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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Kraftfahrzeuge umfassen beispielsweise zumindest eine Tür, eine Antriebseinheit, eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, die Antriebseinheit derart anzusteuern, dass die zumindest eine Tür öffenbar und/oder schließbar ist, und ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an dem Kraftfahrzeug.
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Derartige Dachmodule finden im Fahrzeugbau umfassend Verwendung, da diese Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt und bei der Montage des Fahrzeugs an das Montageband geliefert werden können. Das Dachmodul bildet an seiner Außenfläche zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs, die ein Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Luftströmung in den Fahrzeuginnenraum verhindert. Die Dachhaut wird von einem oder mehreren Flächenbauteilen gebildet, die aus einem stabilen Material, beispielsweise lackiertem Blech oder lackiertem bzw. durchgefärbtem Kunststoff, gefertigt sein können. Bei dem Dachmodul kann es sich um ein Teil eines starren Fahrzeugdachs oder um ein Teil einer öffenbaren Dachbaugruppe handeln.
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Ferner richtet sich die Entwicklung im Fahrzeugbau immer stärker auf autonom bzw. teilautonom fahrende Kraftfahrzeuge. Um der Fahrzeugsteuerung ein autonomes bzw. teilautonomes Steuern des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, wird eine Vielzahl von Umfeldsensoren (z. B. Lidar-Sensoren, Radar-Sensoren, (Multi-) Kameras, etc. mitsamt weiterer (elektrischer) Komponenten) eingesetzt, die bspw. in das Dachmodul integriert sind, die Umgebung rund um das Kraftfahrzeug erfassen und aus den erfassten Umgebungsdaten bspw. eine jeweilige Verkehrssituation ermitteln. Dachmodule, welche mit einer Vielzahl von Umfeldsensoren ausgestattet sind, sind auch als Roof Sensor Module (RSM) bekannt. Die Umfeldsensoren senden bzw. empfangen entsprechende elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen oder Radarstrahlen, wobei durch eine entsprechende Signalauswertung ein Datenmodell der Fahrzeugumgebung generiert wird, das für die Fahrzeugsteuerung genutzt werden kann.
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Ebenfalls richtet sich die Entwicklung im Fahrzeugbau seit Jahren auf eine immer wichtiger werdende Automatisierung verschiedenster Fahrzeugfunktionen. Es wird zur Steigerung der Anwenderfreundlichkeit bspw. das Öffnen und Schließen von Fahrzeugtüren (z. B. einer Heckklappe) (teil-) automatisiert. Der Anwender muss dadurch bspw. nur noch eine vorbestimmte Handbewegung vor der entsprechend zu öffnenden oder zu schließenden Tür vollziehen, einen Knopf auf einer Fernbedienung des Kraftfahrzeuges oder seinem Smartphone betätigen oder einen sonstigen Innenraumschalter oder Fußtrittsensor betätigen, um eine Öffnung- und/oder Schließbewegung der Tür des Kraftfahrzeuges zu veranlassen. Bei Anwendung einer solch automatisierten Öffnung und/oder Schließung besteht insbesondere während der Öffnungsbewegung die Gefahr, dass die sich öffnende Tür mit einem Objekt, z. B. einer Wand oder ähnlichem, in der Fahrzeugumgebung kollidiert und hierdurch beschädigt wird.
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Als ein Lösungsansatz ist es bspw. bekannt, einen Öffnungswinkel einer Heckklappe nutzerspezifisch einzustellen, um somit bspw. eine Öffnung der Heckklappe an besondere Umgebungsbedingungen (bspw. einen speziellen Garagenstellplatz oder ähnliches) anzupassen. Ein Nachteil dieser Herangehensweise ist allerdings, dass der voreingestellte Öffnungswinkel nicht ohne weiteres situationsbedingt geändert werden kann, so dass dem Nutzer nur der voreingestellte Öffnungswinkel der Heckklappe zur Verfügung steht. Hierdurch ist das Öffnen unflexibel und ggf. eine Vollöffnung auf einen maximal möglichen Öffnungswinkel (je nach Voreinstellung) nicht mehr ohne vorherige Abänderung dieser Voreinstellung möglich. Ebenfalls birgt diese Voreinstellbarkeit den Nachteil, dass keine unmittelbare Adaption an eine sich ändernde Fahrzeugumgebung möglich ist, so dass bspw. eine hinzukommende Störgeometrie bei Einfahren in eine bislang unbekannte Garage nicht durch die Voreinstellung des Öffnungswinkels erfasst ist und es somit weiterhin zu einer Kollision beim Öffnen einer voreingestellten Tür kommen kann.
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Als ein weiterer Lösungsansatz ist es bekannt, einen Kollisionsschutz mittels einer Sensorüberwachung bereitzustellen. Eine derartige Kollisionsschutzüberwachung ist bspw. aus der
EP 2 972 480 B1 bekannt. Die entsprechende Sensorik ist allerdings im Bereich der Heckklappe oder ähnliches als separate Baueinheit angeordnet, um bspw. einen Abstand zu einer Wand in der Fahrzeugumgebung zu überwachen. Hierdurch ist das Bereitstellen von Bauraum für weitere Komponenten sowie deren Verschaltung und Verkabelung notwendig, was zusätzliche Kosten und eine Verlängerung der Produktionsdauer zur Folge hat. Auch wird die Gesamtkomplexität für die Produktionsplanung erhöht. Ebenfalls kann ein solcher Sensor ggf. im Anwendungsfall (temporär) verdeckt sein und somit eine Überwachung der Öffnungsbewegung der entsprechenden Fahrzeugtür nicht unterbrechungsfrei ermöglichen. Somit sind die bekannten Lösungsansätze nicht für sämtliche Anwendungsbereiche geeignet und weisen Nachteile auf.
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Aus der
DE 10 2018 215 829 A1 ist ein Kollisionswarner eines Kraftfahrzeugs mit einem Abstandssensor und mit einer Ausgabeeinrichtung bekannt.
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Aus der
DE 10 2017 207 920 A1 ist ein Fahrzeug mit einem elektronischen Sensor bekannt, der dazu eingerichtet ist, einen Bereich über dem Fahrzeug und/oder einen Bereich unter dem Fahrzeug, d.h. insbesondere über dem Dach und/oder unterhalb des Unterbodens zu erfassen.
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Aus der
DE 10 2016 113 084 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer heckseitig angeordneten und nach außen schwenkbar angelenkten Tür oder Klappe, mit einer mit der Tür oder Klappe verbundenen Antriebsvorrichtung, die bei Betätigung einer entsprechenden Schaltvorrichtung die Tür oder Klappe automatisch öffnet, mit einer die Antriebsvorrichtung steuernden Steuereinheit und wenigstens einem mit der Steuereinheit verbundenen Abstandssensor bekannt, wobei die Steuereinheit in Abhängigkeit zu einem, mittels des Abstandssensors ermittelten, Abstand zu einem über dem Kraftfahrzeug befindlichen dachseitigen Hindernis einen maximal möglichen Schwenkwinkel und/oder die maximal mögliche Höhe der geöffneten Tür oder Klappe vorgibt, wobei die Tür oder Klappe in Folge solange durch die Antriebsvorrichtung nach außen verschwenkbar ist, bis der maximal mögliche Schwenkwinkel und/oder die maximal mögliche Höhe erreicht ist.
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Ebenfalls ist es bekannt, eine Kollision einer Fahrzeugtür mit einem Objekt der Umgebung durch eine Art Rahmenschutz abzudämpfen. Dieser Rahmenschutz kann beispielsweise als Stoßdämpfer aus einem weichen, elastischen Material ausgebildet sein und in Form einer ausfahrbaren Rahmenschutzleiste an der betreffenden Fahrzeugtür angeordnet sein. Dieser Lösungsansatz wird allerdings nicht kollisionsverhindernd, sondern schwächt eine derartige Kollision lediglich ab. Somit kann es beim Öffnen der betreffenden Fahrzeugtür weiterhin zu einer Beschädigung kommen.
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Der Erfindung liegt daher eine Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Nachteile des vorbekannten Standes der Technik vermeidet.
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Diese Aufgabe ist durch ein Dachmodul der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst zumindest eine Tür, eine Antriebseinheit, eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, die Antriebseinheit derart anzusteuern, dass die zumindest eine Tür öffenbar und/oder schließbar ist, und ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an dem Kraftfahrzeug. Das Dachmodul umfasst ein Flächenbauteil, dessen Außenoberfläche zumindest bereichsweise die Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet, die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls fungiert, und zumindest einem Umfeldsensor, der durch einen Durchsichtsbereich zum Erfassen eines Fahrzeugumfeldes um eine optische Achse des Umfeldsensors elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst zumindest einen Abstandssensor, der in einem Bereich der Dachhaut des Dachmoduls angeordnet und dazu eingerichtet ist, zumindest ein Aktivierungssignal zu empfangen und in Antwort auf das Aktivierungssignal ein Abstandsprofil einer Fahrzeugumgebung zu erfassen und aus dem Abstandsprofil Sensordaten zu erzeugen, die in der Steuerung dazu Verwendung finden, zumindest eine Öffnungsbewegung der Tür mittels einer Ansteuerung der Antriebseinheit zu stoppen, um derart eine Kollision der Tür mit einem Objekt in der Fahrzeugumgebung zu verhindern. Die Steuerung ist folglich vorzugsweise dazu eingerichtet, die Sensordaten zu empfangen, zu verarbeiten und daraus Steueranweisungen für die Antriebseinheit zu erzeugen, wobei das zumindest eine Aktivierungssignal basierend auf einem vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenzwert des Kraftfahrzeuges und/oder basierend auf einer Änderung eines Helligkeitskennwertes in dem Fahrzeugumfeld und/oder basierend auf einem Signal einer Fahrzeugsensorik des Kraftfahrzeuges bereitgestellt ist.
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Erfindungsgemäß kann also eine Öffnungs- und/oder Schließbewegung mittels zumindest des einen Abstandssensors, der in dem Bereich der Dachhaut des Dachmoduls angeordnet ist, überwacht werden. Durch die erfindungsgemäße Erzeugung von Sensordaten, die ein Abstandsprofil der Fahrzeugumgebung umfassen, ist es zudem möglich, die Sensordaten bei der Steuerung der betreffenden Türbewegung einzubeziehen und somit einen Kollisionsschutz bereitzustellen, da die Öffnungsbewegung der Tür in Abhängigkeit der erfassten Abstandsdaten gestoppt bzw. unterbrochen wird, bevor die Tür mit einem Objekt der Fahrzeugumgebung kollidieren kann. So kann bspw. auch eine Fehlbedienung durch den Anwender (durch ein zu weites Öffnen der Tür) verhindert werden. Zudem wird durch die erfindungsgemäße Überwachung stets eine situationsadaptierte, maximal mögliche Öffnungsweite (bzw. ein maximal möglicher Öffnungswinkel der Tür), ohne dass die Tür mit einem Objekt der Fahrzeugumgebung kollidiert, gewährleistet, so dass der Anwender (bzw. Fahrer bzw. Insasse) stets eine situationsbedingt (bzw. umgebungsbedingt) möglichst großräumige Zugänglichkeit zu dem durch die Tür geöffneten Fahrzeuginneren hat. Es versteht sich, dass der zumindest eine Abstandssensor auch manuell, bspw. durch eine Eingabe des Anwenders aus dem Fahrzeuginnenraum oder über eine App oder eine sonstige Interaktion des Anwenders mit dem Kraftfahrzeug, aktiviert werden kann, um eine Abstandsmessung bzw. Erzeugung des Abstandsprofils der Fahrzeugumgebung zu veranlassen.
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Durch die Anordnung des Abstandssensors in dem Bereich der Dachhaut befindet sich der Abstandssensor auf der höchsten Erhebung des Fahrzeuges, von der aus die Fahrzeugumgebung stets gut einsehbar ist. Somit kann auch ein ungewolltes Verdecken des Umfeldsensors (z. B. durch Blattwerk oder ähnliches) vermieden werden. Somit kann eine möglichst unterbrechungsfreie Funktionsweise des Abstandssensors gewährleistet werden. Der zumindest eine Abstandssensor kann vorzugsweise als Aufsatz auf das die Dachhaut bildende Flächenbauteil des Dachmoduls aufgesetzt sein oder alternativ ein- und ausfahrbar an diesem angeordnet sein.
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Unter „zumindest einen Umfeldsensor“ wird verstanden, dass das Dachmodul einen oder mehrere Umfeldsensoren umfassen kann. Unter „zumindest einen Abstandssensor“ wird verstanden, dass das Dachmodul eine oder mehrere Abstandssensoren umfassen kann. Insgesamt ist es von Vorteil, wenn eine Vielzahl von Abstandssensoren zum Einsatz kommt, um ein Abstandsprofil des Fahrzeuges gegenüber seiner Fahrzeugumgebung möglichst umfassend zu erstellen. Es versteht sich, dass der Umfeldsensor auch Teil eines Sensormoduls sein kann, das in dem Dachmodul umfasst ist und das den Umfeldsensor sowie weitere elektronische Komponenten und/oder mechanische Bauteile (z. B. ein Gehäuse, Teile eines Gehäuses und/oder einen Antrieb und weiteres) umfassen kann.
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Ein Sichtfeld des Umfeldsensors erstreckt sich vorzugsweise in Form eines Kegels mit einem sensorspezifischen Kegelöffnungswinkel symmetrisch um die optische Achse des Umfeldsensors herum. Ein Sichtfeld des Abstandssensors erstreckt sich vorzugsweise in Form eines Kegels mit einem sensorspezifischen Kegelöffnungswinkel symmetrisch um eine optische Achse des Abstandssensors herum.
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Der Abstandssensor ist „im Bereich der Dachhaut“ angeordnet. Dies bedeutet, dass der Abstandssensor bspw. unter der Dachhaut bzw. unter dem Flächenbauteil angeordnet sein kann und vorzugsweise durch einen für den zumindest einen Abstandssensor transparenten Durchsichtsbereich hindurchblicken kann. Der zumindest eine Abstandssensor kann alternativ auch auf dem Flächenbauteil angeordnet sein. Der zumindest eine Abstandssensor kann auch ein- und ausfahrbar in einer Öffnung des Flächenbauteils angeordnet sein. Der Abstandssensor kann grundsätzlich an einer beliebigen Position auf dem Flächenbauteil angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind die Randbereiche des Flächenbauteils, da von diesen aus eine Umsicht in die Fahrzeugumgebung nicht durch etwaige andere Komponenten verdeckt oder gestört ist.
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Um welches Objekt der Fahrzeugumgebung es sich handelt, ist grundsätzlich beliebig. Es kann sich um ein feststehendes Objekt oder ein bewegliches Objekt handeln. Grundsätzlich kann es sich auch um eine Person oder um ein sonstiges Lebewesen handeln. Es kann sich beispielhaft bei dem Objekt auch um eine Wand, einen Deckel, eine Treppe, ein Podest, ein Rohr, ein Kabel, ein Pfosten, ein Schild oder ähnliches handeln.
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Durch das Aktivierungssignal wird der Abstandssensor dazu veranlasst, die Fahrzeugumgebung zu erfassen und Abstandsdaten zu erzeugen. Von welcher Quelle das Aktivierungssignal erzeugt wird, ist grundsätzlich beliebig. Es können verschiedene, gleichwertige oder untereinander gewichtete Aktivierungssignale aus unterschiedlichen Quellen dem Abstandssensor bereitgestellt sein, so dass dieser bspw. bei einem Eintreten und/oder einer Veränderung eines oder mehrerer vorbestimmter Parameter und/oder Grenzwerte (z. B., Helligkeit, Geschwindigkeit, Fahrzeugposition (GPS-Position) und ähnliches) durch ein jeweiliges Aktivierungssignal aktiviert wird. Das jeweilige Aktivierungssignal kann z. B., das Aktivierungssignal sein, das zuerst erzeugt wird, oder das bei Eintritt bzw. Vorliegen einer Mehrzahl von vorbestimmten Parametern und/oder Grenzwerten erzeugt wird.
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Der Abstandssensor erfasst die Fahrzeugumgebung derart, dass ein Abstandsprofil ermittelt wird, das vorzugsweise den Abstand des Fahrzeuges von einem oder mehreren Objekten (z. B. Wände, Pfosten, Bäume, Sträucher, Rohre, Kabel und ähnliches) in der Fahrzeugumgebung umfasst. Hierbei umfasst das Fahrzeugprofil vorzugsweise die Abstandsdaten im Verhältnis zu der verschiedenen Dimensionierung und/oder Formung einer Fahrzeugkarosserie, so dass bspw. Auswölbungen und Einbuchtungen und ähnliches des Fahrzeuges in dem Abstandsprofil mit berücksichtigt sind. Die Fahrzeugkarosserie und Fahrzeuggeometrie ist durch ein vorheriges Kalibrieren des zumindest einen Abstandssensors relativ zu dem Fahrzeug für den Abstandssensor vorbekannt. Vorzugsweise erfasst der Abstandsensor das Abstandsprofil ortsauflösend, so dass jedem Ort oder zumindest jedem Ort innerhalb eines vorbestimmten, sensorspezifischen Erfassungsbereiches um die optische Achse des Abstandssensors in der Fahrzeugumgebung ein eindeutiger Abstand relativ zu einem bezüglich dieses Ortes nächsten Punkt der Fahrzeugkarosserie zugeordnet werden kann.
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Der Abstandssensor ermittelt erfindungsgemäß nicht fortlaufend ein Abstandsprofil. Ein solches wird nur in Antwort auf das Aktivierungssignal ermittelt. Ein derartiges Aktivierungssignal wird vorzugsweise bei einem Eintreten einer Situation erzeugt, bei der mit einer alsbaldigen Öffnung einer Tür des Fahrzeuges zu rechnen ist. Durch das lediglich partielle Aktivieren des Abstandssensors kann Rechenleistung zur Berechnung des Abstandsprofils eingespart werden. Zudem benötigt der Abstandssensor nicht fortlaufend Energie.
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Das Dachmodul bildet vorzugsweise eine Baueinheit, in der Einrichtungen zum autonomen oder teilautonomen, durch Fahrassistenzsysteme unterstützten Fahren integriert sind und die auf Seiten eines Fahrzeugherstellers als Einheit auf einen Fahrzeugrohbau aufsetzbar ist. Ferner kann das Dachmodul als reines Festdach oder auch als Dach mitsamt Dachöffnungssystem ausgebildet sein. Zudem kann das Dachmodul zur Nutzung bei einem Personenkraftwagen oder bei einem Nutzfahrzeug ausgelegt sein. Das Dachmodul kann vorzugsweise als Baueinheit in Form eines Dachsensormoduls (Roof Sensor Modul (RSM)) bereitgestellt sein, in der die Umfeldsensoren vorgesehen sind, um als zulieferbare Baueinheit in einen Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie eingesetzt zu werden.
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Grundsätzlich kann der Umfeldsensor des Dachmoduls in vielfältiger Weise ausgebildet sein und insbesondere einen Lidar-Sensor und/oder einen Radarsensor und/oder einen optischen Sensor, wie eine Kamera und/oder einen Ultraschallsensor oder dergleichen umfassen. Lidar-Sensoren arbeiten beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 905 nm oder auch von etwa 1.550 nm. Der Werkstoff der Dachhaut in dem Durchsichtsbereich sollte für den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent sein, und sollte materialseitig daher in Abhängigkeit der von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlänge(n) ausgewählt sein. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Umfeldsensor um einen Ultraschallsensor.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstandssensor in dem Bereich der Dachhaut ortsfest angeordnet. Der Abstandssensor ist also vorzugsweise relativ zu der Dachhaut bzw. zu dem Dachmodul fixiert und bewegt sich gegenüber dem Dachmodul vorzugsweise nicht oder (im Falle einer Ein- und Ausfahrbarkeit des Abstandssensors) nur innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereiches. In dieser Ausführungsform ist der Abstandssensor also vorzugsweise in seiner Positionierung bezüglich des Dachmoduls zumindest teilweise (bezüglich eines oder mehrerer Freiheitsgrade) fixiert, so dass eine Eichung des Abstandssensors relativ zu dem Dachmodul ermöglicht ist. Hierdurch kann vorzugsweise eine ortsauflösende Erfassung des Abstandsprofils ermöglicht werden, da der Abstandssensor bezüglich der Fahrzeugdimensionen innerhalb seines Erfassungsbereiches kalibriert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest einer des zumindest einen Umfeldsensors der zumindest eine Abstandssensor. In dieser Ausführungsform wird beschrieben, dass erfindungsgemäß zumindest einer der Umfeldsensoren (auch) als der Abstandssensor verwendet werden kann. Die von dem Umfeldsensor erfassten Umgebungsdaten sind vorzugsweise Abstandsdaten, aus denen das Abstandsprofil ermittelt werden kann. Durch diese Ausführungsform ist es nicht notwendig, einen separaten Abstandssensor in dem Dachmodul vorzusehen. Es können vielmehr die durch einen der Umfeldsensoren ohnehin erzeugten Daten in Form der Sensordaten dazu verwendet werden, zumindest die Öffnungsbewegung einer oder mehrerer Türen des Kraftfahrzeuges zu überwachen und eine betreffende Tür zur Verhinderung von Kollisionen zu stoppen bzw. anzuhalten. Somit ist kein zusätzlicher Bauraum für einen separaten Abstandssensor notwendig. Zudem können Synergien bei der Erfassung von Umgebungsdaten genutzt werden. Auch mehrere Umfeldsensoren können dazu verwendet werden, ein umfassendes Abstandsprofil der Fahrzeugumgebung zu erzeugen, das bei der Kollisionsüberwachung verwendet wird. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Umfeldsensoren zumindest bereichsweise in ihren Erfassungsbereichen überschneiden, da hierdurch eine Überprüfbarkeit der Abstandsdaten mittels Redundanzkontrolle ermöglicht ist.
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Insgesamt ist es vorteilhaft, wenn mehrere Abstandssensoren zum Einsatz kommen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die Abstandssensoren zumindest bereichsweise in ihren Erfassungsbereichen überschneiden, da hierdurch eine Überprüfbarkeit der Abstandsdaten mittels Redundanzkontrolle ermöglicht ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstandssensor mit einer optischen Achse des Abstandssensors im Wesentlichen parallel zu einer Vertikalrichtung eines Kraftfahrzeuges ausgerichtet. Unter „im Wesentlichen parallel“ wird vorliegend eine Ausrichtung des Abstandssensors relativ zu der Vertikalrichtung des Fahrzeuges (d. h., senkrecht zu der Höhenerstreckung des Fahrzeuges) von 0° ± 20 % verstanden. Der Abstandssensor blickt in dieser Ausführungsform also vorzugsweise in eine Richtung des Himmels, in der Vertikalrichtung des Fahrzeuges betrachtet also in eine Richtung weg von einem Boden des Fahrzeuges. Durch diese Ausrichtung des Sensors kann insbesondere ein Deckenbereich (bspw. einer Garage oder ähnlichem) erfasst werden. Dies ist von Vorteil, wenn es sich bei der Tür bspw. um eine Heckklappe oder eine Flügeltür handelt, da somit durch den Abstandssensor ein Abstandsprofil des Fahrzeuges zu einer (möglicherweise vorhandenen) Decke in einer Garage oder ähnlichem ermittelt werden kann. Die derart erzeugten Sensordaten können dann bei der Kollisionsschutzüberwachung verwendet werden, um eine Kollision der betreffenden Tür mit der Decke zu vermeiden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstandssensor mit einer optischen Achse des Abstandssensors im Wesentlichen parallel zu einer Fahrzeugbreitenrichtung eines Kraftfahrzeuges ausgerichtet. Unter „im Wesentlichen parallel“ wird vorliegend eine Ausrichtung des Abstandssensors relativ zu der Fahrzeugbreitenrichtung des Fahrzeuges (d. h., senkrecht zu einer Längsrichtung des Fahrzeuges) von 0° ± 20 % verstanden. Der Abstandssensor blickt in dieser Ausführungsform vorzugsweise beidseitig, d. h., rechts- und linksseitig, in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet. Durch diese Ausrichtung des Sensors können die Seitenbereiche um das Fahrzeug erfasst werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn es sich bei der Tür um eine Seitentür handelt, da somit durch den Abstandssensor ein Abstandsprofil des Fahrzeuges zu einer (möglicherweise vorhandenen) Wand in einer Garage oder ähnlichem ermittelt werden kann. Durch die Erfassung des Abstandsprofils kann somit eine Kollision der Tür mit einem sich seitlich neben dem Fahrzeug befindlichen Objekt verhindert werden.
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Erfindungsgemäß ist das zumindest eine Aktivierungssignal alternativ oder ergänzend basierend auf einem vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenzwert bereitgestellt. Hierbei ist es bspw. möglich, eine Erfassung des Abstandsprofils durch Aktivierung des Abstandssensors einzuleiten, wenn das Fahrzeug eine bestimmte Grenzgeschwindigkeit unterschreitet oder bspw. ein Vor- und/oder Zurücksetzen des Fahrzeuges in Form von Geschwindigkeitsdaten erfasst wird, da eine derartige Fahrsituation höchstwahrscheinlich einem Einparkvorgang oder ähnlichem entspricht, in dessen Anschluss mit einer hohen Wahrscheinlichkeit ein Öffnen von einer der Fahrzeugtüren erfolgt. Mit anderen Worten, sobald ein gewisses Geschwindigkeitsniveau unterschritten oder ein Einparkvorgang gestartet wird, wird eine etwaige Gegenfläche, die sich gegenüberliegend des Abstandssensors befindet, mit dem Abstandssensor abgescannt.
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Erfindungsgemäß ist das zumindest eine Aktivierungssignal alternativ oder ergänzend basierend auf einer Änderung eines Helligkeitskennwertes in dem Fahrzeugumfeld bereitgestellt. Hierbei ist es bspw. möglich, den Abstandssensor zu aktivieren, wenn eine Veränderung eines Helligkeitswertes in der Umgebung (bspw. ein Wechsel von Tageslicht auf eine beleuchtete Tiefgarageneinfahrt oder ein Wechsel von einer nächtlichen Straßenbeleuchtung auf eine beleuchtete Tiefgarageneinfahrt) festgestellt wird. Eine derartige Veränderung kann nämlich auch einen Hinweis darauf geben, dass ein alsbaldiges Öffnen zumindest einer Fahrzeugtür anstehen könnte, so dass ein Abstandsprofil eines Abstandes von dem Fahrzeug relativ zu seiner Umgebung erzeugt wird, um ggf. Kollisionen vorzubeugen. Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Aktivierungssignal erzeugt wird, wenn bspw. sowohl ein Geschwindigkeitsgrenzwert bzw. ein Geschwindigkeitsverlauf als auch ein Helligkeitsverlauf auf eine sich andeutende Parksituation bzw. Haltesituation hindeuten, da hierdurch bspw. ein fälschlicherweise stattfindendes Aktivieren des Abstandssensors, z.B. bei einer Einfahrt in einen Tunnel, verhindert werden kann.
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Erfindungsgemäß ist das zumindest eine Aktivierungssignal alternativ oder ergänzend basierend auf einem Signal einer Fahrzeugsensorik bereitgestellt. Bei dem Signal der Fahrzeugsensorik kann es sich grundsätzlich um eine Vielzahl von Signalen handeln. Bspw. kann es sich um ein GPS-Signal handeln, über das eine Position des Fahrzeuges geortet werden kann. Es kann sich auch um ein Signal eines Beschleunigungssensors und/oder eines Neigungssensors handeln. Ebenfalls ist es denkbar, dass ein Öffnen einer Fensterscheibe als Signal der Fahrzeugsensorik zu verstehen ist. Mit anderen Worten kann ein Scannen durch den Abstandssensor (d. h, ein Scannen der Gegenfläche, die sich gegenüber dem Abstandssensor befindet) auch bei Einfahren in eine Tiefgarage durch z. B. ein Startsignal bzw. das Aktivierungssignal (wie z. B., kein Empfang eines GPS-Signals und/oder einer Aktivierung einer Lichtautomatik, etc) gestartet werden, bis das Kraftfahrzeug in eine Park-Endstellung fährt.
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Besonders bevorzugt findet eine Vielzahl von Eingangssignalen zur Erzeugung des Aktivierungssignals Verwendung. So kann bspw. ein Fahrzeugstopp, ggf. eine sich verändernde Lichtsituation in der Fahrzeugumgebung, ein Öffnen und ggf. darauffolgendes Schließen einer Fensterscheibe, und ein erneutes Anfahren des Fahrzeuges gesamthaft, ggf. mit einer Gewichtung der jeweiligen Eingangssignale, als sich ankündigende Parksituation (im Beispiel, die Einfahrt in eine Tiefgarage, der Stopp an einer Schranke, das Ziehen eines Parktickets, das Anfahren zu einem Parkplatz) jeweils in Form von Eingangssignalen erfasst werden, aus denen dann das Aktivierungssignal erzeugt wird.
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Das Dachmodul verfugt vorzugsweise über eine Steuer- bzw. Recheneinheit, mittels der verschiedene Signale aus unterschiedlichen Signalquellen verarbeitet werden können, so dass aus diesen das zumindest eine Aktivierungssignal erzeugt werden kann, das von der Steuer- bzw. Recheneinheit vorzugsweise an den zumindest einen Abstandssensor übermittelt wird.
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Die zuvor genannten Signale sind lediglich beispielhaft und nicht abschließend aufgelistet. Die verschiedenen Signale können vorzugsweise in einer Gesamtschau oder einzeln oder in einer Gewichtung untereinander benutzt werden, um das zumindest eine Aktivierungssignal bereitzustellen. Besonders bevorzugt ist es, wenn durch die Auswahl der verschiedenen Signalquellen eine Wahrscheinlichkeit für einen sich ankündigenden Parkvorgang gesteigert ist, um somit ein unnötiges Aktivieren des Abstandssensors zu vermeiden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstandssensor dazu eingerichtet, das Abstandsprofil der Fahrzeugumgebung in einer Vertikalrichtung betrachtet, in Form eines Höhenprofils und/oder eines Raumhöhenprofils und/oder sonstiger fahrzeugbezogener Vertikalabstandsinformationen zu erfassen. In dieser Ausführungsform erfasst der Abstandssensor vorzugsweise ein Höhenprofil über einem Dach des Fahrzeuges, um dadurch bspw. das Höhenprofil eines Garagenstellplatzes oder eines Parkplatzes in einem bewaldeten Bereich zu erfassen. Diese Ausführungsform ist besonders von Vorteil, wenn es sich bei der Tür um eine Heckklappe handelt, da sich eine solche Heckklappe zumeist in der Vertikalrichtung des Fahrzeuges durch eine Schwenkbewegung öffnet. Es kann sich auch um eine seitliche Flügeltür handeln, da sich auch eine solche Flügeltür zumindest teilweise durch eine Vertikalbewegung öffnet.
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Welche Art von Abstandssensor in das Dachmodul eingebaut ist, ist grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft ist, dass der zumindest eine Abstandssensor in der Art eines Lidar-Sensors und/oder in der Art eines Ultraschall-Sensors und/oder in der Art eines Kamera-Sensors und/oder in der Art eines Multikamera-Sensors ausgebildet ist. Besonders bevorzugt handelt es sich aufgrund der geringen Kosten bei dem Abstandssensor um einen Ultraschallsensor, wie dieser auch bei einer Einparkhilfe zum Einsatz kommt.
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Welche Art von Umfeldsensor in das Dachmodul eingebaut ist, ist grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft ist, dass der zumindest eine Umfeldsensor in der Art eines Lidar-Sensors und/oder in der Art eines Radar-Sensors und/oder in der Art eines Kamera-Sensors und/oder in der Art eines Multikamera-Sensors und/oder in der Art eines Ultraschallsensors ausgebildet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Antriebseinheit einen elektrischen und/oder einen elektro-hydraulischen Antrieb. Insbesondere elektrische Antriebe sind aufgrund einer einfachen Ansteuerbarkeit von Vorteil. Grundsätzlich sind auch andere Antriebsarten, die durch eine Steuerung ansteuerbar und regelbar sind, denkbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges ist die Steuerung dazu eingerichtet, basierend auf den Sensordaten, die zumindest eine Tür mittels der Ansteuerung der Antriebseinheit bei der Öffnungsbewegung in einer Position zu stoppen, in der die Tür in Abhängigkeit von der Fahrzeugumgebung einen maximalen Öffnungswinkel aufweist. Unter Einbeziehung des Abstandsprofils ermittelt die Steuerung vorzugsweise einen maximal möglichen Öffnungswinkel der Tür in Bezug auf die Fahrzeugumgebung. Befindet sich bspw. in einer Parkposition ein Deckenabschnitt einer Garage oberhalb des Fahrzeugdaches in einem Bereich, der durch die Öffnungsbewegung der Heckklappe erfasst ist, wird dieser Deckenabschnitt in Form von Abstandsinformationen (die dessen Abstand relativ zu dem Fahrzeug(-dach) beschreiben) durch die Steuerung bei der Ansteuerung der Antriebseinheit derart einbezogen, dass ein maximal möglicher Öffnungswinkel der Heckklappe errechnet wird, ohne dass die Tür mit dem Deckelabschnitt kollidiert. Hierdurch wird immer eine möglichst großzügige Zugänglichkeit für den Anwender ermöglicht. Mit anderen Worten werden nach einem Anweisen eines Öffnens der Heckklappe durch den Anwender die ausgemessenen (Abstands-) Daten des Abstandssensors in Form von Sensordaten bei der Einstellung eines maximalen Öffnungswinkels entsprechend berücksichtigt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Tür eine Heckklappe des Kraftfahrzeuges. Alternativ oder ergänzend kann es sich bei der zumindest einen Tür auch um jede Art von Seitentür oder Öffnung des Fahrzeuges handeln. Es kann sich bspw. auch um eine Flügeltür des Fahrzeuges handeln.
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Es versteht sich, dass zusätzlich zu dem auf dem Dachmodul vorgesehenen zumindest einen Abstandssensor auch noch weitere Abstandssensoren unmittelbar an der zu öffnenden Tür angeordnet sein können. Hierdurch wird vorzugsweise zum einen eine sensorische Redundanz ermöglicht, durch die eine Ausfallsicherheit des Systems erhöht wird. Zudem wird durch die zusätzliche Sensorik ebenfalls eine Möglichkeit erschlossen, die Abstandsdaten des dachmodulseitigen Abstandssensors durch einen oder mehrere andere Abstandssensoren zu überprüfen, um dadurch die Genauigkeit und Fehlersicherung des Systems zu erhöhen.
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Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigt:
- 1 eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Dachmoduls; und
- 2 eine schematische Ansicht eines Ausschnittes eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges in seitlicher Ansicht.
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In 1 ist ein Fahrzeugdach 100 eines Kraftfahrzeuges 1000 (abschnittsweise in 2 gezeigt) dargestellt. Das Fahrzeugdach 100 umfasst ein Dachmodul 10. Das Dachmodul 10 ist vorzugsweise als Baueinheit in einen Dachrahmen 104 des Fahrzeuges eingesetzt bzw. auf die zumindest zwei Querholme 102 sowie zumindest zwei Längsholme 106, durch die der Dachrahmen 104 gebildet wird, aufgesetzt. Das Dachmodul 10 umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Panoramadach 108.
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Das Dachmodul 10 umfasst ein Flächenbauteil 12 zur Bildung einer Dachhaut 14 des Fahrzeugdaches 100. In einem frontseitigen Bereich des Fahrzeugdaches 100 bzw. des Dachmoduls 10 (betrachtet in einer Fahrzeuglängsrichtung x) ist symmetrisch zu der Fahrzeuglängsachse ein Umfeldsensor 16 angeordnet. Der Umfeldsensor 16 ist unmittelbar hinter einem vorderen Querholm 102, der einen dachseitigen Windlauf des Fahrzeuges definiert, angeordnet. Der Umfeldsensor 16 ist in einem Sensorgehäuse 18 angeordnet, mittels dessen der Umfeldsensor 16 ein- und ausfahrbar in einer nicht näher gezeigten Öffnung in der Dachhaut 14 des Dachmoduls 10 an einer Rahmenstruktur 110 angeordnet (bzw. an dieser montiert) ist. Alternativ kann der Umfeldsensor 16 mit dem Sensorgehäuse 18 auch auf einer Außenoberfläche der Dachhaut 14 bzw. auf dem Flächenbauteil 12 montiert sein. Der Umfeldsensor 16 ist in einem Inneren des Sensorgehäuses 18 angeordnet. Der Umfeldsensor 16 ist vorliegend ein Lidar-Sensor. Es können jedoch auch andere Sensortypen, z. B. (Multidirektional-) Kameras, die beim (teil-) autonomen Fahren Verwendung finden, zum Einsatz kommen.
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Der Umfeldsensor 16 bzw. das Sensorgehäuse 18 des Umfeldsensors 16 umfasst einen Durchsichtsbereich 20, der beispielsweise aus einem, vorzugsweise bruchsicheren, Kunststoff oder sonstigen (teil-) transparenten Material hergestellt sein kann. Der Umfeldsensor 16 ist entlang einer optischen Achse 22 ausgerichtet, die im Falle von 1 parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet ist.
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Ferner umfasst das Dachmodul 10 in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zwei (d. h., zumindest einen) Abstandssensoren 24. Bei den Abstandssensoren 24 kann es sich lediglich beispielhaft um Ultraschallsensoren handeln. Es kann auch möglich und vorteilhaft sein, bestehenden Einparksensoren durch zumindest einen, vorzugsweise zwei, erfindungsgemäße Abstandssensoren 24 zu ergänzen. Beispielsweise könnten sich die Einparksensoren weiterhin in einer Stoßstange des Kraftfahrzeuges befinden und durch einen oder mehrere Abstandssensoren 24 ergänzt sein. In der Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet, ist jeweils einer der Abstandssensoren 24 rechts- und linksseitig in einem seitlichen Randbereich des Dachmoduls 10 angeordnet. Im vorliegenden Fall sind die Abstandssensoren 24 auf das Dachmodul 10 bzw. auf das Flächenbauteil 12 aufgesetzt. Grundsätzlich kann der zumindest eine Abstandssensor 24 (hier also die zwei Abstandssensoren 24) auch in die Dachhaut 14 eingelassen sein und bspw. flächenbündig mit dieser abschließen. Ebenfalls ist es denkbar, den zumindest einen Abstandssensor 24 ein- und ausfahrbar, z. B., analog zu dem Umfeldsensor 16, in einer Öffnung des Flächenbauteils 12 zu integrieren.
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Der zumindest eine Abstandssensor 24 ist dazu eingerichtet, zumindest ein Aktivierungssignal, vorzugsweise von einer Steuer- und Recheneinheit (nicht gezeigt) des Dachmoduls 10, zu empfangen und in Antwort auf das zumindest eine Aktivierungssignal ein Abstandsprofil einer Fahrzeugumgebung zu erfassen und aus dem Abstandsprofil Sensordaten zu erzeugen. Die Sensordaten werden vorzugsweise mittels der nicht gezeigten Steuer- und Recheneinheit erzeugt. Eine derartige Abstandsprofilerzeugung mittels des zumindest einen Abstandssensors 24 wird nachfolgend unter Zuhilfenahme von 2 näher beschrieben.
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Der zumindest eine Abstandssensor 24 wird basierend auf dem Aktivierungssignal aktiviert. Das Aktivierungssignal wird bspw. basierend auf einem vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenzwert des Kraftfahrzeuges 1000 bereitgestellt. Alternativ oder ergänzend wird das Aktivierungssignal basierend auf einer Änderung eines Helligkeitskennwertes in dem Fahrzeugumfeld bereitgestellt. Alternativ oder ergänzend wird das zumindest eine Aktivierungssignal basierend auf einem Signal einer Fahrzeugsensorik bereitgestellt. Die Abstandsmessung durch den zumindest einen Abstandssensor 24 erfolgt, nachdem der Abstandssensor 24 das Aktivierungssignal empfangen hat. Ohne dass das Aktivierungssignal empfangen wurde, findet grundsätzlich keine Abstandsmessung von Abständen des Kraftfahrzeuges 1000 relativ zu seiner Fahrzeugumgebung statt. Es versteht sich, dass der Abstandssensor 24 jedoch auch manuell, bspw. durch eine Eingabe des Anwenders aus dem Fahrzeuginnenraum oder über eine App, aktiviert werden kann.
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Der zumindest eine Abstandssensor 24 weist eine optische Achse 26 auf. Um die optische Achse 26 herum erstreckt sich ein kegelförmiger Erfassungsbereich des zumindest einen Abstandssensors 24, innerhalb dessen der zumindest eine Abstandssensor 24 die Fahrzeugumgebung erfassen kann. Aus den erfassten Daten können die Abstandsinformationen zur Errechnung des Abstandsprofils der Fahrzeugumgebung ermittelt werden. Der zumindest eine Abstandssensor 24 ist vorliegend derart angeordnet, dass die optische Achse 26 im Wesentlichen parallel zu einer Vertikalrichtung z eines Kraftfahrzeuges 1000 ausgerichtet. Die Abstandssensoren 24 blicken also weg von einem Fahrzeugboden in Richtung des Himmels. Die beiden Abstandssensoren 24 sind relativ zu dem Dachmodul 10 ortsfest, d. h., unbeweglich, angeordnet.
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Wie aus 2 zu entnehmen ist, kann der zumindest eine Abstandssensor 24 auch heckseitig auf dem Flächenbauteil 12 des Dachmoduls 10 an dem Fahrzeugdach 100 des Kraftfahrzeuges 1000 angeordnet sein. Das Kraftfahrzeug 1000 weist in 2 vereinfacht eine Heckscheibe 1002, vier Reifen 1004 (von denen in dem Ausschnitt lediglich einer zu erkennen ist) und eine als Heckklappe 1006 ausgebildete Tür 1008 auf. Die Heckklappe 1006 ist in 2 in drei verschiedenen Stellungen angezeigt, um derart eine Öffnungsbewegung zu verdeutlichen. In zwei der Stellungen ist die Heckklappe 1006 mit einer punktierten Linie gekennzeichnet. In Ergänzung zu dem Abstandssensor 24 auf dem Dachmodul 10 ist in 2 beispielhaft und unter anderem aus Redundanzgründen noch ein weiterer Abstandssensor 24 an dem endseitigen (bei der Öffnungsbewegung der Heckklappe 1006 freistehenden) Abschnitt der Heckklappe 1006 angeordnet.
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Die beiden Abstandssensoren 24 sind mit einer Steuerung 1010 über ein oder mehrere Kabel oder kabellos verbunden. Die Steuerung 1010 ist hier beispielhaft in einem bodenseitigen Bereich des Kraftfahrzeuges 1000 angeordnet. Alternativ ist auch eine andere Platzierung der Steuerung 1010, z B. in dem Dachmodul 10, möglich. Bei der Steuerung 1010 kann es sich auch um die Steuerungs- und Recheneinheit des Dachmoduls 10 handeln. Alternativ können auch zwei separate Steuereinheiten vorgesehen sein. Die Steuerung 1010 ist dazu eingerichtet, die Heckklappe 1006 bzw. die Tür 1008 durch Ansteuerung einer Antriebseinheit 1012 in Antwort auf ein Aktivierungssignal (bspw. durch Drücken eines Knopfes einer Fernbedienung) zu öffnen und/oder zu schließen.
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Die Steuerung 1010 ist ferner dazu eingerichtet, die Sensordaten des zumindest einen Abstandssensors 24 zu empfangen und in Abhängigkeit der durch den Abstandssensor 24 erzeugten Sensordaten zumindest eine Öffnungsbewegung (wie in 2 schematisch dargestellt) der Heckklappe 1006 mittels einer Ansteuerung einer Antriebseinheit 1012 zu stoppen, um derart eine Kollision der Tür 1008 mit einem Objekt 1014 in der Fahrzeugumgebung zu verhindern. In 2 ist hierzu beispielhaft ein Deckenabschnitt, bspw. einer Tiefgarage, als das (Kollisions-) Objekt 1014 eingezeichnet. Der Deckenabschnitt 1014 weist vorliegend einen Vorsprung 1016 auf, der gegenüber dem Deckenabschnitt 1014 hervorsteht und dadurch einen geringeren Abstand zu dem Fahrzeug 1000 aufweist. Durch die Abstandsmessung des zumindest einen Abstandssensors 24 kann der Vorsprung 1016 bei der Öffnungsbewegung der Heckklappe 1006 durch die Steuerung 1010 mit berücksichtigt werden. Hierdurch ist es bspw. möglich, dass die Steuerung 1010 dazu eingerichtet ist, basierend auf den Sensordaten, die zumindest eine Tür 1008 mittels der Ansteuerung der Antriebseinheit 1012 bei der Öffnungsbewegung in einer Position zu stoppen, in der die Tür 1010 im Verhältnis zu der Fahrzeugumgebung bzw. zu dem Vorsprung 1016 einen maximalen Öffnungswinkel aufweist. Somit ist für den Anwender eine bequeme Zugänglichkeit ermöglicht und gleichzeitig werden Kollisionen der Tür 1008 mit dem Vorsprung 1016 bzw. dem Objekt 1014 vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dachmodul
- 12
- Flächenbauteil
- 14
- Dachhaut
- 16
- Umfeldsensor
- 18
- Sensorgehäuse
- 20
- Durchsichtsbereich
- 22
- optische Achse des Umfeldsensor
- 24
- Abstandssensor
- 26
- optische Achse des Abstandssensors
- 100
- Fahrzeugdach
- 102
- Querholm
- 104
- Dachrahmen
- 106
- Längsholm
- 108
- Panoramadach
- 110
- Rahmenstruktur
- 1000
- Kraftfahrzeug
- 1002
- Heckscheibe
- 1004
- Reifen
- 1006
- Heckklappe
- 1008
- Tür
- 1010
- Steuerung
- 1012
- Antriebseinheit
- 1014
- Objekt, Deckenabschnitt
- 1016
- Vorsprung
