DE102012015764A1 - Kraftfahrzeug mit einem Überflutungserkennungssystem und entsprechendes Verfahren - Google Patents

Kraftfahrzeug mit einem Überflutungserkennungssystem und entsprechendes Verfahren Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (1) mit einem Überflutungserkennungssystem (12), welches zum Detektieren einer Überflutung des Kraftfahrzeugs (1) ausgebildet ist und einen Abstandssensor (13) aufweist, dessen Haupterfassungsrichtung (20) in Fahrzeughochrichtung (14) orientiert ist und welcher zum Erfassen eines Abstands (23) zu einer Wasseroberfläche (22) ausgebildet ist, wobei in Fahrzeughochrichtung (14) der Abstandssensor (13) oberhalb eines Fahrzeugbodens (15) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Überflutungserkennungssystem, welches zum Detektieren einer Überflutung des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist und einen Abstandssensor aufweist, dessen Haupterfassungsrichtung in Fahrzeughochrichtung orientiert ist und welcher zum Erfassen eines Abstands zu einer Wasseroberfläche ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Überflutungserkennungssystems eines Kraftfahrzeugs.
  • Überflutungserkennungssysteme für Kraftfahrzeuge sind bereits Stand der Technik und dienen zum Erkennen einer Überflutung des Kraftfahrzeugs. Sie werden üblicherweise bei Geländewägen eingesetzt, können jedoch auch bei anderen Fahrzeugarten verwendet werden. Ein Überflutungserkennungssystem ist beispielsweise aus dem Dokument DE 10 2009 060 190 A1 bekannt. Dieses bekannte Überflutungserkennungssystem umfasst Überflutungserkennungssensoren, welche als Ultraschallsensoren eines Parkassistenzsystems bzw. einer Einparkhilfe ausgebildet sind. Zur Erkennung der Überflutung werden hier also Ultraschallsensoren verwendet, welche an dem vorderen und dem hinteren Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angebracht sind. Die Überflutung wird dabei durch die Auswertung der Ausschwingzeit, der Frequenz oder aber der Anzahl von empfangenen Echos erkannt. Das bekannte Überflutungserkennungssystem umfasst neben diesen Überflutungserkennungssensoren zusätzlich auch einen Abstandssensor bzw. Wasserstandssensor, mittels welchem der vertikale Abstand zu der Wasseroberfläche gemessen wird. Dieser Abstandssensor ist an einem Boden des Kraftfahrzeugs angebracht, wobei die Haupterfassungsrichtung des Abstandssensors in Fahrzeughochrichtung orientiert ist bzw. parallel zur Fahrzeughochrichtung verläuft. Mit Hilfe dieses Abstandssensors kann ermittelt werden, wie tief sich das Kraftfahrzeug im Wasser befindet und folglich ob bestimmte Handlungen automatisch vorgenommen werden sollen, wie beispielsweise das Schließen eines Luftansaugkanals eines Motors und/oder Schließen einer Abgasanlage und/oder Ausschalten bestimmter Sensoren und dergleichen.
  • Ein Überflutungswarnungssystem ist ebenfalls aus der Druckschrift DE 102 34 202 B4 bekannt. Auch hier wird ein Wasserstandssensor eingesetzt, welcher an einer Unterseite bzw. einem Fahrzeugboden des Kraftfahrzeugs installiert ist und eine Ansammlung von Wasser auf dem Erdboden erfasst, wenn die Zündung des Kraftfahrzeugs abgeschaltet ist. Vorliegend gilt das Interesse jedoch vorzugsweise einem System, welches die Überflutung (auch) im Betrieb des Kraftfahrzeugs erkennen kann, wie dies insbesondere bei Geländewägen bei manchen Situationen erforderlich ist.
  • Eine besondere Herausforderung besteht in der zuverlässigen und präzisen Erfassung des Abstands zur Wasseroberfläche mit Hilfe des Abstandssensors, dessen Haupterfassungsrichtung bzw. Messachse in Fahrzeughochrichtung verläuft und somit bei normaler horizontaler Ausrichtung des Kraftfahrzeugs vertikal orientiert ist. Wird dieser Abstandssensor am Fahrzeugboden platziert, so wird dieser Sensor einerseits einer relativ starken Verunreinigung ausgesetzt. Diese Verunreinigung beeinflusst dann die Genauigkeit der Messung. Andererseits ist aufgrund der geringen Entfernung zur Wasseroberfläche auch die Anzahl der möglichen Sensorarten bzw. Sensortypen beschränkt, welche als Abstandssensoren zur Erfassung des Abstands zur Wasseroberfläche überhaupt eingesetzt werden können bzw. zur Erfassung dieses Abstands überhaupt geeignet sind. Problematisch ist beispielsweise der Einsatz eines Ultraschallsensors, bei welchem der Abstand erst ab einer gewissen Entfernung von dem Sensor präzise gemessen werden kann. Solche Sensoren besitzen nämlich bei manchen Ausführungen einen sogenannten Blindbereich, innerhalb dessen die Erfassung der Entfernung zu Objekten aufgrund der Ausschwingzeit der Membran nicht möglich ist.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem Überflutungserkennungssystem sowie ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, bei denen der Abstand des Abstandssensors zur Wasseroberfläche und folglich auch die aktuelle Tauchtiefe des Kraftfahrzeugs zuverlässig erfasst werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftfahrzeug, wie auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
  • Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein Überflutungserkennungssystem, welches zum Detektieren einer Überflutung des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist und einen Abstandssensor aufweist, dessen Haupterfassungsrichtung bzw. Messachse in Fahrzeughochrichtung – insbesondere mit einer Genauigkeit von +/–5° – verläuft. Der Abstandssensor ist zum Erfassen eines Abstands zu einer Wasseroberfläche ausgebildet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in Fahrzeughochrichtung der Abstandssensor oberhalb eines Fahrzeugbodens angeordnet ist.
  • Der als Wasserstandssensor ausgebildete Abstandssensor ist somit – anders als im Stand der Technik – nicht am Fahrzeugboden, sondern in Fahrzeughochrichtung über dem Fahrzeugboden bzw. höher als der Fahrzeugboden angeordnet. Somit ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass der Abstandssensor aufgrund seiner Einbauposition besser vor Verunreinigung geschützt wird und somit auch zuverlässiger und genauer – auch bei einem größeren Wasserstand – den Abstand zur Wasseroberfläche erfassen kann. Des Weiteren kann als Abstandssensor auch ein Sensor eingesetzt werden, welcher einen bestimmten Blindbereich aufweist, in welchem keine Abstände gemessen werden können. Durch die Anordnung des Abstandssensors oberhalb des Fahrzeugbodens vergrößert sich nämlich insgesamt die Entfernung zwischen dem Abstandssensor und dem Erdboden und somit auch zwischen dem Abstandssensor und dem Wasser. So kann nun beispielsweise ein Ultraschallsensor als Abstandssensor verwendet werden, welcher einen Blindbereich von beispielsweise 5 cm oder 10 cm aufweist. Nicht zuletzt kann der Abstand zur Wasseroberfläche durch die Anordnung des Abstandssensors über dem Fahrzeugboden im Vergleich zum Stand der Technik präziser erfasst werden, so dass auch die Tauchtiefe des Kraftfahrzeugs im Wasser präzise bestimmt werden kann, und zwar auch dann, wenn die Wasserhöhe den Fahrzeugboden bereits erreicht hat.
  • In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Abstandssensor an einem Anbauteil – insbesondere Außenbauteil – angeordnet ist, welches ein dem Anbauteil benachbartes Außenbeplankungselement des Kraftfahrzeugs nach außen überragt. Dies bedeutet, dass der Abstandssensor an einem Anbauteil angeordnet ist, welches von der Fahrzeugkarosserie oder aber von einem äußeren Verkleidungsteil des Kraftfahrzeugs nach außen absteht, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung. Somit kann der Abstandssensor derart an dem Anbauteil angeordnet werden, dass der Abstandssensor quasi eine „freie” Sicht in Fahrzeughochrichtung nach unten hat und den Abstand zur Wasseroberfläche ohne viel Aufwand erfassen kann.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der Abstandssensor in einen Außenspiegel (als Anbauteil) des Kraftfahrzeugs integriert ist. Dann erübrigt sich der Einsatz eines zusätzlichen Anbauteils für den Abstandssensor, und es wird ein ohnehin beim Kraftfahrzeug vorhandener Außenspiegel genutzt. Die Anbringung des Abstandssensors an dem Außenspiegel hat außerdem den Vorteil, dass der Außenspiegel üblicherweise auf einer relativ großen Höhe angeordnet ist und sich somit der Abstandssensor in einem relativ großen Abstand zum Erdboden und somit auch in einem relativ großen Abstand zur Wasseroberfläche befindet. Somit ist der Abstandssensor auch noch dann in der Lage, den Abstand zur Wasseroberfläche zu erfassen, wenn sich der Fahrzeugboden bereits unter Wasser befindet.
  • Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass zwei solche Abstandssensoren bereitgestellt sind, welche in die jeweiligen Außenspiegel des Kraftfahrzeugs integriert sind. Somit kann der Abstand zur Wasseroberfläche auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs gemessen werden, was sich insbesondere bei einem Rollwinkel größer als Null als besonders vorteilhaft erweist.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der (zumindest eine) Abstandssensor als Ultraschallsensor ausgebildet ist. Gerade in Verbindung mit einem Ultraschallsensor ist die erfindungsgemäße Anordnung über dem Fahrzeugboden besonders vorteilhaft, weil ein Ultraschallsensor eingesetzt werden kann, welcher einen Blindbereich aufweist, in welchem kein Abstand gemessen werden kann. Ein Ultraschallsensor kann außerdem ohne viel Kostenaufwand bereitgestellt werden und beansprucht des Weiteren relativ wenig Bauraum, so dass er problemlos beispielsweise in den Außenspiegel integriert werden kann. Mit einem solchen Ultraschallsensor kann der Abstand zur Wasseroberfläche auch sehr robust und hochgenau gemessen werden. Als Ultraschallsensor kann dabei beispielsweise ein gleicher oder ähnlicher Ultraschallsensor eingesetzt werden, wie er bereits bei heutigen Parkassistenzsystemen verwendet wird. Somit braucht der Abstandssensor nicht speziell für die neue Anwendung entwickelt zu werden.
  • Der Abstandssensor hat also hauptsächlich die Funktion, den Abstand zur Wasseroberfläche zu messen, so dass auch die Tauchtiefe des Kraftfahrzeugs bestimmt werden kann. Grundsätzlich kann dieser Abstandssensor auch zur Erkennung der Überflutung des Kraftfahrzeugs selbst verwendet werden. Hier kann beispielsweise die gemessene Entfernung mit einem Referenzabstand zwischen dem Abstandssensor und dem Erdboden verglichen werden, und es kann überprüft werden, ob der aktuell gemessene Abstand signifikant geringer als der Referenzabstand zum Erdboden ist. Wird ein entsprechend geringer Abstand gemessen, so kann dies als eine Überflutung ausgewertet werden.
