-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft einen Drehratensensor, wie er beispielsweise zur Detektion einer Beschädigung insbesondere eines geparkten Fahrzeugs dient. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Detektion einer Beschädigung insbesondere eines geparkten Fahrzeugs mit zumindest einem erfindungsgemäßen Drehratensensor.
-
Stand der Technik
-
Aus der
DE 10 2016 210 773 A1 der Anmelderin ist eine Vorrichtung zur Detektion einer Beschädigung eines geparkten Fahrzeugs bekannt, die zumindest zwei unterschiedliche Sensoreinheiten aufweist. Während eine erste Sensoreinheit einen Beschleunigungssensor umfasst, der dazu ausgebildet ist, Beschleunigungsdaten des geparkten Fahrzeugs zu erfassen, wird zusätzlich eine zweite Sensoreinheit mit einem Drehratensensor verwendet, der dazu ausgebildet ist, eine Drehrate des geparkten Fahrzeugs zu erfassen. Einzelheiten bezüglich der genauen Ausbildung des Drehratensensors sind in der genannten Schrift nicht angegeben. Jedoch ist es aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, dass zur Detektion von Drehungen, d.h. der Ermittlung von Drehraten typischerweise Sensoren verwendet werden, die in Form von Kreiselkompassen oder Gyroskopen ausgebildet sind. Die zuletzt genannten Sensoren sind jedoch relativ aufwändig ausgebildet bzw. benötigen schwingende Siliziumstrukturen, die prinzipbedingt, bevor sie sensitiv für Drehraten sind, eingeschwungen sein müssen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der erfindungsgemäße Drehratensensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass er konstruktiv besonders einfach aufgebaut ist und hinsichtlich seines Einsatzes universell einsetzbar ist. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, zur Detektion einer Drehrate den Drehratensensor mit mehreren Beschleunigungssensoren auszustatten. Kennt man die Position der Beschleunigungssensoren zueinander, und sind die Beschleunigungssensoren dazu ausgebildet, jeweils Beschleunigungen in die drei Raumachsen zu detektieren, so kann man anhand der erfassten Beschleunigungen der einzelnen Beschleunigungssensoren und der bekannten Position der Beschleunigungssensoren zueinander die Drehrate um einen Punkt ermitteln.
-
Daher weist der erfindungsgemäße Drehratensensor wenigstens zwei in definierten, d.h. bekannten Positionen zueinander angeordnete Beschleunigungssensoren auf, wobei die wenigstens zwei Beschleunigungssensoren dazu ausgebildet sind, Beschleunigungen in jeweils den drei Raumachsen zu erfassen, wobei der Drehratensensor weiterhin eine Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung der von den wenigstens zwei Beschleunigungssensoren erfassten Beschleunigungen um die drei Raumachsen aufweist, und wobei die Auswerteeinrichtung einen Algorithmus umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine Drehrate der wenigstens zwei Beschleunigungssensoren um einen Punkt anhand der von den wenigstens zwei Beschleunigungssensoren erfassten Beschleunigungen und deren gegenseitigen Position zueinander zu berechnen.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Drehratensensors sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
-
Je nach Anwendungsfall kann es genügen, dass der Drehratensensor lediglich die Drehraten um zwei senkrecht zueinander angeordnete Drehachsen erfassen soll. Um in diesem Fall den konstruktiven Aufwand für den Drehratensensor zu begrenzen, ist es vorgesehen, dass lediglich zwei Beschleunigungssensoren vorgesehen sind, und dass die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, die Beschleunigungen der zwei Beschleunigungssensoren um jeweils ihre drei Raumachsen sowie um zwei Drehachsen zu ermitteln, wobei die beiden Drehachsen senkrecht zueinander angeordnet sind und diejenigen Drehachsen sind, die senkrecht zu einer die beiden Beschleunigungssensoren verbindenden Achse angeordnet sind.
-
Will man jedoch eine Drehrate des Drehratensensors um jeden beliebigen Raumpunkt bzw. um alle drei Raumachsen erfassen, so ist es vorgesehen, dass drei Beschleunigungssensoren vorgesehen sind, und dass die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, die Beschleunigungen der drei Beschleunigungssensoren um jeweils ihre drei Raumachsen sowie um einen Raumpunkt zu ermitteln, um den die drei Beschleunigungssensoren rotieren.
-
Aus konstruktiver Sicht sowie mit Blick auf den Algorithmus der Auswerteeinrichtung lässt sich ein Drehratensensor besonders einfach realisieren, wenn die Beschleunigungssensoren identisch ausgebildet sind. In diesem Fall können beispielsweise die von den einzelnen Beschleunigungssensoren erfassten Beschleunigungen von dem Algorithmus der Auswerteeinrichtung gleichwertig betrachtet bzw. verarbeitet werden.
-
Um auf möglichst einfache Art und Weise eine vorteilhafte Anordnung der Beschleunigungssensoren zueinander zu verwirklichen, ist es vorgesehen, dass die Beschleunigungssensoren auf einer gemeinsamen Ebene, insbesondere auf einer gemeinsamen Oberfläche eines Schaltungsträgers, angeordnet sind.
-
In Weiterbildung des zuletzt genannten Vorschlags ist es zur Verbesserung der Genauigkeit der Drehrate vorgesehen, dass die Beschleunigungssensoren zur Maximierung der gegenseitigen Abstände zueinander insbesondere an Randbereichen des Schaltungsträgers angeordnet sind. Alternativ wäre es auch denkbar, mehrere, möglichst weit voneinander angeordnete Orte an einem Fahrzeug zu wählen, um die Abstände zwischen den Beschleunigungssensoren zu maximieren. Gedacht ist hierbei beispeilsweise, einen ersten Beschleunigungssensor im Bereich des Dachhimmels, einen zweiten im Bereich des Mitteltunnels usw. anzuordnen. Eine derartige Lösung würde jedoch einen erhöhten Aufwand für separate Baueinheiten, deren Montage und Verkabelung bedeuten.
-
Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Detektion einer Beschädigung insbesondere eines geparkten Fahrzeugs mit wenigstens einem soweit beschriebenen Drehratensensor.
-
Um insbesondere bei einem geparkten Fahrzeug den Energieverbrauch des Fahrzeugs zu minimieren, kann es vorgesehen sein, dass der Drehratensensor in einem Energiesparmodus betreibbar ist. Dieser Energiesparmodus zeichnet sich dadurch aus, dass dieser solange eingehalten wird, solange keine, einen Grenzwert überschreitende Drehrate des Drehratensensors ermittelt wird. Insbesondere wird der Energiesparmodus dadurch realisiert, dass dieser eine verlängerte Pause zwischen den Übertragungen der Daten der Beschleunigungssensoren an die Auswerteeinrichtung umfasst, solange Beschleunigungen unterhalb eines Grenzwerts liegen.
-
Einerseits zur Verifikation erfasster Drehraten sowie andererseits auch zur Ermittlung der Ursache, die zu einem Ansprechen des Drehratensensors geführt hat, kann es vorgesehen sein, dass zusätzlich wenigstens eine weitere Sensoreinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, beim Ansprechen des Drehratensensors aktiviert zu werden. Gedacht ist hierbei insbesondere an bildaufnehmende Umfelderkennungssysteme, wie sie typischerweise Bestandteil eines Fahrassistenzsystems in einem Fahrzeug sind. Dies hat den Vorteil, dass für die Fahrassistenz benötigte Umfelderkennungssysteme keinen zusätzlichen Aufwand erforderlich machen, um zur Erkennung bzw. Detektion der Ursache beispielsweise einer Beschädigung des Fahrzeugs verwendet werden zu können.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Detektion einer Beschädigung des geparkten Fahrzeugs und
- 2 und 3 jeweils schematisch unterschiedliche Sensorcluster unter Verwendung von zwei bzw. drei Beschleunigungssensoren zur Ausbildung eines Drehratensensors, wie er bei dem Fahrzeug gemäß 1 eingesetzt wird.
-
Ausführungen der Erfindung
-
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente ggf. verzichtet wird. Die Figuren stellen darüber hinaus den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
-
In der 1 ist schematisch in Draufsicht ein Fahrzeug 100 dargestellt, das eine Vorrichtung zur Detektion einer Beschädigung des geparkten Fahrzeugs 100 aufweist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind an der vorderen Seite des Fahrzeugs 100 zwei Sensoren 101, 102 angeordnet, die in diesem Beispiel als Mikrophone ausgebildet sind. Ein weiterer, als Mikrophon ausgebildeter Sensor 103 befindet sich in der Nähe eines als Kamera 104 ausgebildeten Sensors 105. Die Kamera 104 ist an einem Rückspiegel 106 des Fahrzeugs 100 angeordnet. Weiterhin umfasst die Vorrichtung zur Detektion der Beschädigung des geparkten Fahrzeugs 100 einen Drehratensensor 10. Die Sensoren 10, 101, 102, 103 und 105 sind mit einer Steuereinheit 108 bzw. einem Steuergerät verbunden. Die Steuereinheit 108 ist über eine im Bereich eines Kofferraums angeordnete Batterie 109 mit elektrischer Energie versorgbar.
-
In der 2 ist der Drehratensensor 10 in schematischer Darstellung in einer ersten Ausführungsform gezeigt. Beispielhaft weist der Drehratensensor 10 einen Schaltungsträger 12 in Form einer Leiterplatte 14 oder Ähnliches auf. Auf dem Schaltungsträger 12 bzw. der Leiterplatte 14 ist eine Auswerteeinrichtung 16 in Form eines ASICs, ICs 18 oder Ähnlichem angeordnet. Die Auswerteeinrichtung 16 bzw. der IC 18 umfasst einen Algorithmus zur Auswertung von Signalen.
-
An gegenüberliegenden Randbereichen 22, 24 der rechteckförmigen Leiterplatte 14 sind auf dessen Oberseite zwei Beschleunigungssensoren 200, 201 eines Sensorclusters angeordnet. Die Beschleunigungssensoren 200, 201, die identisch ausgebildet sind, können jeweils Beschleunigungen a200 und a201 in Richtung der drei Achsen x, y, z eines kartesischen Koordinatensystems erfassen. Weiterhin sind die Beschleunigungssensoren 200, 201 mit der Auswerteeinrichtung 16 verbunden, d.h., dass insbesondere Spannungssignale aufgrund der Beschleunigungen a200 und a201 in Richtung der x-, y- und z-Achse der Auswerteeinrichtung 16 als Eingangsgrößen zugeführt werden.
-
Beispielhaft wird davon ausgegangen, dass aufgrund einer Kollision mit dem Fahrzeug 100 eine Drehung des Drehratensensors 10 um einen Punkt S erfolgt. Da von den beiden Beschleunigungssensoren 200, 201 jeweils Beschleunigungen a200 und a201 in Richtung der x-, y- und z-Achse erfasst werden, und die beiden Beschleunigungssensoren 200, 201 darüber hinaus auf der Oberseite der Leiterplatte 14 in von dem Algorithmus der Auswerteeinrichtung 16 berücksichtigten (definierten bzw. bekannten) Positionen angeordnet sind, können mittels des Drehratensensors 10 Drehungen um zwei Raumachsen erfasst werden, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Es können jedoch keine Drehungen um eine Achse 26 ermittelt werden, die die beiden Beschleunigungssensoren 200, 201 miteinander verbindet bzw. diese schneidet.
-
Die Auswerteeinrichtung 16 ermittelt aufgrund der bekannten Positionen bzw. des bekannten Abstandes der beiden Beschleunigungssensoren 200, 201 zueinander und der von den Beschleunigungssensoren 200, 201 übermittelten Beschleunigungen a200 und a201 die Drehrate ω um den Punkt S in Richtung der beiden Raumachsen, die senkrecht zur Achse 26 verlaufen.
-
Überschreitet die ermittelte Drehrate ω einen beispielsweise in der Auswerteeinrichtung 16 abgespeicherten Grenzwert, so wird auf eine Kollision zwischen einem Objekt und dem Fahrzeug 100 geschlossen. In diesem Fall steuert die Steuereinheit 108 beispielsweise die Kamera 104 an, um ein Bild des Kollisionsverursachers aufzunehmen. Die Kollision kann darüber hinaus durch die anderen Sensoren 101, 102 und 103 verifiziert werden.
-
Der Drehratensensor 10 kann in einem Energiesparmodus betrieben werden, bei dem die Datenübertragung bzw. Erfassung der Beschleunigungen a200 und a201 durch die Beschleunigungssensoren 200, 201 in größeren Zeitabständen erfolgen, um den Energieverbrauch des Drehratensensors 10 zu reduzieren. Sobald jedoch der angesprochene Grenzwert der Drehrate ω überschritten wird, wird in einen Normalmodus umgeschaltet, bei dem die Datenübertragungsrate (pro Zeiteinheit) erhöht wird. Diese dient insbesondere dazu, den genauen Verlauf der Kollision bzw. die auftretenden Beschleunigungen vollständig zu erfassen.
-
In der 3 ist in vereinfachter Darstellung ein gegenüber der 2 modifizierter Drehratensensor 10a dargestellt. Dieser umfasst drei, beispielhaft ebenfalls auf der Oberseite der Leiterplatte 14 angeordnete Beschleunigungssensoren 202, 203 und 204 eiens Senorclusters. Die Beschleunigungssensoren 202 bis 204 sind ebenfalls mit der Auswerteeinrichtung 16 bzw. dem IC 18 verbunden. Die Verwendung von drei Beschleunigungssensoren 202 bis 204, die vorzugsweise ebenfalls an Randbereichen 22, 24 sowie 26 der Leiterplatte 14 angeordnet sind, ermöglicht es, die Drehrate ω des Drehratensensors 10 um einen Punkt S um alle schneidenden Raumachsen x, y und z aufgrund der erfassten Beschleunigungen a202 , a203 und a204 der Beschleunigungssensoren 202 bis 204 zu ermitteln.
-
Der soweit beschriebene Drehratensensor 10, 10a kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, die Beschleunigungssensoren 200 bis 204 örtlich getrennt von der Auswerteeinrichtung 16 anzuordnen. In diesem Fall ist es dann insbesondere vorgesehen, dass die Beschleunigungssensoren 200 bis 205 über Datenleitungen mit der Steuereinheit 108 verbunden sind, welche wiederum eine entsprechende Auswerteeinrichtung 16 bzw. einen entsprechenden Algorithmus zur Berechnung der Drehrate ω des Drehratensensors 10, 10a um den Punkt S aufweist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102016210773 A1 [0002]
