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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des aktuellen Beladungsnickwinkels eines Fahrzeugs zur automatischen Leuchtweitenregulierung mindestens eines Scheinwerfers des Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung mindestens eines Scheinwerfers, ein Fahrzeug, ein computerimplementiertes Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, einen computerlesbaren Datenträger und ein Datenträgersignal.
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Unter dem allgemeinen Begriff Nickwinkel wird der momentane Winkel des Fahrzeugs über dem Grund verstanden. Dieser ist schnell veränderlich und wird sowohl durch die Beladung des Fahrzeugs, die Fahrzeuglängsdynamik, insbesondere Bremsen, Beschleunigung sowie bergauf und bergab durch zusätzlichen Kraftbedarf, als auch durch zufällige Fahrbahnunebenheiten beeinflusst. Vorliegend wird der Fabrikzustand oder Kalibrierungszustand oder der Zustand eines unbeladenen Fahrzeugs als Zustand mit einem Nickwinkel von Null Grad definiert. Alle anderen Winkel beschreiben eine Abweichung vom Fabrikzustand oder vom unbeladenen Zustand.
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Unter einem gemittelten Nickwinkel wird der Messwinkel eines Systems, welches während der Fahrt einen gemittelten Nickwickel bestimmt (z.B. eine Kamera, die über eine Folge von Bildern einen Horizontwinkel bestimmt), verstanden. Unter dem Beladungsnickwinkel wird der quasistatische Anteil des Nickwinkels verstanden, der nur von der Beladung, aber nicht der Fahrsituation abhängt. Er entspricht dem Winkel, der sich bei Stillstand in der Ebene einstellt. Unter dem dynamischen Nickwinkel wird die aktuelle, also die momentane, schnell veränderliche, Abweichung des Nickwinkels vom Beladungsnickwinkel, also der Teil des Nickwinkels, der von der Fahrsituation (Bremsen, Beschleunigen, bergauf, bergab) abhängt, verstanden.
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Zur Bestimmung des dynamischen Nickwinkels kann die longitudinale Beschleunigung des Fahrzeugs gemessen werden, welche in der Regel sehr gut mit dem dynamischen Nickwinkel korreliert, da der dynamische Nickwinkel hauptsächlich durch Beschleunigungskräfte verursacht wird, welche an einem überwiegend linear gefederten System angreifen.
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Systeme zur automatischen Leuchtweitenregulierung benötigen als wesentliche Eingangsgröße den aktuellen Beladungsnickwinkel (pitch angle) des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrbahn. Eine Änderung des Nickwinkels kann insbesondere infolge der Fahrweise oder infolge einer Be- oder Entladung des Fahrzeugs, zum Beispiel eines PKW mit beladenem Kofferraum auftreten. Wenn sich der Beladungsnickwinkel ändert, müssen die Scheinwerfer nachjustiert werden, also in Bezug auf ihren Abstrahlwinkel aufwärts oder abwärts korrigiert werden, um ein Blenden des entgegenkommenden Verkehrs, beispielsweise infolge von zu hoch eingestellten Scheinwerfern, oder um eine Reduzierung der Sichtweite, zum Beispiel infolge von zu niedrig eingestellten Scheinwerfern, zu vermeiden. Für in der EU zugelassene Kraftfahrzeuge sind automatische Leuchtweitenregulierungssysteme für bestimmte Arten von Scheinwerfern verpflichtend.
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Derzeit wird der Nickwinkel eines Fahrzeugs typischerweise unter Verwendung von zwei mechanischen Höhenstandssensoren bestimmt, wobei ein erster Höhenstandssensor an der Vorderachse und ein zweiter Höhenstandssensor an der Hinterachse angebracht ist. Die Höhenstandssensoren liefern Informationen über eine Höhenänderung der Aufhängung, wobei sich in Abhängigkeit von der Aufhängungshöhe des Fahrzeugs ein elektrisches Ausgangssignal des Höhenstandssensors ändert. Dieses Signal kann von einem Steuergerät, z.B. einem Leuchtweiten-Steuermodul (HCM - headlamp control module), zur Berechnung des Nickwinkels und zur Steuerung eines Schrittmotors innerhalb des Scheinwerfers zu dessen Justierung genutzt werden. In Kombination mit einer Kenntnis des Radstands steht damit ein unmittelbares, präzises und schnelles Verfahren zur Bestimmung der Änderung des Nickwinkels eines Fahrzeugs, beispielsweise aufgrund von zusätzlicher Beladung oder anderen Faktoren, zur Verfügung. Es existieren auch andere Varianten, die nur auf einem Höhenstandssensor, typischerweise an der Hinterachse, basieren.
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Allerdings sind die genannten Sensoren kostenintensiv und aufwändig in bestehende Fahrzeuge zu integrieren. Sie sind zudem wartungsintensiv, da sie unmittelbar den Umgebungseinflüssen ausgesetzt sind, also beispielsweise dem Wetter und mechanischen Einflüssen durch die Fahrbahn, insbesondere möglichen Steinschlägen. Es ist daher wünschenswert, die zuvor beschriebene, auf mechanischen Sensoren basierende Lösung durch Alternativen zu ersetzen. Hierbei bietet sich insbesondere eine Kombination von anderen vorhandenen Sensoren an. Während es tatsächlich möglich ist, den Beladungsnickwinkel mittels anderer, typischerweise bereits in einem Fahrzeug vorhandener Sensoren, beispielsweise Beschleunigungssensoren, zu bestimmen, ist es jedoch schwierig die erforderliche Genauigkeit zu erreichen, welche für Beleuchtungsanforderungen nur geringen Toleranzen zulässt.
