DE102014108788A1

DE102014108788A1 - Gewichtsbestimmung durch reifendruckerfassung

Info

Publication number: DE102014108788A1
Application number: DE102014108788.7A
Authority: DE
Inventors: Johann Mayer; Mohamad Ishak Eko Prihantoro; Horst Theuss
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2015-01-15
Also published as: CN104275994A; US20150019165A1

Abstract

Ein System umfasst einen Satz von Reifendrucksensoren für die Reifen eines Fahrzeugs, ein Steuermodul und eine Benutzerschnittstelle. Das Steuermodul ist so gestaltet, dass es von den Reifendrucksensoren Reifendruckinformationen empfängt und anhand der Reifendruckinformationen ein Gewicht oder eine Gewichtsänderung des Fahrzeugs berechnet. Die Benutzerschnittstelle ist so gestaltet, dass sie einem Benutzer einen Hinweis auf das Gewicht oder die Gewichtsänderung des Fahrzeugs, das/die von dem Steuermodul berechnet wurde, darbietet.

Description

Die Erfindung betrifft die Gewichtsbestimmung von Fahrzeugen unter Verwendung von Fahrzeugsensoren wie etwa Reifendrucksensoren.
Es gibt etliche Gründe, weshalb ein Fahrzeugführer das Gewicht seines Fahrzeugs wissen möchte. Zum Beispiel kann die Kenntnis des Gewichts eines Fahrzeugs die Einhaltung staatlicher Regelungen für Kraftfahrzeuge erleichtern. Auch kann, als ein weiteres Beispiel, die Kenntnis des Gewichts eines Fahrzeugs erforderlich sein, um sicherzustellen, dass eine Fahrzeugbeladung nicht die Tragfähigkeit des Fahrzeugs überschreitet. Als noch ein weiteres Beispiel kann die Kenntnis einer Gewichtsänderung eines Fahrzeugs es einem Fahrzeugführer ermöglichen, das Gewicht einer auf das Fahrzeug geladenen oder vom Fahrzeug abgeladenen Fracht zu kennen.
Die Bestimmung des Gewichts eines Fahrzeugs ist jedoch nicht immer günstig zu bewerkstelligen. Zum Beispiel erfordert eine Bestimmung des Gewichts eines Fahrzeugs im Allgemeinen, das Fahrzeug auf eine Waage zu stellen. Je nach Standort der Waage kann ein Fahren des Fahrzeugs zu der Waage beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen, wobei das Fahrzeug während der Fahrt zu der Waage ggf. nicht in einem sicheren Betriebszustand ist, da das Fahrzeuggewicht noch nicht bestimmt wurde. Außerdem bedeuten Fahrzeugwaagen nicht unerhebliche Anschaffungskosten, sie erfordern eine Instandhaltung und können viel Platz einnehmen, inbegriffen den Platz, der erforderlich ist, um Fahrzeugen das Fahren auf die Waage und das Verlassen der Waage zu ermöglichen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Möglichkeit der Gewichtsmessung von Fahrzeugen zu schaffen, die leicht durchzuführen und kostengünstig ist.
Die genannte Aufgabe wird durch das System nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 17 gelöst. Durch die abhängigen Ansprüche werden verschiedene Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung abgedeckt. Allgemein hat die vorliegende Offenbarung die Gewichtsbestimmung von Fahrzeugen unter Verwendung von Fahrzeugsensoren, wie etwa Reifendrucksensoren, zum Gegenstand. Offenbarte Techniken schließen Bestimmen eines Gewichts des Fahrzeugs oder einer Gewichtsänderung des Fahrzeugs entsprechend dem Reifendruck oder einer Änderung des Reifendrucks des Fahrzeugs, wie etwa einer Änderung des Reifendrucks von einem Zeitpunkt vor dem Be- oder Entladen des Fahrzeugs bis zu einem Zeitpunkt nach dem Be- oder Entladen des Fahrzeugs, ein. Die ermittelte Gewichtsänderung des Fahrzeugs kann dann zu einem vorher bestimmten Gewicht des Fahrzeugs addiert bzw. von diesem subtrahiert werden, um das Gesamtgewicht des Fahrzeugs nach der Gewichtsänderung des Fahrzeugs zu bestimmen. In einigen Beispielen können die Techniken die Verwendung zusätzlicher Daten, wie etwa der Reifentemperatur, umfassen. Außerdem sind Techniken zum Kalibrieren von Berechnungen zur Bestimmung einer Gewichtsänderung eines Fahrzeugs entsprechend einer Reifendruckänderung bei speziellen Reifengestaltungen oder sogar einzelnen Reifen offenbart.
In einem Beispiel hat die vorliegende Offenbarung ein System zum Gegenstand, das einen Satz von Reifendrucksensoren für die Reifen eines Fahrzeugs, ein Steuermodul und eine Benutzerschnittstelle umfasst. Das Steuermodul ist so gestaltet, dass es von den Reifendrucksensoren Reifendruckinformationen empfängt und anhand der Reifendruckinformationen ein Gewicht oder eine Gewichtsänderung des Fahrzeugs berechnet. Die Benutzerschnittstelle ist so gestaltet, dass sie einem Benutzer einen Hinweis auf das Gewicht oder die Gewichtsänderung des Fahrzeugs, das/die von dem Steuermodul berechnet wurde, darbietet.
In einem weiteren Beispiel verweist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren, das Empfangen, mit einem Steuermodul, eines Hinweises auf einen ersten Satz von Reifendruckinformationen von einem oder mehreren Reifendrucksensoren eines Fahrzeugs umfasst. Ferner umfasst das Verfahren Empfangen, mit dem Steuermodul, eines Hinweises auf einen zweiten Satz von Reifendruckinformationen von dem einen oder den mehreren Reifendrucksensoren des Fahrzeugs und Berechnen, mit dem Steuermodul, eines Gewichts des Fahrzeugs oder einer Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand des ersten Satzes von Reifendruckinformationen und des zweiten Satzes von Reifendruckinformationen. Außerdem umfasst das Verfahren Darbieten, mit dem Steuermodul, eines Hinweises auf das Gewicht des Fahrzeugs oder die Gewichtsänderung des Fahrzeugs dem Benutzer über eine Benutzerschnittstelle.
Die Einzelheiten eines oder mehrerer Beispiele sind in den beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargestellt. Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile dieser Offenbarung gehen aus der Beschreibung und den Figuren sowie aus den Ansprüchen hervor.
1 veranschaulicht ein System zur Bestimmung eines Gewichts eines Fahrzeugs oder einer Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand erfasster Reifendrücke in den Reifen des Fahrzeugs.
2 zeigt eine beispielhafte Kalibrierkurve, die den Zusammenhang zwischen einer Last und einem erfassten Druck eines Reifens zeigt,
3 zeigt einen Satz von Kalibrierkurven für einen Reifen bei verschiedenen Anfangsdrücken.
4 ist ein Ablaufplan, der beispielhafte Techniken zur Bestimmung des Gewichts eines Fahrzeugs oder einer Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand erfasster Reifendrücke in den Reifen des Fahrzeugs veranschaulicht.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten übereinstimmende Teile.
Das Gewicht eines Fahrzeugs oder eine Gewichtsänderung eines Fahrzeugs kann unter Verwendung von Informationen von Reifendrucksensoren bestimmt werden. Zum Beispiel kann eine Gewichtsänderung eines Fahrzeugs mit einer Änderung des Reifendrucks des Fahrzeugs korrelieren, wie etwa einer Änderung des Reifendrucks von einem Zeitpunkt vor dem Be- oder Entladen des Fahrzeugs bis zu einem Zeitpunkt nach dem Be- oder Entladen eines Fahrzeugs.
Die ermittelte Gewichtsänderung des Fahrzeugs kann dann zu einem vorher bestimmten Gewicht des Fahrzeugs addiert bzw. von diesem subtrahiert werden, um das Gesamtgewicht des Fahrzeugs nach der Gewichtsänderung des Fahrzeugs zu bestimmen. In einem weiteren Beispiel kann der erfasste Reifendruck direkt der Gesamtlast auf jeden Reifen entsprechen. Beispielsweise können die Techniken eine Verwendung zusätzlicher Daten, wie etwa der Reifentemperatur, umfassen. Außerdem sind Techniken zum Auswählen von Kalibrierkurven zum Bestimmen einer Gewichtsänderung eines Fahrzeugs entsprechend einer Reifendruckänderung bei speziellen Reifengestaltungen oder sogar einzelnen Reifen offenbart.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes System 100 zur Bestimmung eines Gewichts eines Fahrzeugs anhand erfasster Reifendrücke in den Reifen des Fahrzeugs. Das System 100 umfasst das Fahrzeug 110 und ein Mobilkommunikationsgerät 120. Das Fahrzeug 110 kann von jedem Fahrzeugtyp sein, wie beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Geländewagen, ein Lieferwagen, ein landwirtschaftliches Fahrzeug oder ein Anhänger. Das Fahrzeug 110 weist Räder 112A bis 112D (gemeinsam „Räder 112“) mit entsprechenden Reifendrucksensoren 114A bis 114D (gemeinsam „Reifendrucksensoren 114“) auf. Außerdem weist das Fahrzeug 110 ein optionales Steuermodul 116 auf, das so gestaltet ist, dass es, in einigen Beispielen der vorliegenden Offenbarung, ein Gewicht des Fahrzeugs 110 oder eine Gewichtsänderung des Fahrzeugs 110 berechnet. Das Steuermodul 116 befindet sich im Innern des Fahrzeugs 110 und wird von einem Bordnetz des Fahrzeugs 110 versorgt. In dem gleichen Beispiel oder in anderen Beispielen kann ein Mobilkommunikationsgerät 120 Software enthalten, die so gestaltet ist, dass ein Gewicht des Fahrzeugs 110 oder eine Gewichtsänderung des Fahrzeugs 110 berechnet wird, sodass das Mobilkommunikationsgerät 120 als Steuermodul dienen kann, das so gestaltet ist, dass es ein Gewicht des Fahrzeugs 110 oder eine Gewichtsänderung des Fahrzeugs 110 berechnet.
In den Rädern 112 befinden sich Reifendrucksensoren 114, die so gestaltet sind, dass sie die Reifendrücke der Reifen der Räder 112 messen. Die Reifendrucksensoren 114 können sich beispielsweise am Ventil oder an der Felge befinden. Die Reifendrucksensoren 114 können jeweils Kommunikationsmodule aufweisen, um eine Übertragung von Reifendruckinformationen an eine entfernte Einrichtung, wie etwa ein Steuermodul 116 und/oder ein Mobilkommunikationsgerät 120, zu erleichtern. In einigen Beispielen können die Kommunikationsmodule verdrahtete oder drahtlose Sender umfassen, derart, dass die Reifendruck-Messwerte drahtgebunden oder drahtlos, über die Antenne 117, an das Steuermodul 116 gesendet werden. In weiteren Beispielen kann das Steuermodul 116 mehrere Antennen in Nachbarschaft zu jedem der Reifendrucksensoren 114 aufweisen. In weiteren Beispielen können Reifendruck-Messwerte über Funkverbindungen direkt an das Mobilkommunikationsgerät 120 gesendet werden. In beiden Fällen umfasst das Steuermodul einen Funkempfänger zum Empfangen der Reifendruckinformationen von den Drucksensoren 114 über eine oder mehrere drahtlose Datenverbindungen. In einigen Beispielen können zu den drahtlosen Verbindungen Bluetooth, Wi-Fi oder andere kurzreichweitige drahtlose Verbindungen zählen.
Als Steuermodul, das so konfiguriert ist, dass es Reifendruckinformationen von Reifendrucksensoren 114 empfängt und ein Gewicht oder eine Gewichtsänderung eines Fahrzeugs 110 anhand der Reifendruckinformationen berechnet, kann entweder ein Steuermodul 116, ein Mobilkommunikationsgerät 120, eine separate Recheneinrichtung (nicht gezeigt) oder eine Kombination davon benutzt werden. Das Steuermodul kann das Gewicht oder die Gewichtsänderung des Fahrzeugs 110 anhand von Reifendruckinformationen von jedem der Reifendrucksensoren 114 berechnen, indem es einen Hinweis auf eine oder mehrere Kalibrierkurven abruft, die für jeden der Reifen der Räder 112 Gewicht versus Druck modellieren, und das Gewicht oder die Gewichtsänderung des Fahrzeugs 110 anhand der Reifendruckinformationen und ferner anhand des Hinweises einer oder mehrerer Kalibrierkurven berechnet.
Das Steuermodul kann ferner eine Benutzerschnittstelle benutzen, wie etwa eine Benutzerschnittstelle mit einer Anzeige und/oder einem Lautsprecher, um einem Benutzer einen Hinweis auf das Gewicht oder die Gewichtsänderung des Fahrzeugs, das/die von dem Steuermodul berechnet wurde, darzubieten. In einigen Beispielen kann die Benutzerschnittstelle Komponenten des Fahrzeugs 110 einschließen, wie etwa Lautsprecher oder eine Anzeige am Armaturenbrett. In anderen Beispielen kann die Benutzerschnittstelle Komponenten eines Mobilkommunikationsgeräts 120 oder anderer externer elektronischer Geräte einschließen. Beispielsweise kann das Steuermodul ein Protokoll der Gewichtsänderung des Fahrzeugs im Verlauf der Zeit auf einem computerlesbaren Medium speichern.
Das Mobilkommunikationsgerät 120 weist einen Bildschirm 122 auf, welcher ein berührungsempfindlicher Bildschirm bzw. Touchscreen ist, der beispielsweise imstande ist, Benutzereingaben zu empfangen, einen Lautsprecher 124, Tasten 126 und ein Mikrofon 128. In einigen Beispielen kann das Mobilkommunikationsgerät 120 ein Mobiltelefon, wie etwa ein Smartphone, sein. In Beispielen, in denen ein Mobilkommunikationsgerät 120 im Steuermodul inbegriffen ist, kann das Mobilkommunikationsgerät 120 Benutzereingaben für ein Ausführen einer Gewichtsberechnung oder einer Gewichtsänderungsberechnung und/oder für ein Auswählen von den Reifen der Räder 112 zugeordneten Kalibrierkurven empfangen. In einigen Beispielen kann das Mobilkommunikationsgerät 120 von einem Benutzer zusätzliche Daten empfangen, wie etwa Daten, die das Gewicht des Fahrzeugs 110 melden und die verwendet werden können, um die Kalibrierkurven für die Reifen der Räder 112 zu modellieren. Das Mobilkommunikationsgerät 120 kann über den Bildschirm 122, Tasten 126, das Mikrofon 128 oder eine Kombination davon Benutzereingaben empfangen.
In Beispielen, in denen das Mobilkommunikationsgerät 120 im Steuermodul enthalten ist, kann das Mobilkommunikationsgerät 120 einem Benutzer auch einen Hinweis auf ein Gewicht oder die Gewichtsänderung des Fahrzeugs 110 darbieten, das/die anhand der Reifendruckinformationen von den Reifendrucksensoren 114 berechnet wird. Zum Beispiel kann einem Benutzer der Hinweis auf das Gewicht oder die Gewichtsänderung des Fahrzeugs 110 über den Bildschirm 122 und/oder über den Lautsprecher 124 dargeboten werden.
In einem einfachen Beispiel kann das Steuermodul die Beiladung Δm eines Fahrzeugs (Masse m₀) infolge eines Beladens mit Fracht durch Messen des durch die Last erhöhten Reifendrucks Δp bestimmen. Der gemessene relative Druckanstieg Δp/p₀ entspricht einer Beiladung Δm gemäß einer Kalibrierkurve, wie etwa einem mathematischen Algorithmus oder einer Kalibrierkurve, die aus Versuchsdaten gewonnen wurde. So, wie der Term p₀ hier verwendet wird, bezeichnet er den Druck vor einem Beladen eines Fahrzeugs.
Ganz allgemein lässt sich die Beziehung zwischen der Beiladung Δm eines Fahrzeugs und dem gemessenen relativen Druckanstieg Δp gemäß Gleichung 1 darstellen. Δm = f(p₀, Δp) (Gleichung 1)
Gleichung 1 bildet nur ab, dass die Änderung der Last, Δm, die von einem Reifen getragen wird, eine Funktion des Anfangsdrucks p₀, des Reifens und der Druckänderung Δp des Reifens ist.
Diese Beziehung kann approximiert werden, sodass, wie in Gleichung 2 gezeigt, die Laständerung Δm, proportional zur Druckänderung, Δp ist.
Die obige Gleichung 2 berücksichtigt jedoch keine etwaigen Änderungen des Flächeninhalts der Kontaktfläche A eines Reifens mit dem Boden. Zum Beispiel kann eine größere Last eine Verformung des Reifens und eine größere Kontaktfläche zur Folge haben, sodass mit der Gleichung 2 die erhöhte Last unterschätzt wird. Die Änderung des Flächeninhalts der Kontaktfläche kann wie in Gleichung 3 gezeigt berücksichtigt werden. In Gleichung 3 steht A für den Flächeninhalt der Kontaktfläche des Reifens mit dem Boden, während g für die Erdbeschleunigung steht.
Unter Umständen kann die Änderung des Flächeninhalts der Kontaktfläche infolge einer Gewichtsänderung eines Fahrzeugs verglichen mit der Änderung des Drucks vernachlässigbar sein. In solchen Fällen kann Gleichung 2 eine geeignete Grundlage für eine Bestimmung einer Gewichtsänderung versus eine Druckänderung bilden. Doch auch in den Fällen, in denen eine höhere Präzision als jene, die mit Gleichung 2 erreicht wird, gewünscht wird, ist es immer noch möglich, eine Gewichtsänderung versus eine Druckänderung zu bestimmen, ohne zusätzliche Messungen vorzunehmen. Zum Beispiel korreliert der Flächeninhalt A, wie in Gleichung 3 gezeigt, bei gegebenem Gewicht mit dem erfassten Druck. Dies bedeutet Folgendes: Wenn m₀ bekannt ist, dann ist es nicht erforderlich, den Flächeninhalt gesondert zu messen, um die Gewichtsänderung eines Fahrzeugs zu bestimmen.
Für genauere Gewichtsberechnungen sollten die Elastizitätseigenschaften der speziellen Reifen an den Rädern 112 berücksichtigt werden. Jedem Reifen kann eine Schar von Kalibrierkurven zugeordnet werden, wie z. B. in 3 gezeigt ist. Solch eine Schar von Kalibrierkurven könnte vom Reifenhersteller mitgeliefert werden. Wie nachstehend genauer beschrieben wird, stellt die Schar der Kalibrierkurven für einen Reifen die eineindeutige Relation zwischen Reifendruck und Last bei beliebigem gegebenem Anfangsdruck dar.
Die elastischen Eigenschaften der speziellen Reifen an den Rädern 112 können sich zwar mit der Temperatur ändern, doch in einigen Beispielen können Temperaturabhängigkeiten vernachlässigt werden, da sie unbedeutend sind. In weiteren Beispielen können Temperaturinformationen in einer Schar von Kalibrierkurven für einen Reifen enthalten sein. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 110 ein oder mehrere Thermometer aufweisen, das/die mindestens eine Temperatur ausgibt/ausgeben, die mit den Reifen der Räder 112 im Zusammenhang steht. In einigen Beispielen können die Reifendrucksensoren 114 jeweils ein Thermometer aufweisen. In solchen Beispielen kann das Steuermodul das Gewicht oder die Gewichtsänderung des Fahrzeugs 110 anhand der Reifendruckinformationen berechnen, einschließlich einer Berechnung des Gewichts oder der Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand der Reifendruckinformationen, anhand der den Reifen des Fahrzeugs zugeordneten Temperatur und einer Schar von diesem Reifen zugeordneter Kalibrierkurven, wobei die Schar von Kalibrierkurven eine eineindeutige Korrelation zwischen Last und Druck eines Reifens bei einer gegebenen Temperatur und einem gegebenen Anfangsdruck definiert.
2 ist ein Diagramm 200, das eine beispielhafte Beziehung zwischen Druck und Last auf einen Reifen als Kalibrierkurve 202 veranschaulicht. Die Kalibrierkurve 202 beginnt bei p₀ und durchläuft Δp. Wie die Kalibrierkurve 202 zeigt, gibt es eine eineindeutige Korrelation zwischen Druck und Masse, sodass die Masse m und die Masseänderung Δm anhand nur des Drucks bestimmt werden können. Somit kann die Kalibrierkurve 202 von einem Steuermodul benutzt werden, um ein Gewicht oder eine Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand der Reifendruckinformationen zu berechnen.
Ferner zeigt das Diagramm 200 eine Projektion 204 der Kalibrierkurve 202 für Massen, die kleiner als m₀ sind. Diese repräsentiert jedoch die Last auf den Reifen, wenn das Fahrzeug keinerlei Fracht beinhaltet. Aus diesem Grund kann der Wert p* nicht bestimmt werden; er verweist nämlich auf eine Situation eines aufgepumpten Reifens „ohne“ ein Fahrzeug darauf, d. h. (m_o = 0).
Es könnte jedoch vorteilhaft sein, m₀ und p₀ zu kennen, da verschiedene Anfangsdrücke p₀, bei gegebenem Δm zu verschiedenen Δp führen. Ein Beispiel für diese Beziehung stellt das Diagramm 300 von 3 dar.
Das Diagramm 300 zeigt drei verschiedene Kalibrierkurven 311, 312, 313 für den gleichen Reifen und die gleiche Anfangsmasse m₀. Den Kalibrierkurven 311, 312, 313 ist jeweils ein anderer Anfangsdruck zugeordnet, im Diagramm 300 als p₁, p₂, bzw. p₃ bezeichnet. Wie das Diagramm 300 zeigt, ist für eine gegebene Laständerung, Δm, die Druckänderung Δp in Reaktion auf die Laständerung vom Anfangsdruck abhängig. Für eine präzise Bestimmung einer Gewichtsänderung eines Fahrzeugs während eines Be- oder Entladens kann es deshalb nützlich sein, mindestens einen einzelnen Datenpunkt von Druck versus Last vor der Laständerung zu haben. Diese Beziehung wird durch die obige Gleichung 1 beschrieben. Wenn jedoch der einzelne Datenpunkt Druck versus Last erst einmal bekannt ist, dann kann die eigentliche Kalibrierkurve verwendet werden, wie etwa eine der Kalibrierkurven 311, 312, 313, da es für jeden gegebenen Anfangsdruck eine eineindeutige Korrelation zwischen Druck und Last gibt.
In einem Beispiel kann der einzelne Datenpunkt Druck versus Last durch einen Benutzereintrag erstellt werden, der das aktuelle Gewicht des Fahrzeugs erkennen lässt. Das Steuermodul kann dann dieses Gewicht und den aktuell erfassten Druck der Reifen verwenden, um die für die Reifen richtigen Kalibrierkurven auszuwählen. Der Benutzer kann das aktuelle Gewicht einfach basierend auf der aktuellen Ladung des Fahrzeugs, z. B. „leer“, angeben. In einem solchen Beispiel kann das Steuermodul dann unter Verwendung des bekannten Gewichts und der Gewichtsverteilung des leeren Fahrzeugs die für die Reifen richtigen Kalibrierkurven auswählen. Das Steuermodul kann den Benutzer anweisen, sich während der Kalibrierung außerhalb des Fahrzeugs aufzuhalten, damit nicht die Kalibrierung durch das Gewicht des Benutzers beeinflusst wird. Das Steuermodul kann sich ebenfalls außerhalb des Fahrzeugs befinden, z. B. wenn das Steuermodul ein Mobilkommunikationsgerät 120 ist. Alternativ kann der Benutzer das aktuelle Gewicht des Fahrzeugs basierend auf einem Messwert von einer separaten Waage angeben. Dies würde es einem Benutzer ermöglichen, das Steuermodul einfach entsprechend den sich ändernden Anfangsdrücken der Reifen zu verschiedenen Zeitpunkten „nachzukalibrieren“. Weil sich der Reifendruck infolge von Reifentemperaturerhöhungen während des Fahrens möglicherweise ändert, kann es für einen Benutzer beispielsweise nützlich sein, den Anfangsdruck der Reifen unmittelbar vor einem Beladen mit Fracht oder Entladen von Fracht nachzukalibrieren, um die Berechnung des Gewichts der Fracht zu erleichtern.
In weiteren Beispielen kann das Steuermodul einfach einen projizierten Anfangsdruck der Reifen verwenden, wenn es die für die Reifen richtigen Kalibrierkurven auswählt. Zum Beispiel ist der Anstieg der einzelnen Kalibrierkurven 311, 312, 313 ähnlich, sodass das Steuermodul auch dann eine Druckänderung mit einer Laständerung korrelieren kann, wenn der Anfangsdruck nicht bekannt ist. Ferner kann das Steuermodul bei der Bestimmung des Betrags der Druckänderung infolge einer Laständerung eine Änderung der gemessenen Temperatur der Reifen verrechnen.
Das Steuermodul kann die Laständerung für jeden der Reifen eines Fahrzeugs kombinieren, um die Nettogewichtsänderung oder das Nettogewicht eines Fahrzeugs zu bestimmen. In einigen Beispielen kann das Steuermodul einen Lastausgleich anhand der Reifendruckinformationen berechnen und einen Hinweis auf den vom Steuermodul berechneten Lastausgleich darbieten. Zum Beispiel kann das Steuermodul über eine Benutzerschnittstelle eine Warnung an den Benutzer ausgeben, wenn eine Ladung in dem Fahrzeug 110 unvorschriftsmäßig verteilt ist, wie die einzelnen Druckänderungen angeben, die von den Drucksensoren 114 angezeigt werden.
In anderen Beispielen können die Kalibrierkurven für einen Reifen unter Verwendung einer oder mehrerer der obigen Gleichungen bestimmt werden, oder die Kalibrierkurven für einen Reifen können experimentell bestimmt werden, z. B. um eine Grundgesamtheit für einen Datensatz zu gewinnen, der die Bestimmung der Last auf einen Reifen bei gegebenem einzelnem Datenpunkt von Druck versus Last ermöglicht. Einzelne Reifen und konstruktive Auslegungen von Reifen können eigentümliche Kalibrierkurven haben. Deshalb kann es für das Steuermodul dienlich sein, die Reifen eines Fahrzeugs zu identifizieren, um eine zu den Reifen passende Kalibrierkurve auszuwählen.
Das Steuermodul kann einen Hinweis einer oder mehrerer Kalibrierkurven abrufen, die für jeden der Reifen der Räder 112 Gewicht versus Druck modellieren, indem es auf eine Datenspeichervorrichtung zugreift, die Informationen speichert, welche die eine oder mehreren Kalibrierkurven identifizieren, die für die Reifen des Fahrzeugs Gewicht versus Druck modellieren. In anderen Beispielen kann ein Benutzer den entsprechenden Reifen aus einer Liste von Reifen auswählen, um die Reifen des Fahrzeugs mit ihren vorher bestimmten Kalibrierkurven zu verknüpfen. In weiteren Beispielen können einige Reifen eine Datenspeichervorrichtung mit einer eindeutigen Kennung aufweisen, wie etwa ein Funketikett (RFID), das seinerseits die zu dem Reifen gehörenden Kalibrierkurven identifiziert, sodass das Steuermodul ohne Benutzereingabe die passende Kalibrierkurve auswählen kann. In einigen Beispielen kann das Steuermodul die Kennung der Reifen verwenden, um die eine oder mehreren Kalibrierkurven, die Gewicht versus Druck der Reifen des Fahrzeugs modelliert/modellieren, von einer entfernten Datenspeichervorrichtung anhand der Kennung der Reifen abzurufen. Die entfernte Datenspeichervorrichtung kann sich im Steuermodul 116 oder anderswo im Fahrzeug 110 oder im Mobilkommunikationsgerät 120 befinden.
In weiteren Beispielen kann das Steuermodul Kalibrierkurven, die für die Reifen des Fahrzeugs Gewicht versus Druck modellieren, über eine weitreichende drahtlose Verbindung, wie etwa eine Mobilfunkverbindung, von einer entfernten Datenspeichervorrichtung herunterladen. In noch weiteren Beispielen kann das Steuermodul den Benutzer anweisen, das Fahrzeug in einer vorgegebenen Weise zu beladen und/oder entladen, derart, dass das Steuermodul für jeden der Reifen des Fahrzeugs die Kalibrierkurve bestimmen kann.
In einigen Beispielen kann das Steuermodul mit dem Benutzer über eine Benutzerschnittstelle interagieren, wie bereits erörtert wurde. Die Benutzerschnittstelle kann die Bestimmung der Kalibrierkurve für jeden der Reifen des Fahrzeugs vereinfachen. Zum Beispiel kann die Benutzerschnittstelle ein wählbares Menü oder Optionsfeld bereitstellen, um eine Benutzereingabe für die Reifen des Fahrzeugs entgegenzunehmen. In einem weiteren Beispiel kann die Benutzerschnittstelle eine automatisierte Kalibrierung erleichtern. Die Benutzerschnittstelle kann eine Taste aufweisen, die es dem Benutzer ermöglicht, einen Kalibriervorgang auszulösen, bei dem das Steuermodul von jedem der Reifen den anfänglichen Reifendruck aufnimmt. Anschließend kann die Benutzerschnittstelle Anweisungen für den Benutzer ausgeben, ein bekanntes Gewicht Fracht zu laden oder vom Fahrzeug zu entladen. Wenn der Benutzer die Fracht geladen oder entladen hat, kann die Benutzerschnittstelle eine Benutzereingabe entgegennehmen, die den Abschluss des Ladens oder Entladens der Fracht anzeigt. In einigen Beispielen kann die Benutzerschnittstelle ferner Hinweise auf das Gewicht der während des Kalibriervorgangs geladenen oder entladenen Fracht und/oder die Position der während des Kalibriervorgangs geladenen oder entladenen Fracht entgegennehmen. Das Steuermodul kann diese Informationen verwenden, um Kalibrierkurven für die Reifen des Fahrzeugs zu erstellen.
In einem weiteren Beispiel kann die Benutzerschnittstelle die Bestimmung des Gewichts oder der Gewichtsänderung des Fahrzeugs vereinfachen. Zum Beispiel kann die Benutzerschnittstelle ein wählbares Menü oder Optionsfeld bereitstellen, um eine Benutzereingabe für die Reifen des Fahrzeugs entgegenzunehmen. Die Benutzerschnittstelle kann eine Taste aufweisen, die es dem Benutzer ermöglicht, eine Gewichtsänderungsmessung auszulösen, bei der das Steuermodul von jedem der Reifen den anfänglichen Reifendruck aufnimmt. Anschließend kann die Benutzerschnittstelle Anweisungen für den Benutzer ausgeben, die Fracht zu laden oder vom Fahrzeug zu entladen. Wenn der Benutzer die Fracht geladen oder entladen hat, kann die Benutzerschnittstelle eine Benutzereingabe entgegennehmen, die den Abschluss des Ladens oder Entladens der Fracht anzeigt. Das Steuermodul kann dann den Reifendruck jedes der Reifen wiederholt prüfen und diese Informationen in Kombination mit den anfänglichen Reifendrücken nutzen, um die Gewichtsänderung des Fahrzeugs zu bestimmen. In einigen Beispielen kann das Steuermodul bei der erstmaligen Prüfung und der wiederholten Prüfung zur Bestimmung der Gewichtsänderung des Fahrzeugs auch Reifentemperaturinformationen verwenden, die zu einem, zwei oder allen Reifen gehören. Beispielsweise kann die Gewichtsänderung des Fahrzeugs mit einem vorher, bei der erstmaligen Prüfung, bestimmten Gesamtgewicht des Fahrzeugs kombiniert werden, um das Gewicht des Fahrzeugs nach dem Be- oder Entladen zu bestimmen. In weiteren Beispielen kann der Reifendruck unmittelbar einem Gewicht eines Fahrzeugs gemäß den Kalibrierkurven der Reifen entsprechen.
4 ist ein Ablaufplan, der beispielhafte Techniken zum Bestimmen eines Gewichts eines Fahrzeugs anhand von in den Reifen des Fahrzeugs erfassten Reifendrücken veranschaulicht. Der Klarheit halber werden die Techniken von 4 mit Bezug auf das System 100 beschrieben, welches das Fahrzeug 110 von 1 einschließt.
Das Steuermodul, das ein Steuermodul 116, ein Mobilkommunikationsgerät 120, ein anderes elektronisches Gerät oder eine Kombination davon sein kann, empfängt einen Hinweis auf einen ersten Satz von Reifendruckinformationen von einem oder mehreren Reifendrucksensoren 114 (402). Dann empfängt das Steuermodul einen Hinweis auf einen zweiten Satz von Reifendruckinformationen von einem oder mehreren Reifendrucksensoren 114 (404). In einigen Beispielen kann das Steuermodul von einem Bediener die Anweisung erhalten, den ersten Satz von Reifendruckinformationen zu speichern, was vor dem Laden oder Entladen von Fracht von dem Fahrzeug 110 erfolgen kann. Anschließend kann das Steuermodul eine weitere Anweisung von einem Bediener erhalten, um den zweiten Satz von Reifendruckinformationen nach dem Laden oder Entladen von Fracht von dem Fahrzeug 110 zu speichern.
Dann berechnet das Steuermodul das Gewicht des Fahrzeugs 110 oder eine Gewichtsänderung des Fahrzeugs 110 anhand des ersten Satzes von Reifendruckinformationen und des zweiten Satzes von Reifendruckinformationen (406). Das Steuermodul bietet einem Benutzer über eine Benutzerschnittstelle einen Hinweis auf das Gewicht des Fahrzeugs 110 oder die Gewichtsänderung des Fahrzeugs 110 dar. In verschiedenen Beispielen kann die Benutzerschnittstelle Teil des Fahrzeugs 110, Teil des Mobilkommunikationsgeräts 120 oder Teil eines anderen elektronischen Geräts sein.
Beispiel
Angenommen, das Gewicht eines leeren Fahrzeugs ist vor einem Laden von Fracht bekannt. Dann speichert das Steuermodul Reifendruckinformationen von jedem der Reifendrucksensoren. Die Fracht wird von einem Bediener in das Fahrzeug geladen, und das Steuermodul speichert die Reifendruckinformationen von jedem der Reifendrucksensoren. Das Steuermodul kann dann für jeden der Reifen die Druckänderung bestimmen und anhand der jedem der Reifen zugeordneten Kalibrierkurven jede der Druckänderungen in eine Änderung der Last auf diesen Reifen umrechnen. Die Gewichtsänderung des Fahrzeugs kann dann durch Aufsummieren der Laständerung für jeden der Reifen des Fahrzeugs berechnet werden.
In einem Beispiel aus der Praxis können bei Annahme eines Reifendrucks von 2 bar (= 200 kPa) und einer Genauigkeit eines einzelnen Reifendrucksensors von 30 mbar (= 3 kPa) Beiladungen in Schritten von 15 kg (auf der Grundlage eines Fahrzeuggewichts m_o =1000 kg) berechnet werden. Diese Last ist jedoch auf üblicherweise 4 Räder verteilt, sodass sich die Genauigkeit der Erfassung auf 60 kg verringern würde. Das ist noch ein vernünftiger Wert: Das maximale, üblicherweise erlaubte Zusatzgewicht Δm beträgt bei einem kleinen Fahrzeug (Pkw) ungefähr 300–500 kg. Präzisere Drucksensoren würden eine noch größere Genauigkeit erlauben.
Die in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Techniken können einen oder mehrere Nutzen oder Vorteile bieten. Zum Beispiel kann eine Verwendung von Reifendruckinformationen zur Berechnung eines Gewichts oder einer Gewichtsänderung des Fahrzeugs für Betreiber eine preiswerte und elegante Methode zur Bestimmung des Gewichts der Fracht darstellen. Zum Beispiel können Fahrzeuge bereits Reifendrucksensor aufweisen. Ebenso können bereits existierende Rechnerkomponenten, wie etwa ein bordeigener Prozessor eines Fahrzeugs und/oder ein Prozessor eines Mobilkommunikationsgeräts als Steuermodul programmiert werden, das ein Gewicht oder eine Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand der Reifendruckinformationen berechnet. Beispielsweise können die offenbarten Techniken eine geeignete Alternative zum Wägen liefern, die gegenüber einer Verwendung einer für ein Fahrzeug geeigneten Waage Zeit und Geld spart sowie potenziell unsichere Fahrbedingungen verhindert, bei denen nach einem Laden von Fracht und vor einer Messung mittels einer Waage die Beladung eines Fahrzeugs nicht bekannt ist.
Die in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Techniken können, zumindest teilweise, als Hardware, Software, Firmware oder irgendeine Kombination davon ausgeführt werden. Zum Beispiel können verschiedene Aspekte der beschriebenen Techniken, einschließlich der offenbarten Übertragungssteuerungen, in einem oder mehreren Prozessoren zur Anwendung gebracht werden, darunter ein oder mehrere Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), frei programmierbare Logik-Arrays (FPGAs) oder andere gleichwertige integrierte oder diskrete Logikschaltungen wie auch Kombinationen solcher Schaltungselemente. Der Begriff „Steuerung“, „Controller“ oder „Steuermodul“ kann allgemein auf irgendeine der vorstehenden Logikschaltungen, allein oder in Kombination mit anderen Logikschaltungen oder anderen gleichwertigen Schaltungen, verweisen. Eine Steuereinheit, die Hardware umfasst, kann ebenfalls eine oder mehrere der Techniken der vorliegenden Offenbarung ausführen.
Solche Hardware, Software und Firmware kann in demselben Gerät oder in separaten Geräten zur Anwendung gebracht werden, um die in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen verschiedenen Techniken zu unterstützen. Darüber hinaus können die beschriebenen Einheiten, Module oder Komponenten gemeinsam oder separat als diskrete, jedoch zusammenwirkende, Logikbausteine zur Anwendung gebracht werden. Die Darstellung verschiedener Merkmale in Form von Modulen oder Einheiten soll verschiedene funktionelle Aspekte aufzeigen und nicht zwangsläufig darauf schließen lassen, dass solche Module oder Einheiten durch separate Hardware-, Firmware- oder Software-Komponenten verwirklicht werden müssen. Vielmehr kann die Funktionalität, die einem oder mehreren Modulen oder einer oder mehreren Einheiten zugeordnet wurde, durch separate Hardware-, Firmware- oder Software-Komponenten erbracht werden oder kann in gemeinsame oder separate Hardware-, Firmware- oder Software-Komponenten integriert werden.
Die in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Techniken können auch in einem computerlesbaren Medium verkörpert oder codiert sein, wie etwa einem flüchtigen oder nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedium, das Anweisungen enthält. Anweisungen, die in ein computerlesbares Medium, unter anderem ein computerlesbares Speichermedium, eingebettet oder codiert sind, können einen oder mehrere programmierbare Prozessoren oder andere Prozessoren, wie etwa einen oder mehrere in einem Steuersystem enthaltene Prozessoren, veranlassen, eine oder mehrere der hier beschriebene Techniken zur Anwendung zu bringen, wie etwa wenn Anweisungen, die in dem computerlesbaren Medium enthalten oder codiert sind, von dem einen oder den mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Nichtflüchtige computerlesbare Speichermedien können unter anderem sein: Direktzugriffsspeicher (RAM), Festspeicher (ROM), programmierbarer Festspeicher (PROM), löschbarer programmierbarer Festspeicher (EPROM), elektronisch löschbarer programmierbarer Festspeicher (EEPROM), Flash-Speicher, Festplatte, CD-ROM, Diskette, Kassette, Magnetspeicher, optischer Speicher oder andere computerlesbare Medien. Beispielsweise kann ein gegenständliches Produkt ein oder mehrere computerlesbare Speichermedien umfassen.
Es sind verschiedene Beispiele dieser Offenbarung beschrieben worden. Innerhalb des Gedankens dieser Offenbarung können an den beschriebenen Beispielen Modifikationen vorgenommen werden. Diese und weitere Beispiele fallen in den Schutzbereich der folgenden Ansprüche.

Claims

System, das Folgendes umfasst: einen Satz Reifendrucksensoren für Reifen eines Fahrzeugs; ein Steuermodul, das so gestaltet ist, dass es von den Reifendrucksensoren Reifendruckinformationen empfängt und anhand der Reifendruckinformationen ein Gewicht oder eine Gewichtsänderung des Fahrzeugs berechnet; und eine Benutzerschnittstelle, die so gestaltet ist, dass sie einem Benutzer einen Hinweis auf das Gewicht oder die Gewichtsänderung des Fahrzeugs, das/die von dem Steuermodul berechnet wurde, darbietet.
System nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul ein Protokoll der Gewichtsänderung des Fahrzeugs im Verlauf der Zeit auf einem computerlesbaren Medium speichert.
System nach Anspruch 1, wobei sich das Steuermodul im Fahrzeug befindet und wobei das Steuermodul durch ein Bordnetz des Fahrzeugs versorgt wird.
System nach Anspruch 1, wobei sich das Steuermodul außerhalb des Fahrzeugs befindet.
System nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul ein Mobilkommunikationsgerät ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul die Reifendruckinformationen von den Reifendrucksensoren über mindestens eine drahtlose Datenverbindung empfängt, wobei die Reifendrucksensoren jeweils einen drahtlosen Sender zum Senden der Reifendruckinformationen an das Steuermodul aufweisen und wobei das Steuermodul einen drahtlosen Empfänger zum Empfangen der Reifendruckinformationen von den Reifendrucksensoren aufweist.
System nach Anspruch 1, wobei der Satz von Reifendrucksensoren mindestens einen Reifendrucksensor umfasst, der innerhalb jedes der Reifen des Fahrzeugs eindeutig zugeordnet ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul ferner so gestaltet ist, dass es anhand der Reifendruckinformationen einen Lastausgleich berechnet, und wobei die Benutzerschnittstelle ferner so gestaltet ist, dass sie einen Hinweis auf den vom Steuermodul berechneten Lastausgleich darbietet.
System nach Anspruch 1, wobei Berechnen des Gewichts oder der Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand der Reifendruckinformationen Folgendes umfasst: Abrufen eines Hinweises auf eine oder mehrere Kalibrierkurven, die für die Reifen des Fahrzeugs Gewicht versus Druck modellieren; und Berechnen des Gewichts oder der Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand der Reifendruckinformationen und ferner anhand des Hinweises auf eine oder mehrere Kalibrierkurven.
System nach Anspruch 9, das ferner mindestens ein Thermometer umfasst, das mindestens eine den Reifen des Fahrzeugs zugeordnete Temperatur ausgibt, wobei die Kalibrierkurven ferner Gewicht versus Druck und Temperatur der Reifen des Fahrzeugs modellieren und wobei Berechnen des Gewichts oder der Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand der Reifendruckinformationen Berechnen des Gewichts oder der Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand der Reifendruckinformationen, anhand der Temperatur, die den Reifen des Fahrzeugs zugeordnet ist, und ferner anhand des Hinweises einer oder mehrerer Kalibrierkurven umfasst.
System nach Anspruch 1, das ferner mindestens eine Datenspeichervorrichtung umfasst, die Informationen speichert, welche die eine oder mehreren Kalibrierkurven identifizieren, die für die Reifen des Fahrzeugs Gewicht versus Druck modelliert/modellieren.
System nach Anspruch 11, wobei sich die mindestens eine Speichervorrichtung in einem oder mehreren der Reifen befindet.
System nach Anspruch 12, wobei die Datenspeichervorrichtung eine Kennung des Reifens speichert und wobei das Steuermodul so gestaltet ist, dass es die eine oder mehreren Kalibrierkurven, die für die Reifen des Fahrzeugs Gewicht versus Druck modelliert/modellieren, von einer entfernten Datenspeichervorrichtung anhand der Kennung des Reifens abruft.
System nach Anspruch 11, wobei die Datenspeichervorrichtung die eine oder mehreren Kalibrierkurven speichert, die für die Reifen des Fahrzeugs Gewicht versus Druck modelliert/modellieren.
System nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: das Fahrzeug und die Reifen, wobei die Reifen am Fahrzeug angebracht sind und die Reifendrucksensoren an den Reifen angebracht sind.
System nach Anspruch 15, wobei das Fahrzeug aus einer Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: Personenkraftwagen; Geländewagen; Lieferwagen; landwirtschaftlichen Fahrzeugen; und Anhängern.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Empfangen, mit einem Steuermodul, eines Hinweises auf einen ersten Satz von Reifendruckinformationen von einem oder mehreren Reifendrucksensoren eines Fahrzeugs; Empfangen, mit dem Steuermodul, eines Hinweises auf einen zweiten Satz von Reifendruckinformationen von dem einen oder den mehreren Reifendrucksensoren des Fahrzeugs; Berechnen, mit dem Steuermodul, eines Gewichts des Fahrzeugs oder einer Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand des ersten Satzes von Reifendruckinformationen und des zweiten Satzes von Reifendruckinformationen und Darbieten, mit dem Steuermodul, eines Hinweises auf das Gewicht des Fahrzeugs oder die Gewichtsänderung des Fahrzeugs einem Benutzer über eine Benutzerschnittstelle.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei Berechnen des Gewichts oder der Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand der Reifendruckinformationen Folgendes umfasst: Abrufen, mit dem Steuermodul, eines Hinweises auf eine oder mehrere Kalibrierkurven, die für die Reifen des Fahrzeugs Gewicht versus Druck modellieren; und Berechnen, mit dem Steuermodul, des Gewichts oder der Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand des Reifendrucks, anhand der Reifendruckinformationen und ferner anhand des Hinweises auf eine oder mehrere Kalibrierkurven.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner ein Bestimmen, mit dem Steuermodul, der Kennung eines oder mehrerer Reifen des Fahrzeugs anhand mindestens einer Speichervorrichtung umfasst, die sich in einem oder mehreren der Reifen befindet, wobei Abrufen des Hinweises einer oder mehrerer Kalibrierkurven, die für die Reifen des Fahrzeugs Gewicht versus Druck modellieren, Auswählen, mit dem Steuermodul, der Kalibrierkurven anhand der Kennung eines oder mehrerer Reifen des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Verfahren ferner Empfangen eines Hinweises auf eine Temperatur der Reifen umfasst, wobei die Kalibrierkurven ferner für die Reifen des Fahrzeugs Gewicht versus Druck und Temperatur modellieren und wobei Berechnen des Gewichts oder der Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand der Reifendruckinformationen Berechnen, mit dem Steuermodul, des Gewichts oder der Gewichtsänderung des Fahrzeugs anhand des Reifendrucks anhand der Reifendruckinformationen, anhand der Temperatur, die den Reifen des Fahrzeugs zugeordnet ist, und ferner anhand des Hinweises einer oder mehrerer Kalibrierkurven umfasst.