Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum überwachen der Nei¬ gung eines Kraftfahrzeuges mit Messen der Neigung mit einem neigungsempfindlichen Sensor, Erzeugen von veränderlichen digitalen Signalen durch den Sensor, Auswerten der Signale und Auslösen eines Alarmes bei Abweichen der Signale von ei¬ nem Sollwert.

Verfahren zum Schutz von Kraftfahrzeugen, die auf der Grund¬ lage einer Überwachung von deren Neigung arbeiten, sind be¬ kannt. Mit ihnen soll einerseits das Kraftfahrzeug selbst vor einem Diebstahl durch Verladen auf ein anderes Fahrzeug unter Hochziehen über eine Rampe geschützt und andererseits soll auch verhindert werden, daß das Kraftfahrzeug zum Ab¬ montieren und Stehlen eines Rades mit einer Winde angehoben wird. Bei allen diesen Manipulationen bewegt sich die Ka¬ rosserie gegenüber dem Fahrgestell bzw. die gefederten gegen¬ über den ungefederten Teilen. Bei diesen Bewegungen kann es sich um Stöße, ruckartige Bewegungen oder auch um ein Anhe¬ ben mit einem Wagenheber handeln. In sämtlichen Fällen än¬ dert die Karosserie ihre Neigung gegenüber einem Ausgangs¬ zustand. Eine Neigungsänderung kann daher zum Auslösen eines Alarmes herangezogen werden.

Der unmittelbare Anschluß einer akustischen und/oder opti¬ schen Alarmsignalquelle an einen die Neigung feststellenden Meßwertgeber oder Sensor würde jedoch zu einer großen Anzahl von Fehlalarmen führen. Es kann vorkommen, daß das Fahrzeug

durch Erschütterungen, spielende Kinder usw. nur kurzzeitig angestoßen wird. Es verändert seine Neigung. Nach einem Zeitraum in der Größenordnung von vielleicht nur einer hal- ben Sekunde erreicht es wieder eine stabile Endlage. Ebenso kann es vorkommen, daß das Fahrzeug zum Beispiel unter dem Einfluß der Witterung oder der Außentemperatur langfristig seine Neigung ändert. Eine auf seinem Dach liegende Schnee¬ decke kann einseitig abschmelzen. Bei Aufstehen auf einem weichen Untergrund kann es einseitig einsinken. Ebenso kann es vorkommen, daß das Fahrzeug durch Erschütterungen oder einen Stoß zu Schwingungen mit seiner Eigenfrequenz ange¬ regt wird. Diese halten wenige Perioden an und klingen dann ab. Das Fahrzeug wird auch dann mit seiner Eigenfrequenz schwingen und dabei seine Neigung ändern, wenn es zum Bei¬ spiel von Kindern bewußt in seiner Federung geschaukelt wird. In sämtlichen Fällen darf ein Alarm nicht ausgelöst werden. Er wäre ein Fehlalarm und hätte zur Folge, daß der Benutzer die Alarmanlage nach einigen Fehlalarmen ausschalten würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß die Sicher¬ heit des Fahrzeuges nicht gefährdende Neigungsänderungen, als solche erkannt werden und ein Alarm bei diesen nicht ausgelöst wird. Eine Schwierigkeit bei ^' sämtlichen Alarmver¬ fahren liegt in der richtigen Einstellung der Empfindlich¬ keit. Bei zu hoher Empfindlichkeit werden Fehlalarme ausge¬ löst. Bei zu geringer Empfindlichkeit dagegen werden notwen¬ dige Alarme unterdrückt. Unter Empfindlichkeit ist hierbei diejenige Abweichung von einem Fest- oder Referenzwert zu verstehen, bei der ein Alarm ausgelöst wird. Dieser Wert ist bei einem Kraftfahrzeug nicht konstant. An verschiedenen Or¬ ten, an denen es abgestellt oder geparkt wird, kann es eine andere Neigung einnehmen. Wie eingangs geschildert wurde, kann es auch im geparkten Zustand seine Neigung verändern. Die Vorgabe eines konstanten Referenzwertes zum Beispiel ent-