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Bekannte Verfahren sind dazu in der Lage, einen gemittelten Nickwinkel in Bezug auf die Fahrbahn mittels von einer Frontkamera erfasster Bilder zu bestimmen. Dabei wird der gemittelte Nickwinkel typischerweise während des Fahrens bestimmt. Da der Nickwinkel des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen variieren kann, sich zum Beispiel im Zusammenhang mit einer Bergauf- oder Bergabfahrt ändern kann, weicht auch der mittels der Kamera bestimmte mittlere Nickwinkel von dem Nickwinkel des Fahrzeugs ab, welcher auftritt, wenn das Fahrzeug in einer horizontalen Ebene zum Stillstand kommt („Beladungsnickwinkel“). Ein System zur Leuchtweitenregulierung benötigt jedoch genau diesen Beladungsnickwinkel als Ausgangsgröße.
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In den Dokumenten
DE 10 2017 005 019 A1 ,
DE 10 2020 128 440 A1 ,
DE 10 2011 017 697 A1 ,
US 2021 / 0323466 A1 und
US 2017 / 0225609 A1 werden Verfahren und Vorrichtungen zur Leuchtweitenregulierung unter Verwendung einer Kamera beschrieben. In dem Dokument
US 10 953 787 B2 werden im Zusammenhang mit der Leuchtweitenregulierung verschiedene Sensoren genutzt. Weiterer Stand der Technik ist in den Dokumenten
EP 2 130 718 A2 ,
CN 112477750 B ,
DE 10 2021 006290 A1 ,
EP 0 709 240 A1 ,
US 6 693 380 B2 ,
US 6 450 673 B1 ,
US 6 193 398 B1 ,
US 9 260 051 B2 und
US 2016 / 0 288 698 A1 offenbart.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes Verfahren zum Bestimmen des aktuellen Beladungsnickwinkels eines Fahrzeugs zur automatischen Leuchtweitenregulierung zur Verfügung zu stellen. Weitere Aufgaben bestehen darin, ein vorteilhaftes Verfahren zur Leuchtweitenregulierung, eine vorteilhafte Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung, ein Fahrzeug, ein computerimplementiertes Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, einen computerlesbaren Datenträger sowie ein Datenträgersignal zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Bestimmen des aktuellen Beladungsnickwinkels eines Fahrzeugs gemäß Patentanspruch 1, ein Verfahren zur Leuchtweitenregulierung gemäß Patentanspruch 7, eine Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung gemäß Patentanspruch 8, ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 10, ein computerimplementiertes Verfahren gemäß Patentanspruch 11, ein Computerprogrammprodukt gemäß Patentanspruch 12, einen computerlesbaren Datenträger gemäß Patentanspruch 13 sowie ein Datenträgersignal gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen, insbesondere zum Abschätzen, des aktuellen Beladungsnickwinkels eines Fahrzeugs zur automatischen Leuchtweitenregulierung mindestens eines Scheinwerfers des Fahrzeugs, zum Beispiel eines Frontscheinwerfers, bezieht sich auf ein Fahrzeug, welches mindestens eine Einrichtung zum Ermitteln, beispielsweise Messen oder Berechnen, eines gemittelten Nickwinkels umfasst. Das Fahrzeug umfasst zudem mindestens eine Einrichtung zum Erfassen, insbesondere Detektieren, von mindestens einem Parameter, welcher eine Änderung oder eine mögliche Änderung der Beladung des Fahrzeugs charakterisiert.
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Bei der Einrichtung zum Ermitteln eines gemittelten Nickwinkels kann es sich um eine Umgebungserfassungsvorrichtung, zum Beispiel eine Kamera, handeln. Die Umgebungserfassungsvorrichtung, insbesondere die Kamera, kann bevorzugt zum Erfassen der vor dem Fahrzeug befindlichen Fahrbahn ausgelegt sein. Vorteilhafterweise ist die Umgebungserfassungsvorrichtung zur Ermittlung der aktuellen Horizontlinie zur Ermittlung eines gemittelten Nickwinkels des Fahrzeugs ausgelegt, also zur Ermittlung der Abweichung des Nickwinkels vom Fabrikzustand bzw. vom unbeladenen Zustand.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte. Es werden innerhalb eines festgelegten oder bestimmten, insbesondere durch die Kamera oder das jeweilige Messsystem bestimmbaren, Zeitintervalls oder Zeitfensters Daten zum Ermitteln eines gemittelten Nickwinkels des Fahrzeugs erfasst. Das Zeitfenster ist in der Regel nicht von vornherein festgelegt, sondern ergibt sich aus der Fahrsituation. Nicht in jeder Fahrsituation lassen sich verwertbare Daten sammeln. Bei dem Zeitintervall oder Zeitfenster kann es sich z.B. um ein Kalibrierungszeitintervall oder Kalibrierungszeitfenster handeln. Mittels einer Mehrzahl an innerhalb des Zeitintervalls oder Zeitfensters erfassten Daten wird der gemittelte Nickwinkel ermittelt, z.B. abgeschätzt oder berechnet. In einem weiteren Schritt wird aus einer Anzahl, z.B. einer festgelegten Anzahl, vorzugsweise einer Mehrzahl, an aufeinanderfolgenden ermittelten gemittelten Nickwinkeln der Mittelwert gebildet.
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Es wird mindestens ein Parameter, welcher eine Änderung oder mögliche Änderung der Beladung des Fahrzeugs kennzeichnet, erfasst, beispielsweise detektiert. Auch dies erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Zeit, z.B. während des festgelegten oder bestimmten Zeitintervalls oder Zeitfensters. Basierend auf dem erfassten mindestens einem Parameter, welcher eine Änderung oder mögliche Änderung des Beladungszustandes des Fahrzeugs kennzeichnet, wird ermittelt, ob eine Änderung der Beladung des Fahrzeugs erfolgt ist oder erfolgt sein könnte, insbesondere wann eine Änderung der Beladung des Fahrzeugs erfolgt ist oder erfolgt sein könnte. Falls ermittelt wird, dass vor dem Start des Zeitintervalls oder Zeitfensters eine Änderung der Beladung des Fahrzeugs erfolgt ist oder erfolgt sein könnte, wird die Mittelwertbildung zurückgesetzt und neu gestartet. Nach dem Neustart wird die Mittelwertbildung, also die Mittelwertbildung aus einer festgelegten Anzahl, vorzugsweise einer Mehrzahl, an aufeinanderfolgenden ermittelten gemittelten Nickwinkeln, beginnend mit dem gemittelten Nickwinkel aus dem Zeitfenster oder Zeitintervall vor dessen Start eine Änderung der Beladung des Fahrzeugs erfolgt ist oder erfolgt sein könnte, vorgenommen. Anschließend wird der aktuelle Beladungsnickwinkel basierend auf dem zuletzt gebildeten Mittelwert aus der Anzahl, z.B. festgelegten Anzahl, vorzugsweise Mehrzahl, an aufeinanderfolgenden ermittelten gemittelten Nickwinkel ermittelt.
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Das gesamte Verfahren kann kontinuierlich wiederholt durchgeführt werden, also laufend bzw. mehrfach wiederholt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass eine Änderung oder mögliche Änderung der Beladung des Fahrzeugs sehr schnell und effizient im Rahmen der Ermittlung des aktuellen Beladungsnickwinkels berücksichtigt wird.
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Vorteilhafterweise erfolgt die Mittelwertbildung aus mindestens 3, vorzugsweise mindestens 5, aufeinanderfolgenden ermittelten gemittelten Nickwinkeln. Hierdurch wird einerseits eine verbesserte Genauigkeit, insbesondere ein reduziertes Rauschen, des ermittelten gemittelten Nickwinkels und damit auch des daraus bestimmten aktuellen Beladungsnickwinkels erzielt und andererseits wird innerhalb kurzer Zeit ein verlässliches Ergebnis für den aktuellen Beladungsnickwinkel geliefert. Prinzipiell bestimmt die Anzahl der zur Mittelwertbildung verwendeten Werte der gemittelten Nickwinkel die Genauigkeit des Ergebnisses. Um ein schnelles Ergebnis zu bekommen, sollte die Anzahl bzw. das Fenster oder Intervall an Werten, über welche gemittelt wird, nicht zu groß sein.
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In einer vorteilhaften Variante erfolgt nach dem Zurücksetzen und Neustarten der Mittelwertbildung die Mittelwertbildung aus einer ansteigenden Anzahl bis zu einer vorgegebenen maximalen Anzahl an aufeinanderfolgenden ermittelten gemittelten Nickwinkeln. Hierdurch wird gewährleistet, dass sehr schnell aktualisierte und zuverlässige Werte für den aktuellen Beladungsnickwinkel erzeugt werden können.
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Falls im Rahmen des beschriebenen Verfahrens ermittelt wird, dass vor dem Start des Zeitintervalls keine Änderung der Beladung des Fahrzeugs erfolgt ist, kann die Mittelwertbildung aus der festgelegten Anzahl an aufeinanderfolgenden ermittelten gemittelten Nickwinkeln fortgesetzt werden. Es wird also der aktuelle Beladungsnickwinkel basierend auf dem zuletzt gebildeten Mittelwert aus der Anzahl, z.B. festgelegten Anzahl, vorzugsweise Mehrzahl, an aufeinanderfolgenden ermittelten gemittelten Nickwinkel ermittelt.
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Als Parameter, welcher eine Änderung oder mögliche Änderung des Beladungszustandes des Fahrzeugs kennzeichnet, kann/können eine Änderung des Gravitationswinkels, z.B. bezogen auf eine festgelegte Bezugsachse des Fahrzeugs, und/oder eine Änderung des Betriebszustands, insbesondere des Öffnungs- und/oder Schließzustandes, der Fenster und/oder Türen und/oder einer Heckklappe und/oder eine Änderung des Betriebszustands mindestens eines Sicherheitsgurts, vorzugsweise einer Mehrzahl oder aller, Sicherheitsgurte, des Fahrzeugs und/oder eine Änderung des Betriebszustands einer Anhängerkupplung und/oder eine Änderung des Betriebszustands einer Feststellbremse erfasst werden und/oder es kann mittels einer Einrichtung, z.B. einer Kamera, der Fahrgast- und/oder Gepäckraum zum Ermitteln einer Änderung oder möglichen Änderung der Beladung erfasst wird.
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Es werden also im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Bestimmung des aktuellen Beladungsnickwinkels zwei Vorgehensweisen oder Verfahren miteinander kombiniert. Zum einen wird der aktuelle Beladungsnickwinkel basierend auf einem Mittelwert aus mittleren Nickwinkeln z.B. unter Verwendung eines Kamerasystems bestimmt. Dabei kann das Kamerasystem basierend auf in einem bestimmten Kalibrierungszeitfenster erfassten Daten einen mittleren Nickwinkel berechnen. Weiterhin werden Änderungen der Beladung des Fahrzeugs nachverfolgt und unmittelbar berücksichtigt. Dabei können z.B. Änderungen des Gravitationswinkels während einer Be- oder Entladung des Fahrzeugs beobachtet werden und/oder es kann aus anderen erfassten Größen oder Parametern eine Änderung des Beladungszustands des Fahrzeugs abgeleitet werden. Während ein Kamerasystem zur Bestimmung des Beladungsnickwinkels eine Bewegung des Fahrzeugs erfordert, kann ein System zur Beobachtung und Nachverfolgung des Gravitationswinkels oder zur Beobachtung und Nachverfolgung anderer auf eine Änderung des Beladungszustands des Fahrzeugs hinweisender Parameter auch bei Stillstand des Fahrzeugs angewendet werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass ohne eine Verwendung der eingangs beschriebenen Höhenstandssensoren ein Beladungsnickwinkel bestimmt werden kann. Somit kann im Zusammenhang mit einer Leuchtweitenregulierung in Zukunft möglicherweise auf die Nutzung von Höhenstandssensoren verzichtet werden. Dies kann Kosten, nämlich einerseits die Kosten für den Höhenstandssensor selbst und andererseits die Kosten für dessen Montage und Wartung, reduzieren. Zudem wird die Zuverlässigkeit der Bestimmung des Beladungsnickwinkels und damit der Leuchtweitenregulierung verbessert, da keine sich bewegenden Bauteile zur Nickwinkelbestimmung benötigt werden. Die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Bestimmung des Beladungsnickwinkels wird zudem dadurch verbessert, dass eine Änderung der Beladung des Fahrzeugs bei der Bestimmung nahezu ohne zeitliche Verzögerung präzise berücksichtigt wird. Auf diese Weise werden verfälschte Ergebnisse infolge einer nicht erwarteten Änderung der Beladung des Fahrzeugs vermeiden.
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Die Einrichtung zum Ermitteln, z.B. Messen und/oder Berechnen, eines gemittelten Nickwinkels des Fahrzeugs kann mindestens eine Kamera umfassen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Leuchtweitenregulierung mindestens eines Scheinwerfers, zum Beispiel eines Frontscheinwerfers, eines Fahrzeugs umfasst die folgenden Schritte. Zunächst wird eine Einstellposition des mindestens einen Scheinwerfers ermittelt. Voraussetzung hierfür ist eine Justierung des Nullwinkels. Es wird also bei nomineller Grundeinstellung eines Schrittmotorwinkels der Schweinwerfer als Teil der Montage so kalibriert, dass eine festgelegte Lichtaustrittssteigung erreicht wird. Normalerweise wird am Ende der Produktionslinie der Scheinwerfer (ansteuerungsseitig) auf eine „Nullposition“ gesetzt. Da die Schweinwerfer als Bauteil große mechanische Toleranzen beinhalten, wird anschließend über Stellschrauben (oder elektronische Ansteuerung) der Winkel so korrigiert, dass das Licht in einem festgesetzten Winkel austritt. Dieser Vorgang wird auch als „Einstellung“ oder „Aiming“ bezeichnet und liefert die Einstellposition als Voraussetzung für jede weitere Kompensation. Die anschließende Leuchtweitenregelung oder „leveling“ ermittelt Änderungen im Winkel zwischen Fahrzeug und Boden und kompensiert den festgesetzten Lichtaustrittswinkel bzw. die dazu erforderliche Abweichung von der Einstellposition.
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Anschließend an die Ermittlung der Einstellposition des mindestens einen Scheinwerfers wird der aktuelle Beladungsnickwinkel des Fahrzeugs mittels eines zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt. In einem nächsten Schritt wird die Abweichung des aktuellen Beladungsnickwickels des Fahrzeugs von der Einstellposition und damit die resultierende Abweichung des mindestens einen Scheinwerfers von der Einstellposition ermittelt. Dabei kann insbesondere ein neuer Sollwinkel festgelegt werden. Danach wird die Einstellung, insbesondere der Lichtaustrittswinkel, des mindestens einen Scheinwerfers gemäß der ermittelten Abweichung angepasst. Dabei kann insbesondere der festgelegte neue Sollwinkel angesteuert werden. Die Leuchtweitenregulierung kann durch mechanisches Drehen eines Schwenkrahmens um den angeforderten Winkel, z.B. per Schrittmotor angesteuert, erfolgen. Bei hochauflösenden Pixelscheinwerfern ist es auch möglich, Pixelreihen ein- oder auszuschalten, um kein Licht oberhalb der gewünschten Hell-Dunkelgrenze auszustrahlen. Es wird also mit anderen Worten eine Änderung im Lichtaustrittswinkel kompensiert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Leuchtweitenregulierung hat die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des aktuellen Nickwinkels des Fahrzeugs beschriebenen Merkmale und Vorteile.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung mindestens eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs bezieht sich auf ein Fahrzeug, welches mindestens Einrichtung zum Ermitteln eines gemittelten Nickwinkels, insbesondere eine Umgebungserfassungsvorrichtung, beispielsweise eine Kamera, z.B. eine Frontkamera, und eine Einrichtung zum Erfassen/Detektieren von mindestens einem Parameter, welcher eine Änderung oder mögliche Änderung der Beladung des Fahrzeugs charakterisiert, umfasst. Die Einrichtung zum Ermitteln eines gemittelten Nickwinkels kann dabei zum Erfassen der vor dem Fahrzeug befindlichen Fahrbahn und/oder zur Ermittlung eines gemittelten Nickwinkels des Fahrzeugs ausgelegt sein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung ist zum Empfangen von Daten der Einrichtung zum Ermitteln eines gemittelten Nickwinkels, z.B. der Umgebungserfassungsvorrichtung, und der Einrichtung zum Erfassen oder Detektieren von mindestens einem Parameter, welcher eine Änderung der Beladung des Fahrzeugs charakterisiert, und zur Durchführung eines zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Leuchtweitenregulierung ausgelegt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung hat die bereits im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und Vorteile.
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Optional kann die Einrichtung zum Erfassen, z.B. Detektieren, von mindestens einem Parameter, welcher eine Änderung oder mögliche Änderung der Beladung des Fahrzeugs charakterisiert, mindestens einen Gravitationssensor und/oder mindestens eine Einrichtung, z.B. eine Kamera, zum Erfassen des Fahrgastraums und/oder des Gepäckraums und/oder mindestens einen Sensor zum Erfassen des Betriebszustands mindestens eines Sicherheitsgurts und/oder mindestens einen Sensor zum Erfassen des Betriebszustands, z.B. des Öffnungs- und/oder Schließzustandes, der Fenster und/oder Türen und/oder einer Heckklappe des Fahrzeugs und/oder mindestens einen Sensor zum Erfassen des Betriebszustands einer Feststellbremse des Fahrzeugs und/oder mindestens einen Sensor zum Erfassen des Betriebszustands einer Anhängerkupplung des Fahrzeugs umfassen. Andere Möglichkeiten zum Erfassen des Fahrgastraums sind ein Ultraschallsensor im Innenraum, der das Vorhandensein von Ladung und/oder Personen erkennt, oder ein Innraummikrofon oder Sitzmatten mit Beladungserkennung, die z.B. auch für Rückhaltesysteme und Gurtüberwachung genutzt werden.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst eine zuvor beschriebene Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung. Das Fahrzeug hat die bereits beschriebenen Vorteile. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug (HEV - hybrid electric vehicle) handeln. Es kann sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug, z.B. einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Bus, einen Kleinbus, ein Motorrad oder ein Moped handeln.
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Das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Auf dem erfindungsgemäßen computerlesbaren Datenträger ist das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt gespeichert. Das erfindungsgemäße Datenträgersignal überträgt das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt. Das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren, das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt, der erfindungsgemäße computerlesbare Datenträger und das erfindungsgemäße Datenträgersignal haben die oben bereits genannten Merkmale und Vorteile.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wird, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Die Figuren sind nicht notwendigerweise detailgetreu und maßstabsgetreu und können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um einen besseren Überblick zu bieten. Daher sind hier offenbarte funktionale Einzelheiten nicht einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als anschauliche Grundlage, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bietet, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen.
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Der hier verwendete Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elemente verwendet werden. Wird beispielsweise eine Zusammensetzung beschrieben, die die Komponenten A, B und/oder C, enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B, und C in Kombination enthalten.
- 1 zeigt schematisch eine Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen des aktuellen Beladungsnickwinkels eines Fahrzeugs in Form eines Flussdiagramms.
- 2 zeigt schematisch die Pufferung der gebildeten Mittelwerte.
- 3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Leuchtweitenregulierung in Form eines Flussdiagramms.
- 4 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung.
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Die 1 zeigt schematisch eine Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen des aktuellen Beladungsnickwinkels eines Fahrzeugs in Form eines Flussdiagramms. In Schritt 1 werden innerhalb eines festgelegten oder bestimmten Zeitintervalls oder Zeitfensters Daten zum Ermitteln eines gemittelten Nickwinkels des Fahrzeugs erfasst. In Schritt 2 wird mittels einer Mehrzahl an innerhalb des Zeitintervalls oder Zeitfensters erfassten Daten der gemittelte Nickwinkel ermittelt, z.B. abgeschätzt oder berechnet. In einem weiteren Schritt 3 wird aus einer Anzahl, z.B. einer festgelegten Anzahl, vorzugsweise einer Mehrzahl, an aufeinanderfolgenden ermittelten gemittelten Nickwinkeln der Mittelwert gebildet. Es kann z.B. der Mittelwert jeweils aus 5 aufeinanderfolgenden ermittelten gemittelten Nickwinkeln ermittelt werden.
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In Schritt 4, welcher beispielsweise gleichzeitig mit Schritt 1 ausgeführt werden kann, wird mindestens ein Parameter, welcher eine Änderung oder mögliche Änderung der Beladung des Fahrzeugs kennzeichnet, erfasst, beispielsweise detektiert. Auch dies erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Zeit, z.B. während des festgelegten oder bestimmten Zeitintervalls oder Zeitfensters, in welchem die Daten in Schritt 1 erfasst werden. Basierend auf dem erfassten mindestens einem Parameter, welcher eine Änderung oder mögliche Änderung des Beladungszustandes des Fahrzeugs kennzeichnet, wird in Schritt 5 ermittelt, ob eine Änderung der Beladung des Fahrzeugs erfolgt ist oder sein könnte, insbesondere ob während des festgelegten oder bestimmten Zeitintervalls oder Zeitfensters eine Änderung der Beladung des Fahrzeugs erfolgt ist oder sein könnte.
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Falls in Schritt 5 ermittelt wird, dass vor dem Start des Zeitintervalls oder Zeitfensters keine Änderung der Beladung des Fahrzeugs erfolgt ist, wird in Schritt 6 der aktuelle Beladungsnickwinkel basierend auf dem zuletzt gebildeten Mittelwert aus der Anzahl, z.B. festgelegten Anzahl, vorzugsweise Mehrzahl, z.B. 5, an aufeinanderfolgenden ermittelten gemittelten Nickwinkel ermittelt.
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Falls in Schritt 5 ermittelt wird, dass vor dem Start des Zeitintervalls oder Zeitfensters eine Änderung der Beladung des Fahrzeugs erfolgt ist oder sein könnte, wird in Schritt 7 die Mittelwertbildung aus Schritt 3 zurückgesetzt und neu gestartet. Nach dem Neustart wird die Mittelwertbildung, also die Mittelwertbildung aus einer festgelegten Anzahl, vorzugsweise einer Mehrzahl, an aufeinanderfolgenden ermittelten gemittelten Nickwinkeln, beginnend mit dem gemittelten Nickwinkel aus dem Zeitfenster oder Zeitintervall vor dessen Start eine Änderung oder mögliche Änderung der Beladung des Fahrzeugs erfolgt ist, vorgenommen. Auf diese Weise wird im Fall einer Änderung der Beladung des Fahrzeugs eine gezielte Pufferung der für die Mittelwertbildung verwendeten Werte der gemittelten Nickwinkel vorgenommen.
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Anschließend wird das Verfahren mit den Schritten 3 und 5 wie bereits beschrieben fortgesetzt. Das gesamte Verfahren kann kontinuierlich oder in bestimmten Zeitabständen wiederholt werden.
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Die 2 illustriert schematisch die erfindungsgemäße Pufferung (2 oben) der gebildeten Mittelwerte im Vergleich zu einer Mittelwertbildung ohne eine erfindungsgemäße Pufferung (2 unten). Die mit den Bezugsziffern 8 und 9 markierten Punkte kennzeichnen einzelne in Richtung einer Zeitachse t nacheinander ermittelte gemittelte Nickwinkel. Dabei kennzeichnen die Punkte 8 gemittelte Nickwinkel bei einem ersten Beladungszustand des Fahrzeugs und die Punkte 9 gemittelte Nickwinkel bei einem zweiten, von dem ersten Beladungszustand abweichenden Beladungszustand des Fahrzeugs.
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Die Mittelwertbildung erfolgt in dem in der 2 gezeigten Beispiel über maximal 5 nacheinander ermittelte gemittelte Nickwinkel 8 und/oder 9. Die für eine einzelne Mittelwertbildung verwendeten Werte 8 bzw. 9 der gemittelten Nickwinkel sind durch Rahmen oder Pufferfenster 30 zusammengefasst.
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Zunächst soll das Verfahren der Mittelwertbildung ohne eine erfindungsgemäße Pufferung anhand der 2 unten erläutert werden. Dabei wird zuerst aus den durch den Rahmen 31 eingerahmten ersten 5 Werten für nacheinander ermittelte gemittelte Nickwinkel 8 der Mittelwert gebildet. Anschließend wird aus den durch den Rahmen 32 eingerahmten zweiten 5 Werten für nacheinander ermittelte gemittelte Nickwinkel 8 der Mittelwert gebildet. Dies wird gemäß den Einrahmungen bzw. Fenstern zur Mittelwertbildung 33, 34 und 45 bis 52 fortgesetzt.
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Die Klammer 15 kennzeichnet dabei den Bereich, in welchem bei einer Mittelwertbildung gemittelte Nickwinkel 8 und 9, also gemittelte Nickwinkel bei unterschiedlichen Beladungszuständen des Fahrzeugs gemeinsam verwendet werden. Dies betrifft konkret die Mittelwerte aus in den Fenstern bzw. Rahmen 45 bis 48 jeweils zusammengefassten gemittelten Nickwinkeln 8 und 9. Die basierend auf diesen Mittelwerten ermittelten aktuellen Beladungsnickwinkel bilden den tatsächlichen Beladungsnickwinkel nur ungenau ab. Erst ab dem Mittelwert aus den in Rahmen 49 zusammengefassten Werten 9 ist der darauf basierende aktuelle Beladungsnickwinkel insofern zuverlässig, als dass in ihn keine gemittelten Nickwinkel aus dem ersten Beladungszustand, welcher aber nicht mehr dem aktuellen Beladungszustand des Fahrzeugs entspricht, einfließen.
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Die entstehende Zeitverzögerung bis zu einer zuverlässigen Berücksichtigung der Änderung des Beladungszustandes ist unerwünscht und wird erfindungsgemäß wie in der 2 oben gezeigt reduziert oder vermieden. Die ersten vier Mittelwertbildungen 31 bis 34 erfolgen wie zuvor im Zusammenhang mit dem in der 2 unten dargestellten Beispiel gezeigt. Zu dem durch den Pfeil 10 gekennzeichneten Zeitpunkt wird eine Änderung oder mögliche Änderung des Beladungszustandes des Fahrzeugs erfasst oder detektiert. Dieser Zeitpunkt liegt vor dem Beginn des Zeitintervalls, in welchem die Daten zur Ermittlung des zeitlich ersten gemittelten Nickwinkels 9 bei dem zweiten Beladungszustand erfasst werden.
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Es wird nun die weitere Mittelwertbildung aus den ermittelten gemittelten Nickwinkeln 8 bzw. 9 zurückgesetzt und neu gestartet. In Fenster bzw. Rahmen 35 wird daher nur der zeitlich erste gemittelte Nickwinkel 9 zur Ermittlung des aktuellen Beladungsnickwinkels verwendet. Nach der Bestimmung des zeitlich zweiten gemittelten Nickwinkels 9 werden in Fenster bzw. Rahmen 36 nur die zeitlich ersten beiden gemittelten Nickwinkel 9 zur Ermittlung des aktuellen Beladungsnickwinkels verwendet. In den folgenden Mittelwertbildungen gemäß der Rahmen 37 bis 39 werden erst 3, dann 4 und schließlich 5 gemittelte Nickwinkel 9 zur Ermittlung des aktuellen Beladungsnickwinkels verwendet. Danach wird bei den Mittelwertbildungen gemäß der Rahmen 40 bis 42 wieder jeweils über 5 nacheinander ermittelte gemittelte Nickwinkel 9 gemittelt. Das beschriebene Vorgehen hat den Vorteil, dass bereits unmittelbar nach einer Änderung des Beladungszustandes des Fahrzeugs zuverlässige Werte für den aktuellen Beladungsnickwinkel bestimmt werden können. Die oben beschriebene zeitliche Verzögerung wird vermieden.
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Die 3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Leuchtweitenregulierung in Form eines Flussdiagramms. Dabei wird zur Steuerung der Leuchtweite in Schritt 11 eine Einstellposition des mindestens einen Scheinwerfers ermittelt. Voraussetzung hierfür ist eine Justierung des Nullwinkels. Es wird also bei nomineller Grundeinstellung eines Schrittmotorwinkels der Schweinwerfer als Teil der Montage so kalibriert, dass eine festgelegte Lichtaustrittssteigung erreicht wird. Es erfolgt also eine mechanische und/oder optische Kalibrierung des Scheinwerfers (Scheinwerfereinstellung). Dabei kann Kommandierung eines Nullwinkels an Leuchtweiteneinstellung, den diese dann auch anfährt, erfolgen. Gleichzeitig kann eine Bestimmung des korrespondierenden Beladungsnickwinkels (Referenzbeladungswinkel, Nullbeladungswinkel), z.B. in einer Referenzstation mit bekannten Targets, geschehen.
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In Schritt 12 wird der aktuelle Beladungsnickwinkel des Fahrzeugs, insbesondere relativ zum Nullbeladungswinkel oder zur in Schritt 11 ermittelten Einstellposition, bestimmt, zum Beispiel mithilfe eines anhand der 1 und 2 erläuterten Verfahrens. In Schritt 13 wird basierend auf dem bestimmten aktuellen Beladungsnickwinkel des Fahrzeugs die Abweichung des aktuellen Beladungsnickwinkels von der Einstellposition ermittelt und damit die daraus resultierende Abweichung des Scheinwerfers von der Einstellposition. In diesem Zusammenhang kann ein neuer Sollwinkel festgelegt werden. Anschließend wird in Schritt 14 die Einstellung, insbesondere der Lichtaustrittswinkel des mindestens einen Scheinwerfers, gemäß der ermittelten Abweichung angepasst, also z.B. der festgelegte neue Sollwinkel angesteuert.
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Die 4 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 20 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 25 zur Leuchtweitenregulierung. Das Kraftfahrzeug 20 umfasst mindestens einen Scheinwerfer 21, zum Beispiel einen Frontscheinwerfer, und eine Einrichtung 22 zum Ermitteln eines gemittelten Nickwinkels des Fahrzeugs, insbesondere eine Umgebungserfassungsvorrichtung 22, zum Beispiel in Form einer Kamera, welche insbesondere an einer Windschutzscheibe angebracht sein kann. Weiterhin umfasst das Fahrzeug 20 oder die Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung 25 eine Einrichtung 23 zum Erfassen von mindestens einem Parameter, welcher eine Änderung oder mögliche Änderung der Beladung des Fahrzeugs 20 charakterisiert. Optional kann das Fahrzeug 20 oder die Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung 25 mindestens einen Gravitationssensor 24, z.B. zum Erfassen einer Änderung oder möglichen Änderung des Beladungszustands des Fahrzeugs oder für Referenzmessungen, umfassen.
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Die Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung 25 ist zum Empfangen von Daten der Einrichtung zum Ermitteln eines gemittelten Nickwinkels des Fahrzeugs 22 und der Einrichtung 23 zum Erfassen von mindestens einem Parameter, welcher eine Änderung oder mögliche Änderung der Beladung des Fahrzeugs 20 charakterisiert, und zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Leuchtweitenregulierung, zum Beispiel eines anhand der 1 und 2 beschriebenen Verfahrens, ausgelegt. Die Datenübertragung ist in der 4 jeweils durch Pfeile mit der Bezugsziffer 26 gekennzeichnet. Zur Einstellung, insbesondere zur Steuerung oder Regelung, der Leuchtweite des Scheinwerfers 21 überträgt die Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung 25 entsprechende Daten an eine Steuereinheit, zum Beispiel zur Steuerung eines Schrittmotors innerhalb des Scheinwerfers 21.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erfassen von Daten zum Ermitteln eines gemittelten Nickwinkels des Fahrzeugs innerhalb eines Zeitintervalls
- 2
- mittels einer Mehrzahl an innerhalb des Zeitintervalls erfassten Daten Ermitteln des gemittelten Nickwinkels
- 3
- Bildung des Mittelwertes aus einer Mehrzahl an ermittelten gemittelten Nickwinkeln
- 4
- Erfassen von mindestens einem Parameter, welcher eine Änderung oder mögliche Änderung der Beladung des Fahrzeugs kennzeichnet
- 5
- basierend auf dem erfassten mindestens einem Parameter, Ermitteln, ob eine Änderung der Beladung des Fahrzeugs erfolgt ist oder sein könnte
- 6
- Bestimmen des aktuellen Beladungsnickwinkels basierend auf dem aktuellen Mittelwert der ermittelten gemittelten Nickwinkel
- 7
- Zurücksetzen und Neustarten der Mittelwertbildung
- 8
- Werte für gemittelte Nickwinkel bei einem ersten Beladungszustand des Fahrzeugs
- 9
- Werte für gemittelte Nickwinkel bei einem zweiten Beladungszustand des Fahrzeugs
- 10
- Änderung oder mögliche Änderung der Beladung des Fahrzeugs erfasst
- 11
- Ermitteln einer Einstellposition des mindestens einen Scheinwerfers
- 12
- Bestimmen des aktuellen Beladungsnickwinkels des Fahrzeugs
- 13
- Ermitteln der Abweichung des aktuellen Beladungsnickwickels des Fahrzeugs von der Einstellposition
- 14
- Anpassen der Einstellung des mindestens einen Scheinwerfers gemäß der ermittelten Abweichung
- 15
- Mittelwertbildung aus gemittelten Nickwinkeln bei verschiedenen Beladungszuständen des Fahrzeugs
- 20
- Kraftfahrzeug
- 21
- Scheinwerfer
- 22
- Einrichtung zum Ermitteln eines gemittelten Nickwinkels des Fahrzeugs, Umgebungserfassungsvorrichtung
- 23
- Einrichtung zum Erfassen von mindestens einem Parameter, welcher eine Änderung oder mögliche Änderung der Beladung des Fahrzeugs charakterisiert
- 24
- Gravitationssensor
- 25
- Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung
- 26
- Datenübertragung
- 30
- Rahmen / Pufferfenster zur Mittelwertbildung
- 31
- Mittelwertbildung
- 32
- Mittelwertbildung
- 33
- Mittelwertbildung
- 34
- Mittelwertbildung
- 35
- Mittelwertbildung
- 36
- Mittelwertbildung
- 37
- Mittelwertbildung
- 38
- Mittelwertbildung
- 39
- Mittelwertbildung
- 40
- Mittelwertbildung
- 41
- Mittelwertbildung
- 42
- Mittelwertbildung
- 45
- Mittelwertbildung
- 46
- Mittelwertbildung
- 47
- Mittelwertbildung
- 48
- Mittelwertbildung
- 49
- Mittelwertbildung
- 50
- Mittelwertbildung
- 51
- Mittelwertbildung
- 52
- Mittelwertbildung
- t
- Zeit
- J
- ja
- N
- nein
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10 2017 005 019 A1 [0009]
- DE 10 2020 128 440 A1 [0009]
- DE 10 2011 017 697 A1 [0009]
- US 2021 / 0323466 A1 [0009]
- US 2017 / 0225609 A1 [0009]
- US 10 953 787 B2 [0009]
- EP 2 130 718 A2 [0009]
- CN 112477750 B [0009]
- DE 10 2021 006290 A1 [0009]
- EP 0 709 240 A1 [0009]
- US 6 693 380 B2 [0009]
- US 6 450 673 B1 [0009]
- US 6 193 398 B1 [0009]
- US 9 260 051 B2 [0009]
- US 2016 / 0 288 698 A1 [0009]