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WO2020178188A1 - Verfahren und system zur ermittlung mindestens einer reifenkennlinie für zumindest einen reifen eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und system zur ermittlung mindestens einer reifenkennlinie für zumindest einen reifen eines kraftfahrzeugs Download PDF

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WO2020178188A1
WO2020178188A1 PCT/EP2020/055324 EP2020055324W WO2020178188A1 WO 2020178188 A1 WO2020178188 A1 WO 2020178188A1 EP 2020055324 W EP2020055324 W EP 2020055324W WO 2020178188 A1 WO2020178188 A1 WO 2020178188A1
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WO
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Prior art keywords
tire characteristic
tire
evaluation
control unit
characteristic curve
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/055324
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mehrdad Salari
Ulrich Mair
Julian KING
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
Publication of WO2020178188A1 publication Critical patent/WO2020178188A1/de

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    • B60W2555/20—Ambient conditions, e.g. wind or rain

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for determining at least one tire characteristic curve for at least one tire of a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a computer program product.
  • driving-dependent status data of the motor vehicle as well as status data of the roadway on which it is traveling, in particular the surface texture, are to be recorded and corresponding measured variables characterizing the status data are to be determined.
  • a speed of the motor vehicle can be determined by means of a speed sensor on at least one of the wheels.
  • the outside temperature can be determined or the condition of a road surface, for example an icy or damp road surface, can be detected. It can also be detected whether there is a slip, that is to say a difference between the rotational speed of the wheel and the speed of movement of the motor vehicle.
  • DE 10 2016 214 065 A1 discloses a method for determining a frictional limit between a tire and a surface on which the tire rolls in the longitudinal direction of the tire.
  • a momentary slip of the tire is initially recorded.
  • a momentary adhesion coefficient is then determined and a so-called tuple is formed from the detected slip and the current adhesion coefficient.
  • the maximum frictional connection limit is determined on the basis of the slope of a straight line through the origin through the tuple if the slip is below a first predetermined threshold value.
  • the maximum frictional connection limit is determined on the basis of a tangent gradient through the tuple if the slip is between the first and a second threshold value.
  • the maximum adhesion limit is determined directly on the basis of the adhesion coefficient if the slip is above the second predetermined one
  • Threshold is. Based on the prior art, the present invention is based on the object of providing a method and a system for determining at least one tire characteristic, with the aid of which a driving operation of the motor vehicle can be better monitored and a control of the motor vehicle can be optimized. The object is achieved by the subject matter of claims 1 and 5. Further advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
  • state data which in turn serve to characterize at least one roadway on which the respective tire is traveling, as well as a maximum adhesion coefficient are recorded by a vehicle sensor system
  • Evaluation and control unit is coupled for data transmission, taking into account the status data recorded, a corresponding base tire characteristic stored on the evaluation and control unit is selected, the base tire characteristic curve in the event of a discrepancy between the maximum adhesion coefficient and one in the Base tire characteristic listed maximum base traction coefficient modifi ed and is stored by the evaluation and control unit as a modified tire characteristic in order to optimize control of the motor vehicle.
  • Typical data on the driving state of the motor vehicle and the surroundings of the motor vehicle, in particular the roadway on which the tires of the motor vehicle travel, are recorded by means of the vehicle sensor system.
  • the acquired status data is to be understood as meaning that certain threshold values are stored on the evaluation and control unit in order to divide the status data into status ranges from which the basic tire characteristic curve is selected.
  • the status data preferably include a road surface condition, surface moisture and / or a roughness of the road surface.
  • the vehicle sensor system uses suitable measurement systems to record the data on the condition of the roadway that is relevant for determining a tire characteristic. This can be for example information about a degree of moisture or a degree of icing of the surface of the road. Further status data are also conceivable, on the basis of which a meaningful basic tire characteristic can be selected. Driving situations of the motor vehicle are particularly relevant in which a comparatively low friction or a comparatively high slip between the tires of the motor vehicle and the road is to be expected, for example on icy, snow-covered or very wet roads.
  • the status data include information from an anti-lock braking system (ABS) and / or a traction control system (ASR).
  • ABS anti-lock braking system
  • ASR also known as traction control
  • data can be extracted from which, in particular, maximum adhesion coefficients can be determined, which are used by the evaluation and control unit to compare and modify the basic tire characteristic. Corresponding maximum adhesion coefficients can advantageously be determined for each road condition.
  • Other driver assistance systems are also conceivable that provide meaningful data, in particular on the current maximum coefficient of adhesion.
  • a driven or braked tire always has a slip in relation to the road surface on which it rolls, which is higher or lower depending on the tangential forces to be transmitted.
  • the coefficient between the tangential force and the normal force is called the coefficient of adhesion or coefficient of friction. Its maximum, i.e. the maximum coefficient of adhesion, indicates the maximum force a tire can transmit with a given normal force.
  • the recorded status data are made available to the evaluation and control unit, which is connected to the vehicle sensor system and which receives the information, processes it and compares it with databases or basic tire characteristics stored on the evaluation and control unit.
  • the evaluation and control unit which is connected to the vehicle sensor system and which receives the information, processes it and compares it with databases or basic tire characteristics stored on the evaluation and control unit.
