CN110446619B - 用于确定车辆车轮上的车轮载荷的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定车辆(1)的各自配备有轮胎的车轮(W1‑W4)上的车轮载荷(LD，L0)的方法和设备。在这种背景下，在第一阶段(S1)，针对相应轮胎中的每一个检测变形测量值(L)和压力测量值(p)，并且针对该车辆(1)检测至少一个加速度测量值(ax，ay)，以便根据第一模型计算相应车轮(W1‑W4)的车轮动态载荷(LD)并且根据第二模型计算相应车轮(W1‑W4)的车轮静态载荷(L0)，其中，该第二模型包含至少一个模型参数(c1FL至c2RL)。借助于所计算的车轮动态载荷(LD)、借助于分别计算的车轮静态载荷(L0)、以及借助于分别检测的至少一个加速度测量值(ax，ay)的统计分析(S2)计算该至少一个模型参数(c1FL至c2RL)。在第二阶段(S3)，重新检测该至少一个加速度测量值(ax，ay)，根据该第二模型，从先前计算的这些车轮(W1‑W4)的车轮静态载荷(L0)和该至少一个新检测的加速度测量值(ax，ay)重新计算这些车轮(W1‑W4)的车轮动态载荷(LD)，其中，使用该第二模型的先前计算的至少一个模型参数(c1FL至c2RL)。

Description

用于确定车辆车轮上的车轮载荷的方法和设备

本发明涉及确定车辆的装备有轮胎的车轮上的车轮载荷，尤其涉及用于确定车辆车轮上的车轮动态载荷的方法和设备。

术语“车轮动态载荷”在此和在下文表示实际作用在相应的车轮上并且取决于车辆的当前行驶状态的车轮载荷。

在现代机动车辆中，已知的是，当车辆行驶时借助于布置在车轮上的车轮电子单元来确定车辆上的车轮的车轮载荷。这样的方法在DE 103 29 700 A1中予以描述，并且基于以下事实：根据相应轮胎的特性，在车轮载荷、轮胎变形和轮胎内部压力之间存在特定函数关系。通过使用这种关系，因此可以从表示轮胎变形的变形测量值并且从表示轮胎内部压力的压力测量值来确定车轮载荷。

然而，利用这样的方法和设备，在实践中出于各种原因通常不可能在每个期望的时间点和/或以非常短的时间间隔(即具有高时间分辨率)确定车轮载荷。第一个原因是，例如，根据已知方法、借助于车轮电子单元可靠地检测指定的变形测量值通常需要测量时间，在该测量时间中相应的车轮已执行至少一次旋转或甚至多次旋转。因此，例如在车辆开始行驶之后仍不能直接确定变形测量值。另一问题是指定的车轮电子单元通常是电池操作的，从而变形测量值和/或压力测量值的更频繁的检测操作(即在短时间间隔下的检测操作)可能由于与所述检测操作相关联的功耗而减少电池使用寿命。如果指定的测量值和/或由此得出的数据由车轮电子单元通过无线电传送到车辆的中央控制装置，则在许多国家，除了在更频繁地传输无线电信号时功耗增加之外，关于无线电发射的法律限制还阻止了更频繁地传输测量值或数据。在实践中，车轮电子单元因此通常仅大约每10秒将无线电信号发送到车辆的控制装置。此外，应该考虑到，尤其是对于变形测量值(例如一个轮胎接触区域的长度)的测量过程例如由于道路的不平坦而可能受到干扰至这样一种程度，使得测量值首先经过滤波等，并且足够可靠的变形测量值因此通常只在不止一分钟之后才可用。这样的时间段显然太长而不能基于此检测来映射动态行驶效应，例如转弯、避免操纵、加速、制动。

出于这些原因，已知的车轮载荷确定系统通常旨在从一开始就通过消除(即拒绝)受动态行驶效应影响的测量值来确定车轮静态载荷，并且仅使用不受影响的测量值来确定车轮载荷。例如，可以为此测量车辆的纵向加速度和横向加速度，以拒绝在不利的行驶状态下获得的测量值，并且因此确定仅在未加速的车辆状态下的车轮载荷，即作为车轮静态载荷。

术语“车轮静态载荷”在此和在下文中表示在未加速的车辆的情况下(尤其是例如在静止车辆的情况下)作用在平地上的相应车轮上的车轮载荷。

车轮静态载荷可以说是车辆本身的特性，并且直接由车辆的质量分布以及车轮布置的位置产生。当车辆静止时，车轮静态载荷和车轮动态载荷之间没有差异，而当车辆行驶时，车轮动态载荷由于动态效应、尤其是在加速、减速(负加速度)和转弯的情况下而变化。

值得注意的是，当车辆行驶时，还尤其是例如在加速期间，当前单独的车轮静态载荷，特别地是如果车辆在平地上停止而质量分布(包括车辆乘员或货物的质量)没有任何变化时，在车轮处将出现的车轮载荷。此外，需要注意的是，在行驶期间还定义的车轮静态载荷可以发生改变，特别是如果车辆的质量分布改变，例如，无论是在静止状态还是在行驶期间，当车辆乘员和/或一些其他货物移位时。

本发明的目的是指明一种方法和一种设备，利用该方法和设备，可以尤其改进地确定车辆的各自配备有轮胎的车轮上的车轮动态载荷。

根据本发明，该目的通过如权利要求1所述的方法并且通过如权利要求9所述的设备来实现。另外的权利要求涉及本发明的有利改进。

本发明的第一方面涉及一种用于确定车辆的各自配备有轮胎的车轮上的车轮载荷的方法，所述方法具有以下步骤：

a1)检测表示相应轮胎变形的变形测量值，

a2)检测表示相应轮胎的内部压力的压力测量值，

a3)检测表示该车辆的加速度的至少一个加速度测量值，

b)根据链接这些变量的第一模型，从相应检测的变形测量值和相应检测的压力测量值计算这些相应车轮的车轮动态载荷，其中，车轮的该车轮动态载荷表示实际作用在此车轮上的车轮载荷，

c)根据链接这些变量并包含至少一个模型参数的第二模型，从所计算的这些车轮的车轮动态载荷和该至少一个检测的加速度测量值计算这些车轮的车轮静态载荷，其中，车轮的该车轮静态载荷表示当该车辆未被加速时作用在此车轮上的车轮载荷，并且其中，该第二模型的至少一个模型参数例如是固定指定的，

d)通过所计算的这些车轮的车轮动态载荷、通过分别计算的这些车轮的车轮静态载荷、以及通过分别检测的至少一个加速度测量值的统计分析，计算该第二模型的至少一个模型参数，

e1)可选地，重新检测表示相应轮胎的变形的变形测量值，

e2)可选地，重新检测表示相应轮胎的内部压力的压力测量值，

e3)重新检测表示该车辆的加速度的至少一个加速度测量值，

f)根据该第二模型，从先前计算的这些车轮的车轮静态载荷和该至少一个新检测的加速度测量值重新计算这些车轮的车轮动态载荷，其中，使用该第二模型的先前计算的至少一个模型参数。

在此方法中，在初始阶段或第一阶段，例如，直接在车辆行驶开始后，可以检测变形测量值和压力测量值以及至少一个加速度测量值(步骤a1，a2，a3)，以便计算车轮动态载荷(步骤b)并且还考虑至少一个加速度测量值(步骤c)而计算车轮静态载荷，因此这些测量值也可以如车轮动态载荷一样也有利地相对快速地获得。在进行统计分析(步骤d)之后，该方法可以在随后或第二阶段(步骤e1，e2，e3，f)中有利地以高时间分辨率确定车轮动态载荷，因为确定车轮动态载荷现在决定性地仅涉及能以高时间分辨率获得的更多的加速度测量值。

下文更详细地解释根据本发明的方法的步骤，其中给出关于许多特定实施例和可选改进的更多细节。

在步骤a1中，尤其是例如可以检测相应轮胎的轮胎接触区域的长度作为变形测量值。然而，也可以考虑在轮胎上可以检测到的其他变量，只要它们表示轮胎变形的定量测量即可，比如，在轮胎接触区域的区域中测量的在安装轮胎的轮辋与轮胎接触区域的内侧之间的径向距离，或者例如在轮胎接触区域的前端和/或轮胎接触区域的后端的曲率的弯曲度。

在步骤a2中，例如借助于布置在轮胎内部的压力传感器测量的内部压力的值可以在最简单的情况下用作压力测量值。但是，不应排除使用不同的内部压力定量测量值作为压力测量值。

在一个优选实施例中，步骤a1和a2借助于车轮电子单元来实现，该车轮电子单元布置在相应车轮上并且例如是电池操作的并且具有用于检测两个测量值的合适的传感器装置。

为了检测变形测量值(步骤a1)，例如，可以使用车轮电子单元的加速度传感器，其时间相关的传感器信号在每次通过旋转车轮上的轮胎接触区域时表现出特定的信号特性，从这些特性可以确定变形测量值，包括例如：已经指定的轮胎接触区域的长度。

在步骤a3中，尤其是例如可以提供表示车辆纵向加速度的纵向加速度测量值作为加速度测量值。

替代性地或另外地，在步骤a3中，例如，还可以检测表示车辆横向加速度的横向加速度测量值。

优选地，检测纵向加速度测量值和横向加速度测量值二者或者替代性地检测车辆的另一对非平行水平加速度，使得步骤a3中的检测至少使车辆的矢量水平加速度可用。

这个或这些加速度测量值可以通过布置在车辆上的传感器装置方便地获得。

然而，不应该排除，至少一个加速度测量值通过相应车轮上已经提及的车轮电子单元获得。因此，例如可以借助于布置在车轮电子单元中的横向加速度传感器来检测表示车辆横向加速度的测量值。可以例如使用布置在车轮电子单元中的加速度传感器(例如，径向加速度传感器)检测表示车辆的纵向加速度的测量值。虽然这种传感器不直接测量车辆的纵向加速度，而是测量车轮的例如径向加速度或例如切向加速度(每个加速度都与因重力而引起的加速度一起考虑)，但是可以通过评估与时间相关的传感器信号来确定纵向加速度，这是因为，假设车轮无滑动滚动，纵向加速度也表示车轮转速随时间的相应变化，这种变化进而可以通过评估加速度(例如在车轮处测量的径向加速度)来获得。

当执行步骤a1、a2、a3时，可以提供的是，在每种情况下，因此针对相应的轮胎和相应的检测时间，检测具有至少一个变形测量值、一个压力测量值和至少一个加速度测量值的测量值元组，其中，当考虑特定轮胎时，可以例如同时检测元组的三个指定元素。替代性地，当在不是精确相同的时间点检测三个测量值时，例如可以借助于相应的插值获得指定的元组。

