WO2015131923A1 - Fahrzeugscheinwerfer mit einer vorrichtung zum bestimmen von strassenverhältnissen und system zur überwachung von strassenverhältnissen - Google Patents

Fahrzeugscheinwerfer mit einer vorrichtung zum bestimmen von strassenverhältnissen und system zur überwachung von strassenverhältnissen Download PDF

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Axel SCHMITZ-HÜBSCH
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G. Lufft Mess- Und Regeltechnik Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a vehicle headlight, and a system for monitoring road conditions with a vehicle with the vehicle headlight.
  • the invention provides a vehicle headlamp comprising: a light unit, a reflector and a headlamp lens; and an apparatus for determining road conditions, the apparatus being provided inside the vehicle headlight behind the headlight glass and comprising: an infrared transmitting device configured to emit light of predetermined wavelengths through the headlight glass on a road surface; a detecting device configured to detect the light emitted from the infrared transmitting device and reflected from the road surface through the headlamp lens; a processing device configured to determine surface parameters of the road surface based on the light detected by the detection device.
  • the processing device may be in the form of or comprise a computer.
  • the device for determining the road conditions is provided inside the vehicle headlight.
  • the device can be optimally protected against contamination.
  • the device may be protected from contamination that may occur while the vehicle is traveling.
  • the infrared transmission device of the device is designed to be emitted light of predetermined wavelength in a wavelength range of 780 nm to 2500 nm, for example 780 nm to 1000 nm or 1500 nm, through the headlight glass.
  • the light reflected from the road surface is detected again through the headlight glass.
  • the headlamp glass of a vehicle is one of the elements of the vehicle that is most often cleaned or cleaned, especially in headlamps. For example, the driver of the vehicle will control the headlamp lens more often, at least before each ride.
  • the device may be attached directly to the inside of the headlight glass.
  • the device can be replaceable.
  • the device can be attached directly to the inside, ie behind the headlight glass.
  • the device can be attached and fixed with a suitable fastening means.
  • the device can also be exchangeable. It is also possible to replace the device or the headlight glass together with the device as a modular unit. This also results in the possibility of retrofitting existing vehicle headlights by adding the device or replacing the headlight lens including device.
  • the processing device may be designed to determine the surface parameters of the road surface at least 100 times per second, in particular at least 400 times per second.
  • the device may furthermore comprise a pulse device which is designed to emit the light emitted by the infrared transmitting device in pulses of maximum 500 s duration, in particular highest 100 s duration, and / or pauses of maximum 500 ⁇ duration, in particular highest 100 ⁇ duration to pulse.
  • a pulse device which is designed to emit the light emitted by the infrared transmitting device in pulses of maximum 500 s duration, in particular highest 100 s duration, and / or pauses of maximum 500 ⁇ duration, in particular highest 100 ⁇ duration to pulse.
  • the device Due to the pulses of the pulse device, the device can emit the light required for the measurement effectively and with short dead times. Furthermore, the pulse gives a time constant, a clock, for the measurement and the subsequent determination.
  • the infrared transmitting device may be configured to emit light having at least two predetermined different wavelengths or at least two different wavelength ranges (for detecting wet / wet vs. dry).
  • the different wavelengths emitted by the infrared transmitting device can each lie in the infrared range, wherein furthermore the infrared transmitting device can emit light within a reference wavelength range for calibration, wherein the reference wavelength range is likewise in the infrared range.
  • wavelengths in the infrared range there is no overlap with the visible light range of the headlamp, even no glare from other road users.
  • One of the wavelengths may be particularly suitable for the determination of ice or ice layers on the road, for example, a wavelength of 1500 nm.
  • Another, emitted from the first wavelength, emitted wavelength may be suitable for the determination of thin films of water.
  • a water film of up to about 1 mm thickness on the roadway with a wavelength of 1450 nm can be determined.
  • a further wavelength of about 980 nm can be used.
  • a further wavelength of 1300 nm may be emitted as a reference wavelength for the purpose of calibration, permanently or periodically, or at least at the beginning of the journey.
  • the aforementioned three wavelengths as well as the reference wavelength are each typically different from each other. It is understood that other wavelengths can be used. In general, the wavelengths can be adapted to the absorption bands of water and ice.
  • the surface parameters may include one or more parameters for moisture, ice thickness, snow thickness, water film thickness, ice to water ratio, freezing temperature of an ice-water mixture, salinity of an ice-water mixture, and friction coefficient , These parameters determine the most important parameters for the driver of the vehicle and can be analyzed with regard to possible dangers.
  • the device may further comprise an interface for exchanging data with the Internet and / or a mobile computing device and / or a mobile device.
  • the interface may include, for example, a CAN interface or other typical vehicle interface.
  • information / data obtained with the device may be transmitted to other vehicles.
  • the invention further provides a vehicle, in particular passenger cars or trucks, with at least one vehicle headlight as described above.
  • the vehicle may have a wireless data connection device, which is designed for a data transmission to another vehicle, and a control device, which is designed to transmit data obtained with the device for determining road conditions via the data connection device to the further vehicle. In the future, vehicles will communicate with each other and so an oncoming vehicle can be warned of critical road conditions in advance.
  • the vehicle with the headlight according to the invention may be, for example, a scatter vehicle.
  • the data connection device may be equipped to transmit data with a transmitter and an antenna.
  • the controller may include a computer or a CPU.
  • the invention provides a system for monitoring road conditions, comprising a vehicle as described above and an internet server connected to the device for determining road conditions for the purpose of data exchange, and to a computer device connected via the internet server to this device for the purpose of data exchange is.
  • the monitoring of the road conditions by a vehicle having at least one vehicle headlamp according to the invention can be provided.
  • FIG. 1 Schematic diagram of a vehicle with a vehicle headlamp according to the present invention.
  • Figure 2 Schematic sketch of a vehicle headlight as shown in Figure 1 outlines with a device for determining road conditions according to the present invention.
  • FIG. 3 Schematic diagram of the device from FIG. 2.
  • Figure 4 Schematic sketch of a system for monitoring road conditions, with a vehicle
  • FIG. 1 shows a vehicle 1 with a vehicle headlight 3 according to the present invention.
  • the vehicle is sketched as a passenger car. It is understood, however, that the vehicle may also be a truck or a two-wheeler.
  • an LED device is used as the infrared transmitter. This is to be understood by way of example and alternatively other suitable infrared transmitting devices may be used.
  • the vehicle headlight 3 is sketched in more detail in FIG.
  • the vehicle headlight 3 comprises a light source 7 for generating headlight light.
  • the vehicle headlight comprises a reflector 5 and a headlight lens 9.
  • the headlight lens 9 may comprise a silica-based glass suitable for the vehicle headlight 3 or else plastic such as, for example, acrylic glass or polycarbonate. But there are also other glasses possible.
  • the headlight glass 9 is transparent to the light generated by the light source 7.
  • the vehicle headlight 3 further comprises a device 1 1 for determining road conditions, wherein the device is provided in the interior 10 of the vehicle headlight 3 behind the headlight lens 9. In Figure 2, the device 1 1 is provided immediately behind the headlight glass 9.
  • the device 1 1 be interchangeable. It may also be the headlight glass 9 interchangeable. Additionally or alternatively, the headlight glass 9 together with the device 1 1 be interchangeable, so that there may be different possibilities for maintenance or retrofitting.
  • FIG. 3 outlines a front view of the device 11 of FIG. 2.
  • the device 11 comprises an LED unit 13.
  • the LED unit 13 is shown in FIG. 3 with four LEDs 13L. But there may also be another number of LEDs in the LED unit 13. However, the number of four LEDs 13L has the advantage that each LED 13L can perform a different task.
  • LEDs 13L may emit light in the infrared range. In principle, other wavelengths are possible. On the one hand, light in the infrared range is invisible to other road users, on the other hand it is particularly suitable for the detection of water layers and ice layers, especially on road surfaces.
  • One of the wavelengths emitted by the LEDs 13L of the LED unit 13 may be suitable for the determination of ice or ice layers on the road, for example, a wavelength of 1500 nm.
  • a second LED 13L may emit a wavelength different from the first wavelength, especially may be suitable for the determination of thin water films.
  • a water film of, for example, up to 1 mm thick on the roadway with a wavelength of 1450 nm can be determined.
  • another wavelength can be used with another LED. In particular, this additional wavelength can be about 980 nm.
  • a further wavelength of 1300 nm can be transmitted by means of a fourth LED 13L permanently or periodically or at least at the beginning of the journey.
  • This additional wavelength can serve as reference wavelength for calibration. It is understood that other wavelengths can be used. Likewise, more than four LEDs can be used.
  • the LED unit 13 can be controlled via a pulse unit 19.
  • the pulse unit 19 may be connected to the LED unit via a line 19A.
  • the LED unit 13 transmits light through the headlamp lens 9 with the aid of the LEDs 13L.
  • the light emitted by the LED unit 13 thus falls on the road surface and is reflected there.
  • FIG. 3 further shows a detection device 17, for example a sensor unit, for detecting the light emitted by the LED device 13 and then from the sensor device Road surface reflected light.
  • This reflected light in turn falls through the headlight glass 9 into the interior 10 of the vehicle headlight 3.
  • the detection unit 17 can typically receive information about the light emitted by the LEDs 13L via a line 13 Receive light and, if appropriate, its pulsation.
  • the detection unit 17 can further process the obtained analog light information of the reflected light.
