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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, bei welchem in einem Messbetrieb zum Erfassen eines Objekts in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ein Wandler eines Ultraschallsensors zum Aussenden eines Ultraschallsignals mittels einer Sendestufe mit einem Sendesignal angeregt wird und mittels einer Empfangsstufe anhand eines von dem Wandler erzeugten Signals ein Messsignal bereitgestellt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Ultraschallsensorvorrichtung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrerassistenzsystem mit einer solchen Ultraschallsensorvorrichtung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Fahrerassistenzsystem.
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Das Interesse richtet sich vorliegend auf Ultraschallsensoren für Kraftfahrzeuge. Derartige Ultraschallsensoren werden beispielsweise dazu verwendet, Objekte in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Weiterhin kann mit den Ultraschallsensoren der Abstand zu einem Objekt bestimmt werden. Die Ultraschallsensoren umfassen üblicherweise eine Membran, die zum Aussenden eines Ultraschallsignals mit einem entsprechenden Wandler zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Hierzu wird der Wandler mittels einer Sendestufe mit einem Sendesignal, beispielsweise einer elektrischen Spannung, angeregt. Das von dem Ultraschallsensor ausgesendete Ultraschallsignal wird von dem Objekt reflektiert und trifft wieder auf die Membran des Ultraschallsensors. Infolge des eintreffenden Ultraschallsignals wird die Membran zu mechanischen Schwingungen angeregt. Dies kann mit dem Wandler erfasst werden. Mittels einer Empfangsstufe kann anhand des Signals des Wandlers ein Empfangssignal bereitgestellt werden. Anhand des Empfangssignals kann die Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Eintreffen des reflektierten Ultraschallsignals und hieraus der Abstand zu dem Objekt bestimmt werden. Ultraschallsensoren werden beispielsweise in Fahrerassistenzsystem, wie Parkhilfesystemen, verwendet. In heutigen Ultraschall-basierten Parkhilfesystemen kommen immer mehr erweiterte Funktionalitäten zum Einsatz. Dies führt dazu, dass der Messbetrieb, in welcher die Ultraschallsensoren aktiv messen, immer länger wird. Des Weiteren spielt bei den Ultraschallsensoren die Reaktionszeit, innerhalb welcher die in dem Umgebungsbereich auftauchenden Objekte erfasst werden sollen, eine immer wichtigere Rolle.
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Zum Auswerten der Messsignale von Ultraschallsensoren wird üblicherweise eine entsprechende Steuereinrichtung beziehungsweise ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs verwendet. Dabei basieren heutige Kommunikationsprotokolle zum Austausch der Daten zwischen den Ultraschallsensoren und der Steuereinrichtung auf einer Eindrahtverbindung mit einer bidirektionalen Leitung. Dabei ist das Steuergerät üblicherweise der Master und der Ultraschallsensor der Slave. Dabei sieht ein herkömmlicher Messablauf einige Befehle vor, über welche beispielsweise eine Messung gestartet werden kann. Ferner sind Diagnoseabfragen möglich, um die Funktionsfähigkeit des Sensors zu überprüfen. Dabei gilt es immer einen Kompromiss zwischen der Reaktionszeit, in welcher ein Objekt in dem Umgebungsbereich erfasst werden soll, und einer Diagnoseabfrage zu finden. Auch wenn eine Diagnoseabfrage deutlich weniger Zeit benötigt als ein Messvorgang, verlängert dieser Diagnosevorgang dennoch die Zeit zwischen zwei Befehlen zur Messung deutlich.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 10 2006 025 537 A1 ein Parkhilfesystem für Kraftfahrzeuge. Das Parkhilfesystem kann in einem Zusatzmodus betrieben werden, in welchem Störungen im Parkhilfesystem auch dann erfasst werden können, wenn dieses nicht aktiviert ist. In dem Zusatzmodus können auch Hindernisse in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst werden.
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Ferner beschreibt die
DE 10 2005 003 917 A1 ein Verfahren zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit einer Sensoranordnung an einem Kraftfahrzeug. So wird der von der Sensoranordnung erfasste Bereich in mehrere Unterbereiche unterteilt und die sequentiell aus den einzelnen Unterbereichen gewonnenen Sensorsignale werden ausgewertet. Dabei werden die Sensorsignale ausgewertet, die nacheinander für verschiedene Unterbereiche bei einer Vorbeifahrt an einem bestimmten Umgebungsbereich erfasst werden.
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Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit einer Sensoranordnung an einem Kraftfahrzeug ist in der
DE 10 2005 003 969 A1 offenbart. Hierbei werden Sensorsignale aus dem Erfassungsbereich verschiedener einzelner Sensoren aus einem bestimmten Umgebungsbereich zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit der Sensoranordnung miteinander in Bezug gesetzt. Dabei ist es weiterhin vorgesehen, dass der Umgebungsbereich nicht vollständig von jedem der beteiligten Sensoren erfasst wird.
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Des Weiteren beschreibt die
DE 10 2008 001 746 A1 ein Selbstdiagnoseverfahren für einen Ultraschallsensor. Hierbei wird eine Ultraschallwelle, die von einer ersten Empfangsvorrichtung gesendet wird, durch ein Vibrations-Verringerungselement gesendet, das zwischen der ersten Empfangsvorrichtung und einer zweiten Empfangsvorrichtung angeordnet ist. Dabei erfasst die zweite Empfangsvorrichtung die Ultraschallwelle. Der Ultraschallsensor führt auf Grundlage eines Erfassungssignals der zweiten Empfangsvorrichtung eine Selbstdiagnose durch, ob die zweite Empfangsvorrichtung ohne Fehlverhalten betrieben wird.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie die Funktionsfähigkeit eines Ultraschallsensors der eingangs genannten Art einfacher und zuverlässiger überprüft werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Ultraschallsensorvorrichtung, durch ein Fahrerassistenzsystem 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.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird in einem Messbetrieb zum Erfassen eines Objekts in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ein Wandler eines Ultraschallsensors zum Aussenden eines Ultraschallsignals mittels einer Sendestufe mit einem Sendesignal angeregt. Zudem wird mittels einer Empfangsstufe anhand eines von dem Wandler erzeugten Signals ein Messsignal bereitgestellt. Ferner wird während des Messbetriebs mittels einer Diagnoseeinrichtung eine Funktionsfähigkeit der Ultraschallsensorvorrichtung anhand des Sendesignals und/oder des Messsignals überprüft.
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Um Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zu erfassen, wird der Ultraschallsensor in einem Messbetrieb betrieben. Hierbei wird mit dem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet. In dem Messbetrieb können mit dem Ultraschallsensor zeitlich aufeinander folgende Messzyklen durchgeführt werden. Bei jedem Messzyklus wird das Ultraschallsignal ausgesendet und das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal empfangen. Im Messbetrieb wird ein Wandler des Ultraschallsensors, der beispielsweise ein piezoelektrisches Element aufweisen kann, mittels der Sendestufe mit dem Sendesignal angeregt. Die Sendestufe kann als Elektronikschaltung bzw. integrierter Schaltkreis ausgebildet sein und als das Sendesignal eine elektrische Spannung bereitstellen, die an dem Wandler angelegt wird. Durch das Sendesignal wird der Wandler in mechanische Schwingungen versetzt. Der Wandler kann insbesondere mit einer Membran mechanisch gekoppelt sein, welche durch die Schwingung des Wandlers ebenfalls zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Durch die Schwingung der Membran wird das Ultraschallsignal ausgesendet. Das Ultraschallsignal wird von dem Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektiert und trifft wieder auf die Membran, welche zu Schwingungen angeregt wird. Diese mechanische Schwingung der Membran kann mit dem Wandler erfasst werden, wobei der Wandler beispielsweise in Abhängigkeit von der mechanischen Schwingung ein Signal in Form einer elektrischen Wechselspannung ausgibt. Diese wird mit einer Empfangsstufe, die ebenfalls als Elektronikschaltung bzw. integrierte Schaltung ausgebildet sein kann, entsprechend weiterverarbeitet, insbesondere verstärkt. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals kann der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt bestimmt werden.
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Vorliegend wird während des Messbetriebs mittels der Diagnoseeinrichtung die Funktionstüchtigkeit des Ultraschallsensors überprüft. Die Diagnoseeinrichtung kann ebenfalls als integrierter Schaltkreis ausgebildet sein. Zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors kann mittels der Diagnoseeinrichtung das Sendesignal überprüft werden. So kann überprüft werden, ob mit der Sendestufe ein korrektes Sendesignal für den Wandler des Ultraschallsensors bereitgestellt wird. Hierzu kann das Sendesignal beispielsweise mit einem Referenzsendesignal verglichen werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Messsignal mittels der Diagnoseeinrichtung überprüft werden. Auch hier kann das Messsignal mit einem Referenzmesssignal verglichen werden. So kann beispielsweise ermittelt werden, ob das Messsignal von einem reflektierten Ultraschallsignal stammt. Somit kann bereits während des Messbetriebs mittels der Diagnoseeinrichtung eine Eigendiagnose beziehungsweise Selbstdiagnose des Ultraschallsensors durchgeführt werden. Das heißt der eigentliche Messvorgang und die Prüfung der Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors werden parallel durchgeführt. Somit können die Befehle zum Messen und die Befehle zur Selbstdiagnose des Ultraschallsensors miteinander kombiniert werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der Ultraschallsensor eine erhöhte Reaktionszeit aufweist und somit Objekte zuverlässiger erfasst werden können.
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In einer Ausführungsform wird die Funktionsfähigkeit der Ultraschallsensorvorrichtung zusätzlich anhand von Konfigurationsparametern für die Ultraschallsensorvorrichtung, welche in einer Konfigurationseinrichtung gespeichert sind, überprüft. Die Konfigurationsparameter stellen beispielsweise Betriebsdaten zum Betrieb der Sendestufe und/oder der Empfangsstufe dar. Hierbei kann mittels der Diagnoseeinrichtung überprüft werden, ob in der Konfigurationseinrichtung korrekte Konfigurationsparameter für die Sendestufe und/oder die Empfangsstufe hinterlegt sind. Weiterhin kann überprüft werden, ob ein Reset der Konfigurationseinrichtung durchgeführt wurde und hierbei beispielsweise die Konfigurationsparameter verändert wurden oder verloren gegangen sind. Somit kann auf einfache Weise überprüft werden, ob der Ultraschallsensor korrekt betrieben wird.
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In einer weiteren Ausführungsform wird das Messsignal während des Messbetriebs an eine Steuereinrichtung übertragen. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät (Electronic Control Unit, ECU) des Kraftfahrzeugs gebildet sein. Mit der Steuereinrichtung kann der Ultraschallsensor beziehungsweise die Sendestufe und/oder die Empfangsstufe entsprechend angesteuert werden. So kann mit der Steuereinrichtung ein entsprechender Befehl zum Messen ausgegeben werden, infolgedessen der Ultraschallsensor in den Messbetrieb überführt wird. In der Steuereinrichtung können die Messsignale entsprechend verarbeitet werden und somit beispielsweise der Abstand zu dem Objekt in dem Umgebungsbereich bestimmt werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mittels der Diagnoseeinrichtung ein Fehlersignal erzeugt wird, falls mittels der Diagnoseeinrichtung erkannt, dass die Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors nicht gegeben ist. Zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors beziehungsweise zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Betriebs des Ultraschallsensors kann mit der Diagnoseeinrichtung die Sendestufe, die Empfangsstufe und/oder die Speichereinheit überprüft werden. Beispielsweise kann das Sendesignal und/oder das Messsignal überprüft werden. Falls sich hierbei eine Abweichung von einem vorbestimmten Sollwert ergibt, kann mittels der Diagnoseeinrichtung ein Fehlersignal ausgegeben werden. Das Fehlersignal kann an weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugs übertragen werden, wobei die weiteren Komponenten die Information nutzen können, dass die Ultraschallsensorvorrichtung gegebenenfalls nicht funktionstüchtig ist.
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Bevorzugt werden das Fehlersignal und das Messsignal während des Messbetriebs an die Steuereinrichtung übertragen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Fehlersignal und das Messsignal abwechselnd an die Steuereinrichtung übertragen werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fehlersignal nach einer vorbestimmten Anzahl von Messzyklen übertragen wird. Das Fehlersignal kann insbesondere so ausgebildet sein, dass es eindeutig von dem Messsignal unterscheidbar ist. Hierzu kann für eine vorbestimmte zeitliche Dauer beispielsweise eine vorbestimmte Gleichspannung übertragen werden. Ebenso ist es denkbar, dass ein vorbestimmtes Signalmuster als das Fehlersignal übertragen wird. Das Fehlersignal kann beispielsweise durch eine pulsweitenmodulierte elektrische Spannung bereitgestellt werden. Das Fehlersignal kann auch entsprechende Informationen beinhalten, welche einen Fehler des Ultraschallsensors beschreiben. Mittels des Fehlersignals kann die Steuereinrichtung während des Messbetriebs auf einen fehlerhaften Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung hingewiesen werden.
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In einer Ausführungsform wird das Fehlersignal während einer auf das Aussenden des Ultraschallsignals folgenden Ausschwingphase des Wandlers an die Steuereinrichtung übertragen. Im Messbetrieb wird der Wandler und somit die Membran zunächst zu mechanischen Schwingungen angeregt. Infolgedessen wird das Ultraschallsignal ausgesendet. In einer zeitlich darauf folgenden Ausschwingphase schwingt der Wandler beziehungsweise die Membran aus. Anschließend kann das reflektierte Ultraschallsignal mittels des Ultraschallsensors empfangen werden. Während dieser Ausschwingphase werden also üblicherweise keine wichtigen Informationen mit dem Ultraschallsensor bereitgestellt. In vorteilhafter Weise kann das Fehlersignal während dieser Ausschwingphase an die Steuereinrichtung übertragen werden. Somit kann die Reaktionszeit des Ultraschallsensors deutlich erhöht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass mittels der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem Fehlersignal ein Steuersignal an die Ultraschallsensorvorrichtung übertragen wird, welches die Ultraschallsensorvorrichtung in einen Diagnosebetrieb überführt. Die Steuereinrichtung kann insbesondere anhand des empfangenen Fehlersignals beurteilen, ob der Ultraschallsensor weiterhin in dem Messbetrieb betrieben wird oder in einen Diagnosebetrieb überführt wird. In dem Messbetrieb können weiterhin Messsignale und das Fehlersignal an die Steuereinrichtung übertragen werden. In dem Diagnosebetrieb kann insbesondere das Bereitstellen des Sendesignals mittels der Sendestufe und/oder das Bereitstellen des Messsignals mit der Empfangsstufe unterbunden werden. In dem Diagnosebetrieb kann mittels der Sendestufe ein vorbestimmtes Diagnosesignal an den Wandler übertragen werden. Zudem ist es denkbar, dass mittels der Empfangsstufe eine entsprechende Überprüfung des von dem Wandler bereitgestellten Signals, insbesondere der von dem Wandler bereitgestellten elektrischen Spannung, durchgeführt wird. In dem Diagnosebetrieb kann eine detaillierte Diagnose des Ultraschallsensors erfolgen. Somit kann die detaillierte Diagnose des Sensors nur erfolgen, falls mit einer hohen Wahrscheinlichkeit ein Fehler des Ultraschallsensors vorliegt.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird mittels einer Ausgabeeinrichtung in Abhängigkeit von dem Fehlersignal ein Warnhinweis an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben. Hierzu kann beispielsweise die Steuereinrichtung nach Empfangen des Fehlersignals ein entsprechendes Signal an eine Ausgabeeinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragen. Die Ausgabeeinrichtung kann einen Bildschirm und/oder einen Lautsprecher und/oder einen Aktor umfassen. Somit kann an den Fahrer ein optisches, ein akustisches und/oder ein haptisches Warnsignal ausgegeben werden. Somit kann der Fahrer dahingehend informiert werden, dass beispielsweise der Ultraschallsensor momentan nicht zur Verfügung steht.
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Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt. Die Ultraschallsensorvorrichtung kann einen Ultraschallsensor, welcher einen Wandler aufweist, umfassen. Zudem umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung eine Sendestufe zum Anregen des Wandlers mit einem Sendesignal zum Aussenden eines Ultraschallsignals. Ferner kann die Ultraschallsensorvorrichtung eine Empfangsstufe zum Bereitstellen eines Messsignals anhand eines von dem Wandler erzeugten aufweisen. Darüber hinaus kann die Ultraschallsensorvorrichtung eine Diagnoseeinrichtung aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, während des Messbetriebs eine Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors anhand des Sendesignals und/oder des Messsignals zu überprüfen.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Das Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem zum Unterstützen des Fahrers beim Einparken sein. Das Fahrerassistenzsystem kann zudem ein Totwinkel-Assistent sein.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteilen gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung, das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die 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 in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung einer Ultraschallsensorvorrichtung des Kraftfahrzeugs; und
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3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Ultraschallsensorvorrichtung.
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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 ein Fahrerassistenzsystem 2. Das Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise ein Parkassistent sein, welcher den Fahrer beim Einparken in eine Parklücke unterstützt. Beispielsweise kann das Fahrerassistenzsystem 2 dazu ausgelegt sein, eine Parklücke zu erkennen und das Kraftfahrzeug 1 zumindest semi-autonom in die erkannte Parklücke einzuparken. Das Fahrerassistenzsystem 2 kann ferner ein sogenannter Totwinkel-Assistent sein.
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Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst wiederum eine Steuereinrichtung 3. Die Steuereinrichtung 3 kann beispielsweise durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein. Des Weiteren umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 zumindest eine Ultraschallsensorvorrichtung 4. In dem vorliegende Ausführungsbeispiel umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 acht Ultraschallsensorvorrichtungen 4. Dabei sind vier Ultraschallsensorvorrichtungen 4 in einem Frontbereich 5 des Kraftfahrzeugs 1 und vier Ultraschallsensorvorrichtungen 4 in einem Heckbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Ultraschallsensorvorrichtungen 4 sind insbesondere dazu ausgebildet, zumindest ein Objekt in einem Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 zu erfassen. Des Weiteren können die Ultraschallsensorvorrichtungen 4 insbesondere dazu ausgelegt sein, einen Abstand zu dem zumindest einen Objekt in dem Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 zu erfassen.
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Ferner umfasst das Kraftfahrzeug 1 beziehungsweise das Fahrerassistenzsystem 2 eine Ausgabeeinrichtung 8. Die Ausgabeeinrichtung 8 kann beispielsweise ein Bildschirm beziehungsweise ein Display umfassen, mit welchem dem Fahrer optisch Informationen wiedergegeben werden können. Die Ausgabeeinrichtung 8 kann alternativ oder zusätzlich einen Lautsprecher zum Ausgeben von akustischen Signalen umfassen. Ferner kann die Ausgabeeinrichtung 8 dazu ausgebildet sein, eine haptische Rückmeldung an den Fahrer auszugeben. Die Ausgabeeinrichtung 8 ist mit einer entsprechenden Datenleitung mit der Steuereinrichtung 3 zur Datenübertragung verbunden. Ferner sind die Ultraschallsensorvorrichtungen 4 zur Datenübertragung mit der Steuereinrichtung 3 verbunden. Entsprechende Datenleitungen sind vorliegend der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
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2 zeigt beispielhaft eine Ultraschallsensorvorrichtung 4 in einer stark vereinfachten Darstellung. Die Ultraschallsensorvorrichtung 4 umfasst einen Ultraschallsensor 9. Der Ultraschallsensor 9 umfasst wiederum eine Membran 10. Die Membran 10 kann beispielsweise eine topfförmige Gestalt aufweisen und aus Aluminium gebildet sein. Darüber hinaus umfasst der Ultraschallsensor 9 einen Wandler 11, der insbesondere ein piezoelektrisches Element umfasst.
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Die Ultraschallsensorvorrichtung 4 weist eine Sendestufe 12. Die Sendestufe 12 kann durch eine integrierte Schaltung gebildet sein. Mit der Sendestufe 12 kann ein Sendesignal bereitgestellt werden, welches an den Wandler 11 übertragen wird. Das Sendesignal kann insbesondere eine elektrische Spannung sein. Wenn an dem Wandler 11 das Sendesignal beziehungsweise die elektrische Spannung angelegt wird, kann dieser in mechanische Schwingungen versetzt werden. Hierbei wird die mit dem Wandler 11 mechanisch gekoppelte Membran 10 ebenfalls in mechanische Schwingungen versetzt, infolgedessen ein Ultraschallsignal ausgesendet wird. Nach dem Aussenden des Ultraschallsignals schwingt die Membran 10 beziehungsweise der Wandler 11 während einer Ausschwingphase aus. Das Ultraschallsignal trifft auf ein Objekt, wird von diesem reflektiert und trifft wieder auf die Membran 10 des Ultraschallsensors 9. Durch das reflektierte Ultraschallsignal wird die Membran 10 beziehungsweise der Wandler 11 in mechanische Schwingungen versetzt. Dabei wird mit dem Wandler 11 ein Signal, insbesondere eine elektrische Spannung, generiert. Dieses Signal wird an eine Empfangsstufe 13, die ebenfalls durch eine integrierte Schaltung gebildet sein kann, übertragen. Die Empfangsstufe 13 kann das Signal des Wandlers 11 entsprechend verstärken und/oder filtern. Mit der Empfangsstufe 13 kann ein Messsignal ausgegeben werden.
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Ferner umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 4 eine Konfigurationseinrichtung 14. Auf der Konfigurationseinrichtung 14 sind entsprechende Konfigurationsparameter für die Ultraschallsensorvorrichtung 4 hinterlegt. Die Konfigurationsparameter können von der Konfigurationseinrichtung 14 an die Sendestufe 12 und die Empfangsstufe 13 übertragen werden. Die Konfigurationsparameter können entsprechende Einstellungen für die Bauelemente der Sendestufe 12 beziehungsweise der Empfangsstufe 13 umfassen.
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Ferner umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 4 eine Diagnoseeinrichtung 15. Mit der Diagnoseeinrichtung 15 kann die Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors 9 beziehungsweise der Ultraschallsensorvorrichtung 4 überprüft werden. Die Diagnoseeinrichtung 15 ist mit der Sendestufe 12, der Empfangsstufe 13 und der Speichereinheit 14 elektrisch bzw. zur Datenübertragen verbunden. Mit der Diagnoseeinrichtung 15 kann das von der Sendestufe 12 bereitgestellte Sendesignal und/oder das mit der Empfangsstufe 13 bereitgestellte Messsignal untersucht werden. Beispielsweise kann ein entsprechender Vergleich mit einem Sollwert für das Sendesignal und/oder mit einem Sollwert für das Messsignal durchgeführt werden. Weiterhin können die auf der Speichereinheit 14 hinterlegten Konfigurationsparameter überprüft werden.
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3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben der Ultraschallsensorvorrichtung 4. In einem ersten Schritt S1 wird von der Steuereinrichtung 3 ein Signal an die Ultraschallsensorvorrichtung 4 übertragen. Infolge des Signals wird ein Messbetrieb der Ultraschallsensorvorrichtung 4 gestartet. In einem weiteren Schritt S2 wird die Ultraschallsensorvorrichtung 4 in einem Messbetrieb betrieben. In diesem Messbetrieb wird das Ultraschallsignal mit dem Ultraschallsensor 9 ausgesendet und das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal wieder mittels des Ultraschallsensors 9 empfangen. Mit der Sendestufe 12 wird hierbei das Sendesignal zum Anregen des Wandlers 11 bereitgestellt. Anschließend schwingt die Membran 10 beziehungsweise der Wandler 11 aus. Im Anschluss daran kann mit der Empfangsstufe 13 das Messsignal bereitgestellt werden.
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In einem Schritt S3 wird während des Messbetriebs mittels der Diagnoseeinrichtung 15 die Funktionsfähigkeit der Ultraschallsensorvorrichtung 4 überprüft. Hierzu werden, wie bereits erläutert, das Sendesignal und/oder das Messsignal überprüft. Weiterhin können die Konfigurationsparameter überprüft werden. Das Sendesignal, das Messsignal und/oder die Konfigurationsparameter können mit entsprechenden Sollwerten verglichen werden. Anhand des Vergleichs kann mit der Diagnoseeinrichtung 15 ermittelt werden, ob die Funktionsfähigkeit der Ultraschallsensorvorrichtung 4 beziehungsweise des Ultraschallsensors 9 gegeben ist. Liegt kein Fehler vor, wird das Verfahren in einem Schritt S4 fortgeführt und die Ultraschallsensorvorrichtung weiterhin in dem Messbetrieb betrieben. Wird ein Fehler erkannt, wird das Verfahren in einem Schritt S5 fortgeführt. Hierzu wird ein Fehlersignal bereitgestellt. Dieses Fehlersignal wird von der Diagnoseeinrichtung 15 an die Steuereinrichtung 3 des Kraftfahrzeugs 1 übertragen. Das Fehlersignal wird während des Messbetriebs der Ultraschallsensorvorrichtung 4 an die Steuereinrichtung 3 übertragen. Beispielsweise kann das Fehlersignal während der Ausschwingphase der Membran 10 beziehungsweise des Wandlers 11 an die Steuereinrichtung 3 übertragen werden. Das Fehlersignal umfasst zudem eine Information, welche den Fehler beschreibt.
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Anhand des Fehlers kann die Steuereinrichtung 3 beurteilen, ob die Messung mit der Ultraschallsensorvorrichtung 4 weiter durchgeführt werden soll. Liegt beispielsweise nur ein geringfügiger Fehler vor, kann das Verfahren in einem Schritt S6 fortgeführt werden. Hierbei wird weiterhin das Messsignal von der Ultraschallsensorvorrichtung 4 an die Steuereinrichtung 3 übertragen. Ferner wird gegebenenfalls das Fehlersignal von der Diagnoseeinrichtung 15 an die Steuereinrichtung 3 übertragen. Falls ein schwerwiegender Fehler vorliegt, kann das Verfahren in dem Schritt S7 fortgeführt werden. Hierbei wird ein entsprechendes Steuersignal von der Steuereinrichtung 3 an die Ultraschallsensorvorrichtung 4 übertragen. In diesem Fall kann durch das Steuersignal bewirkt werden, dass die Ultraschallsensorvorrichtung 4 in einem Diagnosebetrieb betrieben wird. In dem Diagnosebetrieb wird der Messbetrieb bevorzugt unterbunden. Hierbei kann eine genauere Diagnose des Fehlers der Ultraschallsensorvorrichtung 4 durchgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006025537 A1 [0004]
- DE 102005003917 A1 [0005]
- DE 102005003969 A1 [0006]
- DE 102008001746 A1 [0007]
