DE102019212586A1

DE102019212586A1 - Verfahren zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung eines Fahrzeugs, Steuergerät

Info

Publication number: DE102019212586A1
Application number: DE102019212586.7A
Authority: DE
Inventors: Timo Koenig; Andreas Offenhaeuser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2021-02-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung eines Fahrzeugs (1), bei dem unter Verwendung von mindestens zwei Sensoren (2, 3, 4, 5) elektromagnetische und/oder akustische Wellen (W) unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt werden und deren Wellengänge über eine gemeinsame Messstrecke (MS) verglichen werden.
Ferner betrifft die Erfindung ein Steuergerät, das zur Ausführung zumindest einzelner Schritte des Verfahrens eingerichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung eines Fahrzeugs. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Steuergerät, das dazu eingerichtet ist, zumindest einzelne Schritte des Verfahrens auszuführen.
Stand der Technik
Die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung eines Fahrzeugs ist für viele Funktionen des Fahrzeugs interessant, beispielsweise zur Regelung der Klimaanlage, der Zündanlage und/oder des Bremssystems. Die zuverlässige Erfassung der Luftfeuchtigkeit erfordert jedoch einen dedizierten Sensor, der gesondert verbaut werden muss. Das heißt, dass Fahrzeuge mit einem weiteren Sensor ausgestattet werden müssen.
Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, Maßnahmen und Mittel anzugeben, mit deren Hilfe die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung eines Fahrzeugs einfach und dennoch zuverlässig ermittelt werden kann. Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 8 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung eines Fahrzeugs werden unter Verwendung von mindestens zwei Sensoren elektromagnetische und/oder akustische Wellen unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt und deren Wellengänge über eine gemeinsame Messstrecke verglichen.
Das vorgeschlagene Verfahren macht sich die Erkenntnis zunutze, dass elektromagnetische und/oder akustische Wellen unterschiedlicher Wellenlänge, das heißt unterschiedlicher Frequenzbereiche, durch Wassermoleküle unterschiedlich stark absorbiert werden. Durch Vergleich der Wellengänge kann somit der Wasserdampfanteil am Gasgemisch der Luft bzw. die prozentuale Luftfeuchtigkeit bestimmt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens werden lediglich zwei oder mehr Sensoren benötigt, die in unterschiedlichen Frequenzbändern operieren können, um elektromagnetische und/oder akustische Wellen unterschiedlicher Wellenlänge zu erzeugen. Da ein modernes Fahrzeug in der Regel bereits mit einer Vielzahl unterschiedlicher Sensoren ausgestattet ist, kann auf bereits vorhandene Sensoren des Fahrzeugs zurückgegriffen werden. Das heißt, dass kein zusätzlicher Sensor vorgesehen werden muss, wodurch sich der Aufwand zur Durchführung des Verfahrens verringert.
Die Zuverlässigkeit des Verfahrens ist dadurch gewährleistet, dass die elektromagnetischen und/oder akustischen Wellen unterschiedlicher Wellenlänge über eine gemeinsame, das heißt die gleiche Messtrecke ausgesendet werden. Die Zusammensetzung der Luft ist demnach für alle elektromagnetischen und/oder akustischen Wellen gleich. Entsprechend ist die Vergleichbarkeit der ermittelten Werte gegeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Durchlaufzeit der Wellengänge gemessen und verglichen. Das heißt, dass die Zeit gemessen wird, die von den einzelnen Wellengängen zum Durchlaufen der Messstrecke benötigt wird. Die Durchlaufzeit bzw. Laufzeit ändert sich in Abhängigkeit vom Wasserdampfgehalt der Luft.
Alternativ oder ergänzend kann zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit eine Schwächung der Signalintensität erfasst und verglichen werden. Denn die Absorption der elektromagnetischen und/oder akustischen Wellen geht mit einer Schwächung bzw. Dämpfung der Signale einher.
Bevorzugt werden bei der Durchführung des Verfahrens mindestens zwei optische Sensoren, insbesondere mindestens zwei verschiedene optische Sensoren, verwendet, wobei mindestens ein Sensor ein Ultraschallsensor, ein Radar, ein Lidar und/oder ein optischer Sensor eines Kamerasystems des Fahrzeugs ist. Der Einsatz verschiedener optischer Sensoren bzw. Sensortypen erleichtert das Erzeugen elektromagnetischer und/oder akustischer Wellen unterschiedlicher Wellenlänge, da jeder der vorstehend genannten Sensortypen in einem anderen Frequenzbereich arbeitet. Die geringste Frequenz besitzen Wellen, die mit einem Ultraschallsensor erzeugt werden. Eine mittlere Frequenz weisen Wellen aus dem Radiowellenbereich auf, die mit Hilfe eines Radars erzeugt werden. Die höchste Frequenz besitzen die mit Hilfe eines Lidars erzeugten Laserstrahlen.
Bei der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens werden vorzugsweise mindestens zwei verschiedene Arten von Sensoren eingesetzt, um das Erzeugen elektromagnetischer und/oder akustischer Wellen unterschiedlicher Wellenlänge zu vereinfachen. Je deutlicher sich die elektromagnetischen und/oder akustischen Wellen hinsichtlich ihrer Wellenlänge unterscheiden, desto genauer und damit robuster ist das Ergebnis der Auswertung.
Des Weiteren bevorzugt wird bei der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens mindestens ein Sensor eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs verwendet. Im Umfeld eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs werden bereits heute eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren verbaut, so dass hierauf zurückgegriffen werden kann. Der apparative Aufwand zur Durchführung des Verfahrens ist somit minimal.
Vorteilhafterweise werden die bei der Durchführung des Verfahrens eingesetzten Sensoren jeweils als Sender und Empfänger der elektromagnetischen und/oder akustischen Wellen genutzt. Die erzeugten elektromagnetischen und/oder akustischen Wellen werden demnach an einer Reflexionsfläche reflektiert, welche das Ende der Messstrecke definiert. Die Messstrecke wird demnach von den erzeugten elektromagnetischen und/oder akustischen Wellen zweimal durchlaufen. Um vergleichbare Messwerte zu erhalten, muss die Reflexionsfläche für alle elektromagnetischen und/oder akustischen Wellen gleich sein.
In Weiterbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Sensordaten zur Auswertung an ein Steuergerät des Fahrzeugs übermittelt werden. Mit Hilfe des Steuergeräts können die Sensordaten zentral verarbeitet werden, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn das Ergebnis der Auswertung anderen Fahrzeugfunktionen zur Verfügung gestellt werden soll. Beispielsweise kann das Ergebnis der Auswertung einer Klimaanlage, einer Zündanlage und/oder einem Bremssystem des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt werden. Zumindest in Bezug auf diese Fahrzeugfunktionen stellt die Luftfeuchtigkeit eine relevante Umgebungsbedingung dar. Darüber hinaus kann die Luftfeuchtigkeit für weitere Fahrzeugfunktionen interessant sein.
Ergänzend wird daher ferner ein Steuergerät vorgeschlagen, das dazu eingerichtet ist, zumindest einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Insbesondere können mit Hilfe des Steuergeräts die verschiedenen Wellengänge verglichen und ausgewertet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Sensorik und
2 eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Sensorik.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die schematische Darstellung der 1 zeigt ein Fahrzeug 1, das mit verschiedenen Sensoren 2, 3, 4, 5 ausgestattet ist. Vorliegend weist das Fahrzeug 1 mehrere Ultraschallsensoren 2, einen Radar 3, einen Lidar 4 sowie einen optischen Sensor 5 eines Kamerasystems auf. Sämtliche Sensoren 2, 3, 4, 5 dienen der Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs 1 und ermöglichen somit den Betrieb von Fahrerassistenzsystemen. Der Radar 3, der Lidar 4 und der optische Sensor 5 überwachen vorliegend den gleichen Umgebungsbereich und weisen daher die gleiche Ausrichtung auf. Dies ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens von Bedeutung, wie nachfolgend anhand der 2 erläutert wird.
Der 2 sind vier verschiedene Sensoren 2, 3, 4, 5 bzw. Sensortypen zu entnehmen. Bei dem Sensor 2 handelt es sich um einen Ultraschallsensor, bei dem Sensor 3 um einen Radar und bei dem Sensor 4 um einen Lidar. Ferner ist ein weiterer optische Sensor 5 dargestellt, der zu einem Kamerasystem des Fahrzeugs 1 gehört. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mit Hilfe der Sensoren 2, 3, 4 elektromagnetische und/oder akustische Wellen W unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt und in Richtung einer Reflexionsfläche 6 ausgesendet. An der Reflexionsfläche 6 werden die Wellen reflektiert, so dass sie zweimal eine Messstrecke MS durchlaufen. Die Messstrecke MS ist für alle Wellen gleich. Da elektromagnetische und/oder akustische Wellen unterschiedlicher Wellenlänge durch Wassermoleküle unterschiedlich stark absorbiert werden, kann anhand dieser physikalischen Gegebenheit die Luftfeuchtigkeit im Bereich der Messstrecke MS und damit in der Umgebung des Fahrzeugs 1 ermittelt werden. Beispielsweise kann die Durchlaufzeit der Wellen W gemessen und ausgewertet werden. Alternativ oder ergänzend kann eine Schwächung der Intensität zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit genutzt werden.
Um die Genauigkeit und die Robustheit des Ergebnisses der Auswertung weiter zu erhöhen, kann zusätzlich zu den Sensoren 2, 3, 4 der ebenfalls in der 2 dargestellte optische Sensor 5 eingesetzt werden. Damit erhöht sich die Anzahl der Sensoren von drei auf vier, wobei jeweils unterschiedliche Sensoren 2, 3, 4, 5 bzw. Sensortypen zum Einsatz gelangen. Der Frequenzbereich der mit Hilfe der Sensoren 2, 3, 4, 5 erzeugten elektromagnetischen und/oder akustischen Wellen W unterscheidet sich deutlich.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Sensor, Ultraschallsensor
3: Sensor, Radar
4: Sensor, Lidar
5: Sensor, optischer Sensor eines Kamerasystems
6: Reflexionsfläche

Claims

Verfahren zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung eines Fahrzeugs (1), bei dem unter Verwendung von mindestens zwei Sensoren (2, 3, 4, 5) elektromagnetische und/oder akustische Wellen (W) unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt werden und deren Wellengänge über eine gemeinsame Messstrecke (MS) verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlaufzeit der Wellengänge gemessen und verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schwächungen der Signalintensität erfasst und verglichen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei optische Sensoren (2, 3, 4, 5), insbesondere mindestens zwei verschiedene optische Sensoren (2, 3, 4, 5), verwendet werden, wobei mindestens ein Sensor ein Ultraschallsensor (2), ein Radar (3), ein Lidar (4) und/oder ein optischer Sensor (5) eines Kamerasystems des Fahrzeugs (1) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (2, 3, 4, 5) eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs (1) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (2, 3, 4, 5) jeweils als Sender und Empfänger der elektromagnetischen und/oder akustischen Wellen genutzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensordaten zur Auswertung an ein Steuergerät des Fahrzeugs (1) übermittelt werden.
Steuergerät, das dazu eingerichtet ist, zumindest einzelne Schritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.