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DE102020213870A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung eines Beladungszustands eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung eines Beladungszustands eines Fahrzeugs Download PDF

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DE102020213870A1
DE102020213870A1 DE102020213870.2A DE102020213870A DE102020213870A1 DE 102020213870 A1 DE102020213870 A1 DE 102020213870A1 DE 102020213870 A DE102020213870 A DE 102020213870A DE 102020213870 A1 DE102020213870 A1 DE 102020213870A1
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Germany
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vehicle
ultrasonic
ground echo
signals
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DE102020213870.2A
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English (en)
Inventor
Gergely Somlay
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G19/00Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/08Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles
    • G01G19/12Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles having electrical weight-sensitive devices

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung (2) vorgeschlagen, die mindestens zwei fahrzeuggebundene Ultraschallsensoren (12', 12") aufweist, die jeweils zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen ausgebildet sind. Die Vorrichtung umfasst außerdem eine Steuereinheit (30), die zum Ansteuern der Ultraschallsensoren (12', 12") ausgebildet ist. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Recheneinheit (40), die zum Auswerten von durch die Ultraschallsensoren (12', 12") empfangenen Ultraschallsignalen hinsichtlich eines Bodenechosignals ausgebildet ist. Die Recheneinheit (40) ist ferner ausgebildet, eine zeitliche Veränderung von ersten Bodenechosignalen, die insbesondere aus dem Bereich in Fahrtrichtung (11) vor dem Fahrzeug (1) empfangen wurden, und eine zeitliche Veränderung von zweiten Bodenechosignalen, die insbesondere aus dem Bereich in Fahrtrichtung (11) hinter dem Fahrzeug (1) stammen, zu bestimmten, und aus der zeitlichen Veränderung der ersten Bodenechosignale und/oder der zeitlichen Veränderung der zweiten Bodenechosignale einen Beladungszustand und/oder eine Änderung des Beladungszustands des Fahrzeugs (1) zu bestimmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur eines Beladungszustands eines Fahrzeugs durch Empfangen von durch die Fahrbahn in der Umgebung des Fahrzeugs reflektierten akustischen Signalen mittels mindestens zwei Ultraschallsensoren und Auswerten der empfangenen Signale und Bestimmen eines Beladungszustands und/oder einer Änderung des Beladungszustands abhängig von der Auswertung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Ultraschallsensoren reagieren üblicherweise empfindlich auf Reflexionen durch die Umgebung, die typischerweise durch die Fahrbahnoberfläche verursacht werden (sogenannte Bodenechos oder Bodenclutter). Die Menge der Reflexionen der Straßenoberfläche (die Störebene) hängt von der Straßenoberflächenrauhigkeit und der Position des jeweiligen Ultraschallsensors am Fahrzeug ab. Der dadurch entstehende Störpegel kann dann zur Abstimmung der Empfindlichkeit der Ultraschallsensoren verwendet werden. Beispielsweise kann eine ein adaptiver Schwellenwert implementiert werden, so dass das System während der Fahrt auf veränderte Straßenverhältnisse reagieren kann.
  • Dieser adaptive Schwellenwert kann jedoch nicht alle möglichen Effekte ausgleichen. Wenn die Beladung des Fahrzeugs geändert wurde, ändert sich nicht nur der Störpegel, sondern auch die von Objekten empfangenen Echos.
  • Aus der DE 10 2017 118 880 B4 ist es bekannt, Daten von Ultraschallsensoren in Abhängigkeit der Fahrzeugneigung beziehungsweise des Beladungszustands zu bewerten. Wesentlich dabei ist, dass die Erfassung der Fahrzeugneigung beziehungsweise des Beladungszustands durch von den Ultraschallsensoren verschiedene Sensoren erfolgt. beispielsweise durch eine Kamera, oder durch andere Ultraschallsensoren erfolgt, insbesondere durch einen sogenannten „Wasserstandserfassungs-Ultraschallsensor“.
