DE10223214A1

DE10223214A1 - Verfahren zum Zuordnen von Reifenmodulen zu Radpositionen eines Reifendrucküberwachungssytems für ein Kraftfahrzeug und Vorrichtung zum Überwachen des Reifendrucks

Info

Publication number: DE10223214A1
Application number: DE10223214A
Authority: DE
Inventors: Martin Prenninger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2003-12-18
Also published as: US20040021562A1; FR2839923A1

Abstract

Eine Zuordnung von Reifenmodulen (3) zu Radpositionen findet dann statt, wenn die Radgeschwindigkeit über einem Schwellwert liegt. Dabei werden von jedem Reifenmodul (3) mehrere Signale zusammen mit mindestens einer reifenspezifischen Kennung über eine vorgegebene Zeitdauer ausgesendet. Eine asymmetrisch zu den Radpositionen angeordnete Antenne (5) empfängt die von der Raddrehung abhängige Intensitätsverläufe und vergleicht diese Intensitätsverläufe mit Referenzmustern. Bei zumindest weitgehender Übereinstimmung zu einem bestimmten Referenzmuster wird die Zuordnung des jeweiligen Intensitätsverlaufes und der damit verbundenen Kennung zu einer Radposition vorgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuordnen von Reifenmodulen zu Radpositionen eines Reifendrucküberwachungssystems und eine Vorrichtung zum Überwachen des Reifendrucks von Reifen.
Aus sicherheitstechnischen Gründen sollte der Reifendruck von Kraftfahrzeugreifen regelmäßig insbesondere während der Fahrt überprüft werden. Hierzu sind in jedem Reifen Vorrichtungen zum Erfassen des Reifendrucks angeordnet. Diese weisen zumindest einen Drucksensor auf, der den Reifendruck misst. Der gemessene Wert wird dann in einem Signal mit Hilfe eines Senders über eine Antenne zu einem fahrzeugseitigen Empfänger übertragen. Die Übertragung kann dabei intermittierend in vorgegebenen Zeitabständen erfolgen. Ebenso kann die Übertragung durch den Empfang eines Aufforderungssignals ausgelöst werden, das seinerseits von einem fahrzeugseitigen Sender ausgesendet wird. In jeder reifenseitigen Vorrichtung (Reifenmodul) kann eine Energiequelle enthalten sein. Es kann aber auch zusammen mit dem Aufforderungssignal Energie zu der Vorrichtung übertragen werden, die dann dazu benutzt wird, das Drucksignal zurück zum Fahrzeug zu senden.
Zusammen mit den Drucksignalen wird üblicherweise eine individuelle, für den Reifen charakteristische Kennung mit übertragen. Die Kennung ist jeweils in der Elektronikeinheit eines jeden Reifens gespeichert. Die von den fahrzeugseitigen Empfängern empfangenen Drucksignale werden einer fahrzeugseitigen, zentralen Auswerteeinheit zugeführt, mit der dann jedes Signal ausgewertet und der gemessene Druck mit zugelassenen Referenzwerten verglichen wird. Bei Abweichung von den Referenzwerten wird eine Anzeige aktiviert, die dem Fahrer anzeigt, dass er geeignete Maßnahmen (Reifenwechsel oder Luft nachfüllen) einleiten sollte. Zur Sicherheit können auch mehrere Messungen gemacht und daraus ein Mittelwert oder ein zeitabhängiger Wert ermittelt werden, die dann mit dem Referenzwert, der sich ebenfalls zeitlich ändern kann, verglichen werden.

Damit die Auswerteeinheit genau weiß, von welchem Reifen gerade ein Luftdruck gemeldet wurde, muss der Auswerteeinheit zumindest einmal während der Fahrt mitgeteilt werden, welcher Sensor und damit welche Kennung welcher Radposition zugeordnet ist. Eine solche Zuordnung (auch als Lokalisierung bezeichnet) ist beispielsweise aus der Patentschrift EP 0 861 160 B1 bekannt. Dabei ist jedem Rad ein Empfänger zugeordnet, über den die Signale der Vorrichtungen in den Reifen empfangen werden. Da die Empfänger nahe der Reifen angeordnet sind, sind die Intensitäten/Amplituden/Feldstärken der empfangenen Signale von den zugeordneten Reifen am größten, während die Intensitäten von anderen Rädern weit kleiner sind. Somit können die am häufigsten oder die am stärksten auftretenden Signale dem entsprechenden Rad und der damit verbundenen Radposition zugeordnet werden. Die Zuordnung findet dabei während der Fahrt statt, um die Laufräder von dem Reserverad zu unterscheiden.

