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Die Erfindung betrifft eine umgebungserfassende Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der umgebungserfassenden Vorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren.
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Umgebungserfassende Systeme wie z. B. Kameras mit Bildverarbeitung werden unter anderem in Fahrzeugen eingesetzt, die mit zumindest einer Fahrerassistenzvorrichtung wie beispielsweise Spurassistenz, Ampelerkennung, Verkehrszeichenerkennung, Kollisionswarnung oder Fußgängererkennung ausgestattet sind. Auch für die autonome Fahrzeugführung sind die umgebungserfassenden Systeme unerlässlich. Die Funktionstüchtigkeit solcher umgebungserfassenden Systeme ist somit entscheidend zur Sicherstellung des durch die Fahrerassistenzvorrichtung und autonome Fahrzeugführung erlangten Sicherheits- und Komfortgewinns für den Fahrzeugführer.
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Insbesondere der Datenverarbeitungsaufwand solcher umgebungserfassenden Systeme kann insbesondere bei einem langanhaltenden oder dauerhaften Betrieb zu einer kritischen Eigenerwärmung führen. Weiterhin sind vor allem Fahrzeugfrontkameras, welche üblicherweise im Innenraum des Fahrzeugs hinter der Windschutzscheibe angeordnet sind, einer hohen sonnenlichtbedingten Erwärmung ausgesetzt. Um einen hierdurch auf das umgebungserfassende System einwirkenden Temperaturschaden zu verhindern, wird das System üblicherweise bei der Überschreitung eines definierten Temperaturgrenzwerts abgeschaltet. Hieraus folgt zwangsläufig die Deaktivierung des autonomen Fahrbetriebs bzw. der Fahrerassistenzvorrichtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine umgebungserfassende Vorrichtung bereitzustellen, welche zuverlässig Sensordaten für hierauf basierende Fahrerassistenzeinrichtungen sicherstellt.
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Diese Aufgabe wird durch eine umgebungserfassende Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und durch die Figuren dargelegt.
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Es wird eine umgebungserfassende Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug wie z. B. einem PKW vorgeschlagen. Die umgebungserfassende Vorrichtung umfasst eine Sensoreinheit zur Ermittlung von Umgebungsinformationen eines Umgebungsbereichs, insbesondere eines vorausliegenden Umgebungsbereichs des eigenen Kraftfahrzeugs. Unter dem eigenen Kraftfahrzeug ist insbesondere ein Kraftfahrzeug mit der integrierten umgebungserfassenden Vorrichtung zu verstehen. Bevorzugt ist die umgebungserfassende Vorrichtung im Innenraum und in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs anzuordnen bzw. angeordnet.
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Beispielsweise weist die Sensoreinheit eine Radar- oder Lidareinheit auf oder ist als diese ausgebildet. Alternativ oder optional ergänzend umfasst die Sensoreinheit eine Bildaufnahmeeinheit mit mindestens einer Optik zur Projektion von Licht sowie mindestens einen Bildsensor wie z. B. einen CMOS-Sensor zur Erfassung des von der Optik projizierten Lichts oder ist als diese ausgebildet.
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Insbesondere umfasst die Sensoreinheit eine Auswerteeinrichtung, welche ausgebildet ist, aus den von der Lidar-, Radar- und/oder Bildaufnahmeeinheit übermittelten Sensordaten Umgebungsinformationen wie z. B. Fahrbahnmarkierungen zur Ausführung von mindestens einer Fahrerassistenzeinrichtung und/oder zur autonomen Fahrzeugführung auszuwerten.
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Weiterhin umfasst die Sensoreinheit insbesondere mindestens eine Fahrerassistenzeinrichtung zur Unterstützung des Fahrzeugführers des eigenen Kraftfahrzeugs mittels der von der Auswerteeinrichtung ausgewerteten Umgebungsinformationen. Bei der mindestens einen Fahrerassistenzeinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Spurassistenz, Ampelerkennung, Verkehrszeichenerkennung, Kollisionswarnung, Fußgängererkennung, Bremsassistenz oder die autonome Fahrzeugführung.
