WO2000034061A1

WO2000034061A1 - Anordnung zum übertragen von signalen aus einer einrichtung zum überwachen des reifendrucks an fahrzeugrädern zu einem im fahrzeug angeordneten auswertegerät

Info

Publication number: WO2000034061A1
Application number: PCT/EP1999/009629
Authority: WO
Inventors: Ralf Kessler; Andreas Kühnle; Roland Michal; Norbert Normann; Gunter Lothar Schulze
Original assignee: Beru Aktiengesellschaft
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2000-06-15
Also published as: JP2002531318A; US6794993B1; JP4262893B2; DE19856898A1; DE59902600D1; EP1135268A1; EP1135268B1; ATE223318T1; ES2183643T3

Abstract

Anordnung zum Übertragen von Signalen aus einer Einrichtung (3) zum Überwachen des Drucks in Luftreifen von Fahrzeugrädern (1), welche im Luftreifen vorzugsweise in Baueinheit mit einem Ventil angeordnet ist und einen Drucksensor, welcher den Druck im Luftreifen misst und ein elektrisches Druckmesssignal erzeugt, eine Steuerschaltung, eine Batterie als Stromquelle und einen Sender mit Sendeantenne enthält, welcher von der Steuerschaltung gesteuert das Druckmesssignal in Form eines Hochfrequenzsignals aussendet, zu einem im Fahrzeug (2) angeordneten zentralen Auswerte- und Steuergerät (8), welches über einen HF-Empfänger mit Demodulator, der die empfangenen HF-Signale in niederfrequente Signale (NG-Signale) wandelt, und über elektrische Leitungen (7) mit Empfangsantennen (4) verbunden ist, welche einzelne Räder (1) oder Gruppen von Rädern (1) des Fahrzeuges (2) zugeordnet sind. Bei jeder Empfangsantenne (4) ist ein einkanaliger HF-Empfänger (5) mit Demodulator (6) angeordnet, so daß die elektrischen Leitungen (7) NF-Signale anstelle von HF-Signalen übertragen.

Description

Anordnung zum Übertragen von Signalen aus einer Einrichtung zum Über¬

wachen des Reifendrucks an Fahrzeugrädern zu einem im

Fahrzeug angeordneten Auswertegerät

Beschreibung:

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Anordnung ist aus der DE 195 18 806 A1 bekannt, welche offenbart, den Luftdruck in den Reifen eines Fahrzeugs mittels Drucksensoren zu überwachen, welche zusammen mit einer batteriebetriebenen elektronischen Meß- und Steuerschaltung, mit einem Sender und mit einer Sendeantenne im Ventil, am Ventil oder in Baueinheit mit dem Ventil des Rades vorgesehen sind. Diese am jeweiligen Rad vorgesehene Einrichtung wird nachfolgend auch als Radelektronik bezeichnet. Die von dem Druck- sensor in der jeweiligen Radelektronik gelieferten elektrischen Reifendrucksignale werden durch die elektronische Meß- und Steuerschaltung um ein das jeweilige Rad kennzeichnenden Identifikationssignal (Kennung) ergänzt, in digitale Funksignale umgewandelt und über Funk an ein zentrales Empfangs-, Auswerte-