在步骤b中，一旦检测到轮胎的变形测量值和相关联的压力测量值(步骤a1，a2)，就可以计算特定车轮的车轮动态载荷。

步骤a3的结果对于步骤b不是必需的。在步骤c中步骤b是必需的。

例如通过在车轮载荷和内部压力的受控变化下，在试验台上测量相应轮胎类型的示例的变形，例如对于相应的轮胎或轮胎类型，以经验方式预先确定步骤b中所需的第一模型，这允许获得相应的变形测量值。

在本发明的范围内，可以提供的是，基于存储的轮胎类型数据来定义和/或修改第一模型。例如，这样的轮胎类型数据可以存储在指定的车轮电子单元中。可以例如在将轮胎或车轮安装在车辆上之后借助于车间工作人员进行存储。

如果例如在a1中测量轮胎的轮胎接触区域的长度，并且在a2中测量轮胎的内部压力，则可以提供第一模型例如如下：

LD＝p×B×L

其中：

LD车轮动态载荷

p内部压力

B轮胎接触区域的宽度

L轮胎接触区域的长度

如果未检测到作为另外的变形测量值的轮胎接触区域的宽度B，则在此模型中，可以例如以近似的方式假设此宽度B为常数或假设为取决于轮胎类型的模型参数，和/或根据长度L值假设。为了改进上面以公式表示的第一模型，例如，其中也可以考虑轮胎刚度的影响。

在一个实施例中，提供的是步骤b由电子控制装置执行，该电子控制装置布置在车辆上并且被提供为此所需的合适检测或传感器装置的测量值。

如果借助于相应车轮上的车轮电子单元执行步骤a1、a2，则在此检测到的测量值例如是通过无线电传输到车辆的这种电子控制装置(例如，中央控制器)。

替代性地，步骤b由车轮电子单元执行，该车轮电子单元布置在相应的车轮上并且在这种情况下还有利地执行步骤a1、a2。由车轮电子单元执行的步骤b的结果(相应车轮的车轮动态载荷)优选地通过无线电传输到车辆的电子控制装置，作为对计算所基于的测量值的替代或补充。

在步骤c中，第二模型用于根据分别针对特定时间点计算的车轮的车轮动态载荷(步骤b)以及针对此时间点检测的至少一个加速度测量值(步骤a3)来计算车轮的车轮静态载荷。

例如，可以针对相应的车辆或相应的车辆类型以经验的方式预先确定第二模型和/或其至少一个模型参数，并且以例如执行步骤c的模型参数或具有模型参数的形式存储在电子控制装置中。

替代性地，也可以基于数学-物理考虑而预先确定第二模型，该第二模型也适用于上文已经提到的第一模型。

除了选择至少一个加速度测量值之外，尤其是车辆的质量分布以及车辆的车轮的数量和布置对于第二模型的特定配置是重要的。此外，在第二模型中，还可以考虑车辆的弹簧减振系统(该弹簧减振系统包括例如车轮的悬挂元件上的弹簧减振器)的特性。

对于具有四个车轮(左前，右前，右后，左后)的车辆的情况，可以以公式表示第二模型例如如下：

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)

其中：

LDFL表示该左前轮上的车轮动态载荷

LDFR表示该右前轮上的车轮动态载荷

LDRR表示该右后轮上的车轮动态载荷

LDRL表示该左后轮上的车轮动态载荷

L0FL表示该左前轮上的车轮静态载荷

L0FR表示该右前轮上的车轮静态载荷

L0RR表示该右后轮上的车轮静态载荷

L0RL表示该左后轮上的车轮静态载荷

ax表示车辆的纵向加速度

ay表示车辆的横向加速度

f1表示数学函数

f2表示数学函数

f3表示数学函数

f4表示数学函数

针对相应的车辆类型，可以根据经验确定数学函数f1至f4，并且在上面的表示中，这些数学函数分别根据所有车轮的车轮静态载荷和车辆的纵向加速度和横向加速度而提供特定车轮的车轮动态载荷。对于步骤c中第二模型的应用，这也可以等效地表示如下：

L0FL＝g1(LDFL,LDFR,LDRR,LDRL,ax,ay)

L0FR＝g2(LDFL,LDFR,LDRR,LDRL,ax,ay)

L0RR＝g3(LDFL,LDFR,LDRR,LDRL,ax,ay)

L0RL＝g4(LDFL,LDFR,LDRR,LDRL,ax,ay)

其中，在该表示中，g1至g4表示数学函数，每个数学函数根据所有车轮的车轮动态载荷以及车辆的纵向加速度和横向加速度而提供特定车轮的车轮静态载荷。

具体地讲，当使用如上所述的第二模型时，即其中特定车轮的车轮静态载荷也取决于其他车轮中的一个或更多个车轮的车轮动态载荷的模型，有利的是车辆的电子控制装置执行步骤c，为此目的，电子控制装置可获得计算车轮的车轮静态载荷所需的所有数据。

在使此过程可用的范围内，可以提供的是，例如通过相应车轮上的相应车轮电子单元对每个车轮执行步骤b，并且结果以及因此计算的此车轮的车轮动态载荷通过无线电传输到车辆的指定控制装置。

替代性地或另外地，可以提供的是，布置在车轮上的车轮电子单元各自通过无线电将步骤a1、a2和(如果适用的话)a3的执行结果传输到车辆的控制装置，该控制装置然后基于此传输的信息针对所有车轮执行步骤b和c。

在上述实施例的一个改进中，提供的是，第二模型以简化形式提供如下：

LDFL＝f1(L0FL,ax,ay)

LDFR＝f2(L0FR,ax,ay)

LDRR＝f3(L0RR,ax,ay)

LDRL＝f4(L0RL,ax,ay)

在此改进中，数学函数f1至f4根据相同车轮的车轮静态载荷和车辆的纵向加速度和横向加速度而各自提供特定车轮的车轮动态载荷。

在另一个更具体的改进中，提供的是，第二模型以更具体的形式(线性化)提供如下：

LDFL＝L0FL+c1FL×ax+c2FL×ay

LDFR＝L0FR+c1FR×ax+c2FR×ay

LDRR＝L0RR+c1RR×ax+c2RR×ay

LDRL＝L0RL+c1RL×ax+c2RL×ay

其中：

LDFL表示该左前轮上的车轮动态载荷

LDFR表示该右前轮上的车轮动态载荷

LDRR表示该右后轮上的车轮动态载荷

LDRL表示该左后轮上的车轮动态载荷

L0FL表示该左前轮上的车轮静态载荷

L0FR表示该右前轮上的车轮静态载荷

L0RR表示该右后轮上的车轮静态载荷

L0RL表示该左后轮上的车轮静态载荷

c1FL表示模型参数

c1FR表示模型参数

c1RR表示模型参数

c1RL表示模型参数

c2FL表示模型参数

c2FR表示模型参数

c2RR表示模型参数

c2RL表示模型参数

ax表示该车辆的纵向加速度

ay表示该车辆的横向加速度

在此第二模型中提供的简化在一方面包括以下事实：特定车轮的车轮动态载荷仅根据相同车轮的车轮静态载荷以及车辆的纵向加速度和横向加速度进行计算，或者特定车轮的车轮静态载荷仅根据相同车轮的车轮动态载荷以及车辆的纵向加速度和横向加速度进行计算。另一方面，这种简化提供了加速度(ax，ay)与车轮载荷(LDFR，LDFL，LDRR，LDRL)的所得变化之间的线性关系。

在此示例中，总共八个模型参数c1FL至c2RL可以例如是预先根据经验确定并存储在例如车辆的电子控制装置中以用于执行该方法。

在此上下文中，模型参数c1FL至c2RL可以是正的或负的。假设在车辆行驶方向上定义正纵向加速度(ax>0)，并且当考虑车辆行驶方向时，正横向加速度(ay>0)将被定义朝左侧指向。在此定义中，模型参数c1FL至c2RL具有以下符号：c1FL<0,c1FR<0,c1RR>0,c1RL>0,c2FL<0,c2FR>0,c2RR>0,c2RL<0。

如果车辆的质量分布和四个车轮布置的位置均相对于车辆的竖直纵向中心平面是对称的，这通常至少近似地适用，出于对称的原因，发现这些模型参数c1FL至c2RL中的一些相同或就绝对值而言相同，这对应地在独立模型参数的数量方面使模型简化：c1FL＝c1FR,c1RR＝c1RL,c2FL＝-c2FR,c2RR＝-c2RL。

按时间顺序考虑，步骤a1、a2、a3、b、c的执行可以直接设置在车辆开始行驶之后，因此可以直接设置在车轮静态载荷可能改变一定时间之后(“第一阶段”)，其中指定的步骤可以同时执行，以便在根据步骤a1、a2、a3执行检测(由(一个或多个)变形测量值、压力测量值和加速度测量值组成的)测量值元组的基础上，可以说是可以根据步骤b立即计算相应车轮的车轮动态载荷，并且可以根据步骤c计算此车轮的车轮静态载荷。

这个第一阶段优选地直接在开始行驶之后继续、至少直到至少五个测量值元组、尤其是至少10个测量值元组为止，并且已经针对每个车轮确定了相应数量的计算的车轮动态载荷和车轮静态载荷。这改善了后续步骤d的统计质量。

在步骤d中，将根据步骤b计算的车轮的车轮动态载荷和根据步骤c相应计算的车轮的车轮静态载荷以及根据步骤a3相应检测的(一个或多个)加速度测量值馈送到用于计算第二模型的至少一个模型参数的统计分析。

在此步骤d中，目的因此是找到(一个或多个)模型参数(根据第二模型的公式)，其方式为：第二模型以最佳可能方式符合先前计算的车轮静态载荷和车轮动态载荷以及针对它们而相应地检测的加速度测量值。

在步骤d中，可以提供的是，根据先前为每个车轮计算的多个车轮静态载荷，首先为每个车轮定义单个这样的车轮静态载荷(例如作为为此车轮计算的车轮静态载荷的平均值)，然后计算至少一个剩余的模型参数。然而，替代性地，在步骤d中，还可以提供对例如各自定义为平均值的车轮静态载荷的校正，或者车轮静态载荷也可以在统计分析的范围内被处理作为有待适配的第二模型的参数，并且因此可以完全重新计算车轮载荷。

适用于此的统计方法从现有技术中是已知的，因此对于步骤d的具体配置，有利地可以在这方面求助于现有技术。仅通过举例的方式，应该注意，为此可以执行例如基于最小均方的回归分析，以适配相应模型参数，并且如果适合，使每个车轮有待定义的车轮静态载荷与实际测量数据适配(模型参数的拟合)。

在一个有利实施例中，步骤d(即至少一个模型参数的计算)不会发生直到来自步骤a1、a2、a3的检测的测量值和/或来自步骤b和c的计算的车轮载荷满足预定触发标准为止。以这种方式，可以改善后续步骤d的结果的统计质量。

上面已经提到了可能的触发标准，具体地，存在预定的最小数量的检测的测量值和基于其计算的每个车轮的车轮载荷。

替代性地或另外地，触发标准可以要求尤其例如根据步骤a3检测的加速度测量值超过至少一个预定加速度阈值。与已知方法相比，采用根据本发明的方法，例如在所述第一阶段中，根据步骤a1和a2，检测具有相对大的车辆加速度绝对值的测量值并非不利，而对于根据步骤d的统计分析的结果甚至是有利的。

作为对至少一个模型参数的计算(步骤d)不会发生直到检测的测量值和/或计算的车轮载荷满足预定的触发标准为止的实施例的替代或补充，为了模型参数计算的所需统计质量水平，还可以提供这样的实施例，其中在步骤a1和a2中发生的变形测量值和压力测量值的检测操作的时间点是根据先前检测的加速度测量值来指定。因此，可以在步骤a1和a2中有利地检测有针对性例如较少但统计上更有价值的测量值。为此目的，可以例如在上述的该方法的第一阶段期间连续监测，其仍然需要车辆加速状态测量值，并且因此当检测到相应的车辆加速度时，可以根据步骤a1和a2触发测量值的针对性检测。例如，车辆的连续接收加速度测量值的控制装置可以经由双向通信链路选择性地指示车轮电子单元为此检测这样的测量值。

步骤d可以说是形成上述第一阶段和第二阶段之间的过渡，其需要步骤d的结果并且由步骤e3和f形成，并且有利地允许以高时间分辨率计算车轮的车轮动态载荷。

在步骤e3中，可以精确地执行至少一个加速度测量值的(重新开始的)检测，就像根据步骤a3提供的检测一样。在这方面，参考关于步骤a3的相关解释。

在步骤f中，车轮动态载荷的(重新开始的)计算能以某种方式与步骤c中执行的计算类似地提供，例如，借助于相同的例如程控的控制装置方式执行。步骤f相对于步骤c的第一差异在于，在步骤f中，车轮动态载荷是根据先前计算的车轮静态载荷计算的，并且反之不是这样。换言之，步骤c和步骤f二者所基于的第二模型可以说是在不同的方向上使用。第二差异在于，在步骤f中，第二模型中包含的(一个或多个)模型参数不是在方法开始时固定指定的模型参数，而是在步骤d中计算的(一个或多个)模型参数在步骤f中使用。此外，在步骤f中，可以使用假定为恒定的(在步骤c或d中计算的)车轮静态载荷。

在一个实施例中，例如，可以执行步骤e3和f(“第二阶段”)，直到再次检测到车辆的静止状态为止，优选地在指定的最小时间段内检测到静止状态，以便例如在随后重新开始行驶的情况下，再次以第一阶段开始根据本发明的方法。

根据步骤f计算车轮动态载荷的特别显著的优点是，(一个或多个)相应的加速度测量值通常以相对高的时间分辨率容易地获得，使得根据步骤f可以就以这样的高时间分辨率计算(估计)车轮动态载荷。在一个实施例中，可以提供的是，例如在步骤e3中，以小于1秒、尤其是小于0.1秒的时间间隔检测(一个或多个)加速度测量值，以便能够例如在步骤f以相应的高时间分辨率计算车轮动态载荷。

在根据本发明的方法中，如已经提到的，步骤e1和e2仅是可选的。如果这些步骤结合步骤e3执行，这通常意味着没有额外的花费，因为对于步骤a1和a2，在任何情况下都存在适合于此的装置，但例如具有的优点是，根据提及的方法的实施例或特定操作模式成为可能，其中在所解释的第二阶段(步骤e1、e2、e3、f)期间，与轮胎变形和轮胎内部压力以及车辆加速度相关的相同测量数据如在上述第一阶段中那样(并行地)额外地获得，使得例如，尤其是即使在车辆的特定行驶期间(例如，不时行驶)，步骤b、c和d也可以再次执行。因此，例如即使在行驶期间，也可以基于其更新计算车轮的车轮静态载荷(步骤c)和更新计算(一个或多个)模型参数(步骤d，如果适当，包括车轮静态载荷的校正)。这有利地还使得可以考虑在行驶期间车轮静态载荷发生变化的较好情况，例如如果车辆乘员和/或货物在行驶期间在车辆内移位的情况。

与车轮静态载荷和模型参数的更新(重新开始)计算相关的另一个原因或优点可以在于，与例如在相对短的时间之后、例如在开始行驶几分钟后执行的一次性计算(例如，直接在开始行驶之后)相比，可以基于测量数据提供后者的更新计算，通过比较长的时间段(例如，超过5分钟，特别是超过10分钟)检测测量数据，可以相应地提高步骤c和d的更新计算结果的统计质量。在这个相对长的时间段期间，基于第一原始计算(在步骤c和d中)的车轮动态载荷也可以通过步骤f输出，其中重新计算可以说是在后台运行。

根据本发明的另一方面，提出了一种包括用于执行本文所述类型的这种方法的装置的设备。这种设备尤其可以具有例如以下组件：

-车轮电子单元，这些车轮电子单元被设置为在各自情况下布置在该车辆的车轮中的一个上(例如，布置在相应轮胎的轮胎胎面的内侧上)，具有用于检测变形测量值、压力测量值和可选的该至少一个加速度测量值的装置，

-控制装置，该控制装置具有用于计算车轮动态载荷、车轮静态载荷和至少一个模型参数的装置。

本文描述的用于根据提及的方法和特定配置的实施例也可以相应地单独地或以任何期望的组合提供，而作为根据本发明的设备的实施例或特定配置。

因此，设置在车轮电子单元上用于检测变形测量值的装置可以具有例如合适的传感器，例如径向加速度传感器、震动传感器、变形传感器等。为了检测压力测量值，每个车轮电子单元可以配备有布置在轮胎内的压力测量传感器。为了检测至少一个加速度测量值，车轮电子单元可以配备有一个或更多个加速度传感器。替代性地或另外地，控制装置具有用于此的一个或更多个加速度传感器，或者可以连接到或连接到这样的传感器。

该控制装置例如是车辆的中央电子控制装置，并且优选地以程控的方式操作。

每个车轮电子单元还可以具有程控控制装置，借助于该程控控制装置对由上述传感器直接提供的传感器信号进行评估和/或进一步处理。

此外，每个车轮电子单元可以具有无线电发射器，以便通过无线电将测量数据和/或从测量数据导出的变量(例如，车轮动态载荷)发送到控制装置。如果合适的话，还可以在车轮电子单元和车辆的上述控制装置之间提供双向无线电链路。

根据本发明的另一方面，提出了一种具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码在数据处理设备(例如在车辆的控制装置中和/或在车轮电子单元的控制装置中)上执行时执行本文指定类型的方法。

下文将基于示例性实施例参照附图来更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了用于确定车辆车轮上的车轮载荷的方法的示意流程图，

图2示出了处于静止状态(图2，中央)和处于各种加速状态(图2，顶部、右部、底部和左部)的车辆的示意图，其中示出了各种状态下车轮动态载荷分布，

图3示出了具有用于执行根据图1的方法的设备的图2中的车辆的示意性平面图，并且

图4示出了用于图2和图3中的车辆的控制装置的框图。

图1示出了根据一个实施例用于确定图2和图3中所展示的车辆1的各自配备有轮胎的车轮W1-W4上的车轮动态载荷的方法的顺序的简化视图。

在步骤S1中，检测相应轮胎的轮胎接地面积的长度(即，轮胎接触区域的长度)L的测量值，并且借助于布置在车轮W1-W4上的车轮电子单元12-1至12-4检测相应轮胎的内部压力p的测量值，并且借助于为此在车辆1上设置的加速度检测装置14检测车辆1的纵向加速度ax和横向加速度ay的测量值。

这些测量值检测操作在车辆1开始行驶之后开始并且在这里不时地执行(大约10秒的典型时间间隔)，其中测量值L和p通过无线电(无线电信号R1-R4)传输到车辆1的中央电子控制装置20，并且测量值ax和ay也例如经由数字数据传输总线传输到控制装置20。

此外，在步骤S1中，根据链接这些变量的第一模型，从相应测量值L和p计算相应车轮W1-W4的车轮动态载荷LD(例如，LD＝p×B×L，其中B表示轮胎接触区域的宽度，假设宽度例如是恒定的或者替代性地取决于L和/或p)，并且根据链接这些变量(L0，LD，ax，ay)并包含至少一个模型参数的第二模型、从计算出的车轮W1-W4的车轮动态载荷LD和测量值ax和ay来计算车轮W1-W4的车轮静态载荷L0。

在所展示的示例中，提供第二模型如下：

LDFL＝L0FL+c1FL×ax+c2FL×ay

LDFR＝L0FR+c1FR×ax+c2FR×ay

LDRR＝L0RR+c1RR×ax+c2RR×ay

LDRL＝L0RL+c1RL×ax+c2RL×ay

其中：

LDFL表示车轮W1上的车轮动态载荷

LDFR表示车轮W2上的车轮动态载荷

LDRR表示车轮W4上的车轮动态载荷

LDRL表示车轮W3上的车轮动态载荷

L0FL表示车轮W1上的车轮静态载荷

L0FR表示车轮W2上的车轮静态载荷

L0RR表示车轮W4上的车轮静态载荷

L0RL表示车轮W3上的车轮静态载荷

c1FL表示模型参数

c1FR表示模型参数

c1RR表示模型参数

c1RL表示模型参数

c2FL表示模型参数

c2FR表示模型参数

c2RR表示模型参数

c2RL表示模型参数

对于步骤S1中的此计算，控制装置20使用存储在其中的模型参数c1FL至c2RL的值。

结果，步骤S1被以一定的时钟速率(例如通常大约每10秒)提供相应车轮W1-W4的相应车轮动态载荷LD和相应车轮静态载荷L0。在此第一阶段中计算的这些车轮载荷LD、L0可以有利地可用于例如车辆1的舒适性装置和/或安全性装置中，例如，车辆的防抱死系统、电子稳定程序等。

与车轮载荷LD、L0相关并在此第一阶段期间产生的数据以及分别针对它们中的每一个检测的测量值ax、ay由该控制装置20缓存并且还在步骤S1中被连续地检查，用于满足预定的触发标准。

在所展示的示例中，触发标准需要例如检测的测量值ax、ay各自超过预定的正阈值至少一次，并且各自低于预定的负阈值至少一次，并且因此四个阈值的绝对值可以是例如相同。因此，例如当车辆1经过具有相应预定的最小幅度的至少一个(正)加速过程、至少一个制动过程、至少一个左转弯过程和至少一个右转弯过程时，此触发标准(其被理解为仅是示例性的)被相应地满足。

一旦满足这些触发标准，该处理前进到步骤S2。

在步骤S2中，根据对在步骤S1中计算的车轮载荷LD、L0和在步骤S1中相应检测的测量值ax、ay的统计分析的结果，计算上面指定的第二模型的模型参数c1FL至c2RL。

在所展示的示例中，统计分析提供为回归分析，借助于该回归分析，第二模型的模型参数c1FL至c2RL与在步骤S1中获得的测量值相适配。在此示例中，通过步骤S1中的计算相应地针对车轮W1-W4中的一个而获得的车轮静态载荷的平均值被用作车轮静态载荷L0。替代性地，车轮静态载荷L0也可以借助于统计分析进行适配。

然后，处理继续到步骤S3。

在步骤S3中，以相对高的时间分辨率(即例如以最大0.1秒、优选最大0.01秒的时间间隔)重新检测测量值ax、ay。此检测也借助于加速度检测装置14进行。

在步骤S3中，从在步骤S1结束时计算出的并且如果适当的话在步骤S2中经校正的车轮静态载荷L0、以及根据第二模型新检测到的加速度测量值ax、ay进行车轮动态载荷LD的重新计算，其中，在步骤S3中使用在步骤S2中计算出的模型参数c1FL至c2RL。

结果，步骤S3因此为车轮W1-W4的车轮动态载荷LD提供有利的高时间分辨率，该时间分辨率对应于测量值ax、ay的重新检测的时间分辨率(例如10ms)。

应注意，在步骤S3中提供的测量值ax、ay的重新检测原则上也可以简单地构成在步骤S1或第一阶段中提供的测量值ax、ay的检测的继续，并且在步骤S3中，可选地还可以提供对测量值L、p的重新检测，原则上同样提供为在步骤S1中的检测的继续检测。后者(即在第二阶段中发生的测量值L、p的检测)有利地使得在步骤S3中，步骤S1和S2可以说是可以在新检测的测量值的基础上另外并行地重复，以便例如即使在车辆1行驶时也执行车轮静态载荷L0的更新计算和模型参数c1FL至c2RL的更新计算，例如以便提高在步骤S3中所提供的车轮动态载荷LD的值的精度。

图2使用具有四个车轮W1-W4(参见图3)的车辆1的示例(此处为例如乘用车)展示了根据车辆1的行驶操作状态的车轮动态载荷(LD)，行驶操作状态在图2中通过举例的方式假设。

如图2所展示的数值中的每个都指定了相应车轮的车轮动态载荷LD(以kg为单位)。

在图2中的部分图示中，在中央，假设车辆1处于静止状态或者以未加速方式移动。如图2所展示，在这种状态下，车轮载荷L在两个前轮W1、W2中的每个处为500kg，在两个后轮W3、W4中的每个处为400kg。这些车轮动态载荷LD对应于车辆1的车轮静态载荷L0。

在图2中的部分图示中，在顶部，假设车辆1正在加速(ax>0)。在这种状态下，车轮载荷LD在两个前轮处分别减小，并且在两个后轮W3、W4处分别增加，参见图2中顶部的数值。

在图2中的部分图示中，在底部，假设车辆1正在减速或制动(ax<0)。在这种状态下，车轮载荷LD在两个前轮处分别增加，并且在两个后轮W3、W4处分别减小，参见图2中底部的数值。

在图2中的部分图示中，在顶部，假设车辆1沿左手曲线行驶(ay>0)。在这种状态下，车轮载荷LD在两个左轮W1、W3处分别减小，并且在两个右轮W2、W4处分别增加，参见图2中左部的数值。

在图2中的部分图示中，在右部，假设车辆1沿右手曲线行驶(ay<0)。在这种状态下，车轮载荷LD在两个左轮W1、W3处分别增加，并且在两个右轮W2、W4处分别减小，参见图2中右部的数值。

图3更详细地示出了用于执行所述方法的车辆1或其设备。被指示用于该设备的部件，也就是说，车轮电子单元12-1至12-4(分别布置在车轮W1-W4中的一个上并具有用于检测测量值L和p的相应装置)以及车辆侧控制装置20(具有用于执行车轮动态载荷LD、车轮静态载荷L0和模型参数c1FL至c2RL的所解释的计算的装置)已经在上文关于它们在本发明范围内起作用的方法进行了说明。

图4更详细地示出了图3中的车辆1的控制装置20。

控制装置20被实施为车辆1的程控中央控制装置，并且为此具有计算机装置22和相关联的存储器装置24，存储器装置中存储例如控制计算机装置22的操作的软件。

另外，根据本发明使用的第一模型和第二模型也存储在存储器装置24中。最后，存储器装置24可用于缓存在该方法期间在步骤S1和S3中确定的测量值，并用于存储在步骤S1结束之后计算出的车轮静态载荷L0和在步骤S2中计算出(至少适合重新计算这些变量或参数)的模型参数c1FL至c2RL。

控制装置20还具有无线电接收器装置30，借助于该无线电接收器装置接收由车轮电子单元12-1至12-4发送并且在所展示的示例中形成数据信号的无线电信号R1至R4。

控制装置20还具有接口装置26，经由该接口装置，该控制装置连接到车辆1的数字通信总线(例如CAN总线等)，以便在所展示的示例中尤其获得来自加速度检测装置14的测量值ax和ay，并且与车辆1的连接到相应通信总线的其他部件交换其他数据D。这些数据D可以包含例如在根据本发明的方法的过程中计算的车轮载荷LD、L0。

通过车轮电子单元12-1至12-4，有利地可以结合控制装置20实施用于确定车轮动态载荷LD和车轮静态载荷L0的设备还以及轮胎压力监测系统(TPMS)，轮胎压力监测系统在例如其中一个轮胎中突然失去压力的情况下可以经由接口设备26输出相应的警告消息给例如车辆1的驾驶员。

附图标记清单

1 车辆

W1至W4 车辆车轮

12-1至12-4 车轮电子单元

14 加速度检测装置

20 控制装置

22 计算机装置

24 存储器装置

26 接口装置

30 无线电接收器装置

LD 车轮动态载荷

L0 车轮静态载荷

L 轮胎接触区域的长度

B 轮胎接触区域的宽度

P 轮胎的内部压力

R1至R4 无线电信号

ax 车辆的纵向加速度

ay 车辆的横向加速度

D 数据

Claims (11)

1.一种用于确定车辆（1）的各自配备有轮胎的车轮（W1-W4）上的车轮载荷（LD，L0）的方法，该方法具有以下步骤：

a1)检测表示相应轮胎变形的变形测量值（L），

a2)检测表示相应轮胎的内部压力的压力测量值（p），

a3)检测表示该车辆的加速度的至少一个加速度测量值（ax，ay），

b)根据链接这些变量的第一模型，从相应检测的变形测量值（L）和相应检测的压力测量值（p）计算这些相应车轮（W1-W4）的车轮动态载荷（LD），其中，车轮的该车轮动态载荷（LD）表示实际作用在此车轮上的车轮载荷，

c)根据链接这些变量并包含至少一个模型参数（c1FL至c2RL）的第二模型，从所计算的这些车轮（W1-W4）的车轮动态载荷（LD）和该至少一个检测的加速度测量值（ax，ay）计算这些车轮（W1-W4）的车轮静态载荷（L0），其中，车轮的该车轮静态载荷（L0）表示当该车辆（1）未加速时作用在此车轮上的车轮载荷，

d)通过所计算的这些车轮（W1-W4）的车轮动态载荷（LD）、通过分别计算的这些车轮（W1-W4）的车轮静态载荷（L0）、以及通过分别检测的至少一个加速度测量值（ax，ay）的统计分析，计算该第二模型的至少一个模型参数（c1FL至c2RL），

e1)可选地，重新检测表示相应轮胎的变形的变形测量值（L），

e2)可选地，重新检测表示相应轮胎的内部压力的压力测量值（p），

e3)重新检测表示该车辆的加速度的至少一个加速度测量值（ax，ay），

f)根据该第二模型，从先前计算的这些车轮（W1-W4）的车轮静态载荷（L0）和该至少一个新检测的加速度测量值（ax，ay）重新计算这些车轮（W1-W4）的车轮动态载荷（LD），其中，使用该第二模型的先前计算的至少一个模型参数（c1FL至c2RL）。

2.如权利要求1所述的方法，其中，这些变形测量值（L）各自表示相应轮胎的轮胎接触区域的长度。

3.如前述权利要求之一所述的方法，其中，该至少一个加速度测量值（ax，ay）具有表示该车辆的纵向加速度的纵向加速度测量值（ax）。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中，该至少一个加速度测量值（ax，ay）具有表示该车辆的横向加速度的横向加速度测量值（ay）。

5.如权利要求1所述的方法，其中，该方法在具有四个车轮（W1-W4）的车辆（1）中执行，并且提供该第二模型如下：

LDFL = L0FL + c1FL × ax + c2FL × ay

LDFR = L0FR + c1FR × ax + c2FR × ay

LDRR = L0RR + c1RR × ax + c2RR × ay

LDRL = L0RL + c1RL × ax + c2RL × ay

其中：

LDFL表示左前轮（W1）上的车轮动态载荷（LD）

LDFR表示右前轮（W2）上的车轮动态载荷（LD）

LDRR表示右后轮（W4）上的车轮动态载荷（LD）

LDRL表示左后轮（W3）上的车轮动态载荷（LD）

L0FL表示该左前轮（W1）上的车轮静态载荷（L0）

L0FR表示该右前轮（W2）上的车轮静态载荷（L0）

L0RR表示该右后轮（W4）上的车轮静态载荷（L0）

L0RL表示该左后轮（W3）上的车轮静态载荷（L0）

c1FL表示模型参数

c1FR表示模型参数

c1RR表示模型参数

c1RL表示模型参数

c2FL表示模型参数

c2FR表示模型参数

c2RR表示模型参数

c2RL表示模型参数

ax表示该车辆（1）的纵向加速度

ay表示该车辆（1）的横向加速度。

6.如权利要求1所述的方法，其中，该至少一个模型参数（c1FL至c2RL）的计算不会发生直到所检测的测量值（L，p，ax，ay）和/或所计算的车轮载荷（LD，L0）满足预定的触发标准为止。

7.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤a1）和步骤a2）中执行的这些变形测量值（L）和这些压力测量值（p）的检测操作的时间点是根据检测的加速度测量值（ax，ay）来指定。

8.如权利要求1所述的方法，其中，以最大为0.5秒的时间分辨率执行重新计算这些车轮动态载荷（LD）。

9.如权利要求8所述的方法，其中，以最大为0.1秒的时间分辨率执行重新计算这些车轮动态载荷（LD）。

10.一种用于执行如权利要求1至9之一所述的方法的设备，该设备具有：

-车轮电子单元（12-1至12-4），这些车轮电子单元在各自情况下被设置为布置在该车辆（1）的车轮（W1-W4）中的一个上，这些车轮电子单元具有用于检测这些变形测量值（L）、检测这些压力测量值（p）以及检测该至少一个加速度测量值（ax，ay）的装置，

-控制装置（20），该控制装置具有装置（22，24）以用于计算这些车轮动态载荷（LD）、这些车轮静态载荷（L0）以及该至少一个模型参数（c1FL至c2RL）。

11.一种计算机可读存储介质，其具有程序代码的计算机程序，当在数据处理装置上执行时，该程序代码执行如权利要求1至9之一所述的方法。

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