DE102019219526B4

DE102019219526B4 - Verfahren, Computerprogramm und Vorrichtung zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019219526B4
Application number: DE102019219526.1A
Authority: DE
Inventors: Florian Grober; Timmy Kantusch; Sergej Lisowski; Felix Heinrich; Malte Lutz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2039-12-14
Also published as: DE102019219526A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, in dem ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt wird. Bei dem Verfahren wird eine Vertikalbeschleunigung des Rades ermittelt (11). Dazu kann zuvor ein Weg einer Einfederung des Rades bestimmt werden (10). Aus der Vertikalbeschleunigung wird dann eine Eigenfrequenz des Rades ermittelt (12). Aus dieser Eigenfrequenz kann schließlich die Masse des Rades berechnet werden (13).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, in dem ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt wird.
Für verschiedenen Komfortfunktionen im Kraftfahrzeug, die insbesondere zur Elimination oder Kompensation von Schwingungen dienen, wird ein virtuelles Fahrzeugmodell erstellt. Mittels gemessener Eingangsgrößen erfolgt anhand des Modells die Berechnung schwierig zu messender Größen, die jedoch für die Regelung der Komfortfunktion erforderlich sind. Ein Anwendungsbeispiel ist die Kompensation der Fahrzeugaufbaubewegung für Head-Up-Displays anhand des gemessenen Fahrbahnprofils.
Damit die verwendeten virtuellen Modelle des Fahrzeugs eine gute Prognosequalität erzielen, müssen die zur Berechnung verwendeten Parameter möglichst genau bekannt sein. Dafür sind ihre Werte gewöhnlich in der Berechnungseinheit der Komfortfunktion hinterlegt. Ein Teil dieser Parameter betrifft die Eigenschaften der Räder des Fahrzeugs. Allerdings können sich diese Parameter durch einen Radwechsel ändern, ohne dass die Berechnungseinheit davon erfährt. Folglich würde das Fahrzeugmodell falsch parametriert, die Ergebnisgüte der Berechnung vermindert und somit die Komfortfunktion für den Kunden eingeschränkt.
Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, dass die Parameter der für das Fahrzeug zulässigen Räder tabellarisch in einer Speichereinheit im Fahrzeug hinterlegt sind. Die Werkstatt gibt dann bei Durchführung des Radwechsels Fabrikat, Größe und Art des neuen Rades manuell ein und die Berechnungseinheit ermittelt dafür aus der Tabelle die Parameter. Dieser Ansatz funktioniert allerdings nur bei einem Radwechsel in der Werkstatt. Bei einem privaten Radwechsel muss eine Möglichkeit geschaffen sein, dass der Kunde selbst die Daten des Rades eingeben kann. Zudem besteht das Risiko, dass die Eingabe des Radwechsels durch die durchführende Person vergessen werden kann oder der durchführenden Person bei der manuellen Eingabe Fehler unterlaufen. Zusätzlich ist zu berücksichtigen, dass die Tabelle in der Speichereinheit sehr umfassend sein muss und neu auf den Markt kommende Räder noch nicht beinhalten kann.
Vor diesem Hintergrund beschreibt DE 40 09 540 A1 ein Verfahren zur Überwachung des Luftdruckes in den an einem Fahrzeug montierten Reifen. Bei dem Verfahren wird das vertikale Schwingungsverhalten der einzelnen Fahrzeugräder gemessen und es werden die Eigenfrequenzen der Radvertikalbewegungen ermittelt. Aus den Eigenfrequenzen werden dann die Federraten der einzelnen Reifen ermittelt. Aus der jeweiligen Federrate wird schließlich unter Berücksichtigung fahrzeugspezifischer Messdaten, wie Beladung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Schräglaufwinkel, Sturzwinkel oder dergleichen, der Luftdruck in den Reifen bestimmt.
