控制装置、前照灯和投射方法

技术领域

本发明涉及一种用于车辆前照灯的控制装置，具有用于根据车辆的运行参数控制前照灯的光源单元的控制器件，使得在行车道上成像行驶走向光分布，其中行驶走向光分布在车辆转弯行驶时具有弯曲的引导线。

本发明还涉及具有控制装置的用于车辆的前照灯，其具有光源单元，其具有多个能够单个控制的光源和/或能够单个控制的导光元件，和用于按照预先给定的光分布控制光源单元的其它控制器件。

本发明还涉及用于控制前照灯的方法，其中为了在行车道上产生行驶走向光分布，根据车辆的行驶动力学传感器信号控制车辆的光源单元。

背景技术

由DE102013002212A1已知一种用于车辆的车道保持辅助系统，该车道保持辅助系统设置用于前照灯的控制装置，由此在车辆偏离车道中心时将彩色的光束投射到行车道上，以便在视觉上警告车辆的驾驶员。借助于作为传感器单元的摄像机检测行车道。

按照DE102020105876A1，使用前照灯用于将警示线或警示箭头投射到行车道标记上，以便向驾驶员发出与行车道的车道中心发生不允许的偏离的信号。

由DE102015012022A1已知一种用于前照灯的控制装置，借助于该控制装置将引导线投射到行车道上，这些引导线向驾驶员显示车辆朝哪个方向运动。优选设置两条引导线，这两条引导线以对应于车辆宽度的相互距离投射到行车道上。以这种方式可以向驾驶员可视化行驶走向。根据车辆的转向角和车辆的当前速度来实现引导线的可视化，从而在转弯行驶时可以将弯曲的引导线投射到行车道上。

发明内容

本发明的任务是，给出一种用于前照灯的控制装置、一种前照灯以及一种用于投射引导线的方法，使得所投射的引导线的走向尽可能示出车辆的实际行驶走向或尽可能接近车辆的实际行驶走向。

为了解决该任务，结合权利要求1的前序部分，本发明特征在于，控制器件是这样计算的，即：将弯曲的引导线构成为弯曲的轨迹的一部分，该弯曲的轨迹相切地在车辆重心的区域中和/或在横向于车辆纵向方向与重心错开的、车辆侧边缘的区域中设置。

本发明的特别的优点在于，在行车道上在视觉上成像的弯曲的引导线的曲率与车辆在弯道中的实际行驶走向一致。本发明的基本构思是：将计算出的、从中推导得出弯曲的引导线的曲率弧和/或曲率圆相切地设置在车辆重心的区域中，而不是例如在前照灯的区域中。车辆的重心通常位于车辆的前侧和后侧之间的中间区域中。如果圆弧轨迹和/或圆形轨迹的切线在该中间区域中延伸——其中该切线优选沿车辆纵向方向或沿车辆纵轴的方向延伸——则由前照灯成像的弯曲的引导线在转弯行驶时反映车辆的实际行驶走向。这是因为在圆弧轨迹和/或圆形轨迹上行驶时，车辆的重心对于车辆的实际行驶走向是决定性的。

根据本发明的一种进一步构成，引导线构成为圆形轨迹，其中弯曲的轨迹的曲率半径形成圆半径。有利的是，由此可以借助于数学模型更容易地计算弯曲的引导线。

根据本发明的一种进一步构成，行驶走向光分布通过两条平行的引导线形成，其中左侧引导线在车辆的左侧边缘的延长中延伸，而右侧引导线在车辆的右侧边缘的延长中延伸。有利的是，驾驶员由此不仅获得关于当前行驶走向的信息，而且还获得关于车辆的侧向边界的信息，这特别是在建筑工地行驶中或者在狭窄的行车道上是有帮助的。

根据本发明的一种进一步构成，包含左侧引导线的左侧弯道轨迹延伸所穿过的、车辆左侧边缘的点和包含右侧引导线的右侧圆形轨迹延伸所穿过的、车辆右侧边缘的点布置在垂直于车辆纵向方向的横向平面中，车辆的重心布置在该横向平面上或在该横向平面附近。因此，当左侧弯道轨迹和右侧弯道轨迹的切线在左侧或右侧边缘的点的附近延伸时，足以将实际行驶走向可视化。

为了解决该任务，按照本发明的前照灯具有权利要求9的特征。

该前照灯的特别的优点在于，除了预先给定的光分布(例如近光分布或弯道光分布)之外，前照灯产生在弯道中将车辆的准确的行驶走向可视化的行驶走向光分布。

根据本发明的一种进一步构成，控制装置安装在前照灯的壳体中并且具有用于控制第一光源单元的第一控制器件，以用于产生行驶走向光分布，和用于控制第二光源单元的第二控制器件，以用于产生预先给定的光分布。因此，前照灯壳体包括至少两个用于产生不同光功能的光模块。有利的是，由此可以简化光源的控制，因为根据光功能实现该控制。

为了解决该任务，本发明具有方法权利要求11的特征。

按照本发明的方法的特别的优点在于，可以以简单的方式将车辆在弯道中的实际行驶走向可视化。为此，仅由行驶动力学传感器数据计算车辆的转弯半径是足够的，其中将以此为表征的弯道轨迹放置到车辆的重心中。由计算出的中间的转弯半径可以在借助车辆的测量数据的情况下推导得出用于具有左侧引导线的左侧弯道轨迹的第一转弯半径和用于具有右侧引导线的右侧弯道轨迹的第二转弯半径，其中右侧弯道轨迹与竖直的左侧边缘平面作为切线相交，并且右侧引导线与竖直的右侧边缘平面作为切线相交。通过相应地控制前照灯，可以由此将两条平行的引导线投射到行车道上，这两条引导线相互间的距离与车辆宽度一致。有利的是，本发明能够实现简单地计算两条平行的引导线，用于将车辆的行驶走向连续地可视化。

根据按照本发明的方法的一种进一步构成，车辆的重心和/或车辆的竖直的左侧边缘平面和竖直的右侧边缘平面被投射到行车道所在的平面上。以这种方式，可以使用简单的数学模型来计算控制信号。

根据本发明的一种进一步构成，引导线的长度取决于车辆到行驶在前面的车辆的距离，使得对行驶在前面的车辆不产生不期望的炫目。

根据本发明的一种进一步构成，这样计算用于光源单元的控制信号，即：平行的引导线与车辆间隔地开始并且与车辆间隔更远地终止。引导线的端部优选局限在其上还存在行车道的区域上，从而不会使驾驶员混乱。

附图说明

下面借助附图详细说明本发明的实施例。

图中示出：

图1示出车辆的示意性俯视图，该车辆具有在弯道中在行车道上所产生的引导线，

图2示出按照本发明的前照灯的示意性框图，以及

图3示出控制装置所基于的物理单轨模型的图示。

具体实施方式

用于车辆的前照灯具有壳体1，在该壳体中布置有第一光源单元2和第二光源单元2'和用于控制光源单元2、2'的控制装置3。在壳体1之外布置有多个传感器4、5、6，这些传感器分别将传感器信号S1、S2或S3提供给控制装置3。第一传感器4构成为转向角传感器，其作为行驶动力学传感器信号S1提供转向角。第二传感器5构成为速度传感器，其作为行驶动力学传感器信号S2提供车辆的速度。第三传感器6构成为偏航角传感器，其作为行驶动力学传感器信号S3提供车辆围绕竖直的竖轴的偏航角。

第一光源单元2具有多个矩阵式布置的且能够单个控制的光源7，这些光源例如布置在芯片上。可以为多个光源7配设未示出的光学元件，例如透镜和/或反射器，以将各光源5成像为光像素，这些光像素在布置在车辆前方的行车道8上产生行驶走向光分布9。

此外，第二光源单元2'具有多个矩阵式布置且能够单个控制的光源7，这些光源的数量与第一光源单元2的光源数量相比更大。可以为多个光源7配设未示出的光学元件，例如透镜和/或反射器，以将各光源5成像为光像素，这些光像素在布置在车辆前方的行车道8上叠加成预先给定的光分布10，例如近光分布。

所述前照灯是一种高分辨率前照灯，其中第一光源单元2和第二光源单元2'可以分别具有256行和64列的光源7阵列，以形成超过16000个光像素。

根据本发明的一种未示出的备选实施形式，第一光源单元2或第二光源单元2'也可以具有光引导元件，例如多个能偏转的微镜(DMD)或液晶场(LCD或LCOS)，以便产生期望的光分布或以便产生行驶走向光分布9或光分布10。

下面详细解释对第一光源单元2的控制以产生行驶走向光分布9。在本实施例中，行驶走向光分布9通过两条平行的引导线11和12形成，它们被成像在行车道8上并且应该向驾驶员可视化弯道中的当前行驶走向。

