DE102017116276A1

DE102017116276A1 - Verfahren zum Erkennen eines Vorhandenseins von Wasser auf einer Fahrbahn anhand von seitlich verdrängtem Wasser, Sensorvorrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017116276A1
Application number: DE102017116276.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Behtan; Felix Haering; Michael Hallek; Marian Röger; Steffen Jäger; Mathieu BAICRY; Paul-David Rostocki; Heinrich Gotzig
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Vorhandenseins von Wasser (8) auf einer Fahrbahn (10), bei welchem während einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs (1) auf der Fahrbahn (10) mittels eines Sensors (4) des Kraftfahrzeugs (1) das Wasser (8), welches durch ein Abrollen eines Reifens (7) des Kraftfahrzeugs (1) von der Fahrbahn (10) aufgeschleudert wird, erfasst wird und anhand des erfassten Wassers (8) das Vorhandensein des Wassers (8) auf der Fahrbahn (10) erkannt wird, wobei mittels des Sensors (8) ein Anteil des aufgeschleuderten Wassers (8) erfasst wird, welcher von einer Lauffläche (11) des Reifens (7) in Fahrzeugquerrichtung (y) des Kraftfahrzeugs (1) verdrängt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Vorhandenseins von Wasser auf einer Fahrbahn, bei welchem während einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs mittels eines Sensors des Kraftfahrzeugs Wasser, welches beim Abrollen eines Reifens des Kraftfahrzeugs aufgeschleudert wird, erfasst wird und anhand des erfassten Wassers das Vorhandensein des Wassers auf der Fahrbahn erkannt wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Sensorvorrichtung für ein Fahrerassistenzsystem. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrerassistenzsystem. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik sind Sensorvorrichtungen bekannt, welche dazu ausgelegt sind, einen Zustand einer Fahrbahn zu erkennen. Eine solche Sensorvorrichtung kann beispielsweise einen Sensor umfassen, mit dem erkannt werden kann, ob die Fahrbahn trocken ist oder ob sich auf der Fahrbahn Wasser befindet. Anhand des Zustands der Fahrbahn kann ein Reibungskoeffizient zwischen der Fahrbahn und den Reifen des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Diese Information kann von einem Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem erkannten Zustand der Fahrbahn beziehungsweise dem Reibungskoeffizienten angepasst werden. Somit kann beispielsweise Aquaplaning verhindert werden, bei welchem die Reibung zwischen den Reifen und der Fahrbahnoberfläche sehr gering ist, wodurch Lenk- und/oder Bremskräfte kaum noch auf die Fahrbahn übertragen werden können.
Hierzu beschreibt die DE 42 13 221 A1 ein Verfahren zur Erfassung einer Benetzung einer Fahrbahnoberfläche mit einer Flüssigkeit. Hierbei wird ein Spritzwassergeräusch oder ein Abrollgeräusch wenigstens eines Rades des Kraftfahrzeugs mittels eines am Kraftfahrzeug angeordneten Aufnehmers erfasst. Dabei kann das Spritzwassergeräusch oder das Abrollgeräusch mittels eines gegen Körperschall geschützten Mikrofons erfasst werden, wobei das Mikrofon an geschützter Stelle im Radhaus angeordnet ist.
Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein Auftreffen von Wasser auf eine Radlaufverkleidung des Kraftfahrzeugs mithilfe von Ultraschallsensoren zu erfassen. Dies ist beispielsweise in der DE 10 2015 106 400 A1 beschrieben. Darüber hinaus ist es bekannt, dass mit einem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet wird und das reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen wird. Dabei kann das Ultraschallsignal mittels des Ultraschallsensors in Richtung eines auf Schleuderbereichs ausgesendet werden, in welchem bei sich auf einer Oberfläche der Fahrbahn befindendem Wasser zumindest ein Teil des Wassers beim Abrollen eines Rades des Kraftfahrzeugs aufgeschleudert wird. Dieses beispielsweise in der DE 10 2015 106 404 A1 offenbart. Hierbei kann der Ultraschallsensor in einem Bereich eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.
Darüber hinaus beschreibt die DE 198 43 563 A1 eine Vorrichtung zur Erfassung von Nässe auf einem Untergrund, welche einen auf dem Untergrund beweglichen Körper zum Wirbeln von Sprühnässe von dem Untergrund und einen Sensor zum Erfassen der Sprühnässe aufweist. Dabei kann der Sensor ein Ultraschallsensor sein, der an einem hinteren Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Gemäß dem Stand der Technik erfolgt bei der Nässedetektion die Ermittlung des Nässegrads der Fahrbahn anhand von aufgewirbelten Wasser hinter dem Rad. Die Menge des von dem Reifen aufgewirbelten beziehungsweise aufgeschleuderten Wassers ist unter anderem abhängig von der Reifenprofiltiefe sowie dem Reifentyp, beispielsweise Sommerreifen oder Winterreifen. Darüber hinaus ist die Menge des aufgeschleuderten Wassers abhängig von der Umfangsgeschwindigkeit des Reifens.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie ein Vorhandensein von Wasser auf einer Fahrbahn anhand des von dem Reifen aufgeschleuderten Wassers auf zuverlässige Weise bestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Sensorvorrichtung, durch ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Erkennen eines Vorhandenseins von Wasser auf einer Fahrbahn wird bevorzugt während einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn mittels eines Sensors des Kraftfahrzeugs Wasser, welches insbesondere durch ein Abrollen eines Reifens des Kraftfahrzeugs von der Fahrbahn aufgeschleudert wird, erfasst. Des Weiteren wird insbesondere anhand des erfassten Wassers das Vorhandensein des Wassers auf der Fahrbahn erkannt. Zudem ist es bevorzugt vorgesehen, dass mittels des Sensors ein Anteil des aufgeschleuderten Wassers erfasst wird, welcher insbesondere von einer Lauffläche des Reifens in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs verdrängt wird.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erkennen eines Vorhandenseins von Wasser auf einer Fahrbahn. Hierbei wird während einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn mittels eines Sensors des Kraftfahrzeugs Wasser, welches durch ein Abrollen eines Reifens des Kraftfahrzeugs von der Fahrbahn aufgeschleudert wird, erfasst. Zudem wird anhand des erfassten Wassers das Vorhandensein des Wassers auf der Fahrbahn erkannt. Dabei ist es vorgesehen, dass mittels des Sensors ein Anteil des aufgeschleuderten Wassers erfasst wird, welcher von einer Lauffläche des Reifens in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs verdrängt wird.
Mithilfe des Verfahrens soll erkannt werden, ob es sich auf der Oberfläche der Fahrbahn, auf welcher das Fahrzeug aktuell belegt wird, Wasser beziehungsweise eine Flüssigkeit befindet. Dabei können in dem Wasser Partikel, beispielsweise Schmutz oder Staub, oder andere Stoffe vorhanden sein. Bei dem Wasser kann es sich auch um zumindest teilweise geschmolzenes Eis oder Schnee handeln. Wenn nun das Kraftfahrzeug auf der Fahrbahn bewegt wird, wird das Wasser auf der Fahrbahnoberfläche durch die Rotation der Räder beziehungsweise der Reifen des Kraftfahrzeugs aufgeschleudert beziehungsweise aufgewirbelt. Hierdurch entsteht Spritzwasser beziehungsweise eine Gischt. Dieses aufgeschleuderte Wasser kann nun mithilfe des Sensors erfasst werden. Hierzu kann das von dem Reifen aufgeschleuderte Wasser erkannt werden, welches direkt auf den Sensor oder eines mit dem Sensor gekoppelten Bauteils auftrifft. Es kann auch vorgesehen sein, dass mit dem Sensor ein Sensorsignal ausgesendet wird und das von dem aufgeschleuderten Wasser reflektierte Sensorsignal wieder empfangen wird. Dabei kann es ferner vorgesehen sein, dass anhand der Menge des aufgeschleuderten Wassers ermittelt wird, wie viel Wasser sich auf der Fahrbahn befindet. Mit anderen Worten kann somit der Nässegrad der Fahrbahn bestimmt werden.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass mit dem Sensor der Anteil des aufgeschleuderten Wassers erfasst wird, welcher von der Lauffläche des Reifens in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs verdrängt wird. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass mit dem Sensor nur der Anteil des aufgeschleuderten Wassers erfasst wird, welcher von der Lauffläche in Fahrzeugquerrichtung verdrängt wird. Gemäß dem Stand der Technik wird mithilfe eines Sensors das aufgeschleuderte Wasser erfasst, welches durch das Reifenprofil beziehungsweise die Lauffläche aufgeschleudert beziehungsweise aufgeschaufelt wird. Hierbei wird insbesondere das Wasser erfasst, welches in Fahrzeuglängsrichtung bezüglich der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs hinter dem Reifen aufgeschleudert wird. Dabei wird üblicherweise das aufgeschleuderte Wasser erfasst, welches auf die Radlaufverkleidung auftrifft. Vorliegend wird die Erkenntnis verwendet, dass sich die Reifen bezüglich ihres Profils unterscheiden können. So weisen beispielsweise Winterreifen eine höhere Profiltiefe auf als Sommerreifen. Ferner kann der Reifen entsprechend abgefahren sein beziehungsweise im Laufe des Betriebs an Profiltiefe verlieren. Folglich resultiert daraus, dass ein Winterreifen deutlich mehr Wasser an die Radlaufverkleidung aufgeschleudert, als ein abgefahrener Sommerreifen. Das Resultat ist, dass bei Winterreifen ein erhöhtes Signal am Sensor erzeugt wird, obwohl die Gefahr von Aquaplaning bei dem abgefahrenen Sommerreifen deutlich höher ist, welche durch die geringere negative Profilgeometrie eine geringere Schaufelwirkung aufweist, und somit einen niedrigeren Signalpegel generiert. Darüber hinaus ergibt sich bei der Detektion des aufgeschleuderten Wassers der Nachteil, dass bei einer verschmutzten beziehungsweise vereisten Radlaufverkleidung die Detektion des Wassers nicht oder nicht mehr zuverlässig durchgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird berücksichtigt, dass heutige Reifenprofile so ausgelegt sind, dass das Wasser zur Seite beziehungsweise in Fahrzeugquerrichtung verdrängt wird. Die heute üblicherweise verwendeten Reifenprofile weisen sogenannte Drainagerille auf, in welchen das Wasser von der Mitte des Reifens zu den jeweiligen Seiten abgeführt wird. Daher ist es gemäß der Erfindung vorgesehen, dass mithilfe des Sensors der Anteil des aufgeschleuderten Wassers beziehungsweise das aufgeschleuderte Wasser erfasst wird, welches von der Lauffläche des Reifens in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs verdrängt wird. Dabei kann das verdrängte Wasser auf einer Seite des Reifens oder auf beiden Seiten neben dem Reifen erfasst werden. Dieses seitlich verdrängte Wasser ist unabhängiger von der aktuellen Profiltiefe des Reifens beziehungsweise der Ausgestaltung des Reifens. Insgesamt kann somit das Vorhandensein von Wasser auf der Fahrbahn zuverlässiger erkannt werden.
Bevorzugt wird das verdrängte Wasser mittels des Sensors in einem vorbestimmten Detektionsbereich, welcher bezüglich der Fahrzeugquerrichtung neben einem mittleren Bereich der Lauffläche des Reifens angeordnet ist, erfasst. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der vorbestimmte Detektionsbereich bezüglich der Fahrzeugquerrichtung neben der Lauffläche des Reifens angeordnet ist. Wie bereits erläutert, soll vorliegend der Anteil des Wassers erfasst werden, welcher von dem Reifen beziehungsweise der Lauffläche seitlich nach außen geführt wird. Daher wird das Wasser in dem Detektionsbereich seitlich neben dem Reifen erfasst. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Sensor innerhalb des Detektionsbereichs angeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Sensor so ausgerichtet beziehungsweise eingebaut ist, dass dieser das Wasser in dem Detektionsbereich erfassen kann. Dies ermöglicht eine zuverlässige Detektion des von dem Reifen verdrängten Wassers.
In einer weiteren Ausführungsform wird das verdrängte Wasser anhand eines von dem verdrängten Wasser erzeugten Körperschalls und/oder eines akustischen Signals erkannt. Der Sensor kann insbesondere dazu ausgelegt sein, eine Schwingung und/oder ein akustisches Signal zu erfassen, welches durch das Verdrängen des Wassers erzeugt wird. Der Sensor kann als akustischer Sensor oder nach Art eines Mikrofons ausgebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Sensor als Beschleunigungssensor ausgebildet ist. Bei dem Sensor kann es sich auch um einen handelsüblichen Ultraschallsensor handeln, welcher beispielsweise in Parksystemen eingesetzt wird. Dieser Ultraschallsensor kann auch dazu ausgelegt sein, das Körperschallsignal und/oder das akustische Signal zu erfassen. Der Ultraschallsensor kann so angeordnet sein, dass das verdrängte Wasser direkt auf eine Membran des Ultraschallsensors auftrifft. Hierdurch wird die Membran zu mechanischen Schwingungen angeregt, welche dann mit einem Wandlerelement empfangen werden können, welches mit der Membran gekoppelt ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels des Sensors die Schwingungen eines weiteren Bauteils erfasst werden, welches mit dem Sensor gekoppelt ist. Hier kann der Sensor beispielsweise verdeckt hinter dem Bauteil angeordnet sein. Bei dem Bauteil kann es sich um ein Verkleidungsteil, wie ein Außenbeplankungsteil, ein Karosserieblech, einen Teil der Tür oder des Kotflügels, oder dergleichen, handeln. Ferner kann es vorgesehen sein, dass mittels des Sensors ein akustisches Signal beziehungsweise ein Rauschen erfasst wird, welches durch das Verdrängen des Wassers erzeugt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird zum Erkennen des verdrängten Wassers mittels des Sensors ein Sensorsignal ausgesendet und das von dem verdrängten Wasser reflektierte Sensorsignal wird empfangen. In diesem Fall kann das an dem verdrängten Wasser beziehungsweise das an dem seitlich aufgeschleuderten Wasser reflektierte Sensorsignal erfasst werden. Dabei wird das ausgesendete Sensorsignal an dem verdrängten Wasser reflektiert und wieder von dem Sensor empfangen. Wenn das reflektierte Sensorsignal beziehungsweise das Echo empfangen wird, kann erkannt werden, dass das aufgeschleuderte Wasser vorhanden ist. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Sensorsignals und dem Empfangen des von dem Wasser reflektierten Sensorsignals kann der Abstand zwischen dem Sensor und dem verdrängten Wasser bestimmt werden. Somit kann beispielsweise erkannt werden, dass das Sensorsignal an dem verdrängten Wasser reflektiert wird und nicht an einem Teil des Kraftfahrzeugs oder der Fahrbahnoberfläche. Bei dem Sensorsignal, welches mit dem Sensor ausgesendet wird, kann es sich um ein Ultraschallsignal handeln. Es kann auch vorgesehen sein, dass als Sensorsignal ein optisches Signal, eine elektromagnetische Welle oder dergleichen ausgesendet wird. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Sensor an oder in einem Seitenspiegel des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dabei kann das Sensorsignal in Richtung der Fahrbahn neben dem Reifen ausgesendet werden. Bei dieser Ausgestaltung kann der Sensor zu dem dazu verwendet werden, eine Höhe von Wasser, welches sich auf der Fahrbahn befindet, bestimmen zu können.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn zum Erkennen des Vorhandenseins des Wassers auf der Fahrbahn mittels eines weiteren Sensors das von dem Reifen aufgeschleuderte Wasser in Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Reifen detektiert wird. Dieser weitere Sensor kann dazu verwendet werden, den Anteil des aufgeschleuderten Wassers zu erkennen, welcher von dem Reifen durch die Rotationsbewegung auf geschaufelt wird. Dieser weitere Sensor kann beispielsweise an der Radlaufverkleidung oder verdeckt hinter der Radlaufverkleidung angeordnet sein. Somit kann ein weiterer Sensor bereitgestellt werden, mit dem das aufgeschleuderte Wasser erkannt werden kann. Diese ermöglicht eine zuverlässige Nässedetektion mit einem redundanten System.
Eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und der vorteilhaften Ausgestaltungen davon ausgelegt. Die Sensorvorrichtung kann einen Sensor und ein elektronisches Steuergerät umfassen. Bei dem Sensor kann es sich insbesondere um einen Ultraschallsensor handeln. Mit diesem Ultraschallsensor kann grundsätzlich ein Ultraschallsignal empfangen werden. Vorliegend ist der Ultraschallsensor so ausgebildet, dass dieser Körperschall und/oder ein akustisches Signal, welches durch das verdrängte Wasser erzeugt wird, erfassen kann. Dies bedeutet insbesondere, dass mit dem Ultraschallsensor mechanische Schwingungen oder Schallsignale in einem Frequenzbereich erfasst werden können, welcher deutlich unterhalb eines Frequenzbereichs eines Ultraschallsignals liegt. Insbesondere kann der Ultraschallsensor so ausgebildet sein und/oder betrieben werden, dass mit Ultraschallsensor Frequenzen unter 10 kHz, insbesondere unter 5 kHz, erfasst werden können. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal aussendet und das von dem verdrängten Wasser reflektierte Ultraschallsignal wieder empfängt. Alternativ dazu kann es vorgesehen sein, dass der Sensor als Lidar-Sensor, als Laserscanner, als Kamera oder als Radarsensor ausgebildet ist.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung. Bevorzugt ist das Fahrerassistenzsystem dazu ausgelegt, eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von Vorhandensein des Wassers auf der Fahrbahn anzupassen. Wenn beispielsweise mittels der Sensorvorrichtung erkannt wird, dass die Wassermenge, die sich auf der Oberfläche der Fahrbahn befindet, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs mithilfe des Fahrerassistenzsystems reduziert werden. Hierzu kann das Fahrerassistenzsystem einen Eingriff in die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs durchführen. Durch die Reduzierung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann die Gefahr von Aquaplaning reduziert werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass mithilfe des Fahrerassistenzsystems ein entsprechender Warnhinweis an den Fahrer ausgegeben wird, falls erkannt wird, dass die sich auf der Fahrbahn befindende Wassermenge einen kritischen Wert erreicht. Somit kann der Fahrer beispielsweise auf die Gefahr von Aquaplaning hingewiesen werden.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
Bei einer Ausführungsform ist der Sensor an einem Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet und in Richtung des Reifens des Kraftfahrzeugs ausgerichtet. In diesem Fall kann der Sensor so angeordnet beziehungsweise ausgerichtet sein, dass das seitlich verdrängte Wasser auf den Sensor auftrifft. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Sensor mit einem Bauteil gekoppelt ist, auf welchen das seitlich verdrängte Wasser auftrifft. Der Sensor kann insbesondere dazu eingerichtet sein, Körperschall zu erfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Sensor einem Seitenspiegel des Kraftfahrzeugs angeordneten Richtung der Fahrbahn ausgerichtet. Wie bereits erläutert, kann in diesem Fall mit dem Sensor ein Sensorsignal ausgesendet werden und anhand des reflektierten Sensorsignals erkannt werden, ob aufgeschleudertes beziehungsweise verdrängtes Wasser in den Detektionsbereich vorhanden ist. Anhand der Laufzeit des Sensorsignals kann der Abstand zwischen dem Sensor und dem verdrängten Wasser bestimmt werden. Somit kann bestimmt werden, wie hoch das verdrängte Wasser aufgeschleudert wird. Hieraus kann dann der Nässegrad der Fahrbahn bestimmt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Sensor verdeckt hinter einem Außenbeplankungsteils und/oder einem Verkleidungsteil des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Der Sensor kann beispielsweise an einem seitlichen Bereich der Radlaufverkleidung angeordnet sein. Der Sensor kann auch verdeckt hinter einem Karosserieteil, einen Außenbeplankungsteil, einem Verkleidungsteil oder dergleichen angeordnet sein. Der Sensor kann auch in einem Bereich der A-Säule, der B-Säule oder der C-Säule angeordnet sein. Der Sensor kann auch an einem Schweller des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein separates Gehäuse vorgesehen ist, in welchem der Sensor angeordnet ist. Dieses Gehäuse kann beispielsweise derart angeordnet sein, dass das verdrängte Wasser auf das Gehäuse auftrifft. Der Sensor kann nun mit dem Gehäuse zur Schwingungsübertragung gekoppelt sein und es somit das auf das Gehäuse auftreffende Wasser detektieren. Durch das Gehäuse ist der Sensor vor Umwelteinflüssen, beispielsweise Schmutz, Schnee oder Eis, geschützt.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung, für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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 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. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einer Sensorvorrichtung zum Erkennen eines Vorhandenseins von Wasser auf einer Fahrbahn aufweist;
2 die Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei ein Sensor an einem Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und von der Lauffläche des Reifens in Fahrzeugquerrichtung verdrängtes Wasser erfasst; und
3 die Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei die Sensoren an den Seitenspielgel angeordnet sind und das von den Laufflächen der Reifen in Fahrzeugquerrichtung verdrängte Wasser erfassen.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Personenkraftwagen ausgebildet. Dabei sind eine Fahrzeuglängsrichtung x, eine Fahrzeugquerrichtung y und eine Fahrzeughochrichtung z bezüglich des Kraftfahrzeugs 1 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein hier nicht näher dargestelltes Fahrerassistenzsystem 2. Das Fahrerassistenzsystem 2 dient zur Unterstützung des Fahrers beim Führen des Kraftfahrzeugs 1. Mithilfe des Fahrerassistenzsystems 2 kann Aquaplaning verhindert werden.
Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst ferner eine Sensorvorrichtung 3. Die Sensorvorrichtung 3 umfasst wiederum zumindest einen Sensor 4. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Sensorvorrichtung 3 zwei Sensoren 4. Die beiden Sensoren 4 sind hier den vorderen Rädern 6 des Kraftfahrzeugs 1 zugeordnet. Darüber hinaus umfasst die Sensorvorrichtung 3 ein elektronisches Steuergerät 5. Die Sensoren 4 sind zur Datenübertragung mit dem Steuergerät 5 verbunden. Entsprechende Datenleitungen sind vorliegenden der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Die Sensoren 4 sind vorliegend als Ultraschallsensoren ausgebildet. Diese Ultraschallsensoren umfassen jeweils eine Membran, die beispielsweise topfförmig ausgebildet sein kann. Die Membran der Ultraschallsensoren kann beispielsweise aus einem Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt sein. Die Membran ist mit einem Wandlerelement, das beispielsweise eine piezoelektrische Keramik umfasst, mechanisch gekoppelt. Mithilfe des Wandlerelements kann eine Schwingung der Membran erfasst werden und in Form eines Sensorsignals ausgegeben werden. Dieses Sensorsignal kann dann zur weiteren Auswertung an das Steuergerät 5 übertragen werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass mit den Ultraschallsensoren jeweils ein Ultraschallsignal ausgesendet wird. Hierzu kann die Membran des Ultraschallsensors mittels des Wandlerelements in mechanische Schwingungen versetzt werden. Das Ultraschallsignal, das auf ein Objekt trifft, wird von diesem reflektiert. Das reflektierte Ultraschallsignal trifft dann wieder auf den Ultraschallsensor. Das Ultraschallsignal, das auf die Membran auftrifft, bewirkt, dass die Membran in mechanische Schwingungen versetzt wird. Diese mechanischen Schwingungen der Membran können wiederum mithilfe des Wandlerelements erfasst werden.
2 zeigt die Sensorvorrichtung 3 in einer schematischen Darstellung. Mithilfe der Sensorvorrichtung 3 beziehungsweise der Sensoren 4 soll Wasser 8 erkannt werden, welches sich auf einer Oberfläche 9 einer Fahrbahn 10 befindet, auf welcher das Kraftfahrzeug 1 aktuell bewegt wird. Die die Rotation der Räder 6 wird das Wasser 8, welches sich auf der Oberfläche 9 der Fahrbahn 10 befindet, aufgeschleudert. Dabei wird das Wasser 8 zum einen durch die Rotation des Rads 6 von dem Reifen 7 in einen Bereich in Fahrtrichtung hinter den Rädern 6 aufgeschleudert beziehungsweise aufgeschaufelt. Wie in 2 zu erkennen ist weist eine Lauffläche 11 des Reifens 7 entsprechende Rillen 12 auf. Durch diese Rillen 12 wird das Wasser 8 von der Lauffläche 11 in Fahrzeugquerrichtung y nach außen geführt. Dieser Anteil des aufgeschleuderten Wassers 8, welcher in Fahrzeugquerrichtung y geführt wird, soll mittels des Sensors 4 erfasst werden.
In dem Ausführungsbeispiel von 2 ist der Sensor 4 beziehungsweise der Ultraschallsensor an einem Unterboden 13 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Der Sensor 4 ist dabei so ausgerichtet, dass dieser das seitlich beziehungsweise in Fahrzeugquerrichtung y verdrängte Wasser 8 erfassen kann. Vorliegend weist die Membran 14 des Ultraschallsensors 4 entlang der Fahrzeugquerrichtung y in Richtung des Rades 6. somit kann das von dem Reifen 7 verdrängte Wasser 8 in einem Detektionsbereich 15 erfasst werden, welche sich bezüglich der Fahrzeugquerrichtung y seitlich neben einem mittleren Bereich 17 der Lauffläche 11 des Reifens 7 befindet. Vorliegend befindet sich der Detektionsbereich 15 bezüglich der Fahrzeugquerrichtung y seitlich neben der Lauffläche 11 des Reifens 7.
Bei dem Beispiel von 2 ist der Sensor 4 an dem Unterboden 13 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. In diesem Fall kann der Sensor 4 so angeordnet sein, dass das aufgeschleuderte Wasser 8 auf die Membran 14 des Sensors 4 auftrifft. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor 4 so ausgebildet sein, dass ein akustisches Signal beziehungsweise ein Rauschen, welches durch das verdrängte Wasser 8 erzeugt wird, mittels des Sensors 4 erfasst werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Sensor 4 verdeckt hinter einem Bauteil angeordnet ist. Beispielsweise kann der Sensor 4 einem separaten Gehäuse angeordnet sein. Somit kann der Sensor 4 vor Umwelteinflüssen geschützt werden.
3 zeigt die Sensorvorrichtung 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hier befindet sich jeweils ein Sensor 4 an einem der Seitenspiegel 16. Auch hier kann mit den Sensoren 4 das seitlich verdrängte Wasser 8 in den jeweiligen Detektionsbereichen 15 erfasst werden. Die Sensoren 4 sind dabei ebenfalls als Ultraschallsensoren ausgebildet. Mit den Ultraschallsensoren kann das akustische Signal beziehungsweise das Rauschen erfasst werden, welches durch das Verdrängen des Wassers 8 durch den Reifen 7 erzeugt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass mit den jeweiligen Sensoren 4 ein Ultraschallsignal ausgesendet und überprüft wird, ob ein Echo des ausgesendeten Ultraschallsignals empfangen wird. Falls verdrängtes Wasser 8 in dem Detektionsbereich 15 vorhanden ist, wird das Ultraschallsignal an dem verdrängten Wasser 8 reflektiert und wieder von dem Sensor 4 beziehungsweise dem Ultraschallsensor empfangen. Somit kann erkannt werden, dass das verdrängte Wasser 8 in dem Detektionsbereich 15 vorhanden ist.
Falls mit der Sensorvorrichtung 3 erkannt wird, dass sich Wasser 8 auf der Fahrbahn 10 befindet, kann mittels des Fahrerassistenzsystems 2 eine Warnung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 ausgegeben werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels des Fahrerassistenzsystems 2 eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 reduziert wird. Auf diese Weise kann Aquaplaning verhindert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4213221 A1 [0003]
DE 102015106400 A1 [0004]
DE 102015106404 A1 [0004]
DE 19843563 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Erkennen eines Vorhandenseins von Wasser (8) auf einer Fahrbahn (10), bei welchem während einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs (1) auf der Fahrbahn (10) mittels eines Sensors (4) des Kraftfahrzeugs (1) das Wasser (8), welches durch ein Abrollen eines Reifens (7) des Kraftfahrzeugs (1) von der Fahrbahn (10) aufgeschleudert wird, erfasst wird und anhand des erfassten Wassers (8) das Vorhandensein des Wassers (8) auf der Fahrbahn (10) erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Sensors (8) ein Anteil des aufgeschleuderten Wassers (8) erfasst wird, welcher von einer Lauffläche (11) des Reifens (7) in Fahrzeugquerrichtung (y) des Kraftfahrzeugs (1) verdrängt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verdrängte Wasser (8) mittels des Sensors (4) in einem Detektionsbereich (15), welcher bezüglich der Fahrzeugquerrichtung (y) neben einem mittleren Bereich (17) der Lauffläche (11) des Reifens (7) angeordnet ist, erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verdrängte Wasser (8) anhand eines von dem verdrängten Wasser (8) erzeugten Körperschalls und/oder akustischen Signals erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen des verdrängten Wassers (8) mittels des Sensors (4) ein Sensorsignal ausgesendet wird und das von dem verdrängten Wasser (8) reflektierte Sensorsignal empfangen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen des Vorhandenseins des Wassers (8) auf der Fahrbahn (10) mittels eines weiteren Sensors das von dem Reifen (7) in Fahrzeuglängsrichtung (x) des Kraftfahrzeugs (1) aufgeschleuderte Wasser (8) detektiert wird.
Sensorvorrichtung (3) für ein Fahrerassistenzsystem (2) eines Kraftfahrzeugs (1), welches zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.
Sensorvorrichtung (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) ein Ultraschallsensor ist, welcher dazu ausgelegt ist, ein Ultraschallsignal auszusenden und/oder zu empfangen.
Fahrerassistenzsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einer Sensorvorrichtung (3) nach Anspruch 6 oder 7.
Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (2) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem erkannten Vorhandenseins des Wassers (8) auf der Fahrbahn (10) eine Warnung auszugeben und/oder Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) zu reduzieren.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 8 oder 9.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) an einem Unterboden (13) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist und in Richtung des Reifens (7) des Kraftfahrzeugs (1) ausgerichtet ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) an einem Seitenspiegel (16) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist und in Richtung der Fahrbahn (10) ausgerichtet ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) verdeckt hinter einem Außenbeplankungsteils und/oder einem Verkleidungsteil des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist.