DE102016015810A1

DE102016015810A1 - Schätzung absoluter Radrollradien und Schätzung eines vertikalen Kompressionswerts

Info

Publication number: DE102016015810A1
Application number: DE102016015810.7A
Authority: DE
Inventors: Robert Johansson
Original assignee: Nira Dynamics AB
Current assignee: Nira Dynamics AB
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2018-04-26

Abstract

Es werden Verfahren, Vorrichtungen und Computerprogrammprodukte zum Schätzen absoluter Radrollradien und/oder eines vertikalen Kompressionswerts von Rädern eines Fahrzeugs offenbart, wobei Giergeschwindigkeiten des Fahrzeugs, Raddrehzahlen eines ersten und zweiten Rades und wahlweise eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs gemessen und als Basis der Schätzung verwendet werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Schätzung von Radrollradien von Rädern eines Fahrzeugs und eine Schätzung eines vertikalen Kompressionswerts von Rädern eines Fahrzeugs.
Hintergrund der Erfindung
Aus Komfort- und Sicherheitszwecken umfassen Kraftfahrzeuge eine Vielzahl von Überwachungs- und Stabilitätssystemen, die aktuelle Fahreigenschaften erfassen und potentiell steuern, welche von Motor- bis Reifenzuständen reichen. Reifen- oder Radzustände, wie etwa eine Drucküberwachung, Erfassung lockerer Räder oder Reifensteifigkeitsbestimmung, sind von besonderem Interesse, da die Reifen und Räder den Hauptkontaktpunkt mit der Straße bilden und starken Abnutzungskräften ausgesetzt sind.
Rollradiusschätzungen haben sich als wertvolles Werkzeug bei der Überwachung von Reifen- oder Radzuständen erwiesen. Im Besonderen zielt eine relative Rollradiusschätzung auf eine Erkennung von Abweichungen von einem Nominal- oder Referenzwert ab. Im Gegensatz dazu zielt eine absolute Rollradiusschätzung auf eine Erkennung des tatsächlichen absoluten Werts des Rollradius ab.
Beispielsweise aus der US 6,834,222 ist ein System zur Reifenunwuchterfassung bekannt, bei dem relative Rollradien basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird anhand von Radwinkelgeschwindigkeitssensoren über einen Rollradius bestimmt. Wenn der absolute Radrollradius nicht bekannt ist, ist eine solche Bestimmung jedoch fehleranfällig und systemischen Bestimmungsfehlern unterworfen. Des Weiteren erfordert ein solches Verfahren eine genaue Kenntnis des Nominal- oder Referenzwerts zur relativen Radiusschätzung.
Bei anderen Vorgehensweisen kann die durch GPS-Signale bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit als Basis für Rollradiusschätzungen verwendet werden. Diese Vorgehensweise kann angewandt werden, wenn eine GPS-Ausrüstung vorhanden ist, was nicht bei allen Fahrzeugen der Fall ist.
Des Weiteren ist die Reifensteifigkeit eine Reifenzustandsgröße, die sich bei der Reifendrucküberwachung und Radklassifizierung auswirkt. Ein häufiges Problem bei der Datenverarbeitung von Reifenzuständen ist die Wechselwirkung dieser Größen. Beispielsweise hängt eine Rollradiusänderung sowohl vom Reifendruck als auch von der Reifensteifigkeit ab. Daher ist es von großem Interesse, die Kompressionskonstanten zeitgleich mit oder unabhängig von Rollradiusschätzungen zu schätzen.
Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, verbesserte Lösungen für eine Schätzung oder Bestimmung von Parametern von Rädern eines Fahrzeugs, insbesondere für eine Schätzung oder Bestimmung absoluter Radrollradien von Rädern eines Fahrzeugs und eine Schätzung oder Bestimmung eines vertikalen Kompressionswerts von Rädern eines Fahrzeugs, vorzusehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es werden Verfahren, Vorrichtungen und Computerprogrammprodukte offenbart.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Schätzen absoluter Radrollradien von Rädern eines Fahrzeugs offenbart. Das Verfahren umfasst das Messen von wenigstens zwei Giergeschwindigkeitssignalen, die jeweils eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs angeben. Das Verfahren umfasst das Messen von wenigstens zwei ersten Raddrehzahlsignalen, die jeweils eine Winkelgeschwindigkeit eines ersten Rades des Fahrzeugs angeben, sowie das Messen von wenigstens zwei zweiten Raddrehzahlsignalen, die jeweils eine Winkelgeschwindigkeit eines zweiten Rades des Fahrzeugs angeben. Basierend auf den gemessenen Giergeschwindigkeitssignalen, den gemessenen ersten Raddrehzahlsignalen und den gemessenen zweiten Raddrehzahlsignalen werden ein erster absoluter Radrollradius des ersten Rades und ein zweiter absoluter Radrollradius eines zweiten Rades bestimmt.
Bei manchen Beispielen können das erste Rad und das zweite Rad Hinterräder sein. Eine solche Anordnung kann als rückwärtige Anordnung bezeichnet werden. Beispielsweise kann das erste Rad ein linkes Hinterrad und das zweite Rad ein rechtes Hinterrad sein oder umgekehrt.
Alternativ können das erste Rad und das zweite Rad Vorderräder (als vordere Anordnung bezeichnet) oder eine Kombination des Vorstehenden sein, z.B. kann das erste Rad ein Vorderrad und das zweite Rad ein Hinterrad sein oder umgekehrt. Wenn sich das erste Rad und das zweite Rad beispielsweise auf derselben Seite des Fahrzeugs befinden, kann die Anordnung als (linke oder rechte) seitliche Anordnung bezeichnet werden. Alternativ kann, wenn sich das erste Rad und das zweite Rad auf gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs befinden, die Anordnung als diagonale Anordnung bezeichnet werden.
Darüber hinaus kann jedes der Räder ein angetriebenes oder ein nicht angetriebenes Rad sein. Jedes der Räder kann ein drehendes oder ein nicht drehendes Rad sein.
In dieser Beschreibung ist das Verfahren durchgehend allgemein beschrieben und lässt sich auf jedwede Kombination von Radanordnungen sowie auf angetriebene oder nicht angetriebene und drehende oder nicht drehende Räder anwenden. Bei manchen Anordnungen jedoch (z.B. vordere Anordnung, diagonale Anordnung, Anordnung angetriebener Räder, Anordnung drehender Räder, etc.) können spezielle Ausführungsformen bevorzugt sein, die die spezielle Anordnung berücksichtigen. Aus Darstellungszwecken kann bei der vorliegenden Beschreibung, sofern nicht anderweitig angegeben, das erste Rad als linkes (Hinter-) Rad und das zweite Rad als rechtes (Hinter-) Rad bezeichnet werden.
