EP1480842A1 - Verfahren zur temperaturkompensation in einem reifendrucküberwachungssystem - Google Patents

Verfahren zur temperaturkompensation in einem reifendrucküberwachungssystem

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Publication number
EP1480842A1
EP1480842A1 EP03718678A EP03718678A EP1480842A1 EP 1480842 A1 EP1480842 A1 EP 1480842A1 EP 03718678 A EP03718678 A EP 03718678A EP 03718678 A EP03718678 A EP 03718678A EP 1480842 A1 EP1480842 A1 EP 1480842A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
tire
pressure
determined
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03718678A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Fennel
Martin Griesser
Andreas Köbe
Frank Edling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental AG
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental AG
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental AG, Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental AG
Publication of EP1480842A1 publication Critical patent/EP1480842A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver

Definitions

  • the invention relates to a method for temperature compensation in a system for monitoring tire pressure, which is carried out in particular by detecting a tire pressure and / or by detecting a loss of tire pressure.
  • the comparison shows that the actual tire air pressure lies outside the tolerance range, a corresponding signal is sent generated. Furthermore, the information signal can be compared with a desired tire air pressure, which is assigned to a predetermined maximum speed. A maximum safe speed can then be output depending on the result of the comparison.
  • the ambient temperature is thus taken into account when recording, evaluating and displaying a tire pressure or its permissible value.
  • the temperature which is known in a manner known per se, for B. is measured in the valve, is essentially the rim temperature and not (necessarily) the actual temperature of the gas in the tire.
  • the rim temperature does not correspond to the temperature of the gas in the tire, especially in the case of relatively rapid temperature fluctuations.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method for temperature compensation in a system for tire pressure monitoring of the type mentioned at the outset, with which a temperature-compensated gas pressure in a tire is determined in a relatively simple manner with relatively high accuracy even in the event of external temperature fluctuations and, if appropriate, additionally can be displayed according to the temperature-adjusted value for the tire pressure.
  • An advantage of this solution is that the risk of a false alarm due to a tire pressure that is too high or too low or tire damage can be at least substantially reduced.
  • thermo information can also be determined on the basis of a calculated temperature model, so that no temperature sensors are required.
  • a gas according to the conceptual definition according to the invention is understood to include air.
  • the temperature is determined directly by means of physically available temperature sensors and / or via temperature variables which are derived from other parameters present in the motor vehicle. These parameters are preferably variables which describe the driving state and which are particularly preferably available anyway in an electronic brake control unit with ABS and / or ESP.
  • the tire condition which provides information about the temperature of the tire, can then be determined from the driving condition variables.
  • the driving state variables are preferably determined partially or entirely from sensor information (e.g. wheel speed, yaw rate, lateral acceleration, brake actuation, etc.).
  • the following sensor-specific temperature information can preferably be evaluated individually or in combination with one another. It is also possible to determine two or more temperature information by repeating the same temperature information at intervals or multiple times:
  • Temperature sensors of tire pressure sensors which are mounted on the rim, for example, outside temperature sensor (s)
  • Temperature sensor / s of an electronic control unit in particular a brake control unit and brake disc temperature sensor / s.
  • temperature information to be calculated can also be used. As described above, this temperature information can be derived from vehicle dynamics variables and is referred to below as "virtual temperature”.
  • the following virtual temperatures can in turn preferably be used individually or in combination with one another:
  • the gas temperature determined or estimated in this way is preferably used in a method according to the invention.
  • the following formula is used as a basis for calculating the pressure of the pressure, for example, for a dashboard arranged in the pressure display (display), or to detect the falling below a critical limit ⁇ :
  • ⁇ T k is a correction temperature to be determined in the manner described below, with which the current temperature T meSs , in particular determined via the tire pressure sensor , must be corrected.
  • the constant C n * k / V is first determined by interpolation of the curve P mess (Tm e ss) according to the method of the invention.
  • the value of the constant C is very particularly preferably permanently stored in a memory of an electronic control unit, so that it is available even after the ignition is restarted.
  • the accuracy of the interpolation is gradually increased by constantly adding new P m ess,: T meS s, i ⁇ value pairs. As a result, the accuracy of the interpolation can advantageously be continuously increased over time.
