DE10343247B4 - Verfahren zur Erkennung einer μ-Split-Situation - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Erkennung einer μ-Split-Situation zur verbesserten Erkennung eines Reifendruckverlustes in einem indirekten Reifendrucküberwachungssystem (DDS), welches auf Raddrehzahlinformationen basiert, wobei eine Berücksichtigung des Fahrbahnreibwerts der rechten und linken Fahrzeugseite oder des an jedem Rad vorliegenden Reibwertes vorgenommen wird, in dem der Einfluss des Schlupfes in Abhängigkeit vom Radmoment, insbesondere Antriebsmoment, an den angetriebenen Rädern berücksichtigt wird, wobei – ein Vergleich einer aktuell ermittelten Kenngröße, die aus Raddrehzahlinformationen ermittelt wird, mit einer eingelernten Kenngröße, die aus Raddrehzahlinformationen ermittelt wurde, durchgeführt wird, wobei die Abweichung der eingelernten Kenngröße von der aktuell ermittelten Kenngröße berücksichtigt wird, und – jeweils eine erste eingelernte Kenngröße für Räder mit Traktion (Antriebsfall oder Verzögerungsfall, bei vorhandenem Mindestradmoment) Delta_VT_REF und mindestens eine weitere eingelernte Kenngröße mit einer von der ersten Kenngröße verschiedenen Traktion (auch ohne Traktion, z. B. auf Basis freirollender Räder) Delta_VF_Ref, berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuell zur Reifendruckverlusterkennung ermittelten Kenngrößen und/oder die eingelernten Kenngrößen zur Beseitigung des Reibwerteinflusses in einer μ-Split-Situation korrigiert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer μ-Split-Situation zur verbesserten Erkennung eines Reifendruckverlustes in einem indirekten Reifendrucküberwachungssystem (DDS) gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Ein indirekt messendes Verfahren zur Druckbestimmung eines Reifens wird in der WO 01/87647 A1 beschrieben, wobei aus einem Reibungsmodell die relativen Unterschiede der Radradien des linken Vorderrads zum linken Hinterrad sowie des rechten Vorderrads zum rechten Hinterrad berechnet werden, um auftretende Ereignisses wie Kurvenfahrt, Beschleunigung, Antriebsmoment und Reibungseffekte zu kompensieren. Weiterhin werden die relativen Unterschiede der Radradien des linken Vorderrads zum rechten Vorderrad sowie des linken Hinterrads zum rechten Hinterrad betrachtet. Übersteigt einer der relativen Radradien-Unterschiede betragsmäßig einen vorgegebenen Grenzwert, so wird auf einen Druckverlust erkannt.
  • Zur Ermittlung eines Fülldruckverlustes in einem Reifen an einer angetriebenen Achse eines Kraftfahrzeugs werden in der DE 44 00 913 A1 die Umdrehungsgeschwindigkeiten der Räder gemessen und daraus Schlupfwerte für die angetriebenen Räder berechnet, Radantriebskräfte bestimmt und Radantriebskraftwerte mit zugehörigen ermittelten Schlupfwerten in Relation gesetzt, um anhand der Steigung der so ermittelten Kennlinie einen Fülldruckabfall zu erkennen.
  • Aus der US 5 569 848 A ist ein Verfahren zur indirekten Reifendrucküberwachung bekannt, bei welchem zur Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen der Reifen, Unterschieden zwischen angetriebenen und nicht-angetriebenen Rädern, Reifengröße und Reifentyp für jedes Rad ein radindividueller Kalibrierungsfaktor für die gemessenen Raddrehzahlwerte aus gemessenen Radrehzahlen bestimmt wird.
  • In der nachveröffentlichten DE 102 14 455 A1 wird ein Verfahren zur indirekten Überwachung eines Reifenzustandes eines Fahrzeugs offenbart, bei welchem eine Fehlererkennung in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des vom Fahrzeug befahrenen Untergrunds geschieht. Die Überwachung findet in wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Überwachungsmodi statt, wobei jeweils ein eigener Kalibrierdatensatz als Referenzdatensatz verwendet wird. Zur Beschreibung der Beschaffenheit des Untergrunds, z. B. asphaltierte Straße oder Geländefahrt, wird ein die Kraftübertragung zwischen den Rädern und dem Untergrund repräsentierendes Signal herangezogen. Um kurzfristige Störungen bzw. kurzfristige Änderungen in der Beschaffenheit des Untergrundes auszugleichen, geschieht die Signalbildung über eine zeitliche Mittelung.
  • Aus der Deutschen Patentanmeldung DE 100 58 140 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung eines Reifendruckverlustes in Kraftfahrzeugen (DDS) bekannt, welches es ermöglicht, einen Reifendruckverlust auch ohne Drucksensoren alleine durch Auswerten der Radgeschwindigkeiten, welche ohnehin durch ABS-Raddrehzahlsensoren erfasst werden, festzustellen. Es ist weiterhin bekannt, dass die durch recht aufwendige Algorithmen ausgewerteten Veränderungen der Radgeschwindigkeiten durch Druckverlust nicht nur in besonders geeigneten Fahrsituation, wie eine nichtangetriebene Geradeausfahrt, bestimmt werden können, sondern auch in nichtidealen Fahrsituationen, wie Kurven oder im Falle der beschleunigten Fahrt. Es ist außerdem bekannt, dass unterschiedliche Reibwerte auf der linken und rechten Fahrzeugseite (”μ-Split”-Situation) die Erkennung beeinflussen. In bekannten Verfahren zur Erkennung von Reifendruckverlusten wurde bisher in einer ”μ-Split”-Situation die Erkennung unterdrückt, so dass Fehlwarnungen durch falsche Interpretation der Raddrehzahlinformation möglichst ausgeschlossen werden.
  • Daher ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, welches das bekannte indirekte Reifendrucküberwachungssystem (DDS) dahingehend verbessert, dass ein Reifendruckverlust auch bei ”μ-Split”-Situationen sicher erkannt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
  • Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen hervor.
  • Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Erkennung einer ”μ-Split”-Situation und eine von der Fahrsituation abhängige Korrektur der zur Druckerkennung verwendeten Algorithmen. Hierdurch werden Fehlwarnungen vermieden und gleichzeitig wird die Verfügbarkeit des indirekten Reifendrucküberwachungssystems (DDS) aufrechterhalten.
  • Das indirekte Reifendrucküberwachungssystem (DDS) nutzt die beim Reifendruckverlust auftretende Änderung des Radabrollumfangs und den damit verbundenen Anstieg der Raddrehzahl, oder einen anderen Wert der das Raddrehverhalten repräsentiert für die Erkennung des Reifendruckverlustes. In einer „μ-Split”-Situation zeigt aber das auf der Niedrigreibwertsseite laufende angetriebene Rad einen größeren Antriebsschlupf wie das Rad auf der Hochreibwertseite. Eine solche Situation kann durch das indirekte Reifendrucküberwachungssystem (DDS) fehlerhaft als Reifendruckverlust erkannt werden und somit zu einer Fehlwarnung führen. Die bekannten Verfahren, um „μ-Split” zu erkennen, zeigen eine nur eingeschränkte Erkennungssicherheit auf „μ-Split”-Fahrbahnen und Fehlerkennungen (von „μ-Split”-Situationen) auf nicht „μ-Split”-Fahrbahnen. Aus diesem Grund sind im indirekten Reifendrucküberwachungssystem (DDS) zusätzliche Maßnahmen implementiert, welche die Fehlwarnungsgefahr verkleinern, aber die Verfügbarkeit des Systems besonders unter Winterbedingungen minimiert. Die „μ-Split”-Erkennung wurde bisher nur dazu benutzt das indirekte Reifendrucküberwachungssystem (DDS) abzuschalten, wodurch eine Reifendruckverlusterkennung temporär unterbunden werden kann. Es ist jedoch erforderlich, ein Verfahren zu entwickeln, das sowohl für die heckgetriebenen als auch frontgetriebenen Fahrzeuge benutzt werden kann und eine Erkennung des Reifendruckverlustes auch auf „μ-Split”-Fahrbahnen ermöglicht.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur „μ-Split”-Erkennung zu entwickeln, welches eine hohe Erkennungssicherheit aufzeigt und den Anforderungen des indirekten Reifendrucküberwachungssystems (DDS) bzgl. der Signalgenauigkeit Rechnung trägt.
  • Es ist bekannt, dass zur Erzeugung einer Kraft stets eine Differenzgeschwindigkeit zwischen Radaufstandsfläche und Straße notwendig ist. Das heißt, dass angetriebene Räder immer einen Schlupf aufweisen. Freirollende Räder weisen dagegen praktisch keinen Schlupf auf. In einer „μ-Split”-Situation, wenn die Fahrbahn auf der linken und rechten Seite des Fahrzeuges unterschiedliche Kraftschlussbeiwerte hat, ist der Schlupf auf der linken und rechten Seite unterschiedlich. Das bedeutet, dass linkes und rechtes Rad im angetriebenen Modus (bei Traktion) unterschiedliche Geschwindigkeiten aufzeigen. Im Freirollmodus, falls es keine Reifendruckänderungen gibt (und die Räder ideal gleiche Abrollumfänge haben) müssen bei der Geradeausfahrt die Radgeschwindigkeiten links und rechts gleich sein. Auf dieser Basis kann eine Erkennung der Situation „μ-Split” erfolgen. Aufgrund von z. B. Herstellungstoleranzen sind Reifen immer mehr oder weniger unterschiedlich. Aus diesem Grund ist es notwendig zuerst die Differenzen zwischen den Radgeschwindigkeiten auf der angetriebenen Achse zu messen und die Referenzen für die Differenzen für diese Werte sowohl bei Traktion als auch im Freirollmodus einzulernen. Bei Traktion werden diese Referenzen im Allgemeinem für jeden Geschwindigkeitsbereich, abhängig vom Drehmoment eingelernt. Im Lernprozess wird eine ausreichende statistische Verarbeitung benutzt, um die Referenzwerte sicher zu bestimmen. Ein Verfahren zum Lernen ist in der Patentanmeldung DE 100 58 140 A1 beschrieben. In dieser Patentanmeldung ist weiterhin beschrieben, wie sich Reifendruckkenngrößen DIAG durch Kreuzrelationen (Vergleich von Raddrehzahlinformationen) bilden lassen.
  • Zum Erkennen einer „μ-Split”-Situation werden aktuelle Kenngrößen gebildet und mit eingelernten Kenngrößen (Referenzen) verglichen.
  • Je größer in einer Situation „μ-Split” das Drehmoment wird, desto größer werden die Unterschiede zwischen Radgeschwindigkeiten auf der angetriebenen Achse, bzw. Beträge von Differenzen zwischen Referenzen und gemessenen Werten. Die Radgeschwindigkeiten werden hierbei bevorzugt aus dem Raddrehverhalten der Räder hergeleitet. In Fahrzeugen mit bereits vorhandenen Radsensoren, welche das Raddrehverhalten wie z. B. Umlaufzeit, Umlaufgeschwindigkeit etc. erfassen, kann die Fahrzeuggeschwindigkeit aus den erfassten Werten auf an sich bekannte Weise bestimmt werden. Falls eine solche Abhängigkeit vom Drehmoment deutlich wird, bzw. die Vergrößerung der Beträge von Differenzen die empirisch festgelegten Schwellen überschreitet, dann wird die Situation als „μ-Split” erkannt.
