CN117681807A - 用于车辆的超声波系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波系统，具有：控制器、具有至少一个第一超声波传感器的第一部分网络、具有至少一个第二超声波传感器的第二部分网络、多路复用器和电流供给，第一部分网络和第二部分网络通过多路复用器与控制器连接；控制器设置用于借助电流供给通过第一部分网络的和/或第二部分网络的数据导线运行第一超声波传感器和/或第二超声波传感器，以及在超声波传感器的传感器运行与执行器运行之间切换电流供给，在执行器运行中提供比在传感器运行中更大的电流；多路复用器设置用于，借助多路复用方法实现在控制器、第一超声波传感器和第二超声波传感器之间的数据传输，并在多路复用方法的实施中考虑电流供给在传感器运行与执行器运行之间的切换。

Description

用于车辆的超声波系统和车辆

背景技术

本发明涉及一种用于车辆的超声波系统，和一种具有这种超声波系统的车辆。

来自车辆的已知的超声波系统大多具有在单个超声波传感器与用于中央操控超声波传感器和/或用于中央分析处理超声波传感器测量信号的控制器之间的点对点连接(以下也称为直接连接)，在该点对点连接中，每个传感器通过单独的数据导线与该控制器连接。用于超声波传感器的电流供给典型地通过两个另外的线路提供，这两个线路例如在该车辆的保险杠区域中在各个超声波传感器上分布。

总线系统也被越来越多地用于超声波传感器与对应的控制器之间的信息技术连接，在这些总线系统中，单个超声波传感器例如通过双线菊花链(Daisy-Chain)布线连接。这种总线连接的主要优点是能够节省车辆中的布线开销和/或布线成本。

此外已知，车辆的超声波系统的属于功能群组(典型地是前部群组或后部群组)的超声波传感器，同步地在发送脉冲发射和回声接收时方面被运行和分析处理，以便例如能够将交叉回声配属给对应的超声波发送器和/或减少或避免对回声接收的干扰影响。

DE102017118567 A1公开了一种在功率功能等级(Power-Function-Class)运行中基于DSI协议在机动车中运行传感器布置的方法，其中，该传感器布置具有中央单元和多个传感器单元，并且其中，该中央单元和所述传感器单元借助总线导线相互串联。

DE102017125976 A1公开了用于实施配属在运输车辆中的对象的功能的一种方法和一种系统。与此相关所描述的处理系统包含一个或多个处理器和与总线系统耦合的存储器。该总线系统可以代表一个或多个独立的物理总线和/或点对点连接，其通过适合的桥、适配器和/或控制器共同接通。

DE19752292 C2公开了一种用于在主从系统内的数据传输的总线系统的主单元，其中，该总线系统具有一个或多个串行的和/或一个或多个并行的数据总线，从单元与该总线系统连接，这些从单元通过该总线系统与微处理器或微处理器的接口交换数据。

发明内容

根据本发明的第一方面，提出一种用于车辆的超声波系统，其中，该超声波系统具有控制器、具有至少一个第一超声波传感器的第一部分网络、具有至少一个第二超声波传感器的第二部分网络、多路复用器和电流供给。

该控制器在该超声波系统内代表用于操控超声波传感器和/或用于接收和/或用于分析处理超声波传感器的测量信号的中央单元。例如，操控是向超声波传感器发射发送触发器以便通过多个超声波传感器同时地执行环境的测量。在此可以实现，预定义的义超声波传感器的不同的组(或“群组”)，这些组分别通过不同的发送触发器接应，其中，用于不同的组的发送触发器可以在相同的或不同的时间点时被发射。

有利的是，多路复用器和电流供给可以集成到控制器中，而不由此局限于这种集成式的构型。

第一部分网络和第二部分网络通过多路复用器与控制器连接，其中，该控制器设置用于，借助电流供给通过该第一部分网络的和/或第二部分网络的数据导线来运行该第一超声波传感器和/或第二超声波传感器(也称为“power over dataline(数据导线电源)”)。在此，电流供给优选通过该多路复用器本身提供，因为部分网络的各个数据导线通过该多路复用器进行连接。这不明确地排除电流供给在多路复用器以外与多路复用器并行地与部分网络的数据导线连接。

该控制器进一步设置用于，在超声波传感器的传感器运行与执行器运行之间切换电流供给，其中，在该执行器运行中提供比在该传感器运行中更大的电流。执行器运行应理解为如下运行状态：在这种状态下，超声波传感器借助相对高的电流主动产生超声波信号、如超声波脉冲，以便将超声波信号辐射到超声波传感器的环境中。传感器运行应理解为如下运行状态：在这种状态下，超声波传感器在(被动的)接收模式中运行，以便从环境中接收先前在执行器运行中所产生的超声波信号的回波，从而可以基于接收的超声波信号例如基于距离信息执行环境识别。

由于为了执行器运行中发射超声波信号要求很大的电流，所以电流供给设置用于在执行器运行中提供直至1A或更多的电流，以便相应地操控超声波传感器的转换器。

根据本发明的多路复用器设置用于，借助多路复用方法使得能够实现控制器、第一超声波传感器和第二超声波传感器之间的数据传输，并且在多路复用方法的实施中考虑电流供给的在传感器运行与执行器运行之间的切换。有利的是，多路复用器设置用于在执行器运行中中断第一超声波传感器与控制器之间的数据传输和/或第二超声波传感器与控制器之间的数据传输，因为这些数据传输由于所提供的高操控电流(特别是电流脉冲)由于技术原因不被维持或仅困难地被维持。

因此要求，在多路复用器中存在关于超声波传感器的当前运行阶段的信息，以便能够相应地控制数据通信。例如，该信息通过控制器的控制单元提供，其设置用于中央控制电流供给和/或接收单元和/或发送单元和/或控制器的另外的组成部分。

根据本发明的超声波系统主要提供优点：使得能够实现至少为超声波系统的部分网络的一部分通过对应的部分网络的数据导线的电流供给，由此可以节省布线开销和/或用于车辆中的为部分网络所得出的线束的安装开销而因此节省相关成本。

通过多路复用器的使用得出另外的根据本发明的优点：能够在对应的部分网络中使用不同的通信协议和/或类型，其可以通过多路复用器这样实现，使得为控制器模拟与对应的超声波传感器的传统的点对点连接或直接连接，由此例如能够将控制器中的现有的软件配置和/或硬件配置再用于单个超声波传感器的直接连接。

相应地，基于根据本发明的超声波系统，得出超声波系统的设计中的尤其高的灵活性，尤其是，如果设置由超声波传感器的传统的直接连接与总线连接的混合运行。

以下示出本发明的优选扩展方案。

在本发明的一种有利构型中，第一部分网络构造为总线系统或直接连接。替代或附加地，第二部分网络构造为总线系统或直接连接。尤其有利的是，不仅第一部分网络而且第二部分网络构造为总线系统，以便减少车辆中的布线开销量。可以将例如CAN、Flexray、DSI-3、PSI5、LIN或其他的总线系统用作这样的总线系统。例如将特别是具有双绞线导线的2线连接或3线连接用作直接连接。

在本发明的另一有利构型中，多路复用器设置用于基本上同时地向所有的部分网络输出发送触发器，以便使其超声波传感器能够在同一时间点时执行相应的超声波测量。如上文中所描述的那样，可以通过同时地发送超声波信号来避免干扰和/或确保交叉回波的可靠的分析处理。可以例如通过各个部分网络中的广播指令来要求同时的发送，其中，特别是在使用不同的通信协议(尤其涉及硬件协议)的情况下，在对应的部分系统中在发送触发器的发送中可以有较少程度的延迟，以便补偿对应的部分网络中的不同的运行时间和/或处理时间。就此而言要指出的时，发送触发器的发送可以限于关联的部分网络的预定义的组(Cluster，群组)，而部分网络的对应的组可以在不同时间点时通过多路复用器获取独立的发送触发器。

此外，多路复用器有利地设置用于，应用时分多路复用方法(特别是在半双工模式下，Halbduplex-Modus)和/或频分多路复用方法和/或码分多路复用方法，和/或自动化地求取和/或分发第一部分网络的超声波传感器的和第二部分网络的超声波传感器的通信地址。如果各个部分网络的超声波传感器例如由于成本原因和/或物流原因作为相同部件被制造，并且没有从工厂中被设置预定义的、可唯一地可区分的通信地址，则后者特别是有意义地可使用的。例如，通信地址的自动化的分发遵循超声波传感器在构型为总线系统的部分网络中的顺序，其例如自动化地被求取。

如上所述，有利地可以实现，超声波系统的所有的超声波传感器优选相同地构造。在超声波传感器应具有不同的布线(例如用于总线连接或直接连接)地被用于部分网络中的情况下，有利地可以实现，在超声波传感器中设置对应的协议之间的切换。替代或附加地，超声波系统的所有的超声波传感器构造为从属通信伙伴，其通信通过构型为主通信伙伴的控制器来控制。有利的是，主通信伙伴在这种情况下可以控制对应的从属通信伙伴的对应的发送时隙(“slots”)。

在本发明的另一有利构型中，多路复用器布置在控制器内和/或远离(abseits)控制器。在远离控制器的布置在当例如应借助多路复用器在车辆的位置处合并多个部分网络时——其导致尤其少的布线开销——是尤其有利的。这在当部分网络在其他情况下必须通过并行铺设的电缆的更长的路线与控制器连接时则尤其有吸引力。例如可以使第一部分网络中的超声波传感器——其包括在车辆的前保险杠中的超声波传感器——和第二部分网络中的超声波传感器——其包括车辆的前挡泥板中的超声波传感器——由于地点接近而有利地借助多路复用器在例如前挡泥板上合并。此外还可考虑，将多个多路复用器串联，以便将不同的部分网络多段地为了与控制器进行通信而合并。

控制器与多路复用器之间的连接有利地可以构造为直接连接和/或总线连接。

进一步有利的是，根据本发明的超声波系统具有至少一个第三部分网络，该第三部分网络具有至少一个第三超声波传感器，其中，该第三部分网络同样通过多路复用器与控制器连接。在上述关于第一部分网络和/或第二部分网络所描述的可能性在部分网络的构型和/或所使用的协议方面也适用于第三部分网络。此外可考虑，超声波系统具有第四、第五或另外的部分网络。

根据本发明的第二方面，提出一种车辆，该车辆具有根据前述说明的超声波系统。该车辆例如是公路车辆(如摩托车、车辆、面包车、卡车)或轨道车辆或飞机和/或水上交通工具和/或本发明车辆以外的其他车辆。此外，根据本发明，车辆还可能具有以上的超声波系统。此外，超声波系统的第一超声波传感器布置在该车辆的前部区域中或该车辆的后部区域中，特别是车辆的前保险杠和/或后保险杠区域中，而第二超声波传感器布置在车辆的侧面区域(左侧面或右侧面)中，特别是车辆的挡泥板区域中。这些特征、特征组合以及由此产生的优点相应于结合本发明第一方面描述的内容，使得为了避免重复参考上述实施方式。

在本发明的一种有利构型中，第一部分网络构造为总线系统，并且此外，除第一超声波传感器之外，第一部分网络还具有至少一个另外的超声波传感器、并且尤其优选至少三个另外的超声波传感器。所述至少一个另外的超声波传感器优选与第一超声波传感器布置在车辆的同一区域中。第二部分网络与控制器和/或多路复用器连接，例如通过直接连接和/或总线连接。车辆还具有第三部分网络，该第三部分网络具有第三超声波传感器，其中，该第三超声波传感器布置在车辆的相对于第二超声波传感器的相对置的侧面上，第三部分网络构造为直接连接和/或总线连接。

附图说明

以下参照附图详细阐述本发明的实施例。在此示出：

图1根据本发明的超声波系统第一实施例的示意图；

图2根据本发明的超声波系统在第二实施方式中的示意图；和

图3装有本发明超声波系统的车辆示意图。

具体实施方式

图1示出在第一实施方式中的根据本发明的用于车辆的超声波系统的示意图。

超声波系统包括控制器10、具有第一超声波传感器22和三个另外的超声波传感器23的第一部分网络20、具有第二超声波传感器32的第二部分网络30和具有第三超声波传感器72的第三部分网络70、多路复用器40和电流供给50，其中，多路复用器40和电流供给50构造为控制器10的组成部分。

此外，控制器10具有控制单元80、发送单元90和接收单元95，其中，控制单元80设置用于操控发送单元90、接收单元95和多路复用器40用于控制器10与超声波传感器22、23、32、72之间的数据通信。

第一部分网络20构造为总线系统，第一部分网络的数据导线60与多路复用器40的对应的总线接口耦合，其中这在此涉及两线总线系统，第一部分网络此外设置用于，通过总线系统的数据导线60为超声波传感器22、23提供电流供给(“Power-Function-Class(功率功能等级)”)。

第二部分网络30和第三部分网络70分别通过3线直接连接(点对点连接)与多路复用器40连接，3线直接连接包括数据导线60和电流供给导线65。

控制器10用于在超声波传感器22、23、32、72的传感器运行与执行器运行之间切换电流供给50，其中，在执行器运行中提供比在传感器运行中更大的电流。

多路复用器40设置用于，借助时分多路复用方法来实现在作为通信主站工作的控制器10与作为通信从站工作的超声波传感器22、23、32、72之间的数据传输。多路复用器40还设置用于，在多路复用方法的实施中考虑电流供给50在传感器运行与执行器运行之间的切换。

借助发送单元90，该发送单元借助直接连接与多路复用器40连接，控制器10设置用于通过广播指令向所有的连接的部分网络20、30、70同时地输出发送触发器，以便启动通过所有的超声波传感器22、23、32、72的同时的环境检测。

借助接收单元95，该接收单元同时借助直接连接与多路复用器40连接，控制器10设置用于接收超声波传感器22、23、32、72的测量信号并在控制单元80中和/或在其他的处理单元(在控制器10内和/或外)中处理这些测量信号。

控制器10此外设置用于，在每次系统启动时自动化地为超声波传感器22、23、32、72指派唯一的通信地址，以便确保对应的超声波传感器22、23、32、72的唯一的寻址。

图2示出在第二实施方式中的根据本发明的用于车辆的超声波系统的示意图。

由于图1中的第一实施方式与图2中的根据本发明的超声波系统的第二实施方式之间的大量一致性，为避免重复，以下基本上仅指出这两个实施方式之间的不同。

在第二实施方式中，第二部分系统20和第三部分系统70也构造为总线系统，在所述第二部分系统和第三部分系统中，电流供给同样通过总线系统的数据导线60进行。对应的部分网络20、30、70的总线系统分别相应于同一专有硬件协议，从而在多路复用器40上针对对应的部分网络20、30、70设置统一的总线接口。

图3示出具有根据本发明的超声波系统的车辆的示意图。

在此构造为乘用车的该车辆，具有控制器10，该控制器与第一部分网络20、第二部分网络30和第三部分网络70连接，其中，该第一部分网络20构造为总线系统，除第一超声波传感器22外还具有三个超声波传感器23，其分别布置在该车辆的前保险杠上。

第二部分网络30构造为直接连接，并且具有布置在该车辆的左挡泥板中的第二超声波传感器32。

第三部分网络70也构造为直接连接，并且具有布置在该车辆的右挡泥板(Kotflügel)中的第三超声波传感器72。

此外，示出多个连接节点100，其分别代表超声波传感器22、23、32、72的连接与该车辆的线束的部分区段的耦合部。

Claims (10)

1.一种用于车辆的超声波系统，具有：

控制器(10)，

具有至少一个第一超声波传感器(22)的第一部分网络(20)，

具有至少一个第二超声波传感器(32)的第二部分网络(30)，

多路复用器(40)，和

电流供给(50)，

其中，

所述第一部分网络(20)和所述第二部分网络(30)通过所述多路复用器(40)与所述控制器(10)连接，

所述控制器(10)设置用于，

借助所述电流供给(50)，通过所述第一部分网络(20)的和/或所述第二部分网络(30)的数据导线(60)运行所述第一超声波传感器(22)和/或所述第二超声波传感器(32)，

在超声波传感器(22、32)的传感器运行与执行器运行之间切换所述电流供给(50)，其中，在所述执行器运行中提供比在所述传感器运行中更大的电流，

所述多路复用器(40)设置用于，

借助多路复用方法，实现在所述控制器(10)、所述第一超声波传感器(22)和所述第二超声波传感器(32)之间的数据传输，

在所述多路复用方法的实施中，考虑所述电流供给(50)在所述传感器运行和所述执行器运行之间的切换。

2.根据权利要求1所述的超声波系统，其中，

所述第一部分网络(20)构造为总线系统或直接连接，和/或

所述第二部分网络(30)构造为总线系统或直接连接。

3.根据前述权利要求中任一项所述的超声波系统，其中，所述多路复用器(40)设置用于基本上同时地向所有的部分网络(20、30)输出发送触发器，以便使所述部分网络的超声波传感器(22、32)能够在同一时间点时执行相应的超声波测量。

4.根据前述权利要求中任一项所述的超声波系统，其中，所述多路复用器(40)设置用于，

应用时分复用方法和/或频分复用方法和/或码分复用方法，和/或

自动化地求取和/或分发所述第一部分网络(20)的超声波传感器(22)的通信地址和所述第二部分网络(30)的超声波传感器(32)的通信地址。

5.根据前述权利要求中任一项所述的超声波系统，其中，所述超声波系统的所有的超声波传感器(22、32)

相同地构造，和/或

构造为从属通信伙伴，其通信通过构造为主通信伙伴的控制器(10)控制。

6.根据前述权利要求中任一项所述的超声波系统，其中，所述多路复用器(40)布置在所述控制器(10)内和/或远离所述控制器(10)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的超声波系统，其中，所述控制器(10)与所述多路复用器(40)之间的连接是直接连接和/或总线连接。

8.根据前述权利要求中任一项所述的超声波系统，进一步具有至少一个第三部分网络(70)，所述第三部分网络具有至少一个第三超声波传感器(72)，其中，所述第三部分网络(70)同样通过所述多路复用器(40)与所述控制器(10)连接。

9.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的超声波系统的车辆，其中，

所述第一超声波传感器(22)布置在所述车辆的前部区域中或所述车辆的后部区域中，并且尤其是所述车辆的保险杠区域中，

所述第二超声波传感器(32)布置在所述车辆的侧面区域中，并且尤其是所述车辆的挡泥板区域中。

10.根据权利要求9所述的车辆，其中，

所述第一部分网络(20)构造为总线系统，并且除所述第一超声波传感器(22)外还具有至少一个另外的超声波传感器(23)，所述至少一个另外的超声波传感器与所述第一超声波传感器(22)布置在所述车辆的同一区域中，

所述第二部分网络(30)构造为直接连接和/或总线连接，和

所述车辆此外具有第三部分网络(70)，所述第三部分网络(70)具有第三超声波传感器(72)，其中，所述第三超声波传感器(72)布置在所述车辆的相对于所述第二超声波传感器(32)的相对置的侧面上，其中，所述第三部分网络(70)构造为直接连接和/或总线连接。