DE 197 16 586 C1 beschreibt ein Verfahren zum Ermitteln der Profiltiefe eines Fahrzeugreifens am fahrenden Fahrzeug. Bei dem Verfahren wird mittels eines fahrzeugfesten Sensors ein Winkel eines äußeren Reifenpunktes in Bezug auf ein nabenfestes Koordinatensystem bestimmt. Das von dem Sensor gelieferte, Oberschwingungen enthaltende Signal wird analysiert und es wird eine Eigenfrequenz bestimmt, die dem Drehschwingungsanteil des Reifengürtels um die Felge entspricht. Aus der Drehsteifigkeit der Reifenwandung und der ermittelten Eigenfrequenz wird das Massenträgheitsmoment des Reifengürtels um die Drehachse berechnet. Aus dem ermittelten Massenträgheitsmoment und der Massefunktion des Reifens in Abhängigkeit vom Durchmesser werden dann die aktuelle Masse und die Durchmesserveränderung des Reifens berechnet. Aus der Durchmesserveränderung kann schließlich der Profilverlust berechnet werden.
Die DE 10 2008 010 113 A1 beschreibt eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen von Fahrwerkregelsystemen von Straßenfahrzeugen. Damit soll ermöglicht werden, Defekte von an Fahrzeugrädern oder Radträgern angebrachten Sensoren zu erkennen. Dazu werden die Sensorsignale eines relevanten Sensors während eines vorgewählten Zeitfensters eingelesen und ein Frequenzbereichstransformation durchgeführt. Das Frequenzspektrum wird im Bereich einer vorgegebenen Radeigenfrequenz analysiert und so ein Sensordefekt erkannt, wenn das Frequenzspektrum unzulässig von einem Vorgabewert abweicht. Somit kann eine Störung des Kraftflusses des Sensors identifiziert werden wenn das Eigenschwingverhalten des Systems von Rad oder Radträgers, mit gekoppeltem Sensor, vom Sensorsignal abweicht.
Bei den beschriebenen Verfahren werden zwar während des Fahrbetriebs einige Parameter der Reifen bestimmt, wesentliche Parameter der Reifen müssen jedoch bekannt sein, um die Verfahren durchführen zu können.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Lösungen aufzuzeigen, die es ermöglichen, einer Berechnungseinheit in einem Kraftfahrzeug Informationen über geänderte Parameter eines Rades des Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Computerprogramm mit Instruktionen gemäß Anspruch 8 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs die Schritte:

- Ermitteln einer Vertikalbeschleunigung des Rades in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs;
- Ermitteln einer Eigenfrequenz des Rades aus der ermittelten Vertikalbeschleunigung; und
- Berechnen der Masse des Rades aus der Eigenfrequenz.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogramm Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgenden Schritte zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs veranlassen:

Der Begriff Computer ist dabei breit zu verstehen. Insbesondere umfasst er auch Steuergeräte und andere prozessorbasierte Datenverarbeitungsvorrichtungen.
Das Computerprogramm kann beispielsweise für einen elektronischen Abruf bereitgestellt werden oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs auf:

- eine Auswerteeinheit zum Ermitteln einer Vertikalbeschleunigung des Rades in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs und zum Ermitteln einer Eigenfrequenz des Rades aus der ermittelten Vertikalbeschleunigung; und
- eine Recheneinheit zum Berechnen der Masse des Rades aus der Eigenfrequenz.

