EP3146359A1 - Ultraschallsensor mit speichereinrichtung für ein kraftfahrzeug, sensoranordnung, kraftfahrzeug sowie herstellungsverfahren - Google Patents

Ultraschallsensor mit speichereinrichtung für ein kraftfahrzeug, sensoranordnung, kraftfahrzeug sowie herstellungsverfahren

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Publication number
EP3146359A1
EP3146359A1 EP15716813.9A EP15716813A EP3146359A1 EP 3146359 A1 EP3146359 A1 EP 3146359A1 EP 15716813 A EP15716813 A EP 15716813A EP 3146359 A1 EP3146359 A1 EP 3146359A1
Authority
EP
European Patent Office
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ultrasonic sensor
transmitting device
sensor
motor vehicle
ultrasonic
Prior art date
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Pending
Application number
EP15716813.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Hallek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP3146359A1 publication Critical patent/EP3146359A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • Ultrasonic sensor with memory device for a motor vehicle, sensor arrangement, motor vehicle and manufacturing method
  • the present invention relates to an ultrasonic sensor for a motor vehicle, having a transmitting device for emitting ultrasonic waves, wherein the transmitting device has a diaphragm and an adjusting device, with which the membrane for emitting the ultrasonic waves is movable, and having a memory device, on which at least one operating parameter of the ultrasonic sensor is stored.
  • the present invention relates to a sensor arrangement with an ultrasonic sensor and an evaluation device.
  • the present invention relates to a motor vehicle with such a sensor arrangement.
  • the present invention relates to a
  • Ultrasonic sensors safely detect the obstacles located in the vicinity of the motor vehicle or the distances reliably up to a
  • the ultrasonic sensors can detect predetermined range. If the ultrasonic sensors are blocked, that is covered by an additional mass, such as dirt, snow and / or ice, this functionality can no longer be guaranteed.
  • DE 10 2009 040 992 A1 proposes to detect the settling time of the ultrasonic sensor following excitation of the membrane and to compare it with the excitation frequency. Depending on the result of this comparison, it is determined whether the ultrasonic sensor is blocked or not.
  • DE 10 2010 021 960 A1 describes a method in which the decay time of the membrane over several measuring cycles of the ultrasonic sensor is evaluated for the detection of the blocked state of an ultrasonic sensor.
  • the measurement of the change in the resonant frequency of the ultrasonic sensor and a deviation determined therefrom to a fundamental resonance frequency without contamination are dependent on different factors. For example, the temperature and an associated change in the mechanical properties of the ultrasonic sensor or the membrane play a role. Such a change of
  • Temperature information that are stored, for example, in an evaluation, are corrected.
  • a very large influencing factor which can not yet be corrected are the component tolerances of the ultrasonic sensor itself.
  • the membranes of the ultrasonic sensor itself.
  • Total tolerance for the resonant frequency may be, for example, in the range of several 100 Hz or even in the range of a few kHz. It should be noted that the ultrasonic sensor has a bandwidth in the range of +/- 2 KHz.
  • Frequency shifts that can occur due to the contamination or blocking of the membrane can be within these tolerances.
  • the natural frequency or resonance frequency of the ultrasonic sensor is measured and compared with stored reference values.
  • the sensor is excited and measured the Ausschwingfrequenz.
  • This Ausschwingfrequenz or the resonance frequency of the ultrasonic sensor are stored in a memory device, such as an EEPROM memory, a control device of the motor vehicle. It is an object of the invention to provide a solution as an ultrasonic sensor of the type mentioned can be operated reliably and in particular as a blocked state of the ultrasonic sensor can be determined more precisely.
  • An inventive ultrasonic sensor for a motor vehicle comprises a
  • Transmitting device for emitting ultrasonic waves wherein the transmitting device comprises a diaphragm and an adjusting device, with which the membrane for emitting the ultrasonic waves is movable, and a memory device, on which at least one operating parameter of the ultrasonic sensor is stored, wherein as the at least one operating parameter of the ultrasonic sensor at least one resonance value is stored on the memory device, which has a resonance frequency of
  • the invention is based on the finding that ultrasonic sensors usually have a memory device. On this storage device can
  • Operating parameters of the ultrasonic sensor may be stored. For example, manufacturer-related data such as the country, the line and / or the factory in which the ultrasonic sensor has been manufactured may be stored.
  • at least one resonance value is additionally stored in the memory device. This at least one
  • Resonance value describes a resonance frequency or a natural frequency of the transmitting device of the ultrasonic sensor.
  • the transmitting device comprises the
  • a first resonance value which describes a first resonance frequency of the transmitting device at a first temperature
  • at least one second resonance value which describes a second resonant frequency of the transmitting device at a different second temperature from the first, are preferably stored in the memory device.
  • a plurality of resonance values can be stored in the memory device, which were respectively determined at different temperatures.
  • the resonance frequency of the ultrasonic sensor or of the transmitting device may change due to a change in the temperature. This can be due to the temperature dependence of the material stiffness (modulus of elasticity) of the transmitting device itself and / or the adjacent components. In this way, the temperature influence on the resonance frequency of the transmitting device can be reliably taken into account.
  • the memory device is preferably designed as a non-volatile memory.
  • a non-volatile memory which may also be referred to as a non-volatile memory
  • the stored information can also be retained when the
  • the memory device may be formed as an EPROM memory, as a flash memory, as a ROM memory or OTP or the like.
  • EPROM memory as a flash memory
  • OTP as a ROM memory
  • Memory device of the ultrasonic sensor is stored.
  • the transmitting device and the memory device are arranged on a common carrier element and / or arranged in a common housing.
  • the transmitting device and the memory device of the ultrasonic sensor can be arranged, for example, on a common board. Alternatively or additionally, the transmitting device and the memory device in a
  • a space-saving ultrasonic sensor which additionally comprises a memory device in which the resonance frequency of the transmitting device of the ultrasonic sensor is stored.
  • the ultrasonic sensor has a
  • Temperature detecting means for detecting the temperature of the ultrasonic sensor can also be in the support element of Ultrasonic sensor may be arranged or arranged in the housing of the ultrasonic sensor.
  • the temperature detection device is designed to determine a temperature of the transmitting device of the ultrasonic sensor. In this way, the current temperature of the transmitting device can be reliably determined. This information can be taken into account, for example, in addition to the at least one resonance value which describes the resonant frequency of the transmitting device at the current detected temperature or in a region of the detected current temperature.
  • the ultrasonic sensor preferably has an interface for outputting the at least one resonance value stored on the memory device.
