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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines
Reifendruckverlustes in einem Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff
von Anspruch 1.
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In Kraftfahrzeugen, die mit einem elektronischen System zur
Bremsdruckregelung oder zur Regelung der Fahrdynamik (ABS,
ASR, ESP etc.) ausgestattet sind, wird die
Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugräder durch Raddrehzahlsensoren
aufgenommen. Es ist bekanntermaßen möglich, einen auftretenden
Druckverlust in einem Reifen durch eine genaue Analyse der
Radgeschwindigkeitsdaten festzustellen, da sich bei
gleichbleibender Fahrzeuggeschwindigkeit im Falle eines
Reifendruckverlustes die Winkelgeschwindigkeit des defekten Rades
geringfügig erhöht.
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Aus der WO 01/56815 ist ein drucksensorloses
Druckverlusterkennungsverfahren bekannt, bei dem zur Druckverlusterkennung
auf Basis von Raddrehzahlinformationen zunächst
Referenzwerte aus unterschiedlichen Radpaarungen gebildet werden. Unter
anderem werden Referenzwerte Ref der diagonalen Räder, z. B.
vorne links (VL) und hinten rechts (HR) bzw. vorne rechts
(VR) und hinten links (HL), gebildet. Die ermittelten Werte
werden zunächst in einer Lernphase eingelernt. Mit Hilfe der
eingelernten Referenzwerte werden dann obere und untere
Schwellenwerte gebildet. In der sich an die Lernphase
anschließenden Vergleichsphase wird ein Druckverlust daran
erkannt, dass ein Vergleich mit den gebildeten Schwellenwerten
durchgeführt wird. Verlässt der aktuelle Referenzwert einen
durch die Schwellenwerte festgelegten Toleranzbereich, so
liegt mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zumindest ein
vorläufiger Druckverlust vor, welcher. Es ist außerdem
bekannt, das Verfahren sinnvoll sind, die einen vorläufig
erkannten Druckverlust durch Auswertung weiterer vorhandener
Parameter als einen tatsächlichen Druckverlust absichern.
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Die Erfassung der Radgeschwindigkeit über die Drehzahl
mittels Raddrehzahlsensoren setzt voraus, dass der dynamische
Abrollumfang des jeweiligen Rades der Auswerteeinrichtung,
z. B. dem ABS-Steuergerät, bekannt ist. Dieser wird durch
die Auswerteeinrichtung normalerweise indirekt ermittelt, z. B.
durch das weiter oben beschriebene Lernverfahren.
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Die Erfindung setzt sich zum Ziel, dass zuvor beschriebene
Verfahren zur Erkennung eines Reifendruckverlusts weiter zu
verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1
gelöst.
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Es hat sich gezeigt, dass der momentabhängige dynamische
Abrollumfang unter anderem von der Reifenbeschaffenheit, das
heißt insbesondere vom Reifentyp (Fabrikat,
Sommer-/Winterreifen etc.) oder vom Umfang und der Art der
Beanspruchung im Betrieb des Reifens (Einlaufen, Verschleiß
etc.), abhängig ist.
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Gemäß der Erfindung erfolgt das Einlernen von Referenzwerten
in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Dies bietet
unter anderem den Vorteil, dass der Effekt von auf das Rad
einwirkenden Drehmomenten mitberücksichtigt werden kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der mögliche
Geschwindigkeitsbereich eines Kraftfahrzeugs, z. B. bei einem PKW von 0
bis 250 km/h, in mehrere Geschwindigkeitsintervalle i
eingeteilt wird, z. B. in i = 1 bis 7 Intervalle, welche besonders
bevorzugt gleich lang sind. Für jedes Intervall i wird dann
ein Referenzwert Refi Lern gebildet. Durch Hinzufügen eines
Toleranzbereichs ergibt sich dann für jeden Referenzwert ein
zulässiges Toleranzband (sie Band 3 in Fig. 1) mit einer
oberen Schwelle 1 und einer unteren Schwelle 2. Wird das
Toleranzband durch den jeweiligen, dem Band zugeordneten
Referenzwert verlassen, liegt ein vorläufiger oder endgültiger
Druckverlust vor.
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Die für verschiedene Geschwindigkeitsintervalle eingelernten
Referenzwerte Refi Lern Refi Lern weisen insbesondere dann eine
Geschwindigkeitsabhängigkeit auf, wenn mindestens ein in der
DDS-Betrachtung berücksichtigter Reifen ein momentabhängiges
Abrollverhalten aufweist, welches vom momententsprechenden
Verhalten der übrigen an das Kraftfahrzeug montierten Räder
abweicht. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn am
Fahrzeug drei Sommerreifen und ein Winterreifen montiert sind.
Im allgemeinen ist die Kurve Refi Lern(v), welche die
Geschwindigkeitsabhängikeit wiedergibt, nicht streng linear, sondern
besitzt die Form einer ansteigende treppenförmige Kurve,
welche mehr oder weniger stark vom linearen Verlauf
abweicht. Durch diese Abweichung können sich auf Grund der
Geschwindigkeitsintervalle unterschiedliche Stufenabstände
ergeben.
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Bevorzugt werden die Referenzwerte aus diagonalen
Radpaarungen gewonnen. Die Referenzwerte können insbesondere
gefiltert bzw. gemittelt sein.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
Räder mit vom idealisierten Verhalten abweichendem Verlauf
lokalisiert und die Druckverlusterkennung wird unter
Berücksichtigung dieser zusätzlichen Information in geeigneter
Weise modifiziert. Insbesondere wird im Algorithmus zur
Druckverlusterkennung ein Statuswert, z. B. eine Variable
"WORN" oder ein Statusbit etc. gesetzt, welche die beiden
Zustände "Unterschied in der Reifenbeschaffenheit" oder
"kein Unterschied in der Reifenbeschaffenheit" einnehmen
kann.
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Räder, die vom idealisierten Verhalten abweichen, werden
nach einer bevorzugten Ausführungsform dadurch erkannt, dass
die eingelernten Referenzwerte bzw. Grenzwerte in
Fahrzuständen mit einem an den angetriebenen Rädern anliegenden
Drehmoment mit den entsprechenden Referenzwerten in
freirollenden Fahrzuständen verglichen werden (kein
Antriebsmoment). Dieser Vergleich erfolgt insbesondere bei hohen
Geschwindigkeiten. Besonders bevorzugt wird der Statuswert
"WORN" genau dann gesetzt, wenn die vorstehend beschriebene
Differenz einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden
Räder, die vom idealisierten Verhalten abweichen, dadurch
erkannt, dass die Größe der Abweichung von eingelernten
Referenzwerten zwischen verschiedenen
Geschwindigkeitsintervallen, insbesondere von zwei unmittelbar
nebeneinanderliegenden Intervallen, miteinander verglichen werden.
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Insbesondere wird dabei folgender Zusammenhang
zugrundegelegt:
|Refn Lern - Refk Lern| < |Delta.(n-k)|
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Dabei ist:
n ein Wert für ein Intervall im Bereich zwischen 0 und dem
Höchstwert für die Geschwindigkeitsintervalle,
k ein Wert für ein Intervall zwischen n+1 und dem Höchstwert
für die Intervalle und
Delta eine vorgegebene zulässige Differenz zwischen zwei
benachbarten Geschwindigkeitsintervallen.
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Besonders bevorzugt werden in der vorstehenden Formel nach
dem Verfahren der Erfindung alle möglichen Kombinationen von
n und k zur Auswertung herangezogen. Es erfolgt demzufolge
ein Vergleich von jedem Intervall mit jedem anderen
Intervall. Es werden hierzu mindestens zwei Referenzwerte
berücksichtigt, die aus unterschiedlichen Radpaarungen, wie
Seitenverhältnisse, Achsenverhältnisse und
Diagonalenverhältnisse, ermittelt wurden. Diese können dann so ausgewertet
werden, dass erkannt wird, an welcher der Achsen die
unterschiedlichen Reifen vorliegen. Wenn insbesondere eine
Kombination n, k von Intervallen die obige Formel erfüllt, wird
der Statuswert "WORN" auf den Zustand "Unterschied in der
Reifenbeschaffenheit" gesetzt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird der Statuswert
"WORN" auf den Zustand "kein Unterschied in der
Reifenbeschaffenheit" zurückgesetzt, wenn das Lernverfahren des DDS,
insbesondere durch Drücken der Reset-Taste, neu gestartet
wird.
