DE19815414A1 - Lichtsteuerungssystem für Fahrzeuge - Google Patents

Lichtsteuerungssystem für Fahrzeuge

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DE19815414A1 DE19815414A DE19815414A DE19815414A1 DE 19815414 A1 DE19815414 A1 DE 19815414A1 DE 19815414 A DE19815414 A DE 19815414A DE 19815414 A DE19815414 A DE 19815414A DE 19815414 A1 DE19815414 A1 DE 19815414A1
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John David Russell
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug-Licht­ steuerungssystem und insbesondere auf ein Lichtsteue­ rungssystem, das eine Lichtstrahlform unter Ansprechen auf besondere Fahrzustände über eine in Fahrtrichtung nach vorn gerichtete - nachstehend Frontbeleuchtungsanordnung genannte - Lichtanlage erzeugt.
Es sind unterschiedliche Frontbeleuchtungsanordnungen für Fahrzeugbeleuchtungssysteme bekannt. Bei einem System ist eine Vorrichtung zum einstellbaren Drehen bzw. Schwenken der Scheinwerfer in Bezug auf die Fahrzeuglenk- bzw. Fahrzeugab­ biegerichtung vorgesehen. Bei einem weiteren System sind Sensoren vorgesehen, die die Verkehrssituation an einen Mi­ kroprozessor weitergeben, der dann eine bevorzugte Front­ lichtverteilung aktiviert.
Aus der US-PS 4 841 198 ist ein mikroprozessorgesteuertes Fahrzeugbeleuchtungssystem bekannt. Bei dieser Anlage treten mehrere Probleme auf, von denen eines die Sensorvorrichtung betrifft. Ein Sensor in Form eines optischen Elementes soll die Verkehrssituation vor dem Fahrzeug in Abhängigkeit von Helligkeit, Farbe od. dgl. bestimmen. Jedoch kann das System in Abhängigkeit von dem Vorhandensein entgegenkommender Fahrzeuge, von reflektiertem Licht, Überkopf bzw. hoch ange­ brachten Straßenlaternen oder Umgebungslicht eine Ver­ kehrssituation falsch interpretieren und ein unerwünschtes Lichtausgangssignal auslösen, was sowohl für den Fahrer des Fahrzeugs als auch für den Gegenverkehr zu unangenehmen und gefährlichen Fahrsituationen führen kann.
Ein weiteres Problem der bekannten Anlage ist deren Signal­ verarbeitungssystem. Hierbei wird "eine Einrichtung zum Ver­ gleichen der von den Sensoren wahrgenommenen Verkehrssitua­ tion mit wenigstens einem vorgegebenen Parameter" zur Erzeu­ gung eines Signals eingesetzt, das das Element zur Änderung der Lichtverteilung steuert. Bei diesem System wird in hohem Maße die Be- bzw. Verarbeitungsflexibilität reduziert, da der Computer für einen gegebenen Satz von "vorgegebenen Pa­ rametern" nur den derzeitigen Zustand aller Sensoren ver­ gleichen und mit JA oder mit NEIN antworten kann. Deshalb muß das Lichtausgangssignal des Systems durch einen einzigen Vergleich ermittelt werden, was die Flexibilität begrenzt und Be- bzw. Verarbeitungsanforderungen erhöht. Ferner ist das Lichtausgangssignal des Systems vorgegeben. Daher ist nur eine begrenzte Anzahl möglicher Lichteinteilungen bzw. -zusammenstellungen vorhanden, von denen jede genau spezifi­ ziert und in einem Computerspeicher gespeichert ist. Somit ist das Signalbe- bzw. Signalverarbeitungssystem auf vorde­ finierte Ausgangssignale begrenzt, die von einem einzigen Vergleich abhängen, was beträchtliche Anforderungen an die Speicher- und Verarbeitungsleistung des Computers stellt.
Zur Behebung der Nachteile des erwähnten Standes der Technik stellt die vorliegende Erfindung ein Lichtsteuerungssystem für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung, mit Fahrzeugsensoren, die Signale erzeugen, die kollektiv einen Status des Fahr­ zeugs darstellen, mit Fahrzeugsensoren, die Signale erzeu­ gen, die kollektiv einen Status der Umgebung darstellen, mit einer Mikroprozessor-Steuereinrichtung, die sowohl den Sta­ tus der Fahrzeugsignale als auch den Status der Umgebungs­ signale empfängt und eine modifizierte Lichtstrahlform ba­ sierend auf dem Status der Fahrzeugsignale sowie dem Status der Umgebungssignale erzeugt und sodann die modifizierte Lichtstrahlform basierend auf einer zweiten Be- bzw. Verar­ beitung des Status der Fahrzeugsignale sowie des Status der Umgebungssignale beeinflußt bzw. manipuliert und sodann ein Lichtverteilungssignal fuhr eine endgültige Lichtstrahlform erzeugt, und mit einer Frontbeleuchtungsanordnung zum Emp­ fang des Lichtverteilungssignals.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaf­ fung eines Lichtsteuerungssystems, das den momentanen bzw. derzeitigen Status aller Sensoren zu einer Anzahl von unab­ hängigen Parametern zweiter Stufe verarbeitet. Die Parameter zweiter Stufe manipulieren die modifizierte Lichtstrahlform, um eine gewünschte endgültige Lichtstrahlform für eine gege­ bene Fahrsituation zu erzeugen. Ferner bewirkt das System einen weichen bzw. glatten Übergang von einer Strahlform zur nächsten.
