Fahrzeug

Die Anmeldung betrifft eine Zustandserfassungsvorrichtung, ein Verfahren zum Er fassen eines Zustands sowie ein Fahrzeug.

Vorrichtungen und Verfahren zum Erfassen eines Zustands sind prinzipiell bekannt.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, eine verbesserte Zustand serfassungsvorrichtung, ein verbessertes Verfahren zum Erfassen eines Zustands sowie ein verbessertes Fahrzeug anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zustandserfassungsvorrichtung. Diese umfasst eine Bilderfassungsvorrichtung, die an einem Fahrzeug angeordnet ist und ausgebil det ist, einen Bereich eines Außenraums des Fahrzeugs in einem Bild zu erfassen, wobei der Bereich des Außenraums einen Teil des Untergrunds des Fahrzeugs und einen Teil des Fahrzeugs selbst umfasst. Die Zustandserfassungsvorrichtung um fasst weiter eine Auswertungsvorrichtung, die ausgebildet ist, das erfasste Bild aus zuwerten und einen Antriebszustand des Fahrzeugs zu erkennen. Weiter umfasst die Zustandserfassungsvorrichtung eine Steuervorrichtung, die ausgebildet ist, einen Antriebsparameter des Fahrzeugs in Erwiderung auf den erkannten Antriebszustand des Fahrzeugs zu verändern.

Die Bilderfassungsvorrichtung kann teilweise oder vollständig außerhalb des Fahr zeugs angeordnet sein, nämlich außen an einem Karosserie- oder Verkleidungsele ment. Alternativ oder zusätzlich kann die Bilderfassungsvorrichtung auch innerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein, beispielsweise hinter einer Scheibe des Fahrzeugs und somit in einem Fahrgastraum des Fahrzeugs. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder eine Land- oder Baumaschine. Das Fahrzeug umfasst zumindest zwei Räder, von denen zumindest eines angetrieben wird. Das zumindest eine Rad wird beispielswei se durch einen Elektromotor und/oder einen Verbrennungsmotor angetrieben. Die Bilderfassungsvorrichtung ist dabei ausgebildet, einen Bereich des Außenraums des Fahrzeugs in zumindest einem Bild zu erfassen. Die Bilderfassungsvorrichtung ist dabei beispielsweise ausgebildet, ein oder mehrere, vorzugsweise digitale, Bilder aufnehmen. Beispielsweise ist die Bilderfassungsvorrichtung mit der Spannungsver sorgung des Fahrzeugs verbunden und ist ausgebildet, dauerhaft, mit eingeschalte ter Zündung und/oder im Fährbetrieb kontinuierlich Bilder eines Bereichs des Außen raums des Fahrzeugs aufzunehmen.

Der Bereich des Außenraums des Fahrzeugs umfasst dabei einen Teil bzw. einen Ausschnitt des Untergrunds des Fahrzeugs und einen Teil bzw. einen Ausschnitt des Fahrzeugs selbst. Der Bereich des Außenraums des Fahrzeugs kann auch einen weiteren Teil erfassen, beispielsweise einen Ausschnitt über dem Untergrund in Fahrtrichtung des Fahrzeugs, entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs oder zu einer Seite des Fahrzeugs. Der Untergrund, von dem ein Teil bzw. ein Ausschnitt erfasst wird, umfasst beispielsweise den Boden, beispielsweise eine Straße, ein Feldweg, eine Fahrspur oder dergleichen. Der Teil bzw. der Ausschnitt des Fahr zeugs, der durch die Bilderfassungsvorrichtung erfasst wird umfasst beispielsweise zumindest einen Ausschnitt eines Rades oder Reifens des Fahrzeugs, insbesondere ein angetriebenes Rad oder ein angetriebener Reifen des Fahrzeugs, und/oder einen Teil einer Antriebsachse des Fahrzeugs. Der Bereich des Außenraums kann zusätz lich auch einen Teil eines Anbaugeräts erfassen, insbesondere auch ein Rad oder Reifen des Anbaugeräts.

Die Auswertungsvorrichtung ist ausgebildet, das erfasste Bild auszuwerten und einen Antriebszustand des Fahrzeugs zu erkennen. Die Auswertungsvorrichtung wertet dazu mindestens ein Bild, insbesondere mehrere Bilder aus, die ihr von der Bilder fassungsvorrichtung bereitgestellt werden. Beispielsweise ist die Auswertungsvor richtung ausgebildet, auf Bildern einen Teil eines angetriebenen Rades bzw. Reifens sowie den Untergrund zu identifizieren und voneinander zu differenzieren. Die Aus wertungsvorrichtung ist beispielsweise weiter ausgebildet, den Antriebszustand durch den Vergleich von zwei einzelnen in kurzer zeitlicher Abfolge aufgenommenen Bil dern zu erkennen, ob ein Rad oder Reifen gegenüber dem Untergrund, auf dem das Fahrzeug steht oder fährt, den Schlupf verliert, durchdreht, blockiert oder rutscht. Dies geschieht durch Bilderkennungs- bzw. Bildauswertungsalgorithmen, die auf das zumindest eine erfasste Bild angewendet werden. Wenn sich beispielsweise zwi schen zwei oder mehreren erfassten Bildern die Radumdrehung des Rades zwischen zwei Bildern stärker verändert als der Untergrund, deutet dies auf einen Schlupf oder ein Durchdrehen als Antriebszustand hin. Wenn sich hingegen beispielsweise zwi schen zwei oder mehreren erfassten Bildern der Untergrund stärker gegenüber der Radumdrehung verändert oder sich der Untergrund verändert und die Radumdre hung nicht, deutet dies auf ein Rutschen des Fahrzeugs oder ein Blockieren des Ra des oder Reifens als Antriebszustand hin. Wenn sich alternativ oder zusätzlich zwi schen zwei Bildern der Untergrund nicht näherungsweise proportional zu einem Len keinschlag ändert, deutet dies darauf hin, dass das Fahrzeug unter- oder übersteu ert.

Die Steuervorrichtung ist ausgebildet, einen Antriebsparameter des Fahrzeugs in Erwiderung auf den erkannten Antriebszustand des Fahrzeugs zu verändern. Die Steuervorrichtung hat dabei beispielsweise Zugriff auf einen Antrieb des Fahrzeugs, beispielsweise einen Antriebsstrang. Beispielsweise ist die Steuervorrichtung ausge bildet, die Leistung eines Verbrennungsmotors oder Elektromotors auf das zumindest eine angetrieben Rad zu reduzieren oder zu erhöhen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung das angetriebene Rad oder eine Achse aus- oder einkuppeln oder ein Differential oder ein weiteres angetriebenes Rad zu- oder abschalten.

Diese Zustandserfassungsvorrichtung hat den Vorteil, dass durch eine einfache Ka mera ein oder mehrere Antriebszustände, wie oben beschrieben, erkannt werden können, und somit auf einen oder mehrere Sensoren, wie ABS, ASR, ESP zu erset zen bzw. deren Funktion bereitzustellen. Darüber hinaus ist diese Art der Erfassung des oder der Antriebszustände besonders Wartungs- und Verschleißarm, da durch die vorgeschlagene Lösung darauf verzichtet werden kann, einen oder mehrere phy sische Sensoren in dem Antriebsstrang anzuordnen, die dort üblicherweise hohen Belastungen und damit Verschleiß ausgesetzt sind. Gemäß einer Weiterbildung ist die Auswertungsvorrichtung weiter ausgebildet, einen Umweltzustand der Umgebung des Fahrzeugs zu erkennen und die Steuervorrich tung weiter ausgebildet, einen Antriebsparameters des Fahrzeugs in Erwiderung auf den erkannten Umweltzustand des Fahrzeugs zu verändern.

Die Auswertungsvorrichtung ist ausgebildet, ein von der Bilderfassungsvorrichtung erfasstes Bild auszuwerten und einen Umweltzustand darauf zu erkennen. Dies ge schieht durch Bilderkennungs- bzw. Bildauswertungsalgorithmen, die auf das zumin dest eine erfasste Bild angewendet werden. Ein Umweltzustand, den die Auswer tungsvorrichtung erkennen kann, ist beispielsweise eine Art des Untergrunds des Fahrzeugs, auf dem es steht oder fährt, wie beispielsweise Sand, Asphalt, Gras, Acker, Erde, Schotter. Ein weiterer Umweltzustand, den die Auswertungsvorrichtung erkennen kann, ist die Beschaffenheit des Untergrunds des Fahrzeugs, auf dem es steht oder fährt, beispielsweise Nässe, Eis, Trockenheit, beispielsweise ob das Fahr zeug auf nassem Gras, schlammiger Erde oder eisglattem Asphalt steht bzw. fährt. Ein weiterer Umweltzustand ist beispielsweise ein Hindernis im oder auf dem Weg des Fahrzeugs, beispielsweise ein größerer Stein, ein Begrenzungspfosten, wie eine Eisenstange oder ein Wildtier. Ein Umweltzustand kann auch eine Schnittkante eines zu mähenden Feldes sein.

Die Steuervorrichtung ist dann ausgebildet, einen Antriebsparameters des Fahrzeugs in Erwiderung auf den erkannten Umweltzustand des Fahrzeugs zu verändern. Wenn beispielsweise erkannt wird, dass das Fahrzeug auf nassem Gras steht oder fährt, kann die auf den Antriebsstrang abgegebene Leistung durch die Steuervorrichtung reduziert werden, um ein Durchdrehen der Räder auf dem nassen Gras beim Anfah ren oder Beschleunigen zu verhindern oder zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich kann von einem vorher reduzierten Leistungsgrad die auf den Antriebsstrang abge gebene Leistung durch die Steuervorrichtung beim Erkennen eines trockenen As phalts erhöht oder maximiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch die Steu ervorrichtung die auf den Antriebsstrang abgegebene Leistung gedrosselt oder voll ständig zurückgenommen werden, beispielsweise wenn ein Stein auf oder an dem Weg liegt, mit dem das Fahrzeug anderweitig kollidieren würde. Diese Weiterbildung hat zusätzlich den Vorteil, dass im Stand und/oder im Fährbe trieb aktiv auf die Umwelt um das Fahrzeug herum reagiert werden kann und somit unerwünschte Fahrsituationen vermieden oder verhindert werden können. Weiter ist es durch diese Weiterbildung auch sich in der Zukunft auf dem Fahrtweg ergebende Probleme oder Hindernisse zu erkennen und frühzeitig darauf zu reagieren.

Gemäß einer Weiterbildung ist die Auswertungsvorrichtung weiter ausgebildet, einen Fahrzeugzustand des Fahrzeugs zu erkennen und die Steuervorrichtung weiter aus gebildet, einen Antriebsparameter des Fahrzeugs in Erwiderung auf den erkannten Fahrzeugzustand des Fahrzeugs zu verändern.

Die Auswertungsvorrichtung ist ausgebildet, ein von der Bilderfassungsvorrichtung erfasstes Bild auszuwerten und einen Fahrzeugzustand darauf zu erkennen. Dies geschieht durch Bilderkennungs- bzw. Bildauswertungsalgorithmen, die auf das zu mindest eine erfasste Bild angewendet werden. Ein Fahrzeugzustand, den die Aus wertungsvorrichtung erkennen kann, ist beispielsweise ob ein bestimmtes Anbauge rät, das an dem Fahrzeug befestigt werden kann, ordnungsgemäß befestigt ist. Ein weiterer beispielhafter Fahrzeugzustand ist, ob das Fahrzeug Öl verliert, das von der Unterseite des Fahrzeugs heruntertropft. Ein weiterer beispielhafter Fahrzeugzustand ist ein Radzustand, beispielsweise eine vorliegende Abnutzung eines Reifens, ein Verschleiß, wie tief der Reifen bzw. das Rad gegenwärtig in den Boden einsinkt, ein Luftverlust bzw. Platten des Reifens oder ein Felgenschaden des Rades. Ein Fahr zeugzustand kann auch ein Neige- oder Kippwinkel des Fahrzeugs gegenüber einer horizontalen bzw. planaren Ausrichtung umfassen.

Die Steuervorrichtung ist dann ausgebildet, einen Antriebsparameters des Fahrzeugs in Erwiderung auf den erkannten Fahrzeugzustand zu verändern. Wenn beispiels weise die Auswertungsvorrichtung erkennt, dass ein Anbaugerät nicht ordnungsge mäß an dem Fahrzeug befestigt ist, das Fahrzeug Öl verliert, ein Rad oder Reifen nicht mehr tauglich ist oder ein Neige- oder Kippwinkel des Fahrzeugs erreicht wird, bei dem ein Umkippen des Fahrzeugs droht, kann durch die Steuervorrichtung die auf den Antriebsstrang abgegebene Leistung gedrosselt oder vollständig zurückge nommen werden Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass auch Umstände, die das Fahrzeug betref fen einfach und günstig mit einer einzelnen Bilderfassungsvorrichtung erfasst werden können, ohne mehrere verschleißbehaftete Sensoren einsetzen zu müssen.

Gemäß einer Weiterbildung ist die Steuervorrichtung weiter ausgebildet, in Erwide rung auf den erkannten Antriebszustand zumindest ein Rad des Fahrzeugs abzu bremsen. Zusätzlich oder alternativ ist die Steuervorrichtung ausgebildet in Erwide rung auf den erkannten Umweltzustand des Fahrzeugs zumindest ein Rad des Fahr zeugs abzubremsen. Zusätzlich oder alternativ ist die Steuervorrichtung ausgebildet in Erwiderung auf den erkannten Fahrzeugzustand zumindest ein Rad des Fahr zeugs abzubremsen.

Dazu hat die Steuervorrichtung Zugriff auf das Bremssystem des Fahrzeugs und kann nicht nur den Antrieb drosseln oder reduzieren, sondern darüber hinaus zusätz lich oder alternativ aktiv bremsen. Dies ist besonders nützlich, wenn die Geschwin digkeit des Fahrzeugs sehr stark reduziert werden muss, beispielsweise bei einem unkontrollierten Rutschen, unmittelbar vor einer Kollision mit einem Hindernis oder wenn sich ein Anbaugerät unvorhergesehen von dem Fahrzeug löst.

Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass besonders effektiv auf erkannte Zustände reagiert werden kann. Insbesondere kann hierdurch eine Notbremsung effektiv ein geleitet werden.

Gemäß einer Weiterbildung ist die Bilderfassungsvorrichtung ausgebildet, den Be reich des Außenraums des Fahrzeug mittels eines bildgebenden Radars und/oder Lidars in einem Bild zu erfassen. Ein bildgebendes Radar nutzt elektromagnetische Wellen bzw. deren Reflektion an Objekten, ein oder mehrere Bilder zu erfassen. Ein bildgebendes Lidar nutzt hierfür Laserstrahlen.

Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass sie im Gegensatz zu einer Kamera keine Optik mit freier Sicht auf den abzubildenden Außenraum des Fahrzeugs und des Fahrzeugs selbst benötigt. Das bildgebende Radar und/oder Lidar bzw. die Zustand- serfassungsvorrichtung ist dadurch völlig unanfällig für Verschmutzung und beson ders wartungsfrei

Die Bilderfassungsvorrichtung, die Auswertungsvorrichtung und die Steuervorrich tung sowie die gesamte Zustandserfassungsvorrichtung können teilweise oder voll ständig als integrierte Schaltkreise ausgebildet sein, die elektrisch miteinander ver bunden sind und gegenseitigen Zugriff auf die verarbeiteten, erfassten oder bereitge stellten Daten haben.

Die Eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Er fassen eines Zustands, umfassend die Schritte Erfassen eines Bereichs eines Au ßenraums eines Fahrzeugs in einem Bild, wobei der Bereich des Außenraums einen Teil des Untergrunds des Fahrzeugs und einen Teil des Fahrzeugs selbst umfasst; Auswerten des erfassten Bildes und Erkennen eines Antriebszustands des Fahr zeugs; und Verändern eines Antriebsparameters des Fahrzeugs in Erwiderung auf den erkannten Antriebszustand des Fahrzeugs.

Der Schritt des Erfassens wird beispielsweise durch eine Bilderfassungsvorrichtung wie oben beschrieben durchgeführt.

Der Schritt des Auswertens wird beispielsweise durch eine Auswertungsvorrichtung wie oben beschrieben durchgeführt.

Der Schritt des Veränderns kann auch Steuern genannt werden und wird beispiels weise durch eine Steuervorrichtung wie oben beschrieben durchgeführt.

Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren weiter die Schritte Erkennen ei nes Umweltzustands der Umgebung des Fahrzeugs und Verändern eines Antriebs parameters des Fahrzeugs in Erwiderung auf den erkannten Umweltzustand des Fahrzeugs. Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren weiter die Schritte Erkennen ei nes Fahrzeugzustands des Fahrzeugs und Verändern eines Antriebsparameters des Fahrzeugs in Erwiderung auf den erkannten Fahrzeugzustand des Fahrzeugs.

Gemäß einer Weiterbildung umfasst der Schritt des Veränderns eines Antriebspara meters ein abbremsen zumindest eines Rads des Fahrzeugs.

Gemäß einer Weiterbildung wird der Bereich der Außenraums des Fahrzeug mittels eines bildgebenden Radars und/oder Lidars erfasst.

Es versteht sich, dass einzelne oder sämtliche Teile oder Schritte der oben beschrie benen Verfahren durch die oben beschriebene Zustandserfassungsvorrichtung aus- bzw. durchgeführt werden können.

Die Eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Fahrzeug, umfas send eine der oben genannten Zustandserfassungsvorrichtungen.

Bezüglich der Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails des Verfah rens und des Fahrzeugs wird auf die auf vorangegangene Beschreibung zu den ent sprechenden Merkmalen und Weiterbildungen der Zustandserfassungsvorrichtung verwiesen.

Die Ausführungsformen der Anmeldung werden nun beispielhaft anhand der beilie genden Figur 1 beschrieben, die eine schematische Ansicht von Ausführungsformen der Anmeldung zeigen.

Figur 1 zeigt zunächst ein Fahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform. Dies ist bei spielhaft als Landmaschine abgebildet, kann aber ebenso ein Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen sein. Abgebildet sind von dem Fahrzeug 1 ein Vorderrad, um fassend einen vorderen Reifen 2 und eine vordere Felge 3, sowie ein Hinterrad, um fassend einen hinteren Reifen 5 und eine hintere Felge 4. Weiter abgebildet ist ein Anbaugerät 6, das hier beispielhaft als eine dem Fahrzeug 1 angehängte Umpflüg- vorrichtung dargestellt ist. Das Fahrzeug 1 umfasst dabei eine Zustandserfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Die Zustandserfassungsvorrichtung ist nicht vollständig im Detail gezeigt und umfasst Bilderfassungsvorrichtung 7, eine Auswertungsvorrichtung und eine Steuervorrichtung. Die Bilderfassungsvorrichtung 7 ist dabei zentral und/oder mittig unter dem Fahrzeug 1 an dem Unterboden 8 angeordnet und beispielhaft als bildgebendes Radar gezeigt. Das bildgebende Radar sendet kontinuierlich elektro magnetische Wellen 9 aus und erzeugt aus den an Objekten reflektierten Wellen kontinuierlich ein Bild eines Bereichs 100 eines Außenraums 1000 des Fahrzeugs 1.

Das Fahrzeug 1 fährt auf einem Untergrund 10, wobei der hintere Reifen 5 aufgrund der Beschaffenheit des Bodens teilweise in den Untergrund 10 eingesunken ist. Auf dem Untergrund 10 befindet sich auf dem Fahrtweg des Fahrzeugs 1 weiter mehrere Hindernisse, wie beispielsweise ein Stein 11 und eine Eisenstange 12. Weiter ent fernt auf dem Fahrtweg befindet sich hohes Gras 13.

Der in dem Bild erfasste Bereich 100 des Außenraums umfasst hier beispielhaft Teile des vorderen Reifens 2 und der vorderen Felge 3 des Vorderrads sowie des hinteren Reifens 5 und der hinteren Felge 4 des Hinterrads. Ebenso umfasst der Bereich 100 einen Teil, vorliegend ein Rad des Anbaugeräts 6 sowie durch das Hinterrad ver deckt auch die Ankupplung des Anbaugeräts 6 an das Fahrzeug 1. Ebenso nicht ab gebildet umfasst der Bereich 100 ein hinteres Differential sowie Teile einer hinteren Antriebsachse des Fahrzeugs.

Das erfasste Bild wird der Auswertungsvorrichtung durch die Bilderfassungsvorrich tung 7 kontinuierlich, beispielsweise mit einem, 10 oder 100 Bildern pro Sekunde be reitgestellt, worauf diese die bereitgestellten Bilder einzeln auswertet.

Durch Bilderkennungs- bzw. Bildauswertungsalgorithmen kann die Auswertungsvor richtung beispielsweise einen Umweltzustand der Umgebung erkennen. In dem Vor liegenden Beispiel stellt beispielsweise in dem auf dem Bild erfassten Bereich 100 der Stein 11 ein Hindernis dar. Wenn die Auswertungsvorrichtung ein solches Hin dernis erkennt, stellt sie dies der Steuervorrichtung bereit, welche dann einen An- triebsparameter des Fahrzeugs 1 verändert. Vorliegend stellt die Änderung durch die Steuervorrichtung eine Verringerung einer an einen Antriebsstrang des Fahrzeugs 1 bereitgestellte Leistung dar. Zusätzlich kann die Steuervorrichtung noch ein oder mehrere Räder abbremsen.

Durch Bilderkennungs- bzw. Bildauswertungsalgorithmen kann die Auswertungsvor richtung weiter beispielsweise einen Antriebszustand des Fahrzeugs 1 erkennen.

Dies geschieht durch Vergleichen von mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bil dern. Darauf kann identifiziert werden, dass sich beispielsweise zwischen zwei oder mehreren erfassten Bildern die Radumdrehung des Rades zwischen zwei Bildern stärker verändert als der Untergrund 10. Wenn die Auswertungsvorrichtung dies er kennt, stellt sie dies der Steuervorrichtung bereit. Diese kann dann, wie oben be schrieben, die Leistung reduzieren.

Durch Bilderkennungs- bzw. Bildauswertungsalgorithmen kann die Auswertungsvor richtung weiter beispielsweise einen Fahrzeugzustand des Fahrzeugs 1 zu erkennen. Wenn beispielsweise die Auswertungsvorrichtung erkennt, dass die Kupplung des Anbaugeräts 6 an dem Fahrzeug 1 gelöst ist, kann sie dies der Steuervorrichtung bereitstellen, worauf diese dann, wie oben die Leistung reduzieren und ggf. zusätz lich eines oder mehrere Räder abbremsen.

Im weitere Fahrtverlauf des Fahrzeugs in Fahrtrichtung kann die Auswertungsvorrich tung auf den während des Fahrtbetriebs kontinuierlich erfassten Bildern die Eisen stange 12 als Umweltzustand erkennen, worauf die Steuervorrichtung, analog zum Erkennen des Steins, ebenfalls die Leistung reduzieren und bremsen kann. Ebenso kann die Auswertungsvorrichtung das Gras 13 und ggf. auch dessen Feuchtigkeit als Umweltzustand erkennen, worauf die Steuervorrichtung, analog zum erkannten Schlupf, die Leistung reduzieren kann. Bezuqszeichen Fahrzeug

vorderer Reifen

vordere Felge

hintere Felge

hinterer Reifen

Anbaugerät

Bilderfassungsvorrichtung

Unterboden

elektromagnetische Welle

Untergrund

Stein

Eisenstange

Gras