引导线11、12在车辆F的侧边缘的延长中延伸。左侧引导线11在车辆F的左侧边缘13的延长中在左侧圆形轨迹15上延伸；右侧引导线12在车辆F的右侧边缘14的延长中在右侧圆形轨迹16上延伸。在图1中示出了在右转弯行驶时左侧引导线11和右侧引导线12的弯曲的走向。左侧引导线11在与车辆F的左侧边缘13相切地相交的左侧圆形轨迹15上延伸。右侧引导线12位于与车辆F的右侧边缘14相交的第二圆形轨迹16上。可以看出，第一圆形轨迹15的切线17与车辆F的左侧视镜19相交于外部的点P1。第二轨迹16的第二切线18与车辆F的右侧视镜20相交于外部的点P2。

左侧圆形轨迹15形成第一弯曲的轨迹。右侧圆形轨迹16形成第二弯曲的轨迹。

左侧圆形轨迹15和右侧圆形轨迹16由中间圆形轨迹21推导得出，该中间圆形轨迹延伸穿过车辆F的重心S。中间的圆弧21特征在于中间的半径R

按照本发明，控制装置3具有计算单元，在该计算单元中根据传感器信号S1、S2、S3来计算中间的转弯半径R

在进一步的计算步骤中，根据左侧边缘13或右侧边缘14到重心S所在的车辆纵向中心平面的距离来计算左侧圆形轨迹15和右侧圆形轨迹16，见图1。由于左侧边缘13通过左侧视镜19的自由端P1形成，且右侧边缘14通过右侧视镜20的自由端P2形成，使中间圆形轨迹21横向于车辆纵向中心平面地移动在该中间圆形轨迹与左侧视镜19或右侧视镜20的自由端P1、P2之间的距离，直到中间圆形轨迹21的切线17、18延伸通过P1或P2点。为了计算右侧圆形轨迹16，考虑右侧视镜20的自由端P2到重心S所在的车辆中心平面的距离，其中该距离与表征左侧圆形轨迹15的第一半径R

在确定了左侧圆形轨迹15和右侧圆弧16之后，在进一步的步骤中确定左侧引导线11和右侧引导线12，从而通过引导线11、12只照亮行车道8的部分区域。左侧引导线11具有第一端25，该第一端到车辆F的前侧27存在预先给定的恒定距离。左侧引导线11具有预先给定的长度。右侧引导线12的第一端26被布置成与前侧27相距预先给定的距离。右侧引导线12具有一个长度。第一端25、26到车辆F前侧27的距离可以在5米至7米、优选6米的范围中。引导线11、12的长度可以在15米至25米的范围中。

控制装置3产生用于第一光源单元2的控制信号28，从而投射上述由两条引导线11、12组成的行驶走向光分布9。

此外，例如，为了不使行驶在前面的车辆眩目，控制信号28可以这样控制光源单元2，即：改变或减小左侧引导线11和右侧引导线12的长度。

如从图1可见，弯曲的左侧引导线11和弯曲的右侧引导线12分别构造成为左侧圆形轨迹15和右侧圆形轨迹16的圆环区段。

可以理解的是，中间圆形轨迹21可以在车辆F的重心S附近延伸，而不是与车辆F的重心S相交，其中中间圆形轨迹21的沿车辆纵向方向24延伸的切线30横向于车辆纵向方向24相对于车辆F的重心S偏移地布置。由此，左侧引导线11和右侧引导线12的走向不会产生明显的变化。重要的是，中间圆形轨迹21相切地接触车辆F的重心S或者在重心S附近延伸。因此，切线30的接触点要么位于车辆F的重心S中，要么横向于车辆纵向方向24相对于重心S偏移。

可以独立于第二光源单元2'地控制第一光源单元2。借助于控制信号29这样控制第二光源单元2'，即：产生预定的光分布10。第一光源单元2和第二光源单元2'可以在壳体1之内形成单独的光模块。必要时，控制装置3也可以分为用于控制第一光源单元2的第一控制区段和用于控制第二光源单元2'的第二控制区段。

可以理解的是，实时连续地计算控制信号28并且以该控制信号施加到光源单元2上。

左侧引导线11和右侧引导线12优选具有这样的长度，该长度在左侧引导线和右侧引导线的第一端25、26到车辆F前侧27的距离的三倍和六倍之间的范围内。

附图标记列表：

1 壳体

2、2'光源单元

3 控制装置

4 传感器

5 传感器

6 传感器

7 光源

8 行车道

9 行驶走向光分布

10光分布

11左侧引导线

12右侧引导线

13左侧边缘

14右侧边缘

15第一圆形轨迹

16第二圆形轨迹

17切线

18切线

19左侧视镜

20右侧视镜

21中间圆形轨迹

22前轮

23后轮

24车辆纵向方向

25第一端

26第一端

27前侧

28控制信号

29控制信号

30切线

S1、S2、S3传感器信号

S 重心

F 车辆

P1、P2 点

R

m 车辆质量