  • In einer Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, dass das Überflutungssystem zusätzlich zumindest einen von dem Abstandssensor separaten Überflutungserkennungssensor – insbesondere einen Ultraschallsensor – aufweist, dessen Erfassungsrichtung (mit einer Genauigkeit von +/5°) in einer Ebene senkrecht zur Fahrzeughochrichtung liegt. Das Überflutungserkennungssystem kann auch eine elektronische Auswerteeinrichtung aufweisen, die dazu ausgelegt ist, anhand von Signalen des zumindest einen Überflutungserkennungssensors die Überflutung des Kraftfahrzeugs zu erkennen. Der Abstandssensor ist dabei bevorzugt in Fahrzeughochrichtung höher als der zumindest eine Überflutungserkennungssensor angeordnet. Durch Vorsehen eines zusätzlichen Überflutungserkennungssensors kann die Überflutung frühzeitig detektiert werden. Zur Detektion der Überflutung können auch gegebenenfalls sowohl Informationen des Überflutungserkennungssensors als auch Daten des Abstandssensors herangezogen werden, indem zunächst die Überflutung anhand von Informationen eines dieser beiden Sensoren erkannt und dann anhand von Informationen des anderen Sensors plausibilisiert wird. Eine Fehlentscheidung des Überflutungserkennungssystems kann somit verhindert werden.
  • Wie bereits ausgeführt, kann der zumindest eine Überflutungserkennungssensor als Ultraschallsensor ausgebildet sein. Die Überflutung wird insbesondere dann erkannt, wenn anhand von Echos bzw. anhand von Empfangssignalen des Überflutungserkennungssensors detektiert wird, dass sich dieser Sensor zumindest teilweise unter Wasser befindet. Dann verändern sich nämlich die Schwingungseigenschaften des Ultraschallsensors, wie dies beispielsweise bereits in der Druckschrift DE 10 2009 060 190 A1 beschrieben ist.
  • Unabhängig davon, mit welchem Sensor – dem Abstandssensor und/oder dem Überflutungserkennungssensor – die Überflutung des Kraftfahrzeugs detektiert wird, dient der Abstandssensor nach Detektion der Überflutung zur Erfassung des aktuellen Abstands zur Wasseroberfläche und somit mittelbar zur Erfassung der Tauchtiefe des Kraftfahrzeugs.
  • Der zumindest eine Überflutungserkennungssensor und/oder die zugehörige Auswerteeinrichtung kann/können auch Bestandteil(e) eines Parkassistenzsystems des Kraftfahrzeugs sein. Der zumindest eine Überflutungserkennungssensor ist somit vorzugsweise an einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet. Somit wird zur Erkennung der Überflutung ein ohnehin vorhandener Sensor verwendet, welcher üblicherweise bei heutigen Kraftfahrzeugen an dem Stoßfänger angebracht ist. Die Auswerteeinrichtung kann hier ein Steuergerät des Parkassistenzsystems darstellen.
  • Zwar ist der Abstandssensor aufgrund seiner Anordnung über dem Fahrzeugboden weniger als bei anderen Ausführungen der Verunreinigung ausgesetzt, jedoch kann im Betrieb des Kraftfahrzeugs – insbesondere eines Geländewagens – insgesamt nicht ausgeschlossen werden, dass eine solche Verunreinigung, insbesondere in Form von Schmutz, Eis, Schnee, Insekten oder dergleichen, den Abstandssensor bzw. sein Sichtfeld blockiert. Eine solche Verunreinigung kann sich beispielsweise an einer Seitentür des Fahrzeugs ansammeln und das Sichtfeld des Abstandssensors blockieren. Um die Zuverlässigkeit des gesamten Überflutungserkennungssystems weiterhin zu erhöhen, kann der Abstandssensor an eine elektronische Recheneinrichtung gekoppelt sein, welche anhand von Empfangssignalen des Abstandssensors einen durch Verunreinigung blockierten bzw. verdeckten Zustand des Abstandssensors erkennen und hierbei ein bestimmtes Empfangsecho – insbesondere ein nach Aussenden eines Sendesignals zunächst empfangenes Echo bzw. erstes Echo – des Abstandssensors als von der Verunreinigung stammend interpretieren und ausblenden, d. h. bei der Messung des Abstands zur Wasseroberfläche unberücksichtigt lassen kann.
  • Die genannte Recheneinrichtung kann auch in die oben genannte Auswerteeinrichtung integriert sein, so dass für die Verarbeitung und Auswertung der Signale sowohl des Abstandssensors als auch des Überflutungserkennungssensors eine gemeinsame Auswerteeinrichtung – etwa in Form eines Steuergeräts bzw. Mikroprozessors bereitgestellt ist. Diese gemeinsame Auswerteeinrichtung kann bevorzugt ein Steuergerät des Parkassistenzsystems sein. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass der Abstandssensor an die elektronische Auswerteeinrichtung elektrisch gekoppelt ist und diese Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt ist, einerseits anhand von Empfangssignalen des Abstandssensors den Abstand zur Wasseroberfläche zu bestimmen und andererseits auch den blockierten Zustand des Abstandssensors zu detektieren.
