DE102020125845A1 - Method for determining an operating condition of a vehicle tire, evaluation unit, vehicle and method for controlling the vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Betriebszustandes eines Reifens (4) eines Fahrzeuges mithilfe von mindestens einem am Fahrzeug angeordneten Gassensor, mit mindestens den folgenden Schritten:- Detektieren von gasförmigen Stoffen (Sn; n=1 ,2,3,...) in einer Sensorumgebung des Gassensors;- Ermitteln, ob in der Sensorumgebung des Gassensors als gasförmiger Stoff (Sn) mindestens ein Indikatorstoff (SI) nachgewiesen werden kann, wobei der mindestens eine Indikatorstoff (SI) in Abhängigkeit einer Reifen-Temperatur (T4) derartig aus dem Reifen (4) abgesondert wird, dass sich der Indikatorstoff (SI) lediglich bei Vorliegen eines zu ermittelnden Betriebszustandes infolge einer Veränderung der Reifen-Temperatur (T4) in der Sensorumgebung (U) nachweisen lässt;- Erstellen eines Detektionsergebnisses, wenn ein Indikatorstoff (SI) in der Sensorumgebung (U) nachgewiesen werden kann; und- Ermitteln und/oder Ausgeben des Betriebszustandes des Reifens (4) in Abhängigkeit des Detektionsergebnisses.The invention relates to a method for determining an operating state of a tire (4) of a vehicle using at least one gas sensor arranged on the vehicle, with at least the following steps:- detecting gaseous substances (Sn; n=1,2,3,... ) in a sensor environment of the gas sensor;- determining whether at least one indicator substance (SI) can be detected as a gaseous substance (Sn) in the sensor environment of the gas sensor, the at least one indicator substance (SI) depending on a tire temperature (T4) such is secreted from the tire (4) so that the indicator substance (SI) can only be detected if an operating state to be determined is present as a result of a change in the tire temperature (T4) in the sensor environment (U);- creating a detection result if an indicator substance (SI) can be detected in the sensor environment (U); and- determining and/or outputting the operating state of the tire (4) as a function of the detection result.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Betriebszustandes eines Reifens eines Fahrzeuges, eine Auswerteeinheit, ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Steuern des Fahrzeuges.The invention relates to a method for determining an operating state of a tire of a vehicle, an evaluation unit, a vehicle and a method for controlling the vehicle.
Im Zusammenhang mit automatisiertem bzw. autonomem Fahren werden immer mehr Aufgaben vom Fahrer auf das jeweils automatisierte bzw. autonome System übertragen. Dazu werden die menschlichen Sinne durch Überwachungssysteme im Fahrzeug, die Sensoren aufweisen, nachgebildet, beispielsweise mithilfe von Kameras und Bildverarbeitungssystemen.In connection with automated or autonomous driving, more and more tasks are being transferred from the driver to the respective automated or autonomous system. For this purpose, the human senses are simulated by monitoring systems in the vehicle that have sensors, for example with the help of cameras and image processing systems.
Gewisse Zustände des Fahrzeuges sind jedoch insbesondere während der Fahrt nur schwer zu erfassen, beispielsweise wenn diese das Chassis, den Antrieb oder die Räder des eigenen Fahrzeuges betreffen, beispielsweise eine Überhitzung des Motors oder der Bremsen oder der Reifen. Normalerweise können derartige Betriebszustände durch den Fahrer beispielsweise durch Riechen erfasst werden, da in derartigen Betriebszuständen gasförmige Stoffe austreten, die über die Nase wahrgenommen werden können. Ist bei einem automatisierten Fahrzeug kein Fahrer anwesend oder dieser nicht aufmerksam, kann auf diese Sinneswahrnehmung nicht zurückgegriffen werden. Eine optische Wahrnehmung ist meist erst dann gegeben, wenn es zu spät ist, d.h. wenn beispielsweise ein Reifen bereits brennt. Damit ist es wünschenswert, dass ein kritischer Betriebszustand, der z.B. zu einem brennenden Reifen führen kann, bereits frühzeitig erkannt werden kann.However, certain states of the vehicle are difficult to detect, especially while driving, for example if they affect the chassis, the drive or the wheels of the vehicle, for example overheating of the engine or the brakes or the tires. Normally, such operating states can be detected by the driver, for example by smelling, since gaseous substances escape in such operating states, which can be perceived through the nose. If no driver is present in an automated vehicle or if the driver is not attentive, this sensory perception cannot be used. A visual perception is usually only given when it is too late, i.e. when a tire is already on fire, for example. It is therefore desirable that a critical operating condition, which can lead to a burning tire, for example, can be recognized at an early stage.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Gassensoren bekannt, z.B. aus
In
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Betriebszustand eines Reifens in einfacher und zuverlässiger Weise angegeben werden kann. Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, eine Auswerteeinheit ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Steuern des Fahrzeuges anzugeben.The object of the invention is to specify a method with which an operating state of a tire can be specified in a simple and reliable manner. The object of the invention is also to specify an evaluation unit for a vehicle and a method for controlling the vehicle.
Diese Aufgabe wird durch zwei Verfahren, eine Auswerteeinheit und ein Fahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen an.This object is achieved by two methods, an evaluation unit and a vehicle according to the independent claims. The dependent claims indicate preferred developments.
Erfindungsgemäß ist demnach ein Verfahren zum Ermitteln eines Betriebszustandes eines Reifens eines Fahrzeuges mithilfe von mindestens einem am Fahrzeug angeordneten Gassensor, insbesondere Molekülmassen-Sensor, vorgesehen, das mindestens die folgenden Schritte aufweist:
- - Detektieren von gasförmigen Stoffen in einer Sensorumgebung des Gassensors;
- - Ermitteln, ob in der Sensorumgebung des Gassensors als gasförmiger Stoff mindestens ein Indikatorstoff nachgewiesen werden kann, wobei der mindestens eine Indikatorstoff in Abhängigkeit einer Reifen-Temperatur derartig aus dem Reifen abgesondert wird, dass sich der Indikatorstoff lediglich bei Vorliegen eines zu ermittelnden Betriebszustandes, vorzugsweise ausschließlich bei Vorliegen eines vorkritischen und/oder eines kritischen Betriebszustandes, infolge einer Veränderung der Reifen-Temperatur in der Sensorumgebung nachweisen lässt (und sonst, z.B. in einem unkritischen Betriebszustand, nicht), so dass eindeutig auf den zu detektierenden Betriebszustand geschlossen werden kann, wenn ein Nachweis des Indikatorstoffes in der Sensorumgebung erfolgt ist (oder gerade nicht erfolgt ist);
- - Erstellen eines Detektionsergebnisses, wenn ein Indikatorstoff in der Sensorumgebung nachgewiesen werden kann; und
- - Ermitteln und/oder Ausgeben des Betriebszustandes des Reifens in Abhängigkeit des Detektionsergebnisses.
- - Detecting gaseous substances in a sensor environment of the gas sensor;
- - Determine whether at least one indicator substance can be detected as a gaseous substance in the sensor environment of the gas sensor, with the at least one indicator substance being separated from the tire as a function of a tire temperature in such a way that the indicator substance only changes when an operating state to be determined is present, preferably only in the presence of a pre-critical and/or a critical operating state as a result of a change in the tire temperature in the sensor environment (and not otherwise, e.g. in a non-critical operating state), so that the operating state to be detected can be clearly inferred if the indicator substance has been detected (or has not just been detected) in the sensor environment;
- - Creating a detection result if an indicator substance can be detected in the sensor environment; and
- - Determining and / or outputting the operating state of the tire depending on the detection result.