Bei diesem bekannten Verfahren zur Lokalisierung müssen jedem Rad jeweils ein Empfänger zugeordnet werden, was zum Teil sehr aufwändig und teuer ist.

Bei einem weiteren, bekannten Verfahren zum Zuordnen von Radpositionen (EP 0 967 095 A2) wird die Zuordnung während der Fahrt eingeleitet. Allerdings müssen zuvor die Reifen in einer bestimmten Reihenfolge unterschiedlich aufgepumpt werden, damit die Räder unterschieden werden können. Hierzu wird das vordere, linke Rad mit dem kleinsten Druck, usw. bis zum hinteren, rechten Rad mit dem größten Druck versehen. Von denjenigen Reifenmodulen, von dem der kleinste Druck empfangen wird, wird dann die vordere, linke Position zugeordnet. Mit den anderen Rädern wird dann in gleicher Weise verfahren.

Nur für den Fall der Lokalisierung müssen die Räder mit unterschiedlichen Reifendrücken versehen werden, damit die Zuordnung überhaupt durchgeführt werden kann. Dies ist sehr aufwändig und sehr umständlich, da danach wieder alle Reifen oder zumindest die Vorderreifen und jeweils die Hinterreifen mit gleichem Druck beaufschlagt werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Zuordnen von Reifenmodulen zu Radpositionen eines Reifendrucküberwachungssystems zu schaffen, das einfach und zuverlässig sowie ohne Zusatzaufwand vonstatten geht. Zudem liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Überwachen des Reifendrucks von Reifen zu schaffen, mit dem sowohl die Zuordnung von Reifenmodulen zu Radpositionen als auch dann die Messung des Reifendrucks einfach vonstatten geht.

Erfindungsgemäß werden diese Probleme durch ein Verfahren zum Zuordnen von Reifenmodulen zu Radpositionen eines Reifendrucküberwachungssystems mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch eine Vorrichtung zum Überwachen des Reifendrucks von Reifen eines Kraftfahrzeugs mit dem Merkmal von Patentanspruch 7 gelöst.

Dabei wird die Zuordnung durch einen Beschleunigungs- oder Geschwindigkeitssensor ausgelöst, wenn die Fahrzeug- oder Radgeschwindigkeit über einem Referenzwert liegt. Danach senden die Reifenmodule mehrere Signale über einen vorgegebenen Zeitraum aus, wobei zumindest eine reifenspezifische Kennung mit in dem Signal übertragen wird. Zu jedem Signal wird die empfangene Feldstärke zeitabhängig gemessen (Intensitätsverlauf) und die dazugehörige Kennung dem Signal entnommen. Die Intensitätsverläufe werden dann mit Referenzmustern verglichen, wobei für jede Radposition bei der vorliegenden Konfiguration (räumliche Anordnung der Empfangsantenne im Kraftfahrzeug) jeweils ein Referenzmuster vorab gespeichert wurde. Bei zumindest weitgehender Übereinstimmung mit einem der Referenzmuster wird dann die dem entsprechenden Intensitätsverlauf zugeordnete Kennung der dem Referenzmuster zugeordneten Radposition zugeordnet.

Da sich die Räder beim Aussenden der Signale drehen, werden unterschiedliche Intensitäten beim Empfänger empfangen. Falls der Empfänger asymmetrisch zu den Radpositionen im Kraftfahrzeug angeordnet ist, so empfängt er von jedem Reifenmodul einen eigenen, für die Radposition charakteristischen Intensitätsverlauf über die vorgegebene Zeitdauer, da dann die Übertragungswege zwischen den Sendern in den Reifen und dem Empfänger im Kraftfahrzeug unterschiedlich lang sind. Je länger der Übertragungsweg ist, desto mehr wird das übertragene Signal in seiner Intensität gedämpft. Durch den Vergleich oder die Korrelation mit den Referenzmustern kann dann die Zuordnung sicher stattfinden.

Da nur ein einziger Empfänger asymmetrisch im Fahrzeug angeordnet sein braucht, kann mit einer solchen Vorrichtung dann auch der Reifendruck während der Fahrt und auch beim Stillstand des Kraftfahrzeugs überwacht werden. Da die Zuordnung während der Fahrt vorgenommen wird, dürften wahrscheinlich keine benachbarten Kraftfahrzeug die Zuordnung stören, wie es ansonsten bei einer Zuordnung bei einem geparkten Kraftfahrzeug der Fall sein könnte. Es kann auch zwischen einem der vier oder mehr Laufräder und dem Reserverad unterschieden werden, da der Intensitätsverlauf des Reserverades über die Zeitdauer weitgehend konstant ist. Dies ist bedingt durch den auch während der Fahrt gleichbleibenden Abstand zwischen dem Sender im Reserverad und der Empfangsantenne.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Für die Zuordnung von Reifenmodulen zu Radpositionen wird zumindest die Kennung ausgesendet. Darüber hinaus können zusätzlich die gemessenen Druckwerte ausgesendet werden. Im Empfänger werden einerseits die Amplituden oder die Feldstärken (Intensitäten) der empfangenen Signale erfasst. Voraussetzung hierzu ist jedoch, dass alle Sender in den verschiedenen Reifenmodulen mit etwa gleicher Stärke oder mit bekannter Stärke senden. Falls die Druckwerte zusammen mit der Kennung übertragen werden, so kann die Zuordnung Kennung - Radposition gleichzeitig zusammen mit einer Reifendruckmessung vonstatten gehen.

