DE10358089B4

DE10358089B4 - Verfahren zur Erkennung von an Kraftfahrzeugrädern montierten Schneeketten

Info

Publication number: DE10358089B4
Application number: DE10358089.1A
Authority: DE
Inventors: Dr. Grießer Martin; Dr. Köbe Andreas; Frank Edling; Dr. Koukes Vladimir
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2023-12-11
Also published as: DE10358089A1

Abstract

Verfahren zur Erkennung von an Kraftfahrzeugrädern montierten Schneeketten, wobei die Kraftfahrzeuge über Messeinrichtungen verfügen, welche Signale über die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung der einzelnen Räder an eine Auswerteeinheit übertragen, wobei montierte Schneeketten an den Rädern erkannt werden, wenn in der Auswerteeinheit sich wiederholende Muster in den Signalen der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung mittels eines Rechenprozesses detektiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Rechenprozess eine erste Autokorrelationsfunktion auf die Radbeschleunigung und/oder die Radgeschwindigkeit angewandt wird und wobei aus dem Ausgangssignal der ersten Autokorrelationsfunktion eine Wiederholrate unter Zuhilfenahme einer zweiten Autokorrelationsfunktion bestimmt wird, wobei diese Wiederholrate angibt, ob die Anzahl der lokalen Maxima in einem gültigen Intervall, welches eine minimale und eine maximale Anzahl von Querketten der Schneeketten beschreibt, liegen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung von an Kraftfahrzeugrädern montierten Schneeketten gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 6.
Zur Ermittlung eines Reifendruckverlustes in einem Kraftfahrzeug sind neben direkt messenden sensorischen Systemen auch sogenannte indirekt messende Reifendrucküberwachungssysteme (DDS) bekannt, wie sie beispielsweise in der DE 100 58 140 A1 beschrieben sind. Bei dem bekannten indirekt messenden Reifendrucküberwachungssystem (DDS) wird das Drehverhalten (z. B. der dynamischen Abrollumfang) der einzelnen Räder mittels Raddrehzahlsensoren gemessen, wobei, sofern im Fahrzeug vorhanden, die Raddrehzahlsensoren und die magnetischen Encoder eines Antiblockiersystems (ABS) zur Erfassung des Drehverhaltens ausgewertet werden. Ein magnetischer Encoder besteht im Wesentlichen aus einem über den Umfang magnetisierten Kranz, welcher gleichmäßig verteilte, sich abwechselnde Bereiche mit unterschiedlichen magnetischen Polaritäten (Nord- und Südpol) aufweist.
Aus der gattungsgemäßen DE 38 11 727 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung der Umfangsgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades bekannt, welche einen Mikrowellen-Doppler-Sensor aufweist, der in der Umlaufebene des Fahrzeugrades am Fahrzeugaufbau befestigt ist und dessen Hornantenne auf die Lauffläche des Fahrzeugrades gerichtet ist. Aus einem Muster der vom Reifen reflektierten Signale kann erkannt werden, ob Schneeketten auf den Reifen aufgezogen sind.
Die nachveröffentlichte DE 102 53 223 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Schneeketten. Im Rahmen von während der Fahrt kontinuierlich an einem sich drehenden Rad durchgeführten Messungen werden mittels der gemessenen Signale einer stationär am Fahrzeug angebrachten Messvorrichtung Veränderungen nachgewiesen, wobei die Signale an die Messvorrichtung von mindestens einem im Reifen angeordneten Messwertgeber übermittelt werden. Die nachgewiesenen Veränderungen wiederum werden zur Erkennung des Einsatzes von Schneeketten verwendet.
In der DE 44 09 846 A1 wird ein Drehzahlerfassungsgerät für ein Rad eines Fahrzeugs offenbart, welches eine Schneeketten-Ermittlungseinrichtung zur Feststellung, ob eine Schneekette verwendet wird, aufweist. Die Feststellung erfolgt dabei über einen Vergleich von Vibrationen der angetriebenen Räder mit den Vibrationen der nicht angetriebenen Räder, wobei davon ausgegangen wird, dass Schneeketten in der Regel nur an den angetriebenen Rädern montiert werden.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur zuverlässigen Erkennung von an Kraftfahrzeugrädern montierten Schneeketten, insbesondere für ein indirektes Reifendrucküberwachungssystem, bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Unter einer Autokorrelationsfunktion wird erfindungsgemäß eine mathematische Funktion verstanden, welche sich wiederholende Muster, beispielsweise sich in festen Abständen wiederholende örtliche Maxima, in einem Signalverlauf bestimmen kann. Bei der Autokorrelation wird im Wesentlichen ein Signal T mit demselben, um einen Faktor x verschobenen Signal T-x multipliziert, wobei anschließend das Produkt integriert bzw. summiert wird. Das Signal T beschreibt beispielsweise die Abweichung einer Radgeschwindigkeit, z. B. die aktuelle Radgeschwindigkeit, von einer gemittelten Geschwindigkeit, welche beispielsweise aus der aktuellen Radgeschwindigkeit gebildet wurde.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor. Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Es hat sich gezeigt, dass Schneeketten auf Fahrzeugrädern den dynamischen Abrollumfang eines Reifen beeinflussen können. Dies kann bei Fahrzeugen mit einem indirekt messenden Reifenluftdrucküberwachungssystem (DDS) zu Fehlwarnungen führen. Ferner können montierte Schneeketten das Fahrverhalten dahingehend verschlechtern, dass elektronische Fahrzeugregelsysteme wie Antiblockiersystem (ABS), Traktionskontrolle (TCS) und Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) nicht korrekt bzw. nicht optimal arbeiten.
Eine Schneekette zeigt sich wiederholende Muster im Signal der Radgeschwindigkeit V und der Radbeschleunigung. Die Erkennung der sich wiederholenden Muster erfolgt in festgelegten Geschwindigkeitsbereichen, z. B. 10–20 km/h, 20–70 km/h, 70–100 km/h. Zur Auswertung der üblicherweise verwendeten magnetischen Encoder eines Antiblockiersystems (ABS) wird eine erste Autokorrelationsfunktion (AKF1) in Abhängigkeit der Schrittweite S des verwendeten Encoders betrachtet. Die Schrittweite S des verwendeten Encoders bestimmt sich wie folgt: S = 2π/n·Flanken

n:: Anzahl der magnetischen Nord- und Südpole des Encoders
Flanken:: Anzahl der Signalflanken die ausgewertet werden sollen

Wenn zwei Flanken, steigende und fallende Flanke des Encoders, ausgewertet werden sollen, so wird Flanken = 2 gesetzt. Wenn nur eine Flanke, steigende oder fallende Flanke des Encoders, ausgewertet werden soll, so wird Flanken = 1 gesetzt. Anschließend werden erste Autokorrelationsfunktionen (AKF1) in Abhängigkeit von der ermittelten Schrittweite S, der Anzahl der magnetischen Nord- und Südpole und der Zahl der auszuwertenden Signalflanken des Encoders bestimmt.

nS:: Verschiebung der Geschwindigkeitsfunktion von 0 bis 2π (ganze Radumdrehung)

Der Mittelwert der Radgeschwindigkeit V kann exakt aus den Radgeschwindigkeiten berechnet, oder, wenn nur eine geringe Radbeschleunigung vorliegt, durch Filterung der Radgeschwindigkeit ermittelt werden. Die Standardabweichung σ kann exakt aus den Radgeschwindigkeiten berechnet werden, oder aus einer Filterung der Differenz von aktueller Abweichung der Radgeschwindigkeit von einem gefilterten Mittelwert der Radgeschwindigkeit kontinuierlich berechnet werden.
Die ersten Autokorrelationsfunktionen (AKF1) werden mehrere lokale Maxima in Abhängigkeit von der Konstruktion der Schneekette zeigen. Da eine Wiederholung des Musters zu erwarten ist, werden zur Auswertung der Maxima zweite Autokorrelationsfunktionen (AKF2) auf die Ergebnisse der ersten Autokorrelationsfunktionen (AKF1) angewandt.
Aus den zweiten Autokorrelationsfunktionen (AKF2) werden die Maxima gebildet und das absolute Maximum M berechnet. M = MAX(AKF2(nS))
Hierbei wird das Maximum in der Autokorrelation für ganze Radumdrehungen nicht berücksichtigt, da diese systembedingt die größte Korrelation zeigt. Das absolute Maximum M der zweiten Autokorrelationsfunktion (AKF2) beschreibt eine Wiederholrate τ in der Störung der Radgeschwindigkeit V. Liegt die Wiederholrate τ in einem Bereich a ≤ τ ≤ b und ist der Betrag des Ergebnisses der zweiten Autokorrelationsfunktion (AKF2) größer als ein Grenzwert K (z. B. |AKF2(τ)| > K = 0,6) so wird auf montierte Schneeketten erkannt. Die Größe a ist der Grenzwert nach unten, was einer Schneekette mit sehr vielen Querketten entspricht (z. B. 2π/20, entspricht 20 Querketten). Die Größe b entspricht der minimalen Anzahl der Querketten (z. B. 2π/4, entspricht 4 Querketten). Zur Erhöhung der Robustheit wird nur dann auf eine Schneekette erkannt, wenn der Betrag der Geschwindigkeitsabweichungen |V – V -| größer als ein Grenzwert, beispielsweise |V – V -| > 0,2 km/h, und/oder wenn die Standardabweichung σ größer als ein weiterer Grenzwert, beispielsweise σ > 0,1 km/h, ist.
Bei einem Fahrzeug mit einem Antiblockiersystem (ABS) ist beispielsweise im ABS-Regler eine Information abgelegt, wie viele magnetischen Nord- und Südpole die verwendeten Encoder aufweisen. Abhängig von der Zahl der auszuwertenden Signalflanken ist damit auch bekannt, wie viele Signalflanken üblicherweise bei diesen Encodern vorliegen. Ist die Zahl der ermittelten Signalflanken geringer als die Zahl der erwarteten Signalflanken, so wird die Berechnung der Autokorrelationsfunktionen (AKF1, AKF2) nur in niedrigen Geschwindigkeitsbereichen (z. B. 10 – 20 km/h) durchgeführt. Die weitere Berechnung zur Erkennung auf Schneeketten erfolgt analog wie oben beschrieben.
Wenn montierte Schneeketten erkannt worden sind, so wird diese Information dem Fahrer angezeigt. Ferner wird diese Information über die erkannten Schneeketten auch anderen Fahrzeugsystemen wie beispielsweise einem Antiblockiersystem (ABS), einer Traktionskontrolle (TCS) und einem Elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP) zur Verfügung gestellt, um die in diesen Systemen durchgeführten Regelvorgänge zu verbessern. Ferner wird die Erkennung der montierten Schneeketten auch dazu verwandt, um eine Begrenzung der Fahrzeughöchstgeschwindigkeit in der Motorsteuerung durchzuführen.

Claims

Verfahren zur Erkennung von an Kraftfahrzeugrädern montierten Schneeketten, wobei die Kraftfahrzeuge über Messeinrichtungen verfügen, welche Signale über die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung der einzelnen Räder an eine Auswerteeinheit übertragen, wobei montierte Schneeketten an den Rädern erkannt werden, wenn in der Auswerteeinheit sich wiederholende Muster in den Signalen der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung mittels eines Rechenprozesses detektiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Rechenprozess eine erste Autokorrelationsfunktion auf die Radbeschleunigung und/oder die Radgeschwindigkeit angewandt wird und wobei aus dem Ausgangssignal der ersten Autokorrelationsfunktion eine Wiederholrate unter Zuhilfenahme einer zweiten Autokorrelationsfunktion bestimmt wird, wobei diese Wiederholrate angibt, ob die Anzahl der lokalen Maxima in einem gültigen Intervall, welches eine minimale und eine maximale Anzahl von Querketten der Schneeketten beschreibt, liegen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehrfach auftretenden lokalen Maxima in dem Ausgangssignal der ersten Autokorrelationsfunktion während einer Umdrehung eines Rades auf montierte Schneeketten an diesem Rad oder allen Rädern geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein indirektes Reifendruckverlusterkennungssystem, welches den Reifendruck auf Basis der Radgeschwindigkeitsinformationen analysiert, verbessert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Information ob Schneeketten montiert sind auch anderen Fahrzeugsystemen wie einem Antiblockiersystem (ABS), einer Traktionskontrolle (TCS) und/oder einem Elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP) zur Verbesserung der dort durchgeführten Regelvorgänge zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Information ob Schneeketten montiert sind auch einem System zur Motorsteuerung zugeführt wird, um die Fahrzeughöchstgeschwindigkeit zu begrenzen, wenn montierte Schneeketten erkannt worden sind.
Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 einen Algorithmus für den Rechenprozess in der Auswerteeinheit definiert, an welche die Messeinrichtungen die Signale der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung der einzelnen Räder übertragen.