  • the detection unit 17 may be connected to a line 17A with an interface 18.
  • the interface 18 may include a CAN interface or other typical vehicle interface, so that the signals provided by the detection unit 17 can be further processed.
  • FIG. 4 shows a diagram of a system for monitoring road conditions, with a vehicle 1 as described with reference to FIG. 1, the vehicle with at least one vehicle headlight 3 as described with reference to FIG. 2 and the vehicle headlight 3 with a device as described with reference to FIG , FIG. 4 further shows that in the system the vehicle can be connected via a wireless connection 30 to an internet server 31 with which the analysis of the roadway surfaces obtained by the vehicle can be further processed.
  • the Internet server 30 can be connected via a connection 31 L to a data memory 33, for example a data cloud, in which the information can be stored by the Internet server.
  • the information from the data memory 33 may be accessed via a connection 33L and may be provided to multiple drivers of vehicle or vehicle steering systems.
  • the vehicle may be connected via the wireless connection 30 with at least one further vehicle for data transfer / exchange.
  • the information / data on the road surfaces can be obtained with the device described with reference to Figure 3 and then sent via the wireless link 30 to the other vehicle.

Abstract

Fahrzeugscheinwerfer (3) umfassend: eine Leuchteinheit, einen Reflektor (5) und ein Scheinwerferglas (9); eine Vorrichtung (11) zum Bestimmen von Straßenverhältnissen, wobei die Vorrichtung im Inneren des Fahrzeugscheinwerfers (3) hinter dem Scheinwerferglas (9) vorgesehen ist und umfasst: eine Infrarot-Sendeeinrichtung (13), die zum Aussenden von Licht vorbestimmter Wellenlängen durch das Scheinwerferglas (9) auf eine Straßenoberfläche ausgebildet ist; eine Detektionseinrichtung (17), die dazu ausgebildet ist, das von der Infrarot-Sendeeinrichtung (13) ausgesandte und von der Straßenoberfläche reflektierte Licht durch das Scheinwerferglas (9) zu detektieren; eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, auf der Grundlage des von der Detektionseinrichtung (17) detektierten Lichts Oberflächenparameter der Straßenoberfläche zu bestimmen.

Description

FAHRZEUGSCHEINWERFER MIT EINER VORRICHTUNG ZUM BESTIMMEN VON STRASSENVERHÄLTNISSEN UND SYSTEM ZUR ÜBERWACHUNG VON STRASSENVERHÄLTNISSEN
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer, sowie ein System zur Überwachung von Straßenverhältnissen mit einem Fahrzeug mit dem Fahrzeugscheinwerfer.
Stand der Technik
Es ist ein bekanntes Problem bei Fahrzeugen, die Straßenbedingungen / Fahrbahneigenschaften während der Fahrt bestimmen zu können. So können potentiell gefährliche Straßenbedingungen dem Fahrer rechtzeitig signalisiert werden und er kann seine Fahrweise entsprechend anpassen. Beispielsweise kann ein Wasserfilm auf der Fahrbahn bei zu hohen Geschwindigkeiten zu Aquaplaning führen. Ebenso können bei Temperaturen um den Gefrierpunkt bei Eis und Wassergemischen auf der Fahrbahn oder bei Regen auf gefrorenem Boden (Eisregen) gefährliche Situationen auftreten.
Häufig werden tragbare Sensoren eingesetzt, die eine Messung der Fahrbahneigenschaften lediglich dann vornehmen können, wenn das Fahrzeug sich nicht bewegt. Das Fahrzeug muss in diesem Falle eine gewisse Zeit, etwa einige Sekunden, unbewegt stehen, um eine Messung erzielen zu können. Die Bestimmung der Fahrbahneigenschaften während der Fahrt bleibt mit diesem Ansatz aber schwierig. Ferner gibt es Sensoren, die außen am Fahrzeug befestigt werden. Dabei kann das Problem auftreten, dass diese Sensoren während der Fahrt verschmutzen können, etwa durch von der Fahrbahn aufspritzenden Schneematsch und/oder Dreck oder Schlamm. Dadurch kann eine Messung der Fahrbahneigenschaften im Zusammenhang mit der Fahrbahn erschwert werden oder sogar misslingen. Das kann die für einen Fahrer eines Fahrzeugs so wichtigen Informationen bei schwierigen Wetterbedingungen und/oder Fahrbahnbedingungen verfälschen oder gar nicht verfügbar machen, so dass der Fahrer nicht ausreichend über Gefahren benachrichtigt werden kann. Selbst bei Fahrzeugen, die teilweise autonom fahren, bei denen also der Fahrer nicht ausschließlich das Fahrzeug steuert, können die für das Steuern des Fahrzeugs notwendigen Entscheidungen, die beispielsweise von einer Steuereinheit zu treffen sind, nicht mit der erforderlichen Genauigkeit getroffen werden.
