DE102019110805B4 - Method for determining an actual tire size of the tires of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestimmung einer tatsächlichen Reifengröße der Reifen eines Fahrzeuges, wobei die tatsächliche Reifengröße des Fahrzeuges während der Fahrt des Fahrzeuges mithilfe eines GPS-Signales ermittelt wird, indem eine Summe aus der von dem Fahrzeug gefahrenen Distanz und einer Genauigkeit des GPS-Signales durch die Anzahl der Umdrehungszahl der Räder geteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Reifengröße in Abhängigkeit von einer Spurbewertung bei einem Spurwechsel des Fahrzeuges ermittelt wird, wobei ein Fehler zwischen einer realen und einer angenäherten Fahrstrecke bei einem Spurwechsel bei der Ermittlung der tatsächlichen Reifengröße berücksichtigt wird.Method for determining an actual tire size of the tires of a vehicle, the actual tire size of the vehicle being determined while the vehicle is traveling with the aid of a GPS signal by adding a sum of the distance traveled by the vehicle and an accuracy of the GPS signal by the number the number of revolutions of the wheels is divided, characterized in that the actual tire size is determined as a function of a lane evaluation when the vehicle changes lanes, an error between a real and an approximate driving distance when changing lanes is taken into account when determining the actual tire size.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer tatsächlichen Reifengröße der Reifen eines Fahrzeuges.The invention relates to a method for determining an actual tire size of the tires of a vehicle.
Die Offenlegungsschrift
Es ist bekannt, dass in der Wintersaison andere Reifen benutzt werden als in der Sommersaison. Diese Reifen können sich in der Fahrzeuggröße unterscheiden. Daher ist eine auf einem Armaturenbrett des Fahrzeuges angezeigte Fahrzeuggeschwindigkeit, die auf einer Standardreifengröße berechnet wird, nicht immer korrekt.It is known that different tires are used in the winter season than in the summer season. These tires can differ in vehicle size. Therefore, a vehicle speed displayed on an instrument panel of the vehicle calculated on a standard tire size is not always correct.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung einer tatsächlichen Reifengröße der Reifen eines Fahrzeuges anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method for determining an actual tire size of the tires of a vehicle.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method according to the features of
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe also dadurch gelöst, dass die tatsächliche Reifengröße des Fahrzeuges während der Fahrt des Fahrzeuges mithilfe eines GPS-Signales ermittelt wird, indem eine Summe aus der von dem Fahrzeug gefahrenen Distanz und einer Genauigkeit des GPS-Signales durch die Anzahl der Umdrehungszahl der Räder geteilt wird. Dabei ist vorgesehen, dass die tatsächliche Reifengröße in Abhängigkeit von einer Spurbewertung, die Spurwechsel des Fahrzeuges ermittelt, ermittelt wird, wobei ein Fehler zwischen einer realen und einer angenäherten Fahrstrecke bei einem Spurwechsel bei der Ermittlung der tatsächlichen Reifengröße berücksichtigt wird.According to the invention, the object is thus achieved in that the actual tire size of the vehicle is determined while the vehicle is in motion with the aid of a GPS signal by adding a sum of the distance traveled by the vehicle and an accuracy of the GPS signal by the number of revolutions of the Wheels is shared. It is provided that the actual tire size is determined as a function of a lane evaluation that determines the lane change of the vehicle, an error between a real and an approximate driving route during a lane change being taken into account when determining the actual tire size.
Dies hat den Vorteil, dass die reale Reifengröße ohne ein qualitativ hochwertiges Messsystem ermittelt wird, da GPS-Systeme heute in allen Fahrzeugen enthalten sind. Die vorgeschlagene Lösung beruht somit nur auf einem Softwareeinsatz, wodurch die Kosten für die Bestimmung der Reifengröße reduziert werden.This has the advantage that the real tire size is determined without a high-quality measuring system, since GPS systems are now included in all vehicles. The proposed solution is therefore based only on the use of software, as a result of which the costs for determining the tire size are reduced.
Vorteilhafterweise wird mit der tatsächlichen Reifengröße eine im Fahrzeug abgespeicherte Reifengröße automatisch korrigiert. Durch diese Korrektur steht vielen im Fahrzeug vorhandenen Fahrerassistenzsystemen bzw. Sicherheitssystemen die korrekte Reifengröße zur Verfügung, wodurch das Fahrzeug zuverlässig gesteuert werden kann.A tire size stored in the vehicle is advantageously corrected automatically with the actual tire size. As a result of this correction, many driver assistance systems or safety systems in the vehicle have the correct tire size available, which means that the vehicle can be reliably controlled.