  • Die Aus dem Stand der Technik bekannten Methoden zur Blindheitserkennung bzw. zur Erkennung eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors erweisen sich bei dem Abstandssensor, dessen Messachse im Wesentlichen vertikal verläuft, wenig brauchbar. Die herkömmliche Blindheitserkennung basiert nämlich üblicherweise auf der Erkennung eines stets vorhandenen, konstanten Echos während der Fahrt des Kraftfahrzeugs. Ein solches konstantes Echo wird nämlich durch die Verunreinigung (Eis, Schmutz und dergleichen) verursacht. Für den vorliegenden Anwendungsfall der Messung des Abstands zur Wasseroberfläche verursacht die Entfernung zum Erdboden bzw. zur Wasseroberfläche jedoch ebenfalls ein nahezu konstantes Echo. Aus diesem Grund hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Recheneinrichtung den blockierten Zustand des Abstandssensors unter Berücksichtigung zumindest eines der folgenden Parameter erkennt: einer Einbauhöhe des Abstandssensors an dem Kraftfahrzeug und/oder einer Einbauhöhe des Überflutungserkennungssensors an dem Kraftfahrzeug und/oder eines Neigungswinkels des Kraftfahrzeugs bezüglich der Horizontalen, insbesondere des Neigungswinkels zwischen der Fahrzeuglängsachse und der horizontalen Ebene. Anhand von diesen Parametern kann der verdeckte bzw. blockierte Zustand des Abstandssensors zuverlässig detektiert werden. Befindet sich das Kraftfahrzeug beispielsweise teilweise im Wasser und wird diese Überflutung mittels des zumindest einen Überflutungserkennungssensors erkannt, so bedeutet dies, dass der Abstandssensor einen Abstand zur Wasseroberfläche messen müsste, welcher maximal gleich dem Abstand zwischen der Einbauhöhe des Abstandssensors und der Einbauhöhe des Überflutungserkennungssensors ist. Diese Bedienung gilt jedoch unter der Voraussetzung, dass das Kraftfahrzeug im Wesentlichen nicht geneigt ist. Sollte nun der Abstandssensor einen deutlich größeren Abstand oder gar keinen Abstand messen, stellt dies einen eindeutigen Hinweis darauf dar, dass der Abstandssensor durch Verunreinigung blockiert sein kann.
  • Befindet sich das Kraftfahrzeug hingegen nicht im Wasser (keine Überflutung) und wird dieser Zustand durch den Überflutungserkennungssensor detektiert, so sollte der Abstandssensor einen Abstand zum Erdboden messen, welcher mindestens dem Abstand zwischen den jeweiligen Einbauhöhen entspricht. Auch hier wird vorausgesetzt, dass das Kraftfahrzeug nicht geneigt ist. Sollte der Abstandssensor jedoch einen deutlich kleineren Abstand messen, so stellt auch dies einen zuverlässigen Hinweis auf eine Verunreinigung des Abstandssensors dar. Die Auswertung der oben genannten Parameter ermöglicht es folglich, den blockierten Zustand des Abstandssensors plausibel zu erkennen.
  • Im Detail kann die Erkennung der Verunreinigung wie folgt erfolgen:
    In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung anhand einer Laufzeit des (ersten) Empfangsechos einen Abstand bestimmt und das Empfangsecho zumindest unter der Voraussetzung als von der Verunreinigung stammend interpretiert und ausblendet, dass der bestimmte Abstand in einem vorbestimmten Entfernungsbereich von dem Abstandssensor liegt. Dieser Entfernungsbereich kann beispielsweise von 0 bis 40 cm ausgehend von dem Abstandssensor liegen. Wird also kein Empfangsecho in dem vorbestimmten Entfernungsbereich detektiert, so liegt bevorzugt keine Verunreinigung des Abstandssensors vor. Wird hingegen erkannt, dass der anhand der Laufzeit des Empfangsechos ermittelte Abstand innerhalb des vorbestimmten Entfernungsbereiches liegt, so kann dieses Empfangsecho gegebenenfalls – insbesondere wenn zusätzlich noch zumindest ein weiteres Kriterium erfüllt ist (siehe unten) – als von der Verunreinigung stammend interpretiert und ausgeblendet werden.
  • Liegt der anhand der Laufzeit des Empfangsechos ermittelte Abstand in dem vorbestimmten Entfernungsbereich, so kann die Recheneinrichtung überprüfen, ob zu ein und demselben Sendesignal des Abstandssensors, also innerhalb ein und desselben Messzyklus, dem (ersten) Empfangsecho zumindest ein weiteres Echo folgt, bei welchem der anhand der Laufzeit ermittelte Abstand außerhalb des vorbestimmten Entfernungsbereiches liegt. Diese Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, dass eine Verunreinigung lediglich in einem vorbestimmten Entfernungsbereich vom Abstandssensor die Funktionsweise selbigen Sensors beeinflusst. Außerhalb dieses Entfernungsbereiches liegende Verunreinigung erzeugt nämlich grundsätzlich keine Echos, die durch den Abstandssensor detektiert werden können. Falls dem ersten Empfangsecho also das weitere Echo folgt, bei welchem der Abstand außerhalb des vorbestimmten Entfernungsbereiches liegt, so kann die Recheneinrichtung den anhand dieses weiteren Echos ermittelten Abstand als den Abstand zur Wasseroberfläche interpretieren und somit das zweite Echo als von der Wasseroberfläche stammend erkennen. Das Echo der Wasseroberfläche kann somit präzise von dem Echo der Verunreinigung unterschieden werden. Berücksichtigt wird also bevorzugt das erste Echo, welches von außerhalb des vorbestimmten Entfernungsbereichs stammt.
  • Wird jedoch erkannt, dass dem ersten Empfangsecho kein weiteres Echo von außerhalb des Entfernungsbereichs folgt, kann die Recheneinrichtung abhängig von einem aktuellen Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs entscheiden, ob das erste Empfangsecho tatsächlich ein Echo der Verunreinigung oder aber doch ein Echo der Wasseroberfläche ist. Hierbei kann – wie erwähnt – ein weiteres Kriterium definiert sein, welches erfüllt sein muss, damit das erste Empfangsecho als Echo der Verunreinigung interpretiert wird. Und zwar kann die Recheneinrichtung überprüfen, ob der Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs – insbesondere der Neigungswinkel zwischen der Fahrzeuglängsachse und einer horizontalen Ebene – einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet oder nicht. Ist der Neigungswinkel geringer als der Grenzwert, wird das erste Empfangsecho als von der Wasseroberfläche stammend interpretiert. Eine solche Vorgehensweise ermöglicht eine zuverlässige Detektion des blockierten Zustands des Abstandssensors unter Berücksichtigung des aktuellen Neigungswinkels des Kraftfahrzeugs.