Die Fahrzeug- oder die Radgeschwindigkeit kann dabei in jedem Rad, beispielsweise durch einen Beschleunigungssensor oder durch eine ohnehin im Kraftfahrzeug vorhandene Rad- oder Geschwindigkeitsinformation erhalten werden. Falls die Geschwindigkeit größer als ein vorgegebener Wert ist, so wird die Zuordnung ausgelöst. Anschließend finden im Normalbetrieb die üblichen Messungen des Luftdrucks in vorgegebenen, zeitlichen Abständen statt. Wenn die Geschwindigkeit einen Referenzwert unterschreitet, so kann die Überwachung des Reifendrucks beendet werden, da keine sicherheitskritische Situation mehr vorliegt und der Reifendruck nicht mehr unbedingt gemessen werden muss.

In den übertragenen Signalen kann auch ein Wert einer die Raddrehung charakterisierenden physikalischen Größe enthalten sein. Ebenso kann die Reifentemperatur gemessen werden, die einerseits zum Korrigieren des Druckwertes herangezogen werden kann oder andererseits als zusätzliche Aussage über den Reifendruck verwendet werden kann.

Zum Auswerten der Intensitäten können statistische Methoden, wie beispielsweise Korrelation, Mittelwert, Standardabweichung usw. verwendet werden. Somit können einfache und zuverlässige Methoden verwendet werden, um durch Vergleich mit den Referenzmustern eine eindeutige Aussage über die zu der jeweiligen Kennung gehörige Radposition zu erhalten. Die Vorrichtung kann dabei eine so genannte undirektionale Reifendrucküberwachung sein, bei der Signale nur von den Reifen zu dem zentralen Empfänger gesendet werden. Sie kann ebenso eine sogenannte Transpondereinheit (bidirektionale Übertragung) sein, bei der ein Aufforderungssignal von einem fahrzeugseitigen Sender ausgesendet wird, woraufhin die Reifenmodule, die das Aufforderungssignal empfangen, automatisch ein Signal mit der Kennung, dem Druckwert, dem Temperaturwert und/oder dem Radbeschleunigungswert an den zentralen Empfänger zurücksenden.

