-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, bei welchem während eines Messzyklus eine Membran des Ultraschallsensors zum Aussenden eines Ultraschallsignals angeregt wird, anschließend mittels einer Auswerteeinrichtung eine Ausschwingfrequenz, welche eine Frequenz einer Schwingung der Membran beschreibt, erfasst wird und anhand des erfassten Ausschwingfrequenz der blockierte Zustand des Ultraschallsensors mittels einer Steuereinrichtung erkannt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Ultraschallsensorvorrichtung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Ultraschallsensorvorrichtung.
-
Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Es geht dabei um die Erkennung einer Situation, in welcher der Ultraschallsensor durch eine zusätzliche Masse, etwa durch Schmutz und/oder Schnee und/oder Eis, verdeckt ist. Da Ultraschallsensoren heutzutage immer häufiger auch außerhalb der eigentlichen Parkhilfefunktionalität eingesetzt werden, wie beispielsweise zur Fahrunterstützung mit aktiven Bremseingriffen aufgrund einer detektierten Kollisionsgefahr, soll im Betrieb des Kraftfahrzeugs sichergestellt werden, dass die am Kraftfahrzeug vorhandenen Ultraschallsensoren die in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Hindernisse sicher erkennen bzw. die Abstände auch zuverlässig bis zu einer vorbestimmten Rechweite erfassen können. Sind die Ultraschallsensoren mit einer zusätzlichen Masse verdeckt, soll dies zuverlässig detektiert werden. Die bekannten Verfahren zur Erkennung von Eis oder Schmutz basieren grundsätzlich auf der Auswertung von Nebeneffekten, welche durch die zusätzliche Masse an dem Ultraschallsensor verursacht werden. So wird durch eine zusätzliche Masse beispielsweise die so genannte Ausschwingzeit der Membran des Ultraschallsensors beeinflusst oder es wird ein virtuelles Echo bzw. ein Scheinecho generiert, was durch entsprechende Auswertung des elektrischen Empfangssignals des Ultraschallsensors detektiert werden kann. Es kann jedoch im ungünstigsten Falle auch vorkommen, dass die zusätzliche Masse weder zu einer Änderung der Ausschwingzeit der Membran führt noch zusätzliche Echos verursacht. In solchen Situationen kann der blockierte Zustand des Ultraschallsensors nicht detektiert werden, und der Sensor ist nicht mehr in der Lage, ein reales Objekt zu detektieren bzw. die Abstände zuverlässig zu erfassen.
-
Um den blockierten Zustand des Ultraschallsensors auch in solchen ungünstigen Situationen erkennen zu können, wird im Stand der Technik bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem eine Plausibilisierung dahingehend vorgenommen wird, dass der Ultraschallsensor in einen Überprüfungsmodus geschaltet wird, in welchem die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors im Vergleich zum Normalbetrieb deutlich erhöht wird. In diesem Überprüfungsmodus wird überprüft, ob der Ultraschallsensor so genannte Bodenreflexionen oder Reflexionen an anderen Objekten empfangen kann, welche im Normalbetrieb üblicherweise aufgrund der geringeren Empfindlichkeit ausgeblendet werden. Der Nachteil eines solchen Überprüfungsmodus besteht jedoch darin, dass der Ultraschallsensor für eine bestimmte Zeitdauer für die eigentlichen Messungen nicht zur Verfügung steht und es somit zu einer zeitlichen Verzögerung der Verfügbarkeit des Sensors kommt.
-
Eine gewisse Abhilfe schafft hier ein alternatives Verfahren, wie es in dem Dokument
DE 102 47 971 A1 beschrieben ist. Es wird hier die Eigenfrequenz bzw. Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors gemessen und mit abgelegten Referenzwerten verglichen. Dieses Verfahren basiert auf der Tatsache, dass die Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors ein direkter Indikator für eine Verschmutzung, Eis- oder Schneeschicht ist, da diese zusätzliche Schicht die Masse der harmonischen Schwingung beeinflusst. Mit der zusätzlichen Masse der Verschmutzung bzw. der Eis- oder Schneeschicht ändert sich nämlich auch die schwingende Masse und folglich auch die Resonanzfrequenz des Sensors.
-
Um einen mit Schmutz und/oder Eis und/oder Schnee verdeckten Zustand eines Ultraschallsensors erkennen zu können, schlägt die
DE 10 2009 040 992 A1 vor, die Ausschwingfrequenz des Ultraschallsensors im Anschluss an eine Anregung der Membran zu erfassen und mit der Anregefrequenz zu vergleichen. Abhängig von dem Ergebnis dieses Vergleichs wird festgestellt, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht.
-
Zur Funktionsprüfung eines Ultraschallsensors wird in der
DE 10 2007 059 908 A1 vorgeschlagen, einen Schwingungssensor, insbesondere einen Ultraschallsensor, mit verschiedenen Frequenzen zu periodischen Schwingungen anzuregen und in Abhängigkeit von der Anregungsfrequenz eine Analyse des Nachschwingvorgangs durchzuführen. In der
DE 10 2012 000 948 A1 ist beschrieben, dass ein blockierter Zustand eines Ultraschallsensors anhand einer Änderung einer Phase des Sensorsignals beim Übergang von einem Anregungszeitintervall in die selbstständige Schwingung erkannt wird.
-
Zudem ist aus der
DE 10 2010 021 960 A1 ein Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors bekannt. Hierbei wird in einem Messzyklus des Ultraschallsensors die Membran für eine vorbestimmte Anregungszeitdauer angeregt. Zudem wird eines eine Schwingung der Membran charakterisierendes Empfangssignal erzeugt. Der blockierte Zustand des Ultraschallsensors wird anhand von den Empfangssignalen, welche in zumindest zwei zeitlich aufeinander folgenden Messzyklen erfasst werden, erkannt. Damit kann insbesondere unterschieden werden, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder ob sich ein Objekt vor dem Ultraschallsensor befindet.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ein blockierter Zustand eines Ultraschallsensors zuverlässiger erkannt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Ultraschallsensorvorrichtung 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 zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren wird während eines Messzyklus eine Membran des Ultraschallsensors zum Aussenden eines Ultraschallsignals angeregt, anschließend wird mittels einer Auswerteeinrichtung eine Ausschwingfrequenz, welche eine Frequenz einer Schwingung der Membran beschreibt, erfasst und anhand der erfassten Ausschwingfrequenz wird der blockierte Zustand des Ultraschallsensors mittels einer Steuereinrichtung erkannt, Ferner wird zumindest ein Differenzwert, welcher eine Differenz von in zwei separaten Messzyklen erfassten Ausschwingfrequenzen beschreibt, bestimmt und der blockierte Zustand wird mittels der Steuereinrichtung anhand des zumindest einen bestimmten Differenzwerts erkannt.
-
Vorliegend soll ein blockierter Zustand des Ultraschallsensors erkannt werden. Es soll also bestimmt werden, ob sich auf der Membran des Ultraschallsensors eine zusätzliche Masse befindet. Diese zusätzliche Masse kann beispielsweise durch eine Verschmutzung, durch Eis und/oder durch Schnee gebildet sein. Wenn der Ultraschallsensor blockiert ist, kann dies eine Fehlfunktion des Ultraschallsensors zur Folge haben. Um den blockierten Zustand des Ultraschallsensors zu bestimmen, wird die Membran des Ultraschallsensors in einem Messzyklus zu mechanischen Schwingungen angeregt. Während des Messzyklus wird mit dem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet. Insbesondere wird das Ultraschallsignal zu einem vorbestimmten Sendezeitpunkt ausgesendet. Hierzu wird die Membran des Ultraschallsensors mit einem Aktor, beispielsweise einem piezoelektrischen Element, angeregt.
-
Zudem wird in dem Messzyklus nach dem Aussenden des Ultraschallsignals eine Bewegung bzw. mechanische Schwingung der Membran erfasst. Hierbei wird die Membran von dem Aktor nicht zu mechanischen Schwingungen angeregt. Die mechanische Schwingung der Membran kann mit dem Aktor bzw. dem piezoelektrischen Element erfasst werden. Das piezoelektrische Element stellt beispielsweise ein zeitabhängiges Spannungssignal zur Verfügung, das mit der Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors ausgewertet werden kann. Mit der Auswerteeinrichtung kann dann die Ausschwingfrequenz bestimmt werden, welche die Frequenz der mechanischen Schwingung der Membran beschreibt. Die Auswerteeinrichtung kann eine Elektronik mit einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung aufweisen. Die Ausschwingfrequenz kann in Abhängigkeit von der Zeit oder relativ zu einer Oszillatorfrequenz bestimmt werden. Die Auswerteeinrichtung kann die Ausschwingfrequenz bzw. einen Wert für die Ausschwingfrequenz in digitaler Form ausgeben.
-
Die Ausschwingfrequenz wird in zumindest zwei, insbesondere zeitlich aufeinanderfolgenden, Messzyklen bestimmt. Zudem wird mittels einer Steuereinrichtung ein Differenzwert bestimmt, welcher die Differenz zwischen den Ausschwingfrequenzen, die in zwei Messzyklen bestimmt werden, bestimmt. Die Steuereinrichtung kann ein Steuergerät (Electronic Control Unit, ECU) des Kraftfahrzeugs sein. Anhand diese Differenzwert kann der blockierte Zustand erkannt werden. Mit Hilfe des Differenzwerts kann ermittelt werden, ob innerhalb der zwei Messzyklen eine Verschiebung bzw. Veränderung der Ausschwingfrequenz erfolgt ist. Anhand des Differenzwerts kann ein Sprung bzw. eine Änderung in der Frequenz oder in der Periode beim Ausschwingen erkannt werden. Diese Änderung ist unabhängig von der eigentlichen Charakteristik des Ultraschallsensors. Ferner ist die Änderung der Ausschwingfrequenz unabhängig von äußeren Einflüssen, wie beispielsweise der Temperatur. Anhand des Differenzwerts kann insbesondere ermittelt werden, ob es neben der Resonanzfrequenz der Membran des Ultraschallsensors einen weitere Frequenz gibt, die zumindest zeitweise dominant ist. Für einige Verschmutzungen, insbesondere Eis, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich ein solches Verhalten von zeitweise unterschiedlichen Ausschwingfrequenzen beobachten lässt. Somit ergibt sich zusätzlich zu der Verschiebung der Ausschwingfrequenz durch eine Änderung des Gesamtsystems ein neuer Indikator zur Bestimmung des blockierten Zustands des Ultraschallsensors.
-
Bevorzugt wird der blockierte Zustand anhand eines Vergleichs des zumindest einen bestimmten Differenzwerts mit einem vorbestimmten Referenzwert erkannt. Der Referenzwert kann beispielsweise derart bestimmt werden, dass er eine Differenz der Ausschwingfrequenzen eines nicht blockierten Ultraschallsensors beschreibt. Somit kann anhand des Vergleichs zwischen dem Differenzwert und dem Referenzwert auf einfache Weise bestimmt werden, ob der Sensor blockiert ist oder nicht. Der Referenzwert kann zudem derart bestimmt werden, dass Produkttoleranzen und/oder Messungenauigkeiten berücksichtigt werden. Beispielweise können Abweichungen in einem Bereich zwischen 100 Hz und 300 Hz nicht berücksichtigt werden. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, das die Membran mit einer Frequenz von etwa 50 kHz ausschwingt.
-
In einer weiteren Ausführungsform wird der vorbestimmte Referenzwert anhand eines Frequenzwerts, welcher eine Resonanzfrequenz der Membran des Ultraschallsensors beschreibt, vorbestimmt. Der Frequenzwert kann insbesondere durch die Messung der Resonanzfrequenz der Membran bzw. des Verbunds aus Membran und Aktor bestimmt werden. Diese Resonanzfrequenz kann insbesondere nach der Herstellung des Ultraschallsensors gemessen werden. Somit kann ein genauer Referenzwert, welcher insbesondere einen nicht blockierten Ultraschallsensor beschreibt, bereitgestellt werden.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der vorbestimmte Referenzwert anhand einer Frequenzkurve, welche eine Resonanzfrequenz der Membran des Ultraschallsensors in Abhängigkeit von einer Temperatur beschreibt, vorbestimmt wird. Mit anderen Worten kann in der Speichereinheit eine Mehrzahl von Resonanzwerten hinterlegt sein, welche jeweils bei unterschiedlichen Temperaturen ermittelt wurden. Hierbei wird berücksichtigt, dass sich die Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors beziehungsweise der Sendeeinrichtung aufgrund einer Veränderung der Temperatur verändern kann. Dies kann durch die Temperaturabhängigkeit der Materialsteifigkeit (Elastizitätsmodul) der Sendeeinrichtung selbst und/oder der angrenzenden Bauteile begründet sein. Auf diese Weise kann der Temperatureinfluss auf die Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung zuverlässig berücksichtigt werden.
-
Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass entsprechende Versuche mit unterschiedlichen Verschmutzungen durchgeführt werden und hierbei die Resonanzfrequenzen bestimmt werden. Weiterhin kann die Resonanzfrequenz bei einer Anlagerung von Schnee, Raureif und/oder Eis bestimmt werden. Bei einer Vereisung des Ultraschallsensors kann die Resonanzfrequenz für verschiedene Schichtdicken bestimmt werden. Auf diese Weise kann alternativ oder zusätzlich eine Referenz für unterschiedliche Verschmutzungen bereitgestellt werden.
-
In einer Ausgestaltung wird der Frequenzwert und/oder die Frequenzkurve in einer Speichereinheit des Ultraschallsensors und/oder in einer Speichereinheit der Steuereinrichtung gespeichert. Die Speichereinheit ist bevorzugt als nichtflüchtiger Speicher ausgebildet. In einem derartigen nichtflüchtigen Speicher, der auch als Festspeicher bezeichnet werden kann, können die gespeicherten Informationen auch erhalten bleiben, wenn der Ultraschallsensor momentan nicht in Betrieb ist oder mit elektrischer Energie versorgt wird. Beispielsweise kann die Speichereinrichtung als EPROM-Speicher, als Flash-Speicher, als RAM-Speicher oder dergleichen ausgebildet sein. Somit kann garantiert werden, dass der Frequenzwert und/oder die Frequenzkurve zuverlässig in der Speichereinrichtung des Ultraschallsensors gespeichert ist.
-
Der Frequenzwert und/oder die Frequenzkurve kann direkt in einem Speicher des Ultraschallsensors abgelegt sein. In diesem Fall kann der Frequenzwert und/oder die Frequenzkurve von dem Ultraschallsensor an die Steuereinrichtung übertragen werden. Alternativ dazu kann der Frequenzwert und/oder die Frequenzkurve in einem Speicher der Steuereinrichtung hinterlegt sein. Mit anderen Worten kann in der Speichereinheit eine Mehrzahl von Resonanzwerten hinterlegt sein, welche jeweils bei unterschiedlichen Temperaturen ermittelt wurden. Hierbei wird berücksichtigt, dass sich die Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors beziehungsweise der Sendeeinrichtung aufgrund einer Veränderung der Temperatur verändern kann. Dies kann durch die Temperaturabhängigkeit der Materialsteifigkeit (Elastizitätsmodul) der Membran selbst und/oder der angrenzenden Bauteile begründet sein. Dabei kann des zudem vorgesehen sein, dass eine aktuelle Temperatur ermittelt wird. Dies kann beispielsweise mit einem Temperatursensor erfolgen, der in direkt dem Ultraschallsensor oder an einer anderen Position an dem Kraftfahrzeug angeordnet ist. In Abhängigkeit von der erfassten aktuellen Temperatur kann die entsprechende Resonanzfrequenz anhand der Frequenzkurve ermittelt werden. Weiterhin kann es auch vorgesehen sein, dass eine Alterung des Sensors berücksichtigt wird. Hier kann das Produktionsdatum des Ultraschallsensors in der Speichereinheit des Ultraschallsensors oder in der Speichereinheit der Steuereinrichtung hinterlegt werden. Der Frequenzwert kann dann in Abhängigkeit von dem Alter des Sensors angepasst werden. Hierzu kann auch einen entsprechende Kurve, welche den Zusammenhang zwischen Alter und Resonanzfrequenz beschreibt, in der Speichereinheit des Ultraschallsensors oder in der Speichereinheit der Steuereinrichtung hinterlegt werden.
-
Bevorzugt wird anhand des zumindest einen bestimmten Differenzwerts ein Anlagern eines Stoffes auf der Membran und/oder ein Ablösen eines Stoffes von der Membran erkannt. Auf diese Weise können bestimmte Umwelteinflüsse bestimmt werden. Somit kann ein Stoff, der sich auf der Membran anlagert, anhand des Differenzwerts, also anhand der Frequenzverschiebung, ermittelt werden. Dies kann beispielsweise eine Verschmutzung sein, die sich zwischen den beiden Messzyklen auf der Membran angelagert hat. Ferner kann erkannt werden, wenn sich im Laufe der Messzyklen ein Stoff auf der Membran anlagert. Ein solcher Stoff kann beispielsweise Raureif sein. Zudem kann erkannt werden, wenn beispielsweise eine dünne Eisschicht, die sich auf der Membran angelagert hat, bricht und sich ablöst. Auf diese Weise kann der Zeitpunkt, an dem der blockierte Zustand eintritt oder der Zeitpunkt, an welchem der Ultraschallsensor nicht mehr blockiert ist, genauer bestimmt werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Mehrzahl von Differenzwerten anhand von jeweils zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Messzyklen bestimmt und der blockierte Zustand wird mittels der Steuereinrichtung anhand der Mehrzahl von bestimmten Differenzwerten erkannt. Bevorzugt wird eine Mehrzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Messzyklen durchgeführt. Bei zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Messzyklen wird anhand der Differenz der Ausschwingfrequenzen ein Differenzwert bestimmt. Anhand der Mehrzahl von Differenzwerten kann der zeitliche Verlauf der Änderung der Ausschwingfrequenz bestimmt werden. So kann beispielsweise überprüft werden, ob über einen vorbestimmten Zeitraum eine konstante Abweichung der Differenzwerte zu dem Referenzwert vorliegt. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass ein Stoff für einen längeren Zeitraum an der Membran anhaftet und der Ultraschallsensor also blockiert ist.
-
Zudem ist es bevorzugt vorgesehen, dass der blockierte Zustand anhand einer Anzahl von Differenzwerten der Mehrzahl von bestimmten Differenzwerten, welche den vorbestimmten Referenzwert überschreiten, erkannt wird. Anhand des jeweiligen Vergleichs der Differenzwerte mit dem Referenzwert kann mit geringem Rechenaufwand eine Änderung der Ausschwingfrequenz ermittelt werden. Auf diese Weise kann eine Anlagerung von Eis, Schnee oder Schmutz schnell und zuverlässig erkannt werden.
-
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Differenzwerte der Mehrzahl von Differenzwerten, welche den vorbestimmten Referenzwert überschreiten, einem ersten Gewichtungswert zugeordnet werden und die die Differenzwerte der Mehrzahl von Differenzwerten, welche den vorbestimmten Referenzwert unterschreiten, einem zweiten Gewichtungswert zugeordnet werden. Die Differenzwerte können entweder mit dem ersten oder dem zweiten Gewichtungswert gewichtet werden. Der erste Gewichtungswert kann beispielsweise den Wert Eins aufweisen. Der zweite Gewichtungswert kann beispielsweise den Wert Null aufweisen. Somit können die gewichteten Differenzwerte bzw. die Gewichtungswerte als binäre Werte gespeichert werden. Auf diese Weise kann Speicherkapazität gespart werden.
-
In einer Ausführungsform wird der blockierte Zustand anhand einer Summe der ersten und zweiten Gewichtungswerte einer vorbestimmten Anzahl von Differenzwerten erkannt. Die gewichteten Werte, die insbesondere als binäre Werte vorliegen, können in einer Tabelle gespeichert werden, welche eine vorbestimmte Anzahl von Listeneinträgen aufweist. Dabei können die Differenzwerte, die in zeitlich aufeinanderfolgenden Messzyklen bestimmt werden, der Reihe nach in die List eingetragen werden. Dabei kann die List so lange mit Differenzwerten aufgefüllt werden, bis sie gefüllt ist. Für die Aufnahme eines neuen Differenzwerts wird der älteste Differenzwert aus der Liste gelöscht, der Inhalt der Liste um einen Listeneintrag verschoben und der neue Differenzwert eingefügt. Ferner kann eine Indikatorgrenze bzw. ein Komparatorwert für die Anzahl von Differenzwerten, die mit dem ersten Gewichtungswert gewichtet sind, vorgegeben werden. Wird diese Indikatorgrenze überschritten, kann davon ausgegangen werden, dass der Ultraschallsensor blockiert ist. In diesem Fall kann eine Fehlermeldung an das Gesamtsystem ausgegeben werden und damit signalisiert werden, dass der Sensor momentan nicht zur Verfügung steht. Eine Freigabe des Ultraschallsensors kann erfolgen, wenn die vorgegebene Indikatorgrenze oder eine andere Indikatorgrenze unterschritten wird.
-
Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst zumindest einen Ultraschallsensor und eine Steuereinrichtung, welche zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist. Die Steuereinrichtung kann durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs gebildet sein. Die Ultraschallsensorvorrichtung kann einen oder mehrere Ultraschallsensoren umfassen. Die Ultraschallsensoren können in einem Heckbereich und/oder einem Fronbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die Ultraschallsensoren können beispielsweise in oder hinter den Stoßfängern des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Der zumindest eine Ultraschallsensor kann eine entsprechende Auswerteeinrichtung aufweisen, welche die mit dem Ultraschallsensor empfangenen Signale digital auswerten kann.
-
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
-
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung 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 angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
-
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen eines blockierten Zustands des Ultraschallsensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Ultraschallsensorvorrichtung 2. Die Ultraschallsensorvorrichtung 2 umfasst wiederum eine Steuereinrichtung 3, die beispielsweise durch ein Steuergerät (ECU, Electronic Control Unit) des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein kann. Des Weiteren umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 2 zumindest einen Ultraschallsensor 4.
-
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 2 acht Ultraschallsensoren 4. Dabei sind vier Ultraschallsensoren 4 in einem Frontbereich 5 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Diese Ultraschallsensoren 4 können beispielsweise an oder in einem vorderen Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Des Weiteren sind vier Ultraschallsensoren 4 sind in einem Heckbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Diese Ultraschallsensoren 4 können beispielsweise an oder in einem hinteren Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein.
-
Mit den Ultraschallsensoren 4 kann zumindest ein Objekt in einem Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 erfasst werden. Zudem kann der Abstand zu dem Objekt bestimmt werden. Zu diesem Zweck wird ein Ultraschallsignal mit zumindest einem der Ultraschallsensoren 4 ausgesendet und das von dem Objekt reflektierte Signal wird wieder empfangen. Zum Aussenden des Ultraschallsignals wird die Membran des Ultraschallsensors 4 zu einer Schwingung angeregt. Um die Membran zu einer Schwingung anzuregen, umfasst der Ultraschallsensors 4 einen entsprechenden Aktor, beispielsweise ein piezoelektrisches Element. Dieses piezoelektrische Element dient insbesondere auch dazu, eine Schwingung der Membran zu erfassen. Somit kann das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal, das auf die Membran trifft und diese zu Schwingungen anregt, erfasst werden. Anhand der Laufzeit des Ultraschallsignals kann der Abstand zu dem Objekt in dem Umgebungsbereich 7 bestimmt werden.
-
Die Ultraschallsensoren 4 weisen zudem eine vorliegend nicht dargestellte Auswerteeinrichtung auf. Diese Auswerteeinrichtung kann beispielsweise eine entsprechende Auswerteschaltung umfassen. Die Auswerteeinrichtung kann ein von dem piezoelektrischen Element bereitgestelltes Spannungssignal empfangen und digital auswerten. Die Ultraschallsensoren 4 bzw. deren Auswerteeinrichtungen sind zur Datenübertragung mit der Steuereinrichtung 3 verbunden. Entsprechende Datenleitungen sind vorliegend der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
-
Die Ultraschallsensorvorrichtung 2 umfasst außerdem eine Ausgabeeinrichtung 8. Die Ausgabeeinrichtung 8 kann eine optische Anzeige, beispielsweise einen Bildschirm bzw. ein Display, umfassen. Die Ausgabeeinrichtung 8 kann auch zur Ausgabe eines akustischen Signals dienen und hierzu beispielsweise einen Lautsprecher umfassen. Die Ausgabeeinrichtung 8 kann auch einen entsprechenden Aktor umfassen, mit dem eine haptische Rückmeldung an den Fahrer ausgegeben werden kann. Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung 3 mit der Ausgabeeinrichtung 8 zur Datenübertragung verbunden. Somit kann die Ausgabe eines Signals von der Ausgabeeinrichtung 8 mittels der Steuereinrichtung 3 gesteuert werden.
-
Vorliegend soll nun ein blockierter Zustand der jeweiligen Ultraschallsensoren 4 erkannt werden. Es soll also überprüfen werden, ob zumindest einer der Ultraschallsensoren 4 durch eine zusätzliche Masse bzw. eine Stoff, wie eine Verschmutzung und/oder Eis und/oder Schnee, verdeckt und somit in seiner Funktionalität blockiert ist. Hierzu zeigt 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines blockierten Zustands des Ultraschallsensors 4.
-
In einem Messzyklus wird mit dem Ultraschallsensor 4 ein Ultraschallsignal ausgesendet. Hierzu wird die Membran mit dem Aktor angeregt. Anschließend schwingt die Membran aus. Sie wird also nicht mehr mittels des Aktors zu Schwingungen angeregt. Während des Ausschwingens wird die mechanische Schwingung der Membran mittels der Auswerteeinrichtung anhand des Signals des piezoelektrischen Elements erfasst. Mit der Auswerteeinrichtung wird in einem Schritt S1 eine Ausschwingfrequenz ermittelt, welche die Frequenz der Schwingung der Membran beschreibt.
-
In einem Schritt S2 wird ein Differenzwert bestimmt, welcher die Differenz der Ausschwingfrequenz des aktuellen Messzyklus zu einer Ausschwingfrequenz eines vorhergehenden Messzyklus beschreibt. Dieser Differenzwert wird in einem Schritt S3 in einer Speichereinheit der Steuereinrichtung 3 gespeichert.
-
In einem Schritt S4 wird ein Referenzwert für den Differenzwert vorbestimmt. Der Referenzwert kann beispielsweise anhand einer Resonanzfrequenz der Membran des Ultraschallsensors 4 bestimmt werden. Diese Resonanzfrequenz kann beispielsweise zwischen 40 kHz und 60 kHz liegen. Infolge von herstellungsbedingten Toleranzen bei der Herstellung der Membran und/oder des Aktors, kann diese Resonanzfrequenz von einem Sollwert abweichen. Um die Toleranzen der Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors 4 bzw. der Membran zu berücksichtigen, kann nach der Herstellung des Ultraschallsensors 4 die Resonanzfrequenz gemessen werden. Anhand der gemessenen Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors 4 wird beispielsweise ein Frequenzwert ermittelt und in der Speichereinheit des Ultraschallsensors 3 hinterlegt werden. Alternativ dazu kann der Frequenzwert in einer Speichereinheit der Steuereinrichtung hinterlegt werden. Der Frequenzwert beschreibt die ermittelte bzw. gemessene Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors 4. Dabei ist es insbesondere auch vorgesehen, dass die Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors 4 bei unterschiedlichen Temperaturen gemessen wird und für vorbestimmte Temperaturen jeweils ein Frequenzwert ermittelt wird. Es kann eine Frequenzkurve bestimmt werden, welche die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur beschreibt. Der Referenzwert kann beispielsweise 300 Hz betragen.
-
In einem Schritt S5 wird der Differenzwert gewichtet. Wenn der Differenzwert den Referenzwert überschreitet, kann der Differenzwert mit einem ersten Gewichtungswert gewichtet werden, der den Wert Eins aufweist. Falls der Differenzwert Null ist, eine Abweichung von einem Bit aufweist und/oder den Referenzwert unterschreitet, kann der Differenzwert mit einem ersten Gewichtungswert gewichtet werden, der den Wert Eins aufweist. Auf diese Weise kann der Differenzwert binär ausgegeben werden.
-
Der gewichtete Differenzwert wird in einem Schritt S7 in eine Liste bzw. Lauftabelle eingetragen. Die Liste weist eine vorbestimmte Anzahl an Listeneinträgen auf. Dabei wird in einem Schritt S6 der älteste Differenzwert aus der Liste gelöscht. Die Differenzwerte in der Liste werden um einen Listeneintrag verschoben und der aktuelle Differenzwert wird in die Liste eingetragen. Anschließend werden die gewichteten Differenzwerte in einem Schritt S8 summiert. In einem Schritt S9 wird ein Komperatorwert definiert. Dieser kann z. B. den Wert Sechs aufweisen. In einem Schritt S10 wird Die in dem Schritt S8 ermittelte Summe mit dem Komperatorwert verglichen. In einem Schritt S11 wird eine Fehlermeldung ausgegeben, falls der Komperatorwert kleiner als die Summe ist. Die Fehlermeldung beinhaltet die Information, dass der Ultraschallsensor 4 blockiert ist und momentan nicht zur Verfügung steht. Zudem kann die Fehlermeldung mittels der Ausgabeeinrichtung 8 ausgegeben werden.
-
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 10247971 A1 [0004]
- DE 102009040992 A1 [0005]
- DE 102007059908 A1 [0006]
- DE 102012000948 A1 [0006]
- DE 102010021960 A1 [0007]
