DE102016200778A1

DE102016200778A1 - Method for determining the loading state of a vehicle

Info

Publication number: DE102016200778A1
Application number: DE102016200778.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Fischer; Michael Fromm; Alexander Herdt; Andreas Köbe; Christian Sussmann
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustandes eines Fahrzeuges, wobei mit Hilfe von Raddrehzahlsensoren die Raddrehzahlen der Räder des Fahrzeuges gemessen werden, wobei aus den Raddrehzahlsignalen wenigstens eine reifendruckinsensitive Kenngröße (λi) für die momentane Beladung des Fahrzeuges bestimmt wird.Method for determining the loading state of a vehicle, wherein the wheel speeds of the wheels of the vehicle are measured by means of wheel speed sensors, wherein from the wheel speed signals at least one tire pressure-sensitive characteristic (λi) is determined for the instantaneous loading of the vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustandes eines Fahrzeuges, wobei mit Hilfe von Raddrehzahlsensoren die Raddrehzahlen der Räder des Fahrzeuges gemessen werden.The invention relates to a method for determining the loading state of a vehicle, wherein the wheel speeds of the wheels of the vehicle are measured by means of wheel speed sensors.

Eine Kontrolle des Reifendruckes eines Reifens eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, kann auf direkte Art mit Hilfe von speziell dafür vorgesehenen Sensoren oder indirekt erfolgen. Bei der indirekten Reifendruckkontrolle werden Indikatorgrößen bestimmt.A control of the tire pressure of a tire of a vehicle, in particular of a motor vehicle, can take place in a direct manner with the aid of specially provided sensors or indirectly. For indirect tire pressure monitoring, indicator sizes are determined.

Eine Beladungsänderung eines Fahrzeuges wirkt sich u. a. auf den Abrollumfang eines Reifens aus und beeinflusst auf diese Weise Größen, die bei einer indirekten Reifendruckkontrolle verwendet werden. Dadurch können Beladungsänderungen irrtümlich als Änderungen im Reifendruck und beispielsweise als Reifendruckverluste interpretiert werden. Treten parallel eine Beladungsänderung und ein Reifendruckverlust auf, kann unter Umständen der Druckverlust nicht zuverlässig erkannt werden.A load change of a vehicle affects u. a. on the rolling circumference of a tire and influenced in this way sizes that are used in an indirect tire pressure control. As a result, load changes can be erroneously interpreted as changes in tire pressure and, for example, as tire pressure losses. If a change in load and a tire pressure loss occur in parallel, the pressure loss may not be reliably detected.

Die indirekte Reifendruckkontrolle weist daher folgende Nachteile auf. Schlimmstenfalls wird eine Beladungsänderung als Druckverlust interpretiert und eine Druckverlust-Fehlwarnung ausgesprochen. Bei Beladungsänderung und gleichzeitigem Druckverlust ist das System unter Umständen aufgrund konkurrierender Effekte auf das Druckverlustkriterium nicht warnfähig und erkennt den Druckverlust nicht.The indirect tire pressure control therefore has the following disadvantages. In the worst case, a load change is interpreted as pressure loss and a pressure loss warning is issued. If there is a load change and a simultaneous pressure loss, the system may not be able to warn due to competing effects on the pressure loss criterion and may not detect the pressure loss.

Aus der DE 43 00 677 A1 ist bekannt, wie durch einen Sensor das Schwingungsspektrum der Karosserie zu messen und in Echtzeit in ein Frequenzspektrum zu transformieren ist. Aus den Schwingungsfrequenzen sind das Gewicht der Karosserie und der Luftdruck in den Reifen bestimmbar.From the DE 43 00 677 A1 It is known how to measure by a sensor, the vibration spectrum of the body and to transform in real time in a frequency spectrum. From the vibration frequencies, the weight of the body and the air pressure in the tire can be determined.

Die DE 10 2008 056 664 A1 beschreibt ein Verfahren zur indirekten Reifendrucküberwachung, bei welchem aufgrund der Analyse des Schwingungsverhaltens eines Rades anhand des Raddrehzahlsignals eine Druckverlust-Erkennungsgröße bestimmt wird.The DE 10 2008 056 664 A1 describes a method for indirect tire pressure monitoring in which, based on the analysis of the vibration behavior of a wheel based on the wheel speed signal, a pressure loss detection variable is determined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dessen Hilfe eine Abschätzung der Beladungsänderung eines Fahrzeuges ermittelt werden kann.The invention has for its object to provide a method by which an estimate of the change in load of a vehicle can be determined.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass aus den Raddrehzahlsignalen wenigstens eine reifendruckinsensitive Kenngröße für die momentane Beladung des Fahrzeuges bestimmt wird.This object is achieved in that is determined from the wheel speed signals at least one tire pressure-sensitive characteristic for the instantaneous load of the vehicle.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine indirekte Reifendruckkontrolle wichtige Informationen über das Fahrzeug liefert, da auf diese Weise schon vorhandene oder drohende Reifenschäden erkannt werden können und die Sicherheit des Fahrers erhöht werden kann, wenn der Reifendruck zu niedrig oder auch zu hoch ist. Die indirekte Erkennung des Reifenluftdruckes kann aber zu Fehlerkennungen führen, wenn andere Einflüsse das Raddrehzahlsignal beeinflussen. Einer dieser Einflüsse ist typischerweise eine Beladungsänderung des Fahrzeuges. Diese sollte daher möglichst erkannt werden, um Falscherkennungen des Reifenluftdruckes zu vermeiden. Betrachtet man die Problematik Reifenlast unabhängig von der indirekten Reifendruckkontrolle, so ist eine Schätzung der Reifenlast pro Rad, d. h. radindividuell, bei bekannten Systemen bisher nicht erfolgt.The invention is based on the consideration that an indirect tire pressure control provides important information about the vehicle, since in this way already existing or impending tire damage can be detected and the safety of the driver can be increased if the tire pressure is too low or too high , However, the indirect detection of the tire air pressure can lead to false detections if other influences affect the wheel speed signal. One of these influences is typically a load change of the vehicle. This should therefore be recognized as possible in order to avoid false detection of the tire air pressure. Considering the problem of tire load independently of the indirect tire pressure control, an estimate of the tire load per wheel, i. H. individual wheel, not yet done in known systems.

Wie nunmehr erkannt wurde, kann die Beladungsänderung eines Fahrzeuges mit Hilfe von Kenngrößen ermittelt werden, die sich aus den jeweiligen Radrehzahlsignalen bestimmen lassen. Diese Kenngrößen können so gewählt werden, dass sie eine zuverlässige Information über die Beladungsänderung zulassen und nicht von Änderungen im Reifendruck beeinflusst sind. Auf der anderen Seite kann die ermittelte Beladungsänderung vorteilhaft eingesetzt werden, um eine indirekte Reifendruckkontrolle zu verbessern bzw. Fehlerkennungen zu vermeiden.As has now been recognized, the change in load of a vehicle can be determined by means of parameters that can be determined from the respective Radrehzahlsignalen. These parameters can be chosen so that they allow reliable information about the change in load and are not affected by changes in tire pressure. On the other hand, the determined load change can be used advantageously to improve an indirect tire pressure control or to avoid misdetection.

