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Die Erfindung betrifft einen Radarsensor zur Verwendung an einem beweglichen Teil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Tür des Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Leiterplatte mit wenigstens einer Antennenanordnung. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betrieb eines in einer Tür eines Kraftfahrzeugs verbauten Radarsensors der zuvor genannten Art.
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Die Verwendung von Radarsensoren in Kraftfahrzeugen ist im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt. Radarsensoren werden heutzutage meist als Umfeldsensoren für einen mittleren und größeren Distanzbereich eingesetzt, um andere Verkehrsteilnehmer oder größere Objekte in Distanz, Winkel und Relativgeschwindigkeit bestimmen zu können. Derartige Radardaten können in Umfeldmodelle eingehen oder auch unmittelbar Fahrzeugsystemen zur Verfügung gestellt werden. Nutzen aus Radardaten ziehen im bekannten Stand der Technik beispielsweise Längsführungssysteme, wie ACC, oder auch Sicherheitssysteme.
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Radarsensoren herkömmlicher Bauart weisen meist eine größere Ausdehnung auf und sind eher klobig, nachdem die Antennen sowie die unmittelbar an der Antenne benötigten Elektronikkomponenten, also das Radar-Frontend, in einem Gehäuse integriert sind. Hauptsächlich bilden die Elektronikkomponenten dabei den Radar-Transceiver, der eine Frequenzsteuerung (üblicherweise umfassend eine Phasenregelschleife – PLL), Mischeinrichtungen, einem Low Noise Amplifier (LNA) und dergleichen enthält, oft werden jedoch auch Steuermodule und digitale Signalverarbeitungskomponenten antennennah realisiert, beispielweise um bereits aufbereitete Sensordaten, beispielsweise Objektlisten, auf einen angeschlossenen Bus, beispielsweise einen CAN-Bus, geben zu können.
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Die Realisierung von Radarkomponenten auf Halbleiterbasis erwies sich lange Zeit als schwierig, da teure Spezialhalbleiter, insbesondere GaAs, benötigt wurden. Es wurden kleinere Radarsensoren vorgeschlagen, deren gesamtes Radar-Frontend auf einem einzigen Chip in SiGe-Technologie realisiert ist, ehe auch Lösungen in der CMOS-Technologie bekannt wurden. Solche Lösungen sind Ergebnis der Erweiterung der CMOS-Technologie auf Hochfrequenzanwendungen, was oft auch als RF-CMOS bezeichnet wird. Ein solcher CMOS-Radarchip ist äußerst kleinbauend realisiert und nutzt keine teuren Spezialhalbleiter, bietet also vor allem in der Herstellung deutliche Vorteile gegenüber anderen Halbleitertechnologien. Eine beispielhafte Realisierung eines 77 GHz-Radar-Transceivers als ein CMOS-Chip ist in dem Artikel von Jri Lee et al., „A Fully Integrated 77-GHz FMCW Radar Transceiver in 65-nm CMOS Technology", IEEE Journal of Solid State Circuits 45 (2010), S. 2746–2755, beschrieben.
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Nachdem zudem vorgeschlagen wurde, den Chip und die Antenne in einem gemeinsamen Package zu realisieren, ist ein äußerst kostengünstiger kleiner Radarsensor möglich, der Bauraumanforderungen deutlich besser erfüllen kann und aufgrund der kurzen Signalwege auch ein sehr niedriges Signal-Zu-Rausch-Verhältnis aufweist sowie für hohe Frequenzen und größere, variable Frequenzbandbreiten geeignet ist. Daher lassen sich derartige, kleinbauende Radarsensoren auch für Kurzreichweiten-Anwendungen, beispielsweise im Bereich von 30 cm bis 10 m, einsetzen.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, einen solchen CMOS-Transceiver-Chip und/oder ein Package mit CMOS-Transceiver-Chip und Antenne auf einer gemeinsamen Leiterplatte mit einem digitalen Signalverarbeitungsprozessor (DSP-Prozessor) vorzusehen oder die Funktionen des Signalverarbeitungsprozessors ebenso in den CMOS-Transceiver-Chip zu integrieren. Eine ähnliche Integration ist für Steuerungsfunktionen möglich.
