DE112019006196T5

DE112019006196T5 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des momentanen Verhaltens eines Fahrzeugreifens

Info

Publication number: DE112019006196T5
Application number: DE112019006196.8T
Authority: DE
Inventors: Matthias Kretschmann; Andrei-Stefan Cimponeriu
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2021-09-02
Also published as: WO2020120564A1

Abstract

Ein Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zum Überwachen eines momentanen Verhaltens eines Reifens (2) eines Fahrzeugs (1) bereit, umfassend: Erfassen (S1) eines Beschleunigungssignals (a), das für eine Beschleunigung eines bestimmten Punktes des Reifens (2) repräsentativ ist; Bandpassfiltern (S2) des Beschleunigungssignals (a); Aufteilen (S3) des bandpassgefilterten Beschleunigungssignals (A) für eine Umdrehung des Reifens (2) in eine Vielzahl von Signalintervallen und Bestimmen eines Volatilitätsmaßes für jedes der Signalintervalle, das für eine Volatilität des Signals (A) innerhalb des jeweiligen Signalintervalls repräsentativ ist; Bestimmen (S4) eines ersten Parameters (P1), der für einen Mittelwert der Volatilitätsmaße repräsentativ ist, und/oder Bestimmen eines zweiten Parameters (P2), der für eine maximale Differenz zwischen den Volatilitätsmaßen repräsentativ ist; Bestimmen (S5) einer Anzeige des momentanen Verhaltens des Reifens (2) basierend auf dem ersten Parameter (P1) und/oder dem zweiten Parameter (P2). Weiterhin schlägt die Erfindung eine entsprechende Überwachungseinrichtung vor.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Momentanverhaltens eines Reifens eines Fahrzeugs in einem Abrollzustand des Reifens.
Beschreibung des Standes der Technik
Das Dokument DE 42 42 726 A1 offenbart ein Verfahren und ein System zur Aquaplaning-Erkennung für einen Reifen eines Fahrzeugs. Nach diesem Stand der Technik wird eine Verformung von Profilelementen des Reifens in Umfangsrichtung beim Durchfahren eines Aufstandsbereichs des Reifens detektiert und ein so erhaltenes, für die Verformung repräsentatives Signal mit einem vorgegebenen Signalverlauf verglichen, der aus zuvor erzielten Messergebnissen auf trockener Fahrbahn abgeleitet wird.
Das Dokument EP 1 487 681 B1 offenbart ein Verfahren und ein System zur Überwachung des momentanen Verhaltens eines Reifens eines Fahrzeugs in einem Abrollzustand des Reifens, was z.B. eine Aquaplaning-Erkennung ermöglicht. Nach diesem Stand der Technik wird eine Referenzkurve, die den Beschleunigungsverlauf eines bestimmten Punktes des Reifens in Abhängigkeit von der Position des Punktes in einer Umdrehung des Reifens repräsentiert, im Voraus erfasst und gespeichert. Dann wird ein Signal, das die Beschleunigung des spezifizierten Punktes eines Reifens repräsentiert, erfasst, eine zyklische Kurve, die ein tatsächliches Beschleunigungsprofil repräsentiert, wird aus dem Signal abgeleitet, und die abgeleitete zyklische Kurve wird mit der Referenzkurve verglichen. Abhängig vom Ergebnis des Vergleichs wird ein Signal ausgegeben, das das momentane Verhalten des Reifens (z.B. Aquaplaningverhalten) anzeigt.
Ein Nachteil des o.g. Standes der Technik ist der notwendige Aufwand zur Gewinnung geeigneter Referenzkurven, die einem normalen Verhalten des Reifens entsprechen. Darüber hinaus ist ein entscheidender Punkt in der Praxis, dass ein solches Normalverhalten eines Reifens und damit eine Referenzkurve (des Signals) für einen bestimmten Reifen während der Lebensdauer des Reifens Veränderungen unterliegt, z.B. aufgrund von Änderungen der mechanischen Eigenschaften des Reifenmaterials und/oder der Abnahme der Profiltiefe des Reifens. Eine für einen neuen Reifen geeignete Definition von Kriterien der Signalanalyse bzw. Definition einer Referenzkurve kann daher im Laufe der Lebensdauer des Reifens falsch werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Momentanverhaltens eines Reifens eines Fahrzeugs in einem Abrollzustand des Reifens bereitzustellen, durch die die oben genannten Probleme vermieden werden können, wobei eine Anzeige des Verhaltens auf einfache und zuverlässige Weise bereitgestellt werden kann.
Ein Verfahren zur Überwachung eines momentanen Verhaltens eines Reifens eines Fahrzeugs in einem Abrollzustand des Reifens gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst:

a) Erfassen eines Beschleunigungssignals, das für eine Beschleunigung eines bestimmten Punktes des Reifens repräsentativ ist,
b) Bandpassfilterung des Beschleunigungssignals zur Bereitstellung eines bandpassgefilterten Beschleunigungssignals
c) Trennen des bandpaßgefilterten Beschleunigungssignals für eine Umdrehung des Reifens in M Signalintervalle, wobei M eine ganze Zahl zwischen 4 und 20 ist, und Bestimmen eines Volatilitätsmaßes für jedes der M Signalintervalle, das für eine Volatilität des bandpaßgefilterten Beschleunigungssignals innerhalb des jeweiligen Signalintervalls repräsentativ ist,
d) Bestimmen eines ersten Parameters, der für einen Mittelwert der Volatilitätsmaße repräsentativ ist, die für die M Signalintervalle bestimmt wurden, die zu einer Umdrehung des Reifens gehören, und/oder Bestimmen eines zweiten Parameters, der für eine maximale Differenz zwischen den Volatilitätsmaßen repräsentativ ist, die für die M Signalintervalle der einen Umdrehung des Reifens bestimmt wurden,
e) Bestimmen einer Anzeige des momentanen Verhaltens des Reifens basierend auf dem ersten Parameter und/oder dem zweiten Parameter.

Vorteilhafterweise ist es mit dem Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung möglich, eine Indikation für das momentane Verhalten des Reifens zu bestimmen, ohne dass eine Erfassung und Speicherung einer Referenzkurve wie im oben genannten Stand der Technik notwendig ist. Vielmehr beruht die Erfindung auf einer Auswertung des erfassten Beschleunigungssignals ohne die Notwendigkeit einer Referenzkurve.
Bei dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein erster Parameter und/oder ein zweiter Parameter in der oben beschriebenen Weise bereitgestellt, so dass auf einfache Weise ein Hinweis auf das momentane Verhalten des Reifens (Fahrbahn- und/oder Reifenzustand, insbesondere z.B. Aquaplaningrisiko etc.) ermittelt werden kann, z.B. umfassend einen Vergleich des ersten Parameters mit einem dem ersten Parameter zugeordneten vorbestimmten Schwellenwert und/oder einen Vergleich des zweiten Parameters mit einem dem zweiten Parameter zugeordneten vorbestimmten Schwellenwert.
Alternativ zu einem solchen Vergleich mit einem Schwellenwert kann auch festgestellt werden, ob der erste Parameter in einem vorab festgelegten Bereich liegt, der dem ersten Parameter zugewiesen wird, und/oder ob der zweite Parameter in einem vorab festgelegten Bereich liegt, der dem zweiten Parameter zugewiesen wird.
In diesem Zusammenhang ist es bei einer allgemeineren Umsetzung der Erfindung zur Bestimmung einer bestimmten Angabe des momentanen Verhaltens des Reifens auch möglich, jedes andere, entsprechend festgelegte Kriterium anzuwenden, das dieser Angabe zugeordnet ist und dessen Erfüllung anhand des ermittelten Wertes des ersten und/oder zweiten Parameters geprüft werden kann.
