WO2018202719A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von radlasten an rädern eines fahrzeuges - Google Patents

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WO2018202719A1
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vehicle
wheels
acceleration
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PCT/EP2018/061214
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Matthias Kretschmann
Parthiv Dharamshi
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to the determination of wheel loads on tires equipped wheels of a vehicle, in particular a method and an apparatus for determining dynamic wheel loads on the wheels of a vehicle.
  • a first reason is, for example, that a reliable detection of said deformation measured value by means of an electronic wheel unit according to the known Procedure often requires a measuring time in which the wheel in question has performed at least one or even several revolutions. Therefore, z. B. immediately after one
  • Readings and / or data derived therefrom from the electro ⁇ American wheel unit wirelessly communicated to a central control device of the vehicle so a frequent transmission of the measured values or data in many countries preclude overall statutory restrictions on harmful emissions, in addition to the increased power consumption in case of more frequent transmission of radio signals.
  • an electronic wheel unit typically sends a radio signal to the controller of the vehicle only about every 10 seconds.
  • the measuring process in particular for the deformation measured value, for. B. a length of a ReifenaufStands construction, for example due to Fahr ⁇ bahnunben lake can be noisy so that measured values are subjected to ⁇ next filtering or the like and thus a sufficiently reliable deformation measurement is often available only after more than a minute.
  • Such time periods are much too large to be able to reference to this detection, the wheel loads dynamic ride effects, such as curves ⁇ rides, evasive maneuvers, acceleration, braking, mapped.
  • static wheel load designates here and below the unaccelerated vehicle, in particular z. B. when the vehicle is stationary, in the plane acting on the wheel in question wheel load.
  • the static wheel loads are to a certain extent a property of the vehicle itself or arise directly from the mass distribution of the vehicle in connection with the arrangement points of the wheels. In standstill of the vehicle there is no difference between the static wheel load and the dynamic wheel loads, whereas (negative acceleration), and cornering, the dynamic wheel loads vary during the ride of the vehicle on the basis of dynamic effects, especially when loading ⁇ accelerations, delays.
  • a first aspect of the invention relates to a method of determining wheel loads on respective tire-equipped wheels of a vehicle, comprising the steps of: a) detecting deformation measurements representative of deformation of the respective tire, a2) sensing for an internal pressure of the respective tire representative pressure measurements, a3) detecting at least one of an acceleration of the
  • an initial or first phase e.g. B. are measured immediately after a start of the vehicle, deformation measurements and pressure readings together with at least one acceleration measurement (steps al, a2, a3) to calculate dynamic wheel loads (step b) and taking into account the at least one acceleration measurement and static wheel loads to calculate ( Step c), which are therefore also advantageous as the dynamic wheel loads relatively quickly available.
  • the method advantageously makes it possible to determine the dynamic wheel loads with high temporal resolution in a later or second phase (steps el, e2, e3, f), since the latter determination is significantly more limited to high Time resolution available based on acceleration measurements.
  • a length of a tire supporting surface of the tire concerned may be detected.
  • other variables that can be detected on the tire also come into consideration, provided that they represent a quantitative measure of the tire deformation, such. For example, a measured in the region of the ReifenaufStands Solution radial distance between a rim on which the tire is mounted, and an inner side of the tire tread, or z.
  • step a2 can be used as a pressure reading in the simplest case, the value of z. B. by means of a pressure sensor arranged inside the tire can be used. It should however, it may not be excluded that a different quantitative measure of the internal pressure is used as the pressure reading.
  • the steps al and a2 are arranged in a preferred embodiment by means of a arranged on the respective wheel and z.
  • Sen ⁇ sor for detecting the deformation measurement value (step al)
  • z for example, an acceleration sensor of the electronic wheel unit can be used, whose time-dependent sensor signal as the wheel rotates at each pass through the tire contact patch shows certain signal characteristics from which to determine the deformation measured value, including z.
  • step a3 in particular z. B. be provided for a longitudinal acceleration of the vehicle representative longitudinal acceleration measured value.
  • step a3 also z. B. a representative of a lateral acceleration of the vehicle lateral acceleration measured value can be detected.
  • Both the longitudinal acceleration measurement value and the lateral acceleration measured value, or alternatively, another pair of non-parallel horizontal accelerations of the vehicle is preferably detected so that at least the vectorial horizontal acceleration of the vehicle be ⁇ is riding provided with the detection in the step a3.
  • the one or more acceleration measurement values can expediently be provided by a sensor device arranged on the vehicle. However, it should not be ruled out that the at least one acceleration measurement value is provided by the already mentioned electronic wheel unit on the respective wheel. So z. B. a representative of the lateral acceleration of the vehicle measured value can be detected by means of a arranged in the electronic wheel unit lateral acceleration sensor. A representative of the longitudinal acceleration of the vehicle measured value can, for. B. using an arranged in the electronic wheel unit acceleration sensor, z. B. a radial acceleration sensor detected. Although such measures not directly the longitudinal acceleration of the vehicle, but z. B. a Radialbe ⁇ acceleration or z.
  • the longitudinal acceleration can be determined, since a longitudinal acceleration, assuming slip-free rolling of the wheel, also causes a corresponding temporal change of the wheel Rotation speed of the wheel means, in turn, by means of an evaluation of the measured acceleration on the wheel, z. B. the radial acceleration, is available.
  • a respective measured value tuple having at least one deformation measurement value, one pressure measurement value and at least one acceleration measurement value is detected for a respective tire and a respective acquisition time Detection of said three elements of the tuple z. B. can be done simultaneously. Alternatively, when the three measured values are acquired, they are not exact same times can z. B. be obtained by a corresponding interpolation said tuple.
  • step b the dynamic wheel load of a particular wheel can be calculated as soon as a deformation measured value and an associated pressure measurement have been detected for the tire of this wheel (steps al, a2).
  • step b the result of step a3 is not needed. The latter is needed in step c.
  • the first model required in step b may be e.g. B. for the tire or tire type previously determined in an empirical manner, for example by an example of the tire type was measured on a test bed under controlled variation of wheel load and internal pressure in terms of its deformation, whereby a corresponding deformation measured value is obtained.
  • the first model is determined and / or modified based on stored tire type data.
  • tire type data may e.g. B. stored in said electronic wheel unit.
  • a storage can z. B. done by workshop personnel after a tire or wheel mounting on the vehicle.
  • the first model such can. B. be provided as follows:
  • this width B of the tire support surface is not detected as a further deformation measurement value, this width B may in this model be z. B. approximated as a constant or a tire type dependent model parameters are adopted and / or depending on the value of the length L. To refine the above formulated first model could therein z. B. still be considered the influence of a tire inherent stiffness.
  • step b is performed by an electronic control device arranged on the vehicle, to which the measured values required for this purpose are supplied by suitable detection or sensor devices.
  • the measured values recorded in this case can be determined, for example, by B. by radio to such an electronic control device of the vehicle, eg. As a central control erêt transmitted.
  • step b is performed by an electronic wheel unit arranged on the relevant wheel, which in this case also expediently carries out the steps a1, a2.
  • a result of the process performed by an electronic terminal unit Ra ⁇ step is preferably transmitted b (dynamic wheel load of the wheel in question) by radio to an electronic control device of the vehicle, alternatively or ⁇ addition to those underlying the calculation of measured values.
  • step c a second model is used to calculate the static wheel loads of the wheels from the respective dynamic wheel loads of the wheels (step b) and the at least one acceleration measurement value (step a3) detected for that point in time.
  • the second model and / or its at least one model parameter can, for. B. for the relevant vehicle or the type of vehicle in question have been previously determined empirically and stored in a step c performing electronic control device, for. B. in the form of model parameters or model parameters having.
  • the second model may also have been determined in advance based on mathematical-physical considerations, which also applies to the first model already mentioned above.
  • the second model z. B be formulated as follows:
  • LDFL f1 (L0FL, L0FR, L0RR, L0RL, ax, ay)
  • LDFR f2 (L0FL, L0FR, L0RR, L0RL, ax, ay)
  • LDRR f3 (L0FL, L0FR, L0RR, L0RL, ax, ay)
  • LDRL f4 (L0FL, L0FR, L0RR, L0RL, ax, ay) where denote:
  • the mathematical functions fl to f4 can be determined empirically for the relevant vehicle type and, in the above representation, in each case supply the dynamic wheel load of a specific wheel as a function of the static wheel loads of all wheels and the longitudinal and lateral accelerations of the vehicle.
  • this can also be represented equivalently as follows:
  • LOFL gl (LDFL, LDFR, LDRR, LDRL, ax, ay
  • LOFR g2 (LDFL, LDFR, LDRR, LDRL, ax, ay
  • LORR g3 (LDFL, LDFR, LDRR, LDRL, ax, ay
  • LORL g4 (LDFL, LDFR, LDRR, LDRL, ax, ay
  • gl to g4 denote mathematical functions which respectively represent the static wheel load of a certain wheel as a function of the dynamic wheel loads supply all wheels and the longitudinal and lateral accelerations of the vehicle.
  • Wheel load of a particular wheel also depends on dynamic wheel loads of one or more other wheels, it is appropriate that the step c is performed by an electronic control device of the vehicle, which are provided for this purpose, all data required for the calculation of the static wheel loads of the wheels.
  • each of the wheels of the step b is performed by a respective electronic wheel unit on the wheel in question and the result, so the calculated dynamic wheel load of this wheel is transmitted by radio to said control device of the vehicle.
  • the electronic wheel units arranged on the wheels each transmit the result of performing steps al, a2 and possibly a3 to the control device of the vehicle, which then uses steps b for all wheels based on this information and c performs.
  • LDFL f1 (L0FL, ax, ay)
  • LDFR f2 (L0FR, ax, ay)
  • LDRR f3 (L0RR, ax, ay)
  • LDRL f4 (L0RL, ax, ay)
  • the mathematical functions f1 to f4 respectively supply the dynamic wheel load of a specific wheel as a function of the static wheel load of the same wheel and the longitudinal and lateral accelerations of the vehicle.
  • the second model is further specified (here linearized) as follows:
  • LDFL LOFL + clFL x ax + c2FL x ay
  • LDFR LOFR + clFR x ax + c2FR x ay
  • LDRR LORR + clRR x ax + c2RR x ay
  • LDRL LORL + clRL x ax + c2RL x ay
  • this second model consists on the one hand in that the dynamic wheel load of a certain wheel is only calculated as a function of the static wheel load of the same wheel and the longitudinal and lateral accelerations of the vehicle or that the static wheel load of a certain wheel depends only on the dynamic wheel load of the same wheel and the longitudinal and lateral accelerations of the vehicle is calculated.
  • this simplification provides for a linear relationship between an acceleration (ax, ay) and the resulting change in wheel load (LDFR, LDFL, LDRR, LDRL).
  • model parameters clFL to c2RL can e.g. B. empirically determined in advance and for the
  • the model parameters clFL to c2RL can be positive as well as negative. Assuming a positive longitudinal acceleration (ax> 0) is defined as directed in the direction of travel of the vehicle and a positive lateral acceleration (ay> 0) is defined as directed to the left when viewed in the direction of travel. In this definition, the model parameters clFL to c2RL have the following signs: clFL ⁇ 0, clFR ⁇ 0, clRR> 0, clRL> 0, c2FL ⁇ 0, c2FR> 0, c2RR> 0, c2RL ⁇ 0.