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sprechend einer horizontalen Parkfläche würde daher den tat¬ sächlichen Verhältnissen nicht gerecht. Abhängig von der weiter einzustellenden Empfindlichkeit würde er zu Fehl¬ alarmen oder dem Unterdrücken von notwendigen Alarmen füh¬ ren. Hiervon ausgehend stellt sich für die vorliegende Er¬ findung die Aufgabe, ein Alarmverfahren der eingangs genann¬ ten Gattung so auszubilden, daß trotz Erreichen einer maxi¬ mal möglichen Empfindlichkeit Fehlalarme ausgeschaltet wer¬ den. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich nach der Erfin¬ dung bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung da¬ durch, daß die Signale während eines vorgegebenen Zeitrau¬ mes zur Bildung eines Referenzwertes gemittelt und dieser abgespeichert wird, die dann einlaufenden Signale während eines vorgegebenen Zeitraumes mit dem Referenzwert vergli¬ chen werden und bei Abweichung um mehr als einen vorgegebe¬ nen Wert der Alarm ausgelöst wird. Das erfindungsgemäße Ver¬ fahren arbeitet somit nicht mit einem konstanten Referenz¬ wert. Nach jedem Abparken des Fahrzeuges und erneutem Anlauf des Verfahrens wird ein Referenzwert entsprechend der dann herrschenden Neigung neu eingestellt. Um diesen Referenzwert wird gedanklich ein Toleranzfenster gebildet. Falls die nach der Referenzwertbildung einlaufenden Signale im Toleranzfen¬ ster liegen, wird ein Alarm unterdrückt. Falls sie außerhalb des Toleranzfensters liegen, wird der Alarm ausgelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet digital und mit lo¬ gischen Elementen. Die von dem Sensor abgegebenen digitalen Signale sind ein Maß für die Neigung. In einer zweckmäßigen Ausführungsform empfiehlt sich dabei, daß die veränderli¬ chen digitalen Signale nach Maßgabe der Neigung einen un¬ terschiedlichen zeitlichen Abstand aufweisen. Zur Bildung des Referenzwertes empfiehlt sich dabei, daß die zu dessen Bildung herangezogenen Signale mehrere Male während mit Ab¬ ständen aufeinanderfolgender konstanter Zeitabschnitte ge¬ zählt werden, die Anzahl der gezählten Signale gemittelt

und dieser Mittelwert als Referenzwert abgespeichert wird.

Wie erläutert wurde, kann es vorkommen, daß das Kraftfahr¬ zeug während eines Zeitraumes von zum Beispiel einer halben Stunde oder mehr langsam seine Neigung verändert. Dies geht auf die Sicherheit des Fahrzeuges nicht gefährdende Einflüs¬ se zurück. Ein in diesem Falle bei konstant bleibendem Refe¬ renzwert ausgelöster Alarm wäre somit ein Fehlalarm. Zur Vermeidung solcher Fehlalarme sieht die Erfindung vor, daß jedes einlaufende Signal gemessen und abgespeichert wird, jeder gespeicherte Betrag mit dem zuvor gespeicherten unter Feststellung der Richtung einer Abweichung verglichen und die Vorzeichen der festgestellten Abweichungen getrennt nach positiven und negativen Werten aufsummiert werden, die auf- summierten poistiven und negativen Werte miteinander vergli¬ chen, die Differenz gebildet und ein neuer Referenzwert nur dann gebildet und abgespeichert wird, wenn diese Differenz einen Mindestwert übersteigt.

Das langsame Auswandern des Fahrzeuges aus einer Ursprungs¬ neigung kann man als Driften bezeichnen. Sobald das Abdrif¬ ten einen bestimmten Betrag erreicht hat, muß der Referenz¬ wert neu gebildet werden. Dieser Betrag entspricht dem eben genannten vorgegebenen Betrag. Er bestimmt die Größe eines sogenannten Driftfensters, das um den Referenzwert herumge¬ legt wird. Solange die einlaufenden Signale im Driftfenster ^* liegen, geschieht nichts. Sobald sie außerhalb des Driftfen¬ sters liegen und sich während einer vorgegebenen Zeitspanne eine bestimmte Anzahl von Malen wiederholen, wird der Refe¬ renzwert neu gebildet.

Diese Definition des Driftfensters läßt sich auch wie folgt beschreiben: Die Anzahl der Messungen, bei denen der aktuel¬ le Meßwert über dem vorherigen lag, wird aufsummiert zur

Summe S... Ebenso wird die Anzahl derjenigen Messungen, die

einen Meßwert ergaben, der unterhalb des jeweils vorangegan¬ genen Meßwertes lag, aufsummiert zur Summe S _Q . Ein neuer Re¬ ferenzwert soll grundsätzlich nur dann gebildet werden, wenn der aktuelle Meßwert um den oben genannten Betrag vom abge¬ speicherten Referenzwert abweicht, und wenn gleichzeitig der Betrag der Differenz der beiden Summen S _Q und S ₁ , also S _Q - S ₁ , eine vorgebbare Zahl, den Mindestwert, überschrei¬ tet.