  • the temperature of the temperature sensor used to determine the pressure e.g. temperature sensor of the TPMS wheel module
  • the expected end temperature is preferably estimated by considering the change over time in the course of the temperature. This estimation can be carried out particularly preferably by interpolation using an exponential function. In this way, for example, an expected final temperature value ⁇ T 0 can be calculated. For example, if only two temperature values are known, an exponential function can already be determined.
  • the correction value is expediently reduced as a function of time according to this formula, so that the measured pressure value approaches the displayed pressure value more and more.
  • the temporal behavior of the temperature information can be determined in particular by a tire pressure sensor, an outside temperature sensor or a virtual sensor. With a tire pressure sensor and an outside temperature sensor, the measured temperature values can be used directly to determine the exponential function.
  • the quantity of heat transferred from the brake disc to the tire is preferably estimated from the difference between the brake disc temperature and the tire temperature with the aid of a proportionality constant that can be determined experimentally, for example.
  • the compensation temperature T k determined in this way is assumed to be the difference between the old temperature and the new temperature.
  • the time course of this is determined using an exponential function to be determined, as shown in FIG. 2. In this way, a time-dependent course of T is obtained. In the course of the function over time, the correction temperature approaches a constant value ⁇ T 0 .
  • ⁇ T k0 can be determined experimentally and stored in the system.
  • the virtual tire temperature is preferably calculated by using driving state variables which are shown in a control unit of an electronic braking system are available anyway, such as. B. wheel torque M, longitudinal acceleration a ⁇ angS , or lateral acceleration a que r-
  • the current tire condition is particularly preferably determined from the driving condition. The calculation can be expressed using the following formula:
  • f is a mathematical function and i specifies one of the tire positions in the vehicle.
  • the tire temperature is viewed in particular as the sum of individual temperature elements which have an influence on the tire temperature. These individual "tire temperature components" are summed up over time as follows:
  • the calculation is preferably carried out separately for each tire.
  • An example of a calculation formula is given below:
  • ki is the heat transfer coefficient between the tire and the environment
  • ⁇ t is a time interval, e.g. B. is the loop duration of the electronic brake controller
  • the experimentally ascertainable quantities can then be regarded as tire-independent if the temperature or pressure correction to be carried out according to the invention is to be regarded as sufficient, with a certain inaccuracy. If a particularly high correspondence between the estimated tire air temperature and the actual tire air temperature is desired, it can be expedient and expedient to vary the above-mentioned proportionality constants depending on the type of tire.
  • is in each case around the part
  • the pressure difference ⁇ P k is:
  • This value is reduced exponentially with time t.
  • a corresponding (additional) correction term is obtained by taking the temperature measured at the outside temperature sensor as follows:
  • ⁇ P is additionally increased by the part ⁇ P k that was estimated via the signal from the outside temperature sensor:
  • I ⁇ T is estimated upwards to MAXi (T aU OL, i - T Re ifensen- so r , i) * exp (-a * t), whereby i is counted over all tires of the vehicle.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the time course of the temperatures determined in the event of a sudden change in the outside temperature
  • Fig. 2 is a schematic representation of the time course of the temperatures determined when the tire is heated by a heated brake disc.
  • curve 1 shows the course of the outside temperature, which was measured with a sensor.
  • Curve 1 jumps from approx. + 15 ° C to a lower temperature of approx. - 20 ° C. Such a jump can occur, for example, when a motor vehicle is pulled out of the garage in winter.
  • Curve 2 shows the course of the rim temperature (temperature signal from the pressure sensor).
  • Curve 3 which shows the signal of a temperature sensor of an electronic brake system arranged in the engine compartment, has a flattened profile compared to curve 2.
  • This temperature sensor is preferably arranged in the control device of an electronic braking device (e.g. ECU).
  • the temperature of the tire which is represented by curve 4, changes comparatively slowly compared to curves 1 to 3. All curves 2 to 4 have in common that they run approximately according to an exponential function.
  • the end value for the rim temperature can be estimated from the course of curve 2. The end value can then, provided that the tire's exp function constant is known, the time and the end temperature of the tire at which a full temperature compensation can be assumed, can be estimated.
  • FIG. 2 shows the temperature profile of sensor information when the tire temperature is increased due to heating by the brake disc. B. can occur during a long downhill or continuous braking intervention of a traction control system.
  • the brake disc temperature is shown by curve 5 and initially rises steadily. This can either be determined via a sensor or, according to the temperature model described above, can be determined arithmetically from the driving dynamics.