Im Kraftfahrzeug können eine oder mehrere Empfänger vorhanden sein. Wichtig ist, dass die Empfänger derart asymmetrisch zu den Radpositionen angeordnet sind, dass die Übertragungswege der einzelnen Signale von den Rädern zu der Antenne des Empfängers unterschiedlich sind, so dass sich die von einem Reifenmodul ausgesendeten und am Ort der Antenne detektierten Intensitätsverläufe während der Zeitdauer von den Intensitätsverläufen anderer Radmodule deutlich unterscheiden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überwachen des Reifendrucks von Reifen,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Reifendruckmessvorrichtung im Reifen,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Empfangs- und Auswerteeinheit im Kraftfahrzeug,
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahren zum Zuordnen von Reifendruckmessvorrichtungen zu Reifenpositionen und
Fig. 5A bis 5H Intensitätsverläufe und Häufigkeitsverteilungen von Feldstärken von den Reifendruckmessvorrichtungen in den Reifen empfangenen Signalen.
Eine Vorrichtung zum Messen des Reifendrucks eines jeden Radreifens eines Kraftfahrzeugs 1 (Fig. 1) weist in jedem Reifen 2 (inklusive Ersatzrad) eine Reifendruckmessvorrichtung (auch als Reifenmodul 3 bezeichnet) auf. Durch diese Reifenmodule 3 wird eine physikalische Größe gemessen, die ein Maß für den Druck im Reifen 2 ist. Dies kann unmittelbar der Reifendruck und/oder die Temperatur im Reifen 2 sein. Die gemessene physikalische Größe wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und zusammen mit einer Kennung an eine fahrzeugseitige, zentrale Auswerteeinheit 4 gesendet.
Die Auswerteeinheit 4 weist hierzu zumindest eine asymmetrisch zu den jeweiligen Radpositionen VL, VR, HL, HR im Fahrzeug 1 angeordnete Antenne 5 auf, die die von den Reifenmodulen 3 empfangene Signale empfängt und an die Auswerteeinheit 4 weiterleitet. Der notwendige Empfänger 6 zum Demodulieren der Signale kann in der Auswerteeinheit 4 integriert sein.
Die zentrale Auswerteeinheit 4 kann mit einem ohnehin im Kraftfahrzeug 1 vorhandenen Fahrerassistenzsystem 7 über einen Datenbus 8 verbunden sein. Somit kann die Auswerteeinheit 4 auch auf Daten zugreifen, die ohnehin im Kraftfahrzeug 1 verfügbar sind.
Als Fahrerassistenzsysteme 7 können beispielsweise Fahrstabilitäts- oder Fahrdynamikregelsystem, wie beispielsweise ein Antiblockiersystem (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (ASR), ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder eine Traktionskontrolle verwendet werden. Es kann auch darunter die Motorsteuerung oder die Getriebesteuerung verstanden werden. Für die Fahrerassistenzsysteme 7 sind Sensoren 8 üblicherweise in der Nähe der Räder angeordnet, die die Drehzahl der Räder messen. Diese Raddrehzahlen werden für die Fahrerassistenzsysteme 7 benötigt und dort verarbeitet. Durch die feste Zuordnung (bedingt durch die Rad nahe Befestigung) eines jeden Drehzahlsensors 8 zu der jeweiligen Radposition ist dem Fahrerassistenzsystem 7 auch die zugehörige Radposition bekannt, d. h. es ist bekannt, welches Rad sich wo befindet und wie schnell sich das jeweilige Rad (Radgeschwindigkeit v_Rad) dreht. Somit liegt die Rad- und Fahrzeuggeschwindigkeit v_Rad/Kfz als für die Auswerteeinheit 4 ohnehin zugänglich im Kraftfahrzeug 1 vor.
Ein Reifenmodul 3 ist mit seinem beispielhaften Aufbau in Fig. 2 dargestellt. Ein solches Reifenmodul 3 kann an der Felge, am Reifenwulst, im Reifenmaterial oder an sonstig geeigneter Stelle am Reifen 2 eines jeden Rades angeordnet sein. Dieses Reifenmodul 3 weist zumindest einen Drucksensor 9 auf, durch den der Luftfülldruck des Reifens 2 gemessen wird. Darüber hinaus kann es auch einen Temperatursensor 10 aufweisen, der die im Reifen 2 herrschende Temperatur misst.
Die Messwerte werden an eine Steuereinheit (hier ein Mikroprozessor 11) geliefert, der diese verarbeitet und zusammen mit einer für den Reifen 2 charakteristischen Kennung und ggf. weiteren Daten an einen Sender 12 zum Aussenden über eine Sendeantenne 13 liefert. Für die Zuordnung von Kennung zu Radposition wird zumindest die Kennung nach Auslösung innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer mehrfach ausgesendet. Das Aussenden kann in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt werden. Das Senden der Informationen kann dabei mittels hochfrequenter Trägerfrequenzen, beispielsweise bei etwa 433 MHz oder auch 315 MHz, oder bei niederfrequenten Trägerfrequenzen, beispielsweise bei etwa 125 kHz, erfolgen.
