WO2006005710A2

WO2006005710A2 - Verfahren zur erkennung eines druckverlusts in kraftfahrzeugreifen

Info

Publication number: WO2006005710A2
Application number: PCT/EP2005/053231
Authority: WO
Inventors: Andreas Köbe; Frank Edling; Martin Griesser; Vladimir Koukes; Jörg CUNZ; Markus Irth; Lennert Gootjes; Maik Hofmann; Franko Blank; Alfred Duchow; Frank Schreiner
Original assignee: Continental AG; Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental AG; Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2007-01-09
Also published as: DE102005031485A1; EP1765608A2; US20100063665A1; US8180523B2; WO2006005710A3; EP1765608B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Druckverlusts in Kraftfahrzeugreifen, welches aus mehreren Kenngrößen, die aus den Abrollumfängen der Reifen berechnet werden, einen Druckverlust an mindestens einem Fahrzeugreiferr erkennt. Hierzu werden aktuell berechnete Kenngrößen mit gelernten Werten der Kenngrößen verglichen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.

Description

Verfahren zur Erkennung eines Druckverlusts in Kraftfahr¬ zeugreifen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Druckverlusts in Kraftfahrzeugreifen gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Computerprograitim gemäß Anspruch 8.

In modernen Fahrzeugen werden zur Verbesserung der Sicher¬ heit vermehrt ReifendrucküberwachungsSysteme eingesetzt. Aus der DE 100 58 140 Al ist beispielsweise ein sogenanntes in¬ direkt messendes Reifendrucküberwachungssystem (DDS) be¬ kannt, welches aus Drehzahlinformationen (Raddrehzahl, Win¬ kelgeschwindigkeit, Frequenz, etc.) der Fahrzeugräder den Reifenluftdruck bestimmt.

Nachteilig an dem bekannten indirekt messenden Reifendruck¬ überwachungssystem ist, dass nur ein Druckverlust an einem Reifen sicher erkannt werden kann.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erkennung eines Druckverlusts in Kraftfahrzeugreifen bereit¬ zustellen, welches das bekannte Reifendrucküberwachungssys¬ tem (DDS) dahingehend verbessern, dass auch ein Druckverlust an mehr als an einem Reifen erkannt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Bevorzugt werden die Kenngrößen (DIAG, SIDE, AXLE) , welche aus den Abrollumfängen der Reifen berechnet werden, in Ab¬ hängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder dem Rad¬ moment berechnet bzw. eingelernt.

Vorzugsweise werden aktuell berechnete Kenngrößen mit einge¬ lernten Werten der Kenngrößen, welche einen Reifen ohne Druckverlust beschreiben, verglichen. Dieser Vergleich er¬ folgt besonders bevorzugt in Abhängigkeit der Fahrzeugge¬ schwindigkeit und/oder dem Radmoment.

Eine Warnung hinsichtlich eines Druckverlusts wird bevorzugt dann gegeben, wenn eine Abweichung (ΔDIAG bzw. Δ SIDE bzw. ΔAXLE) zwischen der berechneten Kenngröße (DIAG bzw. SIDE bzw. AXLE) und dem eingelernten Wert der Kenngröße eine festgelegte Schwelle überschreitet.

Weiterhin ist es bevorzugt, die absolute Fahrzeuggeschwin¬ digkeit aus straßenbedingten Störungen, welche sich in einem zeitlichen Abstand auf die Raddrehzahlsignale der Vorder- und Hinterräder auswirken, und dem bekannten Achsabstand des Fahrzeugs zu bestimmen. Besonders bevorzugt wird aus der ab¬ soluten Fahrzeuggeschwindigkeit und den einzelnen Raddrehge¬ schwindigkeiten der absolute Abrollumfang jedes Reifens wäh¬ rend der Fahrt bestimmt.