  • the temperature recorded with a tire temperature sensor is shown in curve 4. This rises more slowly than the temperature of the brake disc.
  • the tire air temperature finally shows curve 6. This in turn rises more slowly than the temperature detected by the tire temperature sensor 4 and thus even more slowly than the temperature of the brake disc.
  • the correction temperature ⁇ T k approaches a constant value ⁇ T 0 after a period A after which the brake disc temperature no longer increases significantly.
  • the calculation of the correction temperature or the compensation of the temperature is preferably suspended or interrupted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Temperaturkompensation in einem System zur Reifendrucküberwachung beschrieben, die insbesondere durch Erkennung einesReifendrucks und/oder durch Erkennung eines Reifendruckverlustes vorgenommen wird. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Temperaturkompensation durch Ermittlung der Gastemperatur in dem Reifen anhand von mindestens zwei Temperaturinformationen erfolgt und die ermittelte Gastemperatur der Reifendrucküberwachung zugrunde gelegt wird. Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass von aussen einwirkende Temperaturänderungen, zum Beispiel in Form einer Wärme-abstrahlenden Bremsscheibe, durch die die Reifenfelge und damit auch ein dort angeordneter Temperatursensorstärker erwärmt wird, als das Gas in dem Reifen, nicht zu einer Fehlanzeige des Reifendrucks (bzw. einer Fehlwarnung) führt.

Description

Verfahren zur Temperaturkompensation in einem Reifendrucküberwachungssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturkompensation in einem System zur Reifendruckuberwachung, die insbesondere durch Erkennung eines Reifendrucks und/oder durch Erkennung eines Reifendruckverlustes vorgenommen wird.
Es sind bereits Systeme zur Reifendruckerkennung bekannt, bei denen der Reifendruck auf Basis von Reifendruckmeßmodulen ermittelt wird, die den Reifendruck messen und einen entsprechenden Meßwert zu einem im Fahrzeug installierten Empfänger aussenden (auch TPMS, d. h. "Tire Pressure Monitoring System" genannt) . Ein solches Modul kann beispielsweise in Ventilnähe in der Felge montiert oder mit dem Ventil baulich vereinigt werden. Ein bekanntes, auf der Druckmessung beruhendes System benutzt in jedem Rad ein mitdrehendes Radmodul, welches in das Ventil integriert ist und den Reifendruck sowie die Reifentemperatur mittels entsprechender Sensoren mißt. Diese Daten werden drahtlos zu einem im Fahrzeug installierten Empfänger übertragen und in einer elektronischen Auswerteeinrichtung verarbeitet. Die empfangenen und verarbeiteten Meßwerte werden entweder zur Anzeige eines Druckwertes oder zur Erzeugung von Warnsignalen bei Unterschreiten von vorgegebenen Reifendruck-Schwellwerten, d. h. bei Erkennen eines Reifendruckverlustes genutzt.
Bei der Anwendung eines direkt messenden Systems wie TPMS besteht der Bedarf, einen Reifendruckwert anzuzeigen, der unabhängig von den Umgebungsbedingungen, insbesondere der Temperatur ist. Es wird nämlich i. a. als unangenehm empfunden, wenn ein im Armaturenbrett angezeigter Druckwert übermäßig schwankt, obwohl sich z. B. nur die Fahrbedingung oder die Außentemperatur geändert hat. Aus der US-PS 4,909,074 ist ein Verfahren zum Erfassen, Auswerten und Anzeigen des Wertes eines Reifendrucks bekannt, wobei ein Informationssignal, das einen erfassten Druck darstellt, mit einer Mehrzahl von spezifisch wählbaren, gewünschten Wertekurven verglichen wird. Diese Wertekurven stellen Druckbereiche für jeweils bestimmte Werte der Umgebungstemperatur und der inneren Reifentemperaturen (sowie ggf. des Umgebungsdrucks) mit jeweils davon abhängigen, bestimmten Toleranzbereichen dar. Wenn sich durch den Vergleich ergibt, dass der tatsächliche Reifenluftdruck außerhalb des Toleranzbereiches liegt, wird ein entsprechendes Signal erzeugt. Weiterhin kann das Informationssignal mit einem gewünschten Reifenluftdruck verglichen werden, der einer vorbestimmten maximalen Geschwindigkeit zugeordnet ist. In Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs kann dann eine maximale sichere Geschwindigkeit ausgegeben werden.
