DE102017207620B4

DE102017207620B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Radlasten an Rädern eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102017207620B4
Application number: DE102017207620.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Kretschmann; Parthiv Dharamshi
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-05-05
Filing date: 2017-05-05
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2037-05-06
Also published as: CN110446619A; US20200156650A1; WO2018202719A1; CN110446619B; US11618458B2; DE102017207620A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung von Radlasten (LD, L0) an jeweils mit einem Reifen ausgestatteten Rädern (W1-W4) eines Fahrzeuges (1), aufweisend folgende Schritte:a1) Erfassen von für eine Verformung des jeweiligen Reifens repräsentativen Verformungsmesswerten (L),a2) Erfassen von für einen Innendruck des jeweiligen Reifens repräsentativen Druckmesswerten (p),a3) Erfassen wenigstens eines für eine Beschleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay),b) Berechnen von dynamischen Radlasten (LD) der jeweiligen Räder (W1-W4) aus dem betreffenden erfassten Verformungsmesswert (L) und dem betreffenden erfassten Druckmesswert (p) gemäß eines diese Größen verknüpfenden ersten Modells, wobei die dynamische Radlast (LD) eines Rades die tatsächlich auf dieses Rad wirkende Radlast darstellt,c) Berechnen von statischen Radlasten (L0) der Räder (W1-W4) aus den berechneten dynamischen Radlasten (LD) der Räder (W1-W4) und dem wenigstens einen erfassten Beschleunigungsmesswert (ax, ay) gemäß eines diese Größen verknüpfenden und wenigstens einen Modellparameter (c1FL bis c2RL) enthaltenden zweiten Modells, wobei die statische Radlast (L0) eines Rades die bei unbeschleunigtem Fahrzeug (1) auf dieses Rad wirkende Radlast darstellt, und wobei der wenigstens eine Modellparameter (c1FL bis c2RL) des zweiten Modells fest vorgegeben wird,d) Berechnen des wenigstens einen Modellparameters (c1FL bis c2RL) des zweiten Modells als Ergebnis einer statistischen Analyse der berechneten dynamischen Radlasten (LD) der Räder (W1-W4), der zugehörig berechneten statischen Radlasten (L0) der Räder (W1-W4), und des zugehörig erfassten wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay),e1) optional erneutes Erfassen von für eine Verformung des jeweiligen Reifens repräsentativen Verformungsmesswerten (L),e2) optional erneutes Erfassen von für einen Innendruck des jeweiligen Reifens repräsentativen Druckmesswerten (p),e3) erneutes Erfassen wenigstens eines für eine Beschleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay),f) erneutes Berechnen der dynamischen Radlasten (LD) der Räder (W1-W4) aus den zuvor berechneten statischen Radlasten (L0) der Räder (W1-W4) und dem wenigstens einen erneut erfassten Beschleunigungsmesswert (ax, ay) gemäß des zweiten Modells, wobei der zuvor berechnete wenigstens eine Modellparameter (c1FL bis c2RL) des zweiten Modells verwendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bestimmung von Radlasten an mit Reifen ausgestatteten Rädern eines Fahrzeuges, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von dynamischen Radlasten an den Rädern eines Fahrzeuges.
Der Begriff „dynamische Radlast“ bezeichnet die tatsächlich auf das betreffende Rad wirkende (und vom aktuellen Fahrtzustand des Fahrzeuges abhängende) Radlast.
Aus dem Stand der Technik von modernen Kraftfahrzeugen ist es bekannt, die Radlast eines Rades an einem Fahrzeug während der Fahrt dieses Fahrzeuges mittels einer an dem Rad angeordneten elektronischen Radeinheit zu bestimmen. Ein derartiges Verfahren ist z. B. in der DE 103 29 700 A1 beschrieben und beruht darauf, dass abhängig von den Eigenschaften des betreffenden Reifens ein bestimmter funktionaler Zusammenhang zwischen Radlast, Verformung des Reifens und Innendruck des Reifens besteht. Unter Nutzung dieses Zusammenhangs kann somit aus einem für die Verformung des Reifens repräsentativen Verformungsmesswert und einem für den Innendruck des Reifens repräsentativen Druckmesswert in einfacher Weise die Radlast bestimmt werden.
Mit derartigen bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist es jedoch in der Praxis aus vielfältigen Gründen oftmals nicht möglich, die Radlast zu jedem gewünschten Zeitpunkt und/oder in sehr kurzen zeitlichen Abständen (mit hoher Zeitauflösung) zu bestimmen. Ein erster Grund besteht beispielsweise darin, dass eine zuverlässige Erfassung des genannten Verformungsmesswerts mittels einer elektronischen Radeinheit gemäß der etablierten Verfahren oftmals eine Messzeit erfordert, in welcher das betreffende Rad wenigstens eine oder besser sogar mehrere Umdrehungen vollführt hat. Daher kann z. B. unmittelbar nach einem Fahrtbeginn des Fahrzeuges noch kein Verformungsmesswert bestimmt werden. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die genannten elektronischen Radeinheiten zumeist batteriebetrieben sind, so dass häufigere Erfassungen der Verformungsmesswerte und/oder Druckmesswerte (in kurzen Zeitabständen) auf Grund des damit verbundenen Stromverbrauchs die Batterielebensdauer schmälern können. Falls, was durchaus üblich ist, die genannten Messwerte und/oder daraus abgeleitete Daten von der elektronischen Radeinheit per Funk an eine zentrale Steuereinrichtung des Fahrzeuges kommuniziert werden, so stehen einer häufigen Übertragung der Messwerte bzw. Daten in vielen Ländern gesetzliche Einschränkungen in Bezug auf funktechnische Emissionen entgegen (zusätzlich zum erhöhten Stromverbrauch im Falle einer häufigeren Übertragung von Funksignalen) . In der Praxis kann jede elektronische Radeinheit daher typischerweise nur etwa alle 10 s ein Funksignal an die Steuereinrichtung des Fahrzeuges absenden. Des Weiteren ist zu bedenken, dass der Messprozess insbesondere für den Verformungsmesswert (z. B. Länge einer Reifenaufstandsfläche) z. B. auf Grund von Fahrbahnunebenheiten in der Regel so verrauscht ist, dass Messwerte zunächst einer Filterung oder dergleichen unterzogen werden und ein hinreichend verlässlicher Verformungsmesswert somit oftmals erst nach mehr als einer Minute zur Verfügung steht. Derartige Zeitspannen sind deutlich zu groß, um anhand dieser Erfassung der Radlasten dynamische Fahrteffekte (Kurvenfahrten, Ausweichmanöver, Beschleunigung, Bremsen) abbilden zu können.
Aus diesen Gründen zielen bekannte Radlastbestimmungssysteme oftmals von vornherein auf die Bestimmung der statischen Radlasten ab, indem von dynamischen Fahrteffekten beeinflusste Messwerte aussortiert (verworfen) werden und nur unbeeinflusste Messwerte für die Bestimmung der Radlasten verwendet werden. Hierfür kann z. B. eine Längsbeschleunigung und eine Querbeschleunigung des Fahrzeuges gemessen werden, um in ungünstigen Fahrzuständen erhaltene Messwerte zu verwerfen und die Radlasten somit nur in unbeschleunigten Fahrzeugzuständen (also statische Radlasten) zu bestimmen.
Der Begriff „statische Radlast“ bezeichnet die bei unbeschleunigtem Fahrzeug, insbesondere z. B. bei stillstehendem Fahrzeug in der Ebene auf das betreffende Rad wirkende Radlast.
Die statischen Radlasten sind gewissermaßen eine Eigenschaft des Fahrzeuges selbst bzw. ergeben sich unmittelbar aus der Massenverteilung des Fahrzeuges (in Verbindung mit den Anordnungsstellen der Räder). Im Stillstand des Fahrzeuges besteht kein Unterschied zwischen den statischen Radlasten und den dynamischen Radlasten, wohingegen während der Fahrt des Fahrzeuges auf Grund von dynamischen Effekten, insbesondere bei Beschleunigungen, Verzögerungen (negative Beschleunigungen) und Kurvenfahrten, die dynamischen Radlasten variieren.
Es sei angemerkt, dass auch während einer Fahrt des Fahrzeuges, insbesondere auch z. B. während einer Beschleunigung, die einzelnen statischen Radlasten existieren, nämlich als diejenigen Radlasten, die sich an den Rädern ergeben würden, wenn das Fahrzeug ohne jegliche Veränderung der Masseverteilung (einschließlich den Massen von Fahrzeuginsassen bzw. Beladung) zum Stillstand in der Ebene gebracht würde. Ferner sei angemerkt, dass die somit auch während der Fahrt definierten statischen Radlasten sich verändern können, nämlich wenn sich die Masseverteilung des Fahrzeuges verändert, z. B. bei einer Verlagerung von Insassen und/oder sonstiger Beladung (sei es im Stillstand oder während der Fahrt).
Aus der DE 10 2006 033 951 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung von Radlasten an jeweils mit einem Reifen ausgestatteten Rädern eines Fahrzeuges bekannt mit den Schritten Erfassen von für eine Verformung des jeweiligen Reifens repräsentativen Verformungsmesswerten, Erfassen von für einen Innendruck des jeweiligen Reifens repräsentativen Druckmesswerten und Berechnen von dynamischen Radlasten der jeweiligen Räder aus dem betreffenden erfassten Verformungsmesswert und dem betreffenden erfassten Druckmesswert gemäß eines diese Größen verknüpfenden ersten Modells.
Aus der DE 10 2009 005 904 A1 und der DE 10 2009 057 578 A1 sind ähnliche Verfahren zur Bestimmung von Radlasten bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit denen eine verbesserte Bestimmung von insbesondere dynamischen Radlasten an jeweils mit einem Reifen ausgestatteten Rädern eines Fahrzeuges ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung von Radlasten an jeweils mit einem Reifen ausgestatteten Rädern eines Fahrzeuges weist folgende Schritte auf:

