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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fahrgeräuschanpassung für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug sowie auf eine entsprechende Vorrichtung.
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Es gibt im Wesentlichen zwei Gründe für die Notwendigkeit, Motorgeräusche eines Fahrzeugs nachzubilden. Zum einen, um dem Fahrer eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs das Gefühl zu geben, dass er fährt und ihm eine akustische Rückmeldung darüber zu geben, wie schnell er fährt. Zum anderen, damit elektrisch oder hybridisch angetriebene Fahrzeuge von anderen Verkehrsteilnehmern, z.B. Fußgängern und insbesondere Sehbehinderten, gehört werden.
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Derzeit wird eine Soundgenerierung für ein Fahr- bzw. Motorgeräusch meist abhängig von der Drehzahl und/oder der Geschwindigkeit erzeugt, verstärkt und nach innen, also für Fahrer und Insassen, und /oder nach außen abgegeben. Es sind auch Systeme bekannt, bei denen die Abstrahlung des Motorgeräuschs davon abhängig gemacht wird, ob in der Umgebung Fußgänger erkannt werden.
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Die
US 2005/0200462 A1 offenbart eine Vorrichtung, um eine Gegenwart eines Fahrzeugs einem Umfeld des Fahrzeugs anzuzeigen. Eine Beurteilungseinheit beurteilt eine Notwendigkeit, die Gegenwart des Fahrzeugs mittels eines Betriebsgeräuschs des Fahrzeugs anzuzeigen.
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Aus der
US 5635903 A1 ist ein Verfahren zur Anpassung eines künstlich erzeugten und über Lautsprecher ausgegebenen Fahrgeräuschs eines Elektro-Fahrzeugs bekannt, bei dem ein Fahrzustand des Elektro-Fahrzeugs erfasst und das Fahrgeräusch in Abhängigkeit des Fahrzustandes des Elektro-Fahrzeugs angepasst wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Fahrgeräuschanpassung für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug und weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch eine Entkopplung von nach innen und nach außen gerichteten Fahr- bzw. Motorgeräuschen bei deren Erzeugung unnötige Fahrgeräusche neben ohnehin vorhandenen Umweltgeräuschen und Lärm vermieden bzw. vermindert werden können. Entsprechend kann ein zunehmendes Fahrgeräusch nach innen bei zunehmender Geschwindigkeit oder höheren Gängen beim Fahrer für das entsprechende Fahrgefühl sorgen, während ein abnehmendes Fahrgeräusch nach außen bei zunehmender Geschwindigkeit oder höheren Gängen einen Lärmschutz an der Quelle bereitstellen kann. Fahrgeräusche nehmen demnach mit zunehmender Geschwindigkeit nicht automatisch zu und belasten somit auf bestimmten Straßen weniger die Umwelt ohne Nutzen.
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Ferner wird gemäß dem hier vorgestellten Ansatz eine Erzeugung dynamisch anschwellender und abschwellender Fahr- bzw. Motorgeräusche vorgeschlagen, um Überraschungseffekte zu vermeiden. Wird nämlich bei einem Elektrofahrzeug das Fahr- bzw. Motorgeräusch nur bei einer Erkennung von Personen zugeschaltet, kann es zu gefährlichen Schreckreaktionen seitens der Personen kommen. Dies kann für Sehbehinderte eine extrem kritische Situation sein.
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Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz ist die Fahrgeräusch-Erzeugung insbesondere auf die gefährlichsten Phasen beim Fahren mit einem Fahrzeug konzentriert. Bei diesen Phasen handelt es sich beispielsweise um das Anfahren, um langsame Fahrstrecken, Fahren innerorts oder Fahren in 30-50km/h-Zonen.
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Der hier vorgestellte technische Ansatz einer Soundadaption für Elektro- oder Hybridfahrzeuge sorgt für so viel Fahrgeräusch wie nötig und so wenig wie möglich. Neben einer Optimierung des dafür erforderlichen Energieaufwands und der Schaffung einer elektronischen Lärmschutzwand ist auch eine Verknüpfung mit einer Fußgängererkennung oder mit einer Erkennung von „Innerörtlichkeiten“ möglich.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Fahrgeräuschanpassung für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, mit folgenden Schritten: Ermitteln von Innenfahrgeräuschdaten basierend auf einer Fahrzustandsinformation und/oder einer Umgebungsinformation, wobei die Innenfahrgeräuschdaten eine Lautstärke eines Innenfahrgeräuschs definieren; Ermitteln von Außenfahrgeräuschdaten basierend auf der Fahrzustandsinformation und/oder der Umgebungsinformation, wobei die Außenfahrgeräuschdaten eine Lautstärke eines Außenfahrgeräuschs definieren; Bereitstellen der Innenfahrgeräuschdaten an einer ersten Schnittstelle zu einem Innenraumlautsprecher des Fahrzeugs; und Bereitstellen der Außenfahrgeräuschdaten an einer zweiten Schnittstelle zu mindestens einem Außenraumlautsprecher des Fahrzeugs.
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Um einen Fahrbetrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs im Elektromotor-Modus für einen Fahrer des Fahrzeugs und/oder andere Verkehrsteilnehmer in einem Umfeld des Fahrzeugs anzuzeigen, kann ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug eine Einrichtung oder Fahrgeräuschquelle zum Erzeugen eines Fahrgeräuschs aufweisen. Das zusätzlich erzeugte Fahrgeräusch kann das durch den Betrieb des Elektromotors erzeugte Fahrgeräusch überlagern. Die Einrichtung kann ausgebildet sein, um ein Fahr- bzw. Motorgeräusch synthetisch zu erzeugen. Auch kann ein Datenträger mit einer Aufzeichnung eines typischen Fahr- bzw. Motorgeräuschs vorliegen. Das Fahrgeräusch kann beispielsweise bezüglich seiner Lautstärke angepasst werden, in der Form, dass die Lautstärke in Abhängigkeit vorbestimmter Faktoren dynamisch zu- oder abnehmen kann. Es kann ein Innenfahrgeräusch für einen Innenraum des Fahrzeugs und ein Außenfahrgeräusch für das Umfeld des Fahrzeugs, also z.B. Passanten und Fahrradfahrer, erzeugt werden. Das Innenfahrgeräusch und das Außenfahrgeräusch können in Bezug auf ihre Lautstärke oder die spezifische dynamische Entwicklung ihrer Lautstärke unterschiedlich angepasst werden. Zum Anpassen des Fahrgeräusches können unterschiedliche Signale oder Informationen ausgewertet werden. Bei der Fahrzustandsinformation kann es sich z.B. um eine Information darüber handeln, wie hoch die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist, oder welcher Gang eingelegt ist. Bei der Umgebungsinformation kann es sich z.B. um Daten einer zum Umfeld ausgerichteten Kamera des Fahrzeugs oder um Navigationsinformationen mittels GPS und/oder einer digitalen Karte handeln. Bei dem Innenraumlautsprecher kann es sich um einen im Fahrerbereich angeordneten Lautsprecher handeln, und bei dem Außenraumlautsprecher kann es sich um einen oder mehrere zum Umfeld des Fahrzeugs hin ausgerichtete Lautsprecher handeln. Es können sowohl mehrere Innenraumlautsprecher als auch mehrere Außenraumlautsprecher vorgesehen sein, die über jeweils eine oder unterschiedliche Schnittstellen angesteuert werden können. So kann ein Fahrzeug beispielsweise einen Außenraumlautsprecher im Frontbereich und einen weiteren Außenraumlautsprecher am Heck des Fahrzeugs aufweisen. Die Innenfahrgeräuschdaten und die Außenfahrgeräuschdaten können elektrische Signale darstellen, die geeignet sind, um die jeweiligen Lautsprecher anzusteuern, um das entsprechende Geräusch zu erzeugen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Fahrzustandsinformation eine Information über eine Geschwindigkeit und/oder eine Getriebeschaltstufe des Fahrzeugs umfassen. Die Umgebungsinformation kann eine Straßenklasseninformation und/oder eine Objekterkennungsinformation und/oder einen Umfeldgeräuschpegel umfassen. Beispielsweise kann die Information über die Geschwindigkeit über Beschleunigungssensoren oder Raddrehzahlsensoren des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Die Information über die Getriebeschaltstufe kann anzeigen, welcher Gang des Fahrzeugs eingelegt ist. Die Straßenklasseninformation, also ob sich das Fahrzeug z.B. auf einer Autobahn, einer Landstraße oder in einem Wohngebiet befindet, kann von einem Navigationsgerät, unter Einsatz einer Positionsbestimmung mittels GPS und einer digitalen Karte, bereitgestellt werden. Eine im Außenfrontbereich des Fahrzeugs angeordnete Kamera kann z.B. Informationen über unterschiedliche Objekte in der näheren Umgebung des Fahrzeugs liefern. Eine Erkennung eines mittels der Kamera erfassten Objekts kann mit Hilfe einer geeigneten Objekterkennung erfolgen, die wiederum die Objekterkennungsinformation bereitstellen kann. So kann es sich bei der Objekterkennungsinformation um das Erkennen eines Fußgängers, eines Ortseingangs- oder Ortsausgangsschildes oder auch einer Bebauung im Umfeld des Fahrzeugs handeln, aus der z.B. geschlossen werden kann, dass sich das Fahrzeug in einer Ortschaft befindet. Entsprechend kann ein im Außenbereich angeordnetes Mikrofon Informationen über eine Lautstärke des Umfelds, z.B. Baulärm in der näheren Umgebung des Fahrzeugs, liefern. Mit diesen Informationen kann die Anpassung des Innenfahrgeräuschs oder des Außenfahrgeräuschs vorteilhaft gemäß aktuell herrschenden Orts- und Situationsbedingungen erfolgen. Beispielsweise kann eine Erkennung des Hinweisschildes „Lärmschutz“ zu einer Absenkung der Lautstärke des Außenfahrgeräusches führen.
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Beispielsweise können die Außenfahrgeräuschdaten so ermittelt werden, dass die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs größer oder gleich einer vorbestimmten Lautstärke ist, wenn die Fahrzustandsinformation und die Umgebungsinformation eine innerörtliche Bewegung des Fahrzeugs anzeigen. Die vorbestimmte Lautstärke kann einen festen Lautstärkewert definieren, der größer als Null ist. Alternativ kann die vorbestimmte Lautstärke abhängig von der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder abhängig von Umgebungscharakteristika sein. Die innerörtliche Bewegung kann eine Fahrt des Fahrzeugs innerhalb einer Ortschaft oder allgemein in einer Umgebung definieren, in der es sinnvoll ist, dass andere Verkehrsteilnehmer mittels des Außenfahrgeräuschs auf das Fahrzeug aufmerksam gemacht werden. Eine entsprechende Umgebungsinformation, die definiert, dass sich das Fahrzeug innerhalb oder außerhalb einer Ortschaft befindet, kann von einem Navigationssystem oder von einer Objekterkennungseinrichtung bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Fahrzeug ein Außenfahrgeräusch mit einer Mindestlautstärke abstrahlt, sobald es sich innerhalb einer Ortschaft bewegt. Somit kann eine unumgängliche Vorsorge geschaffen werden, die verhindert, dass mit hoher Geschwindigkeit „geräuschlos“ durch Ortschaften gefahren werden kann. Gemäß einer Ausführungsform kann eine Abschaltung oder deutliche Reduzierung des Fahrgeräusches bei hohen Geschwindigkeiten oder Gängen nur unter Einbeziehung von Ortung, Bebauung, Straßenklasseninformation und/oder Erkennung von Ortschildern erfolgen.
