DE102008028932A1

DE102008028932A1 - Einklemmschutz für Verdecksystem

Info

Publication number: DE102008028932A1
Application number: DE102008028932A
Authority: DE
Inventors: Peter Fasshauer; Hans Schwaiger; Claus Kaltner; Thomas Kandziora
Original assignee: Ident Technology AG
Current assignee: Microchip Technology Germany GmbH
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: US20110316304A1; DE102008028932B4; EP2308173B1; WO2009153332A2; EP2308173A2; WO2009153332A3

Abstract

Die Erfindung stellt ein Einklemmschutzsystem für ein Bewegtsystem, insbesondere für Verdecksysteme für Fahrzeuge bereit. Das Einklemmschutzsystem weist dabei auf - mindestens ein Kondensatorsystem, mit einer ersten Elektrodeneinrichtung und/oder einer zweiten Elektrodeneinrichtung auf; - einen aus der ersten Elektrodeneinrichtung und einer Induktivität gebildeten LC-Schwingkreis; - einen Signalgenerator zur Beaufschlagung der ersten Elektrodeneinrichtung und/oder der zweiten Elektrodeneinrichtung mit einer einstellbaren Frequenz und Amplitude; und - einen Kondensator zum Koppeln des Signalgenerators mit der ersten Elektrodeneinrichtung und/oder der zweiten Elektrodeneinrichtung; wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal und das am LC-Schwingkreis anliegende Signal eine erste Indikation für eine Annäherung an das elektrische Feld der ersten Elektrodeneinrichtung bilden und/oder wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal und das an der zweiten Elektrodeneinrichtung abgegriffene Signal eine zweite Indikation für eine Annäherung an das elektrische Feld der zweiten Elektrodeneinrichtung bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einklemmschutzsystem für ein Bewegtsystem, insbesondere für ein Verdecksystem für Fahrzeuge. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Bewegtsystem mit mindestens einer Bewegtkomponente, einer weiteren Komponente und einem erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystem. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen mit einem elektrisch betriebenen Verdecksystem und mit einem erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystem.
Bei elektrisch, motorisch bzw. hydraulisch angetriebenen Bewegtkomponenten in einem Bewegtsystem, wie etwa bei Verdecksystemen in Fahrzeugen besteht während des Schließvorganges und/oder während des Öffnungsvorganges des Bewegtsystems bzw. der Bewegtkomponenten grundsätzlich die Gefahr eines Einklemmens von Körperteilen, wodurch Personen zum Teil erheblich verletzt werden können. Im Zuge einer immer weiter verbreiteten Anwendung von elektrisch, motorisch oder hydraulisch angetriebenen Schiebedächern bzw. Cabriolet-Verdecken, gewinnt eine frühzeitige und sichere Erkennung einer Einklemmsituation zunehmend an Bedeutung, da der Bewegungsablauf solcher Verdecksysteme für Automobile häufig automatisiert und ohne Überwachung durch eine Bedienperson erfolgt.
So weisen Cabriolet-Kraftfahrzeuge häufig ein fahrbares Verdeck auf, welches beispielsweise durch eine Tastenbetätigung halbautomatisch oder automatisch von einer geöffneten in eine geschlossene Position oder umgekehrt bewegt werden kann. Der Schließvorgang des Verdecks kann aber auch von einem Sensor, beispielsweise einem Regensensor vollautomatisch ausgelöst werden. Die Verdeck bewegung erfolgt dabei üblicherweise durch einen hydraulischen Antrieb, welcher einen Verdeckmechanismus antreibt, der die einzelnen beweglichen Bestandteile eines Verdecksystems umfasst. Des Weiteren können auch Heckklappen oder Kofferraumdeckel elektrisch, motorisch oder hydraulisch angetriebenen bewegt, d. h. geöffnet und/oder geschlossen werden.
Bekannte Sensorsysteme zur Erkennung einer potentiellen Einklemmsituation stellen keinen ausreichenden Einklemmschutz zur Verfügung. So ist es bekannt, etwa ein elektrisches Schiebedach mit Drucksensoren auszustatten, welche beim Schließen anhand des Druckes gegen diese Drucksensoren eine Einklemmsituation erkennen sollen. Die Verwendung von Drucksensoren weist allerdings den gravierenden Nachteil auf, dass ein Druck gegen weiche Objekte, beispielsweise eine Kinderhand, oft nicht ausreichend ist, um eine Einklemmsituation hinreichend genau zu erkennen. Das Nicht-Erkennen einer derartigen Einklemmsituation kann dann zu Verletzungen führen.
Weitere bekannte Sensorsysteme nutzen die Last der Antriebskomponente, welche die beweglichen Teile eines Verdecksystems antreibt, um eine Einklemmsituation zu detektieren. Bei Überschreiten einer bestimmten Last der Antriebskomponente kann dies von dem System als Druck gegen die sich schließende Komponente ausgewertet werden. Die Messung selbst kann dabei direkt oder indirekt, etwa über eine Drehzahlmessung erfolgen.
Die genannten bekannten Sensorsysteme zur Erkennung von Einklemmsituationen in Bewegtsystemen weisen zudem den Nachteil auf, dass die bewegliche bzw. die sich schließende Komponente erst mit dem Objekt, welches sich im Bewegungsbereich des Bewegtsystems befindet, in Berührung kommen muss um eine Detektion einer Einklemmsituation überhaupt erst zu ermöglichen. Ein weiterer Nachteil dieser Systeme besteht darin, dass erst ein bestimmter Druck gegen das sich im Bewegungsbereich des Bewegtsystems befindliche Objekt überstiegen werden muss, damit das Objekt überhaupt erkannt wird. Entsprechend werden weiche Objekte nicht oder nicht frühzeitig genug erkannt. Insbesondere kann bei den bekannten Systemen ein mechanischer Nachlauf der beweglichen Komponenten nach dem Erkennen der Einklemmsituation dazu führen, dass etwa ein Schließvorgang zunächst weiter fortgesetzt wird bevor dieser unterbrochen wird.