In einer Ausgestaltung wird die abgespeicherte Reifengröße durch die tatsächliche Reifengröße ersetzt, wenn eine Differenz zwischen der abgespeicherten und der tatsächlichen Reifengröße einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Durch die Wahl des Grenzwertes wird sichergestellt, dass die zwei Reifengrößen deutlich zu unterscheiden sind.In one embodiment, the stored tire size is replaced by the actual tire size if a difference between the stored and the actual tire size exceeds a predetermined limit value. The choice of the limit value ensures that the two tire sizes can be clearly distinguished.
In einer Variante wird mit der tatsächlichen Reifengröße eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt. Die Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit basiert auf der Motordrehzahl, dem Reifenradius und anderen Parametern. Durch den Ersatz der vorgegebenen Reifengröße durch die tatsächlich ermittelte Reifengröße wird die Fahrzeuggeschwindigkeit immer korrekt ermittelt und somit den Assistenz- und Sicherheitssystemen korrekt zur Verfügung gestellt und auch dem Fahrer im Armaturenbrett korrekt angezeigt.In one variant, a current driving speed of the vehicle is determined using the actual tire size. The determination of the vehicle speed is based on the engine speed, the tire radius and other parameters. By replacing the specified tire size with the actually determined tire size, the vehicle speed is always correctly determined and thus correctly made available to the assistance and safety systems and also correctly displayed to the driver on the dashboard.
In einer Ausführungsform wird vor der Bestimmung der tatsächlichen Reifengröße das GPS-Signal auf Vorhandensein einer vorgegebenen Genauigkeit geprüft. Je genauer das GPS-Signal umso genauer lässt sich die Reifengröße ermitteln.In one embodiment, the GPS signal is checked for the presence of a predetermined accuracy before the actual tire size is determined. The more precise the GPS signal, the more precisely the tire size can be determined.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die tatsächliche Reifengröße in Abhängigkeit einer Genauigkeit eines Geschwindigkeitssensors bestimmt.In a further embodiment, the actual tire size is determined as a function of the accuracy of a speed sensor.
Vorteilhafterweise wird die tatsächliche Reifengröße in Abhängigkeit einer Lastdifferenz auf den Reifen ermittelt. Dies ist von besonderer Bedeutung, da die realen Reifenverformungsänderungen von der Laständerung und anfänglichen Verformungen abhängen. Somit lassen sich auch Verformungen der Reifen aufgrund unterschiedlicher Beladungen des Fahrzeuges bei der Bestimmung der Reifengröße berücksichtigen, wodurch die Genauigkeit der Reifengröße bei der Bestimmung verbessert wird.The actual tire size is advantageously determined as a function of a load difference on the tires. This is of particular importance since the real tire deformation changes depend on the load change and initial deformations. Deformations of the tires due to different loads on the vehicle can thus also be taken into account when determining the tire size, as a result of which the accuracy of the tire size in the determination is improved.
Erfindungsgemäß wird also die tatsächliche Reifengröße in Abhängigkeit von einer Spurbewertung bei einem Spurwechsel des Fahrzeuges ermittelt. Mittels der Spurbewertung wird die gefahrene Entfernung des Fahrzeuges berücksichtigt, um die Auswertung des GPS auf die Reifengröße zu verbessern.According to the invention, the actual tire size is determined as a function of a lane evaluation when the vehicle changes lanes. The distance traveled by the vehicle is taken into account by means of the lane evaluation in order to improve the evaluation of the GPS on the tire size.
In einer Ausführungsform wird bei der Spurbewertung ein Bewertungsfehler berücksichtigt. Dieser Bewertungsfehler muss möglichst klein sein, damit er bei der Bestimmung der Reifengröße zuverlässig eingeht.In one embodiment, an evaluation error is taken into account in the lane evaluation. This evaluation error must be as small as possible so that it is reliably included when determining the tire size.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of these will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.
Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3 eine Prinzipdarstellung für die Bestimmung eines Spurwechsels, -
4 eine Prinzipdarstellung zur Bestimmung einer Deformation des Fahrzeugreifens, -
5 ein Ausführungsbeispiel der Abhängigkeit eines Fehlers in Abhängigkeit von der Reifengröße.
