DE102021108978B4 - Method for determining the wear condition of a tire on a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustands (V) eines Reifens (12) während des Betriebs eines den Reifen (12) aufweisenden Kraftfahrzeugs (10), mit den Schritten:- Ermitteln des dynamischen Rollradius (W1) des Reifens (12);- Ermitteln der Schlupfsteifigkeit (W2) des Reifens (12);- Bestimmen des Verschleißzustands (V) des Reifens (12), wozu die ermittelten Werte für den dynamischen Rollradius (W1) und für die Schlupfsteifigkeit (W2) normiert werden und basierend auf diesen normierten Werten dann der Verschleißzustand (V) des Reifens (12) bestimmt wird.Method for determining the wear condition (V) of a tire (12) during operation of a motor vehicle (10) having the tire (12), comprising the steps of:- determining the dynamic rolling radius (W1) of the tire (12);- determining the slip stiffness (W2) of the tire (12);- determining the wear condition (V) of the tire (12), for which purpose the determined values for the dynamic rolling radius (W1) and for the slip stiffness (W2) are standardized and the wear condition (V) of the tire (12) is then determined based on these standardized values.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustands eines Reifens während des Betriebs eines den Reifen aufweisenden Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for determining the wear condition of a tire during operation of a motor vehicle having the tire.
Die Reifen (Luftreifen) eines Kraftfahrzeugs unterliegen einer fortschreitenden Abnutzung, die insbesondere mit einer Verringerung der Profiltiefe einhergeht. Diese sukzessive Abnutzung bzw. Verringerung der Profiltiefe wird nachfolgend als Reifenverschleiß bezeichnet. Die Bestimmung des Reifenverschleißes bzw. des Verschleißzustands kann durch Sichtprüfung erfolgen, was jedoch voraussetzt, dass regelmäßig solche Sichtprüfungen gewissenhaft vorgenommen werden. In den letzten Jahren wurden unterschiedliche Möglichkeiten entwickelt, um an einem Kraftfahrzeug den Reifenverschleiß ohne Sichtprüfung bestimmen zu können.The tires (pneumatic tires) of a motor vehicle are subject to progressive wear, which is primarily associated with a reduction in tread depth. This gradual wear or reduction in tread depth is referred to below as tire wear. Tire wear or the state of wear can be determined by visual inspection, but this requires that such visual inspections be performed regularly and conscientiously. In recent years, various methods have been developed to determine tire wear on a motor vehicle without visual inspection.
Die
Die
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Zum Stand der Technik wird ferner hingewiesen auf die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Reifenverschleißes bzw. des Verschleißzustands eines Reifens an einem Kraftfahrzeug aufzuzeigen, die insbesondere mit den ohnehin an einem modernen Kraftfahrzeug vorhandenen Sensoren und Messeinrichtungen auskommt.The invention is based on the object of demonstrating a further possibility for determining the tire wear or the wear condition of a tire on a motor vehicle, which in particular makes use of the sensors and measuring devices already present on a modern motor vehicle.
Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren des Patentanspruchs 1. Zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung (wobei dies ausdrücklich auch Merkmale einschließt, die als „beispielsweise“, „bevorzugt“, „insbesondere“ etc. beschrieben sind) und der Zeichnung.The object is achieved by the inventive method of patent claim 1. Additional features of the invention emerge from the dependent patent claims, the following description of the invention (whereby this expressly includes features described as “for example”, “preferred”, “in particular”, etc.) and the drawing.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustands eines Reifens während des Betriebs eines den Reifen aufweisenden Kraftfahrzeugs, wobei es sich insbesondere um einen Reifen einer angetriebenen Achse handelt, umfasst folgende Schritte:
- - Ermitteln des dynamischen Rollradius des Reifens;
- - Ermitteln der Schlupfsteifigkeit des Reifens;
- - Bestimmen des Verschleißzustands des Reifens (oder gleichwirkend der Profiltiefe des Profils des Reifens) basierend auf dem ermittelten dynamischen Rollradius und der ermittelten Schlupfsteifigkeit ,wobei die ermittelten Werte für den dynamischen Rollradius und die Schlupfsteifigkeit, insbesondere auch für die Eigenfrequenz, normiert und basierend auf diesen normierten Werten der Verschleißzustand des Reifens bestimmt wird.