Alle möglichen Störeffekte, die zu einer nicht gewollten Ab¬ weichung des Meßwertes vom abgespeicherten Referenzwert füh¬ ren und damit möglicherweise Fehlalarme verursachen könnten, zeichnen sich durch ein solches Wegdriften des Meßwertes aus. Das heißt, die jeweiligen Meßwerte unterliegen in ihrer Folge einer zunehmenden Abweichung vom Referenzwert. Tritt dieser Fall ein, so werden die fortlaufend gemessenen Werte überwiegend in einer einzigen Richtung von den vorangehend gemessenen Werten abweichen. Dies führt zu einem schnellen Anwachsen der Differenz des S~ - S ₁ , die dann nach über¬ schreiten des festgesetzten Mindestwertes die Bildung eines neuen Referenzwertes freigibt.

Es wurde bereits angedeutet, daß das Fahrzeug durch Erschüt¬ terungen zum Beispiel infolge von vorbeif hrenden schweren Fahrzeugen oder auch mutwillig durch Kinder in Schwingungen versetzt werden kann. Diese Schwingungen führen zu Neigungs¬ änderungen und würden damit einen Alarm auslösen. Ein sol¬ cher Alarm wäre ein Fehlalarm. Infolge seiner verhältnismä¬ ßig großen Masse werden aus den eben genannten Gründen aus¬ gelöste Schwingungen mit der Eigenfrequenz des Fahrzeuges erfolgen. Diese ist bekannt. Die mit der Eigenfrequenz er¬ folgenden Schwingungen lassen sich damit einfach erkennen. Entsprechend lassen sich durch sie ausgelöste Alarme unter¬ drücken. Im einzelnen ist hierzu vorgesehen, daß bei Auftre¬ ten eines in seiner Abweichung vom Referenzwert einen vorge-

gebenen positiven Mindestwert übersteigenden Signales ge¬ prüft wird, ob ein nach einer vorgegebenen Zeitspanne auf¬ tretendes Signal einen gleichen negativen Mindestwert über¬ steigt und mindestens ein Signal zwischen diesen beiden Sig¬ nalen liegt, daß bei Feststellen dieser Signalfolge die Prüfung während eines vorgegebenen Zeitraumes wiederholt und bei Vorliegen der Signalfolge das Auslösen eines Alar¬ mes unterdrückt wird. Die vorgegebene Zeitspanne entspricht mindestens einer Halbperiode der Eigenfrequenz. Erfindungs¬ gemäß wird damit festgestellt, ob entsprechend der Eigen¬ frequenz zeitlich auseinanderliegende Signale periodischen Änderungen des Meßwertes unterliegen und damit eine Schwin¬ gung des Fahrzeugs vorliegt. In diesem Fall wird ein Alarm unterdrückt. Diese Prüfung der Signalfolge wird solange wie¬ derholt, bis das Fahrzeug aufgrund der bekannten Dämpfung seiner Federung wieder eine Ruhelage eingenommen haben mü߬ te. Man kann von einem Schwingungsfenster sprechen. Dieses Schwingungsfenster wird so ausgewählt, daß seine Grenzen innerhalb des für die Alarmauslösung maßgebenden Toleranz¬ fensters liegen. Damit führen im Schwingungsfenster liegen¬ de Meßwerte im stationären Fall nicht zum Auslösen eines Alarmes.

An dem im folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung weiter beschrieben.

Der Sensor:

Als Sensor oder Meßwertgeber wird ein Plattenkondensator verwendet, dessen Kapazität von seiner Lage abhängt. Die Platten des Kondensators sind in einem geschlossenen Gehäu¬ se angeordnet. Dies ist zum Teil mit einer elektrisch nicht leitenden und eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen¬ den Flüssigkeit gefüllt. Bei einem Neigen des Kondensators

in der einen oder anderen Richtung läuft die Flüssigkeit zwischen den Platten hoch oder läuft zwischen diesen weg. Damit ändert sich die Kapazität zwischen den Platten des Plattenkondensators. Diese Änderung der Kapazität wird ge¬ messen. Sie ist ein Maß für die Neigung. In der Praxis wird man zwei solcher Plattenkondensatoren verwenden, deren Längs¬ achsen einen rechten Winkel miteinander einschließen. Wenn dieser oder diese Kondensatoren fest mit einem Fahrzeug ver¬ bunden sind, läßt sich dessen Neigung in zwei Ebenen elek¬ trisch messen. Die Kapazität des oder der Kondensatoren ist dann in etwa proportional zur Lage oder Neigung des Fahrzeu¬ ges.