  • Diese Erkennung detektiert ebenfalls Schlupfunterschiede, die durch signifikante Radlastunterschiede (z. B. Kurvenfahrt oder Beladung) oder durch Reifenabnutzung entstehen, wobei insgesamt solche Effekte eine Rolle spielen, die zu Schlupfunterschieden zwischen den Rädern führen. Dies ist dann zwar keine „μ-Split”-Situation, aber es treten ebenfalls Radmuster auf, die zu einer Fehlwarnung führen können. Somit ist auch hier eine Erkennung erwünscht und verbessert die Systemfunktion. Die vorstehend genannten Effekte werden der Einfachheit halber unter dem Begriff ”μ-Split” zusammengefasst. Bei einem Reifendruckverlust wird aber umgekehrt die Vergrößerung des Drehmoments zu einer Verkleinerung der oben genannten Differenzen führen. Diese Betrachtung der „μ-Split”-Situation nutzt den Effekt, dass bei zunehmender Last Geschwindigkeitsunterschiede durch einen Reifendruckverlust kleiner werden, der Antriebsschlupf sich aber vergrößert.
  • Es ist vorteilhafterweise nicht mehr notwendig, die Datenverarbeitung einer laufenden Reifendruckverlusterkennung in einer „μ-Split”-Situation zu unterbrechen.
  • Nach der Erfindung ist bevorzugt eine Korrektur der Kenngrößen des indirekten Reifendrucküberwachungssystems (z. B. Korrektur von DIAG im Modul DDS) möglich, weil die Änderung der DDS-Kenngröße von oben genannten Differenzen verursacht wurde. Es ist auch möglich einen Reifendruckverlust im Freirollmodus zu erkennen.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Verfahrenschritte zur „μ-Split”-Erkennung beschrieben:
    • 1. Bilden von Mittelwerten aus den Differenzen zwischen Radgeschwindigkeiten auf einer angetriebenen Achse, insbesondere Bilden von Mittelwerten für die Werte Delta_VT und Delta_VF.
    • 2. Lernen der Referenzen abhängig von Drehmomenten und Geschwindigkeiten, insbesondere Lernen der Referenzen Delta_VT_Ref abhängig von Drehmomenten und Geschwindigkeiten (inklusiv Referenzen Delta_VF_Ref abhängig von Geschwindigkeiten).
    • 3. Beim Erkennen werden die Unterschiede zwischen Referenzen und Messwerten betrachtet, insbesondere erfolgt eine Betrachtung der Werte Delta_VT_Korr und Delta_T2T1_Korr.
    • 4. Falls der Unterschied zwischen der aktuell ermittelten Kenngröße und der eingelernten Kenngröße bei anwachsendem Radmoment stärker wächst, als dies normalerweise der Fall ist, liegt eine ”μ-Split”-Situation vor. Diese Erkennung wird insbesondere von einem geeigneten, empirisch ermittelbaren, Schwellenwert abhängig gemacht. Das heißt, falls zum Beispiel die weiter unten beschriebenen Bedingungen der Formeln (18) erfüllt sind, ist dies der Fall.
    • 5. In einer ”μ-Split”-Situation müssen DIAG-Werte, die bei Traktion ermittelt worden sind, korrigiert werden. Insbesondere in einer ”μ-Split”-Situation können DIAG-Werte entsprechend der weiter unten angegebenen Gleichungen (20)–(21) korrigiert werden. Die Erkennung ist im einfachsten Fall dann möglich, wenn eine Kenngröße einer freirollenden Fahrsituation zur Verfügung steht.
  • Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren detailliert dargestellt. Nach einem an sich bekannten Verfahren wird eine ”μ-Split”-Erkennung folgendermaßen durchgeführt:
    Figure DE000010343247B4_0001
    Hier ist:
    Figure DE000010343247B4_0002
    k – empirischer Parameter,
    SIDE_Ref und DIAG_Ref – gelernte Referenzwerte für SIDE und DIAG, TVL – Radumlaufzeit des Rades vorne links, THR – Radumlaufzeit des Rades hinten rechts, TVR – Radumlaufzeit des Rades vorne rechts und THL – Radumlaufzeit des Rades hinten links.
