CN110431026A - 用于确定轮胎花纹的花纹深度的方法、控制装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在具有轮胎(2)的车辆(1)的运行期间确定该轮胎(2)的胎面(4)的胎面深度(td)的方法、一种用于车辆(1)的用于确定该车辆(1)的轮胎(2)的胎面(4)的胎面深度(td)的控制器(20)、以及一种用于车辆(1)的具有这样的控制器(20)和至少一个车轮电子单元(12)的系统(20，12)，其中，提供了基于该车辆(1)的具有该轮胎(2)的车轮(W)的已确定的瞬时动态车轮半径(r1_dyn)和该轮胎(2)的已确定的瞬时动态内半径(r2_dyn)来确定该胎面深度(td)。为了改善与准确度有关的对胎面深度(td)的确定，考虑了预先针对该轮胎(2)的类型所确定的校正变量(F)，该校正变量表征了一方面该胎面深度(td)的变化与另一方面由其导致的该动态车轮半径(r1_dyn)与该动态内半径(r2_dyn)之间的差值的变化之间的关系。

Description

用于确定轮胎花纹的花纹深度的方法、控制装置和系统

本发明涉及一种用于在具有轮胎的车辆的运行期间确定轮胎的胎面的胎面深度的方法、一种用于车辆的用于确定车辆的轮胎的胎面的胎面深度的控制器、以及一种用于车辆的具有这样的控制器和至少一个车轮电子单元的系统。

DE 10 2012 217 901 B3披露了一种用于在具有轮胎的车辆的运行期间确定轮胎的胎面的胎面深度的方法，该方法具有以下步骤：

-基于由至少一个第一传感器所确定的数据来确定该车辆的具有该轮胎的车轮的瞬时转速，

-基于由与该至少一个第一传感器不同的至少一个第二传感器所确定的数据来确定该车辆的瞬时速度，

-基于已确定的瞬时转速和已确定的瞬时速度来确定具有该轮胎的车轮的瞬时动态车轮半径，

-确定该轮胎的至少一个第一运行参数，该至少一个第一运行参数选自由以下各项组成的组：瞬时轮胎温度、瞬时轮胎压力以及瞬时轮胎载荷，

-基于该至少一个已确定的第一运行参数来确定该车轮的瞬时动态内半径，其中，该车轮的内半径是车轮中心与该胎面的轮胎侧起点之间的距离，

-基于已确定的瞬时动态车轮半径和已确定的瞬时动态内半径来确定该轮胎的胎面的胎面深度。

DE 10 2012 217 901 B3由此提出将胎面深度确定为动态车轮半径与动态内半径之间的差值。

显然，不管作用在所讨论的轮胎上的车轮载荷或轮胎载荷如何，只要轮胎大致保持其圆形的形状(也就是说，所谓的轮胎印迹相对较小)，这种方法就很好地发挥作用，这例如在高轮胎压力和/或低轮胎载荷的情况下差不多是正确的。

然而，本发明的发明人另外考虑到，在实践中，几何车轮半径与几何内半径之间的差值被认为是轮胎的胎面深度，即与车辆上的轮胎运行完全独立并且在轮胎(例如从车辆上移除的轮胎)上测量的半径。然而，在轮胎运行期间的动态半径(动态车轮半径和动态内半径)或多或少地从其偏离，使得已知的将胎面深度确定为动态(及非几何)半径之间的差值只能构成近似值。

因此，本发明的一个目的是改进与确定结果的准确性有关的如上所述的对胎面深度的确定。

本发明的第一方面涉及一种用于在具有轮胎的车辆的运行期间确定轮胎的胎面的胎面深度的方法，其中，该方法具有以下步骤：

-基于由至少一个第一传感器所确定的数据来确定该车辆的具有该轮胎的车轮的瞬时转速，

-基于由与该至少一个第一传感器不同的至少一个第二传感器所确定的数据来确定该车辆的瞬时速度，

-基于该车辆的已确定的瞬时转速和已确定的瞬时速度来确定具有该轮胎的车轮的瞬时动态车轮半径，

-确定该轮胎的至少一个第一运行参数，该至少一个第一运行参数选自由以下各项组成的组：瞬时轮胎温度、瞬时轮胎压力以及瞬时轮胎载荷，

-基于该至少一个已确定的第一运行参数来确定该车轮的瞬时动态内半径，其中，该车轮的内半径是车轮中心与该胎面的轮胎侧起点之间的距离，

-基于已确定的瞬时动态车轮半径和已确定的瞬时动态内半径来确定该轮胎的胎面的胎面深度。

在考虑预先针对该轮胎的类型所确定的校正变量的情况下来确定该胎面深度，其中，该校正变量表征一方面该胎面深度的变化与另一方面由其导致的该动态车轮半径与该动态内半径之间的差值的变化之间的关系。

已经证明，通过考虑这种至少取决于轮胎类型的校正变量，可以有利地以改进的准确性来确定胎面深度。

为了预先确定这种校正变量，可以例如在受控的运行条件下、尤其是在受控的运行参数(包括胎面深度)的变化下，在测试台上对所讨论的轮胎的样本进行运行，并且在此过程中可以对该样本进行测量以便将校正变量确定为这项测量的结果。

在本发明的背景下，校正变量构成了参数，通过该参数上述动态半径与几何半径之间的相关性得以建立或有利地使用。

在特别容易实施的一个实施例中，表征轮胎类型的校正常数被用作校正变量，该校正常数表示一方面该胎面深度的变化与另一方面由其导致的该动态车轮半径与该动态内半径之间的差值的变化之间的关系。

如以下更详细地解释的，在这种情况下，可以特别有利地使用标称大于1并且例如至少为1.5、尤其是至少为2(取决于轮胎的类型)的校正常数。另一方面，如果校正常数至多为8、尤其是至多为5，则通常是有利的。

如果这种校正常数被用作校正变量，则当在考虑校正常数的情况下确定胎面深度时，动态车轮半径与动态内半径之间的差值的任何变化都可以(在数学上)映射到胎面深度的相对应的变化上。

映射(也就是说，数学函数)在这种情况下构成了线性函数，这是因为动态车轮半径与动态内半径之间的差值的变化乘以校正常数给出了相关联的胎面深度的变化。

此时要指出的是，在本发明的背景下非常普遍的是，在由初始胎面深度得知各个(后续)胎面深度变化而给出瞬时胎面深度(为初始胎面深度减去胎面深度变化)的情况下，确定胎面深度的变化与确定胎面深度是同义的。

尤其可以将初始胎面深度(例如新轮胎的胎面深度，或者例如在安装使用过的轮胎的情况下所测得的胎面深度)存储在用于执行该方法的系统的存储器装置中(例如存储在车辆的控制器中或者存储在所讨论的轮胎上的车轮电子单元中)。

与本发明中不同，DE 10 2012 217 901 B3使用了一种近似法，其中认为胎面深度与动态车轮半径和动态内半径之间的差值相同，而与轮胎的具体类型无关。然而，根据本发明，能够针对每种类型的轮胎单独确定更准确的关系，并且因此有利地考虑该更准确的关系，以便提高确定准确性。

在适合于进一步提高确定准确性的一个实施例中，将动态车轮半径与动态内半径之间的差值映射到胎面深度的变化上的表征轮胎类型的校正函数被用作校正变量。

因此，例如以与所解释的校正常数的考虑或使用线性函数不同的方式，还可以有利地实施将动态车轮半径与动态内半径之间的差值映射到胎面深度的变化上，该映射甚至针对所讨论的轮胎类型更好地进行调整。

在一个改进方案中，提供的是该校正函数另外取决于至少一个函数参数，该至少一个函数参数选自由以下各项组成的组：该车辆的速度、该轮胎温度、该轮胎压力以及该轮胎载荷。

作为替代性方案或此外，例如可以提供的是函数值另外取决于动态车轮半径和/或动态内半径(并且因此不一定仅取决于这两个变量之间的差值)。

为了实现后面的实施例，有利的是，在已经提到的对特定类型的轮胎的样本的测量和/或对测试台上的类型相同但具有不同胎面深度的多个样本的测量中，以受控的方式改变一个或多个参数，尤其是作为校正函数的函数参数而提供的那些参数。基于这种测量的结果，然后可以例如通过数学拟合来定义所需要的校正函数，其中，尤其可以由一条或多条特征曲线(或查找表)来定义该校正函数。

因此，在一个示例性实施例中，提供了通过存储在存储器装置中的至少一条特征曲线来确定胎面深度。

该至少一条特征曲线尤其可以表征例如胎面深度的变化(或胎面深度本身)与在该方法的背景中确定的其他变量之间的关系，尤其是例如动态车轮半径与动态内半径之间的差值。优选地提供了多种特征曲线或特征曲线图，能够当以查找表的方式确定胎面深度的变化(或胎面深度本身)时使用这些特征曲线或该特征曲线图，以便基于所讨论的先前确定的变量的值来读取胎面深度变化(或胎面深度)。

在一个实施例中，提供的是另外确定至少一个第二运行参数，该第二运行参数选自由以下各项组成的组：该车辆的瞬时加速度、该车辆的瞬时偏航率、瞬时转向角、该车辆的驱动马达的瞬时扭矩以及该车辆的制动装置的运行状态，其中，根据该至少一个已确定的第二运行参数来另外确定该胎面深度。

通过考虑至少一个这样的第二运行参数，例如可以进一步提高确定胎面深度的准确度。然而，作为替代性方案，确定至少一个这样的第二运行参数也可以用于检测不利于确定胎面深度的运行状况(例如车辆的过大的加速度等)，并且在这种状况下推迟确定胎面深度直到再次达到更有利的运行状况，或者对在不利状况期间所确定的胎面深度的值进行标识，例如不准确和/或无效。

在一个实施例中，该至少一个第一传感器被设计为转速传感器。

使用转速传感器能够容易且可靠地确定该车轮的转速。通过举例的方式，通常在任何情况下都在现代机动车辆中有利地设置能够用于此用途的转速传感器，例如用于对例如防抱死制动系统(ABS)或电子稳定程序(ESP)等安全性和舒适性系统进行运行的用途。

在一个实施例中，该至少一个第二传感器选自由以下各项组成的组：卫星辅助位置确定传感器、雷达传感器、激光雷达传感器、超声波传感器以及光学相机。

在任何情况下、例如在现代车辆中经常也存在至少一个这种传感器，由此能够有利地在本发明的背景下共同使用。

关于在根据本发明的方法中提供的(基于至少一个已确定的第一运行参数)确定瞬时动态内半径，根据另一实施例，可以因此首先提供的是在已知新轮胎具有已定义的胎面深度(“新轮胎的胎面深度”)的情况下在预先确定的轮胎运行的正常条件下确定动态内半径的基值(无论是在执行实际方法之前还是例如在执行实际方法开始时)，然后将以这种方式确定(可以说是在轮胎寿命开始时)的针对剩余轮胎寿命的动态内半径的这个基值存储在用于执行该方法的系统的存储装置中。