Die typischen Parameter zur Beschreibung der Eigenschaften des Rades sind die Masse des Rades, die Federkonstante und die Dämpfungskonstante. Der Begriff Rad wird hier als Verbund aus Felge und Reifen verstanden. Da die Dämpfung durch den Reifen im Vergleich zur Aufbaudämpfung nur einen sehr geringen Einfluss hat, kann die Dämpfung vernachlässigt werden. Die Federkonstante ist für Reifen gleicher Bauart und ähnlicher Größe jeweils ungefähr konstant, sodass für den beschriebenen Anwendungsfall davon ausgegangen werden kann, dass die Federkonstante bekannt ist und sich durch den Radwechsel nicht ändert. Ein wesentlicher Einfluss besteht hingegen bei der Masse des Rades, z.B. wenn Räder mit anderen Felgen verbaut werden. Die erfindungsgemäße Lösung nutzt nun den Umstand, dass die Massen der aktuell am Fahrzeug verbauten Räder anhand ihrer jeweiligen Eigenfrequenz ermittelt werden können. Durch die Automatisierung des Erkennungsprozesses wird dabei eine Unabhängigkeit von menschlichen Fehlern erzielt. Die Eigenfrequenz eines Rades kann anhand einer Auswertung der im Fahrbetrieb auftretenden Vertikalbeschleunigung des Rades ermittelt werden. Die Eigenfrequenz eines Rades liegt gewöhnlich im Bereich zwischen 10 Hz und 15 Hz. Je nach Fahrgeschwindigkeit gibt es durch Fahrbahnunebenheiten eine Fußpunktanregung des Rades in diesem Frequenzbereich. Je nachdem, wie groß die Varianz in den Frequenzen der Anregung ist, kann es kürzer oder länger dauern, bis die Eigenfrequenz auftritt und identifiziert wird. Sobald die Eigenfrequenz erkannt wurde, folgt die Berechnung der Masse des Rades als Quotient aus der Federkonstante und dem Quadrat der Eigenfrequenz. Die Bestimmung der Masse kann unabhängig für jedes Rad erfolgen, sofern eine geeignete Sensorik verfügbar ist. Unter der Annahme, dass typischerweise alle Räder oder zumindest alle Räder einer Achse identisch sind, kann die Bestimmung der Masse auch lediglich für ein Rad oder nur ein Rad pro Achse erfolgen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Vertikalbeschleunigung durch zweimaliges zeitliches Differenzieren eines Weges einer Einfederung des Rades ermittelt. Dazu kann der Weg der Einfederung des Rades beispielsweise durch eine Höhenstandssensorik bestimmt werden. Viele moderne Fahrzeuge haben eine Höhenstandssensorik verbaut, beispielsweise für eine Leuchtweitenregulierung oder einer Niveauregulierung. Diese ermittelt den Weg der Einfederung, d.h. den Abstand zwischen Fahrzeugaufbau und Rad. Durch zweimaliges zeitliches Differenzieren ergibt sich daraus die Vertikalbeschleunigung des Rades. Die Verwendung der Höhenstandssensorik im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Beschleunigungssensoren benötigt werden und stattdessen auf ohnehin verfügbare Signale zurückgegriffen werden kann. Alternativ können natürlich auch Messdaten eines Beschleunigungssensors verwendet werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Vertikalbeschleunigung des Rades für das Ermitteln der Eigenfrequenz durch Anwenden einer Fourier-Transformation in den Frequenzbereich überführt. Durch die Überführung der Vertikalbeschleunigung in den Frequenzbereich wird das Ermitteln der Eigenfrequenz des Rades deutlich vereinfacht.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Eigenfrequenz anhand einer Überhöhung in einer Vergrößerungsfunktion der Vertikalbeschleunigung des Rades ermittelt. Die Eigenfrequenz eines Rades zeichnet sich durch eine Überhöhung in der Vergrößerungsfunktion der Vertikalbeschleunigung des Rades ab. Anhand dieser Überhöhung ist erkennbar, bei welchem Wert die Eigenfrequenz des aktuell verbauten Rades liegt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Vertikalbeschleunigung des Rades im Fahrbetrieb ab einem Motorstart oder kontinuierlich in einem Ringspeicher aufgezeichnet. Ein Radwechsel erfolgt gewöhnlich bei einem abgestellten Fahrzeug. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass die benötigten Radparameter während einer Fahrt, d.h. zwischen zwei Motorstarts, konstant bleiben.
In einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt nach dem Motorstart eine Bestimmung der Masse des Rades. Bis nach einem Motorstart eine neue Masse des Rades bestimmt werden konnte, wird für die Komfortfunktionen zunächst weiterhin der bisher bekannte Wert verwendet. Sobald die Masse bestimmt wurde, kann das Aufzeichnen der Vertikalbeschleunigung beendet werden, da das Rad während der Fahrt gleich bleibt. Die Bestimmung der Masse wird dann beim nächsten Motorstart erneut begonnen.