Mit der vorliegenden Erfindung wird in vorteilhafter Weise ein Fahrzeugbeleuchtungssystem bereitgestellt, das den Fah­ rer für jeden gegebenen Fahrzustand mit einer gewünschten Lichtstrahlform versorgt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung er­ geben sich aus der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Kraftfahrzeugs mit ei­ nem Lichtsteuerungssystem;
Fig. 2 eine Vorderansicht der linken und der rechten Frontbeleuchtungsanordnung und
Fig. 3 ein Blockdiagramm des Lichtsteuerungssystems.
Ein Fahrzeug 10 weist ein Lichtsteuerungssystem (LMS) 12 auf, bei dem in Kombination eine Mehrzahl von Fahrzeugein­ gangssignalen 18, ein Eingangssignal-Interface 20, ein Mi­ kroprozessor 22 mit boolescher und Fuzzy-Logik- Programmierung 52 bzw. 54, ein Ausgangssignal-Interface 24 unter Verwendung eines impulsbreitenmodulierten Signals 56 und eine linke und eine rechte Frontlichtanordnung 14 bzw. 16 eingesetzt wird.
Damit das LMS 12, wie in Fig. 3 dargestellt, eine geeignete Lichtstrahlform für einen gegebenen Fahrzustand erzeugt, muß das LMS 12 Eingangssignale zur Verfügung haben, die die Fahrzeug-Fahrzustände beschreiben. Das LMS 12 ist dazu aus­ gelegt, Informationen aus verschiedenen Fahrzeugeingangs­ signalen 18 zu gewinnen. Es sind zwei Informationsstufen vorhanden, die aus den Fahrzeugeingangssignalen 18 hergelei­ tet werden: erste Verarbeitungsinformationen 25, aus denen eine modifizierte Lichtstrahlform basierend auf Fahrzeugzu­ standssensoren 26 und Umgebungszustandssensoren 28 gewonnen wird, sowie zweite Verarbeitungsinformationen 27, anhand de­ rer die modifizierte Lichtstrahlform basierend auf Fahrzeug­ zustandssensoren 26 und Umgebungszustandssensoren 28 verän­ dert wird, um eine endgültige Lichtstrahlform 29 zu erzeu­ gen. Eine erste Verarbeitung erfolgt mit einer Kombination aus boolescher Logik und Wenn/Dann-Strategien. Eine zweite Verarbeitung 23 erfolgt mit einer Kombination aus Fuzzylogik und verlaufsabhängigen bzw. -basierenden Berechnungen.
Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Fahrzeugzustandssensoren 26, die das LMS 12 vorzugsweise abfragt, die Fahrzeugge­ schwindigkeit, ein Wechsel in der Fahrzeugrichtung sowie die beabsichtigte bzw. Soll-Fahrzeugrichtung. Das Eingangs­ signal, das zum Bestimmen der Fahrzeuggeschwindigkeit be­ nutzt wird, ist ein Signal eines Fahrzeuggeschwindigkeits­ sensors 30. Die Beschaffenheit des Geschwindigkeitssignals ist eine Impulsfolge, bei der die Frequenz des Impulses pro­ portional der Geschwindigkeit des Fahrzeuges 10 ist. Das LMS 12 nutzt für dieses Eingangssignal den allgemeinen Fahrzeug­ geschwindigkeitssensor 30 aus, der in herkömmlichen Fahrzeu­ gen vorhanden ist. Ein Lenkradwinkelsensor 32 erzeugt Infor­ mationen über jede momentane Änderung der Fahrzeugrichtung. Das Eingangssignal des Lenkradwinkelsensors 32 wird vorzugs­ weise von einer Codiereinrichtung mit Standard-Quadratur­ ausgang auf zwei Kanälen abgefragt. Schließlich liefert ein Lenk- bzw. Blinkersignal 34 ein Voraussage-Ein­ gangssignal bezüglich der beabsichtigten Fahrzeugrich­ tung. Diese Information ermöglicht es dem LMS 12, Licht in die beabsichtigte Richtung zu leiten, wenn das Fahrzeug 10 seine Richtung ändert.
Wie ebenfalls in Fig. 3 dargestellt ist, sind weiterhin Um­ gebungszustandssensoren 28 vorhanden, die vorzugsweise von dem LMS 12 genutzt werden und Hinweise auf das Wetter, die Verkehrsdichte und den Straßentyp geben.
Einer der Umgebungszustandssensoren 28 ist das Scheibenwi­ schersignal 36. Das LMS 12 setzt das Scheibenwischersignal 36 als einen Hinweis auf das Fehlen oder das Vorhandensein von Regen oder Schnee und deren ungefähre Menge ein. Zwei weitere Umgebungszustandssensoren 28 sind ein Autolampen- bzw. Scheinwerfer- und ein Fernlichtautoabblendsensor 38 bzw. 40. Der Scheinwerfersensor 38 mißt den Umgebungshellig­ keitsgrad bzw. die Umgebungslichtmenge. Der Autoabblendsen­ sor 40 erzeugt ein Signal, wenn Lichter von einem anderen Fahrzeug detektiert werden, wie aus der US-PS 5 182 502 be­ kannt.
Zur zweiten Verarbeitung setzt das LMS 12 sowohl die Umge­ bungszustandssensoren 28 als auch die Fahrzeugzustandssenso­ ren 26 ein. Ein Beispiel für eine zweite Verarbeitung 23 ist es, wenn das LMS 12 die Verkehrsdichte annähert, indem das Bremspedalsignal 41 dazu verwendet wird, einen Wert "Anteil bzw. Prozent der Bremszeit" zusammen mit der derzeitigen Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhalten. In einem weiteren Bei­ spiel setzt das LMS 12 den Wert "Prozent der Lenkzeit" ein, um zu ermitteln, ob die Umgebung eine kurvenreiche Straße ist. Dieses Eingangssignal wird aus dem Lenkradwinkelsensor 32 abgeleitet und dadurch ermittelt, daß der Anteil bzw. die Prozentzahl der Zeit gemessen wird, die das Lenkrad nicht in der Geradeaus-Stellung ist.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Weise, in der die erste Verarbeitung 21 mit der zweiten Verarbei­ tung 23 zusammenwirkt, um eine gewünschte endgültige Licht­ strahlform 29 zu erzeugen. Beispielsweise stützen sich vor­ bekannte Fernlichtautoabblendsysteme nur auf den Fernlicht­ autoabblendsensor, um das Fernlicht automatisch abzublenden. Das vorliegende LMS 12 nutzt den Fernlichtautoabblendsensor 40 und die angenäherte Verkehrsdichte, um zu ermitteln, ob das Fernlicht 50 aktiviert werden soll oder nicht. Falls das LMS 12 ermittelt, daß die derzeitige Verkehrsdichte be­ trächtlich ist, wird das Fernlicht 50 gesperrt.
Wie ferner in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein Eingangs­ signal-Interface 20 vorgesehen, um dem Mikroprozessor 22 zu ermöglichen, die von den oben beschriebenen Fahrzeugein­ gangssignalen 18 bereitgestellte Eingangsinformation zu sam­ meln. Das Eingangssignal-Interface umfaßt A/D-Wandler, Zäh­ ler/Zeitgeber, digitale E/A sowie verschiedene weitere Ein­ gabemechanismen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Auf die Eingangsinformation kann dann vom Mikroprozes­ sor 22 über einen Datenbus zugegriffen werden.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 stellt ein direktes Eingangssignal für einen der Zähler am Eingangssignal-Interface dar, um die Periode der Impulsfolge zu messen. Der Lenkradwinkelsensor 32 kann eine Codiereinrichtung sein, die an einen Quadratur-Decoderchip angeschlossen ist, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, beispielsweise an einen Quadratur-Decoderchip HCTL-2020 des Herstellers Hewlett-Packard. Das Ausgangssignal des Quadratur-Decoderchips ist eine 16-Bit-Binärzahl, die die Zahl der Schritte darstellt, um die sich die Lenkradwelle gedreht hat. Bei Einsatz des Blinkersignals 34 wird eine Impuls folge mit einer Frequenz erzeugt, die gleich derjenigen der aufleuchtenden Blinklich­ ter ist. Das Vorzeichen des Signals, plus oder minus, hängt von der Richtung des Blinkersignals 34 ab. Dieses Eingangs­ signal wird zu einem der Differential-A/D-Kanäle auf dem Eingangssignal-Interface 20 geleitet.
Wenn die Scheibenwischer benutzt werden, wird ein Scheiben­ wischersignal 36 erzeugt, das eine variierende Spannung auf­ weist, die von der Wischfrequenz des Scheibenwischers ab­ hängt. Der Fernlichtautoabblendsensor 40 erzeugt ein +5V-Ausgangssignal, falls keine Fahrzeuge ermittelt werden, und ein 0V-Ausgangssignal, falls Fahrzeuge festgestellt werden. Jedes der oben genannten Signale wird zu einem der Differen­ tialkanäle des Eingangssignal-Interfaces 20 geleitet. Der Scheinwerfersensor 38, das Bremspedalsignal 41 und das Fern­ lichthaltesignal 35 sind An/Aus-Signale und werden jeweils zu einem der Differentialkanäle des Eingangssignal-Interfaces 20 geleitet.
Um den Strom zur Verfügung zu stellen, der zur Energiever­ sorgung der Frontlichtanordnung 14 und 16 notwendig ist, werden die von dem Mikroprozessor 22 erzeugten Signale durch einen Stromsteuerchip, wie er im Stand der Technik bekannt ist, verstärkt, beispielsweise von einem Strom-MOSFET-Steuerchip. Ein Einsatz von Strom-MOSFET-Steuerchips ist vorteilhaft aufgrund des hohen Stromaufnahmevermögens, des geringen Spannungsabfalls im AN-Zustand und der großen Band­ breite. Alle Ausgangssignale des LMS 12 aus dem Mikroprozes­ sor 22 sind dreifach gepuffert, erstens durch einen sehr gut geschützten MOSFET-Steuerchip, zweitens durch ein offenes Kollektor-Logikgatter und drittens durch ein Standard-LS-Gatter, das von dem Mikroprozessor 22 gesteuert wird. Die Logik und der Ansprech(pull-up)strom, die innerhalb der Ein­ heit gebraucht werden, werden von inneren Linearregulatoren in einem Leuchtsteuermodul abgeleitet.
Wie weiterhin aus Fig. 3 ersichtlich, ist ein Ausgangs­ signal-Interface 24 vorgesehen, um dem Mikroprozessor 22 zu ermöglichen, Instruktionen zur Frontlichtanordnung 16 und 14 zu übertragen. Das Ausgangssignal-Interface 24 des LMS 12 erzeugt ein impulsbreitenmoduliertes (PWM) Signal 56 und weist ein digitales Ausgangssignal auf, um den Quadratur- Decoderchip zurückzusetzen. Die Verwendung eines PWM-Signals 56 ist eine Technik, die sich die dynamische Antwort eines Systems zunutze macht. Im Fall des LMS 12 ist das System die Frontlichtanordnung 14 und 16. Die Bemessung der Frequenz des PWM-Signals 56 erfolgt anhand der temporären Empfind­ lichkeit des menschlichen Sehsystems. Das menschliche Seh­ vermögen kann flackerndes bzw. flimmerndes Licht bei Fre­ quenzen größer als ungefähr 60 Hz nicht ermitteln. Die be­ vorzugte Frequenz des PWM-Signals 56 ist 200 Hz. Die zehn PWM-Kanäle werden gesteuert, indem vorzugsweise unabhängige Vorwahlzählgeräte bzw. Zähler/Zeitgeber verwendet werden.
Das LMS 12 weist gem. Fig. 2 eine Frontlichtanordnung 14, 16 mit mehreren Quellen und mehreren Lichtstrahlen für die Ab­ gabeeinrichtung auf. In der Anordnung ist jeder Strahl einem spezifiziertem Zweck zugeordnet. Grundstrahlen 42 sorgen für eine Standardbeleuchtung bzw. -ausleuchtung des vorderen Blickfeldes bei niedrigen Geschwindigkeiten. Mittlere Strah­ len 44 ermöglichen eine zusätzliche Sichtweite längs der Straße bei mittleren bis hohen Geschwindigkeiten. Rechte und linke Breitstrahlen 46 bzw. 48 werden eingesetzt, um die Be- bzw. Ausleuchtung von Gegenständen an den Seiten der Straße, immer noch im vorderen Blickfeld, zu erhöhen. Die rechten und linken Breitstrahlen 46 bzw. 48 arbeiten ebenfalls unab­ hängig voneinander, um Gegenstände unmittelbar vor dem Fahr­ zeug 10 oder seitlich von diesem beim Lenken bzw. Abbiegen auszuleuchten. Die Fernlichtstrahlen 50 sorgen für eine ma­ ximale Sichtweite längs der Straße bei hohen Geschwindigkei­ ten.
Alle Strahlen werden unter Verwendung eines PWM-Signals 56 gesteuert, wie in Fig. 3 dargestellt. Das Tastverhältnis bzw. der Prozentsatz der Zeit im AN-Zustand kann von 0% bis 100% reguliert werden. Dadurch, daß der Arbeitszyklus von einem zu einem zweiten Wert in kontrollierter Weise rampen­ förmig verändert wird, wird ein glatter Übergang erzeugt.
Bei der Mikroprozessor-Steuerung des LMS 12 werden verschie­ dene Arten von Logik benutzt, um die Ziele des Systems zu erreichen. Das erste Verarbeiten 21 sowie einige Aspekte des zweiten Verarbeitens 23 sind durch ein herkömmliches Pro­ gramm mit boolescher Logik sowie Wenn/Dann-Entscheidungs­ strategien implementiert. Die folgenden Wenn/Dann-Anwei­ sungen sind bevorzugte Beispiele:
Wenn der Autolampen- bzw. Scheinwerfersensor 38 eine vorge­ gebene Umgebungslichtmenge signalisiert, dann wird die Frontlichtanordnung 14 und 16 aktiviert;
wenn das Scheibenwischersignal 36 AN ist, dann werden die Grundstrahlen 42 aktiviert;
wenn der Fernlichtautoabblendsensor 40 Verkehr feststellt, dann werden die Fernlichtstrahlen 50 ausgeschaltet;
wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 langsam anzeigt, dann werden die Breitstrahlen 46 und 48 aktiviert;
wenn das Fernlichthaltesignal 35 in der AN-Stellung ist, dann werden die Fernlichtstrahlen 50 eingeschaltet;
wenn der Lenkradwinkelsensor 32 eine Linksdrehung bzw. -len­ kung anzeigt, dann wird der linke Breitstrahl 48 aktiviert;
wenn der Lenkradwinkelsensor 32 eine Rechtslenkung anzeigt, dann wird der rechte Breitstrahl 46 aktiviert;
wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 mittel oder hoch anzeigt, dann werden die mittleren Strahlen 44 aktiviert;
wenn der Fahrzustand Stadtverkehr ist, dann werden die Fern­ lichtstrahlen 50 gesperrt;
wenn eine vorgegebene Anzahl von Lenkungen innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer überschritten ist, dann werden die Breitstrahlen 46 und 48 aktiviert;
wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 hoch signali­ siert, dann werden die Breitstrahlen 46 und 48 gesperrt;
wenn das Links-Blinkersignal AN ist, dann wird der linke Breitstrahl 48 aktiviert;
wenn das Rechts-Blinkersignal AN ist, dann wird der rechte Breitstrahl 46 aktiviert;
erzeuge glatte Übergänge, wenn ein Strahl ein- oder ausge­ schaltet wird;
wenn in einer gegebenen Zeit (t1) mehrere Übergänge des Si­ gnals des Fernlichtautoabblendsensors 40 vorhanden sind, dann sperre die Fernlichtstrahlen 50 für eine Zeit (t2), wenn nicht das Fernlichthaltesignal 35 in der AN-Stellung ist;
wenn eine vorgegebene Anzahl von Lenkungen innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer bei langsamen Geschwindigkeiten über­ schritten ist, dann sperre die Fernlichtstrahlen 50, wenn nicht das Fernlichthaltesignal 35 in der AN-Stellung ist; und
überwache den von der Frontlichtanordnung 14 und 16 benötig­ ten Gesamtstrom.
Bei dem zweiten Verarbeiten 23 wird ein Fuzzylogik-Programm 54 benutzt, wie in Fig. 3 dargestellt, um komplexe Situatio­ nen zu bewerten, bei denen exakte Grenz- bzw. Abschaltpunkte nicht notwendigerweise klar bzw. eindeutig sind. Beispiels­ weise sind bestimmte Fahrzustände eine Funktion sowohl der Fahrzeuggeschwindigkeit als auch des Lenkradwinkels. Falls der Fahrer z. B. mit 72 km/h (45 MPH) fährt und eine vorgege­ bene Anzahl von Hin- und Herlenkungen innerhalb einer vorge­ gebenen Zeitdauer überschreitet, kann es sein, daß der Fah­ rer sich auf einer kurvenreichen Landstraße befindet und so­ wohl den linken als auch den rechten Breitstrahl 46 bzw. 48 in aktiviertem Zustand benötigt.
Um den Einsatz des Fuzzylogik-Programms zu erläutern, sind Beispiele bevorzugter Regeln nachstehend auf gelistet. Diese Regeln werden verwendet, um zu bestimmen, ob sich das Fahr­ zeug im Fahrzustand "verkehrsreicher Stadtverkehr" befindet. Dies ist eine nützliche Information, da die Fernlichtstrah­ len 50 bei dieser Art von Fahrzustand im allgemeinen nicht erwünscht sind. Die nachstehend aufgelisteten Variablen sind %time_braking, %time_steering, speed und city. Der Prozent­ satz an Zeit, den die Bremsen in den letzten n Sekunden be­ tätigt worden sind, wobei n ein kalibrierbarer Parameter ist, wird durch %time_braking dargestellt. Der Prozentsatz an Zeit, den das Lenkrad nicht in der Geradeaus-Stellung ist, wird durch %time_steering dargestellt. Speed stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit dar und city die Wahrscheinlichkeit, daß die derzeitige Situation "verkehrsreicher Stadtverkehr" ist.
  • 1. WENN %time_braking mittel (med) UND speed langsam (slow) ist, DANN ist city hoch (high).
  • 2. WENN %time_braking hoch ist, DANN ist city hoch.
  • 3. WENN %time_braking mittel UND speed NICHT langsam UND %time_steering NICHT hoch ist, DANN ist city niedrig (low).
  • 4. WENN speed NICHT langsam UND %time_braking mittel UND %time_steering hoch ist, DANN ist city hoch.
  • 5. WENN %time_braking niedrig UND speed NICHT langsam ist, DANN ist city niedrig.
  • 6. WENN speed langsam UND %time_braking niedrig UND %ti­ me_steering niedrig ist, DANN ist city niedrig.
  • 7. WENN speed langsam UND %time_braking niedrig UND %time_steering NICHT niedrig ist, DANN ist city hoch.
  • 8. WENN speed langsam ist, DANN ist city sehr hoch.
Wenn bei dem zweiten Verarbeiten 23 der Zustand "verkehrs­ reicher Stadtverkehr" festgestellt wurde, können als Maßnah­ me beispielsweise die Fernlichtstrahlen gesperrt werden.
Sobald die Logik des LMS 12 ermittelt, welche Lichter zu be­ tätigen sind, glätten mehrere digitale Filter den Übergang der Frontlichtanordnung 14 und 16. Einer dieser Filter ist ein einpoliger digitaler Tiefpaßfilter, der in der nachste­ henden Gleichung 1 dargestellt ist. Ein Rampen- bzw. Säge­ zahnfilter ist in Gleichung 2 dargestellt. Die Filter ermög­ lichen die Verwendung unterschiedlicher Lichtrampen- bzw. Lichtübergangsraten, um unterschiedliche Effekte zu erzie­ len. Beispielsweise ist der Übergang von den Fernlichtstrah­ len 50 zu den Grundstrahlen 42 schnell, um das Blenden des Gegenverkehrs zu minimieren. Jedoch ist der Übergang von den Grundstrahlen 42 zu den Fernlichtstrahlen 50 viel langsamer und glatter, um eine Irritation oder Störung des Fahrers zu minimieren.
yi = (1-α)xi-1+αyi-1 (1)
wobei
α=e-Δt/RC
1/RC=Grenz- bzw. Abschaltfrequenz
xi= Eingangssignal zur Zeit i
yi=Ausgangssignal zur Zeit i
Δt=Abfragezeit
yi=yi-1+Δt/tr[(-1)xi+1] (2)
wobei
xi=Eingangssignal zur Zeit i
yi= Ausgangssignal zur Zeit i
Δt=Abfragezeit
tr=gesamte Rampenzeit.
Nachfolgend wird ein Beispiel für den Betrieb des LMS 12 in einem gegebenen Fahrzeug-Fahrmodell beschrieben. Bei einer Anfangsfahrzeuggeschwindigkeit von 22 km/h (14 mph) und ei­ ner moderaten Lenkung für "langgestreckte Kurven (sweeping)" sind beide Breitstrahlen 46 und 48 aufgrund der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit angeschaltet. Die mittleren Strahlen 44 sind aufgrund der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit aus­ geschaltet.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt anschließend ständig zu. Nach 2,5 Sekunden überschreitet die Fahrzeuggeschwindigkeit die untere Grenze für die Breitstrahlen 46 und 48 und beide Breitstrahlen 46 und 48 beginnen, sich gemäß Gleichung 1 ab­ zuschwächen. Nach 3,5 Sekunden überschreitet die Fahrzeugge­ schwindigkeit die obere Grenze für die mittleren Strahlen 44 und diese beginnen, an Intensität gemäß Gleichung 2 linear zuzunehmen. Die Kombination dieser zwei Aktionen erzeugt zu­ sätzliches Licht längs der Straße, um bei höheren Geschwin­ digkeiten weiter zu sehen, und beseitigt ablenkendes bzw. streuendes Licht von den Seiten.
Nach 7 Sekunden tritt das Fahrzeug in eine scharfe Rechts­ kurve ein, wobei der Lenkwinkel einen Maximalwert von 32 Zählungen bei 11 Sekunden erreicht. Dabei wird die obere Schranke der Grenze des rechten Breitstrahls 46 mit einer Lenkstellung von 3 Zählungen bei 7,5 Sekunden überschritten und der rechte Breitstrahl 46 verstärkt. Diese Aktion sorgt für das Licht, das zum Ausleuchten der Straße in dem Bereich notwendig ist, auf den das Fahrzeug 10 zusteuert. Wenn die Lenkung weitergeführt wird bzw. zunimmt, ist der Fahrer ge­ zwungen, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern, um die Kontrolle aufrechtzuerhalten. Dieses läßt die Geschwindig­ keit unter die untere Geschwindigkeitsgrenze von 42,6 km/h (26,5 mph) abfallen, was bewirkt, daß die mittleren Strahlen 44 bis zu einem Aus-Status abnehmen.
Die gemäß vorstehender Beschreibung in dem LMS 12 verwende­ ten Fahrzeugeingangssignale 18 sollten als beispielhaft und nicht als beschränkend angesehen werden. Andere Eingangs­ signale können benutzt werden, um das LMS 12 mit Informatio­ nen zu versorgen. Beispielhaft für solche Eingangssignale würden Nebelsensoren, Regensensoren und die Verwendung der ABS-Radsignale sein, um die Fahrzeugrichtung zu ermitteln. Eine Änderung der Sensoreingangssignale würde nicht aus dem vorstehend beschriebenen Erfindungskonzept des Be- bzw. Ver­ arbeitens verschiedener Eingangssignale zum Ermitteln der vorteilhaftesten Lichtform hinausführen.

Claims (20)

1. Lichtsteuerungssystem für ein Kraftfahrzeug, mit
Fahrzeug-Sensoreinrichtungen (26) zum Abfragen wenig­ stens eines Fahrzeugzustandes, der einen Status des Fahrzeuges darstellt, und zum Erzeugen eines entspre­ chenden Fahrzeugstatus-Signals;
Umgebungs-Sensoreinrichtungen (28) zum Abfragen wenig­ stens eines Umgebungszustandes, der einen Status der Um­ gebung darstellt, und zum Erzeugen eines entsprechenden Umgebungsstatus-Signals;
einer Mikroprozessor-Steuereinrichtung (22), die das Fahrzeugstatus-Signal sowie das Umgebungsstatus-Signal ein erstes Mal verarbeitet (21) und dadurch eine modifi­ zierte Lichtstrahlform erzeugt und die das Fahrzeugsta­ tus-Signal und das Umgebungsstatus-Signal ferner ein zweites Mal verarbeitet (23) und dadurch die modifizier­ te Lichtstrahlform manipuliert und daraus ein Lichtver­ teilungssignal für eine endgültige Lichtstrahlform (29) erzeugt; und
einer Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16) zum Empfangen des Lichtverteilungssignals für eine endgültige Licht­ strahlform (29) von der Mikroprozessor-Steuereinrichtung (22) sowie zum entsprechenden Ausleuchten der Straße.
2. Lichtsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es ferner ein Ausgangssignal-Interface (24) aufweist, das das Lichtverteilungssignal von der Mikroprozessor-Steuereinrichtung (22) empfängt und ein impulsbreitenmoduliertes Lichtverteilungssignal (56) der Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16) zuleitet.
3. Lichtsteuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Eingangssignal-Interface (20) aufweist, das das Fahrzeugstatus-Signal und das Umgebungsstatus-Signal empfängt und das das Fahrzeugstatus-Signal und das Umgebungsstatus-Signal der Mikroprozessor-Steuereinrichtung (22) zuleitet.
4. Lichtsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontbeleuchtungsanord­ nung eine Mehrstrahl-Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16) ist.
5. Lichtsteuerungssystem für ein Kraftfahrzeug, mit
Fahrzeug-Sensoreinrichtungen (26) zum Abfragen einer Mehrzahl von Fahrzeugzuständen, die kollektiv einen Fahrzeugstatus darstellen, und zum Erzeugen eines dies­ bezüglichen Fahrzeugstatus-Signals;
Umgebungs-Sensoreinrichtungen (28) zum Abfragen einer Mehrzahl von Umgebungszuständen, die kollektiv einen Um­ gebungsstatus darstellen, und zum Erzeugen eines diesbe­ züglichen Umgebungsstatus-Signals;
einer Mikroprozessor-Steuereinrichtung (22), die das Fahrzeugstatus-Signal und das Umgebungsstatus-Signal ein erstes Mal bearbeitet (21) und dadurch eine modifizierte Strahlgestalt erzeugt und die das Fahrzeugstatus-Signal und das Umgebungsstatus-Signal ferner ein zweites Mal bearbeitet (23) und dadurch die modifizierte Strahlge­ stalt beeinflußt und daraus ein Lichtverteilungssignal für eine endgültige Strahlgestalt (29) erzeugt;
einem Ausgangs-Interface (24) zum Empfangen des Licht­ verteilungssignals für eine endgültige Strahlgestalt (29) von der Mikroprozessor-Steuereinrichtung (22) und zum Übertragen eines impulsbreitenmodulierten Lichtvertei­ lungssignals (56) von diesem; und
einer Mehrstrahl-Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16) zum Empfangen des impulsbreitenmodulierten Lichtverteilungs­ signals (56) von dem Ausgangs-Interface (24) und zum Ausleuchten einer Straße damit.
6. Lichtsteuerungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es ferner ein Eingangs-Interface (20) auf­ weist, das das Fahrzeugstatus-Signal und das Umgebungs­ status-Signal empfängt und die Signale der Mikroprozes­ sor-Steuereinrichtung (22) zuleitet.
7. Verfahren zum Erzeugen einer Frontlichtverteilung für ein Kraftfahrzeug, mit den folgenden Schritten:
Abfragen wenigstens eines Fahrzeugzustandes, der einen Fahrzeugstatus darstellt;
Abfragen wenigstens eines Umgebungszustandes, der einen Umgebungsstatus darstellt;
Ausbilden einer modifizierten Strahlform basierend auf dem Fahrzeugstatus und dem Umgebungsstatus;
Manipulieren der modifizierten Strahlform basierend auf dem Fahrzeugstatus und dem Umgebungsstatus, um eine end­ gültige Strahlform (29) zu erzeugen;
Erzeugen eines Signals für eine Frontlichtverteilung ba­ sierend auf der endgültigen Strahlform (29); und
Beleuchten einer Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16) un­ ter Verwendung einer Impulsbreitenmodulation bei Empfang des Signals für eine Frontlichtverteilung.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Umgebungszu­ standes, der einen Umgebungsstatus darstellt, mit einem Scheinwerfersensor (38) durchgeführt wird; und
wenn der Scheinwerfersensor (38) eine vorgegebene Umge­ bungslichtmenge signalisiert, dann:
Aktivieren der Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16).
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Um­ gebungszustandes, der einen Umgebungsstatus darstellt, mit einem Scheibenwischersignal (36) durchgeführt wird; und
wenn das Scheibenwischersignal (36) AN ist, dann:
Aktivieren einer Mehrzahl von Grundstrahlen (42) der Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Umgebungssignals, das den Umgebungsstatus dar­ stellt, mit einem Fernlichtautoabblendsensor (40) durch­ geführt wird; und
wenn der Fernlichtautoabblendsensor (40) Verkehr ermit­ telt, dann:
Deaktivieren einer Mehrzahl von Fernlichtstrahlen (50) der Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Fahrzeugzustandes, der einen Fahrzeugstatus dar­ stellt, mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (30) durchgeführt wird; und
wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (30) "langsam" anzeigt, dann:
Aktivieren einer Mehrzahl von Breitstrahlen (46, 48) der Frontbeleuchtungsanordnung.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Fahrzeugzustandes, der einen Fahrzeugstatus reprä­ sentiert, mit einem Lenkradwinkelsensor (32) durchge­ führt wird; und
wenn der Lenkradwinkelsensor (32) eine Linksdrehung feststellt, dann:
Aktivieren eines linken Breitstrahls (48) der Frontbe­ leuchtungsanordnung (14, 16).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Fahrzeugzustandes, der einen Fahrzeugstatus dar­ stellt, mit einem Lenkradwinkelsensor (32) durchgeführt wird; und
wenn der Lenkradwinkelsensor (32) eine Rechtsdrehung feststellt, dann:
Aktivieren eines rechten Breitstrahls (46) der Frontbe­ leuchtungsanordnung (14, 16).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Fahrzeugzustandes, der einen Fahrzeugstatus dar­ stellt, mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (30) durchgeführt wird; und
wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (30) mittel oder hoch feststellt, dann:
Aktivieren einer Mehrzahl von mittleren Strahlen (44) der Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Fahrzeugzustandes, der einen Fahrzeugstatus dar­ stellt, mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (30) durchgeführt wird; und
wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (30) hoch fest­ stellt, dann:
Deaktivieren einer Mehrzahl von Breitstrahlen (46, 48) der Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Fahrzeugzustandes, der einen Fahrzeugstatus dar­ stellt, mit einem Links-Blinkersignal durchgeführt wird; und
wenn das Links-Blinkersignal AN ist, dann:
Aktivieren eines linken Breitstrahls (48) der Frontbe­ leuchtungsanordnung (14, 16).
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Fahrzeugzustandes, der einen Fahrzeugstatus dar­ stellt, mit einem Rechts-Blinkersignal durchgeführt wird; und
wenn das Rechts-Blinkersignal AN ist, dann:
Aktivieren eines rechten Breitstrahls (46) der Frontbe­ leuchtungsanordnung (14, 16).
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Umgebungszustandes, der einen Umgebungsstatus dar­ stellt, mit einem Fernlichtautoabblendsensor (40) durch­ geführt wird; und
wenn der Fernlichtautoabblendsensor (40) eine vorgegebe­ ne Anzahl von Übergängen in einer vorgegebenen Zeit feststellt, dann:
Deaktivieren einer Mehrzahl von Fernlichtstrahlen (50) der Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16) für eine vorge­ gebene Zeitdauer, wenn nicht ein Fernlichthaltesignal (35) in einer AN-Stellung ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Fahrzeugzustandes, der einen Fahrzeugstatus dar­ stellt, mit einem Lenkradwinkelsensor (32) durchgeführt wird; und
wenn der Lenkradwinkelsensor (32) feststellt, daß eine vorgegebene Anzahl von Drehungen innerhalb einer vorge­ gebenen Zeitdauer bei niedrigen Geschwindigkeiten über­ schritten wird, dann:
Deaktivieren einer Mehrzahl von Fernlichtstrahlen (50) der Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16) für eine vorge­ gebene Zeitdauer, wenn nicht ein Fernlichthaltesignal (35) in einer AN-Stellung ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens wenigstens eines Fahrzeugzustandes, der einen Fahrzeugstatus dar­ stellt, mit einem Lenkradwinkelsensor (32) durchgeführt wird; und
wenn der Lenkradwinkelsensor (32) feststellt, daß eine vorgegebene Anzahl von Drehungen innerhalb einer vorge­ gebenen Zeitdauer überschritten wird, dann:
Aktivieren einer Mehrzahl von Breitstrahlen (46, 48) der Frontbeleuchtungsanordnung (14, 16) für eine vorgegebene Zeitdauer.
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