在这种情况下，这个基值尤其可以例如被确定为(在正常条件下具有所定义的胎面深度的轮胎、尤其是新轮胎的)动态车轮半径与胎面深度之间的差值。

以这种方式确定的基值可以在车辆的进一步运行期间使用，例如有利地作为车轮的瞬时动态内半径的近似值，然而，当基于至少一个已确定的第一运行参数(其中，该第一运行参数或多个运行参数被指定为其相对应地匹配或偏离正常条件)来确定车轮的瞬时动态内半径时，对该基值进行进一步校正。

在一个实施例中，提供的是基于该车辆的已确定的瞬时速度来另外确定、和/或基于该轮胎的类型和/或该轮胎的老化来另外确定该瞬时动态内半径。

所述参数可以同样地对该车轮的内半径产生影响，由此通过还考虑这些参数能够有利地提高确定内半径的准确性并且因此还有利地提高确定胎面深度的准确性。

在一个实施例中，通过存储在存储器装置中的至少一条特征曲线来确定该瞬时动态内半径。

该至少一条特征曲线尤其可以表征车轮的动态内半径与至少一个第一运行参数之间的关系。优选地提供了多条特征曲线或特征曲线图，能够在以查找表的方式确定内半径时使用这些特征曲线或该特征曲线图。

本发明的第二方面涉及一种用于车辆的用于确定该车辆的轮胎的胎面的胎面深度的控制器，该控制器具有

-接收装置，该接收装置被设计为接收该车辆的具有轮胎的车轮的瞬时转速、该车辆的瞬时速度以及该轮胎的至少一个第一运行参数，该至少一个第一运行参数选自由以下各项组成的组：瞬时轮胎温度、瞬时轮胎压力以及瞬时轮胎载荷，

-第一确定装置，该第一确定装置被设计为基于该车辆的已接收到的瞬时转速和已接收到的瞬时速度来确定具有该轮胎的车轮的瞬时动态车轮半径，

-第二确定装置，该第二确定装置被设计为基于该至少一个已接收到的第一运行参数来确定该车轮的瞬时动态内半径，其中，该车轮的内半径是车轮中心与该胎面的轮胎侧起点之间的距离，以及

-第三确定装置，该第三确定装置被设计为基于已确定的瞬时动态车轮半径和已确定的瞬时动态内半径来确定该轮胎的胎面的胎面深度。

在这种情况下，第三确定装置被设计为在考虑预先针对该轮胎的类型所确定的校正变量的情况下来确定该胎面深度，其中，该校正变量表征一方面该胎面深度的变化与另一方面由其导致的该动态车轮半径与该动态内半径之间的差值的变化之间的关系。

该控制器可以被设计为例如独立的装置，以用于确定该车辆的至少一个、优选地多个或所有轮胎的胎面深度的目的。作为替代性方案，该控制器可以构成车辆的控制器的另外还用于其他用途的部件或部分功能(例如车辆的中央控制器、防抱死制动系统的控制器或驾驶动态控制系统的控制器等)。

根据本发明的另一方面，提出了一种用于车辆的用于确定该车辆的轮胎的胎面的胎面深度的系统，该系统具有在此描述的类型的控制器以及至少一个车轮电子单元，其中，该至少一个车轮电子单元能够被布置在该轮胎中并且具有至少一个传感器，该至少一个传感器选自由以下各项组成的组：温度传感器、压力传感器、加速度传感器(包括冲击传感器)以及变形传感器。

能够用于这种系统的车轮电子单元可呈多种配置，由此可以有利地针对特定设计来应用这些配置。

本发明的另一方面涉及一种具有程序代码的计算机程序产品，当在数据处理装置(例如车辆的中央控制器)上执行时，该程序代码执行上述类型的方法。

还可以类似地、单独地或以任何所期望的组合将本文中结合根据本发明的方法进行描述的所有实施例和特定配置提供为根据本发明的控制器的、上述系统的和所述计算机程序产品的实施例或特定配置。

下文将参考附图基于示例性实施例来更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了用于确定轮胎的胎面的胎面深度的方法的流程图，

图2示出了具有系统的车辆的示意性平面图，通过该系统能够执行图1的方法，

图3示出了图2的车辆的车轮的示意性侧视图，

图4示出了图3的车轮的轮胎的示意性侧视图，用于解释在第一种极限情况下的根据轮胎模型的几何关系；

图5示出了图3的车轮的轮胎的示意性侧视图，用于解释在第二极限情况下的根据轮胎模型的几何关系，并且

图6示出了在图2的车辆的系统中使用的车轮电子单元的电路框图。

图1示出了根据一个示例性实施例的用于在具有轮胎的车辆的运行期间确定轮胎的胎面的胎面深度的方法的流程图。

在步骤S1，基于由至少一个第一传感器所确定的数据来确定车辆的具有轮胎的车轮的瞬时转速。通过举例的方式，确定车轮的瞬时角速度ω。为此，优选地该至少一个第一传感器被设计为转速传感器。

在步骤S2，基于由与至少一个第一传感器不同的至少一个第二传感器所确定的数据来确定车辆的瞬时速度v(车辆纵向速度)。确定瞬时速度v通常涉及基于由至少一个第二传感器所确定的数据来确定车辆在特定时间间隔中所覆盖的行程的值。为此，该至少一个第二传感器被设计为例如卫星辅助位置确定传感器(例如GPS装置)。该至少一个第二传感器还可以被设计为例如雷达传感器、激光雷达传感器、超声波传感器或光学相机，以便由此例如确定车辆在不同时间距被检测为静止的物体的距离、并且确定从那里车辆所覆盖的行程。

在步骤S3，基于已确定的瞬时转速(在此是角速度ω)和已确定的瞬时车速v来确定具有轮胎的车轮的瞬时动态车轮半径r1_dyn。这在通过关系v＝r1_dyn×ω示出的示例性实施例中执行，其中，如已经提到的那样，v表示车辆的瞬时速度，r1_dyn表示车轮的瞬时动态车轮半径，并且ω表示车轮的瞬时角速度。

在步骤S4，确定轮胎的至少一个第一运行参数，该至少一个第一运行参数选自由以下各项组成的组：瞬时轮胎温度T、瞬时轮胎压力p以及瞬时轮胎载荷RL。在这种情况下，优选地确定至少两个、尤其是所有三个所述参数。尤其可以例如通过被布置在所讨论的轮胎中的车轮电子单元来确定所述参数，如结合其他附图更详细地解释的那样。

在步骤S5，基于至少一个已确定的第一运行参数来确定车轮的瞬时动态内半径r2_dyn，其中，车轮的内半径是车轮中心与胎面的轮胎侧起点之间的距离。在这种情况下，可以另外基于车辆的已确定的瞬时速度v和/或另外基于轮胎的类型和/或轮胎的老化来确定瞬时动态内半径r2_dyn，因为这些参数也对导致运行状况的轮胎的内半径有影响。轮胎的类型可以(例如与初始胎面深度一起)存储在例如所讨论的车轮电子单元的存储器装置中。

就此存储的轮胎类型或数据尤其可以指定例如这是夏季用轮胎、冬季用轮胎还是全年用轮胎和/或(尤其还在定量方面)指定轮胎材料是相对较硬还是相对较软和/或指定胎面类型。

就此存储的胎面类型或数据尤其可以指定例如由凸起和凹陷限定的胎面花纹和/或由此得到的胎面的物理性能。

优选地通过存储在存储器装置中的至少一条特征曲线来确定瞬时动态内半径r2_dyn。

车轮的动态内半径r2_dyn通常随着增加轮胎温度T和增加轮胎压力p而增加，而增加的轮胎载荷RL通常导致动态内半径r2_dyn减小。随着增加车辆的速度v，动态内半径r2_dyn通常增加，其中，当到达特定速度范围时，内半径r2_dyn的增加通常转变为饱和。例如通过在测试台上对具有所讨论的轮胎类型的轮胎样本进行相对应的测量，可以有利地预先确定所述相关性，以便确定针对所讨论的轮胎类型的一条或优选地多条特征曲线或特征曲线图。当在车辆的运行期间执行根据本发明的方法时，可以随后在确定动态内半径r2_dyn时应用存储在存储器装置中的此类特征曲线。

在步骤S6，基于已确定的瞬时动态车轮半径r1_dyn和已确定的瞬时动态内半径r2_dyn来确定轮胎的胎面的胎面深度td。

根据在开始时已经提到的DE 10 2012 217 901 B3的教导，基于以下关系将基于两个所述变量两者进行这种确定胎面深度(步骤S6)：

td＝r1_dyn-r2_dyn

换句话说，胎面深度td将因此被确定为瞬时动态车轮半径r1_dyn与瞬时动态内半径r2_dyn之间的差值。

尽管这种关系似乎是完全显而易见的并且对于与轮胎和/或车辆有关的许多轮胎类型和许多运行状况都产生了良好的结果，但是已经证明，至少基于动态车轮半径r1_dyn和动态内半径r2_dyn来确定胎面深度能够通过根据本发明的措施得到进一步的改进，根据本发明，在考虑预先针对轮胎类型所确定的校正变量的情况下来确定胎面深度td，其中，校正变量表征一方面胎面深度td的变化与另一方面由其导致的动态车轮半径r1_dyn与动态内半径r2_dyn，之间的差值的变化之间的关系。

因此，尽管根据DE 10 2012 217 901 B3，对于所有类型的轮胎来说，确定胎面深度的先决条件是r1_dyn与r2_dyn之间的差值的变化总是与完全相同的td的量级(Δtd＝Δ(r1_dyn-r2_dyn))的变化同义，但是根据本发明，在确定胎面深度中，利用了这种关系确实构成良好近似法的发现，但是这种近似法并不总是产生确切的结果，尤其是针对特定类型的轮胎和/或在轮胎和/或车辆的特定运行状况下。

有利的是，通过如上所述的那样考虑校正变量，本发明能够在胎面深度确定中至少部分地补偿或多或少的较大的系统误差，从而相应地改善确定结果。

在根据本发明的方法的背景下更详细地描述对校正变量的确定和使用之前，首先参考图2和图3来描述车辆1，该车辆配备有用于执行根据本发明的方法的系统。

图2示出了在所展示的实例中具有四个车辆车轮W1-W4的车辆1(例如汽车)。

在一个实施例中多次提供但具有类似效果的部件(例如车轮W1-W4)的附图标记是连续编号的(各自由连字符和连续数字补充)。以下还通过未补充的附图标记来引用单个这样的部件或参考所有这样的部件。

图3通过举例的方式示出了车辆1(图2)的车轮W，该车轮可以是图2中示出的车轮W1-W4中的任何一个。

车轮W由充气轮胎2和轮辋3形成，其中，轮胎具有胎面4(在图3中表示)，该胎面具有胎面深度td。

在具有轮胎2的车辆1的运行期间，车轮W绕其车轮中心5旋转。箭头7表示这种车轮旋转，其中胎面4的径向外端(背离轮胎)在驱动表面上滚动。用附图标记6表示胎面4的径向内端、即胎面4的轮胎侧起点。

由车辆1施加在车轮W上并且因此施加在轮胎2上的轮胎载荷RL导致轮胎2出现一定变形，其中如图3所展示的，在轮胎2与驱动表面之间形成了或多或少的较大的轮胎印迹，该印迹的长度在图3中标记为L。

车轮W还配备有被布置在其上的车轮电子单元12(参见图2中的车轮电子单元12-1至12-4)，通过该车轮电子单元能够记录车轮W的车轮运行参数，并且能够将相对应的车轮运行数据以周期性传输的无线电信号R(参见图2中的无线电信号R1-R4)的形式传输到车辆1(图2)的控制器20。

在根据图2的所展示的实例中，通过车轮电子单元10-1至10-4形成了车辆1的轮胎压力监测系统(TPMS)。因此，车轮电子单元10-1至10-4在各自情况下至少记录车辆车轮W1-W4中的所讨论的车辆车轮的轮胎压力p，并且车轮电子单元10-1至10-4将车轮运行数据传输到车辆1的控制器20，该车轮运行数据包含关于轮胎压力p的至少一项信息。

在所展示的实例中，车轮电子单元12-1至12-4具有相同的设计，并且被布置在相应轮胎2的轮胎行驶表面的内侧上。

参考图6，其通过举例的方式示出了这样的车轮电子单元12(参见图2中的车轮电子单元12-1至12-4)的设计，车轮单元12中的每一者包括用于测量轮胎压力p并提供表示轮胎压力p的传感器信号的压力传感器14、用于测量(在车轮电子单元12的应用位置处的)径向加速度a并提供表示这个径向加速度a的传感器信号的加速度传感器15、以及用于测量(在轮胎2内部的)轮胎温度T并提供表示该轮胎温度T的传感器信号的温度传感器16。

所述传感器信号被馈送到程控计算机单元18以进行处理，该程控计算机单元的运行受到存储在所分配的数字存储器单元17中的程序代码的控制。

计算机单元18生成要传输的车轮运行数据，该数据以无线电信号R的形式传输到车辆侧控制器20。

为此，将车辆侧控制器20连接到无线电接收器30以用于接收来自所有车轮电子单元12的无线电信号R。

测量径向加速度a以及提供相对应的传感器信号在所展示的示例中用于基于传感器信号分布曲线的评估来确定所讨论的车轮W的瞬时转速和/或旋转位置的值，并且将与此有关的相对应的信息结合到车轮运行数据中并因此结合到无线电信号R中。

无线电接收机30解码所接收到的数据电报，并且将其中包含的信息转发给控制器20的接收装置21。

车辆1还配备有GPS装置8，该装置被设计为通过接收和评估来自多个卫星S的无线电信号来确定与车辆1的当前位置相关的位置数据。GPS装置8可以表示在任何情况下都经常设在现代车辆中的导航系统的部件，并且将由其确定的车辆1的已确定的位置数据和/或速度v传输到控制器20的接收装置21。

车辆1还配备有转速传感器10-1至10-4，这些转速传感器在各自情况下都被布置为固定到车辆上，并且被设计为确定与车辆车轮W1-W4中的所讨论的车辆车轮的瞬时转速和/或旋转位置的值并以转速传感器数据D1、D2、D3或D4的形式将其输出到控制器20的接收装置21。

控制器20还具有程控计算机单元22和相关联的存储器单元28，其中，尤其可以将用于对计算机单元22进行运行的程序代码存储在存储器单元28中。

控制器20的计算机单元22与所提到的存储器单元28中的程序代码一起同时执行确定装置23、确定装置24和确定装置25，这些确定装置象征性地在图2中表示并在下面对其功能进行描述。

用于车辆1的控制器20的为了确定轮胎2的胎面4的胎面深度td的运行可以描述如下：

接收装置21接收具有所讨论的轮胎2的车轮W的瞬时转速(例如角速度ω)、车辆1的瞬时速度v以及轮胎的至少一个运行参数，该至少一个运行参数选自由以下各项组成的组：瞬时轮胎温度T、瞬时轮胎压力p以及瞬时轮胎载荷RL。

在所展示的实例中，基于转速传感器10-1至10-4中的所讨论的转速传感器的转速传感器数据D来确定转速。作为替代性方案或此外，所讨论的无线电信号R也可以用于此目的。

基于由GPS装置8所确定的那些数据来确定车辆1的瞬时速度v。

为了确定轮胎2的至少一个第一运行参数，在所展示的实例中使用所讨论的车轮电子单元12，在这种情况下，该车轮单元尤其是传送与瞬时轮胎温度T相关且与瞬时轮胎压力p相关的数据。这些数据还可以例如包含关于瞬时轮胎载荷RL的信息，这可以例如在所展示的实例中实现，在于首先通过例如对由加速度传感器15所提供的传感器信号的适当评估来确定轮胎印迹的瞬时长度L，以便在考虑其他参数(例如尤其是轮胎温度T和/或轮胎压力p)的情况下来确定轮胎载荷RL。

背离该示例性实施例，取代加速度传感器15，还可以例如使用变形传感器，以便通过对变形传感器的传感器信号分布曲线进行评估来相应地确定所描述的参数L和RL。

第一确定装置23(在此是在计算机单元22中运行的控制程序的第一部分功能)基于车辆1的已接收到的瞬时转速(在此是角速度ω)和已接收到的瞬时转速v来确定具有所讨论的轮胎2的车轮W的瞬时动态车轮半径r1_dyn。这是根据关系r1_dyn＝v/ω来执行的。

第二确定装置24(在此是控制程序的第二部分功能)基于至少一个已接收到的第一运行参数(在此尤其是例如轮胎温度T、轮胎压力p以及轮胎载荷RL)来确定车轮W的瞬时动态内半径r2_dyn。

动态内半径r2_dyn尤其可以例如通过以下方式来确定：在轮胎具有所定义的胎面深度td₀的情况下、例如是具有新胎面深度td_new的新轮胎的情况下，预先将动态内半径r2_dyn确定为动态车轮半径r1_dyn与所定义的胎面深度td₀(例如td_new)之间的差值(r2_dyn＝r1_dyn-td₀)，然后将由此在轮胎寿命开始时(例如针对整个余下的轮胎寿命)所确定的这个内半径r2_dyn作为基值存储在控制器20或其存储器单元28中，并且当执行该方法时，由第二确定装置24基于至少一个第一运行参数来进一步校正该动态内半径，以便确定瞬时内半径r2_dyn。

第三确定装置25(在此为控制程序的第三部分功能)至少基于已确定的值r1_dyn和r2_dyn来确定轮胎2的胎面4的胎面深度td。

第三确定装置25或最后一次胎面深度确定的一个特定特征是，考虑了针对所讨论的轮胎2的类型来预先确定校正变量F的情况，该校正变量表征一方面胎面深度td的变化Δtd与另一方面由其导致的动态车轮半径r1_dyn与动态内半径r2_dyn之间的差值的变化Δ(r1_dyn-r2_dyn)之间的关系。

这个校正变量F(将在下面更详细地描述)在所展示的实例中被存储在控制器20的存储器单元28中，并且通过在轮胎测试台上对所讨论的轮胎类型进行测量来预先确定。

关于校正变量F，以下参照图4和图5来解释例如安装在图2的车辆1上的轮胎2的数学物理模型的两种极限情况。

尽管可以根据本发明考虑校正变量F的意义和优点来解释这个数学物理模型，但是该模型决不应该被理解为限制本发明，而仅仅是通过本发明实现的优点的说明性解释方法。

图4和图5以与图3相对应的示意性侧视图再次各自示出了处于运行状况(即在驱动表面上滚动以及在受到从上方作用的车轮载荷RL加载的情况下)的轮胎2。为了提高鉴别力，在图4和图5中以过大的方式展示了胎面4或其胎面深度td。

除了几何车轮半径r1和几何内半径r2(例如能够在空载轮胎2上测量)之外，还指明了轮胎2的外圆周U1(在外胎面端上)和内圆周U2(在胎面起点6上)。

图4展示了轮胎2在其与驱动表面(轮胎印迹)接触的区域中仅具有轻微变形的情况。在这种情况下，轮胎2因此可以大致被认为是圆形物体，其中如图所示的位于轮胎2与驱动表面之间的接触区域中的圆周区段l1(在外圆周U1上)和l2(在内圆周U1上)具有不同的长度(l1>l2)。

通过比较，图5示出了以下情况：取决于轮胎的类型，在轮胎2与驱动表面之间的接触区域中轮胎2的下侧变形，呈胎面4的滚动展现出与履带式底盘或履带式车辆(例如坦克、推土机、雪地汽车等)的履带的滚动相似的程度。

使用这种“坦克履带”的类比，图5指示了两个(概念上的)履带式底盘滚轮，轮胎2的胎面4在这两个履带底盘滚轮上运行，类似于设有这些滚轮的履带式底盘的履带。

在这种情况下，位于轮胎2与驱动表面之间的接触区域中的外圆周U1上的圆周区段l1与内圆周U2上的圆周区段l2具有基本上相同的长度。这种描述或这种极限情况在下文中也被称为“坦克履带式极限情况”。

此时要指出的是，尤其是取决于轮胎2的类型并且取决于轮胎2和车辆1的运行的特定运行参数，如同处于根据图4和图5的这两种极限情况之间的情况是能够想象到的并且甚至是在实践中特别相关的。

关于动态半径，可以将与外圆周U1和内圆周U2的测量有关的差值Δr_dyn定义为Δr_dyn＝l1-l2。

然而，为了确定胎面深度td或胎面深度td的变化Δtd(由其能够容易地确定胎面深度td)，轮胎2的几何半径或相对应的差值Δr_geom是决定性的：Δtd＝Δr_geom，其中Δr_geom＝r1-r2，并且其中r1表示几何车轮半径，并且r2表示车轮2的几何内半径。

然而，在根据本发明的胎面深度确定中(参见图1中的步骤S6)，可以有利地执行将能够从已确定的r1_dyn和r2_dyn的值而获得的动态差值Δr_dyn映射到最终决定性差值Δr_geom(＝Δtd)上。

在图4的极限情况下，几何半径的变化与相对应的动态半径的相同幅度的变化直接相关，从而给出：Δr_dyn＝Δr_geom。

然而，在图5的极限情况(坦克履带极限情况)下，变化Δr_geom或同义的胎面深度变化Δtd不会导致动态半径的任何相对应的变化Δr_dyn。正确的是Δr_dyn＝0。

在图5中能够明显地看到这一点：在坦克履带极限情况下，胎面深度td的变化Δtd不会导致轮胎2的转速(例如角速度ω)与车辆1的速度v之间的关系的变化。相反，在这种情况下，胎面深度td的值仅影响车轮中心5与驱动表面之间的竖直距离，而不会影响所述关系。

基于上述观察，例如根据一个特别简单的实施例，能够假设动态半径或动态半径的变化与相关联的几何半径或相关联的几何半径的变化之间的线性关系或线性映射，该线性关系或线性映射能够参照相对应的差值通过以下关系来表示：

Δr_geom＝F×Δr_dyn

其中，F表示表征轮胎2的类型的校正常数，并且表示一方面胎面深度td的差值或变化Δtd与另一方面由其产生的相对应的差值或变化Δ(r1_dyn-r2_dyn)之间的关系。

在这个实施例中，针对根据图4的情况，相应地正确的是F＝1，而针对根据图5的情况(坦克履带极限情况)，校正常数F发散(F＝∞)。

在这种极限情况下(图5)，由于仅有在动态半径差r1_dyn-r2_dyn方面所确定的变化Δ(r1_dyn-r2_dyn)，因此对几何胎面深度变化Δtd的确定(计算)在理论上是失败的。

然而，在实践中，对于普通轮胎2来说，有利的是该行为处于根据图4和图5所描述的极限情况之间，使得不会在所提到的线性映射中出现极限情况F＝∞。在这方面，可行的是在线性映射中提供有限的但可能远大于1的校正常数F。在一个实施例中，将校正常数选择为处于从2到4的范围内。

与此无关，在实践中，在根据本发明的基于已确定的瞬时动态车轮半径r1_dyn和已确定的瞬时动态内半径r2_dyn的对胎面深度的确定中，可以提供的是确定胎面深度td，在这种情况下，td不是排他地取决于差值r1_dyn-r2_dyn，而是考虑或共同考虑已经描述的类型的一个或多个另外的变量，尤其是所讨论的轮胎2和/或所讨论的车辆1的运行参数。

因此例如可以提供的是，作为替代性方案或除了所提到的对差值r1_dyn-r2_dyn的依赖性以外，根据动态车轮半径r1_dyn和/或动态内半径r2_dyn来确定胎面深度td。

作为替代性方案或此外，可以提供比如尤其是例如车辆运行的运行参数(例如车辆1的速度v)和/或轮胎运行的运行参数(例如轮胎温度T、轮胎压力p和/或轮胎载荷RL)等另外的变量来作为胎面深度确定的结果所依赖的变量。

作为使用校正常数的替代性方案，用于将差值r1_dyn-r2_dyn映射到胎面深度变化Δtd上的至少表征轮胎2的类型的校正函数F1也可以用作校正变量F。

在这个实施例中，例如几何半径的变化Δr_geom(以及相应的胎面深度td的几何变化Δtd)可以被计算为至少取决于动态半径的变化Δr_dyn的函数F1的值：Δr_geom＝F1(Δr_dyn)。

这种映射函数F1能够例如通过一条或多条特征曲线(例如查找表)被存储在用于执行根据本发明的方法的系统的存储器装置中。

附图标记清单

1 车辆

v 车辆的速度

W1至W4 车辆的车轮

ω 车轮的角速度

2 轮胎

RL 轮胎载荷

3 轮辋

L 轮胎印迹的长度

4 轮胎的胎面

td 胎面深度

5 车轮中心

6 胎面的起点

7 车轮旋转

S 卫星

8 GPS装置

10-1至10-4 转速传感器

D1至D4 转速传感器数据

12-1至12-4 车轮电子单元

R1至R4 无线电信号

14 压力传感器

p 压力

15 加速度传感器

a 径向加速度

16 温度传感器

T 轮胎温度

17 存储器单元

18 计算机单元

19 无线电发射器

20 控制器

21 接收装置

22 计算机单元

23 第一确定装置

24 第二确定装置

25 第三确定装置

28 存储器单元

30 无线电接收器

U1 外圆周

l1 圆周区段(外圆周上)

r1 几何车轮半径

r1_dyn 动态车轮半径

U2 内圆周

l2 圆周区段(内圆周上)

r2 几何内半径

r2_dyn 动态内半径

Claims (13)

1.一种用于在具有轮胎(2)的车辆(1)的运行期间确定该轮胎(2)的胎面(4)的胎面深度(td)的方法，其中，该方法具有以下步骤：

-基于由至少一个第一传感器(10)所确定的数据(D)来确定该车辆(1)的具有该轮胎(2)的车轮(W)的瞬时转速(ω)，

-基于由与该至少一个第一传感器(10)不同的至少一个第二传感器(8)所确定的数据来确定该车辆(1)的瞬时速度(v)，

-基于该车辆(1)的已确定的瞬时转速(ω)和已确定的瞬时速度(v)来确定具有该轮胎(2)的车轮(W)的瞬时动态车轮半径(r1_dyn)，

-确定该轮胎(2)的至少一个第一运行参数，该至少一个第一运行参数选自由以下各项组成的组：瞬时轮胎温度(T)、瞬时轮胎压力(p)以及瞬时轮胎载荷(RL)，

-基于该至少一个已确定的第一运行参数来确定该车轮(W)的瞬时动态内半径(r2_dyn)，其中，该车轮(W)的内半径是车轮中心(5)与该胎面(4)的轮胎侧起点(6)之间的距离，

-基于已确定的瞬时动态车轮半径(r1_dyn)和已确定的瞬时动态内半径(r2_dyn)来确定该轮胎(2)的胎面(4)的胎面深度(td)，

其中，在考虑预先针对该轮胎(2)的类型所确定的校正变量(F)的情况下确定该胎面深度(td)，其中，该校正变量(F)表征该胎面深度(td)的变化与由其导致的该动态车轮半径(r1_dyn)与该动态内半径(r2_dyn)之间的差值的变化之间的关系。

2.如权利要求1所述的方法，其中，表征该轮胎(2)的类型的校正常数被用作校正变量(F)，该校正常数表示该胎面深度(td)的变化与由其导致的该动态车轮半径(r1_dyn)与该动态内半径(r2_dyn)之间的差值的变化之间的关系。

3.如权利要求1所述的方法，其中，表征该轮胎(2)的类型的校正函数(F1)被用作校正变量(F)，该校正函数用于将该动态车轮半径(r1_dyn)与该动态内半径(r2_dyn)之间的差值映射到该胎面深度(td)的变化上。

4.如权利要求3所述的方法，其中，该校正函数(F1)的函数值另外取决于至少一个函数参数，该至少一个函数参数选自由以下各项组成的组：该车辆(1)的速度(v)、该轮胎温度(T)、该轮胎压力(p)以及该轮胎载荷(RL)。

5.如前述权利要求之一所述的方法，其中，通过存储在存储器装置(24)中的至少一条特征曲线来确定该胎面深度(td)。

6.如前述权利要求之一所述的方法，其中，另外确定至少一个第二运行参数，该第二运行参数选自由以下各项组成的组：该车辆(1)的瞬时加速度、该车辆(1)的瞬时偏航率、瞬时转向角、该车辆(1)的驱动马达的瞬时扭矩以及该车辆(1)的制动装置的运行状态，并且其中，根据该至少一个已确定的第二运行参数来另外确定该胎面深度(td)。

7.如前述权利要求之一所述的方法，其中，该至少一个第一传感器(10)被设计为转速传感器。

8.如前述权利要求之一所述的方法，其中，该至少一个第二传感器(8)选自由以下各项组成的组：卫星辅助位置确定传感器、雷达传感器、激光雷达传感器、超声波传感器以及光学相机。

9.如前述权利要求之一所述的方法，其中，基于该车辆(1)的已确定的瞬时速度(v)来另外确定、和/或基于该轮胎(2)的类型和/或该轮胎(2)的老化来另外确定该瞬时动态内半径(r2_dyn)。

10.如前述权利要求之一所述的方法，其中，通过存储在存储器装置(24)中的至少一条特征曲线来确定瞬时动态内半径(r2_dyn)。

11.一种用于车辆(1)的用于确定该车辆(1)的轮胎(2)的胎面(4)的胎面深度(td)的控制器(20)，该控制器具有：

-接收装置(21)，该接收装置被设计为接收该车辆(1)的具有该轮胎(2)的车轮(W)的瞬时转速(ω)、该车辆(1)的瞬时速度(v)以及该轮胎(2)的至少一个第一运行参数，该至少一个第一运行参数选自由以下各项组成的组：瞬时轮胎温度(T)、瞬时轮胎压力(p)以及瞬时轮胎载荷(RL)，

-第一确定装置(23)，该第一确定装置被设计为基于该车辆(1)的已接收到的瞬时转速(ω)和已接收到的瞬时速度(v)来确定具有该轮胎(2)的车轮(W)的瞬时动态车轮半径(r1_dyn)，

-第二确定装置(24)，该第二确定装置被设计为基于该至少一个已接收到的第一运行参数来确定该车轮(W)的瞬时动态内半径(r2_dyn)，其中，该车轮(W)的内半径是车轮中心(5)与该胎面(4)的轮胎侧起点(6)之间的距离，以及

-第三确定装置(25)，该第三确定装置被设计为基于已确定的瞬时动态车轮半径(r1_dyn)和已确定的瞬时动态内半径(r2_dyn)来确定该轮胎(2)的胎面(4)的胎面深度(td)，

其中，该第三确定装置(25)被设计为在考虑预先针对该轮胎(2)的类型所确定的校正变量(F)的情况下确定该胎面深度(td)，其中，该校正变量(F)表征该胎面深度(td)的变化与由其导致的该动态车轮半径(r1_dyn)与该动态内半径(r2_dyn)之间的差值的变化之间的关系。

12.一种用于车辆(1)的用于确定该车辆(1)的轮胎(2)的胎面(4)的胎面深度(td)的系统，该系统具有如权利要求11所述的控制器(20)以及至少一个车轮电子单元(12)，其中，该至少一个车轮电子单元(12)能够被布置在该轮胎(2)中并且具有至少一个传感器(14，15，16)，该至少一个传感器选自由以下各项组成的组：温度传感器(16)、压力传感器(14)、加速度传感器(15)以及变形传感器。

13.一种具有程序代码的计算机程序产品，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10之一所述的方法。