  • Aus der DE 10 2005 025 851 B4 ist es bekannt, eine Änderung einer Gewichtsverteilung in einem Fahrzeug durch einen Längsbeschleunigungssensor zu detektieren.
  • Die DE 10 2011 089 520 A1 offenbart die Detektion eines Beladungszustands eines Fahrzeugs mittels eines Ultraschallsensors, der den Bereich seitlich des Fahrzeugs erfasst, insbesondere wird ein Bodenecho nur bei einer entsprechen starken seitlichen Neigung des Fahrzeugs erfasst.
  • Aus der DE 10 2018 204 996 A1 ist ferner bekannt, einen Ultraschallsensor in Bezug zur Fahrbahn gekippt anzuordnen und Ultraschallsensoren mit Blick auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zu kalibrieren.
  • Es kann damit als eine Aufgabe der Erfindung angesehen werden, einen aktuellen Beladungszustand eines Fahrzeugs bzw. eine Änderung des Beladungszustandes abzuschätzen (z.B. 1 Person, mehr Person, Volllast). Diese Information kann dann beispielsweise von Höhenklassifizierungsalgorithmen eines auf Ultraschallsensoren basierenden Umfelderfassungssystems des Fahrzeugs als zusätzliche Informationen zur Verbesserung der Ergebnisse des Umfelderfassungssystems verwendet werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die mindestens zwei fahrzeuggebundene Ultraschallsensoren aufweist, die jeweils zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen ausgebildet sind. Die Vorrichtung umfasst außerdem eine Steuereinheit, die zum Ansteuern der Ultraschallsensoren ausgebildet ist. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Recheneinheit, die zum Auswerten von durch die Ultraschallsensoren empfangenen Ultraschallsignalen hinsichtlich eines Bodenechosignals ausgebildet ist. Die Recheneinheit ist ferner ausgebildet, eine zeitliche Veränderung von ersten Bodenechosignalen, die insbesondere aus dem Bereich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug empfangen wurden, und eine zeitliche Veränderung von zweiten Bodenechosignalen, die insbesondere aus dem Bereich in Fahrtrichtung hinter dem Fahrzeug stammen, zu bestimmten, und aus der zeitlichen Veränderung der ersten Bodenechosignale und/oder der zeitlichen Veränderung der zweiten Bodenechosignale einen Beladungszustand und/oder eine Änderung des Beladungszustands des Fahrzeugs zu bestimmen.
  • Die Ultraschallsensoren sind ausgebildet, ein Ultraschallsignal zu senden und ein reflektiertes Echosignal des gesendeten Ultraschallsignals zu empfangen. Der Sende-/Empfangsbereich jedes der Ultraschallsensoren weist einen Schnittbereich mit der Fahrbahnoberfläche auf. Gesendete Ultraschallsignale werden aus diesem Schnittbereich von der Fahrbahnoberfläche zu dem empfangenden Ultraschallsensor reflektiert. Diese Ultraschallsignale bilden das sogenannte Bodenechosignal. Die Recheneinheit ist ausgebildet, in den so empfangenen Echosignalen ein Bodenechosignal aus dem Bereich der Fahrbahnoberfläche auf den der jeweilige Ultraschallsensor ausgerichtet ist, zu erkennen und durch Vergleich der in aus den ersten und zweiten Bereichen der Fahrbahnoberfläche erfassten Bodenechosignalen auf eine Änderung des Beladungszustandes des Fahrzeugs zu schließen.
  • Die Erfindung beruht demnach auf der Idee den zeitlichen Verlauf von Bodenechosignalen, die aus dem verschiedenen Bereichen um das Fahrzeug stammen, zum Beispiel in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (Frontclutter) und und aus dem Bereich in Fahrtrichtung hinter dem Fahrzeug (Heckclutter), zu überwachen und auf Basis der erfassten Daten und deren zeitlicher Entwicklung die aktuelle Fahrzeugbelastung abzuschätzen (z.B. eine Person, mehre Personen, Volllast, ...). Wird z.B. zwischen zwei Zündzyklen eine bestimmte Änderung in der Stärke der Bodenechosignale (Störpegel) festgestellt, kann die Veränderung des Beladungszustands des Fahrzeugs geschätzt werden und eine Beladungsinformation abgeleitet werden. Diese Beladungsinformation kann beispielweise von den Höhenklassifizierungsalgorithmen eines Umfelderfassungssystems, dessen Teil die Ultraschallsensoren sein können, als zusätzliche Information zur Verbesserung der Auswertungsqualität verwendet werden.