- - Determine the dynamic rolling radius of the tire;
- - Determine the slip stiffness of the tire;
- - Determining the wear condition of the tire (or equivalently the tread depth of the tire's profile) based on the determined dynamic rolling radius and the determined slip stiffness, whereby the determined values for the dynamic rolling radius and the slip stiffness, in particular also for the natural frequency, are standardized and the wear condition of the tire is determined based on these standardized values.
Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner den Schritt auf:
- - Ermitteln einer Eigenfrequenz des Reifens.
- - Determine the natural frequency of the tire.
Das Bestimmen des Verschleißzustands des Reifens erfolgt dann basierend auf dem ermittelten dynamischen Rollradius, der ermittelten Schlupfsteifigkeit und der ermittelten Eigenfrequenz.The tire's wear condition is then determined based on the determined dynamic rolling radius, the determined slip stiffness and the determined natural frequency.
Der dynamische Rollradius, die Schlupfsteifigkeit und gegebenenfalls die Eigenfrequenz des Reifens sind für den betreffenden Reifen geltende reifenspezifische Werte, die daher auch als Reifenwerte bezeichnet werden können. Diese Reifenwerte und gegebenenfalls weitere Reifenwerte (s. u.) werden während des Betriebs, womit insbesondere der Fahrbetrieb gemeint ist, des Kraftfahrzeugs ermittelt und können dann abgespeichert werden (bspw. in einem Fahrzeugsteuergerät oder auf einem Server). In bestimmten Abständen oder auf Anfrage kann dann der momentane bzw. aktuelle Verschleißzustand des Reifens aus den ermittelten Reifenwerten bestimmt werden, wofür insbesondere die jeweils zuletzt erfassten und somit aktuellsten Reifenwerte herangezogen werden.The dynamic rolling radius, slip stiffness, and, if applicable, the natural frequency of the tire are tire-specific values applicable to the respective tire, which can therefore also be referred to as tire values. These tire values and, if applicable, additional tire values (see below) are determined during operation of the vehicle, which particularly means driving, and can then be stored (e.g., in a vehicle control unit or on a server). At specific intervals or upon request, the current or current wear condition of the tire can then be determined from the determined tire values. For this purpose, the most recently recorded and therefore most recent tire values are used.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine robuste, zuverlässige und vergleichsweise präzise Bestimmung des Verschleißzustands eines Reifens, da gleich mehrere mit dem Reifenverschleiß einhergehende Effekte (Veränderung des dynamischen Rollradius, der Schlupfsteifigkeit sowie gegebenenfalls der Eigenfrequenz) quasi durch eine Fusion erfasst werden. Dadurch werden verschiedene Einflussgrößen auf den Reifenverschleiß umfassender berücksichtigt. Im Übrigen liefert das erfindungsgemäße Verfahren auch für einen unbekannten Reifen (dessen bauartbedingte Verschleißeigenschaften und deren Auswirkungen auf das Kraftfahrzeug unbekannt oder nur teilweise bekannt sind) gute bzw. brauchbare Ergebnisse.The method according to the invention enables a robust, reliable, and comparatively precise determination of a tire's wear condition, as several effects associated with tire wear (changes in the dynamic rolling radius, slip stiffness, and possibly the natural frequency) are captured virtually through a fusion process. This allows various factors influencing tire wear to be more comprehensively considered. Furthermore, the method according to the invention also delivers good or usable results for an unknown tire (whose design-related wear characteristics and their effects on the motor vehicle are unknown or only partially known).