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Es gibt durchaus Straßen der Kategorie „Autobahn, Schnellstraße“, die durch ortsübliche Bebauung führen. In einem solchen Fall ist eine Absenkung der Lautstärke schon im Übergangsbereich sinnvoll. Für solche Ausnahmen im Übergangsbereich in bebauten Gebieten kann das Außenfahrgeräusch unterhalb der vorbestimmten Lautstärke liegen. Somit kann der Lärmschutz auf solchen innerörtlichen Strecken Vorrang haben, auf denen die Warnfunktion des Außenfahrgeräuschs als nicht erforderlich angesehen wird.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs ansteigen, wenn die Fahrzustandsinformation eine Geschwindigkeitserhöhung bis zu einem ersten Geschwindigkeitsschwellwert anzeigt. Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs konstant bleibt oder abfällt, wenn die Fahrzustandsinformation eine Geschwindigkeitserhöhung ab dem ersten Geschwindigkeitsschwellwert anzeigt. Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Lautstärke des Innenfahrgeräuschs ansteigt, wenn die Fahrzustandsinformation eine Geschwindigkeitserhöhung ab dem ersten Geschwindigkeitsschwellwert anzeigt. Beispielsweise kann der erste Geschwindigkeitsschwellwert etwa bei der innerhalb von Ortschaften zulässigen Höchstgeschwindigkeit liegen. Ein Ansteigen der Lautstärke des Außenfahrgeräuschs etwa in dem Bereich zwischen 0 km/h und 50 km/h kann somit z.B. Passanten in Ortschaften vor der Gefahr eines herannahenden Fahrzeugs warnen. Insbesondere kann durch das dynamische Lauterwerden des Fahrgeräuschs mit steigender Fahrgeschwindigkeit eine Schreckwirkung für die Passanten vermieden werden, wie sie z.B. bei unvermitteltem Einsetzen eines Fahrgeräuschs ab einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit eintreten könnte. Da ein Überschreiten des ersten Geschwindigkeitsschwellwerts auf ein Verlassen einer Ortschaft hindeuten kann, ist eine weitere Erhöhung der Lautstärke nicht notwendig bzw. störend. Im Gegensatz dazu kann sich durch das fortgesetzte Ansteigen der Lautstärke des Innenfahrgeräuschs bei dem Fahrer des Fahrzeugs vorteilhafterweise ein der Fahrgeschwindigkeit entsprechendes Fahrgefühl einstellen. Auf diese Weise kann der Fahrer z.B. intuitiv auf ein eventuell erforderliches Schalten in einen höheren Gang oder eine Übertretung eines Tempolimits aufmerksam werden.
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Beispielsweise können die Innenfahrgeräuschdaten bereitgestellt werden, wenn die Fahrzustandsinformation eine Bewegung des Fahrzeugs anzeigt. Ferner kann die Lautstärke des Innenfahrgeräuschs ansteigen, wenn die Fahrzustandsinformation eine Geschwindigkeitserhöhung und/oder einen Wechsel zu einer höheren Getriebeschaltstufe anzeigt. Vorteilhafterweise kann der Fahrer so, z.B. ansprechend auf ein Bedienen des Gaspedals, eine akustische Rückmeldung über seine ungefähre Fahrgeschwindigkeit bzw. Beschleunigung erhalten.
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Ferner können die Außenfahrgeräuschdaten bereitgestellt werden, wenn die Fahrzustandsinformation ein Starten eines Motors des Fahrzeugs und/oder ein Anfahren des Fahrzeugs anzeigt. Dies bietet den Vorteil, dass z.B. Fußgänger oder Radfahrer bereits frühzeitig auf die Anwesenheit eines Fahrzeugs in ihrer Nähe aufmerksam gemacht werden können.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs ansteigen, wenn die Fahrzustandsinformation einen Wechsel zu einer höheren Getriebeschaltstufe anzeigt. Der Anstieg der Lautstärke kann fortgesetzt werden, bis eine vorbestimmte Getriebeschaltstufe erreicht ist. Die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs kann dann wieder abnehmen, wenn die Fahrzustandsinformation ab der vorbestimmten Getriebeschaltstufe einen Wechsel zu einer höheren Getriebeschaltstufe anzeigt und die Umgebungsinformation eine Außerörtlichkeit anzeigt. Bei der vorbestimmten Getriebeschaltstufe kann es sich beispielsweise um den vierten Gang des Fahrzeugs handeln. Die Außerörtlichkeit kann ein Umfeld außerhalb von Ortschaften repräsentieren. Die Außerörtlichkeit kann z.B. dann angenommen werden, wenn die Straßenklasseninformation eine Landstraße anzeigt oder die Objekterkennungsinformation ein Fehlen einer für Ortschaften typischen Bebauung liefert. So kann bei einer Übereinstimmung redundanter Daten der Fahrzustandsinformation und der Umgebungsinformation mit großer Sicherheit davon ausgegangen werden, dass sich das Fahrzeug bei einem Schalten von dem vierten in den fünften Gang außerhalb von Ortschaften befindet und daher mit keinem großen Passantenaufkommen gerechnet werden muss. Entsprechend ist ein Absenken der Lautstärke hier im Sinne eines Lärmschutzes sinnvoll und in Bezug auf den Schutz anderer Verkehrsteilnehmer ausreichend abgesichert.
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Entsprechend kann die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs in dem ersten Geschwindigkeitsbereich bis zum Erreichen eines ersten Geschwindigkeitsschwellwerts ansteigen, wenn die Fahrzustandsinformation in diesem Bereich eine Geschwindigkeitserhöhung anzeigt. In einem zweiten Geschwindigkeitsbereich bis zum Erreichen eines zweiten Geschwindigkeitsschwellwerts kann die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs gleich bleiben, wenn die Fahrzustandsinformation in diesem Bereich eine weitere Geschwindigkeitserhöhung anzeigt. In einem dritten Geschwindigkeitsbereich bis zum Erreichen eines dritten Geschwindigkeitsschwellwerts kann die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs abnehmen, wenn die Fahrzustandsinformation in diesem Bereich eine weitere Geschwindigkeitserhöhung anzeigt. Und ab dem Erreichen des dritten Geschwindigkeitsschwellwerts kann die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs auf Null oder unter eine Lautstärke eines sowieso vorhandenen Betriebsgeräuschs abfallen, wenn die Fahrzustandsinformation eine weitere Geschwindigkeitserhöhung anzeigt und die Umgebungsinformation ab dem dritten Geschwindigkeitsbereich eine Außerörtlichkeit anzeigt. Ein Fahrzeug bewegt sich im Allgemeinen in einem Geschwindigkeitsbereich durch eine Ortschaft, der unterhalb des ersten Geschwindigkeitsschwellwerts von beispielsweise 50 km/h oder des zweiten Geschwindigkeitsschwellwerts von beispielsweise 60 km/h angeordnet ist. Hier ist ein Ansteigen der Lautstärke des Außenfahrgeräuschs zur Warnung von anderen Verkehrsteilnehmern sinnvoll. Beispielsweise kann der erste Geschwindigkeitsschwellwert eine maximale Lautstärke des Außenfahrgeräuschs definieren. Zwischen dem ersten Geschwindigkeitsschwellwert und dem zweiten Geschwindigkeitsschwellwert kann ein gleichbleibend hohes Außenfahrgeräusch aufrechterhalten werden, so dass Fußgänger und/oder Radfahrer stetig und bereits ab einer größeren Entfernung auf das sich nähernde Fahrzeug aufmerksam gemacht werden. Erst in dem dritten Geschwindigkeitsbereich kann relativ sicher angenommen werden, dass sich das Fahrzeug Außerorts befindet. Diese Annahme kann durch die eine Außerörtlichkeit anzeigende Umgebungsinformation so weit abgesichert werden, dass ein Absenken der Lautstärke hier als gerechtfertigt und verkehrssicher gelten kann. Dabei kann die Außerörtlichkeit z.B. durch ein Erkennen eines Fehlens einer ortsüblichen Bebauung oder ein stattgefundenes Erkennen eines Ortsausgangsschildes angezeigt werden. Der dritte Geschwindigkeitsbereich kann durch den zweiten Geschwindigkeitsschwellwert und den dritten Geschwindigkeitsschwellwert begrenzt werden. Der dritte Geschwindigkeitsschwellwert liegt bei etwa 80 km/h. In dem vierten Geschwindigkeitsbereich befindet sich das Fahrzeug mit großer Wahrscheinlichkeit auf einer Landstraße, Bundesstraße oder Autobahn, wie dies auch wieder durch ein entsprechendes Anzeigen z.B. eines Fehlens einer ortsüblichen Bebauung durch die Umgebungsinformation bestätigt werden kann. In diesem Geschwindigkeitsbereich kann das zusätzlich erzeugte Außenfahrgeräusch unter Umständen vollständig abgeschaltet werden. Hierdurch ist der Vorteil einer elektronischen Lärmschutzwand gegeben, da Fahrgeräusche nicht mehr unnötig die Umwelt belasten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs bei einem Sinken der Geschwindigkeit unter den dritten Geschwindigkeitsschwellwert bei Null bleiben, wenn die Straßenklasseninformation eine vorbestimmte Straßenklasse anzeigt und/oder die Umgebungsinformation eine Außerörtlichkeit anzeigt. Dies ist beispielsweise von Vorteil, wenn die Straßenklasseninformation und/oder die Umgebungsinformation eine Fahrt auf einer Autobahn anzeigt und die Fahrgeschwindigkeit aufgrund eines Unfalls oder einer Baustelle sinkt. Ein Ansteigen des Außenfahrgeräuschs wäre hier nicht sinnvoll bzw. störend, da nicht mit Passanten gerechnet werden muss.