Bei manchen Beispielen kann die Bestimmung auf einer speziellen Beziehung zwischen den gemessenen Signalen basieren. Die Beziehung kann beispielsweise wie folgt ausgedrückt werden: ${\dot{ψ}}_{m} = \frac{r_{l} ω_{l} - r_{r} ω_{r}}{B} + K$
wobei Ψ̇_m eine Giergeschwindigkeit, r_l einen ersten absoluten Radrollradius, r_r einen zweiten absoluten Radrollradius, ω_l eine erste Raddrehzahl, ω_r eine zweite Raddrehzahl, B eine Achsbreite und K eine Versatzkonstante bezeichnet.
Im Allgemeinen umfasst, wie vorstehend erwähnt, ein Verfahren zum Schätzen absoluter Radrollradien gemäß dem ersten Aspekt wenigstens zwei Messungen für jeden Signaltyp, nämlich wenigstens zwei Giergeschwindigkeitssignale, wenigstens zwei erste Raddrehzahlsignale und wenigstens zwei zweite Raddrehzahlsignale. Bei manchen Ausführungsformen können jedoch weitere Messungen durchgeführt werden. Wenn eine spezielle Beziehung zwischen den gemessenen Signalen verwendet wird, kann die Anzahl der Messungen für jedes Signal von der Anzahl der Unbekannten in der Beziehung abhängen. Wenn beispielsweise der erste absolute Radrollradius, der zweite absolute Radrollradius und die Versatzkonstante unbekannt sind, können wenigstens drei Messungen durchgeführt werden.
Die Achsbreite B kann der Breite einer Achse entsprechen, die das erste und zweite Rad miteinander verbindet. Beispielsweise bei einer rückwärtigen Anordnung, etwa wenn das erste Rad ein erstes Hinterrad (z.B. linkes Hinterrad) und das zweite Rad ein zweites Hinterrad (z.B. rechtes Hinterrad) ist, kann die Achsbreite die Breite der Hinterachse sein. Im Fall einer vorderen Anordnung kann die Achsbreite die Breite der Vorderachse sein. Bei manchen Beispielen kann die Achsbreite die tatsächliche Breite einer Achse oder eine effektive Achsbreite sein. Eine effektive Achsbreite lässt sich beispielsweise als orthogonaler Abstand zwischen Richtungsvektoren definieren, die die Ausrichtung des ersten und zweiten Rades beschreiben. Bei nicht drehenden Rädern kann die effektive Achsbreite identisch mit der tatsächlichen oder physischen Achsbreite sein. Bei drehenden Rädern kann die effektive Achsbreite dem Produkt der tatsächlichen Achsbreite und des Kosinus des Drehwinkels entsprechen.
Die Versatzkonstante K kann dazu verwendet werden, den Versatz in einem oder mehreren der Signale zu erfassen. Beispielsweise kann die Versatzkonstante dazu verwendet, einen Versatz im Giergeschwindigkeitssignal zu erfassen. Um eine potentielle systematische Messabweichung des Giergeschwindigkeitssensors bei seiner Messung wenigstens teilweise zu kompensieren, kann die Versatzkonstante K auf den Wert dieser systematischen Messabweichung, Ψ̇_Error, gesetzt werden: ${\dot{ψ}}_{m} = \dot{ψ} + {\dot{ψ}}_{E r r o r} = \frac{r_{l} ω_{l} = r_{r} ω_{r}}{B} + {\dot{ψ}}_{E r r o r}$
Bei manchen Beispielen, z.B. im Falle von vernachlässigbaren Messfehlern, kann die Versatzkonstante auf K = 0 gesetzt werden.
Bei manchen Beispielen kann das Verfahren das Messen von wenigstens zwei Seitenbeschleunigungssignalen umfassen, die jeweils eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs angeben. Die Bestimmung kann auf einem Radkompressionswert und den gemessenen Seitenbeschleunigungssignalen basieren, die eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs angeben.
Die Seitenbeschleunigung kann beispielsweise unter Verwendung eines Beschleunigungsmessers des Fahrzeugs gemessen werden.
Insbesondere kann, wenn Seitenbeschleunigungssignale gemessen werden, bei den Verfahren die Bestimmung auf der Beziehung ${\dot{ψ}}_{m} = \frac{(r_{l} - a_{y} C) ω_{l} - (r_{r} + a_{y} C) ω_{r}}{B} + K$
basieren, wobei Ψ̇_m eine Giergeschwindigkeit, r_l einen ersten absoluten Radrollradius, r_r einen zweiten absoluten Radrollradius, ω_l eine erste Raddrehzahl, ω_r eine zweite Raddrehzahl, B eine Achsbreite (z.B. Breite einer Achse, die das erste und zweite Rad miteinander verbindet), a_y eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs, C einen vertikalen Radkompressionswert und K eine Versatzkonstante bezeichnet.
Der vertikale Kompressionswert C kann auch als vertikale Kompressionsverhältniskonstante bezeichnet werden. Im Allgemeinen kann eine vertikale Kompression der Räder (d.h. eine Verringerung des absoluten Radrollradius) proportional zu einer die Kompression erzeugenden vertikalen Kraft betrachtet werden. Ein vertikaler Kompressionswert kann diese Proportionalität angeben.
Eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs (z.B. während einer Kurvenfahrt) erzeugt einen Lastunterschied zwischen den Rädern. Der vertikale Kompressionswert C lässt sich als Proportionalitätskonstante zwischen einer Seitenbeschleunigung und einer weiteren Änderung des absoluten Rollradius definieren.
Insbesondere kann C Folgendem entsprechen: $C = \frac{m H C'}{2 B}$
wobei m die Masse des Fahrzeugs, H die Höhe des Schwerpunkts, B die Achsbreite und C' die nominale Kompressionskonstante jedes Rades ist. Die nominale Kompressionskonstante kann durch die folgende Beziehung angegeben werden: $Δ r = C' x F$
wobei Δr eine Änderung des absoluten Rollradius und F eine vertikale Kraft bezeichnet.
Der vertikale Kompressionswert kann vorgegeben sein oder durch das Verfahren von einer anderen Quelle empfangen werden oder durch das Verfahren selbst bestimmt werden.
Ein Beispiel für das Empfangen eines vertikalen Kompressionswerts von einer anderen Quelle kann das Kombinieren einer relativen Rollradiusschätzung mit einer Fahrzeuglastmessung umfassen. Bei einer bekannten Laständerung des Fahrzeugs ermöglicht eine Schätzung der relativen Rollradiusänderung (die dieser Laständerung entspricht) eine Schätzung eines vertikalen Kompressionswerts.