BLÄ1T R GEL 26 und Steuergerät übermittelt, welches zu diesem Zweck mit Empfangsantennen verbunden ist. Die Funksignale enthalten als Bestandteile in digitaler Form eine Präambel, die Kennung, ein Reifendrucksignal und eine Postambel. Die Funksignale sind Hochfrequenzsignale. Die Hochfrequenzübertragung erfolgt in Deutschland im 433 MHz-Bereich, dem sogenannten ISM-Band, bzw. in einigen anderen Ländern im 315 MHz-Bereich oder im 868 MHz-Bereich. Die von den Radelektroniken gesendeten Funksignale werden von den vorgesehenen Empfangsantennen empfangen. Ist jedem Rad des Fahrzeugs eine eigene Empfangsantenne zugeordnet, befin- det sich diese vorzugsweise in der Nachbarschaft des jeweiligen Rades, insbesondere an der Wand des Radkastens der Fahrzeugkarosserie. Es ist auch möglich, für die Vorderräder eine gemeinsame erste Antenne und für die Hinterräder eine gemeinsame zweite Antenne vorzusehen, welche vorzugsweise ungefähr in der Mitte zwischen den Rädern angeordnet sind. Die Empfangsantennen übertra- gen die HF-Signale über spezielle HF-taugliche Leitungen an das zentrale Empfangs-, Auswerte- und Steuergerät, in welchem ein HF-Empfänger, der für jede Antenne einen eigenen Empfangskanal hat, das auf dem Eingang des jeweiligen Empfangskanals ankommende Signal verstärkt und demoduliert. Das nach der Demodulation vorliegende niederfrequente Signal wird dekodiert und ausgewer- tet, um dem Fahrer über den Steuerteil des Gerätes ggfs. eine Warnung oder eine sonstige Information über den Reifendruck zukommen zu lassen.

Da die Radelektroniken batteriebetrieben sind und die Lebensdauer der Batterie typisch sieben Jahre betragen soll, muß die Radelektronik so stromsparend wie nur möglich arbeiten. Ihre Funksignale sind deshalb sehr schwach. Aufgrund des niedrigen Signalpegels auf den elektrischen Leitungen zwischen den Empfangsantennen und dem zentralen Empfangs-, Auswerte- und Steuergerät bedürfen die elektrischen Leitungen aufwendiger Maßnahmen zum Schutz der auf diesen Leitungen übertragenen Signale gegen externe Störeinflüsse. Bei einem praktisch ausgeführten Reifendruck-Kontrollsystem gemäß der DE 195 18 806 A1 sind die elektrischen Leitungen aufwendig geschirmte twisted-pair-Kabel. Die damit erreichbare Sicherheit gegen Störungen ist unvollkommen und bringt doch erhebliche Kosten mit sich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg anzugeben, wie die Übertragung der Signale in höherem Maße störunempfindlich und den- noch preiswert gestaltet werden kann, ohne die Lebensdauer der Batterie in der Radelektronik zu verkürzen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß ist der HF-Empfänger mit Demodulator nicht mehr am zentralen Auswerte- und Steuergerät angeordnet; statt dessen ist bei jeder Empfangsantenne ein jetzt nur mehr einkanaliger HF-Empfänger mit einem Demodulator angeordnet, so daß die elektrischen Leitungen nur noch NF-Signale anstelle von HF-Signalen übertragen müssen. Die NF-Signale erfordern zu ihrer Übertragung keine aufwendig geschirmten Kabel; es können ungeschirmte elektrische Leitungen verwendet werden, welche sehr viel preiswerter sind. Hinzu kommt der Vorteil, daß die durch Demodulation bereits an der Antenne gebildeten NF-Signale eine wesentlich geringere Störempfindlichkeit zeigen als die über twisted-pair-Ka- bel übertragenen HF-Signale im Stand der Technik.

Vorzugsweise ist jede einzelne Empfangsantenne mit dem ihr zugeordneten einkanaligen HF-Empfänger mit Demodulator zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Das ermöglicht die kürzeste Leitungsverbindung zwischen der Empfangsantenne und dem einkanaligen HF-Empfänger und ist besonders günstig für das Erreichen einer geringen Störempfindlichkeit.

Die einkanaligen HF-Empfänger benötigen eine Spannungsversorgung aus dem elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs. Die Spannungsversorgung kann über eine

E gesonderte Zuleitung vom Bordnetz zum jeweiligen HF-Empfänger erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Spannungsversorgung jedoch nicht über gesonderte Leitungen, sondern über die für die Übertragung der NF-Signale ohnehin vorgesehenen Leitungen von zentralen Auswerte- und Steuergerät aus, welches seiner- seits aus dem elektrischen Bordnetz versorgt wird. Da die Versorgungsspannung eine Gleichspannung ist, kann ihr das zu übertragende NF-Signal durch Überlagerung aufgeprägt werden.

