DE19837160C2 - Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs gebildeten Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs aus.

Eine solche Vorrichtung ist durch die DE 195 23 262 A1 bekannt. Diese Vorrichtung weist eine Lichtsensorik auf, die sowohl einen Umgebungslichtsensor zur ungerichteten Erfassung der allgemeinen Lichtverhältnisse (Helligkeit) in der Umgebung des Kraftfahrzeugs als auch einen gerichtet die Lichtverhältnisse in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erfassenden Richtungssensor auf, wobei in Verbindung mit dem Umgebungslichtsensor optional der Einsatz eines Absorptionsfilters zur Unterscheidung von natürlichem und künstlichem Licht vorgesehen ist. Die Lichtsensorik ist mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung verbunden, die unter Berücksichtigung der Signale beider Sensoren und des aktuellen Schaltzustandes der Beleuchtungseinrichtungen ermittelt, ob eine Änderung von deren Schaltzustand erforderlich ist.

Durch diese bekannte Vorrichtung ist zwar das automatische Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs bei vielen Situationen mit sich ändernden Lichtverhältnissen - wie z. B. hereinbrechender Dämmerung oder auch längeren Tunneldurchfahrten - mit zufriedenstellender Zuverlässigkeit möglich, andere Situationen, in denen aufgrund der sich ändernden Sichtverhältnisse ebenfalls eine Anpassung des Schaltzustandes der relevanten Beleuchtungseinrichtungen erforderlich ist, können jedoch von der in dieser Vorrichtung zum Einsatz kommenden Sensorik nicht erkannt werden. Zu nennen sind hier insbesondere Fahrsituationen mit Nebel, starkem Regen, Hagel oder Schneefall.

Durch die DE 197 40 928 A1 ist ein automatischer Schalter zum Schalten der Außenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen bekannt, bei dem sowohl eine Helligkeitserfassung des Umgebungslichts als auch eine Bewertung der Rot- und Blauanteile desselben erfolgen. Eine konkrete Ausführung der Sensorik, die offensichtlich keinen vorausschauenden Sensor umfaßt, sowie insbesondere ihre Anordnung im Fahrzeug ist aber dort nicht offenbart.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß ein größtmöglicher Anteil der verschiedensten Fahrsituationen mit sich ändernden Sicht- und/oder Beleuchtungsverhältnissen sicher erkannt wird und eine entsprechende Ansteuerung der relevanten Beleuchtungseinrichtungen des Fahrzeugs erfolgt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen die Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden Gegenstand gelöst, indem sowohl gerichtet und ungerichtet erfaßte integrale Helligkeitsinformationen als auch spektral aufgelöste Intensitätsinformationen zur Bewertung der Gesamtsituation herangezogen sind.

Weitere Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den zusätzlichen Unteransprüchen angegeben und gehen auch aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels hervor.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen, automatischen Schalt- Vorrichtung

Fig. 2 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen, automatischen Schalt- Vorrichtung

Wie aus den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, weist die Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs ein Gehäuse 1 auf, das mit seiner Vorderfläche 1' parallel zur Windschutzscheibe 10 in der Nähe des Fahrzeugdachs 11 montiert wird. Diese Montage, die in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist, kann z. B. durch Klebung des Gehäuses mittels Abstandshaltern an die Windschutzscheibe erfolgen; das Gehäuse kann aber auch an anderen in diesem Einbauraum vorhandenen Aggregaten wie z. B. dem Innenrückspiegel oder einem Dachmodul befestigt oder sogar als erweiternder Bestandteil derselben ausgeführt sein.

Ebenfalls parallel zur Windschutzscheibe 10 ist im Gehäuse eine Leiterplatte 2 montiert, auf der sich die der Lichtsensorik zugehörigen, strahlungsempfindlichen Empfänger 3, 4, 5 und weitere Komponenten einer der Lichtsensorik zugeordneten, die Ein- und Ausschaltung der Beleuchtungseinrichtungen vornehmenden Steuereinheit befinden. In der Gehäusewand 1' sind gegenüber den Strahlungsempfängern Ausnehmungen vorhanden, die durch unterschiedliche, den jeweiligen Empfängern zugeordnete Filterscheiben (3', 4', 5') verschlossen sind. Dabei ist dem Empfänger 3 für die Umgebungshelligkeit ein Diffusor 3' zugeordnet, der wellenlängenneutral ist und eine Streuung des einfallenden Lichtes bewirkt. Den Empfängern 4 und 5 zur Messung der wellenlängenspezifischen Bestrahlungsstärken Φ₁(λ₁) und Φ₂(λ₂) sind Filter 4' und 5' zugeordnet, die Strahlung jeweils einer Wellenlänge mit geringen Bandbreiten Δλ₁ und Δλ₂ passieren lassen. Diese wellenlängenselektiven Filter können z. B. als Interferenz- oder Absorptionsfilter mit Bandpaßcharakteristik ausgeführt sein. Ein weiterer Strahlungsempfänger 6 ist im unteren Teil des Gehäuses so montiert, daß die Normale auf seine strahlungsempfindliche Fläche im eingebauten Zustand im wesentlichen in Fahrtrichtung weist. Diesem Strahlungsempfänger, der ebenfalls mit der Leiterplatte 2 elektrisch verbunden ist, sind eine Blende 7 und eine Linse 8 zugeordnet, die bewirken, daß nur Strahlen aus einem eingeschränkten Winkelbereich um die optische Achse herum den Empfänger in definierter Form erreichen. Zur Vermeidung störender Einflüsse, insbesondere durch künstliche Lichtquellen kann zusätzlich eine Filterscheibe 9 mit einer entsprechenden Transmissionscharakteristik vorgesehen werden.

Im Betriebszustand liefert der Empfänger 3 ein Signal zur Beurteilung der allgemeinen Umgebungshelligkeit in der Umgebung des Fahrzeugs, ohne dabei richtungs- oder wellenlängenspezifische Besonderheiten zu erfassen. Damit ist eine Grundinformation zur Hell-/Dunkelunterscheidung bzw. zur Bestimmung des Dämmerungsgrades gegeben. Die Signale des richtungsspezifischen Sensors 6 liefern zusätzlich Informationen über die Helligkeit in Fahrtrichtung, und eignen sich damit zur Erkennung von Sondersituationen, wie sie insbesondere beim Durchfahren abgedunkelter Streckenabschnitte - wie z. B. Tunnels - bei ansonsten ausreichender Umgebungshelligkeit vorliegen.

Zur korrekten Erkennung weiterer Sondersituationen, bei denen aufgrund eingeschränkter Sichtbedingungen die Aktivierung bestimmter Beleuchtungskomponenten, wie z. B. des Fahrlichts erforderlich ist, werden die Signale der wellenlängenspezifisch die Bestrahlungsstärken Φ₁(λ₁) und Φ₂(λ₂) messenden Sensoren 4 und 5 herangezogen.

Solche Situationen, wie sie z. B. insbesondere durch Nebel, aber auch durch starken Regen oder Schneefall hervorgerufen werden, sind dadurch charakterisiert, daß oftmals eine relativ hohe Umgebungshelligkeit vorliegt, trotzdem aber die Sicht erheblich eingeschränkt ist. Durch die gebräuchlichen Lichtsensoriken sind diese Situationen aufgrund der hohen Umgebungshelligkeit nicht zu erfassen, eine Aktivierung der Beleuchtungskomponenten ist aber besonders im Hinblick auf die Erkennbarkeit durch andere Verkehrsteilnehmer unbedingt erforderlich. Die erfindungsgemäße Lichtsensorik macht sich demgegenüber ein weiteres Kennzeichen derartiger Beleuchtungssituationen zunutze, nämlich die Tatsache, daß die spektrale Zusammensetzung des Umgebungslichts z. B. bei Vorliegen von Nebel deutlich anders ist, als bei klarem Wetter. Durch Messung der Bestrahlungsstärken in zwei verschiedenen Spektralbereichen, wie z. B. im kurzwelligen, blauen und im längerwelligen, roten oder infraroten lassen sich die zusätzlichen Informationen zur richtigen Beurteilung der Situation erlangen. Die Signale aller Sensoren werden simultan ausgewertet und einzeln sowie in Beziehung zueinander gesetzt mit vorgegebenen, in einem Speicher abgelegten Referenzwerten verglichen und aus dem Ergebnis wird der korrekte Schaltzustand der Beleuchtungseinrichtungen ermittelt.

Der Einbauort der Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen befindet sich hinter der Windschutzscheibe etwa im Bereich des Spiegelfußes des Rückspiegels. Diese Position ermöglicht zum einen eine durch das Fahrzeug selbst nur wenig beeinträchtigte Erfassung der Umgebungshelligkeit zum anderen ist sie geradezu ideal zur Messung der richtungsspezifischen Helligkeit in Fahrtrichtung. Ein Nachteil dieser Position besteht darin, daß die von den einzelnen Sensoren empfangene Strahlung zuvor die Windschutzscheibe passieren muß und dort unter Umständen in ihrer Charakteristik verändert wird. Dies ist insbesondere bei den im Automobilbau z. Zt. in immer stärkerem Maße eingesetzten Wärmedämmgläsern der Fall, die durch Absorption bzw. Reflexion der Infrarotstrahlung bis in den sichtbaren Spektralbereich hinein die spektrale Zusammensetzung des Lichtes verändern. Um die erfindungsgemäße Vorrichtung bei verschiedenen Arten von Windschutzscheiben einsetzen zu können, ist es deshalb vorgesehen, daß die von den lichtsensitiven Empfangselementen gemessenen Werte vor ihrer weiteren Auswertung zunächst mit Konversionsfaktoren verrechnet werden, die zur Korrektur der durch die Windschutzscheibe hervorgerufenen Änderungen geeignet sind. Diese Konversionsfaktoren werden individuell für jedes einzelne Exemplar der Vorrichtung im Zuge einer z. B. durch einen Mikrocontroller gesteuerten Anpassungsroutine ermittelt, wobei die Lichtsensorik von einer Strahlungsquelle mit definierter spektraler Intensitätsverteilung mindestens im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich bestrahlt wird, und zwar direkt im eingebauten Zustand im Fahrzeug durch die Windschutzscheibe hindurch oder auf einem entsprechenden Prüfstand durch eine Scheibe der gleichen Art hindurch, wie die, bei dem die Vorrichtung zum Einsatz kommen soll. Diese Anpassungsroutine, die z. B. bei der ersten Inbetriebnahme der Vorrichtung automatisch ablaufen kann, hat den zusätzlichen Vorteil, daß zugleich auch eine Kalibration der Sensoren erfolgt, die aufgrund der großen Streuungen, die optoelektronische Empfänger hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit aufweisen, ohnehin erforderlich ist.

Zur Abrundung der Funktionalität der Lichtsteuerung ist es weiterhin vorgesehen, bei Vorhandensein eines Satelliten-Navigationssystems im Fahrzeug die damit vorliegenden Informationen über den Aufenthaltsort und die gültige Ortszeit zur Plausibilitätsprüfung für die Schaltzustände der Beleuchtungseinrichtungen heranzuziehen sowie zur Berücksichtigung von Sondersituationen wie z. B. der in manchen Ländern vorgeschriebenen Benutzung des Fahrlichts auch bei Tage.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs mit einer Lichtsensorik, umfassend wenigstens einen Umgebungslichtsensor zur ungerichteten Erfassung der allgemeinen Lichtverhältnisse (Helligkeit) in der Umgebung des Kraftfahrzeugs und wenigstens einen gerichtet die Lichtverhältnisse in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erfassenden Richtungssensor, und mit einer Steuereinheit zur Generierung von Ein- und Ausschaltsignalen für die Beleuchtungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsensorik außerdem eine Einrichtung zur Messung der Bestrahlungsstärke Φ_n(λ_n) bei wenigstens einer festgelegten Wellenlänge λ_n im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich mit definierter Bandbreite Δλ_n umfaßt, und daß die Steuereinheit eine diese gemessene(n) Größe(n) sowie die gemessenen Werte der Umgebungs- und Richtungshelligkeit mit zur Normierung derselben vorgesehenen Konversionsfaktoren verrechnende und die Ein- und Ausschaltung der Beleuchtungseinrichtungen in Abhängigkeit der so bewerteten Meßergebnisse bewirkende Ausbildung aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Ausschaltsignale dadurch generiert sind, daß die ermittelten Werte der Umgebungs- und Richtungshelligkeit und der Bestrahlungsstärken Φ_n(λ_n), sowie Werte, die durch mathematische Beziehungen zwischen diesen bestimmt sind, vorgegebene, in einem Speicher abgelegte Referenzwerte über- oder unterschreiten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit einen Mikrocontroller zur Durchführung von Normierungs-, Verknüpfungs- und Vergleichsoperationen umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsensorik im Bereich der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, und die zu messende Strahlung hauptsächlich durch diese hindurch empfängt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konversionsfaktoren für die gemessenen Werte durch Ablauf einer Anpassungsroutine festgelegt sind, bei der die Lichtsensorik im eingebauten Zustand im Fahrzeug durch die Windschutzscheibe hindurch von einer Strahlungsquelle mit definierter spektraler Intensitätsverteilung mindestens im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich beaufschlagt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konversionsfaktoren für die gemessenen Werte durch Ablauf einer Anpassungsroutine festgelegt sind, bei der die Lichtsensorik auf einer Prüfeinrichtung durch eine Scheibe mit gleichen optischen Eigenschaften wie die der relevanten Windschutzscheibe hindurch von einer Strahlungsquelle mit definierter spektraler Intensitätsverteilung mindestens im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich beaufschlagt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsroutine automatischer Bestandteil der ersten Inbetriebnahme ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Einrichtung der Lichtsensorik zur Messung der Bestrahlungsstärken bei zwei festgelegten Wellenlängen λ₁ und λ₂ im roten und im blauen Spektralbereich mit definierten Bandbreiten Δλ₁ und Δλ₂ herangezogen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Plausibilitätsprüfung der Schaltsignale und zur Berücksichtigung von Sondersituationen Informationen über den Aufenthaltsort des Fahrzeugs und die aktuelle Ortszeit herangezogen sind.