Angesichts der Probleme im Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine robuste und einfache Alternative zum Stand der Technik zu entwickeln, welche die oben genannten Probleme vermeidet. l Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung stellt einen Fahrzeugscheinwerfer bereit, umfassend: eine Leuchteinheit, einen Reflektor und ein Scheinwerferglas; sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen von Straßenverhältnissen, wobei die Vorrichtung im Inneren des Fahrzeugscheinwerfers hinter dem Scheinwerferglas vorgesehen ist und umfasst: eine Infrarot-Sendeeinrichtung, die zum Aussenden von Licht vorbestimmter Wellenlängen durch das Scheinwerferglas auf eine Straßenoberfläche ausgebildet ist; eine Detektionseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das von der Infrarot-Sendeeinrichtung ausgesandte und von der Straßenoberfläche reflektierte Licht durch das Scheinwerferglas zu detektieren; eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, auf der Grundlage des von der Detektionseinrichtung detektierten Lichts Oberflächenparameter der Straßenoberfläche zu bestimmen. Die Verarbeitungseinrichtung kann in Form eines Computers vorgesehen sein oder einen solchen umfassen.
Die Vorrichtung zum Bestimmen der Straßenverhältnisse ist im Inneren des Fahrzeugscheinwerfers vorgesehen. Dadurch kann die Vorrichtung optimal vor Verschmutzung geschützt werden. Insbesondere kann die Vorrichtung vor Verschmutzung, die während der Fahrt des Fahrzeugs auftreten kann, geschützt werden. Weiterhin ist die Infrarot-Sendeeinrichtung der Vorrichtung ausgebildet, Licht vorbestimmter Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 780 nm bis 2500 nm, beispielsweise 780 nm bis 1000 nm oder 1500 nm sein, durch das Scheinwerferglas hindurch auszusenden. Ebenso wird das von der Straßenoberfläche reflektierte Licht wieder durch das Scheinwerferglas hindurch detektiert. Das Scheinwerferglas eines Fahrzeugs ist eines der Elemente des Fahrzeugs, das am häufigsten gereinigt oder geputzt wird, insbesondere bei Frontscheinwerfern. Der Fahrer des Fahrzeugs wird beispielsweise das Scheinwerferglas besonders häufig kontrollieren, mindestens vor jeder Fahrt. Zusätzlich gibt es Fahrzeuge, bei denen sogar eine automatische Reinigung des Scheinwerferglases, wie etwa einem Scheibenwischer zur Reinigung des Scheinwerferglases. Durch das Vorsehen der Vorrichtung hinter dem Scheinwerferglas kann somit gewährleistet werden, dass die Vorrichtung praktisch stets eine freie Sicht auf die Fahrbahn haben kann.
In dem Fahrzeugscheinwerfer kann die Vorrichtung unmittelbar an der Innenseite des Scheinwerferglases befestigt sein. In dem Fahrzeugscheinwerfer kann die Vorrichtung auswechselbar sein.
Die Vorrichtung kann unmittelbar an der Innenseite, also hinter dem Scheinwerferglas befestigt sein. Dabei kann die Vorrichtung mit einem geeigneten Befestigungsmittel angebracht und fixiert sein. Insbesondere kann die Vorrichtung auch auswechselbar sein. Es ist ebenso möglich, die Vorrichtung oder das Scheinwerferglas samt Vorrichtung als modulare Einheit auszutauschen. Hierdurch ergibt sich auch die Möglichkeit, bestehende Fahrzeugscheinwerfer nachzurüsten durch Hinzufügen der Vorrichtung oder Austauschen des Scheinwerferglases samt Vorrichtung.
In dem Fahrzeugscheinwerfer kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, die Oberflächenparameter der Straßenoberfläche zumindest 100 mal pro Sekunde, insbesondere zumindest 400 mal pro Sekunde, zu bestimmen.
Durch die hohe Rate der Bestimmung der Oberflächenparameter können aktuelle Werte dieser Parameter sowie Änderung der Parameter möglichst zeitnah, also praktisch ohne nennenswerte Zeitverzögerung, erfasst und ausgewertet werden, so dass der Fahrer reagieren kann. Bei 400 Bestimmungen pro Sekunde werden bei einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs von beispielsweise etwa 80 km/h alle 5 cm eine Messung und Bestimmung durchgeführt. Prinzipiell sollte die Bestimmung der Oberflächenparameter so schnell erfolgen, dass das System sehr schnell und präzise auf Änderungen der Fahrbahneigenschaften reagieren kann.