a1) Erfassen von für eine Verformung des jeweiligen Reifens repräsentativen Verformungsmesswerten,
a2) Erfassen von für einen Innendruck des jeweiligen Reifens repräsentativen Druckmesswerten,
a3) Erfassen wenigstens eines für eine Beschleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Beschleunigungsmesswerts,
b) Berechnen von dynamischen Radlasten der jeweiligen Räder aus dem betreffenden erfassten Verformungsmesswert und dem betreffenden erfassten Druckmesswert gemäß eines diese Größen verknüpfenden ersten Modells, wobei die dynamische Radlast eines Rades die tatsächlich auf dieses Rad wirkende Radlast darstellt,
c) Berechnen von statischen Radlasten der Räder aus den berechneten dynamischen Radlasten der Räder und dem wenigstens einen erfassten Beschleunigungsmesswert gemäß eines diese Größen verknüpfenden und wenigstens einen Modellparameter enthaltenden zweiten Modells, wobei die statische Radlast eines Rades die bei unbeschleunigtem Fahrzeug auf dieses Rad wirkende Radlast darstellt, und wobei der wenigstens eine Modellparameter des zweiten Modells fest vorgegeben wird,
d) Berechnen des wenigstens einen Modellparameters des zweiten Modells als Ergebnis einer statistischen Analyse der berechneten dynamischen Radlasten der Räder, der zugehörig berechneten statischen Radlasten der Räder, und des zugehörig erfassten wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts,
e1) optional erneutes Erfassen von für eine Verformung des jeweiligen Reifens repräsentativen Verformungsmesswerten,
e2) optional erneutes Erfassen von für einen Innendruck des jeweiligen Reifens repräsentativen Druckmesswerten,
e3) erneutes Erfassen wenigstens eines für eine Beschleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Beschleunigungsmesswerts,
f) erneutes Berechnen der dynamischen Radlasten der Räder aus den zuvor berechneten statischen Radlasten der Räder und dem wenigstens einen erneut erfassten Beschleunigungsmesswert gemäß des zweiten Modells, wobei der zuvor berechnete wenigstens eine Modellparameter des zweiten Modells verwendet wird.

Bei diesem Verfahren können in einer anfänglichen bzw. „ersten Phase“ (z. B. unmittelbar nach einem Fahrtbeginn des Fahrzeuges) Verformungsmesswerte und Druckmesswerte zusammen mit wenigstens einem Beschleunigungsmesswert erfasst werden (Schritte a1, a2, a3), um dynamische Radlasten zu berechnen (Schritt b) und unter Berücksichtigung des wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts auch statische Radlasten zu berechnen (Schritt c), die somit wie die dynamischen Radlasten ebenfalls vorteilhaft relativ rasch zur Verfügung stehen. Nach Durchführung einer statistischen Analyse (Schritt d) ermöglicht das Verfahren in einer späteren bzw. „zweiten Phase“ (Schritte e1, e2, e3, f) vorteilhaft eine Bestimmung der dynamischen Radlasten mit hoher zeitlicher Auflösung, da die letztere Bestimmung maßgeblich nur mehr auf (mit hoher Zeitauflösung erhältlichen) Beschleunigungsmesswerten beruht.
Nachfolgend werden die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert, wobei auch auf einige besondere Ausführungsformen bzw. optionale Weiterbildungen eingegangen wird.
Im Schritt a1 kann als Verformungsmesswert insbesondere z. B. eine Länge einer Reifenaufstandsfläche des betreffenden Reifens erfasst werden. Abweichend davon kommen jedoch auch andere am Reifen erfassbare Größen hierfür in Betracht, sofern diese ein quantitatives Maß der Reifenverformung darstellen, wie z. B. ein im Bereich der Reifenaufstandsfläche gemessener radialer Abstand zwischen einer Felge (auf welcher der Reifen montiert ist) und einer Innenseite der Reifenlauffläche, oder z. B. ein Krümmungsmaß für die Krümmung der Reifenlauffläche am vorderen Ende und/oder hinteren Ende der Reifenaufstandsfläche etc.
Im Schritt a2 kann als Druckmesswert im einfachsten Fall der Wert des z. B. mittels eines innerhalb des Reifens angeordneten Drucksensors gemessenen Innendrucks verwendet werden. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass ein anderes quantitatives Maß des Innendrucks als Druckmesswert verwendet wird.
Die Schritte a1 und a2 werden in einer bevorzugten Ausführungsform mittels einer an dem betreffenden Rad angeordneten (und z. B. batteriebetriebenen) elektronischen Radeinheit durchgeführt, die zur Erfassung der beiden Messwerte geeignete Sensoreinrichtungen aufweist.
Zur Erfassung des Verformungsmesswerts (Schritt a1) kann z. B. ein Beschleunigungssensor der elektronischen Radeinheit verwendet werden, dessen zeitabhängiges Sensorsignal bei sich drehendem Rad bei jedem Durchgang durch die Reifenaufstandsfläche bestimmte Signalcharakteristika zeigen wird, aus denen sich der Verformungsmesswert bestimmen lässt (einschließlich z. B. der bereits genannten Länge der Reifenaufstandsfläche).
Im Schritt a3 kann als Beschleunigungsmesswert insbesondere z. B. ein für eine Längsbeschleunigung des Fahrzeuges repräsentativer Längsbeschleunigungsmesswert vorgesehen sein.
Alternativ oder (bevorzugt) zusätzlich kann im Schritt a3 auch z. B. ein für eine Querbeschleunigung des Fahrzeuges repräsentativer Querbeschleunigungsmesswert erfasst werden.
Bevorzugt wird sowohl der Längsbeschleunigungsmesswert als auch der Querbeschleunigungsmesswert (oder alternativ ein anderes Paar von nichtparallelen Horizontalbeschleunigungen des Fahrzeuges) erfasst, so dass mit der Erfassung im Schritt a3 letztlich zumindest die vektorielle Horizontalbeschleunigung des Fahrzeuges bereitgestellt wird.
Der oder die Beschleunigungsmesswerte können zweckmäßigerweise von einer am Fahrzeug angeordneten Sensoreinrichtung bereitgestellt werden.
Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass der wenigstens eine Beschleunigungsmesswert von der bereits erwähnten elektronischen Radeinheit an dem betreffenden Rad bereitgestellt wird. So könnte z. B. ein für die Querbeschleunigung des Fahrzeuges repräsentativer Messwert mittels eines in der elektronischen Radeinheit angeordneten Querbeschleunigungssensors erfasst werden. Ein für die Längsbeschleunigung des Fahrzeuges repräsentativer Messwert kann z. B. mit Hilfe eines in der elektronischen Radeinheit angeordneten Beschleunigungssensors (z. B. Radialbeschleunigungssensor) erfasst werden. Ein solcher misst unmittelbar zwar nicht die Längsbeschleunigung des Fahrzeuges (sondern z. B. Radialbeschleunigung oder z. B. Tangentialbeschleunigung des Rades, jeweils in Verbindung mit der Erdbeschleunigung zu betrachten), wobei jedoch durch Auswertung des zeitabhängigen Sensorsignals die Längsbeschleunigung bestimmt werden kann, da eine Längsbeschleunigung (unter der Annahme eines schlupffreien Abrollens des Rades) auch eine entsprechende zeitlichen Änderung der Drehgeschwindigkeit des Rades bedeutet, die wiederum mittels einer Auswertung der am Rad gemessenen Beschleunigung (z. B. Radialbeschleunigung) erhältlich ist.
Bei der Durchführung der Schritte a1, a2, a3 kann vorgesehen sein, dass damit für einen jeweiligen Reifen und einen jeweiligen Erfassungszeitpunkt jeweils ein Messwert-Tupel umfassend zumindest einen Verformungsmesswert, einen Druckmesswert und wenigstens einen Beschleunigungsmesswert erfasst wird, wofür für einen bestimmen Reifen betrachtet die Erfassung der genannten drei Elemente des Tupels z. B. genau gleichzeitig erfolgen kann. Alternativ, bei Erfassung der drei Messwerte zu nicht exakt gleichen Zeitpunkten kann z. B. durch eine entsprechende Interpolation das genannte Tupel erhalten werden.
Im Schritt b kann die dynamische Radlast eines bestimmten Rades berechnet werden, sobald für den Reifen dieses Rades ein Verformungsmesswert und ein zugehöriger Druckmesswert erfasst wurden (Schritte a1, a2).
Für den Schritt b wird das Ergebnis des Schritts a3 nicht benötigt (Letzteres wird im Schritt c benötigt).
Das im Schritt b benötigte erste Modell kann z. B. für den betreffenden Reifen bzw. Reifentyp vorab in empirischer Weise bestimmt worden sein, beispielsweise indem ein Exemplar des betreffenden Reifentyps auf einem Prüfstand unter kontrollierter Variation von Radlast und Innendruck hinsichtlich seiner Verformung (Verformungsmesswert) vermessen wurde.
Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Modell basierend auf gespeicherten Reifentypdaten festgelegt und/oder modifiziert wird. Derartige Reifentypdaten können z. B. in der genannten elektronischen Radeinheit gespeichert sein (Einspeicherung z. B. durch Werkstattpersonal nach einer Reifen- bzw. Radmontage am Fahrzeug).
Falls im Schritt a1 zum Beispiel die Länge der Reifenaufstandsfläche des Reifens und im Schritt a2 der Innendruck des Reifens gemessen werden, könnte das erste Modell z. B. wie folgt vorgesehen sein: $LD = p \times B \times L$
wobei bezeichnen:

LD: dynamische Radlast
p: Innendruck
B: Breite der Reifenaufstandsfläche
L: Länge der Reifenaufstandsfläche

Falls die Breite B der Reifenaufstandsfläche nicht (als ein weiterer Verformungsmesswert) erfasst wird, so kann diese Breite B in diesem Modell z. B. angenähert als eine Konstante bzw. ein vom Reifentyp abhängiger Modellparameter angenommen werden (und/oder abhängig vom Wert der Länge L). Zur Verfeinerung des vorstehend formulierten ersten Modells könnte darin z. B. noch der Einfluss einer Reifeneigensteifigkeit berücksichtigt werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schritt b von einer am Fahrzeug angeordneten elektronischen Steuereinrichtung durchgeführt wird, welcher die hierfür erforderlichen Messwerte von geeigneten Erfassungs- oder Sensoreinrichtungen geliefert werden.
Falls die Schritte a1, a2 mittels elektronischer Radeinheiten an den betreffenden Rädern durchgeführt werden, so können die dabei erfassten Messwerte z. B. per Funk an eine solche elektronische Steuereinrichtung des Fahrzeuges (z. B. zentrales Steuergerät) übertragen werden.
Alternativ wird der Schritt b von einer an dem betreffenden Rad angeordneten elektronischen Radeinheit durchgeführt, die in diesem Fall zweckmäßigerweise auch die Schritt a1, a2 durchführt. Bevorzugt wird ein Ergebnis des von einer elektronischen Radeinheit durchgeführten Schritts b (dynamische Radlast des betreffenden Rades) per Funk an eine elektronische Steuereinrichtung des Fahrzeuges übermittelt (alternativ oder zusätzlich zu den der Berechnung zugrundeliegenden Messwerten).
Im Schritt c wird ein zweites Modell verwendet, um aus den jeweils für einen bestimmten Zeitpunkt berechneten dynamischen Radlasten der Räder (Schritt b) und dem für diesen Zeitpunkt wenigstens einen erfassten Beschleunigungsmesswert (Schritt a3) die statischen Radlasten der Räder zu berechnen.
Das zweite Modell und/oder dessen wenigstens ein Modellparameter können z. B. für das betreffende Fahrzeug bzw. den betreffenden Fahrzeugtyp vorab empirisch bestimmt worden sein und in einer den Schritt c durchführenden elektronischen Steuereinrichtung abgespeichert sein (z. B. in Form von Modellparametern oder umfassend Modellparameter).
Alternativ kann das zweite Modell auch vorab basierend auf mathematisch-physikalischen Überlegungen bestimmt worden sein (was auch für das oben bereits genannte erste Modell gilt).
Für die konkrete Gestaltung des zweiten Modells spielt neben der konkreten Wahl des wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts vor allem die Masseverteilung des Fahrzeuges sowie die Anzahl und Anordnung der Räder des Fahrzeuges eine Rolle. Darüber hinaus kann in dem zweiten Modell auch ein Charakteristikum eines Federdämpfungssystems des Fahrzeuges (z. B. umfassend Federdämpfer an Aufhängungen der Räder) berücksichtigt werden.
Für den Fall eines Fahrzeuges mit vier Rädern (vorne links, vorne rechts, hinten rechts, hinten links) kann das zweite Modell z. B. wie folgt formuliert werden: $LDFL = f1 (L0FL, L0FR, L0RR, L0RL, ax, ay)$
$LDFR = f2 (L0FL, L0FR, L0RR, L0RL, ax, ay)$
$LDRR = f3 (L0FL, L0FR, L0RR, L0RL, ax, ay)$
$LDRL = f4 (L0FL, L0FR, L0RR, L0RL, ax, ay)$

wobei bezeichnen:

LDFL: dynamische Radlast am Rad vorne links
LDFR: dynamische Radlast am Rad vorne rechts
LDRR: dynamische Radlast am Rad hinten rechts
LDRL: dynamische Radlast am Rad hinten links
LOFL: statische Radlast am Rad vorne links
LOFR: statische Radlast am Rad vorne rechts
LORR: statische Radlast am Rad hinten rechts
LORL: statische Radlast am Rad hinten links
ax: Längsbeschleunigung des Fahrzeuges
ay: Querbeschleunigung des Fahrzeuges
f1: mathematische Funktion
f2: mathematische Funktion
f3: mathematische Funktion
f4: mathematische Funktion

Die mathematischen Funktionen f1 bis f4 können für den betreffenden Fahrzeugtyp empirisch bestimmt werden und liefern in der obigen Darstellung jeweils die dynamische Radlast eines bestimmten Rades in Abhängigkeit von den statischen Radlasten sämtlicher Räder und den Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeuges. Für die Anwendung des zweiten Modells im Schritt c kann dieses äquivalent auch wie folgt dargestellt werden: $L0FL = g1 (LDFL, LDFR, LDRR, LDRL, ax, ay)$
$L0FR = g2 (LDFL, LDFR, LDRR, LDRL, ax, ay)$
$L0RR = g3 (LDFL, LDFR, LDRR, LDRL, ax, ay)$
$L0RL = g4 (LDFL, LDFR, LDRR, LDRL, ax, ay)$
wobei in dieser Darstellung g1 bis g4 mathematische Funktionen bezeichnen, welche jeweils die statische Radlast eines bestimmten Rades in Abhängigkeit von den dynamischen Radlasten sämtlicher Räder sowie den Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeuges liefern.
Insbesondere bei Verwendung eines zweiten Modells wie vorstehend beschrieben, d. h. bei welchem die statische Radlast eines bestimmten Rades auch von dynamischen Radlasten eines oder mehrerer anderer Räder abhängt, ist es zweckmäßig, dass der Schritt c von einer elektronischen Steuereinrichtung des Fahrzeuges durchgeführt wird, welcher hierfür sämtliche zur Berechnung der statischen Radlasten der Räder erforderlichen Daten bereitgestellt werden.
Im Rahmen dieser Bereitstellung kann z. B. vorgesehen sein, dass für jedes der Räder der Schritt b von einer betreffenden elektronischen Radeinheit am betreffenden Rad durchgeführt wird und das Ergebnis, also die berechnete dynamische Radlast dieses Rades, per Funk an die genannte Steuereinrichtung des Fahrzeuges übermittelt wird.
Alternativ (oder zusätzlich) kann vorgesehen sein, dass die an den Rädern angeordneten elektronischen Radeinheiten jeweils das Ergebnis der Durchführung der Schritte a1, a2 und gegebenenfalls a3 per Funk an die Steuereinrichtung des Fahrzeuges übermitteln, welche basierend auf diesen übermittelten Informationen sodann für sämtliche Räder die Schritte b und c durchführt.
In einer Weiterbildung der vorstehenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Modell vereinfacht wie folgt vorgesehen ist: $LDFL = f1 (L0FL, ax, ay)$
$LDFR = f2 (L0FR, ax, ay)$
$LDRR = f3 (L0RR, ax, ay)$
$LDRL = f4 (L0RL, ax, ay)$
In dieser Weiterbildung liefern die mathematischen Funktionen f1 bis f4 jeweils die dynamische Radlast eines bestimmten Rades in Abhängigkeit von der statischen Radlast desselben Rades und den Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeuges.
In einer noch spezielleren Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zweite Modell weiter konkretisiert (hier linearisiert) wie folgt vorgesehen ist: $LDFL = L0FL + c1FL \times ax + c2FL \times ay$
$LDFR = L0FR + c1FR \times ax + c2FR \times ay$
$LDRR = L0RR + c1RR \times ax + c2RR \times ay$
$LDRL = L0RL + c1RL \times ax + c2RL \times ay$
wobei bezeichnen:

LDFL: dynamische Radlast am Rad vorne links
LDFR: dynamische Radlast am Rad vorne rechts
LDRR: dynamische Radlast am Rad hinten rechts
LDRL: dynamische Radlast am Rad hinten links
LOFL: statische Radlast am Rad vorne links
LOFR: statische Radlast am Rad vorne rechts
LORR: statische Radlast am Rad hinten rechts
LORL: statische Radlast am Rad hinten links
c1FL: Modellparameter
c1FR: Modellparameter
c1RR: Modellparameter
c1RL: Modellparameter
c2FL: Modellparameter
c2FR: Modellparameter
c2RR: Modellparameter
c2RL: Modellparameter
ax: Längsbeschleunigung des Fahrzeuges
ay: Querbeschleunigung des Fahrzeuges