  • the execution of the steps a1, a2, a3, b, c may be provided immediately after a start of the vehicle and thus immediately after a possible change in the static wheel loads for a certain time ("first phase"), said steps in the sense can be performed simultaneously, that based on a in accordance with steps al, a2, a3 carried out detection of a measured value tuple from deformation measurement, pressure measurement, be ⁇ admirungsmesswert (s) almost immediately, according to step b therefrom the dynamic wheel of the relevant Rades and further according to step c the static wheel load of this wheel can be calculated.
  • this first phase is immediately after a
  • step d the calculated according to step b dy ⁇ namic wheel loads of the wheels and in accordance with step c associated calculated static wheel loads of the wheels and or the acceleration values associated with sensed in step a3 of a statistical analysis to calculate the at least one model parameter of the second model supplied ,
  • This step d is therefore about finding the model parameter or parameters (depending on the formulation of the second model) such that the second model with the previously calculated static and dynamic wheel loads and the respective measured acceleration values.
  • step d it may be provided that first of all the plurality of static wheel loads previously calculated for each wheel is determined for each wheel, a single such static wheel load, e.g. As an average of the static wheel loads calculated for that wheel, and then calculating the at least one remaining model parameter.
  • a single such static wheel load e.g. As an average of the static wheel loads calculated for that wheel, and then calculating the at least one remaining model parameter.
  • a correction of z. B. each be provided as an average fixed static wheel loads, or it could be in the statistical analysis and the static wheel loads as be adapted parameters of the second model be ⁇ and thus be calculated completely new.
  • step d advantageous to the relevant state of the art.
  • this z. B a regression analysis based on least squares can be performed in order to adapt the relevant model parameters and possibly the per-wheel static wheel loads to the actual measurement data (fit the model parameters).
  • step d ie the calculation of the at least one model parameter, takes place only when a predetermined triggering criterion is fulfilled by the acquired measured values from steps al, a2, a3 and / or the calculated wheel loads from steps b and c ,
  • Step d be improved.
  • a possible triggering criterion has already been mentioned above, namely the existence of a predetermined minimum number of recorded measured values and wheel loads per wheel calculated thereon.
  • the triggering criterion in particular z. B. require that at least one predetermined acceleration threshold was exceeded with the acceleration measured values detected according to step a3.
  • it is in the inventive method z. B. in the mentioned first phase is not unfavorable to detect according to the steps al and a2 measured values at relatively high absolute values of vehicle acceleration, but even advantageous for the result of the statistical analysis according to step d.
  • Modellparameterbetician also be provided an embodiment in which the times of taking place in the steps al and a2 captures the deformation and pressure measurements are given as a function of a previously detected acceleration ⁇ reading.
  • This can advantageously targeted z. For example, fewer but statistically more valuable measurements can be detected in steps a1 and a2. For this purpose, z. For example, during the mentioned first phase of the method are continuously monitored for which acceleration states of the vehicle measurements are still needed and thus detection of corre sponding ⁇ vehicle acceleration thus a targeted measured value detection according to steps al and a2 are triggered.
  • a control device of the driving tool which continuously receives acceleration measured values, via a bidirectional communication link, specifically instruct electronic wheel units to acquire such measured values.
  • Step d effectively forms a transition between the mentioned first phase and a second phase requiring the result of step d, which is formed by steps e3 and f and advantageously allows the dynamic wheel loads of the wheels to be calculated with high temporal resolution.
  • step e3 the (re) detection of the at least one acceleration measurement value can be accomplished in exactly the same way as the detection provided according to step a3. In this respect, reference should be made to the relevant explanations for step a3.
  • step f the (re) calculation of the dynamic wheel loads may be provided in some way similar to the calculation performed in step c, e.g. B. by means of the same z. B. program-controlled control device are performed.
  • a first difference of step f from step c is that in step f the dynamic wheel loads are calculated from previously calculated static wheel loads and not vice versa.
  • the second model underlying both step c and step f is used to some extent in different directions.
  • a second difference is that in the step f, the model parameter (s) included in the second model are not the model parameters fixed at the beginning of the method, but the model parameter (s) calculated in the step d are used in the step f.
  • step f static wheel loads assumed constant in step f (calculated in step c or d) may be used.
  • steps e3 and f (“second phase"), for example, be carried out until again a stoppage of the vehicle, preferably a standstill over a predetermined minimum period, is determined to z. B. at a subsequent re-start the process according to the invention to start again with the first phase.
  • a particularly significant advantage of the calculation of the dynamic wheel loads in accordance with step f consists in that the, or the respective acceleration measurements are usually readily available with a relatively high time resolution, so that calculated according to step f, the dynamic wheel loads with equally high time ⁇ resolution (estimated) can be.
  • the steps el and e2 are merely optional, as already mentioned.
  • step e3 When these steps are performed in conjunction with step e3, this usually does not entail any additional expense, since suitable devices for such steps al and a2 are present anyway, but have z. B. the advantage that an embodiment or a special mode of operation of the method is made possible, in which during the illustrated second phase (steps el, e2, e3, f) additionally (in parallel) the same measurement data concerning tire deformation and internal pressure and vehicle acceleration be provided as in the mentioned first phase, so that z. B. in particular even during a certain journey of the vehicle (eg., From time to time), the steps b, c and d can be performed again. This can z. B.
  • step c an updated calculation of the static wheel loads of the wheels
  • step d make an updated calculation of the one or more model parameters (step d, possibly including a correction of the static wheel loads).
  • This can also be better taken into account situations in which change the static wheel loads while driving what z. B. is the case when vehicle occupants and / or loading are relocated within the vehicle while driving.
  • step f can also output the dynamic wheel loads based on the former, original calculation (in steps c and d), whereby the recalculation runs to a certain extent in the background.
  • a device comprising means for carrying out a method of the type described here is proposed.
  • a device can in particular z. B. have the following components:
  • z. B arranged on an inner side of a tire tread of the tire in question, comprising means for detecting the deformation ⁇ readings, the pressure readings, and optionally of at least one acceleration measurement value,
  • a control device comprising means for calculating the dynamic wheel loads, the static wheel loads and the at least one model parameter.
  • each electronic wheel unit can be equipped with a pressure measuring sensor arranged inside the tire.
  • the electronic wheel unit may be equipped with one or more acceleration sensors.
  • the control device has one or more acceleration sensors used for this purpose or can be connected or connected to such sensors.
  • the control device is z. B. a central electronic control device of the vehicle and preferably operates in a program-controlled manner.
  • Each of the electronic wheel units may also have a program-controlled control device, by means of which directly supplied by the sensors mentioned sensor signals are subjected to an evaluation or further processing.
  • each electronic wheel unit may have a radio transmitter in order to transmit measurement data and / or quantities derived from measurement data, e.g. B. the dynamic wheel load to be transmitted by radio to the STEU ⁇ er announced. Possibly. It is also possible to provide a bidirectional radio link between the electronic wheel units and the mentioned control device of the vehicle.
  • a computer program product is comprising program code pre ⁇ propose that performs on a data processing device (eg. As in a control device of the vehicle and / or control devices of the electronic wheel units) is carried out a method of the type described herein ,
  • 1 is a schematic flow diagram of a method for determining wheel loads on wheels of a vehicle
  • Fig. 2 is a schematic representation of a vehicle in the
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the vehicle of FIG.
  • FIG. 4 shows a block diagram of a device shown in FIG.
  • Fig. 1 shows a simplified flow of a method for loading ⁇ humor of dynamic wheel loads on each fitted with a tire wheels W1-W4 of a vehicle 1 shown in Figs. 2 and 3 according to an embodiment.
  • a step S1 measurement values of a tire lane length (ie a length of a tire contact patch) L of the respective tires and detection of measured values of the internal pressure p of the respective tires are determined by means of electronic wheel units 12-1 to 12 arranged on the wheels W1-W4 -4 and a detection of measured values for a longitudinal acceleration ax and a lateral acceleration ay of the vehicle 1 by means of an acceleration detection device 14 provided for this purpose on the vehicle 1.
  • These measured value captures start after a journey start of the vehicle 1 and are carried out from time to time (typical time interval about 10 s), wherein the measured values L and p are transmitted by radio (radio signals R1-R4) to a central electronic control device 20 of the vehicle 1 and the measured values ax and ay z. B. also be transmitted to the control device 20 via a digital Accharitra ⁇ supply bus.
  • the second model is provided as follows:
  • LDFR LOFR + clFR ax + c2FR
  • LDRL LORL + clRL ax + c2RL
  • the STEU ⁇ er worn 20 therein uses stored values of the model parameters to CLFL C2RL.
  • step S1 delivers the respective dynamic wheel loads LD and the respective static wheel loads LO for the respective wheels W1-W4.
  • wheel loads LD, LO can be advantageous z.
  • B. to comfort and / or safety devices of the vehicle 1 are provided, for.
  • the data relating to the wheel loads LD, L0 and the associated measured values ax, ay during this first phase are buffer-stored by the control device 20 and also in step S1 continuously checked for the fulfillment of a predetermined triggering criterion.
  • the triggering criterion z. B. that the detected measured values ax, ay have each exceeded at least once a predetermined positive threshold and have fallen below at least once a predetermined negative threshold, the absolute values of the four threshold values z. B. may be identical. This only by way of example to be understood triggering criterion is therefore z. B. then fulfilled when the vehicle 1 has at least one (positive) acceleration process, at least one braking operation, at least one left turn and at least one right ⁇ curved drive of each predetermined minimum extent Runaway ⁇ leads. As soon as this triggering criterion is met, the processing proceeds to a step S2.
  • step S2 the model parameters clFL to c2RL of the second model indicated above are calculated as a result of a statistical analysis of the wheel loads LD, LO calculated in step S1 and the measured values ax, ay acquired in step S1.
  • the statistical analysis as a regression analysis is provided by means of which are adapted to those obtained in the step Sl measured values to the second model C2RL the Mo ⁇ dell parameter CLFL.
  • the static wheel loads LO average values of the static wheel loads respectively obtained for one of the wheels W1-W4 by the calculation in the step S1 are used in this example.
  • the static wheel loads LO could also be adjusted by statistical analysis. Then, the processing proceeds to a step S3.
  • step S3 the measured values ax, ay are acquired again with a relatively high time resolution, ie. H. for example, with time intervals of a maximum of 0.1 s, preferably a maximum of 0.01 s.
  • This detection also takes place by means of the acceleration detection device 14.
  • step S3 the dynamic wheel loads LD are also recalculated from the static wheel loads L0 calculated at the end of step S1 and possibly corrected in step S2 and the newly acquired acceleration measured values ax, ay according to the second model, wherein in step S3 the model parameters clFL to c2RL calculated in step S2 are used.
  • step S3 thus provides the dynamic wheel loads LD of the wheels W1-W4 with advantageously high time resolution corresponding to the time resolution (eg 10 ms) of the re-detection of the measured values ax, ay.
  • the re-acquisition of the measured values ax, ay provided in the step S3 can in principle also simply represent a continuation of the acquisition of the measured values ax, ay provided in the step S1 or the first phase, respectively S3 optionally also a re-acquisition of measured values L, p, also in principle can be provided as a continued detection of detection in the step Sl.
  • the latter d. H.
  • step S3 the acquisition of the measured values L, p, which takes place in the second phase, advantageously makes it possible, in a sense, to additionally repeat the steps S1 and S2 based on the newly acquired measured values in step S3, in order, for For example, while the vehicle 1 is running, an updated calculation of the static wheel loads LO and an updated calculation of the model parameters clFL to c2RL may be made, for example in order to increase the accuracy of the values of the dynamic wheel loads LD delivered in step S3.
  • Fig. 2 illustrates the example of the vehicle 1 with the four wheels W1-W4 (see Fig. 3), here z. B. a car, dynamic wheel loads (LD) depending on in Fig. 2 by way of example assumed driving conditions of the vehicle.
  • W1-W4 see Fig. 3
  • LD dynamic wheel loads
  • the numerical values shown in FIG. 2 indicate in each case the dynamic wheel load LD (in kg) of a respective wheel.
  • the drawn-in components of the device that is to say electronic wheel units 12-1 to 12-4 respectively arranged on one of the wheels W1-W4, each comprise means for detecting the measured values L and p, and the vehicle-mounted control device 20, which has means for carrying out the explained calculation of the dynamic wheel loads LD, the static wheel loads L0 and the model parameters clFL to c2RL, have already been described above with respect to their operation within the scope of the invention.
  • FIG. 4 shows in more detail the control device 20 of FIG.
  • the control device 20 is designed as a program-controlled central control device of the vehicle 1 and has for this purpose a computer device 22 and an associated memory device 24 in which z. B. a the operation of the computer device 22 controlling software is stored.
  • the memory device 24 and the first and second models used in the invention are beauti ⁇ chert.
  • the memory device 24 can be used to temporarily store the measured values determined during the method in steps S1 and S3 and to store the static wheel loads L0 calculated after completion of step S1 and the model parameters clFL to c2RL calculated in step S2 (at least up to a recalculation of these quantities or parameters).
  • the control device 20 also has a radio reception device 30 by means of which the radio signals R 1 to R 4 transmitted by the electronic wheel units 12 - 1 to 12 - 4, which in the illustrated example form data signals, are received.
  • the control device 20 further has an interface device 26, via which these on a digital Communication bus, z. B. a CAN bus or the like, the vehicle 1 is connected to receive in the illustrated example, in particular the measured values ax, ay from the acceleration detection device 14 and other data D with other connected to the relevant communication bus components of the vehicle 1 exchange ,
  • This data D can z. B. include the calculated during the process of the invention wheel loads LD, LO.
  • the device for determining the dynamic wheel loads LD and the static wheel loads LO can be realized with the electronic wheel units 12-1 to 12-4 in conjunction with the control device 20, but also a so-called tire pressure monitoring system (TPMS) ), which z. B. in the case of an abrupt pressure loss in one of the tires a corresponding warning message via the interface device 26 z. B. can output to a driver of the vehicle 1.
  • TPMS tire pressure monitoring system

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Radlasten (LD, L0) an jeweils mit einem Reifen ausgestatteten Rädern (W1-W4) eines Fahrzeuges (1). Dabei werden in einer ersten Phase (S1) für die jeweiligen Reifen jeweils ein Verformungsmesswert (L) und ein Druckmesswert (p) erfasst und für das Fahrzeug (1) wenigstens ein Beschleunigungsmesswert (ax, ay) erfasst, um gemäß eines ersten Modells dynamische Radlasten (LD) der jeweiligen Räder (W1-W4) zu berechnen und um gemäß eines zweiten Modells statische Radlasten (L0) der jeweiligen Räder (W1-W4) zu berechnen, wobei das zweite Modell wenigstens einen Modellparameter (c1FL bis c2RL) enthält. Mittels einer statistischen Analyse (S2) der berechneten dynamischen Radlasten (LD), der zugehörig berechneten statischen Radlasten (L0) und des zugehörig erfassten wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay) wird der wenigstens eine Modellparameter (c1FL bis c2RL) berechnet. In einer zweiten Phase (S3) erfolgt ein erneutes Erfassen des wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay) und ein erneutes Berechnen der dynamischen Radlasten (LD) der Räder (W1-W4) aus den zuvor berechneten statischen Radlasten (L0) der Räder (W1-W4) und dem wenigstens einen erneut erfassten Beschleunigungsmesswert (ax, ay) gemäß des zweiten Modells, wobei der zuvor berechnete wenigstens eine Modellparameter (c1FL bis c2RL) des zweiten Modells verwendet wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Radlasten an Rädern eines Fahrzeuges
Die vorliegende Erfindung betrifft die Bestimmung von Radlasten an mit Reifen ausgestatteten Rädern eines Fahrzeuges, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von dynamischen Radlasten an den Rädern eines Fahrzeuges.
Der Begriff "dynamische Radlast" bezeichnet hier und im Folgenden die tatsächlich auf das betreffende Rad wirkende und vom ak¬ tuellen Fahrzustand des Fahrzeuges abhängende Radlast. Bei modernen Kraftfahrzeugen ist es bekannt, die Radlast eines Rades an einem Fahrzeug während der Fahrt dieses Fahrzeuges mittels einer an dem Rad angeordneten elektronischen Radeinheit zu bestimmen. Ein derartiges Verfahren ist in der DE 103 29 700 AI beschrieben und beruht darauf, dass abhängig von den Ei- genschaften des betreffenden Reifens ein bestimmter funktionaler Zusammenhang zwischen Radlast, Verformung des Reifens und Innendruck des Reifens besteht. Unter Nutzung dieses Zusammenhangs kann somit aus einem für die Verformung des Reifens repräsentativen Verformungsmesswert und einem für den Innendruck des Reifens repräsentativen Druckmesswert die Radlast bestimmt werden .
Mit derartigen Verfahren und Vorrichtungen ist es jedoch in der Praxis aus vielfältigen Gründen oftmals nicht möglich, die Radlast zu jedem gewünschten Zeitpunkt und/oder in sehr kurzen zeitlichen Abständen, d.h. mit hoher Zeitauflösung, zu bestimmen. Ein erster Grund besteht beispielsweise darin, dass eine zuverlässige Erfassung des genannten Verformungsmesswerts mittels einer elektronischen Radeinheit gemäß der bekannten Verfahren oftmals eine Messzeit erfordert, in welcher das betreffende Rad wenigstens eine oder sogar mehrere Umdrehungen vollführt hat. Daher kann z. B. unmittelbar nach einem
Fahrtbeginn des Fahrzeuges noch kein Verformungsmesswert be- stimmt werden. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die genannten elektronischen Radeinheiten zumeist batteriebetrieben sind, so dass häufigere Erfassungen der Verformungsmesswerte und/oder Druckmesswerte, d.h. Erfassungen in kurzen Zeitabständen, auf Grund des damit verbundenen Stromverbrauchs die Batterielebensdauer schmälern könnten. Falls die genannten
Messwerte und/oder daraus abgeleitete Daten von der elektro¬ nischen Radeinheit per Funk an eine zentrale Steuereinrichtung des Fahrzeuges kommuniziert werden, so stehen einer häufigen Übertragung der Messwerte bzw. Daten in vielen Ländern ge- setzliche Einschränkungen in Bezug auf funktechnische Emissionen entgegen, zusätzlich zu dem erhöhten Stromverbrauch im Falle einer häufigeren Übertragung von Funksignalen. In der Praxis sendet eine elektronische Radeinheit daher typischerweise nur etwa alle 10 s ein Funksignal an die Steuereinrichtung des Fahrzeuges. Des Weiteren ist zu bedenken, dass der Messprozess insbesondere für den Verformungsmesswert, z. B. eine Länge einer ReifenaufStandsfläche, beispielsweise auf Grund von Fahr¬ bahnunebenheiten so verrauscht sein kann, dass Messwerte zu¬ nächst einer Filterung oder dergleichen unterzogen werden und ein hinreichend verlässlicher Verformungsmesswert somit oftmals erst nach mehr als einer Minute zur Verfügung steht. Derartige Zeitspannen sind deutlich zu groß, um anhand dieser Erfassung der Radlasten dynamische Fahrteffekte, beispielsweise Kurven¬ fahrten, Ausweichmanöver, Beschleunigung, Bremsen, abbilden zu können.
Aus diesen Gründen zielen bekannte Radlastbestimmungssysteme oftmals von vornherein auf die Bestimmung der statischen Radlasten ab, indem von dynamischen Fahrteffekten beeinflusste Messwerte aussortiert, d.h. verworfen werden und nur unbe- einflusste Messwerte für die Bestimmung der Radlasten verwendet werden. Hierfür kann z. B. eine Längsbeschleunigung und eine Querbeschleunigung des Fahrzeuges gemessen werden, um in un- günstigen Fahrzuständen erhaltene Messwerte zu verwerfen und die Radlasten somit nur in unbeschleunigten Fahrzeugzuständen, d.h. als statische Radlasten, zu bestimmen.
Der Begriff "statische Radlast" bezeichnet hier und im Folgenden die bei unbeschleunigtem Fahrzeug, insbesondere z. B. bei stillstehendem Fahrzeug, in der Ebene auf das betreffende Rad wirkende Radlast.
Die statischen Radlasten sind gewissermaßen eine Eigenschaft des Fahrzeuges selbst bzw. ergeben sich unmittelbar aus der Massenverteilung des Fahrzeuges in Verbindung mit den Anordnungsstellen der Räder. Im Stillstand des Fahrzeuges besteht kein Unterschied zwischen den statischen Radlasten und den dynamischen Radlasten, wohingegen während der Fahrt des Fahrzeuges auf Grund von dynamischen Effekten, insbesondere bei Be¬ schleunigungen, Verzögerungen (negative Beschleunigungen) und Kurvenfahrten, die dynamischen Radlasten variieren.
Es sei angemerkt, dass auch während einer Fahrt des Fahrzeuges, insbesondere auch z. B. während einer Beschleunigung, die einzelnen statischen Radlasten existieren, nämlich als diejenigen Radlasten, die sich an den Rädern ergeben würden, wenn das Fahrzeug ohne jegliche Veränderung der Masseverteilung (einschließlich den Massen von Fahrzeuginsassen bzw. Beladung) zum Stillstand in der Ebene gebracht würde. Ferner sei angemerkt, dass die somit auch während der Fahrt definierten statischen Radlasten sich verändern können, nämlich wenn sich die Masseverteilung des Fahrzeuges verändert, z. B. bei einer Ver- lagerung von Insassen und/oder sonstiger Beladung, sei es im Stillstand oder während der Fahrt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit denen eine verbesserte Bestimmung von insbesondere dynamischen Radlasten an jeweils mit einem Reifen ausgestatteten Rädern eines Fahrzeuges ermöglicht ist .
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung .
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Radlasten an jeweils mit einem Reifen ausgestatteten Rädern eines Fahrzeuges, das folgende Schritte aufweist : al) Erfassen von für eine Verformung des jeweiligen Reifens repräsentativen Verformungsmesswerten, a2) Erfassen von für einen Innendruck des jeweiligen Reifens repräsentativen Druckmesswerten, a3) Erfassen wenigstens eines für eine Beschleunigung des
Fahrzeuges repräsentativen Beschleunigungsmesswerts, b) Berechnen von dynamischen Radlasten der jeweiligen Räder aus dem betreffenden erfassten Verformungsmesswert und dem betreffenden erfassten Druckmesswert gemäß eines diese Größen verknüpfenden ersten Modells, wobei die dynamische Radlast eines Rades die tatsächlich auf dieses Rad wirkende Radlast darstellt, c) Berechnen von statischen Radlasten der Räder aus den berechneten dynamischen Radlasten der Räder und dem wenigstens einen erfassten Beschleunigungsmesswert gemäß eines diese Größen verknüpfenden und wenigstens einen Modellparameter enthaltenden zweiten Modells, wobei die statische Radlast eines Rades die bei unbeschleunigtem Fahrzeug auf dieses Rad wirkende Radlast darstellt, und wobei der wenigstens eine Modellparameter des zweiten Modells beispielsweise fest vorgegeben wird, d) Berechnen des wenigstens einen Modellparameters des zweiten Modells als Ergebnis einer statistischen Analyse der be¬ rechneten dynamischen Radlasten der Räder, der zugehörig berechneten statischen Radlasten der Räder und des zugehörig erfassten wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts, el) optional erneutes Erfassen von für eine Verformung des jeweiligen Reifens repräsentativen Verformungsmesswerten, e2) optional erneutes Erfassen von für einen Innendruck des jeweiligen Reifens repräsentativen Druckmesswerten, e3) erneutes Erfassen wenigstens eines für eine Beschleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Beschleunigungsmesswerts, f) erneutes Berechnen der dynamischen Radlasten der Räder aus den zuvor berechneten statischen Radlasten der Räder und dem wenigstens einen erneut erfassten Beschleunigungsmesswert gemäß des zweiten Modells, wobei der zuvor berechnete wenigstens eine Modellparameter des zweiten Modells verwendet wird. ,
b
Bei diesem Verfahren können in einer anfänglichen bzw. ersten Phase, z. B. unmittelbar nach einem Fahrtbeginn des Fahrzeuges, Verformungsmesswerte und Druckmesswerte zusammen mit wenigstens einem Beschleunigungsmesswert erfasst werden (Schritte al, a2, a3) , um dynamische Radlasten zu berechnen (Schritt b) und unter Berücksichtigung des wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts auch statische Radlasten zu berechnen (Schritt c) , die somit wie die dynamischen Radlasten ebenfalls vorteilhaft relativ rasch zur Verfügung stehen. Nach Durchführung einer statistischen Analyse (Schritt d) ermöglicht das Verfahren in einer späteren bzw. zweiten Phase (Schritte el, e2, e3, f) vorteilhaft eine Bestimmung der dynamischen Radlasten mit hoher zeitlicher Auflösung, da die letztere Bestimmung maßgeblich nur mehr auf mit hoher Zeitauflösung erhältlichen Beschleunigungsmesswerten beruht.
Nachfolgend werden die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert, wobei auch auf einige besondere Ausfüh¬ rungsformen bzw. optionale Weiterbildungen eingegangen wird.
In dem Schritt al kann als Verformungsmesswert insbesondere z. B. eine Länge einer ReifenaufStandsfläche des betreffenden Reifens erfasst werden. Es kommen jedoch auch andere an dem Reifen erfassbare Größen hierfür in Betracht, sofern diese ein quantitatives Maß der Reifenverformung darstellen, wie z. B. ein im Bereich der ReifenaufStandsfläche gemessener radialer Abstand zwischen einer Felge, auf welcher der Reifen montiert ist, und einer Innenseite der Reifenlauffläche, oder z. B. ein Krüm¬ mungsmaß für die Krümmung der Reifenlauffläche am vorderen Ende und/oder am hinteren Ende der ReifenaufStandsfläche .
In dem Schritt a2 kann als Druckmesswert im einfachsten Fall der Wert des z. B. mittels eines innerhalb des Reifens angeordneten Drucksensors gemessenen Innendrucks verwendet werden. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass ein anderes quantitatives Maß des Innendrucks als Druckmesswert verwendet wird.
Die Schritte al und a2 werden in einer bevorzugten Ausfüh- rungsform mittels einer an dem betreffenden Rad angeordneten und z. B. batteriebetriebenen elektronischen Radeinheit durchgeführt, die zur Erfassung der beiden Messwerte geeignete Sen¬ soreinrichtungen aufweist. Zur Erfassung des Verformungsmesswerts (Schritt al) kann z. B. ein Beschleunigungssensor der elektronischen Radeinheit verwendet werden, dessen zeitabhängiges Sensorsignal bei sich drehendem Rad bei jedem Durchgang durch die Reifenaufstands- fläche bestimmte Signalcharakteristika zeigt, aus denen sich der Verformungsmesswert bestimmen lässt, einschließlich z. B. der bereits genannten Länge der ReifenaufStandsfläche .
In dem Schritt a3 kann als Beschleunigungsmesswert insbesondere z. B. ein für eine Längsbeschleunigung des Fahrzeuges reprä- sentativer Längsbeschleunigungsmesswert vorgesehen sein.
Alternativ oder zusätzlich kann in dem Schritt a3 auch z. B. ein für eine Querbeschleunigung des Fahrzeuges repräsentativer Querbeschleunigungsmesswert erfasst werden.
Bevorzugt wird sowohl der Längsbeschleunigungsmesswert als auch der Querbeschleunigungsmesswert oder alternativ ein anderes Paar von nichtparallelen Horizontalbeschleunigungen des Fahrzeuges erfasst, so dass mit der Erfassung in dem Schritt a3 zumindest die vektorielle Horizontalbeschleunigung des Fahrzeuges be¬ reitgestellt wird. 0
o
Der oder die Beschleunigungsmesswerte können zweckmäßigerweise von einer am Fahrzeug angeordneten Sensoreinrichtung bereitgestellt werden. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass der wenigstens eine Beschleunigungsmesswert von der bereits erwähnten elektronischen Radeinheit an dem betreffenden Rad bereitgestellt wird. So könnte z. B. ein für die Querbeschleunigung des Fahrzeuges repräsentativer Messwert mittels eines in der elektronischen Radeinheit angeordneten Querbeschleunigungs- sensors erfasst werden. Ein für die Längsbeschleunigung des Fahrzeuges repräsentativer Messwert kann z. B. mit Hilfe eines in der elektronischen Radeinheit angeordneten Beschleunigungssensors, z. B. einem Radialbeschleunigungssensor, erfasst werden. Ein solcher misst zwar nicht unmittelbar die Längsbeschleunigung des Fahrzeuges, sondern z. B. eine Radialbe¬ schleunigung oder z. B. eine Tangentialbeschleunigung des Rades, die jeweils in Verbindung mit der Erdbeschleunigung zu betrachten sind, wobei jedoch durch Auswertung des zeitabhängigen Sen- sorsignals die Längsbeschleunigung bestimmt werden kann, da eine Längsbeschleunigung unter der Annahme eines schlupffreien Abrollens des Rades auch eine entsprechende zeitlichen Änderung der Drehgeschwindigkeit des Rades bedeutet, die wiederum mittels einer Auswertung der am Rad gemessenen Beschleunigung, z. B. der Radialbeschleunigung, erhältlich ist.
Bei der Durchführung der Schritte al, a2, a3 kann vorgesehen sein, dass damit für einen jeweiligen Reifen und einen jeweiligen Erfassungszeitpunkt jeweils ein Messwert-Tupel aufweisend zumindest einen Verformungsmesswert, einen Druckmesswert und wenigstens einen Beschleunigungsmesswert erfasst wird, wobei für einen bestimmen Reifen betrachtet die Erfassung der genannten drei Elemente des Tupels z. B. gleichzeitig erfolgen kann. Alternativ, bei Erfassung der drei Messwerte zu nicht exakt gleichen Zeitpunkten kann z. B. durch eine entsprechende Interpolation das genannte Tupel erhalten werden.
In dem Schritt b kann die dynamische Radlast eines bestimmten Rades berechnet werden, sobald für den Reifen dieses Rades ein Verformungsmesswert und ein zugehöriger Druckmesswert erfasst wurden (Schritte al, a2) .
Für den Schritt b wird das Ergebnis des Schritts a3 nicht benötigt. Letzteres wird in dem Schritt c benötigt.
Das in dem Schritt b benötigte erste Modell kann z. B. für den betreffenden Reifen bzw. Reifentyp vorab in empirischer Weise bestimmt worden sein, beispielsweise indem ein Exemplar des betreffenden Reifentyps auf einem Prüfstand unter kontrollierter Variation von Radlast und Innendruck hinsichtlich seiner Verformung vermessen wurde, womit ein entsprechender Verformungsmesswert erhalten wird. Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Modell basierend auf gespeicherten Reifentypdaten festgelegt und/oder modifiziert wird. Derartige Reifentypdaten können z. B. in der genannten elektronischen Radeinheit gespeichert sein. Eine Einspeicherung kann z. B. durch Werkstattpersonal nach einer Reifen- bzw. Radmontage am Fahrzeug erfolgen.
Falls in dem Schritt al zum Beispiel die Länge der Reifen¬ aufStandsfläche des Reifens und in dem Schritt a2 der Innendruck des Reifens gemessen werden, kann das erste Modell z. B. wie folgt vorgesehen sein:
LD = p x B x L wobei bezeichnen: LD dynamische Radlast
P Innendruck
B Breite der ReifenaufStandsfläche
L Länge der ReifenaufStandsfläche
Falls die Breite B der ReifenaufStandsfläche nicht als ein weiterer Verformungsmesswert erfasst wird, so kann diese Breite B in diesem Modell z. B. angenähert als eine Konstante bzw. ein vom Reifentyp abhängiger Modellparameter angenommen werden und/oder abhängig vom Wert der Länge L. Zur Verfeinerung des vorstehend formulierten ersten Modells könnte darin z. B. noch der Einfluss einer Reifeneigensteifigkeit berücksichtigt werden . In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schritt b von einer am Fahrzeug angeordneten elektronischen Steuereinrichtung durchgeführt wird, welcher die hierfür erforderlichen Messwerte von geeigneten Erfassungs- oder Sensoreinrichtungen geliefert werden .
Falls die Schritte al, a2 mittels elektronischer Radeinheiten an den betreffenden Rädern durchgeführt werden, so können die dabei erfassten Messwerte z. B. per Funk an eine solche elektronische Steuereinrichtung des Fahrzeuges, z. B. ein zentrales Steu- ergerät, übertragen werden.
