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Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Umfeldüberwachung eines Fahrzeugs bekannt, diese weisen jedoch vorwiegend eine Abdeckung des Frontalbereichs und/oder eine leichte Front/Seitenabdeckung auf. Dazu werden eine Vielzahl von relativ teuren Umfeldsensoren wie Radar, Ultraschall, Stereo/Mono-Video-Kameras, Laser Scanner, und PMD (Photon Multiplexing Devices) verbaut. Auch für Komfortfunktionen wie Adaptive Cruise Control (Längsregelung, ACC), Forward-Collision-Warning (FCW), Blind-Spot-Detection (BSD), Cross Traffic Alert (CTA), Lane-Keeping Support (LKS), Urban-Area/City-Safety, Lane-Departure-Warning (LDW) oder Einparkhilfen werden eine Vielzahl von teuren Umfeldsensoren im Fahrzeug verbaut. Typischerweise sind die benötigten Sensoren für die jeweiligen Funktionen von den Anforderungen, wie z.B. Reichweite, Öffnungswinkel, Sensordatenrate usw., sehr unterschiedlich, so dass ein Fahrzeug mit mehreren Funktionen aus dem Bereich der aktiven sowie der passiven Sicherheit mit eine Mehrzahl von Sensoren ausgerüstet wird.
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Aus der
DE 10 2006 036 960 A1 sind beispielsweise eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Steuergerät zur Seitenaufprallerkennung in einem Fahrzeug und ein Drucksensor bekannt. Hierbei ist wenigstens eine Drucksensorik in einem Seitenteil des Fahrzeugs vorgesehen, welche ein Signal erzeugt. Weiterhin ist eine Auswerteschaltung vorgesehen, welche in Abhängigkeit von dem erzeugten Signal einen Seitenaufprall erkennt. Darüber hinaus ist eine Testeinrichtung für die wenigstens eine Drucksensorik vorgesehen. Die Testeinrichtung ist derart konfiguriert, dass die wenigstens eine Testeinrichtung das Signal überabtastet und dann zur Erzeugung eines Testsignals filtert, wobei die Testeinrichtung das Signal mit einem Referenzwert vergleicht und in Abhängigkeit von diesem Vergleich eine Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Drucksensorik erkennt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Sensoranordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass Informationen über die Fahrzeugumgebung besonders kostengünstig ermittelt und zur Verfügung gestellt werden können. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung können in vorteilhafter Weise den im Fahrzeug vorhandenen Assistenzsystemen zusätzlich zu anderen Umgebungserfassungssystemen eine Informationsquelle zur Verfügung stellen oder ein einfaches Assistenzsystem mit reduzierter Funktionalität ausbilden.
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Mikromechanische Drucksensoren sind heute in großer Stückzahl und zu niedrige Preisen auf dem Markt verfügbar. Drucksensoren für den Umgebungsdruck sind teilweise in Fahrzeugen schon vorhanden. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug stellen in vorteilhafter Weise eine Information über die Fahrzeugumgebung bei bewegtem Fahrzeug zur Verfügung und können kostengünstige Assistenzsysteme ermöglichen, oder Assistenzsysteme mit bekannter Umgebungserfassung verbessern.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Sensoranordnung für ein Fahrzeug mit mindestens einem Drucksensor und einer Auswerte- und Steuereinheit zur Verfügung, welche mit dem mindestens einen Drucksensor kommuniziert und die von dem mindestens einen Drucksensor erfassten Druckwerte empfängt und eine Druckauswertung durchführt. Hierbei erfasst der mindestens eine Drucksensor den Luftdruck, wobei die Auswerte- und Steuereinheit während des Fahrbetriebs auf Basis der ausgewerteten Luftdruckwerte charakteristische Druckverhältnisse und/oder Druckverläufe erkennt und basierend auf den charakteristischen Druckverhältnissen und/oder Druckverläufen Positionen von benachbarten Fremdfahrzeugen abschätzt.
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Bestimmte Fahrsituationen, wie Überholvorgänge, zeichnen sich durch charakteristische Luftdruckverhältnisse und/oder Luftdruckänderungen aus. So können beispielsweise Luftdruckwerte, die von an verschiedenen Stellen im bzw. am Fahrzeug angeordneten Drucksensoren erfasst werden, durch mathematische und/oder logische Operationen zur Erkennung von benachbarten Fremdfahrzeugen miteinander kombiniert bzw. verglichen werden.
