DE102017118939A1 - Method for operating a hidden behind a component of a motor vehicle mounted ultrasonic sensor with evaluation of frequencies of a received signal, ultrasonic sensor device, trim assembly and motor vehicle - Google Patents

Method for operating a hidden behind a component of a motor vehicle mounted ultrasonic sensor with evaluation of frequencies of a received signal, ultrasonic sensor device, trim assembly and motor vehicle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines verdeckt hinter einem Bauteil (5) eines Kraftfahrzeugs (1) verbauten Ultraschallsensors (8), bei welchem ein Ultraschallsignal (11) ausgesendet wird, wobei zum Aussenden des Ultraschallsignals (11) eine Membran des Ultraschallsensors (8) mit einer ersten Frequenz (f1) angeregt wird, das reflektierte Ultraschallsignal (11) empfangen wird, und ein Empfangssignal bestimmt wird, welches das empfangene Ultraschallsignal (11) beschreibt, wobei zum Auswerten des Empfangssignals Amplituden (A1, A2) des Empfangssignals bestimmt werden, wobei die Membran des Ultraschallsensors (8) zum Aussenden des Ultraschallsignals (11) mit zumindest einer zweiten Frequenz (f2) angeregt wird und anhand der Amplituden (A1, A2) ein Anteil des Empfangssignals erkannt wird, welcher von einer Reflexion des Ultraschallsignals (11) innerhalb des Bauteils (5) stammt.

Figure DE102017118939A1_0000
The invention relates to a method for operating an ultrasound sensor (8) installed behind a component (5) of a motor vehicle (1) in which an ultrasound signal (11) is emitted, a diaphragm of the ultrasound sensor (8) being emitted to emit the ultrasound signal (11) ) is excited with a first frequency (f1), the reflected ultrasonic signal (11) is received, and a received signal is determined which describes the received ultrasonic signal (11), wherein amplitudes (A1, A2) of the received signal are determined for evaluating the received signal , wherein the membrane of the ultrasonic sensor (8) for emitting the ultrasonic signal (11) with at least one second frequency (f2) is excited and based on the amplitudes (A1, A2) a portion of the received signal is detected, which of a reflection of the ultrasonic signal (11 ) within the component (5).
Figure DE102017118939A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines verdeckt hinter einem Bauteil eines Kraftfahrzeugs verbauten Ultraschallsensors, bei welchem ein Ultraschallsignal ausgesendet wird, wobei zum Aussenden des Ultraschallsignals eine Membran des Ultraschallsensors mit einer ersten Frequenz angeregt wird, das reflektierte Ultraschallsignal empfangen wird, und ein Empfangssignal bestimmt wird, welches das empfangene Ultraschallsignal beschreibt, wobei zum Auswerten des Empfangssignals Amplituden des Empfangssignals bestimmt werden. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Verkleidungsanordnung für ein Kraftfahrzeug. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a method for operating a built-behind a component of a motor vehicle ultrasonic sensor in which an ultrasonic signal is emitted, wherein for emitting the ultrasonic signal, a membrane of the ultrasonic sensor is excited at a first frequency, the reflected ultrasonic signal is received, and a received signal is determined, which describes the received ultrasonic signal, wherein for evaluating the received signal amplitudes of the received signal are determined. Furthermore, the present invention relates to an ultrasonic sensor device for a motor vehicle. Moreover, the present invention relates to a trim assembly for a motor vehicle. Finally, the present invention relates to a motor vehicle.

Ultraschallsensoren für Kraftfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Ultraschallsensoren werden beispielsweise in Fahrerassistenzsystemen, wie Parksystemen, zur Distanzmessung verwendet. Zur Distanzmessung wird die Laufzeit zwischen dem Aussenden eines Ultraschallsignals und dem Empfangen des von einem Objekt beziehungsweise Hindernis in der Umgebung reflektierten Ultraschallsignals bestimmt. Vorliegend gilt das Interesse insbesondere derartigen Ultraschallsensoren, welche verdeckt hinter einem Bauteil angeordnet sind. Unter einem verdeckten Verbau ist in diesem Zusammenhang insbesondere zu verstehen, dass eine Membran des Ultraschallsensors direkt an die Innenseite des Bauteils angebracht ist. Bei dem Bauteil kann es sich um eine Fahrzeugaußenhaut, beispielsweise ein Türblechs oder einen Teil der Heckklappe, um ein Strukturbauteil, ein Karosseriebauteil oder dergleichen handeln. Die Befestigung des Ultraschallsensors kann über eine Klebeverbindung oder durch eine mechanische Vorspannung erfolgen. Ferner kann es vorgesehen sein, dass zwischen der Membran des Ultraschallsensors und dem Bauteil ein Zwischenelement, beispielsweise ein Koppelpad oder ein Dämpfungselement, angeordnet ist.Ultrasonic sensors for motor vehicles are known from the prior art. Such ultrasonic sensors are used, for example, in driver assistance systems, such as parking systems, for distance measurement. For distance measurement, the transit time between the emission of an ultrasound signal and the reception of the ultrasound signal reflected by an object or obstacle in the environment is determined. In the present case, the interest is particularly such ultrasonic sensors, which are arranged hidden behind a component. Under a concealed Verbau in this context is to be understood in particular that a membrane of the ultrasonic sensor is mounted directly to the inside of the component. The component may be a vehicle outer skin, for example a door panel or a part of the tailgate, a structural component, a body component or the like. The attachment of the ultrasonic sensor can be made via an adhesive connection or by a mechanical bias. Furthermore, provision can be made for an intermediate element, for example a coupling pad or a damping element, to be arranged between the membrane of the ultrasound sensor and the component.

Falls die Ultraschallsensoren verdeckt hinter dem Bauteil angebracht werden, weisen diese keine direkte Schnittstelle zur Luft auf. Beim Aussenden des Ultraschallsignals wird ein Teil des Bauteils beziehungsweise der Struktur zum Überträger des Ultraschallsignals an die Luft. Dies bedeutet, dass das Bauteil zu Schwingungen angeregt wird. Um die Erkennung von Scheinhindernissen zu vermeiden, ist es wünschenswert, den Ultraschallsensor beziehungsweise eine Membran des Ultraschallsensors von den nicht schwingenden Teilen, beispielsweise einem Gehäuse des Ultraschallsensors und/oder einem Halter zum Befestigen des Ultraschallsensors an dem Bauteil, mechanisch zu entkoppeln. In aller Regel ist dies nicht möglich, sodass die Leistungsfähigkeit des Ultraschallsensors bezüglich der Verhinderung der Detektion von Scheinhindernissen stark abnimmt. Jedes Ultraschallsignal, welches mit dem Ultraschallsensor ausgesendet wird, breitet sich nicht nur über den gewünschten Luftpfad aus, sondern durch die Kopplung des Ultraschallsensors an das Bauteil zusätzlich auch über unerwünschte Körperschallpfade. Genau wie der Luftschall werden diese Schallpulse an Impedanzgradienten reflektiert und vom Ultraschallsensor als Echo detektiert.If the ultrasonic sensors are installed behind the component, they have no direct interface to the air. When emitting the ultrasonic signal, a part of the component or the structure to the transmitter of the ultrasonic signal to the air. This means that the component is excited to vibrate. In order to avoid the recognition of apparent obstacles, it is desirable to mechanically decouple the ultrasonic sensor or a membrane of the ultrasonic sensor from the non-oscillating parts, for example a housing of the ultrasonic sensor and / or a holder for attaching the ultrasonic sensor to the component. In general, this is not possible, so that the performance of the ultrasonic sensor with respect to the prevention of the detection of apparent obstacles greatly decreases. Each ultrasonic signal which is emitted by the ultrasonic sensor, spreads not only on the desired air path, but also by the coupling of the ultrasonic sensor to the component via unwanted structure-borne sound paths. Just like the airborne sound, these sound pulses are reflected by impedance gradients and detected by the ultrasonic sensor as an echo.

Da Ultraschallsensoren nach dem Stand der Technik keine Trennung zwischen Echos von relevanten Hindernissen über den Luftpfad und Echos von irrelevanten Impedanzgradienten aus Körperschallpfaden vornehmen können, lässt sich der Verbau hinter dem Bauteil nur durch zusätzliche Einbringung von stark dämpfenden Elementen beziehungsweise Dämpfungselementen realisieren. Beispielweise ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Dämpfungselemente, welche aus Butylkautschuk gefertigt sind, zu verwenden. Diese Dämpfungselemente bringen eine hohe Zusatzmasse in das System ein, was aber beispielsweise bei Kraftfahrzeugen unerwünscht ist. Als weitere Maßnahme können die Reflexionen des Ultraschallsignals innerhalb des Bauteils durch die Auswertung des Empfangssignals, welches das reflektierte Ultraschallsignal beschreibt, berücksichtigt werden. Hier können beispielsweise entsprechende Zeitbereiche des Empfangssignals bei der Auswertung ausgespart werden, in denen die Echos der Köperschallpfade üblicherweise vorhanden sind. Dies führt aber zu Blindbereichen des Ultraschallsensors, die in aller Regel im Nahbereich und damit im besonderen Einsatzbereich der verdeckten Ultraschallsensoren liegen.Since ultrasound sensors according to the prior art can not separate echoes from relevant obstacles via the air path and echoes from irrelevant impedance gradients from structure-borne sound paths, the installation behind the component can only be realized by additional introduction of strongly damping elements or damping elements. For example, it is known from the prior art to use damping elements which are made of butyl rubber. These damping elements bring a high additional mass in the system, but this is undesirable, for example, in motor vehicles. As a further measure, the reflections of the ultrasonic signal within the component can be taken into account by the evaluation of the received signal, which describes the reflected ultrasonic signal. Here, for example, corresponding time ranges of the received signal can be omitted in the evaluation in which the echoes of the body sound paths are usually present. However, this leads to blind areas of the ultrasonic sensor, which are usually in the vicinity and thus in the particular area of application of the hidden ultrasonic sensors.

In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 10 2015 106 400 A1 eine Sensoranordnung zum Erkennen eines Zustands einer Fahrbahn mit einer Sensoreinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein Auftreffen von Wasser auf eine Radlaufverkleidung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Die Sensoranordnung umfasst einen ersten und einen zweiten Ultraschallsensor, welche jeweils dazu ausgelegt sind, ein Ultraschallsignal zu empfangen und das Auftreffen von Wasser auf die Radlaufverkleidung zu erfassen. Der zweite Ultraschallsensor kann dazu ausgelegt sein, ein Körperschallsignal, welches sich infolge des Aussendens des Ultraschallsignals mittels des ersten Ultraschallsensors von dem ersten zu dem zweiten Ultraschallsensor ausbreitet, zu erfassen. Darüber hinaus kann ein verschmutzter Zustand der Radlaufverkleidung bestimmt werden.In this context, the describes DE 10 2015 106 400 A1 a sensor arrangement for detecting a condition of a roadway with a sensor device, which is designed to detect an impact of water on a Radlaufverkleidung of the motor vehicle. The sensor arrangement comprises a first and a second ultrasonic sensor, each of which is designed to receive an ultrasonic signal and detect the impact of water on the Radlaufverkleidung. The second ultrasound sensor may be configured to detect a structure-borne noise signal which propagates from the first to the second ultrasound sensor as a result of the emission of the ultrasound signal by means of the first ultrasound sensor. In addition, a dirty condition of the Radlaufverkleidung can be determined.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie verdeckt verbaute Ultraschallsensoren zuverlässiger betrieben werden können. Darüber hinaus sollen eine entsprechende Ultraschallsensorvorrichtung, eine entsprechende Verkleidungsanordnung sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug bereitgestellt werden.It is an object of the present invention to provide a solution how concealed built-ultrasonic sensors are operated reliably can. In addition, a corresponding ultrasonic sensor device, a corresponding trim arrangement and a corresponding motor vehicle are to be provided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Ultraschallsensorvorrichtung, durch eine Verkleidungsanordnung sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method by an ultrasonic sensor device, by a trim assembly and by a motor vehicle with the features according to the respective independent claims. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines verdeckt hinter einem Bauteil eines Kraftfahrzeugs verbauten Ultraschallsensors wird ein Ultraschallsignal ausgesendet, wobei zum Aussenden des Ultraschallsignals bevorzugt eine Membran des Ultraschallsensors mit einer ersten Frequenz angeregt wird. Darüber hinaus wird das reflektierte Ultraschallsignal insbesondere empfangen. Des Weiteren wird bevorzugt ein Empfangssignal bestimmt, welches insbesondere das empfangene Ultraschallsignal beschreibt. Zum Auswerten des Empfangssignals werden bevorzugt Amplituden des Empfangssignals bestimmt. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Membran des Ultraschallsensors zum Aussenden des Ultraschallsignals mit zumindest einer zweiten Frequenz angeregt wird. Des Weiteren wird anhand der Amplituden insbesondere ein Anteil des Empfangssignals erkannt, welcher bevorzugt von einer Reflexion des Ultraschallsignals innerhalb des Bauteils stammt.In accordance with one embodiment of a method for operating an ultrasound sensor concealed behind a component of a motor vehicle, an ultrasound signal is emitted, with a diaphragm of the ultrasound sensor preferably being excited at a first frequency for emitting the ultrasound signal. In addition, the reflected ultrasonic signal is received in particular. Furthermore, a received signal is preferably determined which in particular describes the received ultrasonic signal. For evaluating the received signal, amplitudes of the received signal are preferably determined. In this case, provision is made in particular for the diaphragm of the ultrasound sensor to be excited to emit the ultrasound signal with at least one second frequency. Furthermore, in particular a proportion of the received signal is detected on the basis of the amplitudes, which preferably originates from a reflection of the ultrasonic signal within the component.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines verdeckt hinter einem Bauteil eines Kraftfahrzeugs verbauten Ultraschallsensors. Dabei wird ein Ultraschallsignal ausgesendet, wobei zum Aussenden des Ultraschallsignals eine Membran des Ultraschallsensors mit einer ersten Frequenz angeregt wird. Zudem wird das reflektierte Ultraschallsignal empfangen. Ferner wird ein Empfangssignal bestimmt, welches das empfangene Ultraschallsignal beschreibt, wobei zum Auswerten des Empfangssignals Amplituden des Empfangssignals bestimmt werden. Dabei ist es vorgesehen, dass die Membran des Ultraschallsensors zum Aussenden des Ultraschallsignals mit zumindest einer zweiten Frequenz angeregt wird und anhand der Amplituden ein Anteil des Empfangssignals erkannt wird, welcher von einer Reflexion des Ultraschallsignals innerhalb des Bauteils stammt.A method according to the invention serves for operating an ultrasound sensor concealed behind a component of a motor vehicle. In this case, an ultrasonic signal is emitted, wherein for emitting the ultrasonic signal, a membrane of the ultrasonic sensor is excited at a first frequency. In addition, the reflected ultrasonic signal is received. Furthermore, a received signal is determined, which describes the received ultrasonic signal, wherein for evaluating the received signal, amplitudes of the received signal are determined. It is provided that the membrane of the ultrasonic sensor for emitting the ultrasonic signal is excited with at least a second frequency and the amplitudes of a portion of the received signal is detected, which originates from a reflection of the ultrasonic signal within the component.