Vorteilhafterweise wird aus dem jeweiligen Raddrehzahlsignal das Frequenzspektrum bestimmt, wobei aus dem Frequenzspektrum die Kenngröße für die momentane Beladung des Fahrzeuges bestimmt wird. Das Frequenzspektrum wird bevorzugt durch eine Fouriertransformation des Signals des Raddrehzahlsensors bzw. der Raddrehzahl als Funktion der Zeit bestimmt.Advantageously, the frequency spectrum is determined from the respective wheel speed signal, the characteristic for the instantaneous load of the vehicle being determined from the frequency spectrum. The frequency spectrum is preferably determined by a Fourier transformation of the signal of the wheel speed sensor or the wheel speed as a function of time.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird durch Fahrzeugtests, welche verschiedene Druckstufen und Beladungsstufen beinhalten, eine Datenbasis geschaffen, auf welcher durch Fouriertransformation der jeweiligen Raddrehzahlsignale die Frequenzspektren der jeweiligen Reifenschwingungen errechnet werden. Durch Vergleich der für die unterschiedlichen Beladungs-u. Druckszenarien charakteristischen Spektren, kann der druckinvariante, beladungssensitive Spektralbereich des Frequenzspektrums bestimmt werden. Nach dieser „offline”-Bestimmung, dient dieser Frequenzbereich im laufenden Betrieb (d. h. „online”) zur Errechnung einer reifendruckinsensitiven Kenngröße für die momentane Beladung des Fahrzeugs. Um diese Schritte theoretisch zu motivieren, dient als Grundlage ein Starrgürtel-Reifenmodell gekoppelt an einen Viertel-Fahrzeug-Stand. Dessen Übertragungsfunktion, gebildet als Quotient des Schwingungsverhaltens des Modells und der Straßenanregung, entspricht näherungsweise einem realistischen Frequenzspektrum der Reifenschwingung.In a preferred embodiment, a database is created by vehicle tests, which include different pressure levels and loading levels, on which by Fourier transform the respective wheel speed signals the frequency spectra of the respective tire vibrations are calculated. By comparing the for the different loading u. Pressure scenarios characteristic spectra, the pressure-invariant, load-sensitive spectral range of the frequency spectrum can be determined. After this "offline" determination, this frequency range during operation (ie "online") is used to calculate a tire pressure-sensitive characteristic for the current load of the vehicle. To theoretically motivate these steps, the basis is a rigid-belt tire model coupled to a quarter-vehicle stand. Its transfer function, formed as a quotient of the vibration behavior of the model and the road excitation, corresponds approximately to a realistic frequency spectrum of the tire vibration.

Vorzugsweise wird wenigstens ein Umwelteinfluss und/oder ein Einfluss des Fahrzeuges in der jeweiligen Kenngröße bzw. Beladungskenngröße kompensiert, woraus jeweils eine kompensierte Kenngröße bestimmt wird. Ein Einfluss des Fahrzeuges ist beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit oder das Motormoment, welche das Schwingungsspektrum indirekt, d. h. durch Änderung der Reifeneigenschaften (z. B. Seitenwandsteifigkeit), oder direkt, d. h. durch Anregung anderer Schwingungsformen (z. B. weniger torsionale und mehr vertikale Anregung), ändern können.Preferably, at least one environmental influence and / or an influence of the vehicle in the respective characteristic variable or load characteristic is compensated, from which in each case a compensated parameter is determined. An influence of the vehicle is, for example, the vehicle speed or the engine torque, which indirectly, that is, the vibration spectrum. H. by changing the tire properties (eg sidewall stiffness), or directly, d. H. by stimulating other modes of vibration (eg less torsional and more vertical excitation).

Die jeweilige Kenngröße wird vorzugsweise direkt oder indirekt über abgeleitete Größen zur Bestimmung des Einflusses der Beladungsänderung auf aus dem Abrollumfangseffekt abgeleitete Größen verwendet.The respective parameter is preferably used directly or indirectly via derived variables for determining the influence of the load change on variables derived from the rolling circumference effect.

Die jeweilige Kenngröße wird vorzugsweise direkt oder indirekt über abgeleitete Größen zur Kompensation des Einflusses der Beladungsänderung auf aus dem Abrollumfangseffekt abgeleitete Größen verwendet.The respective parameter is preferably used directly or indirectly via derived variables to compensate for the influence of the load change on variables derived from the rolling circumference effect.

Der auf diese Weise abgeleitete Einfluss der Beladungsänderung auf den Abrollumfangseffekt wird vorteilhafterweise zur Plausibilisierung von Druckverlustsituationen und/oder zur Plausibilisierung der Positionserkennung eines Druckverlustes verwendet.The influence of the load change on the rolling circumference effect derived in this way is advantageously used for the plausibility of pressure loss situations and / or for the plausibility of the position recognition of a pressure loss.

Der abgeleitete Einfluss der Beladungsänderung auf den Abrollumfangseffekt wird bevorzugt zur Plausibilisierung der Schätzwerte anderer Beladungsschätzmittel, insbesondere Beschleunigungssensoren, verwendet.The derived influence of the load change on the rolling circumference effect is preferably used to check the plausibility of the estimated values of other load estimation means, in particular acceleration sensors.

Aus der wenigstens einen reifendruckinsensitiven Kenngröße (λ_i) für die momentane Beladung wird in einer bevorzugten Ausführungsform die Verschiebung des Schwerpunktes in der Fahrzeugebene bestimmt. Die Fahrzeugebene bezeichnet dabei eine Ebene, die bei ebenem Fahrzeuguntergrund parallel zu diesem Fahrzeuguntergrund verläuft.From the at least one tire pressure-sensitive parameter (λ _i ) for the instantaneous loading, in a preferred embodiment the shift of the center of gravity in the vehicle plane is determined. The vehicle level refers to a plane that runs parallel to this vehicle background with a flat vehicle background.

Die ermittelte Verschiebung des Schwerpunktes wird vorteilhafterweise einem Fahrdynamikregelsystem, insbesondere ESP oder TCS, bereitgestellt.The determined shift of the center of gravity is advantageously provided to a vehicle dynamics control system, in particular ESP or TCS.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch Abschätzung jeweils direkt der durch Beladungsänderung herrschenden Effekte auf Abrollumfanggrößen und davon abgeleitete Größe eine Kenntnis des Beladungszustandes ohne zusätzliche Sensoren oder Messungen erzielt werden kann. Zudem kann die Position der Beladung bestimmt werden. Das Nachbearbeiten bzw. Postprocessing anderer physikalischer Effekte zur Fahrzeugmassenschätzung (z. B. aus hochauflösenden Beschleunigungssignal) kann plausibilisiert werden. Die indirekte Reifendruckkontrolle ist dadurch autark gegenüber hochauflösenden Längsbeschleunigungssensoren bzw. dem Momentensignal des Motorsteuergerätes, ermöglicht also die indirekte Reifenluftdruckkontrollfunktionalität in Projekten, in denen letztere nicht oder nur eingeschränkt zur Verfügung stehen.The advantages of the invention are, in particular, that knowledge of the loading state without additional sensors or measurements can be achieved by estimating in each case directly the effects due to load change on rolling circumference variables and the size derived therefrom. In addition, the position of the load can be determined. The reworking or post-processing of other physical effects for vehicle mass estimation (eg from high-resolution acceleration signal) can be made plausible. The indirect tire pressure control is thus self-sufficient with respect to high-resolution longitudinal acceleration sensors or the torque signal of the engine control unit, thus enabling the indirect tire air pressure control functionality in projects where the latter are not or only partially available.

Das Verfahren kann auch außerhalb der Reifendruckkontrolle eingesetzt werden, nämlich insbesondere zur Bestimmung einer Verschiebung des Schwerpunktes des Fahrzeuges in der Fahrzeug-x-y-Ebene, die zum Beispiel durch einen Beladungswechsel hervorgerufen wird. Diese Informationen sind nützlich bei der Anpassung der Regelung von Fahrdynamik-Regelsystemen wie beispielsweise ESP.The method can also be used outside of the tire pressure monitoring, namely in particular for determining a shift of the center of gravity of the vehicle in the vehicle x-y plane, which is caused, for example, by a load change. This information is useful in adjusting the control of vehicle dynamics control systems such as ESP.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. In it show in a highly schematic representation:

1 zwei beispielhafte Darstellungen eines Reifens mit unterschiedlichem Reifendruck; 1 two exemplary representations of a tire with different tire pressure;

2 ein beispielhaftes Spektrum eines Raddrehzahlsensorsignals; 2 an exemplary spectrum of a wheel speed sensor signal;

3 ein Kraftfahrzeug mit vier Reifen; 3 a motor vehicle with four tires;

4 eine Darstellung für das Starrgürtelmodell eines Luftreifens mit Viertel-Fahrzeugstand mit einem Aufbau, einem Gürtel und einer Felge; 4 a representation for the rigid belt model of a quarter-vehicle tire with a structure, a belt and a rim;

5 ein Diagramm von relevanten Größen des Starrgürtelmodells gemäß 4; 5 a diagram of relevant variables of the rigid belt model according to 4 ;

6 ein beispielhaftes Diagramm einer Übertragungsfunktion als Funktion eines aus einem Raddrehzahlsignal gewonnenen Frequenzspektrums; 6 an exemplary diagram of a transfer function as a function of a frequency spectrum obtained from a wheel speed signal;

7 ein beispielhaftes Diagramm von zwei Übertragungsfunktionen als Funktion eines aus einem Raddrehzahlsignal gewonnenen Frequenzspektrums für zwei verschiedene Reifendrücke und einen vergrößerten Ausschnitt daraus; 7 an exemplary diagram of two transfer functions as a function of a frequency spectrum obtained from a wheel speed signal for two different tire pressures and an enlarged section thereof;

8 ein beispielhaftes Diagramm einer Übertragungsfunktion als Funktion eines aus einem Raddrehzahlsignal gewonnenen Frequenzspektrums bei einer Beladungsänderung und einen vergrößerten Ausschnitt daraus; 8th an exemplary diagram of a transfer function as a function of a frequency spectrum obtained from a wheel speed signal at a load change and an enlarged section thereof;

9 ein beispielhafter Klassifikationswert für verschiedene Zustände eines Fahrzeuges; 9 an exemplary classification value for various states of a vehicle;

10 eine beispielhafte Kalibrationsphase von zwei Verfahrensgrößen; 10 an exemplary calibration phase of two process variables;

11 drei beispielhafte Verfahrensgrößen bei verschiedenen Fahrzeugzuständen; 11 three exemplary process variables in different vehicle states;

12 ein Diagramm einer beispielhaften Bestimmung einer Verfahrensgröße; 12 a diagram of an exemplary determination of a process size;

13 ein Fahrzeug in einer x-y-Ebene; und 13 a vehicle in an xy plane; and

14 den beispielhaften Zusammenhang zweier Verfahrensgrößen. 14 the exemplary relationship between two process variables.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference numerals in all figures.

Ein PKW-Luftreifen 20 ist schematisch in 1 dargestellt auf der linken Seite bei Solldruck p_Soll und auf der rechten Seite bei geringerem Fülldruck, bei unveränderter Belastung. Der Reifen 20 mit Außenradius r (unbelastet, Druck p_Soll) federt im Rahmen des Starrgürtelmodells unter Belastung mit einer Kraft F_Z = m_Bg um die Höhe ρ = z_T – z_D ein, dabei ist z_T die aktuelle Verschiebung des Reifengürtels (siehe dazu 5) und z_D ist die effektive Höhe des Straßenprofils. Ein voller Umlauf des Reifens nach Einfederung entspricht dann einem Weg eines Reifen mit Abrollumfangsradius r_e = r – η(z_R – z_D) (1) mit einem reifenabhängigen Faktor η und der aktuellen vertikalen Verschiebung der Felge z_R (siehe dazu 5). Gleichungen werden jeweils mit einer in runde Klammern gesetzten Nummer bezeichnet, über die dann im Text Bezug auf diese Gleichung genommen wird. Bei konstanter Beladung ist der Abrollumfang über die Einfederung (z_R – Z_D) druckabhängig. Durch Vergleich der (aus den Raddrehzahlen des Bremsensteuergeräts zu Verfügung stehenden) Umlaufzeiten T_i = 2πr_e,i/v_Kfz der Räder eines Fahrzeugs (v_Kfz ist die Fahrzeuggeschwindigkeit), ergeben sich so drei druckabhängige Messgrößen. Generisch wird bei der indirekten Reifendruckkontrolle nach Durchführen des Resets und Einstellen des Solldrucks an allen Rädern ein Referenzwert innerhalb einer vordefinierten Zeit bei verschiedenen Geschwindigkeiten über unten stehende Gleichungen zeitlich gemittelt und abgespeichert (Kalibrierung). Ist die Kalibrierung abgeschlossen, kann ein 1-Rad-Druckverlust z. B. über die Änderung einer Größe Axle nach überschreiten einer Detektionsschwelle erkannt werden (Detektion). Aus den vier Umlaufzeiten T_i können z. B. die drei Größen Axle, Diag, und Side auf folgende Art bestimmt werden:

A car pneumatic tire 20 is schematic in 1 shown on the left side at setpoint pressure p _setpoint and on the right side with lower filling pressure, with unchanged load. The mature 20 with outer radius r (unloaded, pressure p _setpoint ) springs in the context of the rigid belt model under load with a force F _Z = m _B g around the height ρ = z _T - z _D , where z _{T is} the actual displacement of the tire belt (see 5 ) and z _D is the effective height of the road profile. One complete revolution of the tire after compression then corresponds to a travel of a tire with rolling circumference radius

r _e = r - η (z _R - z _D ) (1)

with a tire-dependent factor η and the current vertical displacement of the rim z _R (see 5 ). Equations are each denoted by a number in parentheses, which is used to refer to this equation in the text. At constant load, the rolling circumference via the deflection (z _R - Z _D ) is pressure-dependent. By comparison of the circulation times T _i = 2πr _{e, i} / v _{vehicle of} the wheels of a vehicle (v _{motor vehicle} is the vehicle speed) (available from the wheel speeds of the brake control device), this results in three pressure-dependent measured variables. Generically, in the case of indirect tire pressure monitoring, after the reset has been carried out and the setpoint pressure has been set on all wheels, a reference value is temporally averaged and stored within a predefined time at different speeds using the equations below (calibration). When the calibration is completed, a 1-wheel pressure loss can occur. B. on the change of a size Axle after exceeding a detection threshold are detected (detection). From the four periods T _i can z. For example, the three sizes Axle, Diag, and Side can be determined in the following way:

In 3 ist schematisch ein Fahrzeug 6 dargestellt mit vier Reifen, die mit den Ziffern 1, 2, 3 und 4 nummeriert sind. In obigen Formeln bezeichnet dabei beispielsweise T₁ = 2πr_e,1/v_Kfz die Umlaufzeit des Rades 1 (in der 3 links vorne). Ähnliches gilt für die Räder 2, 3, und 4.In 3 is schematically a vehicle 6 shown with four tires, with the digits 1 . 2 . 3 and 4 numbered. In the above formulas, for example, T ₁ = 2πr _{e, 1} / v _{Kfz designates} the cycle time of the wheel 1 (in the 3 left front). The same applies to the wheels 2 . 3 , and 4 ,

Unabhängig vom Abrollumfangsradius r_e existiert als zweites druckabhängiges Kriterium ein Frequenzeffekt. Der Reifengürtel und die Felge führen nach Anregung durch die Straßenoberfläche Schwingungen sowohl gegeneinander als auch phasengleich um die Drehachse aus. Die Schwingungen der Felge führen zur Modulation der Drehratensignale und können über eine Fouriertransformation als Spektrum dargestellt werden. In 2 zeigt eine Kurve 8 das Spektrum bei einem ersten Reifendruckwert p₁ und eine Kurve 10 zeigt das Spektrum bei einem zweiten, niedrigeren Reifendruckwert p₂, d. h. p₁ > p₂. Das Spektrum ist dominiert u. a. von den Eigenfrequenzen f_p₁ und f_p₂, deren Absolutwert Abhängigkeiten von Material (Reifen), Druck und externen Einflussgrößen (z. B. Geschwindigkeit) aufweist. Analog zum Abrollumfang, können f_p₁ und f_p₂ während der Kalibrierungsphase nach Einstellen des Solldrucks bestimmt und abgespeichert werden. Bei einem Druckverlust verschieben sich die beiden Eigenfrequenzen hin zu geringeren Werten (durch die beiden Pfeile in 2 angedeutet). Nach Kompensation der externen Einflussgrößen kann ein 1-Rad- oder Mehrraddruckverlust radindividuell durch eine Abweichung der aktuell bestimmten Frequenzen von den Lernwerten erkannt werden.Irrespective of the rolling circumference radius r _e , a frequency effect exists as the second pressure-dependent criterion. The tire belt and the rim, after excitation by the road surface, cause vibrations both against each other and in phase around the axis of rotation. The vibrations of the rim lead to the modulation of the rotation rate signals and can be represented by a Fourier transformation as a spectrum. In 2 shows a curve 8th the spectrum at a first tire pressure value p ₁ and a curve 10 shows the spectrum at a second, lower tire pressure value p ₂ , ie p ₁ > p ₂ . The spectrum is dominated inter alia by the natural frequencies f _p₁ and f _p₂ whose absolute value dependencies of material (tires), pressure and external influencing variables (eg speed) has. Analogous to the rolling circumference, f _p₁ and f _p₂ can be determined and stored during the calibration phase after setting the target pressure. At a pressure loss, the two natural frequencies shift towards lower values (indicated by the two arrows in 2 indicated). After compensation of the external influencing variables, a 1-wheel or multi-wheel pressure loss can be detected on a wheel-by-wheel basis by a deviation of the currently determined frequencies from the learned values.

Nachteilig bei gängiger indirekter Reifendruckkontrolle ist die Fehlwarnanfälligkeit durch Beladungsänderung. Eine Änderung der Belastung F_Z (Beladung) eines Reifes führt über oben angegebene Gleichungen auch reifenabhängig zur Änderung des Abrollumfangsradius r_e und damit beispielsweise über die Gleichung (2) für Axle zur Änderung eines Kriteriums ΔAxle = Axle_aktuell – Axle_Kalibrierung gegenüber einem erlernten bzw. kalibrierten Wert. Eine Plausibilisierung des Abrollumfangseffekts mit dem Frequenzeffekt ist aufgrund von Verfügbarkeit und systematischen Fehlern bei der Kompensation von Umwelteinflüssen nicht fehlerfrei möglich. Schlimmstenfalls wird eine Beladungsänderung als Druckverlust interpretiert und eine Druckverlust-Fehlwarnung ausgesprochen.A disadvantage of conventional indirect tire pressure monitoring is the risk of misuse due to load change. A change in the load F _Z (load) of a tire via the above equations also depends on the tire to change the Abrollumfangsradius r _e and thus, for example, via the equation (2) for Axle to change a criterion ΔAxle = Axle _actual - Axle _calibration against a learned or Calibrated value. A plausibility check of the rolling circumference effect with the frequency effect is not possible error-free due to availability and systematic errors in the compensation of environmental influences. In the worst case, a load change is interpreted as pressure loss and a pressure loss warning is issued.

Bei Beladungsänderung und gleichzeitigem Druckverlust ist ein System der indirekten Reifendruckkontrolle unter Umständen aufgrund konkurrierender Effekte z. B. über das Kriterium ΔAxle nicht warnfähig und erkennt den Druckverlust nicht.When load change and simultaneous pressure loss is an indirect tire pressure monitoring system may be due to competing effects z. B. on the criterion .DELTA.Axle not alert and does not recognize the pressure loss.

Das erfindungsgemäße Verfahren zielt auf eine Kompensation des Beladungseffekts auf den Abrollumfang, wodurch eine Verhinderung von Fehlwarnungen und ein Wiederherstellen der verlässlichen Warnfähigkeit eines indirekten Reifendruckkontrollsystems auch unter Beladungsänderung ermöglicht werden.The method according to the invention aims at compensating the loading effect on the rolling circumference, thereby making it possible to prevent false warnings and to restore the reliable warning capability of an indirect tire pressure monitoring system, even under load change.

Der Frequenzeffekt eines Luftreifens wird anhand eines in 4 dargestellten Starrgürtel-Reifenmodells (rigid-ring-model, vergl.: Zegelaar, P-W.A.: The dynamic response of tyres to brake torque vaqriations and road unevenness, Dissertation, Delft University of Technology, 1998 ) gekoppelt an einen Viertel-Fahrzeug-Stand diskutiert. Ein Luftreifen bzw. Reifen 20 wird modelliert durch einen starren Gürtel 26 mit Masse m_T und Trägheitsmoment J_T, welcher über ein Feder-Dämpfer-System in torsionale und radiale Richtung an eine Felge 32 mit Masse m_R und Trägheitsmoment J_R gekoppelt ist, dabei sind c_t und c_r Federkonstanten und d_t und d_r Dämpfungen. Die Schnittstelle des Reifens 20 mit einer Straßenoberfläche 36 mit Höhe z_D(t) bildet der Reifenlatsch, moduliert durch eine longitudinale Steifigkeit c_p und Relaxationslänge σ. Die Einfederung ρZ_T(t) – Z_D(t) des Reifens 20 unter Belastung F_N wird näherungsweise durch eine vertikale Steifigkeit beschrieben über F_N = C_vertρ. (3) The frequency effect of a pneumatic tire is determined by an in 4 illustrated rigid belt tire model (rigid-ring model, cf. Zegelaar, PW.A .: The dynamic response of tires to brake torque vaqriations and road unevenness, Dissertation, Delft University of Technology, 1998 ) coupled to a quarter-vehicle stand. A pneumatic tire 20 is modeled by a rigid belt 26 with mass m _T and moment of inertia J _T , which via a spring-damper system in torsion and radial direction to a rim 32 is coupled to mass m _R and moment of inertia J _R , where c _t and c _{r are} spring constants and d _t and d _{r are} losses. The interface of the tire 20 with a road surface 36 with height z _D (t), the tire gossip modulated by a longitudinal stiffness c _p and relaxation length σ. The deflection ρZ _T (t) - Z _D (t) of the tire 20 under load F _N is approximately described by a vertical stiffness over F _N = C _vert ρ. (3)

Die Anbindung des Rades bzw. Reifens 20 an einen Aufbau 42 der Masse m_B erfolgt über ein Feder-Dämpfer-System in x- und z-Richtung. Der Punkt A auf dem Reifengürtel mit Radius r wird durch Translation und Rotation der Felge um x_R, z_R bzw. φ_R und anschließender Translation und Rotation des Gürtels um x_T, z_T bzw. φ_T in den Punkt C überführt. Ω ist die Winkelgeschwindigkeit um den mitbewegten Ursprung. The connection of the wheel or tire 20 to a structure 42 the mass m _B via a spring-damper system in the x and z direction. The point A on the tire belt of radius r is converted to point C by translation and rotation of the rim by x _R , z _R or φ _R and subsequent translation and rotation of the belt by x _T , z _T and φ _T, respectively. Ω is the angular velocity around the co-moving origin.

Anhand von 5 werden die Bewegungsgleichungen des Reifens 20 diskutiert. Der Reifen 20 liegt dabei in der z-x-Ebene eines Koordinaten-Systems. Die Bewegungsgleichungen ergeben sich unter Betrachtung der Bewegung eines Gürtelpunktes A, welcher durch Rotation und Translation von Felge 32 bzw. Gürtel 26 (über B) in den Punkt C überführt werden soll (vergl. dazu Nojek, Rafal: Insufficient Pressure and Damage Detection for Tyres with Supporting Inserts, Dissertation, Technical University of Koszalin, 2010 ). m_Bx .._B = F_BX m_Bz .._B = F_BZ m_Rx .._R = F_RX – F_BX m_Rz .._R = F_RZ – F_BZ I_Rϕ_R = M m_Tx.._T = –F_RX + F_fcosα – F_nsinα m_Tz .._T = –F_RZ + F_fsinα + F_ncosα I_Tϕ_T = –M_t – F_fr_e – F_nr_ef_rr σF ._f = –v_bF_f – c_κv_S F_BX = C_X(x_R – x_B) + d_X(x ._R – x ._B) F_BZ = C_Z(z_R – z_B) + d_Z(z ._R – z ._B) F_RX = πr(c_t + c_r)(x_T – x_R) + πr(d_t + d_r)(x ._T – x ._R) – πr(d_t + d_r)(Ω + ϕ_R)(z_T – z_R) F_RZ = πr(c_t + c_r)(z_T – z_R) + πr (d_t + d_r)(z ._T– z ._Z) + πr(d_t + d_r)(Ω + ϕ_R)(x_T – x_R) M_t = 2πd_tr³(ϕ .._T – ϕ .._R) + 2πc_tr³ (ϕ_T – ϕ_R) F_n = c_vert(z_D – z_T) r_e = r – η(Z_R – Z_D) + Δr σ = 1 / 2l c_κ = 2c_pl² V_S = X ._T – V_b = X ._T – r_e(Ω + ϕ ._T) f_rr = f_R0 (4) Based on 5 become the equations of motion of the tire 20 discussed. The mature 20 lies in the zx plane of a coordinate system. The equations of motion result from consideration of the movement of a belt point A, which by rotation and translation of rim 32 or belt 26 (via B) is to be transferred to the point C (see Nojek, Rafal: Insufficient Pressure and Damage Detection for Tires with Supporting Inserts, Dissertation, Technical University of Koszalin, 2010 ). m _B x .. _B = F _BX m _B z .. _B = F _BZ m _R x .. _R = F _RX - F _BX m _R z .. _R = F _RZ - F _BZ I _R φ _R = M m _T x .. _T = -F _RX + F _f cos α - F _n sinα m _T z .. _T = -F _RZ + F _f sin α + F _n cos α I _T φ _T = -M _t - F _f _{e e} - F _n r _e f _rr σF. -v _f = F _f _b - c v _κ _S F _BX = C _X (x _R - x _B) + d _X (x _R -.. x _B) F _BZ = C _z (z _R - z _B) + d _Z (. z _R -. z _B) F _RX = πr (c _t + c _r) (x _T - x _R) + πr (d _t + d _r) (x _T -.. x _R) - πr (d _t + d _r ) (Ω + φ _R ) (z _T - z _R ) F _RZ = πr (c _t + c _r ) (z _T - z _R ) + πr (d _t + d _r ) (eg _T - . z _Z) + πr (d _t + d _r) (Ω + φ _R) (x _T - x _R) M _t = 2πd _t r ³ (φ _T .. - .. _R φ) + 2πc _t r ³ ( φ _T - φ _R ) F _n = c _vert (z _D - z _T ) r _e = r - η (Z _R - Z _D ) + Δr σ = 1 / 2l c _κ = 2c _p l ² V _S = X. _T - V _b = X. _T - (φ Ω + _T.) R _e f f _rr = _R0 (4)

Das Schwingungsverhalten Φ'_R(t) der Felge 32 lässt sich unabhängig von der Straßenanregung z_D(t) für kleine Auslenkungen darstellen, dazu linearisiert man das obige Gleichungssystem. Nach Laplace-Transformation lässt sich die Übertragungsfunktion

grafisch darstellen, mit s = i2πf, siehe dazu 6, in der eine Kurve 48 den Absolutbetrag der Übertragungsfunktion zeigt. Dabei ist auf der x-Achse 52 die Frequenz dargestellt, während auf der y-Achse 56 der Betragswert der Übertragungsfunktion abgetragen ist. Eine Eigenfrequenzanalyse des obigen Gleichungssystems (4) erlaubt es, die sichtbaren Resonanzen mit Schwingungsformen zu identifizieren. Neben der einer translatorischen, in 6 mit E1 bezeichneten, gleichphasigen Eigenschwingung von Felge 32 und Gürtel 26, sind die torsionalen Anregungen mit (E4) und ohne (E2) Phasenverschiebung von Felge 32 und Gürtel 26 zu sehen, als auch eine vertikale Schwingung E3.The vibration behavior Φ ' _R (t) of the rim 32 can be represented independently of the street excitation z _D (t) for small deflections, to linearize the above system of equations. After Laplace transformation, the transfer function can be

graphically, with s = i2πf, see 6 in which a curve 48 shows the absolute value of the transfer function. It is on the x-axis 52 the frequency is shown while on the y-axis 56 the absolute value of the transfer function has been removed. A natural frequency analysis of the above equation system ( 4 ) allows to identify the visible resonances with vibration modes. In addition to a translational, in 6 with E1, in-phase vibration of rim 32 and belts 26 , are the torsional excitations with (E4) and without (E2) phase shift of rim 32 and belts 26 to see, as well as a vertical vibration E3.

In 7 ist der Absolutbetrag der Übertragungsfunktion eines Reifens (225/45 R17) unter Druckänderung dargestellt. Eine Kurve 60 repräsentiert den Betrag der Übertragungsfunktion bei einem Reifendruck p von p = 2,5 Pa, und eine Kurve 66 repräsentiert den Betrag der Übertragungsfunktion bei einem Reifendruck von 1,5 Pa, wobei Pa jeweils für die Druckeinheit Pascal steht.In 7 the absolute value of the transfer function of a tire (225/45 R17) is shown under pressure change. A curve 60 represents the amount of the transfer function at a tire pressure p of p = 2.5 Pa, and a curve 66 represents the amount of transfer function at a tire pressure of 1.5 Pa, where Pa stands for the pressure unit Pascal respectively.

Die Eigenfrequenzen weisen bei einem Druckverlust einen Trend zu kleineren Absolutwerten auf. Innerhalb des diskutierten Modells zeigt sich eine starke Abhängigkeit von den druckabhängigen Steifigkeiten c_t und C_r sowie der vertikalen Steifigkeit wert, der longitudinalen Steifigkeit c_p und der Relaxationslänge σ (Reifenlatsch), welche benutzt wurden, um den Druckverlust zu modellieren. Die Verschiebung der Eigenfrequenzen, siehe dazu auch 2, kann als Detektionskriterium für einen Druckverlust dienen.The natural frequencies have a tendency to smaller absolute values at a pressure loss. Within the discussed model there is a strong dependence on the pressure dependent stiffnesses c _t and C _r as well as the vertical stiffness value, the longitudinal stiffness c _p and the relaxation length σ (tire rash), which were used to model the pressure loss. The shift of the natural frequencies, see also 2 , can serve as a detection criterion for a pressure loss.

In einem Kasten 70 sind die beiden Kurven 60, 66 vergrößert in einem ausgewählten Frequenzbereich der Frequenz f von 36 bis 49 Hz dargestellt. Die beiden Kurven 60, 66 sind in diesem Frequenzbereich nahezu deckungsgleich, das Spektrum zeigt in diesem Frequenzbereich also eine äußerst geringe Sensitivität in Bezug auf den Reifenfülldruck. In a box 70 are the two curves 60 . 66 magnified displayed in a selected frequency range of the frequency f from 36 to 49 Hz. The two curves 60 . 66 are almost congruent in this frequency range, so the spectrum shows in this frequency range, an extremely low sensitivity with respect to the tire inflation pressure.

In 8 ist wieder der Betrag der Übertragungsfunktion als Funktion der Frequenz dargestellt. Eine Kurve 76 zeigt den Betrag der Übertragungsfunktion bei einem Reifenluftdruck von 2,5 Pa. Eine Kurve 80 zeigt den Betrag der Übertragungsfunktion bei einer Beladungsänderung von ca. 100 kg. Die Beladungsänderung wurde modelliert über eine Massenänderung Δm_B, eine Änderung der vertikalen Steifigkeit c_vert, der longitudinalen Steifigkeit c_p und der Relaxationslänge σ (Reifenlatsch) sowie einer geringfügigen Zunahme der Steifigkeiten c_t und c_r.In 8th again the amount of the transfer function is shown as a function of the frequency. A curve 76 shows the amount of transfer function at a tire air pressure of 2.5 Pa. A curve 80 shows the amount of the transfer function with a loading change of approx. 100 kg. The load change was modeled by a mass change Δm _B , a change in the vertical stiffness c _vert , the longitudinal stiffness c _p and the relaxation length σ (tire slap), and a slight increase in the stiffnesses c _t and c _r .

In einem Kasten 86 sind die beiden Kurven 76, 80 für einen Frequenzbereich zwischen 36 und 49 Hz dargestellt. Die beiden Kurven weichen in diesen Frequenzbereich deutlich voneinander ab.In a box 86 are the two curves 76 . 80 represented for a frequency range between 36 and 49 Hz. The two curves deviate significantly from each other in this frequency range.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich dieses Verhalten der Übertragungsfunktion zu Nutze. Ein Vergleich der 7 und 8 zeigt näherungsweise druckinvariante Bereiche in der Übertragungsfunktion, hier z. B. bei 35 Hz < f < 50 Hz (siehe Kasten 70), d. h. die Änderung des Reifendruckes, z. B. durch Druckverlust, lässt das Spektrum an dieser Stelle unverändert. Andererseits ändern sich gemäß 8 Amplituden dieses Bereichs unter Beladungszunahme, das Spektrum ist an dieser Stelle also beladungssensitiv und kann als Beladungskriterium verwendet werden.The method according to the invention makes use of this behavior of the transfer function. A comparison of 7 and 8th shows approximately pressure-invariant areas in the transfer function, here z. At 35 Hz <f <50 Hz (see box 70 ), ie the change in tire pressure, z. B. by pressure loss, leaves the spectrum at this point unchanged. On the other hand, changes according to 8th Amplitudes of this area under load increase, so the spectrum is load-sensitive at this point and can be used as a loading criterion.

Das durch Fouriertransformation der realistischen Raddrehzahlsignale am Fahrzeug erzeugte Spektrum der Reifenschwingungen enthält noch den Effekt der Straßenanregung (Oberfläche z_D), der bei der Modellbetrachtung explizit durch Verwendung der Übertragungsfunktion

vernachlässigt wurde. Der mittlere Straßeneinfluss lässt sich durch Abschätzung des Autoleistungsspektrums der Straße

mit geschwindigkeitsabhängigen Parametern α, σ_r berücksichtigen. Das realistische Autoleistungsspektrum der Raddrehzahlsignale (Felge) am Fahrzeug ergibt sich dann zu

The spectrum of tire vibrations generated by Fourier transformation of the realistic wheel speed signals on the vehicle still contains the effect of the road excitation (surface z _D ), which in the model consideration explicitly by using the transfer function

was neglected. The mean road influence can be estimated by estimating the car's power spectrum

with speed-dependent parameters α, σ _r . The realistic car performance spectrum of the wheel speed signals (rim) on the vehicle then results in too

In der 9 ist der Mittelwert der Amplituden

des in den Kästen 70, 86 ausgewählten Frequenzbereichs für die verschiedenen Beladungsfälle und einen Druckverlust mit gleicher Oberflächenanregung („smooth”) dargestellt. Ein erster Punkt 90 entspricht dem Fall eines unbeladenen Fahrzeuges und einem Reifensolldruck p_Soll. Ein zweiter Punkt 94 entspricht dem Fall eines beladenen Fahrzeuges und dem Reifensolldruck p_Soll. Ein dritter Punkt 98 entspricht dem Fall eines unbeladenen Fahrzeuges und einem Druckverlust in dem Reifen, d. h. der Reifenluftdruck liegt unter dem Reifensolldruck. Ein vierter Punkt 102 entspricht dem Fall eines unbeladenen Fahrzeuges mit Reifensolldruck, aber rauer Oberfläche der Straße. Die unterschiedlichen Beladungsstufen sind klar unterscheidbar. Ebenfalls erkennbar ist in dem Fall unterschiedlicher Straßenrauigkeit, dass das Kriterium

noch eine Straßenabhängigkeit besitzt.In the 9 is the mean of the amplitudes

in the boxes 70 . 86 selected frequency range for the different load cases and a pressure loss with the same smooth surface. A first point 90 corresponds to the case of an unloaded vehicle and a nominal tire pressure p _Soll . A second point 94 corresponds to the case of a loaded vehicle and the tire _target pressure p _Soll . A third point 98 corresponds to the case of an unloaded vehicle and a pressure loss in the tire, ie the tire air pressure is below the tire target pressure. A fourth point 102 corresponds to the case of an unloaded vehicle with tire pressure, but rough surface of the road. The different loading levels are clearly distinguishable. It can also be seen in the case of different road roughness that the criterion

still has a street dependence.

Betrachtet man nun die Einzelkriterien der 4 Radpositionen,

die reifendruckinsensitive und beladungssensitive Kenngrößen des Verfahrens bilden, so lässt sich näherungsweise annehmen

für eine mittlere Frequenz

f

und die Straßenabhängigkeit kann z. B. über achsweise Quotientenbildung

eliminiert werden. Es wird noch definiert die Differenz

ΔΛ(m) = Λ_aktuell – Λ_Kalib, (8)

so dass eine Beladungsänderung im Vergleich zur Kalibrierung zu einer nicht verschwindenden Differenz ΔΛ führt. Das Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform kann nun die Ermittlung der Änderung des Beladungszustandes wie folgt lösen. Dazu wird beispielhaft das Detektionskriterium Axle betrachtet, und dazu passend das Beladungskriterium aus Gleichung (8). Für das diagonale und seitenweise Druckverlustkriterium, Diag bzw. Side, kann analog mit einem diagonalen bzw. einem seitenweisen Beladungskriterium analog der Gleichung (8) verfahren werden. Looking now at the individual criteria of the 4 wheel positions,

form the tire pressure-sensitive and load-sensitive characteristics of the process, it can be approximated

for a medium frequency

f

and the road dependence can be z. B. over-axis quotient formation

be eliminated. It still defines the difference

ΔΛ (m) = Λ _current - Λ _calib , (8)

so that a load change compared to the calibration leads to a non-vanishing difference ΔΛ. The method in a preferred embodiment can now solve the determination of the change in the loading state as follows. For this purpose, the detection criterion Axle is considered as an example, and the loading criterion from Equation (8) matches this. For the diagonal and side-by-side pressure loss criterion, Diag or Side, a diagonal or a page-wise loading criterion can be used analogously to equation (8).

Das Detektionskriterium Axle = Axle_aktuell – Axle_Kalibrierung ist implizit über Gl. (1) beladungsabhängig ΔAxle(m) = ΔAxle(Λ(m)). Der genaue funktionale Zusammenhang ΔAxle_model(Λ) kann offline durch Kennlinien-Bestimmung ΔAxle(m) vs. Λ(m) in Abhängigkeit der Achs-Beladung m ermittelt werden. Somit kann der Beladungseinfluss bei Veränderung der Achsbeladung im Fahrzeug explizit kompensiert werden durch (siehe auch 11) ΔAxle_komp = ΔAxle(m) – ΔAxle_model(Λ). (9) The detection criterion Axle = Axle _actual - Axle _calibration is implicitly above Eq. (1) depending on load ΔAxle (m) = ΔAxle (Λ (m)). The exact functional relationship ΔAxle _model (Λ) is offline ΔAxle by characteristic determining (m) vs. Λ (m) are determined as a function of the axle load m. Thus, the load influence when changing the axle load in the vehicle can be explicitly compensated by (see also 11 ) ΔAxle _komp = ΔAxle (m) - ΔAxle _model (Λ). (9)

In 11 ist in dem oberen Diagramm die Größe ΔAxle bei einem Beladungszustand von 700 kg durch eine Kurve 130, im unbeladenen Zustand durch eine Kurve 134 und im unbeladenen Zustand bei Druckverlust an der Hinterachse durch eine Kurve 138 repräsentiert.In 11 in the upper diagram, the quantity ΔAxle at a loading state of 700 kg is represented by a curve 130 , in unloaded condition by a curve 134 and in the unloaded state with pressure loss at the rear axle by a curve 138 represents.

In dem mittleren Diagram ist für diese drei Fahrzeugzustände („Beladung von 700 kg”, „unbeladen”, „unbeladen mit Druckverlust an der Hinterachse”) die Größe ΔΛ durch die Kurven 142, 146, 150 dargestellt, in dem unteren Diagramm die Größe ΔAxle_komp durch die drei Kurven 154, 158, 162.In the middle diagram, for these three vehicle states ("load of 700 kg", "unloaded", "unloaded with pressure loss at the rear axle") the quantity ΔΛ is represented by the curves 142 . 146 . 150 represented, in the lower diagram, the size ΔAxle _komp through the three curves 154 . 158 . 162 ,

Nach Kompensation des Beladungseffekts tritt nun ΔAxle_komp anstelle von ΔAxle und die indirekte Reifendruckkontrolle über Abrollumfang ist nun auch unter Beladungswechsel voll warnfähig.After compensation of the loading effect, ΔAxle _komp instead of ΔAxle occurs and the indirect tire pressure control via rolling circumference is now fully capable of warning even under load changes.

Ohne die genaue Kenntnis des Zusammenhangs ΔAxle_model(Λ) lässt sich ΔAxle jedoch auch über die Differenz ΔΛ in der Detektierungsphase plausibilisieren. Bei Überschreiten eines Grenzwerts ΔΛ_thresh kann von einer Beladungsänderung ausgegangen werden. Eine evtl. Druckverlustwarnung sollte dann hinausgezögert werden bis die Druckverlustkriterien des Frequenzeffekts, f_p₁ und f_p₂, eine eindeutiges Bild liefern. Hierdurch lassen sich beladungsinduzierte Fehlwarnungen verhindern.However, without the exact knowledge of the relationship ΔAxle _model (Λ), ΔAxle can also be made plausible by the difference ΔΛ in the detection phase. When a limit value ΔΛ _{thresh is} exceeded, a change in _load can be assumed. A possible pressure loss warning should then be delayed until the pressure loss criteria of the frequency _effect , f _p₁ and f _p₂ , provide a clear picture. This can prevent load-induced false warnings.

Das Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform wird im Folgenden besprochen. In einem ersten Schritt werden Messungen an dem Fahrzeug mit Beladungswechsel durchgeführt. Dabei wird ein funktonaler Zusammenhang zwischen ΔAxle(m) und ΔΛ(m) hergestellt, der insbesondere im Wesentlichen linear ist, wobei beide Größen von der Beladung m abhängen. Daraus wird die Modellgröße ΔAxle_model(Λ) bestimmt.The method in a preferred embodiment will be discussed below. In a first step, measurements are carried out on the vehicle with a load change. In this case, a functional relationship between ΔAxle (m) and ΔΛ (m) is produced, which in particular is substantially linear, both variables depending on the loading m. From this, the model size ΔAxle _model (Λ) is determined.

Während einer Kalibrationsphase bzw. Kalibrierungsphase wird eine synchrone Bestimmung von den gemittelten Werten von Λ und Axle durchgeführt, dies ist exemplarisch in 10 dargestellt. Der gemittelte Wert von Λ ist dabei Λ _Kalib, der gemittelte Wert von Axle ist Axle _kalib. During a calibration phase or a calibration phase, a synchronous determination of the averaged values of Λ and Axle is performed, which is exemplified in FIG 10 shown. The average value of Λ is included Λ _Calib , the average value of Axle axle _calib .

Während der Life Cycles bzw. während des Betriebes des Fahrzeuges werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt.During the life cycles or during operation of the vehicle, the following method steps are performed.

Es wird die Größe ΔΛ = Λ_aktuell – Λ _kalib bestimmt. Es wird die Größe ΔAxel_kompl = (Axle_aktuell – Axle _kalib) – ΔAxle_modell(ΔΛ) bestimmt. Der Wert von ΔAxel_kompl wird nun in einer indirekten Reifendruckkontrolle verwendet, so dass die Beladungsänderung berücksichtigt werden kann.It becomes the size ΔΛ = Λ _current - Λ _calib determined. It is the size ΔAxel _compl = (Axle _date - axle _calib ) - ΔAxle _model (ΔΛ) is determined. The value of ΔAxel _compl will be used in an indirect tire pressure monitoring system, so that the loading change can be considered.

Die beschriebene bevorzugte Ausführung des Verfahrens wird schematisch nochmals mit Hilfe der 11 und 12 dargestellt, beispielhaft für das Detektionskriterium Axle, für die Druckverlustkriterien, Diag bzw. Side kann analog vorgegangen werden: Während Kalibrierungsfahrten werden aus den Raddrehzahlsignalen die Kalibrierungswerte für Axle und Λ bestimmt und anschließend dazu in Tests mit Beladungswechsel die jeweiligen Differenzen ΔAxle bzw. ΔΛ errechnet.The described preferred embodiment of the method is schematically again with the aid of 11 and 12 The calibration procedure uses the wheel speed signals to determine the calibration values for Axle and Λ and then calculates the respective differences ΔAxle and ΔΛ in tests with a load change.

Das Modell ΔAxle_model(Λ) kann daraufhin offline bestimmt werden, siehe dazu 12, welche die kumulierten Daten mehrerer Versuche mit Beladungswechsel darstellt, hier am Beispiel eines Beladungswechsels von 200 kg bis 700 kg und variabler Bereifung. Im Beispiel bietet sich ein linearer Zusammenhang an.The model ΔAxle _model (Λ) can then be determined offline, see 12 , which shows the accumulated data of several tests with load changes, here with the example of a load change from 200 kg to 700 kg and variable tires. The example offers a linear relationship.

Nach der Implementierung kann ΔAxle_model(Λ) für die Beladungskompensation von ΔAxle verwendet werden. 11 zeigt dies für eine Kalibrierung (700 kg Zuladung) und zwei nachfolgende Fahrzeugtests bei variablem Geschwindigkeits- und Straßenprofil. Nach Kalibrierung wurde zunächst die Zuladung entfernt, deutlich zu sehen sind die im anschließenden Test („Test unbeladen”) durch den Beladungswechsel auftretenden Differenzen ΔAxle und ΔΛ. Nach Kompensation zu ΔAxle_komp kann letzteres im DDS+-Postprocessing, also in der indirekten Reifenluftkontrolle mit Nachbearbeitung als Druckverlustkriterium verwendet werden, dessen minimale Abweichung auf einen Normaldruck schließen lässt.After implementation, ΔAxle _model (Λ) can be used for the load compensation of ΔAxle. 11 shows this for a calibration (700 kg payload) and two subsequent vehicle tests with variable speed and road profile. After calibration, the payload was first removed. The differences ΔAxle and ΔΛ appearing in the subsequent test ("unloaded test") due to the load change are clearly visible. After compensation for ΔAxle _komp , the latter can be used in DDS + post-processing, ie in the indirect tire air control with post-processing as a pressure loss criterion whose minimal deviation suggests normal pressure.

Der Fall von Beladungswechsel und modifizierten Drücken an der Hinterachse ist im zweiten Testfall („Test unbeladen, HA-Druckverlust”, 11) zu sehen. Nach Kompensation weißt dAxle_komp eine klare Abweichung zum (beladenen) Kalibrierungsfall auf, was nach Durchlaufen des entsprechenden DDS+-Warnpfads zu einer Druckverlust-Warnung führt.The case of load changes and modified pressures on the rear axle is in the second test case ("test unloaded, HA pressure loss", 11 to see). After compensation dAxle _komp knows a clear deviation from the (loaded) calibration case, which leads to a pressure loss warning after passing through the corresponding DDS + warning path.

Das Verfahren umfasst nicht-parametrische Spektralverfahrensausführungen: Durch Fouriertransformation des Raddrehzahlsignals kann der druckinvariante, beladungssensitive Teil des Frequenzspektrums der Luftreifenschwingung bestimmt werden. Daraus kann eine Indikatorgröße, λ, für Beladungsänderung am Fahrzeug abgeleitet werden.The method comprises non-parametric spectral method embodiments: By Fourier transformation of the wheel speed signal, the pressure-invariable, load-sensitive part of the frequency spectrum of the pneumatic tire oscillation can be determined. From this, an indicator variable, λ, for load change on the vehicle can be derived.

Das Verfahren umfasst weiterhin parametrische Spektralverfahrensausführungen: Eine Näherung für die Übertragungsfunktion

von Gleichung (5) (oder für das entsprechende System für φ_R) erlaubt das Aufstellen einer Differentialgleichung für φ_R bzw. φ'_R' deren Koeffizienten rekursiv aus den Raddrehzahlsignalen geschätzt werden können. Dies erlaubt das Schätzen der Übertragungsfunktion

(oder einer Näherung davon). Aus letzterer kann der druckinvariante, beladungssensitive Spektralanteil bestimmt werden und analog zum Fall von nicht-parametrischen Spektralverfahren vorgegangen werden.The method further includes parametric spectral processing: an approximation of the transfer function

of Eq. (5) (or for the corresponding system for φ _R ) allows the establishment of a differential equation for φ _R or φ '_R' whose coefficients can be recursively estimated from the wheel speed signals. This allows estimating the transfer function

(or an approximation of it). From the latter, the pressure-invariant, load-sensitive spectral component can be determined and proceeded analogously to the case of non-parametric spectral methods.

Es können mit Hilfe des Verfahrens Umwelteinflüsse des o. g. Beladungsindikators λ_i (Reifenposition i) kompensiert werden. Dazu zählen die Quotientenbildung zu Λ gemäß Gleichung (7), analog für diagonale und seitenweise, bzw. paarweise Quotienten, Vergleich dazu Gleichung (2), und die anschließende Kompensation Λ_komp = f_Λ(λ, v_kfz, e, ...) mit einer offline durch Fahrzeugtests bestimmbaren Modellfunktion f_Λ, wobei e die aus dem nicht-parametrischen bzw. parametrischen Spektralverfahren abgeschätzte Straßenanregung ist und „...” weitere Einflussgrößen zulässt, wie z. B. das Motormoment. Ebenso lassen sich die λ_i direkt kompensieren zu λ_komp = f_λ(λ, v_kfz, e, ...). It can be compensated by the method environmental influences of the above load indicator λ _i (tire position i). These include the quotient formation to Λ according to equation (7), analogous to diagonal and pagewise, or pairwise quotients, comparison equation (2), and the subsequent compensation Λ _comp = f _Λ (λ, v _kfz , e, ... ) with a model function f _Λ , which can be determined offline by vehicle _tests , where e is the road excitation estimated from the non-parametric or parametric spectral method and "..." other factors such as B. the engine torque. Likewise, the λ _i can be directly compensated for λ _comp = f _λ (λ, v _kfz , e, ...).

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Schwerpunktsverlagerung des Fahrzeuges in der x-y-Ebene erkannt, wobei die x-y-Ebene im Wesentlichen parallel zur Fahrbahn bzw. zum Boden verläuft, wie dies bei dem in 13 dargestellten Fahrzeug 6 dargestellt ist. Dabei werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt. Bei Fahrzeugtests mit Beladungsänderung (Verschiebung, Zuladung) werden die Radlasten m₁, m₂, m₃, m₄ der vier Radpositionen, siehe 13, unter Beladungsänderung vermessen. Es werden folgende Verhältnisse definiert

In a preferred embodiment of the method, a center of gravity displacement of the vehicle is detected in the xy plane, the xy plane extending substantially parallel to the roadway or to the ground, as in the case of FIG 13 illustrated vehicle 6 is shown. The following process steps are carried out. For vehicle tests with load change (displacement, payload), the wheel loads m ₁ , m ₂ , m ₃ , m _{4 of} the four wheel positions, see 13 , measured under loading change. The following conditions are defined

Mit Hilfe von Gleichung (7) wird der Beladungsindikator Λ_Axle (und analog Λ_Side) online im Fahrzeug für die verschiedenen Beladungsfälle berechnet und aufgezeichnet.Using equation (7), the load indicator Λ _Axle (and analogously Λ _Side ) is calculated and recorded online in the vehicle for the different load cases.

Offline erfolgt die Aufstellung eines Kompensationsmodells Λ_Axle,komp = f(Λ, v_Kfz, e) (anlog für Λ_Side,komp) zur Eliminierung von Umwelteinflüssen. Ebenfalls offline kann die Kennlinie ^ΛAxle,Side,komp als Funktion von M_Axle,Side bestimmt werden, siehe 14, Λ_Axle,komp = Λ_Axle,model(M_Axle). (11) Offline is the establishment of a compensation model Λ _{Axle, comp} = f (Λ, v _Kfz , e) (anlog for Λ _{Side, komp} ) to eliminate environmental influences. Also offline, the characteristic ^Λ Axle, Side, komp can be determined as a function of M _{Axle, Side} , see 14 . Λ _{Axle, comp} = Λ _{Axle, model} (M _Axle ). (11)

Das Modell Gleichung (11) wird zur späteren Schätzung der Verschiebung des Fahrzeugschwerpunktes in x-Richtung umgekehrt M_Axle = Λ^–1 _Axle,model(Λ) und implementiert (analog für M_Side). Bei Fahrzeugtests wird durch Messung von Λ_Axle,komp so auf das Verhältnis M_Axle (siehe dazu Gleichung (10)) geschlossen.The model equation (11) is reversed for the later estimation of the displacement of the vehicle's center of gravity in the x-direction M _Axle = Λ ^-1 _{Axle, model} (Λ) and implemented (analogous to M _Side ). In vehicle _tests, by measuring Λ _{Axle, komp} , the ratio M _{Axle is closed} (see Equation (10)).

Die so bestimmten Werte M_Axle, M_Side können anderen Funktionsmodellen (AYC, TCS) zur Verfügung gestellt werden. Alternativ kann bei Kenntnis des (symmetrischen) Achsabstands zum Koordinatenursprung, Δx, siehe 13, direkt die genähert Verschiebung des Fahrzeugschwerpunkts in x-Richtung über

bestimmt werden (analog R_CoG _, _x über M_Side)The values M _Axle , M _{Side determined in this way} can be made available to other function models (AYC, TCS). Alternatively, with knowledge of the (symmetrical) axial distance to the coordinate origin, Δx, see 13 , directly approximates the shift of the vehicle center of gravity in the x-direction over

be determined (analogously R _CoG _, _x over M _Side )

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4300677 A1 [0005]
DE 102008056664 A1 [0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Zegelaar, PW.A .: The dynamic response of tires to brake torque vaqriations and road unevenness, Dissertation, Delft University of Technology, 1998 [0045]
Nojek, Rafal: Insufficient Pressure and Damage Detection for Tires with Supporting Inserts, Dissertation, Technical University of Koszalin, 2010 [0047]

Claims

Method for determining the load condition of a vehicle, wherein the wheel speeds of the wheels of the vehicle are measured by means of wheel speed sensors, characterized in that from the wheel speed signals at least one tire pressure-sensitive characteristic (λ _i ) is determined for the instantaneous loading of the vehicle.

The method of claim 1, wherein from the respective wheel speed signal, the frequency spectrum is determined, and wherein from the frequency spectrum, the characteristic (λ _i ) for the current load of the vehicle is determined.

The method of claim 1 or 2, wherein at least one environmental influence and / or an influence of the vehicle in the respective characteristic variable (λ _i ) are compensated, from which in each case a compensated parameter (λ _{comp, i} ) is determined.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein the respective characteristic (λ _i , λ _{comp, i} ) is used directly or indirectly via derived variables for determining the influence of the load change on derived from the rolling circumference effect variables (Axle, Diag, Side).

Method according to one of claims 1 to 4, wherein the respective parameter (λ _i , λ _{comp, i} ) is used directly or indirectly via derived variables to compensate for the influence of the load change on derived from the rolling circumference effect variables (Axle, Diag, Side).

Method according to one of claims 1 to 5, wherein the derived influence of the load change on the rolling circumference effect for plausibility of pressure loss situations and / or for plausibility of the position detection of a pressure loss is used.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein the derived influence of the load change on the rolling circumference effect for plausibility of the estimates of other loading estimation means, in particular acceleration sensors, is used.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein from the at least one tire pressure-sensitive characteristic (λ _i ) for the current load, the shift of the center of gravity is determined in the vehicle level.

The method of claim 8, wherein the determined displacement of the center of gravity is provided to a vehicle dynamics control system, in particular ESP or TCS.