DE102004051197A1

DE102004051197A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturüberwachung eines Reifens

Info

Publication number: DE102004051197A1
Application number: DE200410051197
Authority: DE
Inventors: Mario Dipl.-Ing. Wirmel
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Reifendrucks eines Reifens (R), bei dem bei Über- oder Unterschreiten eines vorgebbaren Reifendruck-Sollwertes (p¶SollR¶) durch einen momentanen Reifendruck-Istwert (p¶R¶) dieser korrigiert wird, wobei der Reifendruck-Istwert (p¶R¶) erfasst wird und anhand des erfassten Reifendruck-Istwertes (p¶R¶) ein Reifentemperatur-Istwert (T¶R¶) ermittelt wird, anhand dessen der vorgegebene Reifendruck-Sollwert (p¶SollR¶) angepasst und ein temperaturkompensierter Reifendruck-Sollwert (p¶SollR¶(T¶R¶)) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Temperaturüberwachung eines Reifens. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung des Verfahrens zur Steuerung und/oder Regelung des Reifendrucks von Fahrzeugreifen.
Abhängig vom Einsatzprofil eines Fahrzeugs sind bei gleichem Reifen und gleicher Radlast unterschiedliche Reifendrücke erforderlich. So wird beim Fahren auf Straßen für eine gute Lenkbarkeit und Spurtreue sowie zur Erzielung eines geringen Kraftstoffverbrauchs ein hoher Reifenluft- oder Reifeninnendruck (im weiteren kurz Reifendruck genannt) benötigt, während für Geländefahrten oder Feldarbeiten zur Verringerung des Schlupfes und des Bodendrucks sowie zur Verbesserung der Traktion ein niedriger Reifendruck benötigt wird.
Insbesondere für Fahrzeuge mit wechselndem Einsatzprofil ist daher eine fallabhängige Anpassung des Reifendrucks erforderlich. Eine solche Anpassung ist aber auch bei anderen Fahrzeugen für den Fall erforderlich oder zumindest wünschenswert, dass der Reifen Luft verliert oder der Reifendruck infolge von Erwärmung ansteigt.
Zur Anpassung des Reifendrucks an wechselnde Einsatzprofile sind einfache, preiswerte, manuell zu bedienende Reifendrucksteueranlagen bekannt, die vorteilhaft anwendbar sind, wenn der Luftdruck nur selten verändert werden muss.
Zur permanenten Überwachung und Regelung des Reifendrucks von Fahrzeugreifen sind Reifendruckregeleinrichtungen bekannt. Diese Reifendruckregeleinrichtungen messen mittels Drucksensoren den Reifendruck (Regelgröße) und vergleichen den gemessenen Wert mit einem Soll- oder Referenzwert (Führungsgröße). Der Sollwert entspricht dem optimalen Reifendruck für den verwendeten Reifen bei einem bestimmten Anwendungsprofil, wie Straßenfahrzeug, Geländefahrzeug usw., bei einer als Konstante vorgegebenen Außentemperatur von 20°C. In Reifendrucktabellen werden für verschiedene Reifen diese bei 20°C optimalen Druckwerte angegeben. Unterschreitet der gemessene Reifendruck den Sollwert, so wird der Reifen aufgepumpt, bis der Reifendruck den Sollwert erreicht.
Ist ein Reifen, etwa nach längerer Geländefahrt, aufgrund der Walkarbeit des Reifens heiß gefahren, so ist auch der Reifendruck, d.h. die Regelgröße, höher als der Sollwert, d.h. die Führungsgröße.
Bei Fahrzeugen mit wechselnden Einsatzprofilen, wie Traktoren, Geländefahrzeugen usw., bei denen während einer Fahrt eine Umstellung von Geländefahrt auf Straßenfahrt notwendig wird, kann sich darüber hinaus ein weiterer Nachteil herkömmlicher Reifendruckregelanlagen einstellen. Wenn der Reifendruckregelanlage beim Wechsel des Einsatzprofils, beispielsweise nach Abschluss einer Geländefahrt, ein Befehl zur Verwendung eines anderen Sollwerts, beispielsweise für Straßenfahrt, als Führungsgröße vorgegeben wird, so wird der Reifendruck auf einen möglicherweise zu geringen Wert geregelt, da der gespeicherte Sollwert für eine konstante Reifentemperatur beispielsweise von 20°C gilt, während die Reifentemperatur teils beträchtlich darüber liegen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren und eine einfache Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von Fahrzeugreifen anzugeben.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Dabei wird erfindungsgemäß der Reifentemperatur-Istwert anhand des Reifendruck-Istwert unter Berücksichtigung eines für den Reifen angenommenen isochoren System ermittelt. Mit anderen Worten: Die Temperaturermittlung erfolgt anhand einer Auswertung des aktuellen Reifendruck-Istwerts, indem für den Reifen ein annähernd isochores System angenommen wird, so dass sich der Reifendruck proportional zur Reifentemperatur verhält. Je nach Art und Ausführung des Verfahrens können bei der Ermittlung der Reifentemperatur auch weitere Parameter, wie z. B. die Beladung des Fahrzeugs, die Reifengröße, die Reifenart, das Reifenprofil, berücksichtigt werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird somit die Reifentemperatur ohne Temperatursensoren indirekt anhand eines Reifenparameters, insbesondere dem aktuellen Reifendruck-Istwert ermittelt. Dies ermöglicht eine einfache Ausführungsform der Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Reifendrucks, indem auf Temperatursensoren in den Reifen verzichtet werden kann.
Zur Kalibrierung des Verfahrens wird in einer möglichen Ausführungsform ein Reifentemperatur-Istwert eines kalten Reifens ermittelt. Beispielsweise wird der Reifentemperatur-Istwert des kalten Reifens anhand von mindestens einem der folgenden Betriebsparameter, wie der Außentemperatur und/oder der Kühlmitteltemperatur des Fahrzeugmotors und/oder der Stillstandszeit des Fahrzeugs seit der letzten Fahrt, ermittelt. Alternativ oder zusätzlich kann als Reifentemperatur-Istwert des kalten Reifens ein vorangegangener Reifentemperatur-Istwert, insbesondere ein seit der letzten Fahrt gespeicherter Reifentemperatur-Istwert verwendet werden. Somit ist bereits ab Fahrtbeginn eine permanente Ermittlung der Reifentemperatur ermöglicht und eine Ermittlung eines temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts sichergestellt.
Zu vorgebbaren Zeitpunkten, z. B. bei Stillstand oder Fahrtbeginn, kann zudem eine Rücksetzung bzw. Eichung des Verfahrens ausgeführt werden.
Beispielsweise wird zu einem Zeitpunkt t₀ der Fahrzustand des Fahrzeugs, z. B. Stillstand, Fahrbeginn oder Fahrt, ermittelt. Falls der Fahrzustand als Stillstand identifiziert wird, werden bzw. wird die Außentemperatur zu dem Zeitpunkt t₀ und/oder die Kühlmitteltemperatur des Fahrzeugmotors zu dem Zeitpunkt t₀ und/oder die Stillstandszeit des Fahrzeugs seit der letzten Fahrt bis zum Zeitpunkt t₀ ermittelt.
Mit Fahrtbeginn wird dabei angenommen, dass die Reifentemperatur-Istwert gleich der Außentemperatur ist, falls die Kühlmitteltemperatur ungefähr der Außentemperatur entspricht gemäß: TK (t0) = TA(t0) ± Tx [1] mit T_K(t₀) = Kühlmitteltemperatur zum Zeitpunkt t₀, T_A(t₀) = Außentemperatur zum Zeitpunkt t₀, T_x = vorgebbarer Schwell- oder Toleranzwert.
Alternativ oder zusätzlich kann bei Fahrtbeginn angenommen werden, dass der Reifentemperatur-Istwert gleich der Außentemperatur ist, falls seit der letzten oder vorangegangenen Fahrt die Stillstandszeit um einen vorgebbaren Wert, z. B. um 2 h oder 3 h, überschritten ist.
In einer weiteren Ausführung kann bei Fahrtbeginn angenommen werden, dass der Reifentemperatur-Istwert gleich dem vorangegangenen Reifentemperatur-Istwert ist, falls eine vorgegebene Stillstandszeit zumindest unterschritten ist oder die Außentemperatur ungleich der Kühlmitteltemperatur ist. Mit anderen Worten: Das Fahrzeug steht erst seit kurzem, in diesem Fall wird der Druck-Temperatur-Zusammenhang der vorangegangenen Fahrt beibehalten, indem anhand des aktuellen Reifendruck-Istwert der Reifentemperatur-Istwert eines isochoren Systems für den betreffenden Reifen ermittelt wird und der ermittelte Reifentemperatur-Istwert zur Kompensation des Reifendruck-Sollwerts verwendet wird.
Nach erfolgter Initialisierung des Verfahrens wird dann bei Fahrtbeginn der Reifendruck-Istwert gemessen und mit dem temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwert verglichen, der anhand des angenommenen Reifentemperatur-Istwerts ermittelt worden ist. Für den Fall, dass der Reifendruck-Istwert ungleich dem temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwert ± einem Toleranzwert ist, wird der Reifendruck-Istwert derart eingestellt, dass der Reifendruck-Istwert gleich dem temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwert ist gemäß: pR = pSollR(TR) ± py [2]mit p_R = Reifendruck-Istwert, p_SollR(T_R) = temperaturkompensierter Reifendruck-Sollwert, p_y = vorgebbare Schwell- oder Toleranzwerte.