Mithilfe des Verfahrens soll der Ultraschallsensor betrieben werden, welcher verdeckt hinter dem Bauteil angeordnet ist. Bei dem Bauteil kann es sich beispielsweise um einen Stoßfänger, ein Karosserieblech, ein Außenbeplankungsteil, eine Radlaufverkleidung, einen Kotflügel oder dergleichen handeln. Bei dem Bauteil kann es sich auch um ein Strukturbauteil handeln. Das Bauteil kann ein Schweller, ein Teil der Bodengruppe oder eine Klappe sein. Der Ultraschallsensor umfasst die Membran, welche beispielsweise aus einem Metall gebildet sein kann und topfförmig ausgebildet sein kann. Der Ultraschallsensor kann an dem Bauteil gehalten sein, sodass die Membran beziehungsweise ein Membranboden des Ultraschallsensors mit dem Bauteil verbunden ist. Mithilfe des Ultraschallsensors sollen Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erkannt werden und insbesondere soll ein Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt bestimmt werden. Der Abstand kann anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals bestimmt werden. Zum Aussenden des Ultraschallsignals beziehungsweise eines Ultraschallpulses wird die Membran des Ultraschallsensors zu mechanischen Schwingungen angeregt. Hierdurch wird auch zumindest ein Bereich des Bauteils zu Schwingungen angeregt, welche dann an die Luft übertragen werden. Das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal trifft zunächst wieder auf das Bauteil auf und wird an die Membran übertragen. Anhand der Schwingung der Membran kann dann das Empfangssignal bestimmt werden, welches das reflektierte Ultraschallsignal beschreibt.By means of the method, the ultrasonic sensor is to be operated, which is arranged concealed behind the component. The component may be, for example, a bumper, a body panel, a Außenbeplankungsteil, a Radlaufverkleidung, a fender or the like. The component may also be a structural component. The component may be a sill, a part of the floor assembly or a flap. The ultrasonic sensor comprises the membrane, which may for example be formed from a metal and may be cup-shaped. The ultrasonic sensor may be held on the component, so that the membrane or a diaphragm bottom of the ultrasonic sensor is connected to the component. By means of the ultrasonic sensor, objects in the surrounding area of the motor vehicle are to be recognized, and in particular a distance between the ultrasonic sensor and the object is to be determined. The distance can be determined on the basis of the transit time between the emission of the ultrasound signal and the reception of the ultrasound signal reflected by the object. To emit the ultrasonic signal or an ultrasonic pulse, the membrane of the ultrasonic sensor is excited to mechanical vibrations. As a result, at least a portion of the component is excited to vibrate, which are then transmitted to the air. The ultrasound signal reflected by the object initially strikes the component again and is transmitted to the membrane. Based on the vibration of the membrane can then be determined, the received signal, which describes the reflected ultrasonic signal.

Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass zum Aussenden des Ultraschallsignals die Membran des Ultraschallsensors mit der ersten Frequenz und der zumindest einen zweiten Frequenz angeregt wird. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass die Membran des Ultraschallsensors mit einer einzigen definierten Frequenz angeregt wird. Diese Frequenz kann beispielsweise der Resonanzfrequenz der Membran entsprechen. Vorliegend soll nun die Membran zusätzlich mit zumindest einer zweiten Frequenz zum Schwingen angeregt werden. Insbesondere wird die Membran gleichzeitig mit der ersten Frequenz und der zumindest einen zweiten Frequenz angeregt. Dabei unterscheidet sich die erste Frequenz von der zweiten Frequenz. Auf Grundlage des Empfangssignals wird dann überprüft, ob das Empfangssignal oder zumindest ein Teil davon von Reflexionen des Ultraschallsignals innerhalb des Bauteils stammt. Insbesondere werden in dem Empfangssignal Frequenzanteile, welche von der ersten Frequenz stammen, und Frequenzanteile, welche von der zweiten Frequenz stammen, bestimmt. Bevorzugt kann anhand der Frequenzanteile beziehungsweise der Amplituden davon dann überprüft werden, ob das Empfangssignal Reflexionen des Ultraschallsignals innerhalb des Bauteils beinhaltet. Im Betrieb des verdeckt verbauten Ultraschallsensors kann das Ultraschallsignal, welches von der Membran an das Bauteil übertragen wird, innerhalb des Bauteils reflektiert werden und wieder zurück zu der Membran gelangen.According to an essential aspect of the present invention, it is provided that for emitting the ultrasonic signal, the membrane of the ultrasonic sensor with the first frequency and the at least one second frequency is excited. From the prior art it is known that the membrane of the ultrasonic sensor is excited at a single defined frequency. This frequency may, for example, correspond to the resonant frequency of the membrane. In the present case, the membrane should now also be excited to oscillate with at least a second frequency. In particular, the membrane is excited simultaneously with the first frequency and the at least one second frequency. The first frequency differs from the second frequency. On the basis of the received signal, it is then checked whether the received signal or at least a part thereof originates from reflections of the ultrasonic signal within the component. In particular, frequency components which originate from the first frequency and frequency components which originate from the second frequency are determined in the received signal. Based on the frequency components or the amplitudes thereof, it can then preferably be checked whether the received signal contains reflections of the ultrasonic signal within the component. During operation of the concealed ultrasound sensor, the ultrasound signal, which is transmitted from the diaphragm to the component, can be reflected within the component and returned to the diaphragm.

Vorliegend sollen relevante Echos aus Luftschallpfaden von irrelevanten Echos aus Körperschallpfaden unterschieden werden. Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass dies anhand der Frequenzen des Empfangssignals ermöglicht werden kann. Sowohl die Reflexionen des Ultraschallsignals in der Umgebung, welche über Luft übertragen werden, als auch die Reflexionen innerhalb des Bauteils können durch Mehrfachreflexionen geprägt sein. Dadurch eignen sich als Unterscheidungsmerkmal dieser Pfade weder die Phase noch die zeitliche Dauer des Empfangssignals beziehungsweise des Echopulses. Durch die Frequenzanteile der ersten Frequenz und/oder der Frequenz in dem Empfangssignals kann eine Übertragungsfunktion des Mediums, welches das Ultraschallsignal überträgt, bestimmt werden. Somit können Anteile des Empfangssignals, welche die Reflexionen des Ultraschallsignals, welche von Körperschallpfaden stammen, zuverlässig erkannt werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass diese Signalanteile als Objekt in der Umgebung erkannt werden. Dies ermöglicht insgesamt einen zuverlässigen Betrieb des Ultraschallsensors.
In einer Ausführungsform werden die Amplituden von einem Frequenzspektrum des Empfangssignals bestimmt werden und/oder das Empfangssignal wird zum Bestimmen der Amplituden gefiltert. Von dem Empfangssignal kann zunächst ein Frequenzspektrum bestimmt werden und anschließend können hieraus die Amplituden ermittelt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Frequenz oder ein anderes Maß des Empfangssignals mittels eines entsprechenden Filters bestimmt wird. Hierzu kann ein Bandpassfilter oder ein Korrelationsfilter verwendet werden. In the present case, relevant echoes from airborne sound paths are to be distinguished from irrelevant echoes from structure-borne sound paths. The present invention is based on the finding that this can be made possible on the basis of the frequencies of the received signal. Both the reflections of the ultrasound signal in the environment, which are transmitted via air, and the reflections within the component can be characterized by multiple reflections. As a result, neither the phase nor the duration of the received signal or of the echo pulse are suitable as a distinguishing feature of these paths. By the frequency components of the first frequency and / or the frequency in the received signal, a transfer function of the medium, which transmits the ultrasonic signal, can be determined. Thus, portions of the received signal which reliably detect the reflections of the ultrasonic signal originating from structure-borne sound paths can be detected. In this way it can be prevented that these signal components are detected as objects in the environment. This allows a total reliable operation of the ultrasonic sensor.
In one embodiment, the amplitudes of a frequency spectrum of the received signal are determined and / or the received signal is filtered to determine the amplitudes. From the received signal, a frequency spectrum can first be determined and then the amplitudes can be determined from this. It can also be provided that the frequency or another measure of the received signal is determined by means of a corresponding filter. For this purpose, a bandpass filter or a correlation filter can be used.

Bevorzugt werden die Amplituden für die erste Frequenz und für die zumindest eine zweite Frequenz bestimmt. Es ist also vorgesehen, dass die Signalverarbeitung bezüglich des Echos beziehungsweise des Empfangssignals im Ultraschallsensor so durchgeführt wird, dass die Analyse nicht nur in einem Frequenzband erfolgt, sondern in mindestens einem weiteren Frequenzband. Insbesondere werden die Amplitude des Frequenzspektrums im Bereich der ersten Frequenz und die Amplitude des Frequenzspektrums im Bereich der zweiten Frequenz bestimmt.The amplitudes for the first frequency and for the at least one second frequency are preferably determined. It is therefore provided that the signal processing with respect to the echo or the received signal in the ultrasonic sensor is carried out so that the analysis is carried out not only in a frequency band, but in at least one other frequency band. In particular, the amplitude of the frequency spectrum in the range of the first frequency and the amplitude of the frequency spectrum in the range of the second frequency are determined.

Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass zum Erkennen des Anteils des Empfangssignals, welcher von einer Reflexion des Ultraschallsignals in dem Bauteil stammt, die Amplituden mit vorbestimmten Referenzamplituden verglichen werden und/oder dass ein Verhältnis der Amplituden bestimmt wird. Die vorbestimmten Referenzamplituden können beispielsweise typische Amplituden für die erste und die zumindest eine zweite Frequenz des Empfangssignals beschreiben, welche von realen Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs stammen. Zudem können vorbestimmte Referenzamplituden verwendet werden, welche die Amplituden für die erste und die zumindest eine zweite Frequenz des Empfangssignals beschreiben, welche von Körperschallreflexionen innerhalb des Bauteils stammen. Durch den Vergleich der Amplituden in dem zumindest zwei Frequenzbereichen und den Abgleich mit hinterlegten Werten oder mit hinterlegten Übertragungsfunktionen lässt sich dann eine Aussage über den Transferpfad des reflektierten Ultraschallsignals treffen. Auf diese Weise können beispielsweise irrelevante Echos beziehungsweise Signalanteile, die von der Reflexion des Ultraschallsignals innerhalb des Bauteils stammen, ausgeblendet werden.In this case, provision is made in particular for the amplitudes to be compared with predetermined reference amplitudes and / or for a ratio of the amplitudes to be determined in order to detect the portion of the received signal which originates from a reflection of the ultrasound signal in the component. The predetermined reference amplitudes may, for example, describe typical amplitudes for the first and the at least one second frequency of the received signal, which originate from real objects in the surroundings of the motor vehicle. In addition, predetermined reference amplitudes can be used, which describe the amplitudes for the first and the at least one second frequency of the received signal, which originate from structure-borne sound reflections within the component. By comparing the amplitudes in the at least two frequency ranges and the comparison with stored values or with stored transfer functions, it is then possible to make a statement about the transfer path of the reflected ultrasound signal. In this way, for example, irrelevant echoes or signal components which originate from the reflection of the ultrasonic signal within the component can be masked out.

Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass zum Erkennen des Anteils des Empfangssignals, welcher von der Reflexion des Ultraschallsignals innerhalb des Bauteils stammt, aktuelle Umweltbedingungen, welche einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs beschreiben, bestimmt werden. Diese Umweltbedingungen können beispielsweise die Temperatur und/oder die Luftfeuchtigkeit in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs beschreiben. Diese Umweltbedingungen wirken sich auf die Übertragung des Ultraschallsignals in der Luft aus. Ferner können sich die Umweltbedingungen auf die Übertragung des Ultraschallsignals innerhalb des Bauteils auswirken. Die vorbestimmten Referenzamplituden, mit denen die Amplituden verglichen werden, können in Abhängigkeit von den aktuellen Umweltbedingungen bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass bei der Auswertung des Verhältnisses der Amplituden die aktuellen Umweltbedingungen berücksichtigt werden. Somit kann das Empfangssignal auf zuverlässige Weise in Abhängigkeit von den aktuellen Umweltbedingungen überprüft werden.In this case, provision is made in particular for determining the proportion of the received signal, which originates from the reflection of the ultrasonic signal within the component, to determine current environmental conditions which describe a surrounding area of the motor vehicle. These environmental conditions may for example describe the temperature and / or the humidity in the surrounding area of the motor vehicle. These environmental conditions affect the transmission of the ultrasonic signal in the air. Furthermore, the environmental conditions may affect the transmission of the ultrasonic signal within the device. The predetermined reference amplitudes with which the amplitudes are compared can be determined as a function of the current environmental conditions. It can also be provided that the current environmental conditions are taken into account when evaluating the ratio of the amplitudes. Thus, the received signal can be reliably checked depending on the current environmental conditions.

In einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine zweite Frequenz, mit welcher die Membran angeregt wird, größer als die erste Frequenz. Es hat sich herausgestellt, dass sich die Übertragungsfunktionen des reflektierten Ultraschallsignals insbesondere im Bereich höherer Frequenzen voneinander unterscheiden. Dies ist beispielsweise dadurch begründet, dass höhere Frequenzen beziehungsweise die zweite Frequenz bei der Übertragung über die Luft mehr gedämpft wird als bei der Körperschallübertragung in dem Bauteil. Dabei ist die Dämpfung abhängig von dem Material und der geometrischen Ausgestaltung des Bauteils. Die erste Frequenz kann beispielsweise im Bereich von 50 kHz liegen. Die zweite Frequenz kann in einem Bereich, welcher größer als 50 kHz ist, liegen. Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige Erkennung der Übertragungsfunktion.In a further embodiment, the at least one second frequency with which the membrane is excited is greater than the first frequency. It has been found that the transfer functions of the reflected ultrasound signal differ from one another, especially in the region of higher frequencies. This is due, for example, to the fact that higher frequencies or the second frequency are more damped during the transmission via the air than in the structure-borne sound transmission in the component. The damping is dependent on the material and the geometric design of the component. For example, the first frequency may be in the range of 50 kHz. The second frequency may be in a range greater than 50 kHz. This allows a simple and reliable detection of the transfer function.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die erste Frequenz und die zumindest eine zweite Frequenz, derart bestimmt werden, dass die erste Frequenz und die zumindest eine zweite Frequenz jeweilige Schwingungsmoden der Membran angeregt werden. Die erste Frequenz kann beispielsweise so gewählt werden, dass diese der Resonanzfrequenz der Membran entspricht. Durch die erste Frequenz kann also eine erste Schwingungsmode der Membran angeregt werden. Die zumindest eine zweite Frequenz kann einer höheren Harmonischen beziehungsweise einer höheren Schwingungsmode der Membran zugeordnet sein. Auf diese Weise kann die Anregung der Membran mit der zumindest einen zweiten Frequenz mit geringem Bedarf von elektrischer Energie ermöglichte werden. Zudem können nennenswerte Amplituden bezüglich der Schwingung der Membran für die zumindest eine zweite Frequenz erreicht werden.Furthermore, it is advantageous if the first frequency and the at least one second frequency are determined such that the first frequency and the at least one second frequency are excited respective vibration modes of the membrane. The first frequency can, for example, be chosen such that it corresponds to the resonance frequency of the membrane. By the first frequency, therefore, a first vibration mode of the membrane can be excited. The at least one second frequency may be associated with a higher harmonic or a higher vibration mode of the membrane. In this way, the excitation of the membrane can be made possible with the at least one second frequency with little need of electrical energy. In addition, appreciable amplitudes with respect to the oscillation of the membrane can be achieved for the at least one second frequency.

In einer Ausführungsform wird die Membran mit einem Anregungssignal angeregt, welches ein erstes Frequenzband mit der ersten Frequenz und zumindest ein zweites Frequenzband mit der zumindest einen zweiten Frequenz umfasst. Das Anregungssignal, mit welchem die Membran angeregt wird, kann ein erstes Frequenzband, welches der ersten Frequenz zugeordnet ist, und ein zweites Frequenzband, welches der zumindest einen zweiten Frequenz zugeordnet ist, umfassen.In one embodiment, the membrane is excited with an excitation signal which comprises a first frequency band having the first frequency and at least a second frequency band having the at least one second frequency. The excitation signal with which the membrane is excited may include a first frequency band associated with the first frequency and a second frequency band associated with the at least one second frequency.

Alternativ dazu kann die Membran mit einem Anregungssignal angeregt werden, welches ein einziges Frequenzband mit der ersten Frequenz und mit der zumindest einen zweiten Frequenz umfasst. Das Ultraschallsignal kann also in Form eines weiten Frequenzverbandes ausgesendet werden. Durch diese breitbandige Anregung können unterschiedliche Frequenzen angeregt werden und bei der Erkennung der Körperschallpfade genutzt werden.Alternatively, the membrane may be excited with an excitation signal comprising a single frequency band at the first frequency and at least one second frequency. The ultrasound signal can thus be transmitted in the form of a wide frequency band. By this broadband excitation different frequencies can be excited and used in the detection of structure-borne sound paths.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung wird ein frequenzmoduliertes Signal ausgesendet, welches die erste Frequenz und die zumindest eine zweite Frequenz umfasst. Bei dem frequenzmodulierten Signal kann es sich um ein lineares oder ein nichtlineares Chirp-Signal handeln. Ein solcher Chip beziehungsweise ein solches Chrip-Signal zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Frequenz des Signals in Abhängigkeit von der Zeit verändert. Ein solches Chirp-Signal kann ein gleichverteiltes Amplitudenspektrum aufweisen und bietet somit die Möglichkeit einer gezielten Anpassung der Analyse des Transferpfades auf die jeweilige Applikation. Zusätzlich lässt sich die Amplitude des Chirp-Signals als Design-Parameter für die Applikation einsetzen. Zudem bittet ein derartiges Ultraschallsignal in Form eines Chip-Signals die Möglichkeit einer Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses ist durch Puls-Kompressionsverfahren.According to an alternative embodiment, a frequency-modulated signal is transmitted which comprises the first frequency and the at least one second frequency. The frequency modulated signal may be a linear or a nonlinear chirp signal. Such a chip or such a Chrip signal is characterized in that the frequency of the signal changes as a function of time. Such a chirp signal can have a uniformly distributed amplitude spectrum and thus offers the possibility of a targeted adaptation of the analysis of the transfer path to the respective application. In addition, the amplitude of the chirp signal can be used as a design parameter for the application. In addition, such an ultrasonic signal in the form of a chip signal requests the possibility of an increase in the signal-to-noise ratio by means of pulse compression methods.

Grundsätzlich kann das Anregungssignal in Form einer zeitlich veränderlichen elektrischen Spannung bereitgestellt werden. Diese elektrische Spannung kann an einem Wandlerelement, beispielsweise einem piezoelektrischen Element, angelegt werden, welches mit der Membran des Ultraschallsensors verbunden ist.In principle, the excitation signal can be provided in the form of a time-varying electrical voltage. This electrical voltage can be applied to a transducer element, for example a piezoelectric element, which is connected to the membrane of the ultrasonic sensor.

Vorzugsweise bleibt, falls der Anteil des Empfangssignals erkannt wird, welcher von einer Reflexion des Ultraschallsignals in dem Bauteil stammt, der Anteil bei einer Erkennung eines Objekts in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs unberücksichtigt. Der Anteil kann also bei der Auswertung des Empfangssignals unberücksichtigt bleiben beziehungsweise nicht berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann der Anteil oder die Anteile des Empfangssignals, welche von den Reflexionen des Körperschalls stammen, ausgeblendet werden. Damit kann die Erkennung von Scheinhindernissen auf zuverlässige Weise verhindert werden.Preferably, if the proportion of the received signal which originates from a reflection of the ultrasonic signal in the component is recognized, the proportion in the case of recognition of an object in a surrounding area of the motor vehicle remains unconsidered. The proportion can thus be disregarded or not considered in the evaluation of the received signal. In this way, the proportion or proportions of the received signal, which originate from the reflections of structure-borne noise, can be masked out. Thus, the detection of apparent obstacles can be reliably prevented.

Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Steuergerät und zumindest einen Ultraschallsensor. Die Ultraschallsensorvorrichtung ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und der vorteilhaften Ausgestaltungen davon ausgelegt. Das Steuergerät ist zur Datenübertragung mit dem zumindest einen Ultraschallsensor verbunden. Mithilfe des Steuergeräts kann das Anregungssignal, mit welchem die Membran beziehungsweise des Wandlerelement des Ultraschallsensors angeregt wird, bereitgestellt werden. Mit diesem Wandlerelement kann auch das Empfangssignal, welches die Schwingung der Membran beim Empfangen des reflektierten Ultraschallsignals beschreibt, bereitgestellt werden. Diese kann dann von dem Ultraschallsensor an das Steuergerät übertragen werden. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensorvorrichtung eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren umfasst. Diese Ultraschallsensoren können dann verteilt an dem Kraftfahrzeug angeordnet werden.An inventive ultrasonic sensor device for a motor vehicle comprises a control device and at least one ultrasonic sensor. The ultrasonic sensor device is designed for performing a method according to the invention and the advantageous embodiments thereof. The control unit is connected to the data transmission with the at least one ultrasonic sensor. By means of the control device, the excitation signal, with which the membrane or the transducer element of the ultrasonic sensor is excited, can be provided. With this transducer element, the received signal, which describes the vibration of the membrane upon receiving the reflected ultrasonic signal, can also be provided. This can then be transmitted from the ultrasonic sensor to the control unit. In principle, it can also be provided that the ultrasonic sensor device comprises a plurality of ultrasonic sensors. These ultrasonic sensors can then be distributed to the motor vehicle.

Eine erfindungsgemäße Verkleidungsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Die Verkleidungsanordnung kann ferner eine Halteeinrichtung aufweisen, mittels welcher der Ultraschallsensor an dem Bauteil beziehungsweise Verkleidungsteil gehalten ist. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Verkleidungsanordnung kein Dämpfungselement zum Dämpfen der Übertragung von Schwingungen von dem Ultraschallsensor auf das Bauteil umfasst. Damit können Bauteile eingespart werden.A trim arrangement according to the invention for a motor vehicle comprises an ultrasonic sensor device according to the invention. The cladding arrangement may further comprise a holding device, by means of which the ultrasonic sensor is held on the component or covering part. In this case, it is provided in particular that the lining arrangement does not comprise a damping element for damping the transmission of vibrations from the ultrasonic sensor to the component. This can be used to save components.

Bevorzugt ist das Bauteil als Stoßfänger, als Außenbeplankungsteil einer Tür und/oder als Radhausverkleidung ausgebildet. Das Bauteil kann ein Teil der Karosserie oder ein Strukturbauteil sein. Der zumindest eine Ultraschallsensor kann beispielsweise verdeckt hinter den Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Dies ist beispielsweise sinnvoll, wenn die Ultraschallsensorvorrichtung Teil eines Parkhilfesystems des Kraftfahrzeugs ist. In diesem Fall können mit den Ultraschallsensoren Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erkannt werden und die Abstände zu dem Objekt bestimmt werden. Der zumindest eine Ultraschallsensor kann auch verdeckt hinter einer Tür beziehungsweise einem Teil der Tür des Kraftfahrzeugs eingebaut werden. Somit können Objekte in einem Schwenkbereich der Tür erkannt werden und der Abstand zu den Objekten kann bestimmt werden. Dies eignet sich für Fahrerassistenzsysteme in Form von Türöffnungsassistenten, welche bei einem Öffnen der Tür warnen, wenn sich ein Objekt in dem Schwenkbereich befindet. Ferner kann mit solchen Fahrerassistenzsystemen ein Öffnungswinkel der Tür in Abhängigkeit von der Position des Objekts begrenzt werden. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der zumindest eine Ultraschallsensor verdeckt hinter einer Radlaufverkleidung angeordnet wird. Dies eignet sich, wenn der zumindest eine Ultraschallsensor zur Nässedetektion verwendet wird. In diesem Fall kann mit dem zumindest einen Ultraschallsensor Spritzwasser, welches von der Fahrbahn durch das rotierende Rad auf die Radlaufverkleidung geschleudert wird, erkannt werden. Grundsätzlich kann der zumindest eine Ultraschallsensor auch verdeckt hinter anderen Bauteilen des Kraftfahrzeugs angeordnet werden.Preferably, the component is designed as a bumper, as Außenbeplankungsteil a door and / or as Radhausverkleidung. The component may be a part of the body or a structural component. The at least one ultrasonic sensor, for example, concealed behind the bumper of the Be arranged motor vehicle. This is useful, for example, if the ultrasonic sensor device is part of a parking aid system of the motor vehicle. In this case, objects can be detected in the surroundings of the motor vehicle with the ultrasonic sensors and the distances to the object can be determined. The at least one ultrasonic sensor can also be installed concealed behind a door or a part of the door of the motor vehicle. Thus, objects in a swivel range of the door can be detected and the distance to the objects can be determined. This is suitable for driver assistance systems in the form of door opening assistants, which warn when the door is opened when an object is in the swivel area. Furthermore, with such driver assistance systems, an opening angle of the door can be limited depending on the position of the object. A further embodiment provides that the at least one ultrasonic sensor is arranged concealed behind a Radlaufverkleidung. This is suitable if the at least one ultrasonic sensor is used for wet detection. In this case, with the at least one ultrasonic sensor spray water, which is thrown from the roadway by the rotating wheel on the Radlaufverkleidung be recognized. In principle, the at least one ultrasonic sensor can also be arranged concealed behind other components of the motor vehicle.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Verkleidungsanordnung. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Personenkraftwagen ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug als Nutzfahrzeug ausgebildet ist. In der bestimmungsgemäßen Einbaulage der Ultraschallsensorvorrichtung beziehungsweise der Verkleidungsanordnung an dem Kraftfahrzeug ist der zumindest eine Ultraschallsensor auf einer Rückseite des Bauteils angeordnet. Dies bedeutet, dass ein Betrachter, welcher vor dem Kraftfahrzeug steht, den Ultraschallsensor optisch nicht wahrnehmen kann.A motor vehicle according to the invention comprises a trim arrangement according to the invention. The motor vehicle is preferably designed as a passenger car. It can also be provided that the motor vehicle is designed as a commercial vehicle. In the intended installation position of the ultrasonic sensor device or the lining arrangement on the motor vehicle, the at least one ultrasonic sensor is arranged on a rear side of the component. This means that a viewer, who is standing in front of the motor vehicle, can not visually perceive the ultrasonic sensor.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung, die erfindungsgemäße Verkleidungsanordnung sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.The preferred embodiments presented with reference to the method according to the invention and their advantages apply correspondingly to the ultrasonic sensor device according to the invention, the trim arrangement according to the invention and to the motor vehicle according to the invention.

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 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. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations, without departing from the scope of the invention , Thus, embodiments of the invention are to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, however, emerge and can be produced by separated combinations of features from the embodiments explained. Embodiments and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which thus do not have all the features of an originally formulated independent claim. Moreover, embodiments and combinations of features, in particular by the embodiments set out above, are to be regarded as disclosed which go beyond the feature combinations set out in the back references of the claims or deviate therefrom.

Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be described with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welches eine Ultraschallsensorvorrichtung mit verdeckt verbauten Ultraschallsensoren aufweist;
  • 2 ein Ultraschallsignal gemäß dem Stand der Technik, welches mit den Ultraschallsensoren ausgesendet wird, in Abhängigkeit von der Zeit;
  • 3 ein Frequenzspektrum des reflektierten Ultraschallsignals gemäß 2;
  • 4 ein Ultraschallsignal gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welches mit den Ultraschallsensoren ausgesendet wird;
  • 5 ein Frequenzspektrum des reflektierten Ultraschallsignals gemäß 4
Showing:
  • 1 a motor vehicle according to an embodiment of the invention, which comprises an ultrasonic sensor device with concealed built-ultrasonic sensors;
  • 2 an ultrasonic signal according to the prior art, which is emitted with the ultrasonic sensors, as a function of time;
  • 3 a frequency spectrum of the reflected ultrasonic signal according to 2 ;
  • 4 an ultrasonic signal according to an embodiment of the invention, which is emitted with the ultrasonic sensors;
  • 5 a frequency spectrum of the reflected ultrasonic signal according to 4

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2 zum Unterstützen eines Fahrers beim Betrieb des Kraftfahrzeugs 1. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst eine Verkleidungsanordnung 3. Die Verkleidungsanordnung 3 umfasst wiederum eine Ultraschallsensorvorrichtung 4. Darüber hinaus umfasst die Verkleidungsanordnung 3 ein Bauteil 5. Vorliegend ist das Bauteil 5 jeweils durch ein Außenbeplankungsteil 6 der jeweiligen Türen 7 des Kraftfahrzeugs 1 gebildet. 1 shows a motor vehicle 1 according to an embodiment of the invention in a plan view. The car 1 is designed here as a passenger car. The car 1 includes a driver assistance system 2 for assisting a driver in the operation of the motor vehicle 1 , The driver assistance system 2 includes a fairing arrangement 3 , The panel arrangement 3 again comprises an ultrasonic sensor device 4 , In addition, the fairing arrangement includes 3 a component 5 , The present is the component 5 each by a Außenbeplankungsteil 6 the respective doors 7 of the motor vehicle 1 educated.

Die Ultraschallsensorvorrichtung 4 umfasst zumindest einen Ultraschallsensor 8. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 4 vier Ultraschallsensoren 8, wobei jeder Türen 7 des Kraftfahrzeugs 1 ein Ultraschallsensor 8 zugeordnet ist. Die Anzahl und Anordnung der jeweiligen Ultraschallsensoren 8 ist rein beispielhaft zu verstehen. Dabei sind die Ultraschallsensoren 8 verdeckt hinter dem Bauteil 5 beziehungsweise den Außenbeplankungsteil 6 angeordnet. Die Ultraschallsensorvorrichtung 4 umfasst ferner ein elektronisches Steuergerät 9, welches zur Datenübertragung mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 8 verbunden ist. Entsprechende Datenleitungen sind vorliegend der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.The ultrasonic sensor device 4 includes at least one ultrasonic sensor 8th , By doing Present embodiment includes the ultrasonic sensor device 4 four ultrasonic sensors 8th , with each door 7 of the motor vehicle 1 an ultrasonic sensor 8th assigned. The number and arrangement of the respective ultrasonic sensors 8th is purely exemplary to understand. Here are the ultrasonic sensors 8th hidden behind the component 5 or the Außenbeplankungsteil 6 arranged. The ultrasonic sensor device 4 further comprises an electronic control unit 9 , which for data transmission with the respective ultrasonic sensors 8th connected is. Corresponding data lines are not shown here for the sake of clarity.

Mithilfe der Ultraschallsensorvorrichtung 4 können Objekte 10 in einem Umgebungsbereich 11 des Kraftfahrzeugs 1 erfasst werden. Zu diesem Zweck wird mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 8 ein Ultraschallsignal 11 ausgesendet. Zudem wird das von dem Objekt 10 reflektierte Ultraschallsignal 11 wieder mit den Ultraschallsensoren 8 empfangen. In dem vorliegenden Beispiel befindet sich das Objekt 10 in einem Schwenkbereich der vorderen linken Tür 7 beziehungsweise der Fahrertür. Falls mithilfe der Ultraschallsensorvorrichtung 4 erkannt wird, dass sich das Objekt 10 in dem Schwenkbereich der Tür 7 befindet, kann mittels des Fahrerassistenzsystems 2 ein entsprechendes Warnsignal an einen Insassen des Kraftfahrzeugs 1 ausgegeben werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Aktor des Fahrerassistenzsystems 2 angesteuert wird, welcher eine Öffnungsbewegung der Tür 7 in Abhängigkeit von der Position des Objekts 10 begrenzt. Somit kann eine Kollision zwischen der Tür 7 und dem Objekt 10 beim Öffnen der Tür 7 verhindert werden.Using the ultrasonic sensor device 4 can objects 10 in a surrounding area 11 of the motor vehicle 1 be recorded. For this purpose, with the respective ultrasonic sensors 8th an ultrasonic signal 11 sent out. In addition, that of the object 10 reflected ultrasound signal 11 again with the ultrasonic sensors 8th receive. In the present example, the object is located 10 in a swivel range of the front left door 7 or the driver's door. If using the ultrasonic sensor device 4 it is recognized that the object 10 in the swivel range of the door 7 can, by means of the driver assistance system 2 a corresponding warning signal to an occupant of the motor vehicle 1 be issued. It can also be provided that an actuator of the driver assistance system 2 is controlled, which is an opening movement of the door 7 depending on the position of the object 10 limited. Thus, a collision between the door 7 and the object 10 when opening the door 7 be prevented.

Vorliegend sind die Ultraschallsensoren 8 verdeckt hinter dem Bauteil 5 beziehungsweise dem Außenbeplankungsteil 6 der Tür 7 angeordnet. Dies bedeutet, dass das Bauteil 5 beim Aussenden des Ultraschallsignals 11 mit dem Ultraschallsensor 8 zu Schwingungen angeregt wird. Damit kann sich Körperschall innerhalb des Bauteils 5 ausbreiten. Dieser Körperschall kann innerhalb des Bauteils 5 reflektiert werden und wieder an den Ultraschallsensor 8 übertragen werden. Diese Reflexion des Körperschalls kann nun fälschlicherweise als Echo des Ultraschallsignals, das von einem Objekt 10 stammt, interpretiert werden.In the present case are the ultrasonic sensors 8th hidden behind the component 5 or the Außenbeplankungsteil 6 the door 7 arranged. This means that the component 5 when transmitting the ultrasonic signal 11 with the ultrasonic sensor 8th is excited to vibrate. This allows structure-borne noise within the component 5 spread. This structure-borne noise can occur within the component 5 be reflected and returned to the ultrasonic sensor 8th be transmitted. This reflection of structure-borne sound can now be falsely described as an echo of the ultrasonic signal coming from an object 10 comes, be interpreted.