Alternativ wird der Schritt b von einer an dem betreffenden Rad angeordneten elektronischen Radeinheit durchgeführt, die in diesem Fall zweckmäßigerweise auch die Schritt al, a2 durchführt. Bevorzugt wird ein Ergebnis des von einer elektronischen Ra¬ deinheit durchgeführten Schritts b (dynamische Radlast des betreffenden Rades) per Funk an eine elektronische Steuereinrichtung des Fahrzeuges übermittelt, alternativ oder zu¬ sätzlich zu den der Berechnung zugrundeliegenden Messwerten. In dem Schritt c wird ein zweites Modell verwendet, um aus den jeweils für einen bestimmten Zeitpunkt berechneten dynamischen Radlasten der Räder (Schritt b) und dem für diesen Zeitpunkt erfassten wenigstens einen Beschleunigungsmesswert (Schritt a3) die statischen Radlasten der Räder zu berechnen.
Das zweite Modell und/oder dessen wenigstens ein Modellparameter können z. B. für das betreffende Fahrzeug bzw. den betreffenden Fahrzeugtyp vorab empirisch bestimmt worden sein und in einer den Schritt c durchführenden elektronischen Steuereinrichtung abgespeichert sein, z. B. in Form von Modellparametern oder Modellparameter aufweisend. Alternativ kann das zweite Modell auch vorab basierend auf mathematisch-physikalischen Überlegungen bestimmt worden sein, was auch für das oben bereits genannte erste Modell gilt.
Für die konkrete Gestaltung des zweiten Modells spielt neben der Wahl des wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts vor allem die Masseverteilung des Fahrzeuges sowie die Anzahl und Anordnung der Räder des Fahrzeuges eine Rolle. Darüber hinaus kann in dem zweiten Modell auch ein Charakteristikum eines Federdämpfungssystems des Fahrzeuges, das z. B. Federdämpfer an Auf- hängungen der Räder beinhaltet, berücksichtigt werden.
Für den Fall eines Fahrzeuges mit vier Rädern (vorne links, vorne rechts, hinten rechts, hinten links) kann das zweite Modell z. B. wie folgt formuliert werden:
LDFL f1 (L0FL, L0FR, L0RR, L0RL, ax, ay)
LDFR f2 (L0FL, L0FR, L0RR, L0RL, ax, ay)
LDRR f3 (L0FL, L0FR, L0RR, L0RL, ax, ay)
LDRL f4 (L0FL, L0FR, L0RR, L0RL, ax, ay) wobei bezeichnen:
LDFL dynamische Radlast am Rad vorne links
LDFR dynamische Radlast am Rad vorne rechts
LDRR dynamische Radlast am Rad hinten rechts
LDRL dynamische Radlast am Rad hinten links
LOFL statische Radlast am Rad vorne links
LOFR statische Radlast am Rad vorne rechts
LORR statische Radlast am Rad hinten rechts
LORL statische Radlast am Rad hinten links
ax Längsbeschleunigung des Fahrzeuges
ay Querbeschleunigung des Fahrzeuges
fl mathematische Funktion
f2 mathematische Funktion
f3 mathematische Funktion
f4 mathematische Funktion
Die mathematischen Funktionen fl bis f4 können für den betreffenden Fahrzeugtyp empirisch bestimmt werden und liefern in der obigen Darstellung jeweils die dynamische Radlast eines bestimmten Rades in Abhängigkeit von den statischen Radlasten sämtlicher Räder und den Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeuges. Für die Anwendung des zweiten Modells in dem Schritt c kann dieses äquivalent auch wie folgt dargestellt werden:
LOFL = gl (LDFL, LDFR, LDRR, LDRL, ax, ay
LOFR = g2 (LDFL, LDFR, LDRR, LDRL, ax, ay
LORR = g3 (LDFL, LDFR, LDRR, LDRL, ax, ay
LORL = g4 (LDFL, LDFR, LDRR, LDRL, ax, ay wobei in dieser Darstellung gl bis g4 mathematische Funktionen bezeichnen, welche jeweils die statische Radlast eines be- stimmten Rades in Abhängigkeit von den dynamischen Radlasten sämtlicher Räder sowie den Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeuges liefern.
Insbesondere bei Verwendung eines zweiten Modells wie vorstehend beschrieben, d. h. einem Modell, bei welchem die statische
Radlast eines bestimmten Rades auch von dynamischen Radlasten eines oder mehrerer anderer Räder abhängt, ist es zweckmäßig, dass der Schritt c von einer elektronischen Steuereinrichtung des Fahrzeuges durchgeführt wird, welcher hierfür sämtliche zur Berechnung der statischen Radlasten der Räder erforderlichen Daten bereitgestellt werden.
Im Rahmen dieser Bereitstellung kann z. B. vorgesehen sein, dass für jedes der Räder der Schritt b von einer betreffenden elektronischen Radeinheit am betreffenden Rad durchgeführt wird und das Ergebnis, also die berechnete dynamische Radlast dieses Rades, per Funk an die genannte Steuereinrichtung des Fahrzeuges übermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die an den Rädern angeordneten elektronischen Radeinheiten jeweils das Ergebnis der Durchführung der Schritte al, a2 und gegebenenfalls a3 per Funk an die Steuereinrichtung des Fahrzeuges übermitteln, welche basierend auf diesen übermittelten Informationen sodann für sämtliche Räder die Schritte b und c durchführt.
In einer Weiterbildung der vorstehenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Modell vereinfacht wie folgt vorgesehen ist:
LDFL = f1 (L0FL, ax, ay)
LDFR = f2 (L0FR, ax, ay)
LDRR = f3 (L0RR, ax, ay)
LDRL = f4 (L0RL, ax, ay) In dieser Weiterbildung liefern die mathematischen Funktionen f1 bis f4 jeweils die dynamische Radlast eines bestimmten Rades in Abhängigkeit von der statischen Radlast desselben Rades und den Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeuges.
In einer noch spezielleren Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zweite Modell weiter konkretisiert (hier linearisiert ) wie folgt vorgesehen ist:
LDFL = LOFL + clFL x ax + c2FL x ay
LDFR = LOFR + clFR x ax + c2FR x ay
LDRR = LORR + clRR x ax + c2RR x ay
LDRL = LORL + clRL x ax + c2RL x ay wobei bezeichnen :
LDFL dynamische Radlast am Rad vorne links
LDFR dynamische Radlast am Rad vorne rechts
LDRR dynamische Radlast am Rad hinten rechts
LDRL dynamische Radlast am Rad hinten links
LOFL statische Radlast am Rad vorne links
LOFR statische Radlast am Rad vorne rechts
LORR statische Radlast am Rad hinten rechts
LORL statische Radlast am Rad hinten links
clFL Modellparameter
clFR Modellparameter
clRR Modellparameter
clRL Modellparameter
c2FL Modellparameter
c2FR Modellparameter
c2RR Modellparameter
c2RL Modellparameter
ax Längsbeschleunigung des Fahrzeuges
ay Querbeschleunigung des Fahrzeuges Die bei diesem zweiten Modell vorgesehene Vereinfachung besteht zum einen darin, dass die dynamische Radlast eines bestimmten Rades nur abhängig von der statischen Radlast desselben Rades und den Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeuges berechnet wird bzw. dass die statische Radlast eines bestimmten Rades nur abhängig von der dynamischen Radlast desselben Rades und den Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeuges berechnet wird. Zum anderen sieht diese Vereinfachung einen linearen Zusam- menhang zwischen einer Beschleunigung (ax, ay) und der daraus resultierenden Änderung der Radlast (LDFR, LDFL, LDRR, LDRL) vor.
Die in diesem Beispiel insgesamt acht Modellparameter clFL bis c2RL können z. B. vorab empirisch ermittelt und für die
Durchführung des Verfahrens abgespeichert sein, z. B. in einer elektronischen Steuereinrichtung des Fahrzeuges.
Die Modellparameter clFL bis c2RL können hierbei positiv als auch negativ sein. Angenommen eine positive Längsbeschleunigung (ax > 0) sei in Fahrtrichtung des Fahrzeuges gerichtet definiert und eine positive Querbeschleunigung (ay > 0) sei in Fahrtrichtung betrachtet nach links gerichtet definiert. Bei dieser Definition besitzen die Modellparameter clFL bis c2RL folgende Vorzeichen: clFL < 0, clFR < 0, clRR > 0, clRL > 0, c2FL < 0, c2FR > 0, c2RR > 0, c2RL < 0.
Falls sowohl die Masseverteilung des Fahrzeuges als auch die Anordnungsstellen der vier Räder symmetrisch bezüglich einer vertikalen Längsmittelebene des Fahrzeuges sind, was oftmals zumindest näherungsweise gilt, so ergibt sich aus Symmetrie¬ gründen, dass einige dieser Modellparameter clFL bis c2RL identisch bzw. betragsmäßig identisch sind, was das Modell hinsichtlich der Anzahl unabhängiger Modellparameter ent- sprechend vereinfacht: clFL = clFR, clRR = clRL, c2FL = -c2FR, c2RR = -c2RL.
Zeitlich betrachtet kann die Durchführung der Schritte al, a2, a3, b, c unmittelbar nach einem Fahrtbeginn des Fahrzeuges und somit unmittelbar nach einer eventuellen Änderung der statischen Radlasten für eine gewisse Zeit lang ("erste Phase") vorgesehen sein, wobei die genannten Schritte in dem Sinne gleichzeitig durchgeführt werden können, dass basierend auf einer gemäß der Schritte al, a2, a3 durchgeführten Erfassung eines Mess- wert-Tupels aus Verformungsmesswert, Druckmesswert, Be¬ schleunigungsmesswert (en) quasi sofort gemäß Schritt b daraus die dynamische Radlast des betreffenden Rades und weiter gemäß Schritt c die statische Radlast dieses Rades berechnet werden kann.
Bevorzugt wird diese erste Phase unmittelbar nach einem
Fahrtbeginn zumindest solange fortgeführt, bis für jedes Rad mindestens fünf Messwert-Tupel , insbesondere mindestens 10 Messwert-Tupel, und die dementsprechende Anzahl an berechneten dynamischen und statischen Radlasten ermittelt wurden. Dies verbessert die statistische Qualität des nachfolgenden Schritts d. In dem Schritt d werden die gemäß Schritt b berechneten dy¬ namischen Radlasten der Räder und die gemäß Schritt c zugehörig berechneten statischen Radlasten der Räder und der oder die gemäß Schritt a3 zugehörig erfassten Beschleunigungsmesswerte einer statistischen Analyse zur Berechnung des wenigstens einen Modellparameters des zweiten Modells zugeführt.
Bei diesem Schritt d geht es also darum, den oder die (je nach Formulierung des zweiten Modells) Modellparameter so aufzufinden, dass das zweite Modell mit den zuvor berechneten statischen und dynamischen Radlasten und hierfür jeweils er- fassten Beschleunigungsmesswerten am besten im Einklang steht.
