JPWO2020064153A5

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Publication number: JPWO2020064153A5
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Publication date: 2022-08-24

Description

本発明は、車両の超音波センサを動作させるための方法に関するものであり、超音波センサの音響変換器要素は所定の励起信号で励起され、励起信号は、所定の電流振幅を有し、励起信号に起因する音響変換器要素での電気試験電圧が測定され、試験電圧に基づいて超音波センサの診断が行われる。本発明はさらに、車両用の超音波センサ装置に関する。発明は、最終的に、コンピュータプログラム製品及びコンピュータ読取可能媒体に関する。

ここでの焦点は、主に車両用の超音波センサ装置である。この種の超音波センサ装置は、例えば、車両の周辺領域におけるオブジェクト又は障害物を感知するように使用されることができる。そのような超音波センサ装置は、通常、オブジェクトからの距離を決定することができる超音波センサ又は超音波トランスデューサを含む。超音波センサは通常、機械的振動に励起されて、対応する音響変換器要素で超音波信号を送信することができる膜を含む。そして超音波センサからの超音波信号送信は、オブジェクトから反射され、再び超音波センサの膜に衝突する。そして超音波センサとオブジェクトとの間の距離は、超音波信号の放出とオブジェクトによって反射された超音波信号の受信との間の経過時間に基づいて、空気中の超音波信号の伝播速度又は音速を考慮に入れて、決定可能である。

したがって、電気－音響エネルギー変換は、音響変換器要素の助けを借りて実行される。このエネルギー変換の根底にある物理的原理とは、とりわけ機械的誘導性、機械的容量性、機械的抵抗性、磁歪性又は電歪性の特性とは、無関係に、内部又は外部で誘発される変化が音響変換器要素で発生しうる。これらの変化の重大度によっては、これは、測定結果におけるエラー又は超音波センサの完全な故障につながりうる。今日、超音波センサのそのような故障は、一般に、超音波センサを作動させるシステムによる妥当性チェックを通じて確立される。一方、超音波センサ、特に音響変換器要素、の変化は、通常、まったく検知されない。

音響変換器要素の伝達関数のオンライン決定を通じて自己診断を実行するために、距離測定用の超音波センサを内部電子機器で補うことができる方法が従来技術から知られている。このようにして、センサ内の内部で、音響変換器要素の変化を定量化することができ、又は、超音波センサの故障を決定することができる。この手順は、距離測定の通常測定モード中に実行されることができ、或いは、距離測定が行われない専用の診断モードが提供されることもできる。１つ目は、センサ電子機器内で評価アルゴリズムの完全な実行を必要としたり、超音波センサのための増大したコストを伴うことを必要としたり、或いは、しかしながら、より高いレベルシステムへのデータの送信を必要としたりして、それにより、通信帯域幅の占有及び、場合によっては、センサデータの高価な中間ストレージを伴う。一方、後者は、専用の診断モードの時間中に超音波センサが距離測定を実行できないため、システムのパフォーマンスを低下させる。

ＤＥ１０２０１４２１３１２２Ａ１は、この目的のために、音声ベース周囲検出のための方法を説明しており、当該方法において、電気信号が音響変換器に注入され、それによって音響変換器を介した音響測定信号の送信が実行される。その方法はまた、データメモリから音響変換器に割り当てられた記憶された値に基づいて、残響優勢領域の始まりの確認を含む。音響変換器の第１電気信号は、残響優勢領域内でさらに感知され、音響変換器の特徴的な特性、特に伝達関数、が、第１電気信号から確認される。ここで残響優勢領域は、送信される電気測定信号の注入の終了と残響優勢領域の終了との間にあるトランスデューサ信号における期間である。

本発明の目的は、冒頭で述べられたタイプの超音波センサの診断をどのようにしてより効率的に実行することができるかについての解決を示すことである。

この目的は、発明によれば、方法によって、超音波センサ装置によって、コンピュータプログラム製品によって、及びコンピュータ読取可能な媒体によって達成される。本発明の有利な展開は、従属請求項において与えられる。

発明による方法は、車両の超音波センサの作動のために使用される。その方法において、超音波センサの音響変換器要素が、所定の励起信号で励起される。ここでの励起信号は、所定の電流振幅を持つ。これに加えて、励起信号に起因する音響変換器要素での電気試験電圧が測定され、その試験電圧に基づいて超音波センサの診断が行われる。ここで、超音波センサが、超音波信号を送信するための測定モードにおいて励起信号で励起されることが提供される。電気試験電圧は、送信中にさらに測定される。簡素化した診断は、電気試験電圧に基づいて実行され、簡素化した診断の結果に応じて、超音波センサは、測定モードで作動されることを続行したり、完全な診断のための診断モードで作動されたりする。

車両の超音波センサは、その方法を使用して作動されることになる。その方法は、電子制御ユニットを含む超音波センサ装置によって実行されることができる。この電子制御ユニットは、データ送信用の超音波センサの計算装置に接続されることができる。この計算装置は、例えば、超音波センサの内部センサ電子機器によって提供されることができる。この超音波センサは、測定モードで作動されることができる。この測定モードにおいて、超音波センサの測定結果に基づいて、車両の周辺の領域においてオブジェクトを認識することができる。この目的のために、超音波信号を超音波センサによって送信することができる。超音波センサの音響変換器要素は、この目的に適した励起信号によって励起されることができる。音響変換器要素は、例えば、圧電要素であり得る。励起信号による音響変換器要素の励起の結果として、音響変換器要素、及び、音響変換器要素に接続される超音波センサの膜が、励起されて振動し、それによって超音波信号が送信される。超音波センサの測定モードにおいて、周辺領域においてオブジェクトから又は障害物からの反射された超音波信号が、再度、更に受信されることが可能である。膜及び音響変換器要素は、反射された超音波信号又は超音波信号のエコーによって振動するように励起され、それによって、センサ信号が音響変換器要素によって出力される。そして超音波センサとオブジェクトとの間の距離は、このセンサ信号に基づいて又は超音波信号の放出とオブジェクトによって反射された超音波信号の受信との間の経過時間に基づいて、決定されることができる。

本発明の重要な態様によれば、超音波センサの測定モードにおいても簡素化した診断が実行されることが提供される。超音波信号は、超音波センサの測定モードで送信される。また、周囲の領域で反射された超音波信号もまた測定モードで受信されることを提供されることができる。したがって、距離測定は、超音波センサの測定モードで実行される。一時的に連続した測定サイクルは測定モードで実行されることができ、それらの各々において超音波信号が送信される。測定モードにおいて、超音波センサの音響変換器要素が励起信号で励起される。励起信号の電流振幅はここで知られている。励起信号、又は励起信号の電流振幅は、一定の周波数を持つことができる。励起信号の電流振幅の周波数が時間に応じて変化することも提供されることができる。音響変換器要素に存在する試験電圧も、超音波信号の送信中に測定される。この試験電圧は、励起信号によってもたらされる。試験電圧は、送電電圧とも呼ばれる。そして、この試験電圧に応じて、超音波センサの簡素化した診断が実行される。特に、超音波センサの機能はここで確認されることができる。

さらに、簡素化した診断の結果に応じて、超音波センサが測定モードで作動され続けるかどうか又は超音波センサが完全な診断が行われる診断モードに切り替えられるかどうかについて、決定が下されることが与えられる。したがって、簡素化した診断中に、超音波センサが機能的に能力を有するかどうかを判断することが可能である。超音波センサが機能的に能力を有する場合は、測定モードで作動され続けることができる。超音波センサの機能能力が損なわれているかもしれないと認識される場合は、診断モードが実行されることができる。ここで、完全な診断において、超音波センサの機能的能力を、又は起こり得る不良を、正確に決定することができる。これは、特に距離測定が実行される診断モードでの完全な診断は、超音波センサに不良が存在するかもしれない場合にのみ実行されることを意味する。この発明は、励起信号が一定であるか既知である場合、超音波センサ、又は音響変換器要素、の状態が、送信プロセス中の電圧曲線又は試験電圧を介して検出されうるという事実の認識に基づく。自己診断機能を適用する可能性は、それぞれの不利な点が最小化され、利点が最大化されるように組み合わされる。これにより、結局、超音波センサの特に効率的な診断が可能になる。

簡素化した診断パラメータは、好ましくは、試験電圧に基づいて超音波センサの計算装置によって決定され、簡素化した診断は、簡素化した診断パラメータに基づいて実行される。したがって、超音波センサのオンライン診断を実行することができる。したがって、超音波センサが測定モードにある場合、簡素化した診断パラメータは、超音波センサの計算装置を使用して、すなわちセンサの内パラメータ圧に基づいて決定されることができる。したがって、超音波センサの測定モードは影響を受けないか、ごくわずかな程度である。さらに、超音波センサを使用して、車両の周辺領域にあるオブジェクトを認識することを確実にすることが可能である。したがって、距離測定用の超音波センサは、コスト及び／又は利益、又は無分別（ｂｌｉｎｄｎｅｓｓ）及び／又は精度、に関して最適な方法で完全なオンライン診断を、高い柔軟性をもって実行するために、内部計算装置又は電子機器が補充されることができる。超音波センサの動作中又は超音波センサの測定サイクル中に、リソースを多用して、完全な電圧曲線を分析したり或いはより高いレベルのシステムにそれを送ったりする必要がある代わりに、超音波センサの状態を制限された方法で表す簡素化した診断パラメータのみが、試験電圧に基づいて計算される。

更なるタイプの実施形態では、簡素化した診断パラメータと所定の参照診断パラメータとの間の差が決定され、その差が所定の閾値を超える場合、超音波センサが診断モードで作動される。簡素化した診断パラメータは、例えば診断モード又は完全な診断中において、確認された参照診断パラメータと比較される。これらの２つのパラメータのセット間の差が所定の閾値又は限界を超える場合、音響変換器要素の状態は、設定された限界を超えて変化している。したがって、新たな、包括的な診断、又は完全な診断、が必要になる可能性があり、その後実行されることができる。このようにして、一方では、音響変換器要素の状態が各測定サイクルで監視されることを保証することができ、それは、セーフティクリティカルなアプリケーションに不可欠である。他方、しかしながら、完全な診断の数は最小限に抑えられ、それによって超音波センサの平均測定速度を高いレベルに保つことができる。

更なる実施形態では、試験電圧の勾配、試験電圧の積分、及び／又は試験電圧の勾配及び積分の加重和が、簡素化した診断パラメータを決定するために決められる。音響変換器要素を励起する励起信号は、時間に応じて変化する周波数を有することができる。特に、励起信号の電流振幅は、時間に依存する周波数を持つことができる。特に周波数に関して、励起信号の分散が大きいほど、音響変換器要素の状態についてより多くの情報を得ることができる。簡素化した診断パラメータを決定するために、時間の経過に伴う試験電圧のプロファイルを考慮に入れることができる。時間の経過に伴う試験電圧のプロファイルの勾配及び／又は積分をさらに決定することができる。そして、簡素化した診断パラメータを決定するために、勾配及び／又は積分は、所定の重み係数で重み付けされ、次に一緒に加算されることができる。勾配、積分、及び／又はそれらの加重和は、簡素化した診断パラメータを決定するのに特に適しており、それはこれらの値が干渉に関してロバストであるためである。

簡素化した診断の結果を表す結果信号が超音波センサの計算装置から車両の制御ユニットに送信される場合、さらに有利である。一タイプの実施形態によれば、結果信号は、簡素化した診断パラメータと所定の参照診断パラメータとの間の差が閾値を超えるかどうかを表す。最も単純なケースでは、結果信号は１ビットの情報コンテンツを持つことができる。したがって、差が閾値を超えるか又は差が閾値よりも小さい２つの状態を説明することができる。結果信号を提供するために、値０又は値１のいずれかを有するフラグが設定されることも提供されうる。したがって、センサ内部計算装置と電子制御ユニットとの間のデータ伝送速度が小さい場合の結論は適切である。このようにして、コストと計算能力を節約できる。

更なるタイプの実施形態によれば、結果信号は、簡素化した診断パラメータに基づいて決定される超音波センサの状態を表し、及び／又は、結果信号は、超音波センサの以前に決定された状態を表す。簡素化した診断の程度は、計算の仕様と簡素化した診断パラメータの次元が変更されるという点で、アプリケーション固有の方法で選択されることができる。したがって、超音波センサの変化のタイプ又は状態のタイプは、例えば、簡素化した診断で既に推定されることができる。例えば、温度が変化したかどうか、或いは超音波センサ又はその膜に汚れが存在するかどうかを推測することが可能である。あるいは又はそれに加えて、この変更の履歴を判別することができる。したがって、追加情報がより上位のシステムで又は電子制御ユニットで利用できるようになり、それによって意思決定の範囲を広げることができる。

更なるタイプの実施形態によれば、参照診断パラメータは、完全な診断パラメータに基づいて、超音波センサの診断モードで決定される。これらの完全な診断パラメータは、超音波センサの状態、音響変換器要素の状態、及び／又は現在の期間の外部の影響の状態を表すことができる。完全な診断パラメータは、例えば、超音波センサ又は音響変換器要素が機能的に能力を有するかどうかを表すことができる。さらに、完全な診断パラメータは、音響変換器要素の経年劣化を表すことができる。また完全な診断パラメータは、膜上に泥、氷、又は雪等があるかどうかを表すことができる。完全な診断パラメータは、例えば温度などの、超音波センサに作用する外部の影響を表すこともできる。そして、完全な診断パラメータに基づいて、参照診断パラメータを決定又は適合させることができる。全体として、これは、簡素化した診断中に、超音波センサの又は音響変換器要素の機能のやり方に関して信頼できる結論を可能にする。

完全な診断パラメータは、超音波センサの電気モデル又は等価回路図を表すことができる。ここで、超音波センサの電気モデルが、第１静電容量、第１静電容量とは別の第２静電容量、第１インダクタンス、第１インダクタンスとは別の第２インダクタンス、第１オーム抵抗、及び第１オーム抵抗とは別の第２オーム抵抗から形成される場合に、有利であり、第１静電容量、第１インダクタンス及び第１オーム抵抗が直列に接続され、第２静電容量、第２インダクタンス及び第２オーム抵抗が各々直列回路と並列に接続される。第２静電容量、第２インダクタンス、及び第２オーム抵抗は、特に、超音波センサの構成要素の電気的な、特に寄生的な、特性を表す。これらの特性は、電気モデルにおいて考慮される。例えば、超音波センサの膜の剛性の逆数に対応する機械的柔軟性は、第１静電容量によって表されることができる。膜の可動質量は、特に第１インダクタンスによって表されることができる。超音波信号の減衰は、特に第１オーム抵抗によって表されることができる。超音波センサの機能状態は、特に、物理的静電容量、可動質量の機械的柔軟性、及び減衰によって、決められることができる。

更なるタイプの実施形態によれば、完全な診断パラメータ及び／又は簡素化した診断パラメータは、測定モードにある場合に超音波センサの作動モードに応じて決められる。超音波センサは、例えば距離測定に関する、測定モードにおいて、さまざまな作動モードで作動されることができる。１つの作動モードは、例えば、近くにあるオブジェクトを認識することができる近距離モードとしうる。さらに、作動モードは、通常の作動モード又は長距離作動モード等としうる。作動モードは、励起信号に関して異なりうる。作動モードは、特に、励起信号の持続時間、周波数、電圧、又は電流振幅などの点で、互いに異なりうる。超音波センサの現在の作動モードに応じて、簡素化した診断パラメータ及び／又は完全な診断パラメータが決定される場合、これは、結局、より信頼性の高い診断を可能にする。

音響変換器要素が診断モードにおいて所定の診断信号で励起され、診断信号の結果としての電気診断電圧が決められる場合、さらに有利である。ここで、診断信号の電流振幅が周波数変調されることが特に与えられる。診断信号の電流振幅の周波数は、好ましくは、線形の正の勾配とそれに続く線形の負の勾配を有する。言い換えれば、診断信号は、線形アップチャープ（ｕｐ－ｃｈｉｒｐ）と、それに続く線形ダウンチャープ（ｄｏｗｎ－ｃｈｉｒｐ）とを含む。包括的な診断、又は完全な診断は、短時間の電流制御された周波数変調された診断信号による音響変換器要素の励起に基づく。診断信号の持続時間は、例えば、数ミリ秒に及びうる。さらに、診断電圧は音響変換器要素で測定される。そして、この診断電圧のプロファイルから完全な診断パラメータが決められる。これは、例えば、ルックアップテーブルによって又はモデルのパラメータ化によって、行われることができる。短い励起時間であるために、後者の場合には、一般化を可能にするために、一般に過渡効果の補償を実行する必要がある。

一タイプの実施形態において、超音波センサの膜の残響中に決定される残響パラメータは、簡素化した診断及び／又は完全な診断のためにさらに考慮される。超音波センサは、超音波信号の送信のための励起信号で励起される。励起信号による超音波センサ又は音響変換器要素の励起の後、超音波センサの膜は、所定の残響時間の間、反響する。残響パラメータは、この残響中又は残響期間中に決定されることができる。残響パラメータは、例えば、残響周波数、残響持続時間、及び／又は残響振幅の形状を表すことができる。例えば、これらの残響パラメータに基づいて、超音波センサの膜に汚れ、雪、氷などが見られるかどうかを、確実なやり方で認識することが可能である。

発明による超音波装置は、電子制御ユニットと、電子計算装置を含む少なくとも１つの超音波センサとを備える。超音波センサ装置は、発明及びその有利な実施形態による方法を実行するように設計される。超音波センサ装置が複数の超音波センサを含むことも提供されることができる。これらは、車両に分散して配置されることができる。簡素化した診断及び／又は完全な診断に基づいて、超音波センサの機能的能力が損なわれていることが認識された場合、適切な警告信号を超音波センサ装置で出力することができる。警告信号に応じて、車両のユーザは、適切に警告されることができたり、超音波センサが機能することができないという事実に彼ら／彼女らの注意を向けることができたりする。

発明によるドライバー支援システムは、発明による超音波センサ装置を含む。ドライバー支援システムは、例えば、駐車支援システムとして設計されることができ、駐車スペースに駐車する場合及び／又は駐車スペースを出る場合、ドライバーを支援するのに役立つことができる。また、ドライバー支援システムがブレーキ支援として設計されることが与えられることができる。

発明による車両は、発明による超音波センサ装置又は発明によるドライバー支援システムを備える。車両は、特に乗用車として具現化されることができる。車両がユーティリティビークルとして具体化されるということも与えられることができる。

発明はまた、コンピュータプログラム製品が電子演算ユニット及び／又は電子制御ユニットのプロセッサ上で実行される場合に発明による方法及びその有利な実施形態を実行するためにコンピュータ読取可能媒体に格納されるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムを含む。

発明の更なる態様は、特にコンピュータ読取可能ディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、メモリカード、ＵＳＢメモリユニットなどの形態の、コンピュータ読取可能媒体に関するものであり、プログラムコード手段が電子計算装置及び／又は電子制御ユニットのメモリにロードされ、電子計算装置及び／又は電子制御ユニットのプロセッサ上で実行される場合に、発明及びその有利な実施形態による方法を実行するために、当該コンピュータ読取可能媒体においてプログラムコード手段が順番に格納される。

発明による方法に関して提示される好ましい実施形態と、その利点とは、発明による超音波センサ装置、発明によるドライバー支援システム、発明による車両、発明によるコンピュータプログラム製品、及び発明によるコンピュータ読取可能媒体に対し、対応して適用される。

発明の更なる特徴は、特許請求の範囲、図面、及び図面の説明から明らかになる。上記の説明において引用されている特徴及び特徴の組み合わせ、及び、以下の図面の説明において引用されている及び／又は図面のみに示されている特徴及び特徴の組み合わせも、それぞれに示される組み合わせにおいてだけでなく、他の組み合わせにおいても、発明の範囲から逸脱することなく使用されることができる。したがって、図面において明示的に示されておらず説明されていないが、特徴の別個の組み合わせによって説明される実施形態から出現して生産可能である発明の実施形態もまた、含まれるものとして及び開示されものとして、見なされることが意図される。したがって、当初に記述されたような独立請求項の特徴のすべてを持つとは限らない実施形態及び特徴の組み合わせもまた、開示されていると見なされることが意図されている。さらに、特許請求の範囲の後方参照に記載された特徴の組み合わせを超える又は当該組み合わせとは異なる特徴の実施形態及び組み合わせは、特に上記の実施形態によって、開示されていると見なされるべきである。

次に、発明は、好ましい例示的な実施形態に基づいて、添付の図面を参照して、より詳細に説明される。ここで：
図１は、複数の超音波センサを備えた超音波センサ装置を含む車両の概略図を示す。図２は、内部計算装置及び電子制御ユニットを備えた超音波センサを含む超音波センサ装置の概略図を示す。図３は、超音波センサの試験電圧、試験電圧の勾配、及び試験電圧の積分を表すグラフを示す。図４は、超音波センサの更なる作動モードに関する試験電圧、試験電圧の勾配、及び試験電圧の積分を表すグラフを示す。図５は、超音波センサの音響変換器要素の状態に応じた様々な簡素化した診断パラメータを示す。図６は、超音波センサの更なる作動モードの状態に応じた音響変換器要素の様々な簡素化した診断パラメータを示す。

図面において、同一又は機能的に同一の要素は、同じ参照記号とともに与えられる。

図１は、車両１の平面図を示し、本ケースでは、当該車両１は乗用車として設計されている。車両１は、車両１を運転する場合にドライバーを支援することを目的とするドライバー支援システム２を備える。ドライバー支援システム２は、例えば、駐車支援システムとして設計されることができ、当該駐車支援システムによって、ドライバーは、車両１を駐車スペースに駐車する場合及び／又は駐車スペースを出る場合に、支援されることができる。

ドライバー支援システム２は、超音波センサ装置３を備える。この超音波センサ装置３は、少なくとも１つの超音波センサ４を含む。本例示的な実施形態において、超音波センサ装置３は、１２個の超音波センサ４を含み、それらのうち、６個は車両１の前方領域６に配置され、６個は車両１の後方領域７に配置される。超音波センサ４は、特に、車両１のバンパーに取り付けられることができる。これに関連して、超音波センサ４は、バンパーの対応のくぼみ又は貫通開口部における少なくともある領域に配置されることができる。超音波センサ４がバンパーの後ろに隠れて配置されることも提供することができる。原則として、超音波センサ４は、車両１の他の被覆部品又は構成要素に配置されることもできる。超音波センサ４は、例えば、車両１のドアに配置されたり、当該ドアの後ろに隠されたりすることもできる。

車両１の周囲領域９におけるオブジェクト８は、それぞれの超音波センサ４によって感知されることができる。ここで、オブジェクト８は周囲領域９において概略的に示されている。さらに、超音波センサ装置３は電子制御ユニット５を備え、当該電子制御ユニット５は、データ送信のためにそれぞれの超音波センサ４に接続される。それぞれの超音波センサ４は、電子制御ユニット５に超音波信号を送信するように、励起されることができる。さらに、超音波センサ４によって提供されるセンサデータは、制御ユニット５に送信されることができる。センサデータに基づいて、周囲領域９におけるオブジェクト８は制御ユニット５によって認識されることができる。そしてこの情報は、車両１のドライバーに出力を与えるように、ドライバー支援システム２によって使用されることができる。さらに、車両１を少なくとも半自律的に操縦するために、ドライバー支援システム２が、感知されたオブジェクト８に応じて、車両１のステアリングシステム、ブレーキシステム及び／又は駆動モーターを作動することが提供されうる。

図２は、電子制御ユニット５を含む超音波センサ装置３の概略図を示す。この簡略化された図において、超音波センサ装置３は、超音波センサ４を含む。超音波センサ４は膜１０を備え、当該膜１０は、例えば金属から製造されることができ、ポットの形で設けられることができる。さらに、超音波センサ４は音響変換器要素１１を備え、当該音響変換器要素１１は振動の伝達のために膜１０に接続される。さらに、超音波センサ４は内部電子計算装置１２を備え、当該内部電子計算装置１２は、データ送信のために電子制御ユニット５に接続される。

超音波センサ４は、測定モードで作動されることができる。測定モードにおいて、周囲領域９におけるオブジェクト８が感知される。測定モードにおいて、超音波信号が超音波センサ４によって送信される。励起信号は、この目的のために音響変換器要素１１に適用され、その一方で、励起信号の電流振幅の時間プロファイルは、既知であるか事前に決定されている。超音波信号の送信中に、音響変換器要素１１にある試験電圧Ｕが決定される。そして、この試験電圧Ｕに基づいて、簡素化した診断が実行されることができる。そして、簡素化した診断に基づいて、測定モードで超音波センサ４が作動し続けるか又は完全な診断が実行される診断モードで超音波センサ４が作動されるかを、決定することが可能である。

診断モード又は完全な診断が制御ユニット５によって要求される場合、音響変換器要素１１は、超音波センサ４の計算装置１２によって診断信号で励起されることができる。この診断信号は、周波数変調された電流信号でありうる。診断信号の電流振幅は、特に、線形の正の勾配と、それに続く線形の負の勾配とを持つことができる。診断信号から生じる診断電圧は、音響変換器要素１１で測定されることもできる。この診断電圧は、適切に圧縮されて制御ユニット５に送信されることができる。この圧縮された診断電圧は、制御ユニット５によって受け取られて、適切に展開されることができる。過渡効果は、さらに補償されることができる。これに続いて、例えば、音響変換器要素１１の電気的等価回路図を表す完全な診断パラメータを決定することができる。そして、完全な診断パラメータに基づいて、参照診断パラメータを確認できる。これらの参照診断パラメータは、特に、超音波センサ４の異なる作動モードに関して確認されることができる。

測定モードにおいて、超音波センサ４は、異なる作動モードで作動されることができる。これらの作動モードは、例えば、近距離モード、通常の作動モード、長距離モードなどを表すことができる。ここで、簡素化した診断パラメータＰｒは、試験電圧Ｕに基づいて、計算装置１２によって確認されることができる。試験電圧の勾配ｇｒａｄ及び／又は試験電圧の積分ｉｎｔは、この目的のために最初に決定されることができる。これは、図３に関連して示されている。ここで中央領域では、試験電圧Ｕが時間ｔに対して表示される。ここで曲線１３、１４及び１５は、音響変換器要素１１の異なる状態を表す。曲線１３、１４及び１５は、例えば、音響変換器要素１１の異なる温度を表すことができる。図３の上部には、時間ｔに対する試験電圧の積分ｉｎｔが表示されている。ここで曲線１６、１７及び１８は、異なる状態に関する試験電圧の積分ｉｎｔを表す。図３の下部には、時間ｔに対する試験電圧の勾配ｇｒａｄが表示されている。ここで曲線１９、２０及び２１は、異なる状態に関する試験電圧の勾配ｇｒａｄを表す。図３と同様に、図４は、超音波センサ４の異なる作動モードに関する試験電圧Ｕの時間的曲線、試験電圧の積分ｉｎｔの時間的曲線、及び試験電圧の勾配ｇｒａｄの時間的曲線を示す。

簡素化した診断パラメータＰｒを決定するために、試験電圧の積分ｉｎｔ及び試験電圧の勾配ｇｒａｄは加重形式で足されることができる。これに関連して、図５は、音響変換器要素１１の状態に関連する、様々な簡素化した診断パラメータＰｒの曲線を示す。このケースにおいて、状態は、音響変換器要素１１の温度Ｔに関係する。ここで曲線２２、２３及び２４は、異なる方法で決定又は計算された、簡素化した診断パラメータＰｒを表す。ここで、特に曲線２３及び２４が、それらが連続的ではなく又は明確ではないため、状態又は温度Ｔを表すのにはあまり適していないことが分かる。これと比較して、図６は曲線２２、２３及び２４を示し、当該曲線２２、２３及び２４は、超音波センサ４の別の作動モードに関し、異なる方法で決定された簡素化した診断パラメータＰｒを表す。ここで、音響変換器要素１１の状態は、これらの簡素化した診断パラメータＰｒに基づいて、確認されることができることが分かる。例えば、曲線２３及び２４は、この目的に特に適している。

そして、簡素化した診断パラメータＰｒが参照診断パラメータと異なるかどうかを確認することが可能である。簡素化した診断パラメータＰｒと参照診断パラメータとの間の差が所定の閾値を超える場合、対応するフラグが設定されることができるか、結果信号が出力されることができる。このケースにおいて、超音波センサ４はその後、診断モードで作動される。

したがって、全体として、計算効率及びリソース効率の最適な組み合わせによる超音波センサ４の完全なオンライン診断のための方法であるにもかかわらず、包括的であるがニーズ主導の手順による永続的な変更に焦点を合わせた方法を、可能にすることができる。変更の監視は、測定モード中の簡素化した診断を通じて実行されることができる。ここでは、作動モードに固有の、簡素化した診断パラメータのセンサ内部計算が、試験電圧の勾配ｇｒａｄ及び試験電圧の積分ｉｎｔに基づいて、各送信サイクルで実行される。これらのパラメータと参照診断パラメータとの間の差の観察がさらに行われる。その差が閾値を超えると、包括的な自己診断、又は専用診断モードでの完全な診断、が実行される。包括的な診断において、又は診断モード中に、音響変換器要素１１は診断信号を受ける。診断電圧の測定、及び過渡効果の補償、も行われる。さらに、音響変換器要素１１の又は超音波センサ４の現在の状態が決定され、診断された状態に対する超音波センサ４の反応が決定される。完全な診断パラメータに基づいて簡素化した診断パラメータの更新が最終的に行われる。

ここで、少なくとも以下の点を変えることができる：制御ユニット５及び計算装置１２におけるプロセスの分割、完全な診断パラメータの計算仕様、及び簡素化した診断パラメータの計算仕様。励起電流又は励起信号と測定された試験電圧との間の位相関係も、完全な診断及び／又は簡素化した診断で考慮に入れられることができる。簡素化した診断パラメータＰｒの次元、完全な診断パラメータの次元、及び／又は診断モードでの励起のタイプも変えられることができる。

Claims

車両（１）の超音波センサ（４）を作動させる方法であって、当該車両（１）において前記超音波センサ（４）の音響変換器要素（１１）が所定の励起信号で励起され、前記励起信号が所定の電流振幅を有し、前記励起信号に起因する前記音響変換器要素（１１）での電気試験電圧（Ｕ）が測定され、前記超音波センサ（４）の診断が前記試験電圧（Ｕ）に基づいて行われ、
前記超音波センサ（４）は、超音波信号の送信のための測定モードにおいて前記励起信号により励起され、前記電気試験電圧（Ｕ）は前記送信中に測定され、簡素化した診断が前記電気試験電圧（Ｕ）に基づいて行われ、前記超音波センサ（４）は、前記簡素化した診断の結果に応じて、測定モードで作動され続けるか、完全な診断のための診断モードで作動されるかであり、
前記超音波センサ（４）の計算装置（１２）によって、簡素化した診断パラメータ（Ｐｒ）が前記試験電圧（Ｕ）に基づいて決定され、前記簡素化した診断パラメータ（Ｐｒ）に基づいて前記簡素化した診断が行われ、
前記簡素化した診断パラメータ（Ｐｒ）と所定の参照診断パラメータとの間の差が決定され、前記差が所定の閾値を超える場合、前記超音波センサ（４）は前記診断モードで作動され、
前記参照診断パラメータは、完全な診断パラメータに基づいて、前記超音波センサ（４）の前記診断モードにおいて決定され、
前記音響変換器要素（１１）は、所定の診断信号によって前記診断モードで励起され、前記診断信号の結果として電気診断電圧が決定されることを特徴する方法。
前記簡素化した診断パラメータ（Ｐｒ）を決定するために、前記試験電圧の勾配（ｇｒａｄ）、前記試験電圧の積分（ｉｎｔ）、及び／又は前記試験電圧の前記勾配（ｇｒａｄ）及び前記試験電圧の前記積分（ｉｎｔ）の加重和が決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記簡素化した診断の結果を表す結果信号は、前記超音波センサ（４）の前記計算装置（１２）から前記車両（１）の制御ユニット（５）に送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記結果信号は、前記簡素化した診断パラメータ（Ｐｒ）と前記所定の参照診断パラメータとの間の前記差が前記閾値を超えるかどうかを表すことを特徴とする請求項３に記載の方法。
前記結果信号は、前記簡素化した診断パラメータ（Ｐｒ）に基づいて決定される前記超音波センサ（４）の状態、及び／又は、前記超音波センサの以前に決定された状態を表すことを特徴とする請求項３に記載の方法。
前記完全な診断パラメータ及び／又は前記簡素化した診断パラメータ（Ｐｒ）は、測定モードにある場合に、前記超音波センサ（４）の作動モードに応じて決定されることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
前記診断信号の電流振幅は周波数変調され、前記診断信号の前記電流振幅の周波数は、特に、線形の正の勾配とそれに続く線形の負の勾配とを有することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
前記超音波センサ（４）の膜（１０）の残響中に決定される残響パラメータが、前記簡素化した診断及び／又は前記完全な診断のためにさらに考慮されることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
電子制御ユニット（５）と、電子計算装置（１２）を含む少なくとも１つの超音波センサ（４）と、を備える超音波センサ装置（３）であって、前記超音波センサ装置（３）は、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法を行うように設けられる、超音波センサ装置（３）。
コンピュータプログラム製品であって、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法を行うために、前記コンピュータプログラム製品が、超音波センサ（４）の及び／又は電子制御ユニット（５）の電子計算装置（１２）のプロセッサ上で実行される場合に、コンピュータ読取可能媒体に保存されるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム製品。
特にコンピュータ読取可能ディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、メモリカード、又はＵＳＢメモリユニットなどの形態の、コンピュータ読取可能媒体であって、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法を行うために、プログラムコード手段が、超音波センサの及び／又は電子制御ユニット（５）の電子計算装置（１２）のメモリにロードされて、前記電子計算装置（１２）の及び／又は前記電子制御ユニット（５）のプロセッサ上で実行される場合に、プログラムコード手段が保存されるコンピュータ読取可能媒体。