DE102005060778A1

DE102005060778A1 - Detektionsschaltungseinrichtung und Verfahren zur Erfassung der Präsenz eines Objektes im Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102005060778A1
Application number: DE102005060778A
Authority: DE
Inventors: Claus Kaltner
Original assignee: Ident Technology AG
Current assignee: Microchip Technology Germany GmbH
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2025-12-17
Also published as: EP1966460B1; US20090066346A1; ATE472036T1; WO2007071359A3; EP1966460A2; WO2007071359A2; DE102005060778B4; DE502006007292D1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungseinrichtung und ein Verfahren zur Erfassung der Präsenz eines Objektes im Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeuges. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, die es ermöglichen, den Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeuges hinsichtlich der Präsenz eines Objektes zu überwachen. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Lösungen anzugeben, die es ermöglichen, die Annäherung menschlicher Gliedmaßen an gefährdungsrelevante Strukturen, wie beispielsweise Verdeckeinrichtungen, Fensteröffnungen, Türöffnungen und Kofferraumdeckel, zu erkennen und hierbei geeignete Sicherheitsmaßnahmen zu treffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einer Detektionsschaltung, die ein erstes Elektrodensystem, ein zweites Elektrodensystem und einen Wechselspannungsgenerator zum Aufbau einer Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektrodensystemen umfasst, wobei das erste Elektrodensystem im unteren Bereich des Fahrzeuges angeordnet ist, zur Einkoppelung von Verschiebestromereignissen in den das Fahrzeug tragenden Untergrundbereich und die Detektionsschaltung einen Auswertungsabschnitt umfasst, über welchen eine Rückkoppelung der Verschiebestromereignisse in das zweite Elektrodensystem über das zu detektierende Objekt erfasst wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungseinrichtung und ein Verfahren zur Erfassung der Präsenz eines Objektes im Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeuges.

Aus DE 102 48 761 A1 ist eine Sensorik bekannt, die eine Detektion von Einklemmsituationen unter Nutzung kapazitiver Wechselwirkungseffekte ermöglicht.

Aus EP 1 154 110 A2 ist Klemmsensorsystem bekannt, das ein Dichtungsprofil mit einer darin verlaufenden Elektrode umfasst. Bei Annäherung eines Objektes, insbesondere menschlicher Gliedmaßen an diese Elektrode ergibt sich eine Kapazitätsänderung eines unter Einschluss jener Elektrode gebildeten Kondensatorsystems. Diese Kapazitätsänderung kann schaltungstechnisch erfasst und ausgewertet werden.

Weitere Hintergrundinformationen zu den hier maßgeblichen physikalischen Effekten und hierauf basierend bislang verwirklichten Schaltungen ergeben sich auch aus WO 2004/078536 und DE 696 23 115 T2 .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, die es ermöglichen den Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeuges hinsichtlich der Präsenz eines Objektes zu überwachen. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Lösungen anzugeben, die es ermöglichen die Annäherung menschlicher Gliedmaßen an gefährdungsrelevante Strukturen, wie beispielsweise Verdeckeinrichtungen, Fensteröffnungen, Türöffnungen und Kofferraumdeckel zu erkennen und hierbei geeignete Sicherheitsmaßnahmen zu treffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit:

– einer Detektionsschaltung die
– ein erstes Elektrodensystem,
– ein zweites Elektrodensystem, und
– einen Wechselspannungsgenerator zum Aufbau einer Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektrodensystemen, umfasst,
– wobei das erste Elektrodensystem im unteren Bereich des Fahrzeuges angeordnet ist, zur Einkoppelung von Verschiebestromereignissen in den das Fahrzeug tragenden Untergrundbereich und die Detektionsschaltung einen Auswertungsabschnitt umfasst über welchen eine Rückkoppelung der Verschiebestromereignisse in das zweite Elektrodensystem über das zu detektierende Objekt erfasst wird.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, aktiv in dem das Fahrzeug tragenden Untergrund Verschiebeströme zu veranlassen, wobei das zu detektierende Objekt, insbesondere ein Anwender als Feldbrücke fungiert über welche eine Rückkoppelung der Verschiebeströme in einen Detektionsbereich erfolgt. Die Detektion der Präsenz, oder des Eindringens eines Objektes in einen Observationsbereich basiert damit nicht mehr ausschließlich auf Änderungen der dielektrischen Eigenschaften des Observationsbereiches, sondern erfolgt durch Erfassung eines aktiv bereitgestellten und durch das zu detektierende Objekt zurückgeführten Signales.

Die Veranlassung der Verschiebeströme im Untergrund kann durch Aufliegen einer vom Fahrzeug ausgehenden leitfähigen Struktur, insbesondere eines Kabels auf dem Untergrund erfolgen. Dieses Konzept ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad.

Alternativ hierzu, oder auch in Kombination mit dieser Maßnahme ist es auch möglich, das erste Elektrodensystem durch am Fahrzeug montierte, und dem Untergrund zugewandte Strukturen zu bilden. Das erste Elektrodensystem kann als im Fahrzeugbodenbereich ausgebildete Plattenstruktur ausgeführt sein. Das erste Elektrodensystem kann auch durch die Fahrzeugkarosserie selbst gebildet sein.

Das zweite Elektrodensystem befindet sich vorzugsweise im Bereich der gefährdungsrelevanten Strukturen. Es kann insbesondere als Draht, oder Filmstruktur im Bereich potentieller Quetschkanten verlaufen. Das zweite Elektrodensystem kann auch an einer Stelle angeordnet sein, die bei Vorliegen eines gefährdungsrelevanten Näherungszustandes ebenfalls einer Objektannäherung unterliegt.

Das zweite Elektrodensystem kann sich auch im Seitenleistenbereich des Kraftfahrzeuges befinden. Hierdurch wird es möglich, Annäherungen an den Seitenbereich des Fahrzeuges zu erfassen. Bei Feststellung eines Näherungszustandes können Aufzeichnungen, z.B. Bildaufzeichnungen vorgenommen werden durch welche das erfasste Objekt aufgezeichnet wird. So wird es möglich, Beschädigungen des Fahrzeuges zu erfassen und zu dokumentieren.

Das zweite Elektrodensystem kann in mehrere Erfassungssegmente gegliedert sein. Diese Erfassungssegmente können sequentiell abgefragt werden, oder so aufgebaut sein, dass diese jeweils erfassungsortspezifische Informationen tragen.

Dass zweite Elektrodensystem kann auch durch anderweitige Maßnahmen so aufgebaut sein, dass über dieses hinsichtlich des Detektionsortes indikative Signale gewonnen werden können.

Das zweite Elektrodensystem kann auch Elektrodenabschnitte aufweisen die nicht, oder nicht nur der Detektion von gefährdungsrelevanten Annäherungssituationen dienen, sondern auch Signale zur Koordination anderer Vorgänge, insbesondere Keyless-Acces dienen.

Über das Ground-Elektrodensystem können auch Daten ausgesendet werden, die von einem anwenderseitig mitgeführten elektronischen Schlüsselsystem auf feldelektrischem Wege erfasst werden. Über dieses Schlüsselsystem kann in den Anwender ein nach Maßgabe eines Datensatzes moduliertes Verschiebestromereignis eingekoppelt werden. Dieses kann über das zweite Elektrodensystem erfasst werden.

Durch das vorgenannte Konzept kann erkannt werden, ob eine Annäherung an das Fahrzeug durch eine autorisierte Person, oder eine nicht autorisierte Person erfolgt. Anhand dieser Erkennung können nachfolgende Schaltungsabläufe koordiniert werden.

Alternativ zu einer feldelektrischen Anregung des Untergrundes, oder auch in Kombination mit dieser Maßnahme ist es auch möglich durch anderweitige im Seitenbereich des Fahrzeuges verlaufende Speiseelektroden ein elektrisches Wechselfeld auszustrahlen dessen Rückkoppelung durch menschliche Gliedmaßen an einem Detektionsort erfasst werden kann.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Konzeptes;
2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Signalverlaufes beim Schließen eines Cabrio-Verdecks.
Das in 1 dargestellte System umfasst einen Sender zur aktiven Einkoppelung von modulierten Verschiebestromereignissen in den Untergrund und einen Empfänger.
a) Sender
Ein Wechselspannungs-Generator ist mit seiner Masse-Leitung an der Karosserie eines Fahrzeugs angeschlossen. Die andere Leitung wird an eine Elektrode angeschlossen, die von der Fahrzeug-Karosserie isoliert ist und auf die Erde hängt bzw. einen kapazitiven Erdbezug herstellt. Der Generator erzeugt dabei eine hohe Wechselspannung mit einer relativ niedrigen Frequenz.
b) Empfänger
Das Metallgestänge des Cabrio-Verdecks, oder darin verlaufende Elektroden sind gegenüber der Karosserie elektrisch isoliert gelagert. Zwischen dem Metallgestänge des Verdecks und der Karosserie wird die Wechselspannung gemessen.
Beobachteter Effekt:
Nähert sich ein Mensch dem geschlossenen Verdeck, so erhöht sich die zu messende Wechselspannung. Berührt der Mensch jedoch die Karosserie, so sinkt die Spannung. Der Mensch fungiert als Rückkoppelungsmedium durch welches die in den Untergrund eingekoppelten Verschiebeladungsereignisse im Bereich der zweiten Elektrode erfasst werden können.
Mögliche Anwendungen
Einklemmschutz – die Näherungsdetektion funktioniert auch während des Stellvorgangs des Verdecks. Es kann also detektiert werden, ob sich der Mensch mit seinen Gliedmassen im Bewegungsbereich des Verdecks befindet. Dadurch ist es möglich einen Einklemmschutz zu realisieren.
Beispiel: Cabrio-Verdeck
Bei dem Einklemmschutz für ein Cabrio-Verdeck ist der Annäherung des Menschen zusätzlich noch die charakteristische Kurve des Stellvorgangs überlagert die software-technisch kompensiert werden kann. 2 zeigt die gemessene Wechselspannung einmal mit einer Annäherung des Menschen an das Verdeck und einmal ohne Annäherung:
Weiterhin kann der Schließvorgang der Fenster und das Schließen der Verdeck-Klappe abgesichert werden.
Schutz vor Vandalismus – z.B. Alarm, und/oder Photo (Kamera z.B. im Aussenspiegel) bei Lackbeschädigung, insbesondere Parkschäden durch Türen benachbarter Fahrzeuge.
Keyless Access – wird nicht, oder nicht ausschließlich das Verdeck als Empfangselektrode verwendet, sondern eine Elektrode im Türgriff, so kann erkannt werden, ob sich ein Mensch mit einer Öffnungsabsicht dem Türgriff nähert.
Vorteile gegenüber anderen kapazitiv arbeitenden Systemen:

– Das System ist größtenteils unabhängig von Umwelteinflüssen wie Regen, Wind, Schnee, Vibrationen etc.
– Es ist einfach zu montieren bzw. nachzurüsten, da die komplette Umgebung des Autos durch nur einen Sender und nur einem Empfänger abgesichert werden kann. Auch das Schließen der Verdeck-Klappe und das Schließen der Fenster ist damit abgesichert, ohne zusätzliche Elektroden anbringen zu müssen.
– Das System ist vielseitig einsetzbar (siehe möglich Anwendungen)

Claims

Kraftfahrzeug mit: – einer Detektionsschaltung die ein erstes Elektrodensystem, – ein zweites Elektrodensystem, und – einen Wechselspannungsgenerator zum Aufbau einer Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektrodensystemen, umfasst, – wobei das erste Elektrodensystem im unteren Bereich des Fahrzeuges angeordnet ist, zur Einkoppelung von Verschiebestromereignissen in den das Fahrzeug tragenden Untergrundbereich und die Detektionsschaltung einen Auswertungsabschnitt umfasst über welchen eine Rückkoppelung der Verschiebestromereignisse in das zweite Elektrodensystem über das zu detektierende Objekt erfasst wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Elektrodensystem auf dem Untergrund aufliegt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Elektrodensystem durch am Fahrzeug montierte, dem Untergrund zugewandte Strukturen gebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Elektrodensystem als im Fahrzeugbodenbereich ausgebildete Plattenstruktur ausgeführt ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Elektrodensystem durch die Fahrzeugkarosserie gebildet ist.
Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Elektrodensystem sich im Bereich gefährdungsrelevanter Strukturen befindet.
Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Elektrodensystem sich im Seitenleistenbereich des Kraftfahrzeuges befindet.
Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Elektrodensystem in mehrere Erfassungssegmente gegliedert ist.
Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Elektrodensystem derart aufgebaut ist, dass über dieses hinsichtlich des Detektionsortes indikative Signale gewonnen werden können.
Verfahren zur Observation zumindest einer Zone des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges, bei welchem über eine Elektrodeneinrichtung eine hochfrequent wechselnde Ladungsverschiebung in einem das Fahrzeug tragenden Untergrund veranlasst wird, und bei welchem über eine zweite Elektrodeneinrichtung eine Rückkoppelung des Ladungsverschiebungsereignisses in die zu observierende Zone über das zu detektierende Objekt erfasst wird.