DE102011121463A1

DE102011121463A1 - Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Sensor und einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug, Fahrerassistenzeinrichtung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011121463A1
Application number: DE102011121463A
Authority: DE
Inventors: Michael Hallek
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2011-12-17
Filing date: 2011-12-17
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Sensor (4), insbesondere einem Ultraschallsensor, und einem Steuergerät (3) in einem Kraftfahrzeug (1), bei welchem zwischen dem Sensor (4) einerseits und dem Steuergerät (3) andererseits über eine Datenleitung (5) Informationen übertragen werden, indem die Amplitude (A) einer an der Datenleitung (5) anliegenden elektrischen Spannung (U) von einem Referenzwert (R) auf einen von dem Referenzwert (R) verschiedenen Amplitudenwert (A1 bis A7) eingestellt wird, wobei zur Übertragung der Informationen der von dem Referenzwert (R) verschiedene Amplitudenwert (A1 bis A7) aus zumindest zwei unterschiedlichen, vorbestimmten Amplitudenwerten (A1 bis A7) abhängig von den übertragenen Informationen ausgewählt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Sensor, insbesondere einem Ultraschallsensor, und einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug, bei welchem zwischen dem Sensor einerseits und dem Steuergerät andererseits über eine Datenleitung Informationen bzw. Daten übertragen werden, indem die Amplitude einer an der Datenleitung anliegenden elektrischen Spannung von einem Referenzwert auf einen von dem Referenzwert verschiedenen Amplitudenwert eingestellt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Fahrerassistenzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche zum Durchführen eines solchen Verfahrens ausgebildet ist, wie auch ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Fahrerassistenzeinrichtung.
Das Interesse gilt vorliegend der Datenübertragung zwischen einem Ultraschallsensor und einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug. Ultraschallsensoren sind bereits Stand der Technik und werden in der Regel bei einer so genannten Einparkhilfe eingesetzt, mittels welcher der Fahrer beim Rangieren des Kraftfahrzeugs unterstützt wird, Ultraschallsensoren arbeiten nach dem Echolaufzeitverfahren bzw. Echolotverfahren: Der Ultraschallsensor sendet ein Sendesignal (Ultraschall) aus, welches an einem Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektiert und als Empfangsecho wieder zum Sensor gelangt. Der Ultraschallsensor empfängt das Echo und vergleicht seine Amplitude mit einer abgelegten Schwellwertkurve. Ergibt dieser Vergleich, dass die Amplitude des Echos größer als ein Schwellwert ist, so wird eine Information von dem Ultraschallsensor an das Steuergerät übertragen. Dabei wird eine Information über das Vorhandensein des Echos, wie auch über seine Zeitdauer sowie über die Laufzeit des Echos übertragen. Anhand der Laufzeit des Echos berechnet dann das Steuergerät den Abstand zwischen dem Objekt und dem Kraftfahrzeug und gibt diesen Abstand mittels einer Ausgabeeinrichtung im Kraftfahrzeug aus, sodass der Fahrer über den gemessenen Abstand informiert wird.
Es sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Möglichkeiten für die Kommunikation zwischen dem Steuergerät und einem Ultraschallsensor bekannt. Zum einen können alle Ultraschallsensoren an einen zentralen Kommunikationsbus des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein, mit welchem auch das Steuergerät verbunden ist. Die Kommunikation zwischen den Ultraschallsensoren einerseits und dem Steuergerät andererseits erfolgt hier über den gemeinsamen Kommunikationsbus. Vorliegend richtet sich das Interesse jedoch auf eine andere Topologie, bei welcher die Ultraschallsensoren jeweils über eine separate Datenleitung mit dem Steuergerät kommunizieren. Dies bedeutet, dass jeder Ultraschallsensor im Kraftfahrzeug über eine eigene Datenleitung mit dem Steuergerät verbunden ist und die Datenkommunikation zwischen dem Steuergerät und den Ultraschallsensoren über die einzelnen Datenleitungen erfolgt. Bei einer solchen Topologie erfolgt die Kommunikation nach einem strikten Master-Slave-Prinzip, wobei das Steuergerät ein Master ist, während der Sensor ein Slave ist. Nur der Master darf hier eine Kommunikation starten, und der Slave darf lediglich antworten. Eine mögliche Kommunikation zwischen einem Ultraschallsensor und einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug ist beispielhaft in 1 dargestellt. Die Datenübertragung zwischen dem Sensor und dem Steuergerät erfolgt dadurch, dass die Amplitude A einer an der Datenleitung anliegenden elektrischen Spannung U zwischen einem Referenzwert R und einen von den Referenzwert R verschiedenen Amplitudenwert A0 verändert wird.
Auf der X-Achse ist dabei die Zeit t aufgetragen. Dabei besteht zwischen dem Steuergerät und dem Sensor immer ein bestimmter Spannungspegel, sodass die Amplitude A der Spannung U den Referenzwert R von beispielsweise 12 V annimmt. Die Informationen zwischen dem Steuergerät einerseits und dem Sensor andererseits werden mittels Spannungseinbrüchen – etwa durch Kurzschließen der Datenleitung mit der Masse – ausgetauscht. Die zeitliche Länge der Spannungseinbrüche entspricht dabei den übertragenen Informationen. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel beginnt das Steuergerät mit einem ersten Spannungseinbruch 100 einer ganz bestimmten Länge, sodass die Amplitude A den Amplitudenwert A0 annimmt, und zwar für eine vorbestimmte Zeitdauer, die von den übertragenen Informationen abhängig ist. Also repräsentiert die Zeitdauer des Spannungseinbruchs 100 einen Befehl, aufgrund dessen der Sensor ein Sendesignal aussendet und Echos empfängt. Unmittelbar nach Erhalt dieses Befehls beginnt der Ultraschallsensor Ultraschallwellen auszusenden. Dann sendet das Steuergerät einen weiteren Befehl an den Sensor, indem das Steuergerät einen weiteren Spannungseinbruch 200 mit einer vorbestimmten Zeitdauer hervorruft. Dieser Befehl bedeutet, dass eine Membran des Ultraschallsensors ausschwingen soll. Mit dem Spannungseinbruch 2 beginnt auch ein so genanntes Messfenster 300, in welchem der Ultraschallsensor Echos empfangen kann. Dieses Messfenster hat eine vorbestimmte Zeitdauer, welche sowohl im Steuergerät als auch im Sensor bekannt ist. Über die Datenleitung werden auch Informationen von dem Sensor an das Steuergerät übertragen. Und zwar kann auch der Sensor Spannungseinbrüche 400 bewirken, welche jeweils ein empfangenes Echo symbolisieren bzw. darstellen. Die Zeitdauer dieser Spannungseinbrüche entspricht dabei der Zeitdauer des jeweiligen Echos. Die Laufzeit der Echos 400 ist direkt proportional zu dem zeitlichen Abstand zwischen den Spannungseinbrüchen 400 einerseits und dem Spannungseinbruch 100 andererseits, sodass die Laufzeiten der Echos im Steuergerät bekannt sind. Aus diesen Laufzeiten berechnet das Steuergerät dann die jeweiligen Abstände.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist beispielsweise aus den Dokumenten DE 40 32 713 C2 sowie WO 2009/052616 A1 bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung die Kommunikation zwischen dem Sensor einerseits und dem Steuergerät andererseits im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Fahrerassistenzeinrichtung sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Kommunkation zwischen einem Sensor, insbesondere einem Ultraschallsensor, und einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug. Zwischen dem Sensor einerseits und dem Steuergerät andererseits werden über eine Datenleitung Informationen übertragen, indem die Amplitude einer an der Datenleitung anliegenden elektrischen Spannung von einem Referenzwert auf einen von dem Referenzwert verschiedenen Amplitudenwert eingestellt wird. Die Amplitude wird dabei durch diejenige Komponente Sensor bzw. Steuergerät eingestellt, welche die Informationen an die jeweils andere Komponente sendet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Übertragung der Informationen der von dem Referenzwert verschiedene Amplitudenwert aus zumindest zwei unterschiedlichen, vorbestimmten – und von dem Referenzwert verschiedenen – Amplitudenwerten abhängig von den übertragenen Informationen ausgewählt wird.
Die Erfindung geht also den Weg, die Kommunikation zwischen dem Sensor und dem Steuergerät derart auszugestalten, dass neben dem Referenzwert der elektrischen Spannung zumindest zwei verschiedene Amplitudenwerte der Spannung möglich sind, auf welche die Amplitude der Spannung wahlweise eingestellt werden kann. Auf diesem Wege gelingt es, zusätzliche Informationen zu übertragen, indem die Amplitude der Spannung auf unterschiedliche Amplitudenwerte – abhängig von den übertragenen Informationen – eingestellt wird. Insgesamt wird somit die Kommunikation zwischen dem Steuergerät und dem Sensor andererseits im Vergleich zum Stand der Technik verbessert, weil die Möglichkeit gegeben wird, über die Datenleitung neuartige Informationen zu übertragen, die im Stand der Technik nicht möglich oder aber ausschließlich mittels eines aufwändigen Busprotokolls möglich sind.
Zwischen dem Steuergerät einerseits und dem Sensor andererseits können sowohl Grundinformationen als auch Zusatzinformationen übertragen werden: In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen dem Sensor und dem Steuergerät über die Datenleitung zumindest eine Grundinformation übertragen wird, indem die Amplitude der Spannung für eine von der übertragenen Grundinformation abhängige vorbestimmte Zeitdauer von dem Referenzwert auf einen davon verschiedenen – für die Grundinformation irrelevanten – Amplitudenwert eingestellt wird. Die im Stand der Technik bereits übertragenen Grundinformationen können nach wie vor in der Weise übermittelt werden, dass die Amplitude der Spannung von dem Referenzwert auf einen davon verschiedenen Amplitudenwert verändert wird, und zwar für eine vorbestimmte Zeitdauer, welche von der übertragenen Grundinformation abhängig ist. Somit ist die Zeitdauer eines Impulses oder aber eines Spannungseinbruchs abhängig von der übertragenen Grundinformation.
