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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Leuchtweitenregulierung eines Kraftfahrzeugs mit zumindest vertikal verstellbaren Scheinwerfern, umfassend eine Regelungseinheit mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung von Fahrzeug- und/oder Umgebungsdaten und mit einer Auswerte- und Steuereinrichtung zur Ermittlung von Steuerdaten zur Ansteuerung der zumindest vertikal verstellbaren Scheinwerfer, wobei die Sensoreinrichtung als nicht vorausschauend arbeitende Sensorik zur Erfassung der vertikalen Fahrbahnkrümmung ausgebildet ist.
    公开号:DE102004006133A1
    申请号:DE200410006133
    申请日:2004-02-07
    公开日:2005-09-01
    发明作者:Frank Bilz；Jens Dr. Hewerer；Patrick Kuhl；Karl Dr. Naab
    申请人:Bayerische Motoren Werke AG；
    IPC主号:B60Q1-08
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierungder Scheinwerfer bei einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs1 sowie ein Verfahren zur Regulierung der Leuchtweite von Scheinwerfernbei einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriffdes Anspruchs 9.
    [0002] Zurautomatischen Regulierung der Leuchtweite bei einem Kraftfahrzeugsind bereits verschiedene Vorrichtungen und Verfahren bekannt. Soist in der EP 0 869031 B1 bereits ein Verfahren zur Regulierung der Leuchtweitevon Kraftfahrzeugscheinwerfern beschrieben, bei dem mittels VideosensorInformationen der Fahrzeugumgebung gesammelt und über eineAuswerteeinheit ausgewertet werden und die Leuchtweite in Abhängigkeithiervon reguliert wird, so dass Nickbewegungen des Fahrzeugs oder eineentsprechende Beladung automatisch in der Leuchtweite ausgeglichenwerden können.
    [0003] DesWeiteren ist aus der DE197 03 664 C2 eine Einrichtung zur Einstellung der Beleuchtungsrichtungbekannt, bei der in Abhängigkeitder Neigung des Fahrzeugs in seiner Fahrtrichtung eine automatischeKorrektur der Beleuchtungsrichtung vorgenommen wird.
    [0004] Die EP 0 230 620 B1 beschreibteine Scheinwerferanlage fürKraftfahrzeuge, bei der die Lichtverteilung an die Erfordernissebei unterschiedlichen Verkehrssituationen angepasst wird. Hierfür wird mittelseines Rechners die aktuelle Verkehrssituation mit gespeichertenVerkehrssituationen verglichen und über Mittel zur Veränderungder Lichtverteilung die Lichtverteilung in der erforderlichen Weisegesteuert.
    [0005] Fernerist aus der Sonderausgabe „System Partners" der FachzeitschriftATZ, Jahrgang 2000, Artikel „Vision-Systemzur Scheinwerfersteuerung", S.36Kapitel 5 „Steuerungvon Lichtverteilungen",bereits bekannt, automatische Leuchtweitenregelungen für das Durchfahrenvon Senken bzw. das Überfahrenvon Kuppen mittels vorausschauend arbeitender Sensoren zu verbessern.
    [0006] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahrender eingangs beschriebenen Art weiter zu verbessern und alternative Lösungen aufzuzeigen.Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Fahrzeuge trotz der eingangsbeschriebenen Vorrichtungen zur automatischen Leuchtweitenregulierungund/oder der vorhandenen Mittel zur automatischen Lichtverteilungjeweils in Abhängigkeitvom Fahrzeugbeladungszustand, in Abhängigkeit von Nickbewegungendes Fahrzeugs oder in Abhängigkeitvom bevorstehenden Kurvenverlauf einer Straße nur eine unzureichende Ausleuchtungbeim Durchfahren von Fahrbahnsenken oder beim Überfahren von Fahrbahnkuppengewährleisten.Eine Lösungmittels vorausschauender Sensorik, wie sie in vorstehend genanntemArtikel Sonderausgabe der Fachzeitschrift ATZ bereits beschriebenist, ist nur mit einem entsprechend hohen Aufwand realisierbar.
    [0007] Erfindungsgemäß wird dieAufgabe jeweils durch die Gesamtheit der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Durchdie erfindungsgemäße Sensoreinrichtung,die als nicht vorausschauende Sensorik ausgebildet ist, kann aufeinfache und kostengünstigeWeise mit in der Regel ohnehin bereits im Fahrzeug vorhandenen Sensoren(z.B. Sensoren zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit, Sensorenzur Erfassung der Drehrate um die Fahrzeugquerachse, Sensoren zurErfassung der Fahrzeugbeschleunigung in Richtung der Fahrzeugvertikalachseoder Sensoren zur Erfassung der Fahrzeughöhe in Bezug zu einer Bezugshöhe oderandere Sensoren) eine ausreichend genaue Bestimmung der aktuellenvertikalen Fahrbahnkrümmungrealisiert werden.
    [0008] Ineiner bevorzugten Ausführungsformder Erfindung weist die Sensoreinrichtung zumindest Mittel zur Erfassungder Fahrzeuggeschwindigkeit (z.B. Sensoren zur Erfassung der Raddrehzahl)sowie ein inertiales Meßsystemauf. Das inertiale Meßsystem weisthierbei ebenfalls mindestens einen weiteren Sensor – insbesondereeinen Beschleunigungssensor auf. Der Beschleunigungssensor dientdabei insbesondere der Erfassung der Fahrzeugdrehrate (Drehung desFahrzeugs um seine horizontale Querachse) und/oder der Erfassungder Beschleunigung des Fahrzeugs in vertikaler Richtung (zur Erfassung dergeografischen Höhenänderungdes Fahrzeugs). Alternativ fürden Sensor zur Erfassung der Fahrzeug-Vertikalbeschleunigung kannauch unmittelbar ein Höhensensorzur Ermittlung der aktuellen Höhe bzw.der aktuellen Änderungder Höhedes Kraftfahrzeugs zu einem Bezugspunkt (z.B. Höhenänderung des Fahrzeugs in Bezugauf den Meeresspiegel) verwendet werden. Unter einem Sensor zurHöhenerfassungwird im Sinne der Erfindung jeder Sensor verstanden, mittels demDaten überdie tatsächliche Höhe bzw.Höhenänderungdes Fahrzeugs gegenübereinem Bezugspunkt ermittelt werden können. Dabei ist es unerheblich,ob es sich um einen mechanisch aufgebauten Höhensensor (z.B. ein barometrischerHöhensensor)oder eine Einrichtung handelt, die die Höhe oder Höhenänderung über Satellit oder dergleichenermittelt. Aus der Fahrzeuggeschwindigkeit zusammen mit der Drehratedes Fahrzeugs um seine Querachse oder der Höhenänderung des Fahrzeugs lässt sichauf einfache Weise unmittelbar die vertikale Straßenkrümmung berechnen.Eine einfache Berechnungsgrundlage zur Ermittlung der Fahrbahnkrümmung ergibtsich aus folgender Formel:
    [0009] Durchdie Verwendung von Höhenstandssensoren(z.B. zur Erfassung des Fahrzeugabstands zur Fahrbahn) im Fahrwerklassen sich Hub- und Nickbewegungen des Fahrzeugs gegenüber der Fahrbahn,wie sie beim Überfahrenvon Unebenheiten, beim Beschleunigen oder beim Abbremsen des Fahrzeugsregelmäßig auftreten,aus den zu ermittelnden Daten zur Berechnung der Fahrbahnkrümmung herausfiltern.
    [0010] Ineiner Weiterbildung der Erfindung kann die Sensoreinrichtung mitnicht vorausschauend arbeitender Sensorik um eine vorausschauendarbeitende Sensorik erweitert werden. Hierdurch kann zum Einen eineentsprechende Redundanz des Systems und zum Anderen eine deutlicheSteigerung der Genauigkeit erreicht werden. Dabei ist die vorausschauendarbeitende Sensorik, mittels der die Umgebung durch Erfassung vonUmgebungsdaten auf das Genaueste ermittelbar ist, bevorzugt alsKamerasystem ausgebildet. Überdas Kamerasystem könnenObjekte in Linienform, wie beispielsweise Leitlinien auf der Fahrbahn,Bordsteinkanten, Oberflächenstrukturen und/oderHelligkeits- bzw. Farbübergänge zwischen derFahrbahnoberflächeund einer Oberflächeneben der Fahrbahn als auch Abfolgen regelmäßig erscheinender Objekte,wie z.B. Leitpfosten die im Vorfeld des Fahrzeuges auftreten, detektiertwerden. Anhand des Verlaufes der erfassten Objekte (z.B. Form desVerlaufes von mindestens zwei Leitlinien in Fahrtrichtung zum Horizont)kann dann die vertikale Straßenkrümmung und/oderdie Längsneigungdes Fahrzeugs gegenüberder Fahrbahnoberflächeberechnet werden.
    [0011] Alternativoder zusätzlichsind weitere vorausschauend arbeitende Systeme vorgesehen, wie z.B.: – ein Navigationssystem,welches übergeografische Höheninformationender Umgebung verfügt (Navigationssystemmit 3D-Informationen) – eine Photosensoreinrichtungzur Erfassung der Leuchtdichte auf der Fahrbahn – oder ein System zur Aussendungund Verarbeitung von insbesondere optischen Strahlen und deren Reflektionen.
    [0012] EinSystem auf der Basis von auszusendenden Strahlen und dem Empfangvon Reflexionen dieser Strahlen kann beispielsweise in verschiedenen vertikalenWinkeln in VorwärtsfahrtrichtungStrahlen auf die Fahrbahnoberflächesenden und die Entfernung der Fahrbahnoberfläche unter diesen vertikalen Winkelnentweder durch Messung der Laufzeit der Strahlen von deren Aussendungbis zum Empfang der Reflexionen oder an Hand eines Triangulationsverfahrensbestimmen und daraus die Nickbewegungen des Fahrzeugs sowie dievertikale Krümmung derFahrbahnoberflächebestimmen.
    [0013] Überein Navigationssystemmit Höheninformationzu allen geografischen Ortsangaben sind in Verbindung mit der aktuellenStandortinformation und der Fahrzeuggeschwindigkeit sämtlicheFahrbahnkrümmungenberechenbar. Alternativ kann ein Navigationssystem auch unmittelbarsämtlicheFahrbahnkrümmungengelisteter Routen hinterlegt haben und können diese dann in Verbindungmit der über Satellitoder andere externe Quellen (z.B. intelligente Leitpfosten o.d.)abrufbaren Standortinformation für dieaktuelle Anpassung der Leuchtweite verwendet werden.
    [0014] Eineandere Weiterbildung der Erfindung sieht eine Recheneinheit zurPlausibilitätsprüfung der Datender Sensoreinrichtung zur Erfassung der Fahrbahnkrümmung vor.Hierdurch könnendie Daten von vorausschauend arbeitender und/oder nicht vorausschauendarbeitender Sensorik auf ihre Richtigkeit geprüft und bei Vorliegen einesnicht plausiblen Prüfungsergebnissesdie Daten verworfen und ggf. neu ermittelt oder durch Daten für eine definierteStandardeinstellung ersetzt werden. Für die Plausibilitätsprüfung werdenbevorzugt folgende Daten verwendet: – Navigationsdaten, – über einenvordefinierten Zeitraum erfasste und gespeicherte Werte der zu überwachendenSensorik, mittels der z.B. eine Ermittlung der aktuell befahrenenFahrbahn (Stadt, Landstraße,Autobahn,...) ermöglichtwird, – einzelnefahrdynamische Daten oder eine Kombination verschiedener fahrdynamischerDaten (z.B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Drehrate bzw. Beschleunigungum die Fahrzeugquerachse, Fahrbahnabstände zwischen Fahrbahnoberfläche undeinem Fahrzeugteil – z.B.Fahrzeugboden, Fahrzeugachse vorne/hinten, vertikale Fahrzeugbeschleunigung – nach obenbzw. nach unten, horizontale Fahrzeugbeschleunigung – in Fahrtrichtungbzw. entgegen der Fahrtrichtung, Höhe des Fahrzeugs gegenüber einerBezugshöhe,oder – einebeliebige Kombination der angegebenen Datenquellen.
    [0015] Bevorzugtist die Recheneinheit zur Plausibilitätsprüfung als Bestandteil der Auswerte-und Steuereinrichtung ausgebildet.
    [0016] BeiVorhandensein einer redundant ausgebildeten Sensorik kann bei einerFehlererkennung eines Systems auch auf die noch verbleibende fehlerfreieSensorik umgeschaltet werden.
    [0017] DesWeiteren kann die Sensoreinrichtung zur Erfassung der Fahrzeug- und/oder Umgebungsdatenzumindest mit einzelnen Sensorbestandteilen verstellbar ausgebildetsein, insbesondere derart, dass eine Ausrichtung der Sensoreinrichtungbzw. einzelner Bestandteile der Sensoreinrichtung in Abhängigkeitvon weiteren Fahrzeug- und/oder Umgebungsdaten möglich ist. Vorzugsweise kanndie Sensoreinrichtung bzw. könnenBestandteile derselben in Abhängigkeitvon dem Steuerverhalten bzw. Ansteuerverhalten einer vorhandenenKurvenlichtsteuerung verstellbar bzw. ausrichtbar sein.
    [0018] AuchkönnenMittel zur Detektion entgegenkommender und/oder vorausfahrenderKraftfahrzeuge vorhanden sein. Dabei kann in Abhängigkeit von einer solchenDetektion eine Umschaltung der Scheinwerfer von Abblendlicht (indiesem Betriebszustand wird der Gegenstand gemäß der Erfindung vorrangig aktivsein) auf Fernlicht erfolgen oder das Abblendlicht in eine seitlichoder vertikal veränderte Positioninsbesondere eine Position mit größerer oder geringerer Leuchtweiteverstellt werden.
    [0019] DieErfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Regulierung der Leuchtweitevon Scheinwerfern in einem Kraftfahrzeug, wobei die Scheinwerfer über eineSteuereinrichtung und einen Stellmechanismus in ihrer Leuchtachseauf eine bestimmte Leuchtweite eingestellt und/oder horizontal verstelltwerden, eine Sensoreinrichtung Informationen über den aktuellen Betriebszustanddes Fahrzeugs und/oder die aktuellen Umgebungsbedingungen sammeltund bereitstellt und die Scheinwerfereinstellung in Abhängigkeitder bereitgestellten Informationen in ihrer Leuchtweite automatischverstellt wird. Gemäß der Erfindungwird anhand der durch die Sensoreinrichtung gesammelten und bereitgestelltenInformationen die vertikale Krümmungdes aktuell befahrenen Fahrbahnabschnittes mittels der Auswerte-und Steuereinrichtung ermittelt und die Leuchtweite in Abhängigkeithiervon verstellt.
    [0020] Durchden Gegenstand gemäß der Erfindungkönnenauf vorteilhafte Weise sämtlicheArten von vertikalen Fahrbahnkrümmungen – sowohl Krümmungenauf horizontal verlaufender Fahrbahn als auch Krümmungen auf ansteigender oderauf abfallender Fahrbahn – ermitteltund eine Regulierung der Leuchtweite hieran angepasst werden.
    [0021] Anhandder folgenden Figuren soll die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    [0022] 1:ein Kraftfahrzeug beim Überfahreneiner Fahrbahnkuppe,
    [0023] 2:eine Darstellung gemäß 1,wobei eine Krümmungserfassungauf der Basis von erfasster Fahrzeuggeschwindigkeit in Verbindungmit der Fahrzeugvertikalbeschleunigung erfolgt und
    [0024] 3:ebenfalls eine Darstellung gemäß 1,wobei eine Krümmungserfassungauf der Basis von erfasster Fahrzeuggeschwindigkeit in Verbindungmit einer erfassten Höhebzw. Höhenänderung desFahrzeugs erfolgt.
    [0025] 1 zeigtein Kraftfahrzeug beim Überfahreneiner Fahrbahnkuppe mit einer bestimmten Fahrbahnkrümmung K.Zur Veranschaulichung der mittels Sensorik zu erfassenden Größen istschematisch ein Koordinatensystem eingezeichnet (x-Achse: Fahrtrichtung/Fahrzeuglängsachse;Y-Achse: Fahrzeugquerachse; Z-Achse: Fahrzeugvertikalachse). Ineiner bevorzugten Ausführungsformder Erfindung werden durch die Sensorik zumindest die Fahrzeuggeschwindigkeit x . inFahrtrichtung (x-Richtung) sowie die Drehrate φ . (Drehung des Fahrzeugsum seine Querachse y) des Fahrzeugs erfasst. Die Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit x . kannbeispielsweise übereinen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 durch die Erfassungder Raddrehzahl erfolgen, währenddie Erfassung der Drehrate φ . übereinen Drehratensensor 4 vorgenommen werden kann.
    [0026] Alternativoder zusätzlichzur Erfassung der Drehrate φ . kann auch die Höhe z bzw. die Höhenänderung Δz (3)des Fahrzeugs erfasst und in Verbindung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit x . zurErmittlung des Radius R bzw. der Fahrbahnkrümmung K herangezogen werden.Dabei kann die Ermittlung bzw. Erfassung der Fahrzeughöhe z beispielsweise über einenVertikalbeschleunigungssensor 6 (2) durchErfassung der Vertikalbeschleunigung
    [0027] ZurErmittlung der FahrbahnkrümmungK werden die erfassten Sensordaten an eine Auswerte- und Steuereinrichtung 10 übermittelt.Nach Ermittlung der FahrbahnkrümmungK wird in Abhängigkeit vondieser – über dieAuswerte- und Steuereinrichtung 10 – ein Signalzur Ansteuerung der Scheinwerfereinheit 12 ermittelt undan die Scheinwerfereinheit 12 bzw. deren Stellmechanismusausgegeben.
    [0028] Wiein den 1-3 veranschaulicht, werden inzeitlich bzw. geografisch beabstandeten Messpunkten MP1-MPn die Daten der zu überwachenden Sensorik abgefragtund ausgewertet. Aus der Vielzahl der ermittelten Daten kann dermittlere Radius R bzw. die mittlere Krümmung K der überfahrenenFahrbahnkuppe bzw. des gerade überfahrenenFahrbahnkuppenabschnittes berechnet werden. Auch kann anhand dieserDaten eine Abschätzung desfolgenden Krümmungsverlaufesmit hoher Genauigkeit vorgenommen werden. Um aus den einzelnen MesspunktenMP1-MPn eine Krümmung ohne Knickpunkteim Verlauf berechnen zu könnenfinden bekannte mathematische Berechnungsverfahren über Interpolationoder z.B. durch Splines oder dergleichen Anwendung.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Vorrichtung zur automatischen Leuchtweitenregulierungbei einem Kraftfahrzeug mit zumindest einem vertikal verstellbarenScheinwerfer, (12) umfassend – eine Sensoreinrichtung (2; 4; 6; 8)zur Erfassung von Fahrzeug- und/oderUmgebungsdaten und – eineAuswerte- und Steuereinrichtung (10) zur Auswertung derFahrzeug- und/oder Umgebungsdaten und zur hiervon abhängigen Ermittlungvon Steuerdaten zur Ansteuerung des zumindest einen vertikal verstellbarenScheinwerfers (12), dadurch gekennzeichnet, dass – die Sensoreinrichtung(2; 4; 6; 8) als nicht vorausschauendarbeitende Sensorik ausgebildet ist, mittels der die Erfassung einervertikalen Fahrbahnkrümmung(K) realisierbar ist.
    [2] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Sensoreinrichtung (2; 4; 6; 8) umfasst: – Mittel(2) zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit (x .).
    [3] Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (2; 4; 6; 8)umfasst: – Mittel(4) zur Erfassung einer Drehrate (φ .) des Fahrzeugs um dieFahrzeugquerachse (y) und/oder – Mittel (6; 8)zur Erfassung der geografischen Höhe (z) bzw. der geografischenHöhenänderung(Δz) des Fahrzeugs.
    [4] Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnetdurch eine weitere, als vorausschauend arbeitende Sensorik ausgebildeteSensoreinrichtung mittels der die Erfassung einer vertikalen Fahrbahnkrümmung realisierbarist.
    [5] Vorrichtung nach vorstehendem Anspruch 4, dadurchgekennzeichnet, dass die weitere Sensoreinrichtung durch ein Kamerasystemund/oder ein optische Strahlen aussendendes und verarbeitendes Systemund/oder eine Photosensoreinrichtung zur Erfassung der Leuchtdichteauf der Fahrbahn und/oder einem Navigationssystem mit geografischenHöheninformationengebildet ist.
    [6] Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnetdurch eine Recheneinheit zur Plausibilitätsprüfung der von der zumindesteinen Sensoreinrichtung (2; 4; 6; 8)gelieferten Daten.
    [7] Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnetdurch Mittel zur Ausrichtung der zumindest einen Sensoreinrichtung(2; 4; 6; 8), insbesondere inAbhängigkeitvon dem Steuerverhalten eines vorhandenen Kurvenlichtes.
    [8] Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnetdurch Mittel zur Detektion entgegenkommender oder vorausfahrenderFahrzeuge.
    [9] Verfahren zur Regulierung der Leuchtweite von Scheinwerfernin einem Kraftfahrzeug, – wobeizumindest ein Scheinwerfer (12) über einen durch eine Auswerte-und Steuereinrichtung (10) angesteuerten Stellmechanismusin seiner Leuchtachse auf eine bestimmte Leuchtweite und/oder seitliche Ausrichtungeingestellt werden, – eineSensoreinrichtung (2; 4; 6; 8)Informationen überden aktuellen Betriebszustand und/oder Umgebungsdaten des Fahrzeugssammelt und bereitstellt, – unddie Scheinwerfereinstellung zumindest eines der beiden Scheinwerferin Abhängigkeitder bereitgestellten Informationen in ihrer Leuchtweite automatischverstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – anhandder gesammelten und bereitgestellten Informationen die Krümmung (K)des aktuell befahrenen Fahrbahnabschnittes ermittelt wird und die Leuchtweitein Abhängigkeithiervon verstellt wird.
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