Für den Fall, dass als Fahrzustand beispielsweise Fahrt ermittelt wird, wird der Reifendruck-Istwert zweckmäßigerweise in vorgebbaren Zeitintervallen wiederkehrend gemessen und mit dem temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwert verglichen. Falls der Reifendruck-Istwert ungleich dem vorangegangenen Reifendruck-Istwert ist, wird der Reifentemperatur-Istwert anhand des aktuellen Reifendruck-Istwerts ermittelt, anhand dessen der temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwert ermittelt wird, wobei anhand des temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts der Reifendruck-Istwert geregelt wird. Somit erfolgt eine fortlaufende Überwachung der Reifentemperatur in Abhängigkeit vom momentanen Reifendruck-Istwert und eine entsprechende Temperaturkompensation des optimalen Reifendrucks.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Verfahren zur Temperaturüberwachung am Reifen zur Steuerung und/oder Regelung des Reifendrucks des Reifens verwendet. Dabei wird bei Über- oder Unterschreiten eines vorgebbaren Reifendruck-Sollwertes durch den Reifendruck-Istwert dieser korrigiert, wobei der Reifendruck-Istwert erfasst und anhand des erfassten Reifendruck-Istwertes ein Reifentemperatur-Istwert ermittelt wird, anhand dessen der vorgegebene Reifendruck-Sollwert angepasst und ein temperaturkompensierter Reifendruck-Sollwert zur Führung des Reifendruck-Istwerts ermittelt wird. Darüber hinaus zeichnet sich das Verfahren durch eine gegenüber der herkömmlichen Reifendruckregelanlage verbesserte Reifendruckeinstellung aufgrund der Berücksichtigung der momentanen Reifentemperatur aus. Hierdurch kann eine durch einen defekten Reifen bedingte Reifendruckänderung detektiert werden. Ferner sind gegenüber der herkömmlichen, lediglich den Reifendruck berücksichtigenden Reifendruckregelanlage geringere Kosten durch einen geringeren Benzinverbrauch und eine verlängerte Lebensdauer der Reifen erzielt.
Zweckmäßigerweise wird der Reifendruck-Istwert mit dem temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwert verglichen und bei Unterschreiten des temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts durch den Reifendruck-Istwert korrigiert und eine Stellgröße für den Reifendruck-Istwert ermittelt. Somit wird der optimale Reifendruck zu jedem Zeitpunkt temperaturkompensiert vorgegeben und eingestellt.
Zudem kann der Reifendruck-Istwert mit dem temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwert verglichen und bei Überschreiten des temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts und bei zusätzlich ermittelter Reifentemperatur durch den Reifendruck-Istwert korrigiert und eine Stellgröße für den Reifendruck-Istwert ermittelt werden. Die Reifentemperatur wird beispielsweise ermittelt, indem die Kühlmitteltemperatur mit der Außentemperatur verglichen wird. Bei einer unter einem vorgebbaren Wert liegenden Differenz zwischen Kühlmitteltemperatur und Außentemperatur wird, kann davon ausgegangen werden, dass auch die Reifentemperatur ungefähr der Außentemperatur entspricht. Als Reifentemperatur kann dann die Außentemperatur selbst oder eine aus Außentemperatur und Kühlmitteltemperatur ermittelte Temperatur ermittelt werden.
Die Einstellung eines temperaturkompensierten Reifendrucks erfolgt bevorzugt nur oberhalb einer vorgebbaren Grenztemperatur. Diese Grenztemperatur kann beispielsweise 20°C betragen. Unterhalb dieser Grenztemperatur wird dann der 20°C-Solldruck als konstanter Solldruck vorgegeben.
Je nach Art und Ausführung des Verfahrens kann der Reifendruck-Istwert erst dann korrigiert werden, wenn der temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwert um einen vorgebbaren ersten unteren und/oder oberen Schwellwert unter- bzw. überschritten. Dass heißt, der Reifendruck wird nur dann geändert, wenn ein vorgegebener Toleranzbereich für einen Schwellwert des Reifendruck-Istwerts unter- oder überschritten ist. Dies stellt sicher, dass der Reifendruck nur dann geändert wird, wenn auch eine entsprechend hohe Temperaturbelastung vorliegt. Anderenfalls unterbleibt eine Änderung des Reifendrucks.
Alternativ oder zusätzlich wird bei Unterschreiten eines vorgebbaren zweiten unteren Schwellwerts des temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwerts und/oder bei einer einen Schwellwert überschreitenden Änderung des Reifendruck-Istwerts der betreffende Reifen als defekt identifiziert. Somit wird bei einer zu hohen Änderung des Reifendrucks eine durch Luftverlust, z. B. durch einen defekten Reifen, verursachte Reifendruckänderung identifiziert. Gegebenenfalls wird beispielsweise eine entsprechende Information an den Benutzer des Fahrzeugs ausgegeben.
Je nach Ausführung des Verfahrens kann ein Reifendruck-Sollwert vorgegeben werden. Zur Bestimmung des vorgebbaren Reifendruck-Sollwerts wird vorzugsweise eine Wertetabelle oder ein funktionaler Zusammenhang herangezogen, die bzw. der einem vorgebbaren Einsatzprofil zugeordnet ist. Beispielsweise sind vom Benutzer des Fahrzeugs vier Druckbereich für den Reifendruck-Sollwert mit abnehmenden Solldruck vorgebbar: Straßenfahrt, Pistenfahrt, Sandfahrt, Notlauffahrt. Der gewählte Solldruck wird automatisch eingestellt und anhand des ermittelten Reifentemperatur-Istwerts angepasst.
Vorzugsweise wird der temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwert radbezogen ermittelt. D.h. es ist eine laufende Temperaturüberwachung eines oder mehrerer Reifen mittels des Verfahrens möglich. Dabei wird die Temperaturüberwachung sensorlos, d.h. ohne einen zusätzlichen Temperatursensor im Reifen, anhand des aktuellen Reifendruck-Istwerts ausgeführt. Vorteilhafterweise wird ein reifenbezogener oder ein für mehrere Reifen gemeinsamer temperaturkompensierter Reifendruck-Sollwert zur selektiven und radbezogenen bzw. gemeinsamen Führung des Reifendruck-Istwerts eines bzw. aller Reifen verwendet. Je nach Vorgabe können darüber hinaus weitere Parameter, wie Beladung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Einsatzprofil des Fahrzeugs, Reifenart, Reifengröße, Reifenprofi, bei der Führung des Reifendruck-Istwerts berücksichtigt werden.
Hinsichtlich der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst diese ein Kalibrierungsmodul und ein Temperaturüberwachungsmodul zur Ermittlung des aktuellen Reifentemperatur-Istwerts anhand des aktuell erfassten Reifendruck-Istwerts unter Berücksichtigung eines für den Reifen angenommenen isochoren Systems. Das Kalibrierungsmodul und das Temperaturüberwachungsmodul sind vorzugsweise Komponenten einer Reifendruckregeleinheit. Diese umfasst zweckmäßigerweise einen Reifendruckregler, dem ein temperaturkompensierter Reifendruck-Sollwert zum Führen des Reifendruck-Istwerts eines oder mehrerer Reifen zuführbar ist.
Zur Berücksichtigung der verschiedenen Druckbereiche für den Reifen in Abhängigkeit vom Streckenbelag und zur Kompensation von temperaturbedingten Druckänderungen ist dem Reifendruckregler eine Steuer- und/oder Reglereinheit zur Bestimmung des temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts anhand eines vorgebbaren Reifendruck-Sollwerts und des Reifendruck-Istwerts eines oder mehrerer Reifen vorgeschaltet. Für eine indirekte Bestimmung der Reifentemperatur ist zweckmäßigerweise der Steuer- und/oder Reglereinheit der Reifendruck-Istwert zuführbar. Darüber hinaus können dem Reifendruckregler weitere Parameter, wie Beladung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Einsatzprofil des Fahrzeugs, Reifenart, Reifengröße, als Steuergrößen zugeführt werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine Temperaturüberwachung berührungslos ohne Temperatursensoren in den Reifen ermöglicht ist. Hierzu wird die Reifentemperatur anhand des aktuellen Reifendrucks ermittelt. Ein derartiges Verfahren ist zudem für eine temperaturkompensierte Reifendrucksteuerung und/oder -regelung geeignet. Eine eine Temperaturkompensation berücksichtigende Reifendruckregelanlage ermöglicht einen Kosten sparenden Betrieb des Fahrzeugs, da unter anderem aufgrund der Temperaturkompensation des optimalen Reifendrucks ein geringerer Benzinverbrauch und eine längere Lebensdauer der Reifen gegeben ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Vorrichtung zur Temperaturüberwachung an einem Reifen mit einem Kalibrierungsmodul und einem Temperaturüberwachungsmodul, und
2 zur Steuerung und/oder Regelung des Reifendrucks mindestens eines Reifens mit einer Reifendruckregeleinheit mit einem Reifendruckregler zum Führen des Reifendruck-Istwerts eines oder mehrerer Reifen anhand eines temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Temperaturüberwachung an einem Reifen R mit einem Kalibrierungsmodul KM und einem Temperaturüberwachungsmodul TM. Zur Bestimmung des momentanen Reifentemperatur-Istwerts T_R wird dem Temperaturüberwachungsmodul TM der aktuell anhand eines Sensors S, z. B. eines Drucksensors, messtechnisch erfasste Reifendruck-Istwert p_R zugeführt. Unter Berücksichtigung eines für den Reifen R angenommenen isochoren Systems wird anhand des erfassten Reifendruck-Istwerts p_R der aktuelle Reifentemperatur-Istwert T_R ermittelt. Dass heißt, der aktuelle Reifentemperatur-Istwert T_R wird indirekt anhand des messtechnisch erfassten Reifendruck-Istwerts p_R bestimmt. Zur Kalibrierung des Verfahrens ist dem Temperaturüberwachungsmodul TM das Kalibrierungsmodul KM vorgeschaltet. Dabei wird als Reifentemperatur-Istwert T_R die Reifentemperatur eines kalten Reifens R angenommen, die beispielsweise anhand von mindestens einem Betriebsparameter Z_n, z. B. anhand der Außentemperatur, der Kühlmitteltemperatur und/oder der Stillstandszeit des Fahrzeugs, ermittelt wird.
Das Verfahren zur Kalibrierung und das daran anschließende Verfahren zur Temperaturüberwachung des Reifens R mittels des Kalibrierungsmoduls KM bzw. des Temperaturüberwachungsmoduls TM kann beispielsweise bei einem Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Reifendrucks verwendet.
Die 2 zeigt einen möglichen Anwendungsfall der Vorrichtung 1 zur Temperaturüberwachung an einem Reifen R zur Steuerung und/oder Regelung des Reifendrucks am Reifen R. Zur Steuerung und/oder Regelung des Reifendrucks ist eine Reifendruckregeleinheit 2 für mindestens einen Reifen R eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs vorgesehen. Eine derartige Reifendruckregeleinheit 2 wird beispielsweise für Fahrzeuge mit Fahrten auf wechselnden Streckenbelägen zur Einstellung des Reifendrucks eingesetzt, wie zum Beispiel für Mehrzweckfahrzeuge, wie landwirtschaftliche Fahrzeuge oder Offroad-Fahrzeuge. Die Reifen R dieser Fahrzeuge benötigen bei Straßenfahrten mit hohen Lasten einen hohen Reifendruck oder eine großvolumige Bereifung, hingegen bei Fahrten auf Pisten oder auf einem Feld einen geringen Reifendruck.
Die Reifendruckregeleinheit 2 umfasst einen Reifendruckregler RG zum Führen eines Reifendruck-Istwerts p_R anhand eines temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts p_SollR(T_R). Dem Reifendruckregler RG ist hierzu eine Steuer- und/oder Reglereinheit 3 zur Bestimmung des temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts p_SollR(T_R) anhand des indirekt ermittelten Reifentemperatur-Istwerts T_R vorgeschaltet.
Im allgemeinen wird der Reifendruck-Istwert p_R lediglich anhand eines Reifendruck-Sollwerts p_SollR geführt. Als Reifendruck-Sollwert p_SollR wird beispielsweise ein Druckbereich mit abnehmenden Solldruck vorgegeben, der einem Streckenbelag B1 bis B_n der zu befahrenden Strecke zugeordnet ist. Beispielsweise kann der Benutzer des Fahrzeugs für eine Fahrt auf einer Straße einen zugehörigen Reifendruck-Sollwert p_SollR(B_n) manuell vorgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann zur Bestimmung des vorgebbaren Reifendruck-Sollwerts p_SollR eine Wertetabelle oder ein funktionaler Zusammenhang herangezogen werden, die bzw. der einem vorgebbaren Einsatzprofil oder Streckenbelag B1 bis B_n zugeordnet ist.
Dieser herkömmliche, insbesondere belagbezogene Reifendruck-Sollwert p_SollR(B_n) wird der Steuer- und/oder Reglereinheit 3 zur Bestimmung des temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts p_SollR(T_R) zugeführt. Gegenüber der Messung der Reifentemperatur mittels Temperatursensoren wird beim vorliegenden Verfahren der Steuer- und/oder Reglereinheit 3 zur indirekten Ermittlung des Reifentemperatur-Istwerts T_R der Reifendruck-Istwert p_R zugeführt. Dazu umfasst die Steuer- und/oder Reglereinheit 3 das Temperaturüberwachungsmodul TM.
Die Reifentemperatur wird mittels des Temperaturüberwachungsmoduls TM unter Berücksichtigung eines für den Reifen R angenommenen isochoren Systems indirekt anhand des aktuellen Reifendruck-Istwerts p_R bestimmt. Anhand des so ermittelten Reifentemperatur-Istwerts T_R wird anschließend der vorgegebene Reifendruck-Sollwert p_SollR(T_R) angepasst und ein temperaturkompensierter Reifendruck-Sollwert p_SollR(T_R) ermittelt gemäß: pSollR(TR) = f (pSollR(Bn), TR(pR)) [3] mit p_SollR(T_R) = temperaturkompensierter Reifendruck-Sollwert, p_SollR(B_n) = Reifendruck-Sollwert für einen vorgegebenen Streckenbelag, T_R(p_R) = Reifendruck abhängiger Reifentemperatur-Istwert.
Je nach Vorgabe können weitere Parameter Z_n zur Berücksichtung von den Reifendruck beeinflussenden Größen der Steuer- und/oder Reglereinheit 3 zugeführt werden. Beispielsweise werden bzw. wird als Parameter Z_n die Beladung des Fahrzeugs, die Größe, Art und das Profil der Reifen R und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und der Steuer- und/oder Reglereinheit 3 zugeführt. Alternativ oder zusätzlich können diese Größen auch dem Reifendruckregler RG als Parameter Z_m zugeführt werden.
Anschließend wird der temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwert p_SollR(T_R) dem Reifendruckregler RG zur Führung des Reifendruck-Istwerts p_R zugeführt. Hierzu wird dem Reifendruckregler RG auch der Reifendruck-Istwert p_R als Regelgröße zugeführt. Der Reifendruck-Istwert p_R wird mit dem temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwert p_SollR(T_R) verglichen und bei Unterschreiten oder Überschreiten des temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts p_SollR(T_R) korrigiert, indem eine Stellgröße u_R für den Reifendruck-Istwert p_R ermittelt wird. Die Stellgröße u_R wird anschließend einem Stellglied 4, z. B. einer zur Belüftung und/oder Entlüftung einstellbaren Reifenventilanordnung, zugeführt. In Abhängigkeit vom Wert der Stellgröße u_R werden bzw. wird der betreffende Reifen R oder mehrere Reifen R, z. B. die Vorderreifen und/oder die Hinterreifen, be- oder entlüftet. Mittels eines Sensors S zur Messung des Reifendrucks wird der aktuelle Reifendruck-Istwerts p_R erfasst, der dem Reifendruckregler RG als Regelgröße wieder zugeführt wird.
Je nach Vorgabe des Verfahrens wird der temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwert p_SollR(T_R) reifen- oder radbezogen ermittelt. Auch kann der temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwert p_SollR(T_R) zur selektiven und radbezogenen und/oder gemeinsamen Führung des Reifendruck-Istwerts p_R eines bzw. aller Reifen R verwendet werden.
Im Betrieb der Reifendruckregeleinheit 2 wird darüber hinaus der Reifendruck-Istwert p_R erst dann korrigiert, wenn der temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwert p_SollR(T_R) um einen vorgebbaren ersten unteren und/oder oberen Schwellwert p_y unter- bzw. überschritten. Beispielsweise ist als Reifendruck-Sollwert p_SollR ein Wert von 1,5 bar vorgegeben, als Reifendruck-Istwert p_R wird aufgrund einer zurückgelegten Fahrstrecke und Fahrzeit temperaturbedingt ein Wert von 1,8 bar gemessen. Anstelle eines Nachführens des Reifendruck-Istwert p_R auf den vorgegeben Reifendruck-Sollwert p_SollR wird dieser um die Temperaturänderung kompensiert, wie oben näher erläutert. Dies stellt sicher, dass der Reifendruck nur dann geändert wird, wenn auch eine entsprechend hohe Temperaturbelastung vorliegt. Anderenfalls unterbleibt eine Änderung des Reifendrucks. Zudem kann anhand eines vorgebbaren zweiten unteren Schwellwerts des temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwerts p_SollR(T_R) und/oder bei einer einen Schwellwert überschreitenden Änderung des Reifendruck-Istwerts p_R der betreffende Reifen R als defekt identifiziert.
Darüber hinaus kann im Betrieb der Reifendruckregeleinheit 2 zu einem vorgebbaren Zeitpunkt t₀, z. B. bei Stillstand, Fahrtbeginn oder während der Fahrt, eine Rücksetzung bzw. Eichung des Verfahrens erfolgen. Hierzu umfasst beispielsweise die Steuer- und/oder Reglereinheit 3 das Kalibrierungsmodul KM, dessen zugrunde liegende Verfahren nachfolgend näher beschrieben wird: Mittels des Kalibrierungsmoduls KM wird zum Zeitpunkt t₀ der Fahrzustand des Fahrzeugs ermittelt. Falls der Fahrzustand als Stillstand identifiziert wird, werden bzw. wird die Außentemperatur T_A(t₀), die Kühlmitteltemperatur T_K(t₀) des Fahrzeugmotors und/oder eine vorgegebene Stillstandszeit t_S des Fahrzeugs seit der letzten Fahrt bis zum Zeitpunkt t₀ ermittelt. Mit Fahrtbeginn wird dann angenommen, dass der Reifentemperatur-Istwert T_R(t₀) gleich der Außentemperatur T_A(t₀) ist, falls die Kühlmitteltemperatur T_K(t₀) ungefähr der Außentemperatur T_A(t₀) entspricht gemäß Gleichung [1].
Auch kann bei Fahrtbeginn angenommen werden, dass der Reifentemperatur-Istwert T_R(t₀) gleich der Außentemperatur T_A(t₀) ist, falls seit der letzten oder vorangegangenen Fahrt die Stillstandszeit t_S um einen vorgebbaren Wert, z. B. 2 h oder 3 h je nach Jahreszeit, überschritten ist. Steht das Fahrzeug beispielsweise im Sommer erst seit kurzer Zeit kann bei Fahrtbeginn angenommen werden, dass der Reifentemperatur-Istwert T_R(t₀) gleich dem vorangegangenen Reifentemperatur-Istwert T_R(t_0-1) ist, falls die Stillstandszeit t_S zumindest unterschritten ist oder die Außentemperatur T_A(t₀) ungleich der Kühlmitteltemperatur T_K(t₀) ist. Alternativ kann der Reifentemperatur-Istwert T_R(t₀) anhand des aktuell erfassten Reifendruck-Istwert p_R(t₀) unter dem Druck-Temperatur-Zusammenhang, d.h. unter der Annahme eines isochoren Systems für den Reifen R, ermittelt werden.
Nach erfolgter Initialisierung des Verfahrens wird als Ausgangswert für den Reifentemperatur-Istwert T_R(t₀) einer der oben beschriebenen Werte herangezogen. Bei Fahrtbeginn wird dann der aktuelle Reifendruck-Istwert p_R gemessen und zur Bestimmung des aktuellen Reifentemperatur-Istwerts T_R(t_i) verwendet, der wiederum zur Anpassung des Reifendruck-Sollwerts p_SollR verwendet wird. Der so temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwert p_SollR(T_R) wird mit dem aktuellen Reifendruck-Istwert p_R verglichen. Das Ergebnis wird zur Ermittlung der Stellgröße u_R und somit zur Führung der Regelgröße, nämlich des Reifendrucks gemäß Gleichung [2] verwendet.
Vorzugsweise wird der Reifendruck-Istwert p_R für eine fortlaufende Temperaturkompensation in vorgebbaren Zeitintervallen t_i wiederkehrend gemessen und zur Bestimmung der Reifentemperatur herangezogen.

Claims

Verfahren zur Temperaturüberwachung eines Reifens, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktueller Reifentemperatur-Istwert (T_R) anhand eines aktuell erfassten Reifendruck-Istwerts (p_R) unter Berücksichtigung eines für den Reifen (R) angenommenen isochoren Systems ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung ein Reifentemperatur-Istwert (T_R) eines kalten Reifens (R) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifentemperatur-Istwert (T_R) des kalten Reifens (R) anhand von mindestens einem Betriebsparameter, wie Außentemperatur, Kühlmitteltemperatur des Fahrzeugmotors und/oder Stillstandszeit des Fahrzeugs seit der letzten Fahrt, ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Reifentemperatur-Istwert (T_R) des kalten Reifens (R) ein vorangegangener Reifentemperatur-Istwert (T_R(t_0-1)), insbesondere ein seit der letzten Fahrt gespeicherter Reifentemperatur-Istwert verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – zum Zeitpunkt t₀ der Fahrzustand des Fahrzeugs ermittelt wird, und – falls der Fahrzustand als Stillstand identifiziert wird, – die Außentemperatur (T_A(t₀)), die Kühlmitteltemperatur (T_K(t₀)) des Fahrzeugmotors und/oder die Stillstandszeit (t_S) des Fahrzeugs seit der letzten Fahrt ermittelt werden bzw. wird, wobei – bei Fahrtbeginn die Reifentemperatur-Istwert (T_R(t₀)) gleich der Außentemperatur (T_A(t₀)) ist, falls die Kühlmitteltemperatur (T_K(t₀)) ungefähr der Außentemperatur (T_A(t₀)) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – zum Zeitpunkt t₀ der Fahrzustand des Fahrzeugs ermittelt wird, und – falls der Fahrzustand als Stillstand identifiziert wird, – die Außentemperatur (T_A(t₀)), die Kühlmitteltemperatur (T_K(t₀)) des Fahrzeugmotors und/oder die Stillstandszeit (t_S) des Fahrzeugs seit der letzten Fahrt ermittelt werden bzw. wird, wobei – bei Fahrtbeginn der Reifentemperatur-Istwert (T_R(t₀)) gleich der Außentemperatur (T_A(t₀)) ist, falls seit der letzten oder vorangegangenen Fahrt die Stillstandszeit (t_S) um einen vorgebbaren Wert überschritten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – zum Zeitpunkt t₀ der Fahrzustand des Fahrzeugs ermittelt wird, und – falls der Fahrzustand als Stillstand identifiziert wird, – die Außentemperatur (T_A(t₀)), die Kühlmitteltemperatur (T_K(t₀)) des Fahrzeugmotors und/oder die Stillstandszeit (t_S) des Fahrzeugs seit der letzten Fahrt ermittelt werden bzw. wird, wobei – bei Fahrtbeginn der Reifentemperatur-Istwert (T_R(t₀)) gleich dem vorangegangenen Reifentemperatur-Istwert (T_R(t_0-1)) ist, falls die Stillstandszeit (t_S) zumindest unterschritten ist oder die Außentemperatur (T_A(t₀)) ungleich der Kühlmitteltemperatur (T_K(t₀)) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – bei Fahrtbeginn der aktuelle Reifendruck-Istwert (p_R(t₀)) gemessen und mit einem anhand des ermittelten Reifentemperatur-Istwerts (T_R(t₀)), temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwert (p_SollR(T_R)) verglichen wird und falls der Reifendruck-Istwert (p_R(t₀)) ungleich dem temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwert (p_SollR(T_R)) ± p_y) ist, der Reifendruck-Istwert (p_R) derart eingestellt wird, dass der Reifendruck-Istwert (p_R) gleich dem temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwert (p_SollR(T_R) ± p_y) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – falls der Fahrzustand als Fahrt ermittelt wird, in vorgebbaren Zeitintervallen (t_i) wiederkehrend der Reifendruck-Istwert (p_R(t_i)) gemessen und mit dem temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwert (p_SollR(T_R)) verglichen wird, und – falls der Reifendruck-Istwert (p_R(t_i)) ungleich dem vorangegangenen Reifendruck-Istwert (p_R(t_i-1)) ist, der Reifentemperatur-Istwert (T_R(p_R)) ermittelt wird, – anhand dessen der temperaturkompensierter Reifendruck-Sollwert (p_SollR(T_R(t_i))) angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Steuerung und/oder Regelung des Reifendrucks eines Reifens (R), bei dem bei Über- oder Unterschreiten eines vorgebbaren Reifendruck-Sollwertes (p_SollR) durch einen momentanen Reifendruck-Istwert (p_R) dieser korrigiert wird, indem der Reifendruck-Istwert (p_R) erfasst und anhand des erfassten Reifendruck-Istwertes (p_R) der Reifentemperatur-Istwert (T_R) ermittelt wird, anhand dessen der vorgegebene Reifendruck-Sollwert (p_SollR) angepasst und als temperaturkompensierter Reifendruck-Sollwert (p_SollR(T_R)) zur Führung des Reifendruck-Istwerts (p_R) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifendruck-Istwert (p_R) mit dem temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwert (p_SollR(T_R)) verglichen und bei Unterschreiten oder Überschreiten des temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts (p_SollR(T_R)) durch den Reifendruck-Istwert (p_R) korrigiert wird und eine Stellgröße (u_R) für den Reifendruck-Istwert (p_R) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifendruck-Istwert (p_R) erst dann korrigiert wird, wenn der temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwert (p_SollR(T_R)) um einen vorgebbaren ersten unteren und/oder oberen Schwellwert unter- bzw. überschritten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten eines vorgebbaren zweiten unteren Schwellwerts des temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts (p_SollR(T_R)) und/oder bei einer einen Schwellwert überschreitenden Änderung des Reifendruck-Istwerts (p_R) der betreffende Reifen (R) als defekt identifiziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des vorgebbaren Reifendruck-Sollwerts (p_SollR) eine Wertetabelle oder ein funktionaler Zusammenhang herangezogen wird, die bzw. der einem vorgebbaren Einsatzprofil zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwert (p_SollR(T_R)) radbezogen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturkompensierte Reifendruck-Sollwert (p_SollR(T_R)) zur selektiven und radbezogenen und/oder gemeinsamen Führung des Reifendruck-Istwerts (p_R) eines bzw. aller Reifen (R) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Parameter, wie Beladung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Einsatzprofil des Fahrzeugs, Reifenart, Reifengröße, bei der Führung des Reifendruck-Istwerts (p_R) berücksichtigt werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kalibrierungsmodul (KM) und ein Temperaturüberwachungsmodul (TM) zur Ermittlung eines aktuellen Reifentemperatur-Istwerts (T_R) anhand eines aktuell erfassten Reifendruck-Istwerts (p_R) unter Berücksichtigung eines für den Reifen (R) angenommenen isochoren Systems vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reifendruckregeleinheit (2) mit einem Reifendruckregler (RG) vorgesehen ist, dem ein temperaturkompensierter Reifendruck-Sollwert (p_SollR(T_R)) zum Führen des Reifendruck-Istwerts (p_R) eines oder mehrerer Reifen (R) zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierungsmodul (KM) und das Temperaturüberwachungsmodul (TM) Komponenten der Reifendruckregeleinheit (2) bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reifendruckregler (RG) eine Steuer- und/oder Reglereinheit (3) zur Bestimmung des temperaturkompensierten Reifendruck-Sollwerts (p_SollR(T_R)) anhand eines vorgebbaren Reifendruck-Sollwerts (p_SollR) und des Reifendruck-Istwerts (p_R) eines oder mehrerer Reifen (R) vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 21 dadurch gekennzeichnet, dass der Steuer- und/oder Reglereinheit (3) der Reifendruck-Istwert (p_R) zuführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reifendruckregler (RG) weitere Parameter, wie Beladung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Einsatzprofil des Fahrzeugs, Reifenart, Reifengröße, als Steuergrößen zuführbar sind.