In einer anderen Variante erfolgt die Aufzeichnung der Vertikalbeschleunigung des Rades kontinuierlich in einem Ringspeicher, auch über Motorstarts hinweg. Die Transformation in den Frequenzbereich und der Versuch der Ermittlung einer Eigenfrequenz wird dann in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt. Durch diese Methode dauert es direkt nach einem Radwechsel etwas länger, bis die Eigenfrequenz korrekt bestimmt werden kann, da der Ringspeicher zunächst noch mit Werten des alten Rades gefüllt ist. Allerdings ist dadurch gewährleistet, dass auch bei Kunden, die immer nur sehr kurze Strecken fahren, genügend Daten zusammenkommen, um die Eigenfrequenz des Rades zu ermitteln. Zudem ist der vorzuhaltende Speicherplatz konstant und kann auf eine sinnvolle Größe begrenzt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die berechnete Masse des Rades genutzt, um eine gespeicherte Masse des Rades zu ersetzen, wenn sie über einen Toleranzwert hinaus von der gespeicherten Masse des Rades abweicht. Sobald die Eigenfrequenz erkannt wurde und die Masse des Rades berechnet werden konnte, kann diese mit der bisher hinterlegten Masse des Rades verglichen werden. Weicht sie über einen Toleranzwert hinausgehend von der bisher bekannten Masse des Rades ab, wurde ein Radwechsel erkannt. In diesem Fall wird der hinterlegte Wert für die Masse des Rades überschrieben und die neu bestimmte Masse des Rades fortan für die Komfortfunktionen verwendet.
Besonders vorteilhaft wird ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, eingesetzt. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich beispielsweise um ein manuell gesteuertes oder ein (teil)autonomes Kraftfahrzeug handeln. Grundsätzlich kann eine erfindungsgemäße Lösung in allen Fahrzeugen eingesetzt werden, in denen Funktionen die Massen der Räder benötigen.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.

1 zeigt schematisch ein Verfahren zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs;
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs;
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs;
4 stellt schematisch ein Kraftfahrzeug dar, in dem eine erfindungsgemäße Lösung realisiert ist; und
6 zeigt einen Systementwurf der erfindungsgemäßen Lösung zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs.

Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
1 zeigt schematisch ein Verfahren zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren wird eine Vertikalbeschleunigung des Rades ermittelt 11. Dazu kann zuvor ein Weg einer Einfederung des Rades bestimmt werden 10, z.B. durch eine Höhenstandssensorik. Die Vertikalbeschleunigung kann beispielsweise durch zweimaliges zeitliches Differenzieren des Weges der Einfederung des Rades ermittelt werden 11. Alternativ können natürlich auch Messdaten eines Beschleunigungssensors verwendet werden. Die Vertikalbeschleunigung des Rades kann im Fahrbetrieb ab einem Motorstart aufgezeichnet werden. Alternativ kann sie kontinuierlich in einem Ringspeicher aufgezeichnet werden, auch über Motorstarts hinweg. Aus der Vertikalbeschleunigung wird dann eine Eigenfrequenz des Rades ermittelt 12. Dazu wird die Vertikalbeschleunigung des Rades vorzugsweise durch Anwenden einer Fourier-Transformation in den Frequenzbereich überführt. Die Eigenfrequenz kann dann z.B. anhand einer Überhöhung in einer Vergrößerungsfunktion der Vertikalbeschleunigung des Rades ermittelt werden 12. Aus der Eigenfrequenz wird schließlich die Masse des Rades berechnet 13. Die berechnete 13 Masse des Rades kann genutzt werden, um eine gespeicherte Masse des Rades zu ersetzen, wenn sie über einen Toleranzwert hinaus von der gespeicherten Masse des Rades abweicht.
