DE102016103514A1 - Filtereinrichtung zum Filtern einer Versorgungsspannung eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Ultraschallsensorvorrichtung sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

Filtereinrichtung zum Filtern einer Versorgungsspannung eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Ultraschallsensorvorrichtung sowie Kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102016103514A1
DE102016103514A1 DE102016103514.9A DE102016103514A DE102016103514A1 DE 102016103514 A1 DE102016103514 A1 DE 102016103514A1 DE 102016103514 A DE102016103514 A DE 102016103514A DE 102016103514 A1 DE102016103514 A1 DE 102016103514A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ultrasonic sensor
filter device
resistor
motor vehicle
diode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102016103514.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Erich Mok
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority to DE102016103514.9A priority Critical patent/DE102016103514A1/de
Priority to EP17701879.3A priority patent/EP3423864B1/de
Priority to US16/079,199 priority patent/US20190056486A1/en
Priority to ES17701879T priority patent/ES2874664T3/es
Priority to PCT/EP2017/051899 priority patent/WO2017148633A1/de
Priority to KR1020187024663A priority patent/KR102141751B1/ko
Priority to CN201780013881.2A priority patent/CN108700659A/zh
Priority to JP2018543716A priority patent/JP2019508690A/ja
Publication of DE102016103514A1 publication Critical patent/DE102016103514A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523Details of pulse systems
    • G01S7/524Transmitters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0207Driving circuits
    • B06B1/0215Driving circuits for generating pulses, e.g. bursts of oscillations, envelopes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00Networks using active elements
    • H03H11/02Multiple-port networks
    • H03H11/04Frequency selective two-port networks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/30Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups with electronic damping
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/87Combinations of sonar systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2015/937Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details
    • G01S2015/938Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details in the bumper area

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung (9) zum Filtern einer Versorgungsspannung (Ub) eines Ultraschallsensors (10) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei die Filtereinrichtung (9) eingangsseitig mit einer Spannungsquelle (8), welche die Versorgungsspannung (Ub) bereitstellt, und ausgangsseitig mit dem Ultraschallsensor (10) elektrisch verbindbar ist und wobei die Filtereinrichtung (9) einen Tiefpass mit einem Widerstand (R1) und einem Kondensator (C1) umfasst, wobei die Filtereinrichtung (9) eine Diode (D2) umfasst, welche parallel zu dem Widerstand (R1) geschaltet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung zum Filtern einer Versorgungsspannung eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, wobei die Filtereinrichtung eingangsseitig mit einer Spannungsquelle, welche die Versorgungsspannung bereitstellt, und ausgangsseitig mit dem Ultraschallsensor elektrisch verbindbar ist und wobei die Filtereinrichtung einen Tiefpass, welcher einen Widerstand und einen Kondensator aufweist, umfasst. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung mit einem Ultraschallsensor und einer solchen Filtereinrichtung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Ultraschallsensorvorrichtung.
  • Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Ultraschallsensoren für Kraftfahrzeuge. Derartige Ultraschallsensoren können beispielsweise an einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet sein und dazu dienen, Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Um die Objekte erfassen zu können, wird mit dem Ultraschallsensor während einer Sendephase ein Ultraschallsignal ausgesendet. Dazu wird eine Membran des Ultraschallsensors mit einem entsprechenden Wandlerelement, beispielsweise einem piezoelektrischen Element, zu Schwingungen angeregt. Um das Wandlerelement während der Sendephase betreiben zu können, sind verhältnismäßig hohe elektrische Ströme erforderlich. In einer nachfolgenden Auswertephase wird das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal wieder mit dem Ultraschallsensor empfangen. Während der Auswertephase wird das Wandlerelement nicht angeregt. Hierbei wird der Ultraschallsensor mit einem verhältnismäßig geringen Auswertestrom bzw. Betriebsstrom betrieben.
  • Die Ultraschallsensoren werden üblicherweise von einer Spannungsquelle des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt. Um die von der Spannungsquelle bereitgestellte Versorgungsspannung filtern zu können, werden üblicherweise Filtereinrichtungen verwendet, die einen Tiefpass bzw. ein RC-Glied aufweisen. Die Filtereinrichtung umfasst also einen Widerstand und einen Kondensator, wobei sich in Abhängigkeit von der Dimensionierung des Widerstands und des Kondensators eine spezifische Zeitkonstante und hieraus eine Grenzfrequenz ergeben, ab der das Filter eine nennenswerte Dämpfung entwickelt. Aufgrund von Bauraumbeschränkungen ist es oft nicht möglich, Kondensatoren zu verwenden, die eine verhältnismäßig hohe Kapazität aufweisen. Wenn nun eine verhältnismäßig geringe Grenzfrequenz erreicht werden soll, müssen Widerstände verwendet werden, die einen hohen Widerstandswert aufweisen. Insbesondere während der Sendephase, bei welcher hohe elektrische Ströme bereitgestellt werden, führt dies zu einem erheblichen Spannungsabfall an dem Widerstand.
  • Hierzu beschreibt die EP 0 623 395 B1 eine Schaltungsanordnung zur Dämpfung eines Ultraschallwandlers. Die Schaltungsanordnung kann für einen Ultraschallwandler verwendet werden, der sowohl als Sender als auch als Empfänger ausgebildet ist. Die Schaltungsanordnung weist einen Generator auf, der ausgebildet ist, die Ansteuerspannung für den Ultraschallwandler derart zu steuern, dass die der Ansteuerspannung entsprechende Amplitude des abgestrahlten Ultraschallwandlersignals nach einer vorgegebenen Hüllkurve für die Abklingdauer abklingt. Ferner weist der Generator Mittel auf, durch das die vorgegebene Hüllkurve innerhalb einer Zeitdauer zunächst auf einen von Null verschiedenen Spannungswert abfällt und anschließend der Spannungswert der Hüllkurve für eine bestimmte Zeitdauer nahezu konstant ist. Dieses Mittel kann beispielweise ein als Tiefpass geschaltetes RC-Glied aufweisen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Filtereinrichtung für einen Ultraschallsensor der eingangs genannten Art auf einfache Weise effektiver betrieben werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Filtereinrichtung, durch eine Ultraschallsensorvorrichtung sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
  • Eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung dient zum Filtern einer Versorgungsspannung eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs. Die Filtereinrichtung kann eingangsseitig mit der Spannungsquelle, welche die Versorgungsspannung bereitstellt, und ausgangsseitig mit dem Ultraschallsensor elektrisch verbunden werden. Die Filtereinrichtung umfasst ferner einen Tiefpass, welcher einen Widerstand und einen Kondensator aufweist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Filtereinrichtung eine Diode umfasst, welche parallel zu dem Widerstand geschaltet ist.
  • Die Filtereinrichtung kann für einen Ultraschallsensor eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Ein solcher Ultraschallsensor kann beispielsweise an einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Dieser Ultraschallsensor kann eine Membran aufweisen, die beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist und topfförmig ausgebildet sein kann. Ferner kann der Ultraschallsensor ein Wandlerelement, beispielsweise ein piezoelektrisches Element, aufweisen, mit dem die Membran bzw. ein Membranboden zu mechanischen Schwingungen angeregt werden kann. Um das Wandlerelement anzuregen, wird während einer Sendephase des Ultraschallsensors ein verhältnismäßig hoher Sendestrom benötigt. In einer nachfolgenden Auswertephase wird das Wandlerelement nicht mehr angeregt. Hierbei wird das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal empfangen, das auf die Membran trifft und diese zu Schwingungen anregt. Diese Schwingungen der Membran können dann mit dem Wandlerelement erfasst werden. Während der Auswertephase wird der Ultraschallsensor mit einem verhältnismäßig geringen Auswertestrom versorgt. Dieser dient beispielsweise dazu, eine Recheneinrichtung, insbesondere einen Mikroprozessor, des Ultraschallsensors zu versorgen.
  • Die Versorgungsspannung wird mit einer Spannungsquelle des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Mit der Spannungsquelle kann auch ein elektrischer Strom bereitgestellt werden. Bei der Spannungsquelle kann es sich beispielsweise um eine Batterie oder um einen Akkumulator handeln. Die Spannungsquelle kann auch Teil eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs sein. Um die Versorgungsspannung, die mit der Spannungsquelle bereitgestellt wird, zu filtern, wird die Filtereinrichtung verwendet. Insbesondere sollen mit der Filtereinrichtung hochfrequente Signalanteile bzw. Störungen aus der Versorgungsspannung herausgefiltert werden. Zu diesem Zweck umfasst die Filtereinrichtung einen Tiefpass, welcher einen Widerstand und einen Kondensator, welcher vom Widerstand gegen Masse geschaltet ist, aufweist. Die Filtereinrichtung kann Eingangsklemmen aufweisen, die mit der Spannungsquelle des Kraftfahrzeugs elektrisch verbunden werden können. Dabei ist der Widerstand des Tiefpasses in Serie zu einer der Eingangsklemmen geschaltet und der Kondensator des Tiefpasses ist parallel zu den Eingangsklemmen geschaltet. Zudem kann die Filtereinrichtung Ausgangsklemmen aufweisen, die mit dem Ultraschallsensor elektrisch verbunden werden können.
  • Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass die Filtereinrichtung zudem eine Diode umfasst, welche parallel zu dem Widerstand geschaltet ist. Durch das Parallelschalten der Diode mit dem Widerstand ergibt sich insbesondere bei den hohen Sendeströmen eine Begrenzung des Spannungsabfalls auf die Durchlassspannung bzw. die Diodenklemmspannung. Diese Durchlassspannung der Diode kann beispielsweise 0,5 V oder 0,7 V betragen. Somit kann die Filtereinrichtung insbesondere während der Sendephase des Ultraschallsensors effizienter betrieben werden.
  • Bevorzugt sind die Diode und/oder der Widerstand derart dimensioniert, dass die Diode leitet, falls ein vorbestimmet Sendestrom während einer Sendephase des Ultraschallsensors durch die Filtereinrichtung fließt. Während der Sendephase des Ultraschallsensors, bei der das Ultraschallsignal ausgesendet wird, wird der Sendestrom bereitgestellt, der beispielsweise 1 A betragen kann. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass ein gepulster Sendestrom während der Sendephase bereitgestellt wird. Dabei sind die Diode und/oder der Widerstand derart dimensioniert, dass dieser Sendestrom einen Spannungsabfall an der Diode bewirkt, dass diese durchschaltet. Dies bedeutet, dass der Widerstandswert des Widerstands und/oder die Durchlassspannung der Diode so gewählt, dass die Diode durchschaltet, falls der Sendestrom durch die Filtereinrichtung fließt. Somit wird der Spannungsabfall auf die Durchlassspannung der Diode begrenzt. Der Widerstand des Tiefpasses bzw. des RC-Glieds wird also quasi durch die Diode überbrückt. Nun hat der Tiefpass fast keine Filterwirkung mehr, dies ist aber oftmals in der Sendphase des Ultraschallsensors nicht erforderlich.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die Diode und/oder der Widerstand derart dimensioniert, dass die Diode sperrt, falls ein vorbestimmter Auswertestrom während einer Auswertephase des Ultraschallsensors durch die Filtereinrichtung fließt. Während der Auswertephase des Ultraschallsensors wird von zum Betrieb des Ultraschallsensors ein verhältnismäßig geringer Auswertestrom benötigt, der beispielsweise einige mA betragen kann. Dieser Auswertestrom dient beispielsweise dazu, eine Recheneinrichtung bzw. einen Mikroprozessor des Ultraschallsensors zu betreiben. Insbesondere während der Auswertephase ist es erforderlich, dass Störungen aus der Versorgungsspannung herausgefiltert werden. In diesem Fall sind die Diode und/oder der Widerstand derart dimensioniert, dass die Diode bei dem Auswertestrom, der durch die Filtereinrichtung fließt, sperrt. Dies bewirkt, dass der Auswertestrom im Wesentlichen durch den Widerstand des Tiefpasses fließt. Hierbei ist die Diode, die parallel zu dem Widerstand geschaltet ist, also hochohmig. Dies bewirkt, dass die Zeitkonstante des Tiefpasses durch den Widerstand definiert wird. Somit kann die Versorgungsspannung während der Auswertephase zuverlässig gefiltert werden.
  • Insgesamt wird also eine Filtereinrichtung bereitgestellt, die sich dynamisch an den Betriebszustand – also die Sendephase oder die Auswertephase – des Ultraschallsensors anpasst. Dies wird durch die Diode erreicht, die parallel zu dem Widerstand geschaltet ist. Damit kann die Filtereinrichtung bauraumsparend und kostengünstig bereitgestellt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Filtereinrichtung eine weitere Diode, welche in Serie zu dem Widerstand geschaltet ist. Durch die weitere Diode, die elektrisch in Serie zu dem Widerstand geschaltet ist, kann ein Verpolschutz bereitgestellt werden. Somit kann eine Beschädigung des Ultraschallsensors verhindert werden, falls dieser fehlerhaft angeschlossen wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Filtereinrichtung zumindest einen weiteren Kondensator auf, welcher parallel zu dem Kondensator des Tiefpasses geschaltet ist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Filtereinrichtung zwei weitere Kondensatoren aufweist, welche parallel zu dem Kondensator des Tiefpasses geschaltet sind. Diese weiteren Kondensatoren dienen insbesondere als Energiespeicher für eine Recheneinrichtung bzw. den Mikroprozessor des Ultraschallsensors. Somit kann erreicht werden, dass die Recheneinrichtung mit der erforderlichen Spannung versorgt wird.
  • Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Ultraschallsensor und eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Eingangsklemmen der Filtereinrichtung mit der Spannungsquelle des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Batterie oder einem Bordnetz, elektrisch verbunden sind. Zudem können die Ausgangsklemmen der Filtereinrichtung mit dem Ultraschallsensor elektrisch verbunden sein.
  • Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug eine Mehrzahl von Ultraschallsensorvorrichtungen aufweist. Dabei können die jeweiligen Ultraschallsensoren der Ultraschallsensorvorrichtungen verteilt an dem Kraftfahrzeug im Bereich der Stoßfänger angeordnet sein. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
  • Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Filtereinrichtung 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. 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.
  • Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches eine Mehrzahl von Ultraschallsensorvorrichtungen aufweist;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Ultraschallsensorvorrichtung, die mit einer Spannungsquelle des Kraftfahrzeugs verbunden ist;
  • 3 eine Schaltung einer Filtereinrichtung der Ultraschallsensorvorrichtung gemäß dem Stand der Technik; und
  • 4 eine Schaltung einer Filtereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2, welches wiederum eine Steuereinrichtung 3 umfasst Darüber hinaus umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 zumindest eine Ultraschallsensorvorrichtung 4. Vorliegend umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 acht Ultraschallsensorvorrichtungen 4, wobei vier Ultraschallsensorvorrichtungen 4 in einem Frontbereich 5 des Kraftfahrzeugs 1 und vier Ultraschallsensorvorrichtungen 4 in einem Heckbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sind. Wie nachfolgend näher erläutert, umfassen die jeweiligen Ultraschallsensorvorrichtungen 4 jeweils einen Ultraschallsensor 10, mit dem Objekte in einem Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs erfasst werden können. Dabei können die Ultraschallsensoren 10 an den Stoßfängern des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Die jeweiligen Ultraschallsensorvorrichtungen 4 können mittels der Steuereinrichtung 3 angesteuert werden.
  • Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ferner eine Spannungsquelle 8, die beispielsweise durch einen elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs 1 bereitgestellt wird. Ein solcher elektrischer Energiespeicher des Kraftfahrzeugs 1 kann beispielsweise eine Batterie oder ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs 1 sein. Die jeweiligen Ultraschallsensorvorrichtungen 4 sind elektrisch mit der Spannungsquelle 8 verbunden. Die Ultraschallsensorvorrichtungen 4 bzw. die Ultraschallsensoren 10 werden im Betrieb von der Spannungsquelle 8 mit elektrischer Energie versorgt.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ultraschallsensorvorrichtung 4, die elektrisch mit der Spannungsquelle 8 verbunden ist. Von der Spannungsquelle 8 wird eine Versorgungsspannung Ub bereitgestellt. Die Ultraschallsensorvorrichtung 4 umfasst eine Filtereinrichtung 9, welche dazu dient, diese Versorgungsspannung Ub zu filtern. Die Filtereinrichtung 9 ist eingangsseitig mit der Spannungsquelle 8 verbunden. Ausgangsseitig ist die Filtereinrichtung 9 mit dem Ultraschallsensor 10 verbunden. Am Ausgang der Filtereinrichtung 9 liegt die gefilterte Versorgungsspannung Uf an. Mit dieser gefilterten Versorgungsspannung Uf wird der Ultraschallsensor 10 versorgt.
  • Der Ultraschallsensor 10 dient einerseits dazu, ein Ultraschallsignal während einer Sendephase auszusenden. In einer nachfolgenden Auswertephase wird das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal mit Hilfe des Ultraschallsensors 10 wieder empfangen. Der Ultraschallsensor 10 umfasst eine Membran, die mit Hilfe eines entsprechenden Wandlerelements zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Um das Wandlerelement zu betreiben, wird während der Sendephase ein Sendestrom Is bereitgestellt, der beispielsweise 1 A betragen kann. In der nachfolgenden Auswertephase wird das Wandlerelement nicht betrieben. Hier wird mit der Spannungsquelle 8 ein Auswertestrom Ia bereitgestellt, mit dem der Ultraschallsensor 10 und insbesondere eine Recheneinheit bzw. ein Mikroprozessor des Ultraschallsensors 10 betrieben wird. Während der Auswertephase wird mit Hilfe des Wandlerelements das reflektierte Ultraschallsignal, das auf die Membran trifft und diese zu Schwingungen anregt, erfasst. Insbesondere während der Auswertephase des Ultraschallsensors 10 ist es erforderlich, dass Störungen aus der Versorgungsspannung Ub herausgefiltert werden, um die reflektierten Ultraschallsignale zuverlässig erfassen zu können.
  • 3 zeigt eine Schaltung einer Filtereinrichtung 9 gemäß dem Stand der Technik. Die Schaltung weist die Eingangsklemmen auf, an denen die Versorgungsspannung Ub der Spannungsquelle 8 anliegt. Ferner umfasst die Filtereinrichtung 9 einen Tiefpass bzw. ein RC-Glied. Dieser Tiefpass umfasst einen Widerstand R1 und einen Kondensator C1. Dabei ist der Kondensator C1 parallel zu den Eingangsklemmen und parallel zu dem Widerstand R1 geschaltet. Abhängig von dem Widerstandswert des Widerstands R1 und der Kapazität des Kondensators C1 ergibt sich eine spezifische Zeitkonstante τ = R1·C1. Die Grenzfrequenz fg des Tiefpasses ergibt sich zu: fg = 1/(2·π·τ).
  • Die Kapazität des Kondensators C1 kann aufgrund von Bauraumbeschränkungen nicht beliebig hoch gewählt werden. Beispielsweise kann die Kapazität des Kondensators C1 100 nF betragen. Wenn der Widerstand R1 einen Widerstandswert von 100 Ohm aufweist, ergeben sich eine Zeitkonstante von 6,8 ms und eine Grenzfrequenz von 24 Hz. Wenn während der Sendephase ein Sendestrom Is durch den Widerstand fließt, der 1 A beträgt, ergibt sich am Widerstand R1 ein Spannungsabfall von 100 V.
  • Um einen derartig erheblichen Spannungsabfall an dem Widerstand R1 zu vermeiden, könnte der Widerstandswert des Widerstands R1 sehr klein gewählt werden. Wenn beispielsweise der Widerstandswert des Widerstands R1 0,5 Ohm betragen würde, ergibt sich eine Zeitkonstante von 10 µs und eine Grenzfrequenz von 16 kHz. Hierbei würde sich bei einem Sendestrom Is von 1 A ein Spannungsabfall von 0,5 V ergeben. In diesem Fall ergibt sich ein geringer Spannungsabfall an dem Widerstand R1. Dies hat aber wiederum zur Folge, dass die Grenzfrequenz fg des Tiefpasses bei gleichbleibender Kapazität des Kondensators C1 sehr stark ansteigt, so dass die Filterwirkung erheblich abnimmt. Die Filtereinrichtung 9 umfasst zudem eine Diode D1, die in Serie zu dem Widerstand R1 geschaltet ist. Diese Diode D1 dient als Verpolschutz. Darüber hinaus umfasst die Filtereinrichtung die weiteren Kondensatoren C2 und C3. Die Kapazitäten der Kondensatoren C2 und C3 können jeweils 10 µF betragen. Diese Kondensatoren C2 und C3 dienen als Energiespeicher für die Recheneinrichtung bzw. den Mikroprozessor des Ultraschallsensors 10.
  • 4 zeigt eine Schaltung einer Filtereinrichtung 9 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Filtereinrichtung 9 umfasst im Vergleich zu der Schaltung gemäß 3 zusätzlich eine Diode D2, die parallel zu dem Widerstand R1 geschaltet ist. Durch das Parallelschalten der Diode D2 zu dem Widerstand R1 ergibt sich bei dem hohen Sendestrom Is eine Begrenzung des Spannungsabfalls auf die Durchlassspannung Ud bzw. die Diodenklemmspannung. Die Durchlassspannung Ud der Diode D2 kann beispielsweise 0,5 V betragen. Wenn während der Sendephase der Sendestrom Is bereitgestellt wird, hat der Tiefpass zwar fast keine Filterwirkung mehr, dies ist aber während der Sendephase des Ultraschallsensors 10 nicht erforderlich. Während der Auswertephase, bei welcher der Tiefpass von dem Auswertestrom Ia durchflossen wird, ist die Diode D2 hochohmig, so dass jetzt die Filterzeitkonstante über den Widerstand R1 definiert wird. Mit diesem wesentlich höheren Wert ergibt sich somit eine wesentlich bessere Filterwirkung.
  • Hierbei ist es erforderlich, dass der Widerstand R1 so dimensioniert wird, dass die Diode D2 bei dem Auswertestrom Ia bzw. bei dem Betriebsstrom hochohmig ist. Es muss also gelten: R1·Ia < Ud. Wenn der Widerstand R1 einen Widerstand von 100 Ohm aufweist, ergibt sich bei einer Kapazität des Kondensators C1 von 100 nF eine Grenzfrequenz von 24 Hz. Wenn der Sendestrom Is bereitgestellt wird, der 1 A beträgt, ergibt sich an der Diode D2 ein Spannungsabfall in Höhe der Durchlassspannung Ud, die beispielsweise 0,5 V betragen kann. Für die Auswertephase muss gelten, dass der Auswertestrom Ia < Ud/R1 ist. Selbst wenn mit einer Durchlassspannung Ud von 0,4 V gerechnet wird, ergibt sich ein zulässiger Strom von 4 mA für den Auswertestrom Ia bzw. den Betriebsstrom. Bei einem derartigen Strom kann die volle Filterwirkung des Tiefpasses bzw. des RC-Glieds realisiert werden. Gleichzeitig kann während der Sendephase der Sendestrom Is bereitgestellt werden, ohne einen übermäßigen Spannungsabfall zu erzeugen. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass während der Sendephase ein gepulster Sendestrom Is bereitgestellt wird. Mit dieser Schaltung bzw. dieser Filtereinrichtung sind also hohe Pulsströme für die Sendephase möglich und dennoch kann in der anschließenden Auswertephase mit dem geringen Auswertestrom Ia die vorteilhafte Filterwirkung des Tiefpasses erreicht werden. Somit kann durch die Filtereinrichtung 9 insgesamt ein dynamisches Versorgungsspannungsfilter bereitgestellt 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
    • EP 0623395 B1 [0004]

Claims (8)

  1. Filtereinrichtung (9) zum Filtern einer Versorgungsspannung (Ub) eines Ultraschallsensors (10) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei die Filtereinrichtung (9) eingangsseitig mit einer Spannungsquelle (8), welche die Versorgungsspannung (Ub) bereitstellt, und ausgangsseitig mit dem Ultraschallsensor (10) elektrisch verbindbar ist und wobei die Filtereinrichtung (9) einen Tiefpass mit einem Widerstand (R1) und einem Kondensator (C1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (9) eine Diode (D2) umfasst, welche parallel zu dem Widerstand (R1) geschaltet ist.
  2. Filtereinrichtung (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diode (D2) und/oder der Widerstand (R1) derart dimensioniert sind, dass die Diode (D2) leitet, falls ein vorbestimmter Sendestrom (Is) während einer Sendephase des Ultraschallsensors (10) durch die Filtereinrichtung (9) fließt.
  3. Filtereinrichtung (9) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diode (D2) und/oder der Widerstand (R1) derart dimensioniert sind, dass die Diode (D2) sperrt, falls ein vorbestimmter Auswertestrom (Ia) während einer Auswertephase des Ultraschallsensors (10) durch die Filtereinrichtung (9) fließt.
  4. Filtereinrichtung (9) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Diode (D2) und/oder der Widerstand (R1) derart dimensioniert sind, ein Widerstandswert des Widerstands (R1) kleiner als ein Quotient aus einer Durchlassspannung (Ud) der Diode (D2) und dem Auswertestrom (Ia) ist.
  5. Filtereinrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (9) eine weitere Diode (D1) umfasst, welche in Serie zu dem Widerstand (R1) des Tiefpasses geschaltet ist.
  6. Filtereinrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (9) zumindest einen weiteren Kondensator (C2, C3) aufweist, welcher parallel zu dem Kondensator (C1) des Tiefpasses geschaltet ist.
  7. Ultraschallsensorvorrichtung (4) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einem Ultraschallsensor (10) und einer Filtereinrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  8. Kraftfahrzeug (1) mit zumindest einer Ultraschallsensorvorrichtung (4) nach Anspruch 7.
DE102016103514.9A 2016-02-29 2016-02-29 Filtereinrichtung zum Filtern einer Versorgungsspannung eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Ultraschallsensorvorrichtung sowie Kraftfahrzeug Withdrawn DE102016103514A1 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016103514.9A DE102016103514A1 (de) 2016-02-29 2016-02-29 Filtereinrichtung zum Filtern einer Versorgungsspannung eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Ultraschallsensorvorrichtung sowie Kraftfahrzeug
EP17701879.3A EP3423864B1 (de) 2016-02-29 2017-01-30 Filtereinrichtung zum filtern einer versorgungsspannung eines ultraschallsensors eines kraftfahrzeugs, ultraschallsensorvorrichtung sowie kraftfahrzeug
US16/079,199 US20190056486A1 (en) 2016-02-29 2017-01-30 Filter device for filtering a supply voltage of an ultrasonic sensor of a motor vehicle, ultrasonic sensor device and motor vehicle
ES17701879T ES2874664T3 (es) 2016-02-29 2017-01-30 Dispositivo de filtrado para el filtrado de una tensión de alimentación de un sensor ultrasónico de un vehículo de motor, dispositivo de sensor ultrasónico, así como vehículo de motor
PCT/EP2017/051899 WO2017148633A1 (de) 2016-02-29 2017-01-30 Filtereinrichtung zum filtern einer versorgungsspannung eines ultraschallsensors eines kraftfahrzeugs, ultraschallsensorvorrichtung sowie kraftfahrzeug
KR1020187024663A KR102141751B1 (ko) 2016-02-29 2017-01-30 자동차의 초음파 센서의 공급 전압을 필터링하기 위한 필터 장치, 초음파 센서 장치 및 자동차
CN201780013881.2A CN108700659A (zh) 2016-02-29 2017-01-30 用于过滤机动车辆的超声波传感器的电源电压的滤波器装置、超声波传感器装置以及机动车辆
JP2018543716A JP2019508690A (ja) 2016-02-29 2017-01-30 自動車両の超音波センサの供給電圧をフィルタリングするためのフィルタ装置、超音波センサ装置、及び、自動車両

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016103514.9A DE102016103514A1 (de) 2016-02-29 2016-02-29 Filtereinrichtung zum Filtern einer Versorgungsspannung eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Ultraschallsensorvorrichtung sowie Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016103514A1 true DE102016103514A1 (de) 2017-08-31

Family

ID=57909634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016103514.9A Withdrawn DE102016103514A1 (de) 2016-02-29 2016-02-29 Filtereinrichtung zum Filtern einer Versorgungsspannung eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Ultraschallsensorvorrichtung sowie Kraftfahrzeug

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20190056486A1 (de)
EP (1) EP3423864B1 (de)
JP (1) JP2019508690A (de)
KR (1) KR102141751B1 (de)
CN (1) CN108700659A (de)
DE (1) DE102016103514A1 (de)
ES (1) ES2874664T3 (de)
WO (1) WO2017148633A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3477337A1 (de) * 2017-10-27 2019-05-01 Valeo Schalter und Sensoren GmbH Vorrichtung zur dynamischen filtrierung für sensor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018129044A1 (de) * 2018-11-19 2020-05-20 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren und Analysesystem zum Bestimmen eines Zustands einer Membran eines Ultraschallsensors

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0623395B1 (de) 1993-04-30 1997-01-15 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung zur Dämpfung eines Ultraschallwandlers
DE19847014A1 (de) * 1998-10-13 2000-04-20 Bosch Gmbh Robert Filtervorrichtung zum Ausfiltern von Versorgungsspannungsstörungen
DE102011003779A1 (de) * 2010-10-20 2012-04-26 Robert Bosch Gmbh Gesteuerter Spannungsfilter
DE102012211630A1 (de) * 2012-07-04 2014-01-09 Robert Bosch Gmbh Erhöhung der Verfügbarkeit ultraschallbasierter Fahrerassistenzsysteme bei Auftreten von Unterspannung im Fahrzeug

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4277978A (en) * 1980-01-17 1981-07-14 General Electric Company Adaptive input circuit
JPS57151943U (de) * 1981-03-17 1982-09-24
JPS6264972A (ja) * 1985-09-17 1987-03-24 Nec Corp 送受波器
KR100238618B1 (ko) * 1997-04-09 2000-03-02 오상수 차량의 전장제어를 위한 전원공급장치
EP1039313A1 (de) * 1999-03-17 2000-09-27 Valeo Services Limited Verfahren und Vorrichtung zur Eindringdetektion
JP4167461B2 (ja) * 2002-07-30 2008-10-15 株式会社東芝 超音波診断装置
JP4013924B2 (ja) * 2004-07-06 2007-11-28 株式会社デンソー 車両用周辺監視装置
JPWO2012059963A1 (ja) * 2010-11-02 2014-05-12 アドバンテスト (シンガポール) プライベート リミテッド 電源ノイズ低減回路及び電源ノイズ低減方法
CN202268808U (zh) * 2011-09-15 2012-06-06 北京国网普瑞特高压输电技术有限公司 电流型控制的单路输出反激式变换器
JP5884047B2 (ja) * 2011-11-21 2016-03-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 超音波センサ
CN202860809U (zh) * 2012-10-12 2013-04-10 陈彦平 采用并行的前置放大器的超声波换能器以及超声波通用换能器
CN103879376B (zh) * 2013-12-31 2016-03-02 科盾科技股份有限公司 一种车辆防盗检测方法及其装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0623395B1 (de) 1993-04-30 1997-01-15 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung zur Dämpfung eines Ultraschallwandlers
DE19847014A1 (de) * 1998-10-13 2000-04-20 Bosch Gmbh Robert Filtervorrichtung zum Ausfiltern von Versorgungsspannungsstörungen
DE102011003779A1 (de) * 2010-10-20 2012-04-26 Robert Bosch Gmbh Gesteuerter Spannungsfilter
DE102012211630A1 (de) * 2012-07-04 2014-01-09 Robert Bosch Gmbh Erhöhung der Verfügbarkeit ultraschallbasierter Fahrerassistenzsysteme bei Auftreten von Unterspannung im Fahrzeug

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3477337A1 (de) * 2017-10-27 2019-05-01 Valeo Schalter und Sensoren GmbH Vorrichtung zur dynamischen filtrierung für sensor
US10361559B2 (en) 2017-10-27 2019-07-23 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Dynamic filtering device for sensor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017148633A1 (de) 2017-09-08
US20190056486A1 (en) 2019-02-21
KR20180105218A (ko) 2018-09-27
KR102141751B1 (ko) 2020-08-05
ES2874664T3 (es) 2021-11-05
EP3423864B1 (de) 2021-05-05
JP2019508690A (ja) 2019-03-28
CN108700659A (zh) 2018-10-23
EP3423864A1 (de) 2019-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0386035B1 (de) Einrichtung zur funktionskontrolle von beschleunigungssensoren
DE102013021328A1 (de) Ultraschallsensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und entsprechendes Verfahren
DE102012017368A1 (de) Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Sensor und einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug und entsprechende Fahrerassistenzeinrichtung
DE102011001121B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Geräuscherzeugung für ein Kraftfahrzeug
DE102011108627A1 (de) Aufprallsensor bestehend aus zumindest zwei deformierbaren Hohlkörpern und zumindest jeweils einem Drucksensor
EP3075048B1 (de) Überspannungsschutz für kraftfahrzeugbordnetz bei lastabwurf
EP3208634B1 (de) Ultraschallmesssystem, insbesondere zur abstandsmessung und/oder als parkhilfe bei fahrzeugen
EP2780125B1 (de) Ultraschallwandler und korrespondierende vorrichtung zur umfelderfassung in einem fahrzeug
DE60305954T2 (de) Diagnoseverfahren für eine antennenverbindung
EP2743725A1 (de) Ultraschallvorrichtung
EP3423864B1 (de) Filtereinrichtung zum filtern einer versorgungsspannung eines ultraschallsensors eines kraftfahrzeugs, ultraschallsensorvorrichtung sowie kraftfahrzeug
DE102017118883A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Anpassung eines zeitlichen Verlaufs einer Amplitude bei frequenzmodulierten Anregungssignalen
WO2019110540A1 (de) Verfahren zum bestimmen eines funktionszustands eines ultraschallsensors, wobei eine spannung erfasst wird sowie ultraschallsensorvorrichtung mit einem ultraschallsensor
EP0623395B1 (de) Schaltungsanordnung zur Dämpfung eines Ultraschallwandlers
EP1904864A1 (de) Vorrichtung zur ansteuerung einer elektromagnetischen aktuatorik und verfahren zum testen einer ersten induktivität einer elektromagnetischen aktuatorik
DE102014107311A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Ultraschallsensorvorrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug
EP3221709A1 (de) Verfahren zur erkennung einer batterie sowie spannungsversorgungssystem
EP2692451B1 (de) Elektrische Schaltung für den Betrieb einer Sendeempfangseinheit
DE102009048779A1 (de) Ultraschallwandler
DE102015110776A1 (de) Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zwei Piezoelementen, Fahrerassistenzsystem, Kraftfahrzeug sowie Verfahren
DE102013210236A1 (de) Ultraschall Sende- und Empfangsvorrichtung
DE102015109944A1 (de) Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug mit Ultraschallsensor und Spannungsversorgungsvorrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug
EP3521131B1 (de) Sensor, system und verfahren zum erfassen von metallteilen
DE102011016551A1 (de) Fahrerassistenzeinrichtung, Kraftfahrzeug mit einer Fahrerassistenzeinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Fahrerassistenzeinrichtung
DE102010001154A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Stromimpulses

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination