CN107921828B

CN107921828B - 用于确定影响轮胎特性的变量的方法及其控制装置

Info

Publication number: CN107921828B
Application number: CN201680048126.3A
Authority: CN
Inventors: 阿德里安·齐莱克; 卡斯滕·哈恩; 米夏埃尔·莱恩; 海纳·沃尔克
Original assignee: Continental Tire Germany Co ltd
Current assignee: Continental Tire Germany Co ltd
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2020-09-11
Anticipated expiration: 2036-05-12
Also published as: WO2017032466A1; US11067431B2; EP3341223A1; CN107921828A; EP3341223B1; DE102015216210A1; US20180180463A1

Abstract

本发明涉及一种用于通过以下步骤中的至少一个步骤来确定影响轮胎特性的变量(F_z，D)的方法：a)检测车辆轮胎(1)的内侧(2)的测量点(MP)的加速度(a_r，a_t)，其中在观察窗口(5)内检测由所述车辆轮胎(1)与道路(8)接触而引起的所述测量点(MP)的加速度(a_r，a_t)的变化，b)推导表征所检测到的加速度(a_r，a_t)的过程的至少一个分析变量，其中所述至少一个分析变量表征在轮胎旋转内所检测到的加速度(a_r，a_t)的非周期性过程，c)根据所述至少一个分析变量确定至少一个影响轮胎特性的变量，其中所述分析特性变量与所述影响轮胎特性的变量之间的相关性来自数学映射，其中所述至少一个所推导出的分析变量的所述数学映射与至少一个影响轮胎特性的变量相关联。

Description

用于确定影响轮胎特性的变量的方法及其控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定影响轮胎特性的变量、特别是作用于车辆轮胎的轮负载或胎纹深度的方法，以及用于执行该方法的控制单元。

背景技术

已知将轮胎传感器模块安排在车辆轮胎的轮胎内侧，该轮胎传感器模块可以确定车辆轮胎的特性变量(例如轮胎压力或轮胎温度)、

并且可以通过无线电信号将这些特性变量传送到控制单元。此外，所述类型的轮胎传感器模块还可以检测加速度，其中特别是可以确定轮胎内侧的径向加速度。根据所述径向加速度，不仅可以确定车辆轮胎的运动状态，而且还可以借助于在一段时间周期上或者在行经滚动圆周上评估的径向加速度的曲线得出关于影响轮胎特性的变量(例如作用在车辆轮胎上的轮负载或者车辆轮胎的胎纹的胎纹深度)的结论。

先前的评估方法的缺点在于，径向加速度的曲线不仅受到影响轮胎特性的变量的影响，而且同时受多个影响变量影响，使得如果其他参数中的至少一个参数是未知的，则相应的对影响特性的变量的确定是不准确的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于确定影响轮胎特性的变量的方法，该方法确保了所述确定的高准确度和高可靠性。此外，本发明的目的是提供一种用于执行该方法的控制单元。

所述目的通过如权利要求1所述的方法和如权利要求22所述的控制单元来实现。从属权利要求指明了优选实施例。

根据本发明，相应地提供的是推导出表征所检测到的加速度曲线的至少一个分析变量，并且将所述至少一个分析特性变量指配给至少一个影响轮胎特性的变量，其中所述指配优选是唯一的，也就是说提供了将所述至少一个推导出的分析特性变量唯一地映射到所述至少一个影响轮胎特性的变量上的数学映射，使得所述至少一个分析特性变量的每个值可以确切地指配有所述至少一个影响轮胎特性的变量的一个值。还可以优选地提供一对一的映射。这已经产生的优点是，由于提供了唯一的指配，因此可以在整个范围上执行所述至少一个影响轮胎特性的变量的确切确定。

在此，影响轮胎特性的变量应特别理解为是指轮负载和胎纹深度。因此，在根据本发明的方法中，具体可以根据加速度曲线来确定例如两个分析特性变量，其中这两个分析特性变量都取决于胎纹深度并且取决于轮负载，并且可以通过对应的数学映射(例如映射矩阵)指配有唯一的胎纹深度和/或唯一的轮负载。这已经具有的优点是，即使所观测范围内的加速度曲线取决于多于一个影响轮胎特性的变量，也能够根据加速度曲线确切地确定相应的影响轮胎特性的变量。因此，根据该方法，可以补偿或抵消特定的影响变量对加速度曲线的影响，从而能够确定另外的影响变量。

在替代性实施例中，还可以根据加速度的曲线仅推导出一个分析特性变量，该分析特性变量优选地仅取决于轮负载，也就是说胎纹深度实际上对其没有影响。因此，分析特性变量可以通过对应的数学映射(例如通过校准曲线)唯一地指配有轮负载。通过唯一的指配，可以在整个范围上确切地确定轮负载，而在此胎纹深度没有显著的影响。

对于分析特性变量的确定，首先检测车辆轮胎的测量点处的加速度，其中加速度在位于与车辆轮胎的胎面相反的区域中的轮胎内侧处、优选地在轮胎中央或轮胎三角胶处进行测量，使得可以确定在与道路接触期间由车辆轮胎的变形引起的测量点的加速度的变化。为此目的，可以优选地使用轮胎传感器模块，该轮胎传感器模块被安排在轮胎内侧或者凹入到轮胎内侧中，使得可以检测车辆轮胎在车辆轮胎上或之中的测量点处的加速度。