Die bei diesem zweiten Modell vorgesehene Vereinfachung besteht zum einen darin, dass die dynamische Radlast eines bestimmten Rades nur abhängig von der statischen Radlast desselben Rades und den Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeuges berechnet wird (bzw. die statische Radlast eines bestimmten Rades nur abhängig von der dynamischen Radlast desselben Rades und den Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeuges berechnet wird). Zum anderen sieht diese Vereinfachung einen linearen Zusammenhang zwischen einer Beschleunigung (ax, ay) und der daraus resultierenden Änderung der Radlast (LDFR, LDFL, LDRR, LDRL) vor.
Die in diesem Beispiel insgesamt acht Modellparameter c1FL bis c2RL können z. B. vorab empirisch ermittelt und für die Durchführung des Verfahrens abgespeichert sein (z. B. in einer elektronischen Steuereinrichtung des Fahrzeuges).
Die Modellparameter c1FL bis c2RL können hierbei positiv als auch negativ sein. Angenommen eine positive Längsbeschleunigung (ax > 0) sei in Fahrtrichtung des Fahrzeuges gerichtet definiert und eine positive Querbeschleunigung (ay > 0) sei in Fahrtrichtung betrachtet nach links gerichtet definiert. Bei dieser Definition besitzen die Modellparameter c1FL bis c2RL folgende Vorzeichen: c1FL < 0, c1FR < 0, c1RR > 0, c1RL > 0, c2FL < 0, c2FR > 0, c2RR > 0, c2RL < 0.
Falls sowohl die Masseverteilung des Fahrzeuges als auch die Anordnungsstellen der vier Räder symmetrisch bezüglich einer vertikalen Längsmittelebene des Fahrzeuges sind (was in der Praxis oftmals zumindest näherungsweise gilt), so ergibt sich aus Symmetriegründen, dass einige dieser Modellparameter c1FL bis c2RL identisch (bzw. betragsmäßig identisch) sind, was das Modell hinsichtlich der Anzahl unabhängiger Modellparameter entsprechend vereinfacht: c1FL = c1FR, c1RR = c1RL, c2FL = -c2FR, c2RR = -c2RL.
Zeitlich betrachtet kann die Durchführung der Schritte a1, a2, a3, b, c unmittelbar nach einem Fahrtbeginn des Fahrzeuges (und somit unmittelbar nach einer eventuellen Änderung der statischen Radlasten) für eine gewisse Zeit lang („erste Phase“) vorgesehen sein, wobei die genannten Schritte in dem Sinne gleichzeitig durchgeführt werden können, dass basierend auf einer gemäß der Schritte a1, a2, a3 durchgeführten Erfassung eines Messwert-Tupels aus Verformungsmesswert, Druckmesswert, Beschleunigungsmesswert(en) quasi sofort gemäß Schritt b daraus die dynamische Radlast des betreffenden Rades und weiter gemäß Schritt c die statische Radlast dieses Rades berechnet werden kann.
Bevorzugt wird diese „erste Phase“ (unmittelbar nach einem Fahrtbeginn) zumindest solange fortgeführt, bis für jedes Rad mindestens fünf Messwert-Tupel, insbesondere mindestens 10 Messwert-Tupel (und die dementsprechende Anzahl an berechneten dynamischen und statischen Radlasten) ermittelt wurden. Dies verbessert die statistische Qualität des nachfolgenden Schritts d.
Im Schritt d werden die gemäß Schritt b berechneten dynamischen Radlasten der Räder und die gemäß Schritt c zugehörig berechneten statischen Radlasten der Räder und der oder die gemäß Schritt a3 zugehörig erfassten Beschleunigungsmesswerte einer statistischen Analyse zur Berechnung des wenigstens einen Modellparameters des zweiten Modells herangezogen.
Bei diesem Schritt d geht es also darum, den oder die (je nach Formulierung des zweiten Modells) Modellparameter so aufzufinden, dass das zweite Modell mit den zuvor berechneten statischen und dynamischen Radlasten und hierfür jeweils erfassten Beschleunigungsmesswerten am besten im Einklang steht.
Im Schritt d kann vorgesehen sein, dass zunächst aus der Mehrzahl der für jedes Rad zuvor berechneten statischen Radlasten für jedes Rad eine einzige solche statische Radlast festgelegt wird (z. B. als ein Mittelwert der für dieses Rad berechneten statischen Radlasten) und dann der wenigstens eine verbleibende Modellparameter berechnet wird. Alternativ kann im Schritt d aber auch eine Korrektur der (z. B. jeweils als ein Mittelwert) festgelegten statischen Radlasten vorgesehen sein, oder es könnten im Rahmen der statistischen Analyse auch die statischen Radlasten als anzupassende Parameter des zweiten Modells behandelt und somit ganz neu berechnet werden.
Hierfür geeignete statistische Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt, so dass zur konkreten Ausgestaltung des Schritts d vorteilhaft auf diesbezüglichen Stand der Technik zurückgegriffen werden kann. Lediglich beispielhaft sei erwähnt, dass hierfür z. B. eine Regressionsanalyse basierend auf kleinsten Fehlerquadraten durchgeführt werden kann, um die betreffenden Modellparameter (und ggf. die pro Rad festzulegenden statischen Radlasten) an die tatsächlichen Messdaten anzupassen (Fit der Modellparameter).
In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt der Schritt d, also das Berechnen des wenigstens einen Modellparameters erst dann, wenn durch die erfassten Messwerte (aus den Schritten a1, a2, a3) und/oder die berechneten Radlasten (aus den Schritten b und c) ein vorbestimmtes Auslösekriterium erfüllt wird. Damit kann die statistische Qualität des Ergebnisses des nachfolgenden Schrittes d verbessert werden.
Ein mögliches Auslösekriterium wurde vorstehend bereits erwähnt, nämlich das Vorliegen einer vorbestimmten Mindestanzahl von erfassten Messwerten (und darauf basierend berechneten Radlasten) pro Rad.
Alternativ oder zusätzlich kann das Auslösekriterium insbesondere z. B. verlangen, dass mit den gemäß Schritt a3 erfassten Beschleunigungsmesswerten wenigstens ein vorbestimmter Beschleunigungsschwellwert überschritten wurde. Anders als im Stand der Technik ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren z. B. in der erwähnten „ersten Phase“ nicht ungünstig, gemäß der Schritte a1 und a2 Messwerte bei relativ großen Absolutwerten einer Fahrzeugbeschleunigung zu erfassen, sondern sogar vorteilhaft für das Ergebnis der statistischen Analyse gemäß Schritt d.
Alternativ oder zusätzlich zu der Ausführungsform, bei der das Berechnen des wenigstens einen Modellparameters (Schritt d) erst erfolgt, wenn durch die erfassten Messwerte und/oder die berechneten Radlasten ein vorbestimmtes Auslösekriterium erfüllt wird, kann im Hinblick auf eine geforderte statistische Qualität der Modellparameterberechnung auch eine Ausführungsform vorgesehen sein, bei der die Zeitpunkte der in den Schritten a1 und a2 erfolgenden Erfassungen der Verformungs- und Druckmesswerte in Abhängigkeit von einem zuvor erfassten Beschleunigungsmesswert vorgegeben werden. Damit können vorteilhaft gezielt z. B. weniger, jedoch statistisch wertvollere Messwerte in den Schritten a1 und a2 erfasst werden. Hierzu kann z. B. während der erwähnten ersten Phase des Verfahrens fortlaufend überwacht werden, für welche Beschleunigungszustände des Fahrzeuges noch Messwerte gebraucht werden und bei Erfassung einer entsprechenden Fahrzeugbeschleunigung somit eine gezielte Messwerterfassung gemäß der Schritte a1 und a2 ausgelöst werden. Beispielsweise kann hierfür eine Steuereinrichtung des Fahrzeuges (welche fortlaufend Beschleunigungsmesswerte erhält) über eine bidirektionale Kommunikationsverbindung gezielt elektronische Radeinheiten zur Erfassung solcher Messwerte anweisen.
Der Schritt d bildet gewissermaßen einen Übergang zwischen der erwähnten ersten Phase und einer das Ergebnis des Schritts d benötigenden zweiten Phase, die von den Schritten e3 und f gebildet ist und vorteilhaft gestattet, die dynamischen Radlasten der Räder mit hoher zeitlicher Auflösung zu berechnen.
Im Schritt e3 kann das (erneute) Erfassen des wenigstens einer Beschleunigungsmesswerts genauso bewerkstelligt werden wie die gemäß Schritt a3 vorgesehene Erfassung. Insofern ist auf die diesbezüglichen Erläuterungen zum Schritt a3 zu verweisen.
Im Schritt f kann das (erneute) Berechnen der dynamischen Radlasten in gewisser Weise ähnlich der im Schritt c durchgeführten Berechnung vorgesehen sein, z. B. mittels derselben z. B. programmgesteuerten Steuereinrichtung durchgeführt werden. Ein erster Unterschied des Schritts f gegenüber dem Schritt c besteht darin, dass im Schritt f die dynamischen Radlasten aus zuvor berechneten statischen Radlasten berechnet werden und nicht umgekehrt. Mit anderen Worten wird das sowohl Schritt c als auch Schritt f zugrundeliegende zweite Modell gewissermaßen in verschiedenen Richtungen genutzt. Ein zweiter Unterschied besteht darin, dass im Schritt f der oder die im zweiten Modell enthaltenen Modellparameter nicht die zu Beginn des Verfahrens fest vorgegebenen Modellparameter sind, sondern der oder die im Schritt d berechneten Modellparameter im Schritt f verwendet werden. Außerdem können im Schritt f als konstant angenommene statische Radlasten verwendet werden (berechnet im Schritt c oder d) .
In einer Ausführungsform können die Schritte e3 und f („zweite Phase“) beispielsweise solange durchgeführt werden, bis wieder ein Stillstand des Fahrzeuges (bevorzugt ein Stillstand über eine vorgegebene Mindestdauer) festgestellt wird, um z. B. bei einen nachfolgenden erneuten Fahrtbeginn das erfindungsgemäße Verfahren wieder mit der „ersten Phase“ zu starten.
Ein in der Praxis gravierender Vorteil der Berechnung der dynamischen Radlasten gemäß Schritt f besteht darin, dass der oder die betreffenden Beschleunigungsmesswerte in der Regel problemlos mit relativ hoher Zeitauflösung erhältlich sind, so dass gemäß Schritt f die dynamischen Radlasten mit ebenso hoher Zeitauflösung berechnet (abgeschätzt) werden können. In einer Ausführungsform kann z. B. vorgesehen sein, dass im Schritt e3 der oder die Beschleunigungsmesswerte mit einem zeitlichen Abstand von weniger als 1 s, insbesondere weniger als 0,1 s erfasst werden, um z. B. in Schritt f mit einer entsprechend hohen Zeitauflösung die dynamischen Radlasten berechnen zu können.
Optional sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schritte e1 und e2. Wenn diese Schritte in Verbindung mit dem Schritt e3 durchgeführt werden, so bedeutet dies in der Regel keinen Mehraufwand (da hierfür geeignete Einrichtungen im Hinblick auf die Schritte a1 und a2 ohnehin vorhanden sind), besitzt jedoch z. B. den Vorteil, dass eine Ausführungsform bzw. ein besonderer Betriebsmodus des erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht wird, bei dem während der erläuterten „zweiten Phase“ (Schritte e1, e2, e3, f) zusätzlich (parallel) die gleichen Messdaten (betreffend Reifenverformung und -Innendruck, Fahrzeugbeschleunigung) bereitgestellt werden wie in der erwähnten „ersten Phase“, so dass z. B. insbesondere auch noch während einer bestimmten Fahrt des Fahrzeuges (z. B. von Zeit zu Zeit) die Schritte b, c und d nochmals durchgeführt werden können. Damit kann (z. B. noch während der Fahrt) eine aktualisierte Berechnung der statischen Radlasten der Räder (Schritt c) und darauf basierend eine aktualisierte Berechnung des oder der Modellparameter (Schritt d, ggf. inklusive einer Korrektur der statischen Radlasten) vorgenommen werden. Damit können vorteilhaft auch Situationen besser berücksichtigt werden, in denen sich während der Fahrt die statischen Radlasten verändern, was z. B. der Fall ist, wenn während der Fahrt Fahrzeuginsassen und/oder Beladung innerhalb des Fahrzeuges umgelagert werden.
Ein anderer Grund bzw. Vorteil für eine aktualisierte (erneute) Berechnung der statischen Radlasten und der Modellparameter kann darin bestehen, dass anders als bei einer erstmaligen Berechnung (z. B. unmittelbar nach Fahrtbeginn), die z. B. nach relativ kurzer Zeit (z. B. wenige Minuten nach Fahrtbeginn) vorgenommen wurde, die spätere aktualisierte Berechnung basierend auf über einen demgegenüber längeren Zeitraum erfassten Messdaten (z. B. mehr als 5 Minuten, insbesondere mehr als 10 Minuten) vorgesehen sein kann, was die (statistische) Qualität der aktualisierten Berechnungsergebnisse der Schritte c und d entsprechend verbessern kann. Während dieses (längeren) Zeitraumes können mit dem Schritt f noch die auf ersterer (ursprünglicher) Berechnung (in Schritten c und d) basierenden dynamischen Radlasten ausgegeben werden (wobei die Neuberechnung gewissermaßen im Hintergrund abläuft).
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung aufweisend Mittel zur Durchführung eines Verfahrens der hier beschriebenen Art vorgeschlagen. Eine derartige Vorrichtung kann insbesondere z. B. folgende Komponenten aufweisen:

- zur Anordnung an jeweils einem der Räder des Fahrzeuges vorgesehene elektronische Radeinheiten (z. B. angeordnet an einer Innenseite einer Reifenlauffläche des betreffenden Reifens), aufweisend Mittel zum Erfassen der Verformungsmesswerte, der Druckmesswerte und optional des wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts,
- eine Steuereinrichtung, aufweisend Mittel zum Berechnen der dynamischen Radlasten, der statischen Radlasten und des wenigstens einen Modellparameters.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren hier beschriebenen Ausführungsformen und besonderen Ausgestaltungen können, einzeln oder in beliebiger Kombination, in analoger Weise auch als Ausführungsformen bzw. besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein.
So können die bei der elektronischen Radeinheit vorgesehenen Mittel zum Erfassen der Verformungsmesswerte z. B. einen geeigneten Sensor (z. B. Radialbeschleunigungssensor, Schocksensor, Verformungssensor etc.) aufweisen. Zum Erfassen der Druckmesswerte kann jede elektronische Radeinheit mit einem innerhalb des Reifens angeordneten Druckmesssensor ausgestattet sein. Zum Erfassen des wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts kann die elektronische Radeinheit mit einem oder mehreren Beschleunigungssensoren ausgestattet sein. Alternativ oder zusätzlich weist die Steuereinrichtung einen oder mehrere hierfür verwendete Beschleunigungssensoren auf oder ist mit derartigen Sensoren verbindbar bzw. verbunden.
Die Steuereinrichtung ist z. B. eine zentrale elektronische Steuereinrichtung des Fahrzeuges und arbeitet bevorzugt in programmgesteuerter Weise.
Auch jede der elektronischen Radeinheiten kann eine programmgesteuerte Steuereinrichtung aufweisen, mittels welcher unmittelbar von den erwähnten Sensoren gelieferte Sensorsignale einer Auswertung bzw. Weiterverarbeitung unterzogen werden.
Ferner kann jede elektronische Radeinheit einen Funksender aufweisen, um Messdaten und/oder aus Messdaten abgeleitete Größen (z. B. dynamische Radlast) per Funk zur Steuereinrichtung zu übertragen. Ggf. kann auch eine bidirektionale Funkverbindung zwischen den elektronischen Radeinheiten und der erwähnten Steuereinrichtung des Fahrzeuges vorgesehen sein.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt umfassend einen Programmcode vorgeschlagen, der auf einer Datenverarbeitungseinrichtung (z. B. in einer Steuereinrichtung des Fahrzeuges und/oder Steuereinrichtungen der elektronischen Radeinheiten) ausgeführt ein Verfahren der hier beschriebenen Art durchführt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:

1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung von Radlasten an Rädern eines Fahrzeuges,
2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges im Stillstand (2 Mitte) und in verschiedenen Beschleunigungszuständen (2 oben, rechts, unten und links), mit Veranschaulichung einer dynamischen Radlastverteilung in den verschiedenen Zuständen,
3 eine schematische Draufsicht des Fahrzeuges von 2, mit eingezeichneter Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß 1, und
4 ein Blockschaltbild einer bei dem Fahrzeug von 2 und 3 eingesetzten Steuereinrichtung.

1 zeigt vereinfacht den Ablauf eines Verfahrens zur Bestimmung von dynamischen Radlasten an jeweils mit einem Reifen ausgestatteten Rädern W1-W4 eines in den 2 und 3 dargestellten Fahrzeuges 1.
In einem Schritt S1 erfolgt ein Erfassen von Messwerten einer Reifenlatschlänge (d.h. einer Länge einer Reifenaufstandsfläche) L der jeweiligen Reifen und ein Erfassen von Messwerten des Innendrucks p der jeweiligen Reifen mittels an den Rädern W1-W4 angeordneten elektronischen Radeinheiten 12-1 bis 12-4, sowie ein Erfassen von Messwerten für eine Längsbeschleunigung ax und eine Querbeschleunigung ay des Fahrzeuges 1 mittels einer hierfür am Fahrzeug 1 vorgesehenen Beschleunigungserfassungseinrichtung 14.
Diese Messwerterfassungen beginnen nach einem Fahrtbeginn des Fahrzeuges 1 und werden hierbei von Zeit zu Zeit (typischer Zeitabstand etwa 10 s) durchgeführt, wobei die Messwerte L und p per Funk (Funksignale R1-R4) an eine zentrale elektronische Steuereinrichtung 20 des Fahrzeuges 1 übermittelt werden und die Messwerte ax und ay z. B. über einen digitalen Datenübertragungsbus ebenfalls an die Steuereinrichtung 20 übertragen werden.
Im Schritt S1 erfolgt außerdem ein Berechnen von dynamischen Radlasten LD der jeweiligen Räder W1-W4 aus den betreffenden Messwerten L und p gemäß eines diese Größen verknüpfenden ersten Modells (z. B. LD = p × B × L, wobei B eine z. B. als konstant (oder alternativ abhängig von L und/oder p) angenommene Breite der Reifenaufstandsfläche darstellt), sowie ein Berechnen von statischen Radlasten L0 der Räder W1-W4 aus den berechneten dynamischen Radlasten LD der Räder W1-W4 und den Messwerten ax und ay gemäß eines diese Größen (L0, LD, ax, ay) verknüpfenden und wenigstens einen Modellparameter enthaltenden zweiten Modells.
Im dargestellten Beispiel ist das zweite Modell wie folgt vorgesehen: $LDFL = L0FL + c1FL \times ax + c2FL \times ay$
$LDFR = L0FR + c1FR \times ax + c2FR \times ay$
$LDRR = L0RR + c1RR \times ax + c2RR \times ay$
$LDRL = L0RL + c1RL \times ax + c2RL \times ay$
wobei bezeichnen:

LDFL: dynamische Radlast am Rad W1
LDFR: dynamische Radlast am Rad W2
LDRR: dynamische Radlast am Rad W4
LDRL: dynamische Radlast am Rad W3
LOFL: statische Radlast am Rad W1
LOFR: statische Radlast am Rad W2
LORR: statische Radlast am Rad W4
LORL: statische Radlast am Rad W3
c1FL: Modellparameter
c1FR: Modellparameter
c1RR: Modellparameter
c1RL: Modellparameter
c2FL: Modellparameter
c2FR: Modellparameter
c2RR: Modellparameter
c2RL: Modellparameter