Vorzugsweise wird zur Erkennung eines Druckverlusts an allen vier Radpositionen die Steigung der Kenngröße AXLE über dem Radmoment M bei einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit (v = const.) dahingehend ausgewertet, ob eine Veränderung der Steigung (Δ Steigung) eine Schwelle überschreitet.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es zeigen

Fig. 1 die Kenngröße AXLE aufgetragen über dem Radmoment M, Fig. 2 die Kenngröße AXLE aufgetragen über dem Radmoment M bei einem Druckverlust am Rad, und Fig. 3 die Kenngröße AXLE aufgetragen über dem Radmoment M bei einem Druckverlust an allen Rädern.

Das erfindungsgemäße Verfahren erweitert und verbessert das bekannte indirekte ReifendrucküberwachungsSystem (DDS) da¬ hingehend, dass nun auch ein gleichzeitiger Druckverlust an mehreren Reifen erkannt wird. Eine Bewarnung dieser Druck¬ verluste erfolgt auf Basis der bekannten DDS-Ken-ngrößen (DIAG, SIDE, AXLE) , die den Abrollumfang des Reifens bewer¬ ten. Diese bekannten DDS-Kenngrößen repräsentieren die Rad¬ drehzahlverhältnisse, die jeweils diagonalenweise (DIAG) , seitenweise (SIDE) und achsweise (AXLE) berechnet werden. Alle diese Werte werden abhängig von der Fahrzeuggeschwin¬ digkeit und dem Radmoment gelernt. Zur Druckwarnung erfolgt der Vergleich aktueller Werte von DIAG, SIDE und AXLE mit den gelernten Werten für die jeweilige Geschwindigkeit und das jeweilige Radmoment. Abweichungen oberhalb einer be¬ stimmten Schwelle werden bewarnt.

Im herkömmlichen DDS stützt sich die Drucküberwachung nur allein auf die Kenngröße DIAG, das besonders robust gegen- über Störgrößen ist. Hierzu werden aktuelle Werte von DIAG mit den gelernten Werten für die jeweilige Geschwindigkeit und Radraoment verglichen. Die Kenngröße SIDE ist dagegen stärker abhängig von Kurvenfahrten, so dass hier eine Kom¬ pensation mit den gemessenen Gierraten oder Querbeschleuni¬ gungen angewendet wird. Die Kenngröße AXLE ist dagegen stär¬ ker abhängig von der Antriebs- und Reibwertsituation, was eine intensive Bewertung von AXLE abhängig vom Radmoment er¬ fordert. SIDE und AXLE werden im herkömmlichen DDS, das auf eine schnelle Erkennung von Druckverlusten abzielt, deshalb nur zur sogenannten Raderkennung eingesetzt, bei der festge¬ stellt werden soll, an welchem Reifen der Druckverlust vor¬ liegt. Wiederum werden hierbei Abweichungen der aktuellen Werte von SIDE und AXLE zu den gelernten Werten bei dersel¬ ben Geschwindigkeit und demselben Radmoment bewertet.

In dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren werden SIDE und AXLE nun auch herangezogen, um Druckverluste an mehr als einem Rad erkennen zu können. Die Erfindung stützt sich da¬ bei auf die Annahme, dass Druckverluste an mehr als einem Rad in der Regel nur aufgrund von Diffusion auftreten und deshalb langfristig über mehrere Tage oder Wochen beobachtet und bewertet werden müssen und dürfen. Schnelle Druckverlus¬ te, z. B. aufgrund von Beschädigungen des Reifens, treten dagegen zumeist nur an einem Reifen auf und erfordern die bewährte schnelle Bewarnung wie sie bereits in dem bekannten indirekten ReifendrucküberwachungsSystem durchgeführt wird.

Der wesentliche Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reifendrucküberwachung und dem bekannten Rei¬ fendrucküberwachungssystem liegt darin, dass SIDE und AXLE nun sehr langfristig beobachtet werden, was eine robuste Un- terscheidung der diffusionsbedingten Druckverluste an mehre¬ ren Reifen von kurzfristigen Veränderungen von SIDE und AXLE aufgrund von Kurvenfahrten oder Reibwertveränderungen ermög¬ licht.