Wie bereits erläutert, werden die ermittelten Werte für den dynamischen Rollradius und die Schlupfsteifigkeit, insbesondere auch für die Eigenfrequenz, normiert und basierend auf diesen normierten Werten wird dann der Verschleißzustand des Reifens bestimmt. Mit anderen Worten: es werden zunächst ein normierter dynamischer Rollradius des Reifens und eine normierte Schlupfsteifigkeit des Reifens, sowie gegebenenfalls auch eine normierte Eigenfrequenz des Reifens, ermittelt und dann basierend hierauf der Verschleißzustand des Reifens bestimmt. Beim Normieren werden gewissermaßen alle störenden Einflüsse herausgerechnet bzw. herauskompensiert. Die Normierung erfolgt bevorzugt auf einen Arbeitspunkt, wie nachfolgend näher erläutert.As already explained, the determined values for the dynamic rolling radius and slip stiffness, especially for the natural frequency, are standardized, and the tire's wear condition is then determined based on these standardized values. In other words, a standardized dynamic rolling radius of the tire and a standardized slip stiffness of the tire, as well as, if applicable, a standardized natural frequency of the tire, are first determined, and then the tire's wear condition is determined based on these values. During standardization, all disruptive influences are, in a sense, eliminated or compensated for. Standardization is preferably performed to an operating point, as explained in more detail below.
Der dynamische Rollradius wird auch als dynamischer Radradius oder nur als dynamischer Radius bezeichnet, wozu im Weiteren auf die
Weiterhin kann der Verlauf des dynamischen Rollradius über der Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst werden (z. B. mithilfe einer Kennlinie oder eines Modells) und/oder der Verlauf des dynamischen Rollradius über der Rad- bzw. Reifenlast. Diese Verläufe liefern eine weitere Information bezüglich des Verschleißzustands des Reifens (bspw. wächst bei zunehmendem Reifenverschleiß der dynamischen Rollradius mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit weniger stark an als bei einem Neureifen). Der jeweils ermittelte Werte bzw. Verlauf kann dann bei der Bestimmung des Verschleißzustands ebenfalls berücksichtigt werden.Furthermore, the dynamic rolling radius curve can be recorded against vehicle speed (e.g., using a characteristic curve or a model) and/or the dynamic rolling radius curve against wheel or tire load. These curves provide further information regarding the tire's wear condition (e.g., with increasing tire wear, the dynamic rolling radius increases less sharply with increasing vehicle speed than with a new tire). The determined values or curves can then also be taken into account when determining the wear condition.
Ausgehend von dem ermittelten normierten dynamischen Rollradius lässt sich der im aktuellen Arbeitspunkt des Fahrzeugs wirkende dynamische Rollradius des Reifens ermitteln. Dieser kann dann dazu verwendet werden, mithilfe gemessener Raddrehzahlen und Fahrzeuggeschwindigkeiten (insbesondere beim Beschleunigen oder Bergauffahren) den Antriebsschlupf des Reifens zu berechnen. Aus der ermittelten Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und der aus der Fahrzeugsensorik indirekt ermittelten Fahrzeugmasse sowie ermittelter oder geschätzter aktueller Fahrwiderstände kann dann die Antriebskraft berechnet werden. Alternativ kann das Motormoment (einschließlich der Übersetzung zum Rad bzw. Reifen) zur Berechnung der Antriebskraft verwendet werden.Based on the determined standardized dynamic rolling radius, the dynamic rolling radius of the tire acting at the current operating point of the vehicle can be determined. This can then be used to calculate the dynamic rolling radius of the tire using measured wheel speeds and vehicle speeds (especially The traction force can then be calculated from the measured longitudinal acceleration of the vehicle and the vehicle mass indirectly determined from the vehicle sensors, as well as measured or estimated current driving resistances. Alternatively, the engine torque (including the ratio to the wheel or tire) can be used to calculate the traction force.
Durch die Auswertung wenigstens eines Wertepaars des Antriebsschlupfes und der Antriebskraft kann mithilfe von Tiefpassfiltern, Kalmanfiltern, Curve-Fitting-Verfahren und/oder Least-Squares-Verfahren ein zweiter reifenspezifischer Wert, nämlich die Schlupfsteifigkeit des Reifens, ermittelt werden. Unter Schlupfsteifigkeit wird hier ein Proportionalitätsfaktor verstanden, der den Zusammenhang zwischen dem Reifen- bzw. Antriebsschlupf und der Antriebskraft beschreibt. (Diese Schlupfsteifigkeit des Reifens ist von verschiedenen Einflussgrößen abhängig.) Durch die Normierung auf einen definierten Arbeitspunkt (z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Reifentemperatur, Reifdruck, Reifenkräfte bzw. Reifenlast) werden alle während des Betriebs auftretenden (störenden) Einflüsse herausgerechnet, sodass der ermittelte normierte Wert für die Schlupfsteifigkeit lediglich von dem Verschleißzustand des Reifens abhängt sowie gegebenenfalls noch von einer Herstellungstoleranz (bei einem Neureifen kann die Herstellungstoleranz in einer Anlernphase identifiziert und dann im Weiteren berücksichtigt werden).By evaluating at least one pair of values representing the traction slip and the driving force, a second tire-specific value, namely the tire's slip stiffness, can be determined using low-pass filters, Kalman filters, curve-fitting methods, and/or least-squares methods. Slip stiffness is understood here as a proportionality factor that describes the relationship between the tire or traction slip and the driving force. (This tire's slip stiffness depends on various influencing factors.) By standardizing to a defined operating point (e.g., vehicle speed, tire temperature, tire pressure, tire forces, or tire load), all (disturbing) influences occurring during operation are eliminated, so that the determined standardized value for the slip stiffness depends solely on the tire's wear condition and, if applicable, on a manufacturing tolerance (in the case of a new tire, the manufacturing tolerance can be identified during a training phase and then taken into account).
Mithilfe des ermittelten dynamischen Rollradius des Reifens, insbesondere des normierten dynamischen Rollradius des Reifens, und der ermittelten Schlupfsteifigkeit des Reifens, insbesondere der normierten Schlupfsteifigkeit des Reifens, sowie gegebenenfalls auch des Verlaufs des dynamischen Rollradius über der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Rad- bzw. Reifenlast, kann relativ präzise auf eine Abnahme der Profiltiefe und damit auf den Verschleißzustand des Reifens geschlossen werden. Dies erfolgt bevorzugt durch Berechnen oder zumindest näherungsweises Berechnen (Schätzen) mithilfe eines Algorithmus.Using the determined dynamic rolling radius of the tire, in particular the standardized dynamic rolling radius of the tire, and the determined slip stiffness of the tire, in particular the standardized slip stiffness of the tire, as well as, if applicable, the dynamic rolling radius versus vehicle speed and/or wheel or tire load, a relatively precise conclusion can be drawn about a decrease in tread depth and thus about the tire's wear condition. This is preferably done by calculating or at least approximately calculating (estimating) using an algorithm.
Ferner kann vorgesehen sein, wie oben bereits erläutert, dass beim Bestimmen des Verschleißzustands auch (wenigstens) eine Eigenfrequenz des Reifens berücksichtigt wird, wodurch die Genauigkeit bzw. Güte verbessert wird. Mithilfe der ABS-Sensorik bzw. der Raddrehzahlsensorik und mittels Fourier-Transformation kann bspw. die Vertikaleigenfrequenz bzw. Dreheigenfrequenz des Reifens ermittelt werden. Durch die Normierung auf einen definierten Arbeitspunkt (z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Reifentemperatur, Reifdruck, Reifenkräfte bzw. Reifenlast) können alle während des Betriebs auftretenden (störenden) Einflüsse herausgerechnet und eine normierte Dreheigenfrequenz bestimmt werden, welche nur von dem Verschleißzustand des Reifens abhängt sowie gegebenenfalls noch von einer Herstellungstoleranz (bei einem Neureifen kann die Herstellungstoleranz in einer Anlernphase identifiziert und dann im Weiteren berücksichtigt werden).Furthermore, as already explained above, it can be provided that (at least) one natural frequency of the tire is also taken into account when determining the wear condition, thereby improving accuracy and quality. Using the ABS sensor or the wheel speed sensor and Fourier transformation, for example, the vertical natural frequency or rotational natural frequency of the tire can be determined. By normalizing to a defined operating point (e.g., vehicle speed, tire temperature, tire pressure, tire forces or tire load), all (disturbing) influences occurring during operation can be calculated out and a normalized rotational natural frequency can be determined, which depends only on the tire's wear condition and, if applicable, on a manufacturing tolerance (with a new tire, the manufacturing tolerance can be identified during a training phase and then taken into account).
