WO2001056815A1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung eines reifendruckverlusts durch auswertung von referenzgrössen und dessen verwendung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erkennung eines reifendruckverlusts durch auswertung von referenzgrössen und dessen verwendung Download PDF

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WO2001056815A1
WO2001056815A1 PCT/EP2001/000589 EP0100589W WO0156815A1 WO 2001056815 A1 WO2001056815 A1 WO 2001056815A1 EP 0100589 W EP0100589 W EP 0100589W WO 0156815 A1 WO0156815 A1 WO 0156815A1
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wheel
pressure loss
variable
reference variable
determined
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PCT/EP2001/000589
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Griesser
Hans Georg Ihrig
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Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
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    • 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
    • B60C23/06—Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle
    • B60C23/061—Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle by monitoring wheel speed

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 12, and the use of the method or the device in an all-wheel drive vehicle.
  • German patent application 199 61 681 (P 9610) and in German patent application 199 28 138 (P 9654) in which additional physical vehicle data, such as yaw rate, acceleration, brake actuation , Engine torque etc. are included in the detection algorithm for pressure loss detection.
  • additional physical vehicle data such as yaw rate, acceleration, brake actuation , Engine torque etc. are included in the detection algorithm for pressure loss detection.
  • vehicle data are used to distinguish between a dynamic driving maneuver, such as cornering, braking or accelerating, and an undynamic driving, such as driving straight ahead without longitudinal acceleration.
  • pressure loss detection can also be carried out during dynamic driving maneuvers.
  • the method specified in the German patent applications requires microprocessors with a high working speed and a large working memory.
  • a large number of wheel data must be evaluated in different driving situations before the actual pressure loss detection can be activated.
  • DE 197 21 480 AI also describes a pressure loss detection method which can be integrated into an electronic anti-lock braking system, in which after a reset switch has been triggered, which is triggered when the nominal pressure of the wheels is set, a learning phase is first run through in which a microcomputer, taking into account the driving situation, first forms reference values from the quotient of different sums of wheel pairs from the angular speed of the wheels. The function according to which the reference values are formed increases the signal change sought.
  • a permissible range for the reference values is determined from the time course of the reference values.
  • a comparison phase begins, in which it is checked whether the currently determined reference values lie within the learned permissible range.
  • the described method takes into account the current driving situation by excluding reference values during dynamic driving situations during the learning phase and during the comparison phase.
  • the invention relates to a method according to claim 1.
  • a pressure loss is recognized by a first method A if it is determined that a change in the reference quantity over time occurs with a predetermined minimum change in the wheel torque (M r ) on one or more wheels ,
  • the detection method according to the invention is based on the fact that the extent of the change in the wheel speed due to a loss of tire pressure depends on the wheel torque. In general, the amount by which the angular velocity changes with a loss of pressure is greatest with a torque-free wheel. When the wheel torque increases, the said amount decreases. If, according to the invention, the change in the wheel torque is now observed, for example in which a jump in the course of the wheel torque is observed, it is possible to conclude from a simultaneous change in the wheel speed and thus also the reference variable that pressure loss is considerably more reliable than is the case with known ones Procedure is the case.
  • the detection method according to the invention thus takes advantage of the fact that disruptive influences, such as cornering and the like, on the wheel speed, which would have to be filtered out of the signal by known methods, by the wheel torque in the not be influenced significantly.
  • the wheel speed information is, for example, speed data from sensor-determined wheel speeds or data which indicate wheel speeds on the basis of time intervals.
  • the wheel torque used is preferably the wheel torque which is imposed on the wheels by a drive via the transmission, taking into account the losses which occur and the transmission ratio (transmission, differential). To simplify matters, it can be assumed that the drive torque is in particular evenly distributed over all driven wheels of the vehicle.
  • a setpoint range is preferably first specified for the reference variable and then it is checked whether the reference variable, after the determined minimum change in the wheel torque, enters from an area outside the setpoint range into an area within the setpoint range or the reference variable exits from the inner area to the outer area. The method thus responds to a change in the range of the reference value.
  • the setpoint range can be predefined or preferably determined by a learning process to be carried out beforehand be in that in undynamic driving situations after filling up the tires to the desired nominal pressure reference values are recorded and thus the normal state is defined and stored in the form of a setpoint range.
  • a suitable learning method for this is given, for example, in DE 197 21 480 AI, already cited.
  • the reference value shows a change of range in the area of a change in torque as described above, but this change of area is not confirmed for a sufficient number of measuring points due to a bump in the road.
  • a warning message is only issued if the number of measured values exceeds a predetermined minimum value.
  • the determined minimum change of the wheel torque is preferred by means of the relationship checked, where S r is a positive constant, ti and t 0 times, and ti> to.
  • the wheel torque can be calculated using the formula, for example
  • ⁇ ⁇ indicates the wheel angular velocity
  • ⁇ ⁇ the motor angular velocity
  • M m the motor torque
  • V the drive losses.
  • Engine torque data and transmission data are preferably used to determine the wheel torque.
  • the reference variable is preferably formed from the wheel speed information in such a way that changes in individual wheels in comparison with the other wheels can be recognized as clearly as possible.
  • the reference variable is particularly preferably a ratio variable from sums and / or quotients of wheel speed information of wheel pairs.
  • a variable is integrated if an additional pressure loss has been determined by entering the reference value in the setpoint range or leaving the reference value in the outside area, or if no pressure loss has been determined by the change in range, the variable has not been changed or ' integrated, and b) after a determined positive minimum change in the wheel torque up to a subsequent negative minimum change, a variable is integrated if, in addition, a change of range of the reference value has occurred or, if no change of range occurs, the variable is not changed or integrated, in particular integrated.