2 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Ultraschallsignals 11 gemäß dem Stand der Technik, welches mit einem Ultraschallsensor 8 ausgesendet wird. Dabei ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate eine Amplitude P aufgetragen. Zum Aussenden des Ultraschallsignals 11 wird eine Membran des Ultraschallsensors 8 mithilfe eines Wandlerelements zu mechanischen Schwingungen angeregt. Dazu wird eine zeitlich veränderliche elektrische Spannung an dem Wandlerelement angelegt. In 2 ist zu erkennen, dass die Amplitude P des Ultraschallsignals 11 in Abhängigkeit von der Zeit t zunächst zunimmt. Dies ist dadurch begründet, dass die Membran des Ultraschallsensors 8 durch das Wandlerelement zum Schwingen angeregt wird. Danach nimmt die Amplitude P des Ultraschallsignals 11 wieder ab. Der Grund hierfür ist, dass die Membran mittels des Wandlerelements nicht mehr zum Schwingen angeregt und die Membran ausschwingt. 2 shows a time course of an ultrasonic signal 11 according to the prior art, which with an ultrasonic sensor 8th is sent out. In this case, the time t is plotted on the abscissa and an amplitude P is plotted on the ordinate. To send the ultrasonic signal 11 becomes a membrane of the ultrasonic sensor 8th excited by a transducer element to mechanical vibrations. For this purpose, a time-varying electrical voltage is applied to the transducer element. In 2 it can be seen that the amplitude P of the ultrasonic signal 11 as a function of time t initially increases. This is due to the fact that the membrane of the ultrasonic sensor 8th is excited by the transducer element to vibrate. Thereafter, the amplitude P of the ultrasonic signal decreases 11 again. The reason for this is that the membrane is no longer excited by the transducer element to vibrate and the membrane swings.

Das Ultraschallsignal 11 wird mittels des Ultraschallsensors 8 ausgesendet und das reflektierte Ultraschallsignal 11 beziehungsweise das Echo wird anschließend mit dem Ultraschallsensor 8 empfangen. Zudem wird ein Empfangssignal bestimmt, welches das reflektierte Ultraschallsignal 11 beschreibt. 3 zeigt das Frequenzspektrum 12 beziehungsweise das Amplitudenspektrum zu dem reflektierten Ultraschallsignal 11 gemäß 2. Dabei ist auf der Abszisse die Frequenz f und auf der Ordinate die Amplitude A aufgetragen. Hier ist zu erkennen, dass das Empfangssignal beziehungsweise das reflektierte Ultraschallsignal eine erste Frequenz f1 aufweist. Dieser ersten Frequenz f1 ist eine erste Amplitude A1 zugeordnet. Die erste Frequenz f1 kann beispielsweise im Bereich von etwa 50 kHz liegen und einer Resonanzfrequenz der Membran entsprechen. In dem Amplitudenspektrum ist das enge Frequenzband zu erkennen, welches dieser ersten Frequenz f1 zugeordnet ist.The ultrasound signal 11 is by means of the ultrasonic sensor 8th emitted and the reflected ultrasonic signal 11 or the echo is then with the ultrasonic sensor 8th receive. In addition, a received signal is determined, which reflects the reflected ultrasonic signal 11 describes. 3 shows the frequency spectrum 12 or the amplitude spectrum to the reflected ultrasonic signal 11 according to 2 , At the same time on the abscissa the frequency f and on the ordinate the amplitude of A is plotted. Here it can be seen that the received signal or the reflected ultrasonic signal has a first frequency f1. This first frequency f1 is a first amplitude A1 assigned. For example, the first frequency f1 may be in the range of about 50 kHz and may correspond to a resonant frequency of the diaphragm. In the amplitude spectrum the narrow frequency band can be seen, which is assigned to this first frequency f1.

4 zeigt ein Ultraschallsignal 11 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welches mit den Ultraschallsensoren 8 ausgesendet wird. In diesem Fall weist das Ultraschallsignal 11 neben der ersten Frequenz f1 auch eine zweite Frequenz f2 auf. Die zweite Frequenz f2 kann beispielsweise einer höheren Harmonischen beziehungsweise einer weiteren Schwingungsmode der Membran entsprechen. Die erste Frequenz f1 und die zweite Frequenz f2 sind deutlich in 5 zu erkennen, welche das Frequenzspektrum 12 beziehungsweise das Amplitudenspektrum des reflektierten Ultraschallsignals 11 gemäß 4 zeigt. Dabei ist der ersten Frequenz f1 die erste Amplitude A1 in dem Frequenzspektrum 12 zugeordnet und der zweiten Frequenz f2 ist eine zweite Amplitude A2 in dem Frequenzspektrum 12 zugeordnet. 4 shows an ultrasonic signal 11 according to an embodiment of the invention, which with the ultrasonic sensors 8th is sent out. In this case, the ultrasonic signal indicates 11 in addition to the first frequency f1 and a second frequency f2. The second frequency f2 may, for example, correspond to a higher harmonic or another vibration mode of the membrane. The first frequency f1 and the second frequency f2 are clearly in 5 to recognize which the frequency spectrum 12 or the amplitude spectrum of the reflected ultrasound signal 11 according to 4 shows. In this case, the first frequency f1 is the first amplitude A1 in the frequency spectrum 12 and the second frequency f2 is a second amplitude A2 in the frequency spectrum 12 assigned.

Die erste Amplitude A1 und die zweite Amplitude A2 können mit zuvor bestimmten Referenzamplituden verglichen werden. Somit kann bestimmt werden, ob das reflektierte Ultraschallsignal 11 beziehungsweise das Empfangssignal die Reflexion des Ultraschallsignals 11 an dem Objekt 10 in dem Umgebungsbereich 11 beschreibt oder ob das Empfangssignal oder Teile davon eine Reflexion des Ultraschallsignals 11 innerhalb des Bauteils 5 beschreiben. Wenn erkannt wird, dass der Anteil des Empfangssignals von der Reflexion des Ultraschallsignals 11 innerhalb des Bauteils 5 stammt, kann dieser Anteil bei der Erkennung des Objekts 10 nicht berücksichtigt werden beziehungsweise ausgeblendet werden.The first amplitude A1 and the second amplitude A2 can be compared with previously determined reference amplitudes. Thus, it can be determined whether the reflected ultrasonic signal 11 or the received signal, the reflection of the ultrasonic signal 11 on the object 10 in the surrounding area 11 describes or whether the received signal or parts thereof a reflection of the ultrasonic signal 11 within the component 5 describe. If it is detected that the proportion of the received signal from the reflection of the ultrasonic signal 11 within the component 5 This can be Share in recognizing the object 10 not be considered or hidden.

Vorliegend weist das ausgesendete Ultraschallsignal 11 zwei enge Frequenzbänder auf. Alternativ dazu kann es auch vorgesehen sein, dass das ausgesendete Ultraschallsignal 11 ein weites Frequenzband aufweist, welches die erste Frequenz f1 und die zweite Frequenz f2 umfasst. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das ausgesendete Ultraschallsignal 11 als Chirp-Signal ausgesendet wird, wobei das Chirp-Signal die erste Frequenz f1 und die zweite Frequenz f2 umfasst.In the present case, the emitted ultrasonic signal 11 two narrow frequency bands. Alternatively, it may also be provided that the emitted ultrasonic signal 11 a wide frequency band comprising the first frequency f1 and the second frequency f2. Another possibility is that the emitted ultrasonic signal 11 is emitted as a chirp signal, wherein the chirp signal comprises the first frequency f1 and the second frequency f2.

Die zuvor beschriebene Vorgehensweise eignet sich grundsätzlich für verdeckt verbaute Ultraschallsensoren 8. Dabei können die Ultraschallsensoren 8 auch hinter anderen Bauteilen 5 angeordnet werden. Beispielsweise können die Ultraschallsensoren 8 hinter den Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet werden. Dies eignet sich für die Verwendung der Ultraschallsensoren 8 in Fahrerassistenzsystemen 2, welche als Parkhilfesystemen ausgebildet sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren 8 hinter einer Radlaufverkleidung angeordnet werden. Damit kann mit den Ultraschallsensoren 8 Wasser, welches sich auf der Fahrbahn befindet und welches von den rotierenden Reifen auf die Radlaufverkleidung geschleudert wird, erkannt werden. Dies eignet sich für Anwendungen der Ultraschallsensoren 8 in einem Fahrerassistenzsystem 2 nur Nässedetektion auf der Fahrbahn.The procedure described above is basically suitable for concealed ultrasonic sensors 8th , The ultrasonic sensors can do this 8th also behind other components 5 to be ordered. For example, the ultrasonic sensors 8th behind the bumper of the motor vehicle 1 to be ordered. This is suitable for the use of the ultrasonic sensors 8th in driver assistance systems 2 , which are designed as parking assistance systems. It can also be provided that the ultrasonic sensors 8th be arranged behind a Radlaufverkleidung. This can be done with the ultrasonic sensors 8th Water, which is on the road and which is thrown by the rotating tires on the Radlaufverkleidung recognized. This is suitable for applications of the ultrasonic sensors 8th in a driver assistance system 2 only wetness detection on the road.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (15)

Verfahren zum Betreiben eines verdeckt hinter einem Bauteil (5) eines Kraftfahrzeugs (1) verbauten Ultraschallsensors (8), bei welchem ein Ultraschallsignal (11) ausgesendet wird, wobei zum Aussenden des Ultraschallsignals (11) eine Membran des Ultraschallsensors (8) mit einer ersten Frequenz (f1) angeregt wird, das reflektierte Ultraschallsignal (11) empfangen wird, und ein Empfangssignal bestimmt wird, welches das empfangene Ultraschallsignal (11) beschreibt, wobei zum Auswerten des Empfangssignals Amplituden (A1, A2) des Empfangssignals bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran des Ultraschallsensors (8) zum Aussenden des Ultraschallsignals (11) mit zumindest einer zweiten Frequenz (f2) angeregt wird und anhand der Amplituden (A1, A2) ein Anteil des Empfangssignals erkannt wird, welcher von einer Reflexion des Ultraschallsignals (11) innerhalb des Bauteils (5) stammt.Method for operating an ultrasound sensor (8) which is concealed behind a component (5) of a motor vehicle (1) and in which an ultrasound signal (11) is emitted, a diaphragm of the ultrasound sensor (8) having a first ultrasound sensor (8) for emitting the ultrasound signal (11) Frequency (f1) is excited, the reflected ultrasonic signal (11) is received, and a received signal is determined, which describes the received ultrasonic signal (11), wherein for evaluating the received signal amplitudes (A1, A2) of the received signal are determined, characterized the membrane of the ultrasound sensor (8) is excited with at least one second frequency (f2) for emitting the ultrasound signal (11) and a proportion of the received signal is detected on the basis of the amplitudes (A1, A2), which is dependent on a reflection of the ultrasound signal (11). originates within the component (5). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden (A1, A2) von einem Frequenzspektrum (12) des Empfangssignals bestimmt werden und/oder dass das Empfangssignal zum Bestimmen der Amplituden (A1, A2) gefiltert wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the amplitudes (A1, A2) of a frequency spectrum (12) of the received signal are determined and / or that the received signal for determining the amplitudes (A1, A2) is filtered. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, die Amplituden (A1, A2) für die erste Frequenz (f1) und für die zumindest eine zweite Frequenz (f2) bestimmt werden.Method according to Claim 1 or 2 in that the amplitudes (A1, A2) are determined for the first frequency (f1) and for the at least one second frequency (f2). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen des Anteils des Empfangssignals, welcher von einer Reflexion des Ultraschallsignals (11) innerhalb des Bauteils (5) stammt, die Amplituden (A1, A2) mit vorbestimmten Referenzamplituden verglichen werden und/oder ein Verhältnis der Amplituden (A1, A2) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for detecting the portion of the received signal which originates from a reflection of the ultrasonic signal (11) within the component (5), the amplitudes (A1, A2) are compared with predetermined reference amplitudes and / or a ratio of the amplitudes (A1, A2) is determined. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen des Anteils des Empfangssignals, welcher von der Reflexion des Ultraschallsignals (11) innerhalb des Bauteils (5) stammt, aktuelle Umweltbedingungen, welche einen Umgebungsbereich (11) des Kraftfahrzeugs (1) beschreiben, bestimmt werden.Method according to Claim 4 , characterized in that for detecting the proportion of the received signal, which comes from the reflection of the ultrasonic signal (11) within the component (5), current environmental conditions which describe a surrounding area (11) of the motor vehicle (1) are determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Frequenz (f2), mit welcher die Membran angeregt wird, größer als die erste Frequenz (f1) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one second frequency (f2), with which the membrane is excited, is greater than the first frequency (f1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Frequenz (f1) und die zumindest eine zweite Frequenz (f2), derart bestimmt werden, dass durch die erste Frequenz (f1) und die zumindest eine zweite Frequenz (f2) jeweilige Schwingungsmoden der Membran angeregt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first frequency (f1) and the at least one second frequency (f2), are determined such that by the first frequency (f1) and the at least one second frequency (f2) respective vibration modes be stimulated the membrane. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran mit einem Anregungssignal angeregt wird, welches ein erstes Frequenzband mit der ersten Frequenz (f2) und zumindest ein zweites Frequenzband mit der zumindest einen zweiten Frequenz (f2) umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane is excited with an excitation signal which comprises a first frequency band having the first frequency (f2) and at least one second frequency band having the at least one second frequency (f2). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran mit einem Anregungssignal angeregt wird, welches ein einziges Frequenzband mit der ersten Frequenz (f1) und der zumindest einen zweiten Frequenz (f2) umfasst.Method according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the membrane is excited with an excitation signal which comprises a single frequency band having the first frequency (f1) and the at least one second frequency (f2). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran mit einem frequenzmodulierten Signal, welches die erste Frequenz (f1) und die zumindest eine zweite Frequenz (f2) umfasst, angeregt wird.Method according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the membrane is excited with a frequency-modulated signal comprising the first frequency (f1) and the at least one second frequency (f2). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass falls der Anteil des Empfangssignals erkannt wird, welcher von einer Reflexion des Ultraschallsignals (11) innerhalb des Bauteils (5) stammt, der Anteil bei einer Erkennung eines Objekts (10) in einem Umgebungsbereich (11) des Kraftfahrzeugs (1) unberücksichtigt bleibt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that if the proportion of the received signal is detected, which comes from a reflection of the ultrasonic signal (11) within the component (5), the proportion in a detection of an object (10) in a surrounding area ( 11) of the motor vehicle (1) is disregarded. Ultraschallsensorvorrichtung (4) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Steuergerät (9) und zumindest einem Ultraschallsensor (8), wobei die Ultraschallsensorvorrichtung (4) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.Ultrasonic sensor device (4) for a motor vehicle (1), comprising a control device (9) and at least one ultrasonic sensor (8), wherein the ultrasonic sensor device (4) is designed to carry out a method according to one of the preceding claims. Verkleidungsanordnung (3) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einem Bauteil (5) und mit einer Ultraschallsensorvorrichtung (4) nach Anspruch 12, wobei der zumindest eine Ultraschallsensor (8) der Ultraschallsensorvorrichtung (4) an dem Bauteil (5) angeordnet ist.Cladding arrangement (3) for a motor vehicle (1) with a component (5) and with an ultrasonic sensor device (4) according to FIG Claim 12 wherein the at least one ultrasonic sensor (8) of the ultrasonic sensor device (4) is arranged on the component (5). Verkleidungsanordnung (3) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (5) als Stoßfänger, als Außenbeplankungsteil (6) einer Tür (7) und/oder als Radhausverkleidung ausgebildet ist.Cladding arrangement (3) according to Claim 13 , characterized in that the component (5) is designed as a bumper, as Außenbeplankungsteil (6) of a door (7) and / or as Radhausverkleidung. Kraftfahrzeug (1) mit einer Verkleidungsanordnung (3) nach Anspruch 13 oder 14.Motor vehicle (1) with a trim arrangement (3) according to Claim 13 or 14 ,
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