確定車輛輪胎的理論胎壓與實際胎壓的壓力比的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于確定車輛輪胎的理論胎壓或最佳胎壓與實際胎壓之間的壓 力比的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 文件DE 10 2009 057 578 A1公開了根據(jù)每個輪胎印跡長度和胎壓研究車輛的多 個輪胎的車輪載荷分布。
[0003] 文件DE 10 2009 057 579 A1說明了根據(jù)輪胎的印跡的實際值和理論值測定理論 胎壓。
[0004] 文件DE 103 52 539 B4公開了借助于變形傳感器監(jiān)控充氣輪胎的車輛。
[0005] 車輛的滾動阻力基本確定了車輛完成行駛距離所需的能量。對于轎車須使用該能 量的大約20%來克服在高速公路上的滾動阻力。在城市區(qū)域中，該百分比提高到40%。對于載 重車輛，該百分比還更高。在高速公路上，對于載重車輛而言，能量消耗的66%要歸因于克服 滾動阻力。因此，對于在高速公路上的載重車輛，滾動阻力減少3%可使總能量消耗降低2%。 對于最佳胎壓的另一標準是行駛穩(wěn)定性和因此駕駛員的安全以及所有其它交通參與者的 安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，本發(fā)明目的在于對車輛的駕駛員提供一種指示，借助于其可設(shè)定最佳的胎 壓。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定理論胎壓與實際胎 壓之間的壓力比的方法以及通過一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于確定理論胎壓與實際胎壓 之間的壓力比的系統(tǒng)來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求限定了本發(fā)明的優(yōu)選的和有利的實施形式。
[0008] 在本發(fā)明的范圍中，提供一種用于確定車輛的輪胎的理論胎壓或最佳胎壓與實際 胎壓之間的壓力比的方法。在此，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟： ?確定車輪載荷，其主要由于車輛的負載而作用到輪胎上。
[0009] ?自動測定輪胎的動態(tài)輪胎半徑。在此，輪胎的這樣的半徑被理解成動態(tài)輪胎半 徑，即輪胎在車輛直線行駛的情況中所具有的半徑。動態(tài)輪胎半徑例如可通過輪胎的滾動 周長來確定。在此，滾動周長相應(yīng)于輪胎在不打滑地轉(zhuǎn)動的情況下所經(jīng)過的距離。滾動周長 例如可由車輛所經(jīng)過的行駛距離除以輪胎的回轉(zhuǎn)數(shù)的商來算出。
[0010] ?根據(jù)車輪載荷和動態(tài)輪胎半徑自動地確定壓力比。
[0011]如果所確定的壓力比具有大于1的值，相應(yīng)的輪胎中的實際胎壓過小。反之，如果 所確定的壓力比具有小于1的值，那么相應(yīng)的輪胎中的實際胎壓過大。所確定的壓力比的值 偏離1越多，相應(yīng)的輪胎中的實際胎壓在此則偏離理論胎壓越多。換言之，所確定的壓力比 一方面向駕駛員提供相應(yīng)的輪胎的實際胎壓是過高還是過低的指示而另一方面提供實際 胎壓偏離理論胎壓多少百分比的指示。
[0012] 在此，壓力比的確定尤其根據(jù)相應(yīng)的輪胎的常數(shù)（以其來定義動態(tài)輪胎半徑與未 負載的輪胎半徑之間的理論比）實現(xiàn)。換言之，該輪胎常數(shù)是應(yīng)用參數(shù)，其對于每個輪胎(也 就是說每個輪胎類型）固定地來規(guī)定且在輪胎的使用壽命上不改變。未負載的輪胎半徑在 輪胎的未負載的狀態(tài)中確定輪胎的半徑。例如當輪胎處于地面上使得其輪胎支承面與地面 沒有接觸時，可確定未負載的輪胎半徑。
[0013] 了解了該輪胎常數(shù)可通過以下等式(1)來計算壓力比： ~ |1 - SAclttS!} ^ * Cisteai；) ( 1 ) 其中，PW相應(yīng)于待確定的壓力比，CAc；tual相應(yīng)于由動態(tài)輪胎半徑除以未負載的輪胎半 徑所得的商而CId(3al相應(yīng)于規(guī)定的輪胎常數(shù)。
[0014] 根據(jù)一優(yōu)選的根據(jù)本發(fā)明的實施形式，附加地確定輪胎的實際胎壓。這例如可利 用輪胎內(nèi)存在的壓力傳感器實現(xiàn)，但是也可考慮手動地確定當前的胎壓。通過將確定的壓 力比乘以實際胎壓，可確定相應(yīng)的輪胎的理論胎壓。確定實際胎壓的另一可能性在于借助 于輪胎剛度函數(shù)來估計實際胎壓，如這另外詳細地來闡述的那樣。
[0015] 該實施形式有利地以理論胎壓的形式向車輛駕駛員提供應(yīng)調(diào)整到相應(yīng)的輪胎的 哪個胎壓上的精確指示。
[0016] 例如通過根據(jù)GPS-數(shù)據(jù)確定車輛所經(jīng)過的距離且然后將所經(jīng)過的該距離除以相 應(yīng)的輪胎的回轉(zhuǎn)數(shù)(其在由相應(yīng)的輪胎完成該距離期間被檢測）可根據(jù)本發(fā)明來確定動態(tài) 半徑。相應(yīng)的輪胎的回轉(zhuǎn)數(shù)在此例如可根據(jù)所謂的"車輪記數(shù)(Wheel Tick)"來確定，其中， 例如輪胎每轉(zhuǎn)檢測100車輪記數(shù)動。在此，車輪記數(shù)相應(yīng)于當輪胎旋轉(zhuǎn)了預定的轉(zhuǎn)動角度時 相應(yīng)由傳感器所檢測的測量信號。
[0017] 如之前已在動態(tài)輪胎半徑的定義中所說明的那樣，僅當輪胎不打滑時才可精確地 確定動態(tài)輪胎半徑。出于該原因，在確定動態(tài)輪胎半徑時應(yīng)排除車輛的動態(tài)行駛情況(例如 車輛的緊急制動、伴有輪胎打滑(durchdrehen)的加速）。例如可借助于加速度傳感器或通 過評估制動信號、ABS-信號或ESP-信號的來識別這樣的動態(tài)行駛情況，從而僅在輪胎不打 滑的行駛情況中確定動態(tài)輪胎半徑。除此之外，可應(yīng)用卡爾曼濾波器(Kalman-Fi Iter)以將 在預定間隔所檢測的車輪記數(shù)與期望的車輪記數(shù)比較，以便識別出異常值(Ausreisser)且 在確定動態(tài)輪胎半徑時不考慮其。
[0018] 此外，可根據(jù)車輛的偏轉(zhuǎn)比率中、該輪胎的轉(zhuǎn)速DGi、車輛的另一輪胎的另一轉(zhuǎn)速 DG2以及在該輪胎與另一輪胎之間的距離s根據(jù)以下等式(2)來測定車輛的輪胎的動態(tài)輪胎 半徑，如這在文件DE 10 2006 020 490 A1中所說明的那樣。
[0019]
(2) 在此，Xi說明周長比，其可借助于以下等式(3)在車輛直線行駛的情況中由第一轉(zhuǎn)速在 時間上的積分和第二轉(zhuǎn)速在時間上的積分來計算。 f.崎
[0020] 為 ^ |r--： (3) 根據(jù)本發(fā)明還可確定輪胎剛度。在了解輪胎剛度(也就是說對于相應(yīng)的輪胎在未負載 的輪胎半徑與動態(tài)輪胎半徑之間的差或距離與車輪載荷之間的比）的情況下，可經(jīng)由車輪 載荷來確定該差。由此，可由動態(tài)輪胎半徑和該差的和來計算出未負載的輪胎半徑。
[0021] 輪胎剛度的確定因此提供隨時(也就是說在不直接測量未負載的輪胎半徑的情況 下）確定未負載的輪胎半徑的可能性。這樣確定未負載的輪胎半徑通常比例如根據(jù)在靜止 的車輛處的測量所測定的未負載的輪胎半徑的測量值或估計值更精確。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在可對于車輛的每個輪胎確定對于當前的車輪載荷的壓力比Prel 或理論胎壓pIdeal并且與相應(yīng)的輪胎的實際胎壓比較。例如可將這兩個值(也就是說理論胎 壓和實際胎壓)經(jīng)由相應(yīng)的接口傳輸給車輛的駕駛員。為了促使駕駛員使實際胎壓與理論 胎壓相稱，此外可示出由于錯誤地設(shè)定的胎壓所積累的附加能量消耗。（例如"由于過低的 氣壓所引起的高2%(0.4 l/100km)的能量消耗"）。此外，在超過一定的能量消耗-閾值的情 況下可對駕駛員產(chǎn)生警告，以警告駕駛員防止錯誤設(shè)定的胎壓。此外，可警告駕駛員防止由 錯誤的胎壓所引起的安全風險。最后，根據(jù)本發(fā)明還可自動地改變相應(yīng)的輪胎的胎壓，使得 其相應(yīng)于理論胎壓。
[0023] 為了避免在車輪載荷每次改變時將胎壓匹配于理論胎壓，對于相應(yīng)的輪胎可確定 平均的、最大的或典型的車輪載荷。在該情況中，可根據(jù)該車輪載荷(而不根據(jù)相應(yīng)當前的 車輪載荷)確定壓力比Prel或理論胎壓PIdeal。
[0024] 對于確定輪胎剛度存在多個可能性。一方面，可規(guī)定輪胎剛度函數(shù)，利用其根據(jù)實 際胎壓、車輛的速度和車輪載荷來確定輪胎剛度。
[0025] 如果前面所說明的輪胎剛度函數(shù)對于該車輛不已知，可初步規(guī)定輪胎剛度函數(shù)， 如其例如在以下等式(4)中所說明的那樣。 J ?'-:
[0026] ?--s-χ? --I ：··jhi-xv (4) /' 其中，m相應(yīng)于輪胎剛度，f相應(yīng)于車輪載荷而V相應(yīng)于車輛的速度。a、b、k和n是常數(shù)。由 于常數(shù)b通常非常小，也可在沒有"b*v"項的情況下來確定輪胎剛度m。
[0027] 在該情況中，根據(jù)在多個時刻對于車輪載荷、實際胎壓以及車輛的速度所測定的 測量值來掌握或確定這些常數(shù)，從而使估計誤差的二次范數(shù)最小。對此，例如卡爾曼濾波器 (或其它合適的濾波器)在較長的時間段上觀察在所測量的值之間的關(guān)聯(lián)。對于規(guī)定的輪胎 剛度函數(shù)如此來確定常數(shù)或參數(shù)，這還被稱為參數(shù)識別。在此，還可將車輪載荷或?qū)嶋H胎壓 近似視作常數(shù)或參數(shù)，從而可通過在較長的時間段上所測得的測量值不僅來確定常數(shù)(例 如a、b、k和η)、而且來確定車輪載荷或?qū)嶋H胎壓，而不必例如明確地借助于壓力傳感器來檢 測胎壓。換言之，在尤其可將輪胎剛度函數(shù)用于計算輪胎剛度之前，根據(jù)本發(fā)明的方法首先 掌握了輪胎剛度函數(shù)的常數(shù)。在卡爾曼濾波器的情況中，輪胎剛度函數(shù)的待確定的常數(shù)或 參數(shù)形成所謂的卡爾曼-系統(tǒng)狀態(tài)矢量。借助于引入測量值以時間遞歸地來估算該矢量。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明還可根據(jù)輪胎的輪胎類型、即在不檢測測量值的情況下確定輪胎剛 度。
[0029] 在該備選方案中，例如可存在不同輪胎類型的數(shù)據(jù)庫，在其中對于每個輪胎類型 對于一定的胎壓和對于一定的車輛速度說明了相應(yīng)的輪胎剛度。通過例如手動地規(guī)定輪胎 類型，那么可根據(jù)例如在靜止中所測量的實際胎壓來確定對于相應(yīng)的輪胎相應(yīng)有效的輪胎 剛度。
[0030] 在本發(fā)明的范圍中，還提供一種用于確定車輛輪胎的理論胎壓與實際胎壓之間的 壓力比的系統(tǒng)。在此，根據(jù)本發(fā)明的包括控制部的系統(tǒng)設(shè)計成測定相應(yīng)的輪胎的車輪載荷 和動態(tài)輪胎半徑。然后，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)借助于控制部根據(jù)車輪載荷和動態(tài)車輪半徑確 定壓力比。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)點大致相應(yīng)于之前詳細實施的根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點， 從而在此不再重復。
[0032]