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Alternativ kann die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs ansteigen, wenn die Objekterkennungsinformation ein Erkennen eines Objekts aus einer vorbestimmten Objektklasse anzeigt. So kann die Warnfunktion durch das Außenfahrgeräusch für Personen oder z.B. auch Tiere in der Nähe des Fahrzeugs zusätzlich verbessert werden. Wird dagegen ein Objekt aus einer Objektklasse erkannt, von der angenommen wird, dass sie grundsätzlich nicht auf das Außenfahrgeräusch reagiert, so ist ein Ansteigen der Lautstärke des Außenfahrgeräusches nicht sinnvoll oder erforderlich. Dadurch ist auch der Vorteil eines verbesserten Lärmschutzes gegeben, indem auf diese Weise bei einem Fehlen von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs geringer gehalten werden kann. Gerade beim Fahren in Ortschaften, wo ja die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs vergleichsweise hoch ist, kann diese Funktion eine erhebliche Verbesserung des Lärmschutzes für Anwohner bieten.
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Gemäß einer Ausführungsform können im Schritt des Ermittelns von Außenfahrgeräuschdaten, vordere Außenfahrgeräuschdaten für einen Frontaußenraumlautsprecher und hintere Außenfahrgeräuschdaten für einen Heckaußenraumlautsprecher ermittelt werden, wobei die Außenfahrgeräuschdaten so ermittelt werden, dass die vorderen Außenfahrgeräuschdaten eine höhere Lautstärke als die hinteren Außenfahrgeräuschdaten definieren, wenn die Fahrzustandsinformation eine Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs anzeigt und/oder die vorderen Außenfahrgeräuschdaten eine geringere Lautstärke als die hinteren Außenfahrgeräuschdaten definieren, wenn die Fahrzustandsinformation eine Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs anzeigt. Somit können die Außenfahrgeräuschdaten so bereitgestellt werden, dass bei einer Vorwärtsfahrt die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs an dem Frontaußenraumlautsprecher höher als an dem Heckaußenraumlautsprecher ist und bei einer Rückwärtsfahrt die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs an dem Heckaußenraumlautsprecher höher als an dem Frontaußenraumlautsprecher ist. Durch die Verwendung eines oder mehrerer Frontaußenraumlautsprecher sowie eines oder mehrerer Heckaußenraumlautsprecher kann das gemäß dem hier vorgestellten Ansatz erzeugte Fahrgeräusch gerichtet ausgegeben werden. So kann das Fahrgeräusch gemäß dieser Ausführungsform hauptsächlich nach vorn oder nach hinten ertönen, also insbesondere in die in Bezug auf eine etwaige Gefährdung von anderen Verkehrsteilnehmern relevante Richtung. Querab vom Fahrzeug kann das Fahrgeräusch nur in geringem Maße hörbar sein. Wird das Außenfahrgeräusch in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs lauter als gegen die Fahrtrichtung ausgegeben, so wird dadurch eine Warnung für potentiell durch das Fahrzeug gefährdete Verkehrsteilnehmer und gleichzeitig ein Lärmschutz für ungefährdete Verkehrsteilnehmer gewährleistet.
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Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Fahrgeräuschanpassung für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, die folgende Merkmale umfasst: Eine Empfangseinrichtung zum Empfangen einer Fahrzustandsinformation und/oder einer Umgebungsinformation; eine erste Ermittlungseinheit zum Ermitteln von Innenfahrgeräuschdaten basierend auf der Fahrzustandsinformation und/oder der Umgebungsinformation, wobei die Innenfahrgeräuschdaten eine Lautstärke eines Innenfahrgeräuschs definieren; eine zweite Ermittlungseinheit zum Ermitteln von Außenfahrgeräuschdaten basierend auf der Fahrzustandsinformation und/oder der Umgebungsinformation, wobei die Außenfahrgeräuschdaten eine Lautstärke eines Außenfahrgeräuschs definieren; eine erste Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen der Innenfahrgeräuschdaten an einer ersten Schnittstelle zu einem Innenraumlautsprecher des Fahrzeugs; und eine zweite Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen der Außenfahrgeräuschdaten an einer zweiten oder weiteren Schnittstelle zu mindestens einem Außenraumlautsprecher des Fahrzeugs.
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Bei der Empfangseinrichtung kann es sich um eine Einrichtung handeln, die Eingangssignale über eine Schnittstelle empfängt und auswertet. Die Eingangssignale werden in Form der Fahrzustandsinformation und/oder der Umgebungsinformation z.B. von Beschleunigungssensoren, optischen und akustischen Sensoren oder von einem Navigationssystem des Fahrzeugs geliefert. Bei der ersten und zweiten Ermittlungseinheit kann es sich um je eine Einrichtung handeln, die über eine Schnittstelle mit der Empfangseinrichtung verbunden sind und jeweils unter Verwendung eines unterschiedlichen Algorithmus die empfangenen Informationen verarbeiten, so dass in der ersten Ermittlungseinheit die Innenfahrgeräuschdaten und in der zweiten Ermittlungseinheit die Außenfahrgeräuschdaten ermittelt werden können. Dabei kann die erste und/oder zweite Ermittlungseinheit über eine Schnittstelle mit einer Fahrgeräuschquelle oder Fahrgeräuschdatenbank verbunden sein, auf die zur Ermittlung des Innen- und/oder Außenfahrgeräuschs zurückgegriffen werden kann. Bei der ersten und zweiten Bereitstellungseinheit kann es sich um Leitungen oder Kontakte handeln, über die die Innen- und Außenfahrgeräuschdaten jeweils an den oder die Innenraumlautsprecher und Außenraumlautsprecher übertragen werden können.