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Eine Modifikation des Druckverlusterkennungsverfahrens
erfolgt bevorzugt durch eine Verbreiterung des
Erkennungsbandes zumindest im Bereich der in Betracht kommenden
Intervalle i oder durch Abschaltung des gesamten
Druckverlusterkennungssystems oder durch Abschaltung von Teilen dieses
Systems oder durch Einschränkung des Bereichs der zulässigen
Radmomente für den Statuswert "WORN".
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Abweichungen vom linearen Verlauf der Schwellen treten
bevorzugt bei folgenden Radpaarungen auf:
- - Ein abgefahrener und ein neuer Reifen auf der
angetriebenen Achse,
- - ein weicher Reifen und ein harter Reifen an der
angetriebenen Achse,
- - Reifen mit einer großen Abhängigkeit des dynamischen
Abrollumfangs von der Geschwindigkeit und/oder vom Drehmoment
(z. B. runderneuerte Reifen).
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens wird das Einlernen unterbrochen, wenn ein Druckverlust
während des Einlernens, z. B. durch einen Druckverlust-
Zähler, welcher größer als Null ist, erkannt wird.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens wird ein weiterer Statuswert "SUS" auf den logischen
Wert "1" gesetzt, wenn ein aktueller Referenzwert in der
Nähe einer Intervallflanke liegt, z. B. bei 80% der
Flankenbreite. Wenn der Statuswert "SUS" auf "1" gesetzt ist und
sich zum Zwecke des Lernens eines neuen Refi Lern-Wertes in
ein neues Intervall bewegt wird, wird der Statuswert "WORN"
auf "kein Unterschied in der Reifenbeschaffenheit" gesetzt.
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Neben der zuvor beschriebenen Erkennung einer
unterschiedlichen Reifenbeschaffenheit mit einem Referenzwert, der
beispielsweise aus einem Diagonalenverhältnis (vorne links -
hinten rechts oder vorne rechts - hinten links) gebildet
ist, kann die Erkennung zusätzlich verbessert werden, wenn,
was bevorzugt ist, mindestens zwei Referenzwerte
berücksichtigt werden, die aus unterschiedlichen Radpaarungen, wie
Seitenverhältnisse, Achsenverhältnisse und
Diagonalenverhältnisse, ermittelt wurden. Besonders bevorzugt wird zur
Erkennung ein Diagonalenverhältnis zusammen mit einem
Achsenverhältnis gemeinsam betrachtet.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den
Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
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Es zeigen
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Fig. 1 ein Diagramm, in dem eingelernte Referenzwerte der
diagonalen Radpaare für unterschiedlich
abgefahrene Reifen bzw. für Reifen mit unterschiedlicher
Härte, welche an der Antriebsachse montiert sind,
über die Geschwindigkeit aufgetragen sind,
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Fig. 2 ein weiteres Diagramm mit eingelernten
Referenzwerten,
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Fig. 3 ein weiteres Diagramm mit eingelernten
Referenzwerten mit nicht gleichmäßig hohen Stufen, und
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Fig. 4 ein Diagramm, welches die Lage der Schwellen
darstellt, nach dem der zulässige Bereich der
Druckverlusterkennung erweitert wurde.
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In Fig. 1 ist das Prinzip der Druckverlusterkennung während
der Vergleichsphase nach dem Einlernen von
geschwindigkeitsabhängigen Schwellen 1, 2 dargestellt. Wenn der Schlupf der
Reifen an der Antriebsachse auf Grund des anliegenden
Moments unterschiedlich ist, steigt der jeweils pro Intervall
eingelernte Wert Refi Lern (Bezugszeichen 4) bei steigendem
Moment und damit auch bei steigender Geschwindigkeit an. Die
Geschwindigkeit ist auf der Abszisse aufgetragen. Durch das
Einlernen von Referenzwerten 4 jeweils individuell für ein
Geschwindigkeitsintervall i ergibt sich ein treppenförmiger
Verlauf der oberen 1 und unteren Druckerkennungsschwellen 2.
