DE102009003257A1

DE102009003257A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Detektieren von auf ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, wirkendem Seitenwind

Info

Publication number: DE102009003257A1
Application number: DE102009003257A
Authority: DE
Inventors: Volker Niemz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2029-05-21
Also published as: DE102009003257B4; FR2945867B1; FR2945867A1; NL2004736C2; NL2004736A

Abstract

Verfahren zum Detektieren von auf ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug (1), wirkendem Seitenwind, wobei von mindestens einem linksseitig des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensor (3a; 3b) und mindestens einem rechtsseitig des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensor (3c; 3d) ein Rauschsignal erfasst wird, die Rauschsignale der linksseitigen und rechtsseitigen Ultraschallsensoren (3a, 3b, 3c, 3d) verglichen werden und anhand der Abweichungen der Rauschsignale der linksseitigen Ultraschallsensoren (3a, 3b) von den Rauschsignalen der rechtsseitigen Ultraschallsensoren (3c, 3d) ein Seitenwind detektiert wird.

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren von auf ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, wirkendem Seitenwind.
Stand der Technik
Aus der Druckschrift DE 41 27 727 A1 ist ein Verfahren zur Minimierung des Seitenwind-Einflusses auf das Fahrverhalten eines Fahrzeugs bekannt, bei dem gegenüberliegend an den Seiten des Fahrzeugs Druckabnahmepunkte zur Messung des im Bereich der Karosserieaußenhaut anstehenden Luftdrucks angeordnet sind und bei dem die Windseitenkraft abhängig von dem Differenzdruck zwischen den Druckabnahmepunkten beider Fahrzeugseiten bestimmt wird.
Aus der Druckschrift DE 10 2004 017 638 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung eines Seitenwind-Wertes für ein Fahrzeug bekannt, bei dem der Seitenwind-Wert anhand eines Querbeschleunigungswertes und eines Gierratenwertes geschätzt wird. Der Beschleunigungswert wird dabei vorteilhaft mit Hilfe eines Querbeschleunigungssensors und der Gierratenwert mit Hilfe eines Gierratensensors erfasst. Auch derartige Detektionsverfahren sind jedoch relativ kostenintensiv. Alternativ dazu ist es auch möglich, die Querbeschleunigungs- und Gierratenwerte mit Hilfe geeigneter Modelle oder Schätzmittel, beispielsweise aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkradwinkel zu ermitteln.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es dagegen, dass aus der Abweichung der aktuellen Spur von der über das Lenkrad eingestellten Spur auf das Einwirken von Seitenwind geschlossen werden kann. Die Spurabweichungen können damit nicht mehr in Spurrinnen, Spurverstellung, abgefahrenen Reifen oder auch Fahrbahnunebenheiten begründet sein. Dies wird kostengünstig durch Bereitstellung eines Verfahrens zum Detektieren von auf ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, wirkendem Seitenwind erreicht, bei dem von mindestens einem linksseitig des Fahrzeugs angeordneten und mindestens einem rechtsseitig des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensor ein Rauschsignal erfasst wird, die Rauschsignale der linksseitigen und rechtsseitigen Ultraschallsensoren verglichen werden und anhand der Abweichungen der Rauschsignale der linksseitigen Ultraschallsensoren von den Rauschsignalen der rechtsseitigen Ultraschallsensoren ein Seitenwind detektiert wird. Diese Ultraschallsensoren lassen sich zudem gut in die Fahrzeugkontur integrieren.
Entsprechende Vorteile werden auch durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Detektieren von auf ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, wirkendem Seitenwind erreicht. Das Fahrzeug weist dazu mindestens einen linksseitig des Fahrzeugs und mindestens einen rechtsseitig des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensor zum Erfassen von Rauschsignalen auf sowie eine Auswerteeinheit zum Vergleichen der Rauschsignale der linksseitigen und rechtsseitigen Ultraschallsensoren und zum Detektieren eines Seitenwindes anhand der Abweichungen der Rauschsignale der linksseitigen Ultraschallsensoren von den Rauschsignalen der rechtsseitigen Ultraschallsensoren.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung haben den Vorteil, dass Ultraschallsensoren zur Seitenwind-Detektierung genutzt werden, welche bei vielen Fahrzeugmodellen ohnehin an dem Fahrzeug angeordnet sind und zur Abstandsmessung, zum Beispiel zur Realisierung einer Einparkhilfe, oder auch zur Überwachung des toten Winkelbbereiches dienen. Somit ist eine einfache und zuverlässige Detektierung des Seitenwindes ohne zusätzlichen Kostenaufwand möglich.
Vorzugsweise wird ein Rauschsignal von mindestens zwei linksseitig des Fahrzeugs angeordneten und mindestens zwei rechtsseitig des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensoren erfasst. Dabei ist jeweils mindestens einer der linksseitig und der rechtsseitig angeordneten Ultraschallsensoren im vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordnet und jeweils mindestens einer der linksseitig und der rechtsseitig angeordneten Ultraschallsensoren im hinteren Bereich des Fahrzeugs angeordnet. Einwirkender Seitenwind führt bei allen auf der, dem Wind zugewandten Fahrzeugseite angeordneten Ultraschallsensoren zeitgleich zu erhöhten Amplituden des Rauschsignals. Demgegenüber treten Erhöhungen des Rauschsignals durch Umgebungsgeräusche, wie seitlich überholender Fahrzeuge, an den im hinteren Bereich des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensoren und den im vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensoren zeitversetzt auf. Somit kann Seitenwind auf einfache Weise von anderen, das Rauschen erhöhenden Störquellen separiert werden. Bei Detektion von Seitenwind wird vorteilhaft ein Warnsignal ausgegeben, welches den Fahrer auf die erforderliche erhöhte Aufmerksamkeit hinweist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird abhängig von der Größe der Abweichungen der Rauschsignale der linksseitigen Ultraschallsensoren von den Rauschsignalen der rechtsseitigen Ultraschallsensoren eine Stärke des Seitenwindes ermittelt. Mit Hilfe der ermittelten Windstärke kann dann ein Lenkradwinkel-Offset bestimmt oder ein bereits eingestellter Lenkradwinkel-Offset korrigiert werden. Dabei wird derjenige Lenkradwinkel festgelegt, der für einen möglichst perfekten Geradeauslauf erforderlich ist. Ebenso kann abhängig von der ermittelten Windstärke die Lenkübersetzung geändert werden, wodurch Auswirkungen von Lenkeinschlägen minimiert werden können.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
Kurze Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Detektieren des Seitenwindes, und
2 eine schematische Darstellung der von Ultraschallsensoren erfassten Rauschsignale unter Einwirkung von Seitenwind.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, welches mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Detektieren von auf das Kraftfahrzeug 1 wirkendem Seitenwind ausgestattet ist. Der auf das Kraftfahrzeug 1 wirkende Seitenwind ist dabei symbolisch durch einen Pfeil 2 angedeutet. Die Vorrichtung weist zwei linksseitig und zwei rechtsseitig des Kraftfahrzeugs 1 angeordnete Ultraschallsensoren 3a und 3b bzw. 3c und 3d auf, wobei jeweils einer der linksseitigen und einer der rechtsseitigen Ultraschallsensoren im vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise im Bereich des vorderen Kotflügels, und jeweils einer der linksseitigen und einer der rechtsseitigen Ultraschallsensoren im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs 1, vorzugsweise im Bereich des hinteren Kotflügels angeordnet ist. Derartige Ultraschallsensoren sind häufig originär einem Fahrerassistenzsystem, zum Beispiel einem Parkassistenzsystem, zugeordnet und dienen dabei zur Abstandsmessung zu einem im Umfeld des Kraftfahrzeuges befindlichen Hindernisses. Dazu sind im Frontbereich sowie im Heckbereich des Kraftfahrzeuges 1 weitere Ultraschallsensoren 4 angeordnet, welche jedoch für das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht erforderlich sind. Auch zur Überwachung des toten Winkels werden bei vielen Fahrzeugmodellen Ultraschallsensoren eingesetzt, welche für die erfindungsgemäße Detektierung von seitenwind genutzt werden können.
