CN105308476B - 基于超声的测量传感器和用于运行基于超声的测量传感器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于超声的测量传感器(10a至10e),如间距传感器或死角传感器,其具有能够被驱控单元(20)电激励而振动的膜片元件(16)。根据本发明设置,所述驱控单元(20)和/或所述膜片元件(16)构造为用于执行相对于测量模式被改变的加热模式,在所述加热模式中所述膜片元件(16)加热直至高于结冰温度的温度(T),并且所述加热模式包括所述膜片元件(16)的相对于所述测量模式被延长的和/或更高频率的驱控。
Description
技术领域
本发明涉及根据两个独立权利要求的前序部分的、基于超声的测量传感器和用于运行基于超声的测量传感器的方法。
背景技术
这样的基于超声的测量传感器由申请人的DE 10 2010 027 780 A1已知,其中,膜片元件与压电元件连接,所述压电元件通过驱控单元驱控。这样的测量传感器不仅仅可以用于车辆与对象之间的间距测量以便例如使得泊车过程变得容易,而且也用作死角传感器,如由文献DE 10 2007 053 033 A1已知的那样。因为这样的测量传感器以其膜片元件直接暴露于周围环境条件并且此外通常也布置在被暴露的位置处、例如在保险杠的区域中,所以这些膜片元件在相应的周围环境条件下尤其易于弄脏,或者在低的温度下易于结冰。虽然这样的状态通常可以通过相应的信号分析处理电路或者分析处理逻辑电路来识别,从而例如可以提示驾驶员关于测量传感器的有缺陷的功能或者故障功能,然而在故障功能的时间期间,所期望的信息(与在死角处的一个对象或者多个对象的距离)是不可用的。因此,在膜片元件弄脏的情况下需要的是,使膜片元件免于脏物。在结冰的情况下可以考虑,使测量传感器设有相应的加热装置,所述加热装置引起膜片元件的加热。然而,这样的由文献DE10 2007 037 213 A1在雷达传感器中已知的解决方案出于经济原因在根据本类的、基于超声的测量传感器中被排除在外,因为用于这样的加热设备的附加投入在考虑到总制造成本的情况下是相对高的。
发明内容
从所示的现有技术出发,本发明基于以下任务,如此扩展根据两个独立权利要求的前序部分的、基于超声的测量传感器和用于运行基于超声的测量传感器的方法,使得膜片元件上的、尤其由于低的外部温度引起的结冰或者甚至完全不出现或者在相对短的时间内可以被消除,由此尽可能始终保证测量传感器的功能性。此外,应当能够以尽可能小的(附加)成本实现除冰功能。
根据本发明,所述任务在具有根据权利要求1的特征的、基于超声的测量传感器中通过以下方式解决,所述驱控单元和/或所述膜片元件构造为用于执行相对于测量模式被改变的加热模式,在所述加热模式中所述膜片元件加热直至高于结冰温度的温度,并且,所述加热模式包括所述膜片元件的相对于所述测量模式被延长的和/或更高频率的驱控。换言之,这表示,通过驱控单元如此使膜片元件置于振动中,使得膜片元件加热直到高于结冰温度的温度。由此可以将已经存在的结冰从膜片元件去除或者通过相应的驱控将膜片元件保持在这样的温度上,使得可以在测量模式期间排除结冰。在此,膜片元件的被延长的驱控在本发明的范围内理解为,在测量模式期间持续一个确定的时间段的振动激励在加热运行或者加热模式期间在该时间段内(通常明显地)被延长。更高频率的驱控例如理解为,减小在测量模式中存在于膜片元件的两个驱控阶段之间的死时间(Totzeit),而膜片元件的原本的驱控时间或者振动时间保持不变。此外,本发明也包括这两种刚才提及的措施的组合。两个相对于测量模式改变了的参数引起,膜片元件基于引入到膜片元件中的提高了的电功率而明显加热。
根据本发明的用于运行基于超声的测量传感器的方法的有利扩展方案在从属权利要求中列出。
可以考虑可能导致所述加热模式的启动或者实施的不同的参数或者影响变量。在此,尤其值得期望的是,选择已经在所述方案中阻止结冰的参数或者这样的不需要例如驾驶员的主动干预的参数。
在所述方法的第一种构型中提出,在低于表明结冰的极限温度的情况下启动所述加热模式。在此意指,例如使用在机动车中存在的外部温度传感器的信号,以便启动加热模式。因此,例如可以设置,在识别小于4℃的外部温度的情况下启动加热模式。显然可以考虑,根据所测量的外部温度的值执行加热模式被执行的持续时间或者频繁性。在此意指,所检测的外部温度越低,则加热模式的持续时间越长。
同样可以考虑,一起使用用于驱控加热模式的下雨传感器的信号。如果例如借助下雨传感器识别到降水并且同时检测到例如小于0°的外部温度,则可以推断出突然出现的冰的出现,这同样激活了加热模式。
所述方法的另一种有利的构型设置,根据由测量传感器在测量模式中产生的信号控制加热模式。借此意指,由传感器的信号变化曲线或者信号样式识别,以一定的概率存在结冰,从而启动加热模式。
替代外部温度传感器也可以设置,当测量传感器提供用于其内部温度的度量并且该度量可以推断出结冰(例如小于0℃的温度)时,启动加热模式。
附加地可以设置,根据车辆状态、尤其车辆速度控制所述方法。因此例如可以考虑,当机动车低于最小速度或者发生制动过程并且同时例如周围环境温度在确定的值以下时,应用所述方法(加热模式)。
所述方法的另一有利的构型设置,中断所述加热模式以实施测量运行。在此意指,例如根据所探测的周围环境运行加热模式。如果测量传感器例如探测到在确定的最小间距处(例如在小于1米的距离处)的对象,则不实施或者仅仅短时间(例如数秒)地实施加热模式,因为相应的测量传感器还应提供例如控制所述泊车过程或者使泊车过程变得容易的数据。
对于上一个列出的方法替代地也可以考虑,根据由操作人员可激活的操作元件的操作来实现所述加热模式。在此例如可以设置,驾驶员在其驾驶舱显示器上收到对经除冰的测量传感器的相应提示,驾驶员通过操作相应的按钮例如确认所述提示,从而启动加热模式。
附加地可以设置,当例如基于摄像机的倒车系统探测到在保险杠上的冰或者在周围环境中的冰/雪时,启动加热模式。
同样可以考虑,根据经电子预处理的天气状况信息与通过GPS或者导航设备检测的车辆位置相结合地控制所述方法。
通常,一个车辆包括多个基于超声的测量传感器。因此,在泊车传感器中普遍的是,例如在保险杠的区域中布置总共六个泊车传感器,其中,一些测量传感器例如朝行驶方向定向,而另外的测量传感器处于保险杠的角区域中。此外,死角传感器如果存在则可以被分级为特别地安全相关的。因此,本发明也包括机动车中的、多个基于超声的测量传感器的组件,其中,所述测量传感器中的至少一个测量传感器通过根据本发明的方式和方法构造或者运行。根据本发明在此可以设置,仅仅如下所述测量传感器通过根据本发明的方式和方法以加热模式运行,所述测量传感器分级为特别重要的,例如已经提到的、保险杠的角区域中的传感器或者死角传感器。
总之,本发明的特征在于,通常在无附加的部件的情况下仅通过膜片元件的相应驱控可实现膜片元件的加热。这样的方法能够非常简单地通过软件技术实现并且必要时仅仅由于被延长的运行而需要经匹配的膜片元件或者经匹配的驱控单元。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节由优选实施例的以下描述以及根据附图得出。
在此示出:
图1示出配备有多个基于超声的测量传感器的机动车的高度简化的图示;
图2以剖面图示出测量传感器在机动车的保险杠区域中的安装位置;
图3和4示出用于说明根据本发明的测量传感器在测量模式以及加热模式期间的驱控的曲线图;
图5以曲线图形式示出在加热运行期间测量传感器在时间上的温度变化曲线;
图6同样以曲线图形式示出加热运行的终止的图示。
相同的元件或者具有相同功能的元件在附图中设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中示出机动车1,在其前部区域以及前方角区域中总共布置了四个基于超声的测量传感器10a至10d。一另外的、基于超声的测量传感器10e处于机动车1的尾部区域中在驾驶员侧上、即在左侧上。机动车1的(普通)行驶方向通过箭头2标出。此外,机动车1具有外部温度传感器12以及基于视频的倒车摄像机13,所述倒车摄像机布置在机动车1的尾部区域中并且能够实现机动车1的周围环境的分析处理。
所述测量传感器10a至10e、外部温度传感器12以及倒车摄像机13示例性地与控制装置15连接,所述控制装置处理由所提及的元件产生的输入信号并且也控制所述元件。尽管示出仅仅一个控制装置15,这样的控制装置15实际上包括多个相互进行通信的控制器。
在图2中以测量传感器10b为例示出其在机动车1的前保险杠5中的安装。看得出,保险杠5具有贯通开口6,测量传感器10b伸入到该贯通开口中,其中,测量传感器10b借助自身已知的并且因此未示出的保持器件固定在保险杠5上。测量传感器10b包括膜片元件16,其示例性地与保险杠5的外侧至少几乎平齐地终止。膜片元件16与布置在测量传感器10b的壳体中的压电元件17耦合,所述压电元件由控制单元18控制。控制单元18与压电元件17共同构成用于膜片元件16的驱控单元20。这样的测量传感器10b以自身已知的并且因为非本发明重要的而因此未描述的方式和方式用于探测相对于处于测量传感器10b的辐射区域中的对象的间距。测量传感器10b尤其用作机动车1的泊车辅助系统的组成部分,以便例如在泊车时给驾驶员发送相对于处于驾驶员前方的机动车或者对象的间距的信令。与此相对地,测量传感器10e——其原则上与测量传感器10a至10d相同地构造——用于检测机动车1的死角、也即驾驶员例如借助其后视镜不能够看见的区域。
根据本发明设置,测量传感器10a至10e中的至少一个如此构造,使得其除了测量模式之外也可以在加热模式中运行,所述测量模式用于识别所述对象或者其间距。为此首先参考图3,其以测量传感器10a至10e中的一个为例阐述测量传感器10a至10e的测量模式:看得出,在例如300微秒的时间段t1期间膜片元件16通过驱控单元20激励进行振动,这从膜片元件16的振动信号(幅度A)可识别。膜片元件16的驱控分别在例如30毫秒的时间段t2之后重复。
在图4的上方曲线图中示出测量传感器10a至10e的第一加热模式,其特征在于,膜片元件16的驱控以相对于测量模式明显提高的频率或者频繁性进行,其中,原本的振动阶段或者激励阶段仍分别持续一时间区间t1,而时间区间t2例如仅仅还持续10毫秒,而非上述的30毫秒。因此驱控频率变成三倍。例如,如果测量传感器10a至10e的逻辑电路不允许膜片元件16的持续运行或者持续激励,则发生上述加热模式。
在图4的下方曲线图中,与此相对地示出膜片元件16的持续运行,其中,膜片元件16由驱控单元20持续地激励进行振动。
在图5中示出膜片元件16上的温度T的时间变化曲线。看得出,膜片元件16的温度从-5℃的温度开始在加热时间t加热期间升高到示例性地4℃的温度。在达到该温度的情况下,例如至少暂时地中止加热运行或者加热模式。该温度足以用于使在图2中处于膜片元件16上的结冰8解冻或者去除。膜片元件16的温度升高的效应可以通过以下方式解释:在加热模式期间如此提高测量传感器10a至10e的平均电流消耗,使得测量传感器10a至10e加热到超过0℃的温度,以便使结冰8融化。在图3所示的、测量传感器10a至10e的测量模式中,脉冲激励电流通常是约400毫安,从而在时间段t2期间在300微秒的脉冲持续时间的情况下平均电流消耗是4毫安。如果相应于图4的下方曲线图地在加热模式期间进行膜片元件16的持续激励,则持续电流(Dauerstraum)是400毫安。那么,所转化的热功率例如在8伏的典型传感器电压的情况下为3.2瓦特。与此相对地,在测量模式期间所转化的热功率是仅仅约0.032瓦特。在膜片元件16的小于5克的典型重量和在铝作为材料具有小于50%的总效率的情况下,这例如能够实现在加热模式期间每秒1℃的温度升高。
最后在图6中示出一个实施例,其中,测量传感器10b在例如1秒的时间段t3期间在加热模式中运行。随后,停止加热模式,从而最后的超声脉冲在间距a处的对象22上反射,这在时间段t4之后在传感器信号中产生回波幅度23。测量传感器10a至10e的、连接在后的分析处理单元或者分析处理逻辑电路将所反射的回波幅度23识别为有效的对象回波并且将测量传感器10a至10e归类为无冰的,因为测量传感器10a至10e明显(又)能够探测周围环境对象。因此,不再重新启动加热模式,而是继续普通的测量模式。
就此描述的测量传感器10a至10e以及其运行方法可以以不同的方式和方法改动或者修改,而不偏离本发明的思想。本发明的思想在于以下可能性:实施加热模式,其中,使膜片元件16升高到一温度,该温度使在膜片元件16上可能出现的结冰8消融或者甚至完全不出现。这通过膜片元件16的被延长的和/或以较高的频率进行的激励实现。
Claims (13)
1.一种基于超声的测量传感器(10a至10e),所述基于超声的测量传感器具有能够被驱控单元(20)电激励而振动的膜片元件(16),
其特征在于,
所述驱控单元(20)和/或所述膜片元件(16)构造为用于实施相对于测量模式被改变的加热模式,在所述加热模式中,所述膜片元件(16)加热直至高于结冰温度的温度(T),并且,所述加热模式包括所述膜片元件(16)的相对于所述测量模式被延长的和/或更高频率的驱控。
2.根据权利要求1所述的基于超声的测量传感器,其中,所述基于超声的测量传感器是间距传感器或死角传感器。
3.一种用于运行基于超声的测量传感器(10a至10e)如间距传感器或死角传感器的方法,在所述方法中,由驱控单元(20)激励能够被电激励的膜片元件(16)进行振动,
其特征在于,
使所述驱控单元(20)和/或所述膜片元件(16)以如下方式运行以执行加热模式,使得所述膜片元件(16)加热直至高于结冰温度的温度(T),并且,所述加热模式具有所述膜片元件(16)的相对于测量模式被延长的和/或更高频率的驱控。
4.根据权利要求3所述的方法,
其特征在于,
在低于表明结冰的极限温度(T)的情况下启动所述加热模式。
5.根据权利要求3或4所述的方法,
其特征在于,
所述加热模式的持续时间(t)与由温度传感器(12)检测的周围环境温度的高度和/或下雨传感器的信号和/或环境识别传感器(13)的信号和/或与天气信息数据结合车辆位置有关。
6.根据权利要求3或4所述的方法,
其特征在于,
根据由所述测量传感器(10a至10e)在所述测量模式中产生的信号来控制所述加热运行。
7.根据权利要求3或4所述的方法,
其特征在于,
根据能够由操作人员激活的操作元件的操作来实现所述加热模式。
8.根据权利要求3或4所述的方法,
其特征在于,
根据由所述测量传感器(10a至10e)检测的、用于检测内部温度的信号来控制所述加热运行。
9.根据权利要求3或4所述的方法,
其特征在于,
中断所述加热模式以执行测量运行。
10.根据权利要求3或4所述的方法,
其特征在于,
根据行驶状态控制所述加热模式。
11.根据权利要求10所述的方法,
其特征在于,
根据车辆速度控制所述加热模式。
12.机动车中的、包括多个基于超声的测量传感器(10a至10e)的组件,其中,所述测量传感器(10a至10e)中的至少一个测量传感器根据权利要求1或2构造和/或根据权利要求3至10中至少一项的方法运行,
其特征在于,
仅仅如下所述测量传感器(10a至10e)根据权利要求1或2构造和/或根据权利要求3至10中至少一项的方法运行,所述测量传感器限定为相对于其他测量传感器(10a至10e)为关键的测量传感器(10a至10e)。
13.根据权利要求12所述的组件,
其特征在于,
所述测量传感器限定为布置在车辆(1)的角区域中的间距传感器或者死角传感器。
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