Insbesondere kann die Erfindung sehr vorteilhaft eingesetzt werden, z.B. um eine Gefahr von Aquaplaning frühzeitig zu erkennen, bevor die Bodenhaftung des Reifens auf einer Straße tatsächlich verloren geht.
In einer Ausführungsform wird die Stufe a) mithilfe einer elektronischen Reifeneinheit realisiert, die am Reifen angeordnet ist (vorzugsweise im Reifen, z. B. an der Innenseite einer Lauffläche).
Die elektronische Reifeneinheit kann aus einem Beschleunigungssensor bestehen, der das für die Beschleunigung repräsentative Beschleunigungssignal liefert, wobei der angegebene Punkt des Reifens durch die Position der elektronischen Reifeneinheit im Reifen festgelegt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das in Schritt a erworbene Beschleunigungssignal repräsentativ für die Radialbeschleunigung. Alternativ oder zusätzlich kann eine weitere Beschleunigung, z. B. die tangentiale Beschleunigung für den Erwerb in Schritt a) verwendet werden.
Als Ausführungsform wird in Schritt a das Beschleunigungssignal in Form eines zeitdiskreten Beschleunigungssignals mit einer Abtastfrequenz von mindestens 1000 Hz, vorzugsweise mindestens 1500 Hz, erfasst (wobei letzteres einen relevanten Frequenzgehalt im Beschleunigungssignal von bis zu einer Nyquist-Frequenz von 1500 Hz / 2 = 750 Hz widerspiegelt).
Insbesondere wenn Schritt a) mit einer elektronischen Reifeneinheit realisiert wird, kann auch Schritt b) mit dieser elektronischen Reifeneinheit realisiert werden.
In diesem Fall kann die elektronische Reifeneinheit ein Bandpass-Filtergerät mit der Bandpassfilterung enthalten.
In einer Ausführungsform wird die Bandpass-Filterung in Schritt b) durch einen Bandpass-Filter realisiert, der als Analogfilter konzipiert ist (z. B. bei Filterung eines in Schritt a erworbenen zeitkontinuierlichen analogen Beschleunigungssignals), der durch eine analoge elektronische Schaltung realisiert werden kann.
In einer anderen Ausführungsform wird jedoch die Bandpass-Filterung in Schritt b) durch einen Bandpass-Filtergerät realisiert, der als digitaler Filter konzipiert ist (z. B. bei Filterung eines zeitdiskreten Beschleunigungssignals, das in Schritt a bereitgestellt wird).
Ein solcher digitaler Filter (für die digitale Signalverarbeitung) kann durch geeignete Hardware implementiert werden, z.B. durch ein FPGA (Field Programmable Gate Array) oder ein ASIC (Application-Specific Integrated Circuit). Alternativ oder darüber hinaus kann der digitale Filter durch ein Computergerät implementiert werden, insbesondere mithilfe von Software, die auf einem programmgesteuerten Digitalrechner wie z. B. einem Mikrocontroller läuft, der eine Speichereinheit zur Speicherung von Software für den Betrieb des programmgesteuerten Rechnergeräts enthält oder mit dieser verbunden ist.
In einer Ausführungsform beträgt die niedrigere Grenzfrequenz der Bandpass-Filterung in Schritt b) 0 Hz. In einer anderen Verkörperung beträgt die niedrigere Grenzfrequenz mindestens 100 Hz, insbesondere mindestens 200 Hz.
In einer Ausführungsform beträgt die obere Grenzfrequenz der Bandpass-Filterung in Schritt b) maximal 1000 Hz, insbesondere bei maximal 800 Hz.
Bei der Überwachung des momentanen Reifenverhaltens in Bezug auf die Rauigkeit der Straße liegt die untere Grenzfrequenz der Bandpass-Filterung vorzugsweise im Bereich von 100 Hz bis 300 Hz, und die obere Grenzfrequenz der Bandpass-Filterung liegt vorzugsweise im Bereich von 400 Hz bis 600 Hz.
Bei der Überwachung des momentanen Aquaplaning-Verhaltens des Reifens liegt die untere Grenzfrequenz der Bandpass-Filterung vorzugsweise im Bereich von 300 Hz bis 500 Hz, und die obere Grenzfrequenz der Bandpass-Filterung liegt vorzugsweise im Bereich von 650 Hz bis 850 Hz.
Insbesondere wenn Schritt b) mit einer elektronischen Reifeneinheit realisiert wird, kann auch Schritt c) mit dieser elektronischen Reifeneinheit realisiert werden. Das Computergerät der elektronischen Reifeneinheit kann als programmgesteuertes Computergerät wie z.B. ein Mikrocontroller konzipiert werden, der eine Speichereinheit zur Speicherung von Software für den Betrieb dieses Computergeräts enthält oder mit ihr verbunden ist.
In diesem Fall kann die elektronische Reifeneinheit aus einem programmgesteuerten Rechengerät bestehen, das Berechnungen auf einer digitalen Darstellung des Bandpass-gefilterten Beschleunigungssignals vornimmt. Das Computergerät kann dasselbe sein wie ein Computergerät, das bereits zur Ausführung von Schritt b verwendet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt c) das Bandpass-gefilterte Beschleunigungssignal für eine Reifenumdrehung in gleich lange Signalintervalle aufgeteilt.
Sind in Schritt c) die Signalintervalle nicht gleich lang, so ist es vorzuziehen, Signalintervalle so zu wählen, dass die Längen zweier Intervalle nicht mehr als um den Faktor 2 voneinander abweichen.
In einer bevorzugten Verkörperung liegt die Anzahl M der Signalintervalle im Bereich von 6 bis 10.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt c) die Volatilität als Summe der absoluten Werte der Unterschiede zwischen den Werten des Bandpassgefilterten Beschleunigungssignals an äquivalent aufeinanderfolgenden Punkten in der Zeit innerhalb des jeweiligen Signalintervalls definiert.
In einer Ausführungsform des Schrittes c) wird das Bandpass-gefilterte Beschleunigungssignal geglättet, bevor diese Differenzen bestimmt werden. Eine solche Glättung kann z. B. durch Verwendung eines analogen Glättungsfilters im Falle eines zeitkontinuierlichen Signals oder z. B. durch Anwendung einer gleitenden Durchschnittsberechnung an mindestens zwei aufeinander folgenden Datenpunkten bei einem zeitdiskreten Signal erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein solches Glätten auf ein Signal bzw. Daten angewendet werden, die in einer späteren Phase der Methode bereitgestellt werden, z. B. auf die in Schritt c ermittelten Volatilitätsmaßnahmen.
Wenn die Signalintervalle nicht gleich lang sind, kann diese Summe z. B. als gewichtete Summe definiert werden, z. B. als arithmetische Summe der absoluten Werte der Unterschiede zwischen den Werten des Bandpass gefilterten Beschleunigungssignals an aufeinander folgenden Punkten in der Zeit innerhalb des jeweiligen Signalintervalls geteilt durch die Länge des jeweiligen Signalintervalls.
In diesem Zusammenhang kann die Länge eines bestimmten Signalintervalls definiert werden, z. B. als die Zeitlänge, d. h. die Dauer dieses Signalintervalls. Alternativ kann diese Länge definiert werden, z. B. als die Anzahl der gleich aufeinander folgenden Punkte in der Zeit (z. B. erfasste Datenpunkte) innerhalb des jeweiligen Signalintervalls.
Insbesondere wenn Schritt c) mit einer elektronischen Reifeneinheit realisiert wird, kann auch Schritt d) mit dieser elektronischen Reifeneinheit realisiert werden.
