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Title:
METHOD AND APPARATUS FOR IDENTIFYING AN ICE-COVERED ELECTROACOUSTIC SENSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/097469
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for identifying a snow- or ice- (40) covered diaphragm (20) of an electroacoustic sensor (1), particularly of an ultrasonic sensor, on a vehicle is proposed. The method comprises the following steps: a. ) A time-based temperature profile for an interior (15) of the electroacoustic sensor (1) is ascertained after the beginning of sensor operation by a temperature sensor (80) that is arranged in the interior (15) of a housing (10) of the sensor. The temperature of the sensor interior (15) is below 0 °C at the beginning of sensor operation. b. ) A second temporal range of the ascertained temperature profile is identified by a computation unit (95), in which range the temperature increase falls significantly in comparison with a first range at a preceding time. c. ) If a temporal range of this kind is identified, then it is inferred that the diaphragm (20) of the electroacoustic sensor (1) is covered with snow or ice (40). d. ) If it has been identified that a diaphragm (20) of the electroacoustic sensor (1) is covered with snow or ice (40), then a warning is output to the driver.

Inventors:
SCHOENHERR MICHAEL (DE)
SCHNEIDER MARCUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/074491
Publication Date:
June 15, 2017
Filing Date:
October 12, 2016
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
G01S7/52; G01S15/931; G08B19/02; G01S7/521
Foreign References:
DE102010028009A12011-10-27
DE102014107304A12015-11-26
DE102013211419A12014-12-18
DE102010028009A12011-10-27
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zur Erkennung einer mit Schnee oder Eis (40) belegten Membran (20) eines elektroakustischen Sensors (1) , insbesondere eines

Ultraschallsensors, an einem Fahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

a. ) Ermittlung eines zeitlichen Temperaturverlaufs eines Innenraums (15) des elektroakustischen Sensors (1) nach Beginn des Sensorbetriebs durch einen Temperatursensor (80), welcher im Innenraum (15) eines

Gehäuses des Sensors angeordnet ist, wobei die Temperatur des Sensor-Innenraums (15) zu Beginn des Sensorbetriebs unter 0°C beträgt, b. ) Erkennung eines zeitlich zweiten Bereiches (170) des ermittelten

Temperaturverlaufs (150), in dem die Temperaturzunahme gegenüber einem zeitlich vorangehenden ersten Bereich (165) signifikant abfällt, durch eine Recheneinheit (95), und wenn ein solcher zeitlicher Bereich erkannt wird,

c. ) Erkennung einer mit Schnee oder Eis (40) belegten Membran (20) des elektroakustischen Sensors (1) und

d. ) Ausgabe einer Warnung (210) an den Fahrer

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt b.) die Erkennung des zeitlich zweiten Bereiches (170) erfolgt, indem die Steigung des ermittelten

Temperaturverlaufs (150) mit der Steigung eines in der Recheneinheit (95) hinterlegten Referenz-Temperaturverlaufs (200) durch die Recheneinheit (95) verglichen wird, wobei der Referenz-Temperaturverlauf (200) zu Beginn des Vergleichs dieselbe Temperatur aufweist, wie der Sensor-Innenraum (15) zu Beginn des Sensorbetriebs.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Schritt b.) die Erkennung des zweiten Bereiches (170) erfolgt, indem die zweite Ableitung des ermittelten Temperaturverlaufs (150) mit der zweiten Ableitung eines in der

Recheneinheit (95) hinterlegten Referenz-Temperaturverlaufs (200) durch die Recheneinheit (95) verglichen wird, wobei der Referenz-Temperaturverlauf (200) zu Beginn des Vergleichs dieselbe Temperatur aufweist, wie der Sensor-Innenraum (15) zu Beginn des Sensorbetriebs.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in Schritt d.) dem Fahrer der betroffene Sensor angezeigt wird.

Elektroakustischer Sensor (1), insbesondere Ultraschallsensor, wobei der Sensor umfasst

ein Gehäuse (10),

eine Membran (20) zum Empfangen und/oder Aussenden von

akustischen Schwingungen und,

einen Temperatursensor (80)

eine Recheneinheit (95)

dadurch gekennzeichnet, dass

der Temperatursensor (80) im Innenraum (15) des Gehäuses (10) angeordnet ist, wobei die Membran (20) derart an dem Gehäuse (10) angeordnet ist, dass sie das Gehäuse (10) nach außen abschließt, und wobei der Temperatursensor (80) eingerichtet ist, einen zeitlichen Temperaturverlauf eines Innenraums (15) des elektroakustischen Sensors (1) nach Beginn des Sensorbetriebs zu erfassen

und wobei die Recheneinheit (95) eingerichtet ist, einen zeitlich zweiten Bereich (170) des Temperaturverlaufs, in dem die Temperaturzunahme gegenüber einem zeitlich vorangehenden ersten Bereich (165) signifikant abfällt, zu erkennen, und wenn ein solcher zeitlicher Bereich erkannt wird, zu erkennen, dass die Membran (20) mit Schnee oder Eis (40) belegt ist.

Elektroakustischer Sensor (1) nach Anspruch 5, wobei der Temperatursensor (80) an einer Leiterplatte (70) des Sensors angebracht ist, wobei die

Leiterplatte (70) im Innenraum (15) des Gehäuses (10) angeordnet ist.

Elektroakustischer Sensor (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch

gekennzeichnet, dass die Membran (20) als Bodenfläche eines

Membrantopfs (25) ausgebildet ist.

Description:
Beschreibung

Titel

Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines eisbelegten elektroakustischen Sensors

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen eines eisbelegten elektroakustischen Sensors. Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen elektroakustischen Sensor.

Im Winter kann es bei im freien abgestellten Fahrzeugen dazu kommen, dass ein elektroakustischer Sensor, der beispielsweise als Abstandssensor Teil eines Fahrerassistenzsystems ist, bei entsprechender Witterung mit Eis oder Schnee belegt ist. Weist der elektroakustische Sensor eine nach außen gerichtete Membran zum Abstrahlen und/oder zum Empfangen von Schallwellen auf, so kann ein Eis- oder Schneebelag auf der Membran des elektroakustischen Sensor dazu führen, dass die Membran des Sensors nicht mehr frei schwingen kann und dadurch weniger Energie in Schall umgewandelt wird. Ein ausgesendeter Puls wäre in diesem Fall schwächer als ausgelegt und ein ankommender Schall würde die Membran schwächer als ohne Belag zum Schwingen anregen. Durch einen Eisbelag auf der Membran werden die Schallwellen zudem absorbiert und erreichen folglich nicht mehr vollumfänglich die Sensormembran. Ein Eis- oder Schneebelag der Membran des elektroakustischen Sensors kann damit zu einer Verringerung der Empfindlichkeit des Sensors oder im schlimmsten Fall zu dessen Ausfall führen.

DE 10 2010 028 009 AI beschreibt einen Ultraschallsensor zur

Abstandsmessung bei dem mittels eines Temperatursensors der

Temperaturgradient einer Sensoroberfläche erfasst und ausgewertet wird.

Hierbei wird der Temperaturgradient direkt an der Membran erfasst und mit einem Sollwert verglichen. Damit kann auf die Blockierung der Oberfläche durch z.B. Eis geschlossen werden. Des Weiteren wird eine Heizeinrichtung für Ultraschallsensoren zu Entfernung von aufliegendem Eis beschrieben.

Aus dem Stand der Technik ist damit bekannt, durch Temperatursensoren an der Membran auf einen eisbelegten Sensor schließen zu können, jedoch ist die dafür nötige membrannahe Zusatzsensorik sehr teuer und aufwendig anzubringen.

Offenbarung der Erfindung

Um diesem Problem zu begegnen, wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Erkennung einer mit Schnee oder Eis belegten Membran eines

elektroakustischen Sensors, insbesondere eines Ultraschallsensors, an einem Fahrzeug vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: a. ) Ein zeitlicher Temperaturverlauf eines Innenraums des elektroakustischen

Sensors wird nach Beginn des Sensorbetriebs durch einen

Temperatursensor, welcher im Innenraum eines Gehäuses des Sensors angeordnet ist, ermittelt. Die Temperatur des Sensor-Innenraums beträgt zu Beginn des Sensorbetriebs unter 0 °C. b. ) Es wird ein zeitlich zweiter Bereich des ermittelten Temperaturverlaufs durch eine Recheneinheit erkannt, in dem die Temperaturzunahme gegenüber einem zeitlich vorangehenden ersten Bereich signifikant abfällt. c. ) Falls ein solcher zeitlicher Bereich erkannt wird, wird daraus geschlossen, dass die Membran des elektroakustischen Sensors mit Schnee oder Eis belegt ist. d. ) Wurde erkannt, dass eine Membran des elektroakustischen Sensors mit

Schnee oder Eis belegt ist, wird eine Warnung an den Fahrer ausgegeben.

Das vorliegende Verfahren erlaubt also, einen eisbelegten Sensor zu erkennen ohne dass eine teure, membrannahe Zusatzsensorik angebracht werden muss. Erfindungsgemäß ist dazu ein Temperatursensor im Innenraum des Gehäuses des Sensors angeordnet, anhand dessen ein zeitlicher Temperaturverlauf des Innenraums ermittelt werden kann, um so einen vereisten oder mit Schnee belegten Sensor erkennen zu können.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Belag mit Schnee oder Eis auf der Membran des Sensors einen charakteristischen zeitlichen Verlauf der Temperatur im Innenraum des Sensorgehäuses verursacht. Dies ist begründet durch den Schmelzvorgang des Wassers, wenn der Eis/Matsch/Schnee-Belag eine Temperatur von 0°C erreicht hat. Zu Beginn des Sensorbetriebs, wenn die Temperatur an der Membran noch unter 0°C liegt, kommt es zunächst zu einer annährend linearen Temperaturzunahme des Sensor-Innenraums, wie auch der Membran des Sensors. Diese lineare Temperaturzunahme kommt dadurch zustande, dass Kontaktierungen auf der Leiterplatte eines Sensors einen Widerstand besitzen und dadurch bei Stromfluss elektrische Energie auch in Wärmeenergie umgewandelt wird. Üblicherweise sind auch widerstandsbehaftete elektronische Bauteile im Sensor vorhanden, welche ebenfalls elektrische Energie auch in Wärmeenergie umwandeln. Je nach spezifischer

Wärmekapazität steigt dadurch die Temperatur des Sensor-Innenraums, sowie der, durch die Abwärme aufgeheizten, Bauteile des elektroakustischen Sensors zunächst linear an. Darauf folgend kommt es zu einem zeitlichen Bereich, in der es zu einem deutlichen Abfall der Temperaturzunahme kommt. Dies ist auf den beginnenden Schmelzvorgang des Eises auf der Membran zurückzuführen, wenn dort die Schmelztemperatur des Eises erreicht ist. Die Temperatur an der Membran bleibt während des Schmelzvorgangs bei konstant ca. 0°C und steigt nicht weiter an. Die Wärme wird als Schmelzwärme vollständig für den

Phasenwechsel benötigt und deshalb kann es dort während des

Schmelzvorgangs zu keiner weiteren Temperaturerhöhung kommen. Die Membran wird dadurch zu einer isothermen Wärmesenke, welche die Luft des Sensor-Innenraums kühlt und damit dessen Erwärmung durch die Abwärme verlangsamt. Nach einer gewissen Zeit kommt es wieder zu einem linearen Anstieg der Temperatur des Sensor-Innenraums, da sich auf der Membran durch das schmelzende Eis ein Wasserfilm aufbaut. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Temperatur des Wasserfilms infolge der Wärmespeicherung beginnt zu steigen, woraufhin sich die Luft des Sensor-Innenraums ebenfalls wieder erwärmt. Analoge Überlegungen gelten auch für andere Bauformen bzw. Einbauformen von elektroakustischen Sensoren.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Erkennung einer eis- oder schneebelegten Membran eines Ultraschallsensors, wie er zur

Abstandsmessung und/oder Umfelderfassung an einem Fahrzeug eingesetzt wird, eingesetzt werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Vorzugsweise erfolgt im zweiten Schritt des Verfahrens die Erkennung des zeitlich zweiten Bereiches, in dem die Steigung des ermittelten

Temperaturverlaufs im Sensor-Innenraum mit der Steigung eines in der

Recheneinheit hinterlegten Referenz-Temperaturverlaufs durch die

Recheneinheit verglichen und dabei ein Unterschied in den Kurvenverläufen erkannt wird. Um aus dem Vergleich und aus dem Unterschied in den

Kurvenverläufen plausibel urteilen zu können, weist der Referenz- Temperaturverlauf zu Beginn des Vergleichs dieselbe Temperatur auf, wie der Sensor-Innenraum zu Beginn des Sensorbetriebs. Die Steigung einer Kurve in einem Punkt ist ein aussagekräftiges Merkmal eines Kurvenverlaufs, mit welchem man genau den Verlauf zweier Kurven vergleichen kann.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung erfolgt im zweiten Schritt des Verfahrens die Erkennung des zeitlich zweiten Bereiches, in dem die zweite Ableitung des ermittelten Temperaturverlaufs im Sensor-Innenraum mit der zweiten Ableitung eines in der Recheneinheit hinterlegten Referenz- Temperaturverlaufs durch die Recheneinheit verglichen und dabei ein

