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Die Erfindung betrifft eine Verschmutzungserkennungseinrichtung zum Erkennen eines Verschmutzungsbelages auf einem Außenteil einer Vorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Außenteil. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrerassistenzsystem mit einer Verschmutzungserkennungseinrichtung, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Erkennen eines Verschmutzungsbelages.
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Vorliegend richtet sich das Interesse insbesondere auf die Erkennung eines Verschmutzbelages auf einem Außenteil einer Vorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Ein solcher Verschmutzungsbelag kann beispielsweise eine Eisschicht, eine Schneeschicht oder eine Schmutzschicht sein, welche das Außenteil des Kraftfahrzeugs bedeckt. Dabei stellen beispielsweise Eisschichten auf Dächern von Kraftfahrzeugen, insbesondere Lkws, eine große Gefahr im Straßenverkehr dar, da diese nur schwerlich von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs erkannt werden können und sich diese beispielsweise während der Fahrt des Kraftfahrzeugs lösen können. Dadurch können andere Verkehrsteilnehmer, beispielsweise Fahrer anderer Kraftfahrzeuge oder Motorradfahrer, gefährdet werden.
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Auch kann es gewünscht sein, dass Schmutzschichten beziehungsweise Dreckschichten auf Kraftfahrzeugen erfasst werden können. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Eigentümer des Kraftfahrzeugs nicht ein direkter Nutzer des Kraftfahrzeugs ist und somit eine Schmutzschicht auf dem Kraftfahrzeug nicht erkennen kann. Dies ist beispielsweise bei sogenannten Carsharing-Kraftfahrzeugen der Fall. Hier hat nämlich der Carsharing-Betreiber in der Regel nicht die Möglichkeit, die Kraftfahrzeuge seiner Fahrzeugflotte ständig zu sichten und somit eine Verschmutzung der Kraftfahrzeuge zu erkennen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verschmutzungsbelag auf einer Vorrichtung zuverlässig und einfach erfassen zu können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verschmutzungserkennungseinrichtung, ein Fahrerassistenzsystem, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Verschmutzungserkennungseinrichtung dient zum Erkennen eines Verschmutzungsbelages auf einem Außenteil einer Vorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Verschmutzungserkennungseinrichtung umfasst das Außenteil. Darüber hinaus weist die Verschmutzungserkennungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, Schwingungen des Außenteils zu erfassen und anhand eines Schwingungsverhaltens des Außenteils den Verschmutzungsbelag zu erkennen.
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Die Verschmutzungserkennungseinrichtung ist insbesondere eigens dafür vorgesehen, den Verschmutzungsbelag, beispielsweise die Eisschicht und/oder die Schneeschicht und/oder die Schmutzschicht, auf dem Außenteil zu erkennen. Das Außenteil weist dabei eine Vorderseite auf, welche einem Umgebungsbereich der Vorrichtung, insbesondere einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs, zugewandt ist, und eine der Vorderseite gegenüber liegende Rückseite auf. Der Verschmutzungsbelag bedeckt dabei die Vorderseite des Außenteils zumindest bereichsweise und kann dabei an der Vorderseite des Außenteils anhaften.
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Von der Erfassungseinrichtung können nun Schwingungen des Außenteils, welche beispielsweise durch den Betrieb des Kraftfahrzeugs entstehen, erfasst und ausgewertet werden. Solche aus dem Betrieb des Kraftfahrzeugs resultierende Schwingungen können beispielsweise Schwingungen einer Motorhaube bei einem laufenden Motor oder eines Fahrzeugdaches bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs sein. Anhand des Schwingungsverhaltens, welches das Außenteil beim Schwingen aufweist, wird von der Erfassungseinrichtung das Vorhandensein des Verschmutzungsbelages erkannt.
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Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass durch den Verschmutzungsbelag eine zusätzliche Masse auf das Außenteil aufgebracht wird und dadurch die schwingende Masse verändert, insbesondere erhöht, wird. Durch diese erhöhte schwingende Masse ändert sich das Schwingungsverhalten des Außenteils im Vergleich zu einem unbelegten, den Verschmutzungsbelag nicht aufweisenden Außenteil. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass eine Abweichung des Schwingungsverhaltens des mit dem Verschmutzungsbelag belegten Außenteils zu einem Referenzschwingungsverhalten, insbesondere dem Schwingungsverhalten des unbelegten Außenteils, erfasst wird.
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Anhand dieser Abweichung, also anhand einer Änderung des Schwingungsverhaltens, kann der Verschmutzungsbelag einfach und zuverlässig erkannt werden.
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Besonders bevorzugt weist die Verschmutzungserkennungseinrichtung zumindest ein, zum Außenteil separates schwingungserzeugendes Element auf, welches mit dem Außenteil schwingungsgekoppelt ist. Die Erfassungseinrichtung ist nun dazu ausgelegt, das zumindest eine schwingungserzeugende Element für eine vorbestimmte Zeitdauer zur Schwingungserzeugung anzusteuern und anhand des Schwingungsverhaltens des Außenteils den Verschmutzungsbelag zu erkennen.
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Um den Verschmutzungsbelag zu jederzeit detektieren zu können, ist das separate schwingungserzeugende Element vorgesehen, welches mit dem Außenteil schwingungsgekoppelt ist und welches durch die Erfassungseinrichtung zur Schwingungserzeugung angesteuert werden kann. Das separate schwingungserzeugende Element kann beispielsweise ein Magnet sein, welcher durch die Erfassungseinrichtung angesteuert wird und damit das schwingungsgekoppelte Außenteil zum Schwingen anregt. Das schwingungserzeugende Element kann aber auch ein Piezoelement beziehungsweise ein Piezoaktor sein, welcher beispielsweise an der Rückseite des Außenteils angeordnet und mit dieser verbunden ist und dadurch mit dem Außenteil schwingungsgekoppelt ist. Unter der Schwingungskopplung ist hierbei zu verstehen, dass eine von dem schwingungserzeugenden Element bereitgestellte Schwingung an das Außenteil übertragen wird und dieses damit ebenfalls zum Schwingen angeregt wird.
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Das zumindest eine schwingungserzeugende Element wird dabei von der Erfassungseinrichtung definiert und gewünscht für die vorbestimmte Zeitdauer zur Schwingungserzeugung angeregt beziehungsweise angesteuert. Dazu kann die Erfassungseinrichtung beispielsweise ein Prüfsignal bereitstellen, durch welches das schwingungserzeugende Element für die vorbestimmte Zeitdauer zur Schwingungserzeugung angeregt wird und die Schwingung dabei an das Außenteil überträgt. Daraufhin wird das Schwingungsverhalten des Außenteils erfasst. Insbesondere wird das Schwingungsverhalten nach der vorbestimmten Zeitdauer, also nach Beendigung der Schwingungsanregung des zumindest einen schwingungserzeugenden Elementes, erfasst. Anhand dieses Schwingungsverhaltens wird das Vorhandensein des Verschmutzungsbelages erkannt. Durch das Bereitstellen des schwingungserzeugenden Elementes ergibt sich der Vorteil, dass die Verschmutzungserkennung zu jeder Zeit, beispielsweise auch bei nichtlaufendem Motor oder bei einem stehenden Kraftfahrzeug, und an beliebigen Außenteilen, welche typischerweise nicht selbst schwingen, durchgeführt werden kann.