  • the integration or down integration with a variable z. B. done in such a way that a counter is increased or decreased by a fixed amount for each program loop run through. If a counter is used, the counter for preventing an overflow is preferably limited upwards and downwards by a maximum value.
  • variable or the counter is particularly preferably integrated under the conditions given under points a) and b) above, or in particular reset to an initial state of, for example, the value 0.
  • a further method B is carried out, in which at least one reference variable for suppressing short-term wheel speed fluctuations is averaged and / or filtered (Ref M ), subsequently it is monitored whether an averaged and / or filtered reference quantity lies within a predefined setpoint range, and a pressure loss is determined when an averaged and / or filtered reference quantity has left the setpoint range.
  • the setpoint range can be determined during a learning process.
  • the setpoint range of method A is expediently used as the setpoint range for method B.
  • Method B requires considerably more time in the comparison phase to detect a pressure loss, not least because of the longer filtering or averaging of the reference values. • Time as method A. A pressure loss detection according to method A is completed considerably faster under suitable driving conditions than with method B. Method B is preferably carried out exclusively in a persistently non-dynamic driving situation or one which is almost force-free in relation to the tires, in particular if the driving dynamics variables provided by the vehicle electronics such as engine torque M, yaw rate ⁇ , longitudinal acceleration L, and lateral acceleration Q indicate this.
  • the reference variable is particularly preferably time-averaged and / or filtered during this test.
  • the time span over which the reference variable is averaged and / or filtered is preferably longer in method B than in method A.
  • the integration of a variable carried out in method A in a preferred embodiment is in itself an averaging with a very short time span In order to ensure a pressure loss indicated by reference values, fewer preferred reference values have to be taken into account in method B in the preferred method than in method A.
  • the invention also relates to a device for regulating the braking force and / or the driving dynamics and for detecting a pressure loss of tires in a motor vehicle, which is characterized in that a microcomputer which is connected to wheel speed sensors and, if appropriate, additional driving dynamics sensors, shares the method described above processed with a known method for controlling the braking force and / or driving dynamics. Since the method according to the invention essentially only requires devices that are already present in an ABS, ASR or ESP system that is usually used, it can be advantageously integrated into such a system in a cost-effective manner.
  • the device is preferably designed such that after detection of a pressure loss it emits a signal, for example via a line or via a data register, which contains the information about the pressure loss.
  • the invention also relates to the use of the previously described method and the above device in an all-wheel drive vehicle.
  • 1 is a schematic representation of a motor vehicle wheel while rolling on the road
  • FIG. 4 shows a further diagram which shows the course of an averaged reference variable in the event of a strong change in the wheel torque
  • FIG. 5 shows a further diagram which shows the course of a reference variable in the case of several successive jumps in the wheel torque.
  • 1 shows how a vehicle tire 3 rolls on the roadway 10 when the tire pressure has already dropped by about 0.5 bar below the intended operating pressure for the tire from here 2.2 bar.
  • This reduces the dynamic rolling circumference and the so-called dynamic radius, which is determined according to the relationship rd yn v / ⁇ .
  • the wheel torque applied to a wheel can be calculated from variables available within the vehicle electronics (e.g. electronic system of an ABS brake pressure control or ESP driving dynamics control) such as engine speed, transmission ratio and speed quotient. It is also possible be given for the wheel torque from the current slip requirement of the wheel ten '. Furthermore, a comparison with existing slip values at the appropriate speed be made. Before the detection of a pressure loss can be carried out in the comparison phase described below, the data memories in a device for detecting a tire pressure loss (microprocessor system) must first be reset to an initial state using a reset switch (not shown). This is usually accomplished by the driver of the motor vehicle after inflating the tires 3 (FIG. 1) with air to the prescribed tire pressure. The learning phase of pressure loss detection then begins.
  • the angular velocities of the wheels are continuously recorded using wheel sensors.
  • An increased accuracy is achieved here by using the time variable T as a measure of the wheel speed. In this way, synchronization can take place on a sensor edge. This offers the advantage of increased accuracy when determining the wheel speeds.
  • the angular velocities of a time interval of 2 seconds are averaged for further processing.
  • reference values Refi are formed from the wheel signals at minimum intervals of 2 seconds in suitable driving situations and setpoints Si for the comparison phase (step 12, FIG. 2) are generated in the learning phase.
  • the reference values are according to the formula
  • the device constantly checks whether the driving conditions are within a permissible range. If there is a driving condition that makes the formation of reference values not seem sensible, for example if the longitudinal acceleration Q, the lateral acceleration L, the yaw rate ⁇ or the wheel acceleration ⁇ exceed certain threshold values, then no reference values are generated or stored.
  • the reference values Ref (t) can optionally be filtered or averaged over time to suppress noise.
  • the time course of the averaged reference value L Ref M is shown in FIG. 3. If it is determined that the value of L Ref M can be determined with a predetermined minimum good, for example if the standard deviation is smaller than a predetermined threshold value, the mean value is stored.
  • the learned average value of Ref is stored in the variable L Ref M. The learning phase is then ended.
  • the target value range 5 is determined by forming upper and lower limit values G1 and G2 by adding or subtracting an offset value 11, 12 to the determined mean value L Ref M (FIG. 3).
  • the comparison phase begins.
  • the pressure loss detection can be triggered by the method according to method A and the method according to method B.
  • method B it is checked in the comparison phase whether newly determined current reference values Ref M are within the target value range 5.