Dieser Kondensator dient als frequenzbestimmendes Glied eines RC-Oszillators, dessen aktiver Teil mit invertieren¬ den CMOS-Gattern aufgebaut ist. Aufgrund der extrem hoch- ohmigen Eingänge und den daraus resultierenden äußerst ge¬ ringen Eingangsströmen dieser CMOS-Gatter ist es möglich, den Ohm'sehen Widerstand, dessen Größe die Oszillatorf e¬ quenz mitbestimmt, so hoch zu wählen, daß bei insgesamt sehr geringem fließenden Strom hohe Oszillationsfrequen¬ zen erzeugt werden.

Allgemeine Funktion:

Gemäß dem Verfahren wird die Neigung eines abgestellten Fahrzeuges ständig gemessen und überprüft. Treten Neigungs¬ änderungen in einem Maß auf, das über ein* ⁷ vorgegebenes To¬ leranzfenster hinausgeht, ergibt sich elektrisches Signal, mit dem eine Alarmeinrichtung im Fahrzeug angestoßen wer¬ den kann.

Bildung des Referenzwertes und Toleranzfenster:

Beim Abstellen des Fahrzeuges wird das Verfahren in Gang gesetzt und hierzu auch der Oszillator gestartet. Die dann gemessene Frequenz (Neigung) wird als Referenzwert in di¬ gitalisierter Form abgespeichert. Alle folgenden gemesse-

nen Frequenzwerte werden mit diesem Referenzwert vergli ^¬ chen. Liegen sie innerhalb eines vorgebbaren Toleranzfen¬ sters um den Referenzwert, erfolgt jeweils in bestimmten Zeitabständen eine neue Messung. Erst wenn mehrere, in ih ^¬ rer Anzahl festlegbare, aufeinanderfolgend gemessene Werte nach oben oder nach unten aus dem Toleranzfenster heraus¬ fallen, wird dies als Abweichung angesehen und ein Alarm ausgelöst.

Meßwert

Referenzwert Toleranz¬ fenster

Bildung des Driftfensters:

Infolge von Änderungen der Temperatur, ungleichmäßigem Bil¬ den oder Abschmelzen einer Schneedecke auf dem Wagendach oder aus anderen Gründen kann sich die Neigung des Fahrzeu¬ ges langsam ändern. Zum Unterdrücken von sich hieraus erge¬ benden Fehlalarmen wird ein Driftfenster gebildet.

Jeder Meßwert wird unabhängig vom gesetzten Toleranzfen¬ ster mit dem vorangegangenen verglichen. Eine Auswerteein-

richtung stellt fest, ob er größer oder kleiner als dieser war. Dies bedingt eine Speicherung jedes Meßwertes, nicht des Referenzwertes, mindestens für einen Zeitabschnitt ^. , bis zu dessen Ende der nächstfolgende Meßwert vorliegt und dieser Vergleich durchgeführt werden konnte. Liegt der neue Meßwert oberhalb des alten, wird der Zählerstand eines "Driftzählers oben" um Eins erhöht, der eines "Drift ^¬ zählers unten" um Eins erniedrigt. Liegt der neue Meßwert unterhalb des alten, wird der Zählerstand des "Driftzäh ^¬ lers unten" um Eins erhöht, der des "Driftzählers oben" um Eins erniedrigt. Durch die Auswertevorrichtung wird dafür gesorgt, daß die Zählerstände nicht unter Null absinken und nicht über einen Höchststand, der aber sehr hoch sein kann, hinausgehen können.

Innerhalb des bereits erwähnten Toleranzfensters wird da¬ durch das Driftfenster (siehe Skizze) , das in seiner Brei ^¬ te ebenfalls vorgebbar ist, gebildet.