Bei dieser Berechnung im Schritt S1 verwendet die Steuereinrichtung 20 darin gespeicherte Werte der Modellparameter c1FL bis c2RL.
Im Ergebnis liefert der Schritt S1 mit einer gewissen zeitlichen Taktung (z. B. typisch etwa alle 10 s) die jeweiligen dynamischen Radlasten LD und die jeweiligen statischen Radlasten L0 für die jeweiligen Räder W1-W4. Diese in dieser „ersten Phase“ berechneten Radlasten LD, L0 können vorteilhaft z. B. an Komfort- und/oder Sicherheitseinrichtungen des Fahrzeuges 1 bereitgestellt werden (z. B. Antiblockiersysteme von Fahrzeugbremsen, elektronisches Stabilitätsprogramm etc.).
Die während dieser ersten Phase anfallenden Daten betreffend die Radlasten LD, L0 sowie die hierfür jeweils zugehörig erfassten Messwerte ax, ay werden von der Steuereinrichtung 20 zwischengespeichert und ebenfalls noch im Schritt S1 fortlaufend auf die Erfüllung eines vorbestimmten Auslösekriteriums überprüft.
Im dargestellten Beispiel verlangt das Auslösekriterium z. B. dass die erfassten Messwerte ax, ay jeweils wenigstens einmal einen vorbestimmten positiven Schwellwert überschritten haben und wenigstens einmal einen vorbestimmten negativen Schwellwert unterschritten haben, wobei die Absolutwerte der somit vier Schwellwerte z. B. identisch sein können. Dieses (lediglich beispielhaft zu verstehende) Auslösekriterium wird demnach z. B. dann erfüllt, wenn das Fahrzeug 1 wenigstens einen (positiven) Beschleunigungsvorgang, wenigstens einen Bremsvorgang, wenigstens eine Linkskurvenfahrt und wenigstens eine Rechtskurvenfahrt (von jeweils vorbestimmtem Mindestausmaß) vollführt hat.
Sobald dieses Auslösekriterium erfüllt ist, schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S2.
In einem Schritt S2 erfolgt ein Berechnen der Modellparameter c1FL bis c2RL des oben angegebenen zweiten Modells als Ergebnis einer statistischen Analyse der im Schritt S1 berechneten Radlasten LD, L0 und der im Schritt S1 zugehörig erfassten Messwerte ax, ay.
Im dargestellten Beispiel ist die statistische Analyse als eine Regressionsanalyse vorgesehen, mittels welcher die Modellparameter c1FL bis c2RL des zweiten Modells an die im Schritt S1 erhaltenen Messwerte angepasst werden. Als die statischen Radlasten L0 werden in diesem Beispiel Mittelwerte der jeweils für eines der Räder W1-W4 durch die Berechnung im Schritt S1 erhaltenen statischen Radlasten verwendet (Alternativ könnten die statischen Radlasten L0 mittels der statistischen Analyse ebenfalls einer Anpassung unterzogen werden).
Sodann schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S3.
In einem Schritt S3 erfolgt ein erneutes Erfassen der Messwerte ax, ay mit relativ hoher Zeitauflösung, d. h. beispielsweise mit zeitlichen Abständen von maximal 0,1 s, bevorzugt maximal 0,01 s. Diese Erfassung erfolgt ebenfalls mittels der Beschleunigungserfassungseinrichtung 14.
Im Schritt S3 erfolgt außerdem ein (erneutes) Berechnen der dynamischen Radlasten LD aus den am Ende des Schrittes S1 berechneten (und ggf. im Schritt S2 korrigierten) statischen Radlasten L0 und den erneut erfassten Beschleunigungsmesswerten ax, ay gemäß des zweiten Modells, wobei im Schritt S3 die im Schritt S2 berechneten Modellparameter c1FL bis c2RL verwendet werden.
Im Ergebnis liefert der Schritt S3 somit die dynamischen Radlasten LD der Räder W1-W4 mit vorteilhaft hoher Zeitauflösung entsprechend der Zeitauflösung (z. B. 10 ms) der erneuten Erfassung der Messwerte ax, ay.
Anzumerken ist, dass das im Schritt S3 vorgesehene erneute Erfassen der Messwerte ax, ay im Prinzip auch einfach eine Fortsetzung der im Schritt S1 bzw. der „ersten Phase“ vorgesehenen Erfassung der Messwerte ax, ay darstellen kann, und dass im Schritt S3 optional auch ein erneutes Erfassen von Messwerten L, p, ebenfalls im Prinzip als fortgesetzte Erfassung (der Erfassung im Schritt S1) vorgesehen sein kann. Letzteres, d. h. die in der „zweiten Phase“ erfolgende Erfassung der Messwerte L, p ermöglicht vorteilhaft, dass im Schritt S3 gewissermaßen parallel zusätzlich die Schritte S1 und S2 basierend auf den erneut erfassten Messwerten wiederholt werden, um z. B. noch während der Fahrt des Fahrzeuges 1 eine aktualisierte Berechnung der statischen Radlasten L0 und eine aktualisierte Berechnung der Modellparameter c1FL bis c2RL vorzunehmen, etwa um die Genauigkeit der im Schritt S3 gelieferten Werte der dynamischen Radlasten LD zu vergrößern.
2 veranschaulicht am Beispiel des Fahrzeuges 1 mit den vier Rädern W1-W4 (vgl. 3), hier z. B. eines PKW, dynamische Radlasten (LD) in Abhängigkeit von in 2 beispielhaft angenommenen Fahrbetriebszuständen des Fahrzeuges 1.
Die in 2 ersichtlichen Zahlenwerte geben jeweils die dynamische Radlast LD (in kg) eines jeweiligen Rades an.
Bei der Teildarstellung in 2 Mitte ist angenommen, dass das Fahrzeug 1 sich im Stillstand befindet (oder sich unbeschleunigt bewegt) . Wie ersichtlich betragen in diesem Zustand die Radlasten LD an den beiden vorderen Rädern W1, W2 jeweils 500 kg und an den beiden hinteren Rädern W3, W4 jeweils 400 kg. Diese dynamischen Radlasten LD entsprechen den statischen Radlasten L0 des Fahrzeuges 1.
Bei der Teildarstellung in 2 oben ist angenommen, dass das Fahrzeug 1 beschleunigt (ax > 0). In diesem Zustand sind die Radlasten LD an den beiden vorderen Rädern jeweils verringert und an den beiden hinteren Rädern W3, W4 jeweils erhöht (vgl. Zahlenwerte in 2 oben).
Bei der Teildarstellung in 2 unten ist angenommen, dass das Fahrzeug 1 verzögert (ax < 0). In diesem Zustand sind die Radlasten LD an den beiden vorderen Rädern jeweils erhöht und an den beiden hinteren Rädern W3, W4 jeweils verringert (vgl. Zahlenwerte in 2 unten).
Bei der Teildarstellung in 2 links ist angenommen, dass das Fahrzeug 1 eine Linkskurve fährt (ay > 0). In diesem Zustand sind die Radlasten LD an den beiden linken Rädern W1, W3 jeweils verringert und an den beiden rechten Rädern W2, W4 jeweils erhöht (vgl. Zahlenwerte in 2 links).
Bei der Teildarstellung in 2 rechts ist angenommen, dass das Fahrzeug 1 eine Rechtskurve fährt (ay < 0). In diesem Zustand sind die Radlasten LD an den beiden linken Rädern W1, W3 jeweils erhöht und an den beiden rechten Rädern W2, W4 jeweils verringert (vgl. Zahlenwerte in 2 rechts).
3 zeigt das Fahrzeug 1 bzw. dessen Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens detaillierter. Die eingezeichneten Komponenten der Vorrichtung, also an jeweils einem der Räder W1-W4 angeordnete elektronische Radeinheiten 12-1 bis 12-4 aufweisend Mittel zum Erfassen der Messwerte L, p, sowie die fahrzeugseitige Steuereinrichtung 20 aufweisend Mittel zur Durchführung der erläuterten Berechnung der dynamischen Radlasten LD, der statischen Radlasten L0 und der Modellparameter c1FL bis c2RL, wurden weiter oben bereits hinsichtlich ihrer Funktionsweise im Rahmen der Erfindung erläutert.
4 zeigt detaillierter die Steuereinrichtung 20 des Fahrzeuges 1 von 3.
Die Steuereinrichtung 20 ist als eine programmgesteuerte zentrale Steuereinrichtung des Fahrzeuges 1 ausgebildet und weist hierfür eine Rechnereinrichtung 22 und eine zugeordnete Speichereinrichtung 24 auf, in der z. B. eine den Betrieb der Rechnereinrichtung 22 steuernde Software abgespeichert ist.
Ferner sind in der Speichereinrichtung 24 auch die erfindungsgemäß eingesetzten ersten und zweiten Modelle abgespeichert. Schließlich kann die Speichereinrichtung 24 verwendet werden, um die während des Verfahrens in den Schritten S1 und S3 anfallenden Messwerte zwischenzuspeichern und die nach Abschluss des Schritts S1 berechneten statischen Radlasten L0 und die im Schritt S2 berechneten Modellparameter c1FL bis c2RL zu speichern (zumindest bis zu einer Neuberechnung dieser Größen bzw. Parameter) .
Die Steuereinrichtung 20 weist ferner eine Funkempfangseinrichtung 30 auf, mittels der die von den elektronischen Radeinheiten 12-1 bis 12-4 gesendeten Funksignale (hier: Datensignale) R1 bis R4 empfangen werden.
Die Steuereinrichtung 20 weist ferner eine Schnittstelleneinrichtung 26 auf, über welche diese an einem digitalen Kommunikationsbus (z. B. CAN-Bus oder dergleichen) des Fahrzeuges 1 angeschlossen ist, um im dargestellten Beispiel insbesondere die Messwerte ax, ay (von der Beschleunigungserfassungseinrichtung 14) zu erhalten und sonstige Daten D mit weiteren am betreffenden Kommunikationsbus angeschlossenen Komponenten des Fahrzeuges 1 auszutauschen. Diese Daten D können z. B. die im Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens berechneten Radlasten LD, L0 beinhalten.
Vorteilhaft kann mit den elektronischen Radeinheiten 12-1 bis 12-4 in Verbindung mit der Steuereinrichtung 20 nicht nur die Vorrichtung zur Bestimmung der dynamischen Radlasten LD und der statischen Radlasten L0 realisiert sein, sondern auch ein so genanntes Reifendrucküberwachungssystem ausgebildet sein, welches z. B. im Falle eines abrupten Druckverlustes in einem der Reifen eine entsprechende Warnmeldung über die Schnittstelleneinrichtung 26 ausgeben kann (z. B. an einen Fahrer des Fahrzeuges 1).
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
W1 bis W4: Fahrzeugräder
12-1 bis 12-4: elektronische Radeinheiten
14: Beschleunigungserfassungseinrichtung
20: Steuereinrichtung
22: Rechnereinrichtung
24: Speichereinrichtung
26: Schnittstelleneinrichtung
30: Funkempfangseinrichtung
LD: dynamische Radlast
L0: statische Radlast
L: Länge der Reifenaufstandsfläche
B: Breite der Reifenaufstandsfläche
p: Innendruck des Reifens
R1 bis R4: Funksignale
ax: Längsbeschleunigung des Fahrzeuges
ay: Querbeschleunigung des Fahrzeuges

Claims

Verfahren zur Bestimmung von Radlasten (LD, L0) an jeweils mit einem Reifen ausgestatteten Rädern (W1-W4) eines Fahrzeuges (1), aufweisend folgende Schritte: a1) Erfassen von für eine Verformung des jeweiligen Reifens repräsentativen Verformungsmesswerten (L), a2) Erfassen von für einen Innendruck des jeweiligen Reifens repräsentativen Druckmesswerten (p), a3) Erfassen wenigstens eines für eine Beschleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay), b) Berechnen von dynamischen Radlasten (LD) der jeweiligen Räder (W1-W4) aus dem betreffenden erfassten Verformungsmesswert (L) und dem betreffenden erfassten Druckmesswert (p) gemäß eines diese Größen verknüpfenden ersten Modells, wobei die dynamische Radlast (LD) eines Rades die tatsächlich auf dieses Rad wirkende Radlast darstellt, c) Berechnen von statischen Radlasten (L0) der Räder (W1-W4) aus den berechneten dynamischen Radlasten (LD) der Räder (W1-W4) und dem wenigstens einen erfassten Beschleunigungsmesswert (ax, ay) gemäß eines diese Größen verknüpfenden und wenigstens einen Modellparameter (c1FL bis c2RL) enthaltenden zweiten Modells, wobei die statische Radlast (L0) eines Rades die bei unbeschleunigtem Fahrzeug (1) auf dieses Rad wirkende Radlast darstellt, und wobei der wenigstens eine Modellparameter (c1FL bis c2RL) des zweiten Modells fest vorgegeben wird, d) Berechnen des wenigstens einen Modellparameters (c1FL bis c2RL) des zweiten Modells als Ergebnis einer statistischen Analyse der berechneten dynamischen Radlasten (LD) der Räder (W1-W4), der zugehörig berechneten statischen Radlasten (L0) der Räder (W1-W4), und des zugehörig erfassten wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay), e1) optional erneutes Erfassen von für eine Verformung des jeweiligen Reifens repräsentativen Verformungsmesswerten (L), e2) optional erneutes Erfassen von für einen Innendruck des jeweiligen Reifens repräsentativen Druckmesswerten (p), e3) erneutes Erfassen wenigstens eines für eine Beschleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay), f) erneutes Berechnen der dynamischen Radlasten (LD) der Räder (W1-W4) aus den zuvor berechneten statischen Radlasten (L0) der Räder (W1-W4) und dem wenigstens einen erneut erfassten Beschleunigungsmesswert (ax, ay) gemäß des zweiten Modells, wobei der zuvor berechnete wenigstens eine Modellparameter (c1FL bis c2RL) des zweiten Modells verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verformungsmesswerte (L) jeweils repräsentativ für eine Länge einer Reifenaufstandsfläche des betreffenden Reifens sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Beschleunigungsmesswert (ax, ay) einen für eine Längsbeschleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Längsbeschleunigungsmesswert (ax) umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Beschleunigungsmesswert (ax, ay) einen für eine Querbeschleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Querbeschleunigungsmesswert (ay) umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren bei einem Fahrzeug (1) mit vier Rädern (W1-W4) durchgeführt wird und das zweite Modell wie folgt vorgesehen ist: $LDFL = L0FL + c1FL \times ax + c2FL \times ay$
$LDFR = L0FR + c1FR \times ax + c2FR \times ay$
$LDRR = L0RR + c1RR \times ax + c2RR \times ay$
$LDRL = L0RL + c1RL \times ax + c2RL \times ay$
wobei bezeichnen: LDFL dynamische Radlast (LD) am Rad (W1) vorne links LDFR dynamische Radlast (LD) am Rad (W2) vorne rechts LDRR dynamische Radlast (LD) am Rad (W4) hinten rechts LDRL dynamische Radlast (LD) am Rad (W3) hinten links LOFL statische Radlast (L0) am Rad (W1) vorne links LOFR statische Radlast (L0) am Rad (W2) vorne rechts LORR statische Radlast (L0) am Rad (W4) hinten rechts LORL statische Radlast (L0) am Rad (W3) hinten links c1FL Modellparameter c1FR Modellparameter c1RR Modellparameter c1RL Modellparameter c2FL Modellparameter c2FR Modellparameter c2RR Modellparameter c2RL Modellparameter ax Längsbeschleunigung des Fahrzeuges (1) ay Querbeschleunigung des Fahrzeuges (1)
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Berechnen des wenigstens einen Modellparameters (c1FL bis c2RL) erst dann erfolgt, wenn durch die erfassten Messwerte (L, p, ax, ay) und/oder die berechneten Radlasten (LD, L0) ein vorbestimmtes Auslösekriterium erfüllt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Zeitpunkte der in den Schritten a1) und a2) erfolgenden Erfassungen der Verformungsmesswerte (L) und Druckmesswerte (p) in Abhängigkeit von einem erfassten Beschleunigungsmesswert (ax, ay) vorgegeben werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erneute Berechnen der dynamischen Radlasten (LD) mit einer Zeitauflösung von maximal 0,5 s, insbesondere maximal 0,1 s durchgeführt wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend: - zur Anordnung an jeweils einem der Räder (W1-W4) des Fahrzeuges (1) vorgesehene elektronische Radeinheiten (12-1 bis 12-4), aufweisend Mittel zum Erfassen der Verformungsmesswerte (L), der Druckmesswerte (p) und optional des wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay), - eine Steuereinrichtung (20), aufweisend Mittel (22, 24) zum Berechnen der dynamischen Radlasten (LD), der statischen Radlasten (L0) und des wenigstens einen Modellparameters (c1FL bis c2RL).
Computerprogrammprodukt umfassend einen Programmcode, der auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführt.