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Die Erfindung betrifft ein Heizsystem für ein Radom eines Radars für ein Kraftfahrzeug, eine entsprechende Steuereinheit und ein entsprechendes Verfahren.
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Für den zuverlässigen Betrieb von Kommunikations- und Radarsystemen, insbesondere von derartigen Systemen in Kraftfahrzeugen ist die Vermeidung von Wasser-, Eis- und Schneeschichten im Sende- und Empfangspfad der Antennen entscheidend für deren Funktionssicherheit. Durch Anlagerung von entsprechenden Wasser-, Eis- und Schneeschichten werden diese Systeme gestört, wobei es im Extremfall zu einem Ausfall der Systeme kommt. Um Beschädigungen an z. B. so genannten Abstands-Warn-Radaren von Kraftfahrzeugen zu vermeiden, werden diese mit einem Radom abdeckt. Die Funktionsweise eines derartigen Abstands-Warn-Radars wird jedoch wiederum erheblich verschlechtert, wenn sich auf der Radomoberfläche Wasser-, Eis- oder Schneeschichten ablagern.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Heizsystem, eine Steuereinheit und ein Verfahren anzugeben, die die Funktionsweise eines derartigen Radars unterstützt.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Heizsystem für ein Radom eines Radars für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Radom handelt es sich dabei insbesondere um ein beliebiges Schutzelement für den Radarsensor, das für Radiowellen zumindest teilweise durchlässig ist. Das Radom kann dabei beispielsweise eine beliebige geometrische Form oder Kontur aufweisen.
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Das Heizsystem umfasst ein Heizelement zum Heizen des Radoms und eine mit dem Heizelement verbundene Steuereinheit zum Aktivieren des Heizelements. Bei der Steuereinheit kann es sich beispielsweise um ein separates Steuergerät handeln. Alternativ dazu kann es sich beispielsweise auch um eine Hardware- oder Softwarekomponente handeln, die in einem Steuergerät integriert ist.
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Die Steuereinheit ist eingerichtet, eine für eine Außentemperatur charakteristische Größe entgegenzunehmen oder zu bestimmen. Insbesondere kann die für die Außentemperatur charakteristische Größe von einem Sensor ermittelt werden, der mit der Steuereinheit gekoppelt ist. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Temperatursensor handeln.
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Darüber hinaus ist die Steuereinheit eingerichtet, eine mit einem Schmelzpunkt von Niederschlagsablagerungen auf einer äußeren Radomoberfläche zusammenhänge Größe entgegenzunehmen oder zu bestimmen. Insbesondere ist die mit dem Schmelzpunkt der Niederschlagsablagerungen zusammenhänge Größe charakteristisch für den Schmelzpunkt der Niederschlagsablagerungen.
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Bei Niederschlagsablagerungen handelt es sich insbesondere um Wasser-, Schnee oder Eisablagerungen. Insbesondere handelt es sich dabei um Ablagerungen, die ein Gemisch aus Wasser, Schnee und/oder Eis bilden.
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Darüber hinaus ist die Steuereinheit eingerichtet, zumindest einen Temperaturschwellwert in Abhängigkeit von der mit dem Schmelzpunkt zusammenhängenden Größe zu bestimmen.
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Der Temperaturschwellwert kann insbesondere analytisch aus der mit dem Schmelzpunkt zusammenhängenden Größe bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Temperaturschwellwert aus einer vorbestimmten Lookup-Tabelle in Abhängigkeit von der mit dem Schmelzpunkt zusammenhängenden Größe ausgelesen werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein vorbestimmter Temperaturschwellwert auch in Abhängigkeit von der mit dem Schmelzpunkt zusammenhängenden Größe angepasst werden.
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Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, das Heizelement in Abhängigkeit von einem Schwellwertvergleich der Außentemperatur mit dem Temperaturschwellwert zu aktivieren.
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Insbesondere kann dabei das Heizelement aktiviert werden, wenn das Ergebnis des Schwellwertvergleichs ist, dass die Außentemperatur den Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet. Beispielsweise kann dabei auch der zeitliche Verlauf der Außentemperatur berücksichtigt werden. So kann bei steigender Außentemperatur das Heizelement aktiviert werden, wenn die Außentemperatur den Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Heizelement insbesondere auch aktiviert werden, wenn das Ergebnis des Schwellwertvergleichs ist, dass die Außentemperatur den Temperaturschwellwert erreicht oder unterschreitet. Beispielsweise kann dabei auch der zeitliche Verlauf der Außentemperatur berücksichtigt werden. So kann bei fallender Außentemperatur das Heizelement aktiviert werden, wenn die Außentemperatur den Temperaturschwellwert erreicht oder unterschreitet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuervorrichtung eingerichtet, zumindest zwei Temperaturschwellwerte in Abhängigkeit von dem Schmelzpunkt zu bestimmen.
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Insbesondere kann somit erreicht werden, dass das Heizelement in einem Temperaturintervall aktiviert wird, das durch einen oberen und einen unteren Temperaturschwellwert begrenzt wird.
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Dafür kann die Steuervorrichtung eingerichtet sein, das Heizelement bei steigender Außentemperatur zu aktivieren, wenn die Außentemperatur den ersten Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet, und das Heizelement bei fallender Außentemperatur zu aktivieren, wenn die Außentemperatur den zweiten Temperaturschwellwert erreicht oder unterschreitet.
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Außerhalb des Temperaturintervalls wird das Heizelement insbesondere nicht aktiviert. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn bei einer Außentemperatur, die außerhalb des Temperaturintervalls liegt, keine Beeinträchtigung der Funktionalität des Radarsensors durch die Niederschlagsablagerungen auf der äußeren Radomoberfläche zu erwarten sind.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die mit dem Schmelzpunkt zusammenhängende Größe für einen Salzgehalt der Niederschlagsablagerungen charakteristisch.
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Hierbei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass sich der Schmelzpunkt einer Lösung, wie beispielsweise einem Gemisch aus Niederschlagsablagerungen und Salz, vom Schmelzpunkt einer reinen Flüssigkeit unterscheidet kann (sog. „Schmelzpunktdepression“).
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Insbesondere ist dabei eine für die elektrische Leitfähigkeit der Niederschlagsablagerungen charakteristische Größe (z.B. Leitfähigkeit, Widerstand) auch charakteristisch für den Salzgehalt der Niederschlagsablagerungen. Hierbei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass reines Wasser den elektrischen Strom nur in sehr geringem Maße leitet, da es nur sehr wenige Ionen enthält. Da Ionen elektrische Ladung tragen, können sie sich in Richtung auf eine positive bzw. negative Elektrode hin bewegen. Voraussetzung für diese Wanderung der Ionen ist, dass das in festem Aggregatzustand vorhandene lonengitter (Salzkristall) durch Auflösen in Wasser oder durch Schmelzen zerstört wird.
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Salze sind lonenverbindungen (lonensubstanzen), die im Allgemeinen aus Metall-Ionen und Säurerest-Ionen aufgebaut sind. Löst man also ein Salz in Wasser auf, so bringt man Ionen in das Wasser. Beim Eintauchen von zwei, an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen Elektroden setzt lonenwanderung zu den Elektroden ein. Der Stromkreis wird dadurch geschlossen und es fließt ein messbarer elektrischer Strom. Man kann auch sagen: Die elektrische Leitfähigkeit von Wasser wird erhöht, wenn Salze in ihm gelöst werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die mit dem Schmelzpunkt zusammenhängende Größe die geographische Position des Kraftfahrzeugs. Insbesondere ist die räumliche Position des Kraftfahrzeugs die geographische Breite. Die geografische Breite ist beispielsweise deshalb relevant für den Schmelzpunkt der Niederschlagsablagerungen, da von der geografische Breite darauf geschlossen werden kann, ob Straßen mit Auftausalz, bzw. Streusalz zum Schmelzen von Schnee und Eis behandelt werden. Beispielsweise wird in sehr kalten Regionen wie z.B. im Norden Schwedens, kein Salz gestreut, da die üblichen Temperaturen dort so niedrig sind, dass die Schmelzpunktdepression nicht ausreicht, um die Niederschlagsablagerungen zum Schmelzen zu bringen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Heizsystem einen Sensor, der eingerichtet ist, einen Salzgehalt der Niederschlagsablagerungen auf der äußeren Radomoberfläche als mit dem Schmelzpunkt zusammenhängende Größe zu ermitteln. Beispielsweise handelt es sich dabei um einen Sensor zur Ermittlung der Leitfähigkeit der Niederschlagsablagerungen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Sensor eingerichtet, die elektrische Leitfähigkeit der Niederschlagsablagerungen auf der äußeren Radomoberfläche zu ermitteln, und den Salzgehalt der Niederschlagsablagerungen auf der äußeren Radomoberfläche als mit dem Schmelzpunkt zusammenhängende Größe in Abhängigkeit von der ermittelten elektrischen Leitfähigkeit zu bestimmen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Sensor zumindest eine Elektrode zur Ermittlung der elektrischen Leitfähigkeit der Niederschlagsablagerungen auf der äußeren Radomoberfläche, und bestehende Karosserieelemente, insbesondere Karosserie- und/oder Dekorelemente, als Elektrode.
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Bestehende Karosserieelemente sind insbesondere Karosserieelemente, die neben der Nutzung als Elektrode einem weiteren (Haupt-) Zweck dienen. Beispielsweise kann es sich dabei um Zierleisten oder um Elemente eines Kühlergrills handeln.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinheit die eingerichtet ist, eine für eine Außentemperatur charakteristische Größe entgegenzunehmen oder zu bestimmen, eine mit einem Schmelzpunkt von Niederschlagsablagerungen auf einer äußeren Radomoberfläche zusammenhänge Größe entgegenzunehmen oder zu bestimmen, zumindest einen Temperaturschwellwert in Abhängigkeit von der mit dem Schmelzpunkt zusammenhängen Größe zu bestimmen, und das Heizelement in Abhängigkeit von einem Schwellwertvergleich der Außentemperatur mit dem Temperaturschwellwert zu aktivieren.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heizen eines Radoms eines Radars für ein Kraftfahrzeug.
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Ein Schritt des Verfahrens ist das Entgegennehmen oder Bestimmen einer für eine Außentemperatur charakteristische Größe. Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist das Entgegennehmen oder Bestimmen einer mit einem Schmelzpunkt von Niederschlagsablagerungen auf einer äußeren Radomoberfläche zusammenhänge Größe. Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist das Bestimmen von zumindest einem Temperaturschwellwert in Abhängigkeit von der mit den Schmelzpunkt zusammenhängen Größe. Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist das Aktivieren des Heizelements in Abhängigkeit von einem Schwellwertvergleich der Außentemperatur mit dem Temperaturschwellwert.
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Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Heizsystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für die erfindungsgemäße Steuereinheit nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und das erfindungsgemäße Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Steuereinheit und des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den vorstehend beschriebenen oder in den Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Heizsystems.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Heizsystems, und
- 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Heizsystems für ein Radom eines Radars für ein Kraftfahrzeug.
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Bei dem Radom handelt es sich dabei insbesondere um ein Schutzelement für den Radarsensor 105, das für Radiowellen zumindest teilweise durchlässig ist.
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Das Heizsystem umfasst ein Heizelement 100 zum Heizen des Radoms und eine mit dem Heizelement 100 verbundene Steuereinheit 110 zum Aktivieren des Heizelements 100.
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Die Steuereinheit 110 ist mit einem Sensor 160 zu Bestimmung einer für eine Außentemperatur charakteristischen Größe gekoppelt, beispielsweise einem Temperatursensor.
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Darüber hinaus ist die Steuereinheit 110 mit einem weiteren Sensor 140 zur Bestimmung einer mit einem Schmelzpunkt von Niederschlagsablagerungen 120 auf einer äußeren Radomoberfläche 130 zusammenhänge Größe gekoppelt, beispielsweise einem Sensor zur Bestimmung einer elektrischen Leitfähigkeit der Niederschlagsablagerungen 120.
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Außerdem ist die Steuereinheit 110 als Alternative zu dem Sensor 140 zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit der Niederschlagsablagerungen 120 mit einem weiteren Sensor 150 zur Bestimmung der mit dem Schmelzpunkt der Niederschlagsablagerungen 120 zusammenhängen Größe gekoppelt, beispielsweise einem GPS-Empfänger zur Bestimmung der geografischen Lage des Kraftfahrzeugs.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Heizen eines Radoms eines Radars für ein Kraftfahrzeug.
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In einem ersten Schritt wird dabei eine für eine Außentemperatur charakteristische Größe entgegengenommen 200. Diese kann beispielsweise von einem Außentemperatursensor 160 ermittelt und dem Verfahren zur Verfügung gestellt werden.
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In einem zweitem Schritt wird eine mit einem Schmelzpunkt von Niederschlagsablagerungen 120 auf einer äußeren Radomoberfläche 130 zusammenhänge Größe entgegengenommen 210. Diese Größe ist insbesondere für einen Salzgehalt der Niederschlagsablagerungen 120 charakteristisch.
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Beispielsweise handelt es sich dabei um die geografische Position des Kraftfahrzeugs, die die räumliche Breite der Position des Kraftfahrzeugs umfasst. Diese Größe kann dem Verfahren beispielsweise von einem GPS-Empfänger 150 bereitgestellt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die mit dem Schmelzpunkt der Niederschlagsablagerungen 120 auf der äußeren Radomoberfläche 130 zusammenhänge Größe auch von einem Sensor 140 zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit der Niederschlagsablagerungen 120 bereitgestellt werden.
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Der Sensor 140 zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit der Niederschlagsablagerungen 120 ist dabei eingerichtet den Salzgehalt der Niederschlagsablagerungen 120 auf der äußeren Radomoberfläche 130 als mit dem Schmelzpunkt zusammenhängende Größe in Abhängigkeit von der ermittelten elektrischen Leitfähigkeit zu bestimmen.
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Darüber hinaus umfasst der Sensor 140 Elektroden zur Ermittlung der elektrischen Leitfähigkeit der Niederschlagsablagerungen 120 auf der äußeren Radomoberfläche 130. Bestehende Karosserieelemente, insbesondere Dekorelemente wie beispielsweise Zierleiste- oder Blenden oder andere Elemente in Metalloptik , sind dabei als Elektroden für den Sensor 140 nutzbar.
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In einem folgenden Schritt wird zumindest ein Temperaturschwellwert in Abhängigkeit von der mit dem Schmelzpunkt zusammenhängenden Größe bestimmt 220.
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In Abhängigkeit von einem Schwellwertvergleich 230 der Außentemperatur mit dem Temperaturschwellwert kann das Heizelement 100 aktiviert werden 240.
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Wenn insbesondere zumindest zwei Temperaturschwellwerte in Schritt 220 bestimmt wurden, kann dadurch ein Temperaturintervall vorgegeben werden, innerhalb dem das Heizelement 100 betrieben wird.
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Bei steigender Außentemperatur kann beispielsweise das Heizelement 100 aktiviert werden, wenn die Außentemperatur den ersten Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet.
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Bei fallender Außentemperatur kann beispielsweise das Heizelement 100 aktiviert werden, wenn die Außentemperatur den zweiten Temperaturschwellwert erreicht oder unterschreitet.