Toleranz¬ fenster

Liegt nun der gemessene Neigungswert in mindestens einer vorgebbaren Anzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Mes¬ sungen zum Beispiel oberhalb des Driftfensters, prüft die

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Auswerteeinrichtung den Zählerstand des "Driftzählers oben", übersteigt dieser Zählerstand einen vorgebbaren Wert, be¬ deutet dies, daß in der zurückliegenden Zeitspanne sehr oft der Fall eingetreten war, daß Meßwerte über den voran¬ gegangenen lagen und somit der Meßwert einer langsamen Aufwärtsdrift unterlag. Dann wird der letzte Meßwert als neuer Referenzwert übernommen und Toleranz- und Driftfen¬ ster nun auf diesen neuen Meßwert bezogen. Der vorgegebene Mindestwert für den Zählerstand des Driftzählers bei Durch¬ führung des Vergleichs muß so hoch gewählt werden, daß bei einer langsamen Lageveränderung des Fahrzeuges von außen dieser Zählerstand nicht erreicht werden kann und eine Alarmauslösung sicher erfolgt.

Entsprechendes gilt für den Fall, daß ein gemessener Nei- gungswert in einer vorgebbaren Anzahl von zeitlich aufein¬ anderfolgenden Messungen unterhalb des Driftfensters liegt.

Bildung des Schwingungsfensters:

Einfache Verfahren führen dann zu Fehlalarmen, wenn das Fahrzeug von außen aufgeschaukelt wird und sich seine Nei¬ gung damit periodisch bis zu einem Betrag erhöht, der bei einem unbefugten Abschleppen oder dergleichen erreicht wird. Wie ausgeführt wurde, erfolgen solche Schwingungen immer mit der Eigenfrequenz der Fahrzeugkarosserie. Es ist nicht möglich, dieser von außen eine bestimmte Schwingungsfre- quenz aufzudrücken. Mögliche Schwingungen erfolgen also stets mit etwa konstanter Periodendauer.

Innerhalb des Toleranzfensters liegt ein drittes Fenster, das sogenannte Schwingungsfenster, das auch mit dem zweiten, dem Driftfenster, zusammenfallen kann. Liegt nun ein Me߬ wert oberhalb des Schwingungsfensters, so stellt die

Werteeinrichtung fest, ob innerhalb eines in seiner Dauer festgelegten Zeitraumes t.. insgesamt mindestens ein Me߬ wert innerhalb des Schwingungsfensters und zeitlich da¬ nach mindestens einer unterhalb des Fensters liegt. Ist dies der Fall, so wird eine festgelegte Anzahl N folgen¬ der Meßwerte nur noch auf ihr alternierendes Verhalten be¬ züglich des Schwingungsfensters jeweils in Zeiträumen t. überwacht. Wird zu einem Zeitpunkt, zu dem die Zahl N noch nicht erreicht ist, erneut das alternierende Verhalten der in einem Zeitraum t. entsprechend dem vorgenannten erfa߬ ten Meßwert von der Auswerteeinrichtung festgestellt, so wird erneut eine Anzahl von N Meßwerten vorgegeben, die ausschließlich auf ihr alternierendes Verhalten überwacht werden. Auch wenn in diesem Zeitraum Meßwerte außerhalb des Toleranzfensters anfallen, führt dies nicht zu einer Auslösung von Alarm. Sämtliche drei Bedingungen müssen in¬ nerhalb des Zeitabschnittes der Dauer t ₁ erfüllt sein.

Fallen keine alternierenden Meßwerte mehr an, bedeutet dies, daß die Schaukelbewegungen des Fahrzeuges aufgehört haben. Die Auswerteeinrichtung vergleicht nun den aktuellen Meß- , wert mit dem Referenzwert vor Erkennen der Schaukelbewegung. Fällt dieser Meßwert für eine festgelegte Anzahl aufeinan¬ derfolgender Messungen aus dem Toleranzfenster heraus, so wird Alarm ausgelöst. Ist dies nicht der Fall, wird ein neuer Mittelwert gebildet und dieser als Referenzwert ab¬ gespeichert.

Der Zeitraum t. muß dabei größer als die halbe Periodendau¬ er der Eigenschwingung der Karosserie gegen das Fahrgestell gewählt werden.

Nach jeder Alarmauslösung erfolgt ein Neusetzen des Refe¬ renzwertes. Damit wird erreicht, daß nach dem Anheben eines Fahrzeuges und dabei erfolgter Alarmauslösung auch beim Ab-

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lassen des Fahrzeuges erneut Alarm ausgelöst wird.

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