Bei diesem Verfahren wird somit zwar die Umgebungstemperatur bei der Erfassung, Auswertung und Anzeige eines Reifendrucks bzw. dessen zulässigen Wertes berücksichtigt. Jedoch besteht auch bei diesem Verfahren, ebenso wie bei dem eingangs genannten TPMS-Verfahren, weiterhin das Problem, dass die Temperatur, die auf an sich bekannte Weise sensorisch z. B. im Ventil gemessen wird, im wesentlichen die Felgentemperatur und nicht (unbedingt) die tatsächliche Temperatur des Gases in dem Reifen ist.
Die Felgentemperatur entspricht nämlich vor allem bei relativ schnellen Temperaturschwankungen nicht der Temperatur des Gases in dem Reifen. Zum Beispiel kann es sein, dass sich die Bremsscheibe des Kraftfahrzeugs und als Folge davon auch die Felge relativ schnell erwärmt, wodurch es zu einem Temperaturgradienten zwischen Reifen und Felge kommt und die Gastemperatur zunächst wesentlich niedriger liegt, als sie durch das Sensorsignal angezeigt wird.
Des weiteren kann es vorkommen, dass sich die Außentemperatur plötzlich und stark ändert (Kraftfahrzeug wird beispielsweise aus einer Garage herausgefahren) . Diese Änderung kann auf Grund unterschiedlicher Wärmeleitungen und unterschiedlicher spezifischer Wärme der Materialien und der damit verbundenen wesentlich schnelleren Änderung der Temperatur der Felge im Vergleich zu den aufgezogenen Reifen ebenfalls zu den besagten unerwünschten Temperaturgradienten bzw. zu Fehlmessungen der Gastemperatur führen.
Weiterhin sind Verfahren zur Reifendruckverlusterkennung bekannt, die ohne Drucksensoren arbeiten, wie z. B. das System DDS (Deflation Detection System), der Fa. Continental Teves, Frankfurt am Main. Bei diesen Systemen wird eine durch eine Druckänderung verursachte Veränderung des Abrollumfangs des Reifens erfasst und ausgewertet. Ebenso wie bei den oben genannten Systemen kann auch bei diesen oder anderen Systemen der Wunsch bestehen, einerseits einen von der Gastemperatur in dem Reifen unabhängigen Druckwert anzuzeigen, und andererseits das Problem bestehen, dass ein zur Erfassung und Kompensation dieser Temperatur verwendeter Sensor aufgrund von äußeren Einflüssen wie zum Beispiel einer heißen Bremsscheibe, nicht die tatsächliche Gastemperatur in dem Reifen, sondern eine höhere (oder unter anderen Einflüssen ggf. auch eine niedrigere) Temperatur anzeigt, so dass die Temperatur- kompensation fehlerhaft vorgenommen wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Temperaturkompensation in einem System zur Reifendruckuberwachung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem auf relativ einfache Weise ein temperaturkompensierter Gasdruck in einem Reifen mit relativ hoher Genauigkeit auch bei äußeren Temperaturschwankungen ermittelt und ggf. zusätzlich ein entsprechend temperaturbereinigter Wert für den Reifendruck zur Anzeige gebracht werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß Anspruch 1 mit einem eingangs genannten Verfahren, das sich dadurch auszeichnet, dass die Temperaturkompensation durch Ermittlung der Gastemperatur in dem Reifen anhand von mindestens zwei Temperaturinformationen erfolgt und die ermittelte Gastemperatur der Reifendruckuberwachung zugrunde gelegt wird.
Ein Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass auch die Gefahr eines Fehlalarms aufgrund eines vermeindlich zu hohen oder zu niedrigen Reifendrucks bzw. eines Reifenschadens zumindest wesentlich vermindert werden kann.
Ein weiterer Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass die Temperaturinformationen auch anhand eines berechneten Temperaturmodells ermittelt werden können, so dass keine Temperatursensoren erforderlich sind.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens zum Inhalt. Bekanntlich ist der gemessene Druck eines realen Gases gemäß der Bolzmann-Gleichung
P * V = n * k * T, (1)
mit P = Druck, V = Volumen, n = Anzahl der Teilchen, k = Bolzmann Konstante und T = Temperatur, auch von der Temperatur abhängig, bei der der Druck gemessen wurde. Entsprechende Gleichungen lassen sich für reale Gase, wie etwa Luft, aufstellen.