在这种情况下，在一段时间周期内测量加速度，使得对于所述至少一个分析特性变量的确定，优选地可以形成相对于时间的特性曲线，该特性曲线通过分析性考虑而产生所述至少一个分析特性变量。可替代地，还可以在轮胎旋转通过特定角度期间就行经滚动圆周而言或者就轮胎传感器模块或测量点的行经角度而言指明加速度特性曲线。然而，可替代地，还可想到，例如根据以硬件形式实现的电子电路中直接从所检测到的加速度推导出所述至少一个分析特性变量，例如借助于比较所检测到的加速度的值，而不借助特性曲线。

所观测的时间周期或行经滚动圆周或行经角度被选定成使得由测量点检测到由于车辆轮胎与道路的接触和由此产生的车辆轮胎的变形而产生的轮胎内侧的加速度的至少一个偏差。因此，在观测窗口内检测到加速度，其中旋转的车辆轮胎的轮胎内侧的曲率半径由于车辆轮胎与道路的接触而与未变形的车辆轮胎的曲率半径偏离。曲率半径的这种偏差以及因此加速度的偏差特别地发生在从车辆轮胎运转进入轮胎接地面积到车辆轮胎运转离开轮胎接地面积时，其中曲率半径还在运转进入之前不久和运转离开之后不久在过渡区域中变化，在所述过渡区域中车辆轮胎不与道路接触。在此，轮胎接地面积应理解为是指地面接触面积，从而选择稍大于地面接触面积的区域。由轮胎接地面积或地面接触面积和过渡区域构成的整个区域在下文中将被称为轮胎接地面积区域。

根据观测窗口中所检测到的加速度，通过分析性考虑推导出表征所检测到的加速度曲线的至少一个分析特性变量。在此，分析特性变量在本发明的上下文中应理解为例如是指在轮胎接地面积区域内所检测到的加速度曲线的变化，并且在此优选地是最大正向变化或最大负向变化，也就是说，在特性曲线中，分别是最大正梯度或最大负梯度(即数学上的最小梯度)。此外，分析特性变量可以被理解为是指时间间隔或者沿着滚动圆周的角度间隔或距离差异，也就是说由测量点在滚动圆周上覆盖的角度或距离，也就是说，在特性曲线中，两个观测点之间的x轴间距。

因此，根据本发明，在轮胎接地面积区域内所检测到的加速度的非周期性行为产生分析特性变量，该分析特性变量表征所检测到的加速度曲线或特性曲线的轮廓，也就是说周期性特性(例如自然振动、谐波振动或扰动振动)在根据本发明的胎纹深度的计算中保持被忽略。

将至少一个影响轮胎特性的变量(即胎纹深度和/或轮负载)指配给所述至少一个推导出的分析特性变量的数学映射优选是单调的。在此提供的是，通过单调映射，确切的一个分析特性变量(即所测量的标量变量)通过函数关系被唯一地指配有确切的一个轮负载(即同样是标量变量)，或者两个分析特性变量(即，既取决于胎纹深度又取决于轮负载的所测量的标量变量的向量)通过映射矩阵和移位向量被唯一地指配有胎纹深度和轮负载，即同样是具有两个标量变量的向量。

在此优选提供线性或近似线性的映射。也就是说，在仅有一个所测量的标量变量的情况下，提供了例如线性或近似线性的校准曲线作为线性映射，该校准曲线可以例如根据先前确定的离散测量值的线性近似或插值得到。在此，近似线性应理解为是指所观测的校准曲线在围绕所观测的校准曲线的线性近似的公差带内延伸。在此，公差带对应于线性近似的校准曲线的向上和向下的小于15％、优选5％的偏差。因此，特别地，还包含非常宽地敞开的抛物线或以浅梯度上升的指数曲线，它们可以各自被线性近似，而在所观测的范围上相对于原始曲线的没有向上或向下的大于15％、优选5％的偏差。

在具有两个所测量的标量变量的向量的情况下，线性映射由在各自情况下具有常数元素的映射矩阵和移位向量确定。这产生由多条线性延伸的具有相反梯度的所谓等值线构成的特性映射图，所述等值线在各自情况下在交点处相交。在此，等值线指明了在相应的分析特性变量的固定值的情况下可能存在的所述两个影响轮胎特性的变量的可能构成。因此，交点构成线性一阶方程组的解，该线性一阶方程组的常系数对应于映射矩阵和移位向量的常数元素。因此，交点通过线性映射反映了所述两个推导出的分析特性变量对所述两个影响轮胎特性的变量的可能指配，其中相应的影响轮胎特性的变量对分析特性变量的影响通过所述两个相反梯度的等值线来指明。

由于使用了线性映射或至少近似线性的映射，因此可以在整个范围内以相同的准确度确定影响轮胎特性的变量。因此有利地，即使在几乎磨光的车辆轮胎的情况下，或者在与车辆相关的轮负载的整个范围上，也就是说，特别是在空载或满载的车辆的情况下，也可以以高准确度确定胎纹深度或轮负载，因为分析特性变量的变化可以通过数学映射指配有胎纹深度或轮负载的可充分解析的变化。因此，可以以非常高的准确度和可靠性输出取决于胎纹深度的警告或轮负载确定结果。

可以针对每种轮胎类型优选地提前确定相应的映射(即校准曲线或映射矩阵和移位向量)并将其存储在控制单元中，使得在确定分析特性变量之后，优选地在控制单元中执行到轮负载或胎纹深度的转换。然而，还可以在行进过程中首次确定校准曲线或映射矩阵和移位向量。

对于通过所述至少一个分析特性变量来确定影响轮胎特性的变量，可以使用多种不同的方法，其中每种方法在各自情况下基于优选线性或近似线性的映射，该映射产生所述至少一个分析特性变量与所述至少一个影响轮胎特性的变量之间的关系。

在第一实施例或方法中提供的是，观测所检测到的径向加速度曲线，可以优选地在特性映射图中指明该曲线，该特性映射图指明相对于时间或者测量点的行经滚动圆周或行经角度所绘制的在测量点处测量的径向加速度。

在径向加速度的曲线中，将观测点置于指明了在运转进入轮胎接地面积区域处的测量点的径向加速度的点处，并且将另外的观测点置于指明了在运转离开轮胎接地面积处的径向加速度的点处。在此，在旋转的轮胎的情况下，两个观测点通常位于在轮胎的一圈旋转中所观测到的径向加速度的曲线中的相对较高的点处。也就是说，在该方法中，分析特性变量之一是指明了径向加速度的曲线的特性曲线上的两个观测点之间的x轴间距，即在运转进入与运转离开之间的时间间隔或者由测量点覆盖的沿着滚动圆周的角度间隔或距离差异。

因此，观测窗口被选定成使得至少可以在运转进入轮胎接地面积处和在运转离开轮胎接地面积处检测到径向加速度。

由于不仅轮负载，而且胎纹深度也对所述两个选定观测点之间的x轴间距有影响，所以在该方法中的情况是，根据x轴间距确定胎纹深度和轮负载的分量，也就是说，对于确定轮负载，从x轴间距中提取出由当前存在的胎纹深度所引起的部分。这同样优选地基于径向加速度曲线来执行，使得即使在行驶期间，也就是说，当车辆轮胎正在磨损并且胎纹深度正在改变时，也可以有利地准确地确定胎纹深度的影响。

为此目的，在所检测到的径向加速度的曲线中或在表征所述曲线的特性曲线中，确定同样取决于轮负载和胎纹深度的另外的分析特性变量。为此目的，优选将观测点放置在特性曲线的具有轮胎接地面积区域内的最大正梯度和/或最大负梯度的点上。因此在这种情况下，观测窗口被另外选定成使得至少检测轮胎接地面积区域内的径向加速度的最大正向变化和/或最大负向变化。是否将具有最大正向或最大负向变化或梯度的点选定为观测点可以例如取决于特定轮胎类型的信号质量。还可以提供的是，确定所述两个梯度的平均值并且用作另外的观测的基础。

对于最大正梯度和最大负梯度的确定，有利地可以形成相对于时间或行经滚动圆周或行经角度的特性曲线的导数，例如以数值或分析方式确定的导数。导数的高点和低点的纵坐标值分别产生特性曲线的最大正梯度和最大负梯度。在此，可以例如通过电子电路直接根据所检测到的径向加速度来分析径向加速度的导数或变化，而无需形成特性曲线。

因此，作为另外的分析特性变量，获得了最大正梯度或最大负梯度或径向加速度的变化，其取决于胎纹深度并且至少还稍微取决于轮负载。可替代地，观测点还可以被选定成使得不观测径向加速度或特性曲线的梯度的最大负向或最大正向变化的点，而是观测例如相对于最大负向或最大正向变化或梯度稍微偏移的某个其他任意点。于是，胎纹深度和轮负载所产生的影响相应不同。

根据所述两个分析特性变量，则可以借助于所述两个推导出的分析特性变量来确定在运转进入与运转离开之间的x轴间隔中胎纹深度和轮负载的分量，也就是说通过线性映射、优选是在各自情况下具有常数元素的二维映射矩阵和移位向量来将最大正向变化或最大负向变化或x轴间距唯一地指配轮负载和胎纹深度。在这种情况下，可以借助于测试而提前针对轮胎类型确定映射矩阵和移位向量，例如借助于在轮负载和胎纹深度两者都变化的情况下分析的相应的分析特性变量的变化，其中特性映射图内的每条等值线表示相应的分析特性变量的固定值或常数值。

因此有利地，能够可靠地并且以高准确度来容易地确定胎纹深度和作用在车辆轮胎上的轮负载。

在第二实施例或方法中，观测特性曲线中的峰的峰宽度，其中测量点的径向加速度是相对于时间或测量点的行经滚动圆周或行经角度进行绘制的。在轮胎接地面积区域内出现峰，这是由于测量点处的径向加速度在车辆轮胎位于道路上并且测量点因此大致平行于道路延伸时而理想地降到零。在此，峰的峰宽可以借助于优选线性的映射来映射到轮负载上，其中该关系由针对该第二方法的优选线性或近似线性的校准曲线产生。在此，线性校准曲线至少可适用于与车辆相关的整个范围内的轮负载，即特别适用于空载和满载车辆之间的轮负载。

可以借助于将峰的下降侧面上的点选定为一个观测点并且将峰的上升侧面上的点选定为另一个观测点来确定峰宽。所述两个观测点的横坐标值(x值)的差异(即x轴间距)直接产生峰宽，其中优选地为所述两个观测点选择相同的纵坐标值(y值)。因此，在该第二实施例中，分析特性变量是两个观测点之间的x轴间距，该间距对应于两个加速度状态之间的时间间隔或沿着滚动圆周的角度间隔或距离差异，其中径向加速度在两个加速度状态是近似相同的。因此，在该方法中，观测窗口被选定成使得在轮胎接地面积区域内至少检测到由下降的径向加速度和上升的径向加速度形成的峰。

有利地，所述两个观测点被选定成使得在一个观测点处存在径向加速度的最大正梯度或最大正向变化，并且在另一观测点处存在径向加速度的最大负梯度或最大负向变化，其中对于所述两个观测点纵坐标值可以稍微不同，这特别是由于车辆在行进过程中的动力学。以这种方式，有利地，胎纹深度对所观测到的纵坐标值处的峰宽的影响可以被最小化，因为在最大正梯度和最大负梯度处的峰宽理想地不随胎纹深度而明显变化。以这种方式，有利地，可以节省处理工作量，因为即使在不补偿胎纹深度的情况下仍能够以足够高的准确度可靠地确定轮负载。

在这种情况下，x轴间距可以有利地根据在其中绘出了径向加速度曲线的特性曲线的导数、借助于导数的高点与导数的低点之间的x轴间距来确定。也就是说，计算导数的高点的横坐标值与导数的低点的横坐标值之间的差值。分析特性变量因此还可以直接根据导数的极值点来确定，还可以通过使用硬件实现的电子电路来确定，其中极值点之间的x轴间距(即时间间隔或沿着滚动圆周的角度间隔或距离差异)被确定，而无需使用特性曲线。

为了节省处理工作量，还可以在优选为50％的峰高处确定峰宽，也就是说所述两个观测点处的径向加速度大致对应于在特性曲线的高点处的径向加速度的50％，其中所述高点根据所检测到的径向加速度的在若干圈轮胎旋转上的加权平均曲线和/或根据浮动均值原理平滑化的曲线来确定，使得自然振动或噪声信号对峰高的建立没有显著的影响。以这种方式，可以有利地省略导数的形成，并且进而胎纹深度对峰宽的影响可以保持较低，使得以这种方式也可以可靠地进行轮负载的近似确定，而胎纹深度的补偿不是必要的。可替代地，还可以观测在峰高的25％与75％之间的峰宽，然而其中胎纹深度具有更大的影响。然而，取决于准确度要求，可以使用由其确定的轮负载而不补偿胎纹深度，其中然后接受由胎纹深度的影响导致的不准确度。即使在峰高低于25％和高于75％时，在峰宽范围上确定轮负载仍然是可能的，其中，胎纹深度的影响则如此之大，以致可以有利地用与第一实施例类似的线性映射矩阵和移位向量来确定胎纹深度对峰宽的影响，并且因此可以计算胎纹深度的分量，或者可以补偿胎纹深度对轮负载的影响，以便能够确定确切的轮胎负载。

在第三实施例或方法中，观测切向加速度。特性曲线因此指明了测量点的相对于时间的或者相对于测量点的行经滚动圆周或行经角度的切向加速度。在轮胎接地面积区域内，切向加速度延伸穿过至少一个高点、过零点以及低点，其中高点与低点之间的x轴间距(即高点的横坐标值和低点的横坐标值之间的差值)可以通过优选线性的映射(例如线性或近似线性的校准曲线)被指配有轮负载。在此，高点和低点优选地根据所检测到的切向加速度的在多圈轮胎旋转上的加权且平均的曲线和/或根据浮动均值原理平滑化的曲线来确定，使得自然振动或噪声信号对高点和/或低点的建立没有显著的影响。在此，线性校准曲线至少可适用于与车辆相关的整个范围内的轮负载，即特别适用于空载和满载车辆之间的轮负载。

也就是说，在该实施例中，将观测点置于高点并且将另外的观测点置于特性曲线的低点，并且将x轴间距或者时间间隔或者沿着滚动圆周的角度间隔或距离差异确定为分析特性变量。观测窗口被选定成使得至少检测轮胎接地面积区域内的最大和最小切向加速度。在此，x轴间距同样不受胎纹深度的显著影响，从而不需要补偿，并且由此可以有利地将处理工作量保持得较低，以便能够以高准确度可靠地确定轮负载。

可替代地，还可以例如通过电路来直接确定轮胎接地面积区域内的最大和最小切向加速度之间的时间间隔或者沿着滚动圆周的角度间隔或距离差异，而无需由所检测到的切向加速度形成特性曲线。

有利地，还可以并行实施所有三种方法，例如以便能够对通过一种方法确定的轮负载执行合理性检查，或者以便能够根据使用不同方法计算出的轮负载来形成加权平均值。

在所有三个实施例中，可以以加权方式有利地确定所检测到的加速度曲线或特性曲线。也就是说，曲线或特性曲线被记录，并且在多圈(例如在10和10,000之间)轮胎旋转上以加权方式平均。然后，根据平均曲线或平均特性曲线，根据该方法确定分析特性变量。由此有利地可以补偿在轮胎旋转期间伪造信号的噪声信号或不规则性；通过相应的映射确定胎纹深度和/或轮负载的信号质量以及因此的准确度增加。另外或可替代地，例如可以应用浮动均值的平滑化，以便能够类似于低通滤波器来截断相对较高的频率分量。以这种方式，有利地，可以进一步改善信号质量，使得胎纹深度和/或轮负载的确定更加准确。

优选在轮胎传感器模块外执行根据相应的示例性实施例的对分析特性变量的评估以及因此的对轮负载和/或胎纹深度的确定。为此目的，轮胎传感器模块仅将在轮胎传感器模块中基于所测量的加速度值、即特别地根据切向加速度和/或径向加速度确定的分析特性变量传送到控制单元，在该控制单元中然后通过依照所述三个实施例的相应数学映射例如通过对应的软件来执行转换。在此，通过在轮胎传感器模块上使用软件或硬件实现的简单处理操作来执行高点和低点、间距或梯度或变化的确定。

为了节省资源，有利地仅在与相应方法相关的时间周期或观测窗口上检测加速度并在轮胎传感器模块中对其加以处理。以这种方式，可以在轮胎传感器模块中更高效地执行计算，因为观测窗口外的加速度对计算没有影响。

此外，有利地，可以将轮胎温度和/或轮胎压力和/或轮速考虑在内，这可以被传送到控制单元或在控制单元中确定。这些因素对各个实施例中所使用的加速度并且因此对特性曲线的轮廓至少具有小的影响，并且同样可以基于由轮胎传感器模块传送的信号来确定。控制单元可以适当地补偿所述因素的影响，以便允许更确切地确定轮负载和/或胎纹深度。

附图说明

下面将基于示例性实施例详细地说明本发明。在附图中：

图1示出了具有轮胎传感器模块的机动车辆轮胎；

图2示出了径向加速度的特性曲线；

图2a示出了根据第一和第二实施例的用于推导轮负载的根据图2的特性导数曲线；

图2b示出了根据第一实施例的用于确定轮负载和胎纹深度的特性映射图；

图2c示出了根据第二实施例的用于确定轮负载的根据图2的特性曲线的细节；

图3示出了根据第三实施例的用于确定轮负载的切向加速度的特性曲线；并且

图4示出了根据第二和第三实施例的用于确定轮负载的校准曲线。

具体实施方式

图1展示了车辆轮胎1，在该车辆轮胎的轮胎内侧2上安排有轮胎传感器模块3。轮胎传感器模块3被安排成使得借助于轮胎传感器模块3，特别可以确定测量点MP的受到车辆轮胎1的变形影响的加速度。特别地，加速度可以是测量点MP的径向加速度ar或切向加速度at。特别地，轮胎传感器模块3可以例如通过无线电信号20将可以从所测量的加速度ar、at推导出的分析特性变量传送到控制单元4，该控制单元可以对应地进一步处理无线电信号20。

在第一和第二实施例中，观测径向加速度a_r。在这方面，作为示例，图2展示了特性曲线K₁，其中由轮胎传感器模块3测量到的径向加速度a_r是相对于时间t绘制出的。在观测窗口5外，径向加速度a_r近似恒定。在观测窗口5内，径向加速度a_r初始上升到高点，然后具有此后大致下降到零的下降侧面6，并且随后过渡到上升侧面7，该上升侧面上升到第二高点。在更大的时间值t处，径向加速度a_r再次下降到观测窗口5外的恒定值，其中确切的曲线取决于轮胎传感器模块3在车辆轮胎1内的取向。因此，在此示例中，观测窗口5对应于轮胎接地面积区域L，其中轮胎内侧2的曲率由于车辆轮胎1的变形而变化，使得在轮胎内侧2处观测到的径向加速度a_r也变化。

当测量点MP位于车辆轮胎1的地面接触面积9的区域(在该区域内车辆轮胎1与道路8接触)中时，径向加速度a_r变得最小，也就是理想地为零。车辆轮胎1在地面接触面积9的区域中变形，使得轮胎内侧2在车辆轮胎1的与位于道路8上的胎面12相反的区域中理想地平行于道路8延伸；在这些点处径向加速度a_r因此理想地变为零。

在第一实施例中，对于确定至少一个影响轮胎特性的变量，在该实施例中，所述至少一个影响轮胎特性的变量由车辆1的胎纹深度D和轮负载F_z给出，首先将特性曲线K₁上的两个观测点P_A1、P_B1之间的x轴间距B₁确定为分析特性变量。在此，特性曲线K₁的所述两个相对高点被选定为观测点P_A1、P_B1，其中下降侧面6之前的相对高点对应于在运转进入轮胎接地面积时的径向加速度a_r，并且在上升侧面7之后的相对高点对应于在从旋转的车辆轮胎1的轮胎接地面积运转离开时的径向加速度a_r。

x轴间距B₁取决于作用在车辆轮胎1上的轮负载F_z以及车辆轮胎1的胎纹深度D。为了能够确定所述两个参数F_z、D的相应影响，首先确定同样取决于轮负载F_z和胎纹深度D的另外的分析特性变量S₁、S₂。

为此目的，将观测窗口5内的特性曲线K₁的最大负梯度S₁或最大正梯度S₂确定为分析特性变量，其中最大负梯度S₁指配给下降侧面6，并且最大正梯度S₂指配给上升侧面7。优选地可以于是形成特性曲线K₁相对于时间t的导数K₂，图2a中展示了该导数。导数K₂的低点和高点的纵坐标值(y值)于是分别产生了最大负梯度S₁和最大正梯度S₂。

对于进一步评估，为此目的，将特性曲线K₁的指配了导数K₂的最低纵坐标值的点选定为第一观测点P_A2，或者将特性曲线K₁的指配了导数K₂的最高纵坐标值的点选定为第二观测点P_B2。第一观测点P_A2和第二观测点P_B2的梯度S₁和S₂随后分别作为分析特性变量连同所确定的x轴间距B₁一起由轮胎传感器模块3通过无线电信号20传送到控制单元4。是否使用最大负梯度S₁或最大正梯度S₂可以取决于相应轮胎类型的信号质量。然而，所述两个梯度S₁，S₂可以各自被考虑用于下面的计算，还可以作为加权平均值。

然后，在控制单元4中，通过具有常数元素a、b、c、d的映射矩阵M以及具有特定于轮胎的常数C_a和C_b的移位向量V，所述两个分析特性变量S₁或S₂和B₁被唯一地指配有胎纹深度D和轮胎负载F_z两者。在此，所述指配可以例如采取以下形式：

其中

且

或

此指配类似地适用于梯度S₂。在此，映射矩阵M的元素a、b、c、d和移位向量V的C_a和C_b是常数，从而提供了线性映射。为了确定胎纹深度D和轮胎负载F_z，因此仅需要确定映射矩阵M的常数a、b、c、d、C_a、C_b和逆矩阵，其可以从先前执行的测量中推导出。为此目的，例如可以根据轮负载F_z和胎纹深度D的变化来确定相应的分析特性变量S₁，S₂，B₁的变化，其中常数a、b、c、d各自指明所述变化的幅度。从特性曲线K₁或从导数K₂中读取梯度S₁、S₂或x轴间距B₁。

因此，此指配指明了可以用图2b所示的特性映射图10表示的线性一阶方程组。特性映射图10包括平行延伸的具有正梯度的等值线10a以及平行延伸的具有相反的负梯度的等值线10b。在轮负载F_z和胎纹深度D变化的情况下，每条等值线10a具有恒定值S₁、S₂，并且在轮负载F_z和胎纹深度D变化的情况下，每条等值线10b具有恒定的x轴间距B₁。等值线10a、10b在交点15处相交，其中交点15指明线性方程组的解，使得所述交点15产生针对特定分析特性变量S₁或S₂和B₁确定的轮负载F_z和胎纹深度D。

对于不同的轮胎类型，映射矩阵M或逆矩阵和移位向量V可以存储在控制单元4中。

在第二实施例中，观测由下降侧面6和上升侧面7形成的峰11，其中使用针对此示例性实施例存储的校准曲线10c、图2c中所展示的峰11的峰宽B₂来产生轮负载F_z。在该示例性实施例中，在峰11的存在最大负梯度S₁和最大正梯度S₂的这些点处确定峰宽B₂。在这些点处，峰宽B₂实际上排他地取决于轮负载F_z，并且胎纹深度D对峰宽B₂的影响不显著、并且取决于准确度要求而可以忽略。

这意味着x轴间距指明了在第一观测点P_A3和第二观测点P_B3之间形成的峰宽B₂，其中所述两个观测点P_A3、P_B3的纵坐标值不必相等。在这种情况下，还可以从导数K₂推导出在就幅值而言具有最大梯度S₁、S₂的点处的峰宽B₂，其中在图2a的情况下，可以从导数K₂的高点与低点之间的x轴间距推导出峰宽B₂。

可替代地，作为所述两个观测点P_A3、P_B3的纵坐标值，还可以选择对应于峰高H的约50％或对应于峰高H的25％至75％之间的值；也就是说，径向加速度a_r在这些点处已经下降到特性曲线K₁的高点处的径向加速度a_r的约50％或25％和75％之间，其中，由所检测到的径向加速度a_r的在若干圈轮胎旋转上加权且平均的曲线、和/或根据浮动均值原理平滑化的曲线来确定所述高点。还可以选择对应于小于25％或大于75％的峰高H的值作为纵坐标值。然而，于是必须再次考虑胎纹深度D的影响，其中这可以通过映射矩阵和移位向量的相应选择来执行，这在映射中对所述两个影响轮胎特性的变量的影响加以考虑。然而，在50％时，取决于准确度要求，可以忽略胎纹深度D的影响。

相应的峰宽B₂根据F_z＝F_c x B₂+C_c产生轮负载F_z，其中因子F_c指明位于公差带F_Tc内的校准曲线10c的梯度，并且C_c表示特定于轮胎的常数。也就是说，校准曲线10c将轮负载F_z唯一地指配给峰宽B₂，如图4所示。至少针对与车辆相关的轮负载F_z，即特别是针对在空载和满载车辆之间的轮负载F_z，上述线性指配产生轮负载F_z。如果没有在就幅值而言最大梯度S₁、S₂的点处确定峰宽B₂，则峰宽B₂和x轴间距B₁通过对应的映射矩阵被指配有轮负载F_z和胎纹深度D，其中可以类似于第一示例性实施例来执行映射矩阵和计算。

