-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Lichtfunktion eines Fahrzeugscheinwerfers, wobei mit dem Scheinwerfer zumindest eine Stadt-Lichtfunktion, eine Landstraßen-Lichtfunktion und eine Autobahn-Lichtfunktion bereitstellbar ist. Bei dem Verfahren wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemessen und in Abhängigkeit von einer ersten Umschaltgeschwindigkeit für den Übergang von der Stadt-Lichtfunktion zur Landstraßen-Lichtfunktion und einer zweiten Umschaltgeschwindigkeit für den Übergang von der Landstraßen-Lichtfunktion zur Autobahn-Lichtfunktion die besagten Lichtfunktionen angesteuert.
-
Herkömmliche Fahrzeugscheinwerfer weisen als Lichtfunktionen das Abblendlicht und das Fernlicht auf. Dabei weist die Lichtverteilung des Abblendlichts eine ausgeprägte Hell-Dunkel-Grenze mit einem großen Lichtstärkegradienten und einem typischen asymmetrischen Verlauf zur Blendbegrenzung des Gegenverkehrs auf. Die Lichtverteilung des Fernlichts weist eine sehr große Reichweite auf, wobei eine Blendung des Gegenverkehrs in Kauf genommen wird. Nachteilhaft an diesen herkömmlichen Lichtfunktionen ist, dass die Ausleuchtung der Fahrbahn nicht an unterschiedliche Fahrsituationen angepasst werden kann. Die hohe Blendwirkung des Fernlichts führt beispielsweise dazu, dass bei dem derzeit hohen Verkehrsaufkommen ca. 90% aller Nachtfahrten bei Abblendlicht erfolgen.
-
Zur Verbesserung der derzeit zugelassenen Scheinwerfersysteme werden zur Zeit im Rahmen des Eureka-Projekts 1403 „Advanced Frontlighting System” die gesetzlichen Voraussetzungen für eine Zulassung adaptiver Kraftfahrzeugscheinwerfer geschaffen. Ziel ist es, dem Fahrer jeweils eine nach den speziellen Anforderungen der jeweiligen Situation optimierte Lichtverteilung zur Verfügung zu stellen und somit die Sicherheit und den Komfort bei Nachfahrten zu erhöhen. Hierzu soll sich die Lichtverteilung automatisch an unterschiedliche Straßenklassen anpassen. Es sollen insbesondere verschiedene Lichtverteilungen beim Befahren einer Stadtstraße, einer Landstraße und einer Autobahn bereitgestellt werden. In den 4, 5 und 6 sind mögliche Lichtverteilungen der Stadt-Lichtfunktion, der Landstraßen-Lichtfunktion und der Autobahn-Lichtfunktion gezeigt. Die Lichtverteilung der Stadt-Lichtfunktion kann sich dabei durch eine symmetrische Hell-Dunkel-Grenze bei hoher Streubreite und Homogenität auszeichnen. Bei der Landstraßen-Lichtfunktion sollte der Straßenverlauf besonders gut erkennbar sein, wobei die Blendung anderer Verkehrsteilnehmer so gering wie möglich sein sollte. Daraus ergibt sich eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze und eine asymmetrisch geformte Lichtverteilung. Ferner sollte die Vorfeldausleuchtung sehr gut sein, bei gleichzeitig hoher Reichweite auf der Beifahrerseite. Bei der Autobahn-Lichtfunktion sollten große Sehweiten erreicht werden, die Blendung des vorausfahrenden Verkehrs jedoch gering gehalten werden. Daraus ergibt sich eine nahezu symmetrische Lichtverteilung bei scharfer Hell-Dunkel-Grenze. Die Vorfeldausleuchtung hat beim Autobahnlicht geringere Bedeutung.
-
Die verschiedenen Lichtfunktionen können, wie beim bisherigen Abblend- und Fernlicht, manuell angesteuert werden. Es ist jedoch auch vorgesehen, eine automatische Ansteuerung der verschiedenen Lichtfunktionen bereitzustellen. Hierbei stellt sich jedoch das Problem, von welchen Steuergrößen die Ansteuerung abhängig sein soll.
-
Aus der
DE 100 12 923 A1 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
-
Aus der
DE 198 30 396 C2 ist eine optische Ablenkanordnung für einen Fahrzeugscheinwerfer bekannt. Durch die Ablenkanordnung kann die Lichtverteilung auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug variiert werden.
-
Aus der
DE 100 50 741 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, welche eine Einrichtung zum Erfassen der Reiseumgebung aufweist. Die Beleuchtungsvorrichtung kann dabei in Abhängigkeit von einem Signal der Erfassungseinrichtung gesteuert werden.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem die Lichtfunktionen eines Fahrzeugscheinwerfers mit zumindest einer Stadt-Lichtfunktion, einer Landstraßen-Lichtfunktion und einer Autobahn-Lichtfunktion so angesteuert werden, dass eine möglichst gute Ausleuchtung des Verkehrsraums erreicht wird, wobei gleichzeitig die Blendung anderer Verkehrsteilnehmer minimiert werden soll.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen ergeben.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umschaltgeschwindigkeit für den Übergang von der Stadt-Lichtfunktion zur Landstraßen-Lichtfunktion in einem Bereich zwischen 62 km/h und 72 km/h liegt, und dass die zweite Umschaltgeschwindigkeit für den Übergang von der Landstraßen-Lichtfunktion zur Autobahn-Lichtfunktion in einem Bereich zwischen 109 km/h und 119 km/h liegt.
-
Liegen die beiden Umschaltgeschwindigkeiten in diesen Bereichen, wird besonders häufig die Stadt-Lichtfunktion automatisch angesteuert, wenn eine Stadtstraße befahren wird, die Landstraßen-Lichtfunktion angesteuert, wenn eine Landstraße befahren wird und die Autobahn-Lichtfunktion angesteuert, wenn eine Autobahn befahren wird. Hierfür wurden Daten ausgewertet, die mit einem Kraftfahrzeug aufgenommen wurden, mit dem eine Gesamtstrecke von ca. 2500 km gefahren wurde, wovon 14,8% Autobahn, 63,0% Landstraße und 22,2% Stadtstraße waren. Die Auswertung dieser Daten ergibt die in 2 gezeigte Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Dabei zeigt die Kurve A die Geschwindigkeitsverteilung auf Stadtstraßen, die Kurve B auf Landstraßen und die Kurve C auf Autobahnen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die erste Umschaltgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 65 km/h und 69 km/h und die zweite Umschaltgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 112 km/h und 116 km/h. Besonders bevorzugt ist eine erste Umschaltgeschwindigkeit von 67 km/h und eine zweite Umschaltgeschwindigkeit von 114 km/h. Bei diesen Umschaltgeschwindigkeiten können die Detektionsgüten für das Erfassen der Straßenklassen maximiert werden.
-
Vergleicht man die besonders bevorzugten Umschaltgeschwindigkeiten bei 67 km/h und 114 km/h, ergibt sich beispielsweise im Mittel eine um etwa 4,5% verbesserte Detektionsgüte im Vergleich zu einer Ansteuerung, bei der die Umschaltgeschwindigkeiten bei 60 km/h und 120 km/h liegen. Bei letzteren Umschaltgeschwindigkeiten hat sich nämlich ergeben, dass nur 63,3% aller Stadtfahrten mit Stadtlicht erfolgen, nur 84,9% aller Fahrten auf Landstraßen mit Landstraßenlicht und nur 65,2% aller Autobahnfahrten mit der für Autobahnen vorgesehenen Lichtverteilung erfolgen. Es werden jedoch 36,7% aller Stadtfahrten mit Landstraßenlicht und 3,0% der Landstraßenfahrten mit Autobahnlicht gefahren. Dies führt zu einer erhöhten Blendung des Gegenverkehrs, die bei den erfindungsgemäßen Umschaltgeschwindigkeiten verringert werden kann.