Aus der DE 196 08 478 A1 ist es bekannt, daß man durch Auswertung der Intensitäten (Empfangsamplituden) der von den Empfangsantennen empfangenen Funksignale mittels des zentralen Auswerte- und Steuergerätes ermitteln kann, an welcher Stelle des Fahrzeuges sich ein Rad befindet, dessen Radelektronik ein Signal mit einer individuellen Kennung aussendet. Wenn die selbsttätige Ermittlung der Radposition auch mit einer erfindungsgemäßen Anordnung möglich sein soll, dann muß dem zentralen Auswerte- und Steuergerät zusätzlich zu dem über Funk empfangenen und dann demodulierten Signal auch noch eine Information über die Intensität des von der jeweiligen Empfangsantenne empfangenen Signals, z.B. eine Information über die empfangene Signalfeldstärke, mit übertragen werden. Diese Information wird in der Fachsprache auch mit der Abkürzung RSSI bezeichnet (Received Signal Strength indicator = Maß für die Empfangs- feldstärke). Um dieses zu ermöglichen, gibt es verschiedene Möglichkeiten:

Im einkanaligen HF-Empfänger kann ein analoges Signal erzeugt werden, dessen Stärke proportional zum RSSI-Pegel des über Funk empfangenen Signals ist. Das analoge Signal kann z.B. dadurch erzeugt werden, daß das empfangene Signal verzweigt und ein Zweig mittels eines Kondensators integriert wird. Die sich am Kondensator aufbauende Spannung ist dann ein Maß für den empfangenen RSSI-Pegel.

Das analoge Signal kann als Gleichspannung oder als eingeprägter Gleichstrom über eine gesonderte Leitung zum zentralen Auswerte- und Steuergerät übertragen werden. Vorzugsweise wird das analoge Signal über dieselbe elektrische Leitung übertragen, über welche auch das demodulierte NF-Signal übertragen wird. Wenn über diese Leitung darüberhinaus noch die Spannungsversorgung des einkanaligen HF-Empfängers erfolgen soll, dann kann man die RSSI- Information nicht als Gleichspannung übertragen, denn die ist in diesem Fall bereits als Versorgungsspannung vom Auswerte- und Steuergerät festgelegt; wohl aber kann die RSSI-Information in diesem Fall als Stromsignal über die gemeinsam genutze einzige Leitung vom Empfänger-Demodulator zum zentralen Auswerte- und Steuergerät übertragen werden, in welchem die NF-Signale und das RSSI-Signal wieder getrennt ausgewertet werden können.

Andererseits ist es möglich, den einkanaligen HF-Empfänger so auszubilden, daß er den RSSI-Pegel der über Funk empfangenen Signale vor Ort auswertet, den RSSI-Pegel in ein digitales Signal wandelt und dieses digitale RSSI-Signal zusammen mit dem über Funk empfangenen und dann demodulierten, digitalen Empfangssignal zum zentralen Auswerte- und Steuergerät überträgt. Die Übertragung des digitalen RSSI-Signals kann vor oder nach dem demodulierten digitalen Empfangssignal erfolgen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die aus dem einkanaligen HF-Empfänger und dem Demodulator gebildete Baugruppe so ausgebildet wer- den kann, daß sie an einer Schnittstelle das Datenprotokoll eines in dem Fahrzeug installierten BUS-Systems erzeugt. Die Verknüpfung der aus den Empfangsantennen, HF-Empfängern und Demodulatoren gebildeten Baueinheiten mit dem zentralen Auswerte- und Steuergerät kann dann durch das vorhandene BUS-System erfolgen. Infolge der erfindungsgemäßen Kombination mit einem HF-Empfänger und Demodulator wird die jeweilige Empfangsantenne ein BUS-fä- higer, intelligenter HF-Sensor. Das zentrale Auswerte- und Steuergerät kann seine Reifendruck-Informationen direkt über eine bereits vorhandene BUS-Schnitt- stelle erhalten und seine Ausgangssignale (Anzeige-, Diagnose- und Steuersignale) ebenfalls über eine B US-Schnittstelle abgeben. Über das BUS-System kann auch die Spannungsversorgung des HF-Empfängers erfolgen. Eine vom BUS-System gesonderte, eigene Verbindung zwischen den Empfangsantennen und dem zentralen Auswerte- und Steuergerät ist bei dieser Weiterbildung der Erfindung überflüssig.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in den Ausführungsbeispielen mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.

Figur 1 zeigt schematisch in einer Blockdarstellung die Anordnung der wesentlichen Bestandteile eines Reifendrucküberwachungssystems in einem Automobil, und

Figur 2 zeigt eine gegenüber der Figur 1 abgewandelte Art der Verbindung der Bestandteile des Reifendrucküberwachungssystems, nämlich unter Nutzung eines im Automobil installierten BUS-Systems.

Figur 1 zeigt schematisch vier Räder 1 eines Automobils 2. An jedem Rad 1 ist eine Radelektronik 3 angebracht. Jede Radelektronik 3 ist in Baueinheit mit einem Ventil verwirklicht und befindet sich am Ventilfuß im Inneren des Luftreifens des Rades. Die Radelektroniken 3 sind untereinander gleich und haben in Bezug auf das jeweilige Rad 1 eine übereinstimmende Einbaulagen. Jede Radelektronik 3 enthält (nicht dargestellt) eine elektrische Batterie, einen integrierten, vorzugs- weise piezo-elektrisch arbeitenden Drucksensor zugehöriger mit Meß- und Steuerelektronik sowie einen Sender mit HF-Stufe, welche eine Sendeantenne speist. Der Sender sendet vom Drucksensor gewonnene und von der Meß- und Steuerelektronik verarbeitete Drucksignale in Gestalt von digitalen HF-Signalen aus, welche darüberhinaus eine die Radelektronik charakterisierende Kennung enthalten.

Jedem Rad 1 benachbart ist in dem ihn umgebenden Radkasten der Karosserie 2 des Automobils eine Empfangsantenne 4 vorgesehen. Jeder Empfangsantenne 4 ist ein einkanaliger HF-Empfänger 5 mit Demodulator 6 zugeordnet, und zwar bilden die jeweilige Empfangsantenne 4, der HF-Empfänger 5 und der Demodulator 6 eine Baueinheit, welche durch eine elektrische Leitung 7 mit einem zentralen Auswerte- und Steuergerät 8 verbunden ist, welches sich z.B. hinter einem Arma- turenbrett des Automobils 1 befinden kann.

Das Auswerte- und Steuergerät 8 enthält einen NF-Empfangsteil 9, einen Mikroprozessor 10 für die Signalauswertung und für die Steuerungsaufgaben, einen BUS-Treiber 11 für eine BUS-Schnittstelle 12, über welche Warnsignale und andere Informationen über den Reifendruck über einen fahrzeugspezifischen Da- tenbus am Armaturenbrett zur Anzeige gebracht sowie Signale für die Bedienung und Einstellung des Auswerte- und Steuergerätes übermittelt werden können, sowie einen Treiber 13 für eine Diagnoseschnittstelle 14. Die Spannungsversorgung des Auswerte- und Steuergerätes 8 erfolgt aus dem Bordnetz, symbolisch dargestellt durch Verbindung des Auswerte- und Steuergerätes 8 mit einer Batte- rie 15 des Automobils. Die Spannungsversorgung der einkanaligen HF-Empfänger 5 mit den zugehörigen Demodulatoren 6 erfolgt über das Auswerte- und Steuergerät 8 und über die für die Übertragung der NF-Signale ohnehin vorgesehenen Leitungen 7.

Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fi- gur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel darin, daß die aus einem einkanaligen HF-Emfänger 5 und Modulator 6 gebildeten Baugruppen an ihrer Ausgangsschnittstelle 16 direkt das Datenprotokoll eines im Automobil installierten BUS- Systems erzeugen. Das Auswerte- und Steuergerät 8 erhält dann seine Informationen direkt über die bereits vorhandene BUS-Schnittstelle 12. Eine gesonderte Verbindung zwischen den Empfangsantennen 4 und dem Auswerte- und Steuergerät 8 ist überflüssig. Bezugszahlenliste

1. Räder

2. Automobil

3. Radelektronik 4. Empfangsantenne

5. HF-Empfänger

6. Demodulator

7. elektrische Leitung

8. Auswerte- und Steuergerät 9. NF-Empfangsteil

10. Mikroprozessor l l. BUS-Treiber

12. BUS-Schnittstelle

13. Treiber 14. Diagnoseschnittstelle

15. Batterie

16. Ausgangsschnittstelle

17. BUS-System

Claims

Ansprüche:

1. Anordnung zum Übertragen von Signalen aus einer Einrichtung (3) zum Überwachen des Drucks in Luftreifen von Fahrzeugrädern (1 ), welche im Luftreifen vorzugsweise in Baueinheit mit einem Ventil angeordnet ist und

einen Drucksensor, welcher den Druck im Luftreifen mißt und ein elektrisches Druckmeßsignal erzeugt, eine Steuerschaltung, eine Batterie als Stromquelle und einen Sender mit Sendeantenne enthält, welcher von der Steuerschaltung gesteuert das Druckmeßsignal in Form eines Hochfrequenzsignals aussendet,

zu einem im Fahrzeug (2) angeordneten zentralen Auswerte- und Steuergerät (8), welches über einen HF-Empfänger mit Demodulator, der die empfangenen HF-Signale in niederfrequente Signale (NF-Signale) wandelt, und über elektrische Leitungen (7) mit Empfangsantennen (4) verbunden ist, welche einzelne Räder (1) oder Gruppen von Rädern (1 ) des Fahrzeuges (2) zugeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Empfangsantenne (4) ein einkanali- ger HF-Empfänger (5) mit Demodulator (6) angeordnet ist, so daß die elektrischen Leitungen (7) NF-Signale anstelle von HF-Signalen übertragen.

2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leitungen (7) ungeschirmt sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Empfangsantenne (4) und der ihr zugeordnete einkanalige HF-Empfänger (5) mit Demodulator (6) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, daß die einkanaligen HF-Empfänger (5) von dem zentralen Auswerte- und Steuergerät (8) über die der Übertragung der NF-Signale dienenden elektrischen Leitungen (7) mit der zu ihrem Betrieb erforderlichen elektrischen Spannung versorgt werden.

5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, daß der einkanalige HF-Empfänger (5) so ausgebildet ist, daß er ein analoges Signal erzeugt, dessen Stärke proportional zum empfangenen RSSI-Pegel ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Signal eine Gleichspannung ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Signal ein eingeprägter Gleichstrom ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Signal über eine gesonderte Leitung zum zentralen Auswerte- und Steuergerät (8) übertragen wird.

9. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Signal über dieselbe Leitung (7) zum zentralen Auswerte- und Steuergerät (8) übertragen wird, über welche auch die NF-Signale übertragen werden.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einkanalige HF-Empfänger (5) so ausgebildet ist, daß er ein digitales Signal erzeugt, dessen Stärke proportional zum empfangenen RSSI-Pegel ist, und daß er dieses digitale RSSI-Signal zusammen mit dem demodulierten, digitalen Empfangssignal, welches die Information über den Reifendruck enthält, über die betreffende elektrische Leitung (7) an das zentrale Auswerte- und Steuergerät (8) überträgt.

11. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem einkanaligen HF-Empfänger (5) und dem Demodulator (6) gebildete Baugruppe so ausgebildet ist, daß sie an ihrer Ausgangsschnittstelle (16) das Datenprotokoll eines in dem Fahrzeug installierten BUS-Sy- stems (17) erzeugen kann, welches die demodulierten Signale zum zentralen Auswerte- und Auswertegerät (8) überträgt.