DE10034224B4

DE10034224B4 - Verfahren zur Bildung eines Mittelwertes bei der Erkennung eines Druckverlustes in Kraftfahrzeugreifen

Info

Publication number: DE10034224B4
Application number: DE10034224.8A
Authority: DE
Inventors: Dr. Grießer Martin
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2016-11-17
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: DE10034224A1

Abstract

Verfahren zur Bildung von Mittelwerten AV für Eingangsgrößen INPUT in einem Verfahren zur Bestimmung des Reifendrucks in einem Kraftfahrzeug während der Fahrt, durch eine Recheneinheit, welche ein Steuerungsprogramm abarbeitet, wobei das Steuerungsprogramm zur Bildung der für die Mittelwertbildung erforderlichen Summen SUMN physikalische Speicherplätze für Zahlenwerte zur Berechnung der zur Mittelwertbildung erforderlichen Rechenoperationen heranzieht, wobei ein Überlauf der physikalischen Speicherplätze bei der Bildung von einer oder mehrerer für die Mittelwertbildung erforderlicher Summen SUMN durch Skalierung des oder der entsprechenden Summenwerte SUMN (1) verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren eine Rekursioschleife umfaßt, wobei die Summen SUMN bei jedem Rekursionsschritt nach der Formel SUMN = SUMN–1 + INPUTberechnet werden (1) und der Wert N die Anzahl der durchlaufenen Rekursionsschleifen angibt, so daß die Mittelwerte AV bei jedem Durchlauf oder wenn es gewünscht wird ermittelt werden können nach der Formel AV = SUMN/N,oder, im Falle einer Skalierung, die obigen Formeln ersetzt werden durch die Formeln SUMN = SUMN–1 + INPUT/SCALERN–1, und AV = (SUMN/N)·SCALERN (1, 2) wobei SCALERi Werte größer als 1 annehmen kann und wobei SUMN nach der Formel SUMN = SUMN·SCALERN–1/SCALERN (105) an einen veränderten Wert von SCALER angepasst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
In Kraftfahrzeugen werden zunehmend elektronische Steuerungs- und Regelsysteme beispielsweise zur Regelung der Fahrdynamik (ABS, ASR oder ESP) oder neuerdings auch zur Erkennung eines Reifendruckverlusts eingesetzt. Bekanntlich sind die letztgenannten Systeme in der Lage, an Hand der gemessenen Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugräder auf einen Reifendruckverlust zu erkennen. Zur Bewältigung dieser vielfältigen Aufgaben sind die elektronischen Systeme mit leistungsfähigen Mikrorechnern ausgestattet, die Steuerungsprogramme für die jeweiligen Aufgaben abarbeiten. Häufig müssen zur Beurteilung des Fahrverhaltens Daten von zurückliegenden Fahrsituationen in Erinnerung behalten werden. Hierbei ist es möglich, entweder alle aufgelaufenen aktuellen Daten in bestimmten Zeitabständen zu speichern, oder speichersparend lediglich Mittelwerte, Maximalwerte, Minimalwerte und Standardabweichungen für interessante physikalische Parameter oder daraus berechnete Größen (Eingangsgrößen) festzuhalten.
Die DE 199 61 681 A1 offenbart ein Verfahren zur Druckverlusterkennung eines Fahrzeugreifens, welches zudem eine Fahrdynamikregelung in Abhängigkeit eines erkannten Reifendruckverlusts erlaubt. Die Reifendruckerkennung erfolgt dabei in Abhängigkeit von Fahrdynamikgrößen, wodurch sich eine zuverlässigere Erkennung eines Reifendruckverlusts ergibt.
In der DE 197 21 480 A1 wird ebenfalls ein Verfahren zur Erkennung von Druckverlusten im Fahrzeugreifen vorgeschlagen. Dazu werden zunächst Raddrehzahlsignale aufgenommen und abhängig von der aktuellen Fahrbedingung werden Referenzwerte aus den Raddrehzahlsignalen gebildet. Von den Referenzwerten wiederum werden Minimal-, Maximal- und Mittelwerte gebildet, welche durch Vergleich mit entsprechenden Vergleichswerten ein Erkennen eines Druckverlusts in einem Fahrzeugreifen ermöglichen.
Im Zusammenhang mit der Verarbeitung großer Zahlenwerte in kapazitär begrenzten Speicherplätzen sind dem Fachmann zudem Gleitkommazahlen bekannt, welche mittels einer individuellen Skalierung jeder Zahl und jedes Zwischenergebnisses ein Verhindern des Überlaufens der Speicherplätze ermöglichen.
