. Durch den Ansatz, die Warnung nur für einen der betroffenen Reifen zu erzeugen, kann das bestehende System effizient genutzt und zusätzlicher Datenverkehr gering gehalten werden. Zudem können standardisierte Warnmeldungen verwendet werden, z.B. die vom gängigen Standard J1939, was insbesondere für ein Nachrüstsystem vorteilhaft ist. Vorzugsweise werden in Reaktion auf die Warnmeldung dennoch beide Reifen der Doppelbereifung als von der Warnmeldung betroffen gekennzeichnet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der Warnmeldung eine niedrigere Priorität zugewiesen, als sie Warnmeldungen für Minderdruck oder Überdruck sowie Temperaturwarnmeldungen zugewiesen wird. Da die Warnmeldung in der Regel nicht sicherheitsrelevant ist, ist es sinnvoll, sie gegenüber sicherheitsrelevanten Meldungen nachrangig zu behandeln.
Vorzugsweise wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung oder ein erfindungsgemäßes Verfahren in einem Fahrzeug genutzt, insbesondere in einem Nutzfahrzeug, z.B. in einem Lastkraftwagen oder einem Bus. Die erfindungsgemäße Lösung kann dabei auch verwendet werden, um den Reifenluftdruck zumindest für eine Achse mit Doppelbereifung eines Anhängers zu überwachen.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.

Figurenübersicht
1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung;
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung;
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung;
4 zeigt einen charakteristischen Verlauf der Luftdrücke der Reifen einer Doppelbereifung während der Fahrt;
5 zeigt ein Beispiel für das Ausbleiben einer Fehlermeldung bei einer Einzelreifenüberwachung;
6 zeigt die Ausgabe einer Warnung für die Reifenluftdruckdifferenz in Abhängigkeit vom Betriebszustand bzw. von der Zeit;
7 zeigt die Situation aus 6 bei Betrachtung einer temperaturkompensierten Reifenluftdruckdifferenz; und
8 zeigt den Verlauf des Reifenluftdrucks von Zwillingsreifen während der Fahrt bei Berücksichtigung eins zu erwartenden Luftdruckunterschieds zwischen den Reifen.

Figurenbeschreibung
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung. Bei dem Verfahren wird der Reifenluftdruck eines ersten Reifens einer Doppelbereifung erfasst 10. Ebenso wird der Reifenluftdruck eines zweiten Reifens der gleichen Doppelbereifung erfasst 11. Aus den erfassten Reifenluftdrücken wird dann eine Differenz zwischen dem Reifenluftdruck des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck des zweiten Reifens berechnet 12. Die Differenz kann dabei auf Basis von temperaturkompensierten oder nicht temperaturkompensierten Werten des Reifenluftdrucks bestimmt werden 12. Zudem kann ein zu erwartender temperaturbedingter Druckunterschied während der Fahrt bestimmt und berücksichtigt werden. Wenn die Differenz einen ersten Grenzwert überschreitet, wird eine Warnmeldung erzeugt 13. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Warnmeldung im Falle von nicht temperaturkompensierten Werten nur dann erzeugt wird 13, wenn sich die zum Erfassen des Reifenluftdrucks genutzten Sensoren in einem von mehreren vorgegebenen Zuständen befinden und eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Reifen und dem zweiten Reifen einen Grenzwert nicht überschreitet oder wenn die Temperatur des ersten Reifens und des zweiten Reifens der Umgebungstemperatur entspricht. Die vorgegebenen Zustände können z.B. angeben, dass das Fahrzeug parkt oder sich in einem Anfahrmodus befindet. Zudem kann vorgesehen sein, dass für die Erzeugung der Warnmeldung zumindest ein Zuverlässigkeitskriterium erfüllt sein muss, z.B. keine veralteten Werte vorliegen. Vorzugsweise wird die Warnmeldung zurückgesetzt, wenn die Differenz der Reifenluftdrücke einen zweiten Grenzwert unterschreitet. Die Warnmeldung kann für beide Reifen, nur für den Reifen mit dem niedrigeren Reifenluftdruck oder nur für den Reifen mit dem höheren Reifenluftdruck erzeugt werden. Bevorzugt wird ihr eine niedrigere Priorität zugewiesen, als sie Warnmeldungen für Minderdruck oder Überdruck sowie Temperaturwarnmeldungen zugewiesen wird.
2 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 20 zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung. Die Vorrichtung 20 hat einen Eingang 21, über den Informationen zu einem für einen ersten Reifen einer Doppelbereifung erfassten Reifenluftdruck Pi und zu einem für einen zweiten Reifen der gleichen Doppelbereifung erfassten Reifenluftdruck P_o empfangen werden können. Aus den erfassten Reifenluftdrücken P_i, P_o berechnet eine Recheneinheit 22 dann eine Differenz zwischen dem Reifenluftdruck Pi des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck P_o des zweiten Reifens. Die Recheneinheit 22 kann die Differenz dabei auf Basis von temperaturkompensierten oder nicht temperaturkompensierten Werten des Reifenluftdrucks bestimmen. Zudem kann sie einen zu erwartenden temperaturbedingten Druckunterschied während der Fahrt bestimmen und berücksichtigen. Eine Auswerteeinheit 23 erzeugt schließlich eine Warnmeldung W, wenn die Differenz zwischen dem Reifenluftdruck Pi des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck P_o des zweiten Reifens einen Grenzwert überschreitet. Die Warnmeldung W kann beispielsweise über einen Ausgang 26 der Vorrichtung 20 ausgegeben werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass im Falle von nicht temperaturkompensierten Werten die Auswerteeinheit 23 die Warnmeldung W nur dann erzeugt, wenn sich die zum Erfassen des Reifenluftdrucks genutzten Sensoren in einem von mehreren vorgegebenen Zuständen befinden und eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Reifen und dem zweiten Reifen einen Grenzwert nicht überschreitet oder wenn die Temperatur des ersten Reifens und des zweiten Reifens der Umgebungstemperatur entspricht. Die vorgegebenen Zustände können z.B. angeben, dass das Fahrzeug parkt oder sich in einem Anfahrmodus befindet. Zudem kann vorgesehen sein, dass für die Erzeugung der Warnmeldung W zumindest ein Zuverlässigkeitskriterium erfüllt sein muss. Vorzugsweise wird die Warnmeldung W zurückgesetzt, wenn die Differenz der Reifenluftdrücke Pi, P_o einen zweiten Grenzwert unterschreitet. Die Warnmeldung W kann für beide Reifen, nur für den Reifen mit dem niedrigeren Reifenluftdruck oder nur für den Reifen mit dem höheren Reifenluftdruck erzeugt werden. Bevorzugt wird ihr eine niedrigere Priorität zugewiesen, als sie Warnmeldungen für Minderdruck oder Überdruck sowie Temperaturwarnmeldungen zugewiesen wird.
Die Recheneinheit 22 und die Auswerteeinheit 23 können von einer Kontrolleinheit 24 gesteuert werden. Über eine Benutzerschnittstelle 27 können gegebenenfalls Einstellungen der Recheneinheit 22, der Auswerteeinheit 23 oder der Kontrolleinheit 24 geändert werden. Die in der Vorrichtung 20 anfallenden Daten können bei Bedarf in einem Speicher 25 abgelegt werden, beispielsweise für eine spätere Auswertung oder für eine Nutzung durch die Komponenten der Vorrichtung 20, z.B. für die Analyse von historischen Daten. Eine solche Analyse ermöglicht beispielsweise das Bestimmen eines Fahrprofils oder das Feststellen eines eingeschwungenen Zustands. Alternativ oder zusätzlich können die Daten über den Ausgang 26 der Vorrichtung 20 für eine weitere Verarbeitung bereitgestellt werden. Der Eingang 21 und der Ausgang 26 können zu einer bidirektionalen Schnittstelle zusammengefasst sein. Die Recheneinheit 22, die Auswerteeinheit 23 sowie die Kontrolleinheit 24 können als dedizierte Hardware realisiert sein, beispielsweise als integrierte Schaltungen. Natürlich können sie aber auch teilweise oder vollständig kombiniert oder als Software implementiert werden, die auf einem geeigneten Prozessor läuft, beispielsweise auf einer GPU oder einer CPU.
3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 30 zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung. Die Vorrichtung 30 weist einen Prozessor 32 und einen Speicher 31 auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Vorrichtung 30 um einen Computer, eine Workstation oder ein Steuergerät. Im Speicher 31 sind Instruktionen abgelegt, die die Vorrichtung 30 bei Ausführung durch den Prozessor 32 veranlassen, die Schritte gemäß einem der beschriebenen Verfahren auszuführen. Die im Speicher 31 abgelegten Instruktionen verkörpern somit ein durch den Prozessor 32 ausführbares Programm, welches das erfindungsgemäße Verfahren realisiert. Die Vorrichtung 30 hat einen Eingang 33 zum Empfangen von Informationen, insbesondere von Druck- und Temperaturdaten. Vom Prozessor 32 generierte Daten werden über einen Ausgang 34 bereitgestellt. Darüber hinaus können sie im Speicher 31 abgelegt werden. Im Speicher 31 können zudem Messdaten oder Berechnungsergebnisse abgelegt werden. Der Eingang 33 und der Ausgang 34 können zu einer bidirektionalen Schnittstelle zusammengefasst sein.
Der Prozessor 32 kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten umfassen, beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder Kombinationen daraus.
Die Speicher 25, 31 der beschriebenen Ausführungsformen können sowohl volatile als auch nichtvolatile Speicherbereiche aufweisen und unterschiedlichste Speichergeräte und Speichermedien umfassen, beispielsweise Festplatten, optische Speichermedien oder Halbleiterspeicher.
Nachfolgend sollen Details einer Ausführungsform der Erfindung anhand von 4 bis 8 beschrieben werden.
4 zeigt charakteristisch die Entwicklung des Reifenluftdrucks p über die Zeit t bei Doppelbereifung während der Fahrt, und zwar bei dem äußeren Reifen P_o und dem inneren Reifen Pi. Die Kurven beginnen mit dem Fahrtstart. Zu erkennen ist, dass die Druckzunahme des inneren Reifens höher ist als die des äußeren, weil sich der innere Reifen mehr erwärmt.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber herkömmlichen Reifendruckkontrollsystemen wird aus 5 ersichtlich. Eingezeichnet sind der Reifenbefülldruck im kalten Zustand (RCP: Recommended Cold Pressure) sowie die Warngrenzen Pmax und Pmin für zu hohen und zu niedrigen Reifenluftdruck. Wie in der Figur zu erkennen ist, führt die Überwachung des Druckunterschieds zu einer Warnung, wohingegen die Einzelreifenüberwachung keine Warnmeldung generiert, da die jeweiligen Reifenluftrücke für sich betrachtet im zulässigen Bereich liegen.
Bedingt durch das für die Messung des Reifenluftdrucks verwendete Messsystems vergeht einige Zeit, bis der Sensor die Temperatur meldet, die die Reifenluft hat. Aus diesem Grund ist eine Temperaturkompensation nicht bzw. nur ungenau möglich, solange sich die Temperatur im Reifen verändert. Aus diesem Grund besteht ein erster konservativer Ansatz für eine Realisierung des Messsystems darin, den Druckunterschied nur in „eingeschwungenen“ Systemzuständen auszuwerten, d.h. wenn sich die Temperatur über einen gewissen Zeitraum nicht ändert. Dieser Zustand existiert sehr wahrscheinlich, wenn das Fahrzeug parkt, wenn das Fahrzeug seine Fahrt beginnt, oder wenn das Fahrzeug eine lange Zeit fährt. Alle Zustände werden vom Sensor erfasst und übermittelt. Alternativ kann der Sensor eine gemessene Beschleunigung übermitteln. Aus den übermittelten Werten kann das Messsystem diese Zustände eigenständig generieren. Um für die Auswertung des Reifenluftdrucks potenziell problematische Bedingungen zu vermeiden, können zusätzliche Einschränkungen vorgesehen sein.
Beim Parken kann es zu Problemen mit der Auswertung kommen, wenn das Fahrzeug z.B. direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. In dieser Situation erfolgt eine Erwärmung mit konstanter Temperaturerhöhung hauptsächlich des äußeren Reifens. Ebenso ist es möglich, dass das Fahrzeug kurz zuvor in Betrieb gewesen ist. In diesem Fall dauert der Abkühlungsprozess der Reifen gegebenenfalls noch an. Beim Parken kann daher die Einschränkung vorgesehen sein, dass der Temperaturunterschied der beiden Zwillingsreifen einen gewissen Grenzwert ΔT_max nicht überschreitet. Beispielsweise kann ein Grenzwert ΔT_max im Bereich von 2-5°C vorgegeben werden.
Beim Fahrstart bestehen die gleichen Probleme wie beim Parken. Eine Erwärmung durch die Fahrt beginnt allerdings erst später. Auch beim Fahrstart kann daher die Einschränkung vorgesehen sein, dass der Temperaturunterschied der beiden Zwillingsreifen den Grenzwert ΔT_max nicht überschreitet.
Wenn während der Fahrt im eingeschwungenen Zustand der Druckunterschied unter Berücksichtigung eines Grenzwertes für den Temperaturunterschied der beiden Zwillingsreifen gemessen und ausgewertet werden soll, ist es vorteilhaft, einen zu erwartenden Temperaturunterschied aufzuprägen. Die Auswertung würde ansonsten unter Umständen unterbleiben. Mit einem zu erwartenden Temperaturunterschied kann das System aber auch in dieser Fahrphase arbeiten.
Ein Problem beim Fahren kann darin bestehen, dass unterschiedliche Fahrprofile zu unterschiedlichen Erwärmungskurven führen. Ein eingeschwungenes System kann nur schwer erkannt werden, sofern nicht eine Historie der Daten vorgehalten wird.
Unter den oben angesprochenen Bedingungen kann eine Auswertung der Reifenluftdruckdifferenz mit nicht temperaturkompensierten Drücken durchgeführt werden.
Die eingesetzten Sensoren signalisieren einen Zustand, in dem sie sich befinden. Dieser wird anhand der Beschleunigung der Sensoren bzw. eines zeitlichen Verlaufs der Beschleunigung bestimmt. Der „Mode Parking“ (MP) wird bei einer Beschleunigung <5g angezeigt, der Anfahrmodus bzw. „Mode First Block“ (MFB) bei einer Beschleunigung >5g, bei anhaltender Beschleunigung >5g begrenzt auf ca. 10 Minuten. Der „Mode Interim First Block“ (MIFB) wird angezeigt, wenn im Anfahrmodus MFB die Beschleunigung auf einen Wert <5g fällt.
Die Druckdifferenzauswertung mit nicht temperaturkompensierten Drücken ist somit unter folgenden Bedingungen möglich:

1. Die Funktion ist aktiviert;
2. Die Reifensensoren befinden sich in einem der Zustände MP, MFB oder MIFB; und
3. Die Temperaturdifferenz der beiden Zwillingsreifen liegt unterhalb des Grenzwertes.

Zusätzlich kann ein Zuverlässigkeitskriterium eingeführt werden, z.B., dass die Messwerte beider Sensoren gültig sind, also vergleichbar und nicht veraltet. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass maximal zwei von drei aufeinanderfolgenden gesendeten Messwerte fehlen dürfen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine Warnmeldung erst dann erzeugt wird, wenn mehrere aufeinanderfolgende Druckdifferenzauswertungen zu einer Warnung führen, z.B. drei Druckdifferenzauswertungen.
Die Warnung wird in Abhängigkeit einer ersten Warnschwelle bzw. eines ersten Grenzwertes gesetzt: $Δ P = | P_{i} - P_{o} | < Δ P_{set} .$
Der erste Grenzwert ΔP_set kann beispielsweise auf 5-8% vom RCP gesetzt werden, d.h. des Reifenbefülldrucks im kalten Zustand. Alternativ können auch feste Werte unabhängig vom RCP verwendet werden, z.B. 5-8 PSI.
Damit diese Warnung aufgrund von alternierenden Messungen nicht wiederholt zwischen „An“ und „Aus“ wechselt, wird die Warnung in Abhängigkeit einer zweiten Warnschwelle bzw. eines zweiten Grenzwertes gelöscht: $Δ P = | P_{i} - P_{o} | < Δ P_{reset} .$
Der zweite Grenzwert ΔP_reset kann beispielsweise auf 2-5% vom RCP gesetzt werden. Alternativ können auch hier feste Werte unabhängig vom RCP verwendet werden, z.B. 2-5 PSI. Die Grenzwertschwellen sind variable einstellbar.
Wird die Reifenluftdruckdifferenz von Doppelbereifung während des Betriebes durchgängig ausgewertet, können Luftdruckdifferenzwarnungen in Abhängigkeit vom Betriebszustand gemeldet werden. 6 kann entnommen werden, dass zu Fahrtbeginn zum Zeitpunkt T₁ keine Warnung vorliegt. Während der Fahrt erwärmt sich der innere Reifen mehr als der äußere Reifen. Die resultierende Reifenluftdruckdifferenz zum Zeitpunkt T₂ führt zu einer Warnung, die folglich betriebsabhängig ist.
Eine temperaturkompensierte Betrachtung kann dieses Problem lösen. Wie in 7 zu sehen ist, wird bei einer Luftdruckdifferenzauswertung mit temperaturkompensierten Reifendrücken P_i,comp. und P_o, _comp. auch zum Zeitpunkt T₂ keine Warnung generiert. Der Reifenluftdruck wird auf eine zu bestimmende Referenztemperatur umgerechnet. Am sinnvollsten ist hier die Umgebungstemperatur, da der empfohlene Reifenluftdruck der Druck bei kalten Reifen ist. Denkbar sind aber auch andere Referenztemperaturen, die für das Überwachsungssystem am komfortabelsten zu ermitteln sind, wie z.B. die Reifentemperatur zu Beginn der Fahrt.
Ändert sich die Luftmasse in einem abgeschlossenen Volumen nicht, vorliegend also im Reifen, so bleibt der Luftdruck konstant, wenn Volumen und Temperatur konstant bleiben. Dieses Verhältnis wird durch das ideale Gasgesetz mathematisch beschrieben: $\frac{p_{1}}{T_{1}} = \frac{p_{2}}{T_{2}} .$
Mit Hilfe von Formel (3) kann also der gemessene Druck auf eine Referenztemperatur abgebildet werden. So können Drücke der Doppelbereifung bei gleichbleibender Temperatur verglichen und ausgewertet werden, womit der Einfluss der Temperatur auf den Druck eliminiert werden kann. Ist ein Messsystem in der Lage, mit temperaturkompensierten Drücken zu arbeiten, dann wird der Einfluss der Temperatur auf den Reifendruck ausgeschlossen. Das System kann kontinuierlich arbeiten und die Information dem Benutzer darstellen.
Am einfachsten lässt sich eine temperaturkompensierte Drucküberwachung realisieren, wenn sich die Messwerte für Luftdruck und Lufttemperatur einander zeitlich entsprechen. Ist dies nicht der Fall, aber ist die zeitliche Differenz zwischen Temperaturmesswert und Luftdruckmesswert bekannt, so kann das System eine temperaturkompensierte Auswertung durchführen. Diese ist dann nur für vergangene Werte gültig und spiegelt keine Echtzeit wieder. In der Regel wird die zeitliche Latenz des Temperaturmesswertes für die Latenz der Warnung verantwortlich sein.
Alternativ kann die Entwicklung der Messwerte beobachtet werden. Ändert sich die Temperatur über einige Zeit nicht, können gleichbleibende Bedingungen angenommen werden, d.h. es kann von einem eingeschwungenen System ausgegangen werden. Dieses kann in Zusammenhang mit dem Betriebszustand des Sensors dazu verwendet werden, um eine temperaturkompensierte Luftdruckdifferenzauswertung durchzuführen. Als Betriebszustand kommen hier neben den bereits bekannten „Mode Parking“ noch der Fahrmodus „Mode Driving“ und der „Mode Interim“ in Betracht. Für den Mode Interim gilt: Geht die Beschleunigung im „Mode Driving“ gegen „0“, d.h. Stillstand, so wechselt der Sensor seinen Zustand zunächst von „Mode Driving“ zu „Mode Interim“. Wird innerhalb eines Zeitfensters eine höhere Beschleunigung gemessen, wird direkt in den „Mode Driving“ gewechselt. Wenn nicht, findet ein Wechsel in den „Mode Parking“ statt.
Ein Reifendrucküberwachungssystem mit temperaturkompensierten Luftdruckauswertungen hat den Vorteil, dass die Luftdruckdifferenz der Doppelbereifung während des gesamten Betriebes ausgewertet werden kann. Das Setzen und Löschen der Warnung für die Reifenluftdruckdifferenz von Zwillingsreifen erfolgt wie bereits weiter oben für den nicht temperaturkompensierten Fall beschreiben. Allerdings entfällt die Abhängigkeit vom Betriebsmodus der Reifensensoren (MP, MFB, MIFB) und von der Reifentemperaturdifferenz, d.h. es muss kein Grenzwert für Temperaturunterschied der beiden Zwillingsreifen betrachtet werden.
Wie schon zuvor beschrieben, erwärmen sich die Reifen während der Fahrt. Die Reifenlufttemperatur steigt und der Reifendruck erhöht sich beträchtlich. Bei einer Doppelbereifung erwärmen sich die Räder unterschiedlich. Es kann unter bestimmten Bedingungen vorteilhaft sein, diesem Phänomen während der Fahrt vorzubeugen und so den resultierenden irregulärem Reifenverschleiß zu verhindern bzw. deutlich zu verringern. Mögliche Gründe sind ein entsprechendes Fahrprofil. Langstreckeneinsätze bedingen eine lange Zeitperiode, in der die Zwillingsreifen bei konstant unterschiedlichen Luftdrücken betrieben werden. Der unterschiedliche Druck ist nur auf die unterschiedliche Erwärmung der Zwillingsreifen zurückzuführen. Ebenso kann die Erwärmung fahrzeugbedingt signifikant unterschiedlich sein, sodass die nachteiligen Auswirkungen bzgl. der Reifenabnutzung während der Fahrt zu verringern sind.
Zur Vorbeugung kann die Warnung des Systems vor unterschiedlichen Drücken von Doppelbereifungen angepasst werden, indem der zu erwartende temperaturbedingte Druckunterschied während der Fahrt als Parameter P_pred vorhergesagt wird. Entsprechend dieser Betrachtung kann anstelle des gleichen Luftdrucks für beide Reifen eine gezielte unterschiedliche Luftdruckbefüllung der Zwillingsreifen gefordert und überwacht werden, die genau dem Erhitzungsproblem entgegenwirkt. Unter Verwendung dieses Vorhersagewertes kann der Reifenluftdruckverlauf wie in 8 gezeigt verändert werden.