Die Grenzen zwischen zwei Geschwindigkeitsintervallen liegen
im Beispiel von Fig. 1 genau zwischen zwei Referenzwerten.
Die Treppenform der Schwellen 1 und 2 kommt dadurch
zustande, dass für jedes Geschwindigkeitsintervall ein oberer und
unterer Grenzwert 9, 10 gebildet wird, welcher durch
Addition bzw. Subtraktion einer geeigneten Zahl von dem
Referenzwert im Mittelpunkt des jeweiligen Intervalls entsteht. Die
Punkte 4 sind beispielhafte Referenzwerte, welche in der
Vergleichsphase gebildet wurden.
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In Fig. 2 befindet sich der aktuell gebildete Referenzwert
5, der bei einer bestimmten momentanen
Fahrzeuggeschwindigkeit v gebildet wurde, in der Nähe der unteren
Druckerkennungsschwelle 2 und gleichzeitig in der Nähe eines Übergangs
zwischen zwei Geschwindigkeitsintervallen. Aufgrund der
Treppenform der Schwellen 1 und 2 liegt der aktuelle
Referenzwert 5 im Randbereich der Intervalle i (bzw. in der Nähe
der Flanken 6 und 6') näher an den Grenzen 1 und 2 als im
inneren Bereich der Intervalle i. Da eine
Druckverlusterkennung bei Austritt des aktuellen Referenzwertes aus
Bereich 3 erkannt wird (zu positiven oder zu negativen
Referenzwerten hin), ist die Druckverlusterkennung im Bereich
der Sprünge 6 empfindlicher, so dass an diesem Punkt
nachteilhafterweise die Wahrscheinlichkeit einer Fehlwarnung
besonders hoch ist. Noch geringer ist der Abstand zu Flanke
6', wenn ein Grenzwertintervall bei einer Geschwindigkeit
(bei Punkt 5') gelernt wurde, welche innerhalb und am
rechten Rand von Intervall 4 liegt, und der aktuelle
Referenzwert 5 am linken Rand dieses Intervalls liegt.
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Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eingelernte Werte von Refi Lern,
welche zwischen Intervall 4 und 5 eine größere Stufe 7, 7'
aufweisen. Auch hier können aktuelle Referenzwerte, welche
zum Beispiel im Bereich 8 liegen, unerwünscht nahe an den
Grenzen 1 und 2 liegen, wodurch die Empfindlichkeit des
Reifendruckverlusterkennungsverfahrens in bestimmten
Geschwindigkeitsteilbereichen zu hoch werden kann.
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In Fig. 4 ist ein den Fig. 1 bis 3 entsprechender Graph
dargestellt. Im Gegensatz zu den vorhergehend beschriebenen
Figuren wurde der Bereich zwischen den Erkennungsschwellen
11 und 12 erweitert. Zum besseren Vergleich ist ein Teil der
ursprünglichen Schwellen mit 1' und 2' bezeichnet. Hierdurch
wird die unerwünscht hohe Empfindlichkeit des
Druckverlusterkennungssystems, wie sie in den Beispielen der Fig. 1
bis 3 vorliegt, wirksam verringert.
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Zur Verbesserung der Erkennung eines Reifens mit einem
abweichendem Abrollumfang können zusätzlich weitere
Referenzwerte
gebildet werden, wobei Ti eine Zeitdifferenz ist, die am
Ausgang eines üblichen Raddrehzahlsensors als Maß für die
Winkelgeschwindigkeit gemessen wird. Wenn alle Reifen ähnliche
Abrolleigenschaften haben, so weisen die Variablen Refvorne
und Refhinten Werte in der Nähe von Null auf. Weichen die
Werte um mehr als einen bestimmten Betrag von Null ab, liegt
mit gewisser Wahrscheinlichkeit eine unterschiedliche
Reifenbeschaffenheit vor. Es ist dabei zweckmäßig, durch
Auswertung weiterer Referenzwerte festzustellen, an welcher
Radposition sich ein Reifen mit einer Abweichung des hier
betrachteten Abrollverhaltens befindet.