DE10221902A1

DE10221902A1 - Verfahren zum Steuern des horizontalen Schwenkwinkels eines Fahrzeugscheinwerfers

Info

Publication number: DE10221902A1
Application number: DE2002121902
Authority: DE
Inventors: Gabriel Schwab
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: DE10221902B4; FR2839688A1; FR2839688B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des horizontalen Schwenkwinkels alpha eines Fahrzeugscheinwerfers (1). Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der vom Fahrzeug (4) gefahrenen Fahrspur (5) gemessen und/oder berechnet wird, und dass für den angesteuerten Schwenkwinkel alpha¶s¶ des Fahrzeugscheinwerfers (1) gilt: DOLLAR A a - 2 DEG < alpha¶s¶ < alpha + 2 DEG , DOLLAR A wobei alpha sich in Abhängigkeit von der gemessenen und/oder berechneten Krümmung kappa aus der folgenden Formel ergibt: DOLLAR A a = A È kappa·n· + B DOLLAR A mit n = 0,42, DOLLAR A A = -129, falls eine kurveninnere Fahrspur (5) befahren wird, DOLLAR A und A = 120, falls eine kurvenäußere Fahrspur (5) befahren wird, DOLLAR A und DOLLAR A B = 6,98, falls eine kurveninnere Fahrspur (5) befahren wird, DOLLAR A und B = -5,35, falls eine kurvenäußere Fahrspur (5) befahren wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeugscheinwerfersystem mit einem Fahrzeugscheinwerfer (1), dessen Lichtemissionsrichtung (A) horizontal schwenkbar ist, und einer Steuereinheit (2) zum Steuern des horizontalen Schwenkwinkels alpha des Fahrzeugscheinwerfers (1). Das Fahrzeugscheinwerfersystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (2) mit einer Einheit (3) zum Messen und/oder Berechnen der Krümmung kappa der vom Fahrzeug gefahrenen Fahrspur gekoppelt ist, und dass die Steuereinheit (2) den Fahrzeugscheinwerfer (1) so ansteuert, dass sich für den angesteuerten Schwenkwinkel alpha¶s¶ des Fahrzeugscheinwerfers die vorstehenden Werte ergeben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des horizontalen Schwenkwinkels eines Fahrzeugscheinwerfers. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeugscheinwerfersystem mit einem Fahrzeugscheinwerfer, dessen Lichtemissionsrichtung horizontal schwenkbar ist, und mit einer Steuereinheit zum Steuern des horizontalen Schwenkwinkels des Fahrzeugscheinwerfers.

Herkömmliche Fahrzeugscheinwerfer weisen als Lichtfunktionen das Abblendlicht und das Fernlicht auf. Dabei weist die Lichtverteilung des Abblendlichts eine ausgeprägte Hell-Dunkel-Grenze mit einem großen Lichtstärkegradienten und einem typischen asymmetrischen Verlauf zur Blendbegrenzung des Gegenverkehrs auf. Die Lichtverteilung des Fernlichts weist eine sehr große Reichweite auf, wobei eine Blendung des Gegenverkehrs in Kauf genommen wird. Nachteilhaft an diesen herkömmlichen Lichtfunktionen ist, dass die Ausleuchtung der Fahrbahn nicht an unterschiedliche Fahrsituationen angepasst werden kann. Die hohe Blendwirkung des Fernlichts führt beispielsweise dazu, dass bei dem derzeit hohen Verkehrsaufkommen ca. 90% aller Nachtfahrten bei Abblendlicht erfolgen.

Zur Verbesserung der derzeit zugelassenen Scheinwerfersysteme werden zur Zeit im Rahmen des Eureka-Projekts 1403 "Advanced Frontlighting System" die gesetzlichen Voraussetzungen für eine Zulassung adaptiver Kraftfahrzeugscheinwerfer geschaffen. Ziel ist es, dem Fahrer jeweils eine nach den speziellen Anforderungen der jeweiligen Situation optimierte Lichtverteilung zur Verfügung zu stellen und somit die Sicherheit und den Komfort bei Nachfahrten zu erhöhen. Besondere Bedeutung bei adaptiven Scheinwerfersystemen kommt der Kurvenlichtfunktion zu. Dabei wird entsprechend der Krümmung der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrspur die Lichtemissionsrichtung des Fahrzeugscheinwerfers horizontal in Richtung der Krümmung einer Kurve geschwenkt. Hierdurch kann die Ausleuchtung bei einer Kurvenfahrt wesentlich verbessert werden. Bei der herkömmlichen Abblendlichtfunktion von Fahrzeugscheinwerfersystem ist nämlich die Ausleuchtung in der Kurve in vielen Situationen unzureichend. Insbesondere beim Befahren der kurvenäußeren Fahrspur, d. h. bei einer Linkskurve bei Rechtsverkehr, wird einerseits die eigene Fahrspur schlecht ausgeleuchtet und andererseits blendet der Gegenverkehr stärker als bei der Kurve mit entgegengesetzter Krümmung. Zum Steuern des horizontalen Schwenkwinkels eines Fahrzeugscheinwerfers mit Kurvenlichtfunktion ist es daher wichtig zu wissen, wie die Krümmung des Straßenverlaufs ist, um eine möglichst gute Ausleuchtung des Straßenverlaufs zu erreichen, wobei gleichzeitig die Blendung anderer Verkehrsteilnehmer vermieden werden soll.

Die Krümmung der Fahrspur kann beispielsweise vorausschauend berechnet werden. Bei derartigen Berechnungsverfahren wird auf Navigationsdaten oder Videosensorikdaten zurückgegriffen. Solche Videosensorikdaten werden aus Bildern gewonnen, die von Videokameras aufgenommen werden und die das Fahrzeugumfeld optisch erfassen.

Mittels digitaler Bildverarbeitung werden die gewonnenen Bilder ausgewertet, so dass der Fahrbahnverlauf vor dem Fahrzeug ermittelt werden kann. Nachteilhaft an den Videosensoriksystemen sind jedoch die sehr hohen Hardwarekosten und die noch unzureichende Bildverarbeitung zur Ermittlung der Fahrbahn.

Bei Navigationssystemen wird der aktuelle Standort des Fahrzeugs, z. B. mit einem GPS(Global Positionings System)-Empfänger bestimmt. Der so bestimmte Standort wird mit den Daten einer digitalen Landkarte verglichen und so die Position des Fahrzeugs ermittelt. Aus den Daten der digitalen Landkarte lässt sich dann der genaue Straßenverlauf der von dem Fahrzeug gefahrenen Fahrbahn bestimmen. Nachteilhaft an der Krümmungsbestimmung mittels Navigationsdaten ist, dass sie zu ungenau ist. Dies liegt einerseits an dem Fehler bei der Bestimmung der aktuellen Position mittels des GPS- Empfängers und andererseits an Ungenauigkeiten in digitalen Landkarten. Des weiteren können kurzfristige Veränderungen des Fahrbahnverlaufs nicht berücksichtigt werden. Außerdem sind die Hardwarekosten eines solchen Systems relativ hoch.

Schließlich sind Systeme bekannt, welche die Krümmung der Fahrspur nicht vorausschauend bestimmen. Beispielsweise sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, bei denen verschiedene Systeme zur Umfelderkennung eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Bei der automatischen Distanzregelung wird z. B. automatisch die Einhaltung eines ausreichenden Sicherheitsabstands zum vorausfahrenden Fahrzeug geregelt. Bei diesem System ist es wichtig zu wissen, ob das Fahrzeug gerade eine Kurve durchfährt oder nicht. Bei der bekannten automatischen Distanzregelung wird der aktuelle Krümmungswert für die befahrende Fahrspur mit Hilfe von Fahrdynamiksensoren ermittelt. Wird auf derartige Systeme zur Ansteuerung eines Fahrzeugscheinwerfers mit Kurvenlichtfunktion zurückgegriffen, ergibt sich zwar der Vorteil, dass auf bereits vorhandene Sensoren zurückgegriffen werden kann, wodurch die Kosten verringert werden. Bei Systemen, welche die Krümmung der Fahrspur nicht vorausschauend bestimmen, ergeben sich jedoch Nachteile bei der Kurvenausfahrt. In diesem Fall wird die aktuelle Krümmung der Fahrspur bestimmt, während bereits die vor dem Fahrzeug liegende Gerade optimal ausgeleuchtet werden soll. Nachteile hinsichtlich der Fahrbahnausleuchtung ergeben sich hier insbesondere, wenn das Fahrzeug die kurveninnere Fahrbahn, d. h. bei Rechtsverkehr in einer Rechtskurve, befährt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen eine möglichst gute Ausleuchtung der Fahrbahn erreicht wird, wobei gleichzeitig die Blendung des Gegenverkehrs minimiert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung κ der vom Fahrzeug gefahrenen Fahrspur gemessen und/oder berechnet wird und dass für den angesteuerten Schwenkwinkel α_s des Fahrzeugscheinwerfers gilt:
α - 2° < α_s < α + 2°,
wobei α sich in Abhängigkeit von der gemessenen und/oder berechneten Krümmung κ aus der folgenden Formel ergibt:
α = A.κⁿ + B
mit n = 0,42,
A = -129, falls eine kurveninnere Fahrspur befahren wird,
und A = 120, falls eine kurvenäußere Fahrspur befahren wird, und
B = 6,98, falls eine kurveninnere Fahrspur befahren wird,
und B = -5,35, falls eine kurvenäußere Fahrspur befahren wird.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gilt für den angesteuerten Schwenkwinkel α_s:
α - 1° < α_{s <} α + 1°.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel gilt für den angesteuerten Schwenkwinkel α_s:
α_s = α.

Um die optimale Ansteuerung des horizontalen Schwenkwinkels des Fahrzeugscheinwerfers zu ermitteln, wurden Beleuchtungsmessungen und Untersuchungsreihen mit Testpersonen durchgeführt. Wichtige Kriterien zur Bewertung der Qualität der Scheinwerferlichtverteilung sind die Ausleuchtung des Vorfelds, die Ausleuchtung der Seitenbereiche, die Reichweite, die Homogenität und das Blendungsverhalten. Es hat sich herausgestellt, dass das Reichweitekriterium besonders wichtig ist. Ihm wurde daher bei der Bestimmung des optimalen Schwenkwinkels für bestimmte Fahrbahnkrümmungen besondere Bedeutung beigemessen. Objekte im nächtlichen Straßenverkehr können nämlich innerhalb ihres Umfelds nur auf Grund eines Leuchtdichte- oder Farbunterschieds gesehen werden. Für das Führen eines Fahrzeugs ist daher die Wahrnehmung von Leuchtdichte- und Farbkontrasten eine der wichtigsten Aufgaben des Fahrers. Eine möglichst große Reichweite der Scheinwerferlichtverteilung ist eine wesentliche Voraussetzung für ein frühzeitiges Wahrnehmen dieser Kontraste. Es hat sich ergeben, dass Fahrzeugscheinwerfer, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angesteuert wurden, im Vergleich zu konventionellen Gasentladungsscheinwerfern ohne Kurvenlichtfunktion, für kleine (R = 100 m) und große (R = 500 m) Kurvenradien in Linkskurven sowie für kleine Kurvenradien in Rechtskurven (jeweils bei Rechtsverkehr) eine sehr viel höhere Reichweite zur Verfügung stellen. Die Reichweitengewinne betragen bis zu 25%.

Auch die Untersuchungen mit Testpersonen ergaben eine subjektiv sehr viel bessere Ausleuchtung der Fahrspur als bei konventionellen Fahrzeugscheinwerfern ohne Kurvenlichtfunktion. Außerdem kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, bezogen auf die gute Ausleuchtung der Fahrspur, die Blendung des Gegenverkehrs gering gehalten werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Krümmung der vom Fahrzeug gefahrenen Fahrspur mittels fahrdynamischer Daten gemessen. Diese fahrdynamischen Daten können beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Lenkwinkel, die Gierrate und/oder die Querbeschleunigung umfassen. Vorteilhaft an der Bestimmung der Krümmung der Fahrbahn anhand von fahrdynamischen Daten ist, dass sie sehr kostengünstig realisiert werden kann und außerdem zuverlässig ist. Die fahrdynamischen Daten können beispielsweise von einem bereits vorhandenen elektronischen Stabilitätssystem übertragen werden, welches Sensoren für die entsprechenden fahrdynamischen Parameter umfasst.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Fahrzeugscheinwerfer gesteuert, der eine rechte und eine linke Scheinwerfereinheit umfasst, wobei die Scheinwerfereinheiten so angesteuert werden, dass die kurveninnere Scheinwerfereinheit horizontal geschwenkt wird und die kurvenäußere Scheinwerfereinheit im Wesentlichen nicht horizontal geschwenkt wird. Diese einseitige Schwenkstrategie hat sich als besonders bevorzugt herausgestellt. Insbesondere bei der Ausfahrt aus einer Kurve, bei der die kurveninnere Fahrbahn gefahren wird, ergeben sich bei dieser Schwenkstrategie sehr viel bessere Reichweitewerte als bei Schwenkstrategien, bei denen beide Scheinwerfereinheiten gleichermaßen verschwenkt werden. Auch in der Kurve kann eine parallele Schwenkstrategie keine Vorteile gegenüber der einseitigen Strategie bieten, so dass die einseitige Strategie hinsichtlich des Reichweitekriteriums die präferierte Schwenkstrategie für auf fahrdynamischen Daten basierenden Kurvenlichtansteuerungen ist.

Das erfindungsgemäße Fahrzeugscheinwerfersystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit mit einer Einheit zum Messen und/oder Berechnen der Krümmung der vom Fahrzeug gefahrenen Fahrspur gekoppelt ist, und dass die Steuereinheit den Fahrzeugscheinwerfer so ansteuert, dass für den angesteuerten Schwenkwinkel α_s des Fahrzeugscheinwerfers gilt:
α - 2°< α_s < α + 2°,
wobei α sich in Abhängigkeit von der gemessenen und/oder berechneten Krümmung κ aus der folgenden Formel ergibt:
α = A.κⁿ + B
mit n = 0,42,
A = -129, falls eine kurveninnere Fahrspur befahren wird,
und A = 120, falls eine kurvenäußere Fahrspur befahren wird, und
B = 6,98, falls eine kurveninnere Fahrspur befahren wird,
und B = -5,35, falls eine kurvenäußere Fahrspur befahren wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfersystems gilt für den angesteuerten Schwenkwinkel α_s:
α - 1° < α_{s <} α + 1°.

Besonders bevorzugt ist ein Fahrzeugscheinwerfersystem, bei dem für den angesteuerten Schwenkwinkel α_s gilt:
α_s = α.

Mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfersystem kann vorteilhafterweise eine besonders gute Ausleuchtung der Fahrbahn sowohl bei einer Kurvenfahrt als auch bei dem kritischen Bereich des Ausgangs der Kurvenfahrt erzielt werden. Gleichzeitig wird die Blendung des Gegenverkehrs bei der Kurvenfahrt so gering wie möglich gehalten.

Die folgende Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Fahrzeugscheinwerfersystem gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 zeigt schematisch verschiedene Schwenkstrategien,
Fig. 3 zeigt die Kennlinie des Schwenkwinkels in Abhängigkeit von dem Radius der befahrenen Kurve für die kurvenäußere Fahrspur,
Fig. 4 die in Fig. 3 gezeigte Kennlinie für die kurveninnere Fahrspur und
Fig. 5 zeigt den Aufbau der Einheit 3 zur Berechnung der Krümmung im Detail.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 4, das mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfersystem ausgerüstet ist. Das Fahrzeugscheinwerfersystem umfasst einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer linken 1 ₁ und einer rechten 1 ₂ Scheinwerfereinheit. Die Scheinwerfereinheiten können beliebiger Art sein. Zum Beispiel sind Halogen- oder Gasentladungsscheinwerfer einsetzbar. Die Lichtemissionsrichtung A₁ bzw. A₂ der Scheinwerfereinheiten 1 ₁ und 1 ₂ kann horizontal, d. h. um eine vertikale Achse, um die Winkel α₁ bzw. α₂ verschwenkt werden. Der Fahrzeugscheinwerfer kann z. B. ein sog. adaptiver Fahrzeugscheinwerfer mit Kurvenlichtfunktion sein. Das Verschwenken der Lichtemissionsrichtungen A₁ und A₂ kann auf beliebige Weise erfolgen. Beispielsweise können die Scheinwerfereinheiten 1 ₁ und 1 ₂ mittels Stellmotoren um eine vertikale Achse verschwenkt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Lichtauskoppelelemente zu verschwenken oder andere Lichtauskoppelelemente anzusteuern.
Die Steuerung der Schwenkwinkel 1 ₁ und 1 ₂ erfolgt über eine Steuereinheit 2. Hierfür sind die Scheinwerfereinheiten mit der Steuereinheit 2 gekoppelt. Die Steuereinheit 2 überträgt z. B. Steuersignale an Stellmotoren der Scheinwerfereinheiten 1 ₁ und 1 ₂. Die Steuereinheit 2 berechnet die jeweiligen Schwenkwinkel α₁ und α₂ in Abhängigkeit von der Krümmung κ der Fahrspur 5, welche von dem Fahrzeug 4 befahren wird. Ferner fließen in die Berechnung fahrzeugspezifische Parameter ein, wie z. B. die Anbauhöhe des Scheinwerfers sowie die Neigung der Scheinwerfer, d. h. die Verschwenkung des Scheinwerfers um eine Horizontalachse. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde von einer Scheinwerferanbauhöhe von 0,65 m und einer Neigung von -1%, d. h. einer Lichtemission nach unten, ausgegangen. Bei Abweichungen von diesen Werten können die berechneten Schwenkwinkel entsprechend korrigiert werden.
Die Steuereinheit 2 bestimmt für die Ansteuerung des Schwenkwinkel der Scheinwerfereinheit in Abhängigkeit von einer gemessenen und/oder berechneten Krümmung κ einen Winkel α gemäß der folgenden Formel:
α = A.κⁿ + B
mit folgenden Werten für die Parameter n, A und B für die Ansteuerung der kurveninneren Scheinwerfereinheit, d. h. bei Rechtsverkehr die rechte Fahrspur in einer Rechtskurve:
n = 0,42; A = -129; B = 6,98
und folgenden Werten für die Ansteuerung der kurvenäußeren Fahrspur:
n = 0,42; A = 120; B = -5,35.
Der von der Steuereinheit 2 angesteuerte Schwenkwinkel α_s liegt in einem Bereich von ±2° um den Winkel α, bevorzugt in einem Bereich von ±1° und besonders bevorzugt gemäß dem Ausführungsbeispiel α_s gleich α.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die sich aus obiger Formel ergebenden Kennlinien für den Schwenkwinkel α in Abhängigkeit von dem Radius R der gefahrenen Kurve für die kurvenäußere Fahrspur (Linkskurven) bzw. die kurveninnere Fahrspur (Rechtskurven). Die Krümmung der Fahrspur ist dabei der Kehrwert des Radius.
Ob das Fahrzeug 4 für Rechts- oder Linksverkehr ausgelegt ist, ist in einem Speicher der Steuereinheit 2 abgelegt. In diesem Speicher sind auch die weiteren fahrzeugspezifischen Parameter abgelegt, so dass die Steuereinheit 2 bei der Berechnung des Schwenkwinkels auf diese Daten zugreifen kann.
Die Krümmung κ, d. h. auch die Information, ob eine Rechts- oder Linkskurve befahren wird, wird von einer weiteren Einheit 3 bestimmt, die den Krümmungswert an die Steuereinheit 2 überträgt. Die Einheit 3 bestimmt die Krümmung κ der vom Fahrzeug 4 gefahrenen Fahrspur 5 mittels fahrdynamischer Daten. Dabei wird zumindest die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Gierrate, d. h. die zeitliche Veränderung der Drehung des Fahrzeugs 4 um eine Vertikalachse, und der Lenkradwinkel bzw. der Lenkwinkel gemessen. Ferner kann noch die Querbeschleunigung gemessen werden.
Die Bestimmung der Krümmung κ in der Einheit 3 gemäß einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel wird im folgenden mit Bezug zu Fig. 5 im Detail erläutert.
Die Vorrichtung zum Bestimmen der Krümmung einer Fahrspur eines Fahrzeugs umfasst einen Gierraten-Sensor 10, einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 20 und einen Lenkradwinkel-Sensor 14. Diese Sensoren 10, 20 und 14 bestimmen während der Fahrt die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Gierrate und den Lenkradwinkel.
Als Gierraten-Sensor 10, Geschwindigkeits-Sensor 20 und Lenkradwinkel-Sensor 14 können beispielsweise Sensoren verwendet werden, welche die Daten für ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), zur Fahrdynamikregelung liefern. Herkömmlicherweise umfasst das elektronische Stabilitätsprogramm als Fahrdynamik-Sensoren insgesamt vier Raddrehzahl-Sensoren, einen Lenkradwinkel-Sensor, einen Gierraten-Sensor und einen Querbeschleunigungs-Sensor. Die Daten dieser Regelung werden über eine Busverbindung zur Verfügung gestellt und können auf diese Weise auch zur Berechnung der Fahrspurkrümmung herangezogen werden.
Unter Fahrzeuggeschwindigkeit wird hier die Geschwindigkeit v_SP des Fahrzeugschwerpunkts verstanden. Sie wird nicht direkt gemessen, sondern aus den Signalen der einzelnen Radgeschwindigkeiten bestimmt. Da sich die Bahnkurve des Fahrzeugschwerpunkts als Überlagerung einer rein translatorischen Bewegung mit der Geschwindigkeit |v_SP| und der Drehbewegung mit der Winkelgeschwindigkeit dψ/dt, die für jeden Punkt des Fahrzeugs gleich ist, darstellt, kann die Schwerpunktgeschwindigkeit wie folgt berechnet werden:
≙_SP= ≙_i - ≙_i × d ≙/dt
Der Gierratenvektor dψ/dt weist dabei nur eine Komponente in vertikaler Richtung auf. Die Abstände r_i sind die Abstände des jeweiligen Radaufstandspunktes zum Schwerpunkt des Fahrzeugs.
Die Radgeschwindigkeiten der Vorderachse müssen noch um den Lenkeinschlag korrigiert werden. Da die Raddrehzahl-Sensoren nur den Anteil der Geschwindigkeit in der Radebene messen können, ergibt sich für die Achsenrichtung des Rades ein Fehler, der jedoch vorteilhafterweise bei bekanntem Schwimmwinkel korrigiert wird.
Neben den Messwerten der Radgeschwindigkeiten und der Gierrate wird von dem Geschwindigkeits-Sensor 20 außerdem erfasst, ob das Bremspedal betätigt wird. Bei der Berechnung der Schwerpunktsgeschwindigkeit werden dann zwei Fälle unterschieden:

1. Die Bremse ist betätigt. Es wird in diesem Fall der Maximalwert der berechneten Schwerpunktgeschwindigkeiten für die einzelnen Räder ausgewählt:
v_SP = max(v_SP1, v_SP2, v_SP3, v_SP4)
2. Die Bremse ist nicht betätigt. Es wird in diesem Fall der Mittelwert der berechneten Schwerpunktgeschwindigkeiten der nicht angetriebenen Achse verwendet:

Die vorstehend erläuterte Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit wird in der Einheit 50 durchgeführt. Als Eingangsgrößen dienen die Geschwindigkeiten der einzelnen Räder, die Gierrate sowie die Information, ob das Bremspedal betätigt ist. Als Ausgangsgröße überträgt die Einheit 50 die Fahrzeuggeschwindigkeit an die Einheiten 6, 11 und 14.
Die von dem Gierraten-Sensor 10 ermittelte Gierrate wird außerdem an die Einheit 30 übertragen, bei welcher der Absolutbetrag der Gierrate gebildet wird. Dieser Absolutbetrag wird schließlich an die Einheit 40 übertragen. Bei der Einheit 40 wird die gemessene Gierrate mit einer in der Einheit 40 gespeicherten Grenzgierrate verglichen. Übersteigt die gemessene Gierrate die gespeicherte Grenzgierrate, überträgt die Einheit 40 ein entsprechendes Signal an die Einheit 7. Ferner wird die gemessene Gierrate an die Einheiten 9 und 11 übertragen, wie es später erläutert wird. Bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Grenzgierrate in einem Bereich zwischen 1,5 Grads und 2,5 Grads, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1,8 Grads und 2,2 Grads und in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Grenzgierrate 2 Grads.
In der Einheit 6 wird die in der Einheit 50 berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Grenzgeschwindigkeit verglichen und bestimmt, ob diese Grenzgeschwindigkeit überschritten wird. Wird die Grenzgeschwindigkeit überschritten, überträgt die Einheit 6 ein entsprechendes Signal an die Einheit 7. Bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Grenzgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 20 km/h und 40 km/h, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 25 km/h und 35 km/h und ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel 30 km/h.
In der Entscheidungseinheit 7 wird in Abhängigkeit von der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit und der gemessenen Gierrate als Berechnungsmodell für die Krümmung entweder das Einspurmodell oder das Gierratenmodell ausgewählt. Liegt die gemessene bzw. bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Grenzgeschwindigkeit und die gemessene Gierrate unter der Grenzgierrate, wird das Einspurmodell ausgewählt, sonst das Gierratenmodell. Diese Auswahl wird an die Berechnungseinrichtung 8 übertragen.
In der Berechnungseinrichtung 8 wird anhand des ausgewählten Berechnungsmodells, d. h. entweder mittels des Einspurmodells oder des Gierratenmodells, die Krümmung der Fahrspur berechnet. Falls die Berechnung anhand des Einspurmodells erfolgt, wird die Krümmung in der Recheneinheit 9 durch folgende Formel berechnet:

wobei v_SP die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist,
δ_L der Lenkradwinkel ist,
i_L die Lenkübersetzung ist,
l der Achsenabstand ist,
l_V bzw. l_H der Abstand zwischen Schwerpunkt und Vorderachse bzw. Hinterachse ist,
m die Masse des Fahrzeugs ist,
c_αV bzw. c_αH die Steifigkeit der Vorderreifen bzw. der Hinterreifen ist, und
c'_αV die Steifigkeit der Vorderachse ist.
Die Recheneinheit 9 erhält hierfür von der Einheit 5 die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie von dem Sensor 14 den Lenkradwinkel. Die Steifigkeitsdaten für das jeweilige Fahrzeug werden in einer Speichereinheit abgelegt.
Falls das Gierratenmodell als Berechnungsmodell ausgewählt wurde, wird die Krümmung in Verbindung mit der Einheit 11 wie folgt berechnet:

wobei dψ/dt die gemessene Gierrate, d. h. die zeitliche Änderung des Gierwinkels, ist und v_SP die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Bei dieser Formel wurde die Änderung des Schwimmwinkels β vernachlässigt. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass für Normalsituationen auf Landstraßen der Schwimmwinkel β im Bereich von |β| < 0,5 bis 0,8 Grad ist. Die Schwimmwinkeländerung dβ/dt ist dabei im Vergleich zur Gierrate dψ/dt klein und kann daher vernachlässigt werden.
Schließlich können die berechneten Krümmungen durch Korrekturfaktoren korrigiert werden. Die Korrekturfaktoren sind geschwindigkeitsabhängig. Sie sind jeweils für das Einspurmodell und das Gierratenmodell in der Speichereinheit 14 abgelegt.
Die Korrekturfaktoren sowie die Auswahl des Modells werden von der Speichereinheit 14 sowie der Einheit 7 über die Einheit 15 an die Korrekturfaktor-Berechnungseinheit 16 übertragen. Von der Berechnungseinrichtung 8 wird die berechnete Krümmung an die Multiplikationseinheit 12 übertragen, von der Korrekturfaktor-Berechnungseinheit 16 der entsprechende Korrekturfaktor. In der Multiplikationseinheit 12 werden diese beiden Werte miteinander multipliziert und an die Einheit 13 ausgegeben.
Bei der Ansteuerung der Scheinwerfereinheiten 1 ₁ und 1 ₂ kann die Steuereinheit 2 verschiedene Schwenkstrategien verfolgen. In Fig. 2 sind drei verschiedene Schwenkstrategien gezeigt. Fig. 2a zeigt eine parallele Schwenkstrategie, Fig. 2b eine einseitige Schwenkstrategie und Fig. 2c eine divergente Schwenkstrategie. Bei der parallelen Schwenkung werden die Lichtverteilungen beider Einheiten 1 ₁ und 1 ₂ mit gleichem Winkel α in die Kurve geschwenkt. Je nach Kurvenradius verschieben sich hohe Leuchtdichten mehr oder weniger stark von dem Bereich vor dem Fahrzeug hin zu den Seiten- bzw. Kurvenbereichen. Bei der einseitigen Schwenkstrategie hingegen bleibt die kurvenäußere Scheinwerfereinheit 1 ₁ in Fahrzeuglängsrichtung stehen und nur die kurveninnere Scheinwerfereinheit 1 ₂ wird in die Kurve um den Winkel α₂ geschwenkt. Zum einen wird durch die Schwenkung der Kurvenbereich besser ausgeleuchtet, zum anderen verbleibt durch die feststehende kurvenäußere Scheinwerfereinheit 1 ₁ besonders in engen Kurven ein größerer Teil des Lichtstroms vor dem Fahrzeug. Wird divergent geschwenkt, folgt die kurvenäußere Scheinwerfereinheit 1 ₁ der kurveninneren Scheinwerfereinheit 1 ₂ nach festgelegten mathematischen Beziehungen mit einem kleineren Schwenkwinkel α_s. Beispielsweise kann das Verhältnis der Schwenkwinkel der Scheinwerfereinheiten 20/5 betragen.
Die Steuereinheit 2 der vorliegenden Erfindung befolgt vorzugsweise eine einseitige Schwenkstrategie, bei der die Lichtemissionsrichtung der kurveninneren Scheinwerfereinheit horizontal geschwenkt wird und die kurvenäußere Scheinwerfereinheit im Wesentlichen nicht horizontal geschwenkt wird.

Claims

1. Verfahren zum Steuern des horizontalen Schwenkwinkels α eines Fahrzeugscheinwerfers (1), dadurch gekennzeichnet,
dass die Krümmung der vom Fahrzeug (4) gefahrenen Fahrspur (5) gemessen und/oder berechnet wird, und dass für den angesteuerten Schwenkwinkel α_s des Fahrzeugscheinwerfers (1) gilt:
α - 2°< α_s < α + 2°,
wobei α sich in Abhängigkeit von der gemessenen und/oder berechneten Krümmung κ aus der folgenden Formel ergibt:
α = A.κⁿ + B
mit n = 0,42,
A = -129, falls eine kurveninnere Fahrspur (5) befahren wird,
und A = 120, falls eine kurvenäußere Fahrspur (5) befahren wird, und
B = 6,98, falls eine kurveninnere Fahrspur (5) befahren wird,
und B = -5,35, falls eine kurvenäußere Fahrspur (5) befahren wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den angesteuerten Schwenkwinkel α_s gilt:
α - 1° < α_{s <} α + 1°.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den angesteuerten Schwenkwinkel α_s gilt:
α_s = α.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der vom Fahrzeug (4) gefahrenen Fahrspur (5) mittels fahrdynamischer Daten gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrdynamischen Daten die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Lenkwinkel, die Gierrate und/oder die Querbeschleunigung umfassen.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugscheinwerfer (1) eine rechte (1 ₂) und eine linke (1 ₁) Scheinwerfereinheit umfasst, und die Scheinwerfereinheiten (1 ₁, 1 ₂) so angesteuert werden, dass die kurveninnere Scheinwerfereinheit horizontal geschwenkt wird und die kurvenäußere Scheinwerfereinheit im Wesentlichen nicht horizontal geschwenkt wird.

7. Fahrzeugscheinwerfersystem mit einem Fahrzeugscheinwerfer (1), dessen Lichtemissionsrichtung (A) horizontal schwenkbar ist, und einer Steuereinheit (2) zum Steuern des horizontalen Schwenkwinkels α des Fahrzeugscheinwerfers (1), dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit (2) mit einer Einheit (3) zum Messen und/oder Berechnen der Krümmung κ der vom Fahrzeug gefahrenen Fahrspur gekoppelt ist, und dass die Steuereinheit (2) den Fahrzeugscheinwerfer (1) so ansteuert, dass für den Schwenkwinkel α_s des Fahrzeugscheinwerfers gilt:
α - 2° < α_s < α + 2°,
wobei α sich in Abhängigkeit von der gemessenen und/oder berechneten Krümmung κ aus der folgenden Formel ergibt:
α = A.κⁿ + B
mit n = 0,42,
A = -129, falls eine kurveninnere Fahrspur (5) befahren wird,
und A = 120, falls eine kurvenäußere Fahrspur (5) befahren wird, und
B = 6,98, falls eine kurveninnere Fahrspur (5) befahren wird,
und B = -5,35, falls eine kurvenäußere Fahrspur (5) befahren wird.

8. Fahrzeugscheinwerfersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für den angesteuerten Schwenkwinkel α_s gilt:
α - 1° < α_s < α + 1°.

9. Fahrzeugscheinwerfersystem gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass für den angesteuerten Schwenkwinkel α_s gilt:
α_s = α.