2 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 20 zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung 20 hat einen Eingang 21, über den Daten empfangen werden können, aus denen eine Vertikalbeschleunigung des Rades ermittelt werden kann. Dabei kann es sich z.B. um einen Weg hR einer Einfederung des Rades handeln, der von einer Höhenstandssensorik 41 bereitgestellt wird. Alternativ können natürlich auch Messdaten bR eines Beschleunigungssensors 42 verwendet werden. Eine Auswerteeinheit 22 der Vorrichtung 20 ermittelt in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs aus den empfangen Daten eine Vertikalbeschleunigung des Rades. Die Vertikalbeschleunigung kann beispielsweise durch zweimaliges zeitliches Differenzieren des Weges hR der Einfederung des Rades ermittelt werden. Die Vertikalbeschleunigung des Rades kann durch die Vorrichtung 20 im Fahrbetrieb ab einem Motorstart aufgezeichnet werden. Alternativ kann sie kontinuierlich in einem Ringspeicher 28 aufgezeichnet werden, auch über Motorstarts hinweg. Zudem ermittelt die Auswerteeinheit 22 eine Eigenfrequenz des Rades aus der ermittelten Vertikalbeschleunigung. Dazu wird die Vertikalbeschleunigung des Rades vorzugsweise durch Anwenden einer Fourier-Transformation in den Frequenzbereich überführt. Die Eigenfrequenz kann dann z.B. anhand einer Überhöhung in einer Vergrößerungsfunktion der Vertikalbeschleunigung des Rades ermittelt werden. Eine Recheneinheit 23 berechnet schließlich die Masse mR des Rades aus der Eigenfrequenz. Die berechnete Masse mR des Rades kann genutzt werden, um eine gespeicherte Masse des Rades zu ersetzen, wenn sie über einen Toleranzwert hinaus von der gespeicherten Masse des Rades abweicht. Über einen Ausgang 26 der Vorrichtung 20 kann die berechnete Masse mR dazu für ein Steuergerät 43 einer Komfortfunktion bereitgestellt werden. Das Steuergerät 43 kann die berechnete Masse mR dann beispielsweise in ein virtuelles Fahrzeugmodell übernehmen.
Die Auswerteeinheit 22 und die Recheneinheit 23 können von einer Kontrolleinheit 24 gesteuert werden. Über eine Benutzerschnittstelle 27 können gegebenenfalls Einstellungen der Auswerteeinheit 22, der Recheneinheit 23 oder der Kontrolleinheit 24 geändert werden. Die in der Vorrichtung 20 anfallenden Daten können bei Bedarf in einem Speicher 25 der Vorrichtung 20 abgelegt werden, beispielsweise für eine spätere Auswertung oder für eine Nutzung durch die Komponenten der Vorrichtung 20. Die Auswerteeinheit 22, die Recheneinheit 23 sowie die Kontrolleinheit 24 können als dedizierte Hardware realisiert sein, beispielsweise als integrierte Schaltungen. Natürlich können sie aber auch teilweise oder vollständig kombiniert oder als Software implementiert werden, die auf einem geeigneten Prozessor läuft, beispielsweise auf einer GPU oder einer CPU. Der Eingang 21 und der Ausgang 26 können als getrennte Schnittstellen oder als eine kombinierte bidirektionale Schnittstelle implementiert sein. In 2 ist die Vorrichtung 20 als eigenständige Komponente dargestellt. Sie kann aber auch in andere Komponenten des Kraftfahrzeugs integriert werden, beispielsweise in das Steuergerät 43 der Komfortfunktion.
3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 30 zum Bereitstellen einer Masse eines Rades eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung 30 weist einen Prozessor 32 und einen Speicher 31 auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Vorrichtung 30 um einen Computer oder ein Steuergerät. Im Speicher 31 sind Instruktionen abgelegt, die die Vorrichtung 30 bei Ausführung durch den Prozessor 32 veranlassen, die Schritte gemäß einem der beschriebenen Verfahren auszuführen. Die im Speicher 31 abgelegten Instruktionen verkörpern somit ein durch den Prozessor 32 ausführbares Programm, welches das erfindungsgemäße Verfahren realisiert. Die Vorrichtung 30 hat einen Eingang 33 zum Empfangen von Informationen, beispielsweise von Sensordaten einer Höhenstandssensorik. Vom Prozessor 32 generierte Daten werden über einen Ausgang 34 bereitgestellt. Darüber hinaus können sie im Speicher 31 abgelegt werden. Der Eingang 33 und der Ausgang 34 können zu einer bidirektionalen Schnittstelle zusammengefasst sein.