  • the current reference values in the comparison phase are filtered according to method B during the execution of the method, while unfiltered reference values are used during the method according to method A. drawn, whereby in method A the wheel data are already averaged within a time interval of 2 seconds according to the method described above.
  • the pressure loss detection according to method A pressure loss detection according to the invention is explained with reference to FIG. 4.
  • the time course of the wheel torque is plotted. If the vehicle is moved at high speed, e.g. 150 km / h, the accelerator pedal position remains the same, in which the engine power and power loss cancel each other out due to air resistance, rolling resistance and other losses.
  • the engine torque M r is essentially constant at a high level in the range of trj and ti.
  • the predetermined minimum counter reading may not be reached within the time period between ti and t 2 , even though there is a pressure loss.
  • the number of reference values taken into account is preferably limited to a predetermined maximum value. In this way, an erroneous indication of a pressure loss is effectively prevented when the counter reading is increased without an actually existing pressure loss.

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Abstract

Beschrieben ist ein Verfahren zur Erkennung eines Reifendruckverlusts in Kraftfahrzeugen durch Bildung mindestens einer Referenzgröße (Ref) aus Radrehzahlinformationen (rdyn) und Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Referenzgröße (1, 1'), wobei auf einen Druckverlust erkannt wird, wenn eine Korrelation zwischen dem Gradienten des Raddmoments und dem Gradienten der Referenzgröße festgestellt wird. Ferner ist eine Vorrichtung zum Regeln der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik und zur Durchführung des genannten Verfahrens beschrieben. Das Verfahren und die Vorrichtung kann in einem Allrad-Fahrzeug verwendet werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Reifendruckverlusts durch Auswertung von Referenzgrößen und dessen Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 12, sowie die Verwendung des Verfahrens oder der Vorrichtung in einem Allrad-Fahrzeug.
In Kraftfahrzeuge, 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 aufgetretenen Druckverlust in einem Reifen durch eine genaue Analyse der Radgeschwindigkeitsdaten festzustellen, da sich bei gleichbleibender Fahrzeuggeschwindigkeit bei einem Reifendruckverlust die Winkelgeschwindigkeit des defekten Rades geringfügig erhöht.
Um eine Druckverlusterkennung mit erhöhter Genauigkeit zu realisieren, ist in der Deutschen Patentanmeldung 199 61 681 (P 9610) sowie in der Deutschen Patentanmeldung 199 28 138 (P 9654) ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem zusätzliche physikalische Fahrzeugdaten, wie Gierrate, Beschleunigung, Bremsenbetätigung, Motormoment usw. in den Erkennungsalgorithmus zur Druckverlusterkennung einbezogen werden. Diese Fahrzeugdaten dienen zur Unterscheidung zwischen einem dynamischen Fahrmanöver, wie Kurvenfahrt, Abbremsen oder Beschleunigen und einer undynamischen Fahrt, wie etwa eine Geradeausfahrt ohne Längsbeschleunigung.
Wird der Einfluß einer Fahrdynamikgröße auf die Winkelgeschwindigkeit berücksichtigt, kann eine Druckverlusterkennung auch während dynamischer Fahrmanöver durchgeführt werden. Das in den deutschen Patentanmeldungen angegebene Verfahren benötigt jedoch Mikroprozessoren mit einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit und einem großen Arbeitsspeicher. Zudem müssen einer große Zahl von Raddaten in unterschiedlichen Fahrsituationen ausgewertet werden, bevor die eigentliche Druckverlusterkennung aktiviert werden kann.
In der DE 197 21 480 AI ist ebenfalls ein in ein elektronisches Antiblockiersystem integrierbares Druckverlusterken- nungsverfahren beschrieben, bei dem nach Auslösen eines Re- set-Schalters, der ausgelöst wird, wenn der Nenndruck der Räder eingestellt ist, zunächst eine Lernphase durchlaufen wird, in der ein Mikrorechner unter Berücksichtigung der Fahrsituation aus den Winkelgeschwindigkeit der Räder zunächst Referenzwerte aus dem Quotienten von unterschiedlichen Summen von Radpaaren bildet. Die Funktion, nach der die Referenzwerte, gebildet werden, bewirkt eine Verstärkung der gesuchten Signaländerung. Aus dem zeitlichen Verlauf der Referenzwerte wird in der Lernphase jeweils ein zulässiger Bereich für die Referenzwerte ermittelt. Im Anschluß an die Lernphase beginnt eine Vergleichsphase, in der überprüft wird, ob die aktuell bestimmten Referenzwerte innerhalb des gelernten zulässigen Bereichs liegen.
Das beschriebene Verfahren berücksichtigt die aktuelle Fahrsituation, indem während der Lernphase und während der Vergleichsphase Referenzwerte während dynamischer Fahrsituationen ausgeschlossen werden.
Nachteilhafterweise kann es jedoch bei dem bekannten Verfahren vorkommen, daß nicht mit ausreichender Häufigkeit geeignete undynamische Fahrsituation vorliegen. Die Lernphase als auch die Vergleichsphase kann hierdurch größer sein, als dies seitens der Kraftfahrzeugnutzer toleriert wird. Es besteht daher noch immer der Bedarf nach einem Verfahren zur Erkennung eines Reifendruckverlusts, welches die erwähnten Nachteile nicht aufweist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 1.
Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren der Erfindung ein Reifendruckverlusts in Kraftfahrzeugen durch Bildung mindestens einer Referenzgröße (Ref) aus Radrehzahlinformationen • und Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Referenzgröße untersucht .