在图3中示出的第三实施例中，观测相对于时间t的切向加速度a_t并且绘制为特性曲线K₃。在观测窗口5内，所述切向加速度首先延伸过高点、具有过零点并且过渡到低点，其中，确切的曲线取决于轮胎传感器模块3相对于车辆轮胎1的旋转方向的取向。对于确定轮负载F_z，首先将具有最高切向加速度a_t,1的点、即特性曲线K₃的高点选定为第一观测点P_A4，并且将具有最低切向加速度a_t,2的点、即特性曲线K₃的低点选定为第二观测点P_B4，其中由所检测到的切向加速度(a_t)的在多圈轮胎旋转上加权且平均的曲线、和/或根据浮动均值原理平滑化的曲线来确定最大和最小切向加速度(a_t,1、a_t,2)。第一观测点P_A4与第二观测点P_B4之间的x轴间距B₃可以通过校准曲线10d唯一地指配有轮负载F_z，使得以下等式适用：F_z＝F_dx B₃+C_d，其中F_d是校准曲线10d的梯度，所述校准曲线被提供用于此第三实施例并且位于用于切向加速度a_t的公差窗口F_Td内，并且C_d是特定于轮胎的常数。至少针对与车辆相关的轮负载F_z，即特别是针对在空载和满载车辆之间的轮负载F_z，上述线性指配产生轮负载F_z。

为了改善信号质量，可以另外提供的是，在车辆轮胎1的多圈旋转上以加权的方式对特性曲线K₁、K₃加以平均。在这种情况下，同一观测窗口5例如是在十圈旋转上以加权的方式平均的，并且根据对应的示例性实施例，根据经平均的特性曲线K₁、K₃确定轮负载F_z。以这种方式，特别地，可以抑制信号曲线中的噪声和不规则性。此外，为了使特性曲线K₁、K₃平滑的目的，还可以应用浮动均值。

为了提高准确度，还可以附加地补偿对特性曲线K₁、K₃的另外的影响。例如，轮胎压力p或轮胎温度T_R或轮速v_R对径向加速度a_r和切向加速度a_t具有影响。在知道相应的影响变量的情况下，所述影响可以由控制单元4通过存储在控制单元4中的特性曲线来补偿，并且所述特性曲线分别描述轮胎压力p或轮胎温度T_R或轮速v_R的影响。

附图标记说明

1 车辆轮胎

2 轮胎内侧

3 轮胎传感器模块

4 控制单元

5 观测窗口

6 下降侧面

7 上升侧面

8 道路

9 地面接触面积

10 特性映射图

10a，10b 等值线

10c，10d 校准曲线

11 峰

12 胎面

15 交点

20 无线电信号

a，b，c，d 映射矩阵的元素M

a_r 径向加速度

a_t 切向加速度

a_t,1 最小切向加速度

a_t,2 最大切向加速度

B₁，B₂，B₃ x轴间距/峰宽

C_a，C_b，C_c，C_d 特定于轮胎的常数

D 胎纹深度

F_c，F_d 10c、10d的梯度

F_Tc，F_Td 10c、10d中的公差带

F_z 轮负载

H 峰高

K₁，K₃ 特性曲线

K₂ K₁的导数

L 轮胎接地面积区域

M 映射矩阵

MP 测量点

P 轮胎压力

P_Ai，P_Bi 观测点；i＝1…4

S₁/S₂ 在下降侧面6/上升侧面7处的径向加速度的变

化或梯度

t 时间

T_R 轮胎温度

V 移位向量

v_R 轮速

Claims

1.一种用于确定影响轮胎特性的变量的方法，至少具有以下步骤：

a)检测车辆轮胎(1)的轮胎内侧(2)上的测量点(MP)的加速度(a_r，a_t)，其中在观测窗口(5)内检测由所述车辆轮胎(1)与道路(8)接触而引起的所述测量点(MP)的加速度(a_r，a_t)的偏差，

b)推导出作为所检测到的加速度(a_r，a_t)的特性的至少一个分析特性变量(S₁，S₂，B₁，B₂，B₃)，其中至少一个的所述分析特性变量(S₁，S₂，B₁，B₂，B₃)表征在一圈轮胎旋转内所检测到的加速度(a_r，a_t)的非周期性曲线，

c)以取决于至少一个的所述分析特性变量(S₁，S₂，B₁，B₂，B₃)的方式确定至少一个影响轮胎特性的变量，其中数学映射产生所述分析特性变量(S₁，S₂，B₁，B₂，B₃)与所述影响轮胎特性的变量之间的相关性，其中所述数学映射将至少一个影响轮胎特性的变量指配给至少一个推导出的所述分析特性变量(S₁，S₂，B₁，B₂，B₃)，

其中，对于至少一个所述影响轮胎特性的变量的确定，

-使用了映射矩阵(M)和移位向量(V)作为数学映射，对于作为至少一个影响轮胎特性的变量的轮负载(F_z)和/或胎纹深度(D)的确定，使用了将两个分析特性变量线性地映射到所述轮负载(F_z)和所述胎纹深度(D)上的在各自情况下具有常数元素(a，b，c，d，C_a，C_b)的映射矩阵(M)和移位向量，其中两个所述分析特性变量在各自情况下取决于所述轮负载(F_z)和所述胎纹深度(D)，或者

-使用了校准曲线(10c，10d)作为数学映射，其中，对于作为至少一个影响轮胎特性的变量的轮负载(F_z)的确定，使用了线性延伸的校准曲线(10c，10d)，并且由至少一个的所述分析特性变量乘以所述校准曲线(10c，10d)的梯度(F_c，F_d)并考虑特定于轮胎的常数(C_c，C_d)来确定所述轮负载(F_z)，其中每个分析特性变量在各自情况下都指配有一条校准曲线(10c，10d)，其中所述数学映射将至少一个的所述分析特征变量(S₁，S₂，B₁，B₂，B₃)唯一地映射到至少一个的所述影响轮胎特性的变量上，使得至少一个的所述分析特征变量(S₁，S₂，B₁，B₂，B₃)的每个值确切地指配至少一个的所述影响轮胎特性的变量的一个值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于作为至少一个影响轮胎特性的变量的轮负载(F_z)的确定，使用了在线性公差带(F_Tc，F_Td)内延伸的校准曲线(10c，10d)，其中所述公差带(F_Tc，F_Td)以小于15％的偏差在所述校准曲线(10c，10d)的线性近似附近延伸。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述公差带(F_Tc，F_Td)以5％的偏差在所述校准曲线(10c，10d)的线性近似附近延伸。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射矩阵(M)和所述移位向量(V)限定了线性一阶方程组，对于两个推导出的分析特性变量，所述线性一阶方程组的解产生所述轮负载(F_z)和所述胎纹深度(D)。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，作为至少一个分析特性变量，所述测量点(MP)的两个加速度状态之间的时间间隔或沿着滚动圆周的角度间隔或距离差异由所检测到的加速度(a_r，a_t)推导出。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，轮胎接地面积区域(L)内的径向加速度的最大正向变化和轮胎接地面积区域(L)内的所述径向加速度的最大负向变化被选定为加速度状态。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在两个加速度状态下的径向加速度大致相同，并且在两个加速度状态下的径向加速度对应于所述轮胎接地面积区域(L)内的最大径向加速度的处于25％与75％之间的值，其中根据在多圈轮胎旋转上加权且平均的曲线、和/或根据所检测到的径向加速度的根据浮动均值原理平滑化的曲线确定所述最大径向加速度。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在两个加速度状态下的径向加速度对应于所述轮胎接地面积区域(L)内的最大径向加速度的50％。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，对于根据所述径向加速度推导出至少一个所述分析特性变量

-根据所检测到的径向加速度形成相对于时间(t)或所述车辆轮胎(1)上的所述测量点(MP)的行经滚动圆周或行经角度的特性曲线，

-在所述特性曲线上选择两个观测点，

并且根据所述两个观测点的横坐标间距推导出所述特性曲线中的峰(11)的峰宽(B₂)。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，对于所述峰宽(B₂)的推导，形成所述特性曲线的导数(K₂)，所述特性曲线由相对于时间(t)或所述车辆轮胎(1)上的所述测量点(MP)的行经滚动圆周或行经角度的径向加速度形成。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，轮胎接地面积区域(L)内的最大切向加速度(a_t,1)和轮胎接地面积区域内(L)的最小切向加速度(a_t,2)被选定为加速度状态，其中根据在若干圈轮胎旋转上加权且平均的曲线和/或根据所检测到的切向加速度的根据浮动均值原理平滑化的曲线确定所述最大切向加速度和最小切向加速度。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，对于根据所述切向加速度推导出至少一个所述分析特性变量

-根据所检测到的切向加速度形成相对于时间(t)或所述车辆轮胎(1)上的所述测量点(MP)的行经滚动圆周或行经角度的特性曲线，

-在所述特性曲线上选择两个观测点，

并且根据所述两个观测点的横坐标间距推导出所述特性曲线内的x轴间距(B₃)。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，轮胎接地面积区域(L)内的局部高点被选定为加速度状态。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，根据径向加速度相对于时间(t)或所述车辆轮胎(1)上的所述测量点(MP)的行经滚动圆周或行经角度的变化推导出另外的分析特性变量。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，作为另外的分析特性变量，推导径向加速度相对于时间(t)或所述车辆轮胎(1)上的所述测量点(MP)的行经滚动圆周或行经角度的、在轮胎接地面积区域(L)内的最大负向变化(S₁)、或在所述轮胎接地面积区域(L)内的最大正向变化量(S₂)。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，对于根据所述径向加速度的变化推导出所述另外的分析特性变量

-由所检测到的径向加速度形成特性曲线，

-在所述特性曲线上选择至少一个观测点，并且从所述至少一个观测点推导出所述径向加速度的变化。

17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，对于根据两个分析特性变量确定所述胎纹深度(D)和/或所述轮负载(F_z)，形成了限定映射矩阵(M)和移位向量(V)的特性映射图，其中所述特性映射图具有交叉等值线(10a，10b)，并且所述等值线(10a，10b)的交点(15)产生用于所推导出的分析特性变量的轮负载(F_z)和胎纹深度(D)。

18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在多圈轮胎旋转上以加权方式对所检测到的加速度(a_r，a_t)的曲线进行平均，和/或根据浮动均值原理执行所检测到的加速度的曲线的平滑化。

19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少一个所述影响轮胎特性的变量的确定中，轮胎压力(p)和/或轮胎温度(T_R)和/或轮速(v_R)对所述测量点(MP)的所检测到的加速度(a_r，a_t)的影响被额外地补偿。

20.一种用于执行如以上权利要求1至19中任一项所述的方法的控制单元(4)，其特征在于，所述控制单元(4)被设计成，

根据传送到所述控制单元(4)的至少一个分析特性变量(S₁，S₂，B₁，B₂，B₃)以取决于数学映射的方式确定至少一个影响轮胎特性的变量(F_z，D)，其中，为此目的，在所述控制单元(4)上能够通过所述数学映射来执行将至少一个推导出的分析特性变量(S₁，S₂，B₁，B₂，B₃)指配给至少一个影响轮胎特性的变量(F_z，D)。