In dem Schritt d kann vorgesehen sein, dass zunächst aus der Mehrzahl der für jedes Rad zuvor berechneten statischen Radlasten für jedes Rad eine einzige solche statische Radlast festgelegt wird, z. B. als ein Mittelwert der für dieses Rad berechneten statischen Radlasten, und dann der wenigstens eine verbleibende Modellparameter berechnet wird. Alternativ kann in dem Schritt d aber auch eine Korrektur der z. B. jeweils als ein Mittelwert festgelegten statischen Radlasten vorgesehen sein, oder es könnten im Rahmen der statistischen Analyse auch die statischen Radlasten als anzupassende Parameter des zweiten Modells be¬ handelt und somit ganz neu berechnet werden.
Hierfür geeignete statistische Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt, so dass zur konkreten Ausgestaltung des Schritts d vorteilhaft auf diesbezüglichen Stand der Technik zurückgegriffen werden kann. Lediglich beispielhaft sei erwähnt, dass hierfür z. B. eine Regressionsanalyse basierend auf kleinsten Fehlerquadraten durchgeführt werden kann, um die betreffenden Modellparameter und ggf. die pro Rad festzulegenden statischen Radlasten an die tatsächlichen Messdaten anzupassen (Fit der Modellparameter) .
In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt der Schritt d, also das Berechnen des wenigstens einen Modellparameters, erst dann, wenn durch die erfassten Messwerte aus den Schritten al, a2, a3 und/oder die berechneten Radlasten aus den Schritten b und c ein vorbestimmtes Auslösekriterium erfüllt wird . Damit kann die statistische Qualität des Ergebnisses des nachfolgenden
Schrittes d verbessert werden. Ein mögliches Auslösekriterium wurde vorstehend bereits erwähnt, nämlich das Vorliegen einer vorbestimmten Mindestanzahl von erfassten Messwerten und darauf basierend berechneten Radlasten pro Rad.
Alternativ oder zusätzlich kann das Auslösekriterium insbesondere z. B. verlangen, dass mit den gemäß Schritt a3 erfassten Beschleunigungsmesswerten wenigstens ein vorbestimmter Beschleunigungsschwellwert überschritten wurde. Anders als bei bekannten Verfahren ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren z. B. in der erwähnten ersten Phase nicht ungünstig, gemäß der Schritte al und a2 Messwerte bei relativ großen Absolutwerten einer Fahrzeugbeschleunigung zu erfassen, sondern sogar vorteilhaft für das Ergebnis der statistischen Analyse gemäß Schritt d.
Alternativ oder zusätzlich zu der Ausführungsform, bei der das Berechnen des wenigstens einen Modellparameters (Schritt d) erst erfolgt, wenn durch die erfassten Messwerte und/oder die be- rechneten Radlasten ein vorbestimmtes Auslösekriterium erfüllt wird, kann im Hinblick auf eine geforderte statistische Qualität der Modellparameterberechnung auch eine Ausführungsform vorgesehen sein, bei der die Zeitpunkte der in den Schritten al und a2 erfolgenden Erfassungen der Verformungs- und Druckmesswerte in Abhängigkeit von einem zuvor erfassten Beschleunigungs¬ messwert vorgegeben werden. Damit können vorteilhaft gezielt z. B. weniger, jedoch statistisch wertvollere Messwerte in den Schritten al und a2 erfasst werden. Hierzu kann z. B. während der erwähnten ersten Phase des Verfahrens fortlaufend überwacht werden, für welche Beschleunigungszustände des Fahrzeuges noch Messwerte gebraucht werden und bei Erfassung einer entspre¬ chenden Fahrzeugbeschleunigung somit eine gezielte Messwerterfassung gemäß der Schritte al und a2 ausgelöst werden.
Beispielsweise kann hierfür eine Steuereinrichtung des Fahr- zeuges, welche fortlaufend Beschleunigungsmesswerte erhält, über eine bidirektionale Kommunikationsverbindung gezielt elektronische Radeinheiten zur Erfassung solcher Messwerte anweisen .
Der Schritt d bildet gewissermaßen einen Übergang zwischen der erwähnten ersten Phase und einer das Ergebnis des Schritts d benötigenden zweiten Phase, die von den Schritten e3 und f gebildet ist und vorteilhaft gestattet, die dynamischen Rad¬ lasten der Räder mit hoher zeitlicher Auflösung zu berechnen.
In dem Schritt e3 kann das (erneute) Erfassen des wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts genauso bewerkstelligt werden wie die gemäß Schritt a3 vorgesehene Erfassung. Insofern ist auf die diesbezüglichen Erläuterungen zu dem Schritt a3 zu verweisen.
In dem Schritt f kann das (erneute) Berechnen der dynamischen Radlasten in gewisser Weise ähnlich der in dem Schritt c durchgeführten Berechnung vorgesehen sein, z. B. mittels derselben z. B. programmgesteuerten Steuereinrichtung durchgeführt werden. Ein erster Unterschied des Schritts f gegenüber dem Schritt c besteht darin, dass in dem Schritt f die dynamischen Radlasten aus zuvor berechneten statischen Radlasten berechnet werden und nicht umgekehrt. Mit anderen Worten wird das sowohl Schritt c als auch Schritt f zugrundeliegende zweite Modell gewissermaßen in verschiedenen Richtungen genutzt. Ein zweiter Unterschied besteht darin, dass in dem Schritt f der oder die in dem zweiten Modell enthaltenen Modellparameter nicht die zu Beginn des Verfahrens fest vorgegebenen Modellparameter sind, sondern der oder die in dem Schritt d berechneten Modellparameter in dem Schritt f verwendet werden. Außerdem können in dem Schritt f als konstant angenommene statische Radlasten verwendet werden (berechnet im Schritt c oder d) . In einer Ausführungsform können die Schritte e3 und f ("zweite Phase") beispielsweise solange durchgeführt werden, bis wieder ein Stillstand des Fahrzeuges, bevorzugt ein Stillstand über eine vorgegebene Mindestdauer, festgestellt wird, um z. B. bei einem nachfolgenden erneuten Fahrtbeginn das erfindungsgemäße Verfahren wieder mit der ersten Phase zu starten.
Ein besonders bedeutender Vorteil der Berechnung der dynamischen Radlasten gemäß Schritt f besteht darin, dass der oder die betreffenden Beschleunigungsmesswerte in der Regel problemlos mit relativ hoher Zeitauflösung erhältlich sind, so dass gemäß Schritt f die dynamischen Radlasten mit ebenso hoher Zeit¬ auflösung berechnet (abgeschätzt) werden können. In einer Ausführungsform kann z. B. vorgesehen sein, dass in dem Schritt e3 der oder die Beschleunigungsmesswerte mit einem zeitlichen Abstand von weniger als 1 s, insbesondere weniger als 0,1 s, erfasst werden, um z . B. in Schritt f mit einer entsprechend hohen Zeitauflösung die dynamischen Radlasten berechnen zu können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Schritte el und e2 wie bereits erwähnt lediglich optional. Wenn diese Schritte in Verbindung mit dem Schritt e3 durchgeführt werden, so bedeutet dies in der Regel keinen Mehraufwand, da hierfür geeignete Einrichtungen im Hinblick auf die Schritte al und a2 ohnehin vorhanden sind, besitzt jedoch z. B. den Vorteil, dass eine Ausführungsform bzw. ein besonderer Betriebsmodus des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht wird, bei dem während der erläuterten zweiten Phase (Schritte el, e2, e3, f) zusätzlich (parallel) die gleichen Messdaten betreffend Reifenverformung und -Innendruck sowie Fahrzeugbeschleunigung bereitgestellt werden wie in der erwähnten ersten Phase, so dass z. B. insbesondere auch noch während einer bestimmten Fahrt des Fahrzeuges (z. B. von Zeit zu Zeit) die Schritte b, c und d nochmals durchgeführt werden können. Damit kann z. B. noch während der Fahrt eine aktualisierte Berechnung der statischen Radlasten der Räder (Schritt c) und darauf basierend eine aktualisierte Berechnung des oder der Modellparameter (Schritt d, ggf. inklusive einer Korrektur der statischen Radlasten) vorgenommen werden. Damit können vorteilhaft auch Situationen besser berücksichtigt werden, in denen sich während der Fahrt die statischen Radlasten verändern, was z. B. der Fall ist, wenn während der Fahrt Fahrzeuginsassen und/oder Beladung innerhalb des Fahrzeuges umgelagert werden.
Ein anderer Grund bzw. Vorteil für eine aktualisierte (erneute) Berechnung der statischen Radlasten und der Modellparameter kann darin bestehen, dass anders als bei einer erstmaligen Berechnung (z. B. unmittelbar nach Fahrtbeginn), die z. B. nach relativ kurzer Zeit, z. B. wenige Minuten nach Fahrtbeginn, vorgenommen wurde, die spätere aktualisierte Berechnung basierend auf über einen demgegenüber längeren Zeitraum erfassten Messdaten (z. B. mehr als 5 Minuten, insbesondere mehr als 10 Minuten) vorgesehen sein kann, was die statistische Qualität der aktualisierten Berechnungsergebnisse der Schritte c und d entsprechend ver¬ bessern kann. Während dieses längeren Zeitraumes können mit dem Schritt f noch die auf ersterer, ursprünglicher Berechnung (in Schritten c und d) basierenden dynamischen Radlasten ausgegeben werden, wobei die Neuberechnung gewissermaßen im Hintergrund abläuft.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung aufweisend Mittel zur Durchführung eines Verfahrens der hier beschriebenen Art vorgeschlagen. Eine derartige Vorrichtung kann insbesondere z. B. folgende Komponenten aufweisen :
- zur Anordnung an jeweils einem der Räder des Fahrzeuges vorgesehene elektronische Radeinheiten, z. B. angeordnet an einer Innenseite einer Reifenlauffläche des betreffenden Reifens, aufweisend Mittel zum Erfassen der Verformungs¬ messwerte, der Druckmesswerte und optional des wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts,
- eine Steuereinrichtung, aufweisend Mittel zum Berechnen der dynamischen Radlasten, der statischen Radlasten und des wenigstens einen Modellparameters. Die für das erfindungsgemäße Verfahren hier beschriebenen Ausführungsformen und besonderen Ausgestaltungen können, einzeln oder in beliebiger Kombination, in entsprechender Weise auch als Ausführungsformen bzw. besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein.
So können die bei der elektronischen Radeinheit vorgesehenen Mittel zum Erfassen der Verformungsmesswerte z. B. einen ge¬ eigneten Sensor, z. B. einen Radialbeschleunigungssensor, einen Schocksensor, einen Verformungssensor etc., aufweisen. Zum Erfassen der Druckmesswerte kann jede elektronische Radeinheit mit einem innerhalb des Reifens angeordneten Druckmesssensor ausgestattet sein. Zum Erfassen des wenigstens einen Be¬ schleunigungsmesswerts kann die elektronische Radeinheit mit einem oder mehreren Beschleunigungssensoren ausgestattet sein. Alternativ oder zusätzlich weist die Steuereinrichtung einen oder mehrere hierfür verwendete Beschleunigungssensoren auf oder ist mit derartigen Sensoren verbindbar bzw. verbunden.
Die Steuereinrichtung ist z. B. eine zentrale elektronische Steuereinrichtung des Fahrzeuges und arbeitet bevorzugt in programmgesteuerter Weise.