Unterschied in den Kurvenverläufen erkannt wird. Um aus dem Vergleich und aus dem Unterschied in den Kurvenverläufen plausibel urteilen zu können, weist der Referenz-Temperaturverlauf zu Beginn des Vergleichs dieselbe Temperatur auf, wie der Sensor-Innenraum zu Beginn des Sensorbetriebs. Die zweite Ableitung und damit die Bestimmung von Richtungsänderungen der Kurve bzw. von Wendepunkten innerhalb der Kurve ist ein charakteristisches Merkmal eines Kurvenverlaufs, welches das Vergleichen des Verlaufs zweier Kurven gut möglich macht.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird dem Fahrer während dem letzten Schritt des Verfahrens der betroffene Sensor, z.B. auf einem Display, angezeigt. Dies ist besonders vorteilhaft, falls mehrere Sensoren an dem

Fahrzeug angeordnet sind. Der Fahrer kann in Folge den betroffenen Sensor falls möglich vom Eis oder Schnee befreien. Sollte es gar zu einer Beschädigung des Sensors durch den Eis- oder Schneebelag gekommen sein, muss für eine Reparatur nicht gesondert ermittelt werden, welcher Sensor defekt ist. Zudem kann der Fahrer damit selbst einschätzen, welche Manöver noch sicher mit den funktionierenden Sensoren durchzuführen sind und welche er besser manuell steuern sollte. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein elektroakustischer Sensor, insbesondere ein Ultraschallsensor vorgeschlagen, wobei dieser

elektroakustische Sensor z.B. als Teil eines Fahrerassistenzsystems ausgebildet ist und zur Abstandsmessung dient. Der elektroakustische Sensor umfasst ein Gehäuse, einen Temperatursensor und eine Membran zum Empfangen von akustischen Schwingungen. Alternativ kann die Membran zum Aussenden von akustischen Schwingungen dienen. In einer weiteren Alternative kann die Membran für beide Prinzipien angewendet werden. Die Membran ist derart am Gehäuse angeordnet, dass sie das Gehäuse nach außen hin abschließt. Der Temperatursensor, welcher erfindungsgemäß im Innenraum des Gehäuses angeordnet ist, erfasst den zeitlichen Temperaturverlauf des Innenraums des elektroakustischen Sensors nach Beginn des Sensorbetriebs. Mit dieser implementierten Funktion ist es also möglich den ersten Schritt des Verfahrens, nämlich die Ermittlung des zeitlichen Temperaturverlaufs des Sensor- Innenraums, durchzuführen.

Der erfindungsgemäß ausgebildete elektroakustische Sensor umfasst außerdem eine Recheneinheit, die eingerichtet ist, einen zeitlich zweiten Bereiches des Temperaturverlaufs, in dem die Temperaturzunahme gegenüber einem zeitlich vorangehenden ersten Bereich signifikant abfällt, zu erkennen, und wenn ein solcher zeitlicher Bereich erkannt wird, zu erkennen, dass die Membran mit Schnee oder Eis belegt ist.

Die Recheneinheit kann entweder im Inneren des Gehäuses oder separat davon vorgesehen sein.

Vorzugsweise ist der Temperatursensor an einer Leiterplatte des Sensors befestigt, wobei die Leiterplatte im Innenraum des Gehäuses angeordnet ist. Die Leiterplatte sorgt für die Kontaktierung der nötigen Elektronik des

elektroakustischen Sensors. Das heißt, dass dort die nötige

Spannungsversorgung für die elektronischen Komponenten des

elektroakustischen Sensors vorliegt. Die Anbringung des Temperatursensors an der Leiterplatte erbringt zudem den Vorteil, dass keine zusätzliche

Stromversorgung für den Temperatursensor als elektronische Komponente vorgesehen werden muss.

Der Temperatursensor kann sowohl als einzelnes Bauteil auf der Leiterplatte befestigt sein, als auch als ein Teil eines integrierten Schaltkreises welcher sich im elektroakustischen Sensor befindet ausgeführt sein. Die Anbringung auf der Leiterplatte oder die Integration als Teil eines integrierten Schaltkreises hat unter anderem den Vorteil dass an der Membran selbst kein zusätzliches Bauteil anzubringen ist. Dadurch wird die Herstellung der Membran nicht teurer im Vergleich zu einem elektroakustischen Sensor ohne die erfindungsgemäße Ausführung.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Membran des

elektroakustischen Sensors als Bodenfläche eines Membrantopfs ausgebildet. Dadurch können die Schwingung der Membran fast vollständig von möglichen Schwingungen anderer umgebenden Teile, wie beispielsweise eines Stoßfängers entkoppelt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur la zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung.

Figur lb zeigt typische Temperaturverläufe des Sensor-Innenraums mit und ohne Eisbelag der Membran.

Figur 2 zeigt ein Beispiel für die Umsetzung der Ausgabe einer Warnung an den Fahrer, bei Erkennung eines eis- oder schneebelegten Abstandssensors.

Figur 3 zeigt einen Verfahrensablauf gemäß einer Ausführung der Erfindung zur Erkennung einer mit Schnee oder Eis belegten Membran.

Ausführungsbeispiele

In den folgenden Ausführungsbeispielen sind identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

In Figur la ist ein elektroakustischer Sensor 1 umfassend ein Gehäuse 10, eine Membran 20 zum Empfangen und/oder Aussenden von akustischen

Schwingungen, einen Temperatursensor 80 im Sensor-Innenraum 15 und eine Recheneinheit 95, gezeigt. Zusätzlich ist ein Entkopplungsring 60 gezeigt, der zwischen Membrantopf 25 und Stoßfänger 40 angebracht sein kann, um einerseits den Sensor abzudichten und andererseits den Sensor 1 und den Stoßfänger 40 bezüglich mechanischer Schwingungen zu entkoppeln. Die Recheneinheit 95, wie auch der Temperatursensor 80 können wie in dieser ersten Ausführungsform gezeigt, auf einer Leiterplatte 70 im Sensor-Innenraum kontaktiert sein. Die Leiterbahnen der Leiterplatte 70 werden beispielsweise durch ein Stromkabel 90 mit Strom versorgt. Die elektrisch zugeführte Energie wird während des Betriebs des Sensors an den Kontaktierungen der Leiterplatte 70 vorrangig in Wärme umgesetzt, wobei die Wärme beispielsweise über die Membran 20, das Gehäuse 10 oder über die Seitenwand des Membrantopfs 25 in den Stoßfänger 50 abgeführt werden kann. Der Temperatursensor 80 kann diese Erwärmung durch eine

Temperaturerhöhung erfassen. Die Membran 20, welche in diesem Beispiel als Bodenfläche des Membrantopfs 25 ausgebildet ist, ist in diesem Beispiel bei einer Außentemperatur 100 von -3°C mit Eis 40 oder Schnee belegt.

Beim Sensorbetrieb kommt es ab einer Temperatur von 0°C der Membran 20 zu einem Schmelzvorgang des Eises 40, was nach einer gewissen Zeit zur Bildung eines Wasserfilms 30 auf der Membran 20 führt. Die abgeführte Wärmeenergie 35 wird, soweit sie über die Membran 20 abgeführt wird, für diesen

Schmelzvorgang verwendet. Die Temperatur an der Membran verbleibt während des Schmelzvorgangs bei ca. 0°C, was zu einer Verlangsamung der Erwärmung der Luft des Sensor-Innenraums 15 führt. Dadurch erhöht sich die Temperatur des Sensor-Innenraums 15 für eine gewisse Zeit nicht mehr so stark, die

Steigung des ermittelten Temperaturverlaufs verringert sich also. Mit

wachsendem Wasserfilm 30 auf der Membran 20 beginnt die Temperatur des Wassers infolge der Wärmespeicherung an zu steigen, woraufhin sich auch die Temperatur an der Membran 20 erhöht. In der Folge beginnt sich die Luft des Sensor-Innenraums 15 wieder schneller zu erwärmen.

Der währenddessen durch den Temperatursensor 80 gemessene Temperatur- Zeit-Verlauf des Sensor-Innenraums 15 wird durch eine Recheneinheit 95 erfasst und mit einem gespeicherten Referenzverlauf eines zweiten eisfreien Sensors, wie in der folgenden Figur lb dargestellt, durch die Recheneinheit 95 verglichen. Wird in dem ermittelten Temperaturverlauf 150 ein zeitlich zweiter Bereich 170 mit einer wesentlich geringeren Steigung als in der Referenzkurve erkannt, so kann dadurch eine mit Schnee oder Eis 40 belegte Membran 20 des

elektroakustischen Sensors 1 erkannt werden. Daraufhin kann die Recheneinheit 95 durch eine Datenverbindung 120 eine Warnung an ein Ausgabegerät 110 senden und diese, sowie beispielsweise den betroffenen elektroakustischen Sensor 1 dem Fahrer dort anzeigen lassen.

Auf der linken Seite der Figur lb ist beispielhaft ein gemessener

Temperaturverlauf 150 des Sensor-Innenraums 15 über der Zeit für den in Figur la dargestellten elektroakustischen Sensor 1 nach Beginn des Sensorbetriebs dargestellt. Hierbei ist auf der Y-Achse 190 die Temperatur mit der Einheit Grad Celsius und auf der X-Achse 180 die Zeit in Sekunden aufgetragen. In einem zeitlich ersten Bereich 165, welcher vom Beginn der Messung (t = 0) bis zum Zeitpunkts ti dauert und einem Zeitraum von beispielsweise 10 Sekunden entspricht, steigt die Temperatur des Sensorinnenraums 15 annährend linear an. Die Steigung dieses ersten zeitlichen Bereiches 165 wird durch die Steigung der ersten Tangente 140 angenähert. Der erste zeitliche Bereich 165 des Referenz- Temperaturverlaufs 200 eines eisfreien Sensors auf der rechten Seite 185 der Figur lb verläuft mit annähernd derselben Steigung wie der erste zeitliche Bereich 165 der Kurve auf der linken Seite 175.

Die lineare Temperaturzunahme in diesem zeitlich ersten Bereich 165 kommt dadurch zustande, dass Kontaktierungen auf der Leiterplatte 70 einen elektrischen Widerstand besitzen und dadurch bei Stromfluss elektrische Energie auch in Wärmeenergie umgewandelt wird. Je nach spezifischer Wärmekapazität steigt dadurch die Temperatur des Sensor-Innenraums 15, sowie der, durch die

Abwärme aufgeheizten, Bauteile des elektroakustischen Sensors 1 linear an.

Auf den zeitlich ersten Bereich 165 folgt auf der linken Seite 175 zum Zeitpunkt ti ein zeitlich zweiter Bereich 170 des ermittelten Temperaturverlaufs 150 des Sensor-Innenraums 15, der gegenüber seinem zeitlich ersten Bereich 165 einen charakteristisch anderen Verlauf aufweist. Die Temperaturzunahme in diesem zeitlich zweiten Bereich 170, der beispielsweise einem Zeitraum von 10

Sekunden entspricht, ist gegenüber dem zeitlich ersten Bereich 165 deutlich abgefallen, was man ebenfalls an dem deutlich flacheren Verlauf der zweiten Tangente 160 im Vergleich zu der ersten Tangente 140 erkennt. Die Steigung der zweiten Tangente 170 beschreibt die Steigung innerhalb des zeitlich zweiten Bereiches 170, welcher bis zum Zeitpunkt t2 reicht, näherungsweise. Der zweite zeitliche Bereich 170 des Referenz-Temperaturverlaufs 200 eines eisfreien Sensors auf der rechten Seite 185 der Figur lb verläuft dagegen weiter unverändert mit einer linearen Temperaturzunahme näherungsweise

entsprechend der Steigung der ersten Tangente 140. Der Grund für diesen unterschiedlichen Temperaturverlauf ist der beginnende Schmelzvorgang des Eises 40, welches sich auf der Membran 20 aus Fig. la befindet. Die Temperatur an der Membran 20 bleibt während des Schmelzvorgangs konstant bei ca. 0°C und steigt nicht weiter an. Die Wärme wird vollständig für den Phasenwechsel benötigt und deshalb kann es dort währenddessen zu keiner weiteren

Temperaturerhöhung kommen. Die Membran 20 wird dadurch zu einer isothermen Wärmesenke, welche die Erwärmung des Sensor-Innenraums 15 verlangsamt. Bei einem eisfreien Sensor, bei welchem dieser Kühlungseffekt über einen gewissen Zeitraum nicht auftritt, steigt die Temperatur weiter linear an. Dies ist an dem Referenz-Temperaturverlauf 200 auf der rechten Seite 185 von Fig. lb zu erkennen. Dieser Unterschied im Verlauf der beiden Kurven, welcher im Falle des ermittelten Temperaturverlaufs 150 auf der linken Seite 175 von Fig.lb auf eine mit Eis 40 oder Schnee belegte Membran 20 hinweist, kann, wie schon in der Beschreibung von Fig. la dargestellt, durch eine Recheneinheit 95 erkannt werden und dann mittels eines Ausgabegerätes 110 durch eine Warnung an den Fahrer übermittelt werden.

Nach dem Zeitpunkt t2 beginnt mit wachsendem Wasserfilm 30 die

Wärmespeicherung im Wasserfilm 30, wodurch es zu einer Erwärmung des Wassers kommt und damit die Membrantemperatur wieder beginnt zu steigen. Die Erwärmung des Sensor-Innenraums 15 wird dadurch nicht mehr

verlangsamt, da das sich erwärmende Wasser beginnt die Luft des Sensor- Innenraums 15 ebenfalls zu erwärmen. In der Folge nähern sich die beiden Temperaturverläufe auf der linken Seite 175 und auf der rechten Seite 185 von Fig. lb wieder an.

In Figur 2 ist ein Lenkrad 230 und ein Armaturenbrett 220 mit Display, auf dem eine Warnung 210 an den Fahrer, die Kilometeranzeige 245, sowie die

Geschwindigkeitsanzeige 240 des zugehörigen Fahrzeugs angezeigt werden, zu erkennen. Die Warnung 210 an den Fahrer kann, wie auf dieser Figur 2 gezeigt, durch Aufzeigen eines Symbols auf einem Display 225 geschehen. Hierdurch wird dem Fahrer im direkten Blickfeld auf das Armaturenbrett 220 das Vorliegen eines vereisten Sensors unmittelbar deutlich gemacht. Zugleich kann durch die Anzeige auf einem Display die Position des betroffenen Sensors 215 angezeigt werden. Falls mehrere Sensoren am Fahrzeug angebracht sind, ist es dem Fahrer so möglich den betroffenen Sensor selbstständig vom Eis oder Schnee zu befreien. Sollte es gar zu einer Beschädigung des Sensors durch den Eis- oder Schneebelag gekommen sein, muss für eine Reparatur nicht gesondert ermittelt werden, welcher Sensor defekt ist. Zudem kann der Fahrer damit selbst einschätzen, welche Manöver noch sicher mit den funktionierenden Sensoren durchzuführen sind und welche er besser manuell steuern sollte.

Figur 3 zeigt erfindungsgemäß einen Verfahrensablauf zur Erkennung einer mit Schnee oder Eis belegten Membran eines elektroakustischen Sensors.

Im ersten Schritt des Verfahrens 250 wird nach Beginn des Sensorbetriebs durch den Temperatursensor, welcher im Innenraum des elektroakustischen Sensors angeordnet ist, der zeitliche Temperaturverlauf des Sensor-Innenraums ermittelt. Hierbei beträgt die Temperatur des Sensor-Innenraums zu Beginn des

Sensorbetriebs unter 0°C.

Im zweiten Schritt des Verfahrens 260 wird ein zeitlich zweiter Bereich des zuvor ermittelten Temperaturverlaufs des Sensor-Innenraums durch eine

Recheneinheit erkannt. Dieser zeitlich zweite Bereich ist dadurch

gekennzeichnet, dass er gegenüber einem zeitlich vorangehenden ersten Bereich signifikant abfällt. Das Erkennen dieses zweiten Bereiches kann vorteilhaft durch den Vergleich mit einem Referenz-Temperaturverlauf, welcher zu Beginn des Vergleichs dieselbe Temperatur aufweist, wie der Sensor- Innenraum zu Beginn des Sensorbetriebs, durch die Recheneinheit geschehen. Hierzu können beispielsweise die Steigung und/oder die zweite Ableitung der beiden Temperaturverläufe miteinander verglichen werden.

Falls ein solch zeitlich zweiter Bereich erkannt wurde, kommt es im dritten Schritt des Verfahrens 260 zur Erkennung einer mit Schnee oder Eis belegten Membran des elektroakustischen Sensors.

Im vierten Schritt des Verfahrens 280 kommt es daraufhin zu einer Ausgabe einer Warnung an den Fahrer.