  • Es ist im Rahmen der Erfindung auch denkbar, alternativ oder zusätzlich einen seitlich asymmetrischen Beladungszustand zu erkennen, indem alternativ oder zusätzlich als erste und zweite Bodenechosignale, Signale ausgewertet werden, die von zwei Ultraschallsensoren empfangen wurden, die sich beide an der Front bzw. beide am Heck des Fahrzeugs befinden. Bei einer seitlich asymmetrischen Beladung des Fahrzeugs (z.B. ein schwerer Gegenstand auf dem Beifahrersitz) wird sich das Fahrzeug nach rechts oder links neigen, was die Bodenechosignale der ersten und zweiten Ultraschallsensoren unterschiedlich beeinflusst.
  • In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können übliche Ultraschallsensoren zum Einsatz kommen, wie sie beispielsweise aus Parkassistenzsystemen bekannt sind. Derartige Ultraschallsensoren weisen beispielsweise einen Membrantopf als schwingendes Element und eine Piezokeramik als Wandlerelement auf. Auch andere Bauweisen von Ultraschallsensoren sind bekannt und können im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Als Empfangsbereich eines Ultraschallsensors wird derjenige Raumbereich verstanden, aus dem Ultraschallsignale durch den Ultraschallsensor zuverlässig empfangen werden können. Der Sendebereich des Ultraschallsensors, der im Wesentlichen mit dem Empfangsbereich übereinstimmen kann, ist derjenige Bereich, in den der Ultraschallsensor Ultraschallsignale aussenden kann. Daher wird dieser Bereich auch als Sende-/Empfangsbereich des Ultraschallsensors bezeichnet. Die erfindungsgemäß eingesetzten Ultraschallsensoren können einen Sende-/Empfangsbereich aufweisen, der im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist und einen bestimmten Öffnungswinkel bezogen auf eine bestimmte Schnittebene aufweist. Der Sende-/Empfangsbereich des Ultraschallsensors kann auch als Schallkegel des Ultraschallsensors bezeichnet werden. Die Reichweite derartiger Ultraschallsensoren beträgt üblicherweise mehrere Meter.
  • Zur Bestimmung des Bodenechosignals überwachen die Ultraschallsensoren das Rauschen in einem definierten Entfernungsbereich (z.B.~0,5 - 1,5 m), z.B. vor und hinter dem Fahrzeug. Wenn kein reales Objekt in diesem Bereich oder generell im Nahbereich vorhanden ist, kann der resultierende Störpegel als Bodenechosignal aufgefasst werden, das durch die Straßenoberflächenverhältnisse an der jeweiligen Sensorposition erzeugt wird.
  • Befindet sich das Fahrzeug am selben Ort und erscheinen keine Objekte im Erfassungsbereich der Ultraschallsensoren, aber die Stärke der Bodenechosignale ändert sich, so kann dies entweder durch eine Änderung der Straßenverhältnisse (Regen, Schnee usw.) oder durch eine Änderung der Sensorpositionen verursacht werden.
  • In den meisten Fällen sind die durch Änderungen der Straßenverhältnisse verursachten Störeinflüsse auf das Bodenechosignal vor und hinter dem Fahrzeug gleich, während der Beladungszustand des Fahrzeugs die vorderen und hinteren Bodenechosignale unterschiedlich beeinflusst.
  • Die tatsächliche Höhe des jeweiligen Ultraschallsensors und der Neigungswinkel des Ultraschallsensors bezogen auf die Fahrbahnebene (Beta-Winkel) hängen vom aktuellen Beladungszustand des Fahrzeugs ab. Wenn nur der Fahrer oder ein Beifahrer neben dem Fahrer im Fahrzeug sitzt, liegen die Sensorpositionen immer noch in der Nähe der Sollwerte bezogen auf einen unbeladenen Zustand des Fahrzeugs. Wird jedoch das Heck des Fahrzeugs belastet, beispielsweise durch Fahrgäste auf den Rücksitzen oder durch Gegenstände im Kofferraum, werden die Positionen der ersten und zweiten Ultraschallsensoren unterschiedlich beeinflusst. An der Vorderseite des Fahrzeugs ändert sich die Sensorhöhe, also die tatsächliche Höhe des Ultraschallsensors gegenüber der Fahrbahnoberfläche weniger als an für die hinteren Ultraschallsensoren. Der jeweilige Neigungswinkel der Ultraschallsensoren relativ zur Fahrbahnebene (Betawinkel) wird hingegen signifikante Änderungen erfahren. Darüber hinaus haben die Änderungen der Beta-Winkel eine unterschiedliche Orientierung: Für die Ultraschallsensoren vorne am Fahrzeug wird der Neigungswinkel zunehmen, während für die Ultraschallsensoren hinten am Fahrzeug die Neigungswinkel im Vergleich zu den unbelasteten Werten abnehmen werden.
  • Dies führt dazu, dass sich das von den jeweiligen Ultraschallsensoren empfangene Bodenechosignal unterschiedlich verändert. Dieser Unterschied bei den Änderungen wird erfasst, und es kann daraus beispielsweise eine Annahme über einen bestimmten Beladungszustand des Fahrzeugs, der durch eine Kenngröße charakterisiert ist, getroffen werden. Die Annahme kann insbesondere auf der Grundlage einer während der Fahrzeuganwendung abgestimmten Nachschlagetabelle erfolgen.
  • Die so bestimmte Kenngröße kann beispielsweise verwendet werden, um die Parameter einer mittels der Ultraschallsensoren durchgeführten Höhenklassifikation von erfassten Objekten in der Fahrzeugumgebung zu ändern oder um ein anderes Systemverhalten auszulösen (z. B. bestimmte Funktionen zu deaktivieren, wenn eine Zielleistung aufgrund der durch die übermäßige Belastung verursachten Überschreitung der vorgeschriebenen Sensorpositionen nicht erreicht werden kann).
  • Bevorzugt ist die Recheneinheit ausgebildet, für jedes erfasste Bodenechosignal eine Signalstärke zu bestimmen und zum Vergleich eine Differenz der Signalstärken zu berechnen, wobei der Beladungszustand des Fahrzeugs abhängig von der Differenz bestimmt wird. Alternativ oder zusätzlich können Verhältnisse der Signalstärken berechnet werden.
  • Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Erfassung eines Beladungszustands eines Fahrzeugs, vorgeschlagen, das insbesondere mittels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung durchgeführt wird. Das Verfahren umfasst die Schritte:
    • - Empfangen mindestens eines ersten Bodenechosignals von einem ersten Bereich der Fahrbahnoberfläche (50) in Fahrtrichtung dem Fahrzeug (1) mittels mindestens einem ersten fahrzeuggebundenen Ultraschallsensor (12');
    • - Empfangen mindestens eines zweiten Bodenechosignals von einem zweiten Bereich der Fahrbahnoberfläche (50) in Fahrtrichtung (11) hinter dem Fahrzeug (1) mittels mindestens einem zweiten fahrzeuggebundenen Ultraschallsensor (12");
    • - Auswerten der empfangenen Bodenechosignale und deren zeitliche Veränderung und
    • - abhängig von der Auswertung ein Bestimmen eines Beladungszustands und/oder einer Änderung des Beladungszustands des Fahrzeugs.
  • In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst für das erste Bodenechosignal eine erste Signalstärke bestimmt und für das zweite Bodenechosignal eine zweite Signalstärke bestimmt. zur Bestimmung des Beladungszustandes wird eine zeitliche Änderung der ersten und/oder der zweiten Signalstärke und/oder einer Differenz und/oder eines Verhältnisses der ersten und zweiten Signalstärken berechnet, wobei ein Beladungszustand des Fahrzeugs abhängig von einer zeitlichen Änderung der ersten und/oder zweiten Signalstärken und/oder der Differenz und/oder des Verhältnisses bestimmt wird und aus der zeitlichen Änderung eine Kenngröße für den aktuellen Beladungszustand des Fahrzeugs bestimmt wird.
  • Weiter bevorzugt kann die Kenngröße auf der Grundlage einer, insbesondere während der Fahrzeuganwendung abgestimmten, Nachschlagetabelle bestimmt werden. Hierbei werden z.B. bestimmte Änderungen und/oder Unterschiede in den ersten und zweiten Bodenechosignalen einem bestimmten Beladungszustand (Beladung vorne, hinten, verschiedene Gewichte, ...) zugeordnet, wobei ein Beladungszustand durch eine bestimmt Kenngröße repräsentiert wird.
  • Bevorzugt kann der Beladungszustand und/oder die Kenngröße verwendet wird/werden, um die Parameter einer mittels der Ultraschallsensoren durchgeführten Höhenklassifikation von erfassten Objekten in der Fahrzeugumgebung anzupassen. Weiterhin können auch andere Fahrzeugsysteme die Information über den Beladungszustand nutzen, um bestimmte Auswerteparameter anzupassen. So kann sichergestellt werden, dass die beteiligten Fahrassistenzsysteme auch bei einer schweren und/oder sehr ungleichmäßigen Beladung zuverlässig funktionieren.
  • Bevorzugt können zusätzliche Fahrzeugsignale berücksichtigt werden. Wenn Fahrzeugsignale, die z.B. Türöffnungsvorgänge, insbesondere Öffnungsvorgänge eines Kofferraums des Fahrzeugs anzeigen, auch während des Aus-Zündzustandes erfasst werden und diese Information dem Ultraschallsystem nach dem Anfahren zur Verfügung gestellt wird, können bestimmte Fehlauswertungen vermieden werden. Zum Beispiel können die Straßenverhältnisse sich vor und hinter dem Fahrzeug asymmetrisch unterscheiden. Wenn aber keine Türöffnungen im Heck des Fahrzeugs erfasst wurden wird diese Situation nicht als Änderung des Beladungszustandes interpretiert.
  • Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, beispielsweise ein Kraftfahrzeug wie ein PKW oder ein LKW vorgeschlagen, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist.
  • Figurenliste
  • Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
    • 1 zeigt ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 a) zeigt das Fahrzeug in unbeladenem Zustand. 1b) zeigt das Fahrzeug mit einer Ladung im Kofferraum.
    • 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente gegebenenfalls verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 1, das in diesem Beispiel als PKW ausgeführt ist und das eine Vorrichtung 2 zur Erfassung eines Beladungszustands gemäß einer möglichen Ausführung der Erfindung umfasst.
  • Die Vorrichtung 2 umfasst zwei fahrzeuggebundene Ultraschallsensoren 12', 12', die beide zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen ausgebildet sind. Die Vorrichtung 2 umfasst weiterhin eine Steuereinheit 30, die ausgebildet ist, die Ultraschallsensoren 12', 12" derart anzusteuern, dass jeder der Ultraschallsensoren 12', 12" jeweils ein Ultraschallsignal aussendet, und ein reflektiertes Echosignal des gesendeten Ultraschallsignals empfängt. Die Vorrichtung 2 umfasst außerdem eine Recheneinheit 40, die ausgebildet ist, die von den Ultraschallsensoren 12' und 12" empfangenen Ultraschallsignale hinsichtlich eines Bodenechosignals auszuwerten. So weisen Bodenechosignale z.B. einen charakteristischen zeitlichen Verlauf, der einem bestimmten Abstand entspricht, auf, was durch den Einbauort des Ultraschallsensors bestimmt ist.
  • Der erste Ultraschallsensor 12' an der Front des Fahrzeugs 1 angeordnet und erfasst einen Sende-/Empfangsbereich 20' vor dem Fahrzeug 1 bezogen auf die Fahrtrichtung 11. Der erste Ultraschallsensor 12' empfängt erste Bodenechosignale von einem ersten Bereich 14 der Fahrbahnoberfläche 50, der bezogen auf die Fahrtrichtung 11 vor dem Fahrzeug 1 liegt.
  • Der zweite Ultraschallsensor 12" ist im Heckbereich des Fahrzeugs 1 angeordnet. Der zweite Ultraschallsensor 12" empfängt zweite Bodenechosignale von einem zweiten Bereich 17 der Fahrbahnoberfläche 50, der bezogen auf die Fahrtrichtung 11 hinter dem Fahrzeug 1 liegt.
  • In 1 a) ist das Fahrzeug in unbeladenem Zustand dargestellt. Die Hauptachse 22' des Sende-/Empfangsbereich 20' des Ultraschallsensors 12' ist im Wesentlichen parallel zur Fahrbahnebene 50 ausgerichtet. Die Hauptachse 22" des Sende-/Empfangsbereichs 20" des zweiten Ultraschallsensors 12" ist ebenfalls parallel zur Fahrbahnoberfläche 50 ausgerichtet, im Wesentlichen parallel zur Hauptachse 22' des Sende-/Empfangsbereich 20' des ersten Ultraschallsensors 12'. Der erste Ultraschallsensor 12' weist eine Höhe h' über der Fahrbahnoberfläche 50 auf. Der zweite Ultraschallsensor 12" weist eine Höhe h" über der Fahrbahnoberfläche 50 auf.
  • In 1 b) ist das Fahrzeug 1 in beladenem Zustand dargestellt. Beispielweise können schwere Gegenstände in den Kofferraum des Fahrzeugs 1 geladen worden sein. Die Ladung übt eine Kraft 18 auf das Fahrzeug 1 aus, die in diesem Fall stärker auf den Heckbereich des Fahrzeugs 1 wirkt. Dies führt dazu, dass sich die Karosserie des Fahrzeugs 1 neigt, und zwar derart, dass die Hauptachse 22' des Sende-/Empfangsbereich 20' des ersten Ultraschallsensors 12' nun nicht mehr parallel zur Fahrbahnebene 50 ausgerichtet ist, sondern nach oben weist. Dadurch verschiebt sich der Bereich 14, aus dem der erste Ultraschallsensor 12' Bodenechosignale empfangen kann vom ersten Ultraschallsensor 12' weg. Dies beeinflusst die Signaleigenschaften eines empfangenen ersten Bodenechosignals, z.B. die Signalstärke und/oder die Signallaufzeit. Der erste Ultraschallsensor 12' weist nun eine Höhe h' über der Fahrbahnoberfläche 50 auf, die größer ist, als die Höhe h' in unbeladenem Zustand.
  • Die Hauptachse 22" des Sende-/Empfangsbereichs 20" des zweiten Ultraschallsensors 12" verändert sich durch die Änderung des Beladungszustandes derart, dass sie nun zur Fahrbahnoberfläche 50 geneigt ist. Dadurch verschiebt sich der Bereich 17, aus dem der zweite Ultraschallsensor 12" Bodenechosignale empfangen näher an den zweiten Ultraschallsensor 12" heran. Dies beeinflusst die Signaleigenschaften des empfangenen zweiten Bodenechosignals, z.B. die Signalstärke und/oder die Signallaufzeit. Der erste Ultraschallsensor 12" weist nun eine Höhe h" über der Fahrbahnoberfläche 50 auf, die kleiner ist, als die Höhe h' in unbeladenem Zustand.
  • Die Recheneinheit 40 kann nun die in unbeladenem Zustand empfangenen ersten und zweiten Bodenechosignale zunächst miteinander und dann auch mit den in beladenem Zustand empfangenen ersten und zweiten Bodenechosignalen vergleichen. Werden bei dem Vergleich größere Änderungen festgestellt, ohne dass beispielsweise sich die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (durch Regen o.ä.) wesentlich geändert hat, kann die Recheneinheit eine Änderung des Beladungszustands erkennen. Durch eine Quantifizierung der Änderungen der Bodenechosignale, beispielsweise durch eine Auswertung der Intensitäten bzw. Signalstärken der ersten und zweiten Bodenechosignale und/oder der Signallaufzeiten vor und nach der Beladung des Fahrzeugs 1 kann ein bestimmter Beladungszustand erkannt und eine entsprechende Kenngröße ausgegeben werden.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einer möglichen Ausführung der Erfindung.
  • In Schritt 510 wird mindestens ein erstes Bodenechosignal von einem ersten Bereich der Fahrbahnoberfläche in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug mittels einem ersten fahrzeuggebundenen Ultraschallsensor empfangen.
  • In Schritt 520 wird mindestens ein zweites Bodenechosignal von einem zweiten Bereich der Fahrbahnoberfläche in Fahrtrichtung hinter dem Fahrzeug mittels einem zweiten fahrzeuggebundenen Ultraschallsensor empfangen.
  • In Schritt 530 werden die empfangenen Bodenechosignale und deren zeitliche Veränderung ausgewertet. In Schritt 540 wird abhängig von der Auswertung ein aktueller Beladungszustand bzw. einer Änderung des Beladungszustands des Fahrzeugs festgestellt. Dabei können zusätzliche Fahrzeugsignale, wie das zwischenzeitliche Öffnen einer Fahrzeugtür, mitberücksichtigt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017118880 B4 [0004]
    • DE 102005025851 B4 [0005]
    • DE 102011089520 A1 [0006]
    • DE 102018204996 A1 [0007]

Claims (12)

  1. Vorrichtung (2) zur Erfassung eines Beladungszustands eines Fahrzeugs (1), umfassend - mindestens zwei fahrzeuggebundenen Ultraschallsensoren (12', 12") ausgebildet zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen, wobei ein erster Ultraschallsensor (12') derart an dem Fahrzeug (1) angeordnet ist, um Ultraschallsignale in einen ersten Bereich, insbesondere in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (1), zu senden und erste Echosignale aus diesem Bereich zu empfangen und wobei ein zweiter Ultraschallsensor (12") derart an dem Fahrzeug (1) angeordnet ist, um Ultraschallsignale in einen zweiten Bereich, insbesondere in Fahrtrichtung hinter dem Fahrzeug (1), zu senden und zweite Echosignale aus dem zweiten Bereich zu empfangen; - eine Steuereinheit (30) ausgebildet zum Ansteuern der Ultraschallsensoren (12', 12"), derart, dass jeder der Ultraschallsensoren (12', 12") jeweils ein Ultraschallsignal aussendet, und ein reflektiertes Echosignal des gesendeten Ultraschallsignals empfängt, - eine Recheneinheit (40) ausgebildet zum Auswerten der empfangenen Echosignale hinsichtlich eines Bodenechosignals; dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit ausgebildet ist, eine zeitliche Veränderung der ersten Bodenechosignale und/oder eine zeitliche Veränderung der zweiten Bodenechosignale zu bestimmten, und aus der zeitlichen Veränderung der ersten Bodenechosignale und/oder der zeitlichen Veränderung der zweiten Bodenechosignale einen Beladungszustand und/oder eine Änderung des Beladungszustands des Fahrzeugs zu bestimmen.
  2. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ultraschallsensor (12') und der zweite Ultraschallsensor (12") derart an dem Fahrzeug (1) angeordnet sind, dass die ersten Bodenechosignale aus einem Bereich (14) der Fahrbahnoberfläche (50) vor dem Fahrzeug (1) empfangen werden und die zweiten Bodenechosignale aus einem Bereich (14) der Fahrbahnoberfläche (50) vor dem Fahrzeug (1) empfangen werden.
  3. Vorrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Ultraschallsensor (12', 12") an einem Stoßfänger des Fahrzeugs (1) angeordnet ist/sind, wobei ein erster Ultraschallsensor (12') insbesondere an einem vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet ist und/oder ein zweiter Ultraschallsensor (12") insbesondere an einem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs (12') angeordnet ist.
  4. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (40) ausgebildet ist, für das erste Bodenechosignal eine erste Signalstärke zu bestimmen und für das zweite Bodenechosignal eine zweite Signalstärke zu bestimmen und zum Vergleich eine Differenz und/oder ein Verhältnis der Signalstärken zu berechnen, wobei ein Beladungszustand des Fahrzeugs (1) abhängig von einer zeitlichen Änderung der Differenz und/oder des Verhältnisses bestimmt wird.
  5. Vorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitliche Veränderung der ersten und zweiten Bodenechosignale in zwei Zündzyklen des Fahrzeugs bestimmt wird.
  6. Vorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit ausgebildet ist, den Beladungszustand des Fahrzeugs bei einer Auswertung von durch mindestens einen der Ultraschallsensoren (12',12") des Fahrzeugs empfangenen Ultraschallsignalen, insbesondere bei der einer Höhenklassifikation eines erfassten Objektes, als zusätzliche Information zu berücksichtigen.
  7. Verfahren zur Erfassung eines Beladungszustands eines Fahrzeugs, insbesondere mittels einer Vorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Empfangen mindestens eines ersten Bodenechosignals von einem ersten Bereich der Fahrbahnoberfläche (50) in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (1) mittels mindestens einem ersten fahrzeuggebundenen Ultraschallsensor (12'); - Empfangen mindestens eines zweiten Bodenechosignals von einem zweiten Bereich der Fahrbahnoberfläche (50) in Fahrtrichtung (11) hinter dem Fahrzeug (1) mittels mindestens einem zweiten fahrzeuggebundenen Ultraschallsensor (12"); - Auswerten der empfangenen Bodenechosignale und deren zeitliche Veränderung und - abhängig von der Auswertung ein Bestimmen eines Beladungszustands und/oder einer Änderung des Beladungszustands des Fahrzeugs.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für das erste Bodenechosignal eine erste Signalstärke bestimmt wird und für das zweite Bodenechosignal eine zweite Signalstärke bestimmt wird und zur Bestimmung des Beladungszustandes eine zeitliche Änderung der ersten und/oder der zweiten Signalstärke und/oder einer Differenz und/oder eines Verhältnisses der ersten und zweiten Signalstärken berechnet wird, wobei ein Beladungszustand des Fahrzeugs (1) abhängig von einer zeitlichen Änderung der ersten und/oder zweiten Signalstärken und/oder der Differenz und/oder des Verhältnisses bestimmt wird und aus der zeitlichen Änderung eine Kenngröße für den aktuellen Beladungszustand des Fahrzeugs (1) bestimmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die Kenngröße auf der Grundlage einer während der Fahrzeuganwendung abgestimmten Nachschlagetabelle bestimmt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungszustand und/oder die Kenngröße verwendet wird/werden, um die Parameter einer mittels eines Fahrassistenzsystems des Fahrzeugs (1) durchgeführten Höhenklassifikation von erfassten Objekten in der Fahrzeugumgebung anzupassen.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Fahrzeugsignale beim Bestimmen des Beladungszustands und/oder einer Änderung des Beladungszustands des Fahrzeugs berücksichtigt werden, insbesondere Fahrzeugsignale, die Türöffnungsvorgänge des Fahrzeugs anzeigen.
  12. Fahrzeug (1), insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend eine Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
DE102020213870.2A 2020-11-04 2020-11-04 Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung eines Beladungszustands eines Fahrzeugs Ceased DE102020213870A1 (de)

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Citations (4)

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