In Fahrzeugscheinwerfer kann die Vorrichtung weiterhin eine Pulseinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, das von der Infrarot-Sendeeinrichtung ausgesandte Licht in Pulsen von höchsten 500 s Dauer, insbesondere höchsten 100 s Dauer, und/oder Pausen von höchsten 500 μβ Dauer, insbesondere höchsten 100 μβ Dauer, zu pulsen.
Durch die Pulse der Pulseinrichtung kann die Vorrichtung effektiv und mit geringen Totzeiten das für die Messung benötigte Licht aussenden. Ferner wird durch die Pulsung eine Zeitkonstante, eine Clock, für die Messung und die nachfolgende Bestimmung gegeben.
In dem Fahrzeugscheinwerfer kann in der Vorrichtung die Infrarot-Sendeeinrichtung dazu ausgebildet sein, Licht mit zumindest zwei vorbestimmten unterschiedlichen Wellenlängen bzw. aus zumindest zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen (zur Detektion von Feucht/Nass vs. Trocken) auszusenden. In dem Fahrzeugscheinwerfer können die von der Infrarot-Sendeeinrichtung ausgesandten unterschiedlichen Wellenlängen jeweils im Infrarotbereich liegen, wobei ferner die Infrarot- Sendeeinrichtung Licht innerhalb eines Referenzwellenlängenbereichs zur Kalibrierung aussenden kann, wobei der Referenzwellenlängenbereich ebenfalls im Infrarotbereich liegt.
Durch die Verwendung von Wellenlängen im Infrarotbereicht gibt es keine Überschneidung mit dem sichtbaren Lichtbereich des Scheinwerfers, auch kein Blenden von anderen Verkehrsteilnehmern. Eine der Wellenlängen kann insbesondere für die Bestimmung von Eis oder Eisschichten auf der Fahrbahn geeignet sein, beispielsweise eine Wellenlänge von 1500 nm. Eine weitere, von der ersten Wellenlänge verschiedene, ausgesandte Wellenlänge kann für die Bestimmung dünner Wasserfilme geeignet sein. Dabei kann ein Wasserfilm von bis zu etwa 1 mm Dicke auf der Fahrbahn mit einer Wellenlänge von 1450 nm bestimmt werden. Für dickere Wasserfilme oder Wasserschichten auf der Fahrbahn, etwa bis 30 mm Dicke der Wasserschicht, kann eine weitere Wellenlänge von etwa 980 nm verwendet werden. Zusätzlich kann dauerhaft oder periodisch oder zumindest zu Beginn der Fahrt eine weitere Wellenlänge von 1300 nm als eine Referenzwellenlänge zum Zwecke der Kalibrierung ausgesendet werden. Die genannten drei Wellenlängen sowie die Referenzwellenlänge sind jeweils typischerweise voneinander verschieden. Es versteht sich, dass auch andere Wellenlängen verwendet werden können. Allgemein können die Wellenlängen den Absorptionsbanden von Wasser und Eis angepasst sein.
In dem Fahrzeugscheinwerfer können die Oberflächenparameter einen oder mehrere Parameter für die Feuchtigkeit, Eisdicke, Schneedicke, Wasserfilmdicke, das Eis-zu-Wasser- Verhältnis, die Gefriertemperatur eines Eis-Wasser-Gemisches, des Salzgehaltes eines Eis- Wasser-Gemisches und den Reibungskoeffizienten umfassen. Mit diesen Parametern werden für den Fahrer des Fahrzeugs wichtigsten Parameter bestimmt und können im Hinblick auf mögliche Gefahren analysiert werden.
In dem Fahrzeugscheinwerfer kann die Vorrichtung weiterhin eine Schnittstelle zum Datenaustausch mit dem Internet und/oder einer mobilen Computereinrichtung und/oder einem Mobilfunkgerät umfassen. Die Schnittstelle kann beispielsweise eine CAN-Schnittstelle oder andere KFZ-typische Schnittstelle umfassen. Insbesondere können Informationen/Daten, die mit der Vorrichtung gewonnen werden, an andere Fahrzeuge übermittelt werden. Die Erfindung stellt ferner ein Fahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, mit wenigstens einem Fahrzeugscheinwerfer wie oben beschrieben bereit. Das Fahrzeug kann eine drahtlose Datenverbindungseinrichtung, die zu einer Datenübertragung an ein weiteres Fahrzeug ausgebildet ist, und eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, mit der Vorrichtung zum Bestimmen von Straßenverhältnissen gewonnene Daten über die Datenverbindungseinrichtung an das weitere Fahrzeug zu übertragen, aufweisen. Künftig werden Fahrzeuge miteinander kommunizieren und so kann ein entgegenkommendes Fahrzeug vor kritischen Fahrbahnzuständen im Vorfeld gewarnt werden. Das Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer kann beispielsweise ein Streufahrzeug sein. Die Datenverbindungseinrichtung kann zum Senden von Daten mit einem Sender und einer Antenne ausgestattet sein. Die Steuereinrichtung kann einen Computer oder eine CPU umfassen.
