用于操作机动车辆的方法和机动车辆与流程

本发明涉及一种用于操作机动车辆的方法，其中，通过至少一个超声传感器，超声波被发射到机动车辆的环境区域中，用于执行距离测量。本发明还涉及一种机动车辆。

背景技术：

用于机动车辆的超声传感器在各个设计中由现有技术已知。它们通常用于辅助驾驶员操纵机动车辆，特别是执行停车操作。就此而言，通过超声传感器，距障碍物的距离被测量，所述障碍物存在于机动车辆的环境中。超声传感器在此是驾驶员辅助装置的一部分，其称为停车辅助。但是，当今的超声传感器越来越频繁地在该实际停车辅助功能之外使用，诸如例如用于通过主动制动干预的驾驶员辅助，即，通过自动制动辅助系统，在用于盲点监视的系统中、在用于保持距离的系统中、碰撞识别系统等。

超声传感器根据回声传播时间原理工作：通过回声传播时间方法或回声探测方法执行在超声技术中的距离测量。超声传感器发射信号(超声波)且接收信号，其等同地是声信号且对应于发射信号的被发射且被障碍物反射的信号部分。这意味着，超声波被发射、被物体反射并再次通过相同的超声传感器和/或相同机动车辆的相邻超声传感器接收，并被分析。根据超声波的被测量传播时间，距离且可行地还有相对于机动车辆的相对位置和/或相对速度则被确定。

可还发生的是，机动车辆的超声传感器被阻挡。用于识别超声传感器的阻挡状态的方法从现有技术已知。就此而言，在现有技术中，超声传感器被附加质量覆盖的情况被识别，所述附加质量例如通过尘埃和/或雪和/或冰。由于现今超声传感器越来越频繁地在实际停车辅助功能之外被使用，在机动车辆的操作中，应确保，存在于机动车辆中的超声传感器在可靠地识别分别存在于机动车辆环境中的障碍物时，还能够可靠地将距离确定直到预确定的范围。如果超声传感器覆盖有附加质量，这应被可靠地检测。用于识别冰或尘埃的已知方法通常基于副作用的分析，该副作用由于在超声传感器上的附加质量导致。因此，由于附加质量，例如超声传感器的膜片的所谓衰减时间被影响，或者虚拟回声或假回声被产生，其可通过超声传感器的电接收信号的相应分析而被检测。

在根据DE 102 47 971 A1的主题中，超声传感器的自然频率或共振频率被测量，且与被存储的参考值比较。该方法基于的事实是，超声传感器的共振频率是污染物、冰或雪层的直接指示器，因为该附加层影响了谐振的质量。由于尘埃或冰或雪层的附加质量，即，振动质量，以及因此传感器的共振频率被改变。

为了能够识别覆盖在尘埃和/或冰和/或雪的超声传感器的状态，DE 10 2009 040 992 A1提出，在激励膜片之后确定超声传感器的衰减频率，且将所述衰减频率与激励频率比较。根据该比较的结果，确定超声传感器是否被阻挡。

另外，DE 10 2010 021 960 A1描述了一种方法，其中，为了识别超声传感器的阻挡状态，膜片的衰减时间在超声传感器的多个测量循环上被分析。在此，进一步的真实性(plausibility)检查可包括，机动车辆的环境的温度保持在预确定的极限值以下。该极限值可以例如是0℃。因此，可减小在识别阻挡状态时的错误率。

还已经证明，在一些情况下，超声传感器可被阻挡，但是，超声传感器的这种“失明”(blindness)”并非由超声传感器本身上的附加质量导致。这是因为，已经检测到，即使在没有膜片的衰减时间实质变化且没有谐振频率变化的情况下也已经发生超声传感器的“失明”。

技术实现要素：

本发明的任务是在先前所述类型的方法和机动车辆中，采取允许所述至少一个超声传感器的可靠操作的措施。

根据本发明的该任务通过具有根据相应独立专利权利要求的特征的方法和机动车辆被解决。

在根据本发明的用于操作机动车辆的方法中，通过机动车辆的超声传感器装置的在活动模式中操作的至少一个超声传感器，超声波被发射到机动车辆的环境区域中。本发明的主要思想包括，作为混合动力车辆的机动车辆装备有内燃机和驱动电机，且在布置在机动车辆后部部分上的超声传感器的活动操作模式中，机动车辆至少临时地通过驱动电机被操作或驱动。因此，超声波的发射没有被排气云削弱，这是因为排气云产生在内燃机的操作中。

优选地，在激活超声传感器时机动车辆通过内燃机被操作的情况下，内燃机被关闭，驱动电机被激活。因此，检查内燃机是否是活动的，如果是，其被关闭，继而机动车辆通过驱动电机的驾驶被执行。

优选地，基于与超声传感器不同的机动车辆的至少一个传感器的传感器数据，排气云被检测(所述排气云通过机动车辆的排气系统排出到环境区域中且通过内燃机在活动操作模式中产生，在其上超声波被反射)，根据排气云的检测，内燃机被关闭，驱动电机被激活。在该实施例中，因而首先实际检查排气云是否存在，仅在排气云存在时，切换到驱动电机。因为例如，当相对强的风吹动时，排气云则快速地消散，因此没有干扰超声波，不是必须立刻切换到驱动电机。

优选地，在激活超声传感器时开始机动车辆通过驱动电机的活动操作。在该实施例中，如果到目前为止机动车辆的驾驶不是通过驱动电机实现，则特别地立刻切换到驱动电机。因此，用于确定排气云的诊断工作被避免，由此还实现了开始超声传感器的活动操作的时间优势。因此，在该实施例中，不管是否存在对超声传感器不利的排气云，如果超声传感器将是活动的，则驱动电机被操作。

优选地，在开始驾驶员辅助系统时，开始超声传感器的活动操作，超声传感器与该驾驶员辅助系统在功能上相关联。

特别地，超声传感器的活动操作在接合机动车辆的倒挡选择时开始。

该有利实施例基于多个认识：首先，基于在现有技术中有时可发生的情况的认识，在该情况中超声传感器的阻挡状态或“失明”不能基于超声传感器的振动参数被检测。这是因为超声传感器的“失明”还可在传感器的衰减时间或谐振频率没有明显改变的情况下发生。该状态在现有技术中不能被检测，因此也不能被指示。另一认识包括，这样的情况可由排气云形成在超声传感器的区域中导致，所述排气云通过机动车辆的排气系统被排出。本发明特别基于现有技术的劣势可被避免的认识，即，这样的排气云(在其表面或边界层上超声波潜在地被反射，因此可扰动(corrupt)距离测量)通过超声传感器装置被检测，继而采取确保安全操作的相应措施。超声传感器装置因此可特别安全和可靠地操作。

在该情况下，术语排气被理解为涉及排气的相态(phase)和因此特别高浓度的排气，该排气通过机动车辆的排气系统输出，继而集中在排气系统的尾管的区域中。已经证明，这样的排气云包括边界层，超声波在该边界层上可被反射。该反射导致在超声传感器上的信号回声，其在现有技术中被不正确地解译为检测到物体。

在一个实施例中，关于在超声传感器的捕获区域中的排气云的检测，可设想的是，根据上述传感器数据计算概率值，其指示存在这样的排气云(超声波可在该排气云上被反射)的当前概率。如果被计算的概率值超过预确定的临界值，排气云则可被检测或检测则可被确认。为了计算概率值，特别地，多个测量参数可被考虑，其可被机动车辆的不同的传感器捕获。越多测量的量或参数在计算概率值时被考虑，排气云的存在的该概率值可越准确和真实地被确定。

在一个实施例中，可设想的是，排气云的检测，特别是概率值的确定，是根据至少一个作为传感器数据的测量参数实现的，其通过布置在排气系统本身中的传感器测量。使用这样的传感器具有的优势在于，基于该传感器的传感器数据，可非常可靠地得出在尾管区域中的排气的浓度，因此可以非常准确地确定在超声传感器的区域中是否有排气云形成，其代表超声波的障碍物。

特别地，排气云的检测，特别是排气边界层的检测，可根据以下测量参数的至少一个被实现：

-排气的温度——这可通过在排气系统的温度传感器捕获；对于排气云的检测，排气的温度大于预确定的临界值可作为前提——这意味着，特别地，仅在排气的温度大于临界值时，上述概率值可大于零；和/或

-排气的湿度——这可例如通过在排气系统的湿度传感器被捕获；对于排气云的检测，排气的湿度大于预确定的指定临界值可作为前提——这意味着，特别地，仅在排气的湿度度大于指定临界值时，上述概率值可大于零；和/或

-排气的流速——在这方面也可设想，仅在流速大于预确定的指定临界值时，排气云可被检测或概率值大于零；和/或

-排气压力——对于该测量参数，相应临界值也可被预限定，将当前排气压力与该临界值比较，其中，排气云的检测要求排气压力大于指定临界值；和/或

-排气的质量流——其也可与指定临界值比较；仅在质量流大于指定临界值时，排气云可被检测；和/或

-表征机动车辆内燃机的至少一个燃烧腔室中的燃烧空气和燃料的比的测量参数，其特别地通过氧传感器(Lambda sensor)被测量——排气云的检测可要求燃烧空气/燃料的比小于被指定临界值。

附加地或替换地，可设想的是，在检测排气云时，还将机动车辆的内燃机的当前发动机温度作为传感器数据考虑。这是因为，关系适用于发动机温度越小，排气云的存在的概率值越大。

还可设想的是，排气云的检测根据机动车辆的大气环境条件实现，特别地，根据机动车辆环境中的风速和/或空气湿度和/或空气温度实现。这些参数可通过相应传感器捕获和/或根据机动车辆的当前地理位置捕获，它们通过导航接收器捕获，特别是通过GPS接收器捕获，且传送至英特网服务器，其继而向机动车辆报告机动车辆的当前位置的当前大气环境条件。大气环境条件还对机动车辆的区域中的排气云的产生有影响。相应地，环境的空气温度越低和/或空气湿度越大，排气云存在的可能性越大。

如果空气温度被捕获，一方面排气温度和另一方面空气温度之间的温度差，和/或一方面发动机温度和另一方面空气温度之间的差在检测排气云时被确定和考虑。该温度差越大，即排气系统的尾管区域中的排气云的存在的概率越大。

考虑机动车辆的所述至少一个构造参数，也可实现排气云的检测，特别是排气云存在的概率的计算。作为构造参数，以下参数的至少一个可被考虑：

-一方面超声传感器和另一方面排气系统尾管的出口之间的距离——这是因为关系适用于该距离越小，在超声传感器的捕获区域中排气云的存在的概率越大；和/或

-尾管的横截面尺寸——即尾管的横截面也对尾管区域中的排气云的产生有影响；和/或

-排气系统的尾管的数量，和/或

-机动车辆的排气涡轮增压机的数量，和/或

-机动车辆的内燃机的立体容积，即，立体容积，和/或

-内燃机的类型，即，内燃机是奥托发动机还是柴油发动机。

在检测排气云时，可选地还考虑至少一个参数，其通过超声传感器本身被捕获。排气云的检测，特别是概率值的计算，可根据超声波的传送时间、因此根据被测量距离和/或根据目标回声的数量或被检测物体的数量实现。就此而言，考虑直接测量和/或间接测量，在直接测量中，一个且同一个超声传感器发射超声波，然后接收目标回声，在间接测量中，一超声传感器发射超声波，一超声传感器接收目标回声。如果例如在非常小的距离上检测到物体，这可被解译为排气云检测的真实性检查，即该近物体是排气云本身。以此方式，排气云的检测可被可靠地检查真实性。

此外，本发明涉及一种用于机动车辆的超声传感器，其包括至少一个超声传感器和控制单元，该控制单元被构造为用于控制超声传感器将超声波发射到机动车辆环境区域中以执行距离测量。超声传感器装置被构造用于执行根据本发明的方法。

根据本发明的机动车辆，特别是小客车，包括超声传感器装置，该超声传感器装置包括至少一个超声传感器，在活动操作模式中超声波可通过该超声传感器发射到机动车辆的环境区域中。该机动车辆包括内燃机和驱动电机，其中，在布置在机动车辆后部部分上的超声传感器的活动操作模式中，机动车辆至少临时地通过驱动电机被驾驶或操作。

已经被证明为有利的是，如果作为排气云检测的结果，机动车辆内燃机被关闭且开始驱动电机的操作以便驱动机动车辆。该措施具有的优势是，排气云在关闭内燃机时立刻消散，超声传感器装置的操作因此不再被阻碍。

关于根据本发明的方法展示的优选实施例和它们的优势相应地应用于根据本发明的机动车辆。

本发明的进一步特征从权利要求、附图和附图的说明中得到。说明书中提及的所有特征和特征组合以及以下在附图的描述中提及的和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅可以用在相应的被指出的组合中，也可以用在其他组合中或它们独自使用。

附图说明

接下来基于优选实施例并通过参考所包括的附图更详细地描述本发明。

这些在以下图中示出：

图1以示意图示出了具有根据本发明实施例的超声传感器装置的机动车辆；和

图2是根据本发明实施例的方法的流程图。

具体实施方式

图1所示的机动车辆1例如是小客车。机动车辆1包括超声传感器装置2，其例如是驾驶员辅助系统的一部分，例如是停车辅助系统。超声传感器装置2用于在执行停车操作时辅助机动车辆1的驾驶员。为此目的，其包括多个超声传感器3，它们分布布置在后保险杠4上。相应的超声传感器3可还布置在前保险杠5(未示出)上。超声传感器3与超声传感器装置2的控制装置6电联接。控制装置6代表控制装置，其可包括例如数字信号处理器和/或微控制器，且用于控制超声传感器3。控制装置6从超声传感器3接收测量数据，且根据这些测量数据确定机动车辆1和位于其环境中的障碍物之间的距离。根据这些距离，控制单元6可控制例如扬声器7和/或光学显示单元8——例如显示器。借助扬声器7和/或显示单元8，驾驶员被通知被测量距离。为了执行距离测量，相应的超声传感器3被控制以将超声波发射到机动车辆1的环境区域9中。就此而言，所谓的交叉测量(间接测量)以及直接测量二者都是可行的。在间接测量的情况下，第一超声传感器3发射超声波，而不同的第二超声传感器3作为接收传感器操作，所述第二超声传感器3接收回声信息。但是，在直接测量的情况下，一个且同一个超声传感器3被控制用于发射以及接收二者。

可行地，超声传感器装置2还可以是自动或半自动停车辅助系统，通过所述超声传感器装置2停车空间被自动检测，且适当的停车轨迹被自动计算，机动车辆1则可沿该停车轨迹被自动或半自主地引导到停车空间中。在完全自动停车辅助系统的情况下，超声传感器装置2接管(take over)机动车辆1的纵向引导和横向引导，而在半自动系统中，超声传感器装置2仅自动接管横向引导和因此的转向，而驾驶员自己必须加速和制动。还已知系统，其中，驾驶员必须处理纵向引导和横向引导二者，但是关于转向的信息通过超声传感器装置2发出(issue)。

为了驾驶机动车辆1，设想内燃机10，机动车辆1的排气系统11以基本上已知的方式连接至该内燃机10。在该实施例中，排气系统11具有终止于后保险杠4的区域中的两个尾管12、13，每个尾管具有出口14、15，经由所述出口，内燃机10产生的排气被释放到环境区域9中。此外，在机动车辆1中设置控制装置16，其用于控制排气系统11的节流阀和/或关闭和打开尾管12、13和/或用于控制内燃机10。

机动车辆1被构造为混合动力车辆，且除了内燃机10，该机动车辆1具有驱动电机17，如果需要的话，该驱动电机17可被操作。

在排气系统11中，设置至少一个传感器18，其用于捕获以下测量参数的至少一个：排气的当前温度和/或排气的当前湿度和/或排气的当前流速和/或当前排气压力和/或排气的当前质量流和/或测量参数，其表征在内燃机10的至少一个燃烧空间中的燃烧空气和燃料的当前比(在该情况下，使用氧传感器)。

所述至少一个传感器18的传感器数据发送至控制单元6。

此外，通过温度传感器19，内燃机10的发动机温度可被捕获。这些指示相应的当前发动机温度的传感器数据也被传送至控制单元6。

此外，至少一个传感器20可被布置在机动车辆1中，其用于捕获机动车辆1的大气环境条件，特别是环境区域9中的空气湿度和/或空气温度和/或风速。

附加地或替换地，为了捕获这些数据，还使用位置信号，其通过导航接收器21(例如GPS)提供，且指示机动车辆1的当前地理位置。如果机动车辆1的当前位置在控制单元6中已知，则一方面控制单元6和另一方面英特网服务器之间的通信链接可被设定，机动车辆1的当前位置经由该通信链接从控制单元6传送至英特网服务器。英特网服务器因而可将数据传送至控制单元6，其指示机动车辆1的环境中的当前空气温度和/或风速和/或空气湿度。

在一个实施例中，控制单元6被构造为使得，其可独立于传感器数据检测排气云22是否形成在尾管12、13的各出口14、15的区域中、因而在超声传感器3的捕获区域中，在该排气云边界层上超声传感器3发射的超声波可被反射。

接下来参考图2详细解释用于操作机动车辆1的相应方法：

该方法在步骤S1中开始，其中，通过控制单元6捕获用于检测排气云22的传感器数据。以下传感器数据可被考虑：

-排气的被测量温度，和/或

-排气的湿度，和/或

-排气的流速，和/或

-排气压力，和/或

-排气的质量流，和/或

-燃烧空气和燃料的比，和/或

-当前发动机温度，和/或

-车辆的环境中的当前风速和/或空气湿度和/或空气温度。

可选地，在控制单元6中，机动车辆的以下构造参数也可被储存(deposit)，且在检测排气云22时考虑：

-各超声传感器3和各尾管12、13的出口14、15之间的距离，和/或

-尾管14、15的横截面尺寸，和/或

-尾管12、13的数量，和/或

-排气系统11的排气涡轮增压机的数量，和/或

-内燃机10的立体容积，和/或

-内燃机10的类型(奥托循环发动机或柴油机)。

可选地，控制单元6还可考虑通过各超声传感器3测量的距离和/或被接收的目标回声的数量。

在步骤S2中，上述量和参数通过控制单元6以随机组合被分析，其中，还可实现测量参数的加权。在排气云22的检测中，概率值P被计算，其指示存在这种排气云22的当前概率。在概率值P的计算中，上述传感器数据以及可选地机动车辆1的构造参数被考虑。如上所述，这些可也被相应地加权。根据步骤S3，然后检查被计算的概率值P是否大于预确定临界值G。如果控制单元6检测出，概率值P大于临界值G，则假定在超声传感器装置2的捕获区域中存在排气云22，其削弱(impair)超声传感器3的超声波，特别地从那时起，根据步骤S5，机动车辆1通过驱动电机17的进一步操作通过内燃机10根据步骤S4被关闭以及开始驱动电机17的活动操作而被执行。

如果没有检测到排气云22或检测到不削弱超声波的排气云22，则内燃机10可还保持在活动操作中，且步骤S1至S3的循环至少一次被重复执行，特别地被多次重复执行。特别地，只要随后识别出干扰的排气云或超声传感器装置2的活动操作终止，该循环就结束。

替换地，可还设想，机动车辆1独立于排气云22的检测、且因而总是通过驱动电机17被操作，当超声传感器装置2被激活时，例如因而包括超声传感器装置2的驾驶员辅助系统(特别是停车辅助系统)被激活。这可例如是通过操作元件和/或通过接合倒挡或倒挡选择的情况。特别地，当内燃机10活动时，驱动电机17的活动操作则随着驾驶员辅助系统和内燃机10的起动被关闭。

非常通常地，还可因此设想，如果机动车辆的自动或半自主停车被激活时，例如通过接合倒挡和/或通过相应的操作元件，则驱动电机17在活动操作中被操作。内燃机10在之前是否是活动的，在该实施例中并不相关。