Der Prozessor 32 kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten umfassen, beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder Kombinationen daraus.
Die Speicher 25, 28, 31 der beschriebenen Ausführungsformen können sowohl volatile als auch nichtvolatile Speicherbereiche aufweisen und unterschiedlichste Speichergeräte und Speichermedien umfassen, beispielsweise Festplatten, optische Speichermedien oder Halbleiterspeicher.
4 stellt schematisch ein Kraftfahrzeug 40 dar, in dem eine erfindungsgemäße Lösung realisiert ist. Das Kraftfahrzeug 40 weist eine Komfortfunktion mit einem zugehörigen Steuergerät 43 auf. Die Komfortfunktionen kann beispielsweise zur Elimination oder Kompensation von Schwingungen dienen. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 40 eine Höhenstandssensorik 41 oder Beschleunigungssensoren 42 an den Radaufhängungen auf, die Daten erfassen, aus denen Vertikalbeschleunigungen der Räder ermittelt werden können. Auf Grundlage dieser Daten stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 20 eine Masse zumindest eines Rades bereit. Die Vorrichtung 20 kann auch in das Steuergerät 43 der Komfortfunktion integriert sein. Weitere Komponenten des Kraftfahrzeugs 40 sind ein Navigationssystem 44, eine Datenübertragungseinheit 45 sowie eine Reihe von Assistenzsystemen 46, von denen eines exemplarisch dargestellt ist. Mittels der Datenübertragungseinheit 45 kann eine Verbindung zu Dienstanbietern aufgebaut werden. Zur Speicherung von Daten ist ein Speicher 47 vorhanden. Der Datenaustausch zwischen den verschiedenen Komponenten des Kraftfahrzeugs 40 erfolgt über ein Netzwerk 48.
5 zeigt einen schematischen Systementwurf der erfindungsgemäßen Lösung. Ausgangspunkt für die Bestimmung der Masse mR eines Rades sind Messgrößen, die durch eine geeignete Sensorik am Rad bzw. an der Radaufhängung erfasst werden. Beispielsweise kann durch eine Höhenstandssensorik 41 ein Weg hR einer Einfederung des Rades gemessen werden. Aus diesem kann von einer Auswerteeinheit 22 eine Vertikalbeschleunigung bR des Rades ermittelt werden, z.B. durch zweimaliges zeitliches Differenzieren. Alternativ kann der Auswerteeinheit 22 die Vertikalbeschleunigung bR auch direkt durch einen Beschleunigungssensor 42 zur Verfügung gestellt werden. Die Vertikalbeschleunigung bR wird aufgezeichnet und einer Auswertung unterzogen. Aus der Vertikalbeschleunigung bR ermittelt die Auswerteeinheit 22 dabei eine Eigenfrequenz fR des Rades, die einer Recheneinheit 23 zur Verfügung gestellt wird. Dazu kann die Vertikalbeschleunigung bR mittels einer Fourier-Transformation in den Frequenzbereich überführt werden. Die Eigenfrequenz fR eines Rades liegt gewöhnlich im Bereich zwischen 10 Hz und 15 Hz. Je nach Fahrgeschwindigkeit gibt es durch Fahrbahnunebenheiten eine Fußpunktanregung des Rades in diesem Frequenzbereich. Diese zeichnet sich durch eine Überhöhung in der Vergrößerungsfunktion der Vertikalbeschleunigung des Rades ab. Anhand dieser Überhöhung ist erkennbar, bei welchem Wert die Eigenfrequenz fR des aktuell verbauten Rades liegt. Die Recheneinheit 23 kann dann gemäß der Formel $mR = \frac{cR}{{(fR)}^{2}}$
die Masse mR des Rades berechnen, wobei cR die Federkonstante des Rades ist. Diese kann beispielsweise in einem Speicher 25 abgelegt sein. Weicht die ermittelte Masse mR des Rades über einen Toleranzwert hinausgehend von der bisher bekannten Masse des Rades ab, wurde ein Radwechsel erkannt. In diesem Fall wird der hinterlegte Wert für die Masse des Rades überschrieben und fortan der neue Wert für die Komfortfunktionen verwendet. In einer einfachen Variante ist das Verfahren hiermit beendet und wird beim nächsten Motorstart erneut begonnen. In einer anderen Variante erfolgt die Aufzeichnung der Vertikalbeschleunigung kontinuierlich in einem Ringspeicher, auch über Motorstarts hinweg. Die Transformation in den Frequenzbereich und der Versuch der Ermittlung einer Eigenfrequenz wird dann in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt.