Unter einem Gas gemäß der begrifflichen Definition nach der Erfindung wird unter anderem Luft verstanden.
Aufgelöst nach dem Druck ergibt sich folgende Gleichung:
P = (n * k * T) / V. (2)
Unter der Annahme, dass n und V konstant sind, ist der Druck P proportional zur Temperatur T.
Die Temperaturbestimmung erfolgt direkt mittels physikalisch vorhandener Temperatursensoren und/oder über Temperaturgrößen, welche aus anderen im Kraftfahrzeug vorhandenen Kenngrößen abgeleitet sind. Bei diesen Kenngrößen handelt es sich vorzugsweise um Größen, welche den Fahrzustand beschreiben und welche besonders bevorzugt in einem elektronischen Bremsensteuergerät mit ABS und/oder ESP ohnehin zur Verfügung stehen. Aus den Fahrzustandsgrößen läßt sich dann der Reifenzustand ermitteln, welcher Hinweise über die Temperatur des Reifens liefert. Die Fahrzustandsgrößen werden bevorzugt teilweise oder ganz aus Sensorinformationen (z. B. Raddrehzahl, Gierrate, Querbeschleunigung, Bremsenbetätigung usw.) ermittelt.
Folgende sensorisch bestimmte Temperaturinformationen können erfindungsgemäß bevorzugt einzeln oder in Kombination miteinander ausgewertet werden. Dabei ist es auch möglich, zwei oder mehr Temperaturinformationen dadurch zu ermitteln, dass die gleiche Temperaturinformation mit zeitlichen Abständen wiederholt oder mehrfach herangezogen wird:
Temperaturfühler von Reifendrucksensoren, welche beispielsweise auf der Felge montiert sind, Außentemperatursensor/-en
Temperatursensor/-en eines elektronischen Steuergerätes, insbesondere eines Bremsensteuergerätes und Bremsscheibentemperatursensor/-en.
Neben den vorstehend genannten physikalischen Temperatursensoren können auch rechnerisch zu ermittelnde Temperaturinformationen verwendet werden. Diese Temperaturinformationen lassen sich, wie oben beschrieben, aus Fahrdynamikgrößen ableiten und werden nachfolgend als "virtuelle Temperatur" bezeichnet.
Folgende virtuelle Temperaturen können erfindungsgemäß wiederum bevorzugt einzeln oder in Kombination miteinander herangezogen werden:
- virtuelle Temperatur der Bremsscheibe und
- virtuelle Temperatur des Reifens. Die auf diese Weise ermittelte bzw. abgeschätzte Gastemperatur wird bevorzugt in einem erfindungsgemäßen Verfahren genutzt .
Folgende Formel wird zur Berechnung des Drucks, z.B. für eine im Armaturenbrett angeordnete Druckanzeige (Display) oder zum Erkennen der Unterschreitung eines kritischen Grenz¬ drucks zugrundegelegt:
ΔP = ΔPT0 + ΔPk, (3)
mit ΔPT0 = n * k * ( (Tmess - T0) / V (4) und ΔPk = n * k * ΔTk / V. (5)
wobei ΔTk eine auf die weiter unten noch beschriebene Weise zu ermittelnde Korrekturtemperatur ist, mit der die aktuelle, insbesondere über den Reifendrucksensor, bestimmte Temperatur Temperatur TmeSs korrigiert werden muß.
A: Ermittlung der konstanten Anteile der Berechnungsformel
Um die oben erwähnte Umrechnung des ermittelten Drucks in einen anzuzeigenden Druck durchführen zu können, wird zunächst nach dem Verfahren der Erfindung die Konstante C = n * k / V bevorzugt durch Interpolation der Kurve Pmess(Tmess) ermittelt .
Die Interpolation erfolgt besonders bevorzugt durch Messung von zwei oder mehreren Druck- und Temperatur-Wertepaaren Px, Ti, welche insbesondere gemäß dem Verfahren der linearen Regression durch eine Gerade Pmess = C * TmeSs angenähert werden. Ganz besonders bevorzugt wird der Wert der Konstanten C in einem Speicher eines elektronischen Steuergerätes permanent gespeichert, so dass dieser auch nach Zündungsneustart zur Verfügung steht. Insbesondere wird die Genauigkeit der Interpolation nach und nach durch ständiges Hinzufügen neuer Pmess,: TmeSs,i ~ Wertepaare erhöht. Hierdurch kann vorteilhafterweise die Genauigkeit der Interpolation im Laufe der Zeit immer weiter erhöht werden.
B: Kompensation der ermittelten Reifentemperatur
Es wird bei einer Anzeige des Reifendrucks z. B. im Armaturenbrett mit Hilfe der ermittelten Gastemperatur auf eine Referenztemperatur T0 (z. B. Raumtemperatur, 20 °C) umgerechnet und dieser umgerechnete Wert als aktueller Reifendruckwert bezogen auf die Temperatur To angezeigt. Selbstverständlich kann alternativ auch ein Korrekturdruck ΔPT0 berechnet werden.
C: Korrektur der Temperatur
Stimmt die Temperatur des Temperatursensors, welcher zur Druckbestimmung herangezogen wird (z. B. Temperatursensor des TPMS-Radmoduls) , nicht mit der Gastemperatur überein, muß diese korrigiert werden.
Cl: Korrektur des Reifendrucktemperaturmeßwertes auf Basis der Erkennung einer Dynamik im Temperaturmeßwert Bevorzugt wird daher das zeitliche Verhalten der Temperaturinformation eines Sensors und/oder eine bzw. mehrere der oben genannten virtuellen Temperaturen betrachtet. Wird eine Änderung der so erhaltenen Temperaturinformation festgestellt, wird vorzugsweise durch Betrachtung der zeitlichen Änderung des Verlaufs der Temperatur die voraussichtliche Endtemperatur abgeschätzt. Diese Abschätzung läßt sich besonders bevorzugt durch Interpolation mittels einer Exponentialfunktion durchführen. Auf diese Weise kann beispielsweise ein zu erwartender Temperaturendwert ΔT0 berechnet werden. Sind beispielsweise lediglich zwei Temperaturwerte bekannt, kann bereits eine Exponentialfunktion ermittelt werden.
Die vorzunehmende Korrektur ergibt sich dann zu:
ΔTk = ΔT0 * exp (-a * t) . (6)
Der Korrekturwert wird zweckmäßigerweise zeitabhängig gemäß dieser Formel reduziert, so dass sich der gemessene Druckwert dem angezeigten Druckwert immer mehr annähert.
C2 : Korrektur der Temperaturmeßwerte unter Verwendung zusätzlicher TemperaturInformationen
Das zeitliche Verhalten der Temperaturinformationen kann insbesondere von einem Reifendrucksensor, einem Außentempe- ratursensor oder einem virtuellen Sensor ermittelt werden. Bei einem Reifendrucksensor und einem Außentemperatursensor können die gemessenen Temperaturwerte direkt zur Ermittlung der Exponentialfunktion verwendet werden.
C2.1 : Korrektur des Reifentemperaturwertes mittels der BremsScheibentemperatur
Wird die Information eines Bremsscheibentemperatursensors ausgewertet, erhält man eine Information über die Erwärmung der Reifenluft, welche durch die Abstrahlung der Bremsscheibe hervorgerufen wird. Vorzugsweise wird die von der Bremsscheibe auf den Reifen übertragene Wärmemenge aus der Differenz der Bremsscheibentemperatur und der Reifentemperatur mit Hilfe einer zum Beispiel experimentell zu ermittelnden Proportionalitätskonstante abgeschätzt. Die so ermittelte Kompensationstemperatur Tk wird als die Differenz zwischen alter Temperatur und neuer Temperatur angenommen. Deren zeitlicher Verlauf wird mit einer zu ermittelnden Exponentialfunktion, wie in Fig. 2 dargestellt, bestimmt. Hierdurch wird ein zeitabhängiger Verlauf von T erhalten. Im zeitlichen Verlauf der Funktion nähert sich die Korrekturtemperatur immer mehr einem konstanten Wert ΔT0 an. Der Wert von
ΔTk0 läßt sich experimentell ermitteln und im System speichern.
C2.2 Korrektur des Reifentemperaturwertes durch Berechnung der Temperatur des Reifens aus fahrdynamischen Größen (virtuelle Temperatur)
Die Berechnung der virtuellen Reifentemperatur erfolgt vorzugsweise durch Verwendung von Fahrzustandsgrößen, welche in einem Steuergerät eines elektronischen Bremssystems ohnehin zur Verfügung stehen, wie z. B. Radmoment M, Längsbeschleunigung aιangS, oder der Querbeschleunigung aquer- Besonders bevorzugt wird aus dem Fahrzustand der aktuelle Reifenzustand bestimmt. Die Berechnung kann durch nachfolgende Formel ausgedrückt werden:
TReιfen,ι = f (Fahrdynmikgrößen) , (7)
wobei f eine mathematische Funktion ist und i eine der Reifenpositionen im Fahrzeug spezifiziert.
Die Reifentemperatur wird insbesondere als die Summe aus einzelnen Temperaturgliedern angesehen, welche auf die Reifentemperatur Einfluß haben. Diese einzelnen "Reifentemperaturanteile" werden wie folgt über die Zeit aufsummiert :
- Reιfen, ι = Σ Sei t
Δ Ti Reifen ( 8 )
Die Berechnung erfolgt bevorzugt für jeden Reifen i getrennt. Ein Beispiel für eine Berechnungsformel ist nachfolgend angegeben:
ΔTReifen = α * M * Δt + ( 9 ) ß * alangs * Δt + γ * aquer * Δt -
Ö ( ei en ~ Tumgebung ) ^-1 Δt ,
wobei ki der Wärmeübergangskoeffizient zwischen Reifen und Umgebung ist,
Δt ein Zeitintervall, z. B. die Loopdauer des elektronischen Bremsenreglers ist,
Tumge ung die Temperatur gemessen an einem Außentemperatur¬ sensor ist, und α, ß, γ, δ Proportionalitätsfaktoren sind, welche sich zum Beispiel experimentell ermitteln lassen und den jeweiligen Einfluß der physikalischen Größe auf die Reifentemperatur wiedergeben.
Die experimentell ermittelbaren Größen können dann als reifenunabhängig angesehen werden, wenn die erfindungsgemäß durchzuführende Temperatur- bzw. Druckkorrektur mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet als ausreichend angesehen werden soll. Wird eine besonders hohe Übereinstimmung zwischen der geschätzten Reifenlufttemperatur und der tatsächlichen Reifenlufttemperatur gewünscht, kann es sinnvoll und zweckmäßig sein, die obigen Proportionalitätskonstanten in Abhängigkeit von dem Reifentyp zu variieren.
Zeitabhängige Betrachtungen
Wenn die Konstante C und die Korrekturtemperatur ΔTk gemäß obigen Verfahren ermittelt wurde, wird eine Korrektur des gemessenen Reifendruckwertes vorgenommen.
Der Differenzdruck 1 ΔP | wird jeweils um den Teil | ΔPk | erhöht, welcher durch einen angenommenen Temperaturfehler (gemessene Temperatur zu Reifenlufttemperatur) verursacht sein könnte.
Die Druckdifferenz ΔPk beträgt:
| ΔPk | = C * | ΔTk | * exp (-a * t). ( 10 )
Dieser Wert wird exponentiell mit der Zeit t reduziert.
Ein entsprechender (zusätzlicher) Korrekturterm ergibt sich durch Berücksichtigung der am Außentemperatursensor gemessenen Temperatur wie folgt:
ΔP wird zusätzlich um den Teil ΔPk erhöht, der über das Signal des Außentemperatursensors abgeschätzt wurde:
ΔPk | = C * | ΔT | (11)
Dabei wird | ΔT 1 nach unten abgeschätzt zu Δ(Taußen -Reifen-
I ΔT | wird nach oben abgeschätzt zu MAXi (TaUßen,i - TReifensen- sor,i) * exp (-a * t) , wobei i über alle Reifen des Fahrzeugs gezählt wird.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von zwei Fallbeispie¬ len, die in den Figuren dargestellt sind, erläutert werden. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der ermittelten Temperaturen bei einem sprunghaften Wechsel der Außentemperatur und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der ermittelten Temperaturen bei einer Erwärmung des Reifens durch eine erhitzte Bremsscheibe .
In Figur 1 stellt Kurve 1 den Verlauf der Außentemperatur dar, welche mit einem Sensor gemessen wurde. Kurve 1 springt von ca. + 15° C auf eine niedrigere Temperatur von etwa - 20 °C. Ein solcher Sprung kann zum Beispiel dann auftreten, wenn ein Kraftfahrzeug im Winter aus der Garage herausgefahren wird. Kurve 2 gibt den Verlauf der Felgentemperatur wieder (Temperatursignal des Drucksensors) . Die Kurve 3, die das Signal eines im Motorraum angeordneten Temperatursensors einer elektronischen Bremsanlage zeigt, hat einen gegenüber Kurve 2 abgeflachten Verlauf. Dieser Temperatursensor ist vorzugsweise in dem Steuergerät eines elektronischen Bremsgerätes (z. B. ECU) angeordnet. Die Temperatur des Reifens, die durch Kurve 4 wiedergegeben wird, ändert sich gegenüber den Kurven 1 bis 3 vergleichsweise langsam. Allen Kurven 2 bis 4 ist gemeinsam, dass sie näherungsweise entsprechend einer Exponentialfunktion verlaufen.
Aus dem Verlauf von Kurve 2 kann der Endwert für die Felgentemperatur schätzungsweise berechnet werden. Aus dem Endwert kann dann unter der Voraussetzung, dass auch die exp- Funktionskonstante des Reifens bekannt ist, der Zeitpunkt und die Endtemperatur des Reifens, bei dem/der ein vollsten- diger Temperaturausgleich angenommen werden kann, abgeschätzt werden.
Im Unterschied zu Figur 1 gibt Figur 2 den Temperaturverlauf von Sensorinformationen wieder, wenn die Reifentemperatur auf Grund einer Erhitzung durch die Bremsscheibe erhöht wird, was z. B. bei einer längeren Bergabfahrt oder bei andauerndem Bremseneingriff einer Antriebsschlupfregelung auftreten kann.
Die Bremsscheibentemperatur wird durch Kurve 5 wiedergegeben und steigt zunächst stetig an. Diese kann entweder über einen Sensor bestimmt werden oder aber gemäß dem weiter oben beschriebenen Temperaturmodell rechnerisch aus den fahrdynamischen Größen bestimmt werden. Die mit einem Reifentemperatursensor erfasste Temperatur zeigt Kurve 4. Diese steigt langsamer an, als die Temperatur der Bremsscheibe . Die Temperatur der Reifenluft gibt schließlich Kurve 6 wieder. Diese steigt wiederum langsamer an, als die mit dem Reifentemperatursensor 4 erfasste Temperatur und somit noch langsamer als die Temperatur der Bremsscheibe.
In Figur 2 ist auch zu erkennen, dass sich die Korrekturtemperatur ΔTk nach Ablauf einer Zeitspanne A, nach der sich die Bremsscheibentemperatur nicht mehr wesentlich weiter erhöht, einem konstanten Wert ΔT0 annähert. Während dieser Zeitspanne A wird die Berechnung der Korrekturtemperatur bzw. die Kompensation der Temperatur vorzugsweise ausgesetzt bzw. unterbrochen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Temperaturkompensation in einem System zur Reifendruckuberwachung insbesondere durch Erkennung eines Reifendrucks und/oder durch Erkennung eines Reifendruckverlustes, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturkompensation durch Ermittlung der Gastemperatur in dem Reifen anhand von mindestens zwei Temperaturinformationen erfolgt und die ermittelte Gastemperatur der Reifendruckuberwachung zugrunde gelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer Temperaturinformation ein Temperatursensor an oder in der Felge des Reifens zugrunde gelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer Temperaturinformation ein Temperatursensor an einer Bremsscheibe zugrunde gelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer Temperaturinformation ein Temperatursensor in dem Motorraum des Fahrzeugs zugrunde gelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer Temperaturinformation ein Sensor für eine Außen- oder Umgebungstempera- tur des Reifens zugrunde gelegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer Temperaturinformation ein berechnetes Temperaturmodell zugrunde gelegt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturmodell ein Temperaturmodell des Reifens ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturmodell ein Temperaturmodell einer Bremsscheibe an dem Reifen ist.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit der ermittelten Gastemperatur ein für den Reifen ermittelter Druckwert korrigiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwert mittels eines in dem Reifen angeordneten Drucksensors ermittelt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwert anhand des Ab- rollumfangs bzw. einer Drehzahlinformation des Reifens ermittelt wird.
EP03718678A 2002-03-01 2003-02-28 Verfahren zur temperaturkompensation in einem reifendrucküberwachungssystem Withdrawn EP1480842A1 (de)

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