WO2019110540A1 - Verfahren zum bestimmen eines funktionszustands eines ultraschallsensors, wobei eine spannung erfasst wird sowie ultraschallsensorvorrichtung mit einem ultraschallsensor - Google Patents

Verfahren zum bestimmen eines funktionszustands eines ultraschallsensors, wobei eine spannung erfasst wird sowie ultraschallsensorvorrichtung mit einem ultraschallsensor Download PDF

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test signal
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electrical test
ultrasonic
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Bastian Hafner
Fabian Haag
Mathieu BAICRY
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a functional state of an ultrasonic sensor of an ultrasonic sensor device for a motor vehicle.
  • Ultrasonic sensor is designed for emitting an ultrasonic signal in an environment of the motor vehicle and / or for receiving an echo signal of the ultrasonic signal.
  • a sound transducer element of the ultrasonic sensor is excited with an electrical test signal, wherein the electrical test signal is defined by an electrical current, an electrical voltage and a frequency.
  • the functional state is determined depending on an evaluation of the electrical test signal.
  • the invention relates to an ultrasonic sensor device with at least one ultrasonic sensor.
  • Ultrasonic sensors on motor vehicles are designed in particular for the distance measurement of objects.
  • an electro-acoustic energy conversion takes place.
  • this energy conversion which may be, among others, mechanical-inductive, mechanical-capacitive, mechanical-restrictive, magnetic-restrictive or electrostrictive nature
  • each energy-transforming element has the potential to undergo internally or externally induced changes ever strength can lead to a falsification of the measurement result or a complete sensor failure.
  • a sensor failure is mostly detected by plausibility checks by the sensor-driven system. Sensor changes, however, are not detected.
  • Ultrasonic sensor device of a motor vehicle wherein in a measuring operation for detecting an object in an environmental region of the motor vehicle
  • Transducer of an ultrasonic sensor for emitting an ultrasonic signal by means of a transmission stage is excited with a transmission signal.
  • a measuring signal is provided based on a signal generated by the transducer.
  • a diagnostic device is used
  • Object of the present invention is to provide a method and a
  • Ultrasonic sensor device by means of which or by means of which at least one functional state of the ultrasonic sensor can be better determined.
  • One aspect of the invention relates to a method for determining a functional state of an ultrasonic sensor of an ultrasonic sensor device for a motor vehicle.
  • the ultrasonic sensor is designed to emit an ultrasonic signal in an environment of the motor vehicle and / or to receive an echo signal of the ultrasonic signal.
  • a sound transducer element of the ultrasonic sensor is excited with an electrical test signal.
  • the electrical test signal is defined by an electrical current, an electrical voltage and a frequency.
  • the functional state is determined depending on an evaluation of the electrical test signal.
  • the sound transducer element is excited with an electrical test signal having a predetermined known electric current and which is frequency modulated.
  • An electrical voltage dependent on this electrical test signal is detected at the sound transducer element and, depending on the detected voltage, at least one value of a parameter electrically characterizing the ultrasonic sensor is determined, which is compared with a value of a reference parameter value electrically characterizing a reference ultrasound sensor and depending on the comparison the functional state of Ultrasonic sensor determined.
  • an electrical test signal is generated, which is applied to the ultrasonic sensor, wherein at least one of the electrical test signal influenced voltage of the ultrasonic sensor is evaluated.
  • a parameter value of the ultrasonic sensor that electrically characterizes the ultrasonic sensor is determined, which is compared with a reference parameter value that electrically characterizes a reference ultrasound sensor. Depending on the comparison, the
  • the known current intensity can be variable, but preferably constant.
  • the functional state of the ultrasonic sensor can thus be determined directly and thus not falsified by, for example, environmental influences.
  • this makes it possible to carry out a more precise determination of the functional state of the ultrasound sensor, so that the ultrasound sensor can not only be checked for failure or functional capability, but also further functional states such as, for example, a degree of contamination or an extent of icing of the ultrasound sensor can be determined.
  • the determination of the functional state is thus performed inside the sensor, which also means that no echo signal to be evaluated has to be received for this functional test.
  • a functional state determination model is provided for the ultrasound sensor device.
  • a corresponding action is performed. For example, in the case of a defect in the ultrasonic sensor, a warning message can be generated so that a person in the motor vehicle is informed that the ultrasonic sensor is at least limited in its functionality. It is also possible that, for example, if a heating of the ultrasonic sensor is detected, a heating element of the
  • Ultrasonic sensor is controlled to remove the icing. Should,
  • the power can be increased accordingly, so that a reliable continued operation of the ultrasonic sensor can still be realized.
  • the current intensity of the electrical test signal is measured and set or regulated to a desired value.
  • the voltage is detected at the sound transducer element.
  • the voltage can then be transmitted in particular to an evaluation unit, which is used to determine the functional state of the sound transducer element, for example by extraction of the electrical parameters. Alternatively, however, this can also be done by the sensor-internal signal processing by means of a sensor-internal Evaluation be performed.
  • the sound transducer element may in particular be a piezoelectric element.
  • Compensation measures to the parameters such as transmission current, the reception gain, the transmission frequency, receive filter, pickup pulse duration, etc. are initiated with or without information for the driver of the system degeneration.
  • the at least one further sensor may be part of the ultrasound sensor and / or the ultrasound sensor device and / or of the motor vehicle.
  • Operating modes of the motor vehicle in particular in the ferry operation of the motor vehicle can be performed.
  • the determination of the functional state can be carried out in a plurality of operating modes of the motor vehicle.
  • the ultrasonic sensor can be reliably and reliably operated in ferry mode and other modes.
  • a transfer function of the ultrasonic sensor is defined by the electrically characterizing parameter.
  • the ultrasonic sensor transfer function describes the mathematical relationship between the input and output signals of the ultrasonic sensor.
  • the corresponding output signal that is to say the reaction of the ultrasonic sensor to the frequency-modulated input signal
  • the transfer function of the ultrasonic sensor in the vicinity of the resonance frequency is of particular importance. It is further preferred if a reference transfer function is defined and / or defined by the reference ultrasound sensor characterizing the reference parameter
  • Parameter values of the reference transmission function resulting reference ultrasonic sensor for a plurality of potential functional states are stored on a storage medium of the ultrasonic sensor device.
  • Aging influences or sensor influences or the change in the transfer function due to these influences are stored on the storage medium, so that the functional state of the ultrasonic sensor can be precisely determined for a variety of potential situations in everyday life. As a result, in particular the ultrasonic sensor can be operated safely and reliably.
  • an electrical model or an equivalent circuit diagram of the ultrasonic sensor can be generated with a plurality of electrical components, wherein the electrical model electrically describes the mechanical ultrasonic sensor, wherein parameter values of the electric model are characterized by the parameter value electrically characterizing the ultrasonic sensor (5a) ,
  • the plurality of electrical components with a plurality of electrical components that electrically describe the reference ultrasound transducer
  • Functional state of the ultrasonic sensor can be determined.
  • a quantification of the functional state of the ultrasound sensor based on electrical components can be carried out in a simple and accurate manner.
  • Capacitor separate second capacitor, a first inductor, a second inductance to separate the first inductance, a first ohmic resistance and a second ohmic resistor to the first ohmic resistance is formed, wherein the first capacitor, the first inductance and the first resistive
  • Inductance and the second ohmic resistance are respectively connected in parallel with the series circuit. This is by means of a simple equivalent circuit diagram of
  • Ultrasound sensor described sufficiently accurate.
  • the electrical components of this equivalent circuit diagram are simple electrical components whose values can be easily determined, thereby indicating the functional state of the electronic components Ultrasonic sensor can be drawn inference. Because each of the electrical components behaves electrically differently, a multiplicity of functional states, which is dependent on a large number of influences, of the ultrasound sensor can thus be imaged, so that a precise determination of the current functional state of the ultrasound sensor can be realized. Also, by the present model, a review of the control electronics, which
  • the ultrasonic sensor is formed, for example, for evaluating the transmitted and received ultrasonic signals and, for example, on a circuit board of the ultrasonic sensor
  • a physical capacity of the ultrasonic sensor by means of the second capacitor, a mechanical compliance of a membrane of the ultrasonic sensor by means of the first capacitor, a moving mass of the membrane by the first inductance and a damping of the sound signal by means of the ohmic resistance described become.
  • the at least one functional state of the ultrasonic sensor can be determined by means of the physical capacitance, the mechanical compliance, the moving mass and the damping.
  • a defect of the piezoelectric ceramic can be determined by means of a change of the second capacitor, that is to say the physical capacitance.
  • the second capacitor of the second capacitor may be such a defect.
  • the first capacitor, the first inductance and the first ohmic resistance describe the electro-acoustic model of the sound conversion of the
  • Ultrasonic sensor By changing the capacitance of the first capacitor, in other words the mechanical compliance or the reciprocal of the stiffness, it is possible, for example, to conclude that the ultrasonic sensor is icing, since the yield decreases as soon as ice is on a membrane of the ultrasonic sensor.