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Somit kann unter der Vorrichtung ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Prinzipdarstellung für eine Funktionsweise einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine diagrammatische Darstellung für eine Entwicklung einer Lautstärke eines Innenfahrgeräuschs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 4 eine diagrammatische Darstellung für eine Entwicklung einer Lautstärke eines Außenfahrgeräuschs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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Lärm ist Müll und sollte entsorgt werden. Andererseits sind Fahrgeräusche erforderlich, um dem Umfeld zu signalisieren, dass eine Gefahr durch ein herannahendes Fahrzeug entstehen könnte. Das gilt für Fußgänger allgemein, aber vor allem für Sehbehinderte. Der erfindungsgemäße Ansatz geht davon aus, dass die Fahrgeräuscherzeugung für den Fahrer und für das Umfeld getrennt wird.
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1 zeigt ein Verfahren 100 zur Fahrgeräuschanpassung für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 110 werden über eine oder mehrere Sensorschnittstellen empfangene Informationen ausgewertet, um Innenfahrgeräuschdaten zu ermitteln. Die Informationen können z.B. eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder eine aktuell befahrene Straßenklasse betreffen. Beispielsweise kann zur Ermittlung der Innenfahrgeräuschdaten auf eine Datenbank mit einer Aufzeichnung eines typischen Fahrgeräuschs eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor zugegriffen werden. Alternativ kann eine Einrichtung des Fahrzeugs zur Erzeugung eines synthetischen Fahrgeräuschs eingesetzt werden. So können also in dem Schritt 110 z.B. unter Verwendung der bereitgestellten Informationen und des durch die Fahrgeräuschquelle bereitgestellten Fahrgeräuschs die Innenfahrgeräuschdaten ermittelt werden, die eine Lautstärke eines Innenfahrgeräuschs des Fahrzeugs bei einer entsprechenden Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs definieren. In einem Schritt 120 werden wiederum über eine oder mehrere Sensorschnittstellen empfangene Informationen ausgewertet, um Außenfahrgeräuschdaten zu ermitteln. Hier kann es sich bei den Informationen z.B. um die Fahrgeschwindigkeit und/oder eine Erfassung eines Objekts in der Nähe des Fahrzeugs und/oder eine Erfassung einer Lautstärke von Umfeldlärm handeln. Die Außenfahrgeräuschdaten werden, wiederum unter Umständen unter Zuhilfenahme der Fahrgeräuschquelle, unter Verwendung der empfangenen Informationen ermittelt und definieren eine Lautstärke eines Außenfahrgeräuschs des Fahrzeugs bei einer entsprechenden Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Schritte 110 und 120 können z.B. parallel durchgeführt werden mit dem Ergebnis, dass sich z.B. bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit die Lautstärke des Innenfahrgeräuschs und die des Außenfahrgeräuschs unterscheiden. In einem Schritt 130 werden die Innenfahrgeräuschdaten z.B. digital oder analog an einem elektrischen Kontakt bereitgestellt oder über entsprechende Leitungen an einen Innenraumlautsprecher des Fahrzeugs übertragen. Das Fahrzeug kann auch eine Mehrzahl von Innenraumlautsprechern für ein verbessertes Klangerlebnis für den oder die Insassen des Fahrzeugs aufweisen. In einem Schritt 140 werden die Außenfahrgeräuschdaten, entsprechend den Innenfahrgeräuschdaten, z.B. digital über entsprechende Leitungen an einen oder mehrere Außenraumlautsprecher des Fahrzeugs übertragen. Da die Aufgabe der Außenraumlautsprecher darin besteht, Verkehrsteilnehmer im Umfeld des Fahrzeugs vor dem herannahenden Fahrzeug zu warnen, ist es beispielsweise sinnvoll, einen Außenraumlautsprechen im Frontbereich und einen weiteren im Heckbereich des Fahrzeugs anzuordnen. Die Schritte 130 und 140 können parallel durchgeführt werden.
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2 zeigt eine Prinzipdarstellung für eine Funktionsweise einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind eine Vorrichtung 200, eine Fahrgeräuschaufbereitungseinheit 210, eine erste Ermittlungseinheit 211, eine zweite Ermittlungseinheit 212, eine Fahrgeräuschquelle 213, ein erstes Eingangssignal 220, ein zweites Eingangssignal 221, ein n-tes Eingangssignal 222, Leitungen 230, 231, 232, ein Fahrzeug 240 sowie ein Innenraumlautsprecher 250, ein erster Außenraumlautsprecher 251 und ein zweiter Außenraumlautsprecher 252.