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Die umgebungserfassende Vorrichtung weist eine Temperaturmesseinheit auf, welche ausgebildet ist, mindestens oder genau eine Zustandstemperatur der Sensoreinheit zu messen. Unter der Zustandstemperatur ist in diesem Zusammenhang insbesondere eine Bauteiltemperatur von mindestens einem die Sensoreinheit umfassenden Bauteil, bevorzugt die Ist-Temperatur des Bildsensors, und/oder eine Umgebungstemperatur der Sensoreinheit, im Speziellen die Umgebungstemperatur des Bildsensors zu verstehen. Bei der Umgebungstemperatur kann es sich beispielsweise um eine in einem Gehäuse der Sensoreinheit gemessene Ist-Temperatur handeln.
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Die umgebungserfassende Vorrichtung umfasst eine Steuereinrichtung. Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die Sensoreinheit, im Speziellen den Bildsensor und/oder die Auswerteeinrichtung abzuschalten, sollte ein vorgegebener Temperatur-Abschaltgrenzwert durch die von der Temperaturmesseinheit mindestens einen gemessenen Zustandstemperatur überschritten sein. Auf diese Weise soll die Sensoreinheit vor einer Überhitzung geschützt werden.
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Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung ausgebildet, mindestens eine Maßnahme zur Reduzierung der Zustandstemperatur bei der Überschreitung eines vorgegebenen Temperatur-Warnwerts einzuleiten. Mit anderen Worten wird bei Erreichen des Temperatur-Warnwerts eine präventive Maßnahme durch die Steuereinrichtung ergriffen, um eine zunehmende Temperaturentwicklung zu verhindern oder zumindest abzumildern und somit das Überschreiten des Temperatur-Abschaltgrenzwerts zu verhindern. Auf diese Weise wird ein durch die Eigenerwärmung bedingter Abschaltvorgang der Sensoreinheit vermieden oder zumindest hinausgezögert und folglich die für die Fahrerassistenzfunktionen erforderlichen Sensordaten möglichst lang sichergestellt. Auf diese Weise soll eine höhere Verfügbarkeit von sicherheitsrelevanten Fahrerassistenzeinrichtungen erzielt werden.
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Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung ausgebildet, zur Reduzierung der Zustandstemperatur die Arbeitsleistung der Sensoreinheit oder zumindest von elektronischen Subbauteilen der Sensoreinheit wie z. B. der Auswerteeinrichtung zu reduzieren.
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Insbesondere ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die mindestens eine eingeleitete Maßnahme, im Speziellen die Reduzierung der Arbeitsleistung abzuschalten, sollte der Temperatur-Warnwert durch die gemessene Zustandstemperatur unterschritten sein.
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Die Auswertung der Umgebungsinformationen durch die Auswerteeinrichtung erfolgt beispielsweise innerhalb eines Verarbeitungszyklus mit einem zeitlich festgelegten Zeitintervall. Unter dem Verarbeitungszyklus ist insbesondere die Summe aus einer Datenverarbeitungs- und einer Leerlaufzeit zu verstehen. Während der Datenverarbeitungszeit werden z. B. die Umgebungsinformationen durch die Auswerteeinrichtung ausgewertet, wohingegen sich die Auswerteeinrichtung in der Leerlaufzeit im Leerlauf befindet. Nachteilig ist, dass die Auswerteeinrichtung während der Datenverarbeitung und im Leerlauf annähernd die gleiche Arbeitsleistung benötigt und somit auch die mit dem Leerlauf verbundene Wärmeleistung vorliegt. Vor diesem Hintergrund ist die Steuereinrichtung vorzugsweise ausgebildet, zur Reduzierung der Zustandstemperatur die Auswerteeinrichtung in der Leerlaufzeit von mindestens einem Verarbeitungszyklus auszuschalten. Besonders bevorzugt wird die Auswerteeinrichtung in der Leerlaufzeit ausgeschaltet, sollte der Zeitbedarf für einen Aus-, Speicher- und Einschaltvorgang der Auswerteeinrichtung geringer sein als die Leerlaufzeit. Um die aktuelle Leerlaufzeit zu bestimmen, wird z. B. die Leerlaufzeit von zumindest einem der zuletzt durchgelaufenen Verarbeitungszyklen ausgewertet. Auf diese Weise werden der Leistungsverbrauch und die hiermit verbundene Temperaturentwicklung ohne Einbußen in der Auswertung der Umgebungsinformationen vermindert.
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Als eine weitere besonders bevorzugte einzuleitende Maßnahme ist die Steuereinrichtung insbesondere ausgebildet, zur Reduzierung der Zustandstemperatur eine Bildauflösung, ein auszuwertendes Sichtfeld (Field of View) und/oder eine Bildaufnahmerate des mindestens einen aufzunehmenden Bilds zu reduzieren, beispielsweise zu halbieren. Umfasst die Sensoreinheit die Radareinheit, ist vorzugsweise die Auflösung der Radareinheit zu reduzieren. Auf diese Weise wird eine Reduzierung des Rechenaufwands und folglich der Eigenerwärmung des Bildsensors bzw. der Radareinheit erreicht. Weiterhin reduziert sich hierdurch insbesondere die Datenverarbeitungszeit der Auswerteeinrichtung, sodass durch das Ausschalten der Auswerteeinrichtung in der verlängerten Leerlaufzeit zusätzlich Wärmeenergie eingespart wird. Trotz einer hiermit verbundenen geringeren Auswertbarkeit von insbesondere in großer Entfernung liegenden Umgebungsinformationen ist weiterhin eine Vielzahl an Umgebungsinformationen auswertbar und folglich hierauf basierende Fahrerassistenzeinrichtungen bzw. der autonome Fahrbetrieb zumindest beschränkt ausführbar. Insbesondere ein abrupter Totalausfall aller verfügbaren Fahrerassistenzeinrichtungen können vorteilhafterweise verhindert werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten einzuleitenden Maßnahme ist die Steuereinrichtung ausgebildet, zur Reduzierung der Zustandstemperatur die mindestens eine bzw. zumindest eine der Fahrerassistenzeinrichtungen zu deaktivieren, sollte der Temperatur-Warnwert durch die gemessene Zustandstemperatur überschritten sein. Somit wird die für die mindestens eine deaktivierte Fahrerassistenzeinrichtung erforderliche Auswertung der Umgebungsinformationen abgeschaltet. Die hierdurch zusätzlich gewonnene Leerlaufzeit spart folglich bei einem Abschalten der Auswerteeinrichtung zusätzliche Wärmeenergie ein.
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Im Falle von mindestens zwei Fahrerassistenzeinrichtungen ist die Steuereinrichtung vorzugsweise ausgebildet, die Deaktivierung der mindestens einen Fahrerassistenzeinrichtung gestuft nach einer festgelegten Sicherheitsrelevanz vorzunehmen. So ist insbesondere ein erster Temperatur-Warnwert vorgesehen, bei dessen Überschreitung eine Fahrerassistenzeinrichtung mit niedrigster Sicherheitsstufe bzw. Fahrerassistenzeinrichtungen mit gleichgesetzter Sicherheitsstufe abgeschaltet werden. Im Falle einer Überschreitung eines zweiten Temperatur-Warnwerts wird mindestens eine Fahrerassistenzeinrichtung mit der nächsthöheren Sicherheitsstufe abgeschaltet. Mit anderen Worten erfolgt insbesondere eine gestufte Abschaltung der Fahrerassistenzeinrichtungen in Abhängigkeit ihres Beitrags zur Verkehrssicherheit. Beispielsweise bei einer Fußgänger- und Verkehrszeichenerkennung ist bevorzugt, zunächst die Verkehrszeichenerkennung abzuschalten, da die Fußgängererkennung einen wesentlichen Beitrag zur aktiven Fahrzeugsicherheit liefert.
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Bei einer weiteren bevorzugt einzuleitenden Maßnahme ist die Steuereinrichtung insbesondere ausgebildet, zur Reduzierung der Zustandstemperatur die Auswerteeinrichtung in einen vereinfachten Auswertemodus zur Auswertung der Umgebungsinformationen zu schalten. Beispielsweise ist die Auswerteeinrichtung in dem vereinfachten Auswertemodus ausgebildet, die Auswertung von einem beschränkten Bildbereich des Sichtfelds des mindestens einen aufgenommenen Bildes auszuwerten. Rein beispielhaft sei hier die Auswertung von Verkehrszeichen für die Verkehrszeichenerkennung zu nennen, bei der die Auswerteeinrichtung in dem vereinfachten Auswertemodus beispielsweise die Muster in dem beschränkten Bildbereich vergleichsweise zu einem normalen Auswertemodus auswertet. Alternativ oder optional ergänzend ist die Auswerteeinrichtung in dem vereinfachten Auswertemodus ausgebildet, die Suchkriterien zur Auswertung der Umgebungsinformationen zu vereinfachen, so z. B. eine geringere Anzahl an Mustern auszuwerten.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinrichtung ausgebildet, bei zumindest einer der zur Reduzierung der Zustandstemperatur eingeleiteten Maßnahmen eine zulässige Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit, mit anderen Worten eine Geschwindigkeitsbegrenzung des eigenen Kraftfahrzeugs einzuleiten. Durch die Beschränkung der Fahrzeuggeschwindigkeit ist es ermöglicht, trotz der mindestens einen eingeleiteten Maßnahme wie dem vereinfachten Auswertemodus oder der reduzierten Bildauflösung eine Vielzahl an Umgebungsinformationen auszuwerten.
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Vom konstruktiven Aufbau ist bevorzugt, dass die umgebungserfassende Vorrichtung einen System-on-Chip umfasst, wobei der Bildsensor der Bildaufnahmeeinheit, die Auswerteeinrichtung, die mindestens eine Fahrerassistenzeinrichtung und/oder die Steuereinrichtung auf dem System-on-Chip insbesondere als elektronische Subbauteile angeordnet sind.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Maßnahme zur Reduzierung der Temperatur kann das für elektronische synchrone Digitalschaltungen gebräuchliche Clock-Gating verwendet werden. Hierbei handelt es sich allgemein um eine Methode, mittels welcher in integrierten Schaltungen das Taktsignal selektiv bei bestimmten, momentan nicht benötigten Schaltungsteilen ein- bzw. ausgeschalten werden kann, um die mittlere Leistungsaufnahme zu reduzieren. In der vorliegenden Erfindung können hiermit Takte für einzelne Teilbereiche (Schaltungsteile) in dem System-on-Chip abgeschaltet werden. Hierfür werden die entsprechenden Konfigurationsregister für die Taktverteilung in dem System-on-Chip entsprechend gesetzt, um einzelne Taktpfade abzuschalten oder zu aktivieren. Weiterhin wäre denkbar den Takt für einzelne Teilbereiche in der Frequenz zu reduzieren, um damit die Leistungsaufnahme zu verringern.
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Eine derartige Methode ist vorteilhaft, da hiermit auf die vollständige Deaktivierung von einzelnen Einrichtungen auf dem System-on-Chip verzichtet werden kann. Durch die Reduzierung der Taktung kann einem Temperaturanstieg frühzeitig entgegengewirkt werden. Somit müssen beispielsweise einzelne Fahrerassistenzsysteme nicht mehr vollständig deaktiviert werden, sondern können, auch wenn diese nicht benötigt werden, zumindest teilweise aktiviert bleiben, wodurch diese bei Bedarf schneller wieder einsatzbereit sind, was zu einer Erhöhung der Sicherheit bei teil- oder vollautonomen Fahren beitragen kann.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit der umgebungserfassenden Vorrichtung nach der vorhergehenden Beschreibung. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung ausgebildet, bei der Überschreitung einer vorgegebenen Temperatur-Warnmeldestufe den Fahrzeugführer des eigenen Kraftfahrzeugs über einen möglicherweise bevorstehenden Abschaltvorgang der umgebungserfassenden Vorrichtung, über eine möglicherweise bevorstehende Deaktivierung von zumindest einer Fahrerassistenzeinrichtung oder des autonomen Fahrbetriebs und/oder über eine möglicherweise bevorstehende eingeleitete Geschwindigkeitsbeschränkung zu informieren. Beispielsweise wird der Fahrzeugführer über eine optische und/oder akustische Warnmeldung informiert. Bei der Temperatur-Warnmeldestufe handelt es sich beispielsweise um den Temperatur-Warnwert. Auf diese Weise wird der Fahrzeugführer frühzeitig z. B. über eine möglicherweise bevorstehende Fahranforderung informiert, sodass ein Überraschungseffekt vermieden wird. Dies ist besonders von Vorteil, sollte die Überschreitung des Temperatur-Abschaltgrenzwerts durch die mindestens eine eingeleitete Maßnahme und somit die Deaktivierung des autonomen Fahrbetriebs bzw. des Betriebs zumindest einer Fahrerassistenzeinrichtung unvermeidbar sein.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren mit einer umgebungserfassenden Vorrichtung insbesondere zur temperaturabhängigen Steuerung der Sensoreinheit nach der vorhergehenden Beschreibung. In einem ersten Schritt werden Umgebungsinformationen eines Umgebungsbereichs des eigenen Kraftfahrzeugs ermittelt. Bei den Umgebungsinformationen handelt es sich vorzugsweise um die für die Ausführung der mindestens einen Fahrerassistenzeinrichtung zu ermittelnden Objekte, so z. B. um Fahrspurmarkierungen für einen Spurhalteassistenten. Weiterhin wird mindestens eine Zustandstemperatur der Sensoreinheit durch die Temperaturmesseinheit gemessen. Für die Bestimmung der aktuellen Zustandstemperatur erfolgt beispielsweise eine regelmäßige Temperaturmessung in einem Zeitintervall von zwei Sekunden. Im Falle der Überschreitung des vorgegebenen Temperatur-Warnwerts durch die von der Temperaturmesseinheit mindestens einen gemessenen Zustandstemperatur wird mindestens eine Maßnahme zur Reduzierung der Zustandstemperatur durch die Steuereinrichtung eingeleitet.
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Bei der mindestens einen einzuleitenden Maßnahme wird vorzugsweise die Arbeitsleistung der Sensoreinheit oder von elektronischen Subbauteilen der Sensoreinheit wie z. B. die Auswerteeinrichtung oder der Bildsensor reduziert. Alternativ oder optional ergänzend wird die Auswerteeinrichtung in der Leerlaufzeit abgeschaltet, sollte insbesondere der Zeitbedarf für den Aus-, Speicher- und Einschaltvorgang der Auswerteeinrichtung geringer sein als beispielsweise die Leerlaufzeit des zuletzt durchgelaufenen Verarbeitungszyklus‘. Als eine weitere Alternative oder optionale Ergänzung werden die Bildauflösung, das Sichtfeld und/oder die Bildaufnahmerate reduziert. Als eine weitere bevorzugte einzuleitende Maßnahme wird die mindestens eine Fahrerassistenzeinrichtung zur Verlängerung der Leerlaufzeit deaktiviert. In Falle von mindestens zwei Fahrerassistenzeinrichtungen werden die Fahrerassistenzeinrichtungen vorzugsweise nach einer gestuft festgelegten Sicherheitsrelevanz deaktiviert. Bei einer weiteren bevorzugten Maßnahme wird die Auswerteeinrichtung zur Reduzierung der Zustandstemperatur in einen vereinfachten Auswertemodus geschaltet.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
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1 in einer Blockdarstellung eine umgebungserfassende Vorrichtung umfassend eine Sensoreinheit;
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2 ein Balkendiagramm mit dem Temperaturzustand der Sensoreinheit und zwei der Sensoreinheit vorgegebenen Temperatur-Grenzwerten zur präventiven Vermeidung einer Überhitzungsgefahr der Sensoreinheit;
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3 den Verarbeitungszyklus einer Auswerteeinrichtung der Sensoreinheit mit im Diagramm-Vergleich einem höheren und niedrigeren Datenverarbeitungsaufwand zur Auswertung von Umgebungsinformationen;
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4 den Verarbeitungszyklus mit einer im Vergleich zu 3 verlängerten Leerlaufzeit durch das Abschalten einer Fahrerassistenzeinrichtung der Sensoreinheit;
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5 den Zeitbedarf für einen Ausschalt-, Speicher- und einem Einschaltvorgang der Auswerteeinrichtung;
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6 ein Diagramm mit einem einzuleitenden Maßnahmenablauf in Abhängigkeit von der Zustandstemperatur der Sensoreinheit.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung eine umgebungserfassende Vorrichtung 1, welche in einem Kraftfahrzeug 2 wie z. B. einem PKW, LKW oder einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine integriert ist.
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Die umgebungserfassende Vorrichtung 1 umfasst eine Sensoreinheit 3 zur Ermittlung von Umgebungsinformationen eines Umgebungsbereichs des eigenen Kraftfahrzeugs 2. Die Sensoreinheit 3 weist z. B. eine Bildaufnahmeeinheit 4 wie eine Mono- oder Stereokamera auf, welche ausgebildet ist, mindestens ein Bild des Umgebungsbereichs des eigenen Kraftfahrzeugs 2 zur Ermittlung der Umgebungsinformationen aufzunehmen. Weiterhin umfasst die Sensoreinheit 3 z. B. eine Auswerteeinrichtung 5, welche insbesondere ausgebildet ist, aus dem von der Bildaufnahmeeinheit 4 mindestens einen aufgenommenen Bild die Umgebungsinformationen auszuwerten.
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Beispielsweise umfasst die umgebungserfassende Vorrichtung 1 mindestens eine Fahrerassistenzeinrichtung 6a, 6b, 6c, so z. B. Fußgängerschutz oder einen Spurhalteassistenten, welche insbesondere auf Basis der von der Auswerteeinrichtung 5 ausgewerteten Umgebungsinformationen die Fahrerassistenzfunktion, so z. B. eine Brems-, Warn- und/oder eine Lenkassistenz ausführt.
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Die umgebungserfassende Vorrichtung 1 umfasst eine Temperaturmesseinheit 7, welche ausgebildet ist, mindestens eine Zustandstemperatur T1 der Sensoreinheit 3 zu messen. Die Temperaturmesseinheit 7 ist beispielsweise ein in einem Gehäuse der Sensoreinheit 3 und/oder in einem Bildsensor der Bildaufnahmeeinheit 4 integrierter Temperaturfühler. Es erfolgt mittels der mindestens einen gemessenen Zustandstemperatur T1 insbesondere eine Temperaturüberwachung der Sensoreinheit 3.
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Die umgebungserfassende Vorrichtung 1 weist eine Steuereinrichtung 8 auf. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung 8 ausgebildet, die Sensoreinheit 3, im Speziellen die Bildaufnahmeeinheit 4 abzuschalten, sollte ein insbesondere durch die Steuereinrichtung 8 vorgegebener Temperatur-Abschaltgrenzwert T3 durch die gemessene Zustandstemperatur T1 überschritten sein. Durch den Abschaltvorgang soll ein Hitzeschaden der Sensoreinheit 3, im Speziellen der Bildaufnahmeeinheit 4 vermieden werden.
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Durch den Abschaltvorgang der Sensoreinheit 3 ist die mindestens eine Fahrerassistenzeinrichtung 6a, 6b, 6c und folglich die hiermit verbundene Unterstützung des Fahrzeugführers ebenso abgeschaltet. Der Abschaltvorgang fordert insbesondere bei einem teil- oder hochautonomen Fahrbetrieb eine abrupte Übernahmeaktion des Fahrzeugführers.
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Die Steuereinrichtung 8 ist ausgebildet, mindestens eine Maßnahme zur Reduzierung der Zustandstemperatur T1 einzuleiten, sollte ein insbesondere durch die Steuereinrichtung 8 vorgegebener Temperatur-Warnwert T2 durch die gemessene Zustandstemperatur T1 überschritten sein. Besonders bevorzugt erfolgt zur Reduzierung der Zustandstemperatur T1 eine temperaturabhängige Steuerung der Arbeitsleistung der Sensoreinheit 3. Somit soll ein mit dem Überschreiten des Temperatur-Abschaltgrenzwerts T3 verbundener Abschaltvorgang der Sensoreinheit 3 vermieden und folglich die Ausführung der mindestens einen Fahrerassistenzeinrichtung 6a, 6b, 6c bzw. des autonomen Fahrbetriebs sichergestellt werden.
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In 2 ist ein Balkendiagramm mit der aktuell gemessenen Zustandstemperatur T1, dem vorgegebenen Temperatur-Warnwert T2 sowie dem vorgegebenen Temperatur-Abschaltgrenzwert T3 gezeigt. Bei diesem Beispiel befindet sich die Zustandstemperatur T1 unterhalb des vorgegebenen Temperatur-Warnwerts T2. Die Steuereinrichtung 8 ist insbesondere ausgebildet, im Falle einer Überschreitung des Temperatur-Warnwerts T2 die mindestens eine Maßnahme zur Reduzierung der Zustandstemperatur T1 einzuleiten und bei einer Überschreitung des Temperatur-Abschaltgrenzwerts T3 die Sensoreinheit 3 abzuschalten.
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Wie in 3 dargestellt, erfolgt die Auswertung der Umgebungsinformationen durch die Auswerteeinrichtung 5 beispielsweise innerhalb eines Verarbeitungszyklus VZ mit einem zeitlich festgelegten Zeitintervall von z. B. 50ms. Rein beispielhaft ist die Auswertung der Umgebungsinformationen für drei Fahrerassistenzeinrichtungen 6a, 6b, 6c, so z. B. die Auswertung von Fahrspuren für einen Spurhalteassistenten, die Auswertung von Verkehrszeichen für eine Verkehrszeichenerkennung und zur Auswertung von Fußgängern für einen Fußgängerschutz dargestellt.
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Innerhalb des Verarbeitungszyklus VZ erfolgt einerseits die Datenverarbeitung DV zur Auswertung der Umgebungsinformationen. An die Datenverarbeitung DV anschließend befindet sich die Auswerteeinrichtung 5 in einem Leerlauf L bis der zeitlich festgelegte Verarbeitungszyklus VZ abgeschlossen ist. Die Dauer der Datenverarbeitung DZ steht insbesondere in Abhängigkeit der Anzahl der auszuwertenden Umgebungsinformationen aus den Sensordaten, im Speziellen aus dem mindestens einen aufgenommenen Bild. Bei einem Vergleich der beiden in der 3 gezeigten Diagramme liegt in dem oberen Diagramm eine geringere Auslastung der Auswerteeinrichtung 5 während der Datenverarbeitung als in dem unteren Diagramm vor, sodass sich in dem unteren Diagramm die Leerlaufzeit LZ entsprechend verkürzt.
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Nachteilig ist, dass die Auswerteeinrichtung 5 in der Datenverarbeitung DV und im Leerlauf L annähernd die gleiche Arbeitsleistung benötigt. Vor diesem Hintergrund ist die Steuereinrichtung 8 beispielsweise ausgebildet, zur Reduzierung der Zustandstemperatur T1 die Auswerteeinrichtung 5 in der Leerlaufzeit LZ des Verarbeitungszyklus‘ VZ auszuschalten. Dem ist jedoch insbesondere vorausgesetzt, dass der Zeitbedarf für den Aus-, Speicher- und Einschaltvorgang ASE und optional ergänzend den Zuschaltvorgang Z einer deaktivierten Fahrerassistenzeinrichtung 6a, 6b, 6c der Auswerteeinrichtung 5, welcher beispielhaft in 5 dargestellt ist, geringer als die Leerlaufzeit LZ ist.
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Zur Verlängerung der Leerlaufzeit LZ und somit zur Einsparung von der mit dem Abschaltvorgang in der Leerlaufzeit LZ verbundenen Wärmeenergie sieht eine weitere bevorzugte Maßnahme vor, zumindest eine der Fahrerassistenzeinrichtungen 6a, 6b, 6c zu deaktivieren. In 4 ist rein beispielhaft die Fahrerassistenzeinrichtung 6b deaktiviert und somit die hiermit verbundene Auswertung der Umgebungsinformationen für die Fahrerassistenzeinrichtung 6b abgeschaltet. Vorteilhafterweise ist auf diese Weise eine längere Leerlaufzeit LZ erzielt, sodass der hiermit verbundene Wärme- und Energieverlust ausgeschlossen wird.
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Ein Rechenbeispiel soll beispielhaft das Einsparpotenzial der Eigenerwärmung durch das Abschalten zumindest einer Fahrerassistenzeinrichtung 6b und der Auswerteeinrichtung 5 in der Leerlaufzeit LZ aufgezeigt werden.
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Durch das Abschalten der Fahrerassistenzeinrichtung 6b, welche z. B. eine Datenverarbeitungszeit DZ von 10ms erfordert, erhöht sich die Leerlaufzeit LZ von 10ms auf 25ms. Das wirksame Zeitverhältnis für das Abschalten der Auswerteeinrichtung 5 in der Leerlaufzeit LZ beträgt gemäß [(Leerlaufzeit LZ (25ms) – Aus-, Speicher-, Einschalt- und Zuschaltvorgang ASEZ (1,5ms)/Verarbeitungszyklus VZ (50ms)] = 0,45. Der Wirkungsgrad des Abschaltens der Auswerteeinrichtung 5 beträgt 50 Prozent (0,5). Da der Leistungsverbrauch der Auswerteeinrichtung 5 einem Watt entspricht, liegt gemäß 1 Watt·0,45·0,5 eine Energieeinsparung von 0,225 Watt zugrunde. Somit wurde der Leistungsverbrauch der Auswerteeinrichtung 5 um mehr als 20 Prozent und folglich die Eigenerwärmung der Sensoreinheit 3 erheblich reduziert.
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6 zeigt in einem Übersichtsdiagramm einen einzuleitenden Maßnahmenablauf in Abhängigkeit von der Zustandstemperatur T1 der Sensoreinheit 3. Auf der y-Achse sind die eigenerwärmungsreduzierenden Maßnahmen zum Entgegenwirken der Eigenerwärmung der Sensoreinheit 3 und auf der x-Achse die zugehörigen Temperaturgrenzwerte T2, T3 dargestellt. Rein beispielhaft ist eine lineare Kennlinie gezeigt. Im Falle der Überschreitung des Temperatur-Warnwerts T2 durch die Zustandstemperatur T1 werden beispielsweise als eigenerwärmungsreduzierenden Maßnahmen y1 die Auswerteeinrichtung 5 in der Leerlaufzeit LZ ausgeschaltet, mindestens eine Fahrerassistenzeinrichtung 6a, 6b, 6c deaktiviert, die Auswerteeinrichtung 5 in einen vereinfachten Auswertemodus mit einem vereinfachten Datenverarbeitungsalgorithmus geschaltet, eine Bildauflösung und/oder eine Bildaufnahmerate des Bildsensors reduziert. Bei y2 erfolgt z. B. die Warnung an den Fahrzeugführer, dass möglicherweise Fahrerassistenzeinrichtungen 6a, 6b, 6c bzw. der teil- oder hochautonome Fahrbetrieb beendet werden. Bei y3 ist der Temperatur-Abschaltgrenzwert T3 überschritten und die Sensoreinheit 3 oder Subbauteile hiervon werden durch die Steuereinrichtung 8 abgeschaltet, um eine weitere Wärmeentwicklung zu verhindern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Umgebungserfassende Vorrichtung
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Sensoreinheit
- 4
- Bildaufnahmeeinheit
- 5
- Auswerteeinrichtung
- 6a, 6b, 6c
- Fahrerassistenzeinrichtung
- 7
- Temperaturmesseinheit
- 8
- Steuereinrichtung
- T1
- Zustandstemperatur
- T2
- Temperatur-Warnwert
- T3
- Temperatur-Abschaltgrenzwert
- DV
- Datenverarbeitung der Auswerteeinrichtung
- L
- Leerlauf der Auswerteeinrichtung
- VZ
- Verarbeitungszyklus
- DZ
- Datenverarbeitungszeit
- LZ
- Leerlaufzeit
- ASE
- Zeit für Aus-, Speicher- und Einschaltvorgang der Auswerteeinrichtung