Ferner stellt die Erfindung ein System zur Überwachung von Straßenverhältnissen bereit, mit einem Fahrzeug wie oben beschrieben und mit einem Internetserver, der mit der Vorrichtung zum Bestimmen von Straßenverhältnissen zwecks Datenaustauschs verbunden ist und mit einer Computereinrichtung, die über den Internetserver mit dieser Vorrichtung zwecks Datenaustauschs verbunden ist.
In dem System kann die Überwachung der Straßenverhältnisse durch ein Fahrzeug mit wenigstens einem Fahrzeugscheinwerfer gemäß der Erfindung bereit gestellt werden.
Weitere Merkmale und beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es versteht sich, dass die Ausführungsformen nicht den Bereich der vorliegenden Erfindung erschöpfen. Es versteht sich weiterhin, dass einige oder sämtliche der im Weiteren beschriebenen Merkmale auch auf andere Weise miteinander kombiniert werden können.
Kurzbeschreibung der Figuren
Schemaskizze eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugscheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung. Figur 2: Schemaskizze eines Fahrzeugscheinwerfers wie in Figur 1 skizziert mit einer Vorrichtung zum Bestimmen von Straßenverhältnissen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 3: Schemaskizze der Vorrichtung aus Figur 2.
Figur 4 Schemaskizze eines System zur Überwachung von Straßenverhältnissen, mit einem Fahrzeug
Detaillierte Beschreibung
Die Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Fahrzeugscheinwerfer 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. Rein beispielhaft ist das Fahrzeug als Personenkraftwagen skizziert. Es versteht sich, dass das Fahrzeug jedoch ebenso ein Lastkraftwagen, oder ein Zweirad sein kann.
In den folgenden Ausführungsformen wird als Infrarot-Sendeeinrichtung eine LED- Einrichtung/Einheit verwendet. Dieses ist beispielhaft zu verstehen und es können alternativ andere geeignete Infrarot-Sendeeinrichtungen Verwendung finden.
Der Fahrzeugscheinwerfer 3 ist in Figur 2 näher skizziert. Der Fahrzeugscheinwerfer 3 umfasst eine Leuchtquelle 7 zum Erzeugen von Scheinwerferlicht. Ferner umfasst der Fahrzeugscheinwerfer einen Reflektor 5 und ein Scheinwerferglas 9. Das Scheinwerferglas 9 kann ein für den Fahrzeugscheinwerfer 3 geeignetes Glas auf Siliziumdioxidbasis oder aber auch Kunststoff wie beispielsweise Acrylglas oder Polycarbonat umfassen. Es sind aber auch andere Gläser möglich. Das Scheinwerferglas 9 ist für das von der Leuchtquelle 7 erzeugt Licht transparent. Der Fahrzeugscheinwerfer 3 umfasst ferner eine Vorrichtung 1 1 zum Bestimmen von Straßenverhältnissen, wobei die Vorrichtung im Inneren 10 des Fahrzeugscheinwerfers 3 hinter dem Scheinwerferglas 9 vorgesehen ist. In Figur 2 ist die Vorrichtung 1 1 unmittelbar hinter dem Scheinwerferglas 9 vorgesehen. Dieses hat den Vorteil, dass von der Vorrichtung 1 1 ausgesandtes Licht, dass nachfolgend von der Straßenoberfläche der Straße, auf der das Fahrzeug 1 fährt, möglichst kurze Wege zum Durchtritt durch das Scheinwerferglas 9 hat, also praktisch unmittelbar von der Vorrichtung 1 1 in das Scheinwerferglas 9 eintritt und dann ausgesandt wird bzw. bei von der Straßenoberfläche / Fahrbahnoberfläche reflektiertem Licht unmittelbar vom Scheinwerferglas 9 wieder auf die Vorrichtung 1 1 fällt. Dabei kann die Vorrichtung 1 1 auswechselbar sein. Es kann ebenso das Scheinwerferglas 9 auswechselbar sein. Zusätzlich oder alternativ kann auch das Scheinwerferglas 9 samt Vorrichtung 1 1 auswechselbar sein, so dass sich verschiedene Möglichkeiten für Wartung oder Nachrüstung ergeben können.
Die Vorrichtung 1 1 wird anhand der Figur 3 näher erläutert. Die Figur 3 skizziert eine Frontansicht der Vorrichtung 1 1 aus Figur 2. In der Figur 3 umfasst die Vorrichtung 1 1 eine LED-Einheit 13. Rein beispielhaft ist die LED-Einheit 13 in der Figur 3 mit vier LED 13L gezeigt. Es kann aber auch eine andere Zahl von LED in der LED-Einheit 13 vorhanden sein. Die Zahl von vier LED 13L hat jedoch den Vorteil, dass jede LED 13L eine unterschiedliche Aufgabe übernehmen kann. Typischerweise können die LEDs 13L Licht im Infrarotbereich aussenden. Es sind prinzipiell auch andere Wellenlängen möglich. Licht im Infrarotbereich ist zum einen unsichtbar für andere Verkehrsteilnehmer, zum anderen ist es besonders geeignet für die Detektion von Wasserschichten und Eisschichten, insbesondere auf Fahrbahnoberflächen. Eine der von den LEDs 13L der LED-Einheit 13 ausgesendeten Wellenlängen kann für die Bestimmung von Eis oder Eisschichten auf der Fahrbahn geeignet sein, beispielsweise eine Wellenlänge von 1500 nm. Eine zweite LED 13L kann eine von der ersten Wellenlänge verschiedene Wellenlänge aussenden, die besonders für die Bestimmung von dünnen Wasserfilmen geeignet sein kann. Dabei kann ein Wasserfilm von beispielsweise bis zu 1 mm Dicke auf der Fahrbahn mit einer Wellenlänge von 1450 nm bestimmt werden. Für dickere Wasserfilme oder Wasserschichten auf der Fahrbahn, etwa bis 30 mm Dicke der Wasserschicht, kann eine weitere Wellenlänge mit einer weiteren LED verwendet werden. Insbesondere kann diese weitere Wellenlänge etwa 980 nm betragen. Zusätzlich kann dauerhaft oder periodisch oder zumindest zu Beginn der Fahrt eine weitere Wellenlänge von 1300 nm mittels einer vierten LED 13L ausgesendet werden. Diese weitere Wellenlänge kann als Referenzwellenlänge zur Kalibrierung dienen. Es versteht sich, dass auch andere Wellenlängen verwendet werden können. Ebenso können auch mehr als vier LEDs verwendet werden.
Die LED-Einheit 13 kann über eine Pulseinheit 19 gesteuert werden. Die Pulseinheit 19 kann über eine Leitung 19A mit der LED-Einheit verbunden sein kann.
Die LED-Einheit 13 sendet mit Hilfe der LEDs 13L Licht durch das Scheinwerferglas 9 hindurch. Das so von der LED-Einheit 13 ausgesandte Licht fällt auf die Fahrbahnoberfläche und wird dort reflektiert.
Figur 3 zeigt ferner eine Detektionseinrichtung 17, beispielsweise eine Sensoreinheit, zum Detektieren des von der LED-Einrichtung 13 ausgesandten und dann von der Straßenoberfläche reflektierten Lichts. Dieses reflektierte Licht fällt wiederum durch das Scheinwerferglas 9 hindurch in das Innere 10 des Fahrzeugscheinwerfers 3. Im Inneren des Fahrzeugscheinwerfers 3 erreicht das reflektierte Licht typischerweise unmittelbar die Detektionseinheit 17. Die Detektionseinheit 17 kann typischerweise über eine Leitung 13 Information über das von den LEDs 13L ausgesandte Licht und gegebenenfalls dessen Pulsung erhalten. Die Detektionseinheit 17 kann die erhaltene analoge Lichtinformation des reflektierten Lichts weiter verarbeiten.
Die Detektionseinheit 17 kann mit einer Leitung 17A mit einer Schnittstelle 18 verbunden sein. Die Schnittstelle 18 kann eine CAN-Schnittstelle oder andere KFZ-typische Schnittstelle umfassen, so dass die von der Detektionseinheit 17 bereitgestellten Signale weiter verarbeitet werden können.
Die Figur 4 zeigt ein Schema eines Systems zur Überwachung von Straßenverhältnissen, mit einem Fahrzeug 1 wie anhand von Figur 1 beschrieben, das Fahrzeug mit wenigstens einem Fahrzeugscheinwerfer 3 wie anhand von Figur 2 beschrieben und der Fahrzeugscheinwerfer 3 mit einer Vorrichtung wie anhand von Figur 3 beschrieben. Figur 4 zeigt ferner, dass in dem System das Fahrzeug über eine drahtlose Verbindung 30 mit einem Internetserver 31 verbunden sein, mit dem die vom Fahrzeug erhaltenen Analysen der Fahrbahnoberflächen weiter verarbeitet werden können. Der Internetserver 30 kann über eine Verbindung 31 L mit einem Datenspeicher 33, beispielsweise einer Datencloud verbunden sein, in dem die Informationen vom Internetserver abgespeichert werden können. Ferner kann mit einem Steuercomputer 35 über eine Verbindung 33L auf die Information aus dem Datenspeicher 33 zugegriffen werden und diese kann mehreren Fahrern von Fahrzeug oder Fahrzeuglenksystemen bereitgestellt werden. Alternativ und zusätzlich kann das Fahrzeug über die drahtlose Verbindung 30 mit zumindest einem weiteren Fahrzeug zum Datentransfer/-austausch verbunden sein. Die Informationen/Daten über die Fahrbahnoberflächen können mit der anhand von Figur 3 beschriebenen Vorrichtung gewonnen und dann über die drahtlose Verbindung 30 an das andere Fahrzeug gesendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugscheinwerfer umfassend:
eine Leuchteinheit, einen Reflektor und ein Scheinwerferglas;
eine Vorrichtung zum Bestimmen von Straßenverhältnissen, wobei die Vorrichtung im Inneren des Fahrzeugscheinwerfers hinter dem Scheinwerferglas vorgesehen ist und umfasst:
eine Infrarot-Sendeeinrichtung, die zum Aussenden von Licht vorbestimmter Wellenlängen durch das Scheinwerferglas auf eine Straßenoberfläche ausgebildet ist; eine Detektionseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das von der Infrarot- Sendeeinrichtung ausgesandte und von der Straßenoberfläche reflektierte Licht durch das Scheinwerferglas zu detektieren;
eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, auf der Grundlage des von der Detektionseinrichtung detektierten Lichts Oberflächenparameter der Straßenoberfläche zu bestimmen.
2. Fahrzeugscheinwerfer gemäß Anspruch 1 , wobei die Vorrichtung unmittelbar an der Innenseite des Scheinwerferglases befestigt ist.
3. Fahrzeugscheinwerfer gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung auswechselbar ist.
4. Fahrzeugscheinwerfer gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet ist die Oberflächenparameter der Straßenoberfläche zumindest 100 mal pro Sekunde, insbesondere zumindest 400 mal pro Sekunde, zu bestimmen.
5. Fahrzeugscheinwerfer gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 - 4, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Pulseinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, das von der Infrarot-Sendeeinrichtung ausgesandte Licht in Pulsen von höchsten 500 s Dauer, insbesondere höchstens 100 s Dauer, und/oder Pausen von höchsten 500 μβ Dauer, insbesondere höchstens 100 μβ Dauer, zu pulsen.
6. Fahrzeugscheinwerfer gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 - 5, wobei in der Vorrichtung die Infrarot-Sendeeinrichtung dazu ausgebildet ist, Licht mit zumindest zwei vorbestimmten unterschiedlichen Wellenlängen oder aus zumindest zwei vorbestimmten unterschiedlichen Wellenlängenbereichen auszusenden.
7. Fahrzeugscheinwerfer gemäß Anspruch 6, wobei die unterschiedlichen Wellenlängen jeweils im Infrarotbereich liegen, wobei ferner die Infrarot-Sendeeinrichtung eine Referenzwellenlänge zur Kalibrierung aussenden kann, wobei die Referenzwellenlänge ebenfalls im Infrarotbereich liegt.
8. Fahrzeugscheinwerfer gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenparameter einen oder mehrere Parameter für die Feuchtigkeit, Eisdicke, Schneedicke, Wasserfilmdicke, das Eis-zu-Wasser-Verhältnis, die Gefriertemperatur eines Eis-Wasser-Gemisches, des Salzgehaltes eines Eis-Wasser- Gemisches und den Reibungskoeffizienten umfassen.
9. Fahrzeugscheinwerfer gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Schnittstelle zum Datenaustausch mit dem Internet und/oder einer mobilen Computereinrichtung und/oder einem Mobilfunkgerät umfasst.
10. Fahrzeugscheinwerfer gemäß Anspruch 9, wobei die Schnittstelle eine Bluetooth- Schnittstelle und/oder eine CAN-Schnittstelle und/oder eine RS485 -Schnittstelle und/oder KFZ typische Schnittstelle umfassen kann.
1 1 . Fahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen mit wenigstens einem Fahrzeugscheinwerfer gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche .
12. Fahrzeug gemäß Anspruch 1 1 , weiterhin mit einer drahtlosen Datenverbindungseinrichtung, die zu einer Datenübertragung an ein weiteres Fahrzeug ausgebildet ist, und einer Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, mit der Vorrichtung zum Bestimmen von Straßenverhältnissen gewonnene Daten über die Datenverbindungseinrichtung an das weitere Fahrzeug zu übertragen.
13. System zur Überwachung von Straßenverhältnissen, mit einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1 1 oder 12 und mit einem Internetserver, der mit der Vorrichtung zum Bestimmen von Straßenverhältnissen zwecks Datenaustausche verbunden ist und mit einer Computereinrichtung, die über den Internetserver mit dieser Vorrichtung zwecks Datenaustausche verbunden ist.
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