  • the moving mass of the membrane which is represented by the first inductance, also changes, so that in particular in the case of ice, the first inductance also changes.
  • contamination of the ultrasonic sensor in other words dirt on the membrane of the
  • Ultrasonic sensor an additional mass is arranged on the membrane of the ultrasonic sensor, so that also changes the first inductance.
  • the first ohmic resistance in particular the attenuation of the ultrasonic signal in the environment can be detected, the attenuation in particular by a Airborne damping takes place, which depends in particular on a
  • respective parameter values of the first capacitance, the second capacitance, the first inductance, the second inductance, the first ohmic resistance and the second ohmic resistance of the ultrasonic sensor can be determined by means of a
  • Parameter value adjustment in particular by means of a numerical optimization, are determined such that with these adjusted parameter values
  • Transfer function model results.
  • a parameter fit which is the parameter adaptation, in the form of the numerical optimization of the parameter fit, it is very easily possible to determine the parameter values of the corresponding electrical components, thereby quickly and easily determining the
  • the sound transducer element can be excited by means of a positive frequency chirp as an electrical test signal.
  • a positive frequency chirp is a frequency-modulated signal, which is modulated in time, in particular from a low frequency to a high frequency.
  • Voltages can be reliably checked at several frequencies and thus a conclusion can be drawn reliably on the functional state of the ultrasonic sensor.
  • the excitation with the positive frequency chirp is performed by frequencies of a same frequency band.
  • the frequency band is defined in particular by predetermined limits. In particular, this indicates
  • Frequency band has a lower limit and an upper limit. Since, in particular, the ultrasound sensor is operated within a frequency band, it is thus advantageous to check the voltage only in this frequency band so as to be able to determine the functional state, in particular around the resonant frequency.
  • Ultrasonic sensor also over the working frequencies, in particular on the Resonance frequency away, can be checked. Thus, a more complete overall picture of the functional state of the ultrasonic sensor can be realized.
  • the sound transducer element is excited by means of a negative frequency chirp as an electrical test signal.
  • the negative frequency chirp is a frequency modulated signal whose frequency is modulated from a high frequency to a lower frequency over time.
  • the ultrasonic sensor can be checked for its functional state over a larger frequency range.
  • Voltages are determined at different frequencies, so that the functional state can be reliably determined.
  • the frequency band is defined in particular by predetermined limits.
  • the frequency band has a lower limit and an upper limit.
  • the ultrasonic sensor is operated within a frequency band, it is thus advantageous to check the voltage only in this frequency band so as to be able to determine the functional state, in particular around the resonance frequency.
  • the excitation with the negative frequency chirp is performed by frequencies of at least two different frequency bands. This can be realized that the ultrasonic sensor and the
  • the sound transducer element can be excited by means of two electrical test signals, wherein a first electrical test signal is different frequency modulated than the second electrical test signal.
  • the first electrical test signal may be a positive frequency chirp and, for example, the second first electrical test signal may be a negative frequency chirp.
  • the two electrical test signals are two positive or two negative frequency chirps. The two different electrical test signals need only be different frequency modulated. This can be a more accurate
  • the transmission element may be, for example, a
  • the sound transducer element is excited with the electrical test signal. This can be component-reduced, in particular, as a
  • Sound transducer element is excited on a secondary side of the transmission element with the electrical test signal.
  • energy losses can be prevented within the transmission element, so that the sound transducer element can be excited with an energy-reduced electrical test signal.
  • the electrical test signal can also be used in ultrasound sensor devices in which the sound transducer element is controlled directly, ie without transformer / transformer.
  • a time profile or an amount or a real part of the voltage or an envelope of the voltage waveform of the voltage can be detected and depending on the value of the ultrasound sensor electrically characterizing parameter transfer function is determined.
  • the transmission function of the ultrasonic sensor and thus the functional state of the ultrasonic sensor can be reliably determined by different electrical properties of the detected voltage.
  • the invention relates to an ultrasonic sensor device having at least one ultrasonic sensor for a motor vehicle, with a transmitting device for transmitting ultrasonic signals, with a receiving device for receiving an echo signal of the ultrasonic signals and with a control device of the ultrasonic sensor, which is adapted to a previously described method or an advantageous Execute embodiment thereof.
  • the ultrasonic sensor device can have an evaluation device, by means of which the evaluation can be carried out.
  • the evaluation unit can be arranged ultrasound-wise or ultrasound-sensor-internally.
  • the invention also relates to a motor vehicle with an ultrasonic sensor device.
  • the motor vehicle is designed in particular as a passenger car.
  • Ultrasonic sensor device and the motor vehicle to have objective features that enable implementation of the method or an advantageous embodiment thereof.
  • Fig. 1 is a schematic plan view of an embodiment of a
  • FIG. 2 is a schematic time-frequency diagram of an embodiment of an electrical test signal
  • FIG. 3 is a schematic time-voltage diagram of a detected voltage in an embodiment of the electrical test signal.
  • Fig. 4 is a schematic equivalent circuit diagram of an embodiment of a
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 1 according to an embodiment of the present invention
  • the motor vehicle 1 is in the present embodiment as
  • the motor vehicle 1 comprises a
  • Driver assistance system 2 With the driver assistance system 2, for example, an object 3, which is located in the environment 4 of the motor vehicle 1 are detected. In particular, a distance between the motor vehicle 1 and the object 3 can be determined by means of the driver assistance system 2.
  • the driver assistance system 2 comprises at least one ultrasound sensor device 5.
  • the ultrasound sensor device 5 in turn has at least one ultrasound sensor 5a.
  • the ultrasonic sensor 5a comprises a transmitting device 6, by means of which at least one ultrasonic signal 8, in particular a plurality of ultrasonic signals 8, can be emitted.
  • an ultrasound sensor device 5 having an ultrasound sensor 5 a in a front region of the motor vehicle 1 is designed purely by way of example.
  • a further ultrasonic sensor device 5 is arranged on a rear region of the motor vehicle 1 purely by way of example.
  • the ultrasound sensor device 5 at the rear region has, purely by way of example, four ultrasound sensors 5 a.
  • predetermined detection range E or a predetermined angle range by means of a membrane, are emitted.
  • the membrane is in particular to a
  • Sound transducer element 1 1 coupled, by means of which during the transmission electrical signals in ultrasonic signals 8 and the reception process, the echo signals 9 in electrical signals are convertible. For example, it may be at the
  • Sound transducer element 1 1 to act a piezoelectric element.
  • the ultrasonic sensor device 5 comprises a receiving device 7, by means of which reflected ultrasonic signals can be received as echo signals 9, which were reflected by the object 3, in particular via the membrane. With the receiving device 7 so reflected from the object 3 ultrasonic signals 9 can be received as a received signal.
  • the ultrasonic sensor device 5 may have a control device S, which may be formed for example by a microcontroller and / or a digital signal processor.
  • the driver assistance system 2 further comprises a control device 10, which may be formed for example by an electronic control unit (ECU-electronic control unit) of the motor vehicle 1.
  • the control device 10 is connected to the ultrasonic sensor device 5 for data transmission.
  • the data transmission can, for example, via the data bus of the
  • Fig. 2 shows schematically a time-frequency diagram. On the abscissa is A
  • FIG. 1 shows how an electrical test signal P is applied to the sound transducer element 11.
  • the electrical test signal P excites the sound transducer element 1 1, wherein the electrical test signal P has a predetermined known electrical current intensity I (FIG. 4) and which is frequency-modulated.
  • the sound transducer element 1 1 can be excited by means of a positive frequency chirp 12 as an electrical test signal P.
  • the positive frequency chirp 12 is, in particular, a frequency-modulated signal whose frequency increases over time t.
  • the positive Frequenzchirp 12 is emitted at the time tO, for example, with a frequency f1 and is modulated over the time t such that this at a time t2 to the first frequency f1 higher
  • Frequency f2 has.
  • Excitation with the positive frequency chirp 12 can be carried out by frequencies of a same frequency band.
  • the excitation with the positive frequency chirp 12 is performed by frequencies of at least two different frequency bands.
  • Frequency chirp 13 is excited as electrical test signal P.
  • Frequency chirp 13 may in particular be a frequency modulated signal, whose frequency decreases over time t.
  • the negative frequency chirp 13 can be emitted with a frequency f2 and decrease over the time t, so that it has, for example, a lower frequency f1 different from the frequency f2 at the time t2.
  • the exciting with the negative frequency chirp 13 can be carried out by frequencies of a same frequency band, it is alternatively also possible that the excitation with the negative frequency chirp 13 by frequencies of at least two different
  • the sound transducer element 1 1 is excited by means of two electrical test signals P, wherein a first electrical test signal P is different frequency modulated than the second electrical test signal P.
  • the first electrical test signal P may be formed as a positive frequency chirp 12 and the second electrical test signal P may be negative
  • Frequency chirp 13 may be formed.
  • the electrical test signal P is frequency-modulated such that at least one resonance frequency f res is included at the frequency of the electrical test signal P. Since, in particular, the functional state around the resonant frequency is important, this has the advantage that the functional state can be checked in particular around this frequency. In the present example, for example, the resonance frequency f res can be achieved at time t1.
  • Fig. 3 shows schematically a time-voltage diagram.
  • the time t is plotted and on the ordinate O is in particular the
  • the electrical test signal P which has a predetermined known electric current I and which is frequency-modulated, is applied to the sound transducer element 1 1.
  • An electrical voltage curve Vi dependent on this electrical test signal P is detected and at least one value of a parameter characterizing the ultrasonic sensor 5a, in particular a
  • Transfer function of the ultrasonic sensor 5a thereby determined.
  • This parameter in particular this transfer function, is given a value of one
  • FIG. 3 shows, in particular, the voltage curve Vi from time t0 to time t2 from FIG. 2.
  • the sound transducer element 1 1 is excited by the frequency-modulated electrical test signal P and the voltage curve Vi to at time t2 at which the electrical test signal P is completed detected.
  • the functional state of the ultrasonic sensor 5a can then be determined.
  • a time profile or an amount or a real part of the electrical voltages V or an envelope 14 of the voltage profile Vi of the voltage V is detected and depending on the
  • Transfer function is determined. At time t1, at which the electrical test signal P reaches the resonance frequency f res , in particular the envelope 14 has a low voltage, since here the ultrasonic sensor 5 a can be operated particularly efficiently.
  • the acoustic electrical behavior of the ultrasonic sensor 5a can be represented by means of the transfer function.
  • each ultrasonic sensor 5a has a specific transfer function. Due to external influences, such as environmental influences, aging or sensor-related influences, it may happen that the ultrasonic sensor 5a has a different transfer function compared to a reference transfer function of a reference ultrasound sensor. In particular, the transfer function is different from the reference transfer function. On the basis of the transfer function with respect to the reference transfer function, in particular a functional state of the
  • Ultrasonic sensor 5a can be determined. For example, it can be determined whether the ultrasonic sensor 5a is dirty or iced. The transfer function is determined depending on the electrical test signal P, wherein the ultrasonic sensor 5a is excited with the electrical test signal P. The voltage Vi is evaluated and, depending on this, the transfer function of the ultrasonic sensor 5a is determined. The transfer function is compared with the reference transfer function, and depending on the comparison, the functional state of the ultrasonic sensor 5a can then be determined.
  • the determination of the functional state of the ultrasonic sensor 5 a can be carried out in a plurality of operating modes of the motor vehicle 1, in particular during a ferry operation of the motor vehicle 1. Thus, currently the functional state of the ultrasonic sensor 5a can be determined.
  • FIG. 4 shows a schematic equivalent circuit diagram of an embodiment of the invention
  • Ultrasonic sensor 5a as an electric model 15 of the ultrasonic sensor 5a.
  • the electrical model 15 describes the mechanical ultrasonic transducer 5a electrically.
  • the electrical model 15 has a plurality
  • the electrical model 15 has a first capacitor 17, a second capacitor 20, a first inductance 18, a second inductance 21, a first ohmic resistance 19 and a second ohmic resistance 22.
  • parameter values of the components 16 are designed such that they are characterized by the transfer function.
  • the first capacitor 17, the first inductor 18 and the first ohmic resistor 19 are connected in series and parallel to this
  • the second capacitor 20, the second inductance 21 and the second ohmic resistance form the electrical, in particular parasitic, properties of the components of the ultrasonic sensor 5a. These properties are taken into account in the electric model 15.
  • the first capacitor 17 for example, a mechanical compliance, which corresponds to the reciprocal of the rigidity, a membrane of the ultrasonic sensor 5a are described.
  • Inductance 18 may be described in particular a moving mass of the membrane.
  • first ohmic resistor 19 in particular a damping of the ultrasonic signal 8 can be described.
  • the parameter values of the components 16 are determined by means of a parameter value adaptation, in particular by means of a numerical optimization, in such a way that they match the adjusted parameter values
  • the reference transfer function and / or parameter values of a reference ultrasound sensor resulting in the reference transfer function can then be stored on a storage medium of the ultrasound sensor device 5 for a plurality of potential functional states.
  • the individual parameter values of the components 16 can then be compared with the parameter values of the components of the reference ultrasound sensor and thereby conclusions on the environmental conditions, the
  • information of at least one further sensor such as a temperature sensor and / or a
  • Humidity sensors and / or other types of sensors in the
  • the at least one further sensor may be part of the ultrasound sensor 5a and / or the ultrasound sensor device 5 and / or the motor vehicle 1.
  • the ultrasonic sensor 5a is excited by means of the electrical test signal P.
  • the voltage V of the ultrasonic sensor 5a is then influenced and evaluated by the ultrasonic sensor 5a.
  • the transfer function is determined.
  • the provided electric model 15 with its components 16 is determined by parameter value matching to the particular
  • Adjusted transfer function so that the components 16 characterize the transfer function.
  • the adjusted parameter values are then used with
  • Sound transducer element 1 1 is excited on a primary side 23 a of the transmission element 23 with the electrical test signal P. Furthermore, it can be provided that the electrical test signal P is excited on a secondary side 23b of the transmission element 23.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Funktionszustands eines Ultraschallsensors (5a) einer Ultraschallsensorvorrichtung (5) für ein Kraftfahrzeug (1), wobei ein Schallwandlerelement (11) des Ultraschallsensors (5a) mit einem elektrischen Prüfsignal (P) angeregt wird, wobei das elektrische Prüfsignal (P) durch eine elektrische Stromstärke (I), eine elektrische Spannung (V) und eine Frequenz (f) definiert ist, und der Funktionszustand abhängig von einem Auswerten des elektrischen Prüfsignals (P) bestimmt wird, wobei das Schallwandlerelement (11) mit einem elektrischem Prüfsignal (P) angeregt wird, welches eine vorgegebene bekannte elektrische Stromstärke (I) aufweist und welche frequenzmoduliert wird, und eine von diesem elektrischen Prüfsignal (P) abhängige elektrische Spannung (V) am Schallwandlerelement (11) erfasst wird und abhängig von der erfassten Spannung (V) ) zumindest ein Wert eines den Ultraschallsensor (5a) elektrisch charakterisierender Parameters bestimmt wird, welcher mit einem Wert eines einen Referenzultraschallsensor elektrisch charakterisierenden Referenzparameters verglichen wird und abhängig von dem Vergleich der Funktionszustand des Ultraschallsensors (5a) bestimmt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung (5).

Description

Verfahren zum Bestimmen eines Funktionszustands eines Ultraschallsensors, wobei eine Spannung erfasst wird sowie Ultraschallsensorvorrichtung mit einem Ultraschallsensor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Funktionszustands eines Ultraschallsensors einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Der
Ultraschallsensor ist zum Aussenden eines Ultraschallsignals in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs und/oder zum Empfangen eines Echosignals des Ultraschallsignals ausgebildet. Ein Schallwandlerelement des Ultraschallsensors wird mit einem elektrischen Prüfsignal angeregt, wobei das elektrische Prüfsignal durch eine elektrische Stromstärke, eine elektrische Spannung und eine Frequenz definiert ist. Der Funktionszustand wird abhängig von einem Auswerten des elektrischen Prüfsignals bestimmt. Ferner betrifft die Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung mit zumindest einem Ultraschallsensor.
Ultraschallsensoren an Kraftfahrzeugen sind insbesondere zur Distanzmessung von Objekten ausgebildet. Bei Ultraschallsensoren findet insbesondere eine elektro- akustische Energiewandlung statt. Unabhängig vom physikalischen Prinzip dieser Energiewandlung, das unter anderem mechanisch-induktiver, mechanisch-kapazitiver, mechanisch-restriktiver, magnetisch-restriktiver oder elektrostriktiver Natur sein kann, besteht bei jedem energiewandelnden Element die Möglichkeit, intern oder extern induzierten Veränderungen ausgesetzt zu sein, die je nach Stärke zu einer Verfälschung des Messergebnisses oder einem kompletten Sensor-Ausfall führen können. Im Stand der Technik wird ein solcher Sensor-Ausfall meist durch Plausibilitätsüberprüfungen von dem sensorbetriebenen System festgestellt. Sensor-Veränderungen dagegen werden nicht detektiert.
Die DE 10 2014 1 15 000 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer
Ultraschallsensorvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, bei welchem in einem Messbetrieb zum Erfassen eines Objekts in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ein
Wandler eines Ultraschallsensors zum Aussenden eines Ultraschallsignals mittels einer Sendestufe mit einem Sendesignal angeregt wird. Mittels einer Empfangsstufe wird anhand eines von dem Wandler erzeugten Signals ein Messsignal bereitgestellt.
Während des Messbetriebs wird mittels einer Diagnoseeinrichtung eine
Funktionsfähigkeit der Ultraschallsensorvorrichtung anhand des Sendesignals und/oder des Messsignals überprüft. Im Stand der Technik wird anhand des ausgesendeten Ultraschallsignals und des empfangenen Echosignals auf die Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors geschlossen. Nachteilig hierbei ist, dass insbesondere das Ultraschallsignal und das Echosignal von Umwelteinflüssen abhängig sind, sodass eine genaue Diagnose des Ultraschallsensors auf Basis des ausgesendeten Ultraschallsignals und des empfangenen Echosignals mit Fehlern behaftet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine
Ultraschallsensorvorrichtung, mittels welchem beziehungsweise mittels welcher zumindest ein Funktionszustand des Ultraschallsensors besser bestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, eine Ultraschallsensorvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Funktionszustands eines Ultraschallsensors einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Der Ultraschallsensor ist zum Aussenden eines Ultraschallsignals in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs und/oder zum Empfangen eines Echosignals des Ultraschallsignals ausgebildet. Ein Schallwandlerelement des Ultraschallsensors wird mit einem elektrischen Prüfsignal angeregt. Das elektrische Prüfsignal wird durch eine elektrische Stromstärke, eine elektrische Spannung und eine Frequenz definiert. Der Funktionszustand wird abhängig von einem Auswerten des elektrischen Prüfsignals bestimmt.
Das Schallwandlerelement wird mit einem elektrischen Prüfsignal angeregt, welches eine vorgegebene bekannte elektrische Stromstärke aufweist und welches frequenzmoduliert wird. Eine von diesem elektrischen Prüfsignal abhängige elektrische Spannung wird am Schallwandlerelement erfasst und abhängig von der erfassten Spannung zumindest ein Wert eines den Ultraschallsensor elektrisch charakterisierender Parameters bestimmt wird, welcher mit einem Wert eines einen Referenzultraschallsensor elektrisch charakterisierenden Referenzparameterwert verglichen wird und abhängig von dem Vergleich der Funktionszustand des Ultraschallsensors bestimmt.
Dazu wird ein elektrisches Prüfsignal erzeugt, welches an den Ultraschallsensor angelegt wird, wobei zumindest eine durch das elektrische Prüfsignal beeinflusste Spannung des Ultraschallsensors ausgewertet wird. Abhängig von dieser Auswertung wird ein den Ultraschallsensor elektrisch charakterisierender Parameterwert des Ultraschallsensors bestimmt, die mit einem einen Referenzultraschallsensor elektrisch charakterisierenden Referenzparameterwert verglichen wird. Abhängig von dem Vergleich wird der
Funktionszustand des Ultraschallsensors bestimmt. Die bekannte Stromstärke kann variabel sein, jedoch vorzugsweise konstant. Insbesondere kann dadurch der Funktionszustand des Ultraschallsensors direkt und somit nicht, durch beispielsweise Umwelteinflüsse verfälscht, bestimmt werden.
Insbesondere ist es dadurch möglich, eine genauere Bestimmung des Funktionszustands des Ultraschallsensors durchzuführen, so dass der Ultraschallsensor nicht nur auf Ausfall beziehungsweise Funktionstüchtigkeit überprüft werden kann, sondern auch weitere Funktionszustände wie beispielsweise ein Verschmutzungsgrad beziehungsweise ein Vereisungsgrad des Ultraschallsensors bestimmt werden kann.
Die Bestimmung des Funktionszustands wird somit sensorintern durchgeführt, was auch bedeutet, dass für diese Funktionsprüfung kein auszuwertendes Echosignal empfangen werden muss.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass für die Ultraschallsensorvorrichtung ein Funktionszustandsbestimmungsmodell bereitgestellt wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass nach einer Bestimmung eines
Funktionszustands eine entsprechende Maßnahme durchgeführt wird. Beispielsweise kann bei einem Defekt des Ultraschallsensors ein Warnhinweis erzeugt werden, so dass eine Person im Kraftfahrzeug darauf hingewiesen wird, dass der Ultraschallsensor zumindest in seiner Funktionalität eingeschränkt ist. Ebenfalls möglich ist, dass bei einer erkannten Vereisung des Ultraschallsensors beispielsweise ein Heizelement des
Ultraschallsensors angesteuert wird, um die Vereisung zu entfernen. Sollte,
beispielsweise aufgrund von Alterung einer Keramik eines Piezo-Ultraschallwandlers, nicht mehr der erforderliche Schalldruck bei einer bestimmten Leistung erbracht werden können, so kann durch eine Steuerungseinrichtung des Ultraschallwandlers
beispielsweise die Leistung entsprechend erhöht werden, so dass ein zuverlässiger Weiterbetrieb des Ultraschallsensors dennoch realisiert werden kann.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Stromstärke des elektrischen Prüfsignals gemessen wird und auf einen Sollwert eingestellt beziehungsweise geregelt wird. Es findet dann zeitgleich die Erfassung der Spannung am Schallwandlerelement statt. Die Spannung kann dann insbesondere an eine Auswerteeinheit übertragen werden, die zur Bestimmung des Funktionszustands des Schallwandlerelements, beispielsweise durch Extraktion der elektrischen Parameter, verwendet wird. Alternativ kann dies aber auch von der sensorinternen Signalverarbeitung mittels einer sensorinternen Auswerteeinrichtung durchgeführt werden. Bei dem Schallwandlerelement kann es sich insbesondere um ein Piezoelement handeln.
Aus den extrahierten Parametern kann nun auf den Zustand der elektrischen Schaltung und des Schallwandlerelements geschlossen werden. So können zum Bespiel Einflüsse wie Temperatur, Verschmutzung, Vereisung, Blindheit, Einbaufehler, Alterung oder andere Beeinträchtigungen von der Ultraschallsensoreinrichtung beziehungsweise auch der ultraschallsensorinternen Elektronik erkannt werden und dementsprechend
Kompensationsmaßnahmen an den Parametern, wie beispielsweise Sendestrom, der Empfangsverstärkung, der Sendefrequenz, Empfangsfilter, Anregepulsdauer etc. mit oder ohne Information für den Fahrer der Systemdegeneration eingeleitet werden.
Ferner kann vorgesehen sein, das eine Information zumindest eines weiteren Sensors, wie beispielsweise eines Temperatursensors und/oder eines Luftfeuchtigkeitssensors und/oder weitere Sensordaten mit bei der Funktionszustandsbestimmung berücksichtigt werden. Der zumindest eine weitere Sensor kann Teil des Ultraschallsensors und/oder der Ultraschallsensorvorrichtung und/oder des Kraftfahrzeugs sein.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, wenn das Verfahren bei einer Mehrzahl von
Betriebsarten des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei dem Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann. Somit kann realisiert werden, dass die Bestimmung des Funktionszustands bei mehreren Betriebsarten des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann. Somit kann insbesondere der Ultraschallsensor zuverlässig und funktionssicher auch im Fährbetrieb und weiteren Betriebsarten betrieben werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird durch den elektrisch charakterisierenden Parameter eine Übertragungsfunktion des Ultraschallsensors definiert. Die
Ultraschallsensor-Übertragungsfunktion beschreibt insbesondere die mathematische Beziehung zwischen dem Ein-und dem Ausgangssignal des Ultraschallsensors.
Insbesondere werden somit die elektro-mechanischen Eigenschaften des
Ultraschallsensors beschrieben. Mittels der Übertragungsfunktion kann für ein beliebig frequenzmoduliertes Eingangssignal das entsprechende Ausgangssignal, das heißt die Reaktion des Ultraschallsensors auf das frequenzmodulierte Eingangssignal, bestimmt werden. Da insbesondere die Ultraschallsensoren im Resonanzbetrieb betrieben werden, ist die Übertragungsfunktion des Ultraschallsensors in der Nähe der Resonanzfrequenz von besonderer Bedeutung. Weiterhin bevorzugt ist, wenn durch den Referenzultraschallsensor charakterisierenden Referenzparameter eine Referenz-Übertragungsfunktion definiert wird und/oder
Parameterwerte eines die Referenz-Übertragungsfunktion ergebenden Referenz- Ultraschallsensors für eine Mehrzahl an potentiellen Funktionszuständen auf einem Speichermedium der Ultraschallsensorvorrichtung abgespeichert werden. Mittels dieser Ausgestaltungsform kann eine hohe Genauigkeit der Funktionszustandsbestimmung realisiert werden. Insbesondere können dann unterschiedliche Umwelteinflüsse,
Alterungseinflüsse beziehungsweise Sensoreinflüsse beziehungsweise die Veränderung der Übertragungsfunktion aufgrund dieser Einflüsse mit auf dem Speichermedium abgespeichert werden, sodass für eine Vielzahl von potentiellen Situationen im Alltag der Funktionszustand des Ultraschallsensors präzise bestimmt werden kann. Dadurch lässt sich insbesondere der Ultraschallsensor sicher und zuverlässig betreiben.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann ein elektrisches Modell beziehungsweise ein Ersatzschaltbild des Ultraschallsensors mit einer Mehrzahl von elektrischen Bauelementen erzeugt werden, wobei das elektrische Modell den mechanischen Ultraschallsensors elektrisch beschreibt, wobei Parameterwerte des elektrischen Modells durch der den Ultraschallsensor (5a) elektrisch charakterisierender Parameterwert charakterisiert werden. Insbesondere kann dann durch einen Vergleich der Mehrzahl von elektrischen Bauelementen mit einer Mehrzahl von elektrischen Bauelementen, die den Referenzultraschallwandler elektrisch beschreiben, der
Funktionszustand des Ultraschallsensors bestimmt werden. Dadurch kann auf einfache und genaue Weise eine Quantifizierung des Funktionszustands des Ultraschallsensors auf Basis von elektrischen Bauelementen durchgeführt werden.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn das elektrische Modell des Ultraschallsensors und/oder des Referenzultraschallsensors durch einen ersten Kondensator, einen zum ersten
Kondensator separaten zweiten Kondensator, einer ersten Induktivität, einer zu ersten Induktivität separaten zweiten Induktivität, einen ersten ohmschen Widerstand und einen zum ersten ohmschen Widerstand separaten zweiten ohmschen Widerstand gebildet wird, wobei der erste Kondensator, die erste Induktivität und der erste ohmsche
Widerstand in Serie verschaltet werden und der zweite Kondensator, die zweite
Induktivität und der zweite ohmsche Widerstand jeweilig parallel zu der Serienschaltung geschaltet werden. Dadurch ist mittels eines einfachen Ersatzschaltbilds der
Ultraschallsensor ausreichend genau beschrieben. Bei den elektrischen Bauelementen dieses Ersatzschaltbilds handelt es sich um einfache elektrische Bauelemente, deren Werte einfach bestimmt werden können, wodurch auf den Funktionszustand des Ultraschallsensors einfach Rückschluss gezogen werden kann. Dadurch, dass sich jedes der elektrischen Bauelemente elektrisch unterschiedlich verhält, kann somit eine Vielzahl von Funktionszuständen, welche abhängig ist von einer Vielzahl von Einflüssen, des Ultraschallsensors abgebildet werden, so dass eine präzise Bestimmung des aktuellen Funktionszustands des Ultraschallsensors realisiert werden kann. Ebenfalls kann durch das vorliegende Modell eine Überprüfung der Steuerungselektronik, welche
beispielsweise zum Auswerten der gesendeten und empfangenen Ultraschallsignale ausgebildet ist und beispielsweise auf einer Leiterplatte des Ultraschallsensors
angeordnet sein kann, durchgeführt werden.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn eine physikalische Kapazität des Ultraschallsensors mittels des zweiten Kondensators, eine mechanische Nachgiebigkeit einer Membran des Ultraschallsensors mittels des ersten Kondensators, eine bewegende Masse der Membran durch die erste Induktivität und eine Dämpfung des Schallsignals mittels des ohmschen Widerstands beschrieben werden. Insbesondere kann mittels der physikalischen Kapazität, der mechanischen Nachgiebigkeit, der bewegenden Masse und der Dämpfung der zumindest eine Funktionszustand des Ultraschallsensors bestimmt werden. Beispielsweise kann mittels einer Änderung des zweiten Kondensators, sprich der physikalischen Kapazität, ein Defekt der Piezo-Keramik bestimmt werden.
Beispielsweise bei der Verringerung der zweiten Kapazität des zweiten Kondensators kann ein solcher Defekt vorliegen.
Insbesondere beschreiben der erste Kondensator, die erste Induktivität und der erste ohmsche Widerstand das elektro-akustische Modell der Schallwandlung des
Ultraschallsensors. Bei einer Veränderung der Kapazität des ersten Kondensators, mit anderen Worten der mechanischen Nachgiebigkeit bzw. dem Reziprokwert der Steifigkeit, kann beispielsweise auf eine Vereisung des Ultraschallsensors geschlossen werden, da die Nachgiebigkeit nachlässt, sobald Eis auf einer Membran des Ultraschallsensors ist. Insbesondere bei Eis auf der Membran ändert sich ebenfalls die sich bewegende Masse der Membran, welche durch die erste Induktivität dargestellt ist, sodass insbesondere bei Eis sich auch die erste Induktivität ändert. Ebenfalls möglich ist, dass bei Verschmutzung des Ultraschallsensors, mit anderen Worten ist Schmutz auf der Membran des
Ultraschallsensors, eine zusätzliche Masse auf der Membran des Ultraschallsensors angeordnet ist, sodass sich hier ebenfalls die erste Induktivität verändert. Durch den ersten ohmschen Widerstand ist insbesondere die Dämpfung des Ultraschallsignals in der Umgebung erfassbar, wobei die Dämpfung insbesondere durch eine Luftschalldämpfung stattfindet, welche insbesondere abhängig von einer
Außentemperatur und einer Luftfeuchtigkeit ist.
Bevorzugt können jeweilige Parameterwerte der ersten Kapazität, der zweiten Kapazität, der ersten Induktivität, der zweiten Induktivität, des ersten ohmschen Widerstands und des zweiten ohmschen Widerstands des Ultraschallsensors mittels einer
Parameterwertanpassung, insbesondere mittels einer numerischen Optimierung, derart bestimmt werden, dass sich mit diesen angepassten Parameterwerten eine
Übertragungsfunktion modellmäßig ergibt. Insbesondere mittels eines Parameterfits, welches die Parameteranpassung ist, in Form der numerischen Optimierung des Parameterfits ist es sehr einfach möglich, die Parameterwerte der entsprechenden elektrischen Bauelemente zu bestimmen, wodurch sich schnell und einfach der
Funktionszustand des Ultraschallsensors bestimmen lässt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform kann das Schallwandlerelement mittels eines positiven Frequenzchirps als elektrisches Prüfsignal angeregt werden. Bei einem positiven Frequenzchirp handelt es sich um ein frequenzmoduliertes Signal, welches insbesondere von einer niedrigen Frequenz auf eine hohe Frequenz zeitlich moduliert wird. Durch den Einsatz des positiven Frequenzchirps als elektrisches Prüfsignal kann somit ein zuverlässiges Prüfsignal bereitgestellt werden, sodass die abhängigen
Spannungen zuverlässig bei mehreren Frequenzen überprüft werden kann und somit auf den Funktionszustand des Ultraschallsensors zuverlässig ein Rückschluss gezogen werden kann.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Anregen mit dem positiven Frequenzchirp durch Frequenzen eines gleichen Frequenzbands durchgeführt wird. Das Frequenzband ist insbesondere durch vorgegebene Grenzen definiert. Insbesondere weist das
Frequenzband eine untere Grenze und eine obere Grenze auf. Da insbesondere der Ultraschallsensor innerhalb eines Frequenzbands betrieben wird, ist es somit vorteilhaft, lediglich in diesem Frequenzband die Spannung zu prüfen, um so den Funktionszustand insbesondere um die Resonanzfrequenz herum, bestimmen zu können.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Anregen mit dem positiven Frequenzchirp durch Frequenzen von zumindest zwei unterschiedlichen
Frequenzbändern durchgeführt wird. Dadurch kann realisiert werden, dass der
Ultraschallsensor auch über die Arbeitsfrequenzen hinweg, insbesondere über die Resonanzfrequenz hinweg, überprüft werden kann. Somit kann ein umfänglicheres Gesamtbild des Funktionszustands des Ultraschallsensors realisiert werden.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Schallwandlerelement mittels eines negativen Frequenzchirps als elektrisches Prüfsignal angeregt wird. Beim negativen Frequenzchirp handelt es sich um ein frequenzmoduliertes Signal, dessen Frequenz von einer hohen Frequenz auf eine niedrigere Frequenz über die Zeit hinweg moduliert wird. Somit kann über einen größeren Frequenzbereich der Ultraschallsensor zu seinem Funktionszustand überprüft werden. Des Weiteren können somit unterschiedliche
Spannungen zu unterschiedlichen Frequenzen bestimmt werden, sodass zuverlässig der Funktionszustand bestimmt werden kann.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Anregen mit dem negativen Frequenzchirp durch Frequenzen eines gleichen Frequenzbands durchgeführt wird. Das Frequenzband ist insbesondere durch vorgegebene Grenzen definiert. Insbesondere weist das Frequenzband eine untere Grenze und eine obere Grenze auf. Da
insbesondere der Ultraschallsensor innerhalb eines Frequenzbands betrieben wird, ist es somit vorteilhaft, lediglich in diesem Frequenzband die Spannung zu prüfen, um so den Funktionszustand insbesondere um die Resonanzfrequenz herum, bestimmen zu können.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Anregen mit dem negativen Frequenzchirp durch Frequenzen von zumindest zwei unterschiedlichen Frequenzbändern durchgeführt wird. Dadurch kann realisiert werden, dass der Ultraschallsensor auch über die
Arbeitsfrequenzen hinweg, insbesondere über die Resonanzfrequenz hinweg, überprüft werden kann. Somit kann ein umfänglicheres Gesamtbild des Funktionszustands des Ultraschallsensors realisiert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann das Schallwandlerelement mittels zweier elektrischer Prüfsignale angeregt werden, wobei ein erstes elektrisches Prüfsignal unterschiedlich frequenzmoduliert ist als das zweite elektrische Prüfsignal. Insbesondere kann es sich beispielsweise bei dem ersten elektrischen Prüfsignal um einen positiven Frequenzchirp und beispielsweise bei dem zweiten ersten elektrischen Prüfsignal um einen negativen Frequenzchirp handeln. Es ist jedoch auch möglich, dass es sich bei den beiden elektrischen Prüfsignalen um zwei positive oder zwei negative Frequenzchirps handelt. Die zwei unterschiedlichen elektrischen Prüfsignale müssen lediglich unterschiedlich frequenzmoduliert sein. Dadurch kann eine genauere
Bestimmung des Funktionszustands realisiert werden. Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein Übertragungselement des Schallwandlerelements an einer primären Seite des Übertragungselements mit dem elektrischen Prüfsignal angeregt wird. Bei dem Übertragungselement kann es sich beispielsweise um ein
Transformatorelement handeln. Dadurch ist es möglich, dass ohne vorheriger
zusätzlicher Stromstärkenerfassung, das Schallwandlerelement mit dem elektrischen Prüfsignal angeregt wird. Dadurch kann bauteilreduziert, insbesondere, da ein
zusätzlicher Shunt-Widerstand sekundärseitig entfällt, die Spannung bei vorgegebener Stromstärke erfasst werden.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Übertragungselement des
Schallwandlerelements an einer sekundären Seite des Übertragungselements mit dem elektrischen Prüfsignal angeregt wird. Dadurch können Energieverluste innerhalb des Übertragungselements verhindert werden, so dass das Schallwandlerelement mit einem energiereduzierten elektrischen Prüfsignal angeregt werden kann.
Alternativ kann das elektrische Prüfsignal auch bei Ultraschallsensorvorrichtungen angewendet werden, bei denen das Schallwandlerelement direkt, also ohne Übertrager/ Transformator, angesteuert wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann ein zeitlicher Verlauf oder ein Betrag oder ein Realteil der elektrischen Spannung oder eine Einhüllende des Spanungsverlaufs der Spannung erfasst werden und abhängig davon der Wert des den Ultraschallsensor elektrisch charakterisierende Parameters Übertragungsfunktion bestimmt wird. Insbesondere können durch unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften der erfassten Spannung die Übertragungsfunktion des Ultraschallsensors und damit der Funktionszustand des Ultraschallsensors zuverlässig bestimmt werden.
Ferner betrifft die Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung mit zumindest einem Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sendeeinrichtung zum Senden von Ultraschallsignalen, mit einer Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Echosignals der Ultraschallsignale und mit einer Steuerungseinrichtung des Ultraschallsensors, welche dazu ausgebildet ist, ein zuvor beschriebenes Verfahren beziehungsweise eine vorteilhafte Ausführungsform davon durchzuführen. Dazu kann die Ultraschallsensorvorrichtung eine Auswerteeinrichtung aufweisen, mittels welcher die Auswertung durchgeführt werden kann. Die Auswerteeinheit kann dazu ultraschallsensorextern oder ultraschallsensorintern angeordnet sein.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Kraftfahrzeug mit einer Ultraschallsensorvorrichtung. Das Kraftfahrzeug ist dabei insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausführungsformen der Ultraschallsensorvorrichtung und des Kraftfahrzeugs anzusehen, wobei die
Ultraschallsensorvorrichtung und das Kraftfahrzeug dazu gegenständliche Merkmalen aufweisen, die eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausführungsform davon ermöglichen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die 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 der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch aus den separierten
Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungsformen als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer
Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines
Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform einer
Ultraschallsensorvorrichtung; Fig. 2 ein schematisches Zeit-Frequenz-Diagramm einer Ausführungsform eines elektrischen Prüfsignals;
Fig. 3 ein schematisches Zeit-Spannungs-Diagramm einer erfassten Spannung bei einer Ausführungsform des elektrischen Prüfsignals; und
Fig. 4 ein schematisches Ersatzschaltbild einer Ausführungsform eines
Ultraschallsensors. ln den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als
Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein
Fahrerassistenzsystem 2. Mit dem Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise ein Objekt 3, welches sich in der Umgebung 4 des Kraftahrzeugs 1 befindet erfasst werden. Insbesondere kann mittels des Fahrerassistenzsystems 2 ein Abstand zwischen dem Kraftahrzeug 1 und dem Objekt 3 bestimmt werden.
Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst zumindest eine Ultraschallsensorvorrichtung 5. Die Ultraschallsensorvorrichtung 5 wiederum weist zumindest einen Ultraschallsensor 5a auf. Der Ultraschallsensor 5a umfasst eine Sendeeinrichtung 6, mittels welcher zumindest ein Ultraschallsignal 8, insbesondere mehrere Ultraschallsignale 8, ausgesendet werden kann/können. Vorliegend ist rein beispielhaft eine Ultraschallsensorvorrichtung 5 mit einem Ultraschallsensor 5a in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet. Des Weiteren ist vorliegend rein beispielhaft eine weitere Ultraschallsensorvorrichtung 5 an einem Heckbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Ultraschallsensorvorrichtung 5 am Heckbereich weist rein beispielhaft vier Ultraschallsensoren 5a auf.
Mit der Sendeeinrichtung 6 können die Ultraschallsignale 8 innerhalb eines
vorbestimmten Erfassungsbereichs E bzw. eines vorbestimmten Winkelbereichs, mittels einer Membran, ausgesendet werden. Die Membran ist insbesondere an ein
Schallwandlerelement 1 1 gekoppelt, mittels welchem beim Sendevorgang elektrische Signale in Ultraschallsignale 8 und beim Empfangsvorgang die Echosignale 9 in elektrische Signale umwandelbar sind. Beispielsweise kann es sich bei dem
Schallwandlerelement 1 1 um ein Piezoelement handeln.
Darüber hinaus umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 5 eine Empfangseinrichtung 7, mittels welcher reflektierte Ultraschallsignale als Echosignale 9, welche vom Objekt 3 reflektiert wurden, insbesondere über die Membran empfangen werden können. Mit der Empfangseinrichtung 7 können also von dem Objekt 3 reflektierte Ultraschallsignale 9 als Empfangssignal empfangen werden. Ferner kann die Ultraschallsensorvorrichtung 5 eine Steuerungseinrichtung S aufweisen, die beispielsweise durch ein Mikrocontroller und/oder ein digitalen Signalprozessor gebildet sein kann. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung 10, die beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät (ECU-electronic control Unit) des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein kann. Die Steuerungseinrichtung 10 ist zur Datenübertragung mit der Ultraschallsensorvorrichtung 5 verbunden. Die Datenübertragung kann beispielsweise über den Datenbus des
Kraftfahrzeugs 1 erfolgen.
Fig. 2 zeigt schematisch ein Zeit-Frequenz-Diagramm. Auf der Abszisse A ist
insbesondere die Zeit t aufgetragen und auf der Ordinate O ist insbesondere die
Frequenz f aufgetragen. Insbesondere zeigt die Fig. 1 , wie ein elektrisches Prüfsignal P an das Schallwandlerelement 1 1 angelegt wird. Das elektrische Prüfsignal P regt das Schallwandlerelement 1 1 an, wobei das elektrische Prüfsignal P eine vorgegebene bekannte elektrische Stromstärke I (Fig. 4) aufweist und welches frequenzmoduliert ist.
Beispielsweise kann das Schallwandlerelement 1 1 mittels eines positiven Frequenzchirps 12 als elektrisches Prüfsignal P angeregt werden. Bei dem positiven Frequenzchirp 12 handelt es sich insbesondere um ein frequenzmoduliertes Signal, dessen Frequenz über die Zeit t steigt. Mit anderen Worten wird der positive Frequenzchirp 12 zum Zeitpunkt tO beispielsweise mit einer Frequenz f1 ausgesendet und wird über die Zeit t derart moduliert, dass dieser zu einem Zeitpunkt t2 eine zur ersten Frequenz f1 höhere
Frequenz f2 aufweist. Das Anregen mit dem positiven Frequenzchirp 12 kann dabei durch Frequenzen eines gleichen Frequenzbands durchgeführt werden. Es ist alternativ auch möglich, dass das Anregen mit dem positiven Frequenzchirp 12 durch Frequenzen von zumindest zwei unterschiedlichen Frequenzbändern durchgeführt wird.
Ferner ist es möglich, dass das Schallwandlerelement 1 1 mittels eines negativen
Frequenzchirps 13 als elektrisches Prüfsignal P angeregt wird. Beim negativen
Frequenzchirp 13 kann es sich insbesondere um ein frequenzmoduliertes Signal handeln, dessen Frequenz über die Zeit t abnimmt. Beispielsweise kann zum Zeitpunkt tO der negative Frequenzchirp 13 mit einer Frequenz f2 ausgesendet werden und über die Zeit t hinweg abnehmen, sodass er beispielsweise zum Zeitpunkt t2 eine zur Frequenz f2 unterschiedliche niedrigere Frequenz f1 aufweist. Das Anregen mit dem negativen Frequenzchirp 13 kann dabei durch Frequenzen eines gleichen Frequenzbands durchgeführt werden, es ist alternativ auch möglich, dass das Anregen mit dem negativen Frequenzchirp 13 durch Frequenzen von zumindest zwei unterschiedlichen
Frequenzbändern durchgeführt wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Schallwandlerelement 1 1 mittels zwei elektrischen Prüfsignalen P angeregt wird, wobei ein erstes elektrisches Prüfsignal P unterschiedlich frequenzmoduliert ist als das zweite elektrische Prüfsignal P.
Beispielsweise kann hierzu das erste elektrische Prüfsignal P als positiver Frequenzchirp 12 ausgebildet sein und das zweite elektrische Prüfsignal P kann als negativer
Frequenzchirp 13 ausgebildet sein. Insbesondere wird das elektrische Prüfsignal P derart frequenzmoduliert, dass zumindest eine Resonanzfrequenz fres mit der Frequenz des elektrischen Prüfsignals P umfasst ist. Da insbesondere der Funktionszustand um die Resonanzfrequenz herum von Bedeutung ist, hat dies den Vorteil, dass insbesondere um diese Frequenz herum der Funktionszustand überprüft werden kann. Im vorliegenden Beispiel kann beispielsweise zum Zeitpunkt t1 die Resonanzfrequenz fres erreicht werden.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Zeit-Spannungs-Diagramm. Auf der Abszisse A ist insbesondere die Zeit t aufgetragen und auf der Ordinate O ist insbesondere die
Spannung V aufgetragen. Das elektrische Prüfsignal P, welches eine vorgegebene bekannte elektrische Stromstärke I aufweist und welches frequenzmoduliert wird, wird an das Schallwandlerelement 1 1 angelegt. Ein von diesem elektrischen Prüfsignal P abhängiger elektrischer Spannungsverlauf Vi wird erfasst und zumindest ein Wert eines den Ultraschallsensor 5a charakterisierender Parameters, insbesondere eine
Übertragungsfunktion des Ultraschallsensors 5a, dadurch bestimmt. Dieser Parameter, insbesondere diese Übertragungsfunktion, wird mit einem Wert eines einen
Referenzultraschallsensor elektrisch charakterisierenden Referenzparameters, insbesondere einer Referenz-Übertragungsfunktion, verglichen und abhängig von dem Vergleich wird der Funktionszustand des Ultraschallsensors 5a bestimmt.
Die Fig. 3 zeigt insbesondere den Spannungsverlauf Vi vom Zeitpunkt tO bis Zeitpunkt t2 aus Fig. 2. Insbesondere wird zum Zeitpunkt tO das Schallwandlerelement 1 1 mit dem frequenzmodulierten elektrischen Prüfsignal P angeregt und der Spannungsverlauf Vi bis zum Zeitpunkt t2, an dem das elektrische Prüfsignal P beendet ist, erfasst. Anhand der gemessenen Spannungen V kann dann der Funktionszustand des Ultraschallsensors 5a bestimmt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein zeitlicher Verlauf oder ein Betrag oder ein Realteil der elektrischen Spannungen V oder eine Einhüllende 14 des Spannungsverlaufs Vi der Spannung V erfasst wird und abhängig davon die
Übertragungsfunktion bestimmt wird. Zum Zeitpunkt t1 , an welchem das elektrische Prüfsignal P die Resonanzfrequenz fres erreicht, weist insbesondere die Einhüllende 14 eine niedrige Spannung auf, da hier der Ultraschallsensor 5a besonders effizient betrieben werden kann.
Mittels der Übertragungsfunktion kann insbesondere das akustische elektrische Verhalten des Ultraschallsensors 5a dargestellt werden. Insbesondere weist bauartbedingt jeder Ultraschallsensor 5a eine spezifische Übertragungsfunktion auf. Durch äußere Einflüsse, wie beispielsweise Umwelteinflüsse, Alterung oder sensorbedingte Einflüsse, kann es dazu kommen, dass der Ultraschallsensor 5a eine abweichende Übertragungsfunktion gegenüber einer Referenz-Übertragungsfunktion eines Referenzultraschallsensors aufweist. Insbesondere ist die Übertragungsfunktion unterschiedlich zur Referenz- Übertragungsfunktion. Anhand der Übertragungsfunktion gegenüber der Referenz- Übertragungsfunktion kann dann insbesondere ein Funktionszustand des
Ultraschallsensors 5a bestimmt werden. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob der Ultraschallsensor 5a verschmutzt beziehungsweise vereist ist. Die Übertragungsfunktion wird abhängig von dem elektrischen Prüfsignal P bestimmt, wobei der Ultraschallsensor 5a mit dem elektrischen Prüfsignal P angeregt wird. Die Spannung Vi wird ausgewertet und abhängig davon die Übertragungsfunktion des Ultraschallsensors 5a bestimmt. Die Übertragungsfunktion wird mit der Referenz-Übertragungsfunktion verglichen und abhängig von dem Vergleich kann dann der Funktionszustand des Ultraschallsensors 5a bestimmt werden.
Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Bestimmung des Funktionszustands des Ultraschallsensors 5a bei einer Mehrzahl von Betriebsarten des Kraftfahrzeugs 1 , insbesondere bei einem Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 , durchgeführt werden kann. Somit kann aktuell der Funktionszustand des Ultraschallsensors 5a bestimmt werden.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild einer Ausführungsform des
Ultraschallsensors 5a als ein elektrisches Modell 15 des Ultraschallsensors 5a.
Insbesondere beschreibt das elektrische Modell 15 den mechanischen Ultraschallwandler 5a elektrisch. Insbesondere weist das elektrische Modell 15 eine Mehrzahl an
Bauelementen 16 auf.
Insbesondere weist das elektrische Modell 15 einen ersten Kondensator 17, einen zweiten Kondensator 20, eine erste Induktivität 18, eine zweite Induktivität 21 , einen ersten ohmschen Widerstand 19 und einen zweiten ohmschen Widerstand 22 auf.
Insbesondere sind Parameterwerte der Bauelemente 16 derart ausgebildet, dass sie durch die Übertragungsfunktion charakterisiert werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass im elektrischen Modell 15 der erste Kondensator 17, die erste Induktivität 18 und der erste ohmsche Widerstand 19 in Serie geschaltet sind und parallel zu dieser
Serienschaltung jeweilig der zweite Kondensator 20, die zweite Induktivität 21 und der zweite ohmsche Widerstand geschaltet ist.
Insbesondere bilden der zweite Kondensator 20, die zweite Induktivität 21 und der zweite ohmsche Widerstand die elektrischen, insbesondere parasitären, Eigenschaften der Bauteile des Ultraschallsensors 5a ab. Diese Eigenschaften werden in dem elektrischen Modell 15 mit berücksichtigt. Mittels des ersten Kondensators 17 kann beispielsweise eine mechanische Nachgiebigkeit, welche dem Reziprokwet der Steifigkeit entspricht, einer Membran des Ultraschallsensors 5a beschrieben werden. Mittels der ersten
Induktivität 18 kann insbesondere eine bewegende Masse der Membran beschrieben werden. Mittels des ersten ohmschen Widerstands 19 kann insbesondere eine Dämpfung des Ultraschallsignals 8 beschrieben werden. Insbesondere kann mittels der
physikalischen Kapazität, der mechanischen Nachgiebigkeit der bewegenden Masse und der Dämpfung der zumindest eine Funktionszustand des Ultraschallsensors 5a bestimmt werden.
Beispielsweise kann sich bei einer defekten Keramik die Kapazität des zweiten
Kondensators 20 verringern, sodass durch eine Verringerung der zweiten Kapazität auf einen Defekt der Keramik schließen lässt. Sollte beispielsweise Eis auf der Membran des Ultraschallsensors 5a sein, so kann sich beispielsweise die mechanische Nachgiebigkeit und die bewegende Masse verändern, sodass im elektrischen Modell 15 eine
Veränderung des ersten Kondensators 17, bzw. eine Veränderung der ersten Kapazität des ersten Kondensators 17, und eine Veränderung der ersten Induktivität 18 zu verzeichnen ist. Anhand der Parameterwertänderungen kann dann auf den
Funktionszustand des Ultraschallsensors 5a Rückschluss gezogen werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Parameterwerte der Bauelemente 16 mittels einer Parameterwertanpassung, insbesondere mittels einer numerischen Optimierung, derart bestimmt werden, dass sie sich mit diesen angepassten Parameterwerten die
Übertragungsfunktion modellmäßig ergibt.
Insbesondere können dann die Referenz-Übertragungsfunktion und/oder Parameterwerte eines die Referenz-Übertragungsfunktion ergebenden Referenzultraschallsensors für eine Mehrzahl von potentiellen Funktionszuständen auf einem Speichermedium der Ultraschallsensorvorrichtung 5 abgespeichert werden. Somit können dann die einzelnen Parameterwerte der Bauelemente 16 mit den Parameterwerten der Bauelemente des Referenzultraschallsensors verglichen werden und dadurch auf den im Speicher abgespeicherten Informationen Rückschlüsse auf die Umweltbedingungen, die
Sensorbedingungen bzw. die Alterung des Ultraschallsensors 5a gezogen werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Information zumindest eines weiteren Sensors, wie beispielsweise eines Temperatursensors und/oder eines
Luftfeuchtigkeitssensors und/oder weiterer Sensorarten, bei der
Funktionszustandsbestimmung mit berücksichtigt wird. Der zumindest eine weitere Sensor kann Teil des Ultraschallsensors 5a und/oder der Ultraschallsensorvorrichtung 5 und/oder des Kraftfahrzeugs 1 sein.
Insbesondere ist vorgesehen, dass somit die Übertragungsfunktion des
Ultraschallsensors 5a direkt und somit sensorintern - ohne ausgesendete
Ultraschallsignale und empfangene Echosignale zu senden und auszuwerten - gemessen wird und anhand der Übertragungsfunktion der Funktionszustand des Ultraschallsensors 5a bestimmt wird. Dazu wird der Ultraschallsensor 5a mittels des elektrischen Prüfsignals P angeregt. Mittels des elektrischen Prüfsignals P wird dann die Spannung V des Ultraschallsensors 5a beeinflusst und durch den Ultraschallsensor 5a ausgewertet.
Abhängig von der vom elektrischen Prüfsignal P abhängigen erfassten Spannung wird die Übertragungsfunktion bestimmt. Das bereitgestellte elektrische Modell 15 mit seinen Bauelementen 16 wird durch Parameterwertanpassung an die bestimmte
Übertragungsfunktion angepasst, so dass die Bauelemente 16 die Übertragungsfunktion charakterisieren. Die angepassten Parameterwerte werden dann mit
Referenzparameterwerten eines Referenzultraschallsensors verglichen und auf Basis des Vergleichs werden dann Rückschlüsse auf den Funktionszustand des Ultraschallsensors 5a gezogen. Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Übertragungselement 23 des
Schallwandlerelements 1 1 an einer primären Seite 23a des Übertragungselements 23 mit dem elektrischen Prüfsignal P angeregt wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass das elektrische Prüfsignal P an einer sekundären Seite 23b des Übertragungselements 23 angeregt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen eines Funktionszustands eines Ultraschallsensors (5a) einer Ultraschallsensorvorrichtung (5) für ein Kraftfahrzeug (1 ), welche zum
Aussenden eines Ultraschallsignals (8) in eine Umgebung (4) des Kraftfahrzeugs (1 ) und/oder zum Empfangen eines Echosignals (9) des Ultraschallsignals (8) ausgebildet ist, wobei ein Schallwandlerelement (1 1 ) des Ultraschallsensors (5a) mit einem elektrischen Prüfsignal (P) angeregt wird, wobei das elektrische
Prüfsignal (P) durch eine elektrische Stromstärke (I), eine elektrische Spannung (V) und eine Frequenz (f) definiert ist, und der Funktionszustand abhängig von einem Auswerten des elektrischen Prüfsignals (P) bestimmt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schallwandlerelement (1 1 ) mit einem elektrischem Prüfsignal (P) angeregt wird, welches eine vorgegebene bekannte elektrische Stromstärke (I) aufweist und welches frequenzmoduliert wird, und eine von diesem elektrischen Prüfsignal (P) abhängige elektrische Spannung (V) am Schallwandlerelement (1 1 ) erfasst wird und abhängig von der erfassten Spannung (V) zumindest ein Wert eines den Ultraschallsensor (5a) elektrisch charakterisierender Parameters bestimmt wird, welcher mit einem Wert eines einen Referenzultraschallsensor elektrisch
charakterisierenden Referenzparameters verglichen wird und abhängig von dem Vergleich der Funktionszustand des Ultraschallsensors (5a) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
durch den zumindest einen charakterisierenden Parameter eine
Übertragungsfunktion des Ultraschallsensors (5a) definiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein elektrisches Modell (15) des Ultraschallsensors (5a) mit einer Mehrzahl von elektrischen Bauelementen (16) erzeugt wird, wobei das elektrische Modell (15) den mechanischen Ultraschallsensor (5a) elektrisch beschreibt, wobei Parameterwerte des elektrischen Modells (15) durch die Übertragungsfunktion des
Ultraschallsensors (5a) bestimmt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schallwandlerelement (1 1 ) mittels eines positiven Frequenzchirps (12) als elektrisches Prüfsignal (P) angeregt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Anregen mit dem positiven Frequenzchirp (12) durch Frequenzen eines gleichen Frequenzbands durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Anregen mit dem positiven Frequenzchirp (12) durch Frequenzen von zumindest zwei unterschiedlichen Frequenzbändern durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schallwandlerelement (1 1 ) mittels eines negativen Frequenzchirps (13) als elektrisches Prüfsignal (P) angeregt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Anregen mit dem negativen Frequenzchirp (13) durch Frequenzen eines gleichen Frequenzbands durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Anregen mit dem negativen Frequenzchirp (13) durch Frequenzen von zumindest zwei unterschiedlichen Frequenzbändern durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Schallwandlerelement (1 1 ) mittels zwei elektrischen Prüfsignalen (P) angeregt wird, wobei ein erstes elektrisches Prüfsignal (P) unterschiedlich frequenzmoduliert ist als das zweite elektrische Prüfsignal (P).
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Übertragungselement (23) des Schallwandlerelements (1 1 ) an einer primären Seite (23a) des Übertragungselements (23) mit dem elektrischen Prüfsignal (P) angeregt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Übertragungselement (23) des Schallwandlerelements (1 1 ) an einer sekundären Seite (23b) des Übertragungselements (23) mit dem elektrischen Prüfsignal (P) angeregt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zeitlicher Verlauf oder ein Betrag oder ein Realteil der elektrischen Spannung (V) oder eine Einhüllende (14) des Spanungsverlaufs (Vi) der Spannung (V) erfasst wird und abhängig davon der den Ultraschallsensor (5a) elektrisch
charakterisierende Parameter bestimmt wird.
14. Ultraschallsensorvorrichtung (5) mit zumindest einem Ultraschallsensor (5a) für ein Kraftfahrzeug (1 ) mit einer Sendeeinrichtung (6) zum Senden von
Ultraschallsignalen (8), mit einer Empfangseinrichtung (7) zum Empfangen eines Echosignals (9) der Ultraschallsignale (8) und mit einer Steuerungseinrichtung (S) des Ultraschallsensors (5a), welche dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018124024A1 (de) 2018-09-28 2020-04-02 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors eines Fahrzeugs mit reduzierter Diagnose in einem Messbetrieb des Ultraschallsensors sowie Ultraschallsensorvorrichtung
DE102018129044A1 (de) 2018-11-19 2020-05-20 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren und Analysesystem zum Bestimmen eines Zustands einer Membran eines Ultraschallsensors
DE102020132634A1 (de) 2020-12-08 2022-06-09 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultraschallsensorsystem für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben des ultraschallsensorsystems
EP4060378B1 (de) * 2021-03-17 2026-04-22 Hyundai Mobis Co., Ltd. System zur steuerung eines fahrzeugultraschallsensors und steuerungsverfahren
DE102021112996A1 (de) * 2021-05-19 2022-11-24 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Bestimmen eines Funktionszustands eines Ultraschallsensors für ein Fahrzeug
DE102022127998A1 (de) * 2022-10-24 2024-04-25 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Steuereinrichtung und betriebsverfahren für einen ultraschallsensor, ultraschallsensor, satz aus steuereinrichtung und ultraschallsensor und kraftfahrzeug

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008042820A1 (de) * 2008-10-14 2010-04-15 Robert Bosch Gmbh Sensorvorrichtung sowie Verfahren für den Betrieb einer Sensorvorrichtung
DE102014201482A1 (de) * 2014-01-28 2015-07-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer Fehlfunktion eines Ultraschallwandlers durch Auswerten einer Impedanz-Hüllkurve
DE102014213122A1 (de) * 2014-07-07 2016-01-07 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur schallbasierten Umfelddetektion
DE102014115000A1 (de) 2014-10-15 2016-04-21 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, Ultraschallsensorvorrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008042820A1 (de) * 2008-10-14 2010-04-15 Robert Bosch Gmbh Sensorvorrichtung sowie Verfahren für den Betrieb einer Sensorvorrichtung
DE102014201482A1 (de) * 2014-01-28 2015-07-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer Fehlfunktion eines Ultraschallwandlers durch Auswerten einer Impedanz-Hüllkurve
DE102014213122A1 (de) * 2014-07-07 2016-01-07 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur schallbasierten Umfelddetektion
DE102014115000A1 (de) 2014-10-15 2016-04-21 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, Ultraschallsensorvorrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug

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