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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von Defekten elektrischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Moderne Kraftfahrzeuge sind mit einer Vielzahl elektrischer Komponenten ausgestattet. Es besteht daher ein Bedürfnis, Defekte der elektrischen Komponenten frühzeitig und eindeutig identifizieren zu können, damit die betroffenen Komponenten rechtzeitig repariert werden können, um lange Ausfälle des Kraftfahrzeugs und/oder hohe Folgekosten zu vermeiden.
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Offenbarung der Erfindung:
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Gemäß einem Ausführungsbeispiele der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erkennen von Defekten wenigstens einer elektrischen Komponente eines Kraftfahrzeugs, das mit wenigstens einem Parksensor ausgestattet ist, mit dem wenigstens einen Parksensor elektromagnetische Strahlung, insbesondere EMV-Strahlung, die von der wenigstens einen elektrischen Komponente des Kraftfahrzeugs ausgesendet wird, zu detektieren und die detektierte elektromagnetische Strahlung auszuwerten, um einen Defekt der wenigstens einen elektrischen Komponente des Kraftfahrzeugs zu erkennen.
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„Defekte“ im Sinne dieser Erfindung umfassen auch Alterung, Verschleiß und Manipulationen der betroffenen Komponente, d.h. alle Abweichungen der jeweiligen Komponente von einem vorgegebenen Soll-Zustand. Die elektrischen Komponenten können insbesondere auch elektronische Komponenten umfassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen auch ein System zum Erkennen von Defekten elektrischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs, wobei das System wenigstens einen Parksensor, insbesondere einen Ultraschall-Parksensor; und eine Detektions- und Auswertevorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung, die in den wenigstens einen Parksensor einkoppelt, zu detektieren und auszuwerten, um einen Defekt wenigstens einer elektrischen Komponente des Kraftfahrzeugs zu erkennen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen auch ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer elektrischen Komponente und einem System zum Erkennen von Defekten der wenigstens einen elektrischen Komponente, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet ist.
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Verfahren und Systeme, die gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ausgebildet sind, ermöglichen es, defekte elektrische Komponenten eines Kraftfahrzeugs anhand der von den defekten Komponenten ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung, insbesondere EMV-Strahlung, einfach und zuverlässig zu erkennen und zu lokalisieren, d.h. einer Komponente zuzuordnen. Da erfindungsgemäß im Kraftfahrzeug verbaute Parksensoren verwendet werden, um die elektromagnetische Strahlung zu detektieren, können ein erfindungsgemäßes Verfahren und ein erfindungsgemäßes System kostengünstig realisiert werden. Da keine zusätzliche Hardware benötigt wird, kann ein erfindungsgemäßes System insbesondere kostengünstig durch eine Aktualisierung der Software („Software-Update“) des Kraftfahrzeugs realisiert werden.
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Die von den elektrischen Komponenten abgestrahlte elektromagnetische Strahlung kann kontinuierlich oder wiederholt, insbesondere periodisch, detektiert und ausgewertet werden, um einen fortschreitenden Verschleiß der elektrischen Komponenten des Kraftfahrzeugs erkennen zu können.
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Die Detektion der elektromagnetischen Strahlung kann mit USS-Gen6 vorgenommen werden. Diese sind in vielen Kraftfahrzeugen bereits verbaut. Die Funktion kann auf diese Weise sehr schnell und einfach breit in den Markt eingeführt werden.
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In einer Ausführungsform ist der wenigstens eine Parksensor ein Ultraschall-Parksensor. Ultraschallsensoren werden häufig als zuverlässige und kostengünstige Parksensoren eingesetzt.
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In einer Ausführungsform hat das Kraftfahrzeuge mehrere Parksensoren, und das Verfahren umfasst, die elektromagnetische Strahlung mit mehreren Parksensoren zu erfassen. Durch das Erfassen der elektromagnetischen Strahlung mit mehreren Parksensoren kann die Quelle der elektromagnetischen Strahlung gut lokalisiert werden, da die elektromagnetische Strahlung von den verschiedenen Parksensoren unterschiedlich stark erfasst wird und aus diesen Unterschieden auf die Position der Quelle geschlossen werden kann.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, zu bestimmen, ob die Quelle der detektierten elektromagnetischen Strahlung innerhalb oder außerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Quellen elektromagnetischer Strahlung, die außerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, können bei der folgenden Auswertung und Fehlerdiagnose unberücksichtigt bleiben, da die elektromagnetische Strahlung aus Quellen, die sich außerhalb des Kraftfahrzeugs befinden, in der Regel keine Hinweise auf defekte Komponenten im eigenen Kraftfahrzeug liefert.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, die Quelle der detektieren elektromagnetischen Strahlung einer elektrischen Komponente des Kraftfahrzeugs zuzuordnen. Auf diese Weise können gezielt Fehler einzelner elektrischer Komponenten des Kraftfahrzeugs gefunden und identifiziert werden. Die Fehlersuche am Kraftfahrzeug kann auf diese Weise erheblich vereinfacht und beschleunigt werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, elektromagnetische Strahlung zu detektieren, die in die Messsignalleitungen des wenigstens einen Parksensors einkoppelt. Die elektromagnetische Strahlung kann insbesondere mit Frequenzen im Gigaherzbereich in die Messsignalleitungen des Parksensors einkoppeln und durch asymmetrische Auslegung der Leitungsführung in Differenzspannungen, die auch im Frequenzbereich der Arbeitsfrequenz des Parksensors liegen können, umgewandelt werden. Eine Einkopplung elektromagnetischer Strahlung mit Frequenzen im Gigaherzbereich kann beispielsweise anhand einer Mittelspannung einer symmetrisch ausgelegten Signalerfassung erkannt werden, wie es in der DE-Anmeldung mit dem Aktenzeichen 102019218490.1 beschrieben ist.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, elektromagnetische Strahlung zu detektieren, die in die Spannungsversorgungsleitungen des wenigstens einen Parksensors einkoppelt, wie es in der DE-Anmeldung mit dem Aktenzeichen 102019216726.8 beschrieben ist.
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Eine auf die Spannungsversorgungsleitungen einwirkende elektromagnetische Strahlung wirkt auf alle Parksensoren, die an derselben Spannungsversorgung angeschlossen sind, nahezu zeitgleich. Zum Beispiel können alle Spannungsversorgungsleitungen der Parksensoren, die im gleichen Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angebracht sind, elektrisch miteinander verbunden sein, um die Anzahl der zum Steuergerät geführten Leitungen klein zu halten. Diese Information kann bei der Auswertung der Messsignale zur Lokalisierung der Quelle der elektromagnetischen Strahlung berücksichtigt werden. Dadurch kann die Quelle der elektromagnetischen Strahlung noch besser und zuverlässiger lokalisiert werden.
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In einer Ausführungsform umfasst der wenigstens eine Parksensor einen Transformator und das Verfahren umfasst, elektromagnetische Strahlung zu detektieren, die in den Transformator des Parksensors einkoppelt.
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Eine Einkopplung von elektromagnetischer Strahlung in einen Transformator kann mit Hilfe einer elektrischen Schaltung im Parksensor gemessen und/oder mit Hilfe einer Plausibilisierung der von den Parksensoren versendeten Informationen plausibilisiert werden, wie es z.B. in der DE-Anmeldung mit dem Aktenzeichen 102019216687.3 beschrieben ist.
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Echos und andere Störgeräusche werden aufgrund der niedrigen Schallgeschwindigkeit häufig zeitversetzt von den verschiedenen Parksensoren detektiert. Darüber hinaus überlappen die Schallkegel benachbarter Parksensoren in der Regel. Der Schall wirkt daher üblicherweise gleichzeitig auf mehrere benachbarte Parksensoren ein. Dabei stehen die Intensitäten der gemessenen Schallereignisse in Abhängigkeit von den Positionen der Schallquellen und der Ausrichtung der Schallkegel in einer festen Beziehung zueinander. Diese Beziehung unterscheidet sich bei einer Einkopplung von elektromagnetischer Strahlung. Sie kann daher dazu verwendet werden, die Einkopplung elektromagnetischer Strahlung von den „normalen“ Signalen, die im „normalen“ Betrieb von den Schallsensoren geliefert werden, zu unterscheiden.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, die Frequenzverteilung und/oder die Intensität der detektierten elektromagnetischen Strahlung zu bestimmen und auszuwerten.
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Befindet sich die Quelle elektromagnetischer Strahlung in einem anderen, benachbarten, Kraftfahrzeug, sind vor allem die zu diesem Kraftfahrzeug ausgerichteten Parksensoren betroffen, während bei einer Quelle, die sich innerhalb des eigenen Kraftfahrzeugs befindet, vor allem die Parksensoren, die sich in der Nähe der Quelle der elektromagnetischen Strahlung befinden, betroffen sind.
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Die Detektion elektromagnetischer Strahlung, die von andere Kraftfahrzeugen ausgesendet wird, beginnt mit deren Annäherung an das eigene Kraftfahrzeug und endet, sobald sich das andere Kraftfahrzeug von dem eigenen Kraftfahrzeug entfernt hat. Auch elektrische Beleuchtungsvorrichtungen („Straßenlaternen“), die über dem eignen Kraftfahrzeug angeordnet sind, und Induktionsschleifen, die sich unterhalb des Kraftfahrzeugs in der Fahrbahn befinden, können elektromagnetische Strahlung ausstrahlen. Diese Quellen sind ortsfest und können daher durch die Bewegung des eigenen Kraftfahrzeugs von Quellen im eigenen Kraftfahrzeug, die sich mit dem Kraftfahrzeug mitbewegen, unterschieden werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, elektrische Komponenten des Kraftfahrzeugs ein- und auszuschalten und dabei Änderungen der detektieren elektromagnetischen Strahlung zu bestimmen und auszuwerten. Kann ein Zusammenhang zwischen dem Ein- und Ausschalten einer elektrischen Komponente und der Detektion elektromagnetischer Strahlung festgestellt werden, kann die jeweilige Komponente als Quelle der elektromagnetischen Strahlung identifiziert werden.
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Des Weiteren können auch spezielle Betriebspunkte einer Domäne, z.B. des Antriebsstrangs, untersucht werden, um die Quelle der elektromagnetischen Strahlung leichter und/oder zuverlässiger identifizieren zu können.
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Unterschiedliche Komponenten, z.B. eines hybriden Antriebssystems, neigen in unterschiedlichen Betriebspunkten zur Abgabe unterschiedlicher elektromagnetischer Strahlungen (EMV-Störungen). Zum Beispiel neigen elektrische Maschinen/Motoren insbesondere bei maximaler Drehzahl und Teillast und damit maximalen Spannungen, die häufig getaktet werden, zur Abgabe von EMV-Störungen, während das Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors vor allem bei maximaler Leistung, und damit maximalem Kraftstoffbedarf, dazu neigt, EMV-Störungen abzugeben.
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Um die Ursache(n) des Erzeugens von EMV-Störungen durch eine bestimmte Komponente gezielt eingrenzen zu können, können darüber hinaus die EMV-Störungen einem bestimmten Betriebszustand der Komponente, wie z.B. einer bestimmten Ansteuerfrequenz, zugeordnet werden. So verursacht z.B. ein niederohmiger Nebenschluss eines Drosselklappenmotors, wenn sich leitfähiges Salzwasser im Stecker befindet, vor allem beim Takten der Spannung mit hoher Frequenz EMV-Störungen.
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In einer Ausführungsform wird ein System des Kraftfahrzeugs, z.B. ein Antriebsstrang, für eine gezielte Eingrenzung der Ursache des Aussendens elektromagnetischer Strahlung in einen vorgegebenen Betriebsmodus, z.B. einem Motorleerlauf, gebracht. Der vorgegebene Betriebsmodus wird insbesondere bei stillstehendem Kraftfahrzeug eingestellt, damit Fahrgeräusche keine Rolle spielen. Bei stillstehendem Kraftfahrzeug ist auch keine Echoortung durch die Parksensoren notwendig. Die Parksensoren können daher gezielt und ausschließlich zur Detektion elektromagnetischer Strahlung eingesetzt werden.
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Eine gezielte Diagnose kann auch nach dem Abschalten des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Hierfür können einzelne Komponenten des Kraftfahrzeugs, wie z.B. Drosselklappen, mit speziellen, vorgegebenen Frequenzen und/oder in besonderen Lastpunkten angesteuert werden.
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Während zu Diagnosezwecken eine gezielte Messung der elektromagnetischen Strahlung durchgeführt wird, wird mit keinem der Parksensoren gesendet. Die Messung wird insbesondere mit allen Parksensoren gleichzeitig, d.h. synchron, gestartet. Die in mehreren Frequenzbändern detektierten Messergebnisse können gleichzeitig an die Detektions- und Auswertevorrichtung übertragen und ausgewertet werden.
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Alternativ können die unterschiedlichen Frequenzbänder nacheinander gemessen und die Ergebnisse können nacheinander zur Auswertung an die Detektions- und Auswertevorrichtung übertragen werden.
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Figurenbeschreibung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur beschrieben.
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Die Figur zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 2.
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Das Kraftfahrzeug 2 umfasst einen Antriebstrang 16 mit einem Motor 18 und einem Getriebe 20. Der Antriebstrang 16 wirkt auf (in der Figur nicht gezeigten) Vorder- und/oder Hinterräder des Kraftfahrzeugs 2 ein, um das Kraftfahrzeug 2 anzutreiben.
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Das Kraftfahrzeug 2 umfasst auch wenigstens eine elektrische Komponente 4. Bei der wenigstens einen elektrischen Komponente 4 kann es sich beispielsweise um ein Motorsteuergerät handeln.
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Obwohl in der Figur beispielhaft nur eine einzige elektrische Komponente 4 gezeigt ist, kann das Kraftfahrzeug 2 auch mehrere elektrische Komponenten 4, z.B. mehrere Steuergeräte, ein Navigationsgerät, einen oder mehrere Fensterheber, Scheibenwischermotoren und Ähnliches aufweisen.
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Das Kraftfahrzeug 2 weist darüber hinaus mehrere Parksensoren 6a-6c eines Parkassistenzsystems auf, die dazu ausgebildet sind, Objekte 9 in der näheren Umgebung des Kraftfahrzeugs 2 zu detektieren, die dann dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 optisch oder akustisch angezeigt werden, um Kollisionen zu vermeiden; insbesondere um das Einparken zu erleichtern.
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Bei den Parksensoren 6a-6c kann es sich insbesondere um Ultraschall-Parksensoren 6a-6c handeln. Die Erfindung kann aber auch mit anderen Arten von Parksensoren 6a-6c realisiert werden.
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Neben der beschriebenen Funktion, Objekte 9 in der näheren Umgebung des Kraftfahrzeugs 2 zu detektieren, sind die Parksensoren 6a-6c auch geeignet, elektromagnetische Strahlung, insbesondere EMV-Strahlung, 10 die von elektrischen Komponenten 4 des Kraftfahrzeugs 2 und/oder (nicht in der Figur gezeigten) elektrischen Komponenten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 2 ausgesendet werden, zu detektieren.
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Elektromagnetische Strahlung 5 kann beispielsweise in elektrische Transformatoren 8a-8c der Parksensoren 6a-6c einkoppeln. Die elektromagnetische Strahlung 5 kann auch in Messsignalleitungen 10a-10c und/oder Spannungsversorgungsleitungen 12a-12c einkoppeln, welche die Parksensoren 6a-6c mit der Detektions- und Auswertevorrichtung 14 verbinden.
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Die eingekoppelte elektromagnetische Strahlung 5 wird von der Detektions- und Auswertevorrichtung 14, die elektrisch mit den Parksensoren 6a-6c verbunden ist, detektiert. Die Detektions- und Auswertevorrichtung 14 kann in das Parkassistenzsystem integriert oder getrennt von dem Parkassistenzsystem ausgebildet sein.
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Die Detektions- und Auswertevorrichtung 14 ist ausgebildet, die detektierte elektromagnetische Strahlung 5 auszuwerten, um mögliche Defekte elektrischer Komponenten 4 des Kraftfahrzeugs 2 zu erkennen.
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Die Detektions- und Auswertevorrichtung 14 ist insbesondere ausgebildet, zu bestimmen, ob die Quelle der detektieren elektromagnetischen Strahlung 5, d.h. die elektrische Komponente 4, welche die detektierte elektromagnetischen Strahlung 5 aussendet, innerhalb oder außerhalb des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet ist.
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Quellen elektromagnetischer Strahlung 5, die außerhalb des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet sind, wie z.B. elektrische Komponenten benachbarter Kraftfahrzeuge oder ortsfeste Quellen elektromagnetischer Strahlung 5, wie z.B. Straßenbeleuchtungen oder in der Straße verbaute Induktionsschleifen, können bei der weiteren Auswertung unberücksichtigt bleiben, da sie in der Regel keine Hinweise auf Defekte am/im eigenen Kraftfahrzeug 2 liefern.
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Die Detektions- und Auswertevorrichtung 14 ist insbesondere dazu ausgebildet, die Quelle der detektieren elektromagnetischen Strahlung 5 einer elektrischen Komponente 4 des Kraftfahrzeugs 2 zuzuordnen.
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Nachdem die Quelle der detektieren elektromagnetischen Strahlung 5 einer elektrischen Komponente 4 des Kraftfahrzeugs 2 zugeordnet worden ist, kann die detektierte elektromagnetische Strahlung 5 mit vorab gespeicherten Mustern elektromagnetischer Strahlung 5 der jeweiligen elektrischen Komponente 4 verglichen werden. Aus Abweichungen zwischen der detektierten elektromagnetische Strahlung 5 und den für die jeweilige elektrischen Komponente 4 vorab gespeicherten Mustern kann auf einen Defekt der jeweiligen elektrischen Komponente 4 geschlossen werden.
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In der Detektions- und Auswertevorrichtung 14 können darüber hinaus Fehlermuster hinterlegt sein, die es ermöglichen, einen Fehler der elektrischen Komponente 4 auf Grundlage der detektierten elektromagnetischen Strahlung 5 einzugrenzen und/oder konkret zu identifizieren.
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Dabei können sowohl die Frequenzverteilung als auch die Intensität der detektierten elektromagnetischen Strahlung 5 berücksichtigt werden.
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Beispielsweise können schmalbandige EMV-Einstrahlungen von Echosignalen, die sich aus von den Ultraschall-Parksensoren 6a-6c detektierten Ultraschall-Reflexionen ergeben, unterschieden werden, da die Echosignale einen charakteristischen Verlauf aufweisen; so wird in den Echosignalen z.B. eine Frequenzrampe durchlaufen. Weist das detektierte Signal einen von einem typischen Echosignal abweichenden Frequenzverlauf auf, kann die Ursache einer elektromagnetischen (EMV-)Einstrahlung zugeordnet werden.
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Breitbandig wirkende elektromagnetische Einstrahlungen können von einem breitbandig wirkenden Signal aus der Umgebung unterschieden werden, indem ein Spektrum, d.h. die Intensität der Einstrahlung in unterschiedlichen Frequenzbändern, analysiert wird.
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Aufgrund der Übertragungseigenschaften der Parksensoren 6a-6c können Geräusche nur in einem schmalbandigen Bereich gemessen werden, der sich um die akustische Eigenfrequenz der Parksensoren 6a-6c erstreckt.
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Frequenzbänder am Rande des gesamten Frequenzbandes des Parksensors 6a-6c messen ein gleichverteiltes Umgebungsgeräusch („weißes Rauschen“), wobei Frequenzbänder in der Nähe der Eigenfrequenz intensiver sind als Frequenzbänder, die weiter von der Eigenfrequenz entfernt sind.
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Dagegen sind bei breitbandigen elektromagnetischen (EMV-)Störungen, wie sie z.B. durch elektrische Entladungen (Blitze, etc.) entstehen, auch auf die Frequenzbänder, die weiter von der Eigenfrequenz des Parksensors 6a-6c entfernt sind, sehr stark.
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Die Lokalisierung der Quelle elektromagnetischer Strahlung 5, d.h. die Bestimmung ob sich eine Quelle elektromagnetischer Strahlung 5 innerhalb oder außerhalb des Kraftfahrzeugs 2 befindet, kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Intensität der detektieren elektromagnetischen Strahlungen 10 verglichen wird.
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Ist die Quelle elektromagnetischer Strahlung 5 in einem anderen Kraftfahrzeug lokalisiert, sind vor allem die zu diesem Kraftfahrzeug ausgerichteten Parksensoren 6a-6c betroffen, während bei einer Quelle elektromagnetischer Strahlung 5, die sich innerhalb des eigenen Kraftfahrzeugs 2 befindet, die Parksensoren 6a-6c in der Nähe der Quelle betroffen sind.
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Darüber hinaus beginnt die Detektion elektromagnetischer Strahlung 5, die von einem anderen Kraftfahrzeug ausgesendet wird, mit der Annäherung an das andere Kraftfahrzeug und endet mit der Entfernung von dem anderen Kraftfahrzeug. Auch elektrische Beleuchtungsvorrichtungen, die über dem eignen Kraftfahrzeug 2 angeordnet sind, und Induktionsschleifen, die sich unterhalb des eignen Kraftfahrzeugs 2 in der Fahrbahn befinden, können elektromagnetische Strahlung 5 ausstrahlen, die als EMV-Störung wahrgenommen wird. Diese Quellen elektromagnetischer Strahlung 5 sind ortsfest und können daher bei Bewegung des eignen Kraftfahrzeugs 2 von Strahlungsquellen, die sich im eigenen Kraftfahrzeug 2 befinden, unterschieden werden.
