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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein System zur Bestimmung einer Neigung eines Fahrzeugs.
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Im Stand der Technik sind Neigungssensoren zur Erfassung des Neigungswinkels eines Fahrzeugs bekannt, welche zum Beispiel mittels Beschleunigungssensoren arbeiten. Ein solches System ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift
EP 0769701 A1 offenbart.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein System zur Bestimmung einer Neigung eines Fahrzeugs relativ zur Fahrbahnoberfläche, wobei das System eine Verarbeitungseinheit, eine Lokalisierungseinheit und wenigstens einen Umfeldsensor aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, mittels des Umfeldsensors Objektinformationen von wenigstens einem Objekt im Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen und zusätzlich mittels der Lokalisierungseinheit und einer digitalen Karte zusätzliche Objekteinformationen im Umfeld des Fahrzeugs zu ermitteln, und in Abhängigkeit von den erfassten Objektinformationen und den ermittelten zusätzlichen Objektinformationen eine Neigung des Fahrzeugs zu ermitteln. Vorteilhaft ist hierbei, dass anhand der beiden Informationsquellen, sprich Umfeldsensorik und Lokalisierungseinheit inklusive digitaler Karte, eine besonders einfache Möglichkeit zur Bestimmung der Fahrzeugneigung ermöglicht wird. Insbesondere sind bei vielen Fahrzeugen heutzutage bereits entsprechende Umfeldsensoren sowie Lokalisierungseinheiten vorhanden, weshalb das System kostengünstig umgesetzt werden kann.
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Als Fahrzeug ist beispielsweise ein PKW oder auch ein LKW zu verstehen.
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Unter Neigung des Fahrzeugs relativ zur Fahrbahnoberfläche ist der Neigungswinkel zu verstehen, welcher von den Haupterstreckungsebenen des Fahrzeugs und der Fahrbahnoberfläche gebildet wird. Das bedeutet, dass anhand des Neigungswinkels eine Verkippung des Fahrzeugs festgesellt werden kann. Hierbei ist sowohl eine Neigung des Fahrzeugs um dessen Längsachse als auch eine Neigung des Fahrzeugs um dessen Querachse möglich. Liegt keine Neigung vor, sind Fahrzeug und Fahrbahn entsprechend im Wesentlichen parallel ausgerichtet.
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Insbesondere können weitere Funktionen im Anschluss an die Bestimmung der Neigung des Fahrzeugs umgesetzt werden.
So kann beispielsweise die Neigung an ein ABS- oder ESP-System übermittelt werden, welches die Neigung bei der entsprechenden Ansteuerung der Fahrzeugsysteme berücksichtigen kann.
Des Weiteren kann die Neigung des Fahrzeugs bei der Lokalisierung des Fahrzeugs mittels einer GNSS-Antenne berücksichtigt werden, die bei einer Fahrzeugneigung folglich auch um den entsprechenden Neigungswinkel geneigt ist. Auch eine Berücksichtigung der Neigung bei der Lokalisierung mittels Umfeldsensorik und digitaler Karte ist denkbar.
Des Weiteren kann die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet sein, noch weitere Funktionen umzusetzen bzw. anzustoßen. So kann eine Neigung des Fahrzeugs beispielsweise auf einen platten Reifen oder eine falsche bzw. einseitige Beladung des Fahrzeugs hinweisen und entsprechend darauf reagiert werden. Diese weiteren Funktionen erhöhen insbesondere die Sicherheit der Fahrzeuginsassen und der weiteren Verkehrsteilnehmer.
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Die Verarbeitungseinheit kann beispielsweise als Mikrocontroller, CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit) oder NPU (Neuromorphic Processing Unit) ausgestaltet sein.
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Unter Umfeldsensor ist ein Sensor zu verstehen, welcher das Umfeld und insbesondere im Umfeld befindliche Objekte erfassen kann. Als Umfeldsensor kann beispielsweise ein Ultraschall- und/oder Radar- und/oder Lidar- und/oder Kamerasensor angesehen werden. Insbesondere kann mittels des Umfeldsensors ein Bild der Fahrzeugumgebung erfasst werden, welches entsprechende Objektinformationen aufweist. Die Objektinformationen sind hierbei beispielsweise die Lage relativ zum Fahrzeug und die Struktur des Objekts.
Insbesondere sind bei der Bestimmung hierbei die Sensororientierung und der Verbauort im Fahrzeug bekannt.
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Als Lokalisierungseinheit kann eine elektronische Einheit verstanden werden, welche die Fahrzeugposition auf einer hochgenauen, digitalen Karte bestimmen kann. Hierbei kann eine Lokalisierung beispielsweise mittels einer Objekterkennung auf der digitalen Karte, mittels eines globalen Satellitensystems (GNSS, z. B. GPS) und/oder mittels einer Laufzeit einer Fahrzeug-zu-Infrastruktur- Kommunikationsverbindung umgesetzt werden.
Als digitale Karte ist hierbei eine Karte zu verstehen, in welcher ein Straßenverlauf und die Neigung der Straße sowie zusätzliche Objektinformationen, wie Lage und Struktur des jeweiligen Objekts unter Normalbedingungen, integriert sind. Diese Karte ist insbesondere in dem erfindungsgemäßen System hinterlegt oder kann von diesem System von extern abgerufen werden.
Als Objekt kann beispielsweise ein entlang der Straße befindliches, charakteristisches Objekt herangezogen werden, beispielsweise eine Ampel, ein Verkehrszeichen, ein Haus oder auch weitere Objekte.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die Neigung mittels eines Vergleichs von den Objektinformationen mit den zusätzlichen Objektinformationen zu bestimmen. Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine einfache Möglichkeit zur Bestimmung der Neigung des Fahrzeugs darstellt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die Neigung in Abhängigkeit von einem Versatz und/oder einer Verkippung zwischen den Objektinformationen und den zusätzlichen Objektinformationen zu bestimmen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine möglichst exakte Bestimmung der Neigung des Fahrzeugs ermöglicht.
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Als Versatz kann hierbei insbesondere eine Pixel-Verschiebung in den durch die Umfeldsensoren erfassten Objektinformationen gegenüber den in der digitalen Karte hinterlegten zusätzlichen Objektinformationen verstanden werden. Hierbei wird insbesondere ein bildgebendes Verfahren genutzt. Beispielsweise kann ein Gebäude oder eine Mauer auf einer rechten Seite des Fahrzeugs bei einer ungleichmäßigen seitlichen Beladung des Fahrzeugs in der Höhe verschoben erkannt werden, während eine weitere Struktur auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite ebenfalls in der Höhe verschoben jedoch entgegengesetzt verschoben erkannt wird. Dies ist ein Hinweis, dass das Fahrzeug zur Seite hin verkippt ist, also um die Längsachse. In der gleichen Weise können Objekte vor oder hinter dem Fahrzeug in den Pixeldaten der Umfeldsensoren erkannt und mit den zusätzlichen Objektinformationen aus der hochgenauen, digitalen Karte abgeglichen werden, um daraus eine mögliche Neigung des Fahrzeugs in Längsrichtung, also um die Querachse, zu detektieren.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der bestimmten Neigung einen Fahrzeugschwerpunkt zu bestimmen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass anhand des Fahrzeugschwerpunkts weitere Maßnahmen oder Funktionen, wie zuvor beschrieben, eingeleitet werden können.
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Der Fahrzeugschwerpunkt des unbeladenen Fahrzeugs und die dazugehörige Fahrzeugneigung relativ zur Ebene sind hierfür bekannt und abgespeichert. Das Delta der Fahrzeugneigung in Grad wird dann in eine Schwerpunktverschiebung mithilfe eines Massenmodels umgerechnet. Dabei kann auch die Steifigkeit der Stoßfänger mit einbezogen werden, die als Gegenkraft auf den neuen Schwerpunkt wirken.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die bestimmte Neigung mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und bei Überschreiten des Schwellenwerts ein Signal zu erzeugen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass das Signal entsprechend weiterverarbeitet oder ausgesendet werden kann, um nachgelagerte Funktionen zu ermöglichen.
So kann das Signal beispielsweise an den Fahrer gesendet werden, um diesen auf die unzulässige Neigung des Fahrzeugs hinzuweisen. Dieser kann dann prüfen, ob das Fahrzeug unsachgemäß oder auch einseitig beladen ist oder einer der Reifen defekt ist, und je nachdem entsprechend darauf reagieren. Das Signal kann beispielsweise an das Mobiltelefon des Fahrers gesendet werden oder aber direkt von einem Anzeigeelement des Fahrzeugs, beispielsweise einem Warnlämpchen, an den Fahrer übermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Signal auch haptisch und/oder akustisch an den Fahrer übermittelt werden, beispielsweise mittels eines Lautsprechers oder eines Vibrationsgenerators im Lenkrad oder Sitz des Fahrzeugführers.
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Als Schwellenwert kann beispielsweise ein typischer Neigungswinkel abgespeichert werden, welcher das Fahrzeug unter normalen Bedingungen nicht überschreiten sollte. Als Normalbedingung ist hierbei ein Fahrzeug zu verstehen, welches nicht überladen bzw. falsch beladen ist oder auch keine Unregelmäßigkeiten beim Reifendruck aufweist und folglich keine oder lediglich eine geringe Neigung gegenüber der Fahrbahnoberfläche aufweist. Wird dieser Schwellenwert überschritten, kann folglich auf eine unerwünschte und möglichweise sogar gefährliche Situation für das Fahrzeug geschlossen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, eine Auslenkung von einem oder mehreren Stoßdämpfern des Fahrzeugs zu erfassen und die Neigung des Fahrzeugs zusätzlich in Abhängigkeit von einer jeweiligen Stoßdämpferauslenkung zu bestimmen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass anhand der zusätzlichen Bestimmung der Neigung des Fahrzeugs eine Plausibilisierung des Ergebnisses der Bestimmung der Neigung mittels der Objektinformationen umgesetzt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen werden, dass die Bestimmung der Neigung mittels der Objektinformationen erst erfolgt, wenn die Neigungsbestimmung mittels der Stoßdämpferauslenkung einen gewissen Schwellenwert überschreitet.
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Die Auslenkung der Stoßdämpfer kann beispielsweise erfasst werden, indem eine Wegmessung/Auslenkung zum Beispiel magnetisch gemessen wird. Zudem ist auch eine Erfassung über eine Kraft zum Beispiel piezoelektrisch denkbar. Alternativ oder zusätzlich kann die Auslenkung der Stoßdämpfer über einen Abstand des Chassis von der Achse zum Beispiel mittels Ultraschall ermittelt werden. Auch ist bei Luftfedern eine Erfassung der Auslenkung über den Luftdruck denkbar.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, eine Bewegung des Fahrzeugs und/oder ein Zündsignal zu erfassen und die Bestimmung der Neigung in Abhängigkeit von der Bewegung und/oder von dem Zündsignal durchzuführen. Vorteilhaft ist hierbei, dass Fahrereignisse bei der Bestimmung der Neigung berücksichtigt werden können. So kann das Ergebnis der Neigungsbestimmung beispielsweise durch ein Brems- oder Beschleunigungsmanöver des Fahrzeugs verfälscht werden. Um dies zu vermeiden, kann die Bestimmung der Neigung beispielsweise im Stillstand, beispielsweise an einer Ampel oder beim Fahrzeugstart, oder bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit des Fahrzeugs durchgeführt werden.
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Als Bewegung ist hierbei eine Beschleunigung oder auch eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verstehen.
Zur Erfassung der Bewegung des Fahrzeugs kann das System beispielsweise einen Beschleunigungssensor aufweisen oder aber fahrzeuginterne Daten zurückgreifen.
Insbesondere wird auch ein Zündsignal von fahrzeuginternen Daten abgegriffen, wobei das Zündsignal ein Indiz für einen Motorstart und folglich für einen Fahrbeginn ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die Bestimmung der Neigung des Fahrzeugs zyklisch oder kontinuierlich durchzuführen. Vorteilhaft ist hierbei, dass entweder regelmäßig oder aber kontinuierlich eine Bestimmung der Fahrzeugneigung erfolgt, um die Sicherheit für die Fahrzeuginsassen oder auch andere Verkehrsteilnehmer zu erhöhen. Insbesondere kann hierdurch beispielsweise während einer Fahrzeugfahrt zeitnah ein Reifendruckverlust oder eine ungleichmäßige Beladung des Fahrzeugs, beispielsweise durch ein Verrutschen einer Ladung des Fahrzeugs, erfasst und dies dem Fahrer mitgeteilt werden, welcher dann entsprechend reagieren kann. Bei einem vollautonomen Fahrzeug kann dieses auch in einen sicheren Zustand versetzt werden, wenn eine entsprechende Neigung des Fahrzeugs, beispielsweise aufgrund der Ladungsverschiebung oder des Reifendruckverlusts, erkannt wurde.
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Die Erfindung betrifft zudem ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems, welches in einem Fahrzeug angeordnet ist.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems, welches in einem Fahrzeug angeordnet ist.
Dargestellt ist ein Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 kann beispielsweise ein PKW oder auch ein LKW sein.
Das Fahrzeug 100 weist ein System 10 auf. Das System 10 wiederum weist eine Verarbeitungseinheit 20, eine Lokalisierungseinheit 30 und wenigstens einen Umfeldsensor 40 auf.
Die Verarbeitungseinheit 20 ist dazu eingerichtet, mittels des Umfeldsensors 40 Objektinformation 41 von wenigstens einem Objekt 120 im Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen und zusätzlich mittels der Lokalisierungseinheit 30 und einer digitalen Karte zusätzliche Objekteinformationen 31 im Umfeld des Fahrzeugs 100 zu ermitteln.
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Der Umfeldsensor 40 kann beispielsweise als Ultraschall- und/oder Radar- und/oder Lidar- und/oder Kamerasensor ausgestaltet sein.
Die Lokalisierungseinheit 30 kann beispielsweise als GNSS ausgestaltet sein. Zudem kann in der Lokalisierungseinheit 30 eine digitale Karte abgespeichert sein, auf welcher entsprechende Umfelddaten hinterlegt sind. Folglich kann die Lokalisierungseinheit 30 basierend auf einer Positionsbestimmung und der hinterlegten, digitalen Karte entsprechende zusätzliche Objektinformationen 31 der Verarbeitungseinheit 20 zur Verfügung stellen. Alternativ wäre es auch denkbar, dass die digitale Karte bereits in einer nicht dargestellten Speichereinheit der Verarbeitung 20 hinterlegt ist, so dass die Verarbeitungseinheit lediglich die Positionsinformation von der Lokalisierungseinheit abgreifen und anschließend selbständig durch Zugriff auf die hinterlegte, digitale Karte die zusätzlichen Objektinformationen 31 ermitteln kann.
Das Objekt 120 kann beispielsweise ein Stein oder aber ein Gegenstand der Verkehrsinfrastruktur, wie beispielsweise eine Ampel oder ein Verkehrsschild, sein.
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Zudem ist die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von den erfassten Objektinformationen 41 und den ermittelten zusätzlichen Objektinformationen 31 eine Neigung des Fahrzeugs 100 relativ zu einer Fahrbahnoberfläche 110 zu ermitteln.
Insbesondere ist die Verarbeitungseinheit 20 hierbei dazu eingerichtet, die Neigung mittels eines Vergleichs von den Objektinformationen 31 mit den zusätzlichen Objektinformationen 41 zu bestimmen. Besonders bevorzugt ist die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet ist, die Neigung in Abhängigkeit von einem Versatz und/oder einer Verkippung zwischen den Objektinformationen 41 und den zusätzlichen Objektinformationen 31 zu bestimmen.
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Des Weiteren kann die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der bestimmten Neigung einen Fahrzeugschwerpunkt zu bestimmen.
Zudem kann die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet sein, die bestimmte Neigung mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und bei Überschreiten des Schwellenwerts ein Signal 25 zu erzeugen. Insbesondere ist das System 10 dazu eingerichtet, das Signal 25 an einen Fahrzeugführer 102 zu übermitteln. Eine Übermittlung kann hierbei beispielsweise optisch, akustisch oder auch haptisch erfolgen. Bei einem vollautonomen Fahrzeug kann dieses aufgrund des Signals 25 in einen sicheren Zustand versetzt werden, wenn die Ladungsverschiebung oder der Reifendruckverlust erkannt wurde.
Der Schwellenwert kann beispielsweise in einer nicht dargestellten Speichereinheit des Systems 10 oder der Verarbeitungseinheit 20 hinterlegt sein. Zusätzlich kann die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet sein, eine Auslenkung von einem oder mehreren Stoßdämpfern 105 des Fahrzeugs 100 zu erfassen und die Neigung des Fahrzeugs zusätzlich in Abhängigkeit von einer jeweiligen Stoßdämpferauslenkung zu bestimmen.
Außerdem kann die die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet sein, eine Bewegung des Fahrzeugs 100 und/oder ein Zündsignal zu erfassen und die Bestimmung der Neigung in Abhängigkeit von der Bewegung und/oder von dem Zündsignal durchzuführen.
Des Weiteren kann die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet sein, die Bestimmung der Neigung des Fahrzeugs 100 zyklisch oder kontinuierlich durchzuführen.
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In einem alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die Verarbeitungseinheit 20 als externer Sever ausgestaltet ist und lediglich die Lokalisierungseinheit 30 und der Umfeldsensor 40 am Fahrzeug 100 angeordnet sind. Hierbei können die zur Bestimmung der Neigung benötigten Daten insbesondere drahtlos von der Lokalisierungseinheit 30 und dem Umfeldsensor 40 an die Verarbeitungseinheit 20 übermittelt werden, welche basierend auf den erhaltenen Daten die Neigung des Fahrzeugs 100 bestimmt und an das Fahrzeug 100 zurück überträgt. Dort erfolgt dann die Ausgabe des Signals 25 an den Fahrer 102 oder aber ein vollautonomes Fahrzeug wird in einen sicheren Zustand versetzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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