DE102021101260A1 - Kraftfahrzeug mit einem Acoustic Vehicle Alerting System (AVAS) - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeug mit einem Acoustic Vehicle Alerting System (AVAS), mit einem elektrodynamischen Lautsprecher, der von einem elektronischen Steuergerät des Kraftfahrzeuges mit einem elektrischen Signal zur Erzeugung und Emission von simulierten Fahrgeräuschen ansteuerbar ist, wobei der elektrodynamische Lautsprecher im Bereich seiner Eigenresonanzfrequenz in eingebauten Zustand betreibbar ist.Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des AVAS-Systems werden auf der Membran des elektrodynamischen Lautsprechers abgelagerte Fremdkörper „abgeschüttelt“, wodurch eine Klangveränderung durch eine Masseänderung der Membran verhindert wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Acoustic Vehicle Alerting System (AVAS) mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Reinigen eines elektrodynamischen Lautsprechers des Acoustic Vehicle Alerting Systems gemäß dem Patentanspruch 3.
- Bei BEV- (Battery Electric Vehicle) und PHEV-Fahrzeugen (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) müssen im Außenbereich Lautsprecher zum akustischen Fußgängerschutz angebracht sein. Aufgrund ihres Verbauortes im Außenbereich über der Fahrbahnoberfläche ist es möglich, dass sich auf den Membranen der Lautsprecher Schmutz ablagert, insbesondere aufgrund des verbauten Magneten kann es sein, dass sich metallische Schmutzpartikel anhaften können. Diese Schmutzpartikel beeinflussen die Leistungsfähigkeit der Lautsprecher über ihre Lebenszeit.
- Zum technischen Umfeld eines AVAS-Systems wird beispielsweise auf die Deutsche Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2020 104 121 U1 hingewiesen, aus der ein Blendenerreger bekannt ist. Diese Gebrauchsmusterschrift beschreibt einen beispielhaften Erreger, der in eine Fahrzeugplatte eingebaut ist. Der Erreger ist derart montiert, dass er schalleffektiv an eine Umgebung überträgt und die Schallübertragung zurück in einen Fahrzeuginnenraum dämpft. Bei diesem Blendenerreger handelt es sich um einen AVAS-Lautsprecher (Acoustic Vehicle Alerting System), der Fahrzeugbenutzer und Fußgänger vor einem herannahenden elektrischen Fahrzeug warnt. - Ein weiterer AVAS-Lautsprecher ist beispielsweise aus der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2018 128 386 A1 bekannt. In dieser Offenlegungsschrift ist ein Lautsprecher mit einem Gehäuse beschrieben, einer im Gehäuse angeordneten Konusmembran sowie einer, im oder am Gehäuse angeordneten und entlang ihres Umfangs wenigstens abschnittsweise fixierten, insbesondere flachen, Abdeckung, die in einer Öffnungsrichtung der Konusmembran vor der Konusmembran angeordnet ist, die Konusmembran abdeckt und mit der Konusmembran gegebenenfalls am Gehäuse einen Zwischenraum definiert, sowie einem Aktuator zur Erzeugung von Schwingungen. Die Erfindung betrifft weiter ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem entsprechenden Lautsprecher sowie eine Verwendung wenigstens eines Lautsprechers in einem Kraftfahrzeug. Erfindungsgemäß ist die Abdeckung vollständig oder wenigstens teilweise in einem zentralen Bereich vor der Konusmembran als flache und nicht durchbrochene Biegewellenmembran ausgebildet. Ein zur Schallerzeugung schwingender Teil des Aktuators ist sowohl mit der Konusmembran als auch mit der Biegewellenmembran mechanisch starr gekoppelt, sodass axiale Bewegungen des Aktuators gleichphasig auf die Konusmembran und die Biegewellenmembran übertragen werden. - Weiter werden in der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2018 108 320 A1 ein Verfahren und Vorrichtungen für ein akustisches Fahrzeugwarnsystem (AVAS) auf Basis vorhandener Sensoren offenbart. Ein beispielhaftes Fahrzeug beinhaltet Lautsprecher, Sensoren und ein akustisches Fahrzeugwarnsystem. Die Lautsprecher sind positioniert, um für einen Bereich außerhalb des Fahrzeuges ein Geräusch zu erzeugen. Der Sensor ist nicht Teil eines akustischen Fahrzeugwarnsystems. Zusätzlich spielt das akustische Fahrzeugwarnsystem eine Testfrequenz auf den Lautsprechern ab, bewertet eine Rückkopplung von dem Sensor, um zu bestimmen, ob ein Fehler in dem akustischen Fahrzeugwarnsystem vorliegt und falls ein Fehler vorliegt, zeigt es einen Alarm an. - Derzeit wird eine Verschmutzung der Lautsprecher nicht wirklich berücksichtigt und einfach hingenommen oder man versucht den Lautsprecher durch andere technische Schutzmaßnahmen (sauberer Verbauort, Schutzkappen, Abdeckungen, usw.) zu schützen.
- Partikelanhaftung auf einer Lautsprechermembran führt jedoch in nachteiliger Weise zu einer Veränderung des akustischen Verhaltens des Lautsprechers und kann dazu führen, dass Bestandsfahrzeuge nicht mehr die Homologationsanforderungen eines AVAS-Systems aufgrund der Verschmutzung erfüllen. Das Problem tritt insbesondere bei Lautsprechern mit sehr kleinem Bauraum auf.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein selbstreinigendes AVAS-System darzustellen, welches aufgrund von unterschiedlichen Betriebsverfahren Verschmutzungen vermeidet.
- Diese Aufgabe wird hardwaremäßig gemäß Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass der elektrodynamische Lautsprecher im Bereich seiner Eigenresonanzfrequenz in eingebautem Zustand betreibbar ist.
- Durch eine bewusste Frequenzanregung durch Abspielen eines spezifischen Sounds im Bereich der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers werden an der Membran und der Sicke anhaftende Schmutzpartikel zuverlässig „abgeschüttelt“. Diese Schmutzpartikel sind beispielsweise auf der Straße liegender Schmutz oder nasses Laub oder auch eisenmetallische Partikel, die von dem Magneten des elektrodynamischen Lautsprechers angezogen werden.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt gemäß Patentanspruch 2 darin, dass der Bereich der Eigenresonanz zwischen +1/3 Oktave bis -1/3 Oktave der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers in eingebautem Zustand liegt. Da Lautsprecher in eingebautem Zustand, abhängig von einem vorhandenen Gehäusevolumen ihre Eigenresonanzfrequenz verändern, ist es gemäß Patentanspruch 2 möglich, für ein und denselben elektrodynamischen Lautsprecher bei unterschiedlichen Gehäusegrößen die Selbstreinigung durchzuführen. Auch Toleranzen der Eigeneresonanzfrequenz spielen somit keine Rolle mehr.
- Patentanspruch 3 beschreibt ein erstes Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrodynamischen Lautsprecher mit folgendem Verfahrensschritt:
- - Betreiben des elektrodynamischen Lautsprechers durch Modulation der simulierten Fahrgeräusche mit einer Frequenz im Bereich der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers in eingebauten Zustand.
- Bei diesem Verfahren werden in vorteilhafter Weise die simulierten Fahrgeräusche moduliert, d. h. mit der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers überlagert. Somit wird der Lautsprecher immer dann gereinigt, wenn Fahrgeräusche zum Schutz von Fußgängern simuliert werden.
- Ein zweites Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrodynamischen Lautsprecher beschreibt Patentanspruch 4 mit folgendem Verfahrensschritt:
- - Betreiben des elektrodynamischen Lautsprechers durch Sweepen im Bereich der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers in eingebautem Zustand.
- Bei diesem Verfahren wird im Bereich der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers die Tonhöhe im Bereich von -1/3 Oktave bis +1/3 Oktave beispielsweise sinusförmig oder sägezahnförmig stetig verändert, sodass beispielsweise durch Toleranzen veränderte Eigenresonanzfrequenzen akustisch sicher überdeckt werden, um den elektrodynamischen Lautsprecher zu reinigen.
- Patentanspruch 5 beschreibt ein drittes Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrodynamischen Lautsprecher mit folgendem Verfahrensschritt:
- - Betreiben des elektrodynamischen Lautsprechers mit einer Frequenz im Bereich der Eigenresonanzfrequenz wenn das Kraftfahrzeug beschleunigt wird.
- Durch dieses dritte Verfahren wird der Lautsprecher nur dann von Schmutzpartikel und Ablagerungen gereinigt, wenn das Kraftfahrzeug beschleunigt wird, d. h. wenn die Betriebsgeräusche des Kraftfahrzeuges die Reinigungsgeräusche überdecken. Somit werden die Insassen des Kraftfahrzeuges im Reinigungsfall akustisch nicht belästigt.
- Patentanspruch 6 beschreibt ein viertes Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrodynamischen Lautsprecher mit folgendem Verfahrensschritt:
- - Regelmäßiges, zeitlich beabstandetes Betreiben des elektrodynamischen Lautsprechers im Bereich der Eigenresonanzfrequenz im eingebauten Zustand.
- Bei diesem Verfahren wird der Lautsprecher in definierten, zeitlichen Abständen gereinigt. Dies kann beispielsweise in einem Intervall von beispielsweise 500 km oder 1000 km Fahrt des Kraftfahrzeuges erfolgen oder auch nach festen zeitlichen Intervallen, wie beispielsweise alle 5 Stunden oder 10 Stunden Betriebszeit des Kraftfahrzeuges.
- Bei all diesen o. g. Verfahren kann durch eine bewusste Frequenzanregung durch Abspielen eines spezifischen Sounds im Bereich der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers in eingebauten Zustand an diesem anhaftende Schmutzpartikel „abgeschüttelt“ werden. Die Ansteuerung kann hierbei z. B. in einem Geschwindigkeitsbereich erfolgen, in dem die Fahrgeräusche eine akustische Ausgabe überdecken, um keine unnötigen Störgeräusche zu verursachen. Oder im Standardsound können bewusst Frequenzanteile zugemischt werden, die eine Selbstreinigung begünstigen. Es kann somit eine zusätzliche Soundspur im Soundalgorithmus für AVAS eingefügt werden, mit einem Ton im Bereich der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers. Beispielsweise im Bereich von 90 bis 100 km/h kann ein Pitching erfolgen, um einen unterstützenden Frequenz-Sweep zu erzeugen. Idealerweise sollte die Pegelausgabe lastabhängig von dem Antrieb des Kraftfahrzeuges sein, sodass man den Frequenzbereich nur bei Beschleunigungen durchfährt, um z. B. bei Tempomat-Betrieb (automatische Geschwindigkeitsregelung des Kraftfahrzeuges) unnötigen, negativ wirkenden Soundeintrag in den Innenraum des Kraftfahrzeuges zu vermeiden.
- Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Figuren kurz erläutert.
-
1 zeigt eine Aufsicht auf einen verschmutzten elektrodynamischen Lautsprecher. -
2 zeigt eine Aufsicht auf einen gereinigten elektrodynamischen Lautsprecher. - Im Folgenden gelten in den
1 und2 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern. -
1 zeigt eine Aufsicht auf einen elektrodynamischen Lautsprecher 1 für ein Acoustic Vehicle Alerting System (AVAS) für ein Kraftfahrzeug. Dieses AVAS-System ist für BEV- (Battery Electric Vehicle) und PHEV-Fahrzeuge (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) vorgesehen, zum akustischen Fußgängerschutz, da die genannten Kraftfahrzeuge bei niedrigen Geschwindigkeiten, aufgrund des elektrischen Antriebs, praktisch nicht zu hören sind. - Der elektrodynamische Lautsprecher 1 weist mittig eine Membran 2 auf, die über eine Sicke 3 mit einem nicht bezifferten Chassis schwingfähig verbunden ist. Die prinzipielle Funktionsweise eines elektrodynamischen Lautsprechers 1 ist dem Fachmann allgemein bekannt und wird daher nicht näher erläutert. Da der elektrodynamische Lautsprecher 1 insbesondere im Außenbereich zum Einsatz kommt, weist die Membran 2 in diesem Ausführungsbeispiel sieben nicht bezifferte zylinderförmige, sich radial nach außen erstreckende Versteifungen auf. Der elektrodynamische Lautsprecher 1 ist von einem nicht dargestellten Steuergerät des Kraftfahrzeuges mit einem elektrischen Signal zur Erzeugung und Emission von simulierten Fahrgeräuschen ansteuerbar, um Fußgänger im Straßenverkehr von einem herannahenden Elektrofahrzeug oder einem Plug-in Electric Hybrid Vehicle zu warnen.
- Erfindungsgemäß ist der elektrodynamische Lautsprecher 1 im Bereich seiner Eigenresonanzfrequenz in eingebautem Zustand betreibbar. Im eingebauten Zustand bedeutet, dass der elektrodynamische Lautsprecher 1 in ein Gehäuse eingebaut ist. Abhängig vom Volumen des Gehäuses ist die Eigenresonanzfrequenz verändert. Bei einem kleinen Volumen ist die Eigenresonanzfrequenz höher als bei einem großen Volumen des Gehäuses. Durch diese Maßnahme können auf dem elektrodynamischen Lautsprecher 1 abgelagerte Schmutzpartikel 4 quasi „abgeschüttelt“ werden, da er in diesem Frequenzbereich mit maximaler Membranauslenkung betrieben wird. Die Schmutzpartikel können beispielsweise normaler Straßenschmutz oder nasses Laub oder auch metallische Partikel sein, die durch den Magneten des elektrodynamischen Lautsprechers 1 angezogen werden.
- Besonders bevorzugt ist der elektrodynamische Lautsprecher 1 im Bereich der Eigenresonanz zwischen +1/3 Oktave bis -1/3 Oktave der Eigenresonanzfrequenz in eingebautem Zustand des elektrodynamischen Lautsprechers 1 betreibbar. Dies ist, wie oben erläutert, nötig, da sich die Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers 1 in Abhängigkeit von dem Gehäusevolumen verändert. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass Toleranzen der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers 1 berücksichtigt werden und immer eine optimale Reinigung der Membran 2 möglich ist.
- In einem ersten Verfahren zum Reinigen der Membran 2 wird der elektrodynamische Lautsprecher 1 durch Modulation der simulierten Fahrgeräusche mit einer Frequenz im Bereich der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers 1 betrieben. Dies bedeutet, dass die simulierten Fahrgeräusche von der Reinigungsfrequenz überlagert werden.
- In einem zweiten Verfahren zur Reinigung der Membran 2 wird der elektrodynamische Lautsprecher 1 durch Sweepen im Bereich der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers 1 betrieben. Bei diesem Verfahren wird der elektrodynamische Lautsprecher 1 im Bereich +1/3 Oktave bis -1/3 Oktave seiner Eigenresonanzfrequenz betrieben, um alle möglichen Toleranzen der Eigenresonanzfrequenz zu überdecken.
- Bei einem dritten Verfahren wird der elektrodynamische Lautsprecher 1 mit einer Frequenz im Bereich der Eigenresonanzfrequenz betrieben, wenn das Kraftfahrzeug beschleunigt wird. Bei diesem Verfahren sind für die Insassen aufgrund der Beschleunigungsstörgeräusche des Kraftfahrzeuges keine weiteren Störgeräusche wahrnehmbar.
- In einem vierten Verfahren wird der elektrodynamische Lautsprecher 1 regelmäßig, zeitlich beabstandet im Bereich seiner Eigenresonanzfrequenz betrieben. Hierbei kann es sich um das Betreiben des elektrodynamischen Lautsprechers 1 beispielsweise im Abstand von 500 oder 1000 gefahrenen Kilometern handeln. Eine weitere Möglichkeit ist den elektrodynamischen Lautsprecher 1 beispielsweise regelmäßig nach 5 Stunden oder 10 Stunden Betriebszeit des Kraftfahrzeuges zu betreiben.
-
2 zeigt eine Aufsicht auf den erfindungsgemäß gereinigten elektrodynamischen Lautsprecher 1, der alle Schmutzpartikel 4 „abgeschüttelt“ hat. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Elektrodynamischer Lautsprecher
- 2
- Membran
- 3
- Sicke
- 4
- Schmutzpartikel
- 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 202020104121 U1 [0003]
- DE 102018128386 A1 [0004]
- DE 102018108320 A1 [0005]
Claims (6)
- Kraftfahrzeug mit einem Acoustic Vehicle Alerting System (AVAS), mit einem elektrodynamischen Lautsprecher (1), der von einem elektronischen Steuergerät des Kraftfahrzeuges mit einem elektrischen Signal zur Erzeugung und Emission von simulierten Fahrgeräuschen ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrodynamische Lautsprecher (1) im Bereich seiner Eigenresonanzfrequenz in eingebauten Zustand betreibbar ist.
- Kraftfahrzeug nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der Eigenresonanz zwischen +1/3 Oktave bis -1/3 Oktave der Eigenresonanzfrequenz in eingebauten Zustand des elektrodynamischen Lautsprechers (1) liegt. - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrodynamischen Lautsprecher nach
Anspruch 1 , gekennzeichnet, durch folgenden Verfahrensschritt: - Betreiben des elektrodynamischen Lautsprechers (1) durch Modulation der simulierten Fahrgeräusche mit einer Frequenz im Bereich der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers (1). - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrodynamischen Lautsprecher nach
Anspruch 1 , gekennzeichnet, durch folgenden Verfahrensschritt: - Betreiben des elektrodynamischen Lautsprechers (1) durch Sweepen im Bereich der Eigenresonanzfrequenz des elektrodynamischen Lautsprechers (1). - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrodynamischen Lautsprecher nach
Anspruch 1 , gekennzeichnet, durch folgenden Verfahrensschritt: - Betreiben des elektrodynamischen Lautsprechers (1) mit einer Frequenz im Bereich der Eigenresonanzfrequenz wenn das Kraftfahrzeug beschleunigt wird. - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrodynamischen Lautsprecher nach
Anspruch 1 , gekennzeichnet, durch folgenden Verfahrensschritt: - Regelmäßiges, zeitlich beabstandetes Betreiben des elektrodynamischen Lautsprechers (1) im Bereich der Eigenresonanzfrequenz.
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