Die Robustheit dieses Systems kann weiter erhöht werden, in¬ dem, insbesondere für den Fall eines Druckverlusts an allen vier Rädern gleichzeitig, zwei weitere Verfahren unterstüt¬ zend eingesetzt werden:

In dem ersten Verfahren wird dabei der absolute Abrollumfang der Reifen ermittelt, so dass anders als beim bekannten Rei¬ fendrucküberwachungssystem auch absolute Abrollumfangsände- rungen bewarnt werden können. Hierzu werden straßenbedingte Störungen im Raddrehzahlsignal ausgewertet, die sich an Vor¬ der- und Hinterrädern zeigen. Aus dem zeitlichen Abstand des Auftretens dieser Störungen kann unter Berücksichtigung des bekannten Achsabstands auf die unbekannte Fahrzeugabsolutge¬ schwindigkeit geschlossen werden. Unter Verwendung der Abso¬ lutgeschwindigkeit und der einzelnen Raddrehgeschwindigkei¬ ten kann nun der absolute Abrollumfang jedes Reifens während der Fahrt bestimmt werden.

In dem zweiten Verfahren werden die Raddrehzahlsignale hin¬ sichtlich der Schwingungseigenschaften des Reifens ausgewer¬ tet. Da sich diese Schwingungseigenschaften mit dem Reifen¬ druck verändern, ist eine Reifendrucküberwachung möglich.

Beide Teilverfahren benötigen Anregungen durch die Straße und können deshalb allein kaum ausreichend robust zur Druck¬ überwachung eingesetzt werden. Als optionale Ergänzung zu dem erfindungsgemäßen Verfahren können sie allerdings die Robustheit des Gesamtsystems erhöhen. Hierzu wird zumindest ein Verfahren (Bestimmung des absoluten Abrollumfangs oder Bestimmung der Schwingungseigenschaften) in Verbindung mit dem Verfahren zur Erkennung eines Druckverlusts kombiniert ausgewertet. Eine Warnung hinsichtlich eines Druckverlusts an mehr als an einem Rad wird nur dann ausgegeben, wenn bei¬ de verwendeten Verfahren jeweils einen Druckverlust erken¬ nen, z. B. wenn jeweils eine Kenngröße jedes Verfahrens ei¬ nen festgelegten Schwellwert überschreitet.

Gewählte Kriterien zur Erkennung von Druckverlusten an mehr als einem Rad:

1. Druckverlust an bis zu drei Positionen:

Für die Bewarnung von Druckverlusten an einer Position wird im bekannten Reifendrucküberwachungssystem die etablierte Kenngröße DIAG herangezogen. Darüber hinaus können die drei Kenngrößen DIAG, SIDE und AXLE gemeinsam ausgewertet werden, um zu bewerten, ob es sich um ein einzelnes schneller dre¬ hendes Rad und damit um einen Druckverlust handelt oder um ein einzelnes langsamer drehendes Rad (=Fehlwarnung) .

Es ist darüber hinaus aber auch möglich, die drei Kenngrößen gemeinsam auszuwerten, um Druckverluste an einem, zwei oder drei Rädern erkennen zu können. Die neue Bedingung für einen Druckverlust lautet dann:

Maxl{ I ΔDIAGI, |ΔSIDE|, |ΔAXLE|} > Schwelle (1)

Maxl{ I ΔDIAGI , |ΔSIDE|, | ΔAXLE| } + Max2{ | ΔDIAGI , |ΔSIDE|, |ΔAXLE|} > 2*Schwelle (2) wobei die Funktion MAXI den größten Wert und die Funktion Max2 den zweitgrößten Wert aus der Wertemenge der Beträge der drei Kenngrößen liefert. Bedingungen (1) und (2) enthal¬ ten implizit den Sonderfall einer grundsätzlichen Warnung, wenn eine der Kenngrößen den Wert der zweifachen Schwelle überschreitet.

