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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8. Ferner wird ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen.
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Stand der Technik
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Es sind Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Hybrid-, Elektro- oder Brennstoffzellenfahrzeuge, bekannt, deren Antriebe, insbesondere im Vergleich zu einem klassischen Verbrennungsmotor, sehr leise sind und daher von der Umgebung oftmals nicht wahrgenommen werden. Dies stellt ein Gefährdungsrisiko für andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere für Fußgänger und Radfahrer, dar. Auch aufgrund gesetzlicher Vorgaben, wie beispielsweise der EU-Verordnung Nr. 540/2014, wurde daher bereits vorgeschlagen, Antriebs- und/oder Fahrgeräusche zu simulieren, um die Wahrnehmbarkeit eines solchen Kraftfahrzeugs zu erhöhen. Hierbei eingesetzte Systeme werden unter dem Begriff „Acoustic Vehicle Alerting System“ (kurz: „AVAS“) zusammengefasst.
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Darüber hinaus kann bezweckt sein, das Klangbild eines Kraftfahrzeugs durch zusätzlich erzeugte Geräusche zu verbessern. Derartige Systeme werden unter dem Begriff „Active Sound Enhancement“ (kurz: „ASE“) bzw. „Engine Sound Enhancement“ (kurz: „ESE“) zusammengefasst.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 005 138 A1 geht beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit einem elektronischen Schallerzeugungssystem hervor, mittels dessen das Klangbild des Kraftfahrzeugs in der Weise beeinflussbar ist, dass gezielt ein gewünschter Klangeindruck erzeugt wird. Das elektronische Schallerzeugungssystem umfasst hierzu mindestens einen elektrischen Schwingungserreger, der derart an einer Schallwand befestigt ist, dass von der Schallwand Schall in die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgestrahlt wird.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 197 46 523 A1 ist darüber hinaus ein Verfahren zur Klangerzeugung in Kraftfahrzeugen bekannt, bei dem in der Fahrgastzelle angeordnete Lautsprecher zur Erzeugung von Motorengeräuschen eingesetzt werden. Diese variieren in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrzustand, so dass der Fahrer über die synthetisch erzeugten Geräusche eine Art Rückkopplung des Motors erfährt.
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Darüber hinaus sind Kraftfahrzeuge bekannt, die mit technischen Geräten, wie beispielsweise Navigationsgeräten, ausgestattet sind, die mittels gesprochener Befehle steuerbar sind. Die Geräte sind hierzu mit einem Modul für Spracherkennung ausgestattet, das die Befehle aufnimmt und verarbeitet. Die Sprachsteuerung ersetzt eine manuelle Steuerung mittels Tasten, Touchscreen oder dergleichen, was insbesondere in einem Kraftfahrzeug den Vorteil besitzt, dass der Fahrer minimal abgelenkt ist.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Kommunikation zwischen Mensch und Kraftfahrzeug unter Zuhilfenahme akustischer Signale zu verbessern bzw. mit erweiterten Funktionen auszustatten. Die hierzu vorgeschlagenen Maßnahmen sollen zudem einfach und kostengünstig umsetzbar sein.
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Zur Lösung der Aufgabe werden das Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Computerprogrammprodukt angegeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Das vorgeschlagene Kraftfahrzeug umfasst eine Einrichtung zur Schallerzeugung, so dass Geräusche, beispielsweise in Form von Sprache, generierbar sind, die in der Umgebung des Kraftfahrzeugs akustisch wahrnehmbar sind. Die Einrichtung zur Schallerzeugung kann auf diese Weise zur Informationsübertragung an die Umgebung genutzt werden. Erfindungsgemäß ist die Einrichtung zur Schallerzeugung über ein Steuergerät mit einer Einrichtung zur Umgebungserfassung verbunden, so dass eine bidirektionale Kommunikation des Kraftfahrzeugs mit der Umgebung, insbesondere mit einem oder mehreren Menschen in der Umgebung, möglich ist.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist demnach in der Lage, auf eine Information hin, die mittels der Einrichtung zur Umgebungserfassung erfasst wurde, zu reagieren. Als Reaktion auf diese Information wird mittels der Einrichtung zur Schallerzeugung ein akustisches Signal erzeugt, das wiederum eine Information an die Umgebung enthält. Bei dem akustischen Signal kann es sich um einen einzigen Ton, eine Tonfolge oder um komplexe Geräusche, wie beispielsweise Sprache, handeln. Das Kraftfahrzeug kann auf diese Weise mit der Umgebung, insbesondere mit den Menschen in seiner Umgebung, interagieren. Welche Reaktion auf eine bestimmte Information hin erfolgt, ist vorzugsweise in dem Steuergerät hinterlegt, über das die Einrichtung zur Schallerzeugung mit der Einrichtung zur Umgebungserfassung verbunden ist.
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Mittels der Einrichtung zur Umgebungserfassung kann insbesondere Sprache erfasst werden. Beispielsweise können mittels der Einrichtung gesprochene Befehle oder Anweisungen einer sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindenden Person erfasst werden. Die in Form eines akustischen Signals abgegebene Reaktion des Kraftfahrzeugs hierauf kann demnach durch Ansprache ausgelöst werden. Die Einrichtung zur Umgebungserfassung ist hierzu bevorzugt mit einer Sprachaufnahmeeinrichtung, wie beispielsweise einem Mikrofon, ausgestattet.
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Mittels einer Einrichtung zur Stimmerkennung oder einer sonstigen biometrischen Erkennung kann der Kreis der Personen beschränkt werden, die mit dem Kraftfahrzeug kommunizieren können. Um die Kommunikation mit dem Kraftfahrzeug durch Ansprache einzuschränken, kann beispielsweise eine Stimm-Signatur eingesetzt werden, die im System hinterlegt ist. Alternativ ist zur Authentifizierung die Kopplung an die Identifikation über ein „keyless-go“-System des Kraftfahrzeugs möglich.
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Darüber hinaus können beliebig andere externe Anreize als Informationen verwendet werden, die eine bestimmte Reaktion des Kraftfahrzeugs auslösen. Die Einrichtung zur Umgebungserfassung kann hierzu mit einer Sensorik ausgestattet sein, welche die Überwachung konkreter Umgebungsbedingungen ermöglicht. Das Kraftfahrzeug vermag auf diese Weise auf veränderte Umgebungsbedingungen zu reagieren. Als Reaktion auf diese kann das Kraftfahrzeug ein Warnsignal oder einen Warnhinweis an die Umgebung abgeben. Die Kommunikation mit dem Kraftfahrzeug muss demnach nicht zwingend auf direkter Ansprache beruhen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Einrichtung zur Umgebungserfassung Informationen mindestens einen Sensor. Über den Sensor sind Umgebungsbedingungen erfassbar, die insbesondere für die Sicherheit des Kraftfahrzeugs im Verkehr bzw. für die Sicherheit anderer Verkehrsteilnehmer von Bedeutung sein können.
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Bei dem Sensor kann es sich beispielsweise um einen Bewegungssensor handeln, mittels dessen Bewegungen anderer Verkehrsteilnehmer erfassbar sind. Kommen diese dem Kraftfahrzeug zu nah, kann das Kraftfahrzeug ein Warnsignal oder einen Warnhinweis abgeben. Auf diese Weise kann die passive Sicherheit von Verkehrsteilnehmern, wie beispielsweise von Fußgängern und/oder Radfahrern, erhöht werden.
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Mit einem Bewegungssensor kann zudem das direkte Umfeld des Kraftfahrzeugs überwacht werden. Dies gilt vorzugsweise auch dann, wenn das Kraftfahrzeug irgendwo abgestellt ist. Der Bewegungssensor kann in diesem Fall dazu eingesetzt werden, sich dem Kraftfahrzeug nähernde (fremde) Personen zu erfassen. Werden solche Personen erfasst, kann das Kraftfahrzeug hierauf mit der Abgabe eines akustischen Signals reagieren, das den Personen zu verstehen gibt, dass sie dem Kraftfahrzeug fern bleiben sollen.
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Alternativ oder ergänzend kann ein Beschleunigungssensor vorhanden sein. Dieser erfasst Schwingungen der Struktur, wie sie beispielsweise auch durch Luftschall verursacht werden. Somit können hierüber auch akustische Informationen erfasst werden. Vorzugsweise ist der Bewegungssensor an einer exponierten Stelle, wie beispielsweise an einer Scheibe des Kraftfahrzeugs, angebracht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden akustische Informationen mittels eines Mikrofons erfasst. Alternativ oder ergänzend wird daher vorgeschlagen, dass die Einrichtung zur Umgebungserfassung mindestens ein Mikrofon umfasst. Mittels des Mikrofons können Umgebungsgeräusche sensiert und/oder Geräuschquellen lokalisiert werden. Das Mikrofon ist hierzu bevorzugt ebenfalls an einer exponierten Stelle angeordnet.
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Alternativ oder ergänzend kann die Einrichtung zur Umgebungserfassung mindestens eine Kamera, einen Radar und/oder einen Lidar umfassen. Mittels dieser Einrichtungen erfasste Informationen beruhen auf optischen Messungen, so dass die im Verkehr üblicherweise auftretenden hohen Nebengeräusche hinsichtlich der Genauigkeit der Messwerte unbeachtlich sind. Die vorgeschlagenen Einrichtungen können insbesondere zur Objekterkennung und/oder zur Hinderniserfassung eingesetzt werden.
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Ferner kann die Einrichtung zur Umgebungserfassung mit einer Informationsquelle verbunden sein, die GPS-Daten und/oder Geofencing-Daten verwendet. Handelt es sich hierbei um eine externe Informationsquelle, kann die Verbindung beispielsweise über Funk und/oder Bluetooth erfolgen. Die Einrichtung zur Umgebungserfassung ist hierzu mit einer entsprechenden Schnittstelle ausgestattet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Einrichtung zur Schallerzeugung einen elektrischen Schwingungserreger. Der Schwingungserreger ist vorzugsweise an ein schwingfähiges Bauteil, insbesondere an ein Karosseriebauteil des Kraftfahrzeugs gekoppelt, das bei einer Aktivierung des Schwingungserregers die angrenzende Umgebungsluft in Schwingung versetzt. Die Aktivierung des Schwingungserregers kann mittels eines elektromagnetischen oder eines piezoelektrischen Aktors erfolgen. Mittels eines Schwingungserregers lassen sich Töne, Klänge und Sprache erzeugen, so dass hierüber eine Interaktion des Kraftfahrzeugs mit der Umgebung möglich ist. Alternativ oder ergänzend kann die Einrichtung zur Schallerzeugung einen Lautsprecher umfassen, um Schall zu erzeugen, der in die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgestrahlt wird.
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Darüber hinaus kann die Einrichtung zur Schallerzeugung mit elektrischen und/oder elektronischen Komponenten ausgestattet sein, die eine Verstärkung der elektrischen Signale ermöglichen, um beispielsweise die Wahrnehmbarkeit der an die Umgebung abgegebenen Information, beispielsweise über eine gezielte Lautstärkenregelung, zu verbessern.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Kraftfahrzeug teil- oder vollautomatisiert ist. Das heißt, dass das Kraftfahrzeug autonomes Fahren ermöglicht. In Kombination mit der Einrichtung zur Umgebungserfassung kann demnach das Kraftfahrzeug zu konkreten Aktionen aufgefordert werden, wie beispielsweise selbstständig in die Garage zu fahren.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird darüber hinaus ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, bei dem die Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst wird und mindestens eine auf diesem Wege erhaltene Information als Trigger für eine in der Umgebung des Kraftfahrzeugs akustisch wahrnehmbare Reaktion des Kraftfahrzeugs eingesetzt wird. Das Verfahren ermöglicht auf die Weise eine bidirektionale Kommunikation des Kraftfahrzeugs mit der Umgebung. Beispielsweise kann die Umgebungserfassung das Aufnehmen von Geräuschen, insbesondere von Sprache, umfassen, so dass das Kraftfahrzeug auf Ansprache hin reagiert. Darüber hinaus können beliebige Informationen, die aufgrund der Umgebungserfassung vorliegen als Trigger für eine bestimmte Reaktion des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Die Reaktion umfasst die Erzeugung elektrischer Signale, die über einen Aktor, wie zum Beispiel einen Lautsprecher oder einen Exciter in Luftschall umgewandelt und ggf. als Sprache abgestrahlt werden.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eingesetzt, da dieses die erforderlichen Einrichtungen zur Umgebungserfassung sowie zur Schallerzeugung umfasst.
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Analog zum Kraftfahrzeug wird zur Umgebungserfassung bevorzugt eine Einrichtung eingesetzt, die mindestens ein Mikrofon und/oder eine mindestens einen Sensor aufweisende Sensorik umfasst. Hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung derartiger Einrichtungen wird auf die vorhergehenden Ausführungen in Verbindung mit dem Kraftfahrzeug verwiesen.
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Ebenfalls analog zum Kraftfahrzeug wird zur Erzeugung einer in der Umgebung akustisch wahrnehmbaren Reaktion des Kraftfahrzeugs eine Einrichtung zur Schallerzeugung, insbesondere in Form eines Schwingungserregers und/oder eines Lautsprechers, eingesetzt.
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Welche Reaktion des Kraftfahrzeugs aufgrund einer konkret erfassten Information aus der Umgebung und/oder über die Umgebung getriggert wird, kann in einem Computerprogramm festgeschrieben sein. Es wird daher ferner ein Computerprogrammprodukt für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Computerprogrammprodukt führt das erfindungsgemäße Verfahren aus, wenn es in einem Steuergerät abläuft.
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Vorzugsweise umfasst das Computerprogrammprodukt Algorithmen zur Spracherkennung. Die Spracherkennung kann personenbezogen oder personenunabhängig sein. Im erstgenannten Fall ermöglicht das Computerprogrammprodukt eine Stimmerkennung anhand einer im Computerprogrammprodukt hinterlegten Stimm-Signatur. Soll die Sprachsteuerung personenunabhängig erfolgen, kann beispielsweise die Reaktion aufgrund bestimmter Schlüsselwörter erfolgen, die in dem Computerprogrammprodukt hinterlegt sind. Um das Sprachverständnis zu optimieren, kann das Computerprogrammprodukt auch als lernfähiges Programm ausgestaltet sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der erfindungswesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
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2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und
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3 unterschiedliche Entwicklungsstufen eines mit der Umgebung kommunizierenden Kraftfahrzeugs.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Der schematischen Darstellung der 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 zu entnehmen, das eine Einrichtung zur Umgebungserfassung 4 und eine Einrichtung zur Schallerzeugung 2 umfasst. Wie in dem Schema darunter dargestellt, sind beide Einrichtungen 4, 2 über ein Steuergerät 3 verbunden. Das Steuergerät 3 verknüpft nach Maßgabe eines Computerprogrammprodukts 5 eine bestimmte Reaktion des Kraftfahrzeugs 1 auf Basis einer Information, die das Kraftfahrzeug 1 über die Einrichtung zur Umgebungserfassung 4 erhalten hat. Die Pfeile des Schemas lassen erkennen, dass auf diese Weise eine bidirektionale Kommunikation des Kraftfahrzeugs 1 mit der Umgebung möglich ist.
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Die Umgebung kommuniziert mit dem Kraftfahrzeug 1 über Sprache, was in der 1 durch Schallwellen 6 angedeutet ist („einfallender Schall“). In Reaktion auf die per Sprache übermittelte Information erzeugt das Kraftfahrzeug 1 selbst Schallwellen 6, über welche eine Information an die Umgebung übertragbar ist („abgestrahlter Schall“).
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Wie in der 2 dargestellt, kann es sich bei der Einrichtung zur Umgebungserfassung 4 insbesondere um ein Mikrofon handeln, das außen am Kraftfahrzeug 1 an einer exponierten Stelle angebracht ist. Bei der Einrichtung zur Schallerzeugung 2 kann es sich insbesondere um einen Lautsprecher handeln, der ebenfalls an exponierter Stelle außen am Kraftfahrzeug 1 angeordnet ist.
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Wie in der Beschreibungseinleitung erwähnt, werden bereits heute Systeme zur Schallerzeugung in Kraftfahrzeugen eingesetzt, die jedoch nur eine eingeschränkte Kommunikation zwischen Mensch und Kraftfahrzeug ermöglichen. Die unterschiedlichen Entwicklungsstufen sind in der 3 dargestellt.
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Den Stufen 1 und 2 gehören Systeme, wie das eingangs genannte AVAS und das ASE an. Eine Weiterentwicklung sieht in Stufe 3 den Einsatz eines Kraftfahrzeugs als „Jukebox“ zu Unterhaltungszwecken der Umgebung vor. Idealerweise ist hierzu das Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden HiFi-Anlage ausgestattet. Erst in der Stufe 4 weist das Kraftfahrzeug eine Einrichtung zur Umgebungserfassung auf, das eine Überwachung der Umgebungsbedingungen ermöglicht, um ggf. hierauf zu reagieren.
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In der Stufe 5 kann die Reaktion des Kraftfahrzeugs ein an die Umgebung gerichtetes akustisches Signal sein, das andere Verkehrsteilnehmer vor bestimmten Gefahren warnt. Zudem kann die Reaktion des Kraftfahrzeugs durch eine Vielzahl unterschiedlicher Informationen ausgelöst werden, die mittels einer eigenen Sensorik erfasst oder aus einer externen Informationsquelle entnommen werden.
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Ist Stufe 6 erreicht, kann das Kraftfahrzeug auf Fragen von Menschen in der Umgebung antworten bzw. Menschen in der Umgebung selbst ansprechen. Das Kraftfahrzeug ist hierzu mit einer künstlichen Intelligenz ausgestattet, das freie Antworten bzw. freie Rede ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010005138 A1 [0004]
- DE 19746523 A1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- EU-Verordnung Nr. 540/2014 [0002]
