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DE19630216A1 - Fahrzeug mit fahrsituationsabhängiger Lichtsteuerung - Google Patents

Fahrzeug mit fahrsituationsabhängiger Lichtsteuerung

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DE19630216A1
DE19630216A1 DE19630216A DE19630216A DE19630216A1 DE 19630216 A1 DE19630216 A1 DE 19630216A1 DE 19630216 A DE19630216 A DE 19630216A DE 19630216 A DE19630216 A DE 19630216A DE 19630216 A1 DE19630216 A1 DE 19630216A1
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light
sensor
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Reinhold Dipl Ing Mickeler
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Daimler Benz AG
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug, bei dem eine selbsttätige, fahrsituationsabhängige Lichtsteuerung vorgesehen ist, insbesondere des Fahrlichtes, um den Fahrer von einem je­ weils erforderlichen Ein- oder Ausschalten des Fahrlichtes von Hand weitgehend zu entlasten, und das hierzu über eine Umge­ bungslichtsensorik verfügt.
Fahrzeuge dieser Art sind bekannt, wobei die Steuerung eines oder mehrerer Fahrzeuglichter in Abhängigkeit von der Umgebungs­ helligkeit und/oder der Umgebungsfeuchtigkeit erfolgt, siehe z. B. die Offenlegungsschriften DE 37 38 848 A1, DE 41 09 348 A1, DE 41 11 210 A1, DE 41 36 427 A1 und DE 43 29 983 A1 sowie die Patentschrift US 4.139.801. Es sind dabei auch bereits Einrich­ tungen vorgeschlagen worden, die für die Lichtsteuerung bzw. die Umgebungslichterfassung das Fahrlicht anderer Verkehrsteilnehmer und/oder andere künstliche Lichtquellen, z. B. Straßenlichter, in verschiedenster Weise berücksichtigen, siehe z. B. die Offenle­ gungsschriften DE 31 32 207 A1, DE 36 24 616 A1, DE 37 37 395 A1, DE 43 17 772 A1 und GB 2 060 163 A sowie die Patentschrift DE 35 03 451 C2.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Fahrzeugs zugrunde, das über eine komfortable, selbsttä­ tige, fahrsituationsabhängige Lichtsteuerung verfügt, die mit vergleichsweise geringem Aufwand zwischen kurzzeitigen Abschat­ tungen ohne Notwendigkeit einer Lichtaktivierung und längeren abgedunkelten Fahrbahnabschnitten zu unterscheiden vermag.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Fahrzeug ist eine Umgebungslichtsensorik vorgesehen, die sowohl einen Um­ gebungslichtsensor mit breiterem Erfassungskegel und damit ge­ ringerer Richtungsspezifität als auch einen fahrtrichtungsspezi­ fischen Lichtsensor mit schmalerem, in Fahrtrichtung weisendem Erfassungskegel zur spezifischen Erfassung der Lichtverhältnisse in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug aufweist. Der Umgebungslicht­ sensorik ist eine Steuereinheit nachgeschaltet, die anhand der Signale der beiden Lichtsensoren in Fahrtrichtung kürzere von längeren abgedunkelten Fahrbahnabschnitten zu unterscheiden ver­ mag und ein davon abhängiges Lichtsteuerungssignal erzeugt. Mit diesem System lassen sich beispielsweise Tunnels zuverlässig von kurzen, abschattenden Objekten, wie Brücken, unterscheiden, so daß die Aktivierung beispielsweise des Fahrlichtes bei Auftreten eines kurzen abschattenden Objektes unterbleiben kann, ohne daß hierzu eine Einschaltverzögerung vorgesehen werden muß, die bei Tunneleinfahrten unerwünscht ist.
In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ist der fahrt­ richtungsspezifische Lichtsensor so positioniert, daß der Auf­ punkt seines Erfassungskegels auf der Fahrbahn mindestens 20 m vor dem Fahrzeug liegt. Es zeigt sich, daß diese Einstellung des Erfassungskegels dieses Lichtsensors für die Unterscheidungsfä­ higkeit zwischen kürzeren und längeren, abgedunkelten Fahrbahn­ abschnitten in Verbindung mit dem Umgebungslichtsensor mit brei­ terem Erfassungskegel günstig ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 bestimmt die Auswerteeinheit aus dem Signal des fahrtrichtungsspezifi­ schen Lichtsensors und eines ihr zugeführten Fahrgeschwindig­ keitssignals quantitativ die Ausdehnung abgedunkelter Fahrbahn­ abschnitte in Fahrtrichtung, um daraufhin zu entscheiden, ob für den jeweils beginnenden abgedunkelten Fahrbahnabschnitt die Ak­ tivierung beispielsweise des Fahrlichts nötig ist oder nicht.
In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist der Um­ gebungslichtsensor zur Erfassung nicht nur der Intensität, son­ dern auch der Richtung des einfallenden Sonnenlichtes ausgelegt. Dies wird dazu benutzt, die Ansprechempfindlichkeit des fahrt­ richtungsspezifischen Lichtsensors in Abhängigkeit von der Son­ nenlichteinfallsrichtung einzustellen. Bei niedrigem Sonnenstand von vorne, d. h. bei Gegenlicht, kann so die Empfindlichkeit die­ ses Sensors reduziert werden, um sein Ausgangssignal unterhalb des Sättigungsbereiches nachfolgender Signalverarbeitungskompo­ nenten zu halten.
Bei einem nach Anspruch 5 weitergebildeten Fahrzeug erfolgt die Lichtsteuerung zusätzlich in Abhängigkeit von der Intervallzeit eines Scheibenwischers, die als Maß für die Umgebungsfeuchtig­ keit dient.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeich­ nungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit umge­ bungslichtabhängiger Lichtsteuerung und
Fig. 2 ein Blockdiagramm der Lichtsteuerung des Fahrzeugs von Fig. 1.
Der in Fig. 1 dargestellte Personenkraftwagen (1) ist mit einer automatischen Lichtsteuerung ausgestattet, mit der das Fahrlicht und je nach Bedarf weitere fahrzeugseitige Lichtquellen fahrsi­ tuationsabhängig in Abhängigkeit von den umgebenden Lichtver­ hältnissen und weiterer Parameter ein- und ausgeschaltet werden. Charakteristischerweise beinhaltet das Fahrzeug hierzu eine im vorderen Dachbereich angeordnete Umgebungslichtsensorik, die ei­ nen Umgebungslichtsensor mit breiterem Erfassungskegel (2) und einen davon unabhängigen, fahrtrichtungsspezifischen Lichtsensor mit schmalerem Erfassungskegel (3) beinhaltet.
Der Umgebungslichtsensor ist durch einen Mehrquadranten-Solar­ positionssensor, z. B. mit je einem Quadranten für den vorderen linken, den vorderen rechten, den hinteren linken und den hinte­ ren rechten Fahrzeugbereich, realisiert, mit dem innerhalb des vergleichsweise großen Raumwinkels des breiten Erfassungskegels (2) sowohl die Umgebungslichthelligkeit als auch im Fall direk­ ter Sonneneinstrahlung die Richtung des einfallenden Sonnenlich­ tes detektiert werden kann. Derartige Sensoren sind an sich be­ kannt und bedürfen hier keiner näheren Beschreibung. Wie aus Fig. 1 zu erkennen, erstreckt sich der zu diesem Umgebungslicht­ sensor gehörige Erfassungskegel (2) allseitig mit großem Raum­ winkel richtungsunspezifisch über dem Fahrzeug, wobei ein nach hinten oben weisender Erfassungsquadrant (2a) und ein nach vorne oben weisender Erfassungsquadrant (2b) explizit gezeigt sind.
Der Erfassungskegel (3) des fahrtrichtungsspezifischen, d. h. in Fahrtrichtung vorausschauenden Lichtsensors, besitzt einen Öff­ nungswinkel von typischerweise kleiner als etwa 20° und ist nach vorne unten gerichtet. Der Erfassungskegel muß für die Funktion aber nicht nach vorne unten gerichtet sein, es sind auch andere Ausrichtungen, beispielsweise nach vorne oben oder horizontal nach vorne, vorstellbar. Die Begrenzung des Öffnungswinkels kann in einer herkömmlichen Weise entweder durch eine optische Linse oder durch eine Lochblende oder durch die Plazierung eines lichtempfindlichen Fotoelementes im Brennpunkt eines Parabol­ spiegels erfolgen, der parallel einfallende Strahlung fokus­ siert. Der Neigungswinkel dieses Erfassungskegels (3) ist durch entsprechende Auslegung und Anordnung des fahrtrichtungsspezifi­ schen Lichtsensors so eingestellt, daß sein Aufpunkt (3a) auf der Fahrbahn (4) mindestens 20 m, beispielsweise ca. 25 m, vor dem Fahrzeug (1) liegt.
In Fig. 2 ist die Anordnung zur Steuerung des Fahrlichtes und weiterer Fahrzeugkomponenten in Abhängigkeit von den Umgebungs­ lichtverhältnissen und weiteren, die jeweilige Fahrsituation re­ präsentierenden Größen blockdiagrammatisch dargestellt. Einer Steuereinheit (5) sind als Eingangssignale das Ausgangssignal des Umgebungslichtsensors (6), das Ausgangssignal des fahrtrich­ tungsspezifischen und damit in Fahrtrichtung vorausblickenden Lichtsensors (7), ein Fahrgeschwindigkeitssignal (8) einer zuge­ hörigen Geschwindigkeitssensorik und ein Frontwischer-Intervall­ zeitsignal (9) zugeführt. Abhängig von diesen Eingangssignalen erzeugt die Steuereinheit (5) als Ausgangssignale ein Licht­ steuerungssignal (10) zur Steuerung der Fahrzeuglichtanlage, insbesondere des Fahrlichtes, ein Signal (11) zur Klimaanlagen­ steuerung, ein Signal (12) zur Steuerung einer Auffindbeleuch­ tung, welche der Beleuchtung von Bedien- und Anzeigeelementen zwecks besserem Auffinden derselben bei Dunkelheit dient und die über die sogenannte normierte Klemme (58d) betrieben wird, sowie ein Signal (13) zur Steuerung von Fensterhebermotoren und einer gegebenenfalls vorhandenen Schiebehebedachmotorik. Dabei führt die Steuereinheit (5) im einzelnen folgende Steuerungsvorgänge aus.
Die zugeführte Frontwischer-Intervallzeitinformation besitzt die höchste Priorität hinsichtlich einer Fahrlichtaktivierung, d. h. in Situationen, in denen die Wischintervallzeit des Frontschei­ benwischers einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet, wie dies bei einsetzendem Niederschlag der Fall ist, wird unabhängig von den Umgebungslichtverhältnissen das Fahrlicht eingeschaltet. Im übrigen erfolgt die Steuerung des Fahrlichtes in Abhängigkeit von den von der Umgebungslichtsensorik erfaßten Umgebungslicht­ verhältnissen, wobei die Steuereinheit (5) die Signale der bei­ den unabhängig voneinander arbeitenden und verschiedene Erfas­ sungsbereiche abdeckenden Lichtsensoren (6, 7) so auswertet, daß sie in Fahrtrichtung kürzere von längeren abgedunkelten Fahr­ bahnabschnitten zu unterscheiden vermag. Denn der Umgebungs­ lichtsensor (6) mit dem breiteren, fahrtrichtungsunspezifische­ ren Erfassungskegel reagiert mit seinem Summensignal aller sei­ ner Quadranten bereits bei kurzen, abschattenden Objekten, wie Verkehrszeichen, Brücken etc., mit einem deutlichen negativen Signalgradienten, d. h. er registriert eine merkliche Hellig­ keitsabnahme. Solange der fahrtrichtungsspezifische Lichtsensor (7) jedoch im selben Zeitraum keinen derartigen Helligkeitsein­ bruch detektiert, schließt die Steuereinheit (5) richtigerweise auf ein kurzes, abschattendes Objekt und unterläßt eine Fahr­ lichtaktivierung. Wenn hingegen ein längeres, abschattendes Ob­ jekt vorliegt, z. B. ein Tunnel, so detektiert der fahrtrich­ tungsspezifische Lichtsensor (7), wie bei allen fahrbahnabschat­ tenden Objekten, zuerst einen Helligkeitseinbruch. Wenn dann kurz später auch der Umgebungslichtsensor (6) einen Helligkeits­ einbruch detektiert und der fahrtrichtungsspezifische Lichtsen­ sor (7) weiterhin eine entsprechend geringe Helligkeit mißt, schließt die Steuereinheit (5) zutreffend auf ein bevorstehen­ des, in Fahrtrichtung längeres abschattendes Objekt und schaltet das Fahrlicht sowie gegebenenfalls weitere fahrzeugseitige Lichtquellen ein. Aufgrund der speziellen Auslegung der Umge­ bungslichtsensorik erfolgt diese Fahrlichtaktivierung genau zu dem Zeitpunkt, zu dem der Umgebungslichtsensor (6) erstmals den Helligkeitseinbruch detektiert, d. h. genau dann, wenn das Fahr­ zeug in diesen abgedunkelten Fahrbahnabschnitt einfährt, ohne daß eine merkliche Einschaltverzögerung auftritt. Andererseits werden durch dieses System ständige Ein- und Ausschaltvorgänge des Fahrlichtes bei kurzfristigen Abschattungen verhindert, was z. B. besonders für Gasentladungsscheinwerfer nützlich ist, deren Lebensdauer sich bei häufigen Ein- und Ausschaltbetätigungen deutlich reduziert.
Mit Hilfe des Signales vom fahrtrichtungsspezifischen Lichtsen­ sor (7) sowie des Fahrgeschwindigkeitssignals (8) ist die Steu­ ereinheit (5) zudem in der Lage, die Länge des abgeschatteten Bereiches in Fahrtrichtung quantitativ zu ermitteln. Dazu inte­ griert sie das Geschwindigkeitssignal (8) zeitlich ab Beginn des vom fahrtrichtungsspezifischen Lichtsensors (7) detektierten Helligkeitseinbruchs bis zu einem von diesem Sensor (7) detek­ tierten Wiederanstieg der Helligkeit. Dies kann dazu benutzt werden, die solchermaßen ermittelte Abschattungslänge mit einem vorgegebenen Schwellwert zu vergleichen und diesen Vergleich als Einschaltkriterium für die Fahrlichtaktivierung heranzuziehen. Die Ein- und Ausschaltbedingungen für das Fahrlicht können zudem bei Bedarf unter Einbeziehung des Geschwindigkeitssignals (8) und des Wischintervallzeitsignals (9) an die jeweiligen Fahr- und Umweltbedingungen angepaßt werden.
Die Fähigkeit des Umgebungslichtsensors (6), die Richtung von einfallendem Sonnenlicht zu bestimmen, ermöglicht es, die An­ sprechempfindlichkeit des fahrtrichtungsspezifischen Lichtsen­ sors (7) variabel an den Sonnenstand anzupassen. So ist es vor­ teilhaft, bei niedrigem Sonnenstand von vorne, d. h. bei Gegen­ licht, seine Empfindlichkeit zu reduzieren, um das Sensoraus­ gangssignal unterhalb des Sättigungsbereichs eines nachgeschal­ teten Signalverstärkers innerhalb der Steuereinheit (5) zu hal­ ten.
Als weitere Maßnahmen können durch die Steuereinheit (5) bei er­ kannter Einfahrt in einen Tunnel über das Klimaanlagen-Steuer­ signal (11) die Umluftklappe der Klimaanlage und über das Fen­ ster-/Schiebehebedach-Steuersignal (13) die Seitenfenster und ein eventuell vorhandenes Schiebe-/Hebedach selbsttätig geschlos­ sen werden. Bei Vorhandensein eines Schadgassensors wird diese Umluftklappe zwar in herkömmlicher Weise ab Erreichen eines be­ stimmten Schadgasschwellwertes geschlossen, mit der zusätzlich vorgesehenen Schließung dieser Klappe bereits vorsorglich bei Einfahrt in einen Tunnel läßt sich demgegenüber jedoch für die­ sen Fall der Anstieg der Schadgaskonzentration im Fahrzeuginnen­ raum deutlich niedriger halten.
Des weiteren paßt die Steuereinheit (5) die Auffindbeleuchtung über das Steuersignal auf der Klemme (58d) automatisch an die vom Umgebungslichtsensor (6) erfaßte Umgebungshelligkeit an. Als weiteren Teil der Lichtanlagensteuerung werden von der Steuer­ einheit (5) Innenbeleuchtungseinrichtungen, wie Innen- und Aus­ stiegsleuchten, dann eingeschaltet, wenn die vom Umgebungslicht­ sensor (6) gemessene Helligkeit einen bestimmten Schwellwert un­ terschreitet. Zudem können bestimmte beleuchtete Anzeigeelemente bei der Unterschreitung dieses Schwellwertes auf eine inver­ tierte Darstellung umgeschaltet werden, um eine Ablenkung des Benutzers zu vermeiden. Bei Bedarf kann die von der Steuerein­ heit (5) gewonnene Information über das bevorstehende Einfahren in einen Tunnel außerdem zur Synchronisation der aktuellen Fahr­ zeugposition im Fall eines vorhandenen Navigationssystems ver­ wendet werden.

Claims (5)

1. Fahrzeug mit fahrsituationsabhängiger Lichtsteuerung, mit
  • - einer Umgebungslichtsensorik (6, 7), dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Umgebungslichtsensorik sowohl einen Umgebungslichtsensor (6) mit breiterem Erfassungskegel (2) als auch einen fahrtrich­ tungsspezifischen Lichtsensor (7) mit schmalerem, in Fahrtrich­ tung weisendem Erfassungskegel (3) umfaßt und
  • - eine Steuereinheit (5) vorgesehen ist, welche anhand der Signale der beiden Lichtsensoren (6, 7) in Fahrtrichtung kürzere von längeren abgedunkelten Fahrbahnabschnitten zu unterscheiden vermag und ein davon abhängiges Lichtsteuerungssignal (10) er­ zeugt.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der fahrtrichtungsspezifische Lichtsensor (7) so positioniert ist, daß der Aufpunkt (3a) seines Erfassungskegels (3) auf der Fahrbahn (4) mindestens 20 m vor dem Fahrzeug liegt.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (5) aus dem Signal des fahrtrichtungsspezifi­ schen Lichtsensors (7) und eines zugeführten Fahrgeschwindig­ keitssignals (8) die Ausdehnung abgedunkelter Fahrbahnabschnitte in Fahrtrichtung bestimmt.
4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Umgebungslichtsensor (6) zur Erfassung der Sonnenlichtein­ fallsrichtung ausgelegt ist und
  • - die Ansprechempfindlichkeit des fahrtrichtungsspezifischen Lichtsensors (7) in Abhängigkeit von der erfaßten Sonnenlicht­ einfallsrichtung eingestellt wird.
5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinheit (5) eine Wischintervallzeitinformation (9) zu­ geführt wird und sie ein lichtaktivierendes Signal abgibt, wenn die Wischintervallzeit unter einem vorgebbaren Schwellwert liegt.
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