Damit wird erfindungsgemäß ausgenutzt, dass der Reifen beim Aufwärmen gewisse eindeutig identifizierbare Indikatorstoffe aussondert, die lediglich bei Vorliegen des jeweiligen Betriebszustandes auftreten, da sich erst durch das Aufwärmen chemische und physikalische Veränderungen in dem Material des Reifens ergeben. Dadurch werden von ausgewählten Aromastoffen im Material des Reifens gasförmige Stoffe abgetrennt, die außerhalb des Reifens als Indikatorstoffe wahrgenommen werden können. Daher können diese Indikatorstoffe, wenn sie durch den Gassensor nachgewiesen werden, vorteilhafterweise als Indikatoren herangezogen werden, die unmittelbar und eindeutig auf den Betriebszustand des Reifens hinweisen können.This makes use of the fact that the tire separates out certain clearly identifiable indicator substances during warm-up, which only occur when the respective operating state is present, since chemical and physical changes in the material of the tire only result from the warm-up. As a result, gaseous substances are separated from selected aromatic substances in the material of the tire, which can be perceived as indicator substances outside the tire. Therefore, when detected by the gas sensor, these indicator substances can advantageously be used as indicators that can directly and unambiguously indicate the operating condition of the tire.
Als Indikatorstoffe werden also lediglich die gasförmigen Stoffe verstanden, die ausschließlich unter bestimmten (vor)kritischen Bedingungen bzw. ausschließlich bei bestimmten (vor)kritischen Betriebszuständen, die durch die Reifen-Temperatur vorgegeben sind, vom Reifen ausgesondert werden und aus denen sich zudem eine irgendwie geartete Abhängigkeit von der Reifen-Temperatur ergibt. Wird also ein Indikatorstoff in der Sensorumgebung nachgewiesen, kann nachfolgend eindeutig ein Betriebszustand des Reifens abgeleitet werden, da der Indikatorstoff in natürlicher Weise, d.h. wenn der jeweilige (vor)kritische Betriebszustand des Reifens nicht vorliegt, nicht abgesondert wird. So sind gasförmige Stoffe, die beispielsweise temperaturunabhängig immer ausgesondert werden und denen daher per se kein Betriebszustand eindeutig zugeordnet werden kann, beispielsweise Weichmacher (Schwefeldioxid), keine Indikatorstoffe im Sinne der Erfindung.Only the gaseous substances are understood as indicator substances, which are separated from the tire exclusively under certain (pre)critical conditions or exclusively in certain (pre)critical operating states that are predetermined by the tire temperature and from which a somehow kind of dependency on the tire temperature results. If an indicator substance is detected in the sensor environment, an operating condition of the tire can then be clearly derived, since the indicator substance is not secreted naturally, i.e. if the respective (pre)critical operating condition of the tire is not present. For example, gaseous substances that are always separated out regardless of temperature and to which no operating state can be clearly assigned per se, such as plasticizers (sulphur dioxide), are not indicator substances within the meaning of the invention.
Vorzugsweise wird dabei auf reifenspezifische Indikatorstoffe zurückgegriffen, wobei ein reifenspezifischer Indikatorstoff bei oder nach der Herstellung des Reifens entweder gezielt als zusätzlicher Stoff in die Reifenmischung eingefügt wird oder bereits Bestandteil einer herkömmlichen Reifenmischung ist. Dadurch kann als Indikatorstoff ein gasförmiger Stoff verwendet werden, der bei den betreffenden Betriebszuständen lediglich aus dem Reifen abgesondert wird, so dass bei einer Detektion des Indikatorstoffes in der Sensorumgebung mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden kann, dass dieser vom Reifen kommt.Preferably, tire-specific indicator substances are used, with a tire-specific indicator substance being either added specifically as an additional substance to the tire compound during or after manufacture of the tire or already being part of a conventional tire compound. As a result, a gaseous substance can be used as the indicator substance, which is only excreted from the tire in the relevant operating states, so that when the indicator substance is detected in the sensor environment, it can be assumed with a high degree of probability that it comes from the tire.
Hat sich ein Reifen beispielsweise aufgrund einer aktiven Aufwärmung durch innere Materialreibung oder einer passiven Erwärmung über die Felge oder einen Untergrund, auf dem der Reifen abrollt, erwärmt, kann dies über die Indikatorstoffe nachgewiesen werden, bevor der Reifen anfängt zu brennen. Auch eine Instabilität des Reifens, beispielsweise in den Seitenwänden, aufgrund von Materialveränderungen bei hohen Temperaturen kann dadurch vorzeitig erkannt werden. In den genannten Fällen kann also aus dem erst dann nachweisbaren Indikatorstoff ein bestimmter vorkritischer oder kritischer Betriebszustand eindeutig ermittelt werden, wobei ohne einen solchen Nachweis ein unkritischer Betriebszustand bzw. eben kein vorkritischer oder kritischer Betriebszustand vorliegt.If a tire has warmed up, for example due to active heating up through internal material friction or passive heating up via the rim or a surface on which the tire rolls, this can be detected via the indicator substances before the tire starts to burn. Instability of the tire, for example in the sidewalls, due to material changes at high temperatures can also be detected early in this way. In the cases mentioned, a certain pre-critical or critical operating state can be clearly determined from the indicator substance that can only then be detected, wherein without such a detection a non-critical operating state or precisely no pre-critical or critical operating state exists.
Als Ursache für eine aktive Erwärmung kann beispielsweise ein für das aktuelle Fahrzeug-Gewicht zu geringer Reifen-Innendruck sein, z.B. aufgrund einer zu hohen Beladung oder eines Abfalls des Reifen-Innendruckes. Dadurch kommt es aufgrund von Last und Druck, vgl. Walgarbeit, zu einer Erwärmung des Reifens, die ohne entsprechendes Entgegenwirken zu einem Schmelzen und/oder Brennen des Reifens führen kann, was durch das erfindungsgemäße Verfahren erkannt und bei entsprechender Reaktion verhindert werden kann.The cause of active heating can be, for example, insufficient tire pressure for the current vehicle weight, e.g. due to excessive loading or a drop in tire pressure. As a result, the tire heats up due to the load and pressure, cf.
Vorzugsweise ist dazu im Speziellen vorgesehen, dass das Detektionsergebnis beinhaltet,
- - dass ein Indikatorstoff in der Sensorumgebung nachgewiesen ist, und/oder
- - eine Indikatorstoff-Konzentration eines in der Sensorumgebung nachgewiesenen Indikatorstoffes. Durch das Detektionsergebnis kann also in der einfachsten Ausbildung zunächst lediglich ausgegeben werden, dass überhaupt einer der Indikatorstoffe nachgewiesen wurde und/oder ergänzend auch in welcher Menge bzw. Konzentration, woraus sich nachfolgend unterschiedliche Möglichkeiten der Ermittlung des dem Indikatorstoff zugeordneten Betriebszustandes ergeben.
- - that an indicator substance is detected in the sensor environment, and/or
- - an indicator substance concentration of an indicator substance detected in the sensor environment. In the simplest embodiment, the detection result can initially only indicate that one of the indicator substances was detected at all and/or additionally in what quantity or concentration, which subsequently results in different possibilities for determining the operating state assigned to the indicator substance.
Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Betriebszustand des Reifens ermittelt wird in Abhängigkeit mindestens einer Indikator-Temperatur, wobei jedem Indikatorstoff mindestens eine Indikator-Temperatur zugeordnet ist, und/oder in Abhängigkeit der Indikatorstoff-Konzentration des nachgewiesenen Indikatorstoffes.It can preferably be provided that the operating state of the tire is determined as a function of at least one indicator temperature, with each indicator substance being assigned at least one indicator temperature, and/or as a function of the indicator substance concentration of the detected indicator substance.
Gemäß der ersten Ausführung ist dabei vorgesehen, dass die Indikator-Temperatur angibt, ab welcher Reifen-Temperatur der Indikatorstoff vom Gassensor überhaupt nachgewiesen werden kann bzw. ab welcher Reifen-Temperatur dieser freigesetzt wird. Der Betriebszustand des Reifens wird also in dem Fall in Abhängigkeit der dem jeweiligen Indikatorstoff zugeordneten Indikator-Temperatur abgeleitet, wenn aus dem Detektionsergebnis folgt, dass ein Indikatorstoff in der Sensorumgebung vorhanden ist. Wird also ein bestimmter Indikatorstoff nachgewiesen, kann dadurch in einfacher Weise auf die Reifen-Temperatur geschlossen werden bzw. das Überschreiten einer gewissen Reifen-Temperatur, wobei daraus bereits folgen kann, ob ein potentiell (vor)kritischer Betriebszustand vorliegt oder nicht.According to the first embodiment, it is provided that the indicator temperature indicates the tire temperature from which the indicator substance can be detected at all by the gas sensor or the tire temperature from which it is released. The operating state of the tire is thus derived as a function of the indicator temperature assigned to the respective indicator substance when it follows from the detection result that an indicator substance is present in the sensor environment. So if a certain indicator substance is detected, the tire temperature can be inferred in a simple manner or that a certain tire temperature has been exceeded, and it can already follow from this whether a potentially (pre)critical operating condition exists or not.
Gemäß einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Indikator-Temperatur angibt, ab welcher Reifen-Temperatur die von dem Gassensor gemessene Indikatorstoff-Konzentration des jeweiligen Indikatorstoffes einen festgelegten Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwert erreicht oder übersteigt. Der Betriebszustand des Reifens folgt also in dem Fall ebenfalls aus einer dem Indikatorstoff zugeordneten Indikator-Temperatur, wobei diese erst bei Erreichen oder Überschreiten des mindestens einen Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwertes vorliegt.According to a further embodiment, it is provided that the at least one indicator temperature indicates the tire temperature from which the indicator substance concentration of the respective indicator substance measured by the gas sensor reaches or exceeds a fixed indicator substance concentration threshold value. In this case, the operating state of the tire also follows from an indicator temperature assigned to the indicator substance, this only being present when the at least one indicator substance concentration threshold value is reached or exceeded.
Vorteilhafterweise kann also bei der Auswertung des Detektionsergebnisses auch bereits eine Sensitivität des Gassensors angepasst werden, so dass erst ab einem oder mehreren bestimmten Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwert(en) ein entsprechendes Detektionsergebnis ausgegeben wird, aus dem ein bestimmter Betriebszustand für den Reifen folgt. Dadurch kann zusätzlich eine zumindest grobe Unterteilung der jeweils betrachteten Betriebszustände erfolgen. So kann ein Indikatorstoff, der beispielsweise bei vorkritischen Reifen-Temperaturen bereits in sehr geringen Mengen vorhanden ist und der ggf. noch nicht sicher bzw. durchgängig detektiert werden kann und dessen Indikatorstoff-Konzentration bei kritischen Reifen-Temperaturen sehr stark ansteigt, auch zur Unterscheidung von vorkritischen und kritischen Betriebszuständen bei den entsprechenden Reifen-Temperaturen herangezogen werden. Dadurch wird die Detektion flexibler, da zum Ermitteln eines Betriebszustandes ergänzend eine oder mehrere festgelegte Nachweisgrenzen für den jeweilige Indikatorstoff überschritten werden muss bzw. müssen.Advantageously, a sensitivity of the gas sensor can also be adjusted during the evaluation of the detection result, so that a corresponding detection result, from which a specific operating state for the tire follows, is only output from one or more specific indicator substance concentration threshold value(s). As a result, an at least rough subdivision of the operating states considered in each case can also take place. For example, an indicator substance that is already present in very small amounts at pre-critical tire temperatures and which may not yet be reliably or consistently detected and whose indicator substance concentration increases very sharply at critical tire temperatures can also be used to distinguish between pre-critical and critical operating states at the corresponding tire temperatures. This makes the detection more flexible, since one or more specified detection limits for the respective indicator substance must also be exceeded in order to determine an operating state.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die mindestens eine dem jeweiligen Indikatorstoff zugeordnete Indikator-Temperatur vorab ermittelt und abgespeichert wird. Demnach kann in vorherigen Kalibrierungen die Indikator-Temperatur ggf. abhängig vom Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwert ermittelt werden, so dass während der Fahrt in einfacher Weise darauf zurückgegriffen werden kann.It is preferably also provided that the at least one indicator temperature assigned to the respective indicator substance is determined in advance and stored. Accordingly, in previous calibrations, the indicator temperature can be determined as a function of the indicator substance concentration threshold, so that it can easily be referred to while driving.
Vorzugsweise ist gemäß einer weiteren Ausführung vorgesehen, dass aus der Indikatorstoff-Konzentration eines nachgewiesenen Indikatorstoffes, die in dem Detektionsergebnis enthalten ist, eine Reifen-Temperatur abgeschätzt wird und der Betriebszustand des Reifens in Abhängigkeit dieser abgeschätzten Reifen-Temperatur ermittelt wird. Damit ist eine exaktere Abschätzung der Reifen-Temperatur über die gemessene Indikatorstoff-Konzentration möglich, wobei der Zusammenhang zwischen der ermittelten Indikatorstoff-Konzentration eines nachgewiesenen Indikatorstoffes und der Reifen-Temperatur vorzugsweise vorab ermittelt und abgespeichert wird.A further embodiment preferably provides that a tire temperature is estimated from the indicator substance concentration of a detected indicator substance contained in the detection result and the operating state of the tire is determined as a function of this estimated tire temperature. This enables a more precise estimation of the tire temperature via the measured indicator substance concentration, with the relationship between the determined indicator substance concentration of a detected indicator substance and the tire temperature preferably being determined in advance and stored.
Vorzugsweise ist außerdem vorgesehen, dass der Betriebszustand des Reifens in Abhängigkeit davon ermittelt wird, in welchem Temperatur-Bereich die Reifen-Temperatur des Reifens liegt, die aus der Indikatorstoff-Konzentration und/oder aus der Indikator-Temperatur abgeleitet wird. Daher können vorzugsweise Temperatur-Bereiche vorab festgelegt werden, für die die Betriebszustände des Reifens bekannt sind, so dass eine einfache Ermittlung erfolgen kann. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass
- - ein unkritischer, erster Betriebszustand ermittelt wird, wenn die Reifen-Temperatur des Reifens in einem unkritischen, ersten Temperatur-Bereich liegt, wobei der unkritische, erste Temperatur-Bereich vorzugsweise bei kleiner gleich 50°C liegt, und
- - ein vorkritischer, zweiter Betriebszustand ermittelt wird, wenn die Reifen-Temperatur des Reifens in einem vorkritischen, zweiten Temperatur-Bereich liegt, wobei der vorkritische, zweite Temperatur-Bereich vorzugsweise zwischen 51°C und 119°C liegt, und
- - ein kritischer, dritter Betriebszustand ermittelt wird, wenn die Reifen-Temperatur des Reifens in einem kritischen, dritten Temperatur-Bereich liegt, wobei der kritische, dritte Temperatur-Bereich vorzugsweise oberhalb von einschließlich 120°C liegt.
