DE102020216437A1

DE102020216437A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beladungserkennung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102020216437A1
Application number: DE102020216437.1A
Authority: DE
Inventors: Daniel Münning; Lukas Ackert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-06-23

Abstract

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Beladungserkennung eines Fahrzeugs werden erste Umfelddaten (UD1) von dem Fahrzeug (F) sensorisch erfasst (11). Die erfassten ersten Umfelddaten (UD1) werden gespeichert (12). Zu einem späteren Zeitpunkt werden zweite Umfelddaten (UD2) von dem Fahrzeug (F) sensorisch erfasst (13). Durch einen Vergleich der ersten und zweiten Umfelddaten (UD1, UD2) wird eine Veränderung einer Abbildung eines statischen Umfeldobjekts (U1, U2), das sowohl in den ersten als auch den zweiten Umfelddaten (UD1, UD2) enthalten ist, ermittelt (14). Aus der Veränderung der Abbildung des statischen Umfeldobjekts (U1, U2) wird eine Veränderung der Fahrzeugbeladung ermittelt (15).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beladungserkennung eines Fahrzeugs, dass insbesondere zur Erkennung einer ungünstigen Beladung des Fahrzeugs, die sich auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs auswirken kann, verwendet werden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung.
Insbesondere bei Straßenfahrzeugen kann die Zuladung erheblichen Einfluss auf die Fahrzeughandhabung und das Fahrzeugverhalten haben. So kann es einen deutlichen Unterschied machen, ob das Fahrzeug unbeladen, teilbeladen, voll beladen oder sogar überladen ist.
Eine Überladung kann dabei, beispielsweise durch einen längeren Bremsweg oder ein schlechteres Fahrverhalten, zu einer Gefährdung der Fahrzeuginsassen und auch anderer Verkehrsteilnehmer führen. Ebenso kann beispielsweise eine stark hecklastige oder asymmetrische Beladung ein ungewolltes übersteuerndes und damit gefährliches Fahrverhalten provozieren oder zu einer Blendung des Gegenverkehrs bei einer Fahrt in Dunkelheit führen. Ferner sind Assistenzsysteme üblicherweise so ausgelegt, dass diese unabhängig von der tatsächlichen Ladung eine Maximalbeladung zugrunde legen, was dem Bestreben, den Komfort und die Sicherheit für die Insassen zu maximieren, entgegenwirken kann.
Bei Lastkraftwagen, insbesondere bei einem Einsatz im Transportgewerbe, findet die Überprüfung der Zuladung regelmäßig Beachtung, nicht zuletzt wegen der stichprobenartigen Kontrollen der Einhaltung des zulässigen Gesamtgewichts durch Polizeibehörden und den drohenden Sanktionen bei einer Überladung des Lastkraftwagens. Bei der Nutzung von Personenkraftwagen dagegen wird dieser Aspekt häufig vernachlässigt.
Mithilfe mobiler Radlastwaagen oder auch im Fahrzeug integrierten Achslast-Wiegesystemen werden insbesondere bei Fahrzeugen wie Lastwagen und Anhängern die Achslasten sowie das Gesamtgewicht gemessen. Ferner kann eine automatische Ladungserkennung beispielsweise auch durch eine Auswertung der Aufstandsfläche der Fahrzeugreifen erfolgen, da sich diese entsprechend des auf den Reifen lastenden Gewichts vergrößert.
Die DE 10 2015 006 571 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Verwindung der Karosserie oder des Fahrgestells eines Fahrzeugs bei der Fahrt dieses Fahrzeugs, die zur Detektion einer Schädigung einer Fahrzeugkomponente oder eines Beladungszustands des Fahrzeugs verwendet werden kann. Die Verwindung wird hierbei ermittelt, indem Differenzen zwischen Bewegungsrichtungen und Wirkungswinkeln in den Bilddaten von mindestens zwei Kameras, die an unterschiedlichen Positionen am Fahrzeug angeordnet sind, gemeinsam ausgewertet werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Beladungserkennung eines Fahrzeugs und eine entsprechende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Beladungserkennung eines Fahrzeugs werden erste Umfelddaten von dem Fahrzeug sensorisch erfasst. Die erfassten ersten Umfelddaten werden gespeichert. Zu einem späteren Zeitpunkt werden zweite Umfelddaten von dem Fahrzeug sensorisch erfasst. Durch einen Vergleich der ersten und zweiten Umfelddaten wird eine Veränderung einer Abbildung eines statischen Umfeldobjekts, das sowohl in den ersten als auch den zweiten Umfelddaten enthalten ist, ermittelt. Aus der Veränderung der Abbildung des statischen Umfeldobjekts wird eine Veränderung der Fahrzeugbeladung ermittelt.
Aus den Veränderungen der statischen Umfeldobjekte können so auf einfache Weise Zuladungen des Fahrzeugs und Veränderungen dieser Zuladungen erkannt werden. Hierbei ist keinerlei zusätzliche Umfeldsensorik erforderlich, da in heutigen Serienfahrzeugen ohnehin eine Vielzahl von unterschiedlichen Sensoren zur Überwachung des Fahrzeugumfelds verbaut sind, auf die für die erfindungsgemäße Beladungserkennung zurückgegriffen werden kann. Damit kann ohne zusätzlichen Hardwareaufwand kostenneutral eine Abschätzung über die Beladung des Fahrzeugs getroffen werden.
Vorteilhafterweise werden hierbei die ersten Umfelddaten erfasst, wenn bei dem Fahrzeug der Motor abgestellt, die Feststellbremse angezogen und/oder eine Parkstufe des Getriebes eingelegt und im Anschluss die Schließanlage des Fahrzeugs zum Verschließen der Türschlösser betätigt worden ist, und die zweiten Umfelddaten erfasst, wenn daraufhin die Schließanlage des Fahrzeugs zum Öffnen der Türschlösser betätigt worden ist und im Anschluss der Motor gestartet, die Feststellbremse gelöst und/oder eine Fahrstufe des Getriebes eingelegt worden ist.
Ebenso wird vorteilhafterweise die Veränderung der Fahrzeugbeladung anhand geometrischer Verschiebungen der statischen Umfeldobjekte in den Umfelddaten ermittelt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist hierbei im Fahrzeug ein Kennfeld hinterlegt, in dem verschiedenen Werten der geometrischen Verschiebung der statistischen Umfeldobjekte jeweils eine zugehörige Zuladung des Fahrzeugs zugeordnet ist, wobei die aktuelle Zuladung des Fahrzeugs unter Nutzung des Kennfelds aus der aktuellen geometrischen Verschiebung ermittelt wird.
Vorzugsweise umfassen die ersten und zweiten Umfelddaten Abstandsinformationen zu den statischen Umfeldobjekten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die ersten und zweiten Umfelddaten Bilddaten, die durch eine Außenkamera des Fahrzeugs generiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird hierbei basierend auf der ermittelten Zuladung das Regelverhalten von einem Fahrdynamikregelsystem des Fahrzeugs angepasst.
Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung wird bei schlecht verteilter oder zu großer Zuladung des Fahrzeugs eine Warnung an den Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beladungserkennung eines Fahrzeugs umfasst mindestens einen Sensor zur Erfassung des Fahrzeugumfelds, eine Speichereinheit und eine Auswerte- und Steuereinheit, wobei

- mit dem mindestens einen Sensor erste Umfelddaten und zu einem späteren Zeitpunkt zweite Umfelddaten sensorisch erfasst werden;
- in der Speichereinheit zumindest die ersten Umfelddaten gespeichert werden;
- die Auswerte- und Steuereinheit durch einen Vergleich der ersten und zweiten Umfelddaten Veränderungen von statischen Umfeldobjekten in den ersten und zweiten Umfelddaten ermittelt und aus der Veränderung der Abbildung des statischen Umfeldobjekts eine Veränderung der Fahrzeugbeladung ermittelt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Vorrichtung

- mindestens eine Außenkamera zur Erfassung von Umfeldobjekten im Fahrzeugumfeld des Fahrzeugs; und/oder
- mindestens ein Radar-, Ultraschall- und/oder Lidar-Sensor zur Generierung von Abstandsinformationen zu den Umfeldobjekten

Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, in dem das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt wird.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 zeigt schematisch ein Beispiel eines Kamerabilds von dem Fahrzeugumfeld mit zwei Umfeldobjekten, das mit einer Außenkamera des Fahrzeugs beim Abstellen des Fahrzeugs und nach einer anschließenden Beladung des Fahrzeugs erfasst worden ist; und
3 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise durch ein zentrales Steuergerät für ein Assistenzsystem im Fahrzeug in Kombination mit der Umfeldsensorik des Fahrzeugs ausgeführt werden.
In einem Verfahrensschritt 11 werden erste Umfelddaten von dem Fahrzeug sensorisch erzeugt. Dieses kann insbesondere zu einem Zeitpunkt erfolgen, an dem das Fahrzeug von einem Fahrzeugnutzer nach einer Nutzung im Straßenverkehr abgestellt wird. Dieses kann beispielsweise erfasst werden, indem Steuersignale von entsprechenden Steuergeräten des Fahrzeugs ausgewertet werden, die signalisieren, dass gerade der Motor des Fahrzeugs abgestellt, die Feststellbremse angezogen und/oder eine Parkstufe des Getriebes eingelegt worden ist. Zusätzlich kann erfasst werden, dass im Anschluss die Schließanlage des Fahrzeugs zum Verschließen der Türschlösser betätigt worden ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die ersten Umfelddaten dann generiert werden, wenn eine potentielle Ent- oder Beladung erfolgt, nämlich zwischen dem Zeitpunkt, an dem das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist und dem späteren Zeitpunkt, an dem der Fahrzeugnutzer das Fahrzeug verlässt.
Die Umfelddaten können hierbei mit diversen Umfeldsensoren des jeweiligen Fahrzeugs erfasst werden. Insbesondere kann das Fahrzeugumfeld mit einem Bildsensor, der in einer Kamera integriert sein kann, oder mehreren Bildsensoren bzw. Kameras des Fahrzeugs erfasst werden. Diese können das Fahrzeugumfeld im sichtbaren Spektralbereich abbilden oder aber auch als Infrarotkameras ausgestattet sein, um auch bei Dunkelheit eine verlässliche Erfassung zu ermöglichen. Über die Ausrichtung des jeweiligen Bildsensors bzw. der jeweiligen Kamera sind die Bilddaten hierbei einem Bildsensor- bzw. Kamerakoordinatensystem zugeordnet. Eine solche Erfassung des Fahrzeugumfelds mit in dem Fahrzeug integrierten Außenkameras ist besonders vorteilhaft, da Kameradaten mit einer hohen räumlichen Auflösung generiert werden können und damit Umfeldobjekte und Veränderungen dieser Umfeldobjekte sehr genau erfasst werden können. Gegebenenfalls kann die Erfassung des Fahrzeugumfelds aber auch zusätzlich oder stattdessen mit anderen Sensoren, wie beispielsweise Sensoren auf Ultraschall-, Radar- oder Laserbasis erfolgen.
Um aus den mit den Umfeldsensoren erzeugten Sensordaten die Umfelddaten zu erzeugen, wird ggfs. zunächst noch eine, von der Art der Umfeldsensoren abhängige, Verarbeitung der Sensordaten durchgeführt. So erfolgt beispielsweise bei Bilddaten, die mit einer Kamera erfasst worden sind, eine zugehörige Bildverarbeitung und Objekterkennung, um in den Bilddaten Umfeldobjekte zu detektieren, die für die Beladungserkennung verwendet werden können.
Es können so beispielsweise statische Landmarken wie z.B. Gebäude oder Verkehrszeichen vor, seitlich oder hinter dem abgestellten Fahrzeug detektiert und ggfs. auch erkannt bzw. klassifiziert werden. Ebenso können auch Pflanzen, wie insbesondere Bäume und größere Büsche im Fahrzeugumfeld erfasst werden. Grundsätzlich können auch geparkte Fremdfahrzeuge im Fahrzeugumfeld als Umfeldobjekte dienen, hierbei muss jedoch ausgeschlossen werden, dass keine Verfälschung durch eine Veränderung der Fahrzeugbeladung dieser Fremdfahrzeuge erfolgt. Dieses kann beispielsweise durch eine Erfassung des Kontaktbereichs der Reifen mit der Straßenoberfläche erfolgen, da diese von der Fahrzeugbeladung des Fremdfahrzeugs unabhängig ist.
Im Rahmen der Objekterkennung werden hierbei auch die Koordinaten der jeweils erkannten Umfeldobjekte innerhalb des erfassten Bildes ermittelt. Hierbei werden insbesondere in vertikaler Richtung Koordinaten von Rand- bzw. Eckpunkten der Umfeldobjekte bestimmt. Zusätzlich werden auch die Koordinaten in horizontaler Richtung für diese Rand- bzw. Eckpunkte ermittelt.
Ferner kann zusätzlich auch eine Tiefenmessung der Umfeldobjekte erfolgen, um die so generierten Abstandsinformationen für eine Abstandsplausibilisierung zu verwenden. Bei Verwendung einer 3-D-Kamera können diese Abstandsinformationen aus den 3-D-Bildern selbst bestimmt werden, ebenso kann dieses aber auch mittels weiterer Sensoren wie beispielsweise Ultraschall-, Radar- oder Lidarsensoren erfolgen. Anhand der Abstandsinformationen ist es auch möglich, für die Durchführung des Verfahrens Umfeldobjekte auswählen, die sich möglichst dicht bei dem Fahrzeug befinden, um so Messfehler möglichst gering zu halten.
Die Verarbeitung der Sensordaten kann insbesondere direkt in dem jeweiligen Fahrzeug erfolgen. Es kann aber ebenso vorgesehen werden, dass von dem jeweiligen Fahrzeug die Sensordaten als Rohdaten an einen zentralen Server übermittelt werden, der dann die entsprechende Verarbeitung durchführt und das Ergebnis an das Fahrzeug zurücksendet. Dieses kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn aufwendige Algorithmen für eine eindeutige Erkennung durchgeführt werden müssen.
Die Umfelddaten werden dann in Verfahrensschritt 2 gespeichert. Hierbei können die Koordinaten der prägnanten Merkmale der Umfeldobjekte oder aber auch die kompletten erfassten Rohdaten abgelegt werden. Zusätzlich können diese auch mit einem Zeitstempel versehen werden.
In Verfahrensschritt 13 werden zu einem späteren Zeitpunkt von denselben Umfeldsensoren des Fahrzeugs zweite Umfelddaten erzeugt. Hierfür kann erfasst werden, wenn nach dem Abstellen des Fahrzeugs dieses Fahrzeug von einem Fahrzeugnutzer das nächste Mal aufgesucht und die Schließanlage des Fahrzeugs zum Öffnen der Türschlösser betätigt wird, da eine Beladung des Fahrzeuginnenraums nur erfolgen kann, nachdem der Kofferraum oder eine Tür des Fahrzeugs geöffnet worden ist.
Daraufhin kann die Erfassung des Fahrzeugumfelds solange erfolgen, bis im Anschluss der Motor gestartet, die Feststellbremse gelöst und/oder eine Fahrstufe des Getriebes eingelegt worden ist, da davon auszugehen ist, dass zu diesem Zeitpunkt eine potentielle Veränderung der Fahrzeugbeladung abgeschlossen ist.
Wie bei den ersten Umfelddaten wird auch bei dem zweiten Umfelddaten ggfs. noch eine Verarbeitung der Sensordaten durchgeführt. Insbesondere werden auch hier für die Beladungserkennung Umfeldobjekte detektiert und die Koordinaten der jeweils erkannten Umfeldobjekte ermittelt.
Die zwischengespeicherten ersten Umfelddaten und die später erfassten zweiten Umfelddaten werden dann in Verfahrensschritt 14 verglichen. Hierfür kann zunächst überprüft werden, ob Umfeldobjekte, die in dem ursprünglichen Umfeldmodell basierend auf den ersten Umfelddaten enthalten waren, in dem Umfeldmodell entsprechend der zweiten Umfelddaten noch detektiert werden. So können beispielsweise Fehlinterpretationen ausgeschlossen werden, wenn sich ein vor oder hinter dem Fahrzeug befindliches Fremdfahrzeug nach dem Abstellen des Egofahrzeugs entfernt hat und der entsprechende Parkplatz nun leer oder von einem anderen Fahrzeug eingenommen worden ist. Für Umfeldobjekten, die sowohl in den ersten als auch den zweiten Umfelddaten enthalten sind, wird dann überprüft, ob eine Veränderung, insbesondere eine im wesentlichen vertikale Verschiebung, der Abbildungen dieser Umfeldobjekte in den erfassten Sensordaten vorliegt.
Wird eine Veränderung der Abbildung eines statischen Umfeldobjekts erkannt, so wird dann aus dieser eine Veränderung der Fahrzeugbeladung ermittelt. Wenn in den erfassten Sensordaten mehrere Umfeldobjekte erkannt worden sind, so können zur Erhöhung der Genauigkeit für jedes dieser Umfeldobjekte Veränderungen der jeweiligen Abbildung ermittelt werden und die Veränderungen dann gemeinsam ausgewertet werden.
Die so ermittelte Information über eine Veränderung der Fahrzeugbeladung kann dann in einem Verfahrensschritt 16 genutzt werden. So kann beispielsweise eine Anpassung des Regelverhaltens von einem Fahrdynamikregelsystem zur Aufrechterhaltung der Fahrstabilität des Fahrzeugs erfolgen. Mit Hilfe des erfindungsgemäß abgeschätzten Beladungszustands können so beispielsweise die Lenkanlage und/oder Bremsanlage und/oder Antriebsanlage des Fahrzeugs proaktiv nach einer Be- oder Entladung auf den aktuellen Fahrzeugzustand geeignet angepasst werden. Ebenso kann eine Warnung des Fahrers bei schlecht verteilter oder zu großer Beladung erfolgen. Diese Warnung kann beispielsweise von einem Assistenzsystem auf einem Display im Fahrzeug angezeigt werden. Zusätzlich oder stattdessen kann auch eine akustische Warnung, beispielsweise durch einen Signalton oder eine Sprachausgabe erfolgen.
2 zeigt schematisch ein Beispiel in Form von Umfelddaten UD₁ und UD₂, die als Kamerabilder von dem Fahrzeugumfeld mit einer Außenkamera des Fahrzeugs erfasst worden sind. Das Kamerabild umfasst zwei statische Landmarken in Form eines Hauses U1 und eines Baumes U2. Beim Abstellen des Fahrzeugs zum Zeitpunkt t1 haben hierbei die Landmarken U1 und U2 eine erste Position innerhalb des Kamerabildes. Nachdem das abgestellte Fahrzeug beladen worden ist, wurde durch die Außenkamera zum Zeitpunkt t2 dasselbe Fahrzeugumfeld aufgenommen. Eine Auswertung mit geeigneten Bildauswerte-Algorithmen ergibt hierbei eine Veränderung bzw. Transformation der in dem Kamerabild enthaltenen Landmarken, in dem dargestellten Fall, dass die Umfeldobjekte in dem Kamerabild um einen Betrag Δy verschoben worden sind. Exemplarisch wird hierbei auf die Dachspitze des Hauses U1 Bezug genommen. Die Transformationsparameter können insbesondere durch kartesischen Koordinaten, welche die Position der Umweltobjekte im Kamerabild auf der x- und y-Achse eines Koordinatensystems angeben, beschrieben werden. Aus der ermittelten Verschiebung der Landmarken in dem Kamerabild kann dann auf die erfolgte Zuladung geschlossen werden.
Soweit sich bei einer Änderung der Beladung das Fahrwerk des Fahrzeugs gleichmäßig senkrecht zur Fahrbahn verändert und es nicht zu Drehbewegungen des Fahrzeugs um seine Körperachsen kommt, entsprechen die Verschiebungen der statischen Landmarken Δy in den Kamerabildern der Änderung der Fahrzeuggeometrie ΔL. Die Zuladung kann dann ermittelt werden, indem die Veränderung der Federlänge im Fahrzeug anhand der geometrischen Verschiebung in den Kamerabildern bestimmt wird.
Nach dem hookeschen Gesetz ist die Federkraft F einer Feder proportional zur Längenänderung ΔL der Feder, mit der Federkonstante D als Proportionalitätsfaktor D. Dieses gilt in erster Näherung, insbesondere solange nicht durch ein zu hohes Gesamtgewicht ein nichtlineares Verhalten auftritt, auch für die Federsteifigkeit des Fahrzeugfahrwerks. Die Federkonstante D bzw. Federsteifigkeit des Fahrwerks kann hierbei mittels einer Fahrwerksvermessung für den jeweiligen Fahrzeugtyp einmalig bestimmt werden. Durch Gleichsetzen der Federkraft mit der Gewichtskraft, die sich aus dem Produkt der Masse m der Zuladung mit der Erdbeschleunigung g ergibt, $m \cdot g = F = D \cdot Δ L$
kann dann die Zuladung berechnet werden: $m = \frac{D \cdot Δ L}{g}$
Soll eine individuelle Abstimmung auf das jeweilige Fahrzeug erfolgen, so kann die Zuladung mithilfe eines kalibrierten Kennfelds ermittelt werden. Hierfür wird das Kennfeld mit einer Kalibriertafel und bekannter Beladung bedatet und dann im Fahrzeug, beispielsweise in einem Steuergerät, abgespeichert.
Eine Kalibrierung einer Frontkamera kann hierbei beispielsweise folgt erfolgen. Zunächst wird das Fahrzeug vor einer Kalibriertafel an einer definierten Position abgestellt und die Positionen der Fahrzeugkamera sowie von mindestens einer Marke auf der Kalibriertafel ermittelt, insbesondere die Höhe der Kamera sowie der mindestens einen Marke über dem Boden. Wird dann das Fahrzeug hinten belastet, beispielsweise in dem eine zusätzliche Beladung mit bekannten Gewicht in den Kofferraum eingebracht wird, so kann erfasst werden, wie stark sich bei dieser definierten zusätzlichen Beladung die in der Kalibriertafel befindliche Marke vertikal verschoben hat. Alternativ kann auch ein Druck auf das Heckteil des Fahrzeugs ausgeübt werden und die hieraus resultierende Fahrzeugneigung ermittelt werden.
Die Kalibrierung muss zumindest für jeden Fahrzeugtyp separat durchgeführt werden, da die Fahrzeugsensoren und insbesondere Außenkameras je nach Fahrzeugtyp in unterschiedlichen Bereichen des Fahrzeugs verbaut sein können. Ferner kann die Kalibrierung für jeden Fahrzeugtyp jeweils für die jeweils für diesen Fahrzeugtyp vorgesehenen Fahrwerke durchgeführt werden, da die Stärke der Veränderung bei einer Beladung des Fahrzeugs auch davon abhängt, ob beispielsweise ein sportliches oder aber ein eher komfortables Fahrwerk montiert ist. Ebenso kann aber auch eine individuelle Kalibrierung für jedes einzelne Fahrzeug erfolgen, beispielsweise bei der Fahrzeugmontage durch den Fahrzeughersteller während der ohnehin erforderlichen Kalibrierung der Fahrzeugsensorik.
Es können ferner auch zusätzliche Parameter, wie beispielsweise Temperatureinflüsse auf das Fahrwerk, berücksichtigt werden. So gehören zum Fahrwerk unter anderem auch Stoßdämpfer bzw. Schwingungsdämpfer, welche Schwingungen der Federn abbremsen bzw. reduzieren und hierfür mit Öl gefüllt sind. Dabei wird Bewegungsenergie durch Flüssigkeitsreibung in Wärmeenergie umgewandelt, sodass es zu einer deutlichen Erwärmung des Öls kommen kann. Je nach Temperatur des Öls, die von der Außentemperatur und dem Betrieb des Fahrzeugs abhängt, kann dieses hierbei eine unterschiedliche Viskosität aufweisen und damit unterschiedlich stark nachgeben. Diese Temperatureinflüsse können als zusätzliche Parameter in dem Kennfeld berücksichtigt werden.
Ferner kann durch einen Fahrzeugnutzer das „Grundniveau“ angelernt werden. Hierfür kann dieses, beispielsweise jeweils bei Wechsel der Bereifung zwischen einer Sommerbereifung und einer Winterbereifung, ähnlich dem Zurücksetzen eines Reifenkontrollsystems erfolgen. Dieses angelernte Grundniveau kann dann als komplett „leer“, d.h. ohne Zuladung, oder ggf. auch als „leer + Fahrer“ abgespeichert werden. Dieses kann beispielsweise mit einer Sitzerkennung, die eine Information über eine Belegung des Fahrersitzes liefert, gekoppelt werden. Auf diese Weise kann unterschieden werden, ob sich der Fahrer im Fahrzeug befindet und sich damit die Kamera auf das angelernte Grundniveau mit Fahrer bezieht, oder anderenfalls das Grundniveau ohne Fahrer als Referenz herangezogen wird. Ausgehend von diesem Grundniveau wird dann mit Hilfe der oben beschriebenen Verfahren ermittelt, wie sich die Beladung verändert hat.
In den Umfelddaten kann zusätzlich zu einer Verschiebung der erfassten Umfeldobjekte in senkrechter Richtung auch ermittelt werden, wenn diese gegenüber den ursprünglich erfassten Umfeldobjekte schräg verschoben oder verzehrt erfasst werden. Durch die Ermittlung eines solchen Nick-, Gier- oder Wankwinkels im Vergleich zum Zustand vor der Beladung kann eine Abschätzung der Verteilung der Zuladung erfolgen. Optional kann dann eine Warnung ausgegeben werden, wenn die Beladung unsymmetrisch verteilt wurde.
In 3 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug F mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beladungserkennung. Das Kraftfahrzeug weist mindestens eine Kamera K zur Erfassung des vor dem Fahrzeug liegenden Fahrzeugumfelds auf. Die Kamera kann hierbei beispielsweise im Frontgrill verbaut sein, kann sich aber ebenso an anderen Verbaupositionen befinden, die eine ungestörte Erfassung des Fahrzeugumfelds ermöglichen. Auch können weitere, in der Figur nicht dargestellte Kameras, beispielsweise eine Rückfahrkamera oder auch Kameras in den Seitenspiegeln, vorgesehen sein. Zusätzlich weist das Fahrzeug in dem dargestellten Beispiel zwei weitere, anders geartete Sensoren S1 und S2, wie beispielsweise Radarsensoren auf, mit denen zusätzlich für die mit der Kamera erfassten Umfeldobjekte eine Abstandsinformation generiert wird, die dann zu einer weiteren Genauigkeitssteigerung verwendet werden kann.
Von der Kamera werden, wie oben beschrieben, beim Abstellen und später nach einem Be- oder Entladen des Fahrzeugs jeweils Bilddaten des Fahrzeugumfelds erzeugt, vorzugsweise hochaufgelöste RGB-Bilder mit einer Auflösung im Megapixelbereich. Die Kameradaten werden einer Auswerte- und Steuereinheit A zugeführt, die beispielsweise Teil eines Steuergeräts des Fahrzeugs sein kann und einen Prozessor aufweisen kann, der die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen kann. Der Prozessor kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten umfassen, beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder Kombinationen daraus. Von der Auswerte- und Steuereinheit A werden in den Bilddaten mittels geeigneter Bildauswerte-Algorithmen eine oder mehrere Umfeldobjekte detektiert.
Zur Abspeicherung der Umfelddaten für einen Vergleich mit später erfassten Umfelddaten ist eine Speichereinheit S vorgesehen, in der die Umfelddaten oder in den Umfelddaten erkannte Umfeldobjekte mit ihren Positionsdaten abgespeichert werden. Die Auswerte- und Steuereinheit A ermittelt dann wie oben beschrieben durch einen Vergleich der Umfelddaten eine Veränderung der Fahrzeugbeladung.
Zusätzlich kann eine in der Figur nicht dargestellte Ausgabeeinheit vorgesehen werden, mittels der bei einer für das Fahrverhalten ungünstigen Fahrzeugbeladung Warnhinweise an den Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben werden können. So kann der Warnhinweis beispielsweise auf einem Display im Fahrzeug dargestellt werden oder über Lautsprecher eines Audiosystems des Fahrzeugs ausgegeben werden.
Bezugszeichenliste

11 -16: Verfahrensschritte
U1, U2: Umfeldobjekte
UD1, UD2: Umfelddaten
F: Fahrzeug
K: Kamera
A: Auswerte- und Steuereinheit
S1, S2: weitere Umfeldsensoren
S: Speichereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015006571 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Beladungserkennung eines Fahrzeugs, bei dem - erste Umfelddaten (UD₁) von dem Fahrzeug (F) sensorisch erfasst (11) werden; - die erfassten ersten Umfelddaten (UD₁) gespeichert (12) werden; - zu einem späteren Zeitpunkt zweite Umfelddaten (UD₂) von dem Fahrzeug (F) sensorisch erfasst (13) werden; - durch einen Vergleich der ersten und zweiten Umfelddaten (UD₁, UD₂) eine Veränderung einer Abbildung eines statischen Umfeldobjekts (U1, U2), das sowohl in den ersten als auch den zweiten Umfelddaten (UD₁, UD₂) enthalten ist, ermittelt (14) wird; und - aus der Veränderung der Abbildung des statischen Umfeldobjekts (U1, U2) eine Veränderung der Fahrzeugbeladung ermittelt (15) wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei - die ersten Umfelddaten (UD₁) erfasst (11) werden, wenn bei dem Fahrzeug (F) der Motor abgestellt, die Feststellbremse angezogen und/oder eine Parkstufe des Getriebes eingelegt und im Anschluss die Schließanlage des Fahrzeugs zum Verschließen der Türschlösser betätigt worden ist; und - die zweiten Umfelddaten (UD₂) erfasst (13) werden, wenn daraufhin die Schließanlage des Fahrzeugs zum Öffnen der Türschlösser betätigt worden ist und im Anschluss der Motor gestartet, die Feststellbremse gelöst und/oder eine Fahrstufe des Getriebes eingelegt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Veränderung der Fahrzeugbeladung anhand geometrischer Verschiebungen der statischen Umfeldobjekte (U1, U2) in den Umfelddaten (UD₁, UD₂) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei im Fahrzeug (F) ein Kennfeld hinterlegt ist, in dem verschiedenen Werten der geometrischen Verschiebung der statistischen Umfeldobjekte jeweils eine zugehörige Zuladung des Fahrzeugs zugeordnet ist und die aktuelle Zuladung des Fahrzeugs unter Nutzung des Kennfelds aus der aktuellen geometrischen Verschiebung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten und zweiten Umfelddaten (UD₁, UD₂) Abstandsinformationen zu den statischen Umfeldobjekte umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten und zweiten Umfelddaten (UD₁, UD₂) Bilddaten umfassen, die durch eine Außenkamera (K) des Fahrzeugs generiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei basierend auf der ermittelten Zuladung das Regelverhalten von einem Fahrdynamikregelsystem des Fahrzeugs angepasst (16) wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei bei schlecht verteilter oder großer Beladung des Fahrzeugs eine Warnung an den Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben (16) wird.
Vorrichtung zur Beladungserkennung eines Fahrzeugs, mit mindestens einem Sensor (K) zur Erfassung des Fahrzeugumfelds, einer Speichereinheit (S) und einer Auswerte- und Steuereinheit (A), wobei - mit dem mindestens einen Sensor (K) erste Umfelddaten (UD₁) und zu einem späteren Zeitpunkt zweite Umfelddaten (UD₂) sensorisch erfasst werden; - in der Speichereinheit (S) zumindest die ersten Umfelddaten (UD) gespeichert werden; - die Auswerte- und Steuereinheit (A) durch einen Vergleich der ersten und zweiten Umfelddaten (UD₁, UD₂) eine Veränderung einer Abbildung eines statischen Umfeldobjekts (U1, U2), das sowohl in den ersten als auch den zweiten Umfelddaten (UD₁, UD₂) enthalten ist, ermittelt und aus der Veränderung der Abbildung des statischen Umfeldobjekts (U1, U2) eine Veränderung der Fahrzeugbeladung ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei - mindestens eine Außenkamera (K) zur Erfassung von Umfeldobjekten im Fahrzeugumfeld des Fahrzeugs; und/oder - mindestens ein Radar-, Ultraschall- und/oder Lidar-Sensor (S1, S2) zur Generierung von Abstandsinformationen zu den Umfeldobjekten (U1, U2) vorgesehen ist.
Fahrzeug, das eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen oder eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10 aufweist.