DE202019100544U1

DE202019100544U1 - Kraftfahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE202019100544U1
Application number: DE202019100544.0U
Authority: DE
Original assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2020-05-15
Anticipated expiration: 2029-01-31

Abstract

Ein Kraftfahrzeugscheinwerfer (2), welcher mindestens eine inertiale Messeinheit (4), mindestens ein Lichtmodul (14) zur Abstrahlung einer variablen Lichtverteilung (D), mindestens einen Prozessor (8) und mindestens einen Speicher (10) mit Computerprogrammcode (12) umfasst, wobei der Computerprogrammcode (12) so konfiguriert ist, dass er mit dem mindestens einen Prozessor (8), der mindestens einen inertialen Messeinheit (4) und dem mindestens einen Lichtmodul (14) bewirkt, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer (2)
ein Ansteuersignal (A) für das wenigstens eine Lichtmodul (14) in Abhängigkeit von Sensorsignalen (S) der wenigstens einen intertialen Messeinheit (4) ermittelt, und
das Lichtmodul (14) zur Abstrahlung der variablen Lichtverteilung (D) in Abhängigkeit von dem ermittelten Ansteuersignal (A) betreibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer.
Es ist bekannt, die optische Achse des Abblendlichts aufgrund der vorliegenden Ladesituation des Kraftfahrzeugs zu verstellen, um zum einen den Gegenverkehr nicht zu blenden und zum anderen eine zum Führen des Kraftfahrzeugs notwendige Ausleuchtung der Fahrbahn zu gewährleisten. Auf die Regularien gemäß ECE R48 wird verwiesen.
Die dynamische Leuchtweitenregelung mittels Achssensoren erzeugt aufgrund der externen Achssensoren hohe Kosten. Die manuelle Leuchtweitenregelung ohne Sensoren benötigt den Eingriff des Fahrers.
Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, zum einen eine kostengünstige als auch eine effektive Einstellung einer variablen Lichtverteilung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß dem Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß einem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung zu finden.
Gemäß einem ersten Aspekt dieser Beschreibung wird ein Kraftfahrzeugscheinwerfer bereitgestellt, welcher mindestens eine inertiale Messeinheit, mindestens ein Lichtmodul zur Abstrahlung einer variablen Lichtverteilung, mindestens einen Prozessor und mindestens einen Speicher mit Computerprogrammcode umfasst, wobei der Computerprogrammcode so konfiguriert ist, dass er mit dem mindestens einen Prozessor, der mindestens einen inertialen Messeinheit und dem mindestens einen Lichtmodul bewirkt, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer ein Ansteuersignal für das wenigstens eine Lichtmodul in Abhängigkeit von Sensorsignalen der wenigstens einen intertialen Messeinheit ermittelt, und das Lichtmodul zur Abstrahlung der variablen Lichtverteilung in Abhängigkeit von dem ermittelten Ansteuersignal betreibt.
Vorteilhaft wird damit eine neue Struktur zur Erzeugung von variablen Lichtverteilungen bereitgestellt. Diese neue Struktur erlaubt sowohl eine statische als auch dynamische Leuchtweitenregelung ohne Eingriff des Fahrers und ohne zusätzliche externe Sensoren oder Informationen. Darüber hinaus ist auch eine Stabilisierung der abgestrahlten Lichtverteilung infolge hochfrequenter Nickbewegungen des Fahrzeugs möglich. Folglich wird die Abhängigkeit der variablen Lichtverteilung von externen Quellen reduziert und die Einstellung der gewünschten Lichtverteilung verbessert.