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Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung empfängt die Fahrgeräuschaufbereitungseinheit 210 über Schnittstellen die Eingangssignale 220, 221 und 222, die mit einem durchgehenden Pfeil bzw. im Fall des n-ten Signals 222 mit einem gestrichelten Pfeil gekennzeichnet sind. Es können auch mehr oder weniger Eingangssignale empfangen werden. Die Eingangssignale 220, 221 und 222 liefern Fahrzustands- bzw. Umgebungsinformationen bezüglich des Fahrzeugs 240. Die Fahrgeräuschaufbereitungseinheit 210 umfasst die erste Ermittlungseinheit 211 und die zweite Ermittlungseinheit 212, die mit der ersten Ermittlungseinheit 211 über eine Schnittstelle verbunden sein kann. Die Fahrgeräuschquelle 213 kann mit der ersten Ermittlungseinheit 211 und/oder der zweiten Ermittlungseinheit 212 verbunden sein. Die erste Ermittlungseinheit 211 dient zur Ermittlung der Innenfahrgeräuschdaten. Zur Ermittlung der Innenfahrgeräuschdaten kann die erste Ermittlungseinheit 211die Eingangssignale 220, 221, 222 auswerten und auf die Fahrgeräuschquelle 213 zugreifen, mit der sie über eine Schnittstelle verbunden ist. Die zweite Ermittlungseinheit 212 dient zur Ermittlung der Außenfahrgeräuschdaten. Hierfür kann die zweite Ermittlungseinheit 212 ebenfalls die Eingangssignale 220, 221, 222 verwenden und wiederum auf die Fahrgeräuschquelle zugreifen, mit der sie über eine weitere Schnittstelle verbunden ist. Über die Leitung 230 werden die Innenfahrgeräuschdaten von der ersten Ermittlungseinheit 211 an den im Inneren des Fahrzeugs 240 angeordneten Innenraumlautsprecher 250 übertragen, der das Innenfahrgeräusch für den oder die Insassen des Fahrzeugs 240 in der ermittelten Lautstärke ausgibt. Über die Leitung 231 werden die Außenfahrgeräuschdaten von der zweiten Ermittlungseinheit 212 an den ersten Außenraumlautsprecher 251 übertragen, der in dem Frontbereich des Fahrzeugs 240 angeordnet ist. Über die Leitung 232 werden die Außenfahrgeräuschdaten zusätzlich von der zweiten Ermittlungseinheit 212 an den zweiten Außenraumlautsprecher 252 übertragen, der in dem Heckbereich des Fahrzeugs 240 angeordnet ist. Die Außenraumlautsprecher 251, 252 sind auf ein insbesondere nach vorn und hinten gerichtetes Umfeld des Fahrzeugs 240 ausgerichtet und ausgebildet, um das Außenfahrgeräusch in der ermittelten Lautstärke auszugeben und eine Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu simulieren. Dies kann erreicht werden, indem der in Fahrtrichtung angeordnete Außenraumlautsprecher 251, 252 das Außenfahrgeräusch lauter ausgibt. Alternativ kann das Außenfahrgeräusch auch ausschließlich über den in Fahrtrichtung angeordneten Außenraumlautsprecher 251, 252 ausgegeben werden.
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Die Fahrgeräuschausgabe über die zwei dargestellten Lautsprecher 251, 252 kann auch dazu beitragen, dass erkennbar ist, ob das Fahrzeug in Richtung einer Person oder von der Person weg fährt. Das ist zu erreichen, indem die Außenlautsprecher unterschiedlich laut abstrahlen, so dass zwischen Rückwärtsfahrten und Vorwärtsfahrten unterschieden wird. Im Gegensatz zu einem Motorengeräusch einer Verbrennungsmaschine ist das Geräusch aus den Lautsprechern 251, 252 jeweils gerichtet.
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Für den Fahrer eines Fahrzeugs ist eine Signalisierung des Bewegungszustandes mit zunehmender Geschwindigkeit durch zunehmendes Fahrgeräusch sinnvoll.
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Entsprechend zeigt 3 eine diagrammatische Darstellung für eine Entwicklung einer Lautstärke eines Innenfahrgeräuschs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Koordinatensystem ist auf der Abszisse eine Fahrgeschwindigkeit in km/h aufgetragen. Die Fahrgeschwindigkeit kann z. B. in Inkrementen von 10 km/h angegeben sein. Auf der Ordinate des Koordinatensystems ist eine Lautstärke eines Fahrgeräuschs für einen Innenraum eines Fahrzeugs aufgetragen.
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Eine Kennlinie 300 kennzeichnet eine Entwicklung der Lautstärke des Innenfahrgeräuschs in Abhängigkeit der Höhe der Fahrgeschwindigkeit. In 3 ist die Kennlinie 300 als eine Gerade durch den Ursprung des Koordinatensystems mit mäßiger Steigung gezeigt. Demnach wird bei einem stehenden Fahrzeug kein Innenfahrgeräusch über den oder die Innenraumlautsprecher des Fahrzeugs ausgegeben. Mit steigender Fahrgeschwindigkeit steigt die Lautstärke des ausgegebenen Innenfahrgeräuschs hingegen gleichmäßig an. Beim Fahrer entsteht so ein intuitives Gefühl der augenblicklichen Fahrgeschwindigkeit beim Beschleunigen des Fahrzeugs.
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Eine Kennlinie 302 kennzeichnet eine Entwicklung der Lautstärke des Innenfahrgeräuschs in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit wobei zusätzlich die gewählten Gänge berücksichtigt werden. Im Unterschied zur Kennlinie 300 weist die Kennlinie 302 einen sägezahnförmigen Verlauf auf. Demnach wird bei einem stehenden Fahrzeug kein Innenfahrgeräusch über den oder die Innenraumlautsprecher des Fahrzeugs ausgegeben. Mit steigender Fahrgeschwindigkeit steigt die Lautstärke des ausgegebenen Innenfahrgeräuschs hingegen an, wobei das Innenfahrgeräusch jeweils ansprechend auf einen Gangwechsel, hin zu einem höheren Gang, verringert wird, um anschließend bei einer weiteren Geschwindigkeitserhöhung wieder anzusteigen. Auf diese Weise kann der Einfluss der Gänge nachempfunden werden.
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Im Gegensatz dazu sind für das Umfeld, also die Fußgänger und die Umwelt um das Fahrzeug, andere Anforderungen gegeben.