-
1 an embodiment of a vehicle for carrying out the method according to the invention, -
2 an embodiment of the method according to the invention, -
3 a schematic diagram for determining a lane change, -
4th a schematic diagram for determining a deformation of the vehicle tire, -
5 an embodiment of the dependency of an error as a function of the tire size.
In
Im Zusammenhang mit
Das Realzeitprogramm zur Ermittlung der tatsächlichen Reifengröße Rcal soll im Weiteren näher erläutert werden. Im Allgemeinen gibt es viele Einflussquellen für die Berechnung der Reifengröße. Einige von ihnen, wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit, sind sehr klein und können daher unberücksichtigt bleiben. Andere Auswirkungen wie die Genauigkeit eines Geschwindigkeitssensors, die GPS-Genauigkeit, eine Lastdifferenz und ein Schätzfehler bei einem Spurwechsel werden bei der Berechnung berücksichtigt. Die Reifengröße Rcal wird wie folgt berechnet:
Diese Gleichung 1 ist in Gleichung 2 vereinfacht.
Die Umdrehungszahl N wird mithilfe der Näherungsgleichung
Es ergibt sich:
In diesen Gleichungen gilt:
- S
- Distanz, welche durch das Fahrzeug gefahren wurde
- εGPS
- Genauigkeitszustand des GPS-Signals
- εCL
- Fehlerabschätzung des Spurwechsels
- εN
- Genauigkeit des Drehzahlsensors
- n
- Anzahl der Fahrspurwechsel
- N
- Umdrehungszahl
- ΔRFL
- Lastabhängige Fehlerabschätzung
- S.
- Distance driven by the vehicle
- εGPS
- Accuracy status of the GPS signal
- εCL
- Error estimation of the lane change
- εN
- Speed sensor accuracy
- n
- Number of lane changes
- N
- Number of revolutions
- ΔRFL
- Load-dependent error estimation
In Gleichung 5 sind die Parameter εN, εCL und εGPS kleiner als 1, weshalb das Produkt zweier dieser Parameter sehr klein ist und bei der weiteren Betrachtung vernachlässigt werden kann.
Wird die Gleichung 7 in die Gleichung 6 eingefügt, ergibt sich für die Reifengröße Rcal folgendes:
Um eine hohe Genauigkeit zu erhalten, soll ein genauer Drehzahlsensor gewählt werden. Die Genauigkeit sollte dabei 0,5% nicht überschreiten. Die Auswirkung des GPS-Signales hängt von der gefahrenen Entfernung und der Qualität des GPS-Signals ab. Im Allgemeinen hat das Standard-GPS-System (SPS) eine Genauigkeit von 22,5 m. Ein besseres GPS-Signal Precise Positioning Service (PPS) liefert eine Genauigkeit von 9 m. Außerdem kann mit einem zusätzlichen Differentialmesssystem die Genauigkeit auf 0,02 m verbessert werden. Bei normaler Verwendung, wenn die Signalqualität 11,7 m beträgt, kann die Auswirkung der GPS-Ungenauigkeit nach einer Fahrdistanz von 2340 m auf 0,5% reduziert werden.In order to obtain a high level of accuracy, an accurate speed sensor should be selected. The accuracy should not exceed 0.5%. The effect of the GPS signal depends on the distance traveled and the quality of the GPS signal. In general, the standard GPS system (SPS) has an accuracy of 22.5 m. A better GPS signal Precise Positioning Service (PPS) provides an accuracy of 9 m. In addition, with an additional differential measuring system, the accuracy can be reduced to 0.02 m to be improved. In normal use, when the signal quality is 11.7 m, the impact of GPS inaccuracy can be reduced to 0.5% after driving a distance of 2340 m.
In
- Sw
- Distanz in Fahrtrichtung während des Spurwechsels,
- SL
- Distanz senkrecht zu der Fahrtrichtung,
- SRW
- Tatsächlicher Weg für den Spurwechsel
- SRWR
- Vereinfachter Weg für den Spurwechsel
- Vsclar
- Schätzfaktor für den real geschätzten Weg zum tatsächlichen Weg
- εCLM
- Genauigkeit des Drehratensensor.
- Sw
- Distance in the direction of travel while changing lanes,
- SL
- Distance perpendicular to the direction of travel,
- SRW
- Actual way to change lanes
- SRWR
- Simplified way to change lanes
- Vsclar
- Estimation factor for the real estimated route to the actual route
- εCLM
- Yaw rate sensor accuracy.