In diesem Fall kann die elektronische Reifeneinheit ein Rechengerät umfassen, das Berechnungen der Volatilitätsmaße zur Bestimmung des ersten Parameters und/oder des zweiten Parameters durchführt. Das Computergerät kann das gleiche sein wie ein Computergerät, das bereits für Schritt b) und/oder Schritt c) verwendet wird.
Als Ausführungsform wird in Schritt d) der erste Parameter definiert als der arithmetische Mittelwert der Volatilitätsmaße, die für die M-Signalintervalle bestimmt sind, die zur einen Revolution des Reifens gehören.
Als Ausführungsform wird in Schritt d) der zweite Parameter definiert als die arithmetische Differenz zwischen der für die M-Signalintervalle bestimmten maximalen Volatilitätsmessgröße und der für die M-Signalintervalle bestimmten minimalen Volatilitätsmessgröße.
Insbesondere wenn Schritt d) mit einer elektronischen Reifeneinheit realisiert wird, kann auch Schritt e) mit dieser elektronischen Reifeneinheit realisiert werden.
In diesem Fall kann die elektronische Reifeneinheit ein Rechengerät zur Berechnung des ersten Parameters und/oder des zweiten Parameters zur Bestimmung des momentanen Verhaltens des Reifens umfassen. Das Computergerät kann das gleiche sein wie ein Computergerät, das bereits zur Ausführung von Schritt b) und/oder Schritt c) und/oder Schritt d) verwendet wird.
Darüber hinaus kann in diesem Fall die elektronische Reifeneinheit so ausgelegt sein, dass sie das Ergebnis der Stufe e), d. h. diese Angabe(n), drahtlos von der elektronischen Reifeneinheit mittels einer HF-Kommunikation auf einen im Fahrzeug eingebauten RF-Empfänger übertragen kann.
Alternativ zur Durchführung aller Schritte a) bis e) kann vorgesehen werden, dass ein Ergebnis der Schritte a) bis d) durch eine elektronische Reifeneinheit, die am jeweiligen Reifen angeordnet ist, drahtlos vom elektronischen Reifengerät mittels einer HF-Kommunikation an einen im Fahrzeug eingebauten RF-Empfänger, der mit einer elektronischen Steuereinheit des Fahrzeugs verbunden ist, übertragen wird und dass die Durchführung der entsprechenden weiteren Schritte, d. h. ab Schritt b) oder c) oder d) oder die Stufe e) über dieses elektronische Steuergerät des Fahrzeugs ausgeführt wird.
Das elektronische Steuergerät des Fahrzeugs kann als programmgesteuertes Computergerät wie z.B. ein Mikrocontroller konzipiert werden, der eine Speichereinheit zur Speicherung von Software für den Betrieb dieses programmgesteuerten Rechengeräts enthält oder mit ihr verbunden ist.
Der RF-Empfänger des Fahrzeugs kann für den Empfang von RF-Signalen aus einer Vielzahl elektronischer Reifeneinheiten verwendet werden, die an verschiedenen Reifen desselben Fahrzeugs angeordnet sind.
In einer Ausführungsform wird mindestens die Stufe e) durch ein elektronisches Steuergerät des Fahrzeugs realisiert, wobei vorzugsweise alle vorhergehenden Schritte a) bis d) mithilfe einer elektronischen Reifeneinheit des jeweiligen Reifens realisiert werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Methode auch einen Schritt, um dem Fahrer des Fahrzeugs Informationen zu übergeben und/oder Informationen an mindestens ein elektronisches System des Fahrzeugs zu senden.
Eine solche Information kann das Ergebnis der Stufe e) sein, z. B. eine Messung der Rauheit im Straßenverkehr und/oder eine Messung des Aquaplaning-Risikos und/oder eine aus diesem Ergebnis abgeleitete Information (z. B. eine Aguaplaning-Warnung).
In einer Ausführungsform erfolgt das Ausgeben der Informationen (z. B. eine Warnmeldung), wenn die ermittelte Angabe des Verhaltens des Reifens ein vorab festgelegtes Informationskriterium erfüllt (z. B. Warnkriterium).
In einer Ausführungsform wird zur Überwachung des momentanen Verhaltens des Reifens in Bezug auf die Rauheit der Straße in Schritt d) zumindest der erste Parameter bestimmt und in Schritt e) eine Angabe über die Rauheit der Straße auf der Grundlage mindestens des ersten Parameters bestimmt.
Als einer Ausführungsform wird die Angabe der Rauheit der Straße als Maß der Rauigkeit der Straße angegeben, wobei dieser Wert z. B. durch den ersten Parameter selbst dargestellt (bzw. gemessen) werden kann. In einer alternativen Verkörperung, in Schritt e) wird ein solcher Grad der Rauigkeit der Straße auf der Grundlage des ersten Parameters und mindestens der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch die Verwendung der elektronischen Reifeneinheit des jeweiligen Reifens bestimmt werden, die auch für mindestens die Stufe a) verwendet wird.
In einer Ausführungsform wird zur Überwachung des momentanen Verhaltens des Reifens in Aquaplaning-Zustand in Schritt d) zumindest der zweite Parameter bestimmt und in Schritt e) eine Angabe über den Aquaplaning-Zustand anhand mindestens des zweiten Parameters bestimmt.
Insbesondere kann vorgesehen werden, dass in Schritt d der erste Parameter und der zweite Parameter bestimmt werden und dass in Schritt e die Angabe des Aquaplaning-Zustands (und/oder einer anderen Angabe) auf der Grundlage des ersten Parameters und des zweiten Parameters bestimmt wird.
In einer Ausführungsform, in Schritt e) wird die Angabe über den Aquaplaning-Zustand als eine Stufe des Aquaplaning-Risikos angegeben, wobei dieser Wert z. B. durch den zweiten Parameter selbst dargestellt (bzw. gemessen) werden kann.
In einer Ausführungsform, in Schritt e) wird ein solches Aquaplaning-Risiko auf der Grundlage des zweiten Parameters und mindestens eines der ersten Parameter und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt.
Beispiel: In Schritt e) kann die Höhe des Aquaplaning-Risikos durch eine (mathematische) Kombination der ersten und zweiten Parameter dargestellt werden, z. B. durch den zweiten Parameter geteilt durch den ersten Parameter oder z. B. je nach dem zweiten Parameter, wenn der erste Parameter in einem vorher festgelegten Bereich liegt, z. B. unter einem vorher festgelegten Schwellenwert.
In einer solchen Ausführungsform kann die Fahrzeuggeschwindigkeit zur Bestimmung des genannten Bereichs und/oder zur Bestimmung des genannten Schwellenwerts verwendet werden.
Wird das momentane Verhalten des Reifens je nach Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, so wird die Fahrzeuggeschwindigkeit mithilfe der elektronischen Reifeneinheit bestimmt, die mindestens die Stufe a) durchführt. Zu diesem Zweck kann die elektronische Reifeneinheit das Beschleunigungssignal erfassen, auf dessen Grundlage die Rotationsgeschwindigkeit des Reifens bestimmt wird (die Drehgeschwindigkeit des Reifens kann als Maßstab für die Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden).
Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrzeuggeschwindigkeit durch geeignete Sensormittel am Fahrzeug bestimmt werden (z. B. Radgeschwindigkeitssensoren und/oder GPS-Geräte usw.). Diese Sensormittel können einem elektronischen Steuergerät des Fahrzeugs, das auch mindestens Stufe e durchführt, mindestens ein für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentatives Sensorsignal liefern.
In einer Ausführungsform umfasst Schritt e) ferner die Klassifizierung der ermittelten Angabe des momentanen Verhaltens des Reifens, z. B. eine Klassifizierung in Bezug auf eine Menge (z. B. in der Folge einer Einstufung als niedrig, mittel, hoch) und/oder eine Klassifizierung in Bezug auf eine Qualität (z. B. in der Folge einer Einstufung als gut, mittel, schlecht/gefährlich) usw.
In einer Ausführungsform, wenn der erste Parameter und der zweite Parameter relativ niedrig sind (z. B. beide liegen unter den jeweils festgelegten Schwellenwerten), kann Schritt e eine Angabe bestimmen, die einer normalen Straße entspricht (sauber, trocken und gerade Straße).
Ist der erste Parameter jedoch relativ hoch (z. B. liegt er über einem bzw. einem vorher festgelegten Schwellenwert), kann Schritt e eine Angabe bestimmen, die einer groben Fahrbahn entspricht, z. B. eine Geländebedingung. In diesem Fall können höhere Werte des ersten Parameters so interpretiert werden, als gehörten sie zu raueren Straßen oder einer höheren Rauheit der Straße. Alternativ oder zusätzlich kann der ermittelte Wert des zweiten Parameters für eine noch genauere Charakterisierung der Indikation verwendet werden.
Ist der erste Parameter relativ niedrig (z. B. liegt er unter einem bzw. einem vorher festgelegten Schwellenwert) und der zweite Parameter relativ hoch (z. B. liegt er über einem bzw. einem vorher festgelegten Schwellenwert), kann dies als eine Angabe verstanden werden, die einem Aquaplaning-Risiko entspricht.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Indikator bzgl. das Aquaplaning-Risiko oder ein Aquaplaning-Risiko (wie auch jede andere Indikation) auch auf der Grundlage einer angemessen vorgegebenen (mathematischen) Kombination des ersten Parameters und des zweiten Parameters bestimmt werden, z. B. identisch oder zumindest abhängig vom Wert des ersten Parameters, der durch den Wert des zweiten Parameters normalisiert wird (z. B. geteilt).
In einer Ausführungsform, vorausgesetzt, dass in Schritt d) der erste Parameter und der zweite Parameter bestimmt werden und in Schritt e) eine Angabe über eine Aquaplaning-Bedingung auf der Grundlage des ersten Parameters und des zweiten Parameters bestimmt wird, kann ein Warnkriterium für den Ausgang einer Warnung angegeben werden, das erfüllt ist, wenn ein Wert des zweiten Parameters, der durch den ersten Parameter normalisiert wird, einen vorher festgelegten Schwellenwert überschreitet. Dieser Grenzwert kann fest festgelegt oder vorgegeben sein, z. B. abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einem anderen Betriebsparameter des Reifens (z. B. Reifendruck, Reifentemperatur usw.) oder des Fahrzeugs (z. B. Außentemperatur, Längsbeschleunigung des Fahrzeugs usw.).
Die Angabe(en) des momentanen Verhaltens des Reifens kann durch Verwendung eines programmgesteuerten Rechengeräts (wie bereits erwähnt) berechnet werden. In diesem Zusammenhang können die Anzeigen z. B. aus einer Nachschau-Tabelle abgerufen werden, die von einer Software mit solchen Rechengeräten implementiert wird, die auf den Ergebnissen der zuvor durchgeführten Bestimmung (und/oder Klassifizierung) des ersten Parameters und/oder des zweiten Parameters beruht und gegebenenfalls weiter auf einem oder mehreren weiteren Parametern wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Reifendruck, Reifentemperatur usw. beruht.
Die Erfindung kann insbesondere zur Bereitstellung von Aquaplaning-Warnhinweisen genutzt werden. Es ist vorteilhaft, eine Gefahr des Aquaplanings zu erkennen, bevor es tatsächlich stattfindet (und der Griff des Reifens geht verloren). In dieser Situation gibt es im Allgemeinen einen relativ großen Unterschied (Asymmetrie) zwischen einer führenden Seite und einer trailing Seite des Reifens. An der Vorderseite bildet sich zwischen Reifen und Boden (z. B. Straßenoberfläche) eine Wasserfolie oder ein Wasserkeil, während an der Rückseite weniger Wasser zwischen Reifen und Boden vorhanden ist. In dieser Situation wird der zweite Parameter in Schritt e) relativ hoch sein. Wenn dagegen bereits Aquaplaning stattfindet, wird Wasser gleichmäßiger im Bereich des Fußabdrucks verteilt. In dieser Situation wird der zweite Parameter, der in Schritt e) bestimmt wird, im Vergleich zu der Situation kurz vor Beginn des Aquaplanings etwas verringert.
Im Rahmen der Erfindung kann eine Information wie z.B. eine Warnmeldung an einen Fahrzeugführer ausgegeben werden, z.B. als optisches Signal und/oder als akustisches Signal.
Alternativ oder zusätzlich können Informationen an mindestens ein elektronisches System des Fahrzeugs ausgegeben werden, z. B. an ein Antiblockiersystem (ABS) oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP).
Alternativ oder zusätzlich zur Abgabe einer Warnung kann eine Information, die das in Schritt e bestimmte momentane Verhalten darstellt und/oder charakterisiert, an mindestens ein elektronisches System des Fahrzeugs übermittelt werden, das dann beispielsweise die erhaltenen Informationen (z. B. Daten) bewerten kann, z. B. zur Erzeugung einer Warnung.
Außerdem kann die Erfindung bevorzugt verwendet werden, z. B. um eine Angabe über den Zustand des Bodens, auf dem der Reifen rollt oder das Fahrzeug fährt, auszugeben (Straßenzustand).
So kann die Erfindung zum Beispiel zur Erkennung eines Geländezustands oder zum Nachweis verschiedener Straßentypen (z. B. trockene Straße, nasse Straße, schmutzige Straße, weicher Boden, Kopfsteinpflaster usw.) verwendet werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Überwachung eines momentanen Verhaltens eines Reifens eines Fahrzeugs in rollendem Zustand des Reifens vorhanden, wobei die Einrichtung Folgendes umfasst:

- ein im Reifen angebrachter Beschleunigungssensor zur Beschaffung eines Beschleunigungssignals, das für eine Beschleunigung eines bestimmten Punktes des Reifens repräsentativ ist;
- Bandpass-Filterung zur Bandpass-Filterung des Beschleunigungssignals zur Bereitstellung eines Bandpass-gefilterten Beschleunigungssignals,
- erste Bestimmung der Mittel zur Aufteilung des Bandpass-gefilterten Beschleunigungssignals für eine Umdrehung des Reifens in M-Signalintervalle, wobei M eine Ganzzahl zwischen 4 und 20 ist, und zur Bestimmung jedes der M-Signalintervalle eines Volatilitätsmaßes, das für eine Volatilität des Bandpassgefilterten Beschleunigungssignals innerhalb des jeweiligen Signalintervalls repräsentativ ist;
- zweite Bestimmung zur Bestimmung eines ersten Parameters, der für den Mittelwert der für die M-Signalintervalle einer Reifenumdrehung bestimmten Volatilitätsmaße repräsentativ ist, und/oder zur Bestimmung eines zweiten Parameters, der für die maximale Differenz zwischen den für die M-Signalintervalle der einen Umdrehung des Reifens bestimmten Volatilitätsmaßnahmen repräsentativ ist;
- drittes Mittel zur Bestimmung einer Angabe des momentanen Verhaltens des Reifens auf der Grundlage des ersten Parameters und/oder des zweiten Parameters.

Die hier für die Methode beschriebenen Verkörperungen und spezifischen Details nach dem ersten Aspekt der Erfindung können in entsprechender Weise einzeln oder in jeder Kombination als Verkörperungen oder spezifische Details des Geräts entsprechend dem weiteren Aspekt der Erfindung bereitgestellt werden.
In einer Ausführungsform wird der Beschleunigungssensor zur Messung der Radialbeschleunigung an der Stelle bereitgestellt, an der er im Reifen angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen werden, dass der Beschleunigungssensor z.B. die tangentiale Beschleunigung misst.
In einer Ausführungsform sind die Filtermittel für Bandpass als Analogfilter konzipiert. In einer weiteren Verkörperung sind die Filter-Mittel für Bandpass als digitaler Filter konzipiert. Der digitale Filter kann über eine integrierte Schaltungsanordnung, z.B. ein FPGA (Field Programmable Gate Array) oder ein ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) implementiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der digitale Filter durch ein programmgesteuertes Computergerät wie z.B. einen Mikrocontroller implementiert werden, der eine Speichereinheit zur Speicherung von Software für den Betrieb des Computergeräts enthält oder an diese angeschlossen ist.
Jedes der ersten, zweiten und dritten Messmittel kann als entsprechendes Computergerät konzipiert werden, insbesondere ein programmgesteuertes Computergerät wie z. B. ein Mikrocontroller-Gerät, das für die jeweilige Bestimmung von Schritt c), Schritt d) bzw. Schritt e) vorgesehen ist.
Die ersten und zweiten Prüfmittel werden in einer Ausführungsform durch ein programmgesteuertes Rechengerät umgesetzt, das in einer elektronischen Reifeneinheit, die auch den Beschleunigungssensor umfasst, angeordnet ist, während die dritten Prüfmittel durch ein programmgesteuertes Rechengerät im Fahrzeug realisiert werden, z. B. durch ein elektronisches Steuergerät (ECU) des Fahrzeugs (z. B. Steuerung auch anderer Funktionen des Fahrzeugs).
Die elektronische Reifeneinheit besteht vorzugsweise aus einem HF-(Funk-)Sender zum Senden von RF-Signalen einschließlich Informationen über das momentane Verhalten des Reifens (oder Informationen, die diese Bestimmung ermöglichen) an einen im Fahrzeug installierten RF-Empfänger.
Der RF-Empfänger des Fahrzeugs kann für den Empfang von RF-Signalen aus einer Vielzahl elektronischer Reifeneinheiten ausgelegt sein, die an verschiedenen Reifen desselben Fahrzeugs angeordnet sind.
Der RF-Empfänger kann mit einem elektronischen Steuergerät (ECU) des Fahrzeugs (z. B. über ein digitales Datenbussystem verbunden) gekoppelt werden, sodass das elektronische Steuergerät z. B. die Stufe e (oder z. B. die Schritte d) und e) umsetzen kann und/oder z. B. die bereits erwähnten Warninformationen (z. B. Aquaplaning-Warnung) für einen Fahrzeugführer (und/oder für bestimmte elektronische Systeme erzeugen kann des Fahrzeugs).
Erhält oder bestimmt das elektronische Steuergerät die Anzeige(en) des Verhaltens einer Reifenvielfalt, so kann das Ausgeben einer Information (z. B. Warnung) vom Ergebnis einer Bewertung der insgesamt erhaltenen Informationen (z. B. unter Berücksichtigung eines Ergebnisses der Stufe e) für mehr als einen Reifen, insbesondere für alle Reifen, des Fahrzeugs abhängen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm-Produkt bereitgestellt, das Softwarecode zur Durchführung der dort beschriebenen Überwachungsmethode enthält.
Dieser Software-Code kann zur Steuerung des Betriebs des oben genannten Rechengeräts der elektronischen Reifeneinheit und/oder des Computergeräts (z. B. elektronischer Steuerungseinheit) des Fahrzeugs verwendet werden.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun detaillierter beschrieben als Verkörperungen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen

ist ein Flussdiagramm einer Überwachungsmethode entsprechend einer Verkörperung der Erfindung,
zeigt einen rollenden Reifen, der mit einer elektronischen Reifeneinheit ausgerüstet ist, die zur Umsetzung der Methode verwendet wird.
zeigt ein Beispiel für ein Signal, das mithilfe eines Beschleunigungssensors der elektronischen Reifeneinheit in erfasst wird, und eine Abbildung eines Frequenzspektrums dieses Signals,
zeigt ein weiteres Beispiel für ein Signal, das mithilfe des Beschleunigungssensors in erfasst wird, und eine Abbildung des entsprechenden Frequenzspektrums;
zeigt ein Blockdiagramm der elektronischen Reifeneinheit entsprechend der Verkörperung und
zeigt ein Fahrzeug, das aus einer Vielzahl von Reifen besteht, die jeweils mit einer elektronischen Reifeneinheit ausgerüstet sind, je nach Verkörperung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
zeigt die Schritte S1 bis S6 eines Verfahrens zur Überwachung des momentanen Verhaltens eines Reifens eines Fahrzeugs:

Schritt S1: Beschaffung eines Beschleunigungssignals, das für eine Radialbeschleunigung eines bestimmten Punktes am Reifen repräsentativ ist, durch Verwendung eines elektronischen Beschleunigungssensors einer im Reifen angeordneten elektronischen Reifeneinheit.
Schritt S2: Bandpass-Filterung des Beschleunigungssignals zur Bereitstellung von mindestens einem Bandpass-gefilterten Beschleunigungssignal durch Verwendung von mindestens einem digitalen Filter, der von einem in der elektronischen Reifeneinheit angeordneten digitalen Rechengerät implementiert wird.
Schritt S3: Aufteilung des Bandpass-gefilterten Beschleunigungssignals für eine Umdrehung des Reifens in eine Vielzahl (z. B. zehn) gleich langer Signalintervalle und Bestimmung eines Volatilitätsmaßes für die Volatilität des Bandpassgefilterten Beschleunigungssignals innerhalb des jeweiligen Signalintervalls durch Verwendung des digitalen Rechengeräts in der elektronischen Reifeneinheit. In diesem Beispiel wird das Ergebnis von der elektronischen Reifeneinheit an ein elektronisches Steuergerät (ECU) des Fahrzeugs (mittels RF-Kommunikation) übermittelt.
Schritt S4: Bestimmung eines ersten Parameters, der für den Mittelwert der für die Signalintervalle einer Reifenumdrehung ermittelten Flüchtigkeitswerte repräsentativ ist, und/oder Bestimmung eines zweiten Parameters, der für die maximale Differenz zwischen den für die Signalintervalle der einen Umdrehung des Reifens bestimmten Flüchtigkeitsmaßnahmen repräsentativ ist, unter Verwendung des elektronischen Steuergeräts (ECU) des Fahrzeugs.
Schritt S5: Bestimmung von mindestens einer Angabe des momentanen Verhaltens des Reifens (z. B. Aquaplaning-Risiko) anhand des ersten Parameters und/oder des zweiten Parameters mithilfe des elektronischen Steuergeräts (ECU) des Fahrzeugs.

zeigt ein Rad W eines Fahrzeugs, z. B. eines von vier Rädern W1 bis W4 eines Fahrzeugs 1, siehe . Das Rad W besteht aus einer Felge und einem luftgefüllten Reifen 2, der auf die Felge montiert ist. Der Reifen 2 ist mit einer elektronischen Reifeneinheit 10 ausgestattet, die für die Umsetzung der oben beschriebenen Methode verwendet wird ( ).
In zeigt ein Pfeil 3 eine Rotation des Rades W und damit eine Rotation des Reifens 2 in rollendem Zustand während eines Antriebs des jeweiligen Fahrzeugs an.
In diesem Zustand des Reifens 2 verursacht eine Radlast, die auf den Reifen 2 wirkt, eine Verformung des Reifens 2 am unteren Teil des Reifens, die zur Bildung eines Fußabdrucks führt, d. h. einer Fläche, in der der Umfang des Reifens 2 abflacht und mit einer Fahrbahnoberfläche in Berührung kommt. illustriert die Länge L des Fußabdrucks.
Im Beispiel ist die elektronische Reifeneinheit 10 an einer Innenseite einer Lauffläche des Reifens 2 angeordnet.
Elektronische Reifeneinheiten als solche sind aus der früheren Technik der so genannten Reifendruckkontrollsysteme (TPMS) bekannt, die in modernen Kraftfahrzeugen zur Überwachung des Luftdrucks in den jeweiligen Reifen eingesetzt werden. Tatsächlich wird auch die gezeigte elektronische Reifeneinheit 10 als solche für die Realisierung eines TPMS im jeweiligen Fahrzeug verwendet.
zeigt ein Blockdiagramm der elektronischen Reifeneinheit 10 der entsprechend ihrer Verkörperung.
Die elektronische Reifeneinheit 10 besteht aus einem Drucksensor 12, der ein für den Luftdruck im Reifen 2 repräsentatives Drucksignal „p“ und einem Radialbeschleunigungssensor 14 liefert, der ein Beschleunigungssignal „a“ liefert, das die radiale Beschleunigung des Punktes des Reifens 2 darstellt, der durch den Ort bestimmt wird, an dem die elektronische Reifeneinheit 10 und damit der Beschleunigungssensor 14 im Reifen 2 angeordnet ist.
Beide Sensorsignale „p“ und „a“ werden in ein programmgesteuertes Rechengerät der elektronischen Reifeneinheit 10 eingespeist, das eine Verarbeitungseinheit 16 und eine Lagereinheit 18 zusammen mit der Verarbeitungseinheit 16 umfasst und eine Software zum Betrieb der Verarbeitungseinheit 16 speichert.
Darüber hinaus umfasst die elektronische Reifeneinheit 10 einen RF-Sender 20 zum Senden von RF-Signalen R einschließlich Informationen über den gemessenen Reifendruck an einen HF-Empfänger, der am Fahrzeug angeordnet ist. Von Zeit zu Zeit erstellt die Verarbeitungseinheit 16 ein Datentelegramm mit Betriebsparametern für den Betrieb des Reifens 2 (z. B. Reifendruck, dargestellt durch das Drucksignal „p“) und sendet das Datentelegramm des RF-Senders 20 in Form eines RF-Signals.
Die elektronische Reifeneinheit 10 kann auch weitere Sensorgeräte (z. B. Temperatursensor) umfassen, die in nicht dargestellt sind, um weitere Informationen (z. B. Temperatur) in die RF-Signale R einzubauen.
Darüber hinaus führt die elektronische Reifeneinheit 10 im Gegensatz zu bekannten elektronischen Reifeneinheiten die oben beschriebenen Schritte S1 bis S3 ( ) durch und fügt das Ergebnis der Stufe S3 in die an das Fahrzeug gesendeten RF-Signale R ein, sodass die verbleibenden Schritte S4 und S5 an der Fahrzeugseite durchgeführt werden können.
So ist die in dargestellte elektronische Reifeneinheit 10 ein Bauteil, das (auch) zur Überwachung des momentanen Verhaltens des Reifens 2 des jeweiligen Fahrzeugs verwendet wird, indem eine Überwachungsmethode durchgeführt wird, die die Schritte S1 bis S5 wie in beschrieben umfasst.
zeigt im unteren Teil ein Beispiel für ein Beschleunigungssignal „a“, das vom Beschleunigungssensor 14 (erfasst in Schritt S1) im Vergleich zu der Zeit t beim Fahren auf einer „nassen Straße“ geliefert wird.
Meistens nimmt das Signal „a“ einen Wert „av“ an, der einer Zentrifugalbeschleunigung von etwa 50 g (1 g = 9,81 m/s²) im vorliegenden Beispiel entspricht, die durch die Drehung 3 des Reifens 2 verursacht wird.
Wenn jedoch die elektronische Reifeneinheit 10 mit dem Beschleunigungssensor 14 den Fußabdruck passiert, zeigt das Signal „a“ eine charakteristische Abweichung vom Wert „av“.
Im Beispiel ist die Abweichung in einer Zeitspanne von etwa 0,02 s bis 0,05 s zu finden. In dieser Zeitspanne erhöht sich der Signalwert zunächst auf ein erstes Maximum, sinkt dann auf ein Minimum (wobei „a“ ungefähr Null ist), steigt dann wieder auf ein zweites Maximum und sinkt schließlich wieder auf den Wert „av“.
zeigt im oberen Teil eine Abbildung des Frequenzspektrums des Beschleunigungssignals „a“ versus Zeit t. In diesem Beispiel stellen dunkle Bereiche zu den entsprechenden Zeiten niedrige Intensitäten der entsprechenden Frequenzkomponenten dar, während helle Bereiche hohe Intensitäten aufweisen.
Im Folgenden werden die Schritte S1 bis S5 ( ) mit Bezug auf die Radanordnung von , das Beschleunigungssignal (Spektrum) von (und ) und die elektronische Reifeneinheit von nochmals erläutert.
In Schritt S1 erhält der Beschleunigungssensor 14 der elektronischen Reifeneinheit 10 kontinuierlich ein Signal, das für die radiale Beschleunigung des Punktes des Reifens 2 repräsentativ ist, an dem die elektronische Reifeneinheit 10 angeordnet ist (z. B. an der Innenseite der Lauffläche des Reifens 2 befestigt). Bei jeder Umdrehung des Reifens 2 wird ein Kurs des Signals „a“ in Abhängigkeit von der Zeit t erfasst, wie in dargestellt. In diesem Schritt wird das Beschleunigungssignal „a“ als (oder umgewandelt in) zeitdiskretes Datensignal mit einer Anzahl „N“-Datenpunkte pro Umdrehung (360°) des Reifens 2 erfasst. mindestens 1500 Hz
In Schritt S2 kann die Verarbeitungseinheit 16 der elektronischen Reifeneinheit 10 beispielsweise „Ausreißer“ (offensichtlich falsch erfasste Werte von „a“) aus dem Signal „a“ eliminieren (oder korrigieren) und/oder das Signal „a“ glätten.
Die Verarbeitungseinheit 16 filtert in jedem Fall den Bandpass des Beschleunigungssignals „a“ und liefert damit ein Bandpass-gefiltertes Beschleunigungssignal „A“. Die Filterung wird durch einen digitalen Filter realisiert, der mithilfe von Software implementiert wird, die in der Lagereinheit 18 gespeichert ist und den Betrieb der Verarbeitungseinheit 16 steuert.
In diesem Beispiel führt die Verarbeitungseinheit 16 sogar zwei Bandpass-Filterprozesse auf dem Signal „a“ durch, nämlich eine erste Bandpass-Filterung mit einer unteren Grenzfrequenz von 400 Hz und einer oberen Grenzfrequenz von 750 Hz und eine zweite Bandpass-Filterung mit einer niedrigeren Grenzfrequenz von 200 Hz und einer oberen Grenzfrequenz von 500 Hz.
In Schritt S3 teilt die Verarbeitungseinheit 16 für jedes der beiden Bandpass gefilterten Beschleunigungssignale „A“ dieses Signal für eine Radumdrehung des Reifens 2 in „M“ gleich lange Signalintervalle 11, 12, 13, ... , IM auf.
In diesem Beispiel M = 10 wird das Signal „A“ in 10 Signalintervalle 11, 12, 13, ... IM, d. h. 11, 12, 13, ... 110 aufgeteilt.
Außerdem bestimmt die Verarbeitungseinheit 16 für jeden der Signalintervalle 11 bis 110 eine „Volatilitätsmaßnahme“ VM1, VM2, VM3, ... bzw. VM10, die für eine Volatilität des Signals innerhalb des jeweiligen Signalintervalls 11, 12, 13, ... bzw. 110 repräsentativ ist.
In diesem Beispiel wird jede der Volatilitätsmaße VMm mit m in [1 ... 10] wie folgt berechnet: $VMm = SUM + (ABS (A (n) - A (n - 1)) f \ddot{u} r n in [(m - 1) * N/10 \dots m * N/10]$
wobei „N“ die Anzahl der Datenpunkte pro Umdrehung (360°) des Reifens 2 (und die Trennflächen durch „10“ (und der Höchstwert „10“ für den Index m) der Wahl von M = 10 in diesem Beispiel entsprechen).
In diesem Beispiel wird das Ergebnis der Stufe S3, d. h. die Volatilitätsmessungen VM1 bis VM10 (für beide Bandpass gefilterte Beschleunigungssignale „A“) von der elektronischen Reifeneinheit 10 mithilfe der HF-Kommunikation, die vom RF-Sender 20 implementiert wird, an ein elektronisches Steuergerät (ECU) des Fahrzeugs übermittelt. In diesem Beispiel führt das elektronische Steuergerät des Fahrzeugs die übrigen Schritte S4 und S5 durch.
In Schritt S4 bestimmt das elektronische Steuergerät für jedes der beiden Bandpass gefilterten Beschleunigungssignale „A“ einen „ersten Parameter“ P1, der für einen Mittelwert der für die Signalintervalle 11 bis 110 bestimmten Volatilitätsmaße VM1 bis VM10 repräsentativ ist, und bestimmt einen zweiten Parameter P2, der für die für die Signalintervalle bestimmten maximalen Unterschied zwischen den Volatilitätsmaßen VM1 und VM110 repräsentativ ist 11 bis 110 der einen Revolution des Reifens, in diesem Beispiel wie folgt: $P1 = (VM1 + VM2 + VM3 + \dots + VM8 + VM9 + VM10) / 10$
$P2 = MAX (ABS (VMk-VMI)) f \ddot{u} r k in [1 \dots 10], I in [1 \dots 10]$
In Schritt S5 bestimmt das Steuergerät zwei Anzeigen des momentanen Verhaltens des Reifens, nämlich hinsichtlich des Aquaplaning-Risikos und hinsichtlich der Rauigkeit der Fahrbahn auf der Grundlage der ersten Parameter P1 und der zweiten Parameter P2 (der beiden Bandpass-gefilterten Beschleunigungssignale „A“).
In diesem Beispiel wird ein Aquaplaning-Risiko ermittelt, wenn für das erste bandpass-gefilterte Beschleunigungssignal „A“ (d. h. mit Informationen im Abstand von 400 bis 750 Hz) der erste Parameter P1 relativ niedrig ist (z. B. unter einem vorher festgelegten Schwellenwert liegt) und der zweite Parameter P2 relativ hoch ist (z. B. über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt).
Darüber hinaus wird in diesem Beispiel eine Rauigkeit der Straße bestimmt, wenn für das zweite Bandpass gefilterte Beschleunigungssignal „A“ (d. h. mit Informationen im Abstand von 200 bis 500 Hz) der erste Parameter P1 relativ hoch ist (z. B. über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt).
ist ein Beispiel für ein Signal „a“, das eine solche Bestimmung des Aquaplaning-Risikos in Schritt S5 verursacht.
Das Frequenzspektrum des Signals „a“ im Intervall [400 Hz ... 750 Hz] (vgl. gestrichelte Linien in ) zeigt eine erhöhte Intensität der Frequenzkomponenten (hier: etwa 600 Hz) zum Zeitpunkt t = 0,03 s, während für alle anderen Zeiten (von der gleichen Revolution (360°) des Reifens 2) kein solcher signifikanter Anstieg zu erkennen ist.
Dies führt offensichtlich in Schritt S4 zu einem niedrigen Wert von P1 und einem hohen Wert von P2 und somit in Schritt S5 zur Bestimmung eines Aquaplaning-Risikos.
zeigt im unteren Teil ein weiteres Beispiel des Beschleunigungssignals „a“ gegen Zeit t, nämlich für den Fall, dass das Fahrzeug auf einer rauen Straße fährt. Auch im Beispiel ist das Signal „a“ mehr oder weniger nahe an einem Wert „av“, der der Zentrifugalbeschleunigung entspricht (ca. 150 g in diesem Beispiel). Darüber hinaus zeigt das Signal „a“ in eine charakteristische Abweichung vom Wert „av“, wenn die elektronische Reifeneinheit 10 den Fußabdruck überquert. In diesem Beispiel ist die Abweichung in einer Zeitspanne von etwa 0,09 s bis 0,11 s zu finden.
ist ein Beispiel für ein Signal „a“, das eine Bestimmung der Rauheit der Straße in Schritt S5 verursacht.
Das Frequenzspektrum des Signals „a“ im relevanten Intervall [200 Hz ... 500 Hz] (vgl. gestrichelte Linien in ) zeigt eine bemerkenswert hohe Intensität der Frequenzkomponenten (hier: rund 400 Hz) für die ganze Zeit (von der Revolution des Reifens 2).
Dies führt anscheinend in Schritt S4 zu einem hohen Wert von P1 und einem niedrigen Wert von P2 und damit in Schritt S5 zur Bestimmung der Rauheit der Straße.
zeigt ein Beispiel für ein Fahrzeug 1 mit vier Rädern W1 bis W4, jedes aus einem Reifen mit einer elektronischen Reifeneinheit 10-1 bis 10-4.
Es wird davon ausgegangen, dass jede der elektronischen Reifeneinheiten 10-1 bis 10-4 als elektronische Reifeneinheit 10 konzipiert ist, die bereits unter Bezugnahme auf beschrieben wurde.
In werden die RF-Signale (vgl. Signal R in 2 und 5), die von den einzelnen Einheiten 10-1 bis 10-4 übermittelt werden, sind durch die Referenzzeichen R1 bis R4 gekennzeichnet.
Das Fahrzeug 1 verfügt über ein elektronisches Steuergerät (ECU) 30, bestehend aus einer programmgesteuerten Recheneinheit 34 und einer Lagereinheit 36 in Verbindung mit der Verarbeitungseinheit 34 und speichert einen Softwarecode, mit dem der Betrieb der Verarbeitungseinheit 34 gesteuert wird.
Das elektronische Steuergerät 30 ist mit einem RF-Empfänger 32 für den Empfang der RF-Signale R1 bis R4 von den Einheiten 10-1 bis 10-4 gekoppelt.
In dieser Verkörperung kann die Verarbeitungseinheit 34 bei der Bestimmung der Hinweise auf das momentane Verhalten der Reifen 2 an den Rädern W1 bis W4 in Bezug auf die im Straßenverkehr auch eine Gesamtbewertung der erhaltenen Volatilitätsmaßnahmen VM1 bis VM10 vornehmen (für das jeweilige Bandpass gefilterte Beschleunigungssignal „A“ und für die Reifen aller Räder W1 bis W4) und/oder erhält (oder bestimmt) zuerst und Parameter P1, P2.
Bei der Bestimmung von Angaben in Aquaplaning-Zustand kann die Verarbeitungseinheit 34 vorzugsweise auch eine Gesamtbewertung der erhaltenen Volatilitätsmaßnahmen VM1 bis VM10 und/oder der erhaltenen (oder ermittelten) ersten und zweiten Parameter P1, P2 (für das jeweilige Bandpassgefilterte Beschleunigungssignal „A“) durchführen. In diesem Fall ist es jedoch angebracht, diese Daten nur für die Reifen der Vorderräder, d. h. die Räder W1 und W2 im Beispiel, zu bewerten.
Anhand des Ergebnisses dieser Bewertung, die z. B. die Feststellung umfassen kann, ob bei mindestens zwei der am Fahrzeug installierten Reifen das ermittelte momentane Verhalten im Wesentlichen gleich ist oder nicht, kann z. B. entschieden werden, ob eine Warnung ausgegeben werden muss oder nicht.
Ein entsprechender Algorithmus der Verarbeitungseinheit 34 kann vorsehen, dass eine solche Ausgabe (z. B. eine Warnmeldung) nur dann erfolgt, wenn mehr als eine der (bei verschiedenen Reifen bestimmten) Verhaltensinformationen ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, z. B. wenn mindestens zwei der Einheiten 10-1 bis 10-4 oder mindestens zwei der Einheiten 10-1 bis 10-4 die an einer Achse des Fahrzeugs angeordnet sind Daten übermitteln, die ein bestimmtes Kriterium erfüllen.
Alternativ kann ein solcher Algorithmus beispielsweise vorsehen, dass eine solche Warnung ausgegeben wird, wenn mindestens eine der von den Einheiten 10-1 bis 10-4 übermittelten Daten zur Erfüllung eines vorher festgelegten Warnkriteriums führt.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Reifen
3: Drehung
W1 bis W4: Fahrzeugräder
L: Länge des Fußabdrucks
10-1 bis 10-4: elektronische Reifeneinheiten
R1 bis R4: RF-Signale
12: Drucksensor
14: Beschleunigungssensor
16: Verarbeitungseinheit
18: Lagereinheit
20: RF-Sender
30: elektronische Steuerungseinheit
32: RF-Empfänger
34: Verarbeitungseinheit
36: Lagereinheit
p: Drucksignal
t: ein Beschleunigungssignal
N: Anzahl der Datenpunkte pro Revolution
n: Index des Datenpunkts Ein Bandpass gefiltertes Beschleunigungssignal
M: Anzahl der Signalintervalle pro Umdrehung
m: Kennzahl des Signalintervalls
I1 bis I10: Signalintervalle
VM1 bis VM10: Volatilitätsmaße
P1: erster Parameter
P2: zweiter Parameter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4242726 A1 [0002]
EP 1487681 B1 [0003]

Claims

Verfahren zum Überwachen eines momentanen Verhaltens eines Reifens (2) eines Fahrzeugs (1) in einem Rollzustand des Reifens (2), umfassend a) Erfassen (S1) eines Beschleunigungssignals (a), das für eine Beschleunigung eines bestimmten Punktes des Reifens (2) repräsentativ ist; b) Bandpassfilterung (S2) des Beschleunigungssignals (a) zum Bereitstellen eines bandpassgefilterten Beschleunigungssignals (A) ; c) Aufteilen (S3) des bandpaßgefilterten Beschleunigungssignals (A) für eine Umdrehung des Reifens (2) in M Signalintervalle und Bestimmen eines Volatilitätsmaßes für jedes der M Signalintervalle, das für eine Volatilität des bandpaßgefilterten Beschleunigungssignals (A) innerhalb des jeweiligen Signalintervalls repräsentativ ist; d) Bestimmen (S4) eines ersten Parameters (P1), der für einen Mittelwert der Volatilitätsmaße repräsentativ ist, die für die M Signalintervalle bestimmt wurden, die zu einer Umdrehung des Reifens (2) gehören, und/oder Bestimmen eines zweiten Parameters (P2), der für eine maximale Differenz zwischen den Volatilitätsmaßen repräsentativ ist, die für die M Signalintervalle der einen Umdrehung des Reifens (2) bestimmt wurden; und e) Bestimmen (S5) einer Anzeige des momentanen Verhaltens des Reifens (2) basierend auf dem ersten Parameter (P1) und/oder dem zweiten Parameter (P2).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte a) bis c) oder die Schritte a) bis d) mittels einer Reifenelektronik (10) realisiert werden, die am Reifen (2) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte d) und e) oder der Schritt e) mittels einer elektronischen Steuereinheit (30) des Fahrzeugs (1) realisiert wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt b) eine untere Grenzfrequenz der Bandpassfilterung mindestens 100 Hz, insbesondere mindestens 200 Hz, und eine obere Grenzfrequenz der Bandpassfilterung höchstens 1000 Hz, insbesondere höchstens 800 Hz, beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Schritt c) das bandpassgefilterte Beschleunigungssignal (A) für eine Umdrehung des Reifens (2) in M gleich lange Signalintervalle aufgeteilt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Schritt c) die Volatilität als Summe der Absolutwerte der Differenzen zwischen den Werten des bandpassgefilterten Beschleunigungssignals (A) zu äquidistant aufeinanderfolgenden Zeitpunkten innerhalb des jeweiligen Signalintervalls definiert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Schritt zur Ausgabe einer Information an einen Fahrer des Fahrzeugs (1) und/oder zur Ausgabe einer Information an mindestens ein elektronisches System des Fahrzeugs (1), wenn die ermittelte Anzeige des Verhaltens des Reifens (2) ein vorgegebenes Informationskriterium erfüllt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Überwachen des momentanen Verhaltens des Reifens (2) in Bezug auf eine Fahrbahnrauhigkeit im Schritt d) zumindest der erste Parameter (P1) ermittelt wird und im Schritt e) basierend auf zumindest dem ersten Parameter (P1) eine Angabe über die Fahrbahnrauhigkeit ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Überwachung des momentanen Verhaltens des Reifens (2) in Bezug auf einen Aquaplaning-Zustand in dem Schritt d) mindestens der zweite Parameter (P2) bestimmt wird und in dem Schritt e) eine Anzeige bezüglich des Aquaplaning-Zustands basierend auf mindestens dem zweiten Parameter (P2) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei in dem Schritt d) der erste Parameter (P1) und der zweite Parameter (P2) bestimmt werden und in dem Schritt e) die Anzeige bezüglich des Aquaplaning-Zustands basierend auf dem ersten Parameter (P1) und dem zweiten Parameter (P2) bestimmt wird.
Vorrichtung (10) zum Überwachen eines momentanen Verhaltens eines Reifens (2) eines Fahrzeugs (1) in einem Rollzustand des Reifens (2), umfassend: - einen Beschleunigungssensor (14), der in dem Reifen (2) angeordnet ist, um ein Beschleunigungssignal (a) zu erfassen, das für eine Beschleunigung eines bestimmten Punktes des Reifens (2) repräsentativ ist, - Bandpassfiltermittel (16, 18) zur Bandpassfilterung des Beschleunigungssignals (a), um ein bandpassgefiltertes Beschleunigungssignal (A) bereitzustellen, - eine erste Bestimmungseinrichtung (16, 18) zum Aufteilen des bandpassgefilterten Beschleunigungssignals (A) für eine Umdrehung des Reifens (2) in M Signalintervalle und zum Bestimmen eines Volatilitätsmaßes für jedes der M Signalintervalle, das für eine Volatilität des bandpassgefilterten Beschleunigungssignals (A) innerhalb des jeweiligen Signalintervalls repräsentativ ist, - eine zweite Bestimmungseinrichtung (16, 18) zum Bestimmen eines ersten Parameters (P1), der für einen Mittelwert der Volatilitätsmaße repräsentativ ist, die für die M Signalintervalle bestimmt wurden, die zu einer Umdrehung des Reifens (2) gehören, und/oder zum Bestimmen eines zweiten Parameters (P2), der für eine maximale Differenz zwischen den Volatilitätsmaßen repräsentativ ist, die für die M Signalintervalle der einen Umdrehung des Reifens (2) bestimmt wurden, - eine dritte Bestimmungseinrichtung (16, 18; 34, 36) zum Bestimmen einer Anzeige des momentanen Verhaltens des Reifens (2) basierend auf dem ersten Parameter (P1) und/oder dem zweiten Parameter (P2).
Computerprogrammprodukt mit einem Softwarecode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Softwarecode auf einem Computer ausgeführt wird.