- - a non-critical, first operating state is determined when the tire temperature of the tire is in a non-critical, first temperature range, the non-critical, first temperature range preferably being less than or equal to 50° C., and
- - a pre-critical, second operating state is determined when the tire temperature of the tire is in a pre-critical, second temperature range, the pre-critical, second temperature range preferably being between 51° C. and 119° C., and
- - A critical, third operating state is determined when the tire temperature of the tire is in a critical, third temperature range, the critical, third temperature range preferably being above 120° C. inclusive.
Damit kann mit drei Temperatur-Bereichen bereits eine grobe Unterteilung erfolgen, was aus dem Vorhandensein eines Indikatorstoffes und/oder der Indikatorstoff-Konzentration des Indikatorstoffes abgeleitet werden kann.A rough subdivision can thus already be made with three temperature ranges, which can be derived from the presence of an indicator substance and/or the indicator substance concentration of the indicator substance.
Vorzugsweise kann ergänzend vorgesehen sein, dass der Betriebszustand, der aus der Indikatorstoff-Konzentration abgeleitet wird, mit dem Betriebszustand, der aus der Indikator-Temperatur abgeleitet wird, plausibilisiert wird. Dadurch kann das Ermitteln zuverlässiger erfolgen bzw. können Abweichungen festgestellt werden.Preferably, it can additionally be provided that the operating state, which is derived from the indicator substance concentration, is checked for plausibility with the operating state, which is derived from the indicator temperature. As a result, the determination can be carried out more reliably and deviations can be determined.
Die erfindungsgemäße Auswerteeinheit ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, ein Detektionssignal von einem Gassensor, insbesondere einem Molekülmassen-Sensor, aufzunehmen. Dabei ist erfindungsgemäß weiterhin ein Fahrzeug, beispielsweise ein autonom betriebenes Fahrzeug und/oder ein mehrteiliges Fahrzeug, mit Fahrzeugachsen, an den Fahrzeugachsen angeordneten Rädern mit Reifen und der erfindungsgemäßen Auswerteeinheit vorgesehen, wobei die Auswerteeinheit mit einem Gassensor, insbesondere einem Molekülmassen-Sensor, signalleitend (drahtlos oder drahtgebunden) verbunden ist, wobei der Gassensor ausgebildet ist, gasförmige Stoffe in einer Sensorumgebung zu erfassen, wobei der Gassensor derartig ausgerichtet ist, dass in der Sensorumgebung von den Reifen ausgesonderte gasförmige Stoffe detektiert werden können, insbesondere während sich das Fahrzeug in eine Vorwärtsrichtung bewegt.In order to carry out the method according to the invention, the evaluation unit according to the invention is designed to record a detection signal from a gas sensor, in particular a molecular mass sensor. According to the invention, a vehicle, for example an autonomously operated vehicle and/or a multi-part vehicle, with vehicle axles, wheels with tires arranged on the vehicle axles and the evaluation unit according to the invention is also provided. the evaluation unit being connected to a gas sensor, in particular a molecular mass sensor, in a signal-conducting manner (wireless or wired), the gas sensor being designed to detect gaseous substances in a sensor environment, the gas sensor being aligned in such a way that the tires are in the sensor environment discharged gaseous matter can be detected, particularly while the vehicle is moving in a forward direction.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass jedem Rad oder jeder Fahrzeugachse zumindest ein Gassensor zugeordnet ist. Damit kann vorteilhafterweise eine radweise oder zumindest eine achweise Zuordnung des ermittelten Betriebszustandes erfolgen. Es kann aber pro Fahrzeug auch nur ein Gassensor vorgesehen sein, beispielsweise am Heck des Fahrzeuges.It is preferably provided that each wheel or each vehicle axle is assigned at least one gas sensor. In this way, advantageously, wheel-by-wheel or at least evidence-based assignment of the determined operating state can take place. However, only one gas sensor can be provided per vehicle, for example at the rear of the vehicle.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass zwischen den Reifen und dem Gassensor Luftkanäle angeordnet sind zum Leiten eines die gasförmigen Stoffe enthaltenden Luftstroms in die Sensorumgebung. Dadurch können die aus dem Fahrzeugreifen ausgesonderten Indikatorstoffe gezielt in Richtung des Gassensors geleitet werden, um den Nachweis auch bei möglichst allen Umgebungsbedingungen sicherzustellen.Provision is preferably also made for air ducts to be arranged between the tires and the gas sensor in order to conduct an air flow containing the gaseous substances into the area surrounding the sensor. As a result, the indicator substances separated from the vehicle tire can be guided in a targeted manner in the direction of the gas sensor in order to ensure detection under as many environmental conditions as possible.
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuges, insbesondere eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges, in Abhängigkeit eines Betriebszustandes eines Reifens ermittelt nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, wobei in Abhängigkeit des ermittelten Betriebszustandes eine Aktion durchgeführt wird, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Anpassen einer Fahrdynamik des Fahrzeuges, Ansteuern einer optischen und/oder akustischen Hinweiseinrichtung, beispielsweise eines Displays, Ansteuern eines Stabilitätsregelsystem, Ansteuern eines Fahrerassistenzsystems, Ansteuern einer Feuerlöscheinrichtung. Damit kann gezielt auf einen beispielsweise potentiell (vor)kritischen Betriebszustand eines Reifens reagiert werden. Vorzugsweise kann die Fahrdynamik in Abhängigkeit einer Stoff-Konzentrations-Änderung für den nachgewiesenen Indikatorstoff angepasst werden, so dass auch eine zeitliche Entwicklung des Aussonderns des Indikatorstoffes aus dem Reifen betrachtet werden kann.According to the invention, a method for controlling a vehicle, in particular a vehicle according to the invention, is determined as a function of an operating state of a tire according to the method according to the invention described above, with an action being carried out depending on the determined operating state, which is selected from the group consisting of: adapt driving dynamics of the vehicle, activation of an optical and/or acoustic indicator device, for example a display, activation of a stability control system, activation of a driver assistance system, activation of a fire extinguishing device. This allows a targeted reaction to a potentially (pre)critical operating state of a tire, for example. The driving dynamics can preferably be adapted as a function of a change in the substance concentration for the indicator substance detected, so that a development over time of the separation of the indicator substance from the tire can also be observed.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges; -
2 eine schematische Schnittansicht durch einen Reifen gemäß1 ; -
3 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a schematic view of a vehicle; -
2 a schematic sectional view through a tire according to FIG1 ; -
3 a flowchart of a method according to the invention.
In
Der Reifen 4 ist schichtweise aufgebaut und weist insbesondere einen Laufstreifen 4a mit einer Profilierung 4b, ein oder mehrere Gürtellagen 4c mit Stahlcorden sowie eine Karkasse 4d auf. Der Laufstreifen 4a und die Karkasse 4d sind ebenfalls aus mehreren Schichten zusammengesetzt, um gewisse Laufeigenschaften des Reifens 4 auszubilden.The
Während der Fahrt mit dem Fahrzeug 1 heizen sich die Reifen 4 aktiv auf, da sich die einzelnen Schichten des Reifens 4 gegeneinander bewegen und so durch Reibung Wärme erzeugt wird. Weiterhin können die Reifen 4 passiv z.B. über die Felge 3 oder über den Untergrund, auf dem der Reifen 4 abrollt, aufgeheizt werden, insofern die Felge 3 bzw. der Untergrund stark aufgeheizt sind.The
Im normalen Fahrbetrieb heizt sich der Reifen 4 normalerweise auf eine Reifen-Temperatur T4 von bis zu 50°C auf. Unter einem normalen Fahrbetrieb ist dabei insbesondere zu verstehen, dass ein Reifen-Innendruck p5 an das Fahrzeug-Gewicht G1 angepasst ist und auch sonst keine außergewöhnlichen äußeren Einflüsse, z.B. über die Felge 3 oder den Untergrund, auf den Reifen 4 einwirken. Der jeweilige Reifen 4 wird in dem Fall in einem normalen bzw. unkritischen ersten Betriebszustand Z1 betrieben, in dem auch die Reifen-Temperatur T4 in einem unkritischen ersten Temperatur-Bereich B1 von kleiner oder gleich 50°C liegt.In normal driving operation, the
Liegen jedoch gewisse Rahmenbedingungen vor, kann es dazu kommen, dass ein oder mehrere Reifen 4 des Fahrzeuges 1 nicht mehr in dem unkritischen ersten Betriebszustand Z1 betrieben werden, sondern stattdessen in einem vorkritischen oder in einem kritischen Betriebszustand Z2, Z3. Ein vorkritischer oder kritischer Betriebszustand Z2, Z3 kann beispielsweise dann vorliegen, wenn ein für die aktuelle Fahrsituation zu geringer Reifen-Innendruck p5 eingestellt ist und/oder ein für den aktuell eingestellten Reifen-Innendruck p5 zu hohes Fahrzeug-Gewicht G1 vorliegt. Des Weiteren kann sich die Felge 3 aufgrund eines Defekts an den Bremsen des Fahrzeuges 1 übermäßig aufwärmen, so dass auch der Reifen 4 passiv mit aufgeheizt wird. Auch der Untergrund, auf dem der Reifen 4 abrollt, kann je nach Umgebungsbedingungen sehr heiß sein, was eine mittelbare Auswirkung auf den Betriebszustand Z1, Z2, Z3 des Reifens 4 haben kann.However, if certain framework conditions are present, it can happen that one or
In allen genannten Szenarien kann es dazu kommen, dass die Reifen-Temperatur T4 entweder durch eine passive Erwärmung des Reifens 4 von außen oder durch Last und Druck infolge einer sog. Walgarbeit so stark ansteigt, dass sie in einem vorkritischen zweiten Temperatur-Bereich B2, beispielsweise zwischen 51°C und 119°C, oder in einem kritischen dritten Temperatur-Bereich B3, beispielsweise oberhalb 120°C, liegt. In diesen Temperatur-Bereichen B2, B3, insbesondere im kritischen Temperatur-Bereich B3, kann es zu einem Ablaufen des Reifens 4 von der Felge 3, zu einer Beschädigung des Reifens 4, einem Schmelzen des Reifens 4 oder gar zu einem Verbrennen des Reifens 4 kommen.In all of the scenarios mentioned, it can happen that the tire temperature T4 rises so sharply, either as a result of passive heating of the
Steigt die Reifen-Temperatur T4 des Reifens 4 an, insbesondere aufgrund eines derartigen vorkritischen bzw. kritischen Betriebszustandes Z2, Z3, in dem der jeweiligen Reifen 4 betrieben wird, kommt es aufgrund von chemischen und physikalischen Prozessen im Reifen 4 zu einer verstärkten Exposition von unterschiedlichen gasförmigen Stoffen Sn, n=1, 2, 3 ..., die außerhalb des Reifens 4 auch wahrgenommen werden können. Die Art der freigesetzten gasförmigen Stoffe Sn ist dabei zunächst abhängig vom jeweiligen Reifen 4 bzw. den verwendeten Materialien im Reifen 4.If the tire temperature T4 of the
Zudem verändern sich die Materialien im Reifen 4 aber auch derartig, dass ab gewissen Reifen-Temperaturen T4 Stoffe Sn einfacher oder vermehrt freigesetzt bzw. abgesondert werden, die sonst bei geringen Reifen-Temperaturen T4 stabil im Material eingebunden sind und daher von außen nicht wahrzunehmen sind. Daher ist die Art und eine Stoff-Konzentration KSn der freigesetzten Stoffe Sn auch abhängig von der Reifen-Temperatur T4. Auf diese Weise können zumindest einige der abgesonderten gasförmigen Stoffe Sn, die eine Abhängigkeit von der Reifen-Temperatur T4 aufweisen und die lediglich in dem vorkritischen oder dem kritischen Temperatur-Bereich B2, B3 ausgesondert werden, als Indikatoren verwendet werden, um festzustellen, ob ein Reifen 4 in einem vorkritischen oder kritischen Betriebszustand Z2, Z3 bzw. im vorkritischen bzw. kritischen Temperatur-Bereich B2, B3 betrieben wird:
- Dazu
ist im Fahrzeug 1ein Überwachungssystem 7 vorgesehen, dasmindestens einen Gassensor 8, beispielsweise einen Molekülmassen-Sensor 8a, insbesondere einen QCM-Sensor (Quartz Crystal Microbalance) aufweist. Mit diesem können in einem ersten Schritt ST1 (s.3 ) eines erfindungsgemäßen Verfahrens selektiv unterschiedliche gasförmige Stoffe Sn in einer Sensorumgebung U detektiert werden.Der Gassensor 8 ist dabei derartig amFahrzeug 1 angeordnet, dass die Sensorumgebung U zumindest einen Teil eines Reifens 4 abdeckt. Vorzugsweise istdabei jedem Rad 2 desFahrzeuges 1 mindestensein derartiger Gassensor 8 zugeordnet, um eine radindividuelle Betrachtung zu ermöglichen. Es sind aber auch andere Anordnungen möglich, beispielsweise auch achsweise oder in einem hinteren Bereich desFahrzeuges 1.
- For this purpose, a
monitoring system 7 is provided in thevehicle 1, which has at least onegas sensor 8, for example a molecularmass sensor 8a, in particular a QCM sensor (Quartz Crystal Microbalance). With this, in a first step ST1 (s.3 ) A method according to the invention selectively different gaseous substances Sn are detected in a sensor environment U. Thegas sensor 8 is arranged on thevehicle 1 in such a way that the area around the sensor U covers at least part of atire 4 . Eachwheel 2 of thevehicle 1 is preferably assigned at least onesuch gas sensor 8 in order to enable wheel-specific consideration. However, other arrangements are also possible, for example by axle or in a rear area ofvehicle 1.
Die Anordnung des Gassensors 8 ist vorzugsweise derartig zu wählen, dass die einzelnen freigesetzten Stoffe Sn auch während der Fahrt noch in die Sensorumgebung U gelangen können. Der Gassensor 8 bzw. die Sensorumgebung U sollten also in einem Luftstrom 9 liegen, in dem sich die ausgetretenen gasförmigen Stoffe Sn während einer Fahrt des Fahrzeuges 1 in eine Vorwärtsrichtung VR bewegen. Dazu eignet sich eine reifennahe Anordnung des Gassensors 8 „hinter“ den Fahrzeugachsen 10, d.h. in Vorwärtsrichtung VR von einer Vorderseite des Fahrzeuges 1 aus betrachtet hinter der jeweiligen Fahrzeugachse 10 liegend (vgl.
Der Gassensor 8 ist mit einer Auswerteeinheit 11 verbunden (drahtgebunden oder drahtlos), die ausgebildet ist, ein vom Gassensor 8 ausgegebenes Detektionssignal SD aufzunehmen und zu analysieren. Das Detektionssignal SD ist dabei abhängig vom jeweils detektierten Gas in der Sensorumgebung U. Aus dem Detektionssignal SD kann also auf die vom Reifen 4 freigesetzten gasförmigen Stoffe Sn geschlossen werden. Je nach Gassensor 8 können dabei sowohl das Vorhandensein bzw. die reine Nachweisbarkeit eines bestimmten gasförmigen Stoffes Sn als auch die Stoff-Konzentration KSn des jeweiligen Stoffes Sn und damit auch eine Stoff-Konzentrations-Änderung dKSn ermittelt werden.The
Dies ermöglicht eine zeitlich aufgelöste Überwachung, in welchem Betriebszustand Z1, Z2, Z3 der Reifen 4 betrieben wird bzw. in welchem Temperatur-Bereich B1, B2, B3 die Reifen-Temperatur T4 liegt, ohne einen die Temperatur direkt messenden Sensor zu verwenden. Dazu wird von der Auswerteeinheit 11 in einem zweiten Schritt ST2 des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand des Detektionssignals SD geprüft, ob unter den detektierten gasförmigen Stoffen Sn gewisse Indikatorstoffe SI nachzuweisen sind.This enables a time-resolved monitoring of the operating state Z1, Z2, Z3 in which the
Diese Indikatorstoffe SI zeichnen sich beispielsweise dadurch aus, dass diesen eine Indikator-Temperatur TI zugeordnet werden kann, ab der diese Indikatorstoffe SI vom Reifen 4 nachweislich freigesetzt und daher vorm Gassensor 8 überhaupt detektiert werden können. Das Detektionssignal SD kann also gemäß einer Ausführung zunächst lediglich auf das Vorhandensein bzw. die Nachweisbarkeit eines bestimmten Indikatorstoffes SI als gasförmiger Stoff Sn überwacht werden.These indicator substances SI are distinguished, for example, by the fact that an indicator temperature TI can be assigned to them, from which point these indicator substances SI are demonstrably released from the
Einem Indikatorstoff SI können aber auch ein oder mehrere Indikator-Temperaturen TI in Abhängigkeit eines Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwertes WKSI zugeordnet werden. Überschreitet eine vom Gassensor 8 ermittelte Indikatorstoff-Konzentration KSI, d.h. die Stoff-Konzentration KSn eines bestimmten Indikatorstoffes SI, den jeweils festgelegten Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwert WKSI wird der Indikatorstoff SI ergänzend für die jeweils zugeordnete Indikator-Temperatur TI nachgewiesen. Dadurch können innerhalb des vorkritischen oder des kritischen TemperaturBereiches B2, B3 weitere Unterteilungen vorgenommen werden. Jegliche einem Indikatorstoff SI zugeordnete Indikator-Temperaturen TI liegen dazu allgemein in dem vorkritischen oder in dem kritischen Temperatur-Bereich B2, B3, da der Indikatorstoff SI in dem unkritischen Temperatur-Bereich B1 nicht freigesetzt wird und daher vom Gassensor 8 auch nicht nachgewiesen werden kann.However, one or more indicator temperatures TI can also be assigned to an indicator substance SI as a function of an indicator substance concentration threshold value WKSI. If an indicator substance concentration KSI determined by the
Als Indikatorstoff SI kann bei herkömmlichen Reifen 4 beispielsweise Benzothiazol Sla detektiert werden, wobei dieser ab einer Reifen-Temperatur T4 von knapp größer als 50°C, d.h. im vorkritischen Temperatur-Bereich B2, zunächst nur geringfügig und nicht sicher nachweisbar freigesetzt wird und bei Reifen-Temperaturen T4 ab ca. 100°C, d.h. im kritischen Temperatur-Bereich B3, vermehrt bzw. in höheren, sicher nachweisbaren Indikatorstoff-Konzentrationen KSI freigesetzt wird. Dem Indikatorstoff SI Benzothiazol Sla kann also zumindest eine Indikator-Temperatur TI von ca. 100°C zugeordnet werden. Dazu kann Benzothiazol Sla als Indikatorstoff SI ein entsprechender Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwert WKSI zugeordnet werden, bei dessen Erreichen oder über Überschreiten Benzothiazol Sla als Indikatorstoff SI in einer sicher nachweisbaren bzw. so hohen Indikatorstoff-Konzentration KSI vorliegt, die normalerweise bei der zugeordneten Indikator-Temperatur TI von ca. 100°C vorliegt. Dabei wird davon ausgegangen, dass bei ansteigender Reifen-Temperatur T4 auch die Indikatorstoff-Konzentration KSI des Indikatorstoffes SI Benzothiazol Sla ansteigt. Auf diese Weise können auch weitere Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwerte WKSI festgelegt werden, die entsprechend weiteren Indikator-Temperaturen TI zugeordnet sind.Benzothiazole Sla, for example, can be detected as an indicator substance SI in
In Abhängigkeit dieses stoffselektiven Nachweises eines bestimmten Indikatorstoffes SI kann in einem dritten Schritt ST3 ein Detektionsergebnis D ausgegeben werden. Dieses gibt dabei insbesondere an, dass ein bestimmter Indikatorstoff SI für die ihm jeweils zugeordnete Indikator-Temperatur TI nachgewiesen werden konnte (ST3.1). Aus dem Detektionsergebnis D folgt dann auch, dass die Reifen-Temperatur T4 die entsprechend zugeordnete Indikator-Temperatur TI erreicht oder überschritten hat. Anhand dessen kann anschließend beispielsweise eine Einordnung in die o.g. Temperatur-Bereiche B1, B2, B3 erfolgen, wobei ein Erreichen oder Überschreiten der mindestens einen Indikator-Temperatur TI auf jeden Fall ein vorkritischer oder ein kritischer Temperatur-Bereich B2, B3 vorliegt und bei einem Unterschreiten der unkritische Temperatur-Bereich B1. Zumindest der vorkritische und der kritische Temperatur-Bereich Bk, k= 2, 3, ... können je nach Gassensor 8, freigesetzten Stoffen Sn und festgelegtem Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwert WKSI auch feiner unterteilt sein, d.h. k>3.Depending on this substance-selective detection of a specific indicator substance SI, a detection result D can be output in a third step ST3. This indicates in particular that a specific indicator substance SI could be detected for the indicator temperature TI assigned to it (ST3.1). It then also follows from the detection result D that the tire temperature T4 has reached or exceeded the correspondingly assigned indicator temperature TI. This can then be used, for example, to classify one of the above-mentioned temperature ranges B1, B2, B3, with reaching or exceeding the at least one indicator temperature TI in any case being a pre-critical or a critical temperature range B2, B3 and with a Falling below the non-critical temperature range B1. At least the pre-critical and the critical temperature range Bk, k=2, 3, .
Gibt es mehrere derartige Indikatorstoffe SI kann über das Detektionsergebnis D auch der Nachweis (oder Nicht-Nachweis) von weiteren Indikatorstoffen SI ausgegeben werden, so dass entsprechend auch auf mehrere Indikator-Temperaturen TI zurückgegriffen werden kann, um beispielsweise eine zuverlässigere Einordnung in die Temperatur-Bereiche Bk zu ermöglichen. Die Indikator-Temperatur TI der jeweiligen Indikatorstoffe SI kann dabei in vorherigen Versuchen ermittelt und in der Auswerteeinheit 11 abgespeichert werden.If there are several indicator substances SI of this type, the detection result D can also be used to output the detection (or non-detection) of further indicator substances SI, so that it is also possible to use a number of indicator temperatures TI accordingly, for example in order to achieve a more reliable classification in the temperature allow areas Bk. The indicator temperature TI of the respective indicator substances SI can be determined in previous tests and stored in the
Aus dem Detektionsergebnis D lässt sich also - über die Indikator-Temperatur TI und/oder den jeweiligen Temperatur-Bereich Bk - in einem vierten Schritt ST4 unmittelbar auf den Betriebszustand Z1, Z2, Z3 des jeweiligen Reifens 4 schließen. Auch die Betriebszustände Zm, m=1, 2, 3, ... können dabei je nach Anwendungsfall feinstufiger unterteilt werden, d.h. m>3.From the detection result D, the operating state Z1, Z2, Z3 of the
Gemäß einer weiteren Ausführung kann auch direkt die Indikatorstoff-Konzentration KSI eines bestimmten nachgewiesenen Indikatorstoffes SI in der Auswerteeinheit 11 analysiert werden, ohne dabei in einem Zwischenschritt ein oder mehrere Indikator-Temperaturen Ti zu ermitteln. Einem nachgewiesenen Indikatorstoff SI kann nämlich beispielsweise auch unmittelbar ein vorzugsweise stetiger Zusammenhang zwischen der jeweiligen Indikatorstoff-Konzentration KSI und der Reifen-Temperatur T4 zugeordnet sein, der beispielsweise vorher ermittelt werden kann. In dieser Ausführung kann dann feinstufig aus der Indikatorstoff-Konzentration KSI direkt auf die Reifen-Temperatur T4 geschlossen werden, wobei davon ausgegangen wird, dass bei ansteigender Reifen-Temperatur T4 auch die Indikatorstoff-Konzentration KSI ansteigt.According to a further embodiment, the indicator substance concentration KSI of a specific detected indicator substance SI can also be analyzed directly in the
Das in dem dritten Schritt ST3 ausgegebene Detektionsergebnis D gibt dann in dieser Ausführung nicht an, dass eine Indikator-Temperatur TI erreicht wurde und der jeweilige Indikatorstoff SI vorhanden ist (ST3.1), sondern wieviel von einem bestimmten Indikatorstoff SI nachgewiesen werden konnte (ST3.2), woraus feinstufig unmittelbar die Reifen-Temperatur T4 folgt. Auch daraus kann dann beispielsweise unter Berücksichtigung der entsprechenden Temperatur-Bereiche Bk in dem vierten Schritt ST4 auf den Betriebszustand Zm des jeweiligen Reifens 4 geschlossen werden.In this embodiment, the detection result D output in the third step ST3 does not indicate that an indicator temperature TI has been reached and the respective indicator substance SI is present (ST3.1), but how much of a certain indicator substance SI could be detected (ST3.2), from which the tire temperature T4 follows directly in fine steps. From this, for example, taking into account the corresponding temperature ranges Bk in the fourth step ST4, the operating state Zm of the
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Betriebszustand Zm des Reifens 4 also allgemein über einen Indikatorstoff SI ermittelt werden, für den es innerhalb des vorkritischen und/oder des kritischen TemperaturBereiches B2, B3 im Hinblick auf dessen Nachweisbarkeit bei bestimmten Indikator-Temperaturen TI (Schritt ST3.1) und/oder im Hinblick auf dessen Indikatorstoff-Konzentration KSI einen Zusammenhang mit der Reifen-Temperatur T4 gibt.In the method according to the invention, the operating state Zm of the
Ergänzend können beide Ausführungen zur Ermittlung des Detektionsergebnisses D auch für eine Plausibilisierung herangezogen werden, wenn beispielsweise die einem bestimmten nachgewiesenen Indikatorstoff SI zugeordnete Indikator-Temperatur TI mit der Reifen-Temperatur T4 verglichen wird, die aus der Indikatorstoff-Konzentration KSI eines ebenfalls nachgewiesenen Indikatorstoffes SI folgt.In addition, both versions for determining the detection result D can also be used for a plausibility check if, for example, the indicator temperature TI assigned to a specific detected indicator substance SI is compared with the tire temperature T4, which is derived from the indicator substance concentration KSI of an indicator substance SI that has also been detected follows.
In Abhängigkeit des im vierten Schritt ST4 ermittelten Betriebszustandes Zm kann nachfolgend ein Steuersignal SA ausgegeben werden, das in einem erfindungsgemäßen Steuerverfahren Anwendung finden kann. Das Steuersignal SA wird dabei dazu verwendet, das Fahrzeug 1 entsprechend der vorliegenden Reifen-Temperatur T4 bzw. dem vorliegenden Betriebszustand Zm anzusteuern. Das Steuersignal SA kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich weiterverwendet werden:
Ist das Fahrzeug 1 beispielsweise ein autonom betriebenesFahrzeug 1a einer höheren Autonomiestufe, für die ein Fahrer zur ständigen Überwachung nicht anwesend oder nicht ständig aufmerksam sein muss, so kann eine Fahrdynamik F1 des Fahrzeuges 1 in Abhängigkeit des Steuersignals SA automatisiert bzw. autonom angepasst werden. Dazu kann ein automatisierter Eingriff indas Bremssystem 20 und/oder das Antriebssystem 21 des autonom betriebenen Fahrzeuges 1a vorgesehen sein. Dadurch kann eine Fahrzeug-Geschwindigkeit vlst des autonom betriebenen Fahrzeuges 1a reduziert werden. Dies kann insbesondere auch in Abhängigkeit davon geschehen, welcheRäder 2 des autonom betriebenen Fahrzeuges 1a betroffen sind.
- If the
vehicle 1 is, for example, an autonomously operatedvehicle 1a with a higher level of autonomy, for which a driver does not have to be present or constantly attentive for constant monitoring, the driving dynamics F1 of thevehicle 1 can be adjusted automatically or autonomously depending on the control signal SA. For this purpose, an automated intervention in thebrake system 20 and/or thedrive system 21 of the autonomously operatedvehicle 1a can be provided. As a result, a vehicle speed vlst of the autonomously operatedvehicle 1a can be reduced. This can also happen depending on whichwheels 2 of the autonomously operatedvehicle 1a are affected.
Die Ansteuerung kann dabei derartig erfolgen, dass beispielsweise bei Reifen-Temperaturen T4 im zweiten vorkritischen Temperatur-Bereich B2 bzw. im vorkritischen Betriebszustand Z2 noch kein Eingriff erfolgt, sondern dieser lediglich vorbereitet wird. Dazu kann ergänzend auf die Stoff-Konzentrations-Änderung dKSn zurückgegriffen werden. Steigt diese für einen Indikatorstoff SI beispielsweise stark an, so ist zu erwarten, dass die jeweilige Reifen-Temperatur T4 bald in den dritten kritischen Temperatur-Bereich B3 eintreten könnte, so dass bereits vorausschauend durch eine Reduktion der Fahrzeug-Geschwindigkeit vlst des autonom betriebenen Fahrzeuges 1a ein solcher Zustand verhindert werden kann. Das Steuersignal SA kann also in Abhängigkeit der Stoff-Konzentrations-Änderung dKSn für den Indikatorstoff SI entsprechend auch angepasst werden.The actuation can take place in such a way that, for example, at tire temperatures T4 in the second pre-critical temperature range B2 or in the pre-critical operating state Z2, no intervention takes place, but rather this is only prepared. In addition, the substance concentration change dKSn can be used. If this rises sharply for an indicator substance SI, for example, it is to be expected that the respective tire temperature T4 could soon enter the third critical temperature range B3, so that a reduction in the vehicle speed vlst of the autonomously operated vehicle can already be done in
Ist ein Fahrer im Fahrzeug 1 anwesend und aufmerksam, so kann in Abhängigkeit des Steuersignals SA auch ein Display 12 angesteuert werden, auf dem dem Fahrer der jeweilige Betriebszustand Zm des jeweiligen Reifens 4 und/oder der Temperatur-Bereich Bk und/oder die Reifen-Temperatur T4 des Reifens 4 dargestellt wird. Eine Darstellung kann dabei lediglich für den vorkritischen Temperatur-Bereich B2 und für den kritischen Temperatur-Bereich B3 bzw. lediglich für bestimmten Reifen-Temperaturen T4 vorgesehen sein, so dass der Fahrer entsprechend eigenständig reagieren kann. Auch die Stoff-Konzentrations-Änderung dKSn des jeweiligen Indikatorstoffes SI kann berücksichtigt werden. Ergänzend oder alternativ können auch andere optische und/oder akustische Hinweiseinrichtungen 13 in Abhängigkeit des Steuersignals SA angesteuert werden.If a driver is present in the
Bei einem mehrteiligen Fahrzeug 1b aus einem Zugfahrzeug 1c und einem Anhänger 1d können in Abhängigkeit des Steuersignals SA entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, wobei in dem Fall zusätzlich unterschieden werden kann, ob und welche Räder 2 des Anhängers 1d oder des Zugfahrzeuges 1c betroffen sind.In a
Ergänzend kann das Steuersignal SA in allen Fällen auch in Abhängigkeit der Fahrzeug-Geschwindigkeit vlst, eines Bremszustandes sowie weiterer Informationen betreffend das jeweilige Fahrzeug 1, 1a, 1b berücksichtigt werden, wobei diese Informationen über den CAN-Bus des Fahrzeuges 2 bereitgestellt werden können.In addition, the control signal SA can in all cases also be taken into account as a function of the vehicle speed vlst, a braking condition and other information relating to the
Ergänzend können die Steuersignale SA an ein Stabilitätsregelsystem 14 und/oder eines Fahrerassistenzsystem 15 ausgegeben werden, die in Abhängigkeit von dem Betriebszustand Zm des jeweiligen Reifens 2 ihre Regelstrategie anpassen können. Beispielsweise können selektive Bremseingriffe an Reifen 4 in vorkritischen oder kritischen Betriebszuständen Zm, falls möglich vermieden werden, um die Reifen-Temperaturen T4 dieser Reifen 4 nicht noch stärker ansteigen zu lassen.In addition, the control signals SA can be output to a
Auch eine reifennahe Feuerlöscheinrichtung 16 kann in Abhängigkeit der Steuersignale SA angesteuert werden, wenn beispielsweise anhand des festgestellten Betriebszustandes Zm bzw. einer festgestellten Reifen-Temperatur T4 bzw. eines festgestellten Indikatorstoffes SI ein brennender Reifen 4 mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit vorliegt.A
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 1a1a
- autonom betriebenes Fahrzeugautonomous vehicle
- 1b1b
- mehrteiliges Fahrzeugmulti-part vehicle
- 1c1c
- Zugfahrzeugtowing vehicle
- 1d1d
- Anhängerfollower
- 22
- Radwheel
- 33
- Felgerim
- 44
- Reifentires
- 4a4a
- Laufstreifentread
- 4b4b
- Profilierungprofiling
- 4c4c
- Gürtellagebelt layer
- 4d4d
- Karkassecarcass
- 55
- Reifen-Innenraumtire interior
- 66
- Reifenventiltire valve
- 77
- Überwachungssystemsurveillance system
- 88th
- Gassensorgas sensor
- 8a8a
- Molekülmassen-Sensormolecular mass sensor
- 99
- Luftstromairflow
- 9a9a
- Luftkanalair duct
- 1010
- Fahrzeugachsevehicle axle
- 1111
- Auswerteeinheitevaluation unit
- 1212
- Displayscreen
- 1313
- Hinweiseinrichtungnotification facility
- 1414
- Stabilitätsregelsystemstability control system
- 1515
- Fahrerassistenzsystemdriver assistance system
- 1616
- Feuerlöscheinrichtungfire extinguishing equipment
- 2020
- Bremssystembraking system
- 2121
- Antriebssystemdrive system
- Bkbk
- k. Temperatur-Bereichk. temperature range
- dKSndKSn
- Stoff-Konzentrations-Änderung des n. Stoffes SnSubstance concentration change of the n. substance Sn
- DD
- Detektionsergebnisdetection result
- F1F1
-
Fahrdynamik des Fahrzeuges 1Driving dynamics of the
vehicle 1 - G1G1
- Fahrzeug-Gewichtvehicle weight
- KSnKSn
- Stoff-Konzentration des n. Stoffes SnSubstance concentration of the nth substance Sn
- KSIASI
- Indikatorstoff-Konzentrationentracer concentrations
- p5p5
- Reifen-Innendrucktire internal pressure
- Snsn
- n. gasförmiger Stoffn. gaseous substance
- SASA
- Steuersignalcontrol signal
- SDSD
- Detektionssignaldetection signal
- SIS.I
- Indikatorstoffindicator substance
- SIaSia
- Benzothiazolbenzothiazole
- T4T4
- Reifen-Temperaturtire temperature
- TIti
- Indikator-Temperaturindicator temperature
- Uu
- Sensorumgebungsensor environment
- WKSIWKSI
- Indikatorstoff-Konzentrations-SchwellwertTracer concentration threshold
- vlstmaybe
- Fahrzeug-Geschwindigkeitvehicle speed
- VRVR
- Vorwärtsrichtungforward direction
- Zmroom
- m. Betriebszustandm. operating status
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- CN 206339536 U [0004]CN 206339536 U [0004]
- KR 100559320 B1 [0004]KR 100559320 B1 [0004]
- US 2011089255 A1 [0004]US2011089255A1 [0004]
- DE 102018116282 A1 [0005]DE 102018116282 A1 [0005]
- US 10118577 B1 [0005]US10118577B1 [0005]
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-
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---|---|---|---|
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