DE102020117542A1

DE102020117542A1 - Bauteil zur Montage in einem Außenbereich eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102020117542A1
Application number: DE102020117542.6A
Authority: DE
Inventors: Viktor Rack; Germar Triftshaeuser
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2021-02-04
Also published as: WO2021018492A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Bauteil zur Montage in einem Außenbereich eines Fahrzeugs. Das Bauteil umfasst einen Außenabschnitt, der eingerichtet ist, um einen Teil eines äußeren Erscheinungsbilds des Fahrzeugs zu bilden; und wenigstens einen akustischen Sensor, wobei der wenigstens eine akustische Sensor in wenigstens eine Raumrichtung durch den Außenabschnitt nach außen hin abgeschirmt ist, wenn das Bauteil am Fahrzeug montiert ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Bauteil zur Montage in einem Außenbereich eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug mit wenigstens einem derartigen Bauteil. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere die Erfassung von Schall in einem Außenbereich des Fahrzeugs.
Stand der Technik
Fahrassistenzsysteme zum automatisierten Fahren gewinnen stetig an Bedeutung. Das automatisierte Fahren kann mit verschiedenen Automatisierungsgraden erfolgen. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beispielsweise sind die Fahrzeuge mit Level 4 vollautonom im Stadtbetrieb unterwegs.
Das Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren verwendet Sensoren, die die Umgebung auf visueller Basis wahrnehmen, sowohl im für den Menschen sichtbaren als auch unsichtbaren Bereich. Die Sensoren können zum Beispiel eine Kamera, ein Radar und/oder ein LiDAR sein. Diese sind neben hochgenauen Karten die hauptsächlichen Signalquellen für Fahrassistenzsysteme zum automatisierten Fahren. Damit ist es jedoch manchmal nicht möglich, unsichtbare oder verdeckte Gefahrenquellen rechtzeitig wahrzunehmen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Bauteil zur Montage in einem Außenbereich eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug anzugeben, die eine Umfelderfassung eines Fahrzeugs verbessern können. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Fahrassistenzfunktion zum automatisierten Fahren zu verbessern und/oder sicherer zu gestalten.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Bauteil zur Montage in einem Außenbereich eines Fahrzeugs angegeben. Das Bauteil umfasst einen Außenabschnitt, der eingerichtet ist, um einen Teil eines äußeren Erscheinungsbilds des Fahrzeugs zu bilden; und wenigstens einen akustischen Sensor, wobei der wenigstens eine akustische Sensor in wenigstens eine Raumrichtung durch den Außenabschnitt nach außen hin abgeschirmt ist, wenn das Bauteil am Fahrzeug montiert ist.
Erfindungsgemäß schirmt der Außenabschnitt den wenigstens einen Sensor in wenigstens eine Raumrichtung ab, so dass äußere Umstände, wie Schnee, Eis, Regen, Sonne, etc., keinen Einfluss auf eine akustische Erfassung der Umwelt haben. Insbesondere ist der wenigstens eine akustische Sensor, der Teil eines autonomen Netzwerks an Mikrofonen sein kann, im Fahrzeugaußenraum geschickt positioniert und integriert. Die Position des wenigstens einen akustischen Sensors ist insbesondere so gewählt, dass unerwünschte Umweltgeräusche möglichst keinen Einfluss haben und/oder der wenigstens eine akustische Sensor optisch nicht erkennbar bzw. identifizierbar ist, um mögliche Manipulationen zu verhindern.
Durch die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können nicht sichtbare oder verdeckte Gefahrenquellen beim automatisierten Fahren rechtzeitig erkannt werden. Insbesondere kann ein Sensorsystem, das Kameras, Radare und/oder ein LiDAR-System umfassen kann, durch das erfindungsgemäße akustische System zur Umfeldwahrnehmung erweitert werden. Hierdurch können Erkennungsalgorithmen durch Fusion aus einer weiteren unabhängigen Quelle verbessert und damit die Algorithmen der automatisierten Fahrfunktionen sicherer gestaltet werden.
Der Begriff „außen“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Offenbarung, dass keine direkte Sicht auf den wenigstens einen akustischen Sensor aus der wenigstens einen Raumrichtung möglich ist. Insbesondere ist der Außenabschnitt des Bauteils zwischen dem wenigstens einen akustischen Sensor und der Außenumgebung des Fahrzeugs angeordnet, so dass der wenigstens eine akustische Sensor bezüglich der wenigstens einen Raumrichtung nicht nach außen hin freiliegt.
Der Begriff „Außenbereich eines Fahrzeugs“ ist im Unterschied zum Innenbereich bzw. Innenraum des Fahrzeugs zu verstehen. Insbesondere ist der wenigstens eine akustische Sensor nicht im Innenbereich bzw. Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sondern im Außenbereich.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine akustische Sensor ein Mikrofon. Als Mikrofon wird im Rahmen des vorliegenden Dokuments ein Schallwandler verstanden, der Luftschall als Schallwechseldruckschwingungen in entsprechende elektrische Spannungsänderungen („Erfassungssignal“) umwandelt. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf Mikrofone beschränkt und es können andere Arten von akustischen Sensoren verwendet werden.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Raumrichtung eine horizontale Richtung und/oder eine vertikale Richtung und/oder eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Beispielsweise kann der wenigstens eine akustische Sensor vor äußeren Einflüssen abgeschirmt werden, die im Allgemeinen aus einer bestimmten Richtung kommen, wie zum Beispiel von vorne. In diesem Fall kann der wenigstens eine akustische Sensor in eine Vorwärts-Fahrtrichtung abgeschirmt sein.
Die horizontale Richtung kann eine seitliche Richtung bezüglich des Fahrzeugs sein, und insbesondere eine nach links und/oder rechts gerichtete Richtung bezüglich einer Vorwärts-Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Beispielsweise kann der wenigstens eine akustische Sensor nach links und/oder nach rechts abgeschirmt sein.
Die vertikale Richtung kann eine nach oben oder unten gerichtete Richtung bezüglich des Fahrzeugs sein. Beispielsweise kann der wenigstens eine akustische Sensor nach unten und/oder nach oben abgeschirmt sein. Der Begriff „horizontal“ ist im Unterschied zu „vertikal“ zu verstehen. Der Begriff „horizontal“ bezieht sich insbesondere auf eine horizontale Abschirmung des wenigstens einen akustischen Sensors. Die vertikale Richtung kann im Wesentlichen parallel zur Schwerkraft sein.
Die Fahrtrichtung kann eine Vorwärts-Fahrtrichtung oder eine Rückwärts-Fahrtrichtung des Fahrzeugs sein. Beispielsweise kann der wenigstens eine akustische Sensor in die Vorwärts-Fahrtrichtung und/oder die Rückwärts-Fahrtrichtung abgeschirmt sein. Die Fahrtrichtung kann eine horizontale Richtung sein.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine akustische Sensor für eine Richtungserkennung eingerichtet. Damit kann eine Lokalisierung einer Geräuschquelle erfolgen. Insbesondere kann eine verbesserte Erkennung und Klassifizierung von Geräuschen aus der Umgebung erfolgen, wie zum Beispiel von Warnsignalen (z.B. Sirene, Zugschranke, Fanfare, etc.). Ergänzend oder alternativ kann eine Unterscheidung zwischen wichtigen und unwichtigen Informationen erfolgen, wodurch eine Verbesserung der Eigensicherheit sowie der Sicherheit anderen Verkehrsteilnehmer möglich ist.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Außenabschnitt für eine Transmission von Schallfrequenzen von ≥1kHz eingerichtet. Insbesondere kann der wenigstens eine Außenabschnitt im Wesentlichen durchlässig für Schallfrequenzen von ≥1kHz sein, so dass der das Bauteil erreichende Schall vom wenigstens einen akustischen Sensor erfasst werden kann. In einigen Ausführungsformen kann der wenigstens eine Außenabschnitt aus Kunststoff sein.
Damit kann der wenigstens eine akustische Sensor Schall aus dem Außenbereich des Fahrzeugs erfassen, obwohl er geschützt platziert ist.
Vorzugsweise umfasst das Bauteil ein Gehäuse. Das Gehäuse kann den wenigstens einen Außenabschnitt umfassen. Ergänzend oder alternativ kann der wenigstens eine akustische Sensor in einem Inneren des Gehäuses angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse aus Kunststoff sein.
Vorzugsweise weist das Bauteil wenigstens eine Öffnung nach außen hin auf, um einen akustischen Pfad für Schall von außen zum wenigstens einen akustischen Sensor bereitzustellen. Die wenigstens eine Öffnung kann zum Beispiel eine Ablassöffnung des Bauteils sein, aus dem in das Bauteil eindringendes Wasser wieder nach außen abgelassen werden kann. Somit ist keine zusätzliche Öffnung für den wenigstens einen akustischen Sensor notwendig, wodurch ein Herstellungsprozess des Bauteils vereinfacht wird.
Vorzugsweise ist das Bauteil aus der Gruppe ausgewählt, die einen Außenspiegel, eine Frontschürze, eine Heckschürze, einen Seitenbereich des Fahrzeugs, eine Dacheinheit, eine Türe, einen Frontscheibenbereich und einen Heckscheibenbereich umfasst, oder die daraus besteht. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt und das Bauteil kann ein anderes Bauteil des Fahrzeugs sein, das strukturell und positionsmäßig für eine Unterbringung des wenigstens einen akustischen Sensors geeignet ist.
Vorzugsweise ist das Bauteil ein Außenspiegel für ein Fahrzeug. Der Außenspiegel kann in einigen Ausführungsformen ein Spiegelgehäuse und einen Spiegel umfassen. Der wenigstens eine akustische Sensor kann zwischen dem Spiegelgehäuse und dem Spiegel angeordnet sein. Beispielsweise kann der Außenabschnitt durch das Spiegelgehäuse und/oder den Spiegel gebildet sein. Dadurch kann der wenigstens eine akustische Sensor geschützt angeordnet sein. Zudem kann ein Spalt zwischen einem Außenumfang des Spiegels und dem Spiegelgehäuse als Öffnung dienen, durch den der auf den Außenspiegel treffende Schall in das Spiegelgehäuse eindringen und den wenigstens einen akustischen Sensor erreichen kann.
Vorzugsweise ist das Bauteil eine Dacheinheit oder ein Teil einer Dacheinheit für das Fahrzeug. Beispielsweise ist die Dacheinheit aus der Gruppe ausgewählt, die einen Dachaufbau, einen Dachspoiler, eine Dachfinne und einen Aerospoiler umfasst, oder die daraus besteht. Der Dachaufbau kann ein fest installierter Dachaufbau jeder Art sein. Die Dachfinne kann eine oder mehrere Antennen des Fahrzeugs enthalten. Der Aerospoiler kann die Aerodynamik des Fahrzeugs beeinflussen, beispielsweise zum Zwecke einer Stabilisierung bei hohen Geschwindi gkei ten.
Vorzugsweise umfasst das Bauteil wenigstens eine Leuchteinheit, und insbesondere eine Fahrzeugaußenleuchte. Der wenigstens eine akustische Sensor kann in oder neben der wenigstens einen Leuchteinheit angeordnet sein. Beispielsweise ist die wenigstens eine Leuchteinheit ein Bremslicht oder eine Kennzeichenbeleuchtung. Das Bremslicht und/oder die Kennzeichenbeleuchtung kann an einer Heckklappe des Fahrzeugs montiert bzw. montierbar sein. Insbesondere kann das Bauteil an einer Heckklappe des Fahrzeugs montiert bzw. montierbar sein.
Das Bauteil kann ein Leuchtengehäuse umfassen, wobei die Leuchteinheit und der wenigstens eine akustische Sensor z.B. nebeneinander im Leuchtengehäuse angeordnet sein können. Die Leuchteinheit kann zum Beispiel eine herkömmliche Lampe oder eine LED sein. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und die Leuchteinheit kann jedes Leuchtmittel sein, das eingerichtet ist, um außen am Fahrzeug Licht zu emittieren.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein System für ein Fahrzeug angegeben. Das System umfasst eine Vielzahl von Bauteilen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, wobei die Vielzahl von Bauteilen über das Fahrzeug verteilt montierbar sind. Das System kann ein autonomes Netzwerk von akustischen Sensoren bereitstellen, die beispielsweise bei der Steuerung einer Fahrassistenzfunktion zum automatisierten Fahren verwendet werden.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, angegeben. Das Fahrzeug umfasst wenigstens ein Bauteil oder das System gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Der Begriff Fahrzeug umfasst PKW, LKW, Busse, Wohnmobile, Krafträder, etc., die der Beförderung von Personen, Gütern, etc. dienen. Insbesondere umfasst der Begriff Kraftfahrzeuge zur Personenbeförderung.
Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug eine Fahrassistenzfunktion zum automatisierten Fahren. Der wenigstens eine akustische Sensor ist eingerichtet, um Signale, die dem vom wenigstens einen akustischen Sensor erfassten Schall entsprechen, an die Fahrassistenzfunktion auszugeben. Die Fahrassistenzfunktion kann das automatisierte Fahren basierend auf den vom wenigstens einen akustischen Sensor empfangenen Signalen durchführen.
Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Bei dem automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens oder Rangierens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012).
Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich.
Im Rahmen des automatisierten Fahrens, und insbesondere des autonomen Fahrens, kann sich beispielsweise ein Teleoperator auf das Fahrzeug schalten. Zusätzlich zu den Kameradaten, die der Teleoperator für eine Steuerung des Fahrzeugs verwendet, kann der Teleoperator auch das Umfeld über die akustischen Sensoren erfassen und bekommt somit zum Kamerabild zusätzliche Informationen.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel liegt bei der On Demand Mobility (ODM). Beispielsweise kann ein RobotTaxi einen Fahrtwunsch eines potentiellen Kunden erkennen, insbesondere wenn es vollautomatisch funktioniert. Ergänzend oder alternativ kann ein automatisiertes Fahrzeug zum Beispiel über einen Teleoperator freigeschaltet werden, wenn der Kunde mit diesem über die akustischen Sensoren im Außenbereich des Fahrzeugs redet oder telefoniert.
Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf eine Anwendung beim automatisierten Fahren beschränkt. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind im Folgenden aufgeführt.

1. Akustischer Fahrzeugzugang: Aktionen, die für einen Zugang zum Fahrzeug notwendig sind, können akustisch, beispielsweise per Sprache, erfolgen. Die Sprache kann durch den wenigstens einen akustischen Sensor erfasst werden. Analog zu einem Fingerabdruck können Stimmeneigenschaften, wie zum Beispiel eine Stimmlage bzw. Tonlage, für ein Zugangs-Berechtigungsprüfung des Sprechers verwendet werden.
2. Akustische Erkennung (Anomalien bzw. eine Abweichung von einem vorherigen Zustand oder Normalzustand; unübliche Geräusche) von Materialschäden und/oder Verschleißteilen. Die Erkennung kann insbesondere erfolgen.
3. Unterstützung des Fahrers, insbesondere eine akustische Erfassung als Komfortfunktion. Durch immer bessere Dämmung der Fahrgastzelle wird eine akustische Erfassung des Außenbereichs für den Fahrer immer schwieriger. Zum Beispiel kann die Akustik des Außenbereichs gefiltert im Innenraum wiedergegeben werden. Insbesondere können nur Geräusche wiedergegeben werden, die für den Fahrer relevant sind, wie zum Beispiel Sirenen.
4. Komfortfunktion: Steuerung des Fahrzeugs mittels Sprache, z.B. beim Einparken und/oder Ausparken, eine Eingabe des Navigationsziels bevor sich der Benutzer in das Fahrzeug setzt, etc.
5. Nutzung der akustischen Sensoren für eine Kommunikation von außen nach innen: Die akustischen Sensoren können beispielswiese für eine Gegen- oder Wechselsprechanlage verwendet werden. Die kann bei Sicherheitsfahrzeugen vorteilhaft sein, da die Fenster oder Türen nicht unbedingt geöffnet werden müssen, um sich beispielsweise mit einem potentiellen Gefährder außerhalb des Fahrzeugs zu unterhalten.

Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

1 schematisch ein Bauteil für ein Fahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
2 schematisch ein Fahrzeug mit einer Vielzahl von akustischen Sensoren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
3 schematisch ein Bauteil, das als Außenspiegel ausgeführt ist, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
4 schematisch ein Bauteil, das als Dachfinne ausgeführt ist, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
5 schematisch ein Bauteil, das als Bremsleuchte ausgeführt ist, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
6 schematisch ein Bauteil, das als Kennzeichenbeleuchtung ausgeführt ist, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
7 schematisch ein Schaltbild einer Sensoranordnung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
8A bis 8D verschiedene Ansichten eines ersten Fahrzeugtyps mit Bereichen, die für eine Positionierung von akustischen Sensoren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet sind, und
9A bis 9D verschiedene Ansichten eines zweiten Fahrzeugtyps mit Bereichen, die für eine Positionierung von akustischen Sensoren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet sind.

Ausführungsformen der Offenbarung
Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt schematisch ein Bauteil 100 für ein Fahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Das Bauteil 100 umfasst einen Außenabschnitt 110, der eingerichtet ist, um einen Teil eines äußeren Erscheinungsbilds des Fahrzeugs zu bilden; und wenigstens einen akustischen Sensor 120. Der wenigstens eine akustische Sensor 110 ist in wenigstens eine Raumrichtung durch den Außenabschnitt 110 nach außen hin abgeschirmt ist, wenn das Bauteil 100 am Fahrzeug montiert ist. Im Beispiel der 1 ist der wenigstens eine akustische Sensor 120 in zwei Raumrichtungen 1 und 3 durch den Außenabschnitt 110 nach außen hin abgeschirmt. Insbesondere ist der Außenabschnitt 110 zwischen dem wenigstens einen akustischen Sensor 120 und der Außenumgebung des Fahrzeugs angeordnet, so dass der wenigstens eine akustische Sensor 120 bezüglich der wenigstens einen Raumrichtung nicht nach außen hin freiliegt und/oder sichtbar ist.
Der wenigstens eine akustische Sensor 120 ermöglicht, die Umwelt akustisch zu erfassen. Beispielsweise lässt sich eine städtische Umgebung durch typische Geräusche, die den Fahrer vor Ereignissen warnen und eine sofortige Aufmerksamkeit und Handlung erfordern, charakterisieren. Die Erkennung und Interpretation dieser Signale sind vorteilhaft insbesondere für autonome Fahrzeuge, da mit diesen ergänzenden Informationen eine sicherere Bewegung in dieser Umgebung möglich ist. Die akustischen Sensoren werden im Außenraum an geeigneten Stellen des Fahrzeugs positioniert, um eine möglichst gute und verteilte Erfassung der Umwelt in alle Richtungen zu ermöglichen. Dabei ist besonders die geschützte Verortung der akustischen Sensoren gegeben, z.B. gegen Wind, Wetter, Manipulation, etc.
Die in der 1 gezeigten beispielhaften zwei Raumrichtungen können eine nach vorne gerichtete horizontale Richtung 1 (z.B. eine Vorwärts-Fahrtrichtung) und eine nach oben gerichtete vertikale Richtung 3 sein. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und der wenigstens eine akustische Sensor 120 kann in jede geeignete Raumrichtung durch den Außenabschnitt 110 abgeschirmt sein.
In einigen Ausführungsformen ist die wenigstens eine Raumrichtung eine horizontale Richtung 1, 2, 5, 6 (siehe auch 2) und/oder eine vertikale Richtung 3, 4 und/oder eine Fahrtrichtung 1, 2 des Fahrzeugs.
Die horizontale Richtung kann eine seitliche Richtung bezüglich des Fahrzeugs sein, und insbesondere eine nach links (Bezugszeichen „5“ in 2) und/oder rechts (Bezugszeichen „6“ in 2) gerichtete Richtung bezüglich einer Vorwärts-Fahrtrichtung (Bezugszeichen „1“ in 2) des Fahrzeugs. Beispielsweise kann der wenigstens eine akustische Sensor nach links und/oder nach rechts abgeschirmt sein. Die vertikale Richtung 3, 4 kann eine bezüglich des Fahrzeugs nach oben gerichtete Richtung 3 oder nach unten gerichtete Richtung 4 sein. Beispielsweise kann der wenigstens eine akustische Sensor nach unten und/oder nach oben abgeschirmt sein.
Die Fahrtrichtung kann eine Vorwärts-Fahrtrichtung 1 oder eine Rückwärts-Fahrtrichtung 2 des Fahrzeugs sein. Beispielsweise kann der wenigstens eine akustische Sensor 120 in die Vorwärts-Fahrtrichtung 1 und/oder die Rückwärts-Fahrtrichtung 2 abgeschirmt sein. Die Fahrtrichtung kann eine horizontale Richtung sein.
Typischerweise ist der wenigstens eine Außenabschnitt 110 für eine Transmission von Schallfrequenzen, die einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten, im Wesentlichen durchlässig. Der vorbestimmte Schwellwert kann gleich oder größer als 1kHz sein. Für Schallfrequenzen unterhalb des vorbestimmten Schwellwerts kann der wenigstens eine Außenabschnitt 110 weniger durchlässig sein als für Schallfrequenzen oberhalb des vorbestimmten Schwellwerts. Damit kann der wenigstens eine akustische Sensor 120 relevanten Schall aus dem Außenbereich des Fahrzeugs erfassen, obwohl er geschützt platziert ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Bauteil 100 ein Gehäuse. Das Gehäuse kann den wenigstens einen Außenabschnitt 110 umfassen oder den wenigstens einen Außenabschnitt 110 bilden. Ergänzend oder alternativ kann der wenigstens eine akustische Sensor 120 in einem Inneren des Gehäuses angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse aus Kunststoff sein.
Typischerweise weist das Bauteil 110 wenigstens eine Öffnung 130 nach außen hin auf, um einen akustischen Pfad für Schall von außen zum wenigstens einen akustischen Sensor 120 bereitzustellen. Die wenigstens eine Öffnung 130 kann zum Beispiel eine Ablassöffnung des Bauteiles 100 sein, aus dem in das Bauteil 100 eindringendes Wasser wieder nach außen abgelassen werden kann. Somit ist keine zusätzliche Öffnung für den wenigstens einen akustischen Sensor 120 notwendig, wodurch ein Herstellungsprozess des Bauteils 100 vereinfacht wird.
In einigen Ausführungsformen ist der wenigstens eine akustische Sensor 120 ein Mikrofon. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf Mikrofone beschränkt und es können andere Arten von akustischen Sensoren verwendet werden.
Der wenigstens eine akustische Sensor 120 kann für eine Richtungserkennung eingerichtet sein. Damit kann eine Lokalisierung einer Geräuschquelle erfolgen. Insbesondere kann eine verbesserte Erkennung und Klassifizierung von Geräuschen aus der Umgebung erfolgen, wie zum Beispiel von Warnsignalen (z.B. Sirene, Zugschranke, Fanfare, etc.) und anderen für den Fahrbetrieb relevanten Geräuschquellen (z.B. automatisiertes Fahren Level ≥ 4).
In einigen Ausführungsformen kann eine Unterscheidung zwischen wichtigen und unwichtigen Informationen erfolgen, wodurch eine Verbesserung der Eigensicherheit sowie der anderen Verkehrsteilnehmer möglich ist. In einem weiteren Aspekt kann eine Erkennung von Defekten oder Verschleißteilen an Fahrzeugen durch akustische Anomalien erfolgen („Predictive Maintanance“). Ergänzend oder alternativ können Komfortfunktionen im Exterieur, z.B. ein akustischer Fahrzeugzugang, implementiert oder verbessert werden. Zudem kann eine Verbesserung der Fahreigenschaften (Fahrdynamik) durch Erkennung der Fahrbahnbeschaffenheit über Abrollgeräusche erfolgen.
2 zeigt schematisch ein Fahrzeug 200 mit einer Vielzahl von akustischen Sensoren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrzeug 200 kann ein Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung sein.
Das Fahrzeug 200 kann ein System mit einer Vielzahl von Bauteilen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfassen, wobei die Vielzahl von Bauteilen über das Fahrzeug verteilt montierbar sind. Das System kann ein autonomes Netzwerk von akustischen Sensoren bereitstellen, die beispielsweise bei der Steuerung einer Fahrassistenzfunktion zum automatisierten Fahren verwendet werden.
Insbesondere kann das Fahrzeug 200 eine Fahrassistenzfunktion zum automatisierten Fahren umfassen. Der wenigstens eine akustische Sensor kann eingerichtet sein, um Signale, die dem vom wenigstens einen akustischen Sensor erfassten Schall entsprechen, an die Fahrassistenzfunktion auszugeben. Die Fahrassistenzfunktion kann das automatisierte Fahren basierend auf den vom wenigstens einen akustischen Sensor empfangenen Signalen durchführen.
Im Beispiel der 2 ist eine Vielzahl von Bauteilen mit jeweils einem oder mehreren akustischen Sensoren an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs 200 dargestellt. Insbesondere kann wenigstens ein akustischer Sensor in wenigstens einem Außenspiegel 210 vorhanden sein. Beispielsweise kann in jedem der beiden Außenspiegel 210 wenigstens ein akustischer Sensor vorhanden sein.
Ergänzend oder alternativ kann wenigstens ein akustischer Sensor an einer Bremsleuchte 220 vorhanden sein, und insbesondere an einer Bremsleuchte 220 der Heckklappe des Fahrzeugs 200. Beispielsweise kann horizontal an beiden Seiten der Bremsleuchte 220 wenigstens ein akustischer Sensor vorhanden sein. Alternativ kann nur an einer der beiden Seiten wenigstens ein akustischer Sensor vorhanden sein.
Ergänzend oder alternativ kann wenigstens ein akustischer Sensor an oder in einer Dachfinne 230 vorhanden sein. Die Dachfinne 230 kann auf dem Dach des Fahrzeugs 200 montiert sein.
Ergänzend oder alternativ kann wenigstens ein akustischer Sensor an einer Kennzeichenbeleuchtung 240 vorhanden sein, und insbesondere an einer Kennzeichenbeleuchtung 240 der Heckklappe des Fahrzeugs 200. Beispielsweise kann horizontal an beiden Seiten der Kennzeichenbeleuchtung 240 wenigstens ein akustischer Sensor vorhanden sein. Alternativ kann nur an einer der beiden Seiten wenigstens ein akustischer Sensor vorhanden sein.
3 zeigt schematisch ein Bauteil, das als Außenspiegel 210 bereitgestellt ist, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Der Außenspiegel 210 kann ein Spiegelgehäuse 212 und einen Spiegel 214 umfassen. Der wenigstens eine akustische Sensor 120 kann zwischen dem Spiegelgehäuse 212 und dem Spiegel 214 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Außenabschnitt durch das Spiegelgehäuse 212 und/oder den Spiegel 214 gebildet sein. Dadurch kann der wenigstens eine akustische Sensor 120 geschützt angeordnet sein. Zudem kann ein Spalt zwischen einem Außenumfang des Spiegels 214 und dem Spiegelgehäuse 212 als Öffnung dienen, durch den der auf den Außenspiegel 210 treffende Schall in das Spiegelgehäuse 212 eindringen und den wenigstens einen akustischen Sensor 120 erreichen kann.
Damit kann der wenigstens eine akustische Sensor 120 in den Außenspiegel(n) 210 hinter der Spiegelbrille integriert werden. Dort ist der wenigstens eine akustische Sensor 120 ausreichend geschützt und erfassen die Umwelt dennoch gut, da der Schall den wenigstens einen akustischen Sensor 120 erreichen kann.
4 zeigt schematisch ein Bauteil, das als Dachfinne 230 bereitgestellt ist, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
In einigen Ausführungsformen kann die Dachfinne 230 eine Vielzahl von akustischen Sensoren 120 umfassen, die eingerichtet sind, um Schall aus zwei oder mehr verschiedene Raumrichtungen zu erfassen. Anders gesagt sind die akustischen Sensoren gerichtet bzw. erlauben eine Richtungserkennung von Schall. Im Beispiel der 4 ist wenigstens ein akustischer Sensor 210 für eine seitliche Erfassung von Schall eingerichtet bzw. platziert (z.B. jeweils ein Sensor für eine Erfassung von Schall von links und rechts). Zudem ist wenigstens ein akustischer Sensor 210 für eine rückwärts gerichtete Erfassung von Schall, wie zum Beispiel aus einer Richtung entgegen der Vorwärts-Fahrtrichtung, eingerichtet. Damit können akustische Situationen im Heckbereich erfasst werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Implementierung der akustischen Sensoren in der Dachfinne begrenzt. Ergänzend oder alternativ kann wenigstens ein akustischer Sensor in einer anderen Dacheinheit des Fahrzeugs integriert sein, wie zum Beispiel einem Dachspoiler oder Aeroblade.
Beispielsweise kann der Dachspoiler, der in Kunststoff ausgeführt sein kann, den innenliegenden akustischen Sensor vor äußeren Einflüssen schützen. Das Kunststoffgehäuse ist für relevante Frequenzen, z.B. ab 1kHz, durchlässig. Da der Dachspoiler aber auch Entwässerungslöcher besitzt, kann der Schall auch über diese zum akustischen Sensor vordringen.
In einigen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von akustischen Sensoren in einem Dachaufbau verteilt integriert sein, sodass die akustischen Sensoren für sich stehen bzw. autonom sind, und gegeneinander ausgewertet werden können.
5 zeigt schematisch ein Bauteil, das als Bremsleuchte 220 bereitgestellt ist, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 6 zeigt schematisch ein Bauteil, das als Kennzeichenbeleuchtung 240 bereitgestellt ist, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Bauteil wenigstens eine Leuchteinheit 222, 242, und insbesondere eine Fahrzeugaußenleuchte. Der wenigstens eine akustische Sensor 120 kann in oder neben der wenigstens einen Leuchteinheit 222, 242 angeordnet sein. Beispielsweise ist die wenigstens eine Leuchteinheit ein Bremslicht 222 oder eine Kennzeichenbeleuchtung 242. Das Bremslicht 222 und/oder die Kennzeichenbeleuchtung 242 kann an einer Heckklappe des Fahrzeugs montiert bzw. montierbar sein.
Das Bauteil kann ein Leuchtengehäuse 224, 244 umfassen, wobei die Leuchteinheit 222, 242 und der wenigstens eine akustische Sensor 120 z.B. horizontal oder vertikal nebeneinander im Leuchtengehäuse 224, 244 angeordnet sein können. Die Leuchteinheit 222, 242 kann zum Beispiel eine herkömmliche Lampe oder eine LED sein. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und die Leuchteinheit 222, 242 kann jedes Leuchtmittel sein, das eingerichtet ist, um außen am Fahrzeug Licht zu emittieren.
7 zeigt schematisch ein Schaltbild einer Sensoranordnung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Das Schaltbild illustriert eine beispielhafte Anordnung und Verschaltung von akustischen Sensoren im Fahrzeuginnenraum, im Fahrzeugaußenraum und/oder im Kofferraum. Es kann eine beliebige und geeignete Anzahl von akustischen Sensoren im Fahrzeuginnenraum, im Fahrzeugaußenraum und/oder im Kofferraum vorhanden sein.
Links in 7 ist eine analoge Verbindung gezeigt, die zum Beispiel eine Sterntopologie sein kann. Rechts in 7 ist eine digitale Verbindung gezeigt, die zum Beispiel eine Linien- /Bustopologie verwenden kann. Insbesondere kann das Sensornetzwerk an ein Bussysten angebunden werden, beispielsweise an Ethernet, CAN, etc.
8A bis 8D zeigen verschiedene Ansichten eines ersten Fahrzeugtyps mit Bereichen, die für eine Positionierung von akustischen Sensoren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet sind. 9A bis 9D zeigen verschiedene Ansichten eines zweiten, vom ersten Fahrzeugtyp verschiedenen Fahrzeugtyps mit Bereichen, die für eine Positionierung von akustischen Sensoren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet sind.
Das Bauteil, in dem die akustischen Sensoren untergebracht sind, kann jedes Bauteil des Fahrzeugs sein, das strukturell und positionsmäßig für eine Unterbringung von akustischen Sensoren geeignet ist. Beispielsweise ist das Bauteil ein Außenspiegel, eine Frontschürze, eine Heckschürze, ein Seitenbereich des Fahrzeugs, eine Dacheinheit, eine Türe, ein Frontscheibenbereich oder ein Heckscheibenbereich. Die Integration der akustischen Sensoren kann dabei für unterschiedliche Fahrzeugtypen zumindest teilweise verschieden sein, wie es in den 8A bis 8D und 9A bis 9D schematisch gezeigt ist.
Insbesondere zeigen 8A und 9A eine Frontansicht des ersten Fahrzeugtyps bzw. des zweiten Fahrzeugtyps. 8B und 9B zeigen eine Heckansicht des ersten Fahrzeugtyps bzw. des zweiten Fahrzeugtyps. 8C und 9C zeigen eine Seitenansicht des ersten Fahrzeugtyps bzw. des zweiten Fahrzeugtyps. 8D und 9D zeigen eine Draufsicht des ersten Fahrzeugtyps bzw. des zweiten Fahrzeugtyps.
In den Figuren sind Bereich dargestellt, die in einigen Ausführungsforen in zwei verscheiden Bereichstypen unterteilt werden können, nämlich einen ersten Bereichstyp A und einen zweiten Bereichstyp B. Der erste Bereichstyp A ermöglicht eine bessere Schallerfassung als der zweite Bereichstyp B. Beispielsweise können die akustischen Sensoren nur in Bereichen des ersten Bereichstyps A (bzw. Bauteilen in diesen Bereichen) enthalten sein. Alternativ können in Bereichen beider Bereichstypen (bzw. Bauteilen in diesen Bereichen) akustische Sensoren vorhanden sein. Die durch die akustischen Sensoren erfassten Signale können je nach Bereichstyp unterschiedlich behandelt werden. Beispielsweise kann bei einer Sensorfusion den Sensoren aus dem ersten Bereichstyp ein höheres Gewicht bzw. eine höhere Zuverlässigkeit zugeordnet werden als den Sensoren aus dem zweiten Bereichstyp.
Erfindungsgemäß schirmt der Außenabschnitt den wenigstens einen akustische Sensor in wenigstens eine Raumrichtung ab, so dass äußere Umstände, wie Schnee, Eis, Regen, Sonne, etc., keinen Einfluss auf eine akustische Erfassung der Umwelt haben. Somit wird eine verbesserte Umfelderfassung zum Beispiel im Rahmen des automatisierten Fahrens, Roboter-Taxis, etc. ermöglicht. Zudem kann die akustische Umfelderfassung als Input für ein zentrales Umfeldmodell verwendet werden. Des Weiteren können durch die auditive Wahrnehmung kognitive Fähigkeiten eines menschlichen Fahrers auf das Fahrzeug übertragen werden, so dass eine Erweiterung der visuellen Wahrnehmung erfolgt. Hierdurch ist auch eine Verbesserung einer KI durch Sensorfusion mit einer akustischen Sensorik möglich.

Claims

Bauteil (100) zur Montage in einem Außenbereich eines Fahrzeugs (200), umfassend: einen Außenabschnitt (110), der eingerichtet ist, um einen Teil eines äußeren Erscheinungsbilds des Fahrzeugs (200) zu bilden; und wenigstens einen akustischen Sensor (120), wobei der wenigstens eine akustische Sensor (120) in wenigstens eine Raumrichtung (1-6) durch den Außenabschnitt (110) nach außen hin abgeschirmt ist, wenn das Bauteil (100) am Fahrzeug (200) montiert ist.
Das Bauteil (100) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Raumrichtung eine horizontale Richtung (1, 2, 5, 6) und/oder eine vertikale Richtung (3, 4) und/oder eine Fahrtrichtung (1, 2) ist.
Das Bauteil (100) nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Außenabschnitt (110) für eine Transmission von Schallfrequenzen von ≥1kHz eingerichtet ist.
Das Bauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bauteil (100) wenigstens eine Öffnung (130) nach außen hin aufweist, um einen akustischen Pfad für Schall von außen zum wenigstens einen akustischen Sensor (120) bereitzustellen.
Das Bauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der wenigstens eine akustische Sensor (120) für eine Richtungserkennung von Schall eingerichtet ist.
Das Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bauteil aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Außenspiegel (210), einer Frontschürze, einer Heckschürze, einem Seitenbereich des Fahrzeugs, einer Dacheinheit, einer Türe, einem Frontscheibenbereich und einem Heckscheibenbereich besteht.
Das Bauteil nach Anspruch 6, wobei das Bauteil der Außenspiegel (210) ist, und wobei der Außenspiegel (210) ein Spiegelgehäuse (212) und einen Spiegel (214) umfasst, und wobei der wenigstens eine akustische Sensor (120) zwischen dem Spiegelgehäuse (212) und dem Spiegel (214) angeordnet ist, insbesondere wobei der Außenabschnitt durch das Spiegelgehäuse (212) und/oder den Spiegel (214) gebildet ist.
Das Bauteil nach Anspruch 6, wobei das Bauteil die Dacheinheit für das Fahrzeug ist, insbesondere wobei die Dacheinheit aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Dachaufbau, einem Dachspoiler, einer Dachfinne (230) und einem Aerospoiler besteht.
Das Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bauteil wenigstens eine Leuchteinheit (220, 240) umfasst, und wobei der wenigstens eine akustische Sensor (210) in oder neben der wenigstens einen Leuchteinheit (220, 240) angeordnet ist, insbesondere wobei die wenigstens eine Leuchteinheit (220, 240) ein Bremslicht (220) oder eine Kennzeichenbeleuchtung (240) ist.
Fahrzeug (200), insbesondere ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein Bauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.