Bevorzugt wird gemäß dem Verfahren - beispielsweise neben einer weiteren zweiten Methode B - nach einer ersten Methode A auf einen Druckverlust erkannt, wenn festgestellt wird, daß eine zeitliche Veränderung der Referenzgröße bei einer vorgegebenen Mindeständerung des Radmoments (Mr) an einem oder mehreren Rädern auftritt.
Das Erkennungsverfahren gemäß der Erfindung beruht auf der Tatsache, daß das Maß der Änderung der Raddrehzahl aufgrund eines Reifendruckverlusts vom Radmoment abhängt. Im allgemeinen ist der Betrag, um den sich die Winkelgeschwindigkeit bei einem Druckverl'ust ändert, bei einem momentenfreien Rad am größten. Bei steigendem Radmoment sinkt der besagte Betrag ab. Wird nun gemäß der Erfindung die Änderung des Radmoments beobachtet, z.B. in dem ein Sprung im Verlauf des Radmoments beobachtet wird, ist es möglich, aus einer gleichzeitigen Änderung der Raddrehzahl und damit auch der Referenzgröße auf einen Druckverlust erheblich sicherer zu schließen, als dies bei bekannten Verfahren der Fall ist. Das Erkennungsverfahren gemäß der Erfindung nutzt somit aus, daß störende Einflüsse, wie Kurvenfahrt und dergl., auf die Raddrehzahl, die nach bekannten Verfahren aus dem Signal herausgefiltert werden müßten, durch das Radmoment im we- sentlichen nicht beeinflußt werden.
Die Raddrehzahlinformationen sind beispielsweise Geschwindigkeits-Daten von sensorisch bestimmten Radgeschwindigkeiten oder Daten, die Radgeschwindigkeiten auf Basis von Zeitintervallen angeben. Vorzugsweise handelt es sich bei den Raddrehzahlinformationen um Daten von aktuell ermittelten-.. Radradien (dynamischer Radradius rdyn) , die ermittelt werden können nach der Formel rdyn = v / ω , wobei v die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Bei dem herangezogenen Radmoment handelt es sich bevorzugt um das Radmoment, welches von einem Antrieb über das Getriebe unter Berücksichtigung der auftretenden Verluste und des Übersetzungsverhältnis (Getriebe, Differential) auf die Räder aufgeprägt wird. Zur Vereinfachung kann, angenommen werden, daß sich das Antriebsmoment insbesondere gleichmäßig auf alle angetriebenen Räder des Fahrzeugs verteilt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren muß überprüft werden, ob bei einer aufgetretenen Momentenänderung eine Änderung der Referenzgröße durch die Momentenänderung verursacht wurde oder ob diese durch andere Effekte hervorgerufen wurden, wie beispielsweise durch Fahrbahnunebenheiten, Kurvenfahrt oder dergleichen. Hierzu wird vorzugsweise zunächst für die Referenzgröße ein Sollwertbereich vorgegeben und dann überprüft, ob die Referenzgröße nach der festgestellten Mindeständerung des Radmoments von einem Gebiet außerhalb des Sollwertbereichs in ein Gebiet innerhalb des Sollwertbereichs eintritt oder die Referenzgröße von dem inneren Gebiet in das äußere Gebiet austritt. Das Verfahren spricht somit auf einen Bereichswechsel des Referenzwerts an. Der Sollwertbereich kann fest vorgegeben sein oder bevorzugt durch ein zuvor durchzuführendes Lernverfahren festgelegt sein, indem in undynamischen Fahrsituationen nach dem Auffüllen der Reifen auf den gewünschten Nenndruck Referenzwerte aufgenommen werden und so der Normalzustand in Form eines Sollwertbereichs festgelegt und gespeichert wird. Ein hierfür geeignetes Lernverfahren ist beispielsweise in der bereits zitierten DE 197 21 480 AI angegeben.
Während der erfindungsgemäßen Druckverlusterkennung in der sogenannten Vergleichsphase kann es vorkommen, daß der Referenzwert im Bereich einer Momentenänderung einen Bereichswechsel wie oben beschrieben zeigt, jedoch dieser Bereichswechsel sich aufgrund einer Fahrbahnunebenheit nicht für eine ausreichende Zahl an Meßpunkten bestätigt. Zur Absicherung der Druckverlusterkennung ist es daher vorzugsweise vorgesehen, daß überprüft wird, ob nach Eintritt in den Sollwertbereich oder Verlassen des Sollwertbereichs die Referenzgröße für eine vorgegebene Mindestzeitspanne in dem neuen Bereich verbleibt.
Dies kann insbesondere durch Zählen der einzelnen Meßwerte erfolgen, die sich nach dem Bereichswechsel in dem neuen Bereich befinden. Eine Warnmeldung wird entsprechend der hier beschriebenen Verfahrensweise nur dann ausgegeben, wenn die Anzahl der gezählten Meßwerte einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet .
Die festgestellte Mindeständerung des Radmoments wird bevorzugt mittels der Beziehung
Figure imgf000007_0001
überprüft, wobei Sr eine positive Konstante, ti und t0 Zeitpunkte, und ti > to ist. Das Radmoment läßt sich beispielsweise nach der Formel
1 Mr = - * ( Mm * ωM ) - V ω r
berechnen, worin ω τ die Radwinkelgeschwindigkeit, ωκ die Motorwinkelgeschwindigkeit, Mm das Motormoment und V die Antriebsverluste angibt. Diese Größen können in Kraftfahrzeugen mit einem elektronischen Bremssystem oder einem System zur Regelung der Fahrdynamik bereits von der Elektronik im Speicher durch parallel ablaufende Algorithmen bereitgestellt worden sein.
Bevorzugt werden zur Bestimmung des Radmoments Motormomentdaten und Getriebedaten herangezogen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Radmoment aus dem aktuellen Radschlupf des jeweiligen Rades abgeleitet. Dies ist möglich, da der Radschlupf proportional zum Motormoment ist. Wird nun ausgehend von einer proportionalen Abhängigkeit des Schlupfs vom Radmoment bei einem Moment von M = 0 der Radschlupf bestimmt, so ist es möglich, den weiteren Verlauf der Geraden mit der allgemeinen Formel Schlupf (M) = a * M + b zu berechnen, da b bei M = 0 bestimmt werden, kann und sich die Steigung a abschätzen läßt. Der Fall M = 0 kann beispielsweise durch Überwachen des Kupplungssignals über einen Fahrzeugdatenbus (GAN) abgefragt werden. Die Referenzgröße wird aus den Raddrehzahlinformationen bevorzugt in der Weise gebildet, daß Änderungen einzelner Räder im Vergleich zu den übrigen Rädern möglichst deutlich erkennbar sind. Besonders bevorzugt ist die Referenzgröße eine Verhältnisgröße aus Summen und/oder Quotienten von Raddrehzahlinformationen von Radpaaren.
Vorzugsweise wird gemäß dem Verfahren der Erfindung a) nach einer festgestellten negativen Mindeständerung des Radmoments (Mr(tι) - Mr(to) < Schwelle) bis zu einer darauffolgenden positiven Mindeständerung des Radmoments (Mr(tι) - Mr(t0) > Schwelle) eine Variable aufintegriert , wenn zusätzlich ein Druckverlust durch Eintreten der Referenzgröße in den Sollwertbereich oder Verlassen der Referenzgröße in. den Außenbereich festgestellt wurde oder, wenn kein Druckverlust durch den besagten Bereichswechsel festgestellt wurde, die Variable nicht verändert oder 'abintegriert, und b) nach einer festgestellten positiven Mindeständerung des Radmoments bis zu einer darauffolgenden negativen Mindeständerung eine Variable aufintegriert wird, wenn zusätzlich ein Bereichswechsel des Referenzwertes aufgetreten ist oder, wenn kein Bereichswechsel auftritt, die Variable nicht verändert oder abintegriert, insbesondere abintegriert, wird.
Durch diese Verfahrensweise ist es möglich, kurzzeitige Momentensprünge, die dicht hintereinander auftreten, für die Druckverlusterkennung auszuwerten.
Das Aufintegrieren bzw. Abintegrieren kann bei einer Variable z. B. in der Weise erfolgen, daß ein Zähler bei jeder durchlaufenen Programmschleife um einen festen Betrag erhöht wird oder erniedrigt wird. Wird ein Zähler verwendet, kann der Zähler zur Unterbindung eines Überlaufs vorzugsweise nach oben und unten durch einen Maximalwert begrenzt.
Besonders bevorzugt wird die Variable oder der Zähler unter den vorstehend unter Punkt a) und b) angegebenen Bedingungen abintegriert oder insbesondere auf einen Anfangszustand von beispielsweise auf den Wert 0 zurückgesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zusätzlich zur der ersten vorstehend beschriebenen Methode A zur Erkennung eines Druckverlusts eine weitere Methode B durchgeführt, bei der mindestens eine Referenzgröße zur Unterdrückung von kurzzeitigen Raddrehzahlschwankungen gemit- telt und/oder gefiltert wird (RefM) wird, darauffolgend überwacht wird, ob eine gemittelte und/oder gefilterte Referenzgröße innerhalb eines vorgegebenen Sollwertbereichs liegt, und ein Druckverlust festgestellt wird, wenn eine gemittelte und/oder gefilterte Referenzgröße den Sollwertbereich verlassen hat.
Der Sollwertbereich kann wie bereits weiter oben beschrieben während eines Lernverfahrens ermittelt sein. Zweckmäßigerweise wird als Sollwertbereich für die Methode B der Sollwertbereich der Methode A verwendet.
Methode B benötigt in der Vergleichsphase zur Erkennung eines Druckverlusts nicht zuletzt wegen der länger andauernden Filterung oder Mittelung der Referenzwerte erheblich mehr • Zeit als Methode A. Eine Druckverlusterkennung nach Methode A ist bei geeigneten Fahrbedingungen erheblich schneller abgeschlossen als bei Methode B. Methode B wird bevorzugt ausschließlich in einer anhaltend undynamischen bzw. in Bezug auf die Reifen nahezu kräftefreien Fahrsituation durchgeführt, insbesondere wenn die von der Fahrzeugelektronik bereitgestellten Fahrdynamikgrößen wie Motormoment M, Gierrate Ψ , Längsbeschleunigung L, und Querbeschleunigung Q, dies anzeigen. Die Referenzgröße ist besonders bevorzugt während dieses Tests zeitlich gemittelt und/oder gefiltert.