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Vorzugsweise ist die Erfassungseinrichtung dazu ausgelegt, als Schwingungsverhalten eine Ausschwingdauer und/oder eine Ausschwingfrequenz des Außenteils zu bestimmen. Wie bereits ausgeführt, ändert sich durch den Verschmutzungsbelag auf dem Außenteil die schwingende Masse, da zusätzlich zu einer Masse des Außenteils die Masse des Verschmutzungsbelages beispielsweise durch das schwingungserzeugende Element zum Schwingen angeregt wird. Das daraus resultierende, veränderte Schwingungsverhalten wird dabei insbesondere nach der vorbestimmten Zeitdauer in Form von der Ausschwingdauer und/oder der Ausschwingfrequenz des Außenteils erfasst. Nach der vorbestimmten Zeitdauer, also nach der Anregung des schwingungserzeugenden Elementes, schwingt das Außenteil aus, wobei sich durch die durch den Verschmutzungsbelag zusätzlich aufgebrachte Masse die Ausschwingdauer und/oder die Ausschwingfrequenz im Vergleich zu einer Referenzausschwingdauer und/oder einer Referenzausschwingfrequenz verändert. Die Referenzausschwingdauer beziehungsweise die Referenzausschwingfrequenz ist dabei eine Ausschwingdauer beziehungsweise eine Ausschwingfrequenz, welche das Außenteil ohne den Verschmutzungsbelag aufweist. Diese Referenzgrößen können beispielsweise für die Erfassungseinrichtung hinterlegt sein. Die Erfassungseinrichtung ist dazu ausgelegt, nach jeder Schwingungsanregung des schwingungserzeugenden Elementes die erfasste Ausschwingdauer und/oder die erfasste Ausschwingfrequenz mit der entsprechenden Referenzgröße zu vergleichen und bei einer Abweichung das Vorhandensein des Verschmutzungsbelages zu erkennen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Verschmutzungserkennungseinrichtung eine Detektionseinrichtung zur Charakterisierung, insbesondere zur materiellen Charakterisierung, des Verschmutzungsbelags auf dem Außenteil auf. Anders ausgedrückt, ist die Verschmutzungserkennungseinrichtung dazu ausgelegt, zu erkennen, um welche Art von Verschmutzungsbelag es sich handelt, also beispielsweise ob es sich bei dem Verschmutzungsbelag um eine Schneeschicht, eine Eisschicht oder eine Schmutzschicht handelt.
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Vorzugsweise weist die Detektionseinrichtung dazu einen Temperatursensor zur Messung einer Temperatur eines an das Außenteil angrenzenden Umgebungsbereiches auf. Dabei ist die Erfassungseinrichtung dazu ausgelegt, als Verschmutzungsbelag eine Schmutzschicht zu erkennen, wenn die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegt, und als Verschmutzungsbelag eine Schnee- und/oder Eisschicht zu erkennen, wenn die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur unterhalb des Schwellwertes liegt.
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Anhand der Temperatur des Umgebungsbereiches kann also darauf geschlossen werden, ob es sich bei dem Verschmutzungsbelag um eine Schnee- und/oder Eisschicht oder um eine Schmutzschicht handelt. Um eine Eisschicht und/oder um eine Schneeschicht handelt es sich insbesondere dann, wenn die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur des Umgebungsbereiches unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser, also in etwa unterhalb von 0 Grad Celsius, liegt. Dieser Wert kann als Schwellwert festgelegt werden. Wenn die Temperatur im Umgebungsbereich höher als 0 Grad Celsius ist, kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem Verschmutzungsbelag um eine Schmutzschicht handelt. Somit kann auf besonders einfache Weise anhand der erfassten Temperatur der Verschmutzungsbelag materiell charakterisiert werden.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verschmutzungserkennungseinrichtung dazu ausgelegt ist, anhand einer Höhe einer Abweichung des Schwingungsverhaltens von einem Referenzschwingungsverhalten des Außenteils einen Verschmutzungsgrad des Außenteils zu bestimmen. Das Referenzschwingungsverhalten ist das Schwingungsverhalten, welches das Außenteil in einem unverschmutzten Zustand, also ohne den Verschmutzungsbelag, aufweist. Das Referenzschwingungsverhalten ist also das Normverhalten eines „sauberen“ Außenteils. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Schwingungsverhalten des Außenteils umso mehr von dem Referenzschwingungsverhalten abweicht, je stärker das Außenteil verschmutzt ist, also je mehr Schnee und/oder Eis und/oder Schmutz auf dem Außenteil aufliegt. Das Schwingungsverhalten des Außenteils weicht also umso mehr von dem Normalverhalten ab, je größer die durch den Verschmutzungsbelag auf das Außenteil zusätzlich aufgebrachte Masse ist. Der Verschmutzungsgrad zeigt damit also die Stärke der Verschmutzung des Außenteils.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das schwingungserzeugende Element selbst eine möglichst geringe Masse und/oder Steifigkeit und/oder Materialstärke aufweist, sodass bereits bei einem geringen Verschmutzungsgrad, also bei einer geringen, durch den Verschmutzungsbelag zusätzlich aufgebrachten Masse, das Schwingungsverhalten des schwingungserzeugenden Elementes beeinflusst wird und somit das Vorhandensein des Verschmutzungsbelages zuverlässig erkannt werden kann.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Verschmutzungserkennungseinrichtung eine Kommunikationseinrichtung auf, welche zum Übermitteln des Vorhandenseins des Verschmutzungsbelages und/oder eines Verschmutzungsgrades des Außenteils an eine vorrichtungsexterne Empfangseinrichtung ausgebildet ist. Dabei kann die Verschmutzungserkennungseinrichtung mittels der Kommunikationseinrichtung insbesondere drahtlos mit der vorrichtungsexternen Empfangseinrichtung kommunizieren. Über diese drahtlose Verbindung wird dann das Vorhandensein des Verschmutzungsbelages und/oder der Verschmutzungsgrad des Außenteils an diese Empfangseinrichtung übertragen.
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Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine für die Vorrichtung verantwortliche Person den Verschmutzungsbelag und/oder den Verschmutzungsgrad zwar kennen soll, die Person aber beispielsweise aufgrund von räumlicher Distanz zu der Vorrichtung die Vorrichtung nicht direkt sichten und damit den Verschmutzungsbelag und/oder den Verschmutzungsgrad nicht kennen kann. In diesem Fall kann die Person dann über die Kommunikationseinrichtung darüber informiert werden, dass die Vorrichtung, insbesondere das Kraftfahrzeug, verschmutzt ist. Eine solche Person kann beispielsweise ein Betreiber einer sogenannten Carsharing-Flotte sein, der seinen Kunden zwar unverschmutzte Kraftfahrzeuge anbieten soll, in der Regel aber keine Möglichkeit hat, alle Kraftfahrzeuge seiner Carsharing-Flotte persönlich zu überwachen. Diesem Carsharing-Betreiber kann mittels der Kommunikationseinrichtung der Verschmutzungserkennungseinrichtung, auch über eine weite, räumliche Distanz hinweg, mitgeteilt werden, dass ein Kraftfahrzeug verschmutzt ist, woraufhin der Betreiber das entsprechende Kraftfahrzeug reinigen kann.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kommunikationseinrichtung mit einem Mobiltelefon und/oder einem Autoschlüssel des Fahrers des Kraftfahrzeugs kommuniziert, sodass einem Fahrer beziehungsweise einem Besitzer des Kraftfahrzeugs beispielsweise eine entsprechende Meldung über das Vorhandensein des Verschmutzungsbelages und/oder über den Verschmutzungsgrad auf einem Bildschirm seines Mobiltelefons und/oder seines Autoschlüssels ausgegeben wird.
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Vorzugsweise weist die Verschmutzungserkennungseinrichtung einen Ultraschallwandler beziehungsweise einen Ultraschallsensor auf, welcher das schwingungserzeugende Element umfasst. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass an sich bekannte, einfach zu fertigende Ultraschallwandler zur Detektion des Verschmutzungsbelages verwendet werden können, insbesondere ausschließlich zur Verschmutzungserkennung verwendet werden können.
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Vorzugsweise ist das zumindest eine schwingungserzeugende Element verdeckt an einer einem Umgebungsbereich des Außenteils abgewandten Rückseite des Außenteils anliegend angeordnet. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass das zumindest eine schwingungserzeugende Element hinter dem Außenteil verbaut ist und somit dem Umgebungsbereich abgewandt ist. Im Falle des das schwingungserzeugende Element aufweisenden Ultraschallwandlers kann beispielsweise eine schwingungserzeugende Membran des Ultraschallwandlers, an welcher ein Piezoelement als das schwingungserzeugende Element angeordnet ist, an der Rückseite anliegend angeordnet, beispielsweise an die Rückseite angeklebt, werden. Damit ist das schwingungserzeugende Element in vorteilhafter Weise nicht direkt dem Verschmutzungsbelag ausgesetzt. So kann beispielsweise der Ultraschallwandler in vorteilhafter Weise vor dem Verschmutzungsbelag geschützt werden und somit eine Detektionsfähigkeit des Ultraschallwandlers zur Erkennung des Verschmutzungsbelages auf dem Außenteil auch über einen langen Zeitraum bereitgestellt werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Außenteil als ein Dach eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, ausgebildet. Somit kann, insbesondere unter Zuhilfenahmen der Detektionseinrichtung der Verschmutzungserkennungseinrichtung, eine Eisschicht auf dem Dach des Nutzfahrzeugs, beispielsweise eines Lastkraftwagens, erkannt werden, welche von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs aufgrund der Höhe des Lastkraftwagens üblicherweise nicht wahrgenommen und deshalb nicht beseitigt werden kann. Somit kann auch verhindert werden, dass beispielsweise bei einer Kurvenfahrt diese Eisschicht beziehungsweise diese Eisplatte vom Dach rutscht und zu einer Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer führt.
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Auch kann das Außenteil als ein Außenverkleidungsteil eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Ein solches Außenteil kann beispielsweise eine Motorhaube, ein Stoßfänger oder ein Kotflügel sein. Dabei ist das zumindest eine schwingungserzeugende Element insbesondere verdeckt hinter dem Außenteil angeordnet und kann somit insbesondere eine Verschmutzung der Außenverkleidungsteile des Kraftfahrzeugs erkennen.
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Besonders bevorzugt weist die Verschmutzungserkennungseinrichtung eine Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe eines Warnsignals an eine für den Betrieb der Vorrichtung verantwortliche Person aus. Eine solche Person kann beispielsweise ein Fahrer des Kraftfahrzeugs sein. Somit kann der Fahrer über das Vorhandensein und/oder über den Verschmutzungsgrad des Verschmutzungsbelages informiert werden und gegebenenfalls handeln. Die Ausgabeeinrichtung kann beispielsweise zu einer Lichtwarnung, zu einer Tonausgabe oder zu einer Ausgabe einer Nachricht an die Person ausgelegt sein und beispielsweise ein Bildschirm oder ein Lautsprecher im Kraftfahrzeug sein.
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Zusätzlich kann abhängig von der Charakterisierung, insbesondere der materiellen Charakterisierung, des Verschmutzungsbelags und zumindest einem weiteren Wert eines Umgebungsparameters und/oder eines Kraftfahrzeugparameters auch eine Anhaftungsfestigkeit des Verschmutzungsbelags an dem Außenteil geschätzt werden. Somit kann der verantwortlichen Person beispielsweise bereitgestellt werden, wie hoch eine Wahrscheinlichkeit dafür ist, dass sich der Verschmutzungsbelag, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs als der Kraftfahrzeugparameter oder bei Tautemperaturen als der Umgebungsparameter, löst. Dabei können beispielsweise spezifische Warnsignale an den Fahrer ausgegeben werden. Dem Fahrer kann somit veranschaulicht werden, ob beispielsweise die Gefahr besteht, dass eine sich auf dem Dach befindliche Eisschicht beispielsweise bei einer Kurvenfahrt oder bei Tauwetter hinabrutscht.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Verschmutzungserkennungseinrichtung. Das Fahrerassistenzsystem ist insbesondere dazu ausgelegt, einen Fahrer des Kraftfahrzeugs über das Vorhandensein eines Verschmutzungsbelages auf einem Außenteil des Kraftfahrzeugs zu informieren.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Personenkraftwagen ausgestaltet.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Erkennen eines Verschmutzungsbelages auf einem Außenteil einer Vorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Dazu werden Schwingungen des Außenteils erfasst und anhand eines Schwingungsverhaltens des Außenteils der Verschmutzungsbelag erkannt.
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Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Verschmutzungserkennungseinrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem, das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Die Verschmutzungserkennungseinrichtung ist dabei nicht für die Anwendung auf ein Kraftfahrzeug beschränkt. Die Verschmutzungserkennungseinrichtung kann beispielsweise auch zur Verschmutzungserkennung eines Solarpanels einer Photovoltaikanlage und/oder einer Solarthermieanlage vorgesehen sein. Bei Solaranlagen sinkt nämlich der Wirkungsgrad erheblich, wenn die Solarpanels verschmutzt sind. Mit der vorliegenden Verschmutzungseinrichtung könnte neben den Solarpanels als das Außenteil beispielsweise eine Referenzplatte angebracht werden, wobei die Verschmutzungen, beispielsweise durch Blätter oder Dreck aus der Umgebung, mittels der Verschmutzungserkennungseinrichtung erfasst und gegebenenfalls gemeldet werden können.
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Auch kann vorgesehen sein, dass die Verschmutzungserkennungseinrichtung zur Verschmutzungserkennung von Verkehrsschildern und/oder von Hinweistafeln, welche beispielsweise aufgrund von staubigen Straßen oder im Winter mit dem Verschmutzungsbelag bedeckt sind, und/oder von Werbetafeln eingesetzt wird.
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Mit Angaben „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „horizontal“, „vertikal“, „außen“, „innen“, „Rückseite“, „Vorderseite“ etc. sind bei bestimmungsgemäßem Gebrauch und bestimmungsgemäßem Anordnen der Verschmutzungserkennungseinrichtung am Kraftfahrzeug und bei einem dann in Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs im Kraftfahrzeug befindlichen Fahrzeuginsassen gegebenen Positionen und Orientierungen angegeben.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die 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 in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Verschmutzungserkennungseinrichtung;
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2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Nutzfahrzeugs mit einer Verschmutzungserkennungseinrichtung; und
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3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verschmutzungserkennungseinrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht.
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In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Verschmutzungserkennungseinrichtung 2. Die Verschmutzungseinrichtung 2 dient zum Erkennen eines Verschmutzungsbelages 3 auf einem Außenteil 4 des Kraftfahrzeugs 1, beispielsweise einer Schmutz- beziehungsweise Dreckschicht auf dem Außenteil 4 des Kraftfahrzeugs 1. Die Verschmutzungseinrichtung 2 weist das Außenteil 4 auf, welches im vorliegenden Fall als ein Außenverkleidungsteil des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere eine Motorhaube des Kraftfahrzeugs 1, ausgebildet ist. Das Außenteil 4 kann aber auch ein Kotflügel und/oder ein Stoßfänger und/oder ein anderes Außenverkleidungsteil des Kraftfahrzeugs 1 sein. Der Verschmutzungsbelag 3 liegt dabei auf einer einem Umgebungsbereich 8 des Kraftfahrzeugs 1 zugewandten Vorderseite 7 des Außenteils 4 auf. Die Verschmutzungserkennungseinrichtung 2 weist eine Erfassungseinrichtung 11 auf, welche dazu ausgelegt ist, Schwingungen des Außenteils 4 zu erfassen und anhand des Schwingungsverhaltens des Außenteils 4 den Verschmutzungsbelag 3, also ein Vorhandensein des Verschmutzungsbelages 3, zu erkennen. Die Erfassungseinrichtung 11 kann als die Schwingungen beispielsweise Schwingungen des als Motorhaube ausgestalteten Außenteils 4 des Kraftfahrzeugs 1 bei laufendem Motor des Kraftfahrzeugs 1 erfassen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Verschmutzungserkennungseinrichtung 2 ein schwingungserzeugendes Element 6 aufweist, welches mit dem Außenteil 4 schwingungsgekoppelt ist und von der Erfassungseinrichtung 11 zur Schwingungserzeugung angesteuert werden kann.
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Eine solche Ausführungsform der Verschmutzungserkennungseinrichtung 2 mit dem schwingungserzeugenden Element 6 ist in einer geschnittenen Seitenansicht in 3 dargestellt. Dabei ist an einer der Vorderseite 7 des Außenteils 4 gegenüber liegenden Rückseite 5 des Außenteils 4 das schwingungserzeugende Element 6 angeordnet und mit dem Außenteil 4 schwingungsgekoppelt. Die Vorderseite 7 ist dem Umgebungsbereich 8 des Kraftfahrzeugs 1 zugewandt und weist den Verschmutzungsbelag 3 auf. Das schwingungserzeugende Element 6 ist hier ein Piezoaktor, welcher mit einer schwingungserzeugenden Membran 10 eines Ultraschallwandlers 9 schwingungsgekoppelt ist. Der Ultraschallwandler 9 und damit das schwingungserzeugende Element 6 sind hier verdeckt an der Rückseite 5 des Außenteils 4 angeordnet und somit von dem Umgebungsbereich 8 des Kraftfahrzeugs 1 aus betrachtet nicht sichtbar. Das schwingungserzeugende Element 6 kann aber auch ein Magnet sein.
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Die Erfassungseinrichtung 11 der Verschmutzungserkennungseinrichtung 2 ist dazu ausgelegt, das schwingungserzeugende Element 6 für eine vorbestimmte Zeitdauer zur Schwingungserzeugung anzusteuern. Dadurch, dass das schwingungserzeugende Element 6 mit dem Außenteil 4 schwingungsgekoppelt ist, wird die Schwingung auch an das Außenteil 4 übertragen. Anhand des Schwingungsverhaltens des Außenteils 4, insbesondere nach der vorbestimmten Zeitdauer, kann der Verschmutzungsbelag 3 erkannt werden. Dazu wird insbesondere eine Ausschwingdauer und/oder eine Ausschwingfrequenz des Außenteils 4 von der Erfassungseinrichtung 11 der Verschmutzungserkennungseinrichtung 2 erfasst und mit einer Referenzausschwingdauer und/oder einer Referenzausschwingfrequenz verglichen. Die Referenzausschwingdauer beziehungsweise die Referenzausschwingfrequenz ist dabei die Ausschwingdauer beziehungsweise die Ausschwingfrequenz, welche das Außenteil 4 nach der vorbestimmten Zeitdauer ohne das Vorhandensein des Verschmutzungsbelages 3 aufweist. Bei einer Abweichung der erfassten Größe von der Referenzgröße wird das Vorhandensein des Verschmutzungsbelages 3 erkannt.
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Um den Verschmutzungsbelag 3 auch materiell charakterisieren zu können, kann die Verschmutzungserkennungseinrichtung 2 zusätzlich eine Detektionseinrichtung 12 (siehe 1) aufweisen. Die Detektionseinrichtung 12 weist insbesondere einen Temperatursensor auf, welcher eine Temperatur in dem Umgebungsbereich 8 des Kraftfahrzeugs 1 erfasst und an die Erfassungseinrichtung 11 übermittelt. Wenn die von der Detektionseinrichtung 12 erfasste Temperatur im Umgebungsbereich 8 des Kraftfahrzeugs 1 größer als ein vorgegebener Schwellwert, insbesondere größer als 0 Grad Celsius, ist, so wird davon ausgegangen, dass es sich bei dem Verschmutzungsbelag 3 um eine Dreckschicht beziehungsweise eine Schmutzschicht handelt. Ist die von der Detektionseinrichtung 12 erfasste Temperatur im Umgebungsbereich 8 des Kraftfahrzeugs 1 jedoch kleiner als der Schwellwert, insbesondere kleiner als 0 Grad Celsius, so wird davon ausgegangen, dass es sich bei dem Verschmutzungsbelag 3 um eine Eisschicht oder eine Schneeschicht handelt.
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Zusätzlich kann auch ein Grad der Verschmutzung auf dem Außenteil 4 erfasst werden. Dazu wird von der Erfassungseinrichtung 11 eine Höhe der Abweichung des Schwingungsverhaltens des Außenteils 4, beispielsweise nach der Schwingungsanregung des schwingungserzeugenden Elementes 6 durch die Erfassungseinrichtung 11, zu einem Referenzschwingungsverhalten ermittelt. Das Außenteil 4 weist das Referenzschwingungsverhalten nach der Schwingungsanregung durch die Erfassungseinrichtung 11 dann auf, wenn das Außenteil 4 nicht mit dem Verschmutzungsbelag 3 belegt ist.
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Bei Vorhandensein des Verschmutzungsbelags 3 kann dies oder auch der Verschmutzungsgrad mittels einer Ausgabeeinrichtung 13 der Verschmutzungserkennungseinrichtung 2, beispielsweise an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1, ausgegeben werden. Die Ausgabeeinrichtung 13 kann beispielsweise als ein Bildschirm im Kraftfahrzeug 1 oder als ein Lautsprecher im Kraftfahrzeug 1 ausgestaltet sein und den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 auf den Verschmutzungsbelag 3 und/oder einen Grad der Verschmutzung, beispielsweise mittels eines Warnsignals, hinweisen.
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Darüber hinaus kann die Erfassungseinrichtung 11 das Vorhandensein des Verschmutzungsbelags 3 und/oder den Verschmutzungsgrad auch an eine fahrzeugexterne Empfangseinrichtung 14 übermitteln. Dazu kann die Verschmutzungserkennungseinrichtung 2 eine Kommunikationseinrichtung 20 aufweisen, welche das Vorhandensein des Verschmutzungsbelages 3 und/oder den Verschmutzungsgrad insbesondere mittels einer Drahtloskommunikationsverbindung 15 an die fahrzeugexterne Empfangseinrichtung 14 überträgt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug 1 beispielsweise ein Kraftfahrzeug einer Carsharing-Flotte ist. Beim Carsharing werden die Fahrzeuge in der Regel nicht zu einem Carsharing-Betreiber beziehungsweise einer Mietwagenfirma zurückgebracht oder von dieser abgeholt. Einem Nutzer des Kraftfahrzeugs 1 wird üblicherweise lediglich ein elektronischer Zugangsschlüssel sowie ein Standort des Kraftfahrzeugs 1 mitgeteilt. Daraufhin wird das Kraftfahrzeug 1 selbständig vom Nutzer abgeholt. Nach der Benutzung wird das Kraftfahrzeug 1 entweder an einem definierten Punkt oder an einem beliebigen Ort abgestellt. Dabei ist es insbesondere Wunsch der Vermietfirmen, ihren Kunden einen größtmöglichen Komfort anzubieten und den Kunden saubere, verschmutzungsbelagfreie Kraftfahrzeuge zur Verfügung zu stellen. Da die Vermietfirmen die Kraftfahrzeuge aber in der Regel nicht selbst sichten können und den Verschmutzungsbelag 3 somit nicht selbst erkennen können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Erfassungseinrichtung 11 das Vorhandensein des Verschmutzungsbelags 3 mittels der Kommunikationseinrichtung 20 über die Drahtloskommunikationsverbindung 15 an die Empfangseinrichtung 14, beispielsweise einen Kundenservice der Mietwagenfirma, übermittelt.
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2 zeigt eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Verschmutzungserkennungseinrichtung 2. Dort ist die Verschmutzungserkennungseinrichtung 2 zur Detektion einer Eisschicht als den Verschmutzungsbelag 3 auf einem Dach 16 eines Nutzfahrzeugs 17, beispielweise eines Lastkraftwagens, ausgestaltet. Dazu kann die Erfassungseinrichtung 11 beispielsweise ein Schwingungsverhalten des Daches 16 während der Fahrt des Nutzfahrzeugs 17 erfassen und anhand des Schwingungsverhaltens den Verschmutzungsbelag 3 erkennen. Außerdem ist hier das schwingungserzeugende Element 6, welches wiederum Teil eines Ultraschallwandlers 9 sein kann, an dem Dach 16 des Lastkraftwagens 17 als das Außenteil 4 angeordnet. Insbesondere ist das schwingungserzeugende Element 6 unterhalb des Daches 16 an einer, einem Innenraum des Lastkraftwagens 17 zugeordneten Innenseite 18 des Daches 16 als die Rückseite 5 des Außenteils 4 angeordnet und damit schwingungsgekoppelt mit dem Dach 16. Auf der Außenseite 19 als die Vorderseite 7 des Außenteils 4, welche dem Umgebungsbereich 8 des Lastkraftwagens 17 zugewandt ist, liegt der Verschmutzungsbelag 3 in Form der Eisschicht auf. Eine solche Eisschicht kann besonders gefährlich sein, da sich diese, beispielsweise während einer Kurvenfahrt des Lastkraftwagens 17, lösen kann und hinabfallen kann. Dabei kann die Eisschicht andere Verkehrsteilnehmer, beispielsweise andere Kraftfahrzeuge oder Motorradfahrer, gefährden. Um dies zu verhindern, wird mittels der Erfassungseinrichtung 11 das schwingungserzeugende Element 6 zum Schwingen angeregt, das Schwingungsverhalten des Daches 16 ermittelt und bei der Abweichung von dem Referenzschwingverhalten das Vorhandensein des Verschmutzungsbelages 3, also der Eisschicht, erkannt. Bei Vorhandensein der Eisschicht kann dies als Warnsignal an die Ausgabeeinrichtung 13 übermittelt werden und somit dem Fahrer des Lastkraftwagens die drohende Gefahr des Herabstürzens der Eisplatte mitgeteilt werden.