  • Die Bedingungen (1) werden nur dann erfüllt, falls THR sich vergrößert und gleichzeitig THL sich verkleinert oder umgekehrt, bzw. ein Hinterrad sich schneller und ein anderes langsamer als beim Lernen dreht. Für die frontbetriebenen Fahrzeuge sind diese Bedingungen nicht relevant. Außerdem ändert sich die Radgeschwindigkeit wegen „μ-Split” manchmal nur bei einem Rad, dann wird auch beim heckbetriebenen Fahrzeug „μ-Split” wegen der Bedingung (2) nicht immer erkannt. Wenn kein Reifenluftdruckverlust vorliegt, dann nehmen SIDE und DIAG näherungsweise den Wert „0” an.
  • Die vorliegende Erfindung geht abweichend vom obigen von folgenden Überlegungen aus:
    Es ist bekannt, dass zur Erzeugung einer Kraft stets eine Differenzgeschwindigkeit zwischen Radaufstandsfläche und Straße notwendig ist. Das heißt, dass angetriebene Räder immer einen Schlupf haben müssen. Freirollende Räder haben hingegen keinen Schlupf.
  • Der Absolutschlupf λ ist vom Kraftschlussbeiwert μ abhängig: λ = f(μ) (3)
  • Es gibt, zum Beispiel, eine empirische Gleichung, welche die gemessene Kennlinie für angetriebene oder gebremste Räder gut annähert und sich mathematisch einfach handhaben lässt:
    Figure DE000010343247B4_0003
    μ – Kraftschlussbeiwert; C1, C2, C3 – Konstanten und λ-Absolutschlupf sind.
  • In der „μ-Split”-Situation, wenn die Fahrbahn auf linker (L) und rechter (R) Seite des Fahrzeuges unterschiedliche Kraftschlussbeiwerte μL und μR aufweist, sind λL und λR unterschiedlich. Das bedeutet, dass das linke und das rechte Rad im angetriebenen Modus (bei Traktion) unterschiedliche Geschwindigkeiten VTL und VTR aufweisen: VTL ≠ VTR (5)
  • Im Freirollmodus, falls es keine Reifendruckänderungen gibt (und die Räder ideal gleiche Abrollumfänge haben) gilt bei der Geradeausfahrt: VFL = VFR (6)
  • Auf dieser Basis erfolgt eine Erkennung der Situation „μ-Split”. Aufgrund von z. B. Herstellungstoleranzen sind handelsübliche Reifen immer mehr oder weniger unterschiedlich, weshalb zuerst Werte für die folgenden Referenzen eingelernt werden müssen, wobei VRef eine Referenzgeschwindigkeit beschreibt:
    Figure DE000010343247B4_0004
  • Die Referenzwerte können geschwindigkeitsabhängig (V) und/oder momentabhängig (Tqr) sein: Delta_VT_Ref = F1(V,Tqr), (10) Delta_VF_Ref = F2(V), (11) Delta_TF_Ref = Delta_VT_Ref – Delta_VF_Ref = F3(V,Tqr) (12)
  • Im allgemeinen wird für jedes Geschwindigkeitsintervall die Abhängigkeit Delta_VT_Ref eingelernt und abgespeichert. Da es nicht immer möglich ist, die Werte Delta_VT und Delta_VF nacheinander zu ermitteln, werden die Werte Delta_VT1 und Delta_VT2 für unterschiedliche Drehmomente Trq1 und Trq2 kalkuliert:
    Figure DE000010343247B4_0005
  • Im Lernprozess wird eine ausreichende statistische Verarbeitung benutzt um die Referenzwerte sicher zu bestimmen. Beim Erkennen werden aktuelle Werte „Delta” mit eingelernten Referenzen verglichen: Delta_VT_Korr = |Delta_VT – Delta_VT_Ref|, (16) Delta_T2T1_Korr = Delta_VT2_Korr – Delta_VT1_Korr (17)
  • Je größer in einer Situation „μ-Split” das Drehmoment wird, desto größer wird der Wert „Delta_VT_Korr”. Das bedeutet, dass als ein Merkmal dieser Situation folgende Bedingungen benutzt werden können: Falls |Delta_T2T1_Korr| > D und Trq1 < Trq2 und Delta_T2T1_Korr > P/(Trq2 – Trq1) > 0, oder Trq1 > Trq2 und Delta_T2T1_Korr < P/(Trq2 – Trq1) < 0, (18) dann ist eine „μ-Split”-Situation erkannt. (D > 0, P > 0 – empirische Parameter).
  • Bei einem Reifendruckverlust wird aber im Gegensatz zu Gleichungen (13)/(14): Delta_T2T1_Korr <= 0, falls Trq1 < Trq2 oder Delta_T2T1_Korr >= 0, falls Trq1 > Trq2 (19)
  • Die Änderung des DIAG-Werts wegen „μ-Split” bei Traktion ergibt sich zu (in einer linearen Näherung):
    Figure DE000010343247B4_0006
  • Der entsprechende ΔDIAG-Wert kann dann zur Korrektur der Reifendruckkenngröße DIAG benutzt werden: DIAG_Korr = |DIAG| – ΔDIAG (21)

Claims (5)

  1. Verfahren zur Erkennung einer μ-Split-Situation zur verbesserten Erkennung eines Reifendruckverlustes in einem indirekten Reifendrucküberwachungssystem (DDS), welches auf Raddrehzahlinformationen basiert, wobei eine Berücksichtigung des Fahrbahnreibwerts der rechten und linken Fahrzeugseite oder des an jedem Rad vorliegenden Reibwertes vorgenommen wird, in dem der Einfluss des Schlupfes in Abhängigkeit vom Radmoment, insbesondere Antriebsmoment, an den angetriebenen Rädern berücksichtigt wird, wobei – ein Vergleich einer aktuell ermittelten Kenngröße, die aus Raddrehzahlinformationen ermittelt wird, mit einer eingelernten Kenngröße, die aus Raddrehzahlinformationen ermittelt wurde, durchgeführt wird, wobei die Abweichung der eingelernten Kenngröße von der aktuell ermittelten Kenngröße berücksichtigt wird, und – jeweils eine erste eingelernte Kenngröße für Räder mit Traktion (Antriebsfall oder Verzögerungsfall, bei vorhandenem Mindestradmoment) Delta_VT_REF und mindestens eine weitere eingelernte Kenngröße mit einer von der ersten Kenngröße verschiedenen Traktion (auch ohne Traktion, z. B. auf Basis freirollender Räder) Delta_VF_Ref, berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuell zur Reifendruckverlusterkennung ermittelten Kenngrößen und/oder die eingelernten Kenngrößen zur Beseitigung des Reibwerteinflusses in einer μ-Split-Situation korrigiert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße aus einem Vergleich bzw. Verhältnis zwischen Raddrehzahlinformationen der rechten und linken Fahrzeugseite und der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit berechnet wird.
  3. Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße Delta_VT_REF, welche von der Traktion abhängt, jeweils individuell für zwei oder mehrere verschiedene Radmomente, welches größer oder gleich Null sein kann, eingelernt wird.
  4. Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingelernten Kenngrößen Delta_VF_REF und Delta_VT_REF jeweils individuell für verschiedene Geschwindigkeitsintervalle eingelernt werden und der Vergleich der eingelernten Kenngrößen mit den aktuellen Kenngrößen ebenfalls in diesen Geschwindigkeitsintervallen vorgenommen wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur der Druckkenngröße ein Korrekturterm ΔDIAG berechnet wird, in dem der fahrsituationsabhängige Schlupfunterschied bei verschiedenen Radmomenten Delta_T2T1_Korr berücksichtigt wird.
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