Als Grundinformation kann zumindest eine der folgenden Informationen übertragen werden:

– von dem Steuergerät an den Sensor: ein Sendebefehl, aufgrund dessen der Sensor ein Sendesignal aussendet, und/oder
– von dem Steuergerät an den Sensor: ein Befehl, aufgrund dessen der Sensor seine Membran ausschwingen lässt, und/oder
– von dem Sensor an das Steuergerät: eine Information über das Vorhandensein und/oder über die Zeitdauer eines von dem Sensor empfangenen Echos.

Durch die Variation der Zeitdauer eines Spannungsimpulses oder aber eines Spannungseinbruchs können somit alle wichtigen Informationen zwischen dem Sensor und dem Steuergerät übertragen werden, sodass die ordnungsgemäße Funktionsweise der Fahrerassistenzeinrichtung durch die Übertragung zusätzlicher Informationen nicht beeinträchtigt wird.
Zwischen dem Sensor und dem Steuergerät kann über die Datenleitung auch zumindest eine Zusatzinformation übertragen werden, indem der Amplitudenwert der Spannung in Abhängigkeit von der übertragenen Zusatzinformation eingestellt wird. Bei dieser Ausführungsform ist der aktuelle Amplitudenwert, auf welchen die Amplitude der Spannung eingestellt wird, abhängig von der übertragenen Zusatzinformation. Durch entsprechende Auswahl der Amplitude der Spannung können somit unterschiedlichste Zusatzinformationen übertragen werden. Diese Art der Datenübertragung hat den Vorteil, dass grundsätzlich beliebige Zusatzinformationen sowie auch beliebig viele Informationen übertragen werden können, nämlich je nach dem wie viele Amplitudenwerte der Spannung zur Verfügung stehen.
Als Zusatzinformation kann zumindest eine der folgenden Informationen übertragen werden:

– von dem Sensor an das Steuergerät: eine Amplitudeninformation über die Amplitude eines von dem Sensor empfangenen Echos – dies kann beispielsweise so aussehen, dass der Amplitudenwert der Spannung in Abhängigkeit von der Amplitude des Echos eingestellt wird; und/oder
– von dem Sensor an das Steuergerät: eine Codeinformation über ein Codewort eines von dem Sensor empfangenen Echos – das Echo kann mittels des Sensors demoduliert werden, und ein dem Echo aufgeprägtes Codewort kann aus dem Echo wieder extrahiert werden, sodass dieses Codewort dann an das Steuergerät übertragen werden kann; und/oder
– von dem Steuergerät an den Sensor: eine Information über ein Codewort, mit welchem ein Sendesignal des Sensors kodiert werden soll – werden die Sendesignale unterschiedlicher Sensoren kodiert, so können diese Sensoren auch gleichzeitig Sendesignale aussenden, die dann voneinander anhand der jeweiligen Codeworte unterschieden werden können; und/oder
– von dem Steuergerät an den Sensor: eine Information über eine Amplitude des Sendesignals, welches durch den Sensor ausgesendet werden soll – somit kann das Steuergerät beispielsweise die Reichweite des Sensors vorgeben.

Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn als Zusatzinformation ein Abbruchsbefehl von dem Steuergerät an den Sensor übertragen wird, sodass aufgrund dieses Abbruchsbefehls eine Kommunikation zwischen dem Steuergerät und dem Sensor abgebrochen wird. Beispielsweise wird aufgrund des Abbruchsbefehls das oben genannte Messfenster abgebrochen. Diese Ausführungsform beruht auf der Tatsache, dass die Kommunikation zwischen dem Sensor und dem Steuergerät nach dem Master-Slave-Prinzip erfolgt, und das Steuergerät ein Master ist. Somit kann eine Kommunikation nur durch den Master gestartet werden, wobei der Slave lediglich antworten darf. Im Stand der Technik treten somit mögliche Kollisionspunkte auf, wenn der Slave viele Informationen an den Master sendet, der Master dies allerdings unterbrechen möchte. Eine solche Unterbrechung ist im Stand der Technik nicht vorgesehen, sodass das Steuergerät das gesamte Messfenster abwarten muss, bis es eine neue Kommunikation beginnen darf bzw. einen neuen Sendebefehl an den Sensor übertragen darf. Diese Ausführungsform ermöglicht also eine Unterbrechung der Kommunikation zwischen dem Steuergerät und dem Sensor, sodass das Steuergerät das Messfenster jederzeit unterbrechen und einen neuen Sendebefehl an den Sensor abgeben kann. Somit ist es möglich, die Kommunikation beispielsweise dann zu unterbrechen, wenn keine Echoinformationen vorliegen, oder aber die Prioritäten anders verteilt werden sollen und beispielsweise ein anderer Sensor angesteuert werden soll. Um die Kommunikation zu unterbrechen, kann das Steuergerät die Amplitude der Spannung beispielsweise auf einen vorgegebenen, dem Abbruchsbefehl zugeordneten Amplitudenwert einstellen, sodass aufgrund dieses Amplitudenwertes die Kommunikation automatisch beendet wird. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass ausschließlich das Steuergerät die Kommunikation unterbrechen kann, während der Sensor einen derartigen Abbruchsbefehl nicht ausgeben kann. Technisch kann dies beispielsweise so realisiert werden, dass der dem Abbruchsbefehl zugeordnete Amplitudenwert der Spannung ausschließlich mittels des Steuergeräts eingestellt werden kann, nicht jedoch durch den Sensor.
Die Ausführungsform mit dem Abbruchsbefehl hat außerdem den Vorteil, dass die Definition eines starren Messfensters nicht mehr erforderlich ist. So muss in dem Sensor alleine keine Information über die Zeitdauer des Messfensters abgelegt werden; Das Steuergerät kann nämlich alleine entscheiden, warm dieses Messfenster gestartet und wieder abgebrochen werden soll. Somit kann das Messfenster auch variabel ausgestaltet werden, sodass bei unterschiedlichen Messungen auch unterschiedliche Zeitlängen des Messfensters vorgesehen werden können.
Hinsichtlich der Einstellung der Amplitude der Spannung sind im Prinzip zwei verschiedene Ausführungsformen vorgesehen:
Zur Übertragung der zumindest einen Zusatzinformation kann der Amplitudenwert aus unendlich vielen Amplitudenwerten stufenlos ausgewählt bzw. eingestellt werden. Auf diese Weise können auch unendlich viele Zusatzinformationen zwischen dem Sensor und dem Steuergerät übertragen werden. Diese Ausführungsform kann beispielsweise derart realisiert werden, dass die Amplitude der Spannung mit Hilfe eines Potenziometers bzw. eines Widerstandes mit einem stufenlos veränderlichen Widerstandswert verändert wird.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zur Übertragung der Zusatzinformationen der Amplitudenwert aus einer endlichen Anzahl von Amplitudenwerten ausgewählt wird. Diese Ausführungsform wiederum hat den Vorteil, dass sie besonders einfach und aufwandsarm sowie kostengünstig technisch realisiert werden kann, etwa mit Hilfe eines Spannungsteilers. Dabei kann die Anzahl der unterschiedlichen möglichen Amplitudenwerte so gewählt werden, dass alle benötigten Zusatzinformationen übertragen werden können.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die endliche Anzahl von Amplitudenwerten ausschließlich aus ganzzahligen Vielfachen eines Amplitudenwertes besteht, welcher ein ganzzahliger Bruchteil des Referenzwertes ist. Beträgt der Referenzwert beispielsweise 12 V so können die verschiedenen Amplitudenwerte beispielsweise folgende Werte beinhalten: 0 V, 3 V, 6 V, 9 V. Somit ist der technische Aufwand bei der Übertragung zusätzlicher Informationen minimal; es kann nämlich ein Spannungsteiler mit standardisierten Widerständen verwendet werden, sodass eine sehr einfache und kostengünstige Schaltung ermöglicht wird, welche für die Übertragung einer Vielzahl von Zusatzinformationen sorgt.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn gleichzeitig zumindest eine Grundinformation sowie zumindest eine genannte Zusatzinformation über die Datenleitung übertragen werden. Diese Übertragung kann derart erfolgen, dass die Zeitdauer eines Spannungsimpulses oder eines Spannungseinbruchs in Abhängigkeit von der Grundinformation eingestellt wird, während die Amplitude dieses Spannungsimpulses/Spannungseinbruchs in Abhängigkeit von der Zusatzinformation ausgewählt wird. Somit können mehrere Informationen in kürzester Zeit übertragen werden, sodass die zeitliche Bandbreite des Übertragungskanals gespart werden kann und somit noch mehr Informationen übertragen werden können.
Über die Datenleitung können sogar mehrere Zusatzinformationen gleichzeitig mit einer Grundinformation übertragen werden: Die Grundinformation kann dadurch übertragen werden, dass die Amplitude der Spannung für ein von der Grundinformation abhängiges Zeitintervall bzw. Zeitdauer auf den von dem Referenzwert verschiedenen Amplitudenwert eingestellt wird. Gleichzeitig können auch zumindest zwei verschiedene Zusatzinformationen übertragen werden, indem die Amplitude der Spannung während des genannten Zeitintervalls von einem von einer ersten Zusatzinformation abhängigen ersten Amplitudenwert auf einen von einer zweiten Zusatzinformation abhängigen zweiten Amplitudenwert verändert wird. Somit kann die übertragene Informationsdichte auf ein Maximum gebracht werden, sodass die zur Verfügung stehende – insbesondere einzige – Datenleitung besonders gut ausgenutzt wird.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Fahrerassistenzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche einen Sensor, insbesondere einen Ultraschallsensor, wie auch ein Steuergerät aufweist, welches über eine Datenleitung mit dem Sensor kommuniziert, also Daten austauscht. Der Sensor und/oder das Steuergerät ist dazu ausgelegt, die Amplitude einer an der Datenleitung anliegenden elektrischen Spannung von einem Referenzwert auf einen von dem Referenzwert verschiedenen Amplitudenwert einzustellen, um Informationen über die Datenleitung zu übertragen. Zur Übertragung der Informationen ist der von dem Referenzwert verschiedene Amplitudenwert aus zumindest zwei unterschiedlichen, vorbestimmten Amplitudenwerten abhängig von den übertragenen Informationen auswählbar.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug beinhaltet eine erfindungsgemäße Fahrerassistenzeinrichtung.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellen bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Fahrerassistenzeinrichtung sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale 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 angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen zeitlichen Verlauf einer elektrischen Spannung bei einer Kommunikation gemäß dem Stand der Technik;
2 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrerassistenzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 bis 8 jeweils einen zeitlichen Verlauf einer elektrischen Spannung, wobei Verfahren gemäß einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden.
Ein in 2 dargestelltes Kraftfahrzeug 1 ist beispielsweise ein Personenkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 1 beinhaltet eine Fahrerassistenzeinrichtung 2, welche im Ausführungsbeispiel ein Parkhilfesystem ist und zum unterstützen des Fahrers des Kraftfahrzeugs 1 beim Rangieren des Kraftfahrzeugs 1 dient, nämlich insbesondere beim Einparken und beim Ausparken des Kraftfahrzeugs 1. Die Fahrerassistenzeinrichtung 2 weist ein Steuergerät 3 auf, wie auch eine Vielzahl von Ultraschallsensoren 4, die an dem vorderen sowie an dem hinteren Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 1 verteilt angeordnet sind. Jeder Ultraschallsensor 4 ist über eine separate Datenleitung 5 mit dem Steuergerät 3 elektrisch verbunden. Mit anderen Worten ist jedem Ultraschallsensor 4 jeweils eine separate Datenleitung 5 zugeordnet, über welche dieser Ultraschallsensor 4 mit dem Steuergerät 3 kommuniziert. Über die Datenleitungen 5 werden zwischen dem Steuergerät 3 einerseits und den Ultraschallsensoren 4 andererseits Daten ausgetauscht. Beispielsweise werden die Ultraschallsensoren 4 über die Leitungen 5 angesteuert, und außerdem können durch die Ultraschallsensoren 4 erfasste Messwerte über die Datenleitungen 5 an das Steuergerät 3 übertragen werden. In Abhängigkeit von diesen Messwerten berechnet das Steuergerät 3 dann die Abstände zwischen dem Kraftfahrzeug 1 einerseits und den in seiner Umgebung befindlichen Objekten bzw. Hindernissen andererseits. Diese Abstände können dann – wie in 2 schematisch dargestellt ist – mittels einer Ausgabeeinrichtung 6 ausgegeben und somit dem Fahrer mitgeteilt werden.
Nun richtet sich das Interesse auf die Kommunikation zwischen dem Steuergerät 3 einerseits und einem der Ultraschallsensoren 4 andererseits. Nachfolgend wird ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Bezug auf einen einzelnen Ultraschallsensor 4 näher erläutert, wobei dieses Verfahren auch auf alle Ultraschallsensoren 4 einzeln angewendet werden kann.
Die Kommunikation zwischen dem Steuergerät 3 und dem Ultraschallsensor 4 erfolgt mittels elektrischer Spannung, welche an der Datenleitung 5 anliegt. In 3 ist ein beispielhafter Verlauf der Spannung U über der Zeit t dargestellt, wobei auf der y-Achse die Amplitude A der Spannung U aufgetragen ist. Über die Datenleitung 5 werden einerseits Grundinformationen und andererseits auch Zusatzinformationen übertragen. Bei den Grundinformationen handelt es sich um solche Informationen, welche für den ordnungsgemäßen Betrieb der Fahrerassistenzeinrichtung 2 zwingend erforderlich sind. Und zwar werden als Grundinformationen folgende Informationen übertragen:
Als Grundinformationen wird zunächst von dem Steuergerät 3 an den Ultraschallsensor 4 ein Steuerbefehl übertragen, aufgrund dessen der Ultraschallsensor 4 ein Sendesignal in Form von Ultraschallwellen aussendet. Dieser Steuerbefehl wird dadurch übertragen, dass zu einem Zeitpunkt T1 das Steuergerät 3 einen Spannungseinbruch 10 bewirkt, sodass die Amplitude A von einem Referenzwert R (welcher auf der Datenleitung 5 bei fehlen von Informationen herrscht) auf einen von dem Referenzwert verschiedenen Amplitudenwert A1 abgesenkt wird, und zwar für eine vorbestimmte Zeitdauer 11, welche von diesem Steuerbefehl abhängig ist. Diese konkrete Zeitdauer 11 zwischen dem Zeitpunkt T1 und einem weiteren Zeitpunkt T2 ist also eindeutig der Grundinformation bzw. dem Steuerbefehl zum Aussenden des Sendesignals zugeordnet. Aufgrund dieses Spannungseinbruchs 10 sendet der Ultraschallsensor 4 dann Ultraschallwellen aus.
Als Grundinformation wird außerdem von dem Steuergerät ein weiterer Steuerbefehl übertragen, aufgrund dessen der Ultraschallsensor 4 seine Membran ausschwingen lässt. Dieser Steuerbefehl wird mit einem weiteren Spannungseinbruch 12 übertragen. Dies bedeutet, dass das Steuergerät 3 die Amplitude A der Spannung U von dem Referenzwert R wieder auf den Amplitudenwert A1 absenkt, und zwar für eine vorbestimmte Zeitdauer 13 zwischen einem Zeitpunkt T3 und einem späteren Zeitpunkt T4.
Zum Zeitpunkt T3 – also mit dem Beginn des Spannungseinbruchs 12 – beginnt auch ein Messfenster 14, welches sich zwischen dem Zeitpunkt T3 und einem späteren Zeitpunkt T5 erstreckt. Dieses Messfenster 14 hat die Bedeutung, dass in diesem zeitlichen Fenster der Ultraschallsensor 4 Echos empfangen kann, also Empfangssignale die auf dem von Objekten reflektierten Sendesignal beruhen.
Auch der Ultraschallsensor 4 sendet an das Steuergerät 3 Grundinformationen: als Grundinformationen werden z. B. Informationen über das Vorhandensein von Empfangsechos sowie über die Zeitdauer der Echos übertragen. Wie aus 3 hervorgeht, kann auch der Ultraschallsensor 4 Spannungseinbrüche 15 bewirken, deren Zeitdauer der jeweiligen Zeitdauer der empfangenen Echos entspricht. Der zeitliche Abstand zwischen den Spannungseinbrüchen 15 und dem Zeitpunkt T1 entspricht außerdem der jeweiligen Laufzeit der empfangenen Echos, sodass das Steuergerät 3 anhand dieser Laufzeit den Abstand zum Objekt berechnen kann.
Die Grundinformationen werden also dadurch übertragen, dass die Amplitude A der Spannung U von dem Referenzwert R auf einen beliebigen anderen Amplitudenwert verändert wird, wobei die Zeitdauer dieses Spannungseinbruchs (oder alternativ eines Spannungsimpulses) von der übertragenen Information abhängig ist. Hier ist also die Zeitdauer des Spannungseinbruchs 10, 12, 15 relevant.
Zusätzlich zu den Grundinformationen werden auch Zusatzinformationen übertragen, welche sowohl von dem Steuergerät 3 an den Ultraschallsensor 4 als auch umgekehrt von dem Ultraschallsensor 4 an das Steuergerät 3 übertragen werden können. Mit weiterem Bezug auf 3 werden diese Zusatzinformationen dadurch übertragen, dass die Amplitude A der Spannung U von dem Referenzwert R auf einen konkreten bzw. vorbestimmten Amplitudenwert verändert wird, welcher aus einer Vielzahl von möglichen Amplitudenwerten ausgewählt wird. Der ausgewählte Amplitudenwert ist dann abhängig von der übertragenen Zusatzinformation, welche quasi mit der Amplitude des Spannungseinbruchs übertragen wird, wie in 3 schematisch anhand der Pfeildarstellung 16 dargestellt ist.
Wie aus 3 hervorgeht, werden zusammen mit den Spannungseinbrüchen 15 Zusatzinformationen von dem Ultraschallsensor 4 an des Steuergerät 3 übertragen. Die Spannungseinbrüche 15 besitzen nämlich jeweils eine andere Amplitude bzw. die Amplitude A wird auf jeweils unterschiedliche Amplitudenwerte A2, A3, A4 eingestellt. Diese Amplitudenwerte A2, A3, A4 sind nun abhängig von der tatsächlichen Amplitude der empfangenen Echos, sodass das Steuergerät 3 auch über die jeweiligen Amplituden der empfangenen Echos informiert wird. Dies hat den Vorteil, dass der Vergleich dieser Amplituden mit einer abgelegten Schwellwertkurve und somit die Einstellung der Empfindlichkeit der Ultraschallsensoren 4 im Steuergerät 3 selbst erfolgen kann.
Zusatzinformationen können auch von dem Steuergerät 3 an den Ultraschallsensor 4 übertragen werden. Bezugnehmend nun auf 4 können diese Zusatzinformationen sogar gleichzeitig mit den Grundinformationen übertragen werden, nämlich im Ausführungsbeispiel gemäß 4 gleichzeitig mit dem Spannungseinbruch 10. Wie aus 4 hervorgeht, können innerhalb der Zeitdauer 11 zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 sogar mehrere Zusatzinformationen übertragen werden, nämlich eine erste Zusatzinformation 17 sowie eine zweite Zusatzinformation 18. Diese Übertragung der Zusatzinformationen 17, 18 erfolgt dadurch, dass die Amplitude A der Spannung U innerhalb der Zeitdauer 11 bzw. innerhalb dieses Zeitintervalls 11 zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 zunächst auf einen Amplitudenwert A5 eingestellt wird, welcher der ersten Zusatzinformation 17 zugeordnet ist. Die zweite Zusatzinformation 18 wird dadurch übertragen, dass die Amplitude A auf einen anderen, von der zweiten Zusatzinformation 18 abhängigen Amplitudenwert A6 eingestellt wird. Dabei ist der zeitliche Übergang zwischen der ersten Zusatzinformation 17 und der zweiten Zusatzinformation 18 genau geregelt, sodass die Aufteilung der Zeitdauer 11 in zwei kleinere Zeitintervalle sowohl in dem Steuergerät 3 als auch in dem Ultraschallsensor 4 bekannt ist. Als erste Zusatzinformation 17 kann hier bei ein Codewort übertragen werden, mit welchem die ausgesendeten Schallwellen durch den Ultraschallsensor 4 versehen werden sollen. Als zweite Zusatzinformation 18 kann beispielsweise eine Information über die Amplitude des auszusendenden Sendesignals des Ultraschallsensors 4 übertragen werden.
Eine solche Aufteilung von Spannungseinbrüchen ist auch bei der Übertragung von Informationen von dem Ultraschallsensor 4 an das Steuergerät 3 möglich. So können in entsprechender Weise auch die Spannungseinbrüche 15 zeitlich unterteilt werden, sodass mit den Spannungseinbrüchen 15 auch mehrere Zusatzinformationen übertragen werden können. So kann beispielsweise neben der Information über die Amplitude der empfangenen Echos oder alternativ dazu auch eine Information über das extrahierte Codewort des Empfangssignals übertragen werden.
Also kann die Amplitude A der Spannung U auf einen Amplitudenwert eingestellt werden, der aus einer Vielzahl von möglichen Amplitudenwerten A1 bis A6 ausgewählt werden kann. Dabei ist eine stufenlose Einstellung der Amplitude A oder aber eine Auswahl aus einer endlichen Anzahl von Amplitudenwerten möglich.
Als Zusatzinformation kann durch das Steuergerät 3 auch ein Abbruchsbefehl übertragen werden, aufgrund dessen das Messfenster 14 und somit auch die gesamte Kommunikation mit dem Ultraschallsensor 4 beendet wird. Bezugnehmend nun auf 5 kann das Messfenster 14 vorzeitig mit einem Spannungseinbruch 19 beendet werden, bei welchem die Amplitude A auf einen vorbestimmten, dem Abbruchsbefehl zugeordneten Amplitudenwert A7 eingestellt wird. Diesen Abbruchsbefehl 19 kann das Steuergerät 3 beispielsweise deshalb abgeben, um ein weiteres Messfenster 14 anzufangen, und zwar mittels des Spannungseinbruchs 10.
Hier erweist sich als vorteilhaft, wenn der Abbruchsbefehl ausschließlich durch das Steuergerät 3 abgegeben werden kann, nicht jedoch durch den Ultraschallsensor 4. Dies beruht darauf, dass bei der Kommunikation das Steuergerät 3 ein Master ist, während der Ultraschallsensor 4 ein Slave ist. Der Ultraschallsensor 4 kann seine Informationen nur innerhalb des Messfensters 14 übertragen, also ausschließlich als Antwort auf die Spannungseinbrüche 10, 12 des Steuergeräts 3.
Wie aus 6 hervorgeht, kann der Abbruchsbefehl 19 auch übertragen werden, während der Ultraschallsensor 4 eine Information über das Vorhandensein eines empfangenen Echos übermittelt, wie in 6 anhand des Spannungseinbruchs 15 schematisch dargestellt ist. Hier wird also die Übertragung der Information über das empfangene Echo abgebrochen, sodass auch das Messfenster 14 vorzeitig abgebrochen wird.
In den 7 und 8 sind nun zwei beispielhaft Verläufe der Spannung U dargestellt, nämlich einerseits ohne einen Abbruchsbefehl und andererseits auch mit dem Abbruchsbefehl 19 des Steuergeräts 3. Während im Beispiel gemäß 7 der Ultraschallsensor 4 einen Spannungseinbruch 15 mit einer besonders langen Zeitdauer 20 aufgrund eines entsprechend langen empfangenen Echos bewirkt, wird dieser Spannungseinbruch 15 im Beispiel gemäß 8 vorzeitig mittels des Abbruchbefehls bzw. des Spannungseinbruchs 19 unterbrochen, sodass ein weiterer Spannungseinbruch 10 zum Aussenden des nächsten Sendesignals hervorgerufen werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4032713 C2 [0005]
WO 20091052616 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Sensor (4), insbesondere einem Ultraschallsensor, und einem Steuergerät (3) in einem Kraftfahrzeug (1), bei welchem zwischen dem Sensor (4) einerseits und dem Steuergerät (3) andererseits über eine Datenleitung (5) Informationen übertragen werden, indem die Amplitude (A) einer an der Datenleitung (5) anliegenden elektrischen Spannung (U) von einem Referenzwert (R) auf einen von dem Referenzwert (R) verschiedenen Amplitudenwert (A1 bis A7) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der Informationen der von dem Referenzwert (R) verschiedene Amplitudenwert (A1 bis A7) aus zumindest zwei unterschiedlichen, vorbestimmten Amplitudenwerten (A1 bis A7) abhängig von den übertragenen Informationen ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sensor (4) und dem Steuergerät (3) über die Datenleitung (5) zumindest eine Grundinformation übertragen wird, indem die Amplitude (A) der Spannung (U) für eine von der übertragenen Grundinformation abhängige vorbestimmte Zeitdauer (11, 13) von dem Referenzwert (R) auf den davon verschiedenen Amplitudenwert (A1 bis A7) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundinformation zumindest eine der folgenden Informationen übertragen wird: – ein Sendebefehl (10) von dem Steuergerät (3) an den Sensor (4), wobei aufgrund des Sendebefehls der Sensor (4) ein Sendesignal aussendet, und/oder – ein Befehl (12) zum Ausschwingen einer Membran des Sensors (4), wobei dieser Befehl von dem Steuergerät (3) an den Sensor (4) übertragen wird, und/oder – eine Information (15) über das Vorhandensein und/oder über die Zeitdauer eines von dem Sensor (4) empfangenen Echos, wobei diese Information von dem Sensor (4) an das Steuergerät (3) übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sensor (4) und dem Steuergerät (3) über die Datenleitung (5) zumindest eine Zusatzinformation (17, 18) übertragen wird, indem der Amplitudenwert (A1 bis A7) der Spannung (U) in Abhängigkeit von der übertragenen Zusatzinformation (17, 18) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzinformation (17, 18) zumindest eine der folgenden Informationen übertragen wird: – von dem Sensor (4) an das Steuergerät (3): eine Amplitudeninformation über die Amplitude (A) eines von dem Sensor (4) empfangenen Echos und/oder – von dem Sensor (4) an das Steuergerät (3): eine Codeinformation über ein Codewort eines von dem Sensor (4) empfangenen Echos und/oder – von dem Steuergerät (3) an den Sensor (4): eine Information über ein Codewort, mit welchem ein Sendesignal des Sensors (4) codiert werden soll, und/oder – von dem Steuergerät (3) an den Sensor (4): eine Information über eine Amplitude (A) des Sendesignals, welches durch den Sensor (4) ausgesendet werden soll.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzinformation ein Abbruchsbefehl (19) von dem Steuergerät (3) an den Sensor (4) übertragen wird, so dass aufgrund dieses Abbruchsbefehls (19 eine Kommunikation zwischen dem Steuergerät (3) und dem Sensor (4), insbesondere ein Messfenster (14), abgebrochen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der zumindest einen Zusatzinformation (17, 18) der Amplitudenwert (A1 bis A7) aus unendlich vielen Amplitudenwerten (A1 bis A7) stufenlos ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der zumindest einen Zusatzinformation (17, 18) der Amplitudenwert (A1 bis A7) aus einer endlichen Anzahl von Amplitudenwerten (A1 bis A7) ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die endliche Anzahl von Amplitudenwerten (A1 bis A7) ausschließlich aus ganzzahligen Vielfachen eines Amplitudenwertes besteht, welcher ein ganzzahliger Bruchteil des Referenzwertes ist,
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Grundinformation und zumindest eine Zusatzinformation (17, 18) gleichzeitig über die Datenleitung (5) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass über die Datenleitung (5) eine Grundinformation übertragen wird, indem die Amplitude (A) der Spannung (U) für ein von der Grundinformation abhängiges Zeitintervall (11, 13) auf den von dem Referenzwert (R) verschiedenen Amplitudenwert (A1 bis A7) eingestellt wird, und gleichzeitig zumindest zwei verschiedene Zusatzinformationen (17, 18) übertragen werden, indem die Amplitude (A) der Spannung (U) während des genannten Zeitintervalls (11, 13) von einem von einer ersten Zusatzinformation (17, 18) abhängigen ersten Amplitudenwert (A1 bis A7) auf einen von einer zweiten Zusatzinformation (17, 18) abhängigen zweiten Amplitudenwert (A1 bis A7) verändert wird.
Fahrerassistenzeinrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Sensor (4), insbesondere einem Ultraschallsensor, und mit einem Steuergerät (3), welches über eine Datenleitung (5) mit dem Sensor (4) kommuniziert, wobei der Sensor (4) und/oder das Steuergerät (3) dazu ausgelegt ist, die Amplitude (A) einer an der Datenleitung (5) anliegenden elektrischen Spannung (U) von einem Referenzwert (R) auf einen von dem Referenzwert (R) verschiedenen Amplitudenwert (A1 bis A7) einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung von Informationen zwischen dem Sensor (4) und dem Steuergerät (3) der von dem Referenzwert (R) verschiedene Amplitudenwert (A1 bis A7) aus zumindest zwei unterschiedlichen, vorbestimmten Amplitudenwerten (A1 bis A7) abhängig von den übertragenen Informationen auswählbar ist.
Kraftfahrzeug (1) mit einer Fahrerassistenzeinrichtung (2) nach Anspruch 12.