Üblicherweise wählt man als Schwelle für die Bewarnung einer DIAG Abweichung (Δ DIAG) eine Schwelle, die der mittleren Abrollumfangsänderung über alle möglichen Reifen für den ge¬ wünschten zu bewarnenden Druckverlust entspricht, z. B. 30%.

Die obigen Bedingungen berücksichtigen alle möglichen Druck¬ verluste an einer, zwei oder drei Positionen, unabhängig da¬ von, welche Positionen genau betroffen sind. Dabei wird da¬ von ausgegangen, dass an den nicht betroffenen Reifen exakt noch der Luftdruck vorliegt, der beim Lernen vorlag.

Zur Erhöhung der Robustheit können grundsätzlich die bekann¬ ten Funktionen der DDS-Raderkennung angewendet werden, in , denen auch die Vorzeichen von SIDE-, AXLE- und DIAG- Abweichung betrachtet werden.

2. Druckverlust an allen vier Positionen:

Für eine Erkennung von Druckverlusten an allen vier Positio¬ nen wird eine weitere Betrachtung vorgenommen, bei der nur die Kenngröße AXLE verwendet wird. Wie sich gezeigt hat, übt das Radmoment einen Einfluss auf den Radschlupf und damit auf die Drehgeschwindigkeit aus. Trägt man AXLE für eine Ge¬ schwindigkeit über dem Radmoment auf ergeben ergibt sich z. B. für frontgetriebene Fahrzeuge ein linearer Verlauf mit negativer Steigung (siehe Fig. 1) . Dieser Verlauf wird ge- kennzeichnet über einen Offset beim Moment Null und über die Gradensteigung.

Tritt ein Druckverlust an einem oder zwei Rädern der frei¬ rollenden Hinterachse auf, so verschiebt sich diese Gerade parallel hin zu einem höheren Offset (Fig. 2) . Tritt der Druckverlust an der angetriebenen Achse auf, so verschiebt sich einerseits der Offset hin zu kleineren Werten. Es ist jedoch auch eine Veränderung der Steigung der Geraden zu er¬ kennen, wobei der Betrag der Steigung abnimmt. Dies ist da¬ mit zu erklären, dass die Auswirkung eines Druckverlusts auf den Abrollumfang geringer ausfällt, je größer das Radmoment ist. Eine Druckverlusterkennung anhand der Bedingungen für Druckverluste an bis zu drei Positionen gelingt deshalb be¬ sonders gut für den Fall des Freirollens, der z. B. nähe¬ rungsweise zu Zeitpunkten vorliegt, an denen der Fahrer den Fuß vom Gas nimmt.

Dieses Verhalten einer veränderten Steigung von AXLE bei al¬ len Druckverlusten, bei denen auch die Antriebsachse betei¬ ligt ist, nutzt man nun auch für die Erkennung von Druckver¬ lusten an allen vier Radpositionen. Liegen in etwa gleich große Druckverluste an allen Positionen vor, so sieht man keine Veränderung des Offsets, allerdings aber eine Verände¬ rung der Steigung von AXLE über dem Radmoment (Fig. 3) . Die Bedingung für einen Druckverlust an allen vier Positionen lautet deshalb:

ΔOffset = 0 und (3) I ΔSteigungI > Schwelle (4) Eine Lastveränderung wirkt sich ebenfalls auf AXLE aus. So wird durch eine Zuladung der dynamische Abrollumfang an den Reifen der beladenen Achse verringert. Im betrachteten Fall des frontgetriebenen Fahrzeugs, dass eine Zuladung an der Hinterachse zulässt, bewirkt dies ebenso eine Veränderung des Offsets, wie ein Druckverlust an der Hinterachse. Die Schwellen für eine Druckverlusterkennung unter 1. müssen deshalb so gewählt werden, dass es nicht zu einer lastbe¬ dingten Fehlwarnung kommt. Für die Erkennung von Druckver¬ lusten an vier Positionen kann man in einem solchen Fall auf die Überwachung von Bedingung (3) verzichten, denn bereits die Veränderung der Steigung allein erlaubt eine ausreichend genaue Erkennung.

Hierbei ist anzumerken, dass die Bewarnung einer veränderten Steigung eine sehr genaue und langfristige Überwachung er¬ fordert, da sich die Steigung auch kurzfristig abhängig von den Straßen- und Reibwertbedingungen ändern kann. Da wie o- ben beschrieben ein gleichmäßiger Druckverlust an allen vier Rädern üblicherweise nur durch langfristige Diffusion zu er¬ warten ist, steht in der Regel eine ausreichende Beobach¬ tungszeit zur Verfügung, so dass eine robuste Bewarnung er¬ reicht werden kann. Stärkere, unterschiedliche Diffusion durch einzelne schlechte Reifen- oder Felgen bzw. schlechte Montage führen zu einem höheren Druckverlust an dem/n be¬ troffenen Reifen und können nach Verfahren 1. auch kurzfris¬ tiger bewarnt werden.

Zur weiteren Erhöhung der Robustheit können darüber hinaus auch die beiden alternativen Verfahren zur Bestätigung eines erkannten Druckverlusts auf allen Positionen herangezogen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erkennung eines Druckverlusts in Kraftfahr¬ zeugreifen, welches insbesondere in einem indirekt mes¬ senden ReifendrucküberwachungsSystem (DDS) , welches einen Druckverlust an einem Fahrzeugrad aufgrund von einer Än¬ derung des Abrollumfangs der Reifen erkennt, eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei ver¬ schiedene Kenngrößen, welche auf unterschiedliche Art und Weise aus den Abrollumfängen der Reifen berechnet werden, zur Erkennung eines Druckverlustes an mindestens einem Fahrzeugreifen ausgewertet werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenngrößen die diagonalenweise (DIAG) und/oder sei¬ tenweise (SIDE) und/oder achsweise (AXLE) berechneten Än¬ derungen der Abrollumfänge der Reifen verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngrößen abhängig von der Fahrzeuggeschwindig¬ keit und/oder dem Radmoment berechnet werden.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die berechneten Kenngrößen mit gelernten Werten der Kenngrößen, welche einen Reifen ohne Druckverlust beschreiben, verglichen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warnung hinsichtlich eines Druckverlusts gegeben wird, wenn eine Abweichung der berechneten Kenngrößen von den gelernten Werten der Kenngrößen oberhalb einer fest¬ gelegten Schwelle liegt.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass

- die absolute Fahrzeuggeschwindigkeit aus straßenbeding¬ ten Störungen der Raddrehzahlsignale bestimmt wird,

- aus den jeweiligen Raddrehzahlsignalen der Reifen und der absoluten Fahrzeuggeschwindigkeit der absolute Ab¬ rollumfang jedes Reifens bestimmt wird, und

- eine Warnung hinsichtlich eines Druckverlusts ausgege¬ ben wird, wenn die Kenngrößen, welche aus den Raddreh¬ zahlsignalen berechnet werden, und eine Änderung der absoluten Abrollumfänge der Reifen einen Druckverlust erkennen.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet:, dass

- die Raddrehzahlsignale hinsichtlich der Schwingungsei¬ genschaften der Reifen ausgewertet werden, und

- eine Warnung hinsichtlich eines Druckverlusts ausgege¬ ben wird, wenn die Kenngrößen, welche aus den Raddreh¬ zahlsignalen berechnet werden, und eine Änderung der Schwingungseigenschaften der Reifen einen Druckverlust erkennen.

8. Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Algorithmus definiert, welcher ein Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.