DE102010021960A1

DE102010021960A1 - Verrfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Fahrerassistenzeinrichtung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010021960A1
Application number: DE102010021960A
Authority: DE
Inventors: Paul-David Rostocki; Michael Hallek
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2030-05-29
Also published as: DE102010021960B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei in einem Messzyklus (12, 12a, 12b, 12c ...) des Ultraschallsensors (2) folgende Schritte durchgeführt werden: – Anregen einer Membran (3) des Ultraschallsensors (2) für eine vorbestimmte Anregungszeitdauer (TA), um einen Sendeschall (SA) auszusenden, und – Erzeugen eines eine Schwingung der Membran (3) charakterisierenden elektrischen Empfangssignals (SE, SE1, SE2, SE3), wobei anhand des Empfangssignals (SE, SE1, SE2, SE3) der blockierte Zustand mittels einer Steuereinrichtung (6) erkannt wird. Es ist vorgesehen, dass anhand von in zumindest zwei separaten Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) erzeugten elektrischen Empfangssignalen (SE, SE1, SE2, SE3) der blockierte Zustand durch die Steuereinrichtung (6) erkannt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Fahrerassistenzeinrichtung (1), wie auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Fahrerassistenzeinrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs. In einem einzelnen Messzyklus des Ultraschallsensors werden folgende Schritte durchgeführt: Es wird eine Membran des Ultraschallsensors für eine vorbestimmte Anregungszeitdauer angeregt, um einen Sendeschall auszusenden. Es wird auch ein eine Schwingung der Membran charakterisierendes elektrisches Empfangssignal erzeugt. Anhand des Empfangssignals wird dann der blockierte Zustand mittels einer Steuereinrichtung erkannt. Die Erfindung betrifft außerdem eine Fahrerassistenzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die zum Durchführen eines solchen Verfahrens ausgebildet ist, wie auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Fahrerassistenzeinrichtung.
Es geht also vorliegend um die Erkennung eines blockieren Ultraschallsensors bzw. die Erkennung einer Blindheit eines Ultraschallsensors, nämlich insbesondere aufgrund einer Schneeschicht oder aber einer Eisschicht an der Membran des Ultraschallsensors. Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors sind bereits Stand der Technik. Die Druckschrift DE 101 42 075 A1 beschreibt ein Verfahren, welches zum Erkennen einer Blindheit eines Ultraschallsensors aufgrund einer Bedeckung der Membran mit Schnee oder Eis dient. Die Membran des Ultraschallsensors wird mithilfe einer piezoelektrischen Einrichtung angeregt, nämlich für eine vorbestimmte Anregungszeitdauer. Im Anschluss an das Anregen der Membran erfolgt ein Nachschwingen der Membran. Es wird eine Nachschwingzeitdauer – also die Zeitdauer, für welche die Membran nach Ablauf der Anregungszeitdauer in Schwingung verbleibt – erfasst, und in Abhängigkeit von dieser Nachschwingzeitdauer wird erkannt, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht. Die Nachschwingzeitdauer wird mit einem abgelegten Referenzwert verglichen; der Ultraschallsensor wird dann als blockiert eingestuft, wenn die erfasste Nachschwingzeitdauer den abgelegten Referenzwert überschreitet.
Es ist vor allem die Winterzeit, in welcher eine erhöhte Gefahr einer Bedeckung des Ultraschallsensors mit Schnee oder Eis besteht. Es kann vorkommen, dass der Ultraschallsensor aufgrund einer Vereisung falsche Informationen ausgibt. Diese Fehler sind auf ein erhöhtes Gewicht der vereisten Membran zurückzuführen. Aufgrund dieser erhöhten Masse schwingt die Membran nach einer Anregung nämlich deutlich länger als in einem unblockierten Zustand nach – die Nachschwingzeitdauer ist deutlich länger als im unblockierten Zustand. Das zusätzliche Gewicht von Schnee oder Eis erzeugt also Zusatzschwingungen, die der Ultraschallsensor als ein reales Echo – also ein Echo von einem tatsächlichen Objekt – fälschlicherweise interpretieren kann. Dies erweist sich insbesondere bei Systemen zum Warnen des Fahrers vor Objekten, die sich unmittelbar neben dem Fahrzeug befinden, als besonders nachteilig. Es kann nämlich zu einer solchen Situation kommen, bei welcher ein akustischer Dauerton ausgegeben wird, obwohl sich kein Objekt in der Nähe des Fahrzeugs befindet.
Dieser Problematik begegnet – wie bereits ausgeführt – das Verfahren gemäß Druckschrift DE 101 42 075 A1 . Durch die Auswertung der Nachschwingzeitdauer gelingt es dort, den blockierten Zustand eines Ultraschallsensors zu erkennen. Allerdings wird diese Nachschwingzeitdauer auch durch tatsächliche, in unmittelbarer Nähe der Membran befindliche Objekte dann beeinflusst, wenn die Membran des Ultraschallsensors weder durch Schnee noch durch Eis bedeckt und somit nicht blockiert ist. Jedes reale Objekt, welches sich nahe genug vor dem Ultraschallsensor befindet, verlängert nämlich die Nachschwingzeitdauer der Membran. Und zwar überlagert sich die Nachschwingung der Membran mit einem vom Objekt ankommenden Echo. Das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren stellt somit nur eine suboptimale Lösung dar; gemäß diesem Verfahren würde der Ultraschallsensor immer dann als blockiert eingestuft werden, wenn der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und einem tatsächlichen Objekt entsprechend klein ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie die Zuverlässigkeit eines Verfahrens der eingangs genannten Gattung im Vergleich zum Stand der Technik erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, durch eine Fahrerassistenzeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein blockierter Zustand eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs erkannt. In einem Messzyklus des Ultraschallsensors wird seine Membran für eine vorbestimmte Anregungszeitdauer angeregt, um einen Sendeschall auszusenden, und es wird ein eine Schwingung der Membran charakterisierendes elektrisches Empfangssignal erzeugt. Der blockierte Zustand des Ultraschallsensors wird anhand es Empfangssignals mittels einer Steuerungseinrichtung erkannt. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass anhand von in zumindest zwei separaten – insbesondere unmittelbar aufeinander folgenden – Messzyklen erzeugten elektrischen Empfangssignalen der blockierte Zustand durch die Steuereinrichtung erkannt wird.
Also wird der erfindungsgemäße Effekt dadurch erzielt, dass in zumindest zwei separaten Messzyklen erzeugte jeweilige Empfangssignale durch die Steuereinrichtung ausgewertet werden und in Abhängigkeit von einem Ergebnis dieser Auswertung erkannt wird, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht. Es wird pro Messzyklus jeweils ein Empfangssignal erzeugt. Die Steuereinrichtung berücksichtigt somit zumindest zwei Empfangssignale, nämlich ein zu einem ersten Messzyklus zugehöriges Empfangssignal sowie ein zu einem weiteren Messzyklus zugehöriges weiteres Empfangssignal. Anders als im Stand der Technik erfolgt somit die Auswertung der Empfangssignale über zumindest zwei Messzyklen hinweg. Während im Gegenstand gemäß Druckschrift DE 101 42 075 A1 die Nachschwingzeitdauer in einem einzigen Messzyklus ausgewertet wird, erfolgt im Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Auswertung von jeweiligen Empfangssignalen aus zumindest zwei separaten Messzyklen. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Erkennung des blockierten Zustands des Ultraschallsensors im Vergleich zum Stand der Technik. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass ein dicht am Ultraschallsensor – nämlich in unmittelbarer Nähe der Membran – befindliches reales Objekt zwar ebenfalls wie eine Eis- bzw. Schneeschicht die Nachschwingzeitdauer beeinflusst, dass sich jedoch das Empfangssignal – und somit beispielsweise auch die Nachschwingdauer – bei einem realen Objekt stets ändert, während dieses Empfangssignal bei einem blockierten Zustand des Ultraschallsensors über die Zeitdauer von mehreren Messzyklen im Wesentlichen konstant bleibt. Werden nun die jeweiligen Empfangssignale von zumindest zwei Messzyklen miteinander verglichen, so kann abhängig von einem Ergebnis dieses Vergleichs festgestellt werden, ob der Ultraschallsensor tatsächlich blockiert ist oder nicht. Die Auswertung der jeweiligen Empfangssignale über eine bestimmte Zeitdauer ermöglicht somit eine eindeutige Feststellung über den jeweils augenblicklichen Zustand des Ultraschallsensors.
Also können die jeweiligen Empfangssignale aus zumindest zwei Messzyklen durch die Steuereinrichtung miteinander verglichen werden, und die Steuereinrichtung kann in Abhängigkeit von einem Ergebnis dieses Vergleichs den blockierten Zustand des Ultraschallsensors erkennen. Ein solcher Vergleich der Empfangssignale unterschiedlicher Messzyklen ermöglicht eine eindeutige Detektion eines mit Schnee und/oder Eis bedeckten Ultraschallsensors.
Es kann vorgesehen sein, dass anhand von in zumindest drei, vorzugsweise in zumindest vier, noch bevorzugter in zumindest fünf, insbesondere in zumindest sechs, noch bevorzugter in zumindest sieben, noch bevorzugter in zumindest acht separaten – insbesondere unmittelbar aufeinander folgenden – Messzyklen erzeugten elektrischen Empfangssignalen der blockierte Zustand des Ultraschallsensors durch die Steuereinrichtung erkannt wird. In einem jeden Zyklus wird die Membran bevorzugt für eine vorbestimmte Anregungszeitdauer angeregt, um jeweils einen Sendeschall auszusenden. In einem jeden Messzyklus wird aufgrund einer Schwingung der Membran jeweils ein diese Schwingung wiedergebendes elektrisches Empfangssignal erzeugt. Dieses Empfangssignal kann beispielsweise mithilfe einer piezoelektrischen Einrichtung des Ultraschallsensors erzeugt werden. Diese piezoelektrische Einrichtung kann auch zum Anregen der Membran verwendet werden. Schwingt die Membran, so erzeugt die piezoelektrische Einrichtung das elektrische Empfangssignal, welches vorzugsweise an die Steuereinrichtung ausgegeben wird. Die Steuereinrichtung kann dann dieses Empfangssignal verarbeiten und anhand dieses Empfangssignals auf einen Abstand zu einem Objekt zurück schließen und/oder den blockierten Zustand des Ultraschallsensors erkennen.
Ein einzelner Messzyklus kann somit folgendermaßen aussehen: Die Membran wird durch die piezoelektrische Einrichtung für eine vorbestimmte Anregungszeitdauer angeregt und sendet einen Sendeschall aus. An die Anregungszeitdauer schließt sich dann eine Nachschwingzeitdauer unmittelbar an, für welche die Membran als Reaktion auf die Anregung nachschwingt. Im Anschluss auf die Anregungszeitdauer erzeugt die piezoelektrische Einrichtung auch das elektrische Empfangssignal und gibt dieses Empfangssignal an die Steuereinrichtung aus. Die Steuereinrichtung verarbeitet dann dieses Empfangssignal. Also wird für jeden Messzyklus jeweils ein separates Empfangssignal erzeugt und an die Steuereinrichtung übermittelt; für die Erkennung des blockierten Zustands des Ultraschallsensors stehen somit zumindest zwei separate Empfangssignale zur Verfügung.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn anhand der zumindest zwei elektrischen Empfangssignale jeweils eine Nachschwingzeitdauer erfasst wird, für welche in dem jeweiligen Messzyklus ein Nachschwingen der Membran im Anschluss an das Anregen erfolgt. Dann kann die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den Nachschwingzeitdauern in den zumindest zwei Messzyklen erkennen, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht. Durch die Auswertung der Nachschwingzeitdauer über zumindest zwei Messzyklen hinweg kann – im Gegensatz zum Stand der Technik – zwischen dem blockierten Zustand des Ultraschallsensors und einem sehr dicht am Fahrzeug befindlichen tatsächlichen Objekt unterschieden werden. Auf diesem Wege gelingt es, mit hoher Genauigkeit und hoher Wahrscheinlichkeit den blockierten Zustand des Ultraschallsensors zu erkennen.
Der Ultraschallsensor kann durch die Steuereinrichtung dann als blockiert eingestuft werden, wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg – insbesondere über zumindest zwei, noch bevorzugter zumindest drei, noch bevorzugter zumindest vier, noch bevorzugter zumindest fünf, noch bevorzugter zumindest sechs Messzyklen hinweg – die Nachschwingzeitdauer einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Dieser Grenzwert kann unterschiedlich gewählt werden, nämlich in Abhängigkeit von der jeweiligen Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors. Zum Beispiel kann bei einer Anregungsfrequenz aus einem Wertebereich von 30 kHz bis 50 kHz und bei einer Anregungszeitdauer aus einem Wertebereich von 200 μs bis 300 μs ein Grenzwert aus einem Wertebereich von 0,6 ms bis 1,2 ms gewählt werden. Der Grenzwert kann beispielsweise auf das zweifache oder das dreifache oder das vierfache oder das fünffache der vorbestimmten Anregungszeitdauer eingestellt werden. Überschreitet die Nachschwingzeitdauer den vorgegebenen Grenzwert über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg, so ist dies ein Zeichen dafür, dass die Membran des Ultraschallsensors mit Schnee und/oder Eis bedeckt sein kann. Somit kann also ein zuverlässiges und robustes Verfahren zum Erkennen des blockierten Zustands des Ultraschallsensors geschaffen werden.
Ergänzend oder alternativ kann die Steuereinrichtung den Ultraschallsensor dann als blockiert einstufen, wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg – insbesondere über zumindest zwei, noch bevorzugter zumindest drei, noch bevorzugter zumindest vier, noch bevorzugter zumindest fünf, noch bevorzugter zumindest sechs Messzyklen hinweg – eine Differenz zwischen den Nachschwingzeitdauern in jeweils zwei aufeinander folgenden Messzyklen unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt. Diese Ausführungsform macht sich die Tatsache zunutze, dass bei einem mit Schnee oder Eis bedeckten Ultraschallsensor die Nachschwingzeitdauer über eine Vielzahl von Messzyklen hinweg relativ kleine Schwankungen aufweist, während ein reales Objekt keine stabile Nachschwingzeitdauer erzeugt. Wird nun durch die Steuereinrichtung festgestellt, dass die Nachschwingzeitdauern bei einer vorbestimmten Anzahl von aufeinander folgenden Messzyklen im Wesentlichen gleich sind bzw. nur sehr kleine Schwankung aufweisen, so kann die Steuereinrichtung mit hoher Wahrscheinlichkeit den Ultraschallsensor als blockiert einstufen. Dementsprechend kann der Grenzwert für die Differenz zwischen den Nachschwingzeitdauern relativ klein sein; er kann beispielsweise in einem Wertebereich von 1 μs bis 100 μs liegen. Dieser Grenzwert kann beispielsweise 10 μs oder 20 μs oder 30 μs oder 40 μs oder 50 μs oder 60 μs oder 70 μs oder 80 μs oder 90 μs oder auch 100 μs betragen.
Ergänzend oder alternativ kann anhand der Empfangssignale jeweils eine Anzahl von in dem jeweiligen Messzyklus empfangenen Echos erfasst werden. Die Steuereinrichtung kann dann in Abhängigkeit von der jeweiligen Anzahl von Echos in den zumindest zwei Messzyklen erkennen, ob der Ultraschallsensor blockiert ist, insbesondere mit Eis oder mit Schnee bedeckt ist oder nicht. Diese Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, dass die Anzahl von empfangenen Echos ebenfalls eine Information über den Zustand des Ultraschallsensors liefert. Und zwar kann auf Grundlage der Anzahl von empfangenen Echos zwischen einem blockierten Ultraschallsensor und einem realen Objekt unterschieden werden, welches sich dicht am Fahrzeug befindet. Zahlreiche Messungen haben gezeigt, dass bei einem blockierten Ultraschallsensor in der Regel höchstens ein einziges Echo unmittelbar im Anschluss an die Nachschwingzeitdauer empfangen wird, während ein reales Objekt meistens eine Vielzahl von einzelnen Echos erzeugt. Die Anzahl von in den jeweiligen Messzyklen empfangenen Echos lässt somit eindeutige Rückschlüsse darauf ziehen, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht.
Also kann der Ultraschallsensor durch die Steuereinrichtung dann als blockiert erkannt werden, wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg – insbesondere über zumindest zwei, noch bevorzugter zumindest drei, noch bevorzugter zumindest vier, noch bevorzugter zumindest fünf, noch bevorzugter zumindest sechs Messzyklen hinweg – jeweils maximal eine vorbestimmte Anzahl von Echos, insbesondere jeweils höchstens nur ein einziges Echo, vorliegt. Dies bedeutet, dass der Ultraschallsensor dann als blockiert eingestuft wird, wenn in allen betrachteten Messzyklen jeweils maximal nur ein einziges Echo empfangen wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Ultraschallsensor durch die Steuereinrichtung nur dann als blockiert erkannt wird, wenn über die vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg dieses einzige Echo innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls im Anschluss an die Nachschwingzeitdauer empfangen wird. Die Dauer dieses Zeitintervalls kann beispielsweise in einem Wertebereich von 20 μs bis 300 μs liegen.
Ergänzend oder alternativ kann anhand der Empfangssignale jeweils eine Zeitdauer eines in dem jeweiligen Messzyklus empfangenen Echos erfasst werden, und in Abhängigkeit von diesen Zeitdauern kann durch die Steuereinrichtung erkannt werden, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht. Auch anhand von Zeitdauern einzelner in den jeweiligen Messzyklen empfangenen Echos gelingt es, zwischen einem sehr nahe am Ultraschallsensor befindlichen tatsächlichen Objekt und einem blockierten Ultraschallsensor zu unterscheiden. Dies kann beispielsweise so aussehen, dass der Ultraschallsensor durch die Steuereinrichtung dann als blockiert erkannt wird, wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg – insbesondere über zumindest zwei, noch bevorzugter zumindest drei, noch bevorzugter zumindest vier, noch bevorzugter zumindest fünf, noch bevorzugter zumindest sechs Messzyklen hinweg – eine Differenz zwischen den Zeitdauern, die jeweils in zwei aufeinander folgenden Messzyklen erfasst werden, unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt. Diese Ausführungsform baut auf der Tatsache auf, dass der ausgesendete Ultraschall an einem realen Objekt an einer Vielzahl von Reflektionspunkten reflektiert, so dass insgesamt eine Vielzahl von sich überlagernden Reflektionssignalen vorliegt. Diese Reflektionssignale überlagern sich vom Messzyklus zu Messzyklus jeweils unterschiedlich, so dass die jeweiligen Zeitdauern der Echos mit einer relativ großen Schwankung behaftet sind. Bei einem realen Objekt unterscheiden sich somit die Zeitdauern der Echos unterschiedlicher Messzyklen voneinander, während diese Zeitdauern bei einem mit Schnee und/oder mit Eis bedeckten Ultraschallsensor im Wesentlichen gleich sind. Dementsprechend wird der Grenzwert für die Differenz zwischen den Zeitdauern bevorzugt relativ gering eingestellt; dieser Grenzwert kann beispielsweise in einem Wertebereich von 1 μs bis 50 μs liegen. Der Grenzwert kann beispielsweise 10 μs oder 20 μs oder 30 μs betragen.
Ergänzend oder alternativ kann anhand der Empfangssignale jeweils ein zeitlicher Abstand eines empfangenen Echos von einem Zeitpunkt der Anregung der Membran – also eine Entfernung eines Objektes von dem Ultraschallsensor – erfasst werden, und in Abhängigkeit von diesen Zeitabständen kann die Steuereinrichtung erkennen, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht. Auch der zeitliche Abstand zwischen dem jeweiligen Echo und dem Zeitpunkt der Anregung der Membran in dem jeweiligen Messzyklus liefert nämlich eindeutige Hinweise darauf, ob der Ultraschallsensor tatsächlich blockiert ist oder aber ob sich ein reales Objekt in unmittelbarer Nähe des Ultraschallsensors befindet. Bei einem realen Objekt unterscheiden sich nämlich die zeitlichen Abstände von Messzyklus zu Messzyklus, während bei einem blockierten Ultraschallsensor die zeitlichen Abstände nahezu gleich sind. Auch bei dieser Ausführungsform kann ein Grenzwert für eine Differenz zwischen den Zeitabständen festgelegt werden, die jeweils in zwei aufeinander folgenden Messzyklen erfasst werden. Der Ultraschallsensor kann dann durch die Steuereinrichtung dann als blockiert eingestuft werden, wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg – insbesondere über zumindest zwei, noch bevorzugter zumindest drei, noch bevorzugter zumindest vier, noch bevorzugter zumindest fünf, noch bevorzugter zumindest sechs Messzyklen hinweg – diese Differenz unterhalb des Grenzwertes liegt. Auch hier ist der Grenzwert bevorzugt relativ gering; er kann in einem Wertebereich von 1 μs bis 100 μs liegen. Er kann beispielsweise 10 μs oder 20 μs oder 30 μs oder 40 μs oder 50 μs oder 60 μs oder 70 μs oder 80 μs oder 90 μs betragen.
Vorstehend wurde eine Mehrzahl von Kriterien genannt, nach denen die Steuereinrichtung erkennen kann, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht. Diese Kriterien können durch die Steuereinrichtung einzeln oder aber in beliebiger Kombination angewandt werden. Also können diese Kriterien durch die Steuereinrichtung beliebig miteinander kombiniert werden. Insgesamt wird der Ultraschallsensor durch die Steuereinrichtung dann als blockiert erkannt, wenn zumindest eines der folgenden Kriterien erfüllt ist:

– wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg die genannte Nachschwingzeitdauer einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet und/oder
– wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg eine Differenz zwischen den Nachschwingzeitdauern in jeweils zwei aufeinander folgenden Messzyklen unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt und/oder
– wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg jeweils maximal eine vorbestimmte Anzahl von Echos, insbesondere jeweils maximal nur ein einziges Echo, vorliegt und/oder
– wenn über die vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg jeweils dieses einzige Echo innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls im Anschluss an die Nachschwingzeitdauer empfangen wird und/oder
– wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg eine Differenz zwischen den Zeitdauern von Echos, die jeweils in zwei aufeinander folgenden Messzyklen erfasst werden, unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt und/oder
– wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg eine Differenz zwischen dem zeitlichen Abstand eines in einem Messzyklus empfangenen Echos von dem Zeitpunkt der Anregung der Membran in diesem Messzyklus einerseits und dem zeitlichen Abstand eines in einem nachfolgenden Messzyklus empfangenen Echos von dem Zeitpunkt der Anregung der Membran in diesem nachfolgenden Messzyklus andererseits unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt.

In einer Ausführungsform erfolgt die Erkennung des blockierten Zustands des Ultraschallsensors auch unter Berücksichtigung einer aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Also kann die Steuereinrichtung die jeweils augenblickliche Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erfassen – Daten mit diesen Informationen kann die Steuereinrichtung beispielsweise an einem Kommunikationsbus im Kraftfahrzeug abgreifen. Die Berücksichtigung der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann auf die Art und Weise erfolgen, dass eine Aussage über den Zustand des Ultraschallsensors, die auf Grundlage der genannten Empfangssignale getroffen wird, anhand der erfassten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs plausibilisiert wird. Wie bereits ausgeführt, kann die Steuereinrichtung den blockierten Zustand des Ultraschallsensors anhand von zeitlichen Abständen der empfangenen Echos von dem jeweiligen Zeitpunkt der Anregung der Membran erkennen. Und zwar kann die Steuereinrichtung den Ultraschallsensor dann als blockiert einstufen, wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen hinweg diese zeitlichen Abstände im Wesentlichen konstant bleiben. Die zeitlichen Abstände charakterisieren einen Abstand eines Objektes von der Membran des Ultraschallsensors. Bewegt sich das Kraftfahrzeug – die Geschwindigkeit ist größer als Null –, so würden sich die genannten zeitlichen Abstände bei einem tatsächlichen Objekt aufgrund einer relativen Bewegung zwischen dem Kraftfahrzeug und diesem Objekt von Messzyklus zu Messzyklus verändern. Demgegenüber verbleiben die zeitlichen Abstände bei einem mit Schnee oder Eis bedeckten Ultraschallsensor – eine Schnee- oder Eisschicht stellt hier ein virtuelles Objekt dar – im Wesentlichen konstant. Die Steuereinrichtung kann somit mit der endgültigen Entscheidung über den Zustand des Ultraschallsensors abwarten, bis sich das Kraftfahrzeug mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt. Dies kann beispielsweise so aussehen, dass die Steuereinrichtung bereits im Stillstand des Kraftfahrzeugs eine Vorentscheidung über den Zustand des Ultraschallsensors anhand eines oder mehrerer der oben genannten Kriterien trifft, bevor sie dann während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs diese Vorentscheidung plausibilisiert und eine endgültige Entscheidung trifft. Dies hat den Vorteil, dass Fehler bei der Erkennung des blockierten Zustands des Ultraschallsensors vermieden werden können.
Eine weitere Plausibilisierung kann darin bestehen, dass die Erkennung des blockierten Zustands des Ultraschallsensors durch die Steuereinrichtung nur unter der Voraussetzung erfolgt, dass eine Temperatur der Umgebung des Kraftfahrzeugs unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt. Also kann die Steuereinrichtung die Temperatur der Umgebung erfassen und auch unter Berücksichtigung der Temperatur der Umgebung erkennen, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht. Der Grenzwert für die Temperatur kann beispielsweise in einem Wertebereich von –3°C bis +3°C liegen. Dieser Grenzwert kann insbesondere 0°C betragen. Die Fehlerrate bei der Erkennung des blockierten Zustands des Ultraschallsensors kann somit auf ein Minimum reduziert werden.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn in zumindest einem Messzyklus erzeugtes elektrisches Empfangssignal des zu prüfenden Ultraschallsensors mit einem elektrischen Empfangssignal zumindest eines weiteren Ultraschallsensors des Kraftfahrzeugs durch die Steuereinrichtung verglichen wird. Dann kann die Steuereinrichtung auch unter Berücksichtigung eines Ergebnisses dieses Vergleichs erkennen, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung eine anhand eines Empfangssignals des zu prüfenden Ultraschallsensors erfasste Nachschwingzeitdauer mit einer Nachschwingzeitdauer zumindest eines weiteren Ultraschallsensors des Kraftfahrzeugs vergleichen. Überschreitet eine Differenz zwischen diesen Nachschwingzeitdauern einen vorbestimmten Grenzwert, so kann die Steuereinrichtung den Ultraschallsensor als blockiert einstufen. Auch dieser Grenzwert kann in einem Wertebereich von 1 μs bis 100 μs liegen. Eine solche Vorgehensweise ermöglicht eine weitere Plausibilisierung einer Aussage über den aktuellen Zustand des Ultraschallsensors.
Also kann die Steuereinrichtung anhand von zumindest einem der oben genannten Kriterien überprüfen, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht. Diese Überprüfung kann beispielsweise bereits vor einer Aktivierung einer Fahrerassistenzfunktion erfolgen. Dann wird der Zustand des Ultraschallsensors überprüft, bevor die Funktionalitäten zur Fahrerunterstützung bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann der Ultraschallsensor bereits beim Einschalten der Zündung des Fahrzeugs und/oder beim Öffnen einer Tür des Fahrzeugs und/oder beim Betätigen einer Fernbedienung des Fahrzeugs überprüft werden. Dann können Situationen vermieden werden, in denen Fahrerassistenzfunktionen aktiviert werden, obwohl der Ultraschallsensor mit Schnee und/oder mit Eis bedeckt ist.
Erkennt die Steuereinrichtung einen blockierten Zustand des Ultraschallsensors, so kann sie auch eine Schwelle verändern, die bei der Erkennung von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs zugrunde gelegt wird. Bei Ultraschallsensoren wird in der Regel eine untere Schwelle für die Amplitude der Echos vorgegeben, und ein empfangenes Echo wird dann als der von einem realen Objekt reflektierte Sendeschall erkannt, wenn die Amplitude dieses Echos größer als die Schelle ist. Diese Schwelle kann auch über der Zeit nach dem Aussenden des Sendeschalls variieren. Die schwelle kann nun nach Erkennen eines blockierten Zustands des Ultraschallsensors durch die Steuereinrichtung verändert werden, so dass die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors verändert wird. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung zwischen einer ersten Schwelle für einen ordnungsgemäßen Zustand des Ultraschallsensors und einer zweiten Schwelle für einen blockierten Ultraschallsensor umschalten. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung nach Erkennen eines blockierten Ultraschallsensors die Schwelle erhöhen.
Eine erfindungsgemäße Fahrerassistenzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Ultraschallsensor. In einem Messzyklus des Ultraschallsensors ist eine Membran für eine vorbestimmte Anregungszeitdauer anregbar, um eine Sendeschall auszusenden, und ein eine Schwingung der Membran charakterisierendes elektrisches Empfangssignal ist erzeugbar. Die Fahrerassistenzeinrichtung umfasst außerdem eine Steuereinrichtung, die anhand des Empfangssignals einen blockierten Zustand des Ultraschallsensors erkennen kann. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, anhand von in zumindest zwei separaten Messzyklen des Ultraschallsensors erzeugten jeweiligen elektrischen Empfangssignalen den blockierten Zustand zu erkennen.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Fahrerassistenzeinrichtung.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteilen gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Fahrerassistenzeinrichtung sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild einer Fahrerassistenzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 in aufeinander folgenden Messzyklen eines Ultraschallsensors erzeugte elektrische Empfangssignale;
3 bei einem tatsächlichen Objekt erfasste zeitliche Verläufe einer Zeitdauer eines Echos, einer Anzahl von Echos sowie einer Nachschwingzeitdauer über die Zeitdauer von mehreren Messzyklen;
4 bei einem mit Schnee und/oder Eis bedeckten Ultraschallsensor erfasste zeitliche Verläufe der Zeitdauer eines Echos, der Anzahl von Echos und der Nachschwingzeitdauer über die Zeitdauer von mehreren Messzyklen;
5 bei einem tatsächlichen Objekt erfasste zeitliche Verläufe einer Entfernung des Objektes von dem Ultraschallsensor sowohl für ein sich vom Fahrzeug entfernendes Objekt als auch für ein sich dem Fahrzeug annäherndes Objekt, wie auch einen zeitlichen Verlauf der Entfernung bei einem nicht realen Objekt, also beispielsweise einem blockierten Ultraschallsensor; und
6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Eine in 1 dargestellte Fahrerassistenzeinrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem sein, welches einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs beim Einparken in eine Parklücke und/oder beim Ausparken aus der Parklücke unterstützt und/oder welches den Fahrer vor in einer Umgebung des Fahrzeugs befindlichen Objekten warnt. Die Fahrerassistenzeinrichtung 1 kann ergänzend oder alternativ den Fahrer über Entfernungen von Objekten zum Kraftfahrzeug informieren.
Die Fahrerassistenzeinrichtung 1 umfasst einen Ultraschallsensor 2, welcher beispielsweise an einem Stoßfänger oder aber an einer Seitenflanke des Kraftfahrzeugs angeordnet sein kann. Der Ultraschallsensor 2 umfasst eine – beispielsweise aus Aluminium ausgebildete – Membran 3 sowie eine Anregungseinrichtung 4. Die Anregungseinrichtung 4 kann beispielsweise ein Piezoelement beinhalten, welches unter Einfluss einer elektrischen Wechselspannung in eine Schwingung gebracht werden kann. Das Piezoelement kann auch elektrische Spannung erzeugen, nämlich aufgrund einer Schwingung. Durch die Anregungseinrichtung 4 wird die Membran 3 mechanisch angeregt. Eine angeregte Membran 3 erzeugt dann einen Sendeschall S_A.
Die Fahrerassistenzeinrichtung 1 umfasst außerdem einen mit der Anregungseinrichtung 4 gekoppelten Empfänger 5. Die Anregungseinrichtung gibt Empfangssignale S_E – hier eine elektrische Wechselspannung – an den Empfänger 5 aus. Der Empfänger 5 kann die Empfangssignale S_E verarbeiten, nämlich beispielsweise verstärken und/oder filtern und dergleichen. Diese verarbeiteten Signale S_V gibt der Empfänger 5 an eine Steuereinrichtung 6 der Fahrerassistenzeinrichtung 1 aus. Die Steuereinrichtung 6 kann auf Grundlage der Signale S_V eine Entfernung zwischen erfassten Objekten und dem Ultraschallsensor 2 erfassen und entsprechende Informationen ausgeben. Die Steuereinrichtung 6 kann beispielsweise eine Anzeigeeinrichtung 7 und/oder eine akustische Ausgabeeinrichtung 8 ansteuern. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 6 auf der Anzeigeeinrichtung 7 die erfassten Entfernungswerte anzeigen und/oder ein diese Entfernungswerte charakterisierendes akustisches Signal mithilfe der akustischen Ausgabeeinrichtung 8 ausgeben. Die Steuereinrichtung 6 kann auf Grundlage der Signale S_V auch eine Parkbahn berechnen, entlang welcher das Kraftfahrzeug in eine Parklücke eingeparkt werden kann. Auf der Anzeigeeinrichtung 7 kann die Steuereinrichtung 6 dann Hinweise anzeigen, wie der Fahrer das Kraftfahrzeug steuern soll, um in die erfasste Parklücke einzuparken. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 6 auf Grundlage der empfangenen Signale S_V Eingriffe in eine Lenkeinrichtung 9 des Kraftfahrzeugs vornimmt, um das Fahrzeug durch entsprechende Lenkung in die Parklücke einzuparken.
Die Steuereinrichtung 6 empfängt auch Daten mit Informationen über die jeweils aktuelle Temperatur T einer Umgebung des Kraftfahrzeugs, nämlich von einem Temperatursensor 10. Darüber hinaus empfängt die Steuereinrichtung 6 Daten mit Informationen über die jeweils augenblickliche Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs, nämlich von einem Geschwindigkeitssensor 11. Diese Daten kann die Steuereinrichtung beispielsweise an einem internen Kommunikationsbus des Kraftfahrzeugs abgreifen oder aber direkt von den genannten Sensoren 10, 11 empfangen.
Die Steuereinrichtung 6 kann auch die Anregungseinrichtung 4 ansteuern, nämlich unter Ausgabe entsprechender Steuersignale S_S. Also kann die Steuereinrichtung 6 durch entsprechende Steuerung der Anregungseinrichtung 4 eine Anregung der Membran 3 veranlassen, um eine Entfernung eines Objekts des von dem Ultraschallsensors 2 zu erfassen.
Bezug nehmend auf 2 wird nachfolgend ein beispielhafter Betrieb der Fahrerassistenzeinrichtung 1 näher erläutert. Der Betrieb ist in eine Vielzahl von Messzyklen 12a, 12b, 12c ... unterteilt. Jeder Messzyklus 12a, 12b, 12c ... beginnt mit einer Anregung der Membran 3 für eine vorbestimmte Anregungszeitdauer T_A. Also wird die Membran 3 durch die Anregungseinrichtung 4 für die Anregungszeitdauer T_A angeregt, und zwar zu Beginn eines jeden Messzyklus 12a, 12b, 12c ... Jeder Messzyklus beginnt zu einem Zeitpunkt t_0a, t_0b, t_0c, zu welchem auch die Anregungszeitdauer T_A beginnt. Die jeweilige Anregungszeitdauer T_A endet zu einem weiteren Zeitpunkt t_1a, t_1b, t_1c.
Nach Beendigung der Anregung der Membran 3 erfolgt ein Nachschwingen der Membran 3, nämlich im Anschluss an die Anregungszeitdauer T_A. Diese Nachschwingung erfolgt also bei einer nicht aktiv angesteuerten Anregungseinrichtung 4. Diese Schwingung der Membran 3 erfasst die Anregungseinrichtung 4 und erzeugt Empfangssignale S_E1, S_E2, S_E3. Für jeden Messzyklus 12a, 12b, 12c ... erzeugt die Anregungseinrichtung 4 also jeweils ein separates Empfangssignal S_E1, S_E2, S_E3.
Anhand der Empfangssignale S_E1, S_E2, S_E3 erfasst die Steuereinrichtung 6 jeweilige Nachschwingzeitdauern T_N1, T_N2, T_N3, für welche die Membran 3 im Anschluss an die Anregung nachschwingt. Die jeweilige Nachschwingzeitdauer T_N1, T_N2, T_N3, schließt sich also unmittelbar an die Anregungszeitdauer T_A an. Die jeweiligen Nachschwingzeitdauern T_N1, T_N2, T_N3, werden durch die Steuereinrichtung 6 derart erfasst, dass zunächst die Amplitude des jeweiligen Empfangssignals S_E1, S_E2, S_E3. mit einem Schwellwert S_G verglichen wird. Dies kann beispielsweise so aussehen, dass die jeweilige Nachschwingzeitdauer T_N1, T_N2, T_N3, zu einem Zeitpunkt t_2a, t_2b, t_2c endet, zu welchem eine Hüllkurve des jeweiligen Empfangssignals S_E1, S_E2, S_E3. den Schwellwert S_G unterschreitet.
Also erfasst die Steuereinrichtung 6 für jeden Messzyklus die jeweiligen Nachschwingzeitdauern T_N1, T_N2, T_N3. Die Steuereinrichtung 6 erfasst außerdem für jeden Messzyklus 12a, 12b, 12c ... die jeweilige Anzahl von in dem jeweiligen Messzyklus 12a, 12b, 12c ... erfassten Echos 13a, 13b, 13c. Die Echos 13a, 13b, 13c sind Echosignale; sie stellen den von einem Objekt reflektierten Sendeschall S_A dar. Es können dabei Messzyklen 12a, 12b, 12c ... vorkommen, in denen keine Echos 13a, 13b, 13c auftreten; in anderen Messzyklen 12a, 12b, 12c ... können auch mehrere Echos 13a, 13b, 13c erfasst werden. Außer der jeweiligen Anzahl von Echos 13a, 13b, 13c (in 2 ist in jedem Messzyklus jeweils nur ein einziges Echo 13a, 13b, 13c dargestellt) kann die Steuereinrichtung 6 auch die jeweiligen Zeitdauern T_E1, T_E2, T_E3 der Echos 13a, 13b, 13c erfassen. Diese Zeitdauern T_E1, T_E2, T_E3 können jeweils diejenigen Zeitdauern sein, für welche die Amplitude – insbesondere die Hüllkurve – des jeweiligen Empfangssignals S_E1, S_E2, S_E3 größer als ein vorgegebener Grenzwert verbleibt. Des Weiteren erfasst die Steuereinrichtung 6 jeweils einen zeitlichen Abstand T_P1, T_P2, T_P3 der Echos 13a, 13b, 13c von dem jeweiligen Zeitpunkt t_0a, t_0b, t_0c der Anregung der Membran 3. Diese zeitlichen Abstände T_P1, T_P2, T_P3 stellen ein Maß für die jeweilige Entfernung des Objektes von dem Ultraschallsensor 2.
Also ermittelt die Steuereinrichtung 6 aus den Empfangssignalen S_E1, S_E2, S_E3 für jeden Messzyklus folgende Messgrößen:

– die jeweilige Nachschwingzeitdauer T_N1, T_N2, T_N3,
– die jeweilige Anzahl von Echos 13a, 13b, 13c,
– die jeweilige Zeitdauer T_E1, T_E2, T_E3 der Echos 13a, 13b, 13c und
– den jeweiligen zeitlichen Abstand T_P1, T_P2, T_P3 der Echos 13a, 13b, 13c von dem Zeitpunkt t_0a, t_0b, t_0c der Anregung der Membran 3.

Dazu kennt die Steuereinrichtung 6 darüber hinaus die jeweils augenblickliche Temperatur T der Umgebung, wie auch die jeweils augenblickliche Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs.
Nun gilt das in das Interesse der Erkennung eines blockierten Zustands des Ultraschallsensors 2. Und zwar soll ein solcher Zustand des Ultraschallsensors 2 – und genauer gesagt der Membran 3 – erkannt werden, in welchem die Membran 3 mit einer Schneeschicht und/oder einer Eisschicht bedeckt ist. In einem solchen Falle erhöht sich nämlich das Gewicht des Ultraschallsensors 2; das zusätzliche Gewicht von Eis bzw. Schnee beeinflusst dabei die jeweiligen Nachschwingzeitdauern T_N1, T_N2, T_N3 der Membran 3 und kann somit zu falschen Ergebnissen bei der Bestimmung der Entfernungen führen.
Im Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung 6 den blockierten Zustand des Ultraschallsensors 2 auf Grundlage der oben genannten Messgrößen erkennen. Diese Messgrößen wertet die Steuereinrichtung 6 über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen 12a, 12b, 12c ... hinweg aus, nämlich beispielsweise über die Zeitdauer von 5 oder 6 oder 7 oder 8 oder 9 oder 10 Messzyklen 12a, 12b, 12c ... Zahlreiche Messungen haben nämlich ergeben, dass anhand eines zeitlichen Verlaufs der oben genannten Messgrößen über eine Vielzahl von Messzyklen 12a, 12b, 12c ... hinweg eindeutig erkannt werden kann, ob der Ultraschallsensor 2 blockiert ist oder nicht. In 3 sind solche Verläufe über der Zeit t dargestellt. Und zwar zeigt 3 einen zeitlichen Verlauf 14 eines zeitlichen Abstands T_P eines erfassten Echos 13a, 13b, 13c von dem Zeitpunkt t_0a, t_0b, t_0c der Anregung der Membran 3 – dieser Verlauf 14 entspricht in seiner Form auch einem Verlauf der Zeitdauer T_E der Echos 13a, 13b, 13c über der Zeit t. Außerdem ist in 3 ein zeitlicher Verlauf 15 der Anzahl von Echos 13a, 13b, 13c dargestellt. Ferner zeigt 3 einen Verlauf 16 der Nachschwingzeitdauer T_N über der Zeit t. Auf der x-Achse sind außerdem die Messzyklen 12a, 12b, 12c ... fortlaufend nummeriert.
Die in 3 gezeigten Verläufe 14, 15, 16 ergeben sich für den Fall, dass sich in der unmittelbaren Nähe der Membran 13 ein tatsächliches bzw. reales Objekt befindet, also beispielsweise ein weiteres Fahrzeug. Das Objekt befindet sich also dicht am Ultraschallsensor 2, etwa in einem Abstand von 10 cm. Wie aus 3 hervorgeht, schwanken die Verläufe 14, 15, 16 über der Zeit t; die Verläufe 14, 15, 16 weisen relativ hohe Standardabweichungen auf. Diese Standardabweichungen sind darauf zurückzuführen, dass ein tatsächliches Objekt den Sendeschall jeweils unterschiedlich reflektiert, so dass die Echos 13a, 13b, 13c nicht immer zum selben Zeitpunkt nach der Anregung der Membran 3 wieder an dem Ultraschallsensor 2 ankommen. Auch die Anzahl der pro Messzyklus empfangenen Echos 13a, 13b, 13c schwankt vom Messzyklus zu Messzyklus. Ein reales Objekt erzeugt nämlich jeweils unterschiedliche Anzahl von Echos 13a, 13b, 13c.
Demgegenüber sind die oben genannten Messgrößen bei einem mit Schnee und/oder Eis bedeckten Ultraschallsensor 2 stabil bzw. konstant über eine Vielzahl von Messzyklen 12a, 12b, 12c ... hinweg. Dies ist in 4 anhand von Verläufen 14', 15', 16' dargestellt.
Durch Festlegung von entsprechenden Kriterien betreffend die oben genannten Messgrößen kann somit zwischen einem dicht am Fahrzeug befindlichen Objekt und einem blockierten Ultraschallsensor 2 unterschieden werden, was im Gegenstand gemäß Druckschrift DE 101 42 075 A1 nicht möglich ist.
Wie bereits ausgeführt, erfasst die Steuereinrichtung 6 auch die jeweils augenblickliche Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs. Auch unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit v kann die Aussage über den Zustand des Ultraschallsensors 2 plausibilisiert werden. Bezug nehmend auf 5 ändert sich nämlich eine Entfernung E eines realen Objektes von dem Ultraschallsensor 2 über der Zeit, wenn die Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs größer als Null ist, also wenn sich das Kraftfahrzeug bewegt. Die Änderung der Entfernung E über der Zeit t ist auf die Relativbewegung zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt zurückzuführen. In 5 ist dabei ein zeitlicher Verlauf 17 dargestellt, welcher einen Verlauf der Entfernung E für ein sich dem Kraftfahrzeug annäherndes Objekt darstellt. Für ein sich vom Kraftfahrzeug entfernendes Objekt ist in 5 ein zeitlicher Verlauf 18 gezeigt. Handelt es sich bei dem Objekt nicht um ein reales bzw. tatsächliches Objekt, sondern um eine Schneeschicht und/oder Eisschicht, so ist die Entfernung E auch dann konstant, wenn sich das Kraftfahrzeug mit v > 0 bewegt. Ein diesbezüglicher Verlauf ist in 5 mit 19 bezeichnet.
Bezug nehmend nun auf das in 6 dargestellte Flussdiagramm wird nachfolgend ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Dieses Verfahren dient zum Erkennen des blockierten Zustandes des Ultraschallsensors 2. In einem ersten Schritt S1 überprüft die Steuereinrichtung 6, ob die Temperatur T der Umgebung kleiner als ein vorgegebener Grenzwert T_G ist oder nicht. Der Grenzwert kann beispielsweise 0°C betragen. Stellt die Steuereinrichtung 6 im Schritt S1 fest, dass die Temperatur T größer als der Grenzwert T_G ist, so geht das Verfahren zu einem Schritt S0 über bzw. endet das Verfahren. Im Schritt S0 können die Funktionen der Fahrerassistenzeinrichtung 1 aktiviert werden, und der Fahrer kann auf die oben näher bezeichnete Art und Weise durch die Fahrerassistenzeinrichtung 1 unterstützt werden. Im Schritt S0 können also Parklücken sowie Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs ordnungsgemäß detektiert werden.
Stellt die Steuereinrichtung 6 im Schritt S1 fest, dass die Temperatur T kleiner als der Grenzwert T_G ist, so geht das Verfahren zu einem weiteren Schritt S2 über. Im Schritt S2 wird die Membran 3 des Ultraschallsensors 2 angeregt, nämlich für die vorbestimmte Anregungszeitdauer T_A. In einem nachfolgenden Schritt S3 empfängt die Steuereinrichtung 6 ein Empfangssignal S_E, welches durch die Anregungseinrichtung 4 aufgrund einer Vibration der Membran 3 erzeugt wird. Die Schritte S2, S3 stellen somit insgesamt einen einzelnen Messzyklus 12 dar.
In einem weiteren Schritt S4 ermittelt die Steuereinrichtung 6 anhand des Empfangssignals S_E die oben genannten Messgrößen, nämlich die Nachschwingzeitdauer T_N, die Anzahl der Echos im Empfangssignal S_E, die Zeitdauer T_E der Echos, wie auch den zeitlichen Abstand T_P. In einem nachfolgenden Schritt S5 überprüft die Steuereinrichtung 6, ob eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen 12 – zum Beispiel zehn Messzyklen 12 – vergangen sind bzw. ob die Messgrößen T_N, T_E, T_P für die vorbestimmte Anzahl von Messzyklen 12 vorliegen. Ist dies nicht der Fall, so kehrt das Verfahren zum zweiten Schritt S2 zurück. Wird die Frage im Schritt 85 bejaht, so überprüft die Steuereinrichtung 6 in weiteren Schritten, ob vorbestimmte Kriterien betreffend die genannten Messgrößen erfüllt sind oder nicht.
Und zwar überprüft die Steuereinrichtung 6 im Schritt S61, ob die in allen Messzyklen 12 erfassten Nachschwingzeitdauern T_N größer als ein vorgegebener Grenzwert T_NG sind oder nicht. In einem Schritt S62 überprüft die Steuereinrichtung 6, ob eine Differenz T_N2 – T_N1 zwischen jeweils zwei in aufeinander folgenden Messzyklen erfassten Nachschwingzeitdauern T_N1, T_N2, T_N3 kleiner als ein vorgegebener Grenzwert T_G ist oder nicht. Dies überprüft die Steuereinrichtung 6 für jedes Paar aus Nachschwingzeitdauern, die jeweils in benachbarten Messzyklen 12 erfasst werden. In einem Schritt S63 überprüft die Steuereinrichtung 6, ob ein weiteres Kriterium erfüllt ist oder nicht. Und zwar überprüft die Steuereinrichtung, ob in den Messzyklen 12 jeweils maximal nur ein einziges Echo 13, 13b, 13c auftritt. In einem Schritt S64 überprüft die Steuereinrichtung 6, ob eine Differenz T_P2 – T_P1 zwischen dem zeitlichen Abstand T_P2 eines in einem Messzyklus 12 empfangenen Echos 13 von dem Zeitpunkt t₀ der Anregung der Membran 3 in diesem Messzyklus 12 einerseits und dem zeitlichen Abstand T_P1 eines in einem vorangegangenen Messzyklus 12 erfassten Echos 13 von dem Zeitpunkt t₀ der Anregung der Membran 3 in diesem Messzyklus 12 andererseits unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes T_PG liegt. Die Steuereinrichtung 6 überprüft diese Differenz T_P2 – T_P1 für jedes Paar aus zwei benachbarten Messzyklen 12. Ergänzend oder alternativ kann die Steuereinrichtung 6 im Schritt S64 überprüfen, ob eine Differenz T_E2 – T_E1 zwischen den Zeitdauern T_E1, T_E2 von in jeweils zwei benachbarten Messzyklen 12 erfassten Echos 13 unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes T_EG liegt. Auch diese Differenz überprüft die Steuereinrichtung 6 für jedes Paar aus jeweils zwei benachbarten Messzyklen 12.
In einem nachfolgenden Schritt S7 trifft die Steuereinrichtung 6 die Entscheidung, ob der Ultraschallsensor 2 als blockiert eingestuft werden soll oder nicht. Und zwar überprüft die Steuereinrichtung 6 im Schritt S7, welche der in den Schritten S61, S62, S63, S64 überprüften Kriterien erfüllt sind und welche nicht. Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuereinrichtung 6 im Schritt S7 den Ultraschallsensor dann als blockiert erkennen, wenn zumindest eines der Kriterien erfüllt ist. Es hat sich jedoch als besonders sicher erwiesen, wenn die Steuereinrichtung 6 den Ultraschallsensor 2 dann als blockiert einstuft, wenn alle Kriterien erfüllt sind.
Wird durch die Steuereinrichtung 6 der Ultraschallsensor 2 als blockiert eingestuft, so wird in einem weiteren Schritt S8 durch die Steuereinrichtung 6 beispielsweise eine Warnung an den Fahrer ausgegeben, nämlich unter Vermittlung der Anzeigeeinrichtung 7 und/oder der akustischen Ausgabeeinrichtung 8. Stellt die Steuereinrichtung im Schritt S7 hingegen fest, dass der Ultraschallsensor 2 ordnungsgemäß funktioniert, so kehrt das Verfahren zum Schritt S1 zurück.
Die im Schritt S7 getroffene Entscheidung kann auch eine Vorentscheidung sein. Diese Vorentscheidung kann durch die Steuereinrichtung 6 unter Berücksichtigung der erfassten Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs plausibilisiert werden. Und zwar kann die Steuereinrichtung 6 in einem optionalen Schritt S71 überprüfen, ob zumindest eines der oben genannten Kriterien auch bei einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs v > 0 erfüllt ist oder nicht. Insbesondere überprüft die Steuereinrichtung 6, ob das Kriterium betreffend die Differenz T_P2 – T_P1, also betreffend die Entfernung eines Objektes zum Ultraschallsensor 2 (siehe 5) auch bei v > 0 erfüllt ist oder nicht. Kann dies bejaht werden, so geht das Verfahren zum Schritt S8 über; wenn nicht, dann geht das Verfahren zum Schritt S1 über.
Die Steuereinrichtung 6 kann ergänzend auch die erfassten Messgrößen mit Messgrößen eines anderen Ultraschallsensors des Kraftfahrzeugs vergleichen. Eine solche Vorgehensweise kann ebenfalls eine Plausibilisierung der Aussage über den Zustand des Ultraschallsensors 2 darstellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10142075 A1 [0002, 0004, 0008, 0052]

Claims

Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei in einem Messzyklus (12, 12a, 12b, 12c ...) des Ultraschallsensors (2) folgende Schritte durchgeführt werden: – Anregen einer Membran (3) des Ultraschallsensors (2) für eine vorbestimmte Anregungszeitdauer (T_A), um einen Sendeschall (S_A) auszusenden, und – Erzeugen eines eine Schwingung der Membran (3) charakterisierenden elektrischen Empfangssignals (S_E, S_E1, S_E2, S_E3), wobei anhand des Empfangssignals (S_E, S_E1, S_E2, S_E3) der blockierte Zustand mittels einer Steuereinrichtung (6) erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass anhand von in zumindest zwei separaten Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) erzeugten elektrischen Empfangssignalen (S_E, S_E1, S_E2, S_E3) der blockierte Zustand durch die Steuereinrichtung (6) erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der elektrischen Empfangssignale (S_E, S_E1, S_E2, S_E3) jeweils eine Nachschwingzeitdauer (T_N, T_N1, T_N2, T_N3), für welche in dem jeweiligen Messzyklus (12, 12a, 12b, 12c ...) ein Nachschwingen der Membran (3) im Anschluss auf das Anregen erfolgt, erfasst wird und in Abhängigkeit von den Nachschwingzeitdauern (T_N, T_N1, T_N2, T_N3) in den zumindest zwei Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) der blockierte Zustand erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (2) durch die Steuereinrichtung (6) dann als blockiert erkannt wird, wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) hinweg die Nachschwingzeitdauer (T_N, T_N1, T_N2, T_N3) einen vorgegebenen Grenzwert (T_NG) überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (2) durch die Steuereinrichtung (6) dann als blockiert erkannt wird, wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) hinweg eine Differenz (T_N2 – T_N1) zwischen den Nachschwingzeitdauern (T_N, T_N1, T_N2, T_N3) in jeweils zwei aufeinander folgenden Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes (T_G) liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Empfangssignale (S_E, S_E1, S_E2, S_E3) jeweils eine Anzahl von in dem jeweiligen Messzyklus (12, 12a, 12b, 12c ...) empfangenen Echos (13a, 13b, 13c) erfasst wird und in Abhängigkeit von der jeweiligen Anzahl von Echos (13a, 13b, 13c) in den zumindest zwei Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) der blockierte Zustand erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (2) durch die Steuereinrichtung (6) dann als blockiert erkannt wird, wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) hinweg jeweils höchstens eine vorbestimmte Anzahl von Echos (13a, 13b, 13c), insbesondere jeweils höchstens ein einziges Echo (13a, 13b, 13c), vorliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Empfangssignale (S_E, S_E1, S_E2, S_E3) jeweils eine Zeitdauer (T_E1, T_E2, T_E3) eines in dem jeweiligen Messzyklus (12, 12a, 12b, 12c ...) empfangenen Echos (13a, 13b, 13c) erfasst wird und in Abhängigkeit von diesen Zeitdauern (T_E1, T_E2, T_E3) der blockierte Zustand erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (2) durch die Steuereinrichtung (6) dann als blockiert erkannt wird, wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) hinweg eine Differenz (T_E2 – T_E1) zwischen den Zeitdauern (T_E1, T_E2, T_E3), die jeweils in zwei aufeinander folgenden Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) erfasst werden, unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes (T_EG) liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Empfangssignale (S_E, S_E1, S_E2, S_E3) jeweils ein zeitlicher Abstand (T_P1, T_P2, T_P3) eines in dem jeweiligen Messzyklus (12, 12a, 12b, 12c ...) empfangenen Echos (13a, 13b, 13c) von einem Zeitpunkt (t_0a, t_0b, t_0c) der Anregung der Membran (3) erfasst wird und in Abhängigkeit von diesen Zeitabständen (T_P1, T_P2, T_P3) der blockierte Zustand erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (2) durch die Steuereinrichtung (6) dann als blockiert erkannt wird, wenn über eine vorbestimmte Anzahl von Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) hinweg eine Differenz (T_P2 – T_P1) zwischen den zeitlichen Abständen (T_P1, T_P2, T_P3), die jeweils in zwei aufeinander folgenden Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) erfasst werden, unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes (T_PG) liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch unter Berücksichtigung einer aktuellen Geschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeugs der blockierte Zustand des Ultraschallsensors (2) durch die Steuereinrichtung (6) erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur (T) einer Umgebung des Kraftfahrzeugs durch die Steuereinrichtung (6) erfasst wird und die Erkennung des blockierten Zustands des Ultraschallsensors (2) durch die Steuereinrichtung (6) unter der Voraussetzung erfolgt, dass die Temperatur (T) der Umgebung unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes (T_G) liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Messzyklus (12, 12a, 12b, 12c ...) erzeugtes elektrisches Empfangssignal (S_E, S_E1, S_E2, S_E3) des Ultraschallsensors (2) mit einem elektrischen Empfangssignal zumindest eines weiteren Ultraschallsensors (2) des Kraftfahrzeugs durch die Steuereinrichtung (6) verglichen wird und auch unter Berücksichtigung eines Ergebnisses dieses Vergleichs der blockierte Zustand erkannt wird.
Fahrerassistenzeinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Ultraschallsensor (2), wobei in einem Messzyklus (12, 12a, 12b, 12c ...) des Ultraschallsensors (2) seine Membran (3) für eine vorbestimmte Anregungszeitdauer (T_A) anregbar ist, um einen Sendeschall (S_A) auszusenden, und ein eine Schwingung der Membran (3) charakterisierendes elektrisches Empfangssignal (S_E, S_E1, S_E2, S_E3) erzeugbar ist, und mit einer Steuereinrichtung (6), die dazu ausgelegt ist, anhand des Empfangssignals (S_E, S_E1, S_E2, S_E3) einen blockierten Zustand des Ultraschallsensors (2) zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) dazu ausgelegt ist, anhand von in zumindest zwei separaten Messzyklen (12, 12a, 12b, 12c ...) des Ultraschallsensors (2) erzeugten elektrischen Empfangssignalen (S_E, S_E1, S_E2, S_E3) den blockierten Zustand zu erkennen.
Kraftfahrzeug mit einer Fahrerassistenzeinrichtung (1) nach Anspruch 14.