Darüber hinaus können auch langfristige Änderungen der Position des Kraftfahrzeugscheinwerfers in Bezug zu dem Fahrzeug und dessen Karosserie kompensiert werden. Da die mechanische Halterung des linken und rechten Scheinwerfers am Fahrzeug ohne Weiteres unterschiedlich altern und damit unterschiedlich ausfallen kann, ermöglicht der vorgeschlagene Kraftfahrzeugscheinwerfer eine individuelle Anpassung der abgestrahlten Lichtverteilung an die jeweilige mechanische Anbringungssituation. Damit wird die korrekte Einstellung der variablen Lichtverteilung über die gesamte Lebenszeit des Scheinwerfers garantiert, womit auch gewährleistet wird, dass andere Verkehrsteilnehmer nicht durch die abgestrahlte variable Lichtverteilung geblendet werden. Wird das vorgeschlagene System in beiden Scheinwerfern, d. h. links und rechts, verwendet, so erübrigt sich eine Kommunikation zwischen den Scheinwerfern.
Darüber hinaus trägt der bereitgestellte Scheinwerfer zur Kostenreduktion bei, indem externe Sensoren wie beispielsweise Achssensoren eingespart werden, indem der Kabelbaum reduziert wird, indem die Kommunikation mit externen Einheiten reduziert wird bzw. gar nicht nötig ist, und indem Wartungs- und Einstellungsarbeiten des Kraftfahrzeugscheinwerfers in der Werkstatt entfallen.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Lichtmodul eine segmentierte Lichtquelle umfasst, deren einzelne Lichtsegmente in Abhängigkeit von dem Ansteuersignal aktivierbar und deaktivierbar sind, und wobei die Gesamtheit der zu einem Zeitpunkt aktivierten Lichtsegmente die variable Lichtverteilung erzeugt. Vorteilhaft wird mittels der segmentierten Lichtquelle die variable Lichtverteilung ohne mechanische Verstellung des Lichtmoduls erzeugt. Darüber hinaus lassen sich durch die segmentierte Lichtquelle nicht nur Nickbewegungen, sondern auch Roll- und Gierbewegungen des Fahrzeugs kompensieren.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Lichtmodul wenigstens eine Lichtquelle umfasst, welche um eine zu einer Nickachse des Fahrzeugs parallelen Achse rotierbar gelagert ist, und wobei das Lichtmodul einen Antrieb umfasst, der die Lichtquelle in Abhängigkeit von dem Ansteuersignal um die Achse bewegt. Vorteilhaft wird so eine mechanische Leuchtweiteneinstellung bereitgestellt, welche unabhängig von externen Informationsquellen oder externen Sensoren agieren kann.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer eine Orientierung der inertialen Messeinheit in Bezug zu einem Fahrzeugkoordinatensystem in Abhängigkeit von den Sensorsignalen ermittelt, die Sensorsignale der inertialen Messeinheit in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung in das Fahrzeugkoordinatensystem transformiert, und das Ansteuersignal für das Lichtmodul in Abhängigkeit von den transformierten Sensorsignalen ermittelt. Vorteilhaft spielt die Einbausituation des Sensors damit keine Rolle, da diese durch die ermittelte Orientierung und Transformation aufgehoben wird.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer das Ansteuersignal in Abhängigkeit von vorab ermittelten Kalibrierungsdaten ermittelt. Vorteilhaft wird durch die Hinzuziehung der Kalibrierungsdaten ein Vergleich mit dem Auslieferungszustand möglich. Die Kalibrierungsdaten können sich beispielsweise auf eine gleichzeitige Einstellung beider Kraftfahrzeugscheinwerfer vor einem Messschirm beziehen. So bleibt die Einstellung zu dem jeweils anderen Scheinwerfer erhalten.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die inertiale Messeinheit, der Prozessor und der Speicher auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind, und wobei die Leiterplatte mit dem Kraftfahrzeugscheinwerfer starr verbunden ist. Bei dieser kostengünstigen Ausführung bildet die gemeinsame Leiterplatte den Träger für die inertiale Messeinheit und ermöglicht zudem eine kompakte Konstruktion.
Ein zweiter Aspekt dieser Beschreibung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugscheinwerfers, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln eines Ansteuersignals für das wenigstens eine Lichtmodul in Abhängigkeit von Sensorsignalen der wenigstens einen intertialen Messeinheit und Betreiben des Lichtmoduls zur Abstrahlung der variablen Lichtverteilung in Abhängigkeit von dem ermittelten Ansteuersignal.
In der Zeichnung zeigen:

1 bis 4 jeweils einen schematisch dargestellten Kraftfahrzeugscheinwerfer.

1 zeigt in schematischer Form einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 für ein Kraftfahrzeug. Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 umfasst eine inertiale Messeinheit 4, welche eine Anzahl von sechs Sensorsignalen S an eine Steuereinheit 6 übermittelt. Zur Erfassung der sechs möglichen kinematischen Freiheitsgrade umfasst die intertiale Messeinheit 4 drei jeweils aufeinander orthogonal stehende Beschleunigungssensoren für die Erfassung der translatorischen Bewegung in einer jeweiligen Sensorachse und drei orthogonal zueinander angebrachte Drehratensensoren für die Erfassung rotierender Bewegungen in der jeweiligen Sensorachse. Die inertiale Messeinheit ermittelt drei lineare Beschleunigungswerte für die translatorische Bewegung und drei Winkelgeschwindigkeiten für die Drehraten als Sensorsignale S. Die inertiale Messeinheit 4 ist auch als IMU (Englisch: Inertial Measurement Unit) bezeichenbar.
Die Steuereinheit 6 umfasst wenigstens einen Prozessor 8 und einen Speicher 10, auf welchem Computerprogrammcode 12 abgespeichert ist. Der Computerprogrammcode 12 ist so ausgebildet, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 die Sensorsignale S zur Ermittlung eines Ansteuersignals A heranzieht. Die Steuereinheit 6 betreibt ein Lichtmodul 14 zum Abstrahlen einer variablen Lichtverteilung D. Die variable Lichtverteilung D ist über der Zeit variabel, was bedeutet, dass die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von dem Ansteuersignal A mittels der variablen Lichtverteilung D über der Zeit unterschiedlich ausgeleuchtet wird.
2 zeigt in schematischer Form ein Blockdiagramm des Kraftfahrzeugscheinwerfers 2. In Abhängigkeit von den Sensorsignalen S ermittelt ein Orientierungsblock 202 eine Orientierung 0 der inertialen Messeinheit 4 in Bezug zu einem Fahrzeugkoordinatensystem. Ein Transformationsblock 204 transformiert die Sensordaten S in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung O in transformierte Sensordaten T.
Um die Orientierung O der inertialen Messeinheit 4 zu ermitteln, wird a-priori bekanntes Wissen verwendet. Beispielsweise kann unter der Annahme, dass das Kraftfahrzeug im Wesentlichen eine translatorische Bewegung entlang der Längsachse vollzieht und den größten Teil der Zeit in Fahrtrichtung fährt, allein anhand der Sensordaten S ein in Fahrtrichtung zeigender Vektor entlang der Längsachse des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Dieser Vektor reicht beispielsweise aus, um als Orientierung O die Sensordaten S aus dem Sensorkoordinatensystem in die transformierten Sensordaten T in dem Fahrzeugkoordinatensystem zu wandeln.
Der Orientierungsblock 202 ermittelt bzw. aktualisiert die Orientierung O der inertialen Messeinheit 4 beispielsweise beim Starten des Kraftfahrzeugs zu einer Fahrt und anschließend in unregelmäßigen oder regelmäßigen Zeitabständen. Beispielsweise wird ein digitales Filter zur Aktualisierung der Orientierung O verwendet. Folglich verändert sich die Orientierung O im Minuten-, Stunden-, oder Tagebereich und damit niederfrequenter als die Sensordaten S sich verändern.
Ein Block 206 ermittelt in Abhängigkeit von den transformierten Sensordaten T das Ansteuersignal A für das Lichtmodul 14. Zusätzlich zu den transformierten Sensordaten T stellt ein Block 208 Kalibrierungsdaten K bereit, welche vor der Auslieferung des Kraftfahrzeugs im Werk erzeugt wurden. In diesen Kalibrierungsdaten K ist beispielsweise eine geometrische Beziehung zu dem jeweils anderen Kraftfahrzeugscheinwerfer enthalten. Folglich können entsprechende Synchronisierungs-Kalibrierungssignale zwischen zwei Kraftfahrzeugscheinwerfern entfallen.
Die inertiale Messeinheit 4 und die Steuereinheit 6 sind beispielsweise auf einer gemeinsamen Leiterplatte 210 angeordnet sein. Alternativ sind die inertiale Messeinheit 4 und die Steuereinheit 6 auf unterschiedlichen Leiterplatten und getrennt voneinander angeordnet.
3 zeigt ein schematisches Beispiel des Kraftfahrzeugscheinwerfers 2. Das Lichtmodul 14 umfasst einen mechanischen Antrieb 302, welcher über eine translatorische Bewegung ein Halteelement 306 und eine darauf angeordnete Lichtquelle 304 um eine zu einer Nickachse des Fahrzeugs parallelen Achse 308 rotiert. Das Halteelement 306 ist entsprechend mittels eines nicht gezeigten Lagerelements im Lichtmodul 14 gelagert.
Ein Berechnungsblock 310 berechnet in Abhängigkeit von den transformierten Sensordaten T einen Soll-Rotationswinkel R um die Achse 308. Ein Treiberblock 312 ermittelt das Ansteuersignal A in Abhängigkeit von dem Soll-Rotationswinkel R.
4 zeigt ein schematisches Beispiel des Kraftfahrzeugscheinwerfers 2. Das Lichtmodul 14 umfasst eine segmentierte Lichtquelle 402, beispielsweise eine hochaufgelöste Matrix-Lichtquelle in Form einer LED-Matrix, einer LCD-Matrix, einer DMD-Matrix oder eines Laserscanners. Über das Ansteuersignal A können einzelne Lichtsegmente bzw. Lichtquellen aktiviert bzw. deaktiviert werden, um die variable Lichtverteilung D abzustrahlen.
Ein Berechnungsblock 410 berechnet wenigstens einen Soll-Parameter P für die abgestrahlte Lichtverteilung D. Der Soll-Parameter P umfasst beispielsweise die Soll-Lage einer Hell-Dunkel-Grenze bzw. eine Soll-Verschiebung der Lichtverteilung entlang einer Hochachse des Kraftfahrzeugs, eine Soll-Rotation der Lichtverteilung D um eine Längsachse des Kraftfahrzeugs, eine Soll-Rotation der Lichtverteilung D um eine Quer- bzw. Nickachse des Kraftfahrzeugs, eine Soll-Rotation der Lichtverteilung D um eine Vertikalachse des Kraftfahrzeugs. Selbstverständlich kann die vorgenannte jeweilige Soll-Rotation auch durch eine äquivalente translatorische Soll-Verschiebung ersetzt werden. In Abhängigkeit von dem wenigstens einen Soll-Parameter P ermittelt ein Block 412 das Ansteuersignal A, welches die einzelnen Segmente der segmentierten Lichtquelle 402 an- bzw. ausschaltet bzw. dimmt.

Claims

Ein Kraftfahrzeugscheinwerfer (2), welcher mindestens eine inertiale Messeinheit (4), mindestens ein Lichtmodul (14) zur Abstrahlung einer variablen Lichtverteilung (D), mindestens einen Prozessor (8) und mindestens einen Speicher (10) mit Computerprogrammcode (12) umfasst, wobei der Computerprogrammcode (12) so konfiguriert ist, dass er mit dem mindestens einen Prozessor (8), der mindestens einen inertialen Messeinheit (4) und dem mindestens einen Lichtmodul (14) bewirkt, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer (2) ein Ansteuersignal (A) für das wenigstens eine Lichtmodul (14) in Abhängigkeit von Sensorsignalen (S) der wenigstens einen intertialen Messeinheit (4) ermittelt, und das Lichtmodul (14) zur Abstrahlung der variablen Lichtverteilung (D) in Abhängigkeit von dem ermittelten Ansteuersignal (A) betreibt.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer (2) gemäß dem Anspruch 1, wobei das Lichtmodul (14) eine segmentierte Lichtquelle (402) umfasst, deren einzelne Lichtsegmente in Abhängigkeit von dem Ansteuersignal (A) aktivierbar und deaktivierbar sind, und wobei die Gesamtheit der zu einem Zeitpunkt aktivierten Lichtsegmente die variable Lichtverteilung (D) erzeugt.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer (2) gemäß dem Anspruch 1, wobei das Lichtmodul (14) wenigstens eine Lichtquelle (304) umfasst, welche um eine zu einer Nickachse des Fahrzeugs parallelen Achse (308) rotierbar gelagert ist, und wobei das Lichtmodul (14) einen Antrieb (302) umfasst, der die Lichtquelle (304) in Abhängigkeit von dem Ansteuersignal (A) um die Achse (308) bewegt.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kraftfahrzeugscheinwerfer (2) eine Orientierung (O) der inertialen Messeinheit (4) in Bezug zu einem Fahrzeugkoordinatensystem in Abhängigkeit von den Sensorsignalen (S) ermittelt, die Sensorsignale (S) der inertialen Messeinheit (4) in Abhängigkeit von der ermittelten Orientierung (O) in das Fahrzeugkoordinatensystem transformiert, und das Ansteuersignal (A) für das Lichtmodul (14) in Abhängigkeit von den transformierten Sensorsignalen (T) ermittelt.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kraftfahrzeugscheinwerfer (2) das Ansteuersignal (A) in Abhängigkeit von vorab ermittelten Kalibrierungsdaten (K) ermittelt.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die inertiale Messeinheit (4), der Prozessor (8) und der Speicher (10) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (210) angeordnet sind, und wobei die Leiterplatte (210) mit dem Kraftfahrzeugscheinwerfer (2) starr verbunden ist.