DE102014008500A1

DE102014008500A1 - Reifenklassifizierung

Info

Publication number: DE102014008500A1
Application number: DE102014008500.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Svantesson; Rickard Karlsson; Anders Svensson; Martin Lindfors
Original assignee: Nira Dynamics AB
Current assignee: Nira Dynamics AB
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2015-12-17
Also published as: US20160202147A1; CN105473409B; JP6244027B2; EP2955078A1; BR112016003452A2; KR101797939B1; EP2955078B1; WO2015188929A1; BR112016003452B1; ES2838123T3; CN105473409A; KR20160039636A; JP2016537259A

Abstract

Ein System und ein Verfahren zum Bestimmen einer Reifenklasse eines an einem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifens basierend auf wenigstens einem Sensorsignal, das von im Fahrzeug enthaltenen Sensoren empfangen wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein die Bestimmung einer Reifenklasse eines an einem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifens und beispielsweise Systeme, Verfahren und Computerprogrammprodukte zur Bestimmung eines an einem Fahrzeug montierten Reifentyps.
HINTERGRUND
Moderne Kraftwagen umfassen elektronische Steuersysteme oder Fahrzeughandhabungssysteme, wie ein Antriebsschlupfregelsystem (TCS/Traction Control System), eine Fahrdynamikregelung (ESP/Electronic Stability Program), ein aktives Aufhängungssystem oder ein Antiblockiersystem (ABS). Neben diesen aktiven Steuersystemen gibt es auch Kraftfahrersicherheitsinformationssysteme, wie etwa Straßenreibungsanzeigen und sensorfreie Reifendruckkontrollsysteme, z. B. ein indirektes Reifendruckkontrollsystem (iTPMS/indirect Tire Pressure Monitoring System), die dem Fahrer Informationen über den Fahrzustand präsentieren.
All die vorstehend erwähnten Systeme profitieren von der Kenntnis eines großen Satzes geschätzter oder gemessener Fahrzeugeigenschaftsparameter, wie etwa Reifenluftdruck, Reifenlängssteifigkeit, Umgebungstemperatur, Reifentemperatur, Radresonanzfrequenz, mitgeführte Fahrzeuglast, Reifenradiusänderung während Kurvenfahrten und drehzahlabhängige Radvibration.
ZUSAMMENFASSUNG
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Datenbasis, auf der Steuersysteme, Handhabungssysteme und Fahrerinformationssysteme eines Fahrzeugs arbeiten, und somit die Leistung solcher Systeme, insbesondere die Leistung von Fahrzeughandhabungssteuersystemen, wie etwa einer Reifendruckanzeige (TPI/Tire Pressure Indicator), eines Antriebsschlupfregelsystems (TCS), einer Fahrdynamikregelung (ESP), eines aktiven Aufhängungssystems oder eines Antiblockiersystems (ABS), zu verbessern.
Zur Erreichung dieses Ziels stellt die vorliegende Erfindung Verfahren, Systeme und Computerprogrammprodukte zum Bestimmen einer Reifenklasse eines an einem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifens bereit, die in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind. Bevorzugte Ausführungsformen derselben sind in den abhängigen Ansprüchen sowie in der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
Die vorliegende Erfindung betrifft Techniken zum Schätzen der Reifenklasse, die Signale verwenden, die von Sensoren, z. B. Raddrehzahlsensoren oder Radbeschleunigungssensoren, erhalten werden. Beispielsweise die Verwendung der Signale von Raddrehzahlsensoren von ABS-Systemen und/oder vom internen Datenbus des Fahrzeugs, wie etwa einem FlexRay/CAN-Bus, stellt einen kostengünstigen Weg dar, eine Reifenklassifizierungsbestimmung durchzuführen, da diese ABS-Systeme zur Standardausstattung der Mehrheit der heute verkauften Personen- und Lastkraftwagen gehören.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die anhängigen Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigt:
1 schematisch ein Fahrzeug, das Sensoren und einen Prozessor oder eine Auswerteeinrichtung 102 umfasst,
2 schematisch eine schematische Darstellung eines Raddrehzahlsensors;
3 schematisch beispielhafte Ergebnisse, die auf einem vordefinierten Verhältnis basieren, das von dem Prozessor oder der Auswerteeinrichtung verwendet wird, um eine Reifenklasse eines an einem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifens zu bestimmen;
4 schematisch beispielhafte Ergebnisse, die auf einem vordefinierten Verhältnis basieren, das eine hergeleitete Funktion oder ein Fahrzeugeigenschaftsparameterwertschätzverhältnis und eine oder mehrere Entscheidungsgrenzen umfasst;
5 schematisch eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Bestimmen einer Reifenklasse eines an einem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifens;
6 beispielhafte Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte für eine geschätzte inverse Reifenlängssteifigkeit und Umgebungstemperatur;
7 eine beispielhafte Ausführungsform eines vordefinierten Verhältnisses, das auf geschätzte Fahrzeugeigenschaftsparameter eines Mittelklassewagens angewandt wird;
8A und 8B beispielhafte Ergebnisse von Felgengrößenbestimmungen/-schätzungen;
9 beispielhafte Ergebnisse von Reifendruckvibrationsempfindlichkeitsbestimmungen/-schätzungen.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung zur Bestimmung der Reifenklasse oder Reifeneigenschaften eines an einem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifens basiert allgemein auf einem Satz geschätzter Fahrzeugeigenschaftsparameter, die von Sensorsignalen, wie etwa Raddrehzahlsensorsignalen und/oder Radbeschleunigungssensorsignalen, von am Fahrzeug montierten oder darin enthaltenen Sensoren abgeleitet werden. Die geschätzten Fahrzeugeigenschaftsparameter werden durch eine Steuerelektronik oder einen Prozessor oder eine Auswerteeinrichtung 102, die/der im Fahrzeug enthalten ist, abgeleitet.
Die abgeleiteten geschätzten Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte können von dem Prozessor oder der Auswerteeinrichtung 102 z. B. durch Abrufen derselben aus einem Speicher, der kommunikationsfähig mit dem Prozessor oder der Auswerteeinrichtung 102 verbunden ist, oder von einem internen Datenbus des Fahrzeugs erhalten werden, der kommunikationsfähig mit dem Prozessor oder der Auswerteeinrichtung 102 und den Sensoren verbunden ist. Ein Fahrsensordatenbus kann eine Auswahl von Fahrzeugnetzwerkkommunikationsprotokollen unterstützen, wie etwa FlexRay, Controller Area Network (CAN) und Time-Triggered Protocol (TTP), was für einen Fachmann verständlich sein dürfte.
Sensoren zum Generieren von Sensorsignalen, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen eine Auswahl bestehend aus beispielsweise einem Raddrehzahlsensor, einem Radbeschleunigungssensor, einem 3D-Fahrzeugpositionssensor, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einem Radbeschleunigungssensor, einem Rad-/Reifendrucksensor, einem Fahrzeuggierratensensor, einem Motordrehmomentsensor, einem Radachsendrehmomentsensor, einem Aufhängungssensor (aufhängungsbezogenen Sensor), einem Radtemperatursensor und/oder einem Umgebungstemperatursensor. Geeignete Sensortypen umfassen beispielsweise Ultraschallsensoren, Mikrophone, Lasersensoren, Achshöhensensoren, beliebige andere analoge Abstandssensoren, Geophone, die Verschiebungen in Spannung umwandeln, oder z. B. Reifeninnendruck-/Beschleunigungssensoren.
Sensordaten, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen eine Auswahl bestehend aus beispielsweise Sensordaten, die eine individuelle Reifenlängssteifigkeit für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die eine inverse individuelle Reifenlängssteifigkeit für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die eine Umgebungstemperatur angeben, Sensordaten, die eine individuelle Reifentemperatur für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die einen individuellen Rad-/Reifendruck für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die einen Aufhängungsdruck und/oder eine Kraft angeben, der/die auf zumindest einen Reifen des wenigstens einen Reifens wirkt, z. B. aufgrund der Last des Fahrzeugs, Sensordaten, die eine individuelle Radradiusänderung für wenigstens ein Rad, z. B. während Kurvenfahrten, angeben, Sensordaten, die eine individuelle Radvibration für wenigstens ein Rad, z. B. bei unterschiedlichen gefahrenen Fahrzeuggeschwindigkeiten, angeben, Sensordaten, die individuelle Raddrehzahlen für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die eine individuelle Radbeschleunigung für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die Aufhängungshöheninformationen bezogen auf wenigstens einen Reifen angeben, Sensordaten, die eine auf wenigstens einen Reifen wirkende Aufhängungssteifigkeit angeben, Sensordaten, die aktuelle und/oder zukünftige Steuermaßnahmen bezüglich der Erstreckung und/oder Höhe von auf wenigstens einen Reifen wirkenden Aufhängungseinrichtungen angeben, Sensordaten, die Auskunft über den Betrieb eines halbaktiven oder aktiven Aufhängungssteuersystems des Fahrzeugs geben, Sensordaten, die eine Seitenbeschleunigung und/oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs angeben (z. B. einschließlich einer x-, y- und/oder z-Position; Roll- und/oder Nickinformationen des Fahrzeugs, die z. B. von einer so genannten dreidimensionalen Trägheitsmesseinrichtung, 3DIMU (3D Intertial Measurement Unit) erhalten werden), Sensordaten, die eine Gierrate des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die einen Lenkradwinkel eines Lenkrads des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die eine Positionierung, Ausrichtung und/oder Emissionsrichtung wenigstens eines Scheinwerfers des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die einen Fahrzustand des Fahrzeugs, insbesondere einen Bremszustand, angeben, Sensordaten, die angeben, dass ein Bremssystem des Fahrzeugs in Betrieb ist (z. B. ein Bremse-aktiv-Kennzeichen), Sensordaten, die den Bremsdruck angeben, Sensordaten, die angeben, dass wenigstens eine aktive Steuereinrichtung des Fahrzeugs aktiv ist, Sensordaten, die ein Motordrehmoment eines Motors des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die ein auf den wenigstens einen Reifen wirkendes Drehmoment angeben, Sensordaten, die einen auf den wenigstens einen Reifen bezogenen Radschlupf angeben, Sensordaten, die eine Traktionskraft wenigstens eines Rades angeben, Sensordaten, die eine Motordrehzahl eines Motors des Fahrzeugs angeben, und/oder Sensordaten, die angeben, dass eine Gangschaltung des Fahrzeugs stattfindet.
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 101 in Form eines Kraftwagens mit vier Rädern 103 mit montierten Reifen. Das Fahrzeug umfasst die Sensoren 100 und 140, die dafür konfiguriert sind, Messungen durchzuführen und Messdaten oder Sensordaten als Sensorsignale an einen Prozessor oder eine Auswerteeinrichtung 102 zu senden.
Der Prozessor oder die Auswerteeinrichtung 102 ist ferner dafür konfiguriert, einen Satz Fahrzeugeigenschaftsparameter basierend auf wenigstens einem der Sensorsignale zu schätzen oder zu erhalten und eine Reifenklasse basierend auf den geschätzten Fahrzeugeigenschaftsparametern und wenigstens einem vordefinierten Verhältnis zu bestimmen.
Das Fahrzeug umfasst ferner einen internen Datenbus, der kommunikationsfähig zumindest mit den Sensoren 100 und 140 und dem Prozessor oder der Auswerteeinrichtung 102 verbunden und dafür konfiguriert ist, Daten an und von Einrichtungen zu übertragen, die kommunikationsfähig mit dem internen Datenbus verbunden sind. Der Fahrsensordatenbus kann wenigstens eines einer Auswahl Fahrzeugnetzwerkkommunikationsprotokolle unterstützen, die FlexRay, Controller Area Network (CAN) und Time-Triggered Protocol (TTP) umfasst.
Das Fahrzeug kann ein beliebiges Fahrzeug mit Rädern sein, wie etwa Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Transporter, Motorräder, etc., bei denen wenigstens ein Rad mit dem Boden in Kontakt steht. Die zum Erhalten der Sensorsignale verwendeten Sensoren können einen beliebigen Sensortyp umfassen, der auf eine Bewegung eines Rades/Reifens anspricht, die eine Reifenklasse angibt. Wie vorstehend erwähnt, können die Sensoren beliebige gebräuchliche Raddrehzahlsensoren und/oder Radbeschleunigungssensoren sein. Bevorzugt werden bei einer Ausführungsform die Raddrehzahlsensoren eines Antiblockiersystems (ABS) verwendet, da solche ABS-Sensoren heutzutage bereits in allen Fahrzeugen montiert sind. Raddrehzahlsensoren sind Fachleuten auf dem Gebiet wohlbekannt.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Raddrehzahlsensors 100, der ein Zahnrad 210 mit z. B., wie in diesem Fall, sieben identischen Zähnen umfasst. Eine Sensorkomponente 220 ist so gelegen bzw. angeordnet, dass immer dann ein Sensorsignal generiert wird, wenn ein Zahn (Radzahn) des Zahnrades den Sensor passiert. Der Sensor 100 kann ein optischer Sensor, ein magnetischer Sensor (z. B. ein HALL-Sensor) oder ein beliebiger anderer denkbarer Sensortyp sein. Der Sensor erzeugt elektrische Signale, die durch Drähte oder Funkübertragung zur weiteren Verarbeitung dem Prozessor oder der Auswerteeinrichtung 102 zugeführt werden. Bei dem Beispiel gemäß 2 gibt es insgesamt sieben Sensorsignale, die während einer kompletten Umdrehung des Zahnrades generiert werden.
In Hinblick auf die Radbeschleunigung kann ein oder mehrere beliebige Sensoren verwendet werden, der/die dazu in der Lage ist/sind, die Beschleunigung eines Rades zu bestimmen.
Das vorstehend erwähnte vordefinierte Verhältnis kann eine oder mehrere Entscheidungsgrenzen, wie etwa Schwellenwerte, umfassen.
3 zeigt ein solches vordefiniertes Verhältnis, das von dem Prozessor oder der Auswerteeinrichtung 102 dazu verwendet wird, eine Reifenklasse eines an einem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifens zu bestimmen. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Prozessor oder die Auswerteeinrichtung 102 eine Reifenklasse durch Auswerten eines vordefinierten Verhältnisses bestimmen, das Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte 311, 312, 313 mit vordefinierten Fahrzeugeigenschaftsparameterwertschwellenwerten 320, 330 vergleicht. Die Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte 311, 312, 313 können beispielsweise die Reifenlängssteifigkeit (oder eine Schätzung derselben) des Rades und/oder die Umgebungstemperatur angeben. Bei einem die Reifenlängssteifigkeit betreffenden Fahrzeugeigenschaftsparameterwert ist es bevorzugt, einen Fahrzeugeigenschaftsparameterwert zu verwenden, der die inverse Reifenlängssteifigkeit oder eine Schätzung derselben angibt.
Beispielsweise nur durch Verwendung von Fahrzeugeigenschaftsparameterwerten, die die geschätzte inverse Reifenlängssteifigkeit und die Temperatur angeben, ist es möglich zu bestimmen, ob es sich bei einem Reifen um einen Sommer- oder Winterreifen handelt. Die inverse Reifenlängssteifigkeit kann beispielsweise durch ein lineares Regressionsmodell und eine Mittelwertbildung (z. B. zum Bestimmen eines Mittelwerts) über eine längere Fahrzeit geschätzt werden. Das Ergebnis kann ferner mit verschiedenen Faktoren, z. B. Temperatur, gewichtet werden.
Wie in 3 gezeigt, wird für Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte unterhalb eines ersten Schwellenwerts 330 eine Reifenklasse ”Winterreifen”, für Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte gleich oder oberhalb eines ersten Schwellenwerts 330 und unterhalb eines zweiten Schwellenwerts 320 eine Reifenklasse ”Ganzjahr” und für Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte gleich oder oberhalb eines zweiten Schwellenwerts 320 eine Reifenklasse ”Sommer” bestimmt.
Darüber hinaus oder alternativ dazu, können Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte unter Verwendung eines vordefinierten Fahrzeugeigenschaftsparameterwertschätzverhältnisses geschätzt werden. Ein Fahrzeugeigenschaftsparameterwertschätzverhältnis kann durch überwachtes Lernen basierend auf einem Trainingsdatensatz erhalten werden, wobei der Trainingsdatensatz vordefinierte Sensordaten und vordefinierte Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte umfasst, was für einen Fachmann verständlich sein dürfte.
Dies ist durch 4 veranschaulicht, die ein vordefiniertes Verhältnis 400 zeigt, das eine hergeleitete Funktion oder ein Fahrzeugeigenschaftsparameterwertschätzverhältnis und eine oder mehrere Entscheidungsgrenzen umfasst, wobei das Fahrzeugeigenschaftsparameterwertschätzverhältnis und die Entscheidungsgrenzen basierend auf den Trainingsdatensätzen 410 und 420 bestimmt werden. Für die Trainingsdatensätze sind die Sensordaten, die geschätzten Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte und die Reifenklasse bekannt und ein Verfahren, das als überwachtes Lernen bekannt ist, kann basierend auf dem Trainingsdatensatz angewandt werden, wobei der Trainingsdatensatz vordefinierte Sensorsignaldaten und vordefinierte Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte umfasst.
Wenn ein Fahrzeug von einem Benutzer betrieben wird, werden Informationen oder Daten, die die Reifenklasse eines an einem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifens betreffen, von Sensoren, die sich im Fahrzeug befinden, z. B. am Rad, von dem Prozessor oder der Auswerteeinrichtung 102 als Sensorsignale empfangen. Basierend auf den empfangenen Sensorsignalen schätzt der Prozessor oder die Auswerteeinrichtung 102 einen Satz Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte, die in einem Speicher gehalten oder in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert werden können. Der Prozessor oder die Auswerteeinrichtung 102 kann dann eine Reifenklasse eines an einem Rad des Fahrzeugs montierten Reifens basierend auf dem geschätzten Satz Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte und einem vordefinierten Verhältnis bestimmen.
5 zeigt ein Flussdiagramm einer oder mehrerer Ausführungsformen eines Verfahrens zum Bestimmen einer Reifenklasse eines an einem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifens, wobei das Verfahren umfasst:
Schritt 510: Erhalten eines Satzes geschätzter Fahrzeugeigenschaftsparameter, wobei die Fahrzeugeigenschaftsparameter basierend zumindest auf Sensorsignalen geschätzt werden, die von im Fahrzeug enthaltenen Sensoren empfangen werden.
Schritt 520: Bestimmen einer Reifenklasse basierend auf dem Satz geschätzter Fahrzeugeigenschaftsparameter und einem vordefinierten Verhältnis.
Bei einem nicht einschränkenden Beispiel wird ein Satz Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte erhalten, der eine geschätzte inverse Reifenlängssteifigkeit und eine Temperatur umfasst. Als Temperatur kann die Umgebungstemperatur, die Reifentemperatur oder eine Kombination der Umgebungstemperatur und der Reifentemperatur verwendet werden. Zum Erhalten der Umgebungstemperatur kann ein entsprechender bereits im Fahrzeug installierter Temperatursensor verwendet werden. Die Umgebungstemperatur als solche kann verwendet werden oder die Umgebungstemperatur kann zum Schätzen der Temperatur des Reifens verwendet werden, wobei dann die Reifentemperatur für die Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte verwendet wird. Die tatsächliche Reifentemperatur kann sich von der Umgebungstemperatur unterscheiden, beispielsweise bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten (z. B. auf Rennstrecken, deutschen Autobahnen) und/oder auf einer ziemlich warmen oder kalten Oberfläche, auf der sich das Fahrzeug bewegt. Daher ist es bevorzugt, die Reifentemperatur zu verwenden. Des Weiteren ist es vorgesehen, einen Temperaturwert zu verwenden, der sich aus einer Kombination/Fusion der Reifen- und Umgebungstemperatur (z. B. durch Gewichtung) ergibt. Im Folgenden gibt der Begriff Temperatur die Umgebungstemperatur, die Reifentemperatur oder eine Kombination/Fusion der Reifen- und Umgebungstemperatur an.
Eine Reifenklasse wird durch Vergleichen des Satzes geschätzter Fahrzeugeigenschaftsparameter mit einem vordefinierten Verhältnis bestimmt, das vordefinierte Entscheidungsgrenzen, wie etwa Schwellenwerte, umfasst. Beispielsweise werden ein inverser Reifenlängssteifigkeitswert oberhalb eines ersten Schwellenwerts und ein Temperaturwert oberhalb eines zweiten Schwellenwerts als [sic] Winterreifen (Anmerkungen des Übersetzers: Hier müsste es ”Sommerreifen” heißen) bestimmt. Ein inverser Reifenlängssteifigkeitswert unterhalb eines ersten Schwellenwerts und ein Temperaturwert unterhalb eines zweiten Schwellenwerts werden als Winterreifen bestimmt. Dies ist in 6 dargestellt, die beispielhafte Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte für eine geschätzte inverse Reifenlängssteifigkeit und Umgebungstemperatur zeigt. In 6 zeigt die schräge gestrichelte Linie eine Grenze an, wobei Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte mit einer geschätzten inversen Reifenlängssteifigkeit und einer Temperatur links der Grenze Sommerreifen angeben und Fahrzeugeigenschaftsparameterwerte mit einer geschätzten inversen Reifenlängssteifigkeit und einer Temperatur rechts der Grenze Winterreifen angeben.
Da Reifen wichtige Komponenten von Straßenfahrzeugen sind, die die Handhabung, Beschleunigung und Entschleunigung/Abbremsung einschränken, stellen sie auch eine wichtige Eingabe in aktive Fahrzeughandhabungssysteme zur Verbesserung der Leistung dar. Beispielsweise kann das Verhalten eines Fahrzeugs variieren, wenn es mit Sommerreifen, Winterreifen, Cup-Reifen, kleinen Felgen, großen Felgen, neuen Reifen oder abgenutzten Reifen betrieben wird. Sogar ein Fahrzeug, das mit denselben Reifen auf einer Piste fährt, beginnt sich anders zu verhalten, wenn sich die Reifen abnutzen, wobei sich das aktive Fahrzeughandhabungssystem Idealerweise an dieses veränderte Verhalten anpassen und dieses kompensieren muss. Zu diesem Zweck umfasst das Verfahren ferner den optionalen Schritt:
Schritt 530: Steuern einer Auswahl bestehend aus beispielsweise einem Antriebsschlupfregelsystem, einem Fahrdynamikregelsystem, einem aktiven Aufhängungssystem, einem Antiblockiersystem und/oder einem Reifendruckkontrollsystem, das/die im Fahrzeug enthalten ist/sind, basierend auf einer bestimmten Reifenklasse.
Ein Satz Fahrzeugeigenschaftsparameter kann eine Auswahl bestehend aus beispielsweise Reifenluftdruck, (inverser und/oder geschätzter) Reifenlängssteifigkeit, Umgebungstemperatur, Reifentemperatur, Radresonanzfrequenz, mitgeführter Fahrzeuglast, Reifenradiusänderung während Kurvenfahrten und/oder drehzahlabhängiger Radvibration umfassen.
Bei einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Reifenklasse Daten umfassen, die einen Reifentyp, wie etwa Sommerreifen, Ganzjahresreifen, Winterreifen oder Cup-Reifen, angeben oder repräsentieren.
Bei einem nicht einschränkenden Beispiel kann im Falle eines geschätzten Reifenlängssteifigkeitswerts oberhalb eines vordefinierten Schwellenwerts eine einen Reifentyp (z. B. einen Cup-Reifen) repräsentierende Reifenklasse bestimmt werden.
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Reifenklasse Daten umfassen, die eine Radfelgengröße angeben oder repräsentieren, wie etwa Felgen mit 12 Zoll (30,48 cm) bis 26 Zoll (66,04 cm).
Bei einem nicht einschränkenden Beispiel kann im Falle eines geschätzten Reifenlängssteifigkeitswerts oberhalb eines vordefinierten ersten Schwellenwerts und unterhalb eines zweiten vordefinierten Schwellenwerts eine Felgengröße in Zoll (z. B. 21 Zoll (53,34 cm)) bestimmt werden.
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Reifenklasse Daten umfassen, die eine Reifendruckvibrationsempfindlichkeit angeben.
Bei einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein geschätzter Reifendruckwert basierend auf dem Reifendruckvibrationsempfindlichkeitswert kompensiert werden, um eine verbesserte Schätzung des Reifendrucks zu erreichen.
Bei einem nicht einschränkenden Beispiel können die Sensorsignale Raddrehzahlsignale von an den Rädern befindlichen Drehzahlsensoren sein, die das zeitabhängige Verhalten der Raddrehzahlen des Fahrzeugs angeben.
Bei einem nicht einschränkenden Beispiel können die Sensorsignale von an den Rädern des Fahrzeugs befindlichen Beschleunigungssensoren erhalten werden, die das zeitabhängige Verhalten der Radbeschleunigungen des Fahrzeugs angeben.
Bei einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Satz Fahrzeugeigenschaftsparameter von einem Fahrsensordatenbus erhalten werden, wobei der Fahrsensordatenbus eine Auswahl von Fahrzeugnetzwerkkommunikationsprotokollen unterstützt, wie etwa FlexRay, Controller Area Network (CAN) und Time-Triggered Protocol (TTP).
Bei beispielhaften Ausführungsformen umfasst die Reifenklasse einen Reifentyp repräsentierende Daten. Ein Reifentyp kann ein Sommerreifen, ein Winterreifen, ein Cup-Reifen oder ein Ganzjahresreifen sein. Diese unterschiedlichen Reifentypen unterscheiden sich im Hinblick auf Handhabung, Komfort und Geräusch voneinander.
Zur effizienten Unterscheidung dieser Reifentypen wurde ein Klassifizierungsansatz angewandt.
Zu diesem Zweck wurden mehrere unterschiedliche Fahrzeugeigenschaftsparameter untersucht, beispielsweise (inverse) Reifenlängssteifigkeit, Temperatur, Radresonanzfrequenz, geschätzte Last, Radradiusänderung während Kurvenfahrten, Radvibrationsverhalten während unterschiedlicher Geschwindigkeiten und direkt gemessener Reifendruck.
Die Traktionskraft steht mit dem Längsschlupf in Beziehung. Bei einem idealisierten Verhältnis steigt die Traktionskraft linear zum Schlupf, nähert sich dann einem Spitzenwert und fällt auf einen statischen Wert, wenn der Schlupf groß ist. Bei normalem Fahren ist eine lineare Approximation von ungefähr 0 angemessen. Der Schlupf steigt selten auf einen größeren Wert und, wenn er es tut, kann der Schätzalgorithmus einfach abgestellt werden.
Das linearisierte Model kann wie folgt geschrieben werden: μ = k_ss (1) wobei μ die normalisierte Traktionskraft, s der Schlupf und k_s die Schlupfneigung oder die Reifenlängssteifigkeit ist.
Genauer gesagt,
ist das Verhältnis der durch die Fahrlinie des Rades erzeugten Traktionskraft und der auf das Rad ausgeübten normalen Kraft. Der Schlupf wird definiert als
wobei ω die Raddrehzahl, R der (nominale) Reifenrollradius und v die Längsgeschwindigkeit ist. Es wird darauf hingewiesen, dass dieses Modell vorsieht, dass der Radschlupf gering ist und das Fahrzeug nicht in einer zu scharfen Kurve fährt.
Beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb kann die Geschwindigkeit v durch Betrachten der Hinterraddrehzahl geschätzt werden. Dann beträgt die Traktionskraft μ des Hinterrads 0. Es kann jedoch eine Diskrepanz zwischen dem Vorder- und Hinterradrollradius vorhanden sein, die einen Versatz δ erzeugt. Daraus ergibt sich: μ = k_s(s – δ) (2) nun müssen sowohl k_s als auch δ geschätzt werden. Dies kann wie folgt umformuliert werden:
Davon ausgehend ist eine Schätzung mit einfachen Methoden, wie etwa lineare Regression kleinster Quadrate, möglich. Im Folgenden wird 1/k_s zur Sommer- oder Winterreifenklassifizierung oder Bestimmung einer Reifenklasse verwendet.
Wie bereits erwähnt, waren zwei maßgebliche Variablen die geschätzte inverse Reifenlängssteifigkeit und die Temperatur. Mit nur diesen beiden Variablen ist es möglich, ziemlich genau zu bestimmen, ob es sich bei einem Reifen um einen Sommer- oder Winterreifen handelt.
Ein Mittelwert der inversen Längssteifigkeit wird über einen längeren Zeitraum berechnet. In 7 sind beispielhafte Ergebnisse gezeigt.
Bei beispielhaften Ausführungsformen kann eine Reifenklasse für eine Reifenabnutzung repräsentative Daten umfassen. Fahrzeugreifen nutzen sich nach einem gewissen Fahrumfang ab. Dies ist ein normales Verhalten. Unter bestimmten Bedingungen jedoch können sich Reifen schneller als gewöhnlich abnutzen, beispielsweise wenn ein Winterreifen bei einer warmen Umgebungstemperatur, z. B. von mehr als 15°C, gefahren wird. Die basierend auf Fahrzeugeigenschaftsparametern bestimmte Reifenklasse kann dazu verwendet werden, die Abnutzung von Reifen zu ermitteln, und, wenn die Umgebungstemperatur hoch ist, kann die Reifenabnutzung in Fahrzeugsteuer- und -informationssystemen, wie etwa iTPMS-Systemen, berücksichtigt werden.
Bei beispielhaften Ausführungsformen kann eine Reifenklasse für eine Felgengröße repräsentative Daten umfassen. Die Felgengröße kann zum Beispiel durch Regression beispielsweise mit dem Stützvektorregressor bestimmt (oder wenigstens geschätzt) werden. Zur Felgengrößenbestimmung ist es vorgesehen, einen oder mehrere Fahrzeugeigenschaftsparameter zu verwenden, die eine Signalspektrumenergie von ungefähr 15 Hz (z. B. 10–15 Hz) und ungefähr 45 Hz (z. B. 30–60 Hz) sowie die geschätzte Vibrationsfrequenz für ein Rad angeben, dessen Felgengröße gewünscht ist. Die folgende Tabelle zeigt beispielhafte Spektralmoden in einem Raddrehzahlsignal, wobei die 10–15 Hz-(sogenannte 15 Hz-) und 30–60 Hz-(sogenannte 45 Hz-)Spektralleistung verwendet werden.
Die sogenannte 45 Hz-Vibrationsmodusenergie reagiert empfindlich auf die Felgengröße. Sowohl die sogenannte 15 Hz- als auch die sogenannte 45 Hz-Vibrationsmodusleistung reagieren empfindlich auf Straßenrauheit und Felgengröße, die sogenannte 15 Hz-Vibrationsmodusleistung reagiert jedoch unempfindlich auf die Felgengröße. Daher beseitigt eine Kombination der Informationen der Signalspektrumenergie der sogenannten 15 Hz- und 45 Hz-Moden die Auswirkungen des Straßenrauheitsgrads und verbessert die Felgengrößenbestimmung. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die absolute Radvibrationsfrequenz um den sogenannten 45 Hz-Modus auch durch die Felgengröße beeinflusst wird. Die ggf. durch die Temperatur normalisierte Schlupfneigung kann ebenfalls berücksichtigt werden.
Es wurde beispielsweise eine Kreuzvalidierung auf die verwendeten Daten angewandt, worauf eine Anwendung des Akaike-Informationskriteriums (AIC) folgte. Es können auch Nichtlinearitäten in Form von z. B. quadratischen Funktionen verwendet werden. Zur Berücksichtigung von Geräuschen, die von Bedeutung sein können, können höhere Nichtlinearitäten ausgeschlossen werden.
Die 8A und 8B zeigen beispielhafte Ergebnisse von Felgengrößenschätzungen, die eine Stützvektormethode (SVM/Support Vector Machine) zur Klassifizierung und Regression verwenden. In beiden Fällen wurde die SVM-Regression dazu verwendet, Felgengrößen zu bestimmen oder zumindest zu schätzen. Verwendete Merkmale umfassen (Logarithmen von) 15 Hz- und 45 Hz-Leistungen sowie eine 45 Hz-Vibrationsfrequenz und eine hinsichtlich der Temperatur normalisierte Schlupfneigung. Des Weiteren gibt, in beiden Fällen, die x-Achse regressierte Felgenwerte in Zoll und die y-Achse die tatsächlichen Felgengrößen in Zoll an.
Bei weiteren beispielhaften zusätzlichen oder alternativen Ausführungsformen kann eine Reifenklasse für die Reifendruckvibrationsempfindlichkeit repräsentative Daten umfassen. Eine Reifencharakteristik, die die sich ebenfalls auf die Funktionalität von iTPMS auswirkt, besteht darin, wie empfindlich die Reifenvibrationsfrequenz auf Druckänderungen reagiert. Es kann nützlich sein, diese Empfindlichkeit berechnen und die Funktionalität von iTPMS-Systemen verbessern zu können. Manche Reifen reagieren stärker auf Variationen im Reifendruck als andere. Es kann nützlich sein, zu wissen, wie stark ein Reifen in gewisser Hinsicht auf eine Druckänderung reagiert, um zu wissen, wie die verschiedenen Signale gegeneinander abzuwägen sind, wenn die Entscheidung zu treffen ist, ob der Reifen einen inkorrekten Fülldruck hat oder nicht. Eine Reifenklasse kann beispielsweise basierend auf den 15 Hz- und 45 Hz-Signalenergien und der Vibrationsfrequenz sowie der Vibrationsfrequenzverteilung bestimmt werden. Es wurde beispielsweise eine Kreuzvalidierung auf die verwendeten Daten angewandt, worauf eine Anwendung des Akaike-Informationskriteriums (AIC) folgte. Zur Kompensation von Nichtlinearitäten der Daten ist es möglich, einen Datensatz mit einquadratischen Additionen auszuwählen.
9 zeigt beispielhafte Ergebnisse von Reifendruckvibrationsempfindlichkeitsbestimmungen/-schätzungen unter Verwendung eines iTPMS und Regression. In beiden Fällen gibt die x-Achse regressierte Druckvibrationsempfindlichkeitswerte in Hertz und die y-Achse die tatsächliche Druckvibrationsempfindlichkeit in Hertz an.
Fig. 1

Rear wheel = Hinterrad
Front wheel = Vorderrad

Fig. 2

Sensor = Sensor

Fig. 3

Tire Type = Reifentyp
Winter tire = Winterreifen
All season tire = Ganzjahresreifen
Summer tire = Sommerreifen
Test Case Numbers = Testfallzahl

Fig. 4

Learning data in A₁ = Lerndaten in A₁
Learning date in A₂ = Lerndaten in A₂
Decision boundary line = Entscheidungsgrenzlinie

Fig. 5

...

Fig. 6

Decision boundary line = Entscheidungsgrenzlinie
Soft winter tire (known) = weicher Winterreifen (bekannt)
Winter tire = Winterreifen
Summer tire = Sommerreifen
All season tire = Ganzjahresreifen
Temperature = Temperatur
Inverse longitudinal tire stiffness = Inverse Reifenlängssteifigkeit

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Reifenklasse eines an einem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifens, wobei das Verfahren umfasst: – Erhalten eines Satzes Fahrzeugeigenschaftsparameter, wobei die Fahrzeugeigenschaftsparameter basierend auf wenigstens einem Sensorsignal bestimmt werden, das von im Fahrzeug enthaltenen Sensoren empfangen wird, – Bestimmen einer Reifenklasse basierend auf dem Satz Fahrzeugeigenschaftsparameter.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reifenklasse basierend auf dem Satz Fahrzeugeigenschaftsparameter und einem vordefinierten Verhältnis bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das vordefinierte Verhältnis ein Fahrzeugeigenschaftsparameterwertschätzverhältnis und/oder eine oder mehrere Entscheidungsgrenzen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Satz geschätzter Fahrzeugeigenschaftsparameter auf der Basis wenigstens eines Sensorsignals bestimmt wird, das bereitstellt: Sensordaten, die eine individuelle Reifenlängssteifigkeit für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die eine inverse individuelle Reifenlängssteifigkeit für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die eine Umgebungstemperatur angeben, Sensordaten, die eine individuelle Reifentemperatur für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die einen individuellen Rad-/Reifendruck für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die einen Aufhängungsdruck und/oder eine Kraft angeben, der/die auf zumindest einen Reifen des wenigstens einen Reifens wirkt, Sensordaten, die eine individuelle Radradiusänderung für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die eine individuelle Radvibration für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die individuelle Raddrehzahlen für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die eine individuelle Radbeschleunigung für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die Aufhängungshöheninformationen bezogen auf wenigstens einen Reifen angeben, Sensordaten, die eine auf wenigstens einen Reifen wirkende Aufhängungssteifigkeit angeben, Sensordaten, die aktuelle und/oder zukünftige Steuermaßnahmen bezüglich der Erstreckung und/oder Höhe von auf wenigstens einen Reifen wirkenden Aufhängungseinrichtungen angeben, Sensordaten, die Auskunft über den Betrieb eines halbaktiven oder aktiven Aufhängungssteuersystems des Fahrzeugs geben, Sensordaten, die eine Seitenbeschleunigung und/oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die eine Gierrate des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die einen Lenkradwinkel eines Lenkrads des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die eine Positionierung, Ausrichtung und/oder Emissionsrichtung wenigstens eines Scheinwerfers des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die einen Fahrzustand des Fahrzeugs, insbesondere einen Bremszustand, angeben, Sensordaten, die angeben, dass ein Bremssystem des Fahrzeugs in Betrieb ist, Sensordaten, die einen Bremsdruck angeben, Sensordaten, die angeben, dass wenigstens eine aktive Steuereinrichtung des Fahrzeugs aktiv ist, Sensordaten, die ein Motordrehmoment eines Motors des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die ein auf den wenigstens einen Reifen wirkendes Drehmoment angeben, Sensordaten, die einen auf den wenigstens einen Reifen bezogenen Radschlupf angeben, Sensordaten, die eine Traktionskraft wenigstens eines Rades angeben, Sensordaten, die eine Motordrehzahl eines Motors des Fahrzeugs angeben, und/oder Sensordaten, die angeben, dass eine Gangschaltung des Fahrzeugs stattfindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Reifenklasse Daten umfasst, die Auskunft geben über: – einen Reifentyp, der aus einer Gruppe von Reifentypen ausgewählt wird, die einen Sommerreifen, einen Ganzjahresreifen, einen Winterreifen und einen Cup-Reifen umfasst, und/oder – eine Radfelgengröße, und/oder – eine Druckvibrationsempfindlichkeit.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner den Schritt des Steuerns eines Antriebsschlupfregelsystems, eines Fahrdynamikregelsystems, eines aktiven Aufhängungssystems, eines Antiblockiersystems und/oder eines Reifendruckkontrollsystems, das/die im Fahrzeug enthalten ist/sind, basierend auf der bestimmten Reifenklasse umfasst.
System zum Schätzen der Reifenklasse eines an einem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifens, wobei das System umfasst: – wenigstens einen Sensor (100, 140), der dafür konfiguriert ist, Sensordaten als Sensorsignale zu kommunizieren, – eine Auswerteeinrichtung (102), die dafür konfiguriert ist: – Sensorsignale von dem wenigstens einen Sensor zu empfangen, – einen Satz geschätzter Fahrzeugeigenschaftsparameter basierend auf wenigstens einem der empfangenen Sensorsignale zu bestimmen, – eine Reifenklasse basierend auf dem Satz geschätzter Fahrzeugeigenschaftsparameter zu bestimmen.
System nach Anspruch 7, wobei die Auswerteeinrichtung (102) dafür konfiguriert ist, die Reifenklasse anhand des Satzes Fahrzeugeigenschaftsparameter und eines vordefinierten Verhältnisses zu bestimmen.
System nach Anspruch 8, wobei das vordefinierte Verhältnis ein Fahrzeugeigenschaftsparameterwertschätzverhältnis und/oder eine oder mehrere Entscheidungsgrenzen umfasst.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der wenigstens eine Sensor ein Sensor ist, der bereitstellt: Sensordaten, die eine individuelle Reifenlängssteifigkeit für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die eine inverse individuelle Reifenlängssteifigkeit für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die eine Umgebungstemperatur angeben, Sensordaten, die eine individuelle Reifentemperatur für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die einen individuellen Rad-/Reifendruck für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die einen Aufhängungsdruck und/oder eine Kraft angeben, der/die auf zumindest einen Reifen des wenigstens einen Reifens wirkt, Sensordaten, die eine individuelle Radradiusänderung für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die eine individuelle Radvibration für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die individuelle Raddrehzahlen für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die eine individuelle Radbeschleunigung für wenigstens ein Rad angeben, Sensordaten, die Aufhängungshöheninformationen bezogen auf wenigstens einen Reifen angeben, Sensordaten, die eine auf wenigstens einen Reifen wirkende Aufhängungssteifigkeit angeben, Sensordaten, die aktuelle und/oder zukünftige Steuermaßnahmen bezüglich der Erstreckung und/oder Höhe von auf wenigstens einen Reifen wirkenden Aufhängungseinrichtungen angeben, Sensordaten, die Auskunft über den Betrieb eines halbaktiven oder aktiven Aufhängungssteuersystems des Fahrzeugs geben, Sensordaten, die eine Seitenbeschleunigung und/oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die eine Gierrate des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die einen Lenkradwinkel eines Lenkrads des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die eine Positionierung, Ausrichtung und/oder Emissionsrichtung wenigstens eines Scheinwerfers des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die einen Fahrzustand des Fahrzeugs, insbesondere einen Bremszustand, angeben, Sensordaten, die angeben, dass ein Bremssystem des Fahrzeugs in Betrieb ist, Sensordaten, die einen Bremsdruck angeben, Sensordaten, die angeben, dass wenigstens eine aktive Steuereinrichtung des Fahrzeugs aktiv ist, Sensordaten, die ein Motordrehmoment eines Motors des Fahrzeugs angeben, Sensordaten, die ein auf den wenigstens einen Reifen wirkendes Drehmoment angeben, Sensordaten, die einen auf den wenigstens einen Reifen bezogenen Radschlupf angeben, Sensordaten, die eine Traktionskraft wenigstens eines Rades angeben, Sensordaten, die eine Motordrehzahl eines Motors des Fahrzeugs angeben, und/oder Sensordaten, die angeben, dass eine Gangschaltung des Fahrzeugs stattfindet.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der wenigstens eine Sensor einen an einem Rad befindlichen Drehzahlsensor, einen üblichen Raddrehzahlsensor und/oder einen Radbeschleunigungssensor umfasst.
Computerprogrammprodukt, das dafür ausgelegt ist, die Reifenklasse eines an einem Rad eines Fahrzeugs montierten Reifens zu schätzen, wobei das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.