Die entsprechende Warnung wird gesetzt gemäß: $| (P_{i} + P_{pred}) - P_{o} | < Δ P_{set} .$
Die Warnung wird wieder gelöscht gemäß: $| (P_{i} + P_{pred}) - P_{o} | < Δ P_{reset} .$
Die Grenzwerte ΔP_set und ΔP_reset können wie schon zuvor beschrieben variabel eingestellt werden.
Ein ähnlicher Ansatz kann in Bezug auf den Temperaturwert verfolgt werden. Dazu wird ein Temperaturunterschied eingestellt, der während der Fahrt im eingeschwungenen Zustand zu erwarten ist. Besteht dieser Unterschied, mit einem gewissen Spielraum, dauerhaft, d.h. über mehrere aufeinanderfolgende Messungen, so kann davon ausgegangen werden, dass das Fahrzeug seinen eingeschwungenen Zustand erreicht hat. Der Fahrer wird in diesem Fall informiert, wenn eine signifikante Abweichung von einem zu erwartenden Druckunterschied vorliegt oder wenn der temperaturkompensierte Druckunterschied einen ersten Grenzwert übersteigt. Auf diese Weise sind das Aufzeichnen und Auswerten der Historie des Fahrverlaufs nicht notwendig.
Messsysteme zur Reifendrucküberwachung sind bevorzugt mit einem CAN-Netzwerk (CAN: Controller Area Network) ausgerüstet, dass sich in das Fahrzeugsystem integrieren lässt. Zudem wird bei Nutzfahrzeugen bevorzugt der Standard J1939 unterstützt. Das Netzwerkprotokoll SAE J1939 (SAE: Society of Automotive Engineers) beschreibt die Kommunikation auf einem CAN-Bus in Nutzfahrzeugen zur Übermittlung von Diagnosedaten und Steuerungsinformationen. Der Standard sieht bereits Nachrichten zur Anzeige von Warnungen für Reifenminder- und Reifenüberdruck mit verschiedenen Abstufungen vor, die von Reifendruckkontrollsystemen genutzt werden und so universell ins Fahrzeugnetzwerk integriert werden.
Eine Warnmeldung, die über eine unerlaubte Luftdruckdifferenz einer Doppelbereifung informiert, kann dabei für beide Reifen auf den CAN-Bus gelegt werden. Dieses ist eine proprietäre Nachricht, deren Verarbeitung von einer Gegenstelle, z.B. ein Display, implementiert wird.
Vorzugsweise ist die Priorität der Warnung für einen Zwillingsreifen-Differenzdruck mit niedriger oder niedrigster Priorität zu wählen. Minder- und Überdruckwarnungen sowie Temperaturwarnungen sollen stets eine höhere Priorität und Wichtigkeit haben.
Um das bestehende System möglichst effizient zu nutzen und um zusätzlichen Datenverkehr gering zu halten, kann eine Warnung für eine unerlaubte Luftdruckdifferenz von Zwillingsreifen für nur einen der beiden Zwillingsreifen generiert werden. Dabei kann die Warnung immer für den Zwillingsreifen mit dem niedrigeren Luftdruck generiert werden. Dazu kann eine Standardnachricht für Minderdruck genutzt werden, deren Priorität auf die niedrigste Stufe gesetzt wird. Alternativ kann die Warnung immer für den Zwillingsreifen mit dem höheren Luftdruck generiert werden. Dazu kann eine Standardnachricht für Überdruck genutzt werden, deren Priorität auf die niedrigste Stufe gesetzt wird. Die Anzeige dieser Druckwarnung wird dann so angepasst, dass beide Zwillingsreifen als betroffen markiert werden. Dadurch ist dem Benutzer sofort der Unterschied zwischen einer Niedrig- bzw. Überdruckwarnung für einen Reifen und einer Druckdifferenzwarnung für Zwillingsreifen ersichtlich.
Bezugszeichenliste

10: Erfassen des Reifenluftdrucks eines ersten Reifens einer Doppelbereifung
11: Erfassen des Reifenluftdrucks eines zweiten Reifens der Doppelbereifung
12: Berechnen einer Differenz der Reifenluftdrücke
13: Erzeugen einer Warnmeldung, wenn Differenz einen Grenzwert überschreitet
20: Vorrichtung
21: Eingang
22: Recheneinheit
23: Auswerteeinheit
24: Kontrolleinheit
25: Speicher
26: Ausgang
27: Benutzerschnittstelle
30: Vorrichtung
31: Speicher
32: Prozessor
33: Eingang
34: Ausgang
W: Warnmeldung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006008085 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung, mit den Schritten: - Erfassen (10) des Reifenluftdrucks (P_i) eines ersten Reifens einer Doppelbereifung; - Erfassen (11) des Reifenluftdrucks (P_o) eines zweiten Reifens der gleichen Doppelbereifung; und - Erzeugen (13) einer Warnmeldung (W), wenn eine Differenz (ΔP) zwischen dem Reifenluftdruck (P_i) des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck (P_o) des zweiten Reifens einen ersten Grenzwert (ΔP_set) überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Warnmeldung (W) nur dann erzeugt wird (13), wenn sich die zum Erfassen des Reifenluftdrucks (P_i, P_o) genutzten Sensoren in einem von mehreren vorgegebenen Zuständen befinden und eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Reifen und dem zweiten Reifen einen Grenzwert (ΔT_max) nicht überschreitet oder wenn die Temperatur des ersten Reifens und des zweiten Reifens der Umgebungstemperatur entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die vorgegebenen Zustände angeben, dass das Fahrzeug parkt oder sich in einem Anfahrmodus befindet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Differenz (ΔP) zwischen dem Reifenluftdruck (P_i) des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck (P_o) des zweiten Reifens auf Basis von temperaturkompensierten Werten des Reifenluftdrucks bestimmt wird (12).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein zu erwartender Temperaturunterschied oder ein zu erwartender temperaturbedingter Druckunterschied (P_pred) während der Fahrt bestimmt und bei der Berechnung der Differenz (ΔP) zwischen dem Reifenluftdruck (P_i) des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck (P_o) des zweiten Reifens berücksichtigt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Warnmeldung (W) nur dann erzeugt wird (13), wenn zumindest ein Zuverlässigkeitskriterium erfüllt ist.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Warnmeldung (W) zurückgesetzt wird, wenn die Differenz (ΔP) zwischen dem Reifenluftdruck (P_i) des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck (P_o) des zweiten Reifens einen zweiten Grenzwert (ΔP_reset) unterschreitet.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Warnmeldung (W) für beide Reifen, nur für den Reifen mit dem niedrigeren Reifenluftdruck oder nur für den Reifen mit dem höheren Reifenluftdruck erzeugt wird (13).
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Warnmeldung (W) eine niedrigere Priorität zugewiesen wird, als sie Warnmeldungen für Minderdruck oder Überdruck sowie Temperaturwarnmeldungen zugewiesen wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Reaktion auf die Warnmeldung (W) beide Reifen der Doppelbereifung als von der Warnmeldung (W) betroffen gekennzeichnet werden.
Computerprogramm mit Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs veranlassen.
Vorrichtung (20) zur Überwachung eines Reifenluftdrucks eines Fahrzeugs mit zumindest einer Achse mit Doppelbereifung, mit: - einen Eingang (21) zum Empfangen von Informationen zu einem für einen ersten Reifen einer Doppelbereifung erfassten (10) Reifenluftdruck (P_i) und zu einem für einen zweiten Reifen der gleichen Doppelbereifung erfassten (11) Reifenluftdruck (P_o); und - einer Auswerteeinheit (23) zum Erzeugen (13) einer Warnmeldung (W), wenn eine Differenz (ΔP) zwischen dem Reifenluftdruck (P_i) des ersten Reifens und dem Reifenluftdruck (P_o) des zweiten Reifens einen Grenzwert (ΔP_set) überschreitet.