DE102021103057A1 - Verwendung einer während der Fahrt des Kraftfahrzeugs erfassten Ist-Reifentemperatur sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer während der Fahrt des Kraftfahrzeugs erfassten Ist-Reifentemperatur eines Reifens des Kraftfahrzeugs zur Abschätzung des Rollwiderstands des Reifens und/oder für eine Abschätzung des Grip-Niveaus und/oder für eine Abschätzung einer Fahrbahnbeschaffenheit.

Description

• Die Erfindung betrifft die Verwendung einer während der Fahrt des Kraftfahrzeugs erfassten Ist-Reifentemperatur eines Reifens des Kraftfahrzeugs gemäß dem Patentanspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß dem Patentanspruch 12.
• Sogenannte Reifendruckkontrollsysteme (kurz RDKS) prüfen über eingebaute Sensoren automatisch den Reifenluftdruck eines Fahrzeugs. Aufgrund einer neuen EU-Regelung sind RDKS seit dem 1. November 2014 verpflichtend für alle Neuwagen.
• Ein mittlerweile wachsender Anteil von Kraftfahrzeugen benutzt zur Reifendruckkontrolle direkt messende Sensorsysteme. Hierzu sind die Sensoren im Innern des Reifens (meist) am Ventil angebracht und messen hier direkt den Innendruck und die Lufttemperatur des Reifens. Die gemessene Lufttemperatur des Reifens bzw. der Reifen, nachfolgend auch als Ist-Reifentemperatur bezeichnet, wird dabei zur Verifizierung des gemessenen Druckes verwendet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Verwendung einer während der Fahrt des Kraftfahrzeugs erfassten Ist-Reifentemperatur eines Reifens bzw. der Reifen des Kraftfahrzeugs anzugeben.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
• Die Unteransprüche 2 bis 11 stellen vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsmäßen Verwendung dar.
• Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass die während der Fahrt des Kraftfahrzeugs erfasste Ist-Reifentemperatur eines Reifens bzw. der Reifen des Kraftfahrzeugs für eine Abschätzung des Rollwiderstands des Reifens bzw. der Reifen und/oder für eine Abschätzung des Grip-Niveaus und/oder für eine Abschätzung der Fahrbahnbeschaffenheit verwendet wird.
• Die Kenntnis über den aktuellen Rollwiderstand eines Reifens bzw. der Reifen des Kraftfahrzeugs erweist sich aus mehreren Gründen als besonders vorteilhaft:
• • So ist nunmehr - aufgrund der Korrelation zwischen Rollwiderstand und Verschleiß eines Reifens (=> je verschlissener ein Reifen, desto geringer der Rollwiderstand) - in vorteilhafter Weise ein Rückschluss auf den Verschleißzustand des Reifens bzw. der Reifen ermöglicht.
• • Die Kenntnis über den aktuellen Rollwiderstand ermöglicht zudem eine genauere Reichweitenberechnung. Eine genauere Aussage bzw. Vorhersage der Reichweite ist insbesondere für E-Fahrzeuge und Hybrid-Fahrzeugen von Bedeutung. Während bei E-Fahrzeugen durch eine genauere Reichweitenberechnung eine verbesserte Routenplanung bezüglich der Erreichbarkeit von Ladestationen sichergestellt ist, kann bei Hybrid-Fahrzeugen die Kenntnis des aktuellen Rollwiderstands insbesondere für eine optimierte Betriebsstrategie zum Umschalten zwischen Verbrenner und E-Motor herangezogen werden.
• Die Kenntnis über das aktuelle Grip-Niveaus erweist sich als vorteilhaft, da dies die Möglichkeit eröffnet, den Fahrer auf ein z.B. vermindertes Grip-Niveau hinzuweisen, mit der Folge, dass der Fahrer nunmehr durch eine Anpassung seiner Fahrweise diesem Umstand Rechnung tragen kann und/oder eine entsprechende, das aktuelle Grip-Niveau berücksichtigende Anpassung von Fahrwerksregelsystemen und Fahrassistenzsystemen zu veranlassen.
• Unter Kenntnis der Fahrbahnbeschaffenheit soll nachfolgend insbesondere verstanden werden, dass eine Aussage, ob eine nasse oder trockene Fahrbahn vorliegt, ermöglicht ist. In heutigen Kraftfahrzeugen sind aus Kostengründen entsprechende Zusatz-Sensoren zur Detektion einer nassen Fahrbahn, z.B. durch akustische Sensoren im Radraum, in der Regel nicht verbaut. Somit ist durch eine entsprechende Verwendung der Ist-Reifentemperatur zur Abschätzung der Fahrbahnbeschaffenheit, insbesondere zur Aussage, ob eine nasse Fahrbahn vorliegt, eine kostengünstige und einfach zu implementierende Möglichkeit zur Verfügung gestellt.
• Die Abschätzung des Rollwiderstands erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Ist-Reifentemperatur über ein vorbestimmtes Zeitintervall gemessen und für das vorbestimmte Zeitintervall eine Durchschnitts-Reifentemperatur bestimmt wird. In einem nächsten Schritt wird nun die bestimmte Durchschnitts-Reifentemperatur mit einer Referenz-Reifentemperatur verglichen. Ergibt nun der Vergleich, dass die aus den Ist-Reifentemperarturen bestimmte Durchschnitts-Reifentemperatur kleiner als die Referenz-Reifentemperatur ist, wird erfindungsgemäß auf einen verminderten Rollwiderstand geschlossen, während - wenn die bestimmte Durchschnitts-Reifentemperatur größer als die Referenz-Reifentemperatur ist - auf einen erhöhten Rollwiderstand geschlossen wird.
