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Die Erfindung betrifft ein System für ein Fahrzeug zum Anpassen einer Fahrzeugkomponente abhängig von einer Straßenkategorie, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen System.
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Im Stand der Technik sind Systeme und Verfahren bekannt, einen von einem Fahrzeug aktuell befahrenen Straßentyp zu erkennen.
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Die
EP 3 875 906 betrifft hierzu ein Verfahren zur Bestimmung eines von einem Kraftfahrzeug befahrenen Straßentyps. Es erfolgt eine Erfassung der Werte von mindestens zwei Parametern, die aus Messungen abgeleitet werden, die von Sensoren abgeleitet werden, die das Kraftfahrzeug aufweist und sich auf die Dynamik des Fahrzeugs beziehen; ferner erfolgt eine Bestimmung durch einen Computer für jeden Parameter und für denselben Zeitraum, der in jedem der Arbeitsintervalle enthalten ist, eines Wahrscheinlichkeitskoeffizienten für die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Fahrzeug auf einem Straßentyp und nicht auf einem anderen befindet;
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Die
US 2018/0273044 A1 betrifft ferner ein Verfahren zur Bestimmung eines Straßentyps, auf dem ein Fahrzeug fährt. Es erfolgt hierbei eine Verwendung eines Mikrofons, um ein Geräusch eines Rades des Fahrzeugs zu erfassen, das auf der Straße rollt; sowie eine Verwendung eines vertikalen Beschleunigungssensors, um eine vertikale Beschleunigung des Fahrzeugs zu erfassen; und eine Verwendung eines Aufhängungssensors, um eine Aufhängung des Fahrzeugs zu erfassen; die Bestimmung des Straßentyps erfolgt auf der Grundlage mindestens eines der erfassten Geräusche, der erfassten vertikalen Beschleunigung oder der erfassten Aufhängung.
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Auch ist es im Stand der Technik bekannt, auf Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche der Straße zu reagieren.
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Die
WO 2019/162587 A1 betrifft ferner in diesem Zusammenhang ein Kraftfahrzeug, aufweisend: Ein Chassis; mindestens vier Räder und jeweilige Dämpfungsvorrichtungen, die jedes Rad mit dem Fahrgestell verbinden; und Mittel zur Feststellung von Unregelmäßigkeiten auf der von dem genannten Fahrzeug befahrenen Straße; zu den Mitteln zur Erkennung von Unregelmäßigkeiten gehören Sensoren der Position, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung eines charakteristischen Punktes jeder der Dämpfungsvorrichtungen; das Fahrzeug weist ferner eine Einheit zur Verarbeitung der durch Detektion erfassten Daten auf, wobei die Verarbeitungseinheit so programmiert ist, dass sie jederzeit eine geometrische Oberfläche bestimmt, die für die Position, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der charakteristischen Punkte charakteristisch ist; die Behandlungseinheit ist auch so programmiert, dass sie eine Straßenunregelmäßigkeitsinformation bestimmt, wenn diese geometrische Oberfläche im Laufe der Zeit über einen vorbestimmten Schwellenwert hinaus variiert.
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Die
EP 2 106 936 B1 betrifft schließlich ein Aufhängungssteuerungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrwerk und Rädern, die mit dem Fahrwerk durch ein Aufhängungssystem verbunden sind, dessen Steifheit unter der Kontrolle des Aufhängungssteuerungssystems variabel ist, wobei ein Steuerelement des Aufhängungssteuerungssystems geeignet ist, die Steifheit des Aufhängungssystems selbständig zu modifizieren, abhängig von einem aktuellen Bewegungszustand des Fahrzeugs, wobei das Steuerelement mit einem Lenkradwinkelsensor verbunden ist, wobei das Steuerelement geeignet ist, zwischen dem Bewegungszustand einer hohen Lenkradwinkelgeschwindigkeit und dem Bewegungszustand einer niedrigen Lenkradwinkelgeschwindigkeit zu unterscheiden und eine höhere Steifheit des Aufhängungssystems im Zustand der hohen Lenkradwinkelgeschwindigkeit als im Zustand der niedrigen Lenkradwinkelgeschwindigkeit einzustellen.
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Die
KR 101731789 B1 betrifft ein ADAS (Intelligent Driver Assistance System) zur Ermittlung des Straßentyps im Hinblick darauf, ob es sich bei der derzeit befahrenen Straßenart um eine Sonderstraße oder eine allgemeine Straße, einschließlich einer Autobahn oder einer Hochgeschwindigkeitsstraße, handelt, indem die externe Schallquelle analysiert wird, um festzustellen, ob eine voreingestellte spezifische Wort- oder Phrasenausgabe vom Navigationsgerät oder der Hochpassvorrichtung im Fahrzeug vorhanden ist; wenn der Straßentyp als Sonderstraße identifiziert wird, erfolgt eine Analyse des Bildes durch eine oder mehrere Kameras, die das Äußere fotografieren und den Text der Schilder auf der Straße analysieren, um weiter zu bestätigen, ob es sich um eine Sonderstraße handelt; wenn aufgrund einer weiteren Bestätigung der Straßentyp als Sonderstraße identifiziert wird, wird die Fußgängererkennungseinrichtung aktiviert; wenn ein Fußgänger von der Fußgängererkennungseinrichtung erst nach Ablauf einer voreingestellten Zeit erkannt wird, wird der Straßentyp als Sonderstraße bestimmt;
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Betreiben eines Fahrzeugs zu verbessern.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System für ein Fahrzeug, aufweisend die Sensoreinheiten: Translatorischer Beschleunigungssensor, Geschwindigkeitserfassungseinheit zur Erfassung einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Positionsbestimmungseinheit für das Fahrzeug verbunden mit einem Navigationssystem mit einer digitalen Karte mit abgespeicherten Daten über Straßen, und optischer Schlaglochdetektor; wobei eine Recheneinheit dazu ausgeführt ist, aus der Fusion der Daten der Sensoreinheiten Informationen über die Eigenschaften der vom Fahrzeug aktuell befahrenen Straße abzuleiten und eine Kategorisierung der aktuell befahrenen Straße vorzunehmen, sowie auf Basis der Kategorisierung zumindest eine Fahrzeugkomponente durch Anpassung zumindest eines der Folgenden anzupassen: Einen Fahrwerksparameter, einen Parameter eines Fahrerassistenzsystems oder eines automatischen Fahrsteuerungssystems, einen Parameter eines Fahrzeugführungselements.
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Der translatorische Beschleunigungssensor gibt bevorzugt Beschleunigungssignale in drei aufeinander senkrecht stehenden Raumrichtungen aus. Mithilfe dieser Beschleunigungssignale ist es der Recheneinheit möglich, auf eine Rauigkeit der Fahrbahnoberfläche zu schließen, genauso wie die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche beispielsweise auf die Häufigkeit von Schlaglöchern zu untersuchen, wofür bevorzugt auch das Signal der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs herangezogen wird. So lässt sich eine geometrische Eigenschaft der Fahrbahnoberfläche ermitteln.
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Die Geschwindigkeitserfassungseinheit zur Erfassung einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs stützt insbesondere dadurch die Recheneinheit bei der Ermittlung der Kategorie der aktuell befahrenen Straße, dass von der aktuellen Geschwindigkeit Rückschlüsse auf den befahrenen Straßentyp möglich sind. Beispielsweise ist bei einer Geschwindigkeit von jenseits 120 km/h weder von einer Straße innerorts noch von einer unbefestigten Straße auszugehen. Dies fließt in die Fusion der Daten mit ein und wird beispielsweise in einer Plausibilitätsprüfung genutzt.
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Die Positionsbestimmungseinheit für das Fahrzeug liefert Positionsdaten des Fahrzeugs an ein Navigationssystem, welches eine digitale Karte mit abgespeicherten Daten über Straßen aufweist. Die ermittelte tatsächliche Position des Fahrzeugs wird beispielsweise über georeferenzierte Koordinaten mit denen der Karte abgeglichen. So kann aus den Informationen der digitalen Karte eine abgespeicherte Straßenkategorie einer aktuell befahrenen Straße ausgelesen werden, jedoch ohne tatsächliche Verhältnisse zu erfassen - diese werden von den anderen Sensoreinheiten erfasst.
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Der optische Schlaglochdetektor kann im einfachsten Fall eine Kamera aufweisen, um als passiver Sensor Schlaglöcher mit anschließender Bilderkennung zu ermitteln. Alternativ bevorzugt weist der Schlaglochdetektor einen aktiven Sensor auf, beispielsweise eine Lidar-Einheit oder eine Radareinheit.
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Die Fusion aller dieser Daten der oben aufgeführten Sensoreinheiten wird von der Recheneinheit dazu verwendet, eine Kategorisierung der aktuell befahrenen Straße vorzunehmen. Das Ergebnis der Fusion ist insbesondere ein resultierendes Wahrscheinlichkeitsmaß auf Basis aller einzelnen Daten, insbesondere mit entsprechender Gewichtung. Durch die Synergie aller Ableitungsstufen der Position des Fahrzeugs nach der Zeit (Geschwindigkeit und Beschleunigung) werden komplementäre Informationen zueinander zusammengefügt, nämlich durch die Position ein niederfrequenter Anteil, der sich auf Daten der digitalen Karte stützt, durch die Geschwindigkeit eine Plausibilitätsprüfung, die den Fahrzustand des Fahrzeugs berücksichtigt und damit aus einer mittelbaren Größe eine Schätzung der Straßenkategorie ableitet, sowie durch die Beschleunigung eine echte Messung im hochfrequenten Bereich, die tatsächliche Verhältnisse der Straßenoberfläche wiedergibt. Der Schlaglochdetektor unterstützt insbesondere die hochfrequente Beschleunigungsmessung.
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Auf Grundlage der damit gefundenen Kategorisierung der Straße wird zumindest eine Fahrzeugkomponente angepasst. Die Fahrzeugkomponente kann ein Fahrwerk sein, ein Fahrerassistenzsystem, ein automatisches Fahrsteuerungssystem, oder ein Fahrzeugführungselement. Der Fahrwerksparameter des Fahrwerks bestimmt insbesondere, wie die Karosserie samt Nutzlast gegenüber der Straße gelagert ist, beispielsweise mit welcher Federhärte, Federdämpfung, oder im Falle eines elektronisch aktuierten Fahrwerks, ob und/oder wie Gegenkräfte zwischen Rad und Karosserie beispielsweise in Kurven aufgebracht werden, um beispielsweise ein Einsinken der Karosserie nach unten entlang des Kurvenäußeren zu verhindern.
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Bevorzugt wird als weitere Sensoreinheit eine Kamera und/oder eine Radareinheit verwendet.
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Durch geschickte Auswahl der Datenquellen und die Funktion der daraus stammenden Daten erfolgt insbesondere eine automatische Anpassung einer Fahrzeugkomponente. Der Betrieb des Fahrzeugs kann damit optimiert erfolgen, insbesondere effizienter, bequemer, etc. - je nachdem welche Fahrzeugkomponente angepasst wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, auf Basis der Kategorisierung die zumindest eine Fahrzeugkomponente automatisch und ohne Erfordernis einer Eingabe eines Anwenders anzupassen. Dies fördert den Fahrkomfort, ohne dass der Fahrer des Fahrzeugs (bzw. im vollautomatisch gefahrenen Fahrzeug ein Anwender) keine Eingabe mehr vornehmen muss, um optimale Parameter von Fahrzeugkomponenten zu erhalten.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zum Ausgeben einer auswählbaren Option anzusteuern, wobei von der Recheneinheit die auswählbare Option abhängig von der durchgeführten Kategorisierung ermittelt wird und von der Recheneinheit die zumindest eine Fahrzeugkomponente nur dann angepasst wird, wenn vom Anwender die auswählbare Option bestätigt wird. Bevorzugt ist die Mensch-Maschine-Schnittstelle eine visuelle Anzeigeeinheit, auf der sich anbietende Optionen angezeigt werden können, wobei was und was sich nicht anbietet dadurch von der Recheneinheit bestimmt wird, welche Kategorie der aktuell befahrenen Straße ermittelt wurde.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine weitere Sensoreinheit eine Lenkwinkelsensoreinheit, wobei die Recheneinheit dazu ausgeführt ist, in der Fusion der Daten einen zeitlichen Verlauf aus Lenkwinkeln des Fahrzeugs zu berücksichtigen. Insbesondere wird hierbei eine Fourier Transformation des zeitlichen Verlaufs der Lenkwinkel durchgeführt, um die Frequenzverteilungen zu ermitteln. Höhere Frequenzen und häufigere Lenkwinkelbewegungen weisen dabei darauf hin, dass keine schnelle Überlandstraße befahren wird, sondern eher eine unbefestigte Straße oder eine Stadtstraße.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, auf Basis der Kategorisierung als Fahrwerksparameter eine Höhe der Karosserie über der Straßenoberfläche einzustellen, und zumindest bei einer erkannten schnellen Überlandstraße die Karosserie abzusenken. Tiefer liegende Karosserien führen dabei zu weniger Bodenfreiheit, welche aber aerodynamisch günstiger ist und somit der Energieverbrauch des Fahrzeugs verringert wird. Eine größere Bodenfreiheit ist dagegen eher auf einer unbefestigten Straße wünschenswert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, auf Basis der Kategorisierung als Fahrwerksparameter einen dynamischen Parameter einer Aufhängung zur Einstellung des Federverhaltens des Fahrwerks anzupassen. Der Parameter der Aufhängung ist beispielsweise eine Federhärte oder ein Dämpfungsparameter, oder umfasst beide zur Einstellung einer geänderten Eigenfrequenz der Aufhängung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der jeweilige Parameter des Fahrzeugführungselements aus den folgenden: Parameter einer Lenkung, Parameter zur Einstellung einer Gaspedal-Reaktion, Orientierung einer Anzeigeeinheit im Fahrzeug, Parameter einer Rückfahrkamera, Parameter einer Beleuchtungsvorrichtung des Fahrzeugs.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird von der Recheneinheit eine Kategorisierung in zumindest die folgenden Kategorien vorgenommen: Schnelle Überlandstraße, Landstraße, Stadtstraße, unbefestigte Straße.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem System wie oben und im Folgenden beschrieben.
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Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Fahrzeugs ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen System vorstehend gemachten Ausführungen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigt:
- 1: Ein System zum Anpassen einer Fahrzeugkomponente abhängig vom einer Straßenkategorie gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Darstellungen in der Figur sind schematisch und nicht maßstäblich.
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1 zeigt ein System 1 zum Anpassen einer Fahrzeugkomponente abhängig von einer Straßenkategorie, eingebaut in ein Fahrzeug 3. Das System 1 weist mehrere Sensoreinheiten 5 auf: Ein Translatorischer Beschleunigungssensor, eine Geschwindigkeitserfassungseinheit zur Erfassung einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 3, und eine Positionsbestimmungseinheit für das Fahrzeug 3 sind in einer inertialen Messeinheit zusammengefasst, wobei die Positionsbestimmungseinheit mit einem Navigationssystem verbunden ist, welches eine digitale Karte mit abgespeicherten Daten über Straßen aufweist. Ferner ist an der Front des Fahrzeugs 3 ein kameragestützter Schlaglochdetektor angeordnet. Eine Recheneinheit 7 leitet dann aus der Fusion der Daten aller Sensoreinheiten 5 Informationen über die Eigenschaften der vom Fahrzeug 3 aktuell befahrenen Straße ab und erzeugt eine Kategorisierung der aktuell befahrenen Straße in eine der folgenden Kategorien: Schnelle Überlandstraße, Landstraße, Stadtstraße, unbefestigte Straße. Im gezeigten Beispiel sei von der Beschleunigungssensoren einen vertikale Richtung aufgenommene Beschleunigung hoher Frequenz und hoher Amplitude aufgenommen, was für eine unbefestigte Straße spricht. Außerdem werden schnelle Lenkbewegungen registriert und eine geringe Geschwindigkeit, wodurch die Wahrscheinlichkeit der korrekten Einordnung in die Kategorie der unbefestigten Straße weiter erhöht wird. Auf Basis der Kategorisierung werden die Fahrwerksparameter Federhärte und Dämpfungsgrad automatisch und ohne Erfordernis einer Eingabe eines Anwenders angepasst. An einer Anzeigeeinheit im Innenraum des Fahrzeugs 3 werden darüber hinaus auswählbare Optionen zu Parametern einer Beleuchtungsvorrichtung des Fahrzeugs 3 ausgegeben. Ist vom Fahrzeug die Kategorie „unbefestigte Straße“ erkannt worden, schlägt die Recheneinheit 7 die Option zum Einschalten zusätzlicher Scheinwerfer vor. Dies wird jedoch nur dann von der Recheneinheit 7 umgesetzt, wenn vom Anwender die auswählbare Option an der Anzeigeeinheit bestätigt wird.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 3
- Fahrzeug
- 5
- Sensoreinheiten
- 7
- Recheneinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3875906 [0003]
- US 2018/0273044 A1 [0004]
- WO 2019/162587 A1 [0006]
- EP 2106936 B1 [0007]
- KR 101731789 B1 [0008]