  • Die Information über den aktuellen Abstand zur Wasseroberfläche kann dazu genutzt werden, um die Tauchtiefe des Kraftfahrzeugs im Wasser zu bestimmen. Abhängig davon können dann verschiedenste Handlungen automatisch vorgenommen werden, wie beispielsweise das Schließen eines Luftansaugkanals eines Motors und/oder Schließen einer Abgasanlage und/oder Ausschalten zumindest eines elektronischen Geräts des Kraftfahrzeugs, etwa eines Sensors. Ergänzend oder alternativ kann der gemessene aktuelle Abstand auch an den Fahrer ausgegeben werden, etwa mittels eines Lautsprechers und/oder mittels eines Displays.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines Überflutungserkennungssystems eines Kraftfahrzeugs, bei welchem durch das Überflutungserkennungssystem eine Überflutung des Kraftfahrzeugs detektiert wird und mittels eines Abstandssensors, dessen Haupterfassungsrichtung in Fahrzeughochrichtung verläuft, ein Abstand zu einer Wasseroberfläche erfasst wird. In Fahrzeughochrichtung wird der Abstandssensor über einem Fahrzeugboden angeordnet.
  • Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 bis 3 in schematischer Darstellung jeweils eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Überflutungserkennungssystem nach einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
  • 5 bis 7 jeweils zeitliche Verläufe von Empfangsechos eines Abstandssensors für unterschiedliche Szenarien.
  • In 1 ist eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs 1 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 ist beispielsweise ein Geländewagen bzw. ein „Offroad”-Fahrzeug. In bekannter Weise weist das Kraftfahrzeug 1 ein Parkassistenzsystem mit einer Vielzahl von Ultraschallsensoren 2, 3, welche sowohl an einem vorderen Stoßfänger 4 als auch an einem hinteren Stoßfänger 5 des Kraftfahrzeugs 1 in horizontaler Richtung verteilt angeordnet sind. Die Ultraschallsensoren 2, 3 haben jeweilige Erfassungsbereiche 6, 7, wobei jeweilige Haupterfassungsrichtungen 8, 9 entlang der Fahrzeuglängsachse 10 verlaufen. Eine gegebenenfalls vorhandene Neigung zur Fahrzeuglängsachse 10 ist dabei geringer als 5°.
  • Die Ultraschallsensoren 2, 3 sind mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung 11 elektrisch gekoppelt, welche ein Steuergerät des Parkassistenzsystems darstellt. Die Auswerteeinrichtung 11 kann beispielsweise die gemessenen Abstände der Ultraschallsensoren 2, 3 ausgeben und den Fahrer somit über die gemessenen Abstände informieren.
  • Das Kraftfahrzeug 1 beinhaltet ferner ein Überflutungserkennungssystem 12, zu welchem neben den Ultraschallsensor 2, 3 zusätzlich auch ein Abstandssensor 13 gehört. Es sind insgesamt zwei solche Abstandssensoren 13 vorgesehen, welche als Ultraschallsensoren ausgebildet sind und in die jeweiligen Außenspiegel des Kraftfahrzeugs 1 integriert sind. Die Abstandssensoren 13 befinden sich also in Fahrzeughochrichtung 14 über einem Fahrzeugboden 15. In Fahrzeughochrichtung 14 sind die Abstandssensoren 13 auch höher als die Ultraschallsensoren 2, 3 angeordnet.
  • Die Ultraschallsensoren 2, 3 sind also multifunktional ausgebildet und dienen einerseits als Sensoren des Parkhilfesystems und andererseits als Überflutungserkennungssensoren des Überflutungserkennungssystems 12. Auch die Auswerteeinrichtung 11 übernimmt zusätzlich die Funktion einer Recheneinrichtung, welche mit den Abstandssensoren 13 elektrisch gekoppelt ist und die Signale der Abstandssensoren 13 auswertet.
  • Während eine Einbauhöhe der Ultraschallsensoren 2, 3 in 1 mit 16 bezeichnet ist, ist eine Einbauhöhe des Abstandssensors 13 mit 17 bezeichnet. Wie aus 1 hervorgeht, ist die Einbauhöhe 17 des Abstandssensors 13 größer als die Einbauhöhe 16 der Ultraschallsensoren 2, 3. Als Referenzpunkt dient dabei der Erdboden 18 im Ruhezustand des Kraftfahrzeugs 1.
  • Anders als die Ultraschallsensoren 2, 3 ist der Abstandssensor 13 so angeordnet und ausgerichtet, dass sein Sichtfeld 19 in Fahrzeughochrichtung 14 nach unten orientiert ist und seine Haupterfassungsrichtung 20 mit der Fahrzeughochrichtung 14 zusammenfällt. Mittels des Abstandssensors 13 kann also ein vertikaler Abstand gemessen werden.
  • Das Überflutungserkennungssystem 12 dient zur Erkennung einer Überflutung des Kraftfahrzeugs 1, also zur Detektion eines Zustands, in welchem sich das Kraftfahrzeug 1 in einem vorbestimmten Ausmaß unter Wasser 21 befindet. Zur Erkennung der Überflutung dienen im Ausführungsbeispiel in erster Linie die Ultraschallsensoren 2, 3, wobei die Überflutungserkennung auch anhand eines durch den Abstandssensor 13 gemessenen Abstands zu einer Wasseroberfläche 22 plausibilisiert werden kann. Beispielsweise wird die Überflutung dann erkannt, wenn sich die Ultraschallsensoren 2, 3 zumindest teilweise unter Wasser 21 befinden, so dass die jeweiligen Resonanzfrequenzen durch das Medium Wasser beeinflusst werden. Ein solcher Zustand, in welchem die Ultraschallsensoren 2, 3 nahezu mit Wasser 21 überflutet sind, ist beispielhaft in 2 dargestellt.
  • Wird eine solche Überflutung erkannt, so misst der Abstandssensor 13 kontinuierlich und fortlaufend einen Abstand 23 zur Wasseroberfläche 22 (siehe 2). Aus dem gemessenen Abstand 23 kann dann die Tiefe ausgerechnet werden, in welcher sich das Kraftfahrzeug 1 unter Wasser 21 befindet. Dazu kann auch die Einbauhöhe 17 des Abstandssensors 13 berücksichtigt werden. Wird anhand der Tiefe erkannt, dass bestimmte Fahrzeugkomponenten gefährdet sind, so können entsprechend vorbestimmte Handlungen automatisch durch die Auswerteeinrichtung 11 vorgenommen werden und/oder es kann eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. Der Wasserstand kann auch auf einem Display angezeigt oder aber über einen Lautsprecher akustisch ausgegeben werden.
  • Ein solches Überflutungserkennungssystem 12 erweist sich beispielsweise in einer Situation als besonders vorteilhaft, in welcher mit dem Kraftfahrzeug 1 ein Boot oder dergleichen mit einem Anhänger ins Wasser gesetzt oder aber aus dem Wasser genommen wird. Bei solchen Situationen ist der Fahrer üblicherweise unsicher, wie weit er mit seinem Kraftfahrzeug 1 ins Wasser fahren kann, um das Boot oder dergleichen ins Wasser zu setzen bzw. aus dem Wasser zu nehmen.
  • Es kann jedoch vorkommen, dass der Abstandssensor 13 durch eine Verunreinigung 24 blockiert wird, nämlich beispielsweise durch Schmutz, Erde, Schlamm, Schnee, Eis, Insekten oder dergleichen. Eine solche Verunreinigung 24 liegt dann im Sichtfeld 19 des Abstandssensors 19 und verursacht zusätzliche Empfangsechos des Abstandssensors 13. Eine solche Situation ist beispielhaft in 3 dargestellt, wobei der Übersicht halber die Ultraschallsensoren 2, 3 nicht dargestellt sind.
  • Eine besondere Herausforderung besteht nun darin, das Echo der Verunreinigung 24 von dem Echo der Wasseroberfläche 22 unterscheiden zu können. Dies kann beispielsweise gemäß einer Ausführungsform durch eine Plausibilisierung erfolgen: Befinden sich die Ultraschallsensoren 2, 3 unter Wasser, so kann der Abstandssensor 13 grundsätzlich maximal einen Abstand messen, der geringer als die Differenz zwischen den beiden Einbauhöhen 16, 17 ist. Wird ein größerer Abstand gemessen, ist dies ein Hinweis auf eine Verunreinigung, vorausgesetzt, dass das Kraftfahrzeug 1 nicht geneigt ist. Befinden sich hingegen die Ultraschallsensoren 2, 3 nicht im Wasser, so sollte der Abstandssensor 13 mindestens einen Abstand messen, der der Differenz zwischen den Einbauhöhen 16 und 17 entspricht. Wird ein geringerer Abstand gemessen, so stellt dies einen Hinweis auf eine Verunreinigung dar. Dieses Echo kann dann ausgeblendet werden und es kann das nächste Echo berücksichtigt werden. Führt auch das folgende Echo zu einem Abstand, der kleiner als die Differenz zwischen den Einbauhöhen 16, 17 ist, so kann auch dieses zweite Echo ausgeblendet und ein weiteres Echo – wenn vorhanden – berücksichtigt werden.
  • Liefert der Abstandssensor 13 keine Echos, so bedeutet dies, dass der Abstandssensor 13 vollständig mit Verunreinigung 24 bedeckt ist.
  • In 4 ist nun ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Dieses Verfahren dient zur Unterscheidung zwischen Scheinechos, welche durch den blockierten Zustand des Abstandssensors 13 verursacht werden, von tatsächlichen Echos der Wasseroberfläche 22. In einem ersten Schritt S1 beginnt ein Messzyklus des Abstandssensors 13, in dem selbiger Sensor 13 ein Sendesignal aussendet. Zu diesem Sendesignal empfängt dann der Abstandssensor 13 mindestens ein Empfangsecho und gegebenenfalls auch eine Vielzahl von solchen Empfangsechos eines nach dem anderen. Zu jedem Echo kann anhand seiner Laufzeit eine Entfernung bzw. ein Abstand bestimmt werden. In Schritt S1 überprüft die Auswerteeinrichtung 11, ob der anhand eines ersten Empfangsechos ermittelte Abstand innerhalb eines vorgegebenen Entfernungsbereiches von dem Abstandssensor 13 liegt oder nicht. Dieser vorgegebene Entfernungsbereich kann beispielsweise der Differenz zwischen den Einbauhöhen 16 und 17 entsprechen. Der Entfernungsbereich kann beispielsweise bis zu 40 cm von dem Abstandssensor 13 reichen und somit von 0 cm bis 40 cm vom Sensor 13 liegen. Wird durch die Auswerteeinrichtung 11 im Schritt S1 festgestellt, dass kein Echo in dem vorgegebenen Entfernungsbereich liegt, so endet das Verfahren in einem Schritt S2, in welchem festgestellt wird, dass keine Verunreinigung des Abstandssensors 13 vorliegt und die erste Reflektion bzw. das erste Empfangsecho zur Wasseroberfläche 22 gehört.
  • Wird hingegen ein Empfangsecho in dem vorgegebenen Entfernungsbereich detektiert, so geht das Verfahren zu einem Schritt S3 über, in welchem die Auswerteeinrichtung 11 überprüft, ob dem ersten Empfangsecho ein weiteres Empfangsecho folgt, anhand dessen ein Abstand bestimmt wurde, welcher außerhalb des vorgegebenen Entfernungsbereiches liegt. Wird ein solches Empfangsecho detektiert, so endet das Verfahren in einem Schritt S4, in welchem alle Empfangsechos, die in dem vorgegebenen Entfernungsbereich liegen, als von der Verunreinigung 24 stammend interpretiert werden, während das erste bzw. schnellste Empfangsecho, welches außerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt, als Reflektion von der Wasseroberfläche 22 interpretiert wird. Der Abstand zur Wasseroberfläche 22 kann daher bestimmt werden.
  • Wird in Schritt S3 festgestellt, dass dem ersten und ggf. einem, weiteren Empfangsecho, das in dem vorgegebenen Bereich liegt, keine weiteren Empfangsechos von außerhalb dieses Bereichs folgen, so wird in einem Schritt S5 die Entscheidung plausibilisiert, ob das erste Empfangsecho tatsächlich ein Echo der Verunreinigung 24 oder doch ein Echo der Wasseroberfläche 22 ist. Zu diesem Zwecke wertet die Auswerteeinrichtung 11 eine laterale Neigung bzw. einen Neigungswinkel der Fahrzeuglängsachse 10 bezüglich der Horizontalen aus. Ist dieser Neigungswinkel kleiner als ein vorgegebener Grenzwert und ist somit das Kraftfahrzeug 1 nicht wesentlich geneigt, so wird in einem letzten Schritt S6 entschieden, dass das Empfangsecho der Wasseroberfläche 22 zuzuordnen ist. Somit wird das Empfangsecho als von der Wasseroberfläche 22 stammend interpretiert. Wird im Schritt S5 hingegen festgestellt, dass der Neigungswinkel größer als der Grenzwert ist und somit das Kraftfahrzeug 1 lateral geneigt ist, so erfolgt im letzten Schritt S7 eine Entscheidung dahingehend, dass eine Detektion der Wasseroberfläche 22 nicht unbedingt möglich ist und das Echo von der Verunreinigung 24 stammt.
  • In den 5 bis 7 sind nun unterschiedliche Szenarien gezeigt, in denen der Abstandssensor 13 verschiedenste Abfolgen von Empfangsechos jeweils zu einem Sendesignal empfängt. Auf der y-Achse ist jeweils die Amplitude A der Empfangsechos aufgetragen; auf der x-Achse ist jeweils die Zeit t aufgetragen. Das jeweilige Sendesignal wird zu einem Zeitpunkt T0 ausgesendet. Ein Zeitfenster zwischen T0 und einem Zeitpunkt T1 entspricht dem oben genannten vorbestimmten Entfernungsbereich von beispielsweise 40 cm vom Abstandssensor 13. Dies bedeutet, dass alle Objekte, die sich innerhalb des vorbestimmten Entfernungsbereiches befinden, Echos verursachen, welche innerhalb des Zeitfensters von T0 bis T1 empfangen werden.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 5 empfängt der Abstandssensor 13 ein erstes Empfangsecho 25 zum Zeitpunkt T2, anhand dessen ein Abstand von beispielsweise 20 cm bestimmt wird. Anhand des Empfangszeitpunkts T3 eines zweiten Empfangsechos 26 ermittelt die Auswerteeinrichtung 11 einen Abstand von 32 cm. Nach Ablauf des Zeitintervalls von T0 bis T1 empfängt der Abstandssensor 13 zu einem Zeitpunkt T4 ein drittes Echo 27 sowie zu einem Zeitpunkt T5 ein viertes Empfangsecho 28. Nach dem Verfahren gemäß 4 werden die ersten Empfangsechos 25 und 26 gemäß Schritt S4 als Echos der Verunreinigung 24 ausgeblendet und die Echos 27 und 28 als Echos der Wasseroberfläche 22 detektiert. Von diesen beiden Echos 27, 28 wird das erste (früher empfangene) Empfangsecho 27 beim Bestimmen des Abstands zur Wasseroberfläche 22 berücksichtigt.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 6 empfängt der Abstandssensor 13 nur zwei Echos 29, 30 zu Zeitpunkten T6, T7. Beide Zeitpunkte T6, T7 liegen innerhalb des Zeitfensters von T0 bis T1. Nun überprüft die Auswerteeinrichtung 11 gemäß Schritt S5 des Verfahrens, ob der Neigungswinkel den Grenzwert überschreitet oder nicht. Weil im Beispiel gemäß 6 das Kraftfahrzeug 1 nicht geneigt ist, wird gemäß Schritt S6 entschieden, dass das früher empfangene und somit erste Empfangsecho 29 von der Wasseroberfläche 22 stammt. Der Abstand zur Wasseroberfläche 22 wird entsprechend bestimmt.