Das Reifenmodul 3 kann auch einen Empfänger 14 mit einer Empfangsantenne 15 aufweisen (dann wird von einem sogenannten Transponder gesprochen), über die Signale von einer Auswerteeinheit 4 im Kraftfahrzeug 1 empfangen werden können, um beispielsweise eine Druckmessung und eine Zuordnung von Kennungen zu Radpositionen auszulösen.
Die Sende- und Empfangsantennen 13, 15 können auch in einer einzigen Antenne vereinigt sein. Die Antennen 13, 15 können als Spulen oder als Stabantennen (Streifen- oder Drahtantennen) im Reifen 2 angeordnet sein, d. h. im oder innen an dem Reifenmaterial, an der Felge oder als Teil des Luftventils.
Alle Bauelemente der jeweiligen Reifenmodule 3 werden von einer Batterie 16 mit Strom und Spannung versorgt. Die Batterie 16 kann auch entfallen, wenn das Reifenmodul 3 seine Energie aus dem empfangenen Signal (Aufforderungssignal) entnimmt, wie es beim Transponderprinzip vielfach üblich ist.
Das Reifenmodul 3 kann zusätzlich einen Kinematik-Sensor 17 (Fliehkraftsensor, Beschleunigungssensor) aufweisen, der eine physikalische Größe misst, die nur bei Bewegung, d. h. während der Fahrt zu messen ist. Diese physikalische Größe ist ein Maß für die Drehung oder die Geschwindigkeit des Rades. So kann beispielsweise die bei der Drehung des Rades auftretende Fliehkraft (Zentrifugalkraft) mit Hilfe des Fliehkraftsensors als Kinematik-Sensor 17 gemessen werden.
Alternativ könnte auch der Temperatursensor 10 eine physikalische Größe, und zwar die Temperatur liefern, die ein Maß für die Raddrehzahl ist. Denn aufgrund der Walkarbeit des Reifens 2 erwärmt sich das Reifeninnere. Je schneller und länger gefahren wird, desto wärmer wird die Reifentemperatur.
Die von dem Kinematik-Sensor 17 gemessenen Werte werden dem Mikroprozessor 11 zugeführt. Wenn die Raddrehung über einen vorbestimmten Referenzwert oder Grenzwert (entspricht einem Schwellwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit v₁) liegt, so kann der Mikroprozessor 11 angewiesen werden, einen Zuordnungsmodus einzuschalten. Dadurch wird für eine vorbestimmt Zeitdauer ein Signal ausgesendet, das zumindest eine für den Reifen spezifische Kennung und gegebenenfalls Werte für den Druck und/oder die Temperatur enthält (vgl. Fig. 4).
Der Geschwindigkeitsschwellwert v₁ (beispielsweise 30 km/h) ist dabei so gewählt, dass die Zuordnung Kennung-Radposition sicher während der Fahrt durchgeführt wird. Die vorbestimmt Zeitdauer ist so bemessen, dass während einer oder mehrerer Raddrehungen mehrere Signale ausgesendet werden, die dann bezüglich ihres Intensitätsverlaufes am Empfangsort ausgewertet werden können. Zum Auswerten des Intensitätsverlaufes müssen genügend Messwerte vorliegen, damit der gesamte Verlauf unbeachtet gegebenenfalls vorkommender Ausreißer statisch ausgewertet werden kann.
In der Fig. 3 ist die zentrale Empfangs- und Auswerteeinheit 4 im Einzelnen dargestellt. Die Empfangs- und Auswerteeinheit 4 empfängt die von jeder Reifendruckmessvorrichtung ausgesendeten Signale über eine oder mehrere Empfangsantennen S. Die Empfangsantenne 5 leitet jedes empfangene Signal über einem Empfänger 6 an einen Mikroprozessor 18. Bereits im Empfänger können die Intensitäten oder Feldstärken in Abhängigkeit der Zeit gemessen werden (es werden die Amplituden abhängig von der Zeit gemessen). Die aus dem Signal demodulierten Informationen (wie Kennung) werden dem Mikroprozessor 18 zugeführt. Somit wird zu jedem Intensitätsverlauf dessen zeitliche Verteilung sowie die zugehörige Kennung festgestellt.
Der Mikroprozessor 18 ist mit einem Daten-Speicher 19 verbunden ist. In diesem Speicher 19 können Referenzmuster, Soll- oder Referenzwerte für Reifenfülldruck, Referenztemperatur, Zuordnungen von Kennungen zu Radposition usw. gespeichert sein. Der Speicher 19 kann auch ein dynamischer Speicher sein, bei dem die gespeicherten Werte dynamisch an die neuen Gegebenheiten angepasst werden können. So können die Zuordnungen von Kennungen zu Radpositionen verändert werden, falls aufgrund der Intensitätsverteilung durch Vergleich der typischen Intensitätsverteilung für jedes Rad erkannt werden sollte, dass neue Reifen 2 aufgezogen oder die vorhandenen zwischenzeitlich bei einem Stopp in ihren Radpositionen vertauscht wurden.
Die Auswerteeinheit 4 kann über einen Daten-Bus 20 des Kraftfahrzeugs 1, beispielsweise einem CAN-Bus verbunden sein. Über diesen Bus 20 kann der Mikroprozessor 18 Informationen von anderen Einrichtungen im Kraftfahrzeug 1, wie beispielsweise dem Fahrerassistenzsystem 7 erhalten. Auf diese Weise kann der Mikroprozessor 18 eine Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten, und dann, falls eine Mindestgeschwindigkeit überschritten wird, ein Aufforderungssignal über einen Sender 22 zu jedem Reifenmodul 3 senden, damit dann eine Zuordnung von Kennungen zu Radpositionen ausgelöst werden kann.
Die Auswerteeinheit 4 vergleicht im Zuordnungsmodus z. B. geometrisch die jeweiligen Intensitätsverläufe mit den zu jedem Reifen 2 gespeicherten Referenzmustern. Bei denjenigen Intensitätsverläufen, die mit einem der Referenzmuster zumindest weitestgehend übereinstimmen, wird die dem Intensitätsverlauf zugehörige Kennung der dem jeweiligen Referenzmuster zugeordnete Radposition zugeordnet und zumindest vorübergehend gespeichert.
Somit sind die Zuordnungen Kennungen zu Radpositionen in der Auswerteeinheit 4 bekannt. Im Normalbetrieb (Reifendruckmessung in den Reifen 2) ist dann später beim Empfangen der Druckwerte aufgrund der zusammen mit den Druckwerten versendeten Kennungen bekannt, in welchem Reifen 2 (an welcher Radposition) der jeweils gemessene Druckwert vorliegt. Infolgedessen kann eine Informationen oder Warnmeldung über den Bus 20 an den Fahrer erfolgen, indem die Information in einer Anzeigeeinheit 21 optisch und/oder akustisch angezeigt wird.
Die Anzeigeeinheit 21 ist vorteilhafterweise im Blickfeld des Fahrers angeordnet, beispielsweise in der Instrumententafel.
Die Auswerteeinheit 4 kann einen Sender 22 aufweisen, mit dessen Hilfe Signale über eine Sendeantenne 23 zu den einzelnen Reifenmodulen 3 in den Reifen 2 gesendet werden können (Senden des Aufforderungssignals ggf. zusammen mit Energie für das Reifenmodul 3).
Im Normalbetrieb werden die Fülldruckwerte der einzelnen Reifen 2 zusammen mit der Kennung der Reifen 2 an die Auswerteeinheit 4 gesendet. Diese vergleicht die Werte anhand der Kennung mit dem zu der Kennung und damit zu der Radposition gespeicherten minimal und/oder maximal zugelassenen Druckwerten (Referenz- oder Sollwerten).
Diese Referenzwerte wurden vorab in den Speicher gespeichert und können dynamisch an die gemessenen Werte angepasst werden, falls sich beispielsweise der Reifendruck lediglich infolge einer Umgebungstemperaturerhöhung oder Umgebungsdruckerhöhung erhöht. Somit werden sicher Druckverluste erkannt, die infolge eines defekten Reifens 2 sicherheitskritische Situationen zur Folge haben könnten.
Bei Unterschreiten oder Überschreiten der Referenzdruckwerte wird ein Warnsignal ausgegeben, durch das dem Fahrer die Radposition VL, VR, HL, HR mitgeteilt wird, bei der ein Reifen 2 mit zu niedrigem oder zu hohem Druck vorliegt.
Damit jedes Reifenmodul einer Radposition definiert zugewiesen ist, muss zunächst der Zuordnungsmodus eingeschaltet werden. Dies wird erfindungsgemäß dann gestartet, wenn die Rad- oder Fahrzeuggeschwindigkeit v_Rad/Kfz größer als eine vorgegebene Mindestgeschwindigkeit v₁ (beispielsweise 20 km/h) ist. Danach wird zumindest die Kennung von jedem Reifenmodul 3 zu der Auswerteeinheit 4 gesendet. Zusammen mit der Kennung können auch Druck, Temperatur und/oder die Raddrehzahl (falls sie im Rad gemessen wird) gesendet werden. Dann kann die Lokalisierung (Zuordnung) mit denjenigen Signalen vorgenommen werden, in denen auch die gemessenen Druckwerte übertragen werden.
Die Signale werden mehrfach über eine vorbestimmte Zeitdauer gesendet. Da sich dabei die Räder drehen, ergeben sich zwangsläufig am Empfangsort vom Drehwinkel des jeweiligen Rades abhängige Veränderungen in der empfangene Intensität, die durch eine Änderung der Länge des Übertragungsweges und der damit verbundenen Änderung der Signaldämpfung bedingt ist. Die Intensitätsverläufe aller Laufräder (hier ist das Ersatzrad ausgenommen) sind in den Fig. 5A bis 5H dargestellt.
Die zu jeder Kennung gehörigen, zeitabhängigen Intensitätswerte werden statistisch ausgewertet. Hierzu werden sie mit gespeicherten Referenzmustern verglichen. Zu jeder Radposition ist eine typische Intensitätsverteilung beispielsweise während einer ganzen Radumdrehung gespeichert. Somit können dann zumindest Teile der Intensitätsverläufe mit zumindest Teilen der Referenzmuster verglichen werden. Bei denjenigen Vergleichen, bei denen die größte Korrelation oder die größte Übereinstimmung besteht, wird die empfangene und demodulierte Kennung der mit dem Referenzmuster verbundenen Radposition zugeordnet. Diese Zuordnung muss zumindest einmal während einer Fahrt (solange das Zündung eingeschaltet ist) durchgeführt werden. Um die eingeschaltete Zündung zu erkennen, ist die Auswerteeinheit vorteilhafterweise mit dem Zündschloss 24 verbunden.
Werden dann später Drucksignale mit einer Kennung empfangen, so ist sofort bekannt, von welcher Radposition und damit von welchem Reifenmodul 3 das Drucksignal stammt, da angenommen wird, dass in der Zwischenzeit die Reifen 2 nicht gewechselt wurden.
In den Fig. 5A bis 5H sind paarweise für jede Radposition die gemessene Intensitätsverläufe (Intensität I) in Abhängigkeit von der Radwinkelposition α von 0° bis 400° (Fig. 5A, 5C, 5E bzw. 5G) sowie die Häufigkeit H der Amplituden in Abhängigkeit von der gemessenen Feldstärke U (Fig. 5B, 5D, 5F bzw. 5H) für alle vier Räder (VL = vorne links, VR = vorne rechts, HL = hinten links, HR = hinten rechts) dargestellt.
Wie aus den Fig. 5A bis 5H zu erkennen ist, variieren und streuen die Werte nicht nur aufgrund der Raddrehung und dem damit verbundenen Verändern des Übertragungsweges, sondern auch infolge von Toleranzen der einzelnen Sender 12. Für alle Messungen von Intensitäten ist jedoch gemeinsam, dass die gemessenen Intensitäten eines einzelnen Reifenmoduls 3 eine typische, für die jeweilige Radposition charakteristischen Verlauf abhängig von der Radwinkelposition α aufweist. Dies gilt es dann durch Vergleich mit den Referenzmuster einer Radposition zuzuordnen.
Die Intensitätswerte liegen in typischen Mustern vor, die durch die Raddrehung bedingt sind (Drehung des Senders des Reifenmoduls 3 um die Radachse, aufgrund der nicht koaxialen Anbringung des Radmoduls am Reifen 2). Durch Vergleich mit den typischen Referenzmustern kann nun herausgefunden werden, von welchem Rad (Radposition) das gerade empfangene Signal mit der darin enthaltenen Kennung stammt. Somit kann dann der Kennung eine Radposition fest zugeordnet werden, die solange Gültigkeit besitzt, wie die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet ist oder solange sich das Fahrzeug bewegt. Denn erst beim Stillstand des Fahrzeugs 1 ist ein Reifenwechsel möglich, wodurch dann beim neuen Anfahren des Fahrzeugs erneut eine Zuordnung von Kennungen zu Radpositionen stattfinden muss (oder eine Überprüfung, ob die bisherige Zuordnung noch gültig ist), bevor der Normalbetrieb eingenommen wird. Ansonsten wäre eine Zuordnung von Kennungen zu Radpositionen nicht sicher, da beim Stillstand ein Reifenwechsel stattgefunden haben könnte.
Im Normalbetrieb können die Radmodule 3 intermittierend Drucksignale mit einem zeitlichen Abstand aussenden, der beispielsweise durch die Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegeben ist. So kann bei kleiner Fahrzeuggeschwindigkeit der Zeitabstand größer sein (geringere Gefahr einer durch einen geringen Luftdruck bedingten sicherheitskritischen Fahrsituation) und bei höherer Geschwindigkeit kann der Zeitabstand kleiner sein.
Zum Vergleich der Intensitätsverläufe mit den Referenzmustern können statistische Verfahren herangezogen werden. So kann in einem einfachen, jedoch noch relativ unsicheren Vergleich der absolute Mittelwert der gemessenen Amplituden mit dem Mittelwert der gespeicherten Referenzmuster verglichen werden. Dies führt dann zum Erfolg, wenn die Mittelwerte der verschiedenen Intensitätsverläufe (und damit auch der Referenzmuster) eindeutig unterschiedlich sind. Es können auch Standardabweichungen und ähnliche, statistische Größen zum Vergleich herangezogen werden. Ebenso ist es möglich die Häufigkeit (z. B. Fig. 5B) bestimmter Amplituden festzustellen und mit den Referenzmustern zu vergleichen. Auch aus der für ein Rad typischen Häufigkeitsverteilung kann eine Aussage über die jeweilige Radposition gemacht werden. Es kann auch der Unterschied zwischen dem größten und dem kleinsten gemessen Intensitätswert im Vergleich beispielsweise zum Mittelwert als Vergleichskriterium verwendet werden.
Zweideutigkeiten (eine Kennung als zu zwei möglichen Radpositionen gehörig zu erkennen) sollten vermieden werden, außer es wird ein weiteres Kriterium betrachtet, durch das beispielsweise die linken und die rechten Räder oder die vorderen und die hinteren Räder unterschieden werden können. Dann würde es ausreichen, durch die Vergleiche nur zwischen Vorderrädern und den Hinterrädern bzw. links und rechts zu unterscheiden.
Die asymmetrische Anordnung der Empfangsantenne bedeutet, dass die mittleren Übertragungswege zwischen Sender und Antenne (Distanz oder Abstand zwischen Radachsen und Antenne) deutlich unterschiedlich und zwar von allen vier Laufrädern sind.
Bei den Messergebnissen nach den Fig. 5A bis 5H wurden die erfassten Amplituden/Feldstärken von einer Empfangsantenne 5 empfangen, die am nächsten zu dem hinteren linken Rad (HL) angeordnet ist, da von dort die größte Amplitude überhaupt empfangen wird.