Der Fehler sCL beschreibt die tatsächliche Entfernung des Antriebs zur gemessenen Entfernung
Andererseits kann die reale Fahrstrecke SRW als SRWR angenähert werden:
Wird die Gleichung 12 in Gleichung 11 eingesetzt, ergibt sich:
Bei einem Ausführungsbeispiel wird bei einer Distanz SL senkrecht zur Fahrspur von 3,5 m und einer Distanz Sw in Fahrtrichtung während des Spurwechsels von 50 m, sowie einer Frequenz des Spurwechsels K(S) von 1/km, einem Skalierfaktor Vsclar = 1,1 und der Genauigkeit des Drehratensensors εCLM von 1% die Auswirkung des Schätzfehlers auf 0,75% verringert.In one embodiment, at a distance S L perpendicular to the lane of 3.5 m and a distance Sw in the direction of travel during the lane change of 50 m, and a frequency of the lane change K (S) of 1 / km, a scaling factor V sclar = 1 , 1 and the accuracy of the yaw rate sensor ε CLM of 1%, the effect of the estimation error is reduced to 0.75%.
Darüber hinaus hat eine Lastdifferenz einen großen Einfluss auf die Bestimmung der Reifengröße, da durch eine Laständerung die realen Reifenverformungsänderungen verändert werden. In
In Gleichung 15 ist diese Gleichung 14 als Äquivalent geschrieben
- FL
- die Last auf dem Fahrzeugreifen,
- FLo
- die Anfangslast auf dem Fahrzeug,
- po
- den Anfangsdruck,
- b
- die Breite des Reifens,
- x
- die Deformation des Reifens,
- x0
- die Anfangsdeformation,
- r
- Radius des undeformierten Reifens
- ΔFL
- Lastdifferenz und
- α
- Koeffizient der Lastdifferenz
- FL
- the load on the vehicle tire,
- FLo
- the initial load on the vehicle,
- po
- the initial pressure,
- b
- the width of the tire,
- x
- the deformation of the tire,
- x0
- the initial deformation,
- r
- Radius of the undeformed tire
- ΔFL
- Load difference and
- α
- Coefficient of the load difference
Da die Deformation x des Reifens kleiner als der Radius r des Reifens sein muss, ergibt sich in Gleichung 16 die Lösung, wobei die Änderung des Radius r von der aktuellen Last SL zur Anfangslast FLo in
Gleichung 19 ist vereinfacht dargestellt in.
Der tatsächliche Radius des Reifens wird beschrieben durch
Wird die Gleichung 21 in Gleichung 20 eingetragen, wird eine normierte Gleichung 22 erhalten.
Das bedeutet, dass die tatsächlichen Reifenverformungsänderungen von der Laständerung und der anfänglichen Verformung abhängen. Angenommen, dass leere Fahrzeug wiegt 1 t mit einem Passagier und das aktuelle Fahrzeug hat ein Gewicht von 1,2 t, da 4 Personen in dem Fahrzeug Platz genommen haben, beträgt der Koeffizient der Lastdifferenz α=1,2. Die anfängliche Verformung des Reifens beträgt 2%, weshalb eine relative Änderung der Verformungsänderung von 0,8 erwartet wird. Mit einem präzisen Gewichtssensor kann dieser Fehler unterbunden werden.This means that the actual tire deformation changes depend on the load change and the initial deformation. Assuming that the empty vehicle weighs 1 t with one passenger and the current vehicle has a weight of 1.2 t, since 4 people have been seated in the vehicle, the coefficient of the load difference is α = 1.2. The initial deformation of the tire is 2%, so a relative change in deformation change of 0.8 is expected. This error can be prevented with a precise weight sensor.
Bei einer Transformation der Gleichung 8 kann der gesamte relative Messfehler des beschriebenen Systems dargestellt werden in
Nach einem Reifenwechsel kann die Reifengröße um etwa 1 Zoll vergrößert oder verkleinert werden. Daher erfordert das Messsystem eine Genauigkeit von ½ Zoll, was aus Gleichung 24 hervorgeht.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- SteuereinheitControl unit
- 33
- GPS-EmpfängerGPS receiver
- 44th
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- 55
- Reifengrößen-ErmittlungseinheitTire size determination unit
- 66th
- FahrzeuggeschwindigkeitsbestimmungseinheitVehicle speed determination unit
- 77th
- SpeichereinheitStorage unit
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