CN114901494B - 用于获得施加至滚动时的充气轮胎的载荷的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于确定施加至安装组件的充气轮胎外胎的载荷的方法，包括以下步骤：‑获取包括以转速W滚动时沿垂直于胎冠的方向的加速度的幅度的信号；‑确定参考加速度；‑识别一系列增量I；‑将信号界定在I_min至和I_max之间，以构建车轮转动信号；‑定义第一能量密度S，其为车轮转动信号和参考加速度的函数，当车轮转动信号大于阈值A时，表示为S⁺，否则表示为S^‑；‑根据参考加速度和第一能量密度S识别由载荷产生的轮胎外胎的变形Def％；‑利用包括轮胎外胎的变形Def％的双射函数F确定施加的载荷Z。

Description

用于获得施加至滚动时的充气轮胎的载荷的方法

技术领域

本发明涉及用于获得施加至滚动状态下的安装组件的轮胎外胎的载荷的方法。

背景技术

在用于测量施加至安装组件的载荷的装置和方法的领域中，这些装置和方法主要用于表征由施加的载荷引起的轮胎外胎的变形的结果。因此，这些装置和方法主要寻求表征轮胎在地面上的覆盖区，其称为接触面。实际上，该接触面内的应力的几何形状或分布与可能经由安装组件的充气压力施加至轮胎外胎的载荷直接相关。

该接触面仅代表已充气且安装状态下轮胎外胎的外围的最小百分比，该接触面也对诸如地面的宏观粗糙度或地面的不平整度的各种参数高度敏感。实际上，轮胎外胎与地面之间的实际接触面积可以因此与表征地面的宏观粗糙度的凹进特征的顶点相对应。因此，轮胎外胎中的应力的分布被修改，这会影响接触面的尺寸。

此外，难以在滚动状态下精确确定接触面的尺寸。通常，当滚动时，使用代表轮胎外胎的变形的信号来表征接触面。这些表现为观察到的量的显著的跳跃，表明轮胎外胎从自由的环形转变为具有施加的移动的部分挤压的环形。实际上，地面然后形成了对于轮胎外胎上的材料点施加的移动类型的边界条件。于是很难识别进入或离开接触面的确切点。此外，接触面仅代表轮胎外胎行进距离的一部分，通常在胎面行进距离的1/20至1/10之间。为了获得轮胎的这部分的精确图像，需要使用变形信号的精细离散化。这需要足够的存储空间以及至少在接触面的区域内的较高的空间采样频率，这会消耗能量。

已知现有技术文献WO 2017/032466A1，其公开了一种基于安装在轮胎上的加速度计来表征施加至安装组件的载荷的装置。

本发明涉及这样一种方法，其能够不考虑道路的性质而精确评估施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷，同时节省测量装置的电力，这使得大部分或所有的基本操作能够在测量装置自身上进行处理。

发明内容

本发明涉及一种用于获得施加至安装于车轮以构成安装组件的状态下的轮胎外胎的载荷的方法。所述轮胎外胎具有胎冠、两个胎侧和围绕自然旋转轴线旋转的两个胎圈以及正中面，正中面和自然旋转轴线的交点限定了车轮中心。所述方法包括以下步骤：

-将至少一个传感器与胎冠对齐紧固至轮胎外胎，所述传感器在安装状态下相对于自然旋转轴线具有径向位置R，并且能够产生与轮胎外胎内的所述传感器所经受的加速度成比例的至少一个输出信号；

-将安装组件以转速W置于滚动状态，承受载荷Z；

-获取横坐标u的至少一个第一信号，所述第一信号至少包括以转速W滚动时沿垂直于胎冠的方向的加速度的幅度；

-确定参考加速度γ^reference，所述参考加速度γ^reference为转速W和至少一个传感器的位置的函数；

-识别与至少一个第一信号的横坐标u相对应的第一系列增量I，其中，第一信号与阈值B交叉；

-将第一信号界定在第一增量I_min与第二增量I_max之间，以构建车轮转动信号Sig^TdR；

-定义第一能量密度S，所述第一能量密度S为车轮转动信号Sig^TdR和参考加速度γ^reference的函数，当车轮转动信号高于阈值A时，第一能量密度S表示为S⁺，或者当车轮转动信号低于或等于所述阈值A时，第一能量密度S表示为S^-；

-根据参考加速度γ^reference和第一能量密度S识别由载荷产生的轮胎外胎的变形Def％；

-利用双射函数确定施加至安装组件的载荷Z，所述双射函数F作为参数至少包括轮胎外胎的变形Def％。

如在现有技术中，需要获得轮胎上的材料点的加速度。在此，重要的是加速度与垂直于胎冠的分量相对应，因为这个分量是有关轮胎外胎的变形的关键信息。此外，优选的是，这是材料点的绝对加速度，而不仅仅是如在现有技术的一些方法中的围绕直流分量的交流分量。然而，如果传感器提供的加速度不包括直流分量，则需要人为地将该直流分量添加为由径向位置R和转速W产生的离心加速度。接下来，需要在第一信号与接触面交叉的时刻利用阈值B界定加速度信号。实际上，如果对于高转速忽略地球引力的信号，当传感器穿过接触面时，承受载荷的轮胎外胎的径向方向上的加速度信号必然趋于零。因此，第一信号将必须穿过阈值。事实上，车轮每转一圈，第一信号将穿过该阈值两次。这些穿过示意性地对应于接触面的进入和离开区域。因此构建的车轮转动信号Sig^TdR不一定对应于整数圈的车轮转动。

然后，如果车轮转动信号上的转速的变化很小，也就是说，呈现为小于平均速度的15％，则转速W定义为车轮转动信号的持续时间内的平均转速。如果轮胎外胎处于恒定速度，则这是优选的，因为消除了许多潜在的误差源。因此，无论轮胎外胎的转速W是恒定的还是可变的，该方法都有效。那么，参考加速度γ^reference对应于传感器所经受的离心加速度。

接下来，简单地将来自车轮转动信号Sig^TdR的加速度的绝对水平与连接至传感器的径向位置的参考加速度γ^reference和转速W的量进行比较，使得产生能量密度S。车轮转动信号的幅度相对于阈值A(例如可以简单地是参考加速度γ^reference)可能会从车轮转动信号产生变形能量密度的双重态(S⁺、S^-)。因此，该方法仅定义轮胎外胎变形能量密度，并且根据其相对于阈值A的位置将其分布在两个子集之间。这些操作执行起来简单并且消耗有限的资源。当然，为了具有代表性，该方法从绝对加速度开始，这使得能够与参考加速度γ^reference进行简单比较，以识别能量密度的双重态。

然后，该方法根据计算出的能量密度S确定轮胎外胎的变形，所述能量密度S在将经受参考加速度γ^reference的车轮转动信号Sig^TdR的持续时间内归一化。因此，变形Def％表示在轮胎外胎的一圈物理的车轮转动内的变形能量的归一化。结果，识别出与在滚动状态下承受载荷的轮胎外胎的变形相关的能量不变量。当然，该方法需要仅一圈的车轮转动的一部分。然而，优选地，车轮转动的数量将至少为5，甚至为10，使得可以对结果进行平均，这将能够克服信号中的任何不可预测的现象，例如，轮胎外胎滚动的道路上的障碍物。因此，在工业模式下，该方法的精度得到了提高。

最后，该方法利用将载荷Z与轮胎外胎的变形Def％关联的双射函数F，确定安装组件所经受的载荷Z，因此确定当认为车轮相对于轮胎外胎为刚性时，轮胎外胎承受的载荷Z。当利用能量密度S⁺评估变形Def％时，轮胎外胎的变形基于测量信号的响应进行评估的事实能够以比现有技术低得多的车轮转动信号Sig^TdR的空间离散化来获得关于该变形的精度，所述测量信号的响应可能远大于简单地穿过接触面。这使得在能源和存储空间方面的成本较低，这使得能够在轮胎外胎嵌入的测量装置(例如，轮胎监测传感器(TyreMonitoring Sensor，TMS))上执行载荷Z的确定。此外，即使能量密度S^-受到限制，该方法的空间离散化也不需要像现有技术那样精细，因为目的不是识别接触面的尺寸，而只是界定与规定的运动或载荷条件相对应的轮胎胎面的两个区域。

有利地，针对大于或等于由下式定义的阈值转速W_seuil的转速W获取第一信号：

其中，Dev是轮胎外胎行进的距离。

因此，如果滚动速度W高于阈值，则无论车轮转动信号Sig^TdR中的不可预见的变化如何，例如道路的高水平的宏观粗糙度、测量序列中的电磁干扰、轮胎外胎中的振动，都容易将车轮转动信号与阈值A分离。此外，这也使得能够更清楚地识别车轮转动信号中的引力信号。

根据优选实施方案，利用以下步骤的组合识别第一系列增量I：

-定义阈值B，所述阈值B为第一信号的至少一部分的至少一个最大值的函数；

-将横坐标u的第二信号确定为第一信号的至少一部分和阈值B的函数；

-识别与第一信号的至少一部分以及第二信号的横坐标u相对应的第一系列增量I，其中，第二信号与阈值E交叉。

在该实施方案中，仅第一信号用于识别表示传感器在接触面中的通过的增量。实际上，如果对于高转速忽略地球引力的信号，当传感器穿过接触面时，承受载荷的轮胎外胎的径向方向上的加速度信号必然趋于零。该方法提出了构建与第一信号和阈值B连接的第二信号，所述阈值B将使得能够执行基本逻辑和数学运算。

因此，第一信号将必须穿过阈值B。事实上，车轮每转一圈，第一信号将穿过该阈值两次。通过考虑交叉，根据传感器的第一信号，在接触面中设置通过检测器。由于可以使用粗略的空间离散化，因此这种检测对于评估施加至轮胎外胎的载荷的方法来说是足够的。

为了确定阈值B，提出了对信号的上游部分进行检测，以识别阈值B将依赖的MAX值。实际上，就在接触面之前和之后的径向加速度连续达到最大值，所述最大值是轮胎外胎的滚动状态的函数，特别是地球引力的校正信号。于是阈值B将是MAX值的函数，所述MAX值将根据第一信号和第二信号的离散化接近该最大值。为了使该方法收敛，不需要使该MAX值精确。

更优选地，阈值B为第一信号的至少一部分的至少一个最大值的介于0.1至0.5之间的值。

优选地，通过第一信号与阈值B之间的差值获得第二信号，阈值E为零，或者，通过第一信号与阈值B之间的比值获得第二信号，阈值E为单位值。

这是第二信号的两个简单示例，其能够执行简单和基本的操作，以识别代表在轮胎外胎滚动时传感器穿过接触面的离散化信号的增量。

根据另一实施方案，识别增量I包括以下步骤：

-创建与中间横坐标u相对应的第二系列增量J，所述第二系列增量J优选位于由具有相同连续奇偶性的增量I的横坐标u定义的长度的八分之一至八分之七之间，并且更优选地位于中间长度；

-在第一增量J_min和第二增量J_max之间构建车轮转动信号Sig^TdR。

这是一个用于识别表示在接触面中通过的增量I的附加过程。此时，创建了位于偶数或奇数增量I之间的一系列增量J。实际上，识别增量I的方法提供了表示进入和离开接触面的每圈车轮转动的两个增量。当以转速W滚动时，轮胎外胎的旋转方向保持不变。因此，增量I的奇偶性直接提供了车轮转动信息。在这种情况下，目的是在接触面干扰最小的区域内，在接触面的相对侧开始车轮转动信号Sig^TdR。因此，该方法的空间离散化误差将不会那么高，因为径向加速度信号基本上在接触面的相对侧的参考加速度附近。存在选择偶数或奇数增量I的选项，以确定增量J，然后将利用增量J来界定将在整数圈的车轮转动内构建的车轮转动信号Sig^TdR。

有利地，阈值A是参考加速度γ^reference的函数。

阈值A使得能够区分该方法的正能量密度和负能量密度。

实际上，任何测量信号都是有噪声的。可以实时地过滤或平滑该信号，但有丢失信息的风险，特别是关于在接触面中通过的动态。根据定义，这种噪声的平均值基本上为零。此外，虽然理论上噪声对能量密度S⁺和S^-的计算应该没有影响或影响很小，但其很容易扰乱S⁺和S-之间的分类，因此篡改最终结果。该阈值A的目的是使得将车轮转动信号和参考加速度之间的变化分配给任一能量密度。该阈值A能够考虑由于干扰和较差的信噪比引起的车轮转动信号的任何变化，这些干扰可能源于道路的宏观粗糙度、在道路上遇到的孤立障碍物、轮胎或安装轮胎的车辆固有的振动或所用电子单元的性质和质量所固有的测量序列的小电磁故障。由于车轮转动信号和参考加速度取决于安装组件的转速W和传感器的径向位置，为了克服可能会对所需的精度产生不利影响的这些干扰，似乎应当使阈值A取决于参考加速度。

更有利地，阈值A是利用以下公式的因数C的函数：

A＝C*γ^Reference

优选地，因数C大于或等于0.5并且小于或等于0.9。

因数C的所述值使得能够在车轮转动信号内分离正能量密度和负能量密度。实际上，当在接触面中通过时，车轮转动信号趋向于零。此外，进入和离开接触面时的转换非常明显，非常快速，并且始终具有基本相同的分布。因此，0.5的值意味着分配给负能量密度S-的测量点的数量不会过度减少，或者分配给S⁺的测量点的数量不会过度增加。实际上，该方法的目的是使用不是很高的空间离散化。一般来说，很少有测量点位于转换区域。因此，如果没有测量点位于对应于0.5至0.9之间的C的选择区域内，则S^-和S⁺的误差很小，甚至为零。如果使用设定系数C并且与γ^reference成比例的阈值A用于所有表征，则该误差也将是可重复的，并且可能引起的任何误差都是可重复的，因此与其他地方定义的参考水平相比是透明的。

相反地，等于1的C值是使得能够区分两个可能的能量密度之间的点的理论值。虽然这是在具有最佳条件的平滑地面上的理想选择，可以最大限度地减少测量序列中的任何干扰，但最轻微的干扰也可能会对结果所需的精度产生影响。

根据第一实施方案，作为至少一个传感器的径向位置R的函数的参考加速度γ^reference利用以下公式定义：

γ^reference＝R*W²

如果数学运算推迟，参考加速度γ^reference可以定义为传感器所经受的离心加速度。结果，需要获取传感器的径向位置R和轮胎外胎的转速W。

如果轮胎外胎的尺寸、轮胎外胎的结构特征和容纳传感器的电子单元的特征是已知的，则传感器的径向位置R可以通过尺寸标尺确定。

如果采集频率已知，转速W也可以利用另一信号进行估算，例如，转动脉冲或者同一类型的两个边沿(或具有相同奇偶性的两个连续增量I)之间的采集点的数量。知晓轮胎外胎行进的距离和两个转动脉冲之间经过的时间提供了对每圈车轮转动的旋转速度W的第一评估值。

这是参考加速度γ^reference的第一评估值。

根据第二实施方案，参考加速度γ^reference的确定定义为包括在属于相同系列增量的具有相同奇偶性的两个增量之间的第一信号的至少一部分的平均值。

在这种情况下，如果通过在至少一圈的转动内记录整个第一信号来执行操作，则可以重新参考关于参考加速度的信息。此外，如果已经根据相关联的实施方案计算了增量J，那么自然会识别出一圈的车轮转动。在利用增量J进行识别的情况下，由于与进入和离开接触面相关联的事件的突然性，离散化误差可能会更大，就像在增量I的情况下一样。

优选地，已相对于轮胎外胎的角位置对车轮转动信号Sig^TdR进行定相，对车轮转动信号Sig^TdR应用校正Corr以考虑到地球引力的影响。

校正地球引力可以使轮胎外胎变形的误差最小化，特别是在低转速W下。实际上，当轮胎外胎滚动时，传感器围绕自然旋转轴线旋转。由于传感器输出的信号与径向加速度成比例，因此会受到地球引力的影响。在一圈的车轮转动内，地球引力将产生幅度为g的正弦信号，所述信号是地球参考系中传感器高度的函数。因此需要从车轮转动信号Sig^TdR中去除该寄生信号Corr，这意味着相对于轮胎外胎的角位置重新校准车轮转动信号。

当然，轮胎外胎的转速W越高，传感器所经受的离心加速度相对于该寄生信号变得越占优势。

根据优选实施方案，所述方法包括以下步骤：

-将车轮转动信号Sig^TdR的第一通过数量N^Pas确定为超过车轮转动信号Sig^TdR的第二增量(J_max、I_max)与第一增量(I_min、J_min)之间的差值的一半的整数部分；

-将车轮转动信号Sig^TdR的第二通过数量N’^Pas确定为车轮转动信号Sig^TdR的第二增量(J_max、I_max)与第一增量(I_min、J_min)之间的差值的一半的整数部分；

-如果第一增量(I_min)是对应于第一信号的横坐标u的增量，其中，第一信号沿向下方向与阈值B交叉，则所述方法包括以下步骤：

-利用以下公式识别承受载荷的外胎的变形Def％：

-否则，所述方法包括以下步骤：

-利用以下公式识别外胎承受载荷的轮胎外胎的变形Def％：

在这种情况下，确定轮胎外胎的变形Def％首先需要识别车轮转动信号Sig^TdR中传感器在接触面中通过的数量。由于车轮转动信号Sig^TdR不必界定在整数圈的车轮转动内，因此确定N^pas和N’^pas两者。具体地，不需要对超过一圈的车轮转动的信号进行处理，包括车轮转动的至少一部分(其包括在接触面中的通过)或其补充的信号就足够了。

随后，需要确定车轮转动信号的第一增量I是否代表进入或离开接触面。这是通过将位于车轮转动信号Sig^TdR的第一增量I之后的第一增量的值与阈值B进行比较来进行的。

最后，轮胎外胎的变形Def％可以仅根据负能量密度或正能量密度或两种密度进行确定。

根据具体的实施方案，N^pas和N’^pas彼此相等并且等于车轮转动的数量N^TdR，承受载荷的轮胎外胎的变形Def％利用以下公式的其中一个公式进行确定：

或者

因此，前述公式的具体情况为通过从同一系列的增量中选择具有相同奇偶性的增量，在整数圈的车轮转动内界定车轮转动信号。

根据具体实施方案，以恒定的采样频率获取第一信号，并且第一信号的采样的空间离散化小于6度，优选小于3度，并且更优选地小于1度。

例如，如果目的为在安装组件中评估轮胎外胎的变形，则传感器需要与包括微控制器、存储空间、电池和时钟的电子单元相关联。于是，设想的具有恒定的采样频率的空间离散化使得能够在微控制器中执行基本操作，从而最大限度地减少电池消耗。此外，每圈车轮转动的大约60个点的最小离散化使得操作的数量和传输至存储空间的数量受到限制。即便如此，在节省电子单元的电池的同时，获得的关于轮胎外胎的变形的精度也很好。这意味着只需要存储或传输该方法的中间标量值。

优选地，参考加速度γ^reference的确定利用以下公式获得：

-其中，N^V是在车轮转动信号Sig^TdR上离散化的点的总数量。

在参考加速度γ^reference的评估值评估为有限数量的车轮转动内的车轮转动信号的平均值的情况下，即，车轮转动Sig^TdR由具有相同奇偶性并且属于同一系列的增量的增量界定，这是获得标量的评估值的一种简单而快速的方法。

有利地，负能量密度S^-和正能量密度S⁺利用以下公式进行定义：

-如果第一增量(I_min)是对应于第一信号的横坐标u的增量，其中，第一信号沿向下方向与阈值B交叉，则：

并且

-否则：

并且

-其中，N^V是在车轮转动信号Sig^TdR上离散化的点的总数量。

这是根据车轮转动信号的离散化信号获得每个能量密度的标量值的简单方法。

根据具体的实施方案，N^pas和N’^pas彼此相等并且等于车轮转动的数量N^TdR，负能量密度S^-和正能量密度S⁺利用以下公式获得：

以及

其中，N^U是在车轮转动信号Sig^TdR上离散化的点的总数量。

因此，前述公式的具体情况为通过从同一系列的增量中选择具有相同奇偶性的增量，在整数圈的车轮转动内界定车轮转动信号。

根据具体实施方案，所述方法包括以下步骤：

在初步阶段期间：

-设置恒定的第一采样频率fe1；

-通过属于相同系列增量的具有相同奇偶性的两个第一增量界定第一信号的一部分，以构建第一车轮转动信号Sig^TdR1；

-利用以下公式评估第一参考加速度γ^reference1：

其中，N^U1是Sig^TdR1的点的数量；

在主要阶段期间：

-设置恒定的第二采样频率fe2；

-通过属于相同系列增量的具有相同奇偶性的两个第二增量界定第一信号的另一部分，以构建第二车轮转动信号Sig^TdR2；

-至少定义第一能量密度S，所述第一能量密度S为第二车轮转动信号Sig^TdR2和参考加速度γ^reference1的函数，当第二车轮转动信号高于阈值A时，第一能量密度S利用以下公式表示为S⁺，或者当第二车轮转动信号低于或等于所述阈值A时，第一能量密度S利用以下公式表示为S^-：

以及

其中，N^U2是Sig^TdR2的点的数量；

-根据参考加速度γ^reference1和第一能量密度S、利用以下公式的其中一个公式识别由载荷Z产生的轮胎外胎的变形Def％；

或者

或者

这种方法的特征在于这两个不同的阶段。在初步阶段期间，在第一信号的一部分上评估一定数量的量。这些量的评估值与基本数学运算相对应，能够节省电池电量和嵌入轮胎外胎并包括传感器的车载电子装置的存储空间。实际上，确定第一参考加速度γ^reference1仅涉及对来自传感器的信号的连续值求和并对增量的数量进行计数。当已确定所述第一车轮转动信号的车轮转动的数量时，由于第一信号的该部分已在具有相同奇偶性且属于同一系列增量的两个增量之间被切割，因此将传感器的值的总和除以增量的总数量N^U1以获得γ^reference1。因此，电子装置的存储空间最小化为只有两个空间，第一空间用于来自前一步骤的总和值，第二空间用于来自传感器的新值。计算总和并且将其分配给第一空间，并且将来自传感器的新值输入至第二空间。需要一个计数器对来自传感器的值的增量进行计数。

在与该方法共同的阶段相对应的主要阶段中，将来自初步阶段的结果用作设定值。再一次，对于第一能量密度的值，在此消耗的电子装置的资源很少。实际上，在识别出第二车轮转动信号的第一增量后，将传感器的值与阈值A进行比较，从而可以将下一个操作的结果分配给正能量密度S⁺或负能量密度S^-。这个结果只是来自传感器的值与第一参考加速度γ^reference1之间的差值。同时，由传感器提供的值的数量N^U2使用计数器进行计数。对于任何增量，来自传感器的值在第一存储空间Y中求和。该值还与阈值A进行比较，以识别如何在两个计数器S⁺和S^-之间分配该增量的结果。计算来自传感器的值与第一参考加速度γ^reference1之间的差值。该结果与识别出的计数器S⁺或S^-求和。计数器N^U2随着传感器提供的值而增加。在第二车轮转动信号结束时，在来自计数器的值乘以第二信号的车轮转动的数量N^TDR2之后，计数器S⁺和S^-除以来自计数器的值N^U2。第一存储空间Y的内容也除以N^U2以获得γ^reference2。因为第一信号的这部分已经在具有相同奇偶性并且属于同一系列的增量的两个增量之间被切割，所以第二车轮转动信号也与整数圈的车轮转动相对应。

对于轮胎外胎的变形，该装置再次使用初步阶段的结果。此外，使用相同的来自传感器的值与第一参考加速度γ^reference1之间的差值的增量计算并且在计数器S⁺和S^-之间进行分类。此时，在第二车轮转动信号的增量结束时，计数器S⁺和S^-中的每一个都与第一车轮转动信号的增量的总数量N^U1相乘。然后将每个结果除以第二信号中的增量的总数量N^U2。因此，识别出分别与计数器S⁺和S^-相关联的两个中间值α和β。根据要使用的轮胎外胎变形公式，将这些中间值除以在初步阶段期间评估的第一参考加速度γ^reference1，或者对这些中间值进行求和，然后除以第一参考加速度γ^reference1的两倍。

因此，在主要阶段结束时实时获得所需的结果。该结果只需要很少的存储资源，因为分解成两个阶段使得能够逐步处理信号，而无需存储至少一圈的车轮转动的所有值。此外，执行的操作是基本的并且是节能的。最后，结果是精确的，因为与专注于信号的极小的接触面进入和离开区域的现有技术的方法不同，该方法采用了整个信号。因此，与例如空间离散化相关联的较小误差不会对结果产生显著影响，这与现有技术的方法不同，这使得结果更加可靠。这样做的优点是，与现有技术的方法相比，该方法使用相当粗略的空间采样，以实现具有至少同样好的质量或者甚至更好的精度，因为它对孤立的外部事件不太敏感。最后，由于计算可以在与传感器相关联的电子装置中执行，因此只需将最终结果传输至电子装置外部。例如，这种传输可以是通过射频手段的。与必须完全或部分传输来自传感器的数据的方法相比，仅传输标量意味着可以节省能源。

根据具体的第二实施方案，将第一信号界定在数量N^TdR2内包括以下步骤：

在初步阶段期间：

-利用以下公式识别周期T₁：

在主要阶段期间：

-在第一车轮转动信号Sig^TdR1结束后，从位于(1+M)/4个周期T₁的第一信号的第一横坐标u开始构建第二车轮转动信号Sig^TdR2，其中M是小于或等于2.0的正实数，优选地，M为单位值；

-将第二车轮转动信号Sig^TdR2界定在持续时间t₂内，所述持续时间t₂对应于周期T₁乘以自然整数N2，N2优选为单位值；

-车轮转动的数量N^TdR2等于N2；

-从用于结束第一车轮转动信号Sig^TdR1的横坐标u开始识别对应于第一信号的横坐标u的第一系列增量K，其中第一信号在上方或在下方穿过阈值E’，优选地，阈值E’小于或等于第一参考加速度γ^reference1的一半；

-相对于一圈的转动，将N’^U2确定为第一信号的点的数量：

-在增量K₁与K_N2+1之间，利用公式：

-或者在增量K₁与K_N2+2之间，利用公式：

在该具体的第二实施方案中，与第一车轮转动信号Sig^TdR1有关的信息用于构建第二车轮转动信号Sig^TdR2。实际上，第一车轮转动信号Sig^TdR1的周期T₁是从第一阶段提取的。随后，通过采用该第一信号位于第一车轮转动信号Sig^TdR1结束后的第一车轮转动的四分之一至四分之三之间的任何第一增量，将第二车轮转动信号Sig^TdR2在第一信号上界定为周期T₁的倍数N2。那么，该第二信号的持续时间为t₂。因此，第二阶段的信号位于尽可能靠近第一车轮转动信号Sig^TdR1的末端的位置。这使得能够在两个车轮转动信号Sig^TdR1和Sig^TdR2之间最小化轮胎外胎的转速W的变化。此外，由代表接触面的边沿界定的位于车轮转动的四分之一至四分之三之间的一组点确保了第二车轮转动信号Sig^TdR2界定在第一信号变化很小的区域内。此外，在第二车轮转动信号Sig^TdR2的持续时间内，幅度接近平均值。这意味着可以最小化与第二车轮转动信号Sig^TdR2的离散化相关联的误差。

因此假定该第二车轮转动信号Sig^TdR2中的车轮转动的数量对应于所使用的倍数N2。根据第一信号的横坐标u构建一系列增量K，所述一系列增量K的第一横坐标u对应于用于界定第一车轮转动信号Sig^TdR1的结束的横坐标u。当第一信号高于或低于阈值E’时，识别这些增量K。优选地，该阈值E’小于第一参考加速度γ^reference1的一半。最后，确定对应于位于两个特定增量K之间的第一信号的数量的值N’^U2。这意味着可以考虑在该方法的两个阶段之间的轮胎外胎的转速W的任何可能变化。

根据取决于前两个具体实施方案的具体实施方案，识别轮胎外胎的变形Def％包括以下步骤：

在主要阶段期间：

-确定与第二车轮转动信号Sig^TdR2相关联的第二参考加速度γ^reference2，利用以下公式将所述加速度定义为相对于一圈的车轮转动的第二车轮转动信号Sig^TdR2的平均值：

-将值O识别为值N^U2，除非存在N’^U2，则值O为N’^U2；

-利用以下公式的其中一个公式识别由载荷产生的轮胎外胎的变形Def％：

或者

或者

这些构建在正能量密度或负能量密度或两者上的公式使得能够对轮胎外胎的变形进行校正，同时考虑该方法的两个阶段之间的轮胎外胎的转速W的变化。

此外，这些操作在该方法的主要阶段(已识别所有中间量)结束时是基本的。然而，根据针对从第一信号界定第二车轮转动信号Sig^TdR2选择的实施方案，需要指定值N^U2与N’^U2之间的值O。

该方法考虑了作为采样频率变化的结果的第一车轮转动信号与第二车轮转动信号之间的点的数量的修改以及轮胎外胎的转速W的变化。

此外，该方法还考虑了在相对于第一参考加速度γ^reference1而不是第二参考加速度γ^reference2评估能量密度的第二阶段期间产生的误差。

因此，该方法能够根据已经构建的第二车轮转动信号Sig^TdR2评估第二参考加速度γ^reference2。该评估仅对第二车轮转动信号的两个边界之间的第一信号的值的增量求和。当达到第二边界时，只需将总和除以用于构建总和的增量的总数量。该方法在存储空间和包括该方法的传感器的电子装置的能源方面是经济的。

优选地，第二车轮转动信号Sig^TdR2的车轮转动的数量N^TdR2是单位值。

一旦利用一圈的车轮转动评估各种量，则该方法就很准确。为了节省能源和存储资源，应当将方法的主要阶段部署于仅一圈的车轮转动。另外，如果转速W可变，主要阶段越短，转速W的变化越不显著，并且轮胎外胎的变形Def％的评估就越准确。

更优选地，第一车轮转动信号Sig^TdR1的车轮转动的数量N^TdR1是单位值。

一旦利用一圈的车轮转动评估各种量，该方法就很准确。尽管在分析的初步阶段执行的计算不多，但为了节省电子装置的能源和存储资源，应当将方法的初步阶段部署于仅一圈的车轮转动。另外，如果转速W可变，该方法的第一阶段越短，转速W的变化越不显著，并且轮胎外胎的变形Def％的评估就越准确。

有利地，已经进行了在同一第一信号上的不同的第一车轮转动信号Sig^TdR1与第二车轮转动信号Sig^TdR2内的轮胎外胎的变形Def％的N_i次评估，其中N_i优选为介于3至10之间的整数，并且更优选为5，轮胎外胎的变形Def％是利用以下公式的轮胎外胎的变形Def％的平均值：

当传感器发出第一信号时，为了使以转速W滚动时轮胎外胎的变形的评估可靠，应当对轮胎外胎的变形Def％进行多次评估。这些评估中的每一次都可能受到由于安装组件之外的因素(例如道路中的缺陷)引起的错误的影响。因此，计算这些各种评估的平均值使得识别轮胎外胎的真实变形Def％更加可靠。

根据优选实施方案，依次执行N_i次评估，使得评估N_i的主要阶段是评估N_i+1的初步阶段。

如果这些评估在每个阶段期间仅考虑一圈的车轮转动时一个接一个的进行，那就更是如此。因此，前一迭代的主要阶段成为当前迭代的初步阶段。因此，轮胎外胎的变形是在最小数量的车轮转动内确定的，并且一次迭代的主要阶段期间的参考加速度的评估用于下一次迭代。因此，数学和逻辑运算是共享的。对于可靠的评估，这在存储空间和能源方面成本较低。

-更优选地，利用以下公式确定外胎承受载荷的轮胎外胎的变形Def％：

此外，通过选择以车轮转动信号的平均值的形式评估参考加速度γ^reference，由同一传感器执行的测量有利地出现在用于计算Def％的公式的分子和分母两者中，这意味着该结果对由于外部影响而导致的所述传感器的特性的任何漂移不敏感。

这是从车轮转动信号的离散量中识别轮胎外胎变形的最简单和最基本的形式。这两个公式在理论上等价于由车轮转动信号的离散化产生的误差。

根据优选实施方案，双射函数F是利用以下公式的仿射函数或者幂函数：

F(U)＝A*U+B；或者

F(U)＝X*(U)^Y；

其中，(A、B)或(X、Y)是与安装组件相关的参数。

根据目的是评估在正常使用条件还是特定使用条件下施加至轮胎外胎的载荷Z，对于函数F，需要考虑任一公式作为函数F(即，轮胎外胎的变形Def％)的参数U。实际上，在应用ETRTO(欧洲轮胎轮辋技术组织)规则的轮胎外胎使用的传统领域中，简单的仿射函数正确地描述了根据轮胎外胎的变形Def％的载荷Z的演变。结果，知晓安装组件(特别是轮胎外胎)使得能够具体识别施加至安装组件并因此施加至轮胎外胎的载荷Z。但是，如果目的为针对特定的用途(例如非常低或非常高的载荷Z)扩展根据轮胎外胎的变形对载荷进行建模的领域，则功率型的表示更合适。但是，在常用的使用区域中，两个函数产生的结果非常相似，并且足以满足期望的精度，即，小于10％，优选小于5％。

根据更优选的实施方案，在将轮胎外胎充气至充气压力P的情况下，参数A或X至少取决于充气压力P，确定施加至安装组件的载荷Z包括确定安装组件的充气压力P。

大多数轮胎外胎安装在车轮上，然后充气至充气压力P，所述充气压力P根据轮胎外胎的类型而变化。该充气压力P影响安装组件的机械特性，特别是轮胎外胎的机械特性。因此，轮胎外胎的变形受该量的影响。因此，应当考虑对系数A或X的这种影响。可以根据安装组件的使用条件以标准方式确定充气压力P。也可以利用压力传感器直接测量充气压力。

更具体的，参数A或X是利用以下公式的充气压力P的仿射函数：

A＝a1*P+a2；或者

X＝x1*P+x2；

其中，(a1、a2)或(x1、x2)是与安装组件相关的系数。

这是参数A对充气压力P的依赖性的最简单表示，这是现实的，特别是在根据ETRTO规则的轮胎外胎的常规使用领域中。

根据另一更优选的实施方案，在将轮胎外胎充气至充气压力P的情况下，参数B或Y至少取决于充气压力P。

双射函数F的这些第二参数B或Y对充气压力P的依赖性类似于根据轮胎外胎的变形Def％的函数F的梯度的演变。该梯度的演变不如第一参数A或X描绘的充气压力P下轮胎外胎的刚度的演变那么明显。然而，随着这些第二参数B或Y的充气压力P的这种演变提高了施加至安装组件并因此施加至轮胎外胎的载荷Z的估算精度。

更具体的，参数B或Y是利用以下公式的充气压力P的仿射函数：

B＝b1*P+b2；或者

Y＝y1*P+y2；

其中，(b1、b2)或(y1、y2)是与安装组件相关的系数。

这是参数B对充气压力P的依赖性的最简单表示，这是现实的，特别是在根据ETRTO规则的轮胎外胎的常规使用领域中。

因此，在函数F的仿射函数完全取决于充气压力P的情况下，最多需要识别4个参数a1、a2、b1和b2，以估算施加至安装于车轮以形成安装组件的轮胎外胎的载荷Z。当然，通过修改车轮，需要重新调整参数组，以获得准确的估算。该参数组可以通过数字模拟表征或实验测试或两者的混合来进行等同识别。

附图说明

通过阅读以下与应用于充气轮胎的情况相关的描述，将更好地理解本发明。本申请仅通过示例并且参考所附附图提供，其中：

-图1是所述方法的第一信号的示例；

-图2示出了车轮转动信号Sig^TDR及其利用第一实施方案的识别；

-图3示出了车轮转动信号Sig^TDR及其利用另一实施方案的识别；

-图4示出了以可变转速W滚动时的车轮转动信号Sig^TDR。

-图5示出了第一车轮转动信号Sig^TdR1及其根据第一信号的识别；

-图6示出了第二车轮转动信号Sig^TdR2及其利用第一实施方案的识别；

-图7示出了第二车轮转动信号Sig^TdR2及其利用另一实施方案的识别；

-图8示出了以可变转速W滚动时的第一车轮转动信号Sig^TdR1和第二车轮转动信号Sig^TdR2；

-图9示出了以恒定转速W滚动一圈时的第二车轮转动信号Sig^TdR2以及能量密度S⁺和S^-的识别；

-图10是估算施加至滚动状态下的安装组件的载荷Z的示意图。

具体实施方式

为了实施本发明，轮胎外胎必须配备有电子单元和射频通信装置，所述电子单元包括传感器、微控制器、时钟、存储空间和能量储存装置，所述射频通信装置能够进行发射和可选地接收。轮胎外胎包括胎冠、两个胎侧和用于围绕自然旋转轴线旋转的两个胎圈。外胎还包括与两个胎圈等距的正中面，正中面与自然旋转轴线之间的交点限定了车轮中心。

传感器与胎冠、肋条或纵向凹槽(其为刚度均匀的区域)对齐、在径向位置R处紧固至轮胎外胎，所述径向位置R在轮胎外胎自由旋转并且无负载的使用状态下相对于轮胎外胎的自然旋转轴线是固定的。传感器能够产生至少一个输出信号，所述输出信号与轮胎外胎内侧的传感器所经受的垂直于胎冠的加速度成比例。事实上，该传感器可以是单轴传感器，在这种情况下，该传感器必须径向定位。该传感器也可以由多个单轴传感器组成。在这种情况下，需要清楚地识别每个单轴传感器相对于轮胎外胎的参考系的定向，以便重构垂直于轮胎外胎的胎冠的加速度。理想情况下，传感器会考虑加速度的直流分量和交流分量。在传感器仅测量交流分量的情况下，实施该方法将需要人工构建直流分量。为此，则需要实时识别轮胎外胎的转速W，并且将需要精确获知传感器的径向位置R。实际上，直流分量将评估为传感器相对于轮胎外胎的自然旋转轴线的离心加速度。当考虑到直流分量时，传感器可以是利用压阻或电容技术的加速度计。

由能量储存装置供电的电子单元由使用时钟的微控制器控制，并且该电子单元还包含通过使用来自传感器元件的信号来确定例如轮胎的变形状态的计算算法。RF通信发送装置用于发送计算信息，接收装置用于接收可以用于计算算法的操作指令或者信息。理想情况下，该电子单元包括测量元素或与其他测量元素(例如压力、温度、磨损状态、行进距离等)相关联，从而可以共享部件并且优化运行成本。

在此，当轮胎外胎处于滚动状态时，通过微控制器接通传感器。当然，可以选择转速W的阈值，根据所述阈值获取传感器输出的信号。电子单元具有适用于要执行的分析类型的可用存储空间。事实上，该存储空间的容量是根据电子单元的用途预先确定的。微控制器控制在存储空间中分配来自传感器的值。此外，微控制器能够基于少量数据执行基本的数学和逻辑运算。如果数学和逻辑运算更复杂，或者如果要处理的数据量变得相当大，微控制器就会替换为微处理器。最后，电子单元由储存装置供电。最简单的储存装置是使用电池。然而，可以考虑能够利用压电元件进行再充电的大电容器。

电子单元的频率范围能够以小于6度的空间离散化覆盖转速W的较宽范围。根据具体的实施方案，采样频率可以根据需要或响应于诸如轮胎外胎的转速W的信号进行调整。

可选地，电子单元包含或能够获得轮胎外胎或安装组件的其他部件的标识。该信息对于在电子单元选择一组对计算算法有用的数据和估算施加的载荷Z都是有用的。如果电子单元必须识别部件或接收命令以进行测量，则电子单元配备有射频接收装置。所述装置在低频范围内运行，理想地，以125kHz的频率运行，以克服由安装组件的金属区域及其在车辆中的直接环境产生的任何干扰。

根据具体实施方案，电子单元具有射频传输装置，该射频传输装置具体地在作为自由频段的UHF(超高频)频段(特别是433MHz或900MHz左右)或者BLE(蓝牙低功耗)频段进行传输。此外，UHF频段能够提供小型天线，从而便于将电子单元集成到轮胎外胎内。

该传输通信对于将方法数据传输至车辆或车辆外部是有用的。可以传输与车轮转动信号采集相对应的数据流，或者传输将在电子单元中计算出的中间结果。由于数据流的强度较小，因此该第二传输模式对于电子单元的能量强度必然较小。然而，射频传输比数学和逻辑运算消耗更多的电力。

图1示出了以灰色表示的第一原始信号1bis，其与垂直于以恒定转速W滚动的重型货车的轮胎外胎的胎冠的加速度相对应。曲线1bis有规律地且周期性地穿过零附近的值。这种周期性现象与传感器通过轮胎外胎的接触面相对应。传感器通过轮胎的接触面与轮胎外胎的其他部分之间的转换根据进入还是离开接触面、通过下降沿或上升沿突然发生。此外，应当注意，第一信号1bis以一圈的车轮转动的量级的比例跟随载波，并且第一信号1bis以高于车轮转动的频率的频率围绕该载波振荡。这些振荡与来自传感器的第一信号1bis的噪声相对应，该噪声是由包括道路的宏观粗糙度的各种不可预测的影响引起的。

黑色曲线1代表仅针对地球引力进行了校正的同一加速度计信号，其将称为第一校正信号1。在此，校正是正弦曲线的，并且在位于接触面的中心的点上(即，在距两个边沿的等距处，所述两个边沿以几乎为零的值界定信号的一部分)对校正进行了定相。可以看出，第一信号1在表征接触面的区域之间更平坦。优选对该第一校正信号1执行所述方法的各个步骤。

图2示出了利用第一方法检测车轮转动信号2的方法。根据第一信号(其在此进行了校正，以更好地解释该示例)确定了阈值B，如虚线3所示。当第一信号1与虚线3交叉时，识别出一系列增量I，其在物理上对应于与轮胎外胎一体旋转的传感器进入或离开接触面。然后将第一车轮转动信号2界定在第一增量(在此为I₁)和第二增量(在此为I₆)之间。在此，车轮转动信号表示略微超过两圈完整的车轮转动的传感器的加速度计信号。对在接触面内的3次通过N^pas和在接触面外的2次通过N’^pas进行计数。因此，正能量密度S⁺需要利用N’^pas评估，而能量密度S^-需要利用N^pas评估。

在这种情况下，由虚线3表示的阈值B已经在具有可变采样频率的第一信号1的一部分内进行了评估。从第一信号1的所述一部分中提取获得的最大离散值，并且称为MAX。于是阈值B是介于MAX值的10％至50％之间的值，并且在此，该值约为MAX值的50％。

由黑色实线4表示的参考加速度γ^reference计算为车轮转动信号2的平均值，限制了具有相同奇偶性的增量之间的求和，从而具有有限数量的车轮转动。在此，选择I₁至I₅之间的奇数增量I，以在大部分的车轮转动信号2内识别参考加速度γ^reference。同样可以在由增量I₂和I₆界定的车轮转动信号的一部分上计算参考加速度，这将产生相同的结果，除了离散化误差以外。通过累积第一车轮转动信号的增量u的值、在车轮转动信号结束时除以第一车轮转动信号的增量的数量，可以进行实时评估。当然，车轮转动信号仅限于具有相似奇偶性的增量I之间的车轮转动信号的一部分。

图3是根据第一信号界定以灰色表示的车轮转动信号7的示意图。在此，使用该界定的第二实施方案。

根据第一信号(其在此进行了校正，以更好地解释该示例)确定了阈值B，如虚线5所示。当第一信号与虚线5交叉时，识别出一系列增量I，其在物理上对应于与轮胎外胎一体旋转的传感器进入或离开接触面。随后，通过仅考虑示意图中的奇数增量I，构建了与奇数增量I等距的一系列增量J。这些增量由图3中的竖直虚线标识。

然后将车轮转动信号7界定在第一增量(在此为J₁)和第二增量(在此为J₃)之间。在此，车轮转动信号7表示在两圈完整的车轮转动上的传感器的加速度计信号。对在接触面内的2次通过N^pas和在接触面外的2次通过N’^pas进行计数。因此，正能量密度S⁺需要利用N’^pas评估，而能量密度S^-需要利用N^pas评估。

在这种情况下，由虚线5表示的阈值B已经在具有可变采样频率的第一信号的一部分内进行了评估。获得的最大离散值是从没有针对引力进行校正的第一信号的所述一部分中提取的，并且称为MAX。于是阈值B是介于MAX值的10％至50％之间的值，并且在此，该值约为MAX值的50％。

由黑色实线6表示的参考加速度γ^reference计算为第一车轮转动信号7的平均值。通过对增量J₁至J₃之间的车轮转动信号的增量u的值求和、然后在车轮转动信号结束时除以车轮转动信号7的增量u的数量，可以进行实时评估。

该第二实施方案是更好的方法，因为在边沿处的车轮转动信号的离散化误差仅导致正能量密度S⁺的计算的微小变化。

图4示出了第一信号1，该第一信号1已经预先针对地球引力进行校正，并且对应于垂直于以可变转速W滚动的重型货车类型的轮胎外胎的胎冠的加速度。

在此，针对以浅灰色表示的车轮转动信号2确定阈值B，所述阈值B由虚线3表示。

阈值B能够识别增量I，其在物理上与传感器进入或离开接触面相对应。在该分析中，车轮转动信号限制为大约一圈的车轮转动，这对于限制与轮胎外胎的转速W的变化相关联的误差是优选的。阈值B选择为使其对应于小于位于车轮转动信号2之前的第一信号1的一部分的MAX值的一半。这使得车轮转动信号2界定在第一增量(在此为I₁)和第二增量(在此为I₃)之间。因此，在这种情况下，车轮转动信号2对应于整数圈的轮胎外胎的车轮转动。

然后在该车轮转动信号2上，将参考加速度γ^reference计算为该车轮转动信号2的平均值，如连续曲线4所示。

还应该注意的是，由于此处的转速W在加速阶段是可变的，所以当处于恒定的采样频率时，在车轮转动之后，例如由具有相同奇偶性的增量I界定的车轮转动的增量的数量显著减少车轮转动。

图5示出了用于检测第一车轮转动信号2的方法。根据第一信号1(其在此进行了校正，以更好地解释该示例)确定了阈值E，如虚线3所示。当第一信号1与(例如从下方)虚线3交叉时，识别出一系列增量I，其在物理上对应于与轮胎外胎一体旋转的传感器离开接触面。然后将第一车轮转动信号2界定在第一增量(在此为I₁)和第二增量(在此为I₃)之间。在此，车轮转动信号表示在两圈完整的车轮转动内的传感器的加速度计信号。

在这种情况下，由虚线3表示的阈值E已经在具有可变采样频率的第一信号1的一部分内进行了评估。获得的最大离散值是从第一信号1的所述一部分中提取的，并且称为MAX。于是阈值E是介于MAX值的10％至50％之间的值，并且在此，该值约为MAX值的20％。

第一参考加速度γ^reference1计算为第一车轮转动信号2的平均值，所述参考加速度由黑色实线4表示。通过累积第一车轮转动信号的增量u的值、在车轮转动信号结束时除以第一车轮转动信号的增量的数量，可以进行实时评估。

图6是根据第一信号界定以浅灰色表示的第二车轮转动信号7的示意图。该第二车轮转动信号7跟随在增量I₃处结束的第一车轮转动信号。在此，使用该界定的第一实施方案。

阈值E'根据由上图中连续曲线4所示的第一参考加速度γ^reference1确定，所述值在此位于第一参考加速度γ^reference1的中间点。然后在对应于第一信号穿过该阈值E’交叉的第一信号中识别出的一系列增量J。在示意图中，已利用从下方与所述阈值E'交叉来识别增量J。可以采用对应于从上方与阈值E'交叉的增量。所述阈值E'由虚线5表示。然后利用第一增量(在此为J₁)和第二增量(在此为J₃)来界定以灰色表示的第二车轮转动信号7。所述第二车轮转动信号7与有限数量的车轮转动(在此为2)相对应，除了离散化误差之外。

以与之前的针对γ^reference1的相同的方式，由实线6表示的第二参考加速度γ^reference2计算为第二车轮转动信号7的平均值。这使得能够在包括传感器的电子单元上实时地执行计算，同时使电子单元的存储器和电力资源最小化。

图7是根据第一信号界定以灰色表示的第二车轮转动信号7的示意图。该第二车轮转动信号7跟随在增量I₃(在此为增量K₁)处结束的第一车轮转动信号。在此，使用该界定的第二实施方案。

根据第一车轮转动信号，可以计算第一信号相对于一圈的车轮转动的周期T。随后，识别第一信号的第一增量u，其位于周期T的四分之一至四分之三之间，该周期T位于由增量K₁界定的第一车轮转动信号结束之后。在图7的示意图中，已任意选择在周期的一半之后不久开始第二车轮转动信号。这在物理上对应于当传感器与轮胎外胎一体旋转时，传感器位于与轮胎外胎限定的接触面相对侧的时刻。

然后在对应于周期T的整数倍的持续时间t内构建以灰色表示的第二车轮转动信号7。位于该第二车轮转动信号7的持续时间t之后的第一信号的第一增量u将不包含在第二车轮转动信号7中。

根据该第二车轮转动信号7，第二参考加速度γ^reference2确定为该第二车轮转动信号的平均值，由实线6表示。

此外，根据用于界定第一车轮转动信号的最后一个增量u定义一系列增量K。第一增量K₁对应于用于界定第一车轮转动信号的结束的最后一个增量u。利用由虚线5表示的阈值E'计算其他增量K，所述阈值E’将小于或等于在第一车轮转动信号上定义的第一参考加速度γ^reference1的一半。这些增量能够识别增量的数量N’^U2。

图8示出了第一信号1，该第一信号1已经预先针对地球引力进行校正，并且对应于垂直于以可变转速W滚动的重型货车类型的轮胎外胎的胎冠的加速度。

在此，针对以灰色表示的第一车轮转动信号2和以浅灰色表示的第二车轮转动信号7分别确定用虚线3表示的阈值E和用虚线5表示的阈值E'。

例如，第一阈值E使得能够识别出与传感器离开接触面相对应的增量I。在该分析中，第一车轮转动信号限制为一圈的车轮转动，这对于限制与轮胎外胎的转速W的变化相关联的误差是优选的。阈值E选择为使其对应于在第一车轮转动信号3之前执行的整数圈的车轮转动内界定的第一信号的参考加速度的一半。在该第一车轮转动信号3上，也将第一参考加速度γ^reference1计算为该第一车轮转动信号的平均值，由实线4表示。

在此，用于界定第二车轮转动信号7的阈值E'对应于第一车轮转动信号的第一参考加速度γ^reference1的一半。根据单圈的车轮转动的这些边沿界定第二车轮转动信号。在该第二车轮转动信号7上，将第二参考加速度γ^reference2计算为该第二车轮转动信号7的平均值，由连续曲线6表示。

还应当注意，由于在此转速W在加速阶段是可变的，所以第一车轮转动信号3与第二车轮转动信号7之间的增量的数量N^U1和N^U2显著减少。

图9是用于说明当转速W恒定时计算与单圈的车轮转动相对应的第二车轮转动信号10上的正能量密度S⁺和负能量密度S^-的示意图。当然，无论转速W是否可变或者车轮转动信号是否界定在若干圈的车轮转动内，方法都是相同的。

在此，阈值A确定为C值(在此等于1.0)与在车轮转动信号的一部分上识别的参考加速度γ^reference的乘积。所述阈值由实线11表示。事实上，优选对于实际信号采用等于0.7的C值。如果信号上存在大量干扰，并且在高于车轮转动频率的频率下围绕车轮转动信号10有明显的振荡，则可以选择等于0.5或0.6的C值。然而，对于在通常光滑的路面上获得的信号，可以使用约为0.8或0.9的C值。对于所述方法的所有步骤，必须设置所述C值。

正能量密度S⁺或负能量密度S^-计算为第二车轮转动信号10与参考加速度γ^reference(在该特定情况下由连续曲线11表示)之间的差值的绝对值的总和。由表面区域S⁺界定的表面区域必须等于由表面区域S^-界定的表面区域，除了离散化误差之外。

图10是估算施加至转速W恒定和可变的滚动状态下的安装组件的载荷Z的示意图。

在此，使用了两种不同的外胎。第一轮胎外胎E1是来自X Multiway T系列的385/55R 22.5米其林重型货车外胎，其安装在22.5英寸的辐板式车轮上，磨损等级为D1。第二轮胎外胎E2来自X Multiway 3D XDE系列的米其林315/80R 22.5，其磨损等级为D2。每个外胎配备有嵌入的电子装置，所述电子装置包括三维加速度计，所述三维加速度计在突出的花纹元素(即，不同于纵向凹槽)上与胎冠对齐定位。加速度计的采集频率为1200Hz。三维加速度计相对于轮胎外胎的标识进行识别，以恢复垂直于胎冠的加速度。

每个轮胎外胎经历一系列滚动场景，其中，运动速度在20km/h、40km/h和60km/h左右变化，充气压力P以每1巴的增量从7至9巴变化。通过压力传感器测量滚动期间的压力，在此，压力传感器集成在安装于车轮阀的TPMS中。最后，施加至安装组件的载荷Z以每1吨的增量在2000kg至5000kg之间变化。

每个轮胎外胎的双射函数F的仿射函数的四个系数是通过数字模拟预先确定的。实际上，这正是ETRTO规则推荐的使用区域，必须优选函数F的仿射表示。

一半的滚动场景是以恒定的转速进行的，而另一半是以围绕目标速度+/-15％的可变转速进行的。根据转速的性质，使用了任一计算轮胎外胎的变形的公式。

图10示出了对应于由双射函数F的系数提供的响应的连续直线，在此，双射函数F的系数取决于充气压力P和包括外胎的安装组件。根据目标滚动速度，还会标注不同形状的符号，菱形表示速度为20km/h，圆圈表示速度为40km/h，十字表示速度为60km/h。

曲线1001对应于包括7巴的充气压力下的轮胎外胎E1的安装组件。曲线1002对应于包括8巴的充气压力下的轮胎外胎E2的安装组件。最后，曲线1003对应于9巴的充气压力下的轮胎外胎E1的安装组件。

无论运动速度如何(运动速度可以是恒定的或可变的)，在载荷Z的估算值与实际施加的载荷之间可以看出相对良好的相关性。此外，根据轮胎外胎的性质，载荷的仿射表示相对于安装组件的所述使用条件的范围内的测试是现实的。

无论轮胎外胎的性质、施加的载荷、使用的充气压力和轮胎的磨损情况如何，都能获得同样良好的结果。

Claims (24)

1.用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，所述轮胎外胎处于安装于车轮以构成安装组件的状态，所述轮胎外胎具有胎冠、两个胎侧和围绕自然旋转轴线旋转的两个胎圈以及正中面，正中面与自然旋转轴线的交点限定了车轮中心，所述方法包括以下步骤：

-将至少一个传感器与胎冠对齐紧固至轮胎外胎，至少一个传感器在安装状态下相对于自然旋转轴线具有径向位置R，并且能够产生与轮胎外胎内的所述传感器所经受的加速度成比例的至少一个输出信号；

-将安装组件以转速W置于滚动状态，承受载荷Z；

-获取横坐标u的至少一个第一信号(1、1bis)，所述第一信号(1、1bis)至少包括以转速W滚动时沿垂直于胎冠的方向的加速度的幅度；

-确定参考加速度γ^reference(4、6)，所述参考加速度γ^reference(4、6)为转速W和至少一个传感器的位置的函数；

-识别与至少一个第一信号的横坐标u相对应的第一系列增量I，其中，第一信号与阈值B(3、5)交叉；

-将第一信号(1、1bis)界定在第一增量I_min与第二增量I_max之间，以构建车轮转动信号Sig^TdR(2、7、10)；

-定义至少一个第一能量密度S，所述第一能量密度S为车轮转动信号Sig^TdR(2、7、10)和参考加速度γ^reference(4、6)的函数，当车轮转动信号高于阈值A(11)时，所述第一能量密度S表示为S⁺，或者当车轮转动信号(2、7、10)低于或等于所述阈值A(11)时，所述第一能量密度S表示为S^-；

-根据参考加速度γ^reference(4、6)和第一能量密度S识别轮胎外胎经受的变形Def％；

-利用双射函数F(1001、1002、1003)确定施加至安装组件的载荷Z，所述双射函数F(1001、1002、1003)作为参数至少包括轮胎外胎的变形Def％。

2.根据权利要求1所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，针对大于或等于由以下公式定义的阈值转速W_seuil的转速W获取第一信号(1、1bis)：

其中，Dev是轮胎外胎行进的距离。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，利用以下步骤的组合识别第一系列增量I：

-定义阈值B(3、5)，所述阈值B为第一信号(1、1bis)的至少一部分的至少一个最大值的函数；

-将横坐标u的第二信号确定为第一信号(1、1bis)的至少一部分和阈值B(3、5)的函数；

-识别第一系列增量I，所述第一系列增量I与第一信号(1、1bis)的至少一部分以及第二信号的横坐标u相对应，其中，第二信号与阈值E交叉，第二信号利用第一信号(1、1bis)与阈值B(3、5)之间的差值获得，阈值E为零，或者第二信号通过第一信号(1、1bis)与阈值B(3、5)之间的比值获得，阈值E为单位值。

4.根据权利要求3所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，所述阈值B为第一信号(1、1bis)的至少一部分的至少一个最大值的介于0.1至0.5之间的值。

5.根据权利要求1所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，识别增量包括以下步骤：

-创建与中间横坐标u相对应的第二系列增量J，所述第二系列增量J位于由具有相同连续奇偶性的增量I的横坐标u定义的长度的八分之一至八分之七之间，

-在第一增量J_min和第二增量J_max之间构建车轮转动信号Sig^TdR(7)。

6.根据权利要求5所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，所述第二系列增量J位于由具有相同连续奇偶性的增量I的横坐标u定义的长度的中间长度。

7.根据权利要求1所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，阈值A(11)是参考加速度γ^reference(4、6)的函数。

8.根据权利要求7所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，阈值A(11)是利用以下公式、大于或等于0.5且小于或等于0.9的因数C的函数：

A＝C*γ^reference。

9.根据权利要求1所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，作为至少一个传感器的径向位置R的函数的参考加速度γ^reference(4、6)利用以下公式定义：

γ^reference＝R*W²。

10.根据权利要求1所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，参考加速度γ^reference(4、6)的确定定义为包括在属于相同系列增量的具有相同奇偶性的两个增量之间的第一信号(1、1bis)的至少一部分的平均值。

11.根据权利要求1所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，已相对于轮胎外胎的角位置对车轮转动信号Sig^TdR(2、7、10)进行定相，对车轮转动信号Sig^TdR(2、7、10)应用校正Corr以考虑到地球引力的影响。

12.根据权利要求1所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，所述方法包括以下步骤：

-将车轮转动信号Sig^TdR(2、7、10)的第一通过数量N^Pas确定为超过车轮转动信号Sig^TdR(2、7、10)的第二增量(J_max、I_max)与第一增量(I_min、J_min)之间的差值的一半的整数部分；

-将车轮转动信号Sig^TdR(2、7、10)的第二通过数量N’^Pas确定为车轮转动信号Sig^TdR(2、7、10)的第二增量(J_max、I_max)与第一增量(I_min、J_min)之间的差值的一半的整数部分；

如果第一增量(I_min)是对应于第一信号(1、1bis)的横坐标u的增量，其中，第一信号沿向下方向与阈值B(3、5)交叉，则所述方法包括以下步骤：

-利用以下公式识别承受载荷的轮胎外胎的变形Def％：

否则，所述方法包括以下步骤：

-利用以下公式识别承受载荷的轮胎外胎的变形Def％：

13.根据权利要求12所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，N^Pas和N’^Pas彼此相等，并且等于车轮转动的数量N^TdR，承受载荷的轮胎外胎的变形Def％利用以下公式的其中一个公式进行确定：

或者

14.根据权利要求1所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，以恒定的采样频率获取第一信号(1、1bis)，并且第一信号(1、1bis)的采样的空间离散化小于6度。

15.根据权利要求1所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，以恒定的采样频率获取第一信号(1、1bis)，并且第一信号(1、1bis)的采样的空间离散化小于3度。

16.根据权利要求1所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，以恒定的采样频率获取第一信号(1、1bis)，并且第一信号(1、1bis)的采样的空间离散化小于1度。

17.根据权利要求10所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，参考加速度γ^reference(4、6)的确定是利用以下公式获得的：

其中，N^V是在车轮转动信号Sig^TdR(2、7、10)上离散化的点的总数量。

18.根据权利要求12所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，负能量密度S^-和正能量密度S⁺利用以下公式进行定义：

-如果第一增量(I_min)是对应于第一信号(1、1bis)的横坐标u的增量，其中，第一信号(1、1bis)沿向下方向与阈值B(3、5)交叉，则：

并且

-否则：

并且

其中，N^V是在车轮转动信号Sig^TdR上离散化的点的总数量。

19.根据权利要求18所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，N^Pas和N’^Pas彼此相等并且等于车轮转动的数量N^TdR，负能量密度S^-和正能量密度S⁺利用以下公式获得：

以及

其中，N^U是在车轮转动信号Sig^TdR上离散化的点的总数量。

20.根据权利要求10所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

在包括以下步骤的初步阶段期间：

-设置恒定的第一采样频率fe1；

-通过属于相同系列增量的具有相同奇偶性的两个增量界定第一信号(1、1bis)的一部分，以构建第一车轮转动信号Sig^TdR1(2)；

-利用以下公式评估第一参考加速度γ^reference1(4、6)：

其中，N^U1是Sig^TdR1的点的数量；

在主要阶段期间：

-设置恒定的第二采样频率fe2；

-通过属于相同系列增量的具有相同奇偶性的两个增量界定第一信号(1、1bis)的另一部分，以构建第二车轮转动信号Sig^TdR2(7、10)；

-至少定义第一能量密度S，所述第一能量密度S为第二车轮转动信号Sig^TdR2(7、10)和第一参考加速度γ^reference1(4、6)的函数，当车轮转动信号(7、10)高于阈值A(11)时，第一能量密度S利用以下公式表示为S⁺，或者当车轮转动信号(7、10)低于或等于所述阈值A(11)时，第一能量密度S利用以下公式表示为S^-：

以及

其中，N^U2是Sig^TdR2的点的数量，N^TdR2是车轮转动的数量；

-根据第一参考加速度γ^reference1(4、6)和第一能量密度S、利用以下公式的其中一个公式识别由载荷Z产生的轮胎外胎的变形Def％；

或者

或者

21.根据权利要求20所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，将第一信号(1、1bis)界定在数量N^TdR2内包括以下步骤：

在初步阶段期间：

-利用以下公式识别周期T1：

在主要阶段期间：

-在第一车轮转动信号Sig^TdR1(2)结束后，从位于(1+M)/4个周期T1的第一信号(1、1bis)的第一横坐标u开始构建第二车轮转动信号Sig^TdR2(7、10)，其中M是小于或等于2.0的正实数；

-将第二车轮转动信号Sig^TdR2(7、10)界定在持续时间t2内，所述持续时间t2对应于周期T1乘以自然整数N2，N2为单位值；

-车轮转动的数量N^TdR2等于N2；

-从用于结束第一车轮转动信号Sig^TdR1(2)的横坐标u开始，识别对应于第一信号(1、1bis)的横坐标u的第一系列增量K，其中，第一信号(1、1bis)在上方或在下方穿过阈值E’，阈值E’小于或等于第一参考加速度γ^reference1(4、6)的一半；

-将N’^U2确定为第一信号(1、1bis)的点的数量：

-在增量K₁与K_N2+1之间，利用公式：

-或者在增量K₁与K_N2+2之间，利用公式：

其中，U_K1是增量K₁的横坐标，U_KN2+1是增量K_N2+1的横坐标。

22.根据权利要求21所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，M等于单位值。

23.根据权利要求20所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，识别轮胎外胎的变形Def％包括以下步骤：

在主要阶段期间：

-确定与第二车轮转动信号Sig^TdR2(7、10)相关联的第二参考加速度γ^reference2(4、6)，利用以下公式将所述第二参考加速度定义为相对于一圈的车轮转动的第二车轮转动信号Sig^TdR2(7、10)的平均值：

-将值O识别为值N^U2，除非存在N’^U2，则值O为N’^U2；

-利用以下公式的其中一个公式识别由载荷产生的轮胎外胎的变形Def％：

或者

或者

24.根据权利要求1所述的用于获得施加至滚动状态下的轮胎外胎的载荷的方法，其中，双射函数F(1001、1002、1003)是利用以下公式的仿射函数或幂函数：

F(U)＝A*U+B；或者

F(U)＝X*(U)^Y；

其中，(A、B)或(X、Y)是与安装组件相关的参数，

在将安装组件充气至充气压力P的情况下，参数A或X以及参数B或Y至少取决于充气压力P，确定施加至安装组件的载荷Z包括确定安装组件的充气压力P，

所述参数A或X是利用以下公式的充气压力P的仿射函数：

A＝a1*P+a2；或者

X＝x1*P+x2；

其中，(a1、a2)或(x1、x2)是与安装组件相关的系数，

所述参数B或Y是利用以下公式的充气压力P的仿射函数：

B＝b1*P+b2；或者

Y＝y1*P+y2；

其中，(b1、b2)或(y1、y2)是与安装组件相关的系数。