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Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät, oder eine elektrische Baugruppe verstanden werden, welche die erfassten Sensorsignale verarbeiten bzw. auswerten können. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
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Unter einem Sensor wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, welche mindestens ein Sensorelement umfasst, welches eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfasst und vorzugsweise in ein elektrisches Sensorsignal umwandelt.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Sensoranordnung für ein Fahrzeug möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die Auswerte- und Steuereinheit Luftdruckwerte, die von an verschiedenen Stellen im Fahrzeug angeordneten Drucksensoren erfasst werden können, durch mathematische und/oder logische Operationen zur Erkennung von charakteristischen Druckverhältnissen und/oder Druckverläufen miteinander kombinieren und/oder vergleichen kann. Die charakteristischen Druckverhältnisse und/oder Druckverläufe umfassen beispielsweise relevante Druckänderungen der von einem einzelnen Drucksensor erfassten Luftdruckwerte und/oder relevante Druckdifferenzen zwischen Luftdruckwerten, welche von mindestens zwei Drucksensoren erfasst werden können. Durch die Verwendung von mindestens zwei Drucksensoren, welche an verschiedenen Fahrzeugseiten angeordnet sind, ist in vorteilhafter Weise eine Unterscheidung möglich, ob sich das erkannte parallel fahrende Fremdfahrzeug links oder rechts neben dem eigenen Fahrzeug befindet.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung kann die Auswerte- und Steuereinheit charakteristische Druckverhältnisse und/oder Druckverläufe basierend auf mindestens einem vorgegebenen Parameter erkennen, wobei die Auswerte- und Steuereinheit den mindestens einen Parameter mit mindestens einem korrespondierenden Schwellwert vergleichen kann, um im Umfeld des Fahrzeugs ein parallel fahrendes Fremdfahrzeug zu erkennen. Der mindestens eine vorgegebene Parameter kann beispielsweise einen relativen Druckanstieg und/oder einen relativen Druckabfall und/oder eine Anstiegszeit und/oder eine Abfallzeit und/oder eine Flankensteilheit und/oder eine Druckdifferenz umfassen. Bei einem einfachen Ausführungsbeispiel kann die Auswerte- und Steuereinheit den erfassten Luftdruckverlauf beispielsweise nach markanten Druckänderungen absuchen, welche bei passender Amplitude und/oder Flankensteilheit und/oder passendem zeitlichen Verlauf einen Überholvorgang anzeigen können. Zur Plausibilisierung der erkannten Druckänderungen können insbesondere Informationen über die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs verwendet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung kann der mindestens eine Drucksensor beispielsweise im Motorraum und/oder im Fahrzeuginnenraum und/oder an einer Außenhaut des Fahrzeugs angeordnet werden und den Luftdruck im Fahrzeugumfeld erfassen. Bei der Anordnung an der Außenhaut kann der mindestens eine Drucksensor den Luftdruck außerhalb des Fahrzeugs direkt erfassen, so dass in vorteilhafter Weise die Genauigkeit und Sensitivität in vorteilhafter Weise erhöht werden können. Wie oben bereits ausgeführt ist, ist durch die Verwendung von mindestens zwei Drucksensoren, welche an verschiedenen Fahrzeugseiten angeordnet sind, zudem eine Unterscheidung möglich, ob sich das erkannte Fremdfahrzeug links oder rechts neben dem eigenen Fahrzeug bewegt. Wird das eigene Fahrzeug von anderen Fahrzeugen überholt bzw. überholt das eigene Fahrzeug andere Fahrzeuge, so wirken sich diese Überholvorgänge auf den aufgenommenen Druckverlauf des mindestens einen Drucksensors aus.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung kann der mindestens eine Drucksensor als Teil eines Fahrzeugsicherheitssystems ausgeführt sein, welches den mindestens einen Drucksensor zur Seitenaufprallerkennung auswerten kann. Zusätzlich oder alternativ kann der mindestens eine Drucksensor als Teil eines Motorsteuergeräts ausgeführt werden, welches den mindestens einen Drucksensor zur Motorregelung auswerten kann. Durch die Verwendung von bereits im Fahrzeug vorhandener Sensoren können die Kosten in vorteilhafter Weise weiter reduziert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung kann die Auswerte- und Steuereinheit eine erste Information über das Auftreten eines charakteristischen Druckverhältnisses und/oder Druckverlaufs und/oder eine zweite Information über das erkannte im Umfeld des Fahrzeugs parallel fahrende Fremdfahrzeug erzeugen und ausgeben. Ein Fahrerassistenzsystem, welches beispielsweise als Spurwechselassistenzsystem ausgeführt sein kann, kann die Informationen der Auswerte- und Steuereinheit in vorteilhafter Weise mit Informationen von anderen Sensoren zur Umfelderfassung des Fahrzeugs kombinieren. Zudem können die Auswerte- und Steuereinheit und/oder das Fahrerassistenzsystem eine Warnung an den Fahrer ausgeben, wenn dessen Verhalten bei einem erkannten parallel fahrenden Fremdfahrzeug auf einen beabsichtigten Fahrspurwechsel schließen lässt. Ein solches Verhalten können die Auswerte- und Steuereinheit und/oder das Fahrerassistenzsystem beispielsweise erkennen, wenn der Fahrer den Blinker aktiviert oder das Lenkrad entsprechend einschlägt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug.
- 2 zeigt ein Diagramm einer Druck-Zeit-Kennlinie, welche die erfindungsgemäße Sensoranordnung für ein Fahrzeug aus 1 aufgenommen hat.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug 1 mindestens einen Drucksensor 12.1, 12.2, 16 und eine Auswerte- und Steuereinheit 10, welche mit dem mindestens einen Drucksensor 12.1, 12.2, 16 kommuniziert und die von dem mindestens einen Drucksensor 12.1, 12.2, 16 erfassten Druckwerte empfängt und eine Druckauswertung 14 durchführt. Hierbei erfasst der mindestens eine Drucksensor 12.1, 12.2, 16 den Luftdruck. Die Auswerte- und Steuereinheit 10 erkennt während des Fahrbetriebs auf Basis der ausgewerteten Luftdruckwerte charakteristische Druckverhältnisse und/oder Druckverläufe und schätzt basierend auf den charakteristischen Druckverhältnissen und/oder Druckverläufen Positionen von benachbarten Fremdfahrzeugen ab.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein erster Drucksensor 16 im Motorraum angeordnet und erfasst den Luftdruck im Motorraum. Zwei weitere Drucksensoren 12.1, 12.2 sind an einer Außenhaut des Fahrzeugs 1 angeordnet und erfassen den Luftdruck direkt im Fahrzeugumfeld. Zusätzlich oder alternativ kann ein Drucksensor im Fahrzeuginnenraum eingeordnet werden, welcher den Luftdruck im Fahrzeuginnenraum erfasst.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, kombiniert und/oder vergleicht die Auswerte- und Steuereinheit 10 bei der Druckauswertung 14 im dargestellten Ausführungsbeispiel Luftdruckwerte, die von an verschiedenen Stellen im Fahrzeug 1 angeordneten Drucksensoren 12.1, 12.2, 16 erfasst werden, zur Erkennung von charakteristischen Druckverhältnissen und/oder Druckverläufen miteinander. Die charakteristischen Druckverhältnisse und/oder Druckverläufe umfassen relevante Druckänderungen dP1, dP2 der von einem einzelnen Drucksensor 12.1, 12.2, 16 erfassten Luftdruckwerte und/oder relevante Druckdifferenzen zwischen Luftdruckwerten, welche von mindestens zwei Drucksensoren 12.1, 12.2, 16 erfasst werden. Die Auswerte- und Steuereinheit 10 erkennt charakteristische Druckverhältnisse und/oder Druckverläufe basierend auf mindestens einem vorgegebenen Parameter, wobei die Auswerte- und Steuereinheit 10 den mindestens einen Parameter mit mindestens einem korrespondierenden Schwellwert vergleicht, um im Umfeld des Fahrzeugs 1 ein parallel fahrendes Fremdfahrzeug zu erkennen. Der mindestens eine vorgegebene Parameter umfasst beispielsweise einen relativen Druckanstieg und/oder einen relativen Druckabfall und/oder eine Anstiegszeit und/oder eine Abfallzeit und/oder eine Flankensteilheit und/oder eine Druckdifferenz. Die Auswerte- und Steuereinheit 10 erzeugt eine erste Information über das Auftreten eines charakteristischen Druckverhältnisses und/oder Druckverlaufs und/oder eine zweite Information über das erkannte im Umfeld des Fahrzeugs 1 parallel fahrende Fremdfahrzeug und gibt die erzeugten Informationen beispielsweise an ein Fahrerassistenzsystem 20 oder direkt an den Fahrer aus, wenn dessen Verhalten bei einem erkannten parallel fahrenden Fremdfahrzeug auf einen beabsichtigten Fahrspurwechsel schließen lässt.
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2 zeigt einen beispielhaften Verlauf einer Druck-Zeit-Kennlinie K1, welche der Drucksensor 16 bei einer Fahrt mit ca. 100km/h auf der Autobahn erfasst hat. Wie aus 2 ersichtlich ist, ergeben sich im dargestellten beispielhaften Verlauf der Druck-Zeit-Kennlinie K1 zwei relevante Druckänderungen in Form von Druckabfällen dP1, dP2, welche jeweils einen Überholvorgang repräsentieren, wenn das eigene Fahrzeug ein Fremdfahrzeug auf einer Nachbarspur überholt bzw. von einem Fremdfahrzeug auf der Nachbarspur überholt wird. Zu Beginn eines solchen Druckabfalls dP1, dP2, d.h. wenn die Auswerte- und Steuereinheit 10 eine korrespondierende abfallende Flanke F1, F2 erkennt, kann der Fahrer bei einem Spurwechsel gewarnt werden, dass sich ein Fremdfahrzeug neben ihm befindet. Der erste Drucksensor 16 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Teil eines Motorsteuergeräts ausgeführt, welches den mindestens einen Drucksensor 16 bzw. den erfassten Luftdruck zur Motorregelung auswertet.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind die beiden Drucksensoren 12.1, 12.2 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Teil eines Fahrzeugsicherheitssystems 3 ausgeführt, welches die beiden Drucksensoren 12.1, 12.2 zur Seitenaufprallerkennung auswertet. Die beiden Drucksensoren 12.1, 12.2 zur Seitenaufprallerkennung sind jeweils an einer seitlichen Außenhaut des Fahrzeugs 1 angeordnet. Hierbei ist ein erster Drucksensor 12.1 bezogen auf die Fahrtrichtung FR an einer linken Außenhaut des Fahrzeugs 1, und ein zweiter Drucksensor 12.2 ist bezogen auf die Fahrtrichtung FR an einer rechten Außenhaut des Fahrzeugs 1 angeordnet. Durch die Verwendung der beiden an der Außenhaut des Fahrzeugs 1 angeordneten Sensoren 12.1, 12.2 kann der Luftdruck außerhalb des Fahrzeugs 1 direkt gemessen werden. Dadurch kann die Genauigkeit und Sensibilität der Druckmessung in vorteilhafter Weise erhöht werden, da der Abstand des jeweiligen Drucksensors 12.1, 12.2 zu den benachbarten Fremdfahrzeugen kleiner ist und die bewirkte Druckänderung direkt erfasst werden kann. Zudem ist durch die Verwendung der beiden Drucksensoren 12.1, 12.2 in vorteilhafter Weise eine Unterscheidung von sich links oder rechts neben dem eigenen Fahrzeug bewegenden Fremdfahrzeugen möglich.
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Selbstverständlich können die Auswerte- und Steuereinheit 10 und/oder das Fahrerassistenzsystem 20 auch noch Drucksensorsignale von anderen Fahrzeugsicherheitssystemen und/oder Fahrerassistenzsystemen empfangen und bei der Druckauswertung 14 berücksichtigen. Dadurch können in vorteilhafter Weise die Informationen der Auswerte- und Steuereinheit 10 über die relevante Druckänderung dP1, dP2 mit Informationen von anderen Sensoren zur Umfelderfassung des Fahrzeugs 1 kombiniert werden.
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Die Auswerte- und Steuereinheit 10 gibt im dargestellten Ausführungsbeispiel die Informationen über das Auftreten eines charakteristischen Druckverhältnisses und/oder Druckverlaufs und/oder über das erkannte im Umfeld des Fahrzeugs 1 parallel fahrende Fremdfahrzeug an ein Fahrerassistenzsystem 20 aus, welches als Spurwechselassistenzsystem ausgeführt ist. Das Fahrerassistenzsystem 20 gibt eine optische und/oder akustische und/oder haptische Warnung an den Fahrer aus, wenn dessen Verhalten bei einem im Umfeld des Fahrzeugs 1 erkannten parallel fahrenden Fremdfahrzeug auf einen beabsichtigten Fahrspurwechsel schließen lässt. Selbstverständlich können die Informationen über benachbarte Fremdfahrzeuge auch von anderen Fahrerassistenzsystemen genutzt werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Sensoranordnung für ein Fahrzeug zur Verfügung, welche in vorteilhafter Weise Informationen über die Fahrzeugumgebung besonders kostengünstig ermitteln und zur Verfügung stellen können. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung können in vorteilhafter Weise den im Fahrzeug vorhandenen Assistenzsystemen zusätzlich zu anderen Umgebungserfassungssystemen eine Informationsquelle zur Verfügung stellen oder ein einfaches Assistenzsystem mit reduzierter Funktionalität ausbilden.