Vorzugsweise ist die Zeitspanne, über die die Referenzgröße gemittelt und/oder gefiltert wird, bei Methode B größer, als bei Methode A. Die bei Methode A in einer bevorzugten Ausführungsform durchgeführte AufIntegration einer Variablen stellt für sich betrachtet bereits eine Mittelung mit sehr kurzer Zeitspanne dar. Zur Absicherung eines durch Referenzwerte angezeigten Druckverlusts müssen bei Methode B bei dem bevorzugten Verfahren weniger nachfolgende Referenzwerte berücksichtigt werden, als bei Methode A.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Regeln der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik und zur Erkennung eines Druckverlusts von Reifen in einem Kraftfahrzeug, welche sich dadurch auszeichnet, daß ein Mikrorechner, der mit Raddrehzahlsensoren und gegebenenfalls zusätzlichen Fahrdynamiksensoren verbunden ist, das vorstehend beschriebene Verfahren gemeinsam mit einem an sich bekannten Verfahren zur Regelung der Bremskraft und/oder Fahrdynamik abarbeitet. Da das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen lediglich Einrichtungen benötigt, die ohnehin in einem üblicherweise eingesetzten ABS-, ASR- oder ESP-System vorhanden sind, läßt sich dieses auf vorteilhafte Weise in ein solches System kostengünstig integrieren. Bevorzugt ist die Vorrichtung so gestaltet, daß sie nach Erkennung eines Druckverlusts ein Signal, beispielsweise über eine Leitung oder aber über ein Datenregister, abgibt, welches die Information über den Druckverlust enthält.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens und der obigen Vorrichtung in einem Allrad-Fahrzeug .
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figuren näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 die schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugrads während des Abrollens auf der Fahrbahn,
Fig. 2 ein Diagramm, welches die Änderung des dynamischen Radius bei einem Druckverlust in Abhängigkeit vom Radmoment zeigt,
Fig. 3 ein weiteres Diagramm, welches den Verlauf einer gemittelten Referenzgröße bei gleichbleibendem Radmoment zeigt,
Fig. 4 ein weiteres Diagramm, welches den Verlauf einer ungemittelten Referenzgröße bei einer starken Änderung des Radmoments zeigt, und
Fig. 5 ein weiteres Diagramm, welches den Verlauf einer Referenzgröße bei mehreren aufeinanderfolgenden Sprüngen des Radmoments zeigt. In Fig. 1 ist dargestellt, wie ein Fahrzeugreifen 3 auf der Fahrbahn 10 abrollt, wenn der Reifendruck bereits etwa um 0,5 bar unterhalb des vorgesehenen Betriebsdrucks für den Reifen von hier 2,2 bar abgesunken ist. Ein nicht komprimierbarer Reifen würde idealerweise einen Radius ri aufweisen und sich bei einer Fahrgeschwindigkeit v mit der Winkelgeschwindigkeit co = v / r drehen. Ein herkömmlicher Gummireifen wird jedoch während des Rollens im Bereich der Fahrbahnoberfläche um so mehr gewalkt, je niedriger der Druck des Reifens ist ." Hierdurch sinkt der dynamische Abrollumfang und der sogenannte dynamische Radius, der bestimmt wird nach dem Zusammenhang rdyn = v / ω .
In Fig. 2 ist auf der Abszisse des dargestellten Diagramms die Differenz zwischen dem dynamischen Radius Δrdyn(P!) bei einem ersten Druck Pi und Δrdyn(P2) bei einem zweiten Druck P2 aufgetragen, wobei Pi < P2 ist. Wie dem Diagramm zu entnehmen ist, weisen herkömmliche Fahrzeugreifen in Δ rdyn eine Abhängigkeit von dem an diesem Rad anliegenden Radmoment Mr auf. Mit steigendem Betrag des Radmoments fällt Δ rdyn ab.
Das an einem Rad anliegende Radmoment läßt sich aus innerhalb der Fahrzeugelektronik (z. B. elektronisches System einer Bremsdruckregelung ABS oder Fahrdynamikregelung ESP) verfügbaren Größen wie Motordrehzahl, Getriebeübersetzung und Drehzahlquotienten berechnen. Es ist auch möglich, das Radmoment aus dem aktuellen Schlupfbedarf des Rades abzulei-' ten. Ferner kann ein Vergleich mit bereits vorhandenen Schlupfwerten bei der entsprechenden Geschwindigkeit vorgenommen werden. Bevor die Erkennung eines Druckverlusts in der weiter unten beschriebenen Vergleichsphase durchgeführt werden kann, müssen zunächst die Datenspeicher in einer Vorrichtung zur Erkennung eines Reifendruckverlusts (Mikroprozessorsystem) über einen nicht dargestellten Rücksetzschalter in einen Ausgangszustand zurückgesetzt werden. Dies wird in der Regel durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs nach Auffüllen der Reifen 3 (Fig. 1) mit Luft auf den vorgesehenen vorgeschriebenen Reifendruck bewerkstelligt. Danach beginnt die Lernphase der Druckverlusterkennung.
In der Lernphase - wie auch in der Vergleichsphase - werden die Winkelgeschwindigkeiten der Räder kontinuierlich mittels Radsensoren aufgenommen. Eine erhöhte Genauigkeit wird hierbei erzielt durch Verwendung der zeitlichen Größe T als Maß für die Radgeschwindigkeit. Auf diese Weise kann eine Synchronisation auf eine Sensorflanke erfolgen. Dies bietet den Vorteil einer erhöhten Genauigkeit bei der Bestimmung der Radgeschwindigkeiten. Zur Weiterverarbeitung werden die Winkelgeschwindigkeiten eines Zeitintervalls von 2 Sekunden gemittelt.
Während der Fahrt werden in Mindestabständen von 2 Sekunden in geeigneten Fahrsituationen Referenzwerte Refi aus den Radsignalen gebildet und Sollwerte Si für die Vergleichsphase (Schritt 12, Fig. 2) in der Lernphase erzeugt. Die Referenzwerte werden nach der Formel
Figure imgf000014_0001
aus aktuellen Werten von Raddrehzahldaten der Räder VL, VR, HL und HR berechnet. Würden alle Räder bei Idealbedingungen (Geradeausfahrt) die gleiche Winkelgeschwindigkeit haben, so betrüge der Wert des Referenzwertes Refi = 1. Bei einem Druckverlust weicht der Referenzwert um einen bestimmten Be- trag vom Wert 1 ab.
Durch die Vorrichtung wird ständig geprüft, ob die Fahrbedingungen in einem zulässigen Bereich liegen. Wenn eine Fahrbedingung vorliegt, die ein Bilden von Referenzwerten als nicht sinnvoll erscheinen läßt, beispielsweise wenn die Längsbeschleunigung Q, die Querbeschleunigung L , die Gierrate Ψ oder die Radbeschleunigung ώ bestimmte Schwellenwerte überschreiten, so werden keine Referenzwerte erzeugt bzw. gespeichert. Die Referenzwerte Ref(t) können zur Rauschunterdrückung gegebenenfalls zeitlich gefiltert oder gemittelt werden. Der zeitliche Verlauf des gemittelten Referenzwerts LRefM ist in Fig. 3 dargestellt. Wenn festgestellt wird, daß der Wert von LRefM mit einer vorgegebenen Mindestgute, z.B. wenn die Standardabweichung kleiner ist, als ein vorgegebener Schwellenwert, ermittelt werden kann, wird der Mittelwert gespeichert. Der gelernte Durchschnittswert von Ref wird in der Variable LRefM gespeichert. Die Lernphase ist dann beendet .
Nach Abschluß der Lernphase wird der Sollwertbereich 5 durch Bildung von oberen und unteren Grenzwerte Gl und G2 festgelegt, indem ein Offsetwert 11, 12 zum ermittelten Mittelwert LRefM hinzuaddiert bzw. subtrahiert wird (Fig. 3) .
Nach Beendigung der Lernphase beginnt die Vergleichsphase.
Die Druckverlusterkennung kann durch das Verfahren nach Methode A und das Verfahren nach Methode B ausgelöst werden.
Gemäß Methode B wird in der Vergleichsphase überprüft, ob neu ermittelte aktuelle Referenzwerte RefM innerhalb des Sollwertbereichs 5 liegen. Die aktuellen Referenzwerte in der Vergleichsphase sind während der Ausführung des Verfahrens nach der Methode B gefiltert, während des Verfahrens nach der Methode A werden ungefilterte Referenzwerte heran- gezogen, wobei in Methode A gemäß dem weiter oben beschriebenen Verfahren die Raddaten bereits innerhalb eines Zeitintervalls von 2 Sekunden gemittelt sind.
Tritt ein Referenzwert RefM, wie durch den Pfeil 9 in Fig. 3 hervorgehoben, aus dem Sollwertbereich 5 aus, wird auf einen Druckverlust erkannt, indem eine Warnlampe im Armaturenbrett angeschaltet wird.
Anhand von Fig. 4 wird die Druckverlusterkennung gemäß Methode A (erfindungsgemäße Druckverlusterkennung) erläutert. Auf der Abszisse des dargestellten Diagramms ist neben dem zeitlichen Verlauf des ungemittelten Referenzwertes Ref der zeitliche Verlauf des Radmoments aufgetragen. Wird das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit, z.B. 150 km/h, bewegt, stellt sich bei gleichbleibender Gaspedalstellung ein stationärer Zustand ein, in dem sich die Motorleistung und die Verlustleistung aufgrund des Luftwiderstands, des Rollwiderstands und sonstiger Verluste, aufheben. In diesem Fahrzustand ist das Motormoment Mr auf einem hohen Niveau im Bereich von trj und ti im wesentlichen konstant.
Nimmt nun der Fahrer den Fuß vom Gaspedal, ergibt sich durch die plötzliche Reduktion des Motormoments ein steiler Abfall 2 des Radmoments. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert sich während der hier betrachteten Zeitspanne nur relativ wenig.
Aufgrund der weiter oben erläuterten Abhängigkeit der Änderung des dynamischen Radradius vom Radmoment tritt ein vorhandener Druckverlust bei einem Wegfall des Radmoments stärker hervor. Liegt ein Druckverlust an einem Rad vor, wird durch die Änderung des Radmoments eine deutlich erkennbare Erhöhung 1 bzw. Erniedrigung des Referenzwertes bewirkt. Steigt das Radmoment wieder an (Bezugszeichen 2"), entsteht eine Flanke 1' im Verlauf des Referenzwerts, die in der Re- gel etwa der Höhe der Flanke 1 entspricht, so daß der Referenzwert wieder im Sollwertbereich 5 zu liegen kommt.
Im Bereich zwischen den Zeitpunkten ti und t2 wird nun die Anzahl der Referenzwerte durch einen Zähler gezählt, die außerhalb des Sollwertbereichs liegen. Wird ein vorgegebener Mindestzählerstand überschritten, wird auf einen Druckverlust erkannt.
Es kann insbesondere bei einem hohen vorgegebenen Mindestzählerstand vorkommen, daß innerhalb der Zeitspanne zwischen ti und t2 der vorgegebene Mindestzählerstand nicht erreicht wird, obwohl ein Druckverlust vorliegt. Um einen Druckverlust dennoch erkennen zu können ist erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, wie in Fig. 5 dargestellt, auch weitere Änderungen des Radmoments (symbolisiert durch die Bereiche T2 und T3) , die auf eine erste Änderung (symbolisiert durch Bereich Ti) folgen, auszuwerten.
Dies wird bewerkstelligt, indem der Zähler in den Bereichen Ti und T2 weitergezählt wird, wenn Referenzwerte außerhalb des Sollwertbereichs liegen. Liegen die Referenzwerte in diesen Bereichen innerhalb des Sollwertbereichs, kann der Zähler entweder konstant gehalten werden oder rückwärts gezählt werden.
Bisher wurde nur der Fall beschrieben, wie die Druckverlusterkennung bei einem Austritt des Referenzwerts 1 aus dem Sollwertbereich als Folge eines sinkenden Radmoments 2 durchgeführt wird. Entsprechend wird auch auf einen Druckverlust erkannt, wenn das Radmoment ansteigt und als Folge des Anstiegs der Referenzwert in den Sollwertbereich eintritt (Bezugszeichen 1'). Auch in diesem Fall kann die Häufigkeit der Referenzwerte, für die dies der Fall ist, durch Heraufzählen eines Zählers aufintegriert werden. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, für beide beschriebenen Fälle den gleichen Zähler zu verwenden.
Um den Zählerstand nicht beliebig anwachsen zu lassen, wird die Anzahl der berücksichtigten Referenzwerte vorzugsweise auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt. Hierdurch wird bei einer Erhöhung des Zählerstands ohne einen tatsächlich vorhandenen Druckverlust eine irrtümliche Anzeige eines Druckverlusts wirksam verhindert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung eines Reifendruckverlusts in Kraftfahrzeugen durch Bildung mindestens einer Referenzgröße (Ref) aus Radrehzahlinformationen (rdyn) und Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Referenzgröße
(1,1"), dadurch gekennzeichnet, daß gemäß einer ersten Methode A ein Druckverlust an einer Korrelation zwischen dem Gradienten des Radmoments und dem Gradienten der Referenzgröße erkannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Druckverlust erkannt wird, wenn festgestellt wird, daß eine zeitliche Veränderung der Referenzgröße bei einer vorgegebenen Mindeständerung (2,2") des Radmoments (Mr) an einem oder mehreren Rädern (3) auftritt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Referenzgröße ein Sollwertbereich (Gi, G2) festgelegt ist und die Referenzgröße als verändert gilt, wenn die Referenzgröße nach der festgestellten Mindeständerung des Radmoments von einem Gebiet außerhalb des Sollwertbereichs (4,6) in ein Gebiet innerhalb des Sollwertbereichs (5) eintritt oder die Referenzgröße von dem inneren Gebiet in das äußere Gebiet austritt.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erkannter Druckverlust durch eine weitere Maßnahme abgesichert wird, bei der überprüft wird, ob nach Eintritt in den Sollwertbereich
(5) oder Verlassen des Sollwertbereichs die Referenzgröße für eine vorgegebene- Mindestzeitspanne (T) in dem neuen Bereich verbleibt.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindeständerung des Radmoments mittels der Beziehung
Figure imgf000020_0001
überprüft wird, wobei Sr eine positive Konstante, ti und t0 Zeitpunkte, und ti > t0 ist.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzgröße eine Verhältnisgröße aus Summen und/oder Quotienten von Raddrehzahlinformationen von Radpaaren ist.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß a) nach einer festgestellten negativen Mindeständerung des Rädmoments bis zu einer darauffolgenden positiven Mindeständerung (7) des Radmoments eine Variable aufintegriert wird, wenn zusätzlich ein Druckverlust durch Eintreten der Referenzgröße in den Sollwertbereich oder Verlassen der Referenzgröße in den Außenbereich festgestellt wurde oder, wenn kein Druckverlust durch den besagten Bereichswechsel festgestellt wurde, die Variable nicht verändert oder abintegriert wird, und b) nach einer festgestellten positiven Mindeständerung (8) des Radmoments bis zu einer darauffolgenden negativen Mindeständerung eine Variable aufintegriert wird, wenn zusätzlich ein Bereichswechsel des Referenzwertes aufgetreten ist oder, wenn kein Bereichswechsel auftritt, die Variable nicht verändert oder abintegriert wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Radmoment bestimmt wird mittels Motormomentdaten und Getriebedaten.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Radmoment aus dem Radschlupf des jeweiligen Rades abgeleitet wird.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9," dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur der ersten-' Methode A zur Erkennung eines Druckverlusts eine weitere Methode B durchgeführt wird, bei der mindestens eine Referenzgröße zur Unterdrückung von kurzzeitigen Raddrehzahlschwankungen gemittelt und/oder gefiltert wird (RefM) , darauffolgend überwacht wird, ob eine gemittelte und/oder gefilterte Referenzgröße innerhalb eines vorge- gebenen Sollwertbereichs (5) liegt, und ein Druckverlust festgestellt wird, wenn eine gemittelte und/oder gefilterte Referenzgröße den Sollwertbereich verlassen hat (9) .
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne, über die die Referenzgröße gemittelt und/oder gefiltert wird, bei Methode B größer ist, als bei Methode A.
12. Vorrichtung zum Regeln der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik und zur Erkennung eines Druckverlusts von Reifen in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrorechner, der mit Raddrehzahlsensoren und gegebenenfalls zusätzlichen Fahrdynamiksensoren verbunden ist, ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9 und ein an sich bekanntes Verfahren zur Regelung der Bremskraft und/oder Fahrdynamik abarbeitet.
13.Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 oder der Vorrichtung nach Anspruch 12 in einem Allrad-Fahrzeug.
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