  • databases or basic tire characteristics stored on the evaluation and control unit are on the Evaluation and control unit for each previously defined road condition, one or more basic tire characteristics are stored in advance. These can be supplied by the respective tire manufacturer or based on empirical data previously determined through tests.
  • the evaluation and control unit decides on the basis of the status data, in particular the condition of the roadway, which basic tire characteristic curve is used for a comparison with the real status data.
  • This basic tire characteristic curve has a maximum basic adhesion coefficient that is compared with the maximum adhesion coefficient that is obtained, for example, from the data of the anti-lock braking system and / or the traction control system. If the maximum basic adhesion coefficient and the recorded, ie current maximum adhesion coefficient, are identical, the basic tire characteristic curve is not modified. However, if the adhesion coefficients differ, the maximum adhesion coefficient and, based on this, the tire characteristic curve is modified by means of functions or arithmetic models stored on the evaluation and control unit.
  • a modified tire characteristic curve and a modified maximum adhesion coefficient are then available on the evaluation and control unit.
  • the course of the tire characteristic is generated on the basis of the recorded or modified maximum adhesion coefficient in combination with the function or arithmetic models already stored on the evaluation and control unit.
  • a modified tire characteristic curve with a modified maximum adhesion coefficient is generated and stored on the evaluation and control unit, it can replace the basic tire characteristic curve or also be saved as a further data record.
  • this (first) modified tire characteristic curve with the (first) modified maximum adhesion coefficient is used in the event of a recurring roadway condition and compared with a new recorded maximum adhesion coefficient, whereby, analogously to the manner described, none with an identical maximum adhesion coefficient Modification of the first modified tire characteristic takes place.
  • the adhesion coefficients differ, the first modified maximum adhesion coefficient and the first modified tire characteristic curve are modified from the evaluation and control unit is stored as a second modified tire characteristic.
  • the modified tire characteristic curve is preferably determined continuously or at defined time intervals.
  • a determination can take place when a road condition changes, for example when it rains or the road suddenly becomes icy.
  • a system for determining at least one tire characteristic curve for at least one tire of a motor vehicle comprises a vehicle sensor system which is designed to acquire status data, which in turn serve to characterize at least one roadway on which the respective tire is traveling, as well as a maximum adhesion coefficient, the vehicle sensor system having a Evaluation and control unit is coupled for data transmission, with a corresponding base tire characteristic stored on the evaluation and control unit being selectable, taking into account the recorded status data, the base tire characteristic curve in the event of a discrepancy between the maximum adhesion coefficient and one in the base tire characteristic curve listed maximum basic adhesion coefficient modifi ed and can be saved by the evaluation and control unit as a modified tire characteristic in order to optimize control of the motor vehicle. It is therefore a continuously learning system which checks the tire characteristics of the at least one tire in the case of recurring road conditions or other status data or status data changes and, if necessary, modifies them so that monitoring, prediction and control of the motor vehicle is optimized.
  • the vehicle sensor system can be arranged, for example, in the front area of the motor vehicle, in particular in the area of the front wheels, but also on the rear wheels of the motor vehicle, in order to be able to determine the status data required to select the corresponding basic tire characteristic. Furthermore can the system can be designed in such a way that a respective tire characteristic curve is determined for several or all tires of the motor vehicle in order to make monitoring and control of the motor vehicle even more precise.
  • the vehicle sensor system preferably comprises a camera system, a radar system and / or a lidar system.
  • Camera systems capture the road surface optically, with radar systems including detection and location methods and devices based on electromagnetic waves.
  • lidar systems enable optical distance or speed measurement by means of laser beams. With such systems it is possible to precisely and reliably record roadway conditions or further status data that are required for the determination or selection of the basic tire characteristic curve or an already modified tire characteristic curve.
  • the vehicle sensor system preferably comprises at least one wheel speed sensor.
  • the wheel speed sensor can be arranged, for example, in the aforementioned anti-lock braking system or in the traction control system. Using the at least one wheel speed sensor, it is possible to detect slip of the respective tire and to draw conclusions about the current maximum coefficient of adhesion.
  • the method according to the invention can in particular be carried out by a computer or by the evaluation and control unit.
  • the method can thus be implemented in software.
  • the corresponding software is an independently salable product. Therefore, the invention also relates to a computer program product with machine-readable instructions that, when they are executed on a computer or on an evaluation and control unit, the computer and / or the evaluation and control unit to a control logic of the system for determining at least upgrade a tire characteristic curve or cause a method according to the invention to be carried out.
  • a preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the figures, the same or similar elements being provided with the same reference numerals.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified schematic view of a motor vehicle with a system for determining tire characteristics for a tire of the motor vehicle
  • Fig. 2 is a graph with several tire characteristics between one
  • FIG. 3 shows a curve diagram with the tire characteristics according to FIG. 2 and a modified tire characteristic.
  • a motor vehicle 1 has two vehicle axles, namely a front and a rear axle 9, 10, wherein on the front and rear axles 9, 10 two wheels 6 each with a respective tire 2 arranged on a wheel rim 11 fastened are.
  • two wheels 6 each with a respective tire 2 arranged on a wheel rim 11 fastened are.
  • only one wheel 6 of the front axle 9 and one wheel 6 of the rear axle 10 are shown for perspective reasons.
  • the respective non-visible wheels are designed analogously.
  • the motor vehicle 1 has a system according to the invention for determining at least one tire characteristic curve for each tire 2, which includes a vehicle sensor system 3, which is designed to acquire status data that are used to characterize at least one roadway 4 traveled by the respective tire 2, as well as a maximum coefficient of adhesion is.
  • the vehicle sensor system 3 comprises a camera 7 which is arranged in the front area of the motor vehicle 1 and which determines a roadway condition of a roadway 4 on which the vehicle 1 is traveling in the direction of travel in front of the respective tire 2.
  • the camera 7 is oriented perpendicular to the direction of travel or to the roadway 4.
  • the road condition is exemplarily divided into four different conditions, namely borrowed dry, wet, snowy and icy.
  • the camera 7 detects whether the roadway is dry or wet, or whether it is covered with a snow or ice surface. Further subdivisions of the road conditions are also conceivable.
  • the vehicle sensor system 3 comprises several wheel speed sensors 8, which are each arranged on the wheels 6 of the motor vehicle 1.
  • the wheel speed sensors 8 are presently integrated in an anti-lock braking system (not shown) of the motor vehicle 1, but can also be provided separately.
  • conclusions can be drawn about the slip of the wheels 6 of the motor vehicle 1 and thus about a current maximum adhesion coefficient.
  • An evaluation and control unit 5 which is coupled to the vehicle sensor system 3 for data transmission, is arranged in the motor vehicle 1.
  • the evaluation and control unit 5 receives precise information from the camera 7 about the current state of the roadway 4 and from the wheel speed sensors 8 further data for determining the current maximum coefficient of adhesion.
  • the evaluation and control unit 5 therefore uses the data from the wheel speed sensors 8 to calculate the instantaneous maximum coefficient of adhesion 18, which is shown in more detail in FIG. 3.
  • This information is referred to here as status data and includes, in particular, a road surface condition, surface moisture and / or a roughness of the roadway 4.
  • FIGS. 2 and 3 show a diagram with several basic tire characteristic curves 12, 13, 14, 15 between a slip plotted on the abscissa 16 and a coefficient of adhesion plotted on the ordinate 17.
  • the evaluation and control unit 5 initially selects one of four basic tire characteristics 12, 13, 14, 15 stored on the evaluation and control unit 5 based on the acquired status data, in particular based on the road surface.
  • the first tire characteristic curve 12 corresponds to a dry road condition and the second tire characteristic curve 13 corresponds to a nem wet road condition.
  • the third tire characteristic curve 14 corresponds to a snow-covered road condition and the fourth tire characteristic curve 15 corresponds to an icy road condition.
  • the evaluation and control unit 5 records that the motor vehicle 1 is driving on a snow-covered roadway 4, which is why the third basic tire characteristic curve 14 is selected.
  • the real maximum traction coefficient 18 therefore does not correspond to the coefficient 19 stored on the evaluation and control unit 5.
  • the control of the motor vehicle 1 is therefore not optimal. This is recognized by the evaluation and control unit 5, the third basic tire characteristic curve 14 being subsequently adapted or modified and stored as a modified tire characteristic curve 20 by the evaluation and control unit 5. With the aid of the modified tire characteristic curve 20, control, monitoring and prediction of the ferry operation of the motor vehicle 1 is optimized.
  • the evaluation and control unit 5 would no longer use the basic tire characteristic curve 14, but rather the modified tire characteristic curve 20 for a comparison between the modified maximum adhesion coefficient 18 and a newly determined - not shown here - maximum adhesion coefficient.
  • a modified tire characteristic curve is preferably determined continuously.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung mindestens einer Reifenkennlinie für zumindest einen Reifen (2) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei durch eine Fahrzeugsensorik (3) Zustandsdaten, die zur Charakterisierung zumindest einer von dem jeweiligen Reifen (2) befahrenen Fahrbahn (4) dienen, sowie ein maximaler Kraftschlussbeiwert erfasst werden, wobei die Fahrzeugsensorik (3) mit einer Auswert und Steuereinheit (5) zur Datenübertragung gekoppelt wird, wobei unter Berücksichtigung der erfassten Zustandsdaten eine entsprechende auf der Auswert- und Steuereinheit (5) hinterlegte Basis-Reifenkennlinie ausgewählt wird, wobei die Basis-Reifenkennlinie im Fall einer Abweichung zwischen dem maximalen Kraftschlussbeiwert und einem in der Basis-Reifenkennlinie aufgeführten maximalen Basis-Kraftschlussbeiwert modifiziert und von der Auswert- und Steuereinheit (5) als modifizierte Reifenkennlinie gespeichert wird, um eine Steuerung des Kraftfahrzeugs (1) zu optimieren. Ferner betrifft die Erfindung ein System zur Ermittlung der mindestens einen Reifenkennlinie. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.

Description

Verfahren und System zur Ermittlung mindestens einer Reifenkennlinie für zumindest einen Reifen eines Kraftfahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Ermittlung min destens einer Reifenkennlinie für zumindest einen Reifen eines Kraftfahrzeugs. Fer ner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.
Um eine Vorhersage über den Fährbetrieb eines Kraftfahrzeugs treffen zu können oder eine Steuerung des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen, sind fahrbetriebsabhängige Zustandsdaten des Kraftfahrzeugs sowie Zustandsdaten der davon befahrenen Fahrbahn, insbesondere der Oberflächenbeschaffenheit zu erfassen und entspre chende, die Zustandsdaten charakterisierende Messgrößen zu bestimmen. Bei spielsweise kann eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs mittels eines Dreh zahlsensors an zumindest einem der Räder bestimmt werden. Ferner kann die Au ßentemperatur festgestellt oder die Beschaffenheit einer Fahrbahnoberfläche, also beispielsweise eine vereiste oder feuchte Fahrbahn detektiert werden. Ferner kann erfasst werden, ob ein Schlupf, das heißt ein Unterschied zwischen der Rotationsge schwindigkeit des Rades und der Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs vorliegt.
Aus der DE 10 2016 214 065 A1 geht ein Verfahren zum Bestimmen einer Kraft schlussgrenze zwischen einem Reifen und einem Untergrund, auf dem der Reifen rollt, in Längsrichtung des Reifens hervor. Dabei wird zunächst ein momentaner Schlupf des Reifens erfasst. Nachfolgend wird ein momentaner Kraftschlussbeiwert bestimmt und ein sogenanntes Tupel aus dem erfassten Schlupf und dem momenta nen Kraftschlussbeiwert gebildet. Ferner wird die maximale Kraftschlussgrenze auf der Basis der Steigung einer Ursprungsgerade durch das Tupel bestimmt, falls der Schlupf unter einem ersten vorbestimmten Schwellenwert liegt. Alternativ wird die maximale Kraftschlussgrenze auf der Basis einer Tangentensteigung durch das Tupel bestimmt, falls der Schlupf zwischen dem ersten und einem zweiten Schwel lenwert liegt. Die maximale Kraftschlussgrenze wird direkt auf der Basis des Kraft- schlussbeiwerts bestimmt, falls der Schlupf über dem zweiten vorbestimmten
Schwellenwert liegt. Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und ein System zur Ermittlung mindestens einer Reifenkennli nie bereitzustellen, mit Hilfe dessen ein Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs besser über wachbar und eine Steuerung des Kraftfahrzeugs optimierbar ist. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 5. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung mindestens einer Reifen kennlinie für zumindest einen Reifen eines Kraftfahrzeugs werden durch eine Fahr zeugsensorik Zustandsdaten, die ihrerseits zur Charakterisierung zumindest einer von dem jeweiligen Reifen befahrenen Fahrbahn dienen, sowie ein maximaler Kraft- schlussbeiwert erfasst, wobei die Fahrzeugsensorik mit einer Auswert- und Steuer einheit zur Datenübertragung gekoppelt wird, wobei unter Berücksichtigung der er fassten Zustandsdaten eine entsprechende auf der Auswert- und Steuereinheit hin terlegte Basis-Reifenkennlinie ausgewählt wird, wobei die Basis-Reifenkennlinie im Fall einer Abweichung zwischen dem maximalen Kraftschlussbeiwert und einem in der Basis-Reifenkennlinie aufgeführten maximalen Basis-Kraftschlussbeiwert modifi ziert und von der Auswert- und Steuereinheit als modifizierte Reifenkennlinie gespei chert wird, um eine Steuerung des Kraftfahrzeugs zu optimieren. Mittels der Fahr zeugsensorik werden typische Daten über den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs und der Umgebung des Kraftfahrzeugs, insbesondere der von den Reifen des Kraftfahr zeugs befahrenen Fahrbahn erfasst.
Unter der Berücksichtigung der erfassten Zustandsdaten ist zu verstehen, dass auf der Auswert- und Steuereinheit bestimmte Schwellwerte hinterlegt sind, um die Zu standsdaten in Zustandsbereiche einzuteilen, aus denen die Basis-Reifenkennlinie ausgewählt wird.
Bevorzugt umfassen die Zustandsdaten eine Fahrbahnbeschaffenheit, eine Oberflä chenfeuchtigkeit und/oder eine Rauigkeit der Fahrbahn. Anders gesagt erfasst die Fahrzeugsensorik durch geeignete Messsysteme die Daten über den Fahrbahnzu stand, welche für die Ermittlung einer Reifenkennlinie relevant sind. Dies können bei- spielsweise Informationen über einen Feuchtegrad oder einen Vereisungsgrad der Oberfläche der Fahrbahn sein. Auch weitere Zustandsdaten sind denkbar, anhand derer eine sinnvolle Basis-Reifenkennlinie auswählbar ist. Insbesondere sind Fahrsi tuationen des Kraftfahrzeugs relevant, bei denen eine vergleichsweise niedrige Rei bung bzw. ein vergleichsweise hoher Schlupf zwischen den Reifen des Kraftfahr zeugs und der Fahrbahn zu erwarten ist, beispielweise bei vereisten, schneebedeck ten oder sehr nassen Fahrbahnen.
Alternativ oder ergänzend umfassen die Zustandsdaten Informationen aus einem Antiblockiersystem (ABS) und/oder einem System zur Traktionskontrolle (ASR). Ein Antiblockiersystem wirkt beim Bremsen des Kraftfahrzeugs einem möglichen Blockie ren der Räder durch Reduzierung des Bremsdrucks entgegen, wohingegen eine ASR, auch Antriebsschlupfregelung genannt, dafür sorgt, dass die Räder beim An fahren des Wagens nicht durchdrehen und das Fahrzeug bei Kurvenfahrten nicht seitlich ausbrechen kann. Aus den genannten Systemen können Daten extrahiert werden, aus denen insbesondere maximale Kraftschlussbeiwerte bestimmbar sind, welche von der Auswert- und Steuereinheit zum Vergleich und zur Modifizierung der Basis-Reifenkennlinie genutzt werden. Dabei können vorteilhafterweise für jeden Fahrbahnzustand entsprechende maximale Kraftschlussbeiwerte ermittelt werden. Auch weitere Fahrassistenz-Systeme sind denkbar, die aussagekräftige Daten, ins besondere zum aktuellen maximalen Kraftschlussbeiwert liefern.
Ein angetriebener oder gebremster Reifen hat gegenüber der Fahrbahnoberfläche, auf der er abrollt, immer einen Schlupf, der je nach den zu übertragenen Tangential kräften höher oder niedriger ist. Der Koeffizient zwischen der Tangentialkraft und der Normalkraft wird als Kraftschlussbeiwert oder Reibbeiwert bezeichnet. Sein Maxi mum, also der maximale Kraftschlussbeiwert, gibt an, welche Kraft ein Reifen bei gegebener Normalkraft maximal übertragen kann.
Die erfassten Zustandsdaten werden der mit der Fahrzeugsensorik steuerungstech nisch verbundenen Auswert- und Steuereinheit bereitgestellt, welche die Informatio nen empfängt, weiterverarbeitet und mit auf der Auswert- und Steuereinheit hinterleg ten Datenbanken bzw. Basis-Reifenkennlinien abgleicht. Anders gesagt sind auf der Auswert- und Steuereinheit für jeden vorher definierten Fahrbahnzustand vorab eine oder mehrere Basis-Reifenkennlinien hinterlegt. Diese können vom jeweiligen Rei fenhersteller geliefert werden oder auf vorher durch Versuche ermittelten empiri schen Daten basieren.
Zunächst entscheidet die Auswert- und Steuereinheit anhand der Zustandsdaten, insbesondere des Fahrbahnzustandes, welche Basis-Reifenkennlinie für ein Abglei chen mit den realen Zustandsdaten herangezogen wird. Diese Basis-Reifenkennlinie weist einen maximalen Basis-Kraftschlussbeiwert auf, der dem maximalen Kraft- schlussbeiwert, der beispielsweise aus den Daten des Antiblockiersystems und/oder des Systems zur Traktionskontrolle gewonnen wird, gegenübergestellt wird. Sind der maximale Basis-Kraftschlussbeiwert und der erfasste, also aktuelle maximale Kraft- schlussbeiwert identisch, erfolgt keine Modifizierung der Basis-Reifenkennlinie. Un terscheiden sich die Kraftschlussbeiwerte jedoch, erfolgt mittels auf der Auswert- und Steuereinheit hinterlegten Funktionen oder Rechenmodellen eine Modifizierung des maximalen Kraftschlussbeiwertes und darauf aufbauend der Reifenkennlinie. Mithin liegen dann eine modifizierte Reifenkennlinie und ein modifizierter maximaler Kraft- schlussbeiwert auf der Auswert- und Steuereinheit vor. Der Verlauf der Reifenkennli nie wird ausgehend vom erfassten bzw. modifizierten maximalen Kraftschlussbeiwert in Kombination mit den bereits auf der Auswert- und Steuereinheit hinterlegten Funk tion oder Rechenmodellen erzeugt.
Wird eine modifizierte Reifenkennlinie mit modifiziertem maximalem Kraftschlussbei wert erzeugt und auf der Auswert- und Steuereinheit hinterlegt, kann diese die Basis- Reifenkennlinie ersetzen oder zusätzlich als weiterer Datensatz abgespeichert wer den. Im weiteren Betrieb des Kraftfahrzeugs wird dann bei einem wiederkehrenden Fahrbahnzustand diese (erste) modifizierte Reifenkennlinie mit dem (ersten) modifi zierten maximalen Kraftschlussbeiwert herangezogen und mit einem neuen erfassten maximalen Kraftschlussbeiwert abgeglichen, wobei analog zu der beschriebenen Art und Weise bei einem identischen maximalen Kraftschlussbeiwert keine Modifizierung der ersten modifizierten Reifenkennlinie erfolgt. Bei einem Abweichen der Kraft schlussbeiwerte erfolgt hingegen eine Modifizierung des ersten modifizierten maxi malen Kraftschlussbeiwertes und der ersten modifizierten Reifenkennlinie, die von der Auswert- und Steuereinheit als zweite modifizierte Reifenkennlinie gespeichert wird. Dadurch ist es möglich beispielsweise für die Fahrbahnzustände trocken, nass, vereist, etc. eine stetige Anpassung der Reifenkennlinie zu realisieren, wodurch ins besondere ein bereits erfolgter Verschleiß der Reifen berücksichtigt werden kann. Mithin ist ein Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs besser überwachbar.
Vorzugsweise erfolgt eine Ermittlung der modifizierten Reifenkennlinie kontinuierlich oder in definierten Zeitabständen. Insbesondere kann eine Ermittlung bei einem Wechsel eines Fahrbahnzustandes erfolgen, beispielsweise bei eintretendem Regen oder plötzlich vereister Fahrbahn.
Ein erfindungsgemäßes System zur Ermittlung mindestens einer Reifenkennlinie für zumindest einen Reifen eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Fahrzeugsensorik, die zur Erfassung von Zustandsdaten, die ihrerseits zur Charakterisierung zumindest einer von dem jeweiligen Reifen befahrenen Fahrbahn dienen, sowie eines maximalen Kraftschlussbeiwertes ausgebildet ist, wobei die Fahrzeugsensorik mit einer Auswert- und Steuereinheit zur Datenübertragung gekoppelt ist, wobei unter Berücksichtigung der erfassten Zustandsdaten eine entsprechende auf der Auswert- und Steuereinheit hinterlegte Basis-Reifenkennlinie auswählbar ist, wobei die Basis-Reifenkennlinie im Fall einer Abweichung zwischen dem maximalen Kraftschlussbeiwert und einem in der Basis-Reifenkennlinie aufgeführten maximalen Basis-Kraftschlussbeiwert modifi zierbar und von der Auswert- und Steuereinheit als modifizierte Reifenkennlinie spei cherbar ist, um eine Steuerung des Kraftfahrzeugs zu optimieren. Es handelt sich somit um ein stetig lernendes System, welches Reifenkennlinien des zumindest ei nen Reifens bei wiederkehrenden Fahrbahnzuständen oder sonstigen Zustandsda ten oder Zustandsdatenänderungen überprüft und, wenn erforderlich, modifiziert, so- dass eine Überwachung, Vorhersage und Steuerung des Kraftfahrzeugs optimiert wird.
Die Fahrzeugsensorik kann beispielsweise im Frontbereich des Kraftfahrzeugs, ins besondere im Bereich der Fronträder, aber auch an den Hinterrädern des Kraftfahr zeugs angeordnet sein, um die zur Auswahl der entsprechenden Basis- Reifenkennlinie erforderlichen Zustandsdaten bestimmen zu können. Ferner kann das System derart ausgebildet sein, dass für mehrere oder alle Reifen des Kraftfahr zeugs eine jeweilige Reifenkennlinie bestimmt wird, um eine Überwachung und Steuerung des Kraftfahrzeugs noch genauer zu gestalten.
Vorzugsweise umfasst die Fahrzeugsensorik ein Kamerasystem, ein Radarsystem und/oder ein Lidar-System. Kamerasysteme erfassen die Fahrbahnoberfläche op tisch, wobei Radarsysteme Erkennungs- und Ortungsverfahren und -gerate auf der Basis elektromagnetischer Wellen umfassen. Demgegenüber ermöglichen Lidar- Systeme eine optische Abstands- oder Geschwindigkeitsmessung mittels Laserstrah len. Mit derartigen Systemen ist es möglich, Fahrbahnzustände oder weitere Zu standsdaten, die für die Bestimmung bzw. Auswahl der Basis-Reifenkennlinie oder einer bereits modifizierten Reifenkennlinie erforderlich sind, insbesondere genau und sicher zu erfassen.
Bevorzugt umfasst die Fahrzeugsensorik zumindest einen Raddrehzahlsensor. Der Raddrehzahlsensor kann beispielsweise in dem genannten Antiblockiersystem oder dem System zur Traktionskontrolle angeordnet sein. Über den zumindest einen Rad drehzahlsensor ist es möglich, einen Schlupf des jeweiligen Reifens zu detektieren und daraus Rückschlüsse über den momentanen maximalen Kraftschlussbeiwert zu erhalten.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann insbesondere von einem Computer bezie hungsweise von der Auswert- und Steuereinheit ausgeführt werden. Somit kann das Verfahren in Software implementiert sein. Die entsprechende Software ist insofern ein eigenständig verkaufsfähiges Produkt. Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Computerprogrammprodukt mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer beziehungsweise auf einer Auswert- und Steuereinheit ausge führt werden, den Computer und/oder die Auswert- und Steuereinheit zu einer Steue rungslogik des Systems zur Ermittlung mindestens einer Reifenkennlinie aufwerten beziehungsweise dazu veranlassen, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszufüh ren. Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Be zugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine stark vereinfachte schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem System zur Ermittlung von Reifenkennlinien für einen Reifen des Kraftfahrzeugs,
Fig. 2 ein Kurvendiagramm mit mehreren Reifenkennlinien zwischen einem
Schlupf eines Reifens des Kraftfahrzeugs gemäß Figur 1 und seinem Kraftschlussbeiwert, und
Fig. 3 ein Kurvendiagramm mit den Reifenkennlinien gemäß Figur 2 sowie einer modifizierten Reifenkennlinie.
Gemäß Fig. 1 weist ein Kraftfahrzeug 1 zwei Fahrzeugachsen, nämlich eine Vorder- und eine Hinterachse 9, 10 auf, wobei an der Vorder- und Hinterachse 9, 10 jeweils zwei Räder 6 mit einem jeweiligen auf einer Radfelge 1 1 angeordneten Reifen 2 be festigt sind. Vorliegend sind aus perspektivischen Gründen lediglich ein Rad 6 der Vorderachse 9 und ein Rad 6 der Hinterachse 10 dargestellt. Die jeweiligen nicht sichtbaren Räder sind analog dazu ausgebildet.
Das Kraftfahrzeug 1 weist ein erfindungsgemäßes System zur Ermittlung mindestens einer Reifenkennlinie für jeden Reifen 2 auf, das eine Fahrzeugsensorik 3 umfasst, welche zur Erfassung von Zustandsdaten, die zur Charakterisierung zumindest einer von dem jeweiligen Reifen 2 befahrenen Fahrbahn 4 dienen, sowie eines maximalen Kraftschlussbeiwertes ausgebildet ist.
Die Fahrzeugsensorik 3 umfasst eine im Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeord nete Kamera 7, die einen Fahrbahnzustand einer in Fahrtrichtung des Kraftfahr zeugs 1 vor dem jeweiligen Reifen 2 befahrenen Fahrbahn 4 ermittelt. Die Kamera 7 ist senkrecht zur Fahrtrichtung bzw. zur Fahrbahn 4 ausgerichtet. Im Folgenden wird der Fahrbahnzustand exemplarisch in vier unterschiedliche Zustände unterteilt, näm- lieh trocken, nass, verschneit und vereist. Mit anderen Worten wird von der Kamera 7 erfasst, ob die Fahrbahn trocken oder nass ist, oder ob sie mit einer Schnee- oder Eisfläche bedeckt ist. Auch weitere Untergliederungen der Fahrbahnzustände sind denkbar.
Ferner umfasst die Fahrzeugsensorik 3 mehrere Raddrehzahlsensoren 8, die jeweils an den Rädern 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sind. Die Raddrehzahlsensoren 8 sind vorliegend in einem - nicht gezeigten - Antiblockiersystem des Kraftfahrzeugs 1 integriert, können aber auch separat vorgesehen werden. Mittels der Raddreh zahlsensoren 8 können Rückschlüsse über den Schlupf der Räder 6 des Kraftfahr zeugs 1 und damit über einen aktuellen maximalen Kraftschlussbeiwert gewonnen werden.
Im Kraftfahrzeug 1 ist eine Auswert- und Steuereinheit 5 angeordnet, die zur Daten übertragung mit der Fahrzeugsensorik 3 gekoppelt ist. Die Auswert- und Steuerein heit 5 erhält von der Kamera 7 genaue Informationen über den momentanen Zustand der Fahrbahn 4 und von den Raddrehzahlsensoren 8 weitere Daten zur Ermittlung des momentanen maximalen Kraftschlussbeiwertes. Mithin berechnet die Auswert - und Steuereinheit 5 aus den Daten der Raddrehzahlsensoren 8 den momentanen maximalen Kraftschlussbeiwert 18, der in Fig. 3 näher gezeigt ist. Diese Informatio nen werden hier als Zustandsdaten bezeichnet und umfassen insbesondere eine Fahrbahnbeschaffenheit, eine Oberflächenfeuchtigkeit und/oder eine Rauigkeit der Fahrbahn 4.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen ein Diagramm mit mehreren Basis-Reifenkennlinien 12, 13, 14, 15 zwischen einem auf der Abszisse 16 aufgetragenen Schlupf und einem auf der Ordinate 17 aufgetragenen Kraftschlussbeiwert.
In dem vorliegenden Beispiel wird von der Auswert- und Steuereinheit 5 anhand der erfassten Zustandsdaten, insbesondere anhand der Fahrbahnbeschaffenheit zu nächst eine von vier auf der Auswert- und Steuereinheit 5 hinterlegten Basis- Reifenkennlinien 12, 13, 14, 15 ausgewählt. Die erste Reifenkennlinie 12 entspricht einem trockenen Fahrbahnzustand und die zweite Reifenkennlinie 13 entspricht ei- nem nassen Fahrbahnzustand. Die dritte Reifenkennlinie 14 entspricht einem schneebedeckten Fahrbahnzustand und die vierte Reifenkennlinie 15 entspricht ei nem vereisten Fahrbahnzustand. Beispielhaft wird von der Auswert- und Steuerein heit 5 erfasst, dass das Kraftfahrzeug 1 eine schneebedeckte Fahrbahn 4 befährt, weshalb die dritte Basis-Reifenkennlinie 14 ausgewählt wird.
Nach Fig. 3 wird ein für den jeweiligen momentanen Fahrbahnzustand, nämlich die schneebedeckte Fahrbahn 4, ermittelte maximale Kraftschlussbeiwert 18 mit einem in der dritten Basis-Reifenkennlinie 14 aufgeführten maximalen Basis- Kraftschlussbeiwert 19, wobei der momentane maximale Kraftschlussbeiwert 18 klei ner ist, als der in der dritten Basis-Reifenkennlinie 14 hinterlegte maximale Basis- Kraftschlussbeiwert 19. Mithin entspricht der reale maximale Kraftschlussbeiwert 18 nicht dem auf der Auswert- und Steuereinheit 5 hinterlegten Beiwert 19. Die Steue rung des Kraftfahrzeugs 1 erfolgt somit nicht optimal. Dies wird von der Auswert- und Steuereinheit 5 erkannt, wobei nachfolgend die dritte Basis-Reifenkennlinie 14 ange passt bzw. modifiziert wird und als modifizierte Reifen kenn linie 20 von der Auswert- und Steuereinheit 5 abgespeichert wird. Mithilfe der modifizierten Reifenkennlinie 20 wird eine Steuerung, Überwachung und Vorhersage des Fährbetriebs des Kraftfahr zeugs 1 optimiert.
Für den Fall, dass in einem späteren Fährbetrieb mittels der Fahrzeugsensorik 3 er neut eine schneebedeckte Fahrbahn 4 detektiert wird, würde die Auswert- und Steu ereinheit 5 nicht mehr auf die Basis-Reifenkennlinie 14, sondern auf die modifizierte Reifenkennlinie 20 zurückgreifen, um eine Gegenüberstellung zwischen dem modifi zierten maximalen Kraftschlussbeiwert 18 und einem neu ermittelten - hier nicht ge zeigten - maximalen Kraftschlussbeiwert durchzuführen. Anders gesagt erfolgt eine stetige Anpassung und Modifizierung aller in der Auswert- und Steuereinheit 5 hinter legten Reifenkennlinien unter Berücksichtigung der jeweiligen Zustandsdaten sowie des Verschleißes der Reifen 2, sodass eine Steuerung des Kraftfahrzeugs 1 opti miert wird. Die Ermittlung einer modifizierten Reifenkennlinie erfolgt vorzugsweise kontinuierlich. Bezuqszeichen Kraftfahrzeug
Reifen
Fahrzeugsensorik
Fahrbahn
Auswert- und Steuereinheit
Rad
Kamera
Raddrehzahlsensor
Vorderachse
Hinterachse
Radfelge
Erste Reifenkennlinie
Zweite Reifenkennlinie
Dritte Reifenkennlinie
Vierte Reifenkennlinie
Abszisse
Ordinate
Ermittelter maximaler Kraftschlussbeiwert Maximaler Basis-Kraftschlussbeiwert Modifizierte Reifenkennlinie

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung mindestens einer Reifenkennlinie für zumindest einen Reifen (2) eines Kraftfahrzeugs (1 ), wobei durch eine Fahrzeugsensorik (3) Zu standsdaten, die ihrerseits zur Charakterisierung zumindest einer von dem jeweiligen Reifen (2) befahrenen Fahrbahn (4) dienen, sowie ein maximaler Kraftschlussbeiwert erfasst werden, wobei die Fahrzeugsensorik (3) mit einer Auswert- und Steuerein heit (5) zur Datenübertragung gekoppelt wird, wobei unter Berücksichtigung der er fassten Zustandsdaten eine entsprechende auf der Auswert- und Steuereinheit (5) hinterlegte Basis-Reifenkennlinie ausgewählt wird, wobei die Basis-Reifenkennlinie im Fall einer Abweichung zwischen dem maximalen Kraftschlussbeiwert und einem in der Basis-Reifenkennlinie aufgeführten maximalen Basis-Kraftschlussbeiwert mo difiziert und von der Auswert- und Steuereinheit (5) als modifizierte Reifenkennlinie gespeichert wird, um eine Steuerung des Kraftfahrzeugs (1 ) zu optimieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Ermittlung der modifizierten Reifenkennlinie kontinuierlich oder in definierten Zeitabständen erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsdaten eine Fahrbahnbeschaffenheit, eine Oberflächenfeuchtigkeit und/oder eine Rauigkeit der Fahrbahn (4) umfassen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsdaten Informationen aus einem Antiblockiersystem und/oder einem System zur Traktionskontrolle umfassen.
5. System zur Ermittlung mindestens einer Reifenkennlinie für zumindest einen Rei fen (2) eines Kraftfahrzeugs (1 ), umfassend eine Fahrzeugsensorik (3), die zur Er fassung von Zustandsdaten, die ihrerseits zur Charakterisierung zumindest einer von dem jeweiligen Reifen (2) befahrenen Fahrbahn (4) dienen, sowie eines maximalen Kraftschlussbeiwertes ausgebildet ist, wobei die Fahrzeugsensorik (3) mit einer Aus wert- und Steuereinheit (5) zur Datenübertragung gekoppelt ist, wobei unter Berück sichtigung der erfassten Zustandsdaten eine entsprechende auf der Auswert- und Steuereinheit (5) hinterlegte Basis-Reifenkennlinie auswählbar ist, wobei die Basis- Reifenkennlinie im Fall einer Abweichung zwischen dem maximalen Kraftschlussbei- wert und einem in der Basis-Reifenkennlinie aufgeführten maximalen Basis- Kraftschlussbeiwert modifizierbar und von der Auswert- und Steuereinheit (5) als modifizierte Reifenkennlinie speicherbar ist, um eine Steuerung des Kraftfahr zeugs (1 ) zu optimieren.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsensorik (3) ein Kamerasystem, ein Radarsystem und/oder ein Lidar-System umfasst.
7. System nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsensorik (3) zumindest einen Raddrehzahlsensor (8) umfasst.
8. Computerprogrammprodukt, enthaltend maschinenlesbare Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer, und/oder auf einer Auswert- und Steuereinheit (5) ausgeführt werden, den Computer, und/oder die Auswert- und Steuereinheit (5), zu einer Steuerungslogik des Systems zur Ermittlung mindestens einer Reifenkennlinie nach den Ansprüchen 5 bis 7 aufwerten, und/oder dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen.
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