Bezugszeichenliste

10: Bestimmen eines Weges einer Einfederung eines Rades
11: Ermitteln einer Vertikalbeschleunigung des Rades
12: Ermitteln einer Eigenfrequenz des Rades aus der Vertikalbeschleunigung
13: Berechnen einer Masse des Rades aus der Eigenfrequenz
20: Vorrichtung
21: Eingang
22: Auswerteeinheit
23: Recheneinheit
24: Kontrolleinheit
25: Speicher
26: Ausgang
27: Benutzerschnittstelle
28: Ringspeicher
30: Vorrichtung
31: Speicher
32: Prozessor
33: Eingang
34: Ausgang
40: Kraftfahrzeug
41: Höhenstandssensorik
42: Beschleunigungssensor
43: Steuergerät einer Komfortfunktion
44: Navigationssystem
45: Datenübertragungseinheit
46: Assistenzsystem
47: Speicher
48: Netzwerk
bR: Vertikalbeschleunigung
cR: Federkonstante
fR: Eigenfrequenz
hR: Einfederungsweg
mR: Masse

Claims

Verfahren zum Bereitstellen einer Masse (mR) eines Rades eines Kraftfahrzeugs (40), mit den Schritten: - Ermitteln (11) einer Vertikalbeschleunigung (bR) des Rades in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs (40); - Ermitteln (12) einer Eigenfrequenz (fR) des Rades aus der ermittelten (11) Vertikalbeschleunigung; und - Berechnen (13) der Masse (mR) des Rades aus der Eigenfrequenz (fR).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Vertikalbeschleunigung (bR) durch zweimaliges zeitliches Differenzieren eines Weges (hR) einer Einfederung des Rades ermittelt wird (11).
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Weg (hR) der Einfederung des Rades durch eine Höhenstandssensorik (41) bestimmt wird (10).
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vertikalbeschleunigung (bR) des Rades für das Ermitteln (12) der Eigenfrequenz (fR) durch Anwenden einer Fourier-Transformation in den Frequenzbereich überführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Eigenfrequenz (fR) anhand einer Überhöhung in einer Vergrößerungsfunktion der Vertikalbeschleunigung (bR) des Rades ermittelt wird (12).
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vertikalbeschleunigung (bR) des Rades im Fahrbetrieb ab einem Motorstart oder kontinuierlich in einem Ringspeicher (28) aufgezeichnet wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die berechnete (13) Masse (mR) des Rades genutzt wird, um eine gespeicherte Masse des Rades zu ersetzen, wenn sie über einen Toleranzwert hinaus von der gespeicherten Masse des Rades abweicht.
Computerprogramm mit Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Bereitstellen einer Masse (mR) eines Rades eines Kraftfahrzeugs (40) veranlassen.
Vorrichtung (20) zum Bereitstellen einer Masse (mR) eines Rades eines Kraftfahrzeugs (40), mit: - einer Auswerteeinheit (22) zum Ermitteln (11) einer Vertikalbeschleunigung (bR) des Rades in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs (40) und zum Ermitteln (12) einer Eigenfrequenz (fR) des Rades aus der ermittelten (11) Vertikalbeschleunigung; und - einer Recheneinheit zum Berechnen (13) der Masse (mR) des Rades aus der Eigenfrequenz (fR).
Kraftfahrzeug (40), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (40) eine Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 9 aufweist oder eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Bereitstellen einer Masse (mR) eines Rades des Kraftfahrzeugs (40) auszuführen.