Der vertikale Kompressionswert kann durch das Verfahren geschätzt werden. Es können beispielsweise wenigstens drei Giergeschwindigkeitssignale, wenigstens drei erste Raddrehzahlsignale, wenigstens drei zweite Raddrehzahlsignale und wenigstens drei Seitenbeschleunigungssignale gemessen werden. Die Bestimmung kann dann eine Bestimmung eines Radkompressionswerts basierend auf den gemessenen Giergeschwindigkeitssignalen, den gemessenen ersten Raddrehzahlsignalen, den gemessenen zweiten Raddrehzahlsignalen und den gemessenen Seitenbeschleunigungssignalen umfassen, beispielsweise gemäß: ${\dot{ψ}}_{m} = \frac{(r_{l} - a_{y} C) ω_{l} - (r_{r} + a_{y} C) ω_{r}}{B} + K$
wobei Ψ̇_m eine Giergeschwindigkeit, r_l einen ersten absoluten Radrollradius, r_r einen zweiten absoluten Radrollradius, ω_l eine erste Raddrehzahl, ω_r eine zweite Raddrehzahl, B eine Achsbreite (insbesondere einer Achse, die das erste und zweite Rad miteinander verbindet), a_y eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs, C einen Radkompressionswert und K eine Versatzkonstante bezeichnet.
Die Bestimmung kann ohne Verwendung eines nominalen Radradius eines Rades des Fahrzeugs durchgeführt werden. Dies kann angewandt werden, um sich nicht auf die Genauigkeit des nominalen Radradius verlassen zu müssen, z.B. aufgrund eines Reifen- oder Radwechsels.
Die Bestimmung kann eine statistische Regressionsanalyse, insbesondere eine rekursive Schätzung, wie etwa ein Kalman-Filter, oder eine Stapelanalyse, wie etwa eine Anpassung der kleinsten Quadrate, einer Beziehung zwischen den gemessenen Signalen umfassen.
Der absolute Rollradius des zweiten Rades kann basierend auf dem bestimmten ersten absoluten Rollradius des ersten Rades berechnet werden. Der zweite absolute Radrollradius kann basierend auf dem bestimmten ersten absoluten Radrollradius und einem Proportionalitätsfaktor bestimmt werden. Der Proportionalitätsfaktor kann beschreiben in welchem Verhältnis ein Rad zu einem anderen steht und kann unter Verwendung eines Verfahrens zum Schätzen eines relativen Rollradius erhalten werden. Bei einem Reifendrucküberwachungssystem kann eine Vielzahl zusätzlicher Signale für diesen Zweck verwendet werden, welche Raddrehzahlen, eine Giergeschwindigkeit, ein Motordrehmoment, eine Motordrehzahl, eine Umgebungstemperatur, ein Brems-Flag, ein Heckgetriebe-Flag, ein ABS- oder Traktionskontrolleaktiviert-Flag, ein Kupplungs-Flag, eine Längsbeschleunigung und eine Seitenbeschleunigung umfassen.
Die wenigstens zwei Giergeschwindigkeitssignale, die wenigstens zwei ersten Raddrehzahlsignale und die wenigstens zwei zweiten Raddrehzahlsignale werden jeweils als Zeitreihe gemessen. Die Zeitreihen können bevorzugt in Bezug aufeinander zeitlich synchronisiert sein, beispielsweise zeitgleich erfasst werden.
Die Bestimmung kann ohne Verwendung eines Geschwindigkeitssignals, das die Geschwindigkeit des Fahrzeugs angibt, insbesondere ohne Verwendung eines GPS-Signals durchgeführt werden. Dies kann beispielsweise angewandt werden, wenn das Fahrzeug nicht mit einer GPS-Ausrüstung ausgestattet ist oder keine GPS-Informationen bereitgestellt werden können (z.B. durch eine externe GPS-Ausrüstung).
Das Verfahren kann das Empfangen wenigstens eines zusätzlichen Signals von einem Zusatzsensor umfassen, wobei die Bestimmung auf dem oder den zusätzlichen Signalen basiert. Das oder die zusätzlichen Signale können ein Motordrehmoment, ein spezifisches Achs-/Raddrehmoment, einen Radschlupf, eine Motordrehzahl, eine Längsbeschleunigung, eine Last des Fahrzeugs, eine Achshöhe, einen Federungsdruck, eine Umgebungstemperatur, einen Radlenkwinkel, einen Reifentyp, ein geschätztes Reibungspotential (etwa von einer ABS-Bremsung, einem TCS-Ereignis, einer Fahrzeugkonnektivität), eine auf das Rad wirkende normalisierte Traktionskraft, einen reibungsbezogenen Wert, einen Bremsdruck, einen Reifendruck, eine Reifentemperatur, eine Aufhängungshöhe und/oder ein Steuer-Flag-Register angeben.
Ein Steuer-Flag-Register kann beispielsweise angeben, dass eine ESC-Steuerung im Gange, eine ABS-Bremsung im Gange, TCS im Gange, eine Bremsung im Gange, ein Gangwechsel im Gange, das Kupplungspedal gedrückt, ein Rückwärtsgang eingelegt, ein Anhänger angekoppelt oder eine Geschwindigkeitsregelung aktiviert ist.
Verwendungsmöglichkeiten der vorstehenden zusätzlichen Signale umfassen Folgendes: Gemessene Signale und/oder Ergebnisse (z.B. bestimmte Radien und/oder Kompression) können bei betätigter Bremse und/oder im Falle eines eingelegten Rückwärtsgangs nicht beachtet werden. Außerdem können von normalen Fahrsituationen abweichende Fahrsituationen als Kriterium zur Nichtbeachtung gemessener Signale und/oder Ergebnisse verwendet werden. Solche Fahrsituationen können eine hohe Seitenbeschleunigung, eine hohe Fahrzeugbeschleunigung („Kickstart“) und eine starke Fahrzeugabbremsung („auf die Bremse treten“) umfassen.
Ein Vorzeichen einer gemessenen Raddrehzahl kann bei eingelegtem Rückwärtsgang geändert werden. Ein zusätzliches Signal oder Flag, das angibt, dass eine ABS-Steuerung oder Traktionskontrolle im Gange ist, kann als Abschaltkriterium verwendet werden, um den Effekt unbekannter Raddrehmomente zu minimieren.
Ein zusätzliches Signal, das eine Längsbeschleunigung angibt, kann analog zur Verwendung der Seitenbeschleunigung, wie vorstehend beschrieben, verwendet werden. Eine Last des Fahrzeugs könnte unter Verwendung eines zusätzlichen Signals geschätzt werden, das eine Längsbeschleunigung, eine Achshöhe und/oder einen Luftfederungsdruck angibt. Die erhaltene Lastschätzung kann auch dazu verwendet werden, eine Schätzung einer tatsächlichen vertikalen Kompressionskonstante, wie vorstehend beschrieben, zu erhalten.
Die vorstehenden zusätzlichen Signale können bei angetriebenen Rädern verwendet werden: Beispielsweise kann ein zusätzliches Signal, das ein Motordrehmoment oder ein spezifisches Achs-/Raddrehmoment angibt, dazu verwendet werden, den Radschlupf zu berücksichtigen. Der Radschlupf kann separat modelliert oder bei besonders hohen Drehmomentniveaus erfasst werden. Insbesondere bei einem angetriebenen Rad können eine Motordrehzahl und eine Raddrehzahl dazu verwendet werden, ein radspezifisches Drehmoment zu berechnen. Zusätzlich oder alternativ kann ein zusätzliches Signal, das ein gedrücktes Kupplungspedal angibt, angeben, dass die Drehmomentsignale unzuverlässig sind und nicht berücksichtigt werden sollten.
Ein eine Umgebungstemperatur angebendes zusätzliches Signal kann dazu verwendet werden, potentielle Temperatureffekte in der vertikalen Radkompressionskonstante zu kompensieren.
Bei lenkenden Rädern kann ein einen Lenkwinkel angebendes Signal dazu verwendet werden, die effektive Verringerung der Achsbreite aufgrund der Radwinkel zu berechnen.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Schätzen eines vertikalen Kompressionswerts eines Rades eines Fahrzeugs offenbart. Es kann das Messen eines Giergeschwindigkeitssignals, das eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs angibt, das Messen eines ersten Raddrehzahlsignals, das eine Winkelgeschwindigkeit eines ersten Rades des Fahrzeugs angibt, das Messen eines zweiten Raddrehzahlsignals, das eine Winkelgeschwindigkeit eines zweiten Rades des Fahrzeugs angibt, und das Messen eines Seitenbeschleunigungssignals umfassen, das eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs angibt. Es werden ein erstes absolutes Radrollradiussignal, das einen absoluten Radrollradius des ersten Rades angibt, und ein zweites absolutes Radrollradiussignal erhalten, das einen absoluten Radrollradius des zweiten Rades angibt. Ein vertikaler Kompressionswert wenigstens des ersten Rades kann basierend auf den gemessenen Giergeschwindigkeitssignalen, den gemessenen ersten Raddrehzahlsignalen, den gemessenen zweiten Raddrehzahlsignalen und dem gemessenen Seitenbeschleunigungssignal und basierend auf dem erhaltenen ersten absoluten Radrollradius des ersten Rades und zweiten absoluten Radrollradius des zweiten Rades bestimmt werden.
Zum Erhalten des ersten absoluten Radrollradius des ersten Rads und des zweiten absoluten Radrollradius des zweiten Rads kann das Verfahren absolute Radrollradien von Rädern eines Fahrzeugs schätzen. Der erste absolute Radrollradius und der zweite absolute Radrollradius können basierend auf einem hierin offenbarten Verfahren zum Schätzen absoluter Radrollradien von Rädern eines Fahrzeugs geschätzt werden.
Das Verfahren zum Schätzen absoluter Radrollradien und eines vertikalen Kompressionswerts von Rädern eines Fahrzeugs kann die Schritte eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt und die Schritte eines Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt oder eine Kombination daraus umfassen.
Bei Beispielen für Verfahren zum Schätzen eines vertikalen Kompressionswerts, kann die Bestimmung auf der folgenden Beziehung basieren: ${\dot{ψ}}_{m} = \frac{(r_{l} - a_{y} C) ω_{l} - (r_{r} - a_{y} C) ω_{r}}{B} + K$
wobei Ψ̇_m eine Giergeschwindigkeit, r_l einen ersten absoluten Radrollradius, r_r einen zweiten absoluten Radrollradius, ω_l eine erste Raddrehzahl, ω_r eine zweite Raddrehzahl, B eine Achsbreite, a_y eine Seitenbeschleunigung, C einen Radkompressionswert und K eine Versatzkonstante bezeichnet.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt offenbart, das einen Programmcode umfasst, der dafür ausgelegt ist, die Schritte von hierin offenbarten Verfahren durchzuführen, wenn er in einer Recheneinrichtung ausgeführt wird.
Gemäß einem vierten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Schätzen absoluter Radrollradien und/oder eines vertikalen Kompressionswerts von Rädern eines Fahrzeugs offenbart, die ein Verarbeitungsteil umfasst, wobei das Verarbeitungsteil dafür ausgelegt ist, die Schritte von hierin offenbarten Verfahren durchzuführen.
Figurenliste
Die folgende genaue Beschreibung bezieht sich auf die anhängigen Zeichnungen, wobei:

1 Seitenansichten von Rädern schematisch darstellt, bei denen sich der nominale Rollradius und der absolute Rollradius voneinander unterscheiden;
2A eine Draufsicht eines Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt schematisch darstellt, wobei Verfahren gemäß den Ausführungsformen angewandt werden können;
2B eine weitere Draufsicht eines Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt schematisch darstellt, wobei Verfahren gemäß den Ausführungsformen angewandt werden können;
3 eine Rückansicht eines Fahrzeugs während einer Seitenbeschleunigung schematisch darstellt, wobei Verfahren gemäß den Ausführungsformen angewandt werden können;
4 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs schematisch darstellt, das eine Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen umfasst;
5 eine Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen schematisch darstellt; und
6 bis 8 Flussdiagramme von Verfahren gemäß den Ausführungsformen darstellen.

Genaue Beschreibung der Ausführungsformen
1 stellt schematisch Seitenansichten der Räder 12a und 12b dar, bei denen sich der nominale Rollradius 20r und der absolute Rollradius 22r voneinander unterscheiden.
Eine Geometrie eines Rades 12a ohne Last oder Verformung ist durch gestrichelte Linien mit einer Form 20 dargestellt, die einen Radius 20r und ein Zentrum 20c aufweist. Im Allgemeinen umfasst ein Rad einen Reifen und eine Felge, an der der Reifen montiert ist. Ohne Last und Verformung hat ein Rad einen kreisförmigen Außenumfang.
Der Radius 20r des Rades 12a kann als „Nominalradius“ des Reifens oder des Rades bezeichnet werden. In 1 ist der Nominalradius 20r durch eine gestrichelte Linie dargestellt, die von einem geometrischen Zentrum 20c des Rades 12a vertikal nach oben gerichtet ist.
Üblicherweise kann ein Rad einen Außenumfang haben, der aufgrund von statischen Parametern, z.B. Herstellungstoleranzen von Reifen und/oder Felge, sogar Materialverteilung im Reifenmaterial, Mängel im Reifenprofil, etc., sowie aufgrund von dynamischen Parametern, die z.B. aus Fahrbedingungen resultieren, wie etwa Last, Teilentleerung, Reibungskräfte, Beschleunigung/Abbremsung eines Fahrzeugs, an dem das Rad montiert ist, etc., von einer Kreisform abweicht. Ein solches Rad 12b ist ebenfalls in 1 dargestellt.
Eine Geometrie eines Rades 12b ist durch durchgezogene Linien dargestellt, welches eine Form hat, die sich von derjenigen des Rades 12a unterscheidet. Aus Darstellungszwecken sind die Räder 12a und 12b so dargestellt, dass sie einen gemeinsamen Kontaktpunkt 24 mit einer Straße haben.
Die Form des Rades 12b unterscheidet sich von der Form 20 des Rades 12a, z.B. aufgrund einer Last, einer Teilentleerung, Reibungskräften, einer Beschleunigung und/oder anderen Gründen (wie etwa den bereits vorstehend erwähnten). Dadurch hat das Rad 12b eine Form 22, die, wie gezeigt, bezogen auf ein geometrisches Zentrum 12c des Rades 12b nicht kreisförmig, z.B. etwa elliptisch, sein kann. Im Folgenden wird die Form 22 als nicht kreisförmig bezeichnet, jedoch nur beispielhaft und ohne die Form 22 auf eine solche Gestalt zu beschränken.
Ein absoluter Rollradius 22r lässt sich als Länge zwischen dem Zentrum 22c des Rades 12b und einem Auflagepunkt 24, z.B. einem Kontaktpunkt mit einer Straße, definieren. Das Zentrum 22c des Rades 12b kann beispielsweise ein Schwerpunkt oder ein Symmetriezentrum oder ein Drehpunkt des Rades 12b oder ein beliebiger anderer Referenzpunkt sein, in Bezug auf den sich ein absoluter Rollradius 22r definieren lässt.
In dem dargestellten Fall ist der absolute Rollradius 22r kleiner als der Nominalradius 20r.
Die Kreisform 20 und die Nicht-Kreisform 22 sind mit einem gemeinsamen Kontaktpunkt 24 mit der Straße dargestellt. Da der absolute Rollradius 22r kleiner als der Nominalradius 20r ist, befindet sich das Zentrum 22c unterhalb des Zentrums 20c.
2A und 2B zeigen schematisch Draufsichten von Fahrzeugen während einer Kurvenfahrt. In 2A und 2B befindet sich die Vorderseite des Fahrzeugs oben in den Figuren.
In 2A ist ein Fahrzeug 10 dargestellt, dessen Vorderräder für eine Linkskurve schräg gestellt sind. Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung lässt sich auf den Fahrzustand des Fahrzeugs 10 anwenden, um die absoluten Radrollradien der Hinterräder 12 und 14 zu bestimmen, die durch die Hinterachse 16 miteinander verbunden sind.
Eine Giergeschwindigkeit Ψ̇_m wird unter Verwendung eines Giergeschwindigkeitssensors (nicht gezeigt), eine Raddrehzahl des linken Hinterrads 12 unter Verwendung eines Raddrehzahlsensors und eine Raddrehzahl des rechten Hinterrads 14 unter Verwendung eines Raddrehzahlsensors gemessen. Die Raddrehzahlen werden als Winkelgeschwindigkeiten angegeben und entsprechen nicht der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Die gemessenen Werte der Giergeschwindigkeit, der linken Hinterraddrehzahl und der rechten Hinterraddrehzahl bilden einen ersten Messungssatz.
Die Messungen des ersten Satzes können gleichzeitig oder wenigstens synchron durchgeführt werden, so dass die Messungen des ersten Satzes miteinander in Beziehung gesetzt oder einander zugeordnet werden können. Dies gilt auch für weitere Messungssätze, wie etwa den nachstehend genannten zweiten Satz.
Die gemessenen Werte des ersten Satzes werden einander durch die folgende Beziehung zugeordnet: ${\dot{ψ}}_{m} = \frac{r_{l} ω_{l} - r_{r} ω_{r}}{B} + K$
wobei Ψ̇_m eine Giergeschwindigkeit, r_l einen absoluten Rollradius des linken Hinterrads, r_r einen absoluten Rollradius des rechten Hinterrads, ω_l eine linke Hinterraddrehzahl, ω_r eine rechte Hinterraddrehzahl, B die Breite der Hinterachse 16 (wird als bekannt angenommen) und K eine Versatzkonstante bezeichnet. Aus Gründen der Einfachheit wird bei dieser Ausführungsform angenommen, dass die Sensoren vernachlässigbare Fehler aufweisen und die Versatzkonstante K auf null gesetzt werden kann.
Des Weiteren werden zweite Messungen durchgeführt, die einen zweiten Wertesatz für die Giergeschwindigkeit, linke Hinterraddrehzahl und rechte Hinterraddrehzahl ergeben.
Die gemessenen Werte des zweiten Satzes werden einander ebenfalls durch die vorstehende Beziehung zugeordnet. Basierend auf den zwei Messungssätzen und auf der obigen Beziehung können die absoluten Rollradien r_l und r_r des linken Hinterrads 12 bzw. des rechten Hinterrads 14 bestimmt werden.
Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit kann die Anzahl der Messungssätze erhöht und eine statistische Analyse durchgeführt werden.
Es kann eine Stapelanalyse mittels Anpassung der kleinsten Quadrate einer Beziehung zwischen den gemessenen Signalen durchgeführt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei dieser Ausführungsform ein nominaler Radradius oder eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (die etwa anhand eines GPS-Signals bestimmt wird) nicht bei der Bestimmung verwendet wird.
2B zeigt ein Fahrzeug 10, bei dem sich das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auf den Fahrzustand des Fahrzeugs 10 anwenden lässt, um die absoluten Radrollradien der Vorderräder 12 und 14 zu bestimmen, die durch die Vorderachse 18 miteinander verbunden sind. In dem dargestellten Fall sind die Vorderräder 12 und 14 die drehenden Räder des Fahrzeugs.
Um zu berücksichtigen, dass die Winkelgeschwindigkeiten nicht parallel sein können oder kein orthogonal gerichteter Versatz zwischen ihnen vorhanden sein kann, wird ein weiterer Kompensationsfaktor in die Bestimmung einbezogen, wie nachstehend beschrieben.
Ein einen Lenkwinkel angebendes zusätzliches Signal wird von einem Zusatzsensor, wie etwa einem Lenkwinkelsensor, empfangen, wobei die Bestimmung auf dem zusätzlichen Signal basiert. Insbesondere kann ein Lenkwinkel dazu verwendet werden, die effektive Änderung einer Achsbreite aufgrund der Radwinkel zu berechnen. Beispielsweise kann eine effektive Achsbreite B' wie folgt berechnet werden: $B' = B c o s (α)$
wobei B die tatsächliche Achsbreite der Vorderachse 18 ist und α den bei einer Geradeausfahrt gemessenen Lenkwinkel bezeichnet.
Andere Ausführungsformen, neben den in den 2A und 2B dargestellten, können weitere Anordnungen berücksichtigen und einen Vergleich von auf derselben Seite des Fahrzeugs befindlichen Rädern (z.B. linkes Vorderrad und linkes Hinterrad) oder einen Vergleich von diagonal zueinander angeordneten Rädern (z.B. linkes Vorderrad und rechtes Hinterrad) umfassen.
Wie unter Bezugnahme auf 2B beschrieben, kann das Fehlen eines orthogonal gerichteten Versatzes zwischen den lenkenden Rädern bezogen auf die gemessene Geschwindigkeit wenigstens zum Teil unter Verwendung eines gemessenen Radlenkwinkels korrigiert werden, wodurch eine Schätzung der Seitengeschwindigkeit (ausgenommen Seitenschlupf) an den lenkenden Rädern ermöglicht wird. Die Seitengeschwindigkeit an den nichtlenkenden Rädern kann als null angenommen werden (ausgenommen Seitenschlupf). Durch Verwendung dieser Seitengeschwindigkeiten und der Radbasis als orthogonal gerichteter Versatz bleiben die hierin offenbarten Verfahren anwendbar.
Das Hinter- und Vorderrad einer selben Seite könnten in gleicher Weise wie die Achsräder mit dem den Radlenkwinkel angebenden zusätzlichen Signal und eventuell mit einer Schätzung von Seitengeschwindigkeiten aufgrund eines Seitenschlupfs verwendet werden, um die Genauigkeit zu erhöhen.
Das Verfahren bleibt auch bei einem Vergleich von diagonal angeordneten Rädern anwendbar. Durch Verwendung des Lenkwinkels kann die Längsgeschwindigkeit des Vorderrads geschätzt und mit der Geschwindigkeit des Hinterrads verglichen werden, wodurch sich eine gute Näherung ergibt (selbst ohne Schätzung des Seitenschlupfs), da die Seitenschlupfunsicherheit am Hinterrad beseitigt und nur am Vorderrad vorhanden ist und die Seitenschlupfwirkung auf die Längsgeschwindigkeit kleiner ist als auf die Seitengeschwindigkeit.
3 zeigt schematisch eine Rückansicht eines Fahrzeugs während einer Seitenbeschleunigung, die durch den Beschleunigungsvektor a_y dargestellt ist. Darüber hinaus wirkt die Schwerkraft g auf das Fahrzeug 10 mit der Masse m an dessen Schwerpunkt G. Die Höhe des Schwerpunkts G ist mit H bezeichnet. Dadurch wirken eine nach oben gerichtete Normalkraft und eine seitwärts gerichtete Reibungskraft auf jedes Rad. Insbesondere wirken eine Reibungskraft f_L und eine Normalkraft N_L auf das linke Rad 12. Ebenso wirken eine Reibungskraft f_R und eine Normalkraft N_R auf das rechte Rad 14. Während einer Seitenbeschleunigung sind diese Kräfte nicht gleich und erzeugen einen Lastunterschied, der zu einer Differenz der absoluten Rollradien der Räder führt.
Eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs (z.B. während einer Kurvenfahrt) kann einen Lastunterschied zwischen den Rädern erzeugen.
Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das Verfahren das Messen eines Seitenbeschleunigungssignals, das die Seitenbeschleunigung a_y des Fahrzeugs angibt. Die Bestimmung basiert auf einem Radkompressionswert und dem gemessenen Seitenbeschleunigungssignal.
Der vertikale Kompressionswert C kann auch als vertikale Kompressionsverhältniskonstante bezeichnet werden und lässt sich als Proportionalitätskonstante zwischen einer Seitenbeschleunigung und einer weiteren Änderung des absoluten Rollradius definieren.
Im Allgemeinen kann eine vertikale Kompression der Räder Δr (d.h. eine Abnahme des absoluten Rollradius) proportional zu einer die Kompression erzeugenden vertikalen Kraft F betrachtet werden, wobei C' die nominale Kompressionskonstante jedes Rades ist: $Δ r = C' x F$
Bei dem dargestellten Fall einer nach links gerichteten Seitenbeschleunigung können die auf die zwei Räder wirkenden Normalkräfte wie folgt ausgedrückt werden: $N_{L} = \frac{m g}{4} + \frac{a_{y} m H}{2 B}$
und $N_{R} = \frac{m g}{4} - \frac{a_{y} m H}{2 B}$
Dies führt zu einer relativen Normalkraftdifferenz an der Achse von $\frac{a_{y} m H}{B},$
die eine weitere Änderung des absoluten Rollradius $Δ r = \pm C' x \frac{a_{y} m H}{2 B} = a_{y} C$
hervorruft, wobei $C = \frac{m H C'}{2 B},$
und wobei m die Masse des Fahrzeugs, H die Höhe des Schwerpunkts, B die Achsbreite und C' die nominale Kompressionskonstante des Reifens jedes Rades ist. Wenn sich die nominalen Kompressionskonstanten der Räder voneinander unterscheiden, kann eine effektive Kompressionskonstante verwendet werden.
Daher wird die in Bezug auf die Ausführungsformen von 2A besprochene Beziehung angepasst, um die gemessene Seitenbeschleunigung und den Kompressionswert anzugeben: ${\dot{ψ}}_{m} = \frac{(r_{l} - a_{y} C) ω_{l} - (r_{r} + a_{y} C) ω_{r}}{B} + K$
wobei Ψ̇_m eine Giergeschwindigkeit, r_l einen linken absoluten Radrollradius, r_r einen rechten absoluten Radrollradius, ω_l eine linke Raddrehzahl, ω_r eine rechte Raddrehzahl, B die Breite der Achse, die das linke und rechte Rad miteinander verbindet, a_y eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs, C einen Radkompressionswert und K eine Versatzkonstante bezeichnet.
In Fällen, in denen sich die Radkompressionswerte des linken und rechten Rads voneinander unterscheiden können, kann die vorstehende Beziehung einen linken Radkompressionswert C_l im Term des linken Rads und einen rechten Radkompressionswert C_r im Term des rechten Rads angeben.
Das Vorzeichen von a_y in den vorstehenden Beziehungen kann an die Richtung der Beschleunigung angepasst werden.
Die vorstehenden Beziehungen geben einen vertikalen Radkompressionswert an. Generell kann dieser Wert bekannt oder unbekannt sein. In ersterem Fall kann das Verfahren zum Schätzen absoluter Radrollradien von Rädern einen externen vertikalen Kompressionswert berücksichtigen, d.h. der vorgegeben ist oder von einer anderen Quelle empfangen wird. Ein Beispiel für einen vorgegebenen vertikalen Kompressionswert ist ein Registereintrag in der bordinternen Elektronik bezüglich der Masse m des Fahrzeugs, der Höhe H des Schwerpunkts, der nominalen Radkompressionskonstante C und der Achsbreite B, die jeweils durch den Hersteller bestimmt werden.
Wenn der vertikale Kompressionswert nicht vorgegeben ist, kann er durch ein anderes System des Fahrzeugs dynamisch bestimmt und dem hierin offenbarten Verfahren zum Schätzen absoluter Radrollradien als Eingang zugeführt werden.
Alternativ kann der vertikale Kompressionswert, wenn er als unbekannt betrachtet wird, durch das Verfahren selbst geschätzt werden. Diese Vorgehensweise erfordert einen weiteren, z.B. einen dritten, Messungssatz von Werten der Giergeschwindigkeit, linken Raddrehzahl und rechten Raddrehzahl sowie der Seitenbeschleunigung. Die vorstehende Beziehung zusammen mit drei kompletten Messungssätzen ermöglicht es, eine Schätzung der drei Unbekannten, nämlich des linken absoluten Radrollradius, des rechten absoluten Radrollradius und des vertikalen Kompressionswerts, statistisch zu bestimmen. Die Bestimmung eines vertikalen Kompressionswerts durch das Verfahren kann von großem Wert sein. Insbesondere kann die aktuelle Radkompressionskonstante abgeleitet und bei weiteren Anwendungen eingesetzt werden, etwa bei indirekten Reifendrucküberwachungssystemen.
Ein gemäß einem hierin offenbarten Verfahren geschätzter vertikaler Kompressionswert kann bei verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise bei indirekten Reifendrucküberwachungssystemen ist es bevorzugt, zum Erkennen laständerungsbedingter Druckänderungen keine relativen Rollradiusschätzungen zu verwenden. Insbesondere hat ein belastetes Rad im Vergleich zu einem unbelasteten Rad einen kleineren Rollradius. Eine Unterscheidung zwischen einem stark belasteten Rad und einem Rad mit einem luftleeren Reifen kann nicht eindeutig ausfallen. Typischerweise kann eine Schätzung der Fahrzeuglast dazu verwendet werden, Lastwirkungen zu beseitigen. Zur Erhöhung der Genauigkeit nicht nur der Lastschätzung, sondern auch der Rad- oder Reifenkompression (aufgrund dieser Last) ist eine Kenntnis eines vertikalen Kompressionswerts vor der Laständerung erwünscht.
4 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 10, das eine Vorrichtung 30 und einen Giergeschwindigkeitssensor 36 umfasst. Das Fahrzeug umfasst vier Räder, von denen zwei in dieser Seitenansicht gezeigt sind, wobei eines davon, das linke Hinterrad, mit dem Bezugszeichen 12 versehen ist. Das Rad 12 ist mit einem Raddrehzahlsensor 32 ausgestattet. Der Raddrehzahlsensor 32 kann ein Kammrad mit optischer oder magnetischer Auslesung der Drehzahl der Radzähne sein, wie es etwa beispielsweise in Antiblockiersystemen verwendet wird. Andere Raddrehzahlsensoren können ebenso verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie Signale abgeben, die eine Winkelgeschwindigkeit des Rades angeben. In dem dargestellten Fall ist auch das rechte Hinterrad (nicht gezeigt) mit einem Raddrehzahlsensor (nicht gezeigt) ausgestattet.
Der Giergeschwindigkeitssensor 36 kann ein Gyroskop mit wenigstens einer Drehachse, nämlich mit Giermoduserfassung, sein. Giermodus-Gyroskope sind dafür ausgelegt, Drehungen des Fahrzeugs um eine vertikale Achse zu erfassen. Der dargestellte Giergeschwindigkeitssensor ist ein Gyroskop mit Drei-Achsen-Erfassung, d.h. Erfassung von Drehungen im Gier-, Roll- und/oder Nickmodus. Beispiele für Gyroskope umfassen mikromechanische Gyroskope, die basierend auf Coriolis-Kräften arbeiten, ohne darauf beschränkt zu sein. Andere Beispiele für Giergeschwindigkeitssensoren können ebenso verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie Signale abgeben, die eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs angeben. Bei manchen Beispielen kann der Giergeschwindigkeitssensor mit einem Beschleunigungsmesser kombiniert werden, z.B. um eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs zu erfassen.
Die Vorrichtung 30 ist eine Vorrichtung zum Schätzen absoluter Radrollradien. Die Vorrichtung 30 empfängt Signale von den Raddrehzahlsensoren 32 und dem Giergeschwindigkeitssensor 36. Die Vorrichtung 30 umfasst ein Verarbeitungsteil, wobei das Verarbeitungsteil dafür ausgelegt ist, die Schritte eines in Bezug auf die Ausführungsformen beschriebenen Verfahrens auszuführen. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 30 einen vertikalen Kompressionswert von Rädern 12 des Fahrzeugs 10 schätzen.
5 zeigt schematisch eine Vorrichtung 30 zum Schätzen absoluter Radrollradien. Die Vorrichtung 30 umfasst ein Verarbeitungsteil 31, wobei das Verarbeitungsteil 31 dafür ausgelegt ist, die Schritte eines in Bezug auf die Ausführungsformen beschriebenen Verfahrens auszuführen.
Darüber hinaus zeigt 5 einen ersten Raddrehzahlsensor 32 zum Messen erster Raddrehzahlsignale, die eine Winkelgeschwindigkeit eines ersten Rades eines Fahrzeugs angeben, und einen zweiten Raddrehzahlsensor 34 zum Messen zweiter Raddrehzahlsignale, die eine Winkelgeschwindigkeit eines zweiten Rads des Fahrzeugs angeben. Des Weiteren ist ein Giergeschwindigkeitssensor 36 zum Messen von Giergeschwindigkeitssignalen gezeigt, die eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs angeben.
Die Sensoren 32, 34 und 36 sind als nicht in der Vorrichtung enthalten dargestellt. Bei manchen Ausführungsformen kann jedoch wenigstens einer der Sensoren in der Vorrichtung enthalten sein. Bei manchen Ausführungsformen können die Vorrichtung und wenigstens einer der Sensoren ein System zum Schätzen absoluter Radrollradien bilden.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 60 zum Schätzen absoluter Radrollradien von Rädern eines Fahrzeugs. Das Verfahren 60 umfasst einen Schritt zum Durchführen erster Messungen 62. Die ersten Messungen 62 umfassen das Messen eines Giergeschwindigkeitssignals, das eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs angibt, das Messen eines Raddrehzahlsignals, das eine Winkelgeschwindigkeit eines ersten Rads des Fahrzeugs angibt, sowie das Messen eines weiteren Raddrehzahlsignals, das eine Winkelgeschwindigkeit eines zweiten Rads des Fahrzeugs angibt. Die ersten Messungen 62 können synchron durchgeführt werden, beispielsweise gleichzeitig oder nebenläufig.
Das Verfahren 60 umfasst ferner einen Schritt zum Durchführen zweiter Messungen 64. Die zweiten Messungen 64 umfassen das Messen eines weiteren Giergeschwindigkeitssignals, das eine weitere Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs angibt, das Messen eines weiteren Raddrehzahlsignals, das eine weitere Winkelgeschwindigkeit des ersten Rads des Fahrzeugs angibt, sowie das Messen eines weiteren Raddrehzahlsignals, das eine weitere Winkelgeschwindigkeit des zweiten Rads des Fahrzeugs angibt. Die zweiten Messungen 64 können synchron durchgeführt werden, beispielsweise gleichzeitig oder nebenläufig.
Der Schritt zum Durchführen erster Messungen 62 und der Schritt zum Durchführen zweiter Messungen 64 können direkt nacheinander erfolgen oder durch eine gewisse Zeitspanne voneinander getrennt sein.
Das Verfahren 60 umfasst eine Bestimmung 66 absoluter Radrollradien. Die Bestimmung 66 basiert auf den ersten Messungen 62 und den zweiten Messungen 64.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 70 zum Schätzen eines vertikalen Kompressionswerts eines Rades eines Fahrzeugs. Das Verfahren 70 umfasst einen Messschritt 72. Die Messungen 72 umfassen das Messen eines Giergeschwindigkeitssignals, das eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs angibt, das Messen eines Raddrehzahlsignals, das eine Winkelgeschwindigkeit eines ersten Rads des Fahrzeugs angibt, das Messen eines weiteren Raddrehzahlsignals, das eine Winkelgeschwindigkeit eines zweiten Rads des Fahrzeugs angibt, und das Messen eines Seitenbeschleunigungssignals, das eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs angibt. Die ersten Messungen 72 können synchron durchgeführt werden, beispielsweise gleichzeitig oder nebenläufig.
Das Verfahren 70 umfasst außerdem eine Bestimmung 74 des vertikalen Kompressionswerts. Die Bestimmung 74 basiert auf den ersten Messungen 72 und auf empfangenen absoluten Radrollradien. Die absoluten Radrollradien werden als erstes Radrollradiussignal, das einen absoluten Radrollradius des ersten Rades angibt, und zweites absolutes Radrollradiussignal empfangen, das einen absoluten Radrollradius des zweiten Rades angibt.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 80 zum Schätzen absoluter Radrollradien und eines vertikalen Kompressionswerts von Rädern eines Fahrzeugs.
Das Verfahren 80 umfasst einen ersten Messschritt 81. Die Messungen 81 umfassen das Messen eines Giergeschwindigkeitssignals, das eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs angibt, das Messen eines Raddrehzahlsignals, das eine Winkelgeschwindigkeit eines ersten Rads des Fahrzeugs angibt, das Messen eines weiteren Raddrehzahlsignals, das eine Winkelgeschwindigkeit eines zweiten Rads des Fahrzeugs angibt, und das Messen eines Seitenbeschleunigungssignals, das eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs angibt.
Im zweiten Messschritt 82 werden die Werte desselben Größensatzes zu einem späteren Zeitpunkt erfasst. Ebenso erfasst der dritte Messschritt 83 die Werte des Größensatzes zu einem noch späteren Zeitpunkt.
Basierend auf den drei Messungssätzen 81, 82 und 83 werden absolute Rollradien (Bezugszeichen 86) und ein vertikaler Kompressionswert (Bezugszeichen 88) bestimmt. Die Schritte 86 und 88 sind so dargestellt, dass sie gleichzeitig ausgeführt werden. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass diese Schritte auch sequenziell, gleichzeitig, unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination daraus durchgeführt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6834222 [0004]

Claims

Verfahren zum Schätzen absoluter Radrollradien von Rädern eines Fahrzeugs (10), das die Schritte umfasst: - Messen von wenigstens zwei Giergeschwindigkeitssignalen, die jeweils eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs angeben, - Messen von wenigstens zwei ersten Raddrehzahlsignalen, die jeweils eine Winkelgeschwindigkeit eines ersten Rades (12) des Fahrzeugs angeben, - Messen von wenigstens zwei zweiten Raddrehzahlsignalen, die jeweils eine Winkelgeschwindigkeit eines zweiten Rades (14) des Fahrzeugs angeben, - Bestimmen eines ersten absoluten Radrollradius des ersten Rades und eines zweiten absoluten Radrollradius eines zweiten Rades basierend auf den gemessenen Giergeschwindigkeitssignalen, den gemessenen ersten Raddrehzahlsignalen und den gemessenen zweiten Raddrehzahlsignalen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen ferner auf einer Beziehung basiert, die lautet: ${\dot{ψ}}_{m} = \frac{r_{l} ω_{l} - r_{r} ω_{r}}{B} + K$
wobei Ψ̇_m eine Giergeschwindigkeit, r_l einen ersten absoluten Radrollradius, r_r einen zweiten absoluten Radrollradius, ω_l eine erste Raddrehzahl, ω_r eine zweite Raddrehzahl, B eine Achsbreite und K eine Versatzkonstante bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: - Messen von wenigstens zwei Seitenbeschleunigungssignalen, die jeweils eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs angeben, und - wobei das Bestimmen ferner auf einem Radkompressionswert und den gemessenen Seitenbeschleunigungssignalen basiert.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei das Bestimmen ferner auf einer Beziehung basiert, die lautet: ${\dot{ψ}}_{m} = \frac{(r_{l} - a_{y} C) ω_{l} - (r_{r} + a_{y} C) ω_{r}}{B} + K$
wobei Ψ̇_m eine Giergeschwindigkeit, r_l einen ersten absoluten Radrollradius, r_r einen zweiten absoluten Radrollradius, ω_l eine erste Raddrehzahl, ω_r eine zweite Raddrehzahl, B eine Achsbreite, a_y eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs, C einen Radkompressionswert und K eine Versatzkonstante bezeichnet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen ohne Verwendung eines nominalen Radradius eines Rades des Fahrzeugs durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen eine statistische Regressionsanalyse, einschließlich einer rekursiven Schätzung, wie etwa einem Kalman-Filter, oder eine Stapelanalyse, wie etwa eine Anpassung der kleinsten Quadrate, einer Beziehung zwischen den gemessenen Signalen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite absolute Radrollradius basierend auf dem bestimmten ersten absoluten Radrollradius und einem Proportionalitätsfaktor bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das wenigstens einen der Schritte umfasst: - Messen von wenigstens zwei Giergeschwindigkeitssignalen als Zeitreihe, - Messen von wenigstens zwei ersten Raddrehzahlsignalen als Zeitreihe, - Messen von wenigstens zwei zweiten Raddrehzahlsignalen als Zeitreihe.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen durchgeführt wird, ohne - ein Geschwindigkeitssignal, das die Geschwindigkeit des Fahrzeugs angibt, oder - ein GPS-Signal zu verwenden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner umfasst: - Empfangen wenigstens eines zusätzlichen Signals von einem Zusatzsensor, - wobei das Bestimmen ferner auf dem wenigstens einen zusätzlichen Signal basiert, und - wobei das wenigstens eine zusätzliche Signal ein Motordrehmoment, ein spezifisches Achs-/Raddrehmoment, einen Radschlupf, eine Motordrehzahl, eine Längsbeschleunigung, eine Last des Fahrzeugs, eine Achshöhe, einen Federungsdruck, eine Umgebungstemperatur, einen Radlenkwinkel, einen Reifentyp, ein geschätztes Reibungspotential, eine auf das Rad wirkende normalisierte Traktionskraft, einen reibungsbezogenen Wert, einen Bremsdruck, einen Reifendruck, eine Reifentemperatur, eine Aufhängungshöhe und/oder ein Steuer-Flag-Register angibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Rad und das zweite Rad Hinterräder sind, oder wobei das erste Rad und das zweite Rad Vorderräder sind.
Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode umfasst, der dafür ausgelegt ist, die Schritte eines der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen, wenn er in einer Recheneinrichtung ausgeführt wird.
Vorrichtung zum Schätzen absoluter Radrollradien von Rädern eines Fahrzeugs, die ein Verarbeitungsteil umfasst, wobei das Verarbeitungsteil dafür ausgelegt ist, die Schritte eines der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.