  • Ähnlich wie im Beispiel gemäß 6 empfängt der Abstandssensor 13 auch im Beispiel gemäß 7 zwei Empfangsechos 31, 32 zu Zeitpunkten T8, T9. Außerhalb des Zeitfensters T0 bis T1 wird kein Echo empfangen. Hier stellt die Auswerteeinrichtung 11 jedoch fest, dass der Neigungswinkel größer als der Grenzwert ist. Somit werden die beiden Echos 31, 32 als keine Echos von realen Objekten, sondern als Echos der Verunreinigung 24 interpretiert (Schritt S7).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009060190 A1 [0002, 0015]
    • DE 10234202 B4 [0003]

Claims (15)

  1. Kraftfahrzeug (1) mit einem Überflutungserkennungssystem (12), welches zum Detektieren einer Überflutung des Kraftfahrzeugs (1) ausgebildet ist und einen Abstandssensor (13) aufweist, dessen Haupterfassungsrichtung (20) in Fahrzeughochrichtung (14) orientiert ist und welcher zum Erfassen eines Abstands (23) zu einer Wasseroberfläche (22) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Fahrzeughochrichtung (14) der Abstandssensor (13) oberhalb eines Fahrzeugbodens (15) angeordnet ist.
  2. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (13) an einem Anbauteil angeordnet ist, welches ein dem Anbauteil benachbartes Außenbeplankungselement des Kraftfahrzeugs (1) nach außen überragt.
  3. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (13) in einen Außenspiegel des Kraftfahrzeugs (1) integriert ist.
  4. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Abstandssensoren (13) vorgesehen sind, welche jeweils in einen Außenspiegel des Kraftfahrzeugs (1) integriert sind.
  5. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (13) ein Ultraschallsensor ist.
  6. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überflutungserkennungssystem (12) zumindest einen von dem Abstandssensor (13) separaten Überflutungserkennungssensor (2, 3), insbesondere Ultraschallsensor, aufweist, dessen Erfassungsrichtung (8, 9) in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeughochrichtung (14) liegt, wobei das Überflutungserkennungssystem (12) weiterhin eine elektronische Auswerteeinrichtung (11) aufweist, die dazu ausgelegt ist, anhand von Signalen des zumindest einen Überflutungserkennungssensors (2, 3) die Überflutung des Kraftfahrzeugs (1) zu erkennen.
  7. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Überflutungserkennungssensor (2, 3) und/oder die Auswerteeinrichtung (11) Bestandteil eines Parkassistenzsystems des Kraftfahrzeugs (1) ist/sind.
  8. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (13) an eine elektronische Recheneinrichtung (11) gekoppelt ist, welche dazu ausgelegt ist, anhand von Empfangssignalen des Abstandssensors (13) einen durch eine Verunreinigung (24), insbesondere in Form von Schmutz, Eis, Schnee oder dergleichen, blockierten Zustand des Abstandssensors (13) zu erkennen und hierbei ein Empfangsecho (25 bis 32) des Abstandssensors (13) als von der Verunreinigung (24) stammend zu interpretieren und auszublenden.
  9. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (11) dazu ausgelegt ist, den blockierten Zustand des Abstandssensors (13) auch unter Berücksichtigung zumindest eines der folgenden Parameter zu erkennen: – einer Einbauhöhe (17) des Abstandssensors (13) an dem Kraftfahrzeug (1) und/oder – einer Einbauhöhe (16) des Überflutungserkennungssensors (2, 3) an dem Kraftfahrzeug (1) und/oder – eines Neigungswinkels des Kraftfahrzeugs (1) bezüglich der Horizontalen, insbesondere des Neigungswinkels zwischen der Fahrzeuglängsachse und der Horizontalen.
  10. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (11) dazu ausgelegt ist, anhand einer Laufzeit des Empfangsechos (25 bis 32) einen Abstand zu bestimmen und das Empfangsecho (25 bis 32) unter der Voraussetzung als von der Verunreinigung (24) stammend zu interpretieren und auszublenden, dass der Abstand in einem vorbestimmten Entfernungsbereich von dem Abstandssensor (13) liegt.
  11. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (11) dazu ausgelegt ist, falls der Abstand in dem vorbestimmten Entfernungsbereich liegt, zu überprüfen, ob zu ein und demselben Sendesignal des Abstandssensors (13) dem Empfangsecho (25 bis 32) zumindest ein weiteres Echo (25 bis 32) folgt, bei welchem der Abstand außerhalb des vorbestimmten Entfernungsbereichs liegt.
  12. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (11) dazu ausgelegt ist, falls dem einen Empfangsecho (25 bis 32) das weitere Echo (25 bis 32) folgt, den anhand dieses weiteren Echos (25 bis 32) ermittelten Abstand als den Abstand (23) zur Wasseroberfläche (22) zu interpretieren.
  13. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (11) dazu ausgelegt ist, falls dem einen Empfangsecho (25 bis 32) kein weiteres Echo folgt, abhängig von einem aktuellen Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs (1) das eine Empfangsecho (25 bis 32) als von der Verunreinigung (24) oder als von der Wasseroberfläche (22) stammend zu interpretieren.
  14. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (11) dazu ausgelegt ist, das Empfangsecho (25 bis 32) unter der Voraussetzung als von der Wasseroberfläche (22) stammend zu interpretieren, dass der Neigungswinkel geringer als ein vorgegebener Grenzwert ist.
  15. Verfahren zum Betreiben eines Überflutungserkennungssystems (12) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem durch das Überflutungserkennungssystem (12) eine Überflutung des Kraftfahrzeugs (1) detektiert wird und mittels eines Abstandssensors (13), dessen Haupterfassungsrichtung (20) in Fahrzeughochrichtung (14) orientiert ist, ein Abstand (23) zu einer Wasseroberfläche (22) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Fahrzeughochrichtung (14) der Abstandssensor (13) oberhalb eines Fahrzeugbodens (15) angeordnet wird.
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