Zur Bestimmung des Verschleißzustands des Reifens kann aus den ermittelten Werten (Reifenwerten) für den dynamischen Rollradius, insbesondere normierten dynamischen Rollradius, und für die Schlupfsteifigkeit, insbesondere normierte Schlupfsteifigkeit, sowie gegebenenfalls auch für die Eigenfrequenz, insbesondere normierte Eigenfrequenz, jeweils ein zugehöriger (spezifischer) Verschleißzustandswert ermittelt werden (aus bekannten Zusammenhängen, wie bspw. durch Versuche ermittelte Kennlinien oder Kennfelder oder durch theoretische Zusammenhänge bzw. ein Modell). Aus diesen (spezifischen) Verschleißzustandswerten kann ein Mittelwert gebildet bzw. berechnet werden, der den Verschleißzustand angibt (bspw. als verbliebene Profiltiefe bzw. Restprofiltiefe oder als Profiltiefenabnahme bzw. -verringerung, insbesondere bezogen auf einen Ausgangszustand).To determine the tire's wear condition, a corresponding (specific) wear condition value can be determined from the determined values (tire values) for the dynamic rolling radius, in particular the standardized dynamic rolling radius, and for the slip stiffness, in particular the standardized slip stiffness, and, if applicable, also for the natural frequency, in particular the standardized natural frequency (from known relationships, such as characteristic curves or characteristic maps determined through testing, or from theoretical relationships or a model). From these (specific) wear condition values, an average value can be formed or calculated that indicates the wear condition (e.g., as the remaining tread depth or residual tread depth or as a tread depth decrease or reduction, in particular relative to an initial state).
Alternativ kann zur Bestimmung des Verschleißzustands des Reifens mit den ermittelten Werten (Reifenwerten) für den dynamischen Rollradius, insbesondere normierten dynamischen Rollradius, und für die Schlupfsteifigkeit, insbesondere normierte Schlupfsteifigkeit, sowie gegebenenfalls auch für die Eigenfrequenz, insbesondere normierte Eigenfrequenz, eine datenbasierte Regression durchgeführt werden (s. u.), wobei auch der Verlauf des dynamischen Rollradius über der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Rad- bzw. Reifenlast berücksichtigt werden kann.Alternatively, to determine the wear condition of the tire, a data-based regression can be carried out using the determined values (tire values) for the dynamic rolling radius, in particular the standardized dynamic rolling radius, and for the slip stiffness, in particular the standardized slip stiffness, and if necessary also for the natural frequency, in particular the standardized natural frequency (see below), whereby the course of the dynamic rolling radius over the vehicle speed and/or the wheel or tire load can also be taken into account.
Bei der Bestimmung des Verschleißzustands kann auch ein angelernter oder manuell angelegter Ausgangszustand des Reifens berücksichtigt werden. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren eine Reifenwechselerkennung, insbesondere zur Erkennung der Montage eines Neureifens, und/oder eine Radwechselerkennung, insbesondere zur Erkennung eines Wechsels zwischen winter- und sommerbereiften Rädern, umfassen. (Beides wird nachfolgend noch näher erläutert).When determining the wear condition, a learned or manually created initial tire condition can also be taken into account. Furthermore, the method according to the invention can include tire change detection, in particular for detecting the installation of a new tire, and/or wheel change detection, in particular for detecting a change between winter and summer tires. (Both are explained in more detail below).
Die Bestimmung des Verschleißzustands des Reifens erfolgt bevorzugt auf einem Server, mit dem das Kraftfahrzeug mittels Funkverbindung oder dergleichen verbunden ist. Die Bestimmung des Verschleißzustands des Reifens kann aber auch im Kraftfahrzeug erfolgen.The tire wear condition is preferably determined on a server to which the motor vehicle is connected via a radio link or similar. However, the tire wear condition can also be determined in the motor vehicle.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner dazu ausgebildet sein, dass auch eine Restlaufleistung des Reifens bestimmt bzw. prognostiziert wird.The method according to the invention can further be designed to determine or predict a remaining mileage of the tire.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug, an dem ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustands eines Reifens durchgeführt wird. -
2 veranschaulicht schematisch in einem Blockdiagramm ein erfindungsgemäßes Verfahren.
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1 shows a motor vehicle on which a method according to the invention for determining the wear condition of a tire is carried out. -
2 illustrates schematically in a block diagram a method according to the invention.
Das in
Nachfolgend wird anhand der
Das Verfahren nutzt diverse Messwerte bzw. Fahrzeug(mess)größen S1 bis SN, welche mithilfe am Kraftfahrzeug 10 vorhandener Sensoren bzw. der Fahrzeugsensorik erfasst werden, wie bspw. die Raddrehzahl (von der ABS-Sensorik), die Rad- bzw. Reifenlast (von der Feder/Dämpfer-Sensorik), der Reifendruck (von einem Ventilsensor) oder die Gierrate, Längsbeschleunigung und Querbeschleunigung (von der ESP-Sensorik). Ferner können auch das Kraftfahrzeug 10 betreffende GPS-Daten verwendet werden, insbesondere zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit.The method uses various measured values or vehicle (measured) variables S 1 to S N , which are recorded using sensors or vehicle sensors present on the
Aus den Messwerten S1 bis SN wird der dynamische Rollradius W1, insbesondere der normierte dynamische Rollradius, und die Schlupfsteifigkeit W2, insbesondere die normierte Schlupfsteifigkeit, des Reifens 12 ermittelt. (Der Begriff „Ermitteln“ umfasst auch ein Schätzen der Werte, insbesondere in einer regelungstechnischen Bedeutung des Begriffs „Schätzen“.) Optional kann auch eine Eigenfrequenz W3, insbesondere eine normierte Eigenfrequenz, des Reifens 12 ermittelt (bzw. geschätzt) werden. Für die Normierung können viele Randbedingungen verwendet werden, insbesondere die Abhängigkeit der zu normierenden Werte von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Reifen- oder Umgebungstemperatur, den (anliegenden) Reifenkräften bzw. der Rad-/Reifenlast und dem Reifendruck. Ferner kann der Verlauf bzw. die Änderung W4 des dynamischen Rollradius über der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Geschwindigkeitsänderung und/oder der Verlauf bzw. die Änderung W5 des dynamischen Rollradius über der Rad-/Reifenlast bzw. Rad-/Reifenlaständerung ermittelt werden. (Die Rad- bzw. Reifenlast ist die vertikale Rad- bzw. Reifenkraft, die auch als Stützkraft bezeichnet wird.)From the measured values S 1 to S N , the dynamic rolling radius W1, in particular the standardized dynamic rolling radius, and the slip stiffness W2, in particular the standardized slip stiffness, of the
Die genannten Werte W1, W2 und W3 betreffen den Reifen 12 und können daher auch als Reifenwerte bzw. -parameter bezeichnet werden. (Hierzu können im Weiteren Sinne auch noch die Verläufe W4 und W5 gezählt werden.) Da diese Reifenwerte nicht nur vom Verschleißzustand des Reifens 12 abhängen, ist bevorzugt eine Normierung vorgesehen, bei der sozusagen die anderen Einflussfaktoren herauskompensiert werden. Insbesondere erfolgt eine Kompensation der Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. über eine Kennlinie oder einen Parameter), der Rad- bzw. Reifenlast (z. B. über Masse-/Beladungsschätzung mithilfe von Federwegsensoren), des Reifendrucks (z. B. mithilfe eines direkt oder indirekt messenden Reifendruckkontrollsystems oder mithilfe eines Reifendruckmodells und der Außentemperatur) und/oder der Reifentemperatur (z. B. mithilfe einer Temperaturmessung oder mithilfe eines Reifentemperaturmodells und der Außentemperatur).The values W1, W2, and W3 mentioned relate to tire 12 and can therefore also be referred to as tire values or parameters. (In a broader sense, the curves W4 and W5 can also be counted here.) Since these tire values depend not only on the wear condition of
Aus den ermittelten, insbesondere normierten, Reifenwerten W1 und W2, sowie gegebenenfalls auch W3, W4 und/oder W5, wird dann der momentane bzw. aktuelle Verschleißzustand V des Reifens 12 bestimmt, insbesondere als Verringerung bzw. Abnahme der Profiltiefe des Profils 13. Ferner kann eine Restlaufleistung R des Reifens 12 bestimmt bzw. prognostiziert werden (bspw. in Kilometern), indem z. B. die Änderungen der ermittelten Reifenwerte W1, W2 und/oder W3 und die Änderung der Profiltiefenabnahme in Relation zur Zeit oder Laufleistung des Kraftfahrzeugs 10 bzw. des Reifens 12 gesetzt wird. Der Verschleißzustand V und/oder die (prognostizierte) Restlaufleistung R kann angezeigt werden (bspw. auf einem Display des Kraftfahrzeugs 10 oder über eine mobile App). Ferner kann, wenn der Verschleißzustand V und/oder die Restlaufleistung R eine definierte Schwelle unterschreitet, eine Warnmeldung ausgegeben und/oder die zuständige Werkstatt bezüglich eines anstehenden Reifenwechsels informiert werden.From the determined, in particular standardized, tire values W1 and W2, and possibly also W3, W4 and/or W5, the current or actual wear state V of the
Die Reifenwerte W1, W2, W3, W4 und W5 können im Steuergerät 14 des Kraftfahrzeugs 10 ermittelt werden. Der Verschleißzustand V und/oder die Restlaufleistung R können ebenfalls im Steuergerät 14 ermittelt werden oder im Server 20, wobei Letzteres dann zu bevorzugen ist, wenn größere Datenmengen verarbeitet und/oder gespeichert werden (bspw. um auch zeitliche Veränderungen bzw. Trends zu erfassen).The tire values W1, W2, W3, W4, and W5 can be determined in the
Die Bestimmung des Verschleißzustands V und/oder der Restlaufleistung R erfolgt, insbesondere softwaregestützt, durch einen Input- Output-Prozess (IPO), dem ein geeigneter Algorithmus zugrunde liegt. So kann bspw. vorgesehen sein, dass mithilfe von (bekannten bzw. zuvor ermittelten) Kennlinien und/oder Kennfeldern für jeden, insbesondere normierten, Reifenwert W1, W2 und gegebenenfalls W3 ein zugehöriger (spezifischer) Verschleißzustandswert ermittelt und daraus ein Mittelwert gebildet bzw. berechnet wird.The wear condition V and/or the remaining mileage R is determined, particularly software-supported, using an input-output process (IPO) based on a suitable algorithm. For example, it can be provided that, using (known or previously determined) characteristic curves and/or characteristic maps, a corresponding (specific) wear condition value is determined for each, particularly standardized, tire value W1, W2, and, if applicable, W3, and an average value is formed or calculated from this.
Alternativ kann der Verschleißzustand V mithilfe einer datenbasierten Regression bestimmt werden. Bspw. kann vorgesehen sein, dass aus der Änderung der Reifenwerte W1 und W2 sowie gegebenenfalls auch W3, insbesondere auch unter Einbeziehung von W4 und/oder W5, eine datenbasierte Regression zur Bestimmung bzw. Berechnung einer Profiltiefenabnahme durchgeführt wird. Eine datenbasierte Regression kann dabei mit Hilfe eines auf dem maschinellen Lernen beruhenden Regressionsmodells durchgeführt werden. Diese Regression nutzt die Reifenwerte W1 und W2 sowie gegebenenfalls auch W3, W4 und/oder W5 und gegebenenfalls deren Änderungen bezüglich eines Ausgangszustands Z (s. u.) als Eingangsinformationen und berechnet daraus eine Profiltiefenabnahme. Das Regressionsmodell kann mit realen Reifendaten aus zahlreichen Reifenprüfstandsmessungen vieler unterschiedlicher Reifentypen und Dimensionen trainiert werden.Alternatively, the wear state V can be determined using data-based regression. For example, it can be provided that a data-based regression is carried out to determine or calculate a tread depth reduction based on the change in the tire values W1 and W2 and, if applicable, also W3, in particular also taking W4 and/or W5 into account. A data-based regression can be carried out using a regression model based on machine learning. This regression uses the tire values W1 and W2 and, if applicable, also W3, W4 and/or W5 and, if applicable, their changes relative to an initial state Z (see below) as input information and calculates a tread depth reduction from this. The regression model can be trained using real tire data from numerous tire test bench measurements of many different tire types and dimensions.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner dazu ausgebildet sein, den Reifen 12 in einer Anlernphase mithilfe einer Anlernlogik selbsttätig anzulernen. Dabei wird insbesondere ein Ausgangswert für die Reifengrößen die Reifenwerte W1, W2, W3, W4 und/oder W5 ermittelt. Alternativ können Reifeninformationen, insbesondere die Reifengröße und/oder Profiltiefe, auch manuell eingegeben werden (insbesondere bei einem bereits gebrauchten Reifen). Bei der Bestimmung des Verschleißzustands V und/oder der Restlaufleistung R kann dann der angelernte oder manuell angelegte Ausgangszustand Z des Reifens 12 mit berücksichtigt werden. (Das Verfahren kann dann differentiell zum angelernten Reifen arbeiten, indem die Reifeneigenschaftsänderungen gegenüber dem angelernten Ausgangszustand Z des Reifens 12 betrachtet werden.)The method according to the invention can further be configured to automatically teach the
Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Reifenwechsel, d. h. die Montage eines anderen Reifens, insbesondere eines Neureifens, auf dieselbe Felge erkannt wird (anhand einer sprunghaften Änderung der Reifenwerte W1, W2 und/oder W3) und daraufhin dieser Reifen automatisch angelernt und die dabei ermittelten Reifeninformationen bezüglich des Ausgangszustands Z abgespeichert werden (im Fahrzeugsteuergerät 14 und/oder auf dem Server 20).It is preferably provided that a tire change, i.e. the mounting of another tire, in particular a new tire, on the same rim is detected (based on a sudden change in the tire values W1, W2 and/or W3) and then this tire is automatically taught and the tire information determined in this way is stored with regard to the initial state Z (in the
Ferner kann auch eine Radwechselerkennung (für einen Radwechsel mit Felge) vorgesehen sein. Ein Radwechsel kann bspw. anhand einer rad- bzw. felgenseitigen Druck- und/oder Temperatursensor-ID erkannt werden. Wird ein Radwechsel erkannt, kann durch Abgleich festgestellt werden, ob das Rad (bzw. die Felge) bereits montiert war und ob die ermittelten Reifenwerte bzw. -parameter den zuletzt für dieses Rad (bzw. Felge) abgespeicherten Werten entsprechen. Falls ja, kann die gespeicherte Profiltiefenabnahme des Reifens herangezogen und quasi davon ausgehend weiter gerechnet werden. Falls nein, kann überprüft werden, ob ein Neureifen montiert worden ist, indem der dynamische Rollradius ausgewertet wird (ein kurz- und mittelfristiger Anstieg des dynamischen Rollradius ist ein Hinweis auf einen Neureifen, ein nur kurzzeitiger Anstieg ist ein Hinweis auf einen Gebrauchtreifen). Im Weiteren kann dann ein Anlernen erfolgen (s.o.).Furthermore, wheel change detection (for a wheel change with rim) can also be provided. A wheel change can be detected, for example, based on a wheel- or rim-side pressure and/or temperature sensor ID. If a wheel change is detected, a comparison can be made to determine whether the wheel (or rim) has already been mounted and whether the determined tire values or parameters correspond to the last values saved for this wheel (or rim). If so, the stored tread depth reduction of the tire can be used and the calculations can continue based on this. If not, it can be checked whether a new tire has been mounted by evaluating the dynamic rolling radius (a short- or medium-term increase in the dynamic rolling radius indicates a new tire; a short-term increase indicates a used tire). A learning process can then take place (see above).
Claims (9)
Priority Applications (1)
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