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4 zeigt nun eine diagrammatische Darstellung für eine Entwicklung einer Lautstärke eines Außenfahrgeräuschs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es ist wiederum ein Koordinatensystem gezeigt, bei dem auf der Abszisse die Fahrgeschwindigkeit in km/h aufgetragen ist. Die Fahrgeschwindigkeit kann z. B. in Inkrementen von 10 km/h angegeben sein. Auf der Ordinate des Koordinatensystems ist eine Lautstärke eines Fahrgeräuschs für ein Umfeld des Fahrzeugs aufgetragen. Eine Kennlinie 400 kennzeichnet eine Entwicklung der Lautstärke des Außenfahrgeräuschs in Abhängigkeit der Höhe der Fahrgeschwindigkeit. Auf der Abszisse ist ein erster Geschwindigkeitsschwellwert 410 bei einer Fahrgeschwindigkeit von 50 km/h, ein zweiter Geschwindigkeitsschwellwert 420 bei einer Fahrgeschwindigkeit von 60 km/h und ein dritter Geschwindigkeitsschwellwert 430 bei einer Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h gegeben. Die Geschwindigkeitsschwellwerte 410, 420, 430 mit den entsprechenden Fahrgeschwindigkeitsangaben sind lediglich beispielhaft gewählt und können durch andere geeignete Geschwindigkeitsschwellwerte ersetzt oder ergänzt werden.
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Somit weist die Kennlinie 400 einen ersten Geschwindigkeitsbereich 440 in dem Fahrgeschwindigkeitsintervall zwischen 0 km/h und dem ersten Geschwindigkeitsschwellwert 410 bei 50 km/auf. Ferner weist die Kennlinie 400 einen zweiten Geschwindigkeitsbereich 450 zwischen dem ersten 410 und zweiten 420 Geschwindigkeitsschwellwert, einen dritten Geschwindigkeitsbereich 460 zwischen dem zweiten 420 und dritten 430 Geschwindigkeitsschwellwert und einen vierten Geschwindigkeitsbereich 470 ab dem dritten Geschwindigkeitsschwellwert 430 auf. Gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist bereits bei einer Geschwindigkeit von 0 km/h ein Außenfahrgeräusch hörbar. In dem ersten Geschwindigkeitsbereich 440 weist die Kennlinie 400 eine positive Steigung auf. Laut der Kennlinie 400 kennzeichnet der erste Geschwindigkeitsschwellwert 410 eine maximale Lautstärke des Außenfahrgeräuschs. Somit steigt die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs in dem ersten Geschwindigkeitsbereich 440 mit steigender Geschwindigkeit linear an. Ein Vergleich der Steigung der Kennlinie 400 insbesondere in dem ersten Geschwindigkeitsbereich 440 mit der in 3 gezeigten Kennlinie für die Lautstärkeentwicklung des Innenfahrgeräuschs zeigt, dass entsprechend der gefahrenen Geschwindigkeit die Lautstärke des Außenfahrgeräuschs stets höher als die des Innenfahrgeräuschs ist. In dem zweiten Geschwindigkeitsbereich 450 zeigt die Kennlinie 400 ein Beibehalten der maximalen Lautstärke an, während die negative Steigung der Kennlinie 400 in dem dritten Geschwindigkeitsbereich 460 eine Abnahme der Lautstärke des Außenfahrgeräuschs repräsentiert. Ein abruptes Abfallen der Kennlinie 400 zur Abszisse mit Erreichen der 80-km/h-Marke 430 kennzeichnet ein Abschalten des Außenfahrgeräuschs, das bei einer weiteren Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit abgeschaltet bleibt.
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Gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel werden der Start und das Anfahren eines Fahrzeugs durch ein Fahr- oder Motorgeräusch signalisiert. Dieses nimmt bei zunehmender Geschwindigkeit und/oder einer Erhöhung des Gangs zu, wie der Geschwindigkeitsbereich 440 zeigt. Ab einer festzulegenden Lautstärke wird das Außenfahrgeräusch wieder abgesenkt oder bleibt konstant. Dies ist durch den zweiten 450 und dritten 460 Geschwindigkeitsbereich repräsentiert. Ab einer Geschwindigkeit, die über den üblichen in einer Ortschaft zugelassenen Geschwindigkeiten liegt, wird das Außenfahrgeräusch ganz abgeschaltet, wie es durch den vierten Geschwindigkeitsbereich 470 illustriert ist. Bei einer Geschwindigkeit, die erheblich über 60 km/h liegt, und/oder einem höherem Gang ist davon auszugehen, dass sich das Fahrzeug auf einer Landstraße, Bundesstraße oder gar Autobahn befindet, also außerhalb eines Bereiches, wo Fußgänger unmittelbar gefährdet sind. Das entspricht einer elektronischen Lärmschutzwand. Gekoppelt mit einer Navigation könnte bei einer Langsamfahrt auf einer Autobahn, einer Stopp-and-Go-Fahrt, etc. das Außenfahrgeräusch abgeschaltet bleiben. Ohne eine derartige Kopplung würde das Außenfahrgeräusch mit einem entsprechenden Pegel wieder unterhalb eine festzulegende Geschwindigkeitshysterese zugeschaltet werden. Bei Schrittfahren z. B. auf Autobahnen im Unfallbereich ist also die beschriebene Kopplung durchaus sinnvoll. Bei Langsamfahrten in Bereichen, wo auch Fußgänger, Radfahrer, Tiere, usw. zu erwarten sind, ist eine moderate Außenfahrgeräuschführung entsprechend der Geschwindigkeit und oder des Umfeldlärms erforderlich. Die Erkennung von Fußgängern könnte z.B. das Außenfahrgeräusch zusätzlich erhöhen.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.