• Der Abschätzung des Grip-Niveaus liegt die Erkenntnis zugrunde, dass offensichtlich eine Korrelation zwischen dem Grip-Niveau eines Reifens und der Walkarbeit beim Abrollen des Reifens besteht. So weisen z.B. sportliche Reifen in der Regel eine Gummimischung auf, die einen guten Grip liefert, jedoch mehr Walkarbeit beim Abrollen erfordert. Ähnliches gilt für rollwiderstandsoptimierte Reifen: diese weisen im Laufstreifen eine Gummimischung auf, die bei geringerem Grip eine deutlich reduzierte Walkarbeit beim Abrollen erfordern. Da die Reifentemperatur im Wesentlichen von der Walkarbeit bestimmt wird, kann somit die Reifentemperatur auch für eine Abschätzung des Grip-Niveaus eines Reifens herangezogen werden kann.
• Vorliegend ist für die Abschätzung des Grip-Niveaus vorgesehen, dass die Ist-Reifentemperatur über ein vorbestimmtes Zeitintervall gemessen und für das vorbestimmte Zeitintervall eine Durchschnitts-Reifentemperatur bestimmt wird, wobei die bestimmte Durchschnitts-Reifentemperatur mit einer Referenz-Reifentemperatur verglichen wird. Ergibt nun der Vergleich, dass die bestimmte Durchschnitts-Reifentemperatur kleiner als die Referenz-Reifentemperatur ist, wird erfindungsgemäß auf das Vorliegen eines verringerten Grip-Niveaus geschlossen.
• Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Referenz-Reifentemperatur eine in der zentralen Steuereinheit fest hinterlegte Größe ist, die mittels Versuche ermittelt wurde und/oder auf Erfahrungswerte basiert.
• Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass es sich bei der Referenz-Reifentemperatur um eine während der Fahrt des Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Reifentemperaturmodells berechnete Größe handelt. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise ein, die aktuellen Randbedingungen berücksichtigender Wert für die Referenz-Reifentemperatur zur Verfügung gestellt, sodass eine verbesserte Aussage sowohl über den Rollwiderstand als auch über das Grip-Niveau ermöglicht ist.
• Zur Berechnung werden der zentralen Steuereinheit die Eingangsgrößen aktuelle Fahrgeschwindigkeit, aktuelle Außentemperatur, aktueller Reifendruck, aktueller Bremsdruck und/oder aktuelle Radlast die Referenz-Temperatur zur Verfügung gestellt, aus denen dann - mittels einer hinterlegten Rechenalgorithmus - der Wert für die Referenz-Reifentemperatur ermittelt wird.
• Die oben genannten Eingangsgrößen sind in heutigen Fahrzeugen standardmäßig verfügbar bzw. können aus Daten von in heutigen Kraftfahrzeugen standardmäßig verbauten Sensoren berechnet werden: So werden die Fahrgeschwindigkeit, Außentemperatur sowie Reifendruck über entsprechende Sensoren, Raddrehzahlsensoren, Außentemperatursensor Reifenkontrollsystem, zur Verfügung gestellt. Der aktuelle Bremsdruck kann unter Berücksichtigung der Hitzeentwicklung von der Bremse im ESP-Aggregat gemessen und berechnet werden und die aktuelle Radlast kann mit Hilfe einer Rechenvorschrift - unter Nutzung der Daten von Federwegsensoren, die in Fahrzeugen zur Scheinwerfereinstellung in der Regel verbaut sind - berechnet bzw. abgeschätzt werden.
• Die Abschätzung der aktuellen Fahrbahnbeschaffenheit erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass die Ist-Reifentemperatur über ein vorbestimmtes Zeitintervall gemessen wird. Aus den gemessenen Ist-Reifentemperaturwerten wird nunmehr ein Ist-Reifentemperaturverlauf über das Zeitintervall sowie ein Ist-Gradient des Ist-Reifentemperaturverlaufes bestimmt, der mit einem Referenz-Gradienten eines Referenzreifentemperaturverlaufs verglichen wird. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenn der Ist-Gradient kleiner als der Referenz-Gradient ist, auf eine nasse Fahrbahn und wenn der Ist-Gradient größer als der Referenz-Gradient ist, auf eine abtrocknende Fahrbahn geschlossen wird.
• Für den Fall, dass der Ist-Gradient gleich dem Referenz-Gradienten ist, wird noch ein Vergleich der Ist-Reifentemperatur mit einer Referenz-Temperatur gemäß des Referenztemperarturverlaufs verglichen, wobei wenn die Ist-Reifentemperatur kleiner als die Referenz-Temperatur ist, auf eine nasse Fahrbahn und wenn die Ist-Temperatur größer oder gleich der Referenz-Temperatur ist, auf eine trockene Fahrbahn geschlossen wird.
• Der Abschätzung der Fahrbahnbeschaffenheit liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass ein fallender Reifentemperaturverlauf auf eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit der Umgebung und damit auf eine nasse Fahrbahn zurückzuführen ist.
• Vorzugsweise wird dabei zum Vergleich des Ist-Gradienten mit dem Referenz-Gradienten ein Differenz-Gradient DG gemäß $$\text{DG}=\text{Ist}-\text{Gradient}-\text{Referenz}-\text{Gradient}$$

  

  gebildet, der mit einem oberen Gradient-Grenzwert und einem untern Gradient-Grenzwert verglichen wird.
• Vorgesehen ist dabei, dass der Ist-Gradient als größer als der Referenz-Gradient gilt, wenn $$\text{DG}>\text{oberer Gradient}-\text{Grenzwert}.$$

  
• Der Ist-Gradient wird als kleiner als der Referenz-Gradient angesehen, wenn $$\text{DG}<\text{unterer Gradient}-\text{Grenzwert}.$$

  
• Die Gradienten werden als gleich groß, d.h. Ist-Gradient ist gleich dem Referenz-Gradient, angesehen, wenn
  unterer Gradient-Grenzwert ≤ DG ≤ oberer Gradient-Grenzwert.
• Vorzugsweise ist zudem vorgesehen, dass für den Fall, dass die Gradienten gleich groß sind bzw. als gleich angesehen werden und somit zur Aussage über die Fahrbahnbeschaffenheit zudem noch ein Vergleich der Ist-Reifentemperatur und mit der Referenz-Temperatur durchzuführen ist, zum Vergleich der Temperaturen eine Differenz-Temperatur TG gemäß $$\text{TG}=\text{Ist}-\text{Reifentemperatur}-\text{Referenz}-\text{Temperatur}$$

  

  gebildet wird, die mit einem oberen Temperatur-Grenzwert und einem unteren Temperatur-Grenzwert verglichen wird.
• Die Ist-Reifentemperatur wird dabei als größer als die Referenz-Temperatur angesehen bzw. als größer festgelegt, wenn $$\text{TG}>\text{oberer Temperatur}-\text{Grenzwert},$$

  

  und die Ist-Temperatur wird als kleiner als die Referenz-Temperatur angesehen bzw. als kleiner festgelegt, wenn $$\text{TG}<\text{unterer Temperatur}-\text{Grenzwert}\text{.}$$

  
• Die Ist-Temperatur wird als gleich groß wie die Referenz-Temperatur angesehen bzw. wird als gleich groß wie die Referenz-Temperatur festgelegt, wenn
  unterer Temperatur-Grenzwert ≤ TG ≤ oberer Temperatur-Grenzwert.
• Bevorzugt wird als Referenzreifentemperaturverlauf ein aus Versuchen ermittelter und/oder aus einem Reifentemperaturmodell berechneter Temperaturverlauf verwendet. Entsprechend handelt es sich bei dem Referenz-Gradienten um eine mittels eines hinterlegten Rechenalgorithmus aus dem verwendeten Temperaturverlauf berechnete Größe und bei der Referenz-Temperatur um eine aus dem Referenzreifentemperaturverlauf ausgelesene bzw. auslesbare Größe.
• Bevorzugt handelt es sich bei den Grenzwerten, d.h. oberer und unterer Gradient-Grenzwert sowie oberer und unterer Temperatur-Grenzwert, jeweils um mittels Versuche ermittelte und/oder auf Erfahrungswerte basierende, in der zentralen Steuereinheit fest hinterlegte bzw. hinterlegbare Werte.
• Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zu Grunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben, das die neuartige Verwendung der während der Fahrt des Kraftfahrzeugs gemessen Reifentemperatur gemäß den Ansprüchen 1 bis 11 ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird die Merkmale des Patentanspruches 12 gelöst.
• Hierzu umfasst das Kraftfahrzeug eine zentrale Steuereinrichtung sowie ein eine Reifentemperatur direkt messendes Reifenkontrollsystem. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die vom Reifenkontrollsystem gemessene Ist-Reifentemperatur als Eingangsgröße der zentralen Steuereinheit zur Verfügung gestellt wird, wobei die zentrale Steuereinheit eingerichtet ist, unter Verwendung der gemessenen Ist-Reifentemperatur mittels einer Rechenvorschrift eine Aussage über den Rollwiderstand des Reifens und/oder über das Grip-Niveaus des Reifens und/oder der Fahrbahnbeschaffenheit zu bestimmen.
• Sämtliche Ausführungen zur erfindungsgemäßen, neuartigen Verwendung der Ist-Reifentemperatur lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, sodass mit diesem auch die zuvor genannten Vorteile erzielt werden.

Claims (12)

1. Verwendung einer während der Fahrt des Kraftfahrzeugs erfassten Ist-Reifentemperatur eines Reifens des Kraftfahrzeugs zur Abschätzung des Rollwiderstands des Reifens und/oder für eine Abschätzung des Grip-Niveaus und/oder für eine Abschätzung einer Fahrbahnbeschaffenheit.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abschätzung des Rollwiderstands, die Ist-Reifentemperatur über ein vorbestimmtes Zeitintervall gemessen und für das vorbestimmte Zeitintervall eine Durchschnitts-Reifentemperatur bestimmt wird, wobei die bestimmte Durchschnitts-Reifentemperatur mit einer Referenz-Reifentemperatur verglichen wird, und - wenn die bestimmte Durchschnitts-Reifentemperatur kleiner als die Referenz-Reifentemperatur ist - auf einen verminderten Rollwiderstand, und - wenn die bestimmte Durchschnitts-Reifentemperatur größer als die Referenz-Reifentemperatur ist - auf einen erhöhten Rollwiderstand geschlossen wird.
3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abschätzung des aktuellen Grip-Niveaus, die Ist-Reifentemperatur über ein vorbestimmtes Zeitintervall gemessen und für das vorbestimmte Zeitintervall eine Durchschnitts-Reifentemperatur bestimmt wird, wobei die bestimmte Durchschnitts-Reifentemperatur mit einer Referenz-Reifentemperatur verglichen wird, und - wenn die bestimmte Durchschnitts-Reifentemperatur kleiner als die Referenz-Reifentemperatur ist - auf das Vorliegen eines verringerten Grip-Niveaus geschlossen wird.
4. Verwendung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Temperatur eine mittels Versuche ermittelte und/oder auf Erfahrungswerte basierende Größe ist.
5. Verwendung nach Ansprüche 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Reifentemperatur während der Fahrt mittels eines hinterlegten Rechenalgorithmus unter Berücksichtigung der Eingangsgrößen aktuelle Fahrgeschwindigkeit, aktuelle Außentemperatur, aktueller Reifendruck, aktueller Bremsdruck und/oder aktuelle Radlast berechnet wird.
6. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abschätzung der aktuellen Fahrbahnbeschaffenheit, die Ist-Reifentemperatur über ein vorbestimmtes Zeitintervall gemessen und daraus für das vorbestimmte Zeitintervall ein Ist-Reifentemperaturverlauf sowie ein Ist-Gradient des Ist-Reifentemperaturverlaufs bestimmt wird, wobei der bestimmte Ist-Gradient mit einem Referenz-Gradienten eines Referenzreifentemperaturverlaufs verglichen wird, wobei wenn der Ist-Gradient kleiner als der Referenz-Gradient ist, auf eine nasse Fahrbahn, wenn der Ist-Gradient größer als der Referenz-Gradient ist, auf eine abtrocknende Fahrbahn geschlossen wird, und wenn der Ist-Gradient gleich dem Referenz-Gradienten ist, die Ist-Reifentemperatur mit einer Referenz-Temperatur verglichen wird, wobei im Fall, dass Ist-Reifentemperatur kleiner als die Referenz-Temperatur ist, auf eine nasse Fahrbahn und im Fall, dass die Ist-Reifentemperatur größer als die Referenz-Temperatur oder gleich der Referenz-Temperatur ist, auf eine trockene Fahrbahn geschlossen wird.
7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vergleich des Ist-Gradienten mit dem Referenz-Gradienten ein Differenz-Gradient DG gemäß $$\text{DG}=\text{Ist}-\text{Gradient}-\text{Referenz}-\text{Gradient}$$

   

   gebildet und mit einem oberen Gradient-Grenzwert und einem unteren Gradient-Grenzwert verglichen und festgelegt wird, dass der Ist-Gradient größer als der Referenz-Gradient ist, wenn $$\text{DG}>\text{oberer Gradient}-\text{Grenzwert},$$

   

   dass der Ist-Gradient kleiner als der Referenz-Gradient ist, wenn $$\text{DG}<\text{unterer Gradient}-\text{Grenzwert}\text{,}$$

   

   und dass der Ist-Gradient gleich dem Referenz-Gradienten ist, wenn unterer Gradient-Grenzwert ≤ DG ≤ oberer Gradient-Grenzwert.
8. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vergleich der Ist-Reifentemperatur mit der Referenz-Temperatur eine Differenz-Temperatur TG gemäß $$\text{TG}=\text{Ist}-\text{Reifentemperatur}-\text{Referenz}-\text{Temperatur}$$

   

   gebildet und mit einem oberen Temperatur-Grenzwert und einem unteren Temperatur-Grenzwert verglichen und festgelegt wird, dass die Ist-Reifentemperatur größer als die Referenz-Temperatur ist, wenn $$\text{TG}>\text{oberer Temperatur}-\text{Grenzwert},$$

   

   dass die Ist-Reifentemperatur kleiner als die Referenz-Temperatur ist, wenn $$\text{TG}<\text{unterer Temperatur}-\text{Grenzwert}\text{.}$$

   

   und dass die Ist-Reifentemperatur gleich der Referenz-Temperatur ist, wenn unterer Temperatur-Grenzwert ≤ TG ≤ oberer Temperatur-Grenzwert.
9. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzreifentemperaturverlauf ein aus Versuchen ermittelter und/oder aus einem Reifentemperaturmodell berechneter Temperaturverlauf verwendet wird, wobei der Referenz-Gradient mittels eines hinterlegten Rechenalgorithmus aus dem verwendeten Temperaturverlauf berechnet und die Referenz-Temperatur aus dem verwendeten Temperaturverlauf ausgelesen wird.
10. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als oberer und unterer Gradient-Grenzwert jeweils ein mittels Versuchen ermittelter und/oder auf Erfahrungswerte basierender Wert verwendet wird.
11. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als oberer und unterer Temperatur-Grenzwert jeweils ein mittels Versuchen ermittelter und/oder auf Erfahrungswerte basierender Wert verwendet.
12. Kraftfahrzeug, umfassend eine zentrale Steuereinrichtung sowie ein eine Reifentemperatur direkt messendes Reifenkontrollsystem, wobei die vom Reifenkontrollsystem gemessene Ist-Reifentemperatur als Eingangsgröße der zentralen Steuereinheit zur Verfügung gestellt wird, wobei die zentrale Steuereinheit eingerichtet ist, unter Verwendung der gemessenen Reifentemperatur mittels einer Rechenvorschrift eine Aussage über den Rollwiderstand des Reifens und/oder über das Grip-Niveaus des Reifens und/oder der Fahrbahnbeschaffenheit zu bestimmen.