Weitere bekannte Sensorsysteme basieren auf einer optischen Detektion des sich in einem Bewegungsraum eines Bewegtsystems befindlichen Objektes. So ist es etwa bekannt in Fahrstühlen Infrarot-Sensor-Systeme vorzusehen mit welchen eine Person zwischen den sich beweglichen Fahrstuhltüren erkannt werden soll. Solche Systeme haben den Nachteil, dass nur ein bestimmter Bereich des Bewegungsraumes der Fahrstuhltüren überwacht werden kann. Ein Verhindern eines Einklemmens in einem nicht überwachten Bereich, etwa im unteren Bereich der Fahrstuhltüre, ist meist nicht möglich. Zudem weisen Infrarot-Sensor-Systeme den Nachteil auf, dass sie nur zur Überwachung eines begrenzten Bereiches eingesetzt werden, da eine großflächige Überwachung, wie etwa über die gesamte Höhe von Fahrstuhltüren, aufwändig und kostspielig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden und ein Einklemmschutzsystem bereitzustellen, welches auch bei geringem zur Verfügung stehendem Einbauraum einsetzbar ist und welches zuverlässig und möglichst frühzeitig einen Eingriff in den Bewegungsraum elektrisch, motorisch oder hydraulisch angetriebener Komponenten eines Bewegtsystems, insbesondere eines Verdecksystems eines Fahrzeuges, erkennt und darüber hinaus auch eine Überwachung des gesamten Bewegungsraumes ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Einklemmschutzsystem für ein Bewegtsystem, einem Bewegtsystem mit einem Einklemmschutzsystem und einem Fahrzeug mit einem Verdecksystem und einem Einklemmschutzsystem nach den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Danach wird ein Einklemmschutzsystem für ein Bewegtsystem bereitgestellt, aufweisend einen LC-Schwingkreis, welcher eine Elektrodeneinrichtung mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode und eine Induktivität aufweist, wo bei die Elektrodeneinrichtung Teil eines Kondensatorsystems ist; weiter aufweisend einen Signalgenerator zur Beaufschlagung des LC-Schwingkreises mit einer einstellbaren Frequenz und Amplitude; weiter aufweisend einen Kondensator zum Koppeln des Signalgenerators mit dem LC-Schwingkreis. Das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal und das am LC-Schwingkreis anliegende Signal ist indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung.
Das Einklemmschutzsystem kann weiter ein XOR-Gatter zum Verknüpfen des vom Signalgenerator bereitgestellten Signals mit dem am LC-Schwingkreis anliegenden Signal aufweisen, wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal und das am LC-Schwingkreis anliegende Signal aber einen Komparator zum Erzeugen eines Rechtecksignals dem XOR-Gatter zugeführt werden und wobei das am XOR-Gatter-Ausgang anliegende Signal indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt einen Gleichanteil als Indikator für eine Annäherung heranzuziehen. Der Gleichanteil, vorzugsweise ein Gleichanteil, welcher kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, des am XOR-Gatter-Ausgang anliegenden Signals kann indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung sein.
Das am XOR-Gatter-Ausgang anliegende Signal kann einem Tiefpass zugeführt werden, wobei das vom Tiefpass ausgegebene Signal bzw. der Gleichanteil, vorzugsweise ein Gleichanteil, welcher kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, des vom Tiefpass ausgegebenen Signals kann indikativ für einen Eingriff in das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung sein.
Eine Änderung der Kapazität der Elektrodeneinrichtung bewirkt eine Phasenverschiebung zwischen dem vom Signalgenerator bereitgestellten Signal und dem am LC-Schwingkreis anliegenden Signal, welche indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist.
Vorzugsweise ist Signalgenerator hinsichtlich der Generatorfrequenz und/oder der Generatorspannung einstellbar, wobei die Induktivität als passive Induktivität oder aktive Induktivität, vorzugsweise als Gyrator ausgestaltet sein kann.
Besonders bevorzugt befindet sich die einstellbare Frequenz im Bereich der Parallelresonanzfrequenz des LC-Schwingkreises, wobei eine durch eine Bewegung des Bewegtsystems bedingte Änderung des elektrischen Feldes bzw. der Kapazität der Elektrodeneinrichtung kompensierbar ist. Systembedingte Bewegungen des Bewegtsystems werden so nicht als Eingriff in das elektrische Felde erkannt. Eine Kompensation kann durch Nachregeln des Signalgenerators auf Resonanzfrequenz des LC-Schwingkreises erfolgen.
Das Einklemmschutzsystem kann mit einer Auswerteeinrichtung koppelbar sein.
Bevorzugt ist die Güte des LC-Schwingkreises durch eine zur Schwingkreisspannung proportionale Stromeinprägung regelbar.
Des Weiteren wird ein Einklemmschutzsystem für ein Bewegtsystem bereitgestellt, aufweisend eine Elektrodeneinrichtung mit mindestens einer ersten Elektrode und mindestens einer zweiten Elektrode, die Teil eines Kondensatorsystems ist, und einen Signalgenerator zur Beaufschlagung des Kondensatorsystems mit einer einstellbaren Frequenz und Amplitude, wobei der Signalgenerator mit der ersten Elektrode der Elektrodeneinrichtung gekoppelt ist, wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal und das an der zweiten Elektrode der Elektrodeneinrichtung abgegriffene Signal indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist.
Das Einklemmschutzsystem kann einen Verstärker aufweisen, wobei das an der zweiten Elektrode der Elektrodeneinrichtung abgegriffene Signal diesem Verstärker zugeführt wird, wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal über einen ersten Phasenschieber und einen Schalter zur Detektion des am Ausgang dieses Verstärkers anliegenden Signals verwendet wird und wobei das detektierte Signal indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist. Der Verstärker kann ein Transimpedanzverstärker, vorzugsweise mit Bandpass-Charakteristik sein. Das detektierte Signal kann einem Tiefpass zugeführt werden, wobei das am Ausgang des Tiefpasses anliegende Signal bzw. dessen Gleichanteil indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist.
Vorzugsweise ist der Signalgenerator hinsichtlich der Generatorfrequenz und/oder der Generatorspannung einstellbar ausgestaltet.
Vorteilhaft ist es, wenn eine durch eine Bewegung des Bewegtsystems bedingte Änderung des elektrischen Feldes der Elektrodeneinrichtung kompensierbar ist. Eine Kompensation kann durch Nachregeln der Signalgeneratorspannung erfolgen.
Das Einklemmschutzsystem kann mit einer Auswerteeinrichtung koppelbar sein.
Das Einklemmschutzsystem kann über eine Gegenstromkompensations-Einrichtung verfügen, wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal über die Gegenstromkompensations-Einrichtung mit dem an der zweiten Elektrode abgegriffenen Signal gekoppelt wird. Die Gegenstromkompensations-Einrichtung kann aus einem invertierenden Verstärker und einen damit gekoppelten zweiten Phasenschieber bestehen.