  • a communication interface is provided by means of which the at least one resonance value can be transmitted to an evaluation device of the motor vehicle.
  • This interface can be connected, for example, to the CAN bus of the motor vehicle. In this way, the stored in the memory device resonance value can be easily provided.
  • a sensor arrangement according to the invention comprises at least one ultrasonic sensor according to the invention and an evaluation device.
  • the evaluation device is designed to store the at least one stored on the memory device
  • the evaluation device may in particular be a central control device of the motor vehicle, which is also referred to as an electronic control unit (ECU).
  • ECU electronice control unit
  • Sensor arrangement may also comprise several of the ultrasonic sensors according to the invention.
  • each of the ultrasonic sensors transmit its resonance value to the evaluation device.
  • the evaluation device can reliably control the individual ultrasonic sensors as a function of their resonance frequency.
  • At least one desired value for the evaluation device at least one desired value for the
  • Resonant frequency of the transmitting device of the ultrasonic sensor stored and the evaluation device is adapted to replace the at least one desired value by the at least one received resonance value.
  • a desired value for the resonant frequency of the ultrasonic sensor be deposited, for the control and / or evaluation of the Sensor signals of the ultrasonic sensor is used. This value can now be replaced by the at least one resonance value, which is transmitted from the ultrasonic sensor to the evaluation device. In this way, the ultrasonic sensor can be operated more reliably.
  • the evaluation device is designed to handle the
  • the setting unit of the transmitting device can be controlled by means of the evaluation device so that it is operated with its determined resonance frequency. In this way, the
  • Transmitter can be operated energy-efficient.
  • the evaluation device is designed to, the
  • Resonant frequency of the transmitting device a decay frequency of the transmitting device can be determined. Based on this, the current resonance frequency of the
  • Transmitter be determined.
  • the evaluation device is designed to determine a blocked state of the ultrasonic sensor based on a comparison of the current specific resonance frequency and the at least one received resonance value.
  • the transmitting device of the ultrasonic sensor can be covered by an additional mass, such as dirt, snow and / or ice. In this way, the current resonance frequency of the ultrasonic sensor is changed. Look at one
  • the motor vehicle according to the invention comprises the sensor arrangement according to the invention.
  • the evaluation device of the sensor arrangement is adapted to a blocked state of the ultrasonic sensor when activating an ignition of the
  • Motor vehicle comprises providing a transmitting device of the ultrasonic sensor, providing a storage device of the ultrasonic sensor, arranging the transmitting device and the memory device on a common carrier element, determining at least one resonant frequency of the transmitting device, determining at least one resonance value based on the at least one determined
  • the resonance frequency of the transmitting device is determined and stored in the memory device.
  • further operating parameters such as, for example, the transmission sound intensity and the reception sensitivity can also be stored in the memory device.
  • the tolerance value in the resonance value is determined and stored in the memory device.
  • Figure 1 is a schematic representation of a motor vehicle with a sensor arrangement according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of an ultrasonic sensor of
  • Sensor arrangement comprising a memory device, a
  • 3 is a graph showing an adaptation of a in an evaluation of the
  • An illustrated in Fig. 1 motor vehicle 1 is for example a passenger car.
  • the motor vehicle 1 comprises a sensor arrangement 2, which has a plurality of
  • Ultrasonic sensors 3 and an electronic evaluation device 4, which may be formed, for example, as a control unit comprises.
  • the number and arrangement of the ultrasonic sensors 3 are shown in FIG. 1 by way of example only and may vary depending on the embodiment. In this embodiment, a plurality of
  • Ultrasonic sensors 3 arranged on a front bumper 5 of the motor vehicle 1; a plurality of ultrasonic sensors 3 is also arranged on a rear bumper 6 of the motor vehicle 1.
  • the ultrasonic sensors 3 can each be arranged in a recess of the respective bumper 5, 6, so that the transmitting device of the respective ultrasonic sensors 3 are arranged within the respective continuous recess of the bumpers 5, 6.
  • a concealed installation of the ultrasonic sensors 3 behind the respective bumpers 5, 6 may be provided, so that the transmitting device of the ultrasonic sensors 3 abut against the back of the respective bumper 5, 6 and the ultrasonic signals through the material of the bumper 5, 6 transmitted through and to be received.
  • the ultrasonic sensors 3 are each for detecting distances to in one
  • Evaluation device 4 is transmitted, which processes the measured values of the ultrasonic sensors 3.
  • driver assistance systems 7a to 7x be provided, which are designed to provide different functionalities in the motor vehicle 1, namely on the basis of the measured distances of the ultrasonic sensors 3.
  • the different driver assistance systems 7a to 7x are shown as separate components; However, several functionalities can also be provided by a common control unit, which then assumes the function of several driver assistance systems.
  • driver assistance systems 7a to 7x for example, the following systems can be provided: A parking assistance system in which the measured distances are emitted acoustically and / or optically
  • an automatic brake assist system which for automatic braking of the motor vehicle 1 on the basis of the measured values of the ultrasonic sensors 3 detected
  • Risk of collision a system for blind spot monitoring, a system for
  • Fig. 2 is a greatly simplified representation of an ultrasonic sensor 3 is shown in a plan view.
  • the ultrasonic sensor 3 comprises a transmitting device 8, which serves for emitting an ultrasonic signal.
  • the transmitting device 8 serves for emitting an ultrasonic signal.
  • Transmitting device 8 a membrane, not shown here, which moves with an adjusting unit or can be set in mechanical vibrations.
  • the diaphragm may be made of aluminum, for example, and the actuator may include a corresponding actuator, such as a piezoelectric actuator.
  • the membrane and the actuator thus form an oscillatory system, the one
  • This resonant frequency may for example be between 40 KHz and 60 KHz.
  • the ultrasound sensor 3 additionally comprises a memory device 9.
  • the memory device 9 can in particular be designed as a nonvolatile memory.
  • Storage device 9 are arranged together in a housing of the ultrasonic sensor 3.
  • Transmitter 8 measured.
  • the membrane can be excited with the adjusting unit and a decay frequency of the transmitting device 8 can be determined.
  • a resonance value fR is determined and stored on the memory device 9 of the ultrasonic sensor 3 deposited.
  • the resonance value fR describes the determined or measured
  • the resonance frequency of the transmitting device 8 is measured at different temperatures T and for predetermined temperatures in each case a resonance value f R is determined, which is stored on the memory device 9.
  • the ultrasonic sensor 3 comprises a temperature detection device 10.
  • the temperature detection device 10 is designed to detect the current temperature T of the ultrasonic sensor 3. In other words, that captures
  • Temperature detection device 10 the respective sensor temperature.
  • the temperature detection device 10 comprises a temperature sensor, which in and / or on the housing 1 1 of the ultrasonic sensor 3 or in the immediate vicinity of
  • Ultrasonic sensor 3 is arranged.
  • Temperature detection device 10 are connected to an interface 12 of the
  • Temperature detection device 10 currently detected temperature T to the
  • Evaluation device 4 is usually at least one desired value f so n for the
  • This nominal value f so n for the resonance frequency may correspond to a standard value for the resonant frequency of the transmitting device of the ultrasonic sensor 3. This component tolerances due to the production are not taken into account.
  • various desired frequencies f so n for the resonant frequency as a function of the temperature T are deposited. This is illustrated in the graph of FIG. 3.
  • the temperature T of the transmitting device 8 is plotted on the abscissa. On the ordinate the frequency f is plotted.
  • the dashed line 13 describes the course of the desired value f so n of the resonant frequency as a function of the temperature T.
  • the solid line describes the course of the measured resonance frequency
  • the measured resonance frequency is stored in the form of a plurality of resonance values f R, which were determined for different temperatures T, in the memory device 9 of the ultrasonic sensor 3.
  • the resonance values f R are transmitted from the memory device 9 of the ultrasonic sensor 3 to the evaluation device 4.
  • the stored there desired values f are as for the n
  • Evaluation device 4 a blocked state of the respective ultrasonic sensors 3 can be determined.
  • the evaluation device 4 is also designed to the
  • Excitation signal activated. Subsequently, the mechanical vibration of the actuator 9 is detected. In this way, the current resonance frequency or natural frequency of the transmitting device 8 can be determined.
  • the frequency, which occurs when the transmitter 9 swings out, corresponds to the current resonant frequency of the transmitter 8.
  • the evaluation device 4 first detects the current resonance frequency of the respective ultrasonic sensors 3.
  • the current temperature T which was determined by the temperature detection device 10
  • the current temperature T can also be transmitted from the respective ultrasonic sensor 3 to the evaluation device 4.
  • the currently detected resonance frequency of the transmitting device 8 of the ultrasonic sensor 3 can be assigned to the reference value fR stored in the evaluation device 4 for this temperature T. Based on a comparison between the currently measured resonance frequency and the resonance value fR, which is determined by means of the
  • Evaluation device 4 is performed, it can be determined whether an additional mass is on the ultrasonic sensor 3. This comparison can be for any of the
  • Ultrasonic sensors 3 which is installed on the motor vehicle 1, are performed. Due to the fact that the at least one resonance value fR is deposited on the storage device 9 of the ultrasonic sensor 3, component tolerances can be calculated out as influencing factor. In this way, a blocked state or the ice and dirt detection can be set very selectively. In addition, a quick query of the (fundamental) resonance frequency of the respective transmitting device 8 by means of the evaluation device 4, for example, during an initialization of the
  • Evaluation device 4 be enabled. Thus, for example, no averaging of all ultrasonic sensors 3 of the motor vehicle 1 longer required.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor (3) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einer Sendeeinrichtung (8) zum Aussenden von Ultraschallwellen, wobei die Sendeeinrichtung (8) eine Membran und eine Stelleinheit, mit welcher die Membran zum Aussenden der Ultraschallwellen bewegbar ist, aufweist, und mit einer Speichereinrichtung (9), in welcher zumindest ein Betriebsparameter des Ultraschallsensors (3) gespeichert ist, wobei als der zumindest eine Betriebsparameter des Ultraschallsensors (3) zumindest ein Resonanzwert (fR) in der Speichereinrichtung (9) gespeichert ist, welcher eine Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung (8) beschreibt. Auf diese Weise kann der Ultraschallsensor zuverlässig in Abhängigkeit von seiner tatsächlichen Resonanzfrequenz betrieben werden.

Description

Ultraschallsensor mit Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Sensoranordnung, Kraftfahrzeug sowie Herstellungsverfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sendeeinrichtung zum Aussenden von Ultraschallwellen, wobei die Sendeeinrichtung eine Membran und eine Stelleinrichtung, mit welcher die Membran zum Aussenden der Ultraschallwellen bewegbar ist, aufweist, und mit einer Speichereinrichtung, auf welcher zumindest ein Betriebsparameter des Ultraschallsensors gespeichert ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Sensoranordnung mit einem Ultraschallsensor und einer Auswerteeinrichtung. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Sensoranordnung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein
Verfahren zum Herstellen eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug.
Da Ultraschallsensoren heutzutage immer häufiger auch außerhalb der eigentlichen Parkhilfefunktionalität eingesetzt werden, wie beispielsweise zur Fahrunterstützung mit aktiven Bremseingriffen aufgrund einer detektierten Kollisionsgefahr, soll im Betrieb des Kraftfahrzeugs sichergestellt werden, dass die am Kraftfahrzeug vorhandenen
Ultraschallsensoren die in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Hindernisse sicher erkennen beziehungsweise die Abstände auch zuverlässig bis zu einer
vorbestimmten Reichweite erfassen können. Wenn die Ultraschallsensoren blockiert sind, das heißt durch eine zusätzliche Masse, etwa durch Schmutz, Schnee und/oder Eis verdeckt sind, kann diese Funktionalität nicht mehr gewährleistet werden.
Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Die bekannten Verfahren zur Erkennung von Eis oder Schmutz basieren grundsätzlich auf der Auswertung von Nebeneffekten, welche durch die zusätzliche Masse an dem Ultraschallsensor verursacht werden. So wird durch eine zusätzliche Masse beispielsweise die sogenannte Ausschwingzeit der Membran des Ultraschallsensors beeinflusst oder es wird ein virtuelles Echo beziehungsweise ein Scheinecho generiert, welches durch entsprechende Auswertung des elektrischen Empfangssignals des Ultraschallsensors detektiert werden kann. Es kann jedoch auch im ungünstigsten Fall vorkommen, dass die zusätzliche Masse weder zu einer Änderung der Ausschwingzeit der Membran noch zusätzliche Echos verursacht. In solchen Situationen kann der blockierte Zustand des Ultraschallsensors nicht detektiert werden, und der Sensor ist nicht mehr in der Lage, ein reales Objekt zu detektieren beziehungsweise die Abstände zuverlässig zu erfassen. In diesem Zusammenhang schlägt die DE 10 2009 040 992 A1 vor, die Ausschwingzeit des Ultraschallsensors im Anschluss an eine Anregung der Membran zu erfassen und mit der Anregefrequenz zu vergleichen. Abhängig von dem Ergebnis dieses Vergleichs wird festgestellt, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht.
Weiterhin beschreibt die DE 10 2010 021 960 A1 ein Verfahren, bei welchem zur Erkennung des blockierten Zustands eines Ultraschallsensors die Ausschwingzeit der Membran über mehrere Messzyklen des Ultraschallsensors hinweg ausgewertet wird. Die Messung der Änderung der Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors und eine daraus ermittelte Abweichung zu einer Grundresonanzfrequenz ohne Verschmutzung sind dabei von unterschiedlichen Faktoren abhängig. Beispielsweise kann die Temperatur und eine damit verbundene Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Ultraschallsensors beziehungsweise der Membran eine Rolle spielen. Eine solche Änderung der
Resonanzfrequenz durch Temperatureinflüsse kann bei vorhandenen
Temperaturinformationen, die beispielsweise in einer Auswerteeinrichtung hinterlegt sind, korrigiert werden.
Ein sehr großer und bis jetzt nicht korrigierbarer Einflussfaktor sind die Bauteiltoleranzen des Ultraschallsensors selbst. Insbesondere können die Membranen der
Ultraschallsensoren nach der Herstellung große Toleranzen aufweisen, die durch die Variation der Form und der Stärke beziehungsweise der Dicke vorliegen. Die
Gesamttoleranz für die Resonanzfrequenz kann beispielsweise im Bereich von mehreren 100 Hz oder sogar im Bereich von einigen KHz liegen. Hierbei ist zu beachten, dass der Ultraschallsensor eine Bandbreite im Bereich von +/- 2 KHz aufweist.
Frequenzverschiebungen, die durch die Verschmutzung beziehungsweise Blockierung der Membran auftreten können, können innerhalb dieser Toleranzen liegen.
Eine gewisse Abhilfe schafft das in dem Dokument DE 102 47 971 A1 beschriebene Verfahren. Hierbei wird die Eigenfrequenz beziehungsweise Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors gemessen und mit abgelegten Referenzwerten verglichen. Zum Bestimmen der Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors wird der Sensor angeregt und die Ausschwingfrequenz gemessen. Diese Ausschwingfrequenz beziehungsweise die Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors werden in einer Speichereinrichtung, beispielsweise einem EEPROM-Speicher, eines Steuergeräts des Kraftfahrzeugs gespeichert. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie ein Ultraschallsensor der eingangs genannten Gattung zuverlässiger betrieben werden kann und wie insbesondere ein blockierter Zustand des Ultraschallsensors präziser ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße durch einen Ultraschallsensor, durch eine Sensoranordnung, durch ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte
Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Ein erfindungsgemäßer Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug umfasst eine
Sendeeinrichtung zum Aussenden von Ultraschallwellen, wobei die Sendeeinrichtung eine Membran und eine Stelleinrichtung, mit welcher die Membran zum Aussenden der Ultraschallwellen bewegbar ist, aufweist, und eine Speichereinrichtung, auf welcher zumindest ein Betriebsparameter des Ultraschallsensors gespeichert ist, wobei als der zumindest eine Betriebsparameter des Ultraschallsensors zumindest ein Resonanzwert auf der Speichereinrichtung gespeichert ist, welcher eine Resonanzfrequenz der
Sendeeinrichtung beschreibt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Ultraschallsensoren üblicherweise eine Speichereinrichtung aufweisen. Auf dieser Speichereinrichtung können
Betriebsparameter des Ultraschallsensors gespeichert sein. Beispielsweise können herstellerbezogene Daten, wie das Land, die Linie und/oder das Werk, in dem der Ultraschallsensor gefertigt wurde, gespeichert sein. Vorliegend wird zusätzlich zumindest ein Resonanzwert in der Speichereinrichtung hinterlegt. Dieser zumindest eine
Resonanzwert beschreibt eine Resonanzfrequenz beziehungsweise eine Eigenfrequenz der Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors. Die Sendeeinrichtung umfasst die
Membran und die Stelleinrichtung, mit der die Membran in mechanische Schwingungen versetzt werden kann. Die Membran und die Stelleinheit bilden somit ein schwingfähiges System, das eine mechanische Resonanzfrequenz aufweist. Diese Resonanzfrequenz wird insbesondere nach der Herstellung des Ultraschallsensors gemessen und in der Speichereinrichtung gespeichert. Somit kann beispielsweise eine Auswerteeinrichtung beziehungsweise ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs auf diesen Resonanzwert zugreifen und diesen für den Betrieb des Ultraschallsensors verwenden. Auf diese Weise kann der Ultraschallsensor zuverlässig in Abhängigkeit von seiner tatsächlichen Resonanzfrequenz betrieben werden. Bevorzugt sind in der Speichereinrichtung ein erster Resonanzwert, welcher eine erste Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung bei einer ersten Temperatur beschreibt, und zumindest ein zweiter Resonanzwert, welcher eine zweite Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung bei einer von der ersten verschiedenen zweiten Temperatur beschreibt, gespeichert. Mit anderen Worten kann in der Speichereinrichtung eine Mehrzahl von Resonanzwerten hinterlegt sein, welche jeweils bei unterschiedlichen Temperaturen ermittelt wurden. Hierbei wird berücksichtigt, dass sich die Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors beziehungsweise der Sendeeinrichtung aufgrund einer Veränderung der Temperatur verändern kann. Dies kann durch die Temperaturabhängigkeit der Materialsteifigkeit (Elastizitätsmodul) der Sendeeinrichtung selbst und/oder der angrenzenden Bauteile begründet sein. Auf diese Weise kann der Temperatureinfluss auf die Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung zuverlässig berücksichtigt werden.
Die Speichereinrichtung ist bevorzugt als nichtflüchtiger Speicher ausgebildet. In einem derartigen nichtflüchtigen Speicher, der auch als Festspeicher bezeichnet werden kann, können die gespeicherten Informationen auch erhalten bleiben, wenn der
Ultraschallsensor momentan nicht in Betrieb ist oder mit elektrischer Energie versorgt wird. Beispielsweise kann die Speichereinrichtung als EPROM-Speicher, als Flash- Speicher, als ROM-Speicher oder OTP oder dergleichen ausgebildet sein. Somit kann garantiert werden, dass der zumindest eine Resonanzwert zuverlässig in der
Speichereinrichtung des Ultraschallsensors gespeichert ist.
Vorzugsweise sind die Sendeeinrichtung und die Speichereinrichtung auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet und/oder in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Die Sendeeinrichtung und die Speichereinrichtung des Ultraschallsensors können beispielsweise auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Sendeeinrichtung und die Speichereinrichtung in einem
gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Darüber hinaus können noch weitere
Komponenten beziehungsweise Bauteile des Ultraschallsensors auf dem Trägerelement beziehungsweise in dem Gehäuse angeordnet sein. Somit kann ein Bauraum sparender Ultraschallsensor bereitgestellt werden, der zusätzlich eine Speichereinrichtung umfasst, in der die Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors gespeichert ist.
Weiterhin hat es sich vorteilhaft gezeigt, wenn der Ultraschallsensor eine
Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Ultraschallsensors aufweist. Die Temperaturerfassungseinrichtung kann ebenfalls im Trägerelement des Ultraschallsensors angeordnet sein oder in dem Gehäuse des Ultraschallsensors angeordnet sein. Insbesondere ist die Temperaturerfassungseinrichtung dazu ausgelegt, eine Temperatur der Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors zu bestimmen. Auf diese Weise kann die aktuelle Temperatur der Sendeeinrichtung zuverlässig bestimmt werden. Diese Information kann beispielsweise zusätzlich zu dem zumindest einen Resonanzwert, der die Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung bei der aktuellen erfassten Temperatur oder in einem Bereich der erfassten aktuellen Temperatur beschreibt, berücksichtigt werden.
Bevorzugt weist der Ultraschallsensor eine Schnittstelle zum Ausgeben des zumindest einen auf der Speichereinrichtung gespeicherten Resonanzwerts auf. Mit anderen Worten wird eine Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt, mittels welcher der zumindest eine Resonanzwert an eine Auswerteeinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragen werden kann. Diese Schnittstelle kann beispielsweise mit dem CAN-Bus des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Auf diese Weise kann der in der Speichereinrichtung hinterlegte Resonanzwert einfach zur Verfügung gestellt werden.
Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung umfasst zumindest einen erfindungsgemäßen Ultraschallsensor und eine Auswerteeinrichtung. Dabei ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, den zumindest einen auf der Speichereinrichtung gespeicherten
Resonanzwert von dem Ultraschallsensor zu empfangen. Mit anderen Worten wird der zumindest eine Resonanzwert von dem Ultraschallsensor beziehungsweise der
Speichereinrichtung des Ultraschallsensors zu der Auswerteeinrichtung übertragen. Die Auswerteeinrichtung kann insbesondere ein zentrales Steuergerät des Kraftfahrzeugs, welches auch als Electronic Control Unit (ECU) bezeichnet wird, sein. Die
Sensoranordnung kann auch mehrere der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren umfassen. Somit kann jeder der Ultraschallsensoren seinen Resonanzwert an die Auswerteeinrichtung übertragen. Auf diese Weise kann die Auswerteeinrichtung die einzelnen Ultraschallsensoren zuverlässig in Abhängigkeit von ihrer Resonanzfrequenz ansteuern.
Bevorzugt ist in der Auswerteeinrichtung zumindest ein Soll-Wert für die
Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors gespeichert und die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgelegt, den zumindest einen Soll-Wert durch den zumindest einen empfangenen Resonanzwert zu ersetzen. In einer Speichereinheit der Auswerteeinrichtung kann beispielsweise ein Soll-Wert für die Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors hinterlegt sein, der für die Ansteuerung und/oder Auswertung der Sensorsignale des Ultraschallsensors herangezogen wird. Dieser Wert kann nun durch den zumindest einen Resonanzwert ersetzt werden, der von dem Ultraschallsensor an die Auswerteeinrichtung übertragen wird. Auf diese Weise kann der Ultraschallsensor zuverlässiger betrieben werden.
In einer Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, die
Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors in Abhängigkeit von dem zumindest einen empfangenen Resonanzwert anzusteuern. Beispielsweise kann die Stelleinheit der Sendeeinrichtung mittels der Auswerteeinrichtung so angesteuert werden, dass diese mit ihrer ermittelten Resonanzfrequenz betrieben wird. Auf diese Weise kann die
Sendeeinrichtung energieeffizient betrieben werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, die
Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors zum Bestimmen einer aktuellen
Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung eine Ausschwingfrequenz der Sendeeinrichtung bestimmt werden. Anhand dieser kann die aktuelle Resonanzfrequenz der
Sendeeinrichtung bestimmt werden.
Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, einen blockierten Zustand des Ultraschallsensors anhand eines Vergleichs der aktuellen bestimmten Resonanzfrequenz und dem zumindest einen empfangenen Resonanzwert zu bestimmen. In dem blockierten Zustand kann die Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors durch eine zusätzliche Masse, wie beispielsweise Schmutz, Schnee und/oder Eis verdeckt sein. Auf diese Weise wird die aktuelle Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors verändert. Anhand eines
Vergleichs dieser aktuellen Resonanzfrequenz und der Resonanzfrequenz, die in der Speichereinrichtung des Ultraschallsensors gespeichert ist, kann zuverlässig ein blockierter Zustand des Ultraschallsensors ermittelt werden.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Sensoranordnung. Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung der Sensoranordnung dazu ausgelegt, einen blockierten Zustand des Ultraschallsensors beim Aktivieren einer Zündung des
Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Somit kann insbesondere vor einem Antritt einer Fahrt mit dem Kraftfahrzeug bestimmt werden, ob der zumindest eine Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht. Der Fahrer kann in diesem Fall, beispielsweise durch eine entsprechende Anzeige, darauf hingewiesen werden, dass der zumindest eine Ultraschallsensor blockiert ist. Somit kann die Sicherheit beim Betrieb des Kraftfahrzeugs erhöht werden. Ein erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Ultraschallsensors eines
Kraftfahrzeugs umfasst das Bereitstellen einer Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors, das Bereitstellen einer Speichereinrichtung des Ultraschallsensors, das Anordnen der Sendeeinrichtung und der Speichereinrichtung auf einem gemeinsamen Trägerelement, das Ermitteln zumindest einer Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung, das Ermitteln zumindest eines Resonanzwerts anhand der zumindest einen ermittelten
Resonanzfrequenz und das Speichern des zumindest einen ermittelten Resonanzwerts in der Speichereinrichtung.
Nachdem die einzelnen Komponenten des Ultraschallsensors zusammengefügt sind, wird die Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung ermittelt und in der Speichereinrichtung hinterlegt. Zudem können auch weitere Betriebsparameter, wie beispielsweise die Sendeschallstärke und die Empfangsempfindlichkeit in der Speichereinrichtung hinterlegt werden. Zusätzlich zu dem Resonanzwert kann auch der Toleranzwert in der
Speichereinrichtung hinterlegt werden, der den Unterschied zu der ermittelten
Resonanzfrequenz zu einer Soll-Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung beschreibt. Somit können zusätzlich die Bauteiltoleranzen der Sendeeinrichtung in der
Speichereinrichtung hinterlegt sein.
Die mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Ultraschallsensor vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Sensoranordnung, das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie das erfindungsgemäße Verfahren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle 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 oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einer Sensoranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 in schematischer Darstellung einen Ultraschallsensor der
Sensoranordnung, der eine Speichereinrichtung, eine
Temperaturerfassungseinrichtung und eine Schnittstelle aufweist; und
Fig. 3 einen Graphen, der eine Anpassung eines in einer Auswerteeinrichtung der
Sensoranordnung hinterlegten Soll-Werts für die Resonanzfrequenz einer Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors beschreibt.
Ein in Fig. 1 dargestelltes Kraftfahrzeug 1 ist beispielsweise ein Personenkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Sensoranordnung 2, welche eine Vielzahl von
Ultraschallsensoren 3 sowie eine elektronische Auswerteeinrichtung 4, die beispielsweise als Steuergerät ausgebildet sein kann, aufweist. Die Anzahl und die Anordnung der Ultraschallsensoren 3 sind in Fig. 1 lediglich beispielhaft dargestellt und können je nach Ausführungsform variieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von
Ultraschallsensoren 3 an einem vorderen Stoßfänger 5 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet; eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren 3 ist auch an einem hinteren Stoßfänger 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet.
Hinsichtlich der Einbauart der Ultraschallsensoren 3 können zwei alternative
Ausführungsformen vorgesehen sein. Zum einen können die Ultraschallsensoren 3 jeweils in einer Aussparung des jeweiligen Stoßfängers 5, 6 angeordnet sein, sodass die Sendeeinrichtung der jeweiligen Ultraschallsensoren 3 innerhalb der jeweiligen durchgängigen Aussparung der Stoßfänger 5, 6 angeordnet sind. Zum anderen kann jedoch auch ein verdeckter Einbau der Ultraschallsensoren 3 hinter den jeweiligen Stoßfängern 5, 6 vorgesehen sein, sodass die Sendeeinrichtung der Ultraschallsensoren 3 an der Rückseite des jeweiligen Stoßfängers 5, 6 anliegen und die Ultraschallsignale durch das Material des Stoßfängers 5, 6 hindurch ausgesendet und empfangen werden.
Die Ultraschallsensoren 3 sind jeweils zum Erfassen von Abständen zu in einer
Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 befindlichen Hindernissen ausgebildet. Die jeweils gemessenen Abstandswerte werden von den Ultraschallsensoren 3 an die
Auswerteeinrichtung 4 übermittelt, welche die Messwerte der Ultraschallsensoren 3 verarbeitet. In dem Kraftfahrzeug 1 können mehrere Fahrerassistenzsysteme 7a bis 7x vorgesehen sein, welche zum Bereitstellen unterschiedlicher Funktionalitäten in dem Kraftfahrzeug 1 ausgebildet sind, und zwar anhand der gemessenen Abstände der Ultraschallsensoren 3. In Fig. 1 sind die unterschiedlichen Fahrerassistenzsysteme 7a bis 7x als separate Komponenten gezeigt; mehrere Funktionalitäten können aber auch durch ein gemeinsames Steuergerät bereitgestellt werden, welches dann die Funktion mehrerer Fahrerassistenzsysteme übernimmt. Als Fahrerassistenzsysteme 7a bis 7x können beispielsweise folgende Systeme vorgesehen sein: Ein Parkhilfesystem, bei welchem die gemessenen Abstände akustisch und/oder optisch ausgegeben werden, ein
automatisches Parkassistenzsystem zum automatischen Einparken, ein automatisches Bremsassistenzsystem, welches zum automatischen Bremsen des Kraftfahrzeugs 1 aufgrund der anhand der Messwerte der Ultraschallsensoren 3 detektierten
Kollisionsgefahr dient, ein System zur Totwinkelüberwachung, ein System zur
Abstandshaltung, ein Kollisionserkennungssystem und dergleichen.
In Fig. 2 ist eine stark vereinfachte Darstellung eines Ultraschallsensors 3 in einer Draufsicht dargestellt. Der Ultraschallsensor 3 umfasst eine Sendeeinrichtung 8, die zum Aussenden eines Ultraschallsignals dient. Zu diesem Zweck umfasst die
Sendeeinrichtung 8 eine hier nicht dargestellte Membrane, die mit einer Stelleinheit bewegt beziehungsweise in mechanische Schwingungen versetzt werden kann. Die Membran kann beispielsweise aus Aluminium gefertigt sein und die Stelleinheit kann einen entsprechenden Aktor, beispielsweise einen piezoelektrischen Aktor, umfassen. Die Membran und die Stelleinheit bilden somit ein schwingfähiges System, das eine
Resonanzfrequenz aufweist. Diese Resonanzfrequenz kann beispielsweise zwischen 40 KHz und 60 KHz liegen. Infolge von herstellungsbedingten Toleranzen bei der Herstellung der Sendeeinrichtung 8, und insbesondere der Membran, kann diese
Resonanzfrequenz von einem Sollwert abweichen. Der Ultraschallsensors 3 umfasst zudem eine Speichereinrichtung 9. Die Speichereinrichtung 9 kann insbesondere als nichtflüchtiger Speicher ausgebildet sein. Die Sendeeinrichtung 8 und die
Speichereinrichtung 9 sind gemeinsam in einem Gehäuse des Ultraschallsensors 3 angeordnet.
Um die Toleranzen der Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung 8 zu berücksichtigen, wird nach der Herstellung des Ultraschallsensors 3 die Resonanzfrequenz der
Sendeeinrichtung 8 gemessen. Zu diesem Zweck kann die Membran mit der Stelleinheit angeregt werden und eine Ausschwingfrequenz der Sendeeinrichtung 8 ermittelt werden. Anhand der gemessenen Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung 8 wird zumindest ein Resonanzwert fR ermittelt und auf der Speichereinrichtung 9 des Ultraschallsensors 3 hinterlegt. Der Resonanzwert fR beschreibt die ermittelte bzw. gemessene
Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung 8. Dabei ist es insbesondere auch vorgesehen, dass die Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung 8 bei unterschiedlichen Temperaturen T gemessen wird und für vorbestimmte Temperaturen jeweils ein Resonanzwert fR ermittelt wird, der auf der Speichereinrichtung 9 gespeichert wird.
Darüber hinaus umfasst der Ultraschallsensor 3 eine Temperaturerfassungseinrichtung 10. Die Temperaturerfassungseinrichtung 10 ist zum Erfassen der aktuellen Temperatur T des Ultraschallsensors 3 ausgebildet. Mit anderen Worten erfasst die
Temperaturerfassungseinrichtung 10 die jeweilige Sensortemperatur. Dazu umfasst die Temperaturerfassungseinrichtung 10 einen Temperatursensor, welcher in und/oder an dem Gehäuse 1 1 des Ultraschallsensors 3 oder aber in unmittelbarer Nähe des
Ultraschallsensors 3 angeordnet ist. Die Speichereinrichtung 9 und die
Temperaturerfassungseinrichtung 10 sind mit einer Schnittstelle 12 des
Ultraschallsensors 3 verbunden. Über die Schnittstelle 12 kann der Resonanzwert fR, der in der Speichereinrichtung 9 gespeichert ist, und die mit der
Temperaturerfassungseinrichtung 10 aktuell erfasste Temperatur T an die
Auswerteeinrichtung 4 übertragen werden.
In der Auswerteeinrichtung 4 beziehungsweise in einer Speichereinheit der
Auswerteeinrichtung 4 ist üblicherweise zumindest ein Soll-Wert fson für die
Resonanzfrequenz der jeweiligen Ultraschallsensoren 3 gespeichert. Dieser Soll-Wert fson für die Resonanzfrequenz kann einem Standardwert für die Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors 3 entsprechen. Hierbei sind Bauteiltoleranzen infolge der Fertigung nicht berücksichtigt. Insbesondere sind hierbei auch verschiedene Soll-Frequenzen fson für die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur T hinterlegt. Dies ist in dem Graphen gemäß Fig. 3 verdeutlicht. Auf der Abszisse ist die Temperatur T der Sendeeinrichtung 8 aufgetragen. Auf der Ordinate ist die Frequenz f aufgetragen. Dabei beschreibt die gestrichelte Linie 13 den Verlauf des Soll-Werts fson der Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur T. Im Vergleich hierzu beschreibt die durchgezogene Linie den Verlauf der gemessenen Resonanzfrequenz der
Sendeeinrichtung eines Ultraschallsensors 3 in Abhängigkeit von der Temperatur T. Die gemessene Resonanzfrequenz ist in Form von mehreren Resonanzwerten fR, die für verschiedene Temperaturen T bestimmt wurden, in der Speichereinrichtung 9 des Ultraschallsensors 3 hinterlegt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist zu erkennen, dass
beispielsweise bei einer Temperatur T von 30 C ein deutlicher Unterschied zwischen dem Soll-Wert fson für die Resonanzfrequenz und der Resonanzfrequenz fR vorliegt. Hier ist es nun vorgesehen, dass die Resonanzwerte fR von der Speichereinrichtung 9 des Ultraschallsensors 3 an die Auswerteeinrichtung 4 übertragen werden. Innerhalb der Auswerteeinrichtung 4 werden die dort abgelegten Soll-Werte fson für die
Resonanzfrequenz durch die Resonanzwerte fR ersetzt. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass jeder der Ultraschallsensoren 3, der an dem Kraftfahrzeug 1 verbaut ist, seine jeweiligen Resonanzwerte fR an die Auswerteeinrichtung 4 senden und die Resonanzwerte fR für jeden der Ultraschallsensoren 3 in der Auswerteeinrichtung 4 gespeichert werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 wird nun erläutert, wie mit der
Auswerteeinrichtung 4 ein blockierter Zustand der jeweiligen Ultraschallsensoren 3 ermittelt werden kann. Die Auswerteeinrichtung 4 ist zudem dazu ausgelegt, die
Stelleinheiten der jeweiligen Ultraschallsensoren 3 anzusteuern. Zunächst wird die Stelleinheit für eine vorbestimmte zeitliche Dauer mit einem entsprechenden
Anregungssignal angesteuert. Im Anschluss daran wird die mechanische Schwingung der Stelleinrichtung 9 erfasst. Auf diese Weise kann die aktuelle Resonanzfrequenz beziehungsweise Eigenfrequenz der Sendeeinrichtung 8 ermittelt werden. Die Frequenz, die sich beim Ausschwingen der Sendeeinrichtung 9 einstellt, entspricht der aktuellen Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung 8.
Zum Ermitteln des blockierten Zustands erfasst die Auswerteeinrichtung 4 zunächst die aktuelle Resonanzfrequenz der jeweiligen Ultraschallsensoren 3. Hierbei kann auch zusätzlich die aktuelle Temperatur T, die mit der Temperaturerfassungseinrichtung 10 ermittelt wurde, von dem jeweiligen Ultraschallsensor 3 an die Auswerteeinrichtung 4 übertragen werden. In Abhängigkeit von einem Vergleich anhand der aktuell erfassten Temperatur T kann die aktuell erfasste Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung 8 des Ultraschallsensors 3 dem in der Auswerteeinrichtung 4 hinterlegten Referenzwert fR für diese Temperatur T zugeordnet werden. Anhand eines Vergleichs zwischen der aktuell gemessenen Resonanzfrequenz und des Resonanzwerts fR, der mittels der
Auswerteeinrichtung 4 durchgeführt wird, kann ermittelt werden, ob sich eine zusätzliche Masse auf dem Ultraschallsensor 3 befindet. Dieser Vergleich kann für jeden der
Ultraschallsensoren 3, der an dem Kraftfahrzeug 1 verbaut ist, durchgeführt werden. Dadurch, dass der zumindest eine Resonanzwert fR auf der Speichereinrichtung 9 des Ultraschallsensors 3 hinterlegt ist, können Bauteiltoleranzen als Einflussfaktor heraus gerechnet werden. Auf diese Weise kann ein blockierter Zustand beziehungsweise die Eis- und Schmutzerkennung sehr selektiv eingestellt werden. Zudem kann eine schnelle Abfrage der (Grund-)Resonanzfrequenz der jeweiligen Sendeeinrichtung 8 mittels der Auswerteeinrichtung 4, beispielsweise während einer Initialisierung der
Auswerteeinrichtung 4, ermöglicht werden. Somit ist beispielsweise keine Mittelung aller Ultraschallsensoren 3 des Kraftfahrzeugs 1 mehr erforderlich.

Claims

Patentansprüche
1 . Ultraschallsensor (3) für ein Kraftfahrzeug (1 ), mit einer Sendeeinrichtung (8) zum Aussenden von Ultraschallwellen, wobei die Sendeeinrichtung (8) eine Membran und eine Stelleinheit, mit welcher die Membran zum Aussenden der
Ultraschallwellen bewegbar ist, aufweist, und mit einer Speichereinrichtung (9), in welcher zumindest ein Betriebsparameter des Ultraschallsensors (3) gespeichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass
als der zumindest eine Betriebsparameter des Ultraschallsensors (3) zumindest ein Resonanzwert (fR) in der Speichereinrichtung (9) gespeichert ist, welcher eine Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung (8) beschreibt.
2. Ultraschallsensor (3) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Speichereinrichtungen (9) ein erster Resonanzwert (fR), welcher eine erste Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung (8) bei einer ersten Temperatur beschreibt, und zumindest eine zweiter Resonanzwert, welcher eine zweite
Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung (9) bei einer von der ersten verschiedenen zweiten Temperatur beschreibt, gespeichert sind.
3. Ultraschallsensor (3) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Speichereinrichtung (9) als nichtflüchtiger Speicher ausgebildet ist.
4. Ultraschallsensor (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sendeeinrichtung (8) und die Speichereinrichtung (9) auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet sind und/oder in einem gemeinsamen Gehäuse (1 1 ) angeordnet sind.
5. Ultraschallsensor (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ultraschallsensor (3) eine Temperaturerfassungseinrichtung (10) zum Erfassen einer aktuellen Temperatur (T) des Ultraschallsensors (3) aufweist.
6. Ultraschallsensor (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ultraschallsensor (3) eine Schnittstelle (12) zum Ausgeben des zumindest einen in der Speichereinrichtung (9) gespeicherten Resonanzwerts (fR) aufweist.
7. Sensoranordnung (2) mit zumindest einem Ultraschallsensor (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Auswerteeinrichtung (4), wobei die
Auswerteeinrichtung (4) dazu ausgelegt ist, den zumindest einen in der
Speichereinrichtung (9) gespeicherten Resonanzwert (fR) von dem
Ultraschallsensor (3) zu empfangen.
8. Sensoranordnung (2) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Auswerteeinrichtung (4) zumindest ein Sollwert (fson) für die
Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung (8) des Ultraschallsensors (3) gespeichert ist und die Auswerteeinrichtung (4) dazu ausgelegt ist, den zumindest einen Sollwert (fson) durch den zumindest einen empfangenen Resonanzwert (fR) zu ersetzen.
9. Sensoranordnung (2) nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung (4) dazu ausgelegt ist, die Sendeeinrichtung (8) des Ultraschallsensors (3) in Abhängigkeit von dem zumindest einen empfangenen Resonanzwert (fR) anzusteuern.
10. Sensoranordnung (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung (4) dazu ausgelegt ist, die Sendeeinrichtung (8) des Ultraschallsensors (3) zum Bestimmen einer aktuellen Resonanzfrequenz der Sendeeinrichtung (8) anzusteuern.
1 1 . Sensoranordnung (2) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung (4) dazu ausgelegt ist, einen blockierten Zustand des Ultraschallsensors (3) anhand eines Vergleich der aktuell bestimmten
Resonanzfrequenz und dem zumindest einen empfangenen Resonanzwert (fR) zu bestimmen.
12. Kraftfahrzeug (1 ) mit einer Sensoranordnung (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 .
13. Kraftfahrzeug (1 ) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung (4) der Sensoranordnung (2) dazu ausgelegt ist, einen blockierten Zustand des Ultraschallsensors (3) beim Aktivieren einer Zündung des Kraftfahrzeugs (1 ) zu bestimmen.
14. Verfahren zum Herstellen eines Ultraschallsensors (3) für ein Kraftfahrzeug (1 ) mit den Schritten:
- Bereitstellen einer Sendeinrichtung (8) des Ultraschallsensors (3),
- Bereitstellen einer Speichereinrichtung (9) des Ultraschallsensors (3),
- Anordnen der Sendeinrichtung (8) und der Speichereinrichtung (9) auf einem gemeinsamen Trägerelement,
- Ermitteln zumindest einer Resonanzfrequenz der Sendeinrichtung (8),
- Ermitteln zumindest eines Resonanzwerts (fR) anhand der zumindest einen ermittelten Resonanzfrequenz und
- Speichern des zumindest einen ermittelten Resonanzwerts (fR) in der
Speichereinrichtung (9).
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015224733B3 (de) * 2015-12-09 2016-10-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines eisbelegten elektroakustischen Sensors
DE102016101007B4 (de) * 2016-01-21 2022-12-01 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug mit wasserundurchlässiger Abdeckeinrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug
DE102017122383B4 (de) 2017-09-27 2023-10-12 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Bestimmung eines Zustands eines Schallwandlerelements, Ultraschallsensorvorrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012220311A1 (de) * 2012-11-08 2014-05-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Detektion der Sensordegradation bei Abstandssensoren

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002131428A (ja) * 2000-10-25 2002-05-09 Mitsubishi Electric Corp 超音波障害物検出装置
DE10236879B4 (de) * 2001-08-14 2013-10-24 Denso Corporation Hindernis-Detektionsgerät und damit in Beziehung stehendes Kommunikationsgerät
DE10247971A1 (de) 2002-10-15 2004-05-06 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh System zur Überwachung des Nahbereichs eines Kraftfahrzeuges mit Störungserkennung und Verfahren zur Ermittlung der Störungsfreiheit eines derartigen Systems
JP4036225B2 (ja) * 2004-07-20 2008-01-23 株式会社デンソー 障害物検知装置
JP2007183185A (ja) * 2006-01-06 2007-07-19 Denso Corp 超音波センサ
JP2010014497A (ja) * 2008-07-02 2010-01-21 Nippon Soken Inc 障害物検知装置
DE102009040992B4 (de) 2009-09-10 2015-11-26 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zur Vereisungs- und Verschmutzungserkennung von Ultraschallsensoren
DE102010021960B4 (de) 2010-05-28 2021-05-06 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verrfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Fahrerassistenzeinrichtung und Kraftfahrzeug
DE102011016946A1 (de) * 2011-04-13 2012-10-18 Volkswagen Ag Verfahren zum Festlegen einer Frequenz für ein Anregungssignal eines Ultraschallsensors, Fahrerassistenzeinrichtung und Kraftfahrzeug
DE102012215493B4 (de) * 2012-08-31 2023-10-26 Robert Bosch Gmbh Robustheitserhöhung von Ultraschallsystemen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012220311A1 (de) * 2012-11-08 2014-05-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Detektion der Sensordegradation bei Abstandssensoren

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2015176883A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015176883A1 (de) 2015-11-26
DE102014107304A1 (de) 2015-11-26

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