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Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für ein Fahrzeug zum Überwachen von einem Fahrzeugbereich, aufweisend mindestens einen fahrzeugseitigen Sensor zum Senden und Empfangen von Messsignalen und ein mit dem mindestens einen Sensor verbundenes fahrzeugseitiges Steuergerät zum Auslesen und Verarbeiten der empfangenen Messsignale. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Sensoranordnung.
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Stand der Technik
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Es sind Sensoranordnungen zur Umfeldüberwachung von Fahrzeugen bekannt. Im Bereich von Nutzfahrzeugen werden dabei in das Fahrzeug eingebaute Sensoren eingesetzt. Derartige Sensoren werden üblicherweise in einem Heckbereich des Fahrzeugs oder eines Anhängers als Installationsort verbaut.
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Die Sensoren werden beispielsweise zur Abstandsmessung oder zur Ermittlung des Knickwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger genutzt. Derartige Lösungen haben jedoch eine geringe bis keine Marktdurchdringung, da insbesondere die Messprinzipien zur rückwärtigen und seitlichen Überwachung des Verkehrsraums bei häufig wechselnden Aufliegern und Anhängern eines Zugfahrzeugs nicht verlässlich umsetzbar sind.
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Des Weiteren sind die Heck- und Seitenpartien der Fahrzeuge einer sehr großen Varianz in einer Gestaltung und Form unterworfen, wodurch eine flächendeckende und universelle Ausstattung der Fahrzeuge mit Sensoren erschwert wird, da Hersteller die erforderliche Varianz der Sensorik in der Produktion oftmals meiden.
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Darüber hinaus existieren Nachrüstlösungen, die mehrere Sensoren mit gleichem oder ähnlichem Abstrahlwinkel in einem Balken zusammenfassen, der beispielsweise am rückwärtigen Unterfahrschutz eines Nutzfahrzeugs montiert werden kann. Eine derartige Lösung ist jedoch für eine umfassende Rückraumüberwachung des Fahrzeugs unzureichend, da der seitliche Bereich neben dem Fahrzeug nicht erfasst werden kann.
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Andere Lösungen fassen die Sensoren in kleinen Clustern mit unterschiedlichen Abstrahlwinkeln zusammen. Diese Lösungen sind pro Fahrzeug individuell zu platzieren und damit für einen Serieneinsatz nur bedingt geeignet. Die Lösungen zielen auf den Nachrüstmarkt ab und erfüllen nur in den seltensten Fällen die Ansprüche von Erstausstattern.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, eine universell einsetzbare Sensoranordnung für ein Fahrzeug vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Sensoranordnung für ein Fahrzeug zum Überwachen von einem Fahrzeugbereich bereitgestellt. Die Sensoranordnung weist mindestens einen fahrzeugseitigen Sensor zum Senden und/oder Empfangen von Messsignalen und ein mit dem mindestens einen Sensor verbundenes fahrzeugseitiges Steuergerät zum Auslesen und Verarbeiten der empfangenen Messsignale auf. Erfindungsgemäß ist der mindestens eine Sensor in oder an einem Gehäuse einer Lichteinheit des Fahrzeugs angeordnet.
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Durch die Sensoranordnung können ein oder mehrere Sensoren in, an oder im Bereich eines Gehäuses eine Lichteinheit des Fahrzeugs positioniert oder integriert werden. Die Sensoren können Messsignale in Form von Schallwellen, Bildinformationen oder elektromagnetischen Wellen senden und/oder empfangen. Das mit den Sensoren verbundene Steuergerät kann die empfangenen Informationen zwischenspeichern, auswerten oder weiterleiten.
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Die Lichteinheit kann beispielsweise ein Frontscheinwerfer, Blinker, Rückleuchte, Arbeitsscheinwerfer, Nummernschildbeleuchtung und dergleichen sein. Derartige Lichteinheiten sind üblicherweise in einem Gehäuse verbaut und vor äußeren Umwelteinflüssen geschützt. Derartige Gehäuse können zum Aufnehmen von Sensoren oder als Anbauort zum gehäuseexternen Befestigen von Sensoren verwendet werden.
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Die Überwachung des rückwärtigen und seitlichen Fahrzeugbereichs sowie die Erfassung von Bewegungen von Anhängern oder Anbaugeräten ist im Hinblick auf Fahrerassistenzsysteme sowie teil- und hochautomatisiertes Fahren von größter Relevanz. Da insbesondere bei Nutzfahrzeugen die Rückleuchten üblicherweise an einer seitlich äußersten Position angeordnet sind, können in den Rückleuchten positionierter Sensoren nicht nur den Bereich hinter dem Fahrzeug sondern auch einen seitlich vom Fahrzeug angeordneten Bereich überwachen.
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Das Fahrzeug kann hierbei ein Personenkraftwagen, ein Baufahrzeug, Nutzfahrzeug, landwirtschaftliches Fahrzeug, Zugfahrzeug und dergleichen sein.
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Insbesondere bei Nutzfahrzeugen werden die Leuchten von wenigen großen Herstellern an die Fahrzeugindustrie zugeliefert. Hierdurch besteht eine relativ geringe Vielfalt hinsichtlich der Form der Lichteinheiten. Daher ist es vorteilhaft, die Sensorik an die definierte Geometrie der Lichteinheiten anzupassen und die Sensorik beispielsweise in ein Gehäuse einer Lichteinheit zu integrieren.
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Die typische Einbaulage diverser Lichteinheiten im Nutzfahrzeug ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungsfällen für Fahrerassistenzsysteme sowie für teil- und hochautomatisiertes Fahren. Da beispielsweise die Rückleuchten eines Zugfahrzeugs meist den hintersten und gleichzeitig äußersten Punkt eines Fahrzeugs bilden, bieten sie der verbauten Sensorik optimale Sicht auf die Fahrzeugumgebung. Es können beispielsweise kostengünstig ersetzbare Ultraschallsensoren verwendet werden, wodurch die exponierte Lage am Fahrzeug unproblematisch hinsichtlich eines Kostenrisikos ist. Der Einbau in die Rückleuchten ermöglicht beispielsweise eine einheitliche Positionierung, eine einfache Integration der Sensorik, geringste Variantenvielfalt in der Fertigung des Fahrzeugs, eine schnelle und günstige Reparatur und eine gute Zugänglichkeit zum Durchführen von Reinigungen. Des Weiteren ist ein in dem Gehäuse der Lichteinheit gewählter Einbaubereich eines Sensors konstruktionsbedingt zuverlässig gegen Verschmutzung geschützt. Dabei können auch mehrere Sensoren parallel zu den Lampen der Lichteinheit, hinter den Lampen der Lichteinheit und/oder hinter den Reflexionsschirmen oder sonstigen Reflektoren der Lichteinheit angeordnet werden. Das Gehäuse der Lichteinheit kann darüber hinaus zum Befestigen von mindestens einem Sensor verwendet werden. Das Gehäuse der Lichteinheit kann auch entsprechend ausgeformte Aufnahmen für Sensoren aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Sensoranordnung ist das Steuergerät mit einem BUS-System des Fahrzeugs datenleitend verbunden. Durch eine Integration der Sensoren in eine Lichteinheit des Fahrzeugs, können die Sensoren technisch einfach an ein bestehendes CAN- und Elektronik-Bordnetz angebunden werden, da die Leuchtmittel bereits mit diesen fahrzeuginternen Bordnetzen gekoppelt sind.
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Durch die erfindungsgemäße Sensoranordnung kann ein einheitliches, für den Fahrzeug- und/oder Aufbauhersteller leicht zu integrierendes Sensorcluster realisiert werden. Des Weiteren können derartige mit Sensoren versehene Lichteinheiten in Form von Nachrüstlösungen bereitgestellt werden. Bei Rückleuchten kann beispielsweise eine nahezu einheitliche Positionierung an allen Zugmaschinen und Anhängern festgestellt werden, welche durch die Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung vorgegeben wird, wodurch die erforderliche Variantenvielfalt sowohl beim Zulieferer als auch beim Hersteller verringert wird. Hierdurch können derartige Sensoranordnungen unabhängig von der Bauform eines Nutzfahrzeugs realisierbar sein. Defekte Sensoren sind leicht tauschbar. Die Positionierung der Sensoren ermöglicht verschiedene zusätzliche Funktionen in Kombination mit reinen Rangierhilfen, insbesondere aber auch in Kombination mit Anhängern.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Sensoranordnung ist der mindestens eine Sensor ein Ultraschallsensor, ein LIDAR-Sensor, ein Radar-Sensor oder eine Messkamera. Hierdurch können mehrere gleiche oder unterschiedliche Sensoren in oder am Gehäuse mindestens eine Lichteinheit des Fahrzeugs angeordnet werden. Insbesondere bei mehreren unterschiedlichen zueinander benachbart angeordneten Sensoren kann eine gegenseitige Beeinflussung der Messesignale verhindert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Sensoranordnung ist der mindestens eine Sensor oberhalb, unterhalb oder seitlich des Gehäuses der Lichteinheit angeordnet. Der mindestens eine Sensor kann somit formabhängig und einsatzabhängig anordenbar sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Sensoranordnung ist die Lichteinheit eine Rückleuchte des Fahrzeugs und der zu der Rückleuchte benachbarte Fahrzeugbereich ist von dem mindestens einen Sensor überwachbar. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen kann durch ein Anordnen von mindestens einem Sensor im Bereich einer Rückleuchte ein Überwachungsbereich von mehr als 180° durch den mindestens einen Sensor abgedeckt werden.
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Beispielsweise können Ultraschallsensoren derart in die Rückleuchte integriert werden, dass Sie mit ihrem Öffnungswinkel einen möglichst großen Winkelbereich um die Rückleuchte herum abdecken. Hierdurch können sowohl die seitlichen Bereiche neben dem Fahrzeug als auch hinter dem Fahrzeug angeordnete Bereiche erfasst werden. Die Sensoranordnung beschränkt sich dabei nicht ausschließlich auf das Zugfahrzeug, sondern kann auch an Anhängern und Zwischenachsen in Form von entsprechend ausgerüsteten Rückleuchten ausgestaltet sein. Hierdurch kann eine einheitliche, universelle und leicht zu integrierende Sensorik, beispielsweise mithilfe von Ultraschallsensoren zur Nahfeldüberwachung, bereitgestellt werden. Darüber hinaus sind Rückleuchten oftmals über verschiedene Baureihen von Fahrzeugen hinweg identisch und weisen eine leichte Zugänglichkeit auf. Die Positionierung ist üblicherweise gesetzlich geregelt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Sensoranordnung ist der mindestens eine Sensor mit einer Energieversorgung der Lichteinheit verbunden. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung mit geringem Aufwand mit einer Energieversorgung eine ohnehin in das Energie- und Datenbordnetz eingebundenen Lichteinheit des Fahrzeugs gekoppelt werden. Hierdurch kann ein Mehraufwand für eine Integration von Sensoren in ein Gehäuse einer Lichteinheit reduziert werden. Je nach Ausprägung kann eine zusätzliche Datenleitung zum Zugfahrzeug entbehrlich sein, wenn weitere Fahrzeuge des Gespanns mit einer derartigen Sensoranordnung und/oder Datenleitung ausgestattet sind.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Sensoranordnung sind mindestens zwei Sensoren voneinander beabstandet oder in einem Winkel zueinander an oder in dem Gehäuse der Lichteinheit angeordnet. Hierdurch können die Sensoren der Sensoranordnung derart im Bereich des Gehäuses der Lichteinheit positioniert werden, dass die Sensoren sich gegenseitig nicht beeinflussen. Je nach Ausgestaltung, können die Sensoren Auswertungen nach dem Kreuzechoprinzip, wie beispielsweise Triangulation oder Trilateration, ermöglichen. Durch geeignete Positionierung der Sensoren ist eine Triangulation zu den gemessenen Hindernissen oder Objekten möglich, wodurch eine präzise Abbildung des rückwärtigen Fahrzeugumfelds umsetzbar ist. Das Verfahren kann auch durch die Kommunikation zwischen zwei Lichteinheiten und den damit verbundenen Sensoren zur Triangulation genutzt werden.
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Bevorzugterweise können die Sensoren derart in das Gehäuse der Lichteinheit integriert werden, dass ein Optimum aus Schutz vor Verschmutzung, Erfüllung der Gesetzgebung und Kompaktheit erreicht wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Sensoranordnung sind unterschiedlich modulierte Messsignale von den mindestens zwei Sensoren aussendbar und empfangbar. Durch ein Modulieren der Messesignale kann eine gegenseitige Beeinflussung der Sensoren untereinander verhindert oder zumindest minimiert werden. Hierdurch kann eine Positionierung der Sensoren im oder am Gehäuse der Lichteinheit beliebig ausgestaltet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Sensoranordnung ist eine Ausrichtung des mindestens einen Sensors in oder an dem Gehäuse der Lichteinheit einstellbar. Es kann beispielsweise bereits ein einzelner Sensor pro Seite des Fahrzeugs eine Parkdistanz-Funktionalität bereitstellen, um den Fahrer oder ein hochautomatisiertes System beim Andocken an Laderampen zu unterstützen.
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Bevorzugterweise kann der mindestens eine Sensor derart montierbar sein, dass eine Justage des Sensorwinkels in einer horizontalen und einer vertikalen Richtung möglich ist. Der Sensorwinkel kann auch nachträglich, beispielsweise durch Öffnen des Gehäuses der Lichteinheit, einstellbar sein. Darüber hinaus können durch exponierte Einbaupositionen der Lichteinheit die Sensoren der Sensoranordnung zwecks Wartung oder Tausch leicht erreicht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug mit mindestens einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung bereitgestellt. Das Fahrzeug weist mindestens eine in jeweils einem Gehäuse angeordnete Lichteinheit auf, wobei mindestens ein Sensor in oder an einem Gehäuse mindestens einer Lichteinheit angeordnet und mit einem Steuergerät verbunden ist. Die Lichteinheiten können dabei Rückleuchten, Seitenbeleuchtung, Arbeitsleuchten, Blinkleuchten, Frontscheinwerfer und dergleichen sein und mit mindestens einem Sensor ausstattbar sein.
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In dem Fahrzeug können ein oder mehrere Lichteinheiten verbaut sein, welche ein oder mehrere Sensoren aufweisen. Die Sensoren sind hierbei vorzugsweise in, an oder benachbart zu einem Gehäuse der mindestens einen Lichteinheit angeordnet.
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Es kann somit ein umfassender Bereich am Fahrzeug durch die Sensorik überwacht werden. Insbesondere als Rückleuchten ausgestaltete Lichteinheiten bieten Vorteile für eine Umfeldüberwachung durch in oder am Gehäuse der Rückleuchten angeordnete Sensoren. Derartige Rückleuchten weisen eine geringere Formenvielfalt auf und können als universell einsetzbare Nachrüstlösungen bereitgestellt werden.
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Derartige erfindungsgemäße Fahrzeuge können beispielsweise leichte, mittlere und schwere Lastkraftwagen, insbesondere Sattelzugmaschinen und Lastkraftwagen mit Wechselbrücken- oder Kofferaufbauten, mit mindestens einer Sensoranordnung sein. Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung auch für Bau-, Agrar-, Forstmaschinen und dergleichen genutzt werden.
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Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 eine perspektivische Darstellung einer in einer Rückleuchte integrierten Sensoranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit zwei Sensoranordnungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 3 eine perspektivische Darstellung einer Rückseite eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
- 4 eine schematische Darstellung eines als ein Fahrzeuggespann ausgestalteten Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer in einer Rückleuchte 2 integrierten Sensoranordnung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die Rückleuchte 2 weist hierbei ein Gehäuse 4 auf, welches die Leuchtmittel der Rückleuchte 2 vor äußeren Einflüssen schützt. Die Rückleuchte 2 ist hier an einer in Fahrtrichtung rechten Seite eines Zugfahrzeugs angebracht.
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In dem Gehäuse 4 sind drei Sensoren 6 angeordnet. Die jeweiligen Sensoren 6 sind voneinander beabstandet angeordnet und weisen meist unterschiedliche Abstrahlwinkel auf. Die Sensoren 6 sind mit einem Steuergerät 7 datenleitend verbunden. Eine Energieversorgung der Sensoren 6 wird gemäß dem Ausführungsbeispiel durch die elektrische Anbindung der Leuchtmittel der Rückleuchte 2 bereitgestellt. Die Sensoren 6 sind hier als Ultraschallsensoren 6 ausgeführt.
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In der 2 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug 8 mit zwei Sensoranordnungen 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Sensoranordnungen 1 sind hier in die beiden Rückleuchten 2 des Fahrzeugs 8 integriert. Das Fahrzeug 8 ist hier als eine Sattelzugmaschine ausgeführt. Die durch die Sensoren 6 überwachten Bereiche I, II, III sind schematisch für eine Rückleuchte 2 verdeutlicht.
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Ein Sensor 6 der Sensoranordnung 1 ist hier auf einen Bereich III hinter dem Fahrzeug gerichtet. Ein weiterer Sensor 6 deckt einen seitlich neben dem Fahrzeug angeordneten Bereich I zur Überwachung ab. Ein dritter Sensor 6 füllt einen als eine Überwachungslücke ausgeformten Bereich II zwischen den beiden anderen Sensoren 6. Hierdurch kann ein Fahrzeugbereich I, II, III mit einer Ausdehnung von beispielsweise 180° bis zu 270° durch die Sensoren 6 zwecks Überwachung abgedeckt werden. Abhängig von einer Position der Leuchten und der Anordnung der Sensoren 6 kann auch ein Bereich von 360° durch die Sensoren 6 beobachtet werden. Alternativ oder zusätzlich können sich die Sichtbereiche der Sensoren derart überschneiden, dass zu detektierende Objekte von mehreren Sensoren gleichzeitig erkannt werden.
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Die 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Rückseite eines Fahrzeugs 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug 8 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Lastkraftwagen oder ein Auflieger mit einem Kofferaufbau, welches eine ähnliche Anordnung der Rückleuchten 2 aufweist, wie eine Sattelzugmaschine. Hierbei ist in jeder Rückleuchte 2 eine Sensoranordnung 1 integriert. Hierdurch kann ein Bereich hinter dem Fahrzeug 8 und neben dem Fahrzeug 8 sensorisch überwacht werden.
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In der 4 ist eine schematische Darstellung eines als ein Fahrzeuggespann ausgestalteten Fahrzeugs 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Fahrzeuggespann 8 ist hier als ein so genannter Lang-Lkw ausgestaltet. Fahrzeuggespann 8 weist eine Zugmaschine 10 und zwei hintereinander gekoppelte Anhänger 12 auf. Da sowohl die Zugmaschine 10 als auch die beiden Anhänger 12 jeweils zwei ähnlich angeordnete Rückleuchten 2 aufweisen, können in oder an jeder der sechs Rückleuchten 2 Sensoren 6 angeordnet werden. Hierdurch können beispielsweise Knickwinkelmessungen für jedes Drehgelenk oder Rangierhilfen technisch einfach umgesetzt werden.
