TOLLKUEHN, Bernd (Untere Reithausstrasse 20, Ludwigsburg, 71634, DE)
| Ansprüche 1. Raddrehzahlsensor (10, 11, 13, 14), der berührungslos die Raddrehzahl misst und der drahtlos die Raddrehzahl über eine erste Funkschnittstelle an ein Fahrdynamikregelungssteuergerät (ESP-SG) überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Raddrehzahlsensor eine zweite Funkschnittstelle zur Übertragung der Raddrehzahl an ein weiteres Steuergerät (SG) aufweist. 2. Fahrdynamikregelungssteuergerät (ESP-SG), dass aus wenigstens einer Raddrehzahl einer Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrdynamikregelungssteuergerät (ESP-SG) eine dritte Funkschnittstelle zur Übertragung der Fahrzeuggeschwindigkeit an ein weiteres Steuergerät (SG) aufweist. 3. Steuergerät mit einer vierten Funkschnittstelle, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät über die vierte Funkschnittstelle wenigstens eine Raddrehzahl und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit empfängt, wobei das Steuergerät wenigstens eine der folgenden Funktionen mittels der Raddrehzahl und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit ausführt: Navigation Einparkhilfe Abstandskontrolle Müdigkeitserkennung Lenkung Beleuchtung 4. Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät abgesetzt vom Fahrzeug betreibbar ist. 5. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (SG) ein mobiles Navigationsgerät ist. Steuergerät nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (SG) einen Integrator (IT) zur einfachen Integration der Raddrehzahl aufweist. 7. System aus wenigstens einem Raddrehzahlsensor (10, 11, 13, 14) nach Anspruch 1 und einem Steuergerät (SG) nach einem der Ansprüche 3 bis 6. System mit einem Fahrdynamikregelungssteuergerät (ESP-SG) nach Anspruch 2 und einem Steuergerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6. System mit wenigstens einem Raddrehzahlsensor (10, 11, 13, 14) nach Anspruch 1 nach einem Fahrdynamikregelungssteuergerät (ESP-SG) nach Anspruch 2 und einem Steuergerät (SG) nach einem der Ansprüche 3 bis 6. 10. Verfahren zum Empfangen von Daten über eine Funkschnittstelle durch ein Steuergerät (SG) dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (SG) als die Daten wenigstens eine Raddrehzahl und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit empfängt und mit diesen Daten wenigstens eine der folgenden Funktionen ausführt: - Navigation - Einparkhilfe - Abstandskontrolle - Müdigkeitserkennung - Lenkung - Beleuchtung. |
Drehzahlsensor, Fahrdynamikberegelungssteuergerät, Steuergerät und Systeme mit solchen Geräten sowie Verfahren zum Empfang von Daten über eine Funkstelle durch das Steuergerät
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Raddrehzahlsensor, ein
Fahrdynamikregelungssteuergerät, ein Steuergerät, Systeme mit solchen Geräten und ein Verfahren zum Empfangen von Daten über eine
Funkschnittstelle durch das Steuergerät nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
Aus DE 11 2006 003 053 T5 ist ein drahtloser Drehgeschwindigkeitssensor bekannt, bei dem die Drehzahl eines Kraftfahrzeugrads gemessen wird und die von dem Sensor genommenen Messwerte zu einem Datentelegramm aufbereitet werden, das die Drehzahl des Rads angibt. Weiterhin ist der Sensor derart konfiguriert, dass das Datentelegramm drahtlos gesendet wird. Um die
Drahtdrehzahl zu messen, misst eine Meßeinheit Änderungen des magnetischen Flusses und leitet drahtlos ein entsprechendes Signal zu einer Basisstation oder einer Steuereinheit zurück. Die vorliegende Sensorkomponente umfasst eine Batterie oder eine andere Art von Energie- oder Stromquelle, die im allgemeinen relativ wenig Strom liefert, wie z. B. aus einer Versorgung mit niedriger
Spannung. Weiterhin kann eine sogenannte ECU-Komponente die
Sensorkomponente anweisen, in einen Schlafmodus überzugehen, um
Batteriestrom zu sparen, da das Fahrzeug angehalten sein kann. Aus
US 2004/0150516 AI ist ein drahtloses Drehzahlfühlersystem bekannt, bei dem notwendige Energie erzeugt und/oder abgespeichert wird, um den drahtlosen Drehzahlfühler zu versorgen. Dabei ist ein Energiemanagement vorgesehen, dass einen Generator für die Energieerzeugung verwendet, der die Rotation des Fahrzeugrades für die Energieerzeugung ausnutzt. Als Speichergeräte dienen eine Hocheffizienz-wiederaufladbare Batterie oder ein Superkondensator. Als Generator kann ein sogenannter mulitpolarer Rotationsgenerator verwendet werden. Das Senderelement kann in einen Schlafmodus oder inaktiv geschaltet werden, bis das Steuergerät über sein Sendermodul den Sensor aufweckt.
Aus KR 2008/050843 A ist es bekannt, Radumdrehungen über einen Kontakt über dem Rad zu messen. Daraus wird die Geschwindigkeit bestimmt, die über Bluetooth drahtlos übertragen wird. Weiterhin ist es einem Benutzer möglich einen Reifendurchmesser einzugeben.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Raddrehzahlsensor bzw. das erfindungsgemäße
Fahrdynamikregelungssteuergerät bzw. das erfindungsgemäße Steuergerät bzw. die erfindungsgemäße Systeme aus diesen Geräten bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zum Empfangen von Daten über eine Funkschnittstelle durch das Steuergerät weisen demgegenüber den Vorteil auf, dass zunächst die
Raddrehzahlen berührungslos erfasst werden und damit zuverlässiger und einfacher diese Sensordaten bereitgestellt werden. Weiterhin werden die Signale der Raddrehzahlsensoren als Rohdaten übertragen und zwar entweder zum Fahrdynamikregelungssteuergerät und/oder zum Steuergerät. Auch das erfindungsgemäße Fahrdynamikregelungssteuergerät stellt drahtlos eine
Fahrzeuggeschwindigkeit als Referenzgeschwindigkeit zur Verfügung.
Die anderen Steuergeräte sind erfindungsgemäß Navigationsgeräte oder Einparkhilfen oder eine Abstandskontrolle oder eine Müdigkeitserkennung oder eine Lenkung oder eine Beleuchtung durch das Fahrzeug.
Insbesondere für mobile Geräte ist die Erfindung von großem Nutzen, da beispielsweise Navigationsgeräte damit ihre Standortbestimmung erheblich verbessern können, da über die Fahrzeuggeschwindigkeit beim Verlust von sogenannten Ortungsdaten wie GPS oder Galileo über die
Fahrzeuggeschwindigkeit derart weiterhin zuverlässig bestimmt werden kann. Ein Raddrehzahlsensor ist ein Sensor, der die Umdrehungen eines
Fahrzeugrads erfasst. Dies wird vorwiegend berührungslos durchgeführt, indem beispielsweise eine Polscheibe oder ein Magnetrad durch das Rad ebenfalls gedreht wird und diese Umdrehungen durch magnetische Sensoren erfasst werden. Aber auch andere berührungslose Sensorprinzipien wie optisch, kapazitiv oder akustisch sind vorliegend möglich.
Die drahtlose Übertragung ist vorwiegend eine Funkübertragung, die
beispielsweise über Technologien aus drahtlosen Computernetzwerken usw. ausgeführt wird. Erfindungsgemäß hat der Raddrehzahlsensor zumindest eine Funkschnittstelle zum Fahrdynamikregelungssteuergerät, das die
Fahrzeuggeschwindigkeit aus diesen Daten bestimmt auch zu dem weiteren Steuergerät, das sich auch die Raddrehzahlsensorwerte zu Nutze macht. Diese Funkschnittstellen können unterschiedlich getrennt werden, beispielsweise über die Zeit, über die Frequenz, über verschiedene Codierungen, wobei dafür die gleiche Hardware oder auch unterschiedliche Hardware verwendet werden kann.
Das Fahrdynamikregelungssteuergerät ist vorliegend also ein sogenanntes ESP- oder ABS-Steuergerät, das die Fahrzeuggeschwindigkeit aus den
Raddrehzahlen bestimmt und danach beispielsweise auf die Bremsen einwirkt. Aber auch eine Einwirkung auf Dämpfungssystem ist vorliegend möglich.
Wie oben ausgeführt, ist auch das Fahrdynamikregelungssteuergerät
erfindungsgemäß dazu konfiguriert über eine dritte Funkschnittstelle die
Fahrzeuggeschwindigkeit an das weitere Steuergerät zu übertragen.
Dieses weitere Steuergerät empfängt entweder die Raddrehzahl und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit über diese Funkschnittstelle. Mit diesen Daten führt das Steuergerät wie oben angegeben die Navigation aus, um eine
Standortbestimmung zu verbessern, eine Einparkhilfe, beispielsweise über Ultraschall oder Video, eine Abstandskontrolle, die beispielsweise über Radar oder Video auf Autobahnen eingesetzt wird, eine Müdigkeitserkennung, die ebenfalls im Zusammenhang mit Video insbesondere ausgeführt wird, Lenkung wofür Systeme wie Active Front Steering, Four Wheel Steering, Electrohydraulic Power Steering verwendet werden können. Auch eine Beleuchtung wie das sogenannte Adaptive Front Lightning können von diesen Daten den
Raddrehzahlen und der Fahrzeuggeschwindigkeit profitieren.
Das Fahrdynamikregelungssteuergerät kann auch den Lenkwinkel des
Fahrzeugs messen. Wenn auch dieses Signal drahtlos in der
erfindungsgemäßen Weise übertragen wird, kann die Positionsbestimmung des Fahrzeugs beispielsweise in Kurvenfahrten noch weiter verbessert werden.
Das Steuergerät, das die weitere Funktion ausführt, kann aus den
Raddrehzahldaten selbst die Fahrzeuggeschwindigkeit oder andere weitere Größen bestimmten. Die Geschwindigkeit, die beispielsweise das
Fahrdynamiksteuergerät liefert, kann auch als Plausibilisierung verwendet oder auch direkt verwendet werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Maßnahmen und weiterbildenden vorteilhaften Verbesserungen ist im unabhängigen
Patentanspruch angegeben Steuergerät möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass das Steuergerät abgesetzt vom Fahrzeugbetreiber ist. Damit sind solche Geräte gemeint, die selbst eine eigene Energieversorgung und autark von übrigen Komponenten des Fahrzeugs funktionieren. Dazu gehören insbesondere mobile Geräte, wie beispielsweise ein mobiles
Navigationsgerät.
Vorzugsweise weist das Steuergerät einen Integrator zur einfachen Integration der Raddrehzahl auf. Der einfachen Integration der Raddrehzahl kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit in einfacher Art und Weise bestimmt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Systems, Fig. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Raddrehzahlsensors mit Fahrdynamikregelungssteuergerät,
Fig. 3 ein weiteres Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Raddrehzahlsensors,
Fig. 4 ein Sendemodul, das vorliegend Verwendung findet,
Fig. 5 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Fahrdynamikregelungssteuergeräts,
Fig. 6 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergeräts und
Fig. 7 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahren.
Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße System. Für die üblicher Weise vier Räder eines Fahrzeugs sind vier Raddrehzahlsensoren 10, 11, 13 und 14 vorgesehen. Diese Raddrehzahlsensoren 10, 11, 13 und 14 weisen Funkschnittstellen auf, um ihre Daten drahtlos zu übertragen. Diese Daten werden zum einen einem Fahrdynamikregelungssteuergerät 12 und zum anderen einem externen Modul 15 zur Verfügung gestellt. Das
Fahrdynamikregelungssteuergerät 12 bestimmt aus den Raddrehzahlen die Fahrzeuggeschwindigkeit. Dafür werden die üblichen Algorithmen, die dem Fachmann vorliegend bekannt sind, verwendet. Auch das externe Modul 15 empfängt die Raddrehzahlen und kann mit Hilfe des dynamischen Rollradius der Räder die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmen. Durch einfache Integration der Fahrzeuggeschwindigkeit kann die zurückgelegte Strecke bestimmt werden. Auch das Fahrdynamikregelungssteuergerät 12 überträgt drahtlos die
Fahrzeuggeschwindigkeit, die aus den Raddrehzahlen bestimmt wurde, an das externe Modul 15. Es ist weiterhin möglich, dass das externe Modul 15 nur die Fahrzeuggeschwindigkeit oder nur die Raddrehzahlen empfängt.
Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild den erfindungsgemäßen Raddrehzahlsensor bezeichnet mit den Bezugszeichen 20 bis 25 und das Steuergerät ECU. Das erfindungsgemäße Sensormodul weist eine einzige Vorrichtung 20 zur gleichzeitigen Erzeugung des Sensorsignals und der Energie auf. Über ein Energiemanagement 21, das auf einem ASIC üblicher Weise angeordnet wird, erfolgt die Speicherung der Energie in einem Energiespeicher 22 beispielsweise einem Kondensator, der auch für EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) verwendet wird. Das Sensorsignal wird an einen Digital-Analogwandler innerhalb oder außerhalb eines Mikrocontrollers 23 übertragen. Der MikroController 23 speichert die Sensorsignale in einem Ringpuffer 24 ab und überträgt die Daten aus dem Ringpuffer über einen Transceiver 25 über Funksignale an einen weiteren Transceiver 26 des Steuergeräts ECU, wenn Fahrzeuggrößen wie die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Ereignisse wie ein Blockieren der Räder oder ein Schlupf dies anzeigen. Der MikroController 23 kann dabei das Sensorsignal in steuergerätespezifes Signal umwandeln, es bewerten und speichert die Daten kontinuierlich in dem Ringspeicher ab. Die gespeicherten Daten stehen im Regelfall z. B. bei einer unzulässigen Geschwindigkeitsänderung dann zur Verfügung und werden an den Transceiver 25 weitergeleitet, um sie an das
Steuergerät ECU zu übertragen. Die Umwandlung im ASIC oder im
Mikrocontroller in ein digitales Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssignal ermöglicht die leichte Weiterverarbeitung. Dieses Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssignal kann entweder direkt an das Steuergerät ECU mit dem Transmitter 45 oder Transceiver in festen diskreten Zeitabständen an das
Steuergerät ECU übertragen werden oder das Signal wird vorher im
Mikrocontroller weiterverarbeitet und bewertet. Hier kann dann die oben beschriebene geschwindigkeitsabhängige oder regelbasierte
Datenübertragungsrate des Transceivers 25 eingestellt werden.
Neben dem Fahrdynamikregelungssteuergerät ECU überträgt der Transceiver 25 auch an weitere Steuergeräte die Rohdaten, nämlich die Raddrehzahlen.
Fig. 3 visualisert einen Ausschnitt des Raddrehzahlsensors. Eine Spule SP ist an einen ASIC zum einen für die Sensorverarbeitung PP und zum anderen zur
Energieerzeugung EE angeschlossen. Die Energieversorgung EE kann insbesondere einen Kondensator C oder auch andere Kondensatoren oder Energiespeicher aufladen. Das von der Sensorsignalvorverarbeitung PP aufbereitete Sensorsignal wird an den Transceiver TX übertragen, der über die Antenne AT die Daten in Abhängigkeit von dem Sensorsignal abstrahlt. Eine mögliche Ausführung des Transceivers TX ist in Fig. 4 dargestellt. Das digitale Signal kann in ein analoges Signal zunächst umgewandelt werden, um es zu verstärken und dann zu modulieren beispielsweise über eine
Frequenzspreizung oder auch Frequency Hopping. Die Modulation MOD kann auch bereits im Digitalen erfolgen und es kann noch ein Verstärker nach der Modulation eingesetzt werden. Umgekehrt ist die Empfängerstruktur
ausgestaltet: Nach einer Empfangsantenne folgt meist ein Frequenzumsetzer, ein Verstärker und Filter sowie eine digitale Signalverarbeitung.
Fig. 5 zeigt in einem Blockschaltbild die vereinfachte Darstellung eines
Fahrdynamikregelungssteuergeräts ESP-SG, wobei nur erfindungsgemäß relevante Komponenten dargestellt sind. Das Fahrdynamikregelungssteuergerät ESP-SG weist eine erste Funkschnittstelle mit einer Antenne ATI und einem Empfangsmodul FK1 auf, dass die empfangenen Daten nämlich die
Raddrehzahlen an einen Prozessor μθΐ überträgt. Dieser Prozessor μθΐ rechnet aus den Raddrehzahlen die Fahrzeuggeschwindigkeit unter
Berücksichtigung verschiedenster Parameter aus. In Abhängigkeit davon kann es zu einer Ansteuerung von Bremsen kommen, die vorliegend nicht dargestellt ist. Bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit wird jedoch erfindungsgemäß über eine weitere Funkschnittstelle bestehend aus dem Sendemodul FK2 und der Antenne AT2 drahtlos an das weitere Steuergerät.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild des erfdingungsgemäß weiteren Steuergeräts mit einer Funkschnittstelle die eine Antenne AT3, ein Empfangsmodul FK3 aufweist, um die Daten von den Raddrehzahlsensoren und/oder dem
Fahrdynamikregelungssteuergerät ESP-SG zu empfangen. Diese Daten werden an einen Prozessor μ02 im Steuergerät SG übertragen, wobei der Prozessor μ02 ein Softwaremodul aufweist, nämlich einen Integrator IT, der eine einfache Integration von Raddrehzahlsensorwerten ausführen kann. Damit kann beispielsweise bei einem Navigationsgerät, das das Steuergerät SG darstellt die Standortbestimmung verbessert werden. Über eine Schnittstelle I F überträgt der Mikrocontroller μ02 Steuerungs- oder Anzeigedaten. Im Flussdiagramm Fig. 7 wird das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. Im Verfahrensschritt 700 werden die Daten über die Funkschnittstelle von den Raddrehzahlsensoren oder dem Fahrdynamikregelungssteuergerät empfangen. Diese Daten werden dann dazu genutzt, um in Verfahrensschritt 701 die Funktion auszuführen, beispielsweise die Navigationsfunktion.