Claims

1. Verfahren zum Zuordnen von Reifenmodulen (3) zu Radpositionen eines Reifendrucküberwachungssystems für ein Kraftfahrzeug (1), wobei jedes Reifenmodul (3) zumindest einen Drucksensor (9) und einen Sender aufweist, der ein Signal zu einem fahrzeugseitigen Empfänger mit angeschlossener Auswerteeinheit (4) aussendet, in der die Signale ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet,

- dass eine Zuordnung dann durch einen Sensor ausgelöst wird, wenn die Fahrzeug- oder Radgeschwindigkeit (v_Rad/Kfz) über einem Referenzwert (v₁) liegt,

- dass danach jedes Reifenmodul (3) mehrere Signale über einen vorgegebene Zeitdauer zusammen mit einer Reifen (2) spezifischen Kennung aussendet,

- dass die Signale, die aufgrund der Raddrehung einen von der Zeit abhängigen Intensitätsverlauf (I) ergeben, von einem Empfänger empfangen werden, die jeweiligen Intensitäten erfasst sowie die Kennung daraus entnommen werden, und

- dass die von dem Empfänger empfangenen Intensitätsverläufe mit Referenzmustern verglichen werden, wobei für jede Radposition (VL, VR, HL, HR) jeweils ein Referenzmuster gespeichert ist, und bei zumindest weitgehender Übereinstimmung die Zuordnung zu den Intensitätsverläufen zugeordneten Kennungen zu den Radpositionen vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Signalen in den Reifen (2) gemessene Druckwerte und/oder jeweils eine für jeden Reifen (2) spezifische Kennung enthalten ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeug- oder Radgeschwindigkeit (v_Rad/Kfz) in jedem Rad durch einen Sensor (17) gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Information zur Fahrzeug- oder Radgeschwindigkeit (v_Rad/Kfz) die ohnehin im Kraftfahrzeug (1) verfügbare Geschwindigkeitsinformation verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Signalen ein die Raddrehung charakterisierender Wert und/oder ein in dem Reifen (2) gemessener Temperaturwert enthalten ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auswertung der empfangenen Signale statistische Methoden verwendet werden.

7. Vorrichtung zum Überwachen des Reifendrucks von Reifen (2) eines Kraftfahrzeugs (1), die aufweist:

- ein Reifenmodul (3) mit zumindest einem Drucksensor (9) und einem Sender (12) mit Sendeantenne (13),

- zumindest einem fahrzeugseitigen Empfänger (6), dessen Empfangsantenne (5) asymmetrisch zu den Radpositionen angeordnet ist,

- einem Sensor (8, 17), der Radbeschleunigung, Radgeschwindigkeit oder Fahrzeuggeschwindigkeit misst und der bei Überschreiten über einen Referenzwert ein Auslösesignal zum Senden von Signalen von den reifenseitigen Sendern (12) zu dem fahrzeugseitigen Empfänger (6) über eine vorbestimmte Zeitdauer veranlasst.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (17) ein Beschleunigungssensor ist und je ein Beschleunigungssensor (17) in jedem Reifenmodul (3) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (12) Teil eines Transponders ist, der nach Empfang eines Anforderungssignals, das von einem fahrzeugseitigen Sender (22) ausgesendet wird, ein oder mehrere Signale zu dem fahrzeugseitigen Empfänger (6) zurücksendet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) ein ohnehin im Kraftfahrzeug (1) verwendeter Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssensor ist, wobei das Anforderungssignal für jedes Reifenmodul (3) dann erzeugt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (v_Rad/Kfz) über dem Referenzwert (v₁) liegt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Empfangsantennen (5) im Kraftfahrzeug (1) verteilt und asymmetrisch zu den Radpositionen angeordnet sind, die die Signale der Reifenmodule (3) empfangen, wobei alle Empfangsantennen (5) mit einer zentralen Auswerteeinheit (4) verbunden sind.