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass zur Reifendruckerkennung große und aufwändige Speicherkapazitäten bereitgestellt werden müssen, da eine Vielzahl von Referenzwerten bzw. Fahrdynamikgroßen erfasst und verarbeitet werden. Sofern die erfassten Referenzwerte mittels des Gleitkommazahlverfahrens verarbeitet würden, wäre eine Skalierung jeder einzelnen Zahl und jedes einzelnen Zwischenergebnisses notwendig, was wiederum vergleichsweise große und aufwändige Rechenkapazitäten erfordern würde.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzuschlagen, welches ohne besonderen zusätzlichen Rechenaufwand eine bedarfsgerechte Skalierung der zu verarbeitenden Zahlenwerte zur Reduzierung der ansonsten notwendigen Speicherkapazität erlaubt.
Erfindungsgemäß wird daher das in Anspruch 1 angegebene Verfahren vorgeschlagen.
Gemäß der Erfindung werden für die Eingangsgrößen INPUT Mittelwerte AV gebildet und eine Skalierung durchgeführt, so daß die zur Berechnung und Speicherung benötigten physikalischen Speicherplätze für die Zahlenwerte nicht überlaufen. Skaliert werden zumindest die zur Mittelwertbildung erforderlichen Summenwerte SUM_N und damit auch die Mittelwerte AV, sofern diese nach der Formel AV = SUM_N/N berechnet werden.
Zur Bestimmung des Mittelwertes sind unterschiedliche an sich bekannte Methoden einsetzbar, beispielsweise kann das arithmetische oder das geometrische Mittel gebildet werden. Zweckmäßigerweise wird jedoch der Mittelwert durch Bildung des arithmetischen Mittels bestimmt.
Vorzugsweise wird das Verfahren gemäß der Erfindung innerhalb eines Verfahrens zur Regelung der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik (ABS, ASR, ESP) ausgeführt.
Bevorzugt wird zur Skalierung die zu skalierende Größe durch den Wert von SCALER_i dividiert, wobei SCALER_i eine Variable ist, deren Wert in Abhängigkeit von der Größe der Summe SUM_N und dem maximal für die Summe zur Verfügung stehenden physikalischen Speicherplatz MAX_SUM festgelegt wird. Eine Division wird im allgemeinen dann durchgeführt, wenn der Wert von SCALER_i > 1 ist. Es ist auch möglich, wenn der Wert von SCALER_i < 1 ist, daß die zu skalierende Größe mit dem Faktor SCALER_i multipliziert wird.
Nach Bildung der Mittelwerte AV aus den skalierten Summen SUM_N' wird vorzugsweise die Skalierung durch Multiplikation mit dem Skalierungsfaktor SCALER_i wieder zurückgenommen.
Das Verfahren umfaßt eine Rekursionsschleife, wobei die Summen SUM_N bei jedem Rekursionsschritt nach der Formel SUM_N = SUM_N–1 + INPUT berechnet werden und der Wert N die Anzahl der durchlaufenen Rekursionsschleifen angibt.
Die Mittelwerte AV können bei jedem Durchlauf oder wenn es gewünscht wird ermittelt werden nach der Formel AV = SUM_N/N.
Wird nun, wie erfindungsgemäß vorgesehen, eine Skalierung wie weiter oben beschrieben durchgeführt, d. h., ist der Wert von SCALER_i größer als 1, so werden anstelle der obigen Formeln die Formeln SUM_N = SUM_N–1 + INPUT/SCALER_N–1, und AV = (SUM_N/N)·SCALER_N zur Durchführung der Berechnungen verwendet.
Der Skalierungsfaktor SCALER_i wird bevorzugt immer dann um einen bestimmten Betrag erhöht, wenn eine durch den jeweiligen physikalischen Speicherplatz festgelegte Maximalkapazität MAX des entsprechenden Speicherplatzes überschritten wird oder droht zu überschreiten. Der Skalierungsfaktor wird somit abhängig von den Eingangsgrößen immer wieder neu festgelegt, so daß stets die maximal mögliche Auflösung, die durch die physikalischen Gegebenheiten des Speichers festgelegt ist, ausgenutzt wird.
Hat beispielsweise der Speicherplatz für die zu bildende Summe die physikalische Breite von 16 Bit, so kann der Wert der Summe maximal 65536 betragen. Diese Information kann in einer Konstante MAX_SUM enthalten sein. Würde dieser Wert bei der aktuell durchzuführenden Summenbildung überschritten, so reagiert das Verfahren durch eine Erhöhung des Wertes von SCALER beispielsweise von 1 auf 10, so daß nach der Erhöhung von SCALER die 10-fache Kapazität in der Variablen SUM zur Verfügung steht.
Die Erhöhung von SCALER kann beispielsweise in logarithmischen Schritten zur Basis 10 oder gemäß jeder anderen sinnvollen funktionalen Abhängigkeit erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt die Erhöhung des Skalierungsfaktors SCALER daher in Abhängigkeit einer fest vorgegebenen Funktion SCALER_N = f(N, x_N), wobei f allgemein ausgedrückt beispielsweise eine Funktion von

1.) f(MAX_SUM, MAX_N, SUM_N, SCALER_N–1, N) oder zweckmäßigerweise
2.) f = 1/k·SCALER_N–1 mit k = 2 ist.

Es kann in bestimmten Fällen auch sinnvoll sein, daß die beiden Funktionen 1.) und 2.) miteinander kombiniert werden. Ist beispielsweise N auf einen Wert nahe MAX_N (vorgegebener Maximalwert für die Anzahl der berücksichtigten Daten) angewachsen, so kann es zweckmäßig sein, den Wert von k nur noch gering anzupassen, beispielsweise in dem SCALER_N–1 = 2 gesetzt wird. Gemäß Funktion 2.) würde SCALER_N nach der Berechnung auf den Wert 4 gesetzt. Da jedoch, wie Eingangs vorausgesetzt, die Differenz zwischen N und MAX_N gering ist und nur noch eine geringe Erhöhung der Summe SUM zu erwarten ist, wird der Wert von SCALER_N statt dessen auf 3 gesetzt.
Nachfolgend wird das Verfahren gemäß der Erfindung an Hand des Beispiels ”Druckverlusterkennung im Kraftfahrzeug” näher erläutert. Im Verfahren, wie es beispielsweise in der Deutschen Patentanmeldung 199 61 681 oder der DE 197 21 480 beschrieben ist, erfolgt eine Erkennung des Druckverlustes durch Auswertung der Radgeschwindigkeiten. Das Problem bei der Druckverlusterkennung besteht darin, eine Änderung des dynamischen Abrollradius aufgrund eines Druckverlustes von Änderungen des dynamischen Abrollradius zu unterscheiden, die u. a. durch dynamische Fahrsituationen, insbesondere Kurvenfahrt, Beschleunigung, Verzögerung usw. und Fahrbahneffekte (Schlaglöcher, verschiedene Reibwerte) hervorgerufen werden können und in der Regel größer sind, als der Einfluß eines Druckverlustes auf den dynamischen Abrollradius (Störeffekte). Um eine Druckverlusterkennung mit erhöhter Genauigkeit insbesondere auch bei dynamischen Fahrmanövern zu realisieren, können darüber hinaus weitere, zusätzliche physikalische Daten, wie Gierrate, Beschleunigung, Bremsenbetätigung, Motormoment etc. in den Erkennungsalgorithmus zur Druckverlusterkennung einbezogen werden.
Zur Auswertung der Radsignale bzw. der zusätzlichen berücksichtigen Größen werden zum Beispiel die Daten einer Filterung (Tiefpassfilters 1. Ordnung) unterzogen. Aus ungefilterten und den gefilterten Daten werden dann Mittelwerte gebildet, wobei nur Daten aus einem bestimmten zurückliegenden Zeitintervall berücksichtigt werden.
Befinden sich die nach dem zuvor geschilderten Verfahren gebildeten Mittelwerte in einem zulässigen Bereich, so können mit Hilfe dieser Werte obere und untere Grenzwerte festgelegt werden, bei deren über- bzw. unterschreiten in der sogenannten Vergleichsphase ein Reifendruckverlust erkannt wird.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird daher bevorzugt innerhalb eines Verfahrens zum Messen des Drucks von Kraftfahrzeugreifen und/oder in einem Verfahren zur Regelung der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik (ABS, ASR, ESP) ausgeführt.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des weiter oben angegebenen Verfahrens in einer Vorrichtung zum Steuern der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik und zum Messen des Drucks von Reifen in einem Kraftfahrzeug, bei der ein Mikrorechner, der mit Raddrehzahlsensoren und gegebenenfalls zusätzlichen Fahrdynamiksensoren verbunden ist, ein an sich bekanntes Verfahren zur Regelung der Bremskraft und/oder Fahrdynamik abarbeitet.
Nachfolgend wird das Verfahren gemäß der Erfindung an Hand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Ablaufdiagramm für ein beispielsgemäßes Verfahren und
2 eine Ablaufdiagramm eines alternativen Verfahrensablaufs für den Verfahrensteil A.
In einem ersten Schritt 101 in 1 wird überprüft, ob eine Initialisierungsanforderung vorliegt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Variable INIT abgefragt (INIT = WAHR) wird. Ist dies der Fall, wird die Summe SUM_N–1 in Schritt 102 auf den Wert 0 gesetzt und der Skalierungsfaktor SCALER_N–1 auf den Wert 1 gesetzt. Durch diesen Startwert der Variable SCALER ist die höchste mögliche Auflösung des Systems gewählt.
Danach erfolgt in Schritt 1 eine Aufsummierung der zu mittelnden Werte. Das Einlesen der Werte INPUT ist durch das Funktionselement 3 symbolisiert. Die zu mittelnden Werte können beispielsweise Gierraten, Radgeschwindigkeiten oder Beschleunigungsdaten etc. sein. Beim ersten Durchlauf (N = 1) ist der Wert von SCALER₀ = 1. Wenn zu einem späteren Zeitpunkt der Wert von SCALER > 1 ist, erfolgt in diesem Schritt eine Skalierung des Wertes von INPUT.
In Schritt 103 wird überprüft, ob ein Überlauf der Variablen SUM zu erwarten ist. Hierzu kann beispielsweise, wie dargestellt, der Betrag des aktuellen Summenwertes SUM_N mit einer Variablen oder Konstanten MAX_SUM verglichen werden, die eine Sicherheitsgröße bezüglich eines möglichen Überlaufs des Summenwertes darstellt. Ist nun der Betrag von SUM_N größer als MAX_SUM wird in Schritt 104 zur Skalierung der Wert von SCALER_N auf einen Wert größer 1 erhöht. Dies kann, wie weiter oben beschrieben, in Abhängigkeit von der Schrittanzahl N und anderen geeigneten Größen (symbolisiert in 1 durch X_N) erfolgen. Danach wird in Schritt 105 unter Berücksichtigung früherer Werte von SCALER (SCALER_N–1) der Summenwert durch Multiplikation mit dem so erhaltenen Wert von SCALER (SCALER_N) skaliert. Die Berechnung des Summenwertes SUM_N kann vorteilhafterweise zeitlich begrenzt mit einer höheren Speicherkapazität durchgeführt werden. Hierdurch läßt sich ein Überlauf durch eine zu geringe Ausnutzung der Speicherkapazität verhindern. Wird zum Beispiel die Variable SUM durch einen Speicherplatz von 16 Bit festgelegt, so kann temporär die Berechnung mit 32 Bit erfolgen.
In Schritt 106 wird überprüft, ob beim aktuellen Schleifendurchlauf N die maximale Anzahl der zu berücksichtigenden Eingangswerte MAX_N überschritten wurde. Ist dies nicht der Fall, wird das Verfahren bei Schritt 101 fortgesetzt. Ist dies der Fall, erfolgt in Schritt 2 eine Berechnung des Mittelwertes AV. Danach wird in Schritt 107 die Variable INIT auf den logischen Wert WAHR gesetzt und die Ausführung des Verfahrens bei Schritt 101 fortgesetzt.
2 stellt schematisch einen alternativen Verfahrensablauf des Verfahrensabschnitts im Rahmen A in 1 dar, welcher eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Die Summierung wird im alternativen Verfahrensablauf in Schritt 21 durch Berechnung der Formel SUM^N = SUM_N–1 + INPUT/SCALER_N durchgeführt. Im Gegensatz zum entsprechenden Verfahrensablauf in 1 wird der Vergleich auf einen Überlauf der Variablen SUM vor der Summierung durchgeführt. Der Vergleich in Schritt 123 erfolgt vorzugsweise nach dem logischen Ausdruck (MAX_SUM – |SUM_N–1|) < (INPUT/SCALER_N–1).
Ist der logischen Ausdruck erfüllt, so wird die Ausführung des Verfahrens in Schritt 124 fortgesetzt. Dieser Schritt entspricht Schritt 104 in 1. Anschließend wird in Schritt 125 eine Skalierung ähnlich wie in Schritt 105 von 1 durchgeführt. Danach wird das Verfahren in Schritt 21 wie weiter oben beschrieben fortgesetzt. Ist der logischen Ausdruck in Schritt 123 nicht erfüllt, wird das Verfahren in Schritt 21 fortgesetzt.

Claims

Verfahren zur Bildung von Mittelwerten AV für Eingangsgrößen INPUT in einem Verfahren zur Bestimmung des Reifendrucks in einem Kraftfahrzeug während der Fahrt, durch eine Recheneinheit, welche ein Steuerungsprogramm abarbeitet, wobei das Steuerungsprogramm zur Bildung der für die Mittelwertbildung erforderlichen Summen SUM_N physikalische Speicherplätze für Zahlenwerte zur Berechnung der zur Mittelwertbildung erforderlichen Rechenoperationen heranzieht, wobei ein Überlauf der physikalischen Speicherplätze bei der Bildung von einer oder mehrerer für die Mittelwertbildung erforderlicher Summen SUM_N durch Skalierung des oder der entsprechenden Summenwerte SUM_N (1) verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren eine Rekursioschleife umfaßt, wobei die Summen SUM_N bei jedem Rekursionsschritt nach der Formel SUM_N = SUM_N–1 + INPUT berechnet werden (1) und der Wert N die Anzahl der durchlaufenen Rekursionsschleifen angibt, so daß die Mittelwerte AV bei jedem Durchlauf oder wenn es gewünscht wird ermittelt werden können nach der Formel AV = SUM_N/N, oder, im Falle einer Skalierung, die obigen Formeln ersetzt werden durch die Formeln SUM_N = SUM_N–1 + INPUT/SCALER_N–1, und AV = (SUM_N/N)·SCALER_N (1, 2) wobei SCALER_i Werte größer als 1 annehmen kann und wobei SUM_N nach der Formel SUM_N = SUM_N·SCALER_N–1/SCALER_N (105) an einen veränderten Wert von SCALER angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Skalierung die zu skalierende Größe durch den Wert von SCALER_i dividiert wird (1, 103, 2), wobei SCALER_i eine Variable ist, deren Wert in Abhängigkeit von der Größe der Summe SUM_N und dem maximal für die Summe zur Verfügung stehenden physikalischen Speicherplatz MAX_SUM festgelegt wird (103, 104).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bildung der Mittelwerte AV (2) aus den skalierten Summen SUM_N' die Skalierung durch Multiplikation mit dem Skalierungsfaktor SCALER_i wieder zurückgenommen wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Skalierungsfaktor SCALER_i immer dann um einen bestimmten Betrag erhöht wird, wenn eine durch den jeweiligen physikalischen Speicherplatz festgelegte Maximalkapazität MAX des entsprechenden Speicherplatz überschritten wird oder droht zu überschreiten (103, 104).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung des Skalierungsfaktors in Abhängigkeit einer fest vorgegebenen Funktion SCALER_N = f(N, x_N) erfolgt (104).
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren innerhalb eines Verfahrens zum Messen des Drucks von Kraftfahrzeugreifen und/oder in einem Verfahren zur Regelung der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik (ABS, ASR, ESP) ausgeführt wird.
Verwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6 in einer Vorrichtung zum Steuern der Bremskraft und/oder der Fahrdynamik und zum Messen des Drucks von Reifen in einem Kraftfahrzeug, bei der ein Mikrorechner, der mit Raddrehzahlsensoren und gegebenenfalls zusätzlichen Fahrdynamiksensoren verbunden ist, ein an sich bekanntes Verfahren zur Regelung der Bremskraft und/oder Fahrdynamik abarbeitet.