CN114080325B - 用于检测车辆的轮胎压力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测车辆(1)的轮胎压力的方法，所述车辆具有车身(2)和至少一个车轮(3)，所述车身弹性地支撑在所述车轮(3)上，所述车轮包括填充有气体的轮胎(7)并且以轮胎放置在地面(8)上，其中，‑给车身(2)加载附加质量，并且由此车身相对于地面(8)被激励出机械振动(16)，并且‑测量和分析表征机械振动(16)的响应信号(A)，由此确定表征轮胎中当前的气体压力的至少一个响应值。

Description

用于检测车辆的轮胎压力的方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测车辆的轮胎压力的方法，所述车辆具有车身和至少一个车轮，所述车身弹性地支撑在所述车轮上，所述车轮包括填充有气体的轮胎并且以所述轮胎放置在地面上。

背景技术

如果机动车辆停放并且处于静止状态，那么机动车辆仅由于老化而磨损。如果又要使用机动车辆，那么通常假定机动车辆处于与先前停放时相同的状态。然而，如果异物进入轮胎，那么轮胎可能会遭受压力损失。虽然应在行驶开始前确定机动车辆是否适合行驶，但驾驶员通常不会在行驶开始前环绕机动车辆以便了解其状态。即使在自动驾驶的情况下，也必须在行驶开始前确定机动车辆是否适合行驶，例如不适合行驶是因为轮胎被划伤、轮胎的气门是有缺陷的、异物穿透轮胎或在轮胎上进行了其他的操作。

发明内容

由此，本发明所基于的目的是，能够优选在行驶开始之前尤其自动检测轮胎压力。

该目的通过一种用于检测车辆的轮胎压力的方法来实现。该方法的优选的改进方案在随后的描述中提供。

开篇提到的用于检测车辆的轮胎压力的方法，该车辆具有车身和至少一个车轮，该车身弹性地支撑在车轮上，该车轮包括填充有气体的轮胎并且以轮胎放置在地面上，该方法尤其以如下方式进一步改进：

-给车身优选突然加载以附加质量，并且由此车身相对于地面被激励出尤其竖直的机械振动，并且

-优选自动地测量和分析表征机械振动的响应信号，由此确定表征轮胎中的当前的气体压力的至少一个响应值。

填充有气体的轮胎形成弹性元件，其弹簧刚性与轮胎中的气体压力有关。如果在轮胎中存在过小的气体压力，那么车身优选沿竖向方向以与当在轮胎中存在充分的气体压力时不同的、例如更低的频率振动。尤其，车身的更高模式的固有频率发生改变。优选地，给车身加载以附加质量用来激励车身以产生振动并且检测其振动特性。有利地，在行驶开始前分析在轮胎中是否存在过小的气体压力或甚至没有气体压力，尤其不必启动发动机和/或不必使车辆运动。

轮胎中的气体压力尤其对应于轮胎中的气体的压力。例如，气体压力也被称为轮胎压力。优选地，给轮胎指配优选预设的参考压力。参考压力对应于尤其存在行驶适宜性的气体压力。气体优选是空气。尤其，车辆是机动车辆。

优选地，优选在每次行驶开始之前和/或在车辆静止时实现给车身加载以附加质量并且测量和分析响应信号。有利地，在车辆静止时执行该方法。优选地，多次执行该方法。优选地，通过使人员登上车辆和/或使人员进入到车辆中来给车身加载附加质量。所述人员尤其是车辆乘员和/或驾驶员。有利地，附加质量由人员的质量和/或重量提供。优选地，车身借助至少一个车辆弹簧弹性地支撑在车轮上。

根据改进方案，车辆包括乘员空间。优选地，在乘员空间中设置有至少一个车辆座椅。人员登上车辆和/或人员进入到车辆中尤其意味着，人员进入到乘员空间中和/或坐在车辆座椅上。

优选地，在优选竖直的机械振动中，通过车身的质量并且通过车辆弹簧的优选竖直的弹簧刚性确定一阶的谐振，车辆弹簧例如是螺旋弹簧。谐振频率通常位于较低的一位数的范围内，根据车辆类型例如介于1Hz至3Hz之间。优选地，轮胎的优选竖直的弹簧刚性比车辆弹簧的优选竖直的弹簧刚性高十分之一至十分之二。因此，在轮胎中的小的气体压力下尤其产生更高阶的谐振位移。

根据一种设计方案，将至少一个响应值与优选预设的至少一个参考值进行比较，该至少一个参考值尤其配属于气体的优选预设的参考压力。通过比较至少一个响应值与至少一个参考值例如可以确定，是否存在满足行驶适宜性的轮胎压力。优选地，至少一个参考值表征气体的参考压力。当气体压力对应于参考压力或与参考压力相差不超过预设的容差极限时，轮胎尤其是适合行驶的。

优选地，通过将至少一个响应值与至少一个参考值进行比较来确定轮胎的轮胎压力和/或行驶适宜性。优选地，至少一个响应值与至少一个参考值之间的区别和/或差值表征当前的气体压力与参考压力的偏差，进而尤其表征轮胎的行驶适宜性(Fahrtauglichkeit)。有利地，至少一个响应值表征车身和/或轮胎的振动特性，该振动特性尤其与气体压力有关。当气体压力对应于参考压力时，至少一个参考值优选表征车身和/或轮胎的振动特性。

根据改进方案，在气体的参考压力下，

-给车身优选突然加载以参考附加质量，并且由此车身相对于地面被激励出尤其竖直的机械参考振动；并且

-优选自动地测量和分析表征机械参考振动的参考响应信号，由此确定至少一个参考值。优选地，参考附加质量与附加质量一致或几乎一致。

优选地，至少一个响应值形成或包括尤其表征车身和/或轮胎的振动特性的至少一个频率值。优选地，至少一个响应值和/或至少一个频率值表征至少一个表征车身和/或轮胎的振动特性的频率。有利地，至少一个响应值和/或至少一个频率值表征车身和/或轮胎的至少一个固有频率。在该情况下，所述至少一个频率值例如形成至少一个频率特征值(Frequenzeigenwert)。

优选地，至少一个参考值形成或包括尤其表征车身和/或轮胎在气体的参考压力下的振动特性的至少一个参考频率值。优选地，至少一个参考值和/或至少一个参考频率值表征至少一个表征车身和/或轮胎在气体的参考压力下的振动特性的频率。有利地，至少一个参考值和/或至少一个参考频率值表征车身和/或轮胎在气体的参考压力下的至少一个固有频率。在该情况下，所述至少一个参考频率值例如形成至少一个参考频率特征值。尤其，车身和/或轮胎在气体的参考压力下以与当不存在气体压力或存在过小的或其他的气体压力时不同的频率振动。

根据设计方案，在分析响应信号时，将响应信号或由其推导出的信号变换到频率范围。优选地，在分析响应信号时，通过傅里叶变换或离散傅里叶变换(DFT)将响应信号或从其推导出的该信号或信号变换到频率范围。离散傅里叶变换尤其是快速傅里叶变换(FFT)。

优选地，至少一个响应值形成或包括来自响应信号的频谱的至少一个值。优选地，将至少一个响应值分配给响应信号的频谱中的尤其相对的或绝对的至少一个最大值。有利地，至少一个响应值形成或包括响应信号的频谱中的至少一个幅度值，该幅度值优选被分配给该最大值或该至少一个最大值。补充地或替代地，至少一个响应值例如形成或包括响应信号的频谱中的至少一个频率值，该频率值优选被分配给该最大值或该至少一个最大值。

根据设计方案，至少一个响应值包括多个响应值。此外，尤其预设的至少一个参考值优选包括尤其预设的多个参考值。在该情况下将至少一个响应值与至少一个参考值进行比较，其方法尤其是，将多个响应值与至少一个参考值或多个参考值进行比较。优选地，通过比较响应值中的至少一个响应值与至少一个参考值或参考值中的至少一个参考值来确定轮胎压力和/或轮胎的行驶适宜性。所述响应值中的至少一个响应值与至少一个参考值或参考值中的至少一个参考值之间的区别和/或差值尤其表征当前的气体压力与参考压力的偏差，进而尤其表征轮胎的行驶适宜性。

根据改进方案，至少一个响应值形成或包括和/或多个响应值形成或包括一个或多个响应值元组(Antwortwert-Tupel)，所述一个或多个响应值元组分别包括来自响应信号的频谱的频率值和配属于该频率值的幅度值。优选地，每个响应值元组和/或其值表示响应信号的频谱中的尤其相对的或绝对的最大值。有利地，所述每个响应值元组的频率值表示车身和/或轮胎的至少一个固有频率。所述每个响应值元组优选是二元组，并且例如也被称为响应值对。

根据设计方案，至少一个参考值形成或包括和/或多个参考值形成或包括至少一个参考值元组。该至少一个参考值和/或该参考值元组或该至少一个参考值元组尤其包括频率值和配属于该频率值的幅度值。该至少一个参考值和/或该参考值元组或该至少一个参考值元组的频率值例如也被称为参考频率值。此外，该至少一个参考值和/或该参考值元组或该至少一个参考值元组的幅度值例如也被称为参考幅度值。该至少一个参考值和/或该参考值元组或该至少一个参考值元组的频率值和幅度值尤其形成来自参考响应信号的该频谱或频谱的值。

优选地，该参考值元组或该至少一个参考值元组表示和/或其值表示参考响应信号的频谱中的尤其相对的或绝对的至少一个最大值。有利地，该参考值元组或该至少一个参考值元组的频率值表示车身和/或轮胎在气体的参考压力下的至少一个固有频率。该参考值元组或该至少一个参考值元组优选是二元组，并且例如也被称为参考值对。

根据改进方案，为了比较至少一个响应值与至少一个参考值和/或为了比较响应值与参考值，将参考值元组的幅度值与该响应值元组或响应值元组中的一个响应值元组的幅度值进行比较。尤其，为了比较至少一个响应值与至少一个参考值和/或为了比较响应值与参考值，将参考值元组的幅度值与该响应值元组或响应值元组中的一个响应值元组的幅度值进行比较，响应值元组的频率值与参考值元组的频率值一致或几乎一致和/或例如与其频率值具有在预设的容差极限内的偏差。容差极限例如考虑到由于测量误差或测量不准确性和/或由于干扰变量和/或由于磨损而引起的频率偏差。在容差极限内，响应值元组的频率值尤其与参考值元组的频率值一致或几乎一致。优选地，相互比较的两个幅度值之间的区别和/或差值表征当前的气体压力与参考压力的偏差，进而尤其表征轮胎的行驶适宜性。

根据设计方案，为了比较至少一个响应值与至少一个参考值和/或为了比较响应值与参考值，将参考值元组的频率值与该响应值元组或响应值元组中的一个响应值元组的频率值进行比较。优选地，相互比较的两个频率值之间的区别和/或差值表征当前的气体压力与参考压力的偏差，进而尤其表征轮胎的行驶适宜性。

根据设计方案，在车身上设置有至少一个传感器，尤其表征机械振动的响应信号借助传感器是可测量的或被测量。该传感器或至少一个传感器例如形成或包括至少一个加速度传感器和/或至少一个力传感器和/或至少一个位移传感器，其优选是高度传感器。由加速度传感器提供的该信号或信号例如形成响应信号。优选地，响应信号表示和/或表征尤其由于机械振动出现在车身上的加速度。有利地，由加速度传感器提供的信号是电信号。例如，由力传感器提供的该信号或信号形成响应信号。优选地，响应信号表示和/或表征尤其由于机械振动出现在车身上的力。有利地，由力传感器提供的信号是电信号。由位移传感器提供的该信号或信号优选在时间上进行二次求导。位移传感器的在时间上二次求导的信号例如形成响应信号。优选地，响应信号表示和/或表征尤其由于机械振动出现在车身上的加速度。有利地，由位移传感器提供的信号是电信号。尤其，位移传感器的在时间上二次求导的信号是电信号。

附图说明

下面参考附图借助优选的实施方式来描述本发明。在附图中：

图1示出了具有轮胎的车辆的示意图；以及

图2示出了用于阐述根据一种实施方式的、用于检测轮胎压力的方法的示意性框图。

具体实施方式

从图1可看到具有车身结构(车身)2和多个车轮3的车辆1的示意图，车轮分别具有在车轮支架4上围绕车轮转动轴线5可转动地支承的轮辋6和包围轮辋的轮胎7，轮胎放置在地面8上并且填充有气体，气体优选是空气。车身2借助车辆弹簧9弹性地支撑在车轮支架4上。此外，车身2具有乘员空间10和车门11，借助于车门可以释放通向乘员空间10的通道。给车辆1指配车辆纵向方向x、车辆横向方向y和车辆竖向方向z，其中这些方向x、y和z通过坐标系示意性地示出。此外，通过箭头12示出了车辆1的通常的向前行驶方向，该向前行驶方向尤其沿车辆纵向方向x延伸。

在图1中，在乘员空间10中可看到人员13，其也被称为车辆乘员。特别地，人员13是车辆1的驾驶员。在人员13进入到乘员空间10中时，车身2的总重量突然增加，因为人员13的体重加到车身2的重量上。车辆弹簧9由此被突然压缩，使得车身2在车辆竖向方向z上被激励出机械振动，该车辆竖向方向根据实施方式尤其对应于竖直方向。表征车身2振动的响应信号借助于加速度传感器14来测量，该加速度传感器设置在车身2上、与计算单元15连接，借助于计算单元从响应信号确定表征车身2的振动特性的至少一个响应值，并且将其与至少一个参考值进行比较，该至少一个参考值表征在轮胎7的气体的参考压力下的相应振动。如果至少一个响应值在预设的容差极限内与至少一个参考值一致，那么可以推断出，轮胎中的气体压力对应于参考压力，因此轮胎7是适合行驶的。相反，如果至少一个响应值与至少一个参考值的偏差超过这个容差极限，那么可以推断出，轮胎中的气体压力不对应于参考压力，因此轮胎7尤其是不适合行驶的。

确定至少一个响应值优选在频率范围内实现。为此，优选通过离散傅立叶变换将响应信号变换到频率范围，并且从响应信号的频谱确定至少一个响应值。这参考图2详细阐述。

在图2中，轮胎7示意性地示出为轮辋6与地面8之间的弹簧。由于人员13进入到乘员空间10中，因此将跳越形式的激励信号S引入车身2，激励信号激励车身2产生机械振动，机械振动由双箭头16示出。借助于加速度传感器14测量表征振动的该响应信号或响应信号A并且将其输送至计算单元15，该计算单元具有变换单元17，借助于该变换单元通过尤其离散的傅立叶变换将响应信号A变换到频率范围。变换后的响应信号F描述频谱(频率谱)并且将其输送到评估单元18，借助于该评估单元确定频谱的至少一个最大值，并且确定形成表征振动的响应值的相关值，其形式为至少一个频率值ω_max和至少一个幅度值F_max。响应值因此形成或包括至少一个响应值元组，该响应值元组包括频率值和幅度值。在该情况下，响应值元组尤其包括频率值ω_max和幅度值F_max。计算单元15可以访问存储单元19，在该存储单元中存储有参考值，这些参考值包括至少一个参考频率值ω_ref和至少一个参考幅度值F_ref并且表征在气体的参考压力下的振动。参考值因此形成或包括至少一个参考值元组，该参考值元组包括频率值和幅度值。在该情况下，参考值元组尤其包括频率值ω_ref和幅度值F_ref。将响应值ω_max和F_max以及参考值ω_ref和F_ref输送到比较单元20并且将它们进行相互比较，然后输出确定的比较结果V，该比较结果表征当前的气体压力与参考压力的偏差。

附图标记列表：

1 车辆

2 车身

3 车轮

4 车轮支架

5 车轮转动轴线

6 轮辋

7 轮胎

8 地面

9 车辆弹簧

10 乘员空间

11 车门

12 行驶方向

13 人员/车辆乘员

14 加速度传感器

15 计算单元

16 振动

17 变换单元

18 评估单元

19 存储单元

20 比较单元

x 车辆纵向方向

y 车辆横向方向

z 车辆竖向方向

A 响应信号

V 比较结果

Claims (11)

1.一种用于检测车辆(1)的轮胎压力的方法，所述车辆具有车身(2)和至少一个车轮(3)，所述车身弹性地支撑在所述车轮(3)上，所述车轮包括填充有气体的轮胎(7)并且以所述轮胎放置在地面(8)上，其特征在于，

-给所述车身(2)加载附加质量，并且由此所述车身相对于所述地面(8)被激励出机械振动(16)，并且

-测量和分析表征所述机械振动(16)的响应信号(A)，由此确定至少一个表征所述轮胎(7)中当前的气体压力的响应值(ω_max，F_max)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述至少一个响应值(ω_max，F_max)与预设的至少一个参考值(ω_ref，F_ref)进行比较，所述至少一个参考值配属于所述气体的参考压力。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一个响应值(ω_max，F_max)与所述至少一个参考值(ω_ref，F_ref)之间的差值(V)表征当前的气体压力与参考压力的偏差。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一个参考值(ω_ref，F_ref)表征所述车身(2)在所述气体的参考压力下的振动特性。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述至少一个参考值(ω_ref，F_ref)表征所述车身(2)在所述气体的参考压力下的振动特性。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述气体的参考压力下，

-给所述车身(2)加载参考附加质量，并且由此所述车身相对于所述地面被激励出机械参考振动；并且

-测量和分析表征所述机械参考振动的参考响应信号，由此确定所述至少一个参考值(ω_ref，F_ref)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在分析所述响应信号(A)时，将所述响应信号(A)或由其推导出的信号变换到频率范围中，并且所述至少一个响应值(ω_max，F_max)形成来自所述响应信号(A)的频谱的至少一个值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述至少一个响应值(ω_max，F_max)分配给所述响应信号(A)的频谱中的至少一个最大值。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述至少一个响应值(F_max)包括所述响应信号(A)的频谱中的幅度值和/或所述响应信号(A)的频谱中的至少一个频率值(F_max)。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述车身上设置有至少一个加速度传感器(17)，借助于所述加速度传感器测量所述响应信号(A)，所述响应信号表示在所述车身(2)上产生的加速度。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，通过使人员(13)登上所述车辆(1)来给所述车身(2)加载附加质量。