Auch jede der elektronischen Radeinheiten kann eine programmgesteuerte Steuereinrichtung aufweisen, mittels welcher unmittelbar von den erwähnten Sensoren gelieferte Sensorsignale einer Auswertung bzw. Weiterverarbeitung unterzogen werden.
Ferner kann jede elektronische Radeinheit einen Funksender aufweisen, um Messdaten und/oder aus Messdaten abgeleitete Größen, z. B. die dynamische Radlast, per Funk zu der Steu¬ ereinrichtung zu übertragen. Ggf. kann auch eine bidirektionale Funkverbindung zwischen den elektronischen Radeinheiten und der erwähnten Steuereinrichtung des Fahrzeuges vorgesehen sein.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt aufweisend einen Programmcode vorge¬ schlagen, der auf einer Datenverarbeitungseinrichtung (z. B. in einer Steuereinrichtung des Fahrzeuges und/oder in Steuer- einrichtungen der elektronischen Radeinheiten) ausgeführt ein Verfahren der hier beschriebenen Art durchführt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
Fig. 1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung von Radlasten an Rädern eines Fahrzeuges ,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges im
Stillstand (Fig. 2 Mitte) und in verschiedenen Beschleunigungszuständen (Fig. 2 oben, rechts, unten und links) , mit Veranschaulichung einer dynamischen Radlastverteilung in den verschiedenen
Zuständen, Fig. 3 eine schematische Draufsicht des Fahrzeuges von Fig.
2 mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Fig. 1 und Fig. 4 ein Blockschaltbild einer bei dem Fahrzeug von Fig.
2 und Fig. 3 eingesetzten Steuereinrichtung.
Fig. 1 zeigt vereinfacht den Ablauf eines Verfahrens zur Be¬ stimmung von dynamischen Radlasten an jeweils mit einem Reifen ausgestatteten Rädern W1-W4 eines in den Fig. 2 und 3 dargestellten Fahrzeuges 1 gemäß einer Ausführungsform.
In einem Schritt Sl erfolgt ein Erfassen von Messwerten einer Reifenlatschlänge (d.h. einer Länge einer Reifenaufstands- fläche) L der jeweiligen Reifen und ein Erfassen von Messwerten des Innendrucks p der jeweiligen Reifen mittels an den Rädern W1-W4 angeordneten elektronischen Radeinheiten 12-1 bis 12-4 sowie ein Erfassen von Messwerten für eine Längsbeschleunigung ax und eine Querbeschleunigung ay des Fahrzeuges 1 mittels einer hierfür am Fahrzeug 1 vorgesehenen Beschleunigungserfas- sungseinrichtung 14.
Diese Messwerterfassungen beginnen nach einem Fahrtbeginn des Fahrzeuges 1 und werden hierbei von Zeit zu Zeit (typischer Zeitabstand etwa 10 s) durchgeführt, wobei die Messwerte L und p per Funk (Funksignale R1-R4) an eine zentrale elektronische Steuereinrichtung 20 des Fahrzeuges 1 übermittelt werden und die Messwerte ax und ay z. B. über einen digitalen Datenübertra¬ gungsbus ebenfalls an die Steuereinrichtung 20 übertragen werden.
In dem Schritt Sl erfolgt außerdem ein Berechnen von dynamischen Radlasten LD der jeweiligen Räder W1-W4 aus den betreffenden Messwerten L und p gemäß eines diese Größen verknüpfenden ersten Modells (z. B. LD = p χ B χ L, wobei B eine z. B. als konstant oder alternativ abhängig von L und/oder p angenommene Breite der ReifenaufStandsfläche darstellt) sowie ein Berechnen von statischen Radlasten LO der Räder W1-W4 aus den berechneten dynamischen Radlasten LD der Räder W1-W4 und den Messwerten ax und ay gemäß eines diese Größen (LO, LD, ax, ay) verknüpfenden und wenigstens einen Modellparameter enthaltenden zweiten Modells . In dem dargestellten Beispiel ist das zweite Modell wie folgt vorgesehen :
LDFL = LOFL + clFL ax + c2FL
LDFR = LOFR + clFR ax + c2FR
LDRR = LORR + clRR ax + c2RR
LDRL = LORL + clRL ax + c2RL wobei bezeichnen:
LDFL dynamische Radlast am Rad Wl
LDFR dynamische Radlast am Rad W2
LDRR dynamische Radlast am Rad W4
LDRL dynamische Radlast am Rad W3
LOFL statische Radlast am Rad Wl
LOFR statische Radlast am Rad W2
LORR statische Radlast am Rad W4
LORL statische Radlast am Rad W3
clFL Modellparameter
clFR Modellparameter
clRR Modellparameter
clRL Modellparameter
c2FL Modellparameter
c2FR Modellparameter
c2RR Modellparameter
c2RL Modellparameter Bei dieser Berechnung in dem Schritt Sl verwendet die Steu¬ ereinrichtung 20 darin gespeicherte Werte der Modellparameter clFL bis c2RL.
Im Ergebnis liefert der Schritt Sl mit einer gewissen zeitlichen Taktung (z. B. typisch etwa alle 10 s) die jeweiligen dynamischen Radlasten LD und die jeweiligen statischen Radlasten LO für die jeweiligen Räder W1-W4. Diese in dieser ersten Phase berechneten Radlasten LD, LO können vorteilhaft z. B. an Komfort- und/oder Sicherheitseinrichtungen des Fahrzeuges 1 bereitgestellt werden, z. B. an Antiblockiersysteme von Fahrzeugbremsen, an ein elektronisches Stabilitätsprogramm etc.. Die während dieser ersten Phase anfallenden Daten betreffend die Radlasten LD, L0 sowie die hierfür jeweils zugehörig erfassten Messwerte ax, ay werden von der Steuereinrichtung 20 zwischengespeichert und ebenfalls noch in dem Schritt Sl fortlaufend auf die Erfüllung eines vorbestimmten Auslösekriteriums überprüft.
In dem dargestellten Beispiel verlangt das Auslösekriterium z. B. dass die erfassten Messwerte ax, ay jeweils wenigstens einmal einen vorbestimmten positiven Schwellwert überschritten haben und wenigstens einmal einen vorbestimmten negativen Schwellwert unterschritten haben, wobei die Absolutwerte der somit vier Schwellwerte z. B. identisch sein können. Dieses lediglich beispielhaft zu verstehende Auslösekriterium wird demnach z. B. dann erfüllt, wenn das Fahrzeug 1 wenigstens einen (positiven) Beschleunigungsvorgang, wenigstens einen Bremsvorgang, wenigstens eine Linkskurvenfahrt und wenigstens eine Rechts¬ kurvenfahrt von jeweils vorbestimmtem Mindestausmaß durchge¬ führt hat . Sobald dieses Auslösekriterium erfüllt ist, schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S2.
In dem Schritt S2 erfolgt ein Berechnen der Modellparameter clFL bis c2RL des oben angegebenen zweiten Modells als Ergebnis einer statistischen Analyse der in dem Schritt Sl berechneten Radlasten LD, LO und der in dem Schritt Sl zugehörig erfassten Messwerte ax, ay. In dem dargestellten Beispiel ist die statistische Analyse als eine Regressionsanalyse vorgesehen, mittels welcher die Mo¬ dellparameter clFL bis c2RL des zweiten Modells an die in dem Schritt Sl erhaltenen Messwerte angepasst werden. Als die statischen Radlasten LO werden in diesem Beispiel Mittelwerte der jeweils für eines der Räder W1-W4 durch die Berechnung in dem Schritt Sl erhaltenen statischen Radlasten verwendet. Alternativ könnten die statischen Radlasten LO mittels der statistischen Analyse ebenfalls einer Anpassung unterzogen werden. Sodann schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S3.
In dem Schritt S3 erfolgt ein erneutes Erfassen der Messwerte ax, ay mit relativ hoher Zeitauflösung, d. h. beispielsweise mit zeitlichen Abständen von maximal 0,1 s, bevorzugt maximal 0,01 s. Diese Erfassung erfolgt ebenfalls mittels der Beschleuni- gungserfassungseinrichtung 14.
In dem Schritt S3 erfolgt außerdem ein erneutes Berechnen der dynamischen Radlasten LD aus den am Ende des Schrittes Sl berechneten und ggf. in dem Schritt S2 korrigierten statischen Radlasten L0 und den erneut erfassten Beschleunigungsmesswerten ax, ay gemäß des zweiten Modells, wobei in dem Schritt S3 die in dem Schritt S2 berechneten Modellparameter clFL bis c2RL verwendet werden. Im Ergebnis liefert der Schritt S3 somit die dynamischen Radlasten LD der Räder W1-W4 mit vorteilhaft hoher Zeitauflösung entsprechend der Zeitauflösung (z. B. 10 ms) der erneuten Erfassung der Messwerte ax, ay.
Anzumerken ist, dass das in dem Schritt S3 vorgesehene erneute Erfassen der Messwerte ax, ay im Prinzip auch einfach eine Fortsetzung der in dem Schritt Sl bzw. der ersten Phase vor- gesehenen Erfassung der Messwerte ax, ay darstellen kann, und dass in dem Schritt S3 optional auch ein erneutes Erfassen von Messwerten L, p, ebenfalls im Prinzip als fortgesetzte Erfassung der Erfassung in dem Schritt Sl vorgesehen sein kann. Letzteres, d. h. die in der zweiten Phase erfolgende Erfassung der Messwerte L, p ermöglicht vorteilhaft, dass in dem Schritt S3 gewissermaßen parallel zusätzlich die Schritte Sl und S2 basierend auf den erneut erfassten Messwerten wiederholt werden, um z. B. noch während der Fahrt des Fahrzeuges 1 eine aktualisierte Berechnung der statischen Radlasten LO und eine aktualisierte Berechnung der Modellparameter clFL bis c2RL vorzunehmen, etwa um die Genauigkeit der in dem Schritt S3 gelieferten Werte der dynamischen Radlasten LD zu vergrößern.
Fig. 2 veranschaulicht am Beispiel des Fahrzeuges 1 mit den vier Rädern W1-W4 (vgl. Fig. 3), hier z. B. eines PKW, dynamische Radlasten (LD) in Abhängigkeit von in Fig. 2 beispielhaft angenommenen Fahrbetriebszuständen des Fahrzeuges 1.
Die in Fig. 2 dargestellten Zahlenwerte geben jeweils die dynamische Radlast LD (in kg) eines jeweiligen Rades an.
Bei der Teildarstellung in Fig. 2 Mitte ist angenommen, dass das Fahrzeug 1 sich im Stillstand befindet oder sich unbeschleunigt bewegt. Wie in Fig. 2 dargestellt betragen in diesem Zustand die Radlasten LD an den beiden vorderen Rädern Wl, W2 jeweils 500 kg und an den beiden hinteren Rädern W3, W4 jeweils 400 kg. Diese dynamischen Radlasten LD entsprechen den statischen Radlasten L0 des Fahrzeuges 1.
Bei der Teildarstellung in Fig. 2 oben ist angenommen, dass das Fahrzeug 1 beschleunigt (ax > 0) . In diesem Zustand sind die Radlasten LD an den beiden vorderen Rädern jeweils verringert und an den beiden hinteren Rädern W3, W4 jeweils erhöht, vgl. die Zahlenwerte in Fig. 2 oben.
Bei der Teildarstellung in Fig. 2 unten ist angenommen, dass das Fahrzeug 1 verzögert bzw. abbremst (ax < 0) . In diesem Zustand sind die Radlasten LD an den beiden vorderen Rädern jeweils erhöht und an den beiden hinteren Rädern W3, W4 jeweils verringert, vgl. die Zahlenwerte in Fig. 2 unten.
Bei der Teildarstellung in Fig. 2 links ist angenommen, dass das Fahrzeug 1 eine Linkskurve fährt (ay > 0) . In diesem Zustand sind die Radlasten LD an den beiden linken Rädern Wl, W3 jeweils verringert und an den beiden rechten Rädern W2, W4 jeweils erhöht, vgl. die Zahlenwerte in Fig. 2 links.
Bei der Teildarstellung in Fig. 2 rechts ist angenommen, dass das Fahrzeug 1 eine Rechtskurve fährt (ay < 0) . In diesem Zustand sind die Radlasten LD an den beiden linken Rädern Wl, W3 jeweils erhöht und an den beiden rechten Rädern W2, W4 jeweils verringert, vgl. die Zahlenwerte in Fig. 2 rechts. Fig. 3 zeigt das Fahrzeug 1 bzw. dessen Vorrichtung zur
Durchführung des beschriebenen Verfahrens detaillierter. Die eingezeichneten Komponenten der Vorrichtung, also an jeweils einem der Räder W1-W4 angeordnete elektronische Radeinheiten 12-1 bis 12-4, die jeweils Mittel zum Erfassen der Messwerte L und p aufweisen, sowie die fahrzeugseitige Steuereinrichtung 20, die Mittel zur Durchführung der erläuterten Berechnung der dynamischen Radlasten LD, der statischen Radlasten L0 und der Modellparameter clFL bis c2RL aufweist, wurden bereits weiter oben hinsichtlich ihrer Funktionsweise im Rahmen der Erfindung erläutert .
Fig. 4 zeigt detaillierter die Steuereinrichtung 20 des
Fahrzeuges 1 von Fig. 3.
Die Steuereinrichtung 20 ist als eine programmgesteuerte zentrale Steuereinrichtung des Fahrzeuges 1 ausgebildet und weist hierfür eine Rechnereinrichtung 22 und eine zugeordnete Speichereinrichtung 24 auf, in der z. B. eine den Betrieb der Rechnereinrichtung 22 steuernde Software abgespeichert ist.
Ferner sind in der Speichereinrichtung 24 auch die erfindungsgemäß eingesetzten ersten und zweiten Modelle abgespei¬ chert. Schließlich kann die Speichereinrichtung 24 verwendet werden, um die während des Verfahrens in den Schritten Sl und S3 ermittelten Messwerte zwischenzuspeichern und die nach Abschluss des Schritts Sl berechneten statischen Radlasten L0 und die in dem Schritt S2 berechneten Modellparameter clFL bis c2RL zu speichern (zumindest bis zu einer Neuberechnung dieser Größen bzw. Parameter) .
Die Steuereinrichtung 20 weist ferner eine Funkempfangseinrichtung 30 auf, mittels der die von den elektronischen Radeinheiten 12-1 bis 12-4 gesendeten Funksignale Rl bis R4, die in dem dargestellten Beispiel Datensignale bilden, empfangen werden .
Die Steuereinrichtung 20 weist ferner eine Schnittstelleneinrichtung 26 auf, über welche diese an einem digitalen Kommunikationsbus, z. B. einem CAN-Bus oder dergleichen, des Fahrzeuges 1 angeschlossen ist, um in dem dargestellten Beispiel insbesondere die Messwerte ax, ay von der Beschleunigungser- fassungseinrichtung 14 zu erhalten und sonstige Daten D mit weiteren an dem betreffenden Kommunikationsbus angeschlossenen Komponenten des Fahrzeuges 1 auszutauschen. Diese Daten D können z. B. die im Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens berechneten Radlasten LD, LO beinhalten.
Vorteilhaft kann mit den elektronischen Radeinheiten 12-1 bis 12-4 in Verbindung mit der Steuereinrichtung 20 nicht nur die Vorrichtung zur Bestimmung der dynamischen Radlasten LD und der statischen Radlasten LO realisiert sein, sondern auch ein so genanntes Reifendrucküberwachungssystem (TPMS, tire pressure monitoring System) ausgebildet sein, welches z. B. im Falle eines abrupten Druckverlustes in einem der Reifen eine entsprechende Warnmeldung über die Schnittstelleneinrichtung 26 z. B. an einen Fahrer des Fahrzeuges 1 ausgeben kann.
Bezugs zeichenliste
1 Fahrzeug
Wl bis W4 Fahrzeugräder
12-1 bis 12-4 elektronische Radeinheiten
14 Beschleunigungserfassungseinrichtung
20 Steuereinrichtung
22 Rechnereinrichtung
24 Speichereinrichtung
26 Schnittstelleneinrichtung
30 Funkempfangseinrichtung
LD dynamische Radlast
L0 statische Radlast
L Länge der ReifenaufStandsfläche
B Breite der ReifenaufStandsfläche p Innendruck des Reifens
Rl bis R4 Funksignale
ax Längsbeschleunigung des Fahrzeuges ay Querbeschleunigung des Fahrzeuges
D Daten

Claims

Verfahren zur Bestimmung von Radlasten (LD, LO) an jeweils mit einem Reifen ausgestatteten Rädern (W1-W4) eines Fahrzeuges (1), aufweisend folgende Schritte: al) Erfassen von für eine Verformung des jeweiligen Reifens repräsentativen Verformungsmesswerten (L) , a2) Erfassen von für einen Innendruck des jeweiligen Reifens repräsentativen Druckmesswerten (p) , a3) Erfassen wenigstens eines für eine Beschleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay) , b) Berechnen von dynamischen Radlasten (LD) der jeweiligen Räder (W1-W4) aus dem betreffenden erfassten Verformungsmesswert (L) und dem betreffenden erfassten Druckmesswert (p) gemäß eines diese Größen verknüpfenden ersten Modells, wobei die dynamische Radlast (LD) eines Rades die tatsächlich auf dieses Rad wirkende Radlast darstellt, c) Berechnen von statischen Radlasten (LO) der Räder
(W1-W4) aus den berechneten dynamischen Radlasten (LD) der Räder (W1-W4) und dem wenigstens einen erfassten Beschleunigungsmesswert (ax, ay) gemäß eines diese Größen verknüpfenden und wenigstens einen Modellparameter (clFL bis c2RL) enthaltenden zweiten Modells, wobei die statische Radlast (LO) eines Rades die bei unbeschleunigtem Fahrzeug (1) auf dieses Rad wirkende Radlast darstellt, d) Berechnen des wenigstens einen Modellparameters (clFL bis c2RL) des zweiten Modells als Ergebnis einer statistischen Analyse der berechneten dynamischen Radlasten (LD) der Räder (W1-W4), der zugehörig berechneten statischen Radlasten (LO) der Räder (W1-W4), und des zugehörig erfassten wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay) , el) optional erneutes Erfassen von für eine Verformung des jeweiligen Reifens repräsentativen Verformungsmesswerten (L) , e2) optional erneutes Erfassen von für einen Innendruck des jeweiligen Reifens repräsentativen Druckmesswerten (p) , e3) erneutes Erfassen wenigstens eines für eine Be¬ schleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay) , f) erneutes Berechnen der dynamischen Radlasten (LD) der Räder (W1-W4) aus den zuvor berechneten statischen Radlasten (LO) der Räder (W1-W4) und dem wenigstens einen erneut erfassten Beschleunigungsmesswert (ax, ay) gemäß des zweiten Modells, wobei der zuvor berechnete we¬ nigstens eine Modellparameter (clFL bis c2RL) des zweiten Modells verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verformungsmesswerte (L) jeweils repräsentativ für eine Länge einer ReifenaufStandsfläche des betreffenden Reifens sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Beschleunigungsmesswert (ax, ay) einen für eine Längsbeschleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Längsbeschleunigungsmesswert (ax) aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Beschleunigungsmesswert (ax, ay) einen für eine Querbeschleunigung des Fahrzeuges repräsentativen Querbeschleunigungsmesswert (ay) aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren bei einem Fahrzeug (1) mit vier Rädern (W1-W4) durchgeführt wird und das zweite Modell wie folgt vorgesehen ist :
LDFL = LOFL + clFL x ax + c2FL x ay
LDFR = LOFR + clFR x ax + c2FR x ay
LDRR = LORR + clRR x ax + c2RR x ay
LDRL = LORL + clRL x ax + c2RL x ay wobei bezeichnen :
LDFL dynamische Radlast (LD) am Rad (wi;ι vorne links
LDFR dynamische Radlast (LD) am Rad (W2)ι vorne rechts
LDRR dynamische Radlast (LD) am Rad (W4)ι hinten rechts
LDRL dynamische Radlast (LD) am Rad (W3)ι hinten links
LOFL statische Radlast (LO) am Rad (Wl) vorne links
LOFR statische Radlast (LO) am Rad (W2) vorne rechts
LORR statische Radlast (LO) am Rad (W4) hinten rechts
LORL statische Radlast (LO) am Rad (W3) hinten links clFL Modellparameter
clFR Modellparameter
clRR Modellparameter
clRL Modellparameter
c2FL Modellparameter
c2FR Modellparameter
c2RR Modellparameter
c2RL Modellparameter ax Längsbeschleunigung des Fahrzeuges (1) ay Querbeschleunigung des Fahrzeuges (1).
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Berechnen des wenigstens einen Modellparameters (clFL bis c2RL) erst dann erfolgt, wenn durch die erfassten Messwerte (L, p, ax, ay) und/oder die berechneten Radlasten (LD, LO) ein vorbestimmtes Auslösekriterium erfüllt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Zeitpunkte der in den Schritten al) und a2) erfolgenden Erfassungen der Verformungsmesswerte (L) und Druckmesswerte (p) in Abhängigkeit von einem erfassten Beschleunigungs¬ messwert (ax, ay) vorgegeben werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erneute Berechnen der dynamischen Radlasten (LD) mit einer Zeitauflösung von maximal 0,5 s, insbesondere maximal 0,1 s, durchgeführt wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend:
- zur Anordnung an jeweils einem der Räder (W1-W4) des Fahrzeuges (1) vorgesehene elektronische Radeinheiten (12-1 bis 12-4), aufweisend Mittel zum Erfassen der Verformungsmesswerte (L) , der Druckmesswerte (p) und optional des wenigstens einen Beschleunigungsmesswerts (ax, ay) ,
- eine Steuereinrichtung (20), aufweisend Mittel (22, 24) zum Berechnen der dynamischen Radlasten (LD) , der statischen Radlasten (L0) und des wenigstens einen Mo¬ dellparameters (clFL bis c2RL) .
10. Computerprogrammprodukt aufweisend einen Programmcode, der auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführt.
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