-
Ferner erfolgen bei den Umschaltgeschwindigkeiten 60 km/h und 120 km/h 12,1% aller Fahrten auf der Landstraße mit Stadtlicht und 30,2% der Autobahnfahrten mit Landstraßenlicht und 4,6% der Autobahnfahrten mit Stadtlicht. Dies führt nachteilhafterweise zu einer deutlich reduzierten Reichweite des Fahrzeugscheinwerfers. Bei den erfindungsgemäßen Bereichen für die beiden Umschaltgeschwindigkeiten wird die Häufigkeit einer zu geringen Reichweite auf Grund der ungeeigneten Lichtfunktion verringert.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei dem Übergang zu einer anderen Lichtfunktion eine Geschwindigkeitshysterese durchlaufen. Diese Geschwindigkeitshysterese liegt vorzugsweise zwischen 7,5 km/h und 2,5 km/h. Besonders bevorzugt ist eine Geschwindigkeitshysterese von 5 km/h bei zumindest einem Übergang zu einer anderen Lichtfunktion. Unter Geschwindigkeitshysterese wird hier verstanden, dass das Umschalten von einer Lichtfunktion eines niedrigeren Geschwindigkeitsbereichs zu einer Lichtfunktion eines höheren Geschwindigkeitsbereichs bei einer entsprechend der Geschwindigkeitshysterese höheren Umschaltgeschwindigkeit erfolgt und das Umschalten von einer Lichtfunktion, der ein höherer Geschwindigkeitsbereich zugeordnet ist, zu einer Lichtfunktion, der ein niedrigerer Geschwindigkeitsbereich zugeordnet ist, bei einer entsprechend niedrigeren Umschaltgeschwindigkeit erfolgt. Durch eine solche Geschwindigkeitshysterese wird ein sehr häufiges Hin- und Herschalten zwischen benachbarten Lichtverteilungen vermieden, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Umschaltgeschwindigkeit in kurzen Zeitintervallen häufig über und unterschreitet.
-
Gemäß einer erfindungsgemäßen Alternative des Verfahrens wird eine Beleuchtungsstärke beim Fahrzeug gemessen und die erste Umschaltgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke verändert. Vorzugsweise wird bei einer Erhöhung der Beleuchtungsstärke die erste Umschaltgeschwindigkeit erhöht. Die Erhöhung kann z. B. bis zu 15 km/h betragen. Hierdurch kann die Unterscheidung zwischen dem Befahren einer Stadtstraße und einer Landstraße weiter verbessert werden, da die Beleuchtungsstärke beim Befahren einer Stadtstraße deutlich höher ist als beim Befahren einer Landstraße.
-
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Alternative des Verfahrens wird die Häufigkeit des Auftretens verschiedener Lenkwinkelwerte beim Fahrzeug gemessen und die erste Umschaltgeschwindigkeit und/oder die zweite Umschaltgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Häufigkeit der gemessenen Lenkwinkelwerte verändert. Bevorzugt wird bei häufigerem Auftreten größerer Lenkwinkel die erste und/oder zweite Umschaltgeschwindigkeit angehoben. Die Erhöhung kann z. B. bis zu 15 km/h betragen.
-
Es hat sich herausgestellt, dass die Häufigkeitsverteilung des Lenkwinkels eine weitere fahrdynamische Größe ist, welche sich zur Steuerung der Lichtfunktionen des Fahrzeugscheinwerfers verwenden lässt. Unterschiedliche Straßenklassen zeigen nämlich sehr unterschiedliche Häufigkeitsverteilungen des Lenkwinkels. In 3a sind solche Häufigkeitsverteilungen gezeigt, wobei der Bereich 1 Lenkwinkelverteilungen bei Stadtstraßen, der Bereich 2 bei Landstraßen und der Bereich 3 bei Autobahnen wiedergibt.
-
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Alternative des Verfahrens wird die Häufigkeit des Auftretens verschiedener Gierratenwerte beim Fahrzeug gemessen und die erste Umschaltgeschwindigkeit und/oder die zweite Umschaltgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Häufigkeit der Gierratenwerte verändert. Vorzugsweise wird bei häufigerem Auftreten größerer Gierraten die erste und/oder die zweite Umschaltgeschwindigkeit angehoben. Die Erhöhung kann z. B. bis zu 15 km/h betragen. Unter dem Gierwinkel wird eine Drehung des Fahrzeugs um eine vertikale Achse verstanden. Die Gierrate ist die zeitliche Änderung dieses Winkels. Es hat sich herausgestellt, dass auch diese fahrdynamische Größe zur Unterscheidung verschiedener Straßenklassen geeignet ist. In 3b ist die Häufigkeitsverteilung der Gierraten für Stadtstraßen im Bereich 1, für Landstraßen im Bereich 2 und für Autobahnen im Bereich 3 gezeigt.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Häufigkeit des Auftretens verschiedener Querbeschleunigungswerte beim Fahrzeug gemessen und die erste Umschaltgeschwindigkeit und/oder die zweite Umschaltgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Häufigkeit der Querbeschleunigungswerte verändert. Vorzugsweise wird bei häufigerem Auftreten größerer Querbeschleunigungswerte die zweite Umschaltgeschwindigkeit angehoben. Die Erhöhung kann z. B. bis zu 15 km/h betragen. Es hat sich herausgestellt, dass vorteilhafterweise auch das Auftreten bestimmter Querbeschleunigungswerte zur Unterscheidung der Straßenklassen verwendet werden kann. 3c zeigt die Häufigkeiten für verschiedene Querbeschleunigungswerte beim Befahren von Stadtstraßen im Bereich 1, von Landstraßen im Bereich 2 und von Autobahnen im Bereich 3.
-
In 3d sind ferner Häufigkeitsverteilungen von Fahrzeuggeschwindigkeiten gezeigt, wobei der Bereich 1 Daten für das Befahren von Stadtstraßen, der Bereich 2 für das Befahren von Landstraßen und der Bereich 3 für das Befahren von Autobahnen wiedergibt.
-
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den Figuren erläutert.
-
Die beiliegenden Figuren zeigen:
-
1 zeigt schematische eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist,
-
2 zeigt für verschiedene Straßenklassen, die normierte Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer bestimmten Geschwindigkeit,
-
die 3a bis d zeigen normierte Häufigkeiten für das Auftreten der fahrdynamischen Größen Lenkwinkel, Gierrate, Querbeschleunigung und Geschwindigkeit in Abhängigkeit von den Straßenklassen Stadtstraße (Bereich 1), Landstraße (Bereich 2) und Autobahn (Bereich 3),
-
4 zeigt ein Beispiel für die Lichtverteilung einer Stadt-Lichtfunktion,
-
5 ein Beispiel für die Lichtverteilung einer Landstraßen-Lichtfunktion und
-
6 ein Beispiel der Lichtverteilung einer Autobahn-Lichtfunktion.
-
Mit einem Fahrzeugscheinwerfer sind zumindest drei verschiedene Lichtfunktion realisierbar. Die Ansteuerung der Stadt-Lichtfunktion ist in 1 schematisch durch die Einheit 1 bezeichnet, die Landstraßen-Lichtfunktion durch die Einheit 2 und die Autobahn-Lichtfunktion durch die Einheit 3. Beispiele für Lichtverteilungen dieser Lichtfunktionen sind in den 4, 5 und 6 gezeigt. Die Ansteuerung dieser Lichtfunktionen erfolgt über die Steuereinheit 4.
-
Die Steuereinheit 4 ist mit Sensoren 5 bis 9 gekoppelt, die fahrdynamische Größen messen und die gemessenen Werte als Steuergrößen an die Steuereinheit 4 übertragen. Die Sensoren 5 bis 9 können beispielsweise Teil eines elektronischen Stabilitätssystems zur Fahrdynamikregelung sein. Die Steuereinheit 4 kann über eine Schnittstelle mit dem Bus dieses elektronischen Stabilitätssystems verbunden sein und die fahrdynamischen Größen auf diese Weise gewinnen.
-
Der Sensor 5 bestimmt die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Dies kann beispielsweise über die Messung der Drehgeschwindigkeiten der einzelnen Räder und Berechnung der Schwerpunktgeschwindigkeit erfolgen. Außerdem könnte eine andere im Fahrzeug gemessene oder errechnete Geschwindigkeit, die in etwa der Schwerpunktgeschwindigkeit entspricht, herangezogen werden. Der Sensor 5 überträgt die Geschwindigkeitswerte fortlaufend an die Steuereinheit 4. Die Steuereinheit 4 hat zumindest zwei Umschaltgeschwindigkeiten gespeichert. Eine erste Umschaltgeschwindigkeit für den Übergang von der Stadt-Lichtfunktion 1 zur Landstraßen-Lichtfunktion 2 (und umgekehrt) und eine zweite Umschaltgeschwindigkeit für den Übergang von der Landstraßen-Lichtfunktion 2 zur Autobahn-Lichtfunktion 3 (und umgekehrt). Ist der von dem Sensor übertragene Geschwindigkeitswert geringer als die erste Umschaltgeschwindigkeit, steuert die Steuereinheit 4 die Stadt-Lichtfunktion 1 an. Liegt der von dem Sensor 5 übertragene Geschwindigkeitswert zwischen der ersten und der zweiten Umschaltgeschwindigkeit, steuert die Steuereinheit 4 die Landstraßen-Lichtfunktion 2 des Fahrzeugscheinwerfers an. Liegt der von dem Sensor 5 übertragene Geschwindigkeitswert oberhalb der zweiten Umschaltgeschwindigkeit, steuert die Steuereinheit 4 die Autobahn-Lichtfunktion 3 an.
-
Die in dem Speicher abgelegte erste Umschaltgeschwindigkeit liegt gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Bereich zwischen 62 km/h und 72 km/h, gemäß einem verbesserten Ausführungsbeispiel in einem Bereich zwischen 65 km/h und 69 km/h und in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel bei 67 km/h. Die zweite Umschaltgeschwindigkeit liegt in einem weiteren Ausführungsbeispiel in einem Bereich zwischen 109 km/h und 119 km/h, in einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel in einem Bereich zwischen 112 km/h und 116 km/h und in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel bei 114 km/h. Jeder der oben angegebenen Geschwindigkeitsbereiche bzw. der angegebene Geschwindigkeitswert für die erste Umschaltgeschwindigkeit kann mit jedem der angegebenen Bereiche bzw. mit dem angegebenen Wert für die zweite Umschaltgeschwindigkeit kombiniert werden.
-
Ferner ist in dem Speicher der Steuereinheit 4 ein Geschwindigkeitswert für eine Geschwindigkeitshysterese abgelegt. Dieser Geschwindigkeitswert liegt zwischen 7,5 km/h und 2,5 km/h. Er ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel bei 5 km/h. Gemäß dieser Weiterbildung des Ausführungsbeispiels steuert bei angesteuerter Stadt-Lichtfunktion 1 die Steuereinheit 4 die Landstraßen-Lichtfunktion 2 erst dann an, wenn die erste Umschaltgeschwindigkeit plus dem für die Geschwindigkeitshysterese gespeicherten Geschwindigkeitswert überschritten wird an. Gleichermaßen wird bei angesteuerter Landstraßen-Lichtfunktion 2 die Autobahn-Lichtfunktion 3 erst dann angesteuert, wenn die zweite Umschaltgeschwindigkeit plus dem für die Geschwindigkeitshysterese gespeicherten Geschwindigkeitswert überschritten wird. Umgekehrt wird bei angesteuerter Autobahn-Lichtfunktion 3 die Landstraßen-Lichtfunktion 2 erst dann angesteuert, wenn die zweite Umschaltgeschwindigkeit minus dem Wert für die Geschwindigkeitshysterese unterschritten wird, und bei angesteuerter Landstraßen-Lichtfunktion 2 wird die Stadt-Lichtfunktion 1 erst dann angesteuert, wenn die erste Umschaltgeschwindigkeit minus dem Wert für die Geschwindigkeitshysterese unterschritten wird.
-
Der Sensor 6 misst die Beleuchtungsstärke beim Fahrzeug, er kann beispielsweise im Bereich der Frontscheibe des Fahrzeugs montiert sein. Der Sensor 6 übermittelt den gemessenen Wert für die Beleuchtungsstärke an die Steuereinheit 4. In der Speichereinheit der Steuereinheit 4 ist ein Grenzwert für die Beleuchtungsstärke abgelegt. Dieser Grenzwert liegt z. B. bei 1,7 lx. Übersteigt die Beleuchtungsstärke diesen Grenzwert, hebt die Steuereinheit 4 die erste Umschaltgeschwindigkeit an. Die Anhebung kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 0 und 20 km/h liegen. Vorteilhafterweise beträgt die Anhebung 10 km/h.
-
Der Sensor 7 misst den Lenkwinkel des Fahrzeugs. Die gemessenen Werte werden an die Steuereinheit 4 übertragen. Die Steuereinheit 4 hebt die erste und/oder zweite Umschaltgeschwindigkeit an, wenn größere Lenkwinkel häufiger auftreten. In diesem Fall ist es nämlich unwahrscheinlich, dass eine Autobahn befahren wird. Beispielsweise kann bei Lenkwinkeln größer ±15 Grad die erste und/oder zweite Umschaltgeschwindigkeit um mehr als 10 km/h angehoben werden. Sie wird z. B. um 15 km/h angehoben.
-
Der Sensor 8 misst die Gierrate beim Fahrzeug, d. h. die zeitliche Veränderung des Gierwinkels, welcher die Drehung des Fahrzeugs um eine vertikale Achse angibt. Über die Gierrate kann das Befahren von Kurven erfasst werden. Die Werte für die jeweils vorliegende Gierrate wird von dem Sensor 8 an die Steuereinheit 4 übertragen. Treten größere Gierraten häufiger auf, hebt die Steuereinheit 4 die erste und/oder zweite Umschaltgeschwindigkeit an. Übersteigt beispielsweise die Gierrate ±4 Grad/s, wird die erste und/oder zweite Umschaltgeschwindigkeit um mehr als 10 km/h, z. B. um 15 km/h, angehoben.
-
Schließlich ist ein Sensor 9 für die Querbeschleunigung des Fahrzeugs vorgesehen. Auch er ist mit der Steuereinheit 4 gekoppelt und überträgt die gemessenen Querbeschleunigungswerte an die Steuereinheit 4. Die Steuereinheit 4 hebt bei häufigerem Auftreten größerer Querbeschleunigungswerte die erste und/oder zweite Umschaltgeschwindigkeit an. Größere Querbeschleunigungswerte treten nämlich häufiger bei Stadtstraßenfahrten als bei Autobahnfahrten auf. Das Anheben der ersten und/oder zweiten Umschaltgeschwindigkeit kann beispielsweise bei Querbeschleunigungswerten erfolgen, die größer 0,16 g sind, wobei die erste und/oder zweite Umschaltgeschwindigkeit um mehr als 10 km/h angehoben wird. Sie kann insbesondere um 15 km/h angehoben werden.