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Die Verwendung von Halbleitertechnologie, insbesondere CMOS-Technologie, bei Radarsensoren eröffnet neue Einsatzgebiete für diese Radarsensoren, beispielsweise auch die Überwachung von beweglichen Teilen. Insbesondere bezieht sich dies auf die Türen des Kraftfahrzeugs, nachdem es beispielsweise bei Heckklappen bereits bekannt ist, den Bewegungsweg der Heckklappe beim Öffnen zu überprüfen und gegebenenfalls Maßnahmen zu ergreifen, insbesondere eine Warnung an einen Bediener auszugeben und/oder die Heckklappe abzubremsen beziehungsweise anzuhalten. So ist beispielsweise aus
DE 10 2011 112 684 A1 ein Kraftfahrzeug mit einer Heckklappe bekannt, der ein berührungsfrei arbeitender Sensor zugeordnet ist, der bei einer Annäherung an ein im Schwenkbereich der Heckklappe vorhandenes Hindernis eine Einrichtung ansteuert, die das Verschwenken der Heckklappe verhindert oder unterbricht. Dieser Sensor kann als ein Radarsensor ausgeführt sein.
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Typische Radarsensoren für derartige Anwendungen weisen eine auf eine Leiterplatte gedruckte oder anderweitig aufgebrachte Antennenanordnung auf, die sowohl eine Empfangsantenne als auch eine Sendeantenne umfasst. Dabei werden die Radarsensoren in den Türen häufig so eingebaut, dass sie nach außen gerichtet sind, beispielsweise hinter einem Anteil des Stoßfängers, der für die Radarstrahlung durchlässig ist. Damit ist aber der Überwachungsbereich des Radarsensors auf diese Richtung eingeschränkt. Wird der Radarsensor in der Tür oder allgemein in dem beweglichen Teil des Kraftfahrzeugs verbaut, beispielsweise in einer Heckklappe, bewegt sich der Radarsensor mit dem beweglichen Teil und es wird nur eine Seite des beweglichen Teils überwacht. Bei einem Schließvorgang bleibt die andere Seite unerfasst, was bezüglich dort vorliegender Hindernisse zu Problemen führen kann. Der Einsatz von zusätzlichen Radarsensoren brächte Nachteile bezüglich der Kosten und des Bauraums mit sich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Radarsensor anzugeben, mit dem eine verbesserte, einfach realisierbare Überwachung von beweglichen Teilen an Kraftfahrzeugen möglich ist, insbesondere bei Türen beim Öffnungs- und auch beim Schließvorgang.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Radarsensor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte je eine Antennenanordnung aufgebracht ist und der Radarsensor ferner eine Steuereinheit aufweist, die zur Auswahl einer zu verwendenden Antennenanordnung ausgebildet ist.
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Der erfindungsgemäße Radarsensor weist mithin auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte eine Antennenanordnung auf, insbesondere eine Patchantennen-Anordnung, so dass es je nachdem, welche Antennenanordnung verwendet wird, möglich ist, einen Erfassungsbereich auf der einen oder auf der anderen Seite der Leiterplatte zu wählen. Das Gehäuse des Radarsensors ist dabei zweckmäßig so ausgebildet, dass es auf beiden Seiten, zumindest in dem die Antennenanordnungen überdeckenden Bereich, radardurchlässig ausgestaltet ist. Hierzu kann ein radardurchlässiges Material, beispielsweise Kunststoff, verwendet werden. Eine Steuereinheit kann auswählen, welche der Antennenanordnungen betrieben werden sollen, wobei ein gleichzeitiger, alternierender oder auch zeitweise ein Betrieb nur einer der Antennenanordnungen denkbar ist.
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Besonders zweckmäßig kann ein derartiger Radarsensor im Kraftfahrzeug für den Türschutz, insbesondere den Heckklappenschutz und/oder den Seitentürschutz, verwendet werden. Dabei kann bei geschlossener Tür eine nach außen gerichtete Antennenanordnung des Radarsensors betrieben werden, um den äußeren Raum der Tür zu überwachen; ist die Tür jedoch geöffnet, wird die Bewegung in Schließrichtung stattfinden, so dass die im geschlossenen Zustand der Tür nach innen gerichtete Antennenanordnung eingesetzt wird, um die innere Seite der Tür zu überwachen. Damit erlaubt es die Erfindung mithin, mit einem einzigen Radarsensor mit einer doppelseitigen Antennenanordnung sowohl den inneren als auch den äußeren Bereich zu überwachen. Damit können Vorteile hinsichtlich Bauraum, Kosten und insgesamter Ausgestaltung der Türen erzielt werden.
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Ein derartiger Radarsensor mit auf beiden Seiten einer Leiterplatte angeordneten Antennenanordnungen deckt zudem einen sehr großen Abdeckungsbereich ab, da auf jeder Seite der Leiterplatte eine Radarkeule existiert. Wird ein im Bereich von 77 Ghz arbeitender Radarsensor verwendet, sind die Dimensionen der Antennenanordnung sehr klein, so dass eine leichte Integration im Kraftfahrzeug ermöglicht wird.
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In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung des Radarsensors weist dieser ferner einen als Halbleiterchip, insbesondere als CMOS-Chip, ausgebildeten Radartransceiver auf, der ebenso auf der Leiterplatte angeordnet ist, und/oder die Steuereinheit ist auf der Leiterplatte ausgebildet. Die Nutzung von Halbleitertechnologie, wie sie eingangs beschrieben wurde, insbesondere der CMOS-Technologie, ist auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung äußerst nützlich, da dies weiter zur Miniaturisierung und zu einer kompakten Bauweise beiträgt, die es deutlich einfacher ermöglicht, den Radarsensor beispielsweise in Türen zu verbauen. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn in den Halbleiterchip auch eine digitale Signalverarbeitungseinheit (DSP) und/oder die Steuereinheit integriert sind. Mithin kann ein einziger Halbleiterchip auf der Leiterplatte geschaffen werden, der alle relevanten weiteren Komponenten des Radarsensors neben der Antennenanordnung enthält. Denkbar ist es zudem, dass der Halbleiterchip und eine der Antennenanordnungen als ein Package realisiert sind, was den Platzbedarf weiter reduzieren kann. Selbstverständlich ist es auch denkbar, mehrere Chips unterschiedlicher Funktionen auf der Leiterplatte vorzusehen, welche dann zweckmäßigerweise auf beide Seiten der Leiterplatte verteilt werden können. Der eine Radartransceiver nimmt dabei die Daten beider Antennenanordnungen entgegen, wobei auch eine Ausgestaltung denkbar ist, der dies trotz gleichzeitigem Betrieb der Antennenanordnung möglich ist.
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Zweckmäßigerweise können die Antennenanordnungen identisch ausgebildet sein, es ist jedoch auch möglich, ein unterschiedliches Design der Antennenanordnungen zu wählen, wenn beispielsweise die Anforderungen an die jeweiligen Erfassungsbereiche (Radarkeulen) unterschiedlich sind. Beispielsweise können die Antennenanordnungen dann, wenn sie identisch ausgebildet sind, letztlich gespiegelt auf den gegenüberliegenden Seiten der Antennenanordnung vorgesehen sein. Die Verwendung identischer Antennenanordnungen kann dann zweckmäßig sein, wenn die Einbaurichtung irrelevant sein soll, da es dann zu keinen Verwechslungen mehr kommen kann.
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Die Steuereinheit kann zum gleichzeitigen und/oder alternierenden Betrieb der Antennenanordnungen und/oder zur Auswahl der zu betreibenden Antennenanordnung und/oder der Betriebsart der Antennenanordnungen in Abhängigkeit von einem aktuellen Zustand des beweglichen Teils beschreibenden Zustandsdaten ausgebildet sein. Es ist also zum einen denkbar, dass, insbesondere fest, bestimmte Betriebsmodi beziehungsweise Betriebsarten vorgesehen sind, in denen die Antennenanordnungen grundsätzlich beide betrieben werden, sei es alternierend oder gleichzeitig. Die bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht jedoch vor, die Antennenanordnungen situationsabhängig zu betreiben. Hierfür können Zustandsdaten verwendet werden, die beispielsweise bei Türen den Öffnungsgrad der Türen beschreiben können. Auch eine aktuelle Bewegungsrichtung der Tür kann dann ein interessantes Zustandsdatum sein. Mithin kann insbesondere immer die Antennenanordnung gewählt werden, aus deren Richtung Daten im aktuellen Zustand des beweglichen Teils benötigt werden. Wird eine Tür als bewegliches Teil beispielsweise geöffnet, ist es ausreichend, nur die Daten einer nach außen gerichteten Antennenanordnung aufzunehmen, da diese den zukünftigen Bewegungsweg erfasst. Umgekehrt ist beim Schließvorgang vorzugehen. Befindet sich das bewegliche Teil beispielsweise in einer Zwischenposition, kann der Anteil des Betriebs der Antennenanordnungen anhand des Anteils der verbleibenden Wegstrecken nach beiden Seiten an der gesamt verfügbaren Wegstrecke für das bewegliche Teil bestimmt werden oder dergleichen. So werden in allen Situationen genau da Daten gesammelt, wo sie benötigt werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Öffnungswinkel des Erfassungsbereichs der Antennenanordnungen größer als 120°, insbesondere größer als 150°, ist. Gerade bei der Verwendung an Türen als bewegliche Teile kann es zweckmäßig sein, möglichst vollständig den Bereich erfassen zu können, in dem das bewegliche Teil bewegt wird, weshalb sich große Öffnungswinkel des Erfassungsbereichs anbieten. Beispielsweise kann eine konkrete Anordnung vorsehen, auf beiden Seiten einen Öffnungswinkel von 160° zu verwenden.
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Neben dem Radarsensor betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens eine Tür und einen in wenigstens einer der wenigstens einen Tür derart verbauten erfindungsgemäßen Radarsensor, dass im geschlossenen Zustand der Tür eine Antennenanordnung nach innen und eine Antennenanordnung nach außen ausgerichtet ist. Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Radarsensor lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem mithin auch die bereits genannten Vorteile erhalten werden können. Dadurch, dass bei der wenigstens einen mit einem Radarsensor versehenen Tür eine Antennenanordnung nach innen, die andere nach außen gerichtet ist, können sowohl für Öffnungsbewegungen als auch für Schließbewegungen der Tür Hindernisse im Bewegungsweg der Tür erfasst werden, so dass mögliche Kollisionen mit Gegenständen oder beispielsweise auch Teilen eines Insassen, wenn sich die Tür, beispielsweise aufgrund einer Steigung, selbsttätig zu schließen beginnt, erfasst werden können und durch entsprechende Maßnahmen eine Kollision vermieden werden kann. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn alle Türen, insbesondere also die Heckklappe und alle Seitentüren des Kraftfahrzeugs, mit einem derartigen Radarsensor versehen sind, der deren Bewegungsweg überwachen kann; nur beispielhaft wird sich die folgende Formulierung und Beschreibung immer an einer bestimmten Tür, in die der Radarsensor verbaut ist, orientieren. Ein Verbau in Karosserieteilen der Türen ist aufgrund der platzsparenden Bauweise unter Nutzung nur eines Radarsensors für beide Detektionsrichtungen besonders einfach möglich.
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Konkret kann also vorgesehen sein, dass die den Radarsensor aufweisende Tür eine Heckklappe und/oder eine Seitentür ist.
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Eine vorteilhafte Ausstattung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Radarsensor in einem Karosserieteil derart verbaut ist, dass eine Antennenanordnung auf der Innenseite der Tür von einem radardurchlässigen Abdeckungsteil, insbesondere aus Kunststoff, überdeckt ist und in einem die Außenseite der Tür bildenden Karosserieabschnitt eine durch ein radardurchlässiges Material, insbesondere Kunststoff, aufgefüllte Aussparung vorgesehen ist, die die andere Antennenanordnung überdeckt. Es wird mithin ausgenutzt, dass an den Innenseiten von Türen ohnehin meist ein radardurchlässiges Abdeckungsteil, insbesondere aus Kunststoff vorliegt, beispielsweise ein Verkleidungselement oder dergleichen, welches durch die Radarstrahlung leicht durchquert werden kann, so dass diesbezüglich keine weiteren Veränderungen aufgrund des Einbaus des Radarsensors mehr nötig sind. Die Außenseite einer Tür wird jedoch häufig durch metallisches Material, beispielsweise Karosserieblech, gebildet, so dass zweckmäßigerweise dann, wenn zum einen die Detektion nach außen ermöglicht werden soll, zum anderen aber ein möglichst vorteilhaftes Erscheinungsbild gewahrt werden soll, ein Loch in dem Karosserieabschnitt vorgesehen sein kann, das entsprechend aufgefüllt ist, so dass sich eine glatte, einheitliche Oberfläche bildet, die dann insbesondere gemeinsam lackiert werden kann. Das bedeutet, es kann vorgesehen sein, dass das Karosserieteil und das Material gemeinsam nach außen von einer Lackschicht überdeckt sind. Weder nach außen noch nach innen ist an der Tür mithin zu erkennen, dass darin ein Radarsensor verbaut ist, der einen Erfassungsbereich sowohl nach innen als auch nach außen aufweist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit des Radarsensors zum Empfang von einen aktuellen Öffnungszustand der Tür, in der der Radarsensor verbaut ist, beschreibenden Zustandsdaten von einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs und/oder einem die Tür, in die der Radarsensor verbaut ist, überwachenden Sensor und zur Auswahl der zu betreibenden Antennenanordnung und/oder der Betriebsart der Antennenanordnungen in Abhängigkeit von den Zustandsdaten ausgebildet ist. Dabei können die Zustandsdaten beispielsweise einen Öffnungsgrad der Tür und/oder eine aktuelle Bewegungsrichtung der Tür enthalten. Somit wird situationsabhängig immer die wenigstens eine Antennenanordnung betrieben, aus deren Richtung Daten benötigt werden. Konkret kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die Steuereinheit bei einer geschlossenen Tür und/oder bei einem Öffnungsvorgang zur Auswahl der nach außen gerichteten Antennenanordnung und bei einer insbesondere vollständig geöffneten Tür und/oder bei einem Schließvorgang zur Auswahl der nach innen gerichteten Antennenanordnung und/oder in wenigstens einem zwischen einer maximalen Öffnungsposition und einer maximalen Schließposition liegenden Zwischenbereich zu einem wechselnden Betrieb der Antennenanordnungen ausgebildet ist. Ist die Tür mithin geschlossen, fällt eine Kollisionsmöglichkeit mit weiter innenliegenden Objekten genauso weg wie bei einer Tür, die gerade geöffnet wird, so dass zweckmäßig nur die nach außen gerichtete Antennenanordnung betrieben wird. Überschüssige Daten von der anderen Antennenanordnung liegen dann nicht vor. Entsprechend gilt dies für den maximalen Öffnungszustand und die Schließbewegung. Für Zwischenpositionen in dem Zwischenbereich zwischen der maximalen Öffnungsposition und der maximalen Schließposition sind verschiedene Vorgehensweisen denkbar, wenn die Tür gerade nicht bewegt wird. So kann vorgesehen sein, dass dann grundsätzlich ein alternierender Betrieb der Antennenanordnungen vorgenommen wird, um ständig zu überwachen, ob mögliche Kollisionsobjekte vorliegen beziehungsweise sich nähern. Gerade bei einer geöffnet stehenden Tür kann dies zweckmäßig sein, da dann auch bewegte Objekte zu einer Kollision führen können, vor der gewarnt werden kann. Mithin ist ein alternierender Betrieb auch in der maximalen Öffnungsposition bei einer nicht bewegten Tür in bestimmten Situationen sinnvoll möglich. Es ist jedoch auch denkbar, den Anteil an der Datenaufnahme für die jeweiligen Antennenanordnungen nach dem Öffnungsgrad zu bestimmen, so dass beispielsweise bei einer eher geschlossenen Tür häufiger Daten von der nach außen gerichteten Antennenanordnung aufgenommen werden, bei einer eher geöffneten Tür häufiger Daten der nach innen gerichteten Antennenanordnung.
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Zweckmäßigerweise kann das Steuergerät zur Auswertung von Sensordaten des Radarsensors und zur Ergreifung wenigstens einer Maßnahme, insbesondere einer Ausgabe einer Warnung und/oder einem Abbremsen und/oder Blockieren der Bewegung der Tür, in der der Radarsensor verbaut ist, bei Ermittlung einer einen Schwellwert überschreitenden Kollisionswahrscheinlichkeit der Tür, in der der Radarsensor verbaut ist, mit einem Objekt ausgebildet sein. Sowohl bei Öffnungs- wie auch bei Schließbewegungen ist es mithin möglich, durch Auswertung der Daten eines einzigen Radarsensors, der zur Erfassung beider Seiten ausgebildet ist, mögliche Hindernisse zu erkennen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, wie sie im Stand der Technik bereits grundsätzlich bekannt sind. Dabei kann eine Warnung akustisch und/oder optisch und/oder haptisch gegeben werden; bevorzugt ist es jedoch, eine weitere Bewegung der Tür zu blockieren oder zumindest deutlich abzugrenzen. Gerade bei automatisch betriebenen Heckklappen als Türen kann dabei insbesondere auch in den automatischen Betrieb eingegriffen werden, um eine Kollision mit einem detektierten Objekt zu verhindern und dergleichen.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb eines in einer Tür eines insbesondere erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs verbauten erfindungsgemäßen Radarsensors, wobei durch die Steuereinheit einen aktuellen Öffnungszustand der Tür, in der der Radarsensor verbaut ist, beschreibende Zustandsdaten empfangen und zur Auswahl der zu betreibenden Antennenanordnung und/oder der Betriebsart der Antennenanordnungen ausgewertet werden. Sämtliche Ausführungen bezüglich des Radarsensors und des Kraftfahrzeugs lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen, insbesondere die konkreten Anwendungsfälle bei vollständig geöffneter, vollständig geschlossener und bewegter Tür.
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Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es auch äußerst zweckmäßig sein kann, den Radarsensor zu einem weiteren Zweck neben dem Schutz der Tür beziehungsweise des beweglichen Teils einzusetzen. So ist es beispielsweise bei einem in einer Heckklappe verbauten Radarsensor denkbar, insbesondere unter Wechsel eines Betriebsmodus im Hinblick auf eine größere Erfassungsreichweite, den Radarsensor auch zur Detektion von Objekten während der Fahrt einzusetzen, beispielsweise, um diese in einem Längsführungssystem, einem Einparksystem und/oder einem Sicherheitssystem einzusetzen. Insbesondere bei Einparksystemen und/oder Sicherheitssystemen können auch Sensordaten von seitlichen Radarsensoren vorteilhaft verwendet werden. Insbesondere ist das Steuergerät des weiteren Fahrzeugsystems dann dazu ausgebildet, Sensordaten des Radarsensors für wenigstens eine seiner Funktionen zu empfangen und auszuwerten; über ein Signal an die Steuereinheit des Radarsensors kann, insbesondere abhängig vom Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs und/oder vom Zustand der Zündung, in unterschiedliche Betriebsmodi umgeschaltet werden, wobei einer der Betriebsmodi dann zweckmäßig nur die nach außen gerichtete Antennenanordnung nutzt und der Umfelderfassung im Kraftfahrzeug dient.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen Radarsensor,
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2 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und
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3 den Verbau eines Radarsensors in einer Tür des Kraftfahrzeugs.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Radarsensors 1. Dieser ist zum Einsatz an einem beweglichen Teil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Tür, vorgesehen, um beide Seiten, insbesondere beide Bewegungsrichtungen, überwachen zu können.
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Der Radarsensor 1 umfasst eine Leiterplatte 2 (PCB), auf der sich gegenüberliegend jeweils eine Antennenanordnung 3a, 3b aufgebracht sind, beispielsweise aufgedruckt. Über diese Antennenanordnungen, die vorliegend identisch ausgebildet sind, ist es möglich, einander gegenüberliegende Erfassungsbereiche 4a und 4b (Radarkeulen) bei einem einzigen Radarsensor 1 zu realisieren. Die Erfassungsbereich 4a, 4b weisen dabei jeweils einen Öffnungswinkel von über 120° auf.
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Konkret kann er beispielsweise 160° betragen, wobei die Erfassungsbereiche 4a, 4b in 1 aus Darstellungsgründen mit einem etwas kleineren Winkel gezeichnet sind.
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Auf der Leiterplatte 2 liegt zudem noch ein Halbleiterchip 5, hier ein CMOS-Chip, vor, durch den ein Radartransceiver 6, eine digitale Signalverarbeitungskomponente 7 und eine Steuereinheit 8 des Radarsensors realisiert sind. Dies ist in CMOS-Ausgestaltungen problemlos möglich. Beide Komponenten des Radarsensors 1 können, soweit sie nicht durch den Halbleiterchip 5 realisiert sind, durch optionale, hier nur angedeutete weitere Halbleiterchips 9 oder sonstige Komponenten realisiert werden.
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Die Leiterplatte 2 ist in einem Gehäuse 10 des Radarsensors 1 gehaltert, welches zumindest in den die Antennenanordnungen 3a, 3b überdeckenden Bereichen radardurchlässig ausgebildet ist, wobei bevorzugt das Radargehäuse 10 insgesamt aus Kunststoff bestehen kann. An dem Gehäuse 10 ist auch eine Anschlusseinrichtung 11 angeordnet, über die Sensordaten ausgegeben werden können und Energie/Steuersignale empfangen werden können.
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Insbesondere können über die Anschlusseinrichtung 11 auch Zustandsdaten, die den Zustand des beweglichen Teils beschreiben, bei einer Tür beispielsweise deren Öffnungsgrad und Bewegungsrichtung, empfangen werden, die die Steuereinheit 8 nutzt, um die zu betreibende beziehungsweise die zu betreibenden Antennenanordnungen 3a, 3b auszuwählen beziehungsweise eine Betriebsart zu wählen. An Betriebsarten ist es beispielsweise denkbar, beide Antennenanordnungen 3a, 3b gleichzeitig oder alternierend zu betreiben; bevorzugt ist es jedoch, wenn zumindest in bestimmten Situationen lediglich eine der Antennenanordnungen 3a, 3b verwendet wird, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird.
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2 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 12. Dieses weist fünf Türen auf, von denen in 2 eine Heckklappe 13 und zwei Seitentüren 14, 15 zu sehen sind. In jeder der Türen des Kraftfahrzeugs 12 sind erfindungsgemäß Radarsensoren 1 verbaut, wobei vorliegend der Radarsensor 1a der Seitentür 14, der Radarsensor 1b der Seitentür 15 und der Radarsensor 1c der Heckklappe 13 angedeutet sind. Ebenso in 2 angedeutet ist ein Steuergerät 16, das mit den Steuereinheiten 8 der Radarsensoren 1a, 1b, 1c kommunizieren kann und allgemein einer Funktion zum Kollisionsschutz der Türen des Kraftfahrzeugs 12 zugeordnet ist. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Radarsensoren 1a, 1b und 1c zumindest teilweise auch von weiteren Fahrzeugsystemen, beispielsweise Einparksystemen, Sicherheitssystemen und dergleichen genutzt werden können, um, gegebenenfalls in einem bestimmten Betriebsmodus, in dem nur die nach außen gerichtete Antennenanordnung 3a, 3b genutzt wird, Umfelddaten über das Umfeld des Kraftfahrzeugs 12 aufzunehmen.
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Das Steuergerät 16 wertet die Daten von hier nicht näher gezeigten Sensoren aus, die die Türen, also insbesondere auch die Heckklappe 13 und die Seitentüren 14, 15, überwachen, aus und ermittelt daraus Zustandsdaten, die an die Steuereinheiten 8 der jeweiligen Radarsensoren 1a, 1b, 1c übersendet werden, beispielsweise über ein Bussystem. Es sei der Einfachheit halber im Folgenden davon ausgegangen, dass die Antennenanordnung 3a im geschlossenen Zustand der jeweiligen Tür nach innen gerichtet ist, also in das Innere des Kraftfahrzeugs, und die Antennenanordnung 3b nach außen. Dann steuert die Steuereinheit 8 den Betrieb des Radarsensors 1a, 1b, 1c so, dass immer dann, wenn die Tür sich in einer maximalen Schließposition befindet, nur die nach außen gerichtete Antennenanordnung 3b betrieben wird, was genauso gilt, wenn die entsprechende Tür gerade geöffnet wird, so dass möglicherweise kollidierende Objekte im Bewegungsweg der jeweiligen Tür erkannt werden können. Entsprechend wird dann, wenn die Tür sich in einer maximalen Öffnungsposition befindet beziehungsweise gerade geschlossen wird, nur die Antennenanordnung 3a genutzt, die nach innen gerichtet ist, da diese dann die Objekte im Bewegungsweg der Tür erkennt. In Zwischenpositionen können die Antennenanordnungen 3a, 3b beispielsweise alternierend genutzt werden, insbesondere in einer eher zur maximalen Öffnungsposition gelegenen Zwischenposition in größerem Maße die nach innen gerichtete Antennenanordnung 3a, im umgekehrten Fall hauptsächlich die Antennenanordnung 3b. Selbstverständlich sind auch andere Betriebsprinzipien grundsätzlich denkbar, beispielsweise eine gleichmäßige Nutzung der Antennenanordnung 3a, 3b für alle oder einen großen Teil der Zwischenpositionen und sogar die maximale Öffnungsposition, da so auch bei maximaler Öffnungsposition Objekte detektiert werden können, die von außen mit der jeweiligen Tür zu kollidieren drohen, wenn sie selbst bewegt sind.
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3 zeigt schematisch eine Möglichkeit zum Verbau eines Radarsensors 1 in einem Karosserieteil 17 einer Tür, beispielsweise der Heckklappe 13. Ersichtlich ist der Radarsensor 1 im Inneren des Karosserieteils 17 zwischen einem metallenem Karosserieabschnitt 18 und einem Abdeckungsteil 19, beispielsweise einem Verkleidungselement, verbaut. Nachdem das Abdeckungsteil 19 aus Kunststoff besteht, ist es für die Radarstrahlung durchlässig und muss nicht modifiziert werden. Im Karosserieabschnitt 18 wurde eine Aussparung geschaffen, die mit einem für Radarstrahlung durchlässigen Material 19, hier ebenso Kunststoff, aufgefüllt wurde. Auf die entstandene, durchgängig flache Strecke konnte so problemlos eine äußere Lackschicht 20 aufgebracht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011112684 A1 [0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Jri Lee et al., „A Fully Integrated 77-GHz FMCW Radar Transceiver in 65-nm CMOS Technology”, IEEE Journal of Solid State Circuits 45 (2010), S. 2746–2755 [0004]