Des Weiteren wird ein besonders vorteilhaft ausgestaltetes Einklemmschutzsystem für ein Bewegtsystem bereitgestellt, aufweisend

– mindestens ein Kondensatorsystem, mit einer ersten Elektrodeneinrichtung, welche eine erste und eine zweite Elektrode aufweist, und einer zweiten Elektrodeneinrichtung, welche eine dritte und eine vierte Elektrode aufweist;
– einen aus der ersten Elektrodeneinrichtung und einer Induktivität gebildeten LC-Schwingkreis;
– einen Signalgenerator zur Beaufschlagung der ersten Elektrodeneinrichtung und der zweiten Elektrodeneinrichtung mit einer einstellbaren Frequenz und Amplitude; und
– einen Kondensator zum Koppeln des Signalgenerators mit der ersten Elektrodeneinrichtung und der zweiten Elektrodeneinrichtung; wobei
– das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal und das am LC-Schwingkreis anliegende Signal eine erste Indikation für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der ersten Elektrodeneinrichtung bilden, und
– das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal und das an der vierten Elektrode abgegriffene Signal eine zweite Indikation für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der zweiten Elektrodeneinrichtung bilden.

Diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung eines Einklemmschutzsystems zeichnet sich dadurch aus, dass die Indikationsverfahren der zuvor genannten Einklemmschutzsysteme kombiniert werden um so ein noch effektiveres und genaueres Einklemmschutzsystem bereitzustellen.
Vorteilhafterweise wird die dritte Elektrode der zweiten Elektrodeneinrichtung durch die erste Elektrode der ersten Elektrodeneinrichtung gebildet.
Das Einklemmschutzsystem kann weiter ein XOR-Gatter zum Verknüpfen des vom Signalgenerator bereitgestellten Signals mit dem am LC-Schwingkreis anliegenden Signal aufweisen, wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal und das am LC-Schwingkreis anliegende Signal über einen Komparator zum Erzeugen eines Rechtecksignals dem XOR-Gatter zugeführt werden und wobei das am XOR-Gatter-Ausgang anliegende Signal bzw. ein Gleichanteil, welcher klei ner als ein vorbestimmter Wert ist, des am XOR-Gatter-Ausgang anliegenden Signals die erste Indikation bildet.
Das am XOR-Gatter-Ausgang anliegende Signal kann einem Tiefpass zugeführt werden, wobei das vom Tiefpass ausgegebene Signal bzw. der Gleichanteil, welcher kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, des vom Tiefpass ausgegebenen Signals die erste Indikation bildet.
Das Einklemmschutzsystem kann weiter einen Verstärker aufweisen, wobei das an der vierten Elektrode abgegriffene Signal diesem Verstärker zugeführt wird, wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal über einen ersten Phasenschieber und einen Schalter zur Detektion des am Ausgang dieses Verstärkers anliegenden Signals verwendet wird und wobei das detektierte Signal bzw. dessen Gleichanteil die zweite Indikation bildet. Der Verstärker kann ein Transimpedanzverstärker, vorzugsweise mit Bandpass-Charakteristik sein.
Das detektierte Signal kann einem Tiefpass zugeführt werden, wobei das am Ausgang des Tiefpasses anliegende Signal bzw. dessen Gleichanteil, welcher kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, die zweite Indikation bildet.
Vorteil haft ist es, wenn der Signalgenerator hinsichtlich der Generatorfrequenz und/oder der Generatorspannung einstellbar ist.
Das Einklemmschutzsystem kann mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt sein.
Die Induktivität kann als passive Induktivität oder aktive Induktivität, vorzugsweise als Gyrator ausgestaltet sein.
Vorzugsweise ist das Einklemmschutzsystem derart ausgebildet, dass ein Eingreifen in den Bewegungsraum des Bewegtsystems eine Änderung der ersten Indikation oder der zweiten Indikation bewirkt. Ein Eingreifen in den Bewegungsraum des Bewegtsystems kann auch eine Änderung der ersten Indikation und der zweiten Indikation bewirken.
Es kann auch ein Schalter zum Koppeln des Signalgenerators mit der ersten bzw. dritten Elektrode vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist die Güte des LC-Schwingkreises durch eine zur Schwingkreisspannung proportionale Stromeinprägung regelbar.
Das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal kann über eine Gegenstromkompensations-Einrichtung mit dem an der vierten Elektrode abgegriffenen Signal gekoppelt werden, wobei die Gegenstromkompensations-Einrichtung einen invertierenden Verstärker und einen damit gekoppelten zweiten Phasenschieber aufweist.
Durch die Erfindung bereitgestellt wird weiter ein Fahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, mit einem elektrisch betriebenen Verdecksystem (Schiebedach, Cabrio-Verdeck, Kofferraumdeckel, etc.) und mit einem zuvor genannten Einklemmschutzsystem, insbesondere mit dem zuletzt genannten Einklemmschutzsystem, wobei das Verdecksystem wenigsten eine bewegte Komponente aufweist und wobei das Einklemmschutzsystem derart ausgestaltet ist, dass im Falle eines Eingriffes in den Bewegungsraum des Verdecksystems der Schließvorgang oder der Öffnungsvorgang des Verdecksystems unterbrechbar, abbrechbar oder reversierbar ist.
Die erste bzw. dritte Elektrode bzgl. des letztgenannten Verdecksystems kann durch die bewegte Komponente des Verdecksystems gebildet wird, wobei die zweite Elektrode durch die Fahrzeugkarosserie bzw. Chassis gebildet wird und wobei die vierte Elektrode durch mindestens eine im äußeren Bereich des Bewegungsraumes des Verdecksystems am Fahrzeug isoliert angeordnete Elektrode gebildet wird.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die mindestens eine am Fahrzeug isoliert angeordnete Elektrode symmetrisch zur Längsachse des Fahrzeuges anzuordnen bzw. auszugestalten. Damit kann auch die Richtung aus der der Eingriff erfolgt detektiert werden.
Bevorzugt ist das Einklemmschutzsystem im geschlossenen und/oder im geöffneten Zustand des Verdecksystem deaktivierbar. Darüber hinaus kann das Einklemmschutzsystem auch als Vandalismusschutz bzw. Diebstahlschutz verwendet werden.
Das Verdecksystem kann über einen, vorzugsweise schaltbaren Isolator an die Fahrzeugkarosserie angekoppelt sein.
Das Verdecksystem kann aber auch unter Verwendung einer Shieldelektrode von der Fahrzeugkarosserie elektrisch entkoppelbar sein.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystems (Loading-Verfahren);
2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystems (Absorptions-Verfahren);
3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystems unter Kombination der in 1 und 2 gezeigten Einklemmschutzsysteme (Loading/Absorptions-Verfahren);
4 eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Elektrode für das erfindungsgemäße Einklemmschutzsystem; und
5 ein Verdecksystem mit einem erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystem in einem PKW in der Draufsicht und in der Seitenansicht.
1 zeigt ein Schaltbild einer ersten vorteilhaften Ausührungsform eines erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystems. Der Betrieb des in 1 gezeigten Einklemmschutzsystems wird nachfolgend als sogenanntes Loading-Verfahren bezeichnet.
Das Einklemmschutzsystem weist einen Schwingkreis, welcher vorteilhafterweise als LC-Parallelschwingkreis ausgestaltet ist, auf. Der LC-Parallelschwingkreis besteht aus einer Spule L, einem von den Elektroden SE und EE gebildeten Kondensator C und dem in einem realen LC-Parallelschwingkreis vorkommenden ohmschen Widerstand R. Die Elektrode EE bzw. ist dabei mit Masse gekoppelt.
Die Induktivität L kann sowohl als passive als auch als aktive Induktivität, beispielsweise als Gyrator ausgeführt sein.
Ein Signalgenerator G, welcher vorzugsweise hinsichtlich der Generatorfrequenz und der Generatorspannung einstellbar ist, erzeugt ein Signal mit einem Takt von typischerweise 100 ... 120 kHz. Höhere bzw. niedrigere Taktfrequenzen sind je nach konkreter Anwendung des Einklemmschutzsystems möglich. Über einen zweiten Kondensator C₁ wird der LC-Parallelschwingkreis mit dem vom Signalgenerator erzeugten Signal beaufschlagt. Gleichzeitig wird damit auch die Elektrode SE mit dem Signal des Signalgenerator (über den Kondensator C₁) beauf schlagt. Vorzugsweise wird die Generatorfrequenz f des Generators G auf die Resonanzfrequenz des LC-Parallelschwingkreises abgestimmt, was eine besonders gute Empfindlichkeit des Einklemmschutzsystems hinsichtlich eines Eingriffes in einen Überwachungsraum bzw. einen Bewegungsraum ermöglicht.
Im Betrieb wird an der Elektrodeneinrichtung, welche mindestens die Elektroden SE und EE umfasst, bzw. zwischen den Elektroden SE und EE ein elektrisches Feld erzeugt, welches einer bestimmten Kapazität entspricht. Nähert sich ein Körperteil dieser Elektrodeneinrichtung, wie in 1 schematisch durch eine Hand dargestellt, ändert sich das elektrische Feld zwischen den Elektroden SE und EE und somit auch die Gesamtkapazität des LC-Parallelschwingkreises.
Eine Änderung der Kapazität des LC-Parallelschwingkreises führt zu einer Phasenverschiebung des Signals am LC-Parallelschwingkreis bezüglich des vom Signalgenerator G bereitgestellten Signals.
Das vom Signalsgenerator G bereitgestellte Signal (an K₁) und das am LC-Parallelschwingkreis anliegende Signal (an K₂) können (in Kombination) als Indikation für eine Annäherung eines Objektes an die Elektrodeneinrichtung (SE, EE) dienen. Vorteilhafterweise wird hierbei die Phasenlage beider Signale ausgenutzt, indem die Phasenverschiebung des Signals am LC-Parallelschwingkreis gegenüber dem vom Signalsgenerator G bereitgestellten Signal ermittelt wird.
Das vom Signalgenerator G bereitgestellte Signal (im Folgenden mit S_A bezeichnet) wird im Punkt K₁ abgegriffen, das am LC-Parallelschwingkreis anliegende Signal (im Folgenden mit S_B bezeichnet) wird im Punkt K₂ abgegriffen. Im Normalbetrieb, also ohne eine Annäherung eines Objektes an die Elektrodeneinrichtung (SE, EE) beträgt die Phasenverschiebung des Signals S_B im Resonanzpunkt gegenüber dem Signal S_A 90°.
Beide Signale S_A und S_B werden einem Komparator bzw. zwei Komparatoren zugeführt, um aus den sinusförmigen Signalen zwei Rechtecksignale zu erzeugen.
Die Rechtecksignale werden einem Gatter, vorzugsweise einem XOR-Gatter bzw. einer Gatter-Kombination mit XOR-Funktionalität zugeführt. Die an den Eingängen A und B des XOR-Gatters anliegenden (im Normalbetrieb im Resonanzpunkt um 90° phasenverschobenen) Signale sind im Diagramm ”ohne Eingriff” in 1 über die Zeit aufgetragen dargestellt.
Mittels der XOR-Funktion des XOR-Gatters wird an dessen Ausgang C ein Signal (im Folgenden mit S_C bezeichnet) mit einer Frequenz gleich der doppelten Resonanzfrequenz des LC-Parallelschwingkreises bereitgestellt.
Besonders wichtig ist hierbei, dass die Impulsbreite des Signals S_C abhängig von der Phasenverschiebung bzw. direkt proportional zur Phasenverschiebung des Signals S_B gegenüber dem Signal S_A ist. Das vom XOR-Gatter bereitgestellte Signal S_C kann damit auch als Indikation für eine Annäherung eines Objektes an die Elektrodeneinrichtung (SE, EE) dienen. Im Normalbetrieb entspricht die Impulsbreite des Signals S_C der halben Impulsbreite des Signals S_A bzw. S_B.
Das am Ausgang C anliegende Signal S_C ist ebenfalls im Diagramm ”ohne Eingriff” in 1 über die Zeit aufgetragen dargestellt.
Die sich aufgrund einer Annäherung eines Objektes an die Elektrodeneinrichtung (SE, EE) ergebende Phasenverschiebung von ungleich 90° des Signals S_B gegenüber dem Signal S_A und das sich daraus (mittels XOR-Verknüpfung) ergebende Signal S_C mit einer von S_A bzw. S_B verschiedenen Impulsbreite sind im Diagramm ”mit Eingriff” in 1 über die Zeit aufgetragen dargestellt.
Das am Ausgang C des XOR-Gatters anliegende Signal S_C wird einem Tiefpass TP zugeführt. Das von diesem Tiefpass TP ausgegebene Signal stellt den Gleichanteil des am Tiefpass-Eingang anliegenden Signals S_C dar. Dieser Gleichanteil kann somit auch als Indikation für eine Annäherung eines Objektes an die Elektrodeneinrichtung (SE, EE) dienen.
Abhängig von dem konkreten Einsatzbereich wird für den Normalbetrieb, d. h. beim Betrieb ohne Eingriff in den Bewegungsraum, ein vorbestimmter Wert des Gleichanteils festgelegt, welcher charakteristisch für den Normalbetrieb ist.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel nach 1 beträgt der Gleichanteil im Normalbetrieb nahezu 50%, besonders bevorzugt genau 50%. Ein Gleichanteil von nahezu 50% dient daher als Indikation dafür, dass sich kein Objekt der Elektrodeneinrichtung (SE, EE) genähert hat oder sich in der Nähe der Elektrodeneinrichtung befindet.
Nähert sich ein Objekt der Elektrodeneinrichtung (SE, EE), dann verkleinert sich, bedingt durch die Phasenverschiebung des Signals S_B gegenüber dem Signal S_A, die Impulsbreite des XOR-verknüpften Signals S_C (vgl. Diagramm ”mit Eingriff in 1), was einer Verkleinerung des Gleichanteils des am Tiefpass-Ausgang anliegenden Signals entspricht. Ein Gleichanteil von weniger als 50% dient in diesem Ausführungsbeispiel als Indikation dafür, dass sich ein Objekt der Elektrodeneinrichtung (SE, EE) nähert.
In den Diagrammen ”ohne Eingriff” und ”mit Eingriff” ist der Gleichanteil jeweils mit X bezeichnet.
In einer anderen Ausführungsform kann für den Gleichanteil ein Bereich definiert werden (z. B. [45% ... 50%]) innerhalb welchem eine Änderung bzw. Verkleinerung des Gleichanteils nicht als Annäherung eines Objektes an die Elektrodeneinrichtung detektiert werden soll. Damit lässt sich beispielsweise die Sensibilität des Einklemmschutzsystems einstellen.
Das am Ausgang des Tiefpasses TP anliegende Signal kann einer (hier nicht dargestellten) Auswerteeinrichtung zugeführt werden. Die Auswerteeinrichtung kann dann beispielsweise das empfangene Signal weiter verarbeiten, etwa eine Kompensation des Signals durchführen. Eine Kompensation des Signals kann etwa notwendig sein, wenn umwelttechnische Einflüsse oder die Alterung des Einklemmschutzsystems berücksichtigt werden müssen. Zusätzlich kann die Auswerteeinrichtung beispielsweise mit einem Stellmotor eines Bewegtsystems gekoppelt sein, um so eine sich schließende Komponente für den Fall, dass ein Eingriff in die Elektrodeneinrichtung (SE, EE) detektiert wurde (d. h. wenn der Gleichanteil kleiner als ein vorherbestimmter Wert ist) zu stoppen oder den Schließvorgang rückgängig zu machen.
In der hier gezeigten Ausführungsform stellte der Signalgenerator G ein Sinussignal bereit. Das erfindungsgemäße Einklemmschutzsystem lässt sich aber auch mit einem Signalgenerator betreiben, welcher ein Rechtecksignal bereitstellt. In diesem Fall kann auf den Komparator am Eingang A des XOR-Gatters verzichtet werden. Hierbei sind zusätzliche EMV-relevante Bedingungen zu beachten.
Das erfindungsgemäße Einklemmschutzsystem gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform kann als Einklemmschutzsystem in Fahrzeuge eingesetzt werden.
In einer Form kann das System zur Überwachung des Bewegungsraumes der beweglichen Komponenten eines Verdecksystems, etwa eines Cabriodaches eingesetzt werden. Dabei wird die Elektrode SE des Einklemmschutzsystems nach 1 mit dem beweglichen Teil (bzw. mit den elektrisch leitenden Teilen) des Verdecksystems gekoppelt. Der bewegliche Teil des Verdecksystems bildet so die Elektrode SE des Einklemmschutzsystems.
Die Elektrode EE wird mit dem Fahrzeugrahmen, dem Chassis oder der Fahrzeugkarosserie gekoppelt. Fahrzeugrahmen, Chassis und Fahrzeugkarosserie weisen jeweils eine große Koppelung gegen Erde auf. Fahrzeugrahmen, Chassis oder Fahrzeugkarosserie bilden dabei die Elektrode EE des Einklemmschutzsystems.
Der bewegliche Teil des Verdecksystems und der Fahrzeugrahmen dürfen dabei nicht elektrisch miteinander gekoppelt sein, das heißt, sie müssen gegenseitig iso liert sein. Insbesondere sollte der bewegliche Teil des Verdecksystems nicht ebenfalls mit Masse gekoppelt sein. In bestimmten Fällen ist allerdings eine Koppelung gegen Masse des beweglichen Teils notwendig bzw. vorgeschrieben, beispielsweise bei einer Heckklappe, an welcher mehrere elektrische Verbraucher angeordnet sein können (z. B. Heckleuchten).
Bei einer elektrisch schließbaren Heckklappe, kann die Elektrode SE durch die Heckklappe gebildet werden um so einen Eingriff in den Bewegungsraum der sich schließenden Heckklappe unter Verwendung des erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystems zu detektieren.
Um den Betrieb des erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystems dennoch zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, die eigentlich mit Masse gekoppelte Heckklappe während des Betriebes des Einklemmschutzsystems (also während des Schließvorganges der Heckklappe) von der Masse zu entkoppeln. Dazu kann an den Stellen, an denen die Hecklappe mit Masse verbundenen ist, ein schaltbarer Isolator vorgesehen werden, welcher nur während des Schließvorganges isoliert. Die Heckklappe kann auch unter Verwendung einer Shieldelektrode von der Fahrzeugkarosserie elektrisch entkoppelt werden.
Beim Schließen des Verdeckes bzw. der Hecklappe ändert sich aufgrund geänderter Abstände das elektrische Feld zwischen dem Verdeck bzw. der Heckklappe und der Fahrzeugkarosserie, was einer Änderung des elektrischen Feldes zwischen der Elektrode SE und der Elektrode EE bzw. einer Änderung der Kapazität des durch die Elektroden SE und EE gebildeten Kondensators C entspricht.
Um derartige stellvorgangsbedingte Änderungen des elektrischen Feldes nicht als Indikation für einen Eingriff in den Bewegungsraum der beweglichen Komponenten zu interpretieren, da sich ja beim Schließen aufgrund der Kapazitätsänderung auch der Gleichanteil (bzw. die Phasenverschiebung) ändert, sind Maßnahmen vorgesehen, welche die stellvorgangsbedingten Änderungen ”ausblenden” bzw. kompensieren.
Eine Kompensation kann dabei beispielsweise durch Nachregeln des Signalgenerators G geschehen, sodass sich dieser immer auf Resonanzfrequenz des LC-Parallelschwingkreises befindet. Ein Eingriff in das elektrische Feld der Elektroden SE und EE bewirkt eine besonders starke Kapazitätsänderung über eine kurze Zeit (hohe Änderungsgeschwindigkeit der Kapazitätsänderung), was eine sprunghafte Verminderung des Gleichanteils zur Folge hat. Dieser Effekt wird zum Nachregeln des Signalgenerators G ausgenutzt.
Des Weiteren kann eine Kompensation basierend auf einer Verlaufskurve erfolgen, wobei die Verlaufskurve beispielsweise den Gleichanteil in Abhängigkeit von der Position des Verdeckes zur Fahrzeugkarosserie angibt. Diese Kompensation kann beispielsweise von der Auswerteeinrichtung vorgenommen werden, indem diese den aktuellen an dem Ausgang des Tiefpasses TP anliegenden Wert mit einem Sollwert, welcher abhängig von der Position des Verdeckes ist, vergleicht. Eine Abweichung von dem Sollwert kann als Indikation für ein Eingreifen ein den Bewegungsraum der beweglichen Komponente interpretiert werden. Für die Abweichung vom Sollwert kann ein bestimmtes Intervall vorgesehen werden (z. B. ±5%), innerhalb dessen eine Abweichung nicht als Eingriff interpretiert werden soll.
Zusätzlich kann bei der Kompensation auch die Bewegungsgeschwindigkeit des Verdeckes und/oder die Änderungsgeschwindigkeit des Gleichanteils oder der Abweichung von einem Sollwert gemessen werden und in den Kompensationsvorgang mit einfließen. Dadurch können auch Abweichungen von der Verlaufskurve, welche nicht auf einen Eingriff in den Bewegungsraum zurückzuführen sind ausgeregelt werden. So kann der Ist-Verlauf des Gleichanteils in Abhängigkeit von der Position des Verdeckes auf einem Parkplatz verschieden von Ist-Verlauf in einer Parkgarage sein. Ebenso kann der Ist-Verlauf des Gleichanteils bei einem sich bewegenden Automobil variieren.
Schließlich kann eine Kompensation auch durch eine Güteregelung des LC-Parallelschwingkreises vorgenommen werden. Dies kann durch eine zur Schwingkreisspannung proportionale Stromeinprägung bewerkstelligt werden. Dies kann mittels eines einstellbaren Verstärkers V und einem zwischen LC-Schwingkreis und Verstärkerausgang liegenden Serienwiderstand R₂ realisiert werden, wodurch sich ein rückgekoppeltes System ergibt.
Insbesondere ist das in 1 vorgeschlagene Einklemmschutzsystem besonders unempfindlich gegen Störeinflüsse, da sowohl der LC-Parallelschwingkreis aufgrund seiner Bandpass-Eigenschaft als auch das am XOR-Ausgang angeschlossene Tiefpass-Filter Störer weitestgehend herausfiltern.
Weist das zu überwachende Bewegungssystem mehrere bewegte Komponenten auf, können alle bewegten Komponenten als Elektrode SE verwendet werden. Gleichzeitig ist es ausreichend lediglich eine Elektrode EE vorzusehen. So kann etwa das Verdeck und die Hecklappe eines Fahrzeuges jeweils eine Elektrode SE bilden, wobei die Fahrzeugkarosserie die Elektrode EE bilden kann. Um gegenseitige Einflüsse der durch die beweglichen Komponenten gebildeten Elektroden SE zu vermeiden, ist es vorteilhaft die einzelnen beweglichen Komponenten mit einer unterschiedlichen Generatorfrequenz zu beaufschlagen.
Alternativ hierzu kann auch ein Schalter vorgesehen sein, um zwischen den einzelnen Elektroden SE umzuschalten, bzw. jeweils nur eine Elektrode SE aktiv zu schalten. Der Schalter kann dabei durch einen Multiplexer realisiert sein.
2 zeigt ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystems. Der Betrieb des in 2 gezeigten Einklemmschutzsystems wird nachfolgend als sogenanntes Absorptions-Verfahren bezeichnet.
Ein Elektrodensystem aus einer Elektrode SE und einer Elektrode EE, wobei die Elektroden SE und EE einen Kondensator bilden, wird mit einem Signal einer bestimmten Frequenz beaufschlagt. Die Elektrode SE ist mit dem Signalgenerator G gekoppelt. Das Signal wird von dem Signalgenerator G bereitgestellt, welcher vorzugsweise hinsichtlich seiner Frequenz f und seiner Generatorspannung U einstellbar ist.
Im Betrieb wird zwischen den Elektroden SE und EE ein elektrisches Feld 1 erzeugt, wobei der durch die Elektroden SE und EE gebildete Kondensator eine bestimmte Kapazität aufweist.
Das am Ausgang der Elektrode EE anliegende Signal wir einem Verstärker mit Filter, vorzugsweise einem Transimpedanzverstärker mit Bandpass (TIV + BP) zugeführt.
Das am Ausgang des Transimpedanzverstärkers mit Bandpass anliegende Signal wird mit einem am Signalgenerator G abgegriffenen Signal gekoppelt, wobei das abgegriffene Signal zunächst einem Phasenschieber Δφ zugeführt wird. Der Phasenschieber Δφ hat die Aufgabe die Phase des Generatorsignals (an K₁) der Phase des am Ausgang des Transimpedanzverstärkers anliegenden Signals (an K₂) anzupassen, um die von den Elektroden SE und EE sowie vom Transimpedanzverstärker verursachte Phasenverschiebung des Generatorsignals auszugleichen. Das am Ausgang des Transimpedanzverstärkers anliegende Signal hat dann die gleiche Phase wie das am Ausgang des Phasenschiebers Δφ anliegende Signal.
Das am Phasenschieber-Ausgang anliegende Signal hat die Aufgabe den nachfolgenden Schalter zu schalten.
Dieser Schalter kann als Transistor ausgeführt sein. Dieser Schalter dient als Synchrondemodulator, welcher im Takt des Signalgenerators G gegen Masse geschaltet wird, sodass jeweils nur dann das am Ausgang des Transimpedanzverstärkers anliegende Signal dem nachfolgenden Tiefpass TP zugeführt wird, wenn der Schalter nicht gegen Masse geschaltet ist. Welcher Teil des am Ausgang des Transimpedanzverstärkers anliegenden Signals dem Tiefpass TP zugeführt wird hängt dann von der Phasenverschiebung des vom Phasenschieber Δφ bereitgestellten Signals gegenüber dem am Punkt K₂ anliegenden Signals ab. Bei einer Phasenverschiebung von φ = 0 wird also nur die positive Halbwelle des am Ausgang des Transimpedanzverstärkers anliegenden Signals dem nachfolgenden Tiefpass TP zugeführt.
Durch die Synchrondemodulation können gleichzeitig auch Störsignale effektiv unterdrückt bzw. kompensiert werden.
Das so modulierte Signal (Signal am Punkt K₂) wird dann einem Tiefpass TP zugeführt, an dessen Ausgang (A1, A2) dann eine Gleichspannung anliegt. Das am Ausgang A1, A2 anliegende Signal dient als Indikation für eine Änderung des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden SE und EE.
Die Diagramme in 1 zeigen die Signale an K₃, K₂ und am Ausgang A1 jeweils im Normalbetrieb (ohne Eingriff in das elektrische Feld) sowie bei Eingriff in das elektrische Feld. Der Phasenschieber Δφ ist so eingestellt, dass die Phasenverschiebung φ des am Ausgang des Phasenschiebers Δφ bereitgestellten Signals gegenüber dem an K₃ anliegenden Signal vorzugsweise 0° beträgt.
Im Normalbetrieb liegt an K₃ ein sinusförmiges Signal mit einer Amplitude V₁ an. Durch die Modulation des Signals mit Hilfe des Schalters entsteht am Punkt K₂ ein sinusförmiges Signal, welches nur mehr die positive Halbwelle des ursprünglichen Signals an K₃ aufweist. Mit dem Tiefpass TP wird am Ausgang A1 eine Gleichspannung mit der Spannung U bereitgestellt. Der Gleichanteil des am Ausgang A1 anliegenden Signals ist im Diagramm für den Normalbetrieb mit X bezeichnet.
Ein Eingriff in das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung hat zu Folge, dass ein Teil des elektrischen Feldes absorbiert wird und sich die Amplitude V₁ des ursprünglich am Punkt K₃ anliegenden Signals auf die Amplitude V₂ verkleinert. Am Punkt K₂ liegt ein sinusförmiges Signal mit nur positiven Halbwellen mit der Amplitude V₂ an. Die durch den Tiefpass TP erzeugte Gleichspannung hat dann eine Spannung U₂, wobei die Spannung U₂ kleiner ist als die ursprüngliche Spannung U im Normalbetrieb. Einer Verringerung der Spannung der am Ausgang A1 anliegenden Gleichspannung dient dabei als Indikation für einen Eingriff in das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung. Der Gleichanteil des am Ausgang A1 anliegenden Signals ist im Diagramm für den Eingriff mit Y bezeichnet.
Das in 2 gezeigte Einklemmschutzsystem verfügt des Weiteren über eine Gegenstromkompensation. Das vom Signalgenerator G bereitgestellte Signal wird dabei über eine Gegenstromkompensations-Einrichtung, welche durch einen einstellbaren invertierenden Verstärker und einen zweiten Phasenschieber Δφ₂ gebildet wird, mit dem an der Elektrode EE abgegriffenen Signal gekoppelt. Der zweite Phasenschieber kann beispielsweise durch einen Kondensator und einem zwischen Kondensator und invertierenden Verstärker liegenden Serienwiderstand gebildet werden. Der zweite Phasenschieber Δφ₂ ist nötig, da das an der Elektrode EE abgegriffene Signal nicht notwendigerweise die gleiche Phasenverschiebung gegenüber dem Generatorsignal aufweist wie das an K₃ anliegenden Signal.
Das erfindungsgemäße Einklemmschutzsystem gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform kann als Einklemmschutzsystem in Fahrzeuge eingesetzt werden.
In einer Form kann das Einklemmschutzsystem zur Überwachung des Bewegungsraumes der beweglichen Komponenten eines Verdecksystems, etwa eines Cabriolet-Daches eingesetzt werden. Dabei wird die Elektrode SE des Einklemmschutzsystems nach 2 mit dem beweglichen Teil (bzw. mit den elektrisch leitenden Teilen) des Verdecksystems gekoppelt. Der bewegliche Teil des Verdecksystems bildet so die Elektrode SE des Einklemmschutzsystems.
Die Elektrode EE kann an geeigneten Stellen, beispielsweise im oberen Bereich der A-Säulen oder an dem die A-Säulen verbindende Karosserie-Bauteilgruppe angeordnet werden, wobei die Anordnung so ausgestaltet ist, dass keine elektri sche Koppelung mit dem Fahrzeugrahmen, dem Chassis oder der Fahrzeugkarosserie bzw. gegen Masse vorhanden ist.
Das bewegliche Teil des Verdecksystems (= Elektrode SE) und die Elektrode EE bilden so zusammen eine Elektrodeneinrichtung gem. dem in 2 gezeigten Einklemmschutzsystems.
Im Betrieb entsteht an der Elektrodeneinrichtung bzw. zwischen dem beweglichen Teil des Verdecksystems und der Elektrode EE ein elektrisches Feld, mit Hilfe dessen der Bewegungsraum des beweglichen Teils des Verdecksystems überwacht werden kann. Ein Eingriff in diesen Bewegungsraum führt zu einer Veränderung dieses elektrischen Feldes bzw. der Kapazität des durch die Elektrode EE und dem beweglichen Teil des Verdecksystems gebildeten Kondensatorssystems. Durch den erfindungsgemäßen Schaltungsaufbau des Einklemmschutzsystems wird an dem Ausgang A1 ein Gleichsignal bereitgestellt, welches indikativ für einen Eingriff in diesen Bewegungsraum ist.
Das Ausgangssignal des Einklemmschutzsystems nach 2 kann einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden. Die Auswerteeinrichtung kann beispielsweise den Stellmotor für das Verdecksystem steuern und im Falle eines Eingriffes (was einer Verringerung der Spannung an A1 entspricht) den Stellvorgang unterbrechen oder rückgängig machen.
Um stellvorgangsbedingte Änderungen des elektrischen Feldes nicht als Eingriff in das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung zu detektieren, kann das Einklemmschutzsystem derart ausgebildet sein, dass solche Änderungen kompensierbar sind.
In einer ersten Variante kann die Kompensation beispielsweise durch Nachregeln des Signalgenerators G hinsichtlich seiner Generatorspannung U geschehen, sodass das an der Elektrode EE anliegende Signal stets die gleiche Amplitude auf weist, unabhängig davon, ob sich die das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ändert.
Da das erfindungsgemäße Einklemmschutzsystem über eine hohe Empfindlichkeit verfügt, d. h. dass sich ein Eingriff in das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung besonders stark auf die Amplitudenänderung über die Zeit auswirkt, kann eine Regelung der Generatorspannung erfolgen, ohne dass dabei eine durch einen Eingriff verursachte Änderung des elektrischen Feldes an der Elektrodeneinrichtung ausgeregelt und damit nicht detektiert wird.
Des Weiteren kann eine Kompensation basierend auf einer Verlaufskurve erfolgen, wobei die Verlaufskurve beispielsweise die Spannung am Ausgang A1 in Abhängigkeit von der Position des Verdeckes zur Elektrode EE angibt. Diese Kompensation kann beispielsweise von der Auswerteeinrichtung vorgenommen werden, indem diese den aktuellen an dem Ausgang A1 anlegenden Wert mit einem Sollwert, welcher abhängig von der Position des Verdeckes ist, vergleicht. Eine Abweichung von dem Sollwert kann als Indikation für ein Eingreifen in den Bewegungsraum der beweglichen Komponente interpretiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann bei der Kompensation auch die Bewegungsgeschwindigkeit des Verdeckes und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Spannung am Ausgang A1 oder der Abweichung von einem Sollwert gemessen werden und in den Kompensationsvorgang mit einfließen. Dadurch können auch Abweichungen von der Verlaufskurve, welche nicht auf einen Eingriff in den Bewegungsraum zurückzuführen sind ausgeregelt werden.
Besondere Ausgestaltungen der Elektrode(n) EE sind weiter unten im Zusammenhang mit der in 3 gezeigten Ausführungsform eines Einklemmschutzsystems beschrieben.
Es können mehrere Elektroden SE vorgesehen sein. Dies kann etwa durch Segmentieren einer Elektrode SE erreicht werden. Einzelne Elektroden der mehreren Elektroden können mit einen Schalter (z. B. einem Multiplexer) einzeln aktiviert werden.
3 zeigt ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystems. Der Betrieb des in 3 gezeigten Einklemmschutzsystems wird nachfolgend als sogenanntes Loading/Absorptions-Verfahren bezeichnet.
Im Wesentlichen beruht das Loading/Absorptions-Verfahren auf einer Kombination des Loading-Verfahrens (vgl. 1) mit dem Absorptions-Verfahren (vgl. 2). Der besondere Vorteil der Kombination dieser beiden Verfahren besteht darin, dass zwei unterschiedliche auf dem gleichen Prinzip beruhende Verfahren zur Überwachung des Bewegungsraumes herangezogen werden, was einen noch sichereren und effektiveren Einklemmschutz gewährleistet.
Der Aufbau des im Schaltbild in 3 gezeigten Einklemmschutzsystems entspricht im Wesentlichen dem Aufbau (bzw. der Kombination) der in 1 und 2 gezeigten Einklemmschutzsysteme.
Dabei werden beide Systeme von einem gemeinsamen Signalgenerator G, welcher hinsichtlich der Generatorfrequenz f und der Generatorspannung U einstellbar ausgestaltet ist, betrieben. Das vom Signalgenerator G bereitgestellte Signal wird einem Phasenschieber Δφ₁ zugeführt und dient zum Schalten des nachfolgenden Schalters A. Gleichzeitig wird über eine Kapazität der LC-Schwingkreis mit dem vom Signalgenerator G bereitgestellten Signal beaufschlagt.
Die Elektrodeneinrichtung hinsichtlich des Loading-Verfahrens wird durch die Elektroden SE und E1 gebildet. Die Elektrodeneinrichtung hinsichtlich des Absorptions-Verfahrens wird durch die Elektroden SE und E2 gebildet. Die Elektrode SE dient dabei gleichzeitig als Sendeelektrode für das Loading-Verfahren und für das Absorptions-Verfahren, was einen besonders vorteilhaften Aufbau des erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystems ermöglicht.
Im Betrieb entsteht an beiden Elektrodeneinrichtungen bzw. zwischen den Elektroden SE und E1 und zwischen den Elektroden SE und E2 ein elektrisches Feld 1 bzw. ein elektrisches Feld 2. Die Elektrodenanordnung, beispielsweise an einem Fahrzeug mit einer Verdeckeinrichtung wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass sich bei einem Eingriff in den Bewegungsraum der Verdeckeinrichtung zumindest eines der beiden elektrischen Felder ändert um so den Eingriff detektieren zu können. Besonders bevorzugt wird die Elektrodenanordnung so gewählt, dass sich die elektrischen Felder beider Elektrodeneinrichtungen ändern.
Das am Punkt K₂ anliegende Signal ist, wie oben bei 1 beschrieben, um 90° phasenverschoben zu dem vom Signalgenerator bereitgestellten Signal (an K₁). Die an K₁ und K₂ abgegriffenen Signale werden über einen jeweils über einen Komparator einem XOR-Gatter zugeführt, dessen Ergebnis einem nachfolgenden Tiefpass TP zugeführt wird. Das vom Tiefpass TP bereitgestellte Signal, welches den Gleichanteil des dem Tiefpass TP zugeführten Signals angibt, dient als Indikation für einen Eingriff in das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung SE, E1 (vgl. oben, Beschreibung zu 1). Dabei wird also die Phasenverschiebung zwischen den an K₁ und K₂ abgegriffenen Signale bzw. das Resonanzverhalten ausgenutzt um einen Eingriff zu detektieren.
Das an K₂ um 90° phasenverschobene Signal