Die Ultraschallsensoren 3a bis 3d und 4 sind über Signalleitungen 5, die zum Beispiel als CAN-Bus oder auch als Punkt-zu-Punkt Verbindung ausgeführt sein können, mit einer Auswerteeinheit 6 zum Auswerten der Sensorsignale verbunden.
Durch Auswerten und Vergleichen der Ausgangssignale der links- und rechtsseitigen Ultraschallsensoren 3a bis 3d wird durch die Auswerteeinheit 6 ein auf das Kraftfahrzeug 1 wirkender Seitenwind detektiert. Bei Detektion eines Seitenwindes kann über eine Ausgabeeinheit 7 ein Warnsignal an den Fahrer ausgegeben werden, welches diesen zu erhöhter Aufmerksamkeit aufruft. Das Warnsignal kann dabei in beliebiger Form, das heißt zum Beispiel optisch in Form einer Anzeige und/oder akustisch ausgegeben werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in 1 mit jeweils zwei linksseitigen und zwei rechtsseitigen Ultraschallsensoren dargestellt. Auch mit jeweils nur einem linksseitigen und einem rechtsseitig angeordnetem Ultraschallsensor ist aber die erfindungsgemäße Detektion von Seitenwind möglich. Ebenso können natürlich auf beiden Fahrzeugseiten auch mehr als zwei Ultraschallsensoren angeordnet sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 näher erläutert. Wirkt, wie in 1 durch den Pfeil 2 angedeutet, auf die in Fahrtrichtung linke Seite des Kraftfahrzeuges 1 ein Seitenwind, so empfangen die auf der windzugewandten Seite des Kraftfahrzeuges 1 angeordneten Ultraschallsensoren 3a und 3b Rauschsignale mit Amplituden, die deutlich über den Amplituden der Rauschsignale liegen, welche durch die auf der windabgewandten Seite des Kraftfahrzeuges 1 angeordneten Ultraschallsensoren 3c und 3d empfangen werden. Dieser Sachverhalt ist in 2 schematisch dargestellt. Darin ist der Verlauf der durch die Ultraschallsensoren 3a bis 3d empfangenen Rauschsignale in Form der erfassten Spannungsamplituden über der Zeit eingetragen. Dabei geben die Signalverläufe 3a' und 3b' die von den Ultraschallsensoren 3a bzw. 3b empfangenen Rauschsignale mit hoher Amplitude wieder. Wohingegen die Signalverläufe 3c' und 3d' die von den Ultraschallsensoren 3c bzw. 3d empfangenen Rauschsignale mit niedrigen Amplituden wiedergeben. Als Rauschsignale werden dabei alle durch die Ultraschallsensoren empfangenen Signale bezeichnet, welche keine Echosignale sind, welche von zu detektierenden Hindernissen in der Umgebung des Kraftfahrzeuges 1 reflektiert werden. Im Gegensatz zu Echosignalen echter Hindernisse, welche zu einem Peak im Empfangssignal führen, weisen Rauschsignale einen relativ konstanten Signalverlauf mit geringeren Amplituden auf.
Erfindungsgemäß wird das von den auf der windabgewandten Seite des Kraftfahrzeugs 1 angeordneten Sensoren 3c und 3d empfangene Rauschen als klimabedingtes und umgebungsabhängiges Grundrauschen identifiziert. Geht man zunächst davon aus, dass auf der windzugewandten Seiten des Kraftfahrzeugs keine weiteren Störquellen vorhanden sind, ist die durch die Ultraschallsensoren 3a und 3b empfangene, über das Grundrauschen hinausgehende Rauschzunahme durch entsprechenden Seitenwind begründet. Folglich kann anhand der Abweichungen der Rauschsignale der linksseitigen Ultraschallsensoren 3a und 3b von den Rauschsignalen der rechtsseitigen Ultraschallsensoren 3c und 3d ein auf das Kraftfahrzeug 1 einwirkender Seitenwind detektiert werden. Vorteilhaft wird erst dann ein Seitenwind detektiert, wenn die Abweichungen oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegen.
Aus der Größe der Abweichungen der Rauschsignale lässt sich auch unmittelbar eine Stärke des Seitenwindes ableiten.
Neben Seitenwindeinflüssen führen jedoch auch weitere Einflüsse, wie zum Beispiel seitlich überholende Kraftfahrzeuge, zu einer Anhebung des Rauschens und wirken somit hinsichtlich der Detektion von Seitenwind als Störgröße. Auch derart verursachte Rauschzunahmen werden nur von denjenigen Ultraschallsensoren detektiert, die auf der Fahrzeugseite angeordnet sind, welche der störgröße ausgesetzt sind. Derartige Störgrößen führen jedoch im Gegensatz zu Seitenwind nicht zu einer gleichzeitigen Anhebung der erfassten Rauschamplituden an allen auf einer Fahrzeugseite angeordneten Ultraschallsensoren, sondern zu einer zeitlich versetzten Anhebung der Rauschamplituden. So ergibt sich beispielsweise im Falle eines linksseitig überholenden Kraftfahrzeugs zunächst eine Anhebung des erfassten Rauschens bei dem im hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges 1 angeordneten Ultraschallsensor 3b und erst zeitlich versetzt eine Anhebung des Rauschens bei dem im vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges 1 angeordneten Ultraschallsensor 3a. Derartige Störgrößen können somit durch einen einfachen Vergleich der Rauschsignale der im vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Ultraschallsensoren mit den Rauschsignalen der am jeweiligen hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Ultraschallsensoren erkannt und bei der Detektion von Seitenwind berücksichtigt werden. Im ein fachsten Fall kann beispielsweise Seitenwind nur dann detektiert werden, wenn die Abweichung zwischen diesen Rauschsignalen unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegt.
Durch Verwendung von mindestens zwei Ultraschallsensoren auf jeder Fahrzeugseite, von denen vorzugsweise jeweils einer im vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges und einer im hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, lassen sich, wie beschrieben, Störgrößen auf einfache Art detektieren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch anwendbar, wenn auf beiden Fahrzeugseiten jeweils nur ein Ultraschallsensor vorhanden ist. Die Berücksichtigung von Störgrößen, wie zum Beispiel überholender Kraftfahrzeuge ist dann ebenfalls möglich. Im Gegensatz zu Seitenwind, der in der Regel zu einer dauerhaften Erhöhung des Rauschens führt, ergibt sich durch ein überholendes Fahrzeug lediglich eine kurzzeitige Erhöhung. Durch Auswertung des zeitlichen Verlaufs des empfangenen Rauschsignals kann somit auch mit Hilfe nur eines Ultraschallsensors auf einer Fahrzeugseite Seitenwind von anderen Störgrößen separiert werden. So kann seitenwind beispielsweise erst dann detektiert werden, wenn ein erhöhtes Rauschen auf einer der Fahrzeugseiten über einen vorgegebenen Zeitraum hinaus auftritt.
Vorteilhaft wird auch die Größe der Abweichungen der Rauschsignale der linksseitigen Ultraschallsensoren von den Rauschsignalen der rechtsseitigen Ultraschallsensoren ausgewertet und daraus eine Stärke des Seitenwindes ermittelt. In Abhängigkeit des erkannten Seitenwindes kann ein Warnsignal an den Fahrer des Kraftfahrzeuges 1 ausgegeben werden. In Abhängigkeit von der detektierten Stärke des Seitenwindes können auch unmittelbare Eingriffe in die Fahrdynamik erfolgen, zum Beispiel in Form einer Änderung der Lenkübersetzung, so dass die Auswirkungen von Lenkeinschlägen minimiert werden, oder durch Erzeugung eines zusätzlichen stabilisierenden Lenkmomentes. Denkbar ist auch die Ausgabe eines Vorwarnsignales an ein elektronisches Stabilitätsprogramm. In vielen Kraftfahrzeugen wird auch ein sogenannter Lenkradwinkel-Offset berücksichtigt. Dabei wird ein von 0° verschiedener Lenkradwinkel ermittelt, der zu einem optimalen Geradeauslauf des Kraftfahrzeugs führt. Abhängig von der detektierten Stärke eines Seitenwindes kann dieser Lenkradwinkel-Offset gegebenenfalls korrigiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4127727 A1 [0002]
- DE 102004017638 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Detektieren von auf ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug (1), wirkendem Seitenwind, wobei – von mindestens einem linksseitig des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensor (3a; 3b) und mindestens einem rechtsseitig des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensor (3c; 3d) ein Rauschsignal erfasst wird, – die Rauschsignale der linksseitigen und rechtsseitigen Ultraschallsensoren (3a, 3b, 3c, 3d) verglichen werden und – anhand der Abweichungen der Rauschsignale der linksseitigen Ultraschallsensoren (3a, 3b) von den Rauschsignalen der rechtsseitigen Ultraschallsensoren (3b) ein Seitenwind detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei von mindestens zwei linksseitig des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensoren (3a, 3b) und mindestens zwei rechtsseitig des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensoren (3c, 3d) ein Rauschsignal erfasst wird, wobei jeweils mindestens einer der linksseitig angeordneten und der rechtsseitig angeordneten Ultraschallsensoren (3a; 3b; 3c; 3d) im vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist und jeweils mindestens einer der linksseitig angeordneten und der rechtsseitig angeordneten Ultraschallsensoren (3a; 3b; 3c; 3d) im hinteren Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Rauschsignale der im vorderen Bereich des Fahrzeuges angeordneten Ultraschallsensoren (3a, 3d) mit den Rauschsignalen der auf der entsprechenden Fahrzeugseite im hinteren Bereich des Fahrzeuges angeordneten Ultraschallsensoren (3b, 3c) verglichen wird und ein Seitenwind dann detektiert wird, wenn die Abweichungen zwischen diesen Rauschsignalen unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei Detektion von Seitenwind ein Warnsignal ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei anhand der Größe der Abweichungen der Rauschsignale der linksseitigen Ultraschallsensoren (3a, 3b) von den Rauschsignalen der rechtsseitigen Ultraschallsensoren (3c, 3d) eine Stärke des Seitenwindes ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei abhängig vom detektierten Seitenwind ein Lenkradwinkel-Offset bestimmt wird und/oder die Lenkübersetzung geändert wird.
Vorrichtung zum Detektieren von auf ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug (1), wirkendem Seitenwind, mit – mindestens einem linksseitig des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensor (3a; 3b) und mindestens einem rechtsseitig des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensor (3c; 3d) zum Erfassen von Rauschsignalen, – einer Auswerteeinheit (6) zum Vergleichen der Rauschsignale der linksseitigen und der rechtsseitigen Ultraschallsensoren (3a, 3b, 3c, 3d) und zum Detektieren eines Seitenwindes anhand der Abweichungen der Rauschsignale der linksseitigen Ultraschallsensoren (3a, 3b) von den Rauschsignalen der rechtsseitigen Ultraschallsensoren (3c, 3d).
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei linksseitig und rechtsseitig des Fahrzeuges jeweils mindestens ein Ultraschallsensor (3a, 3d) im vorderen Bereich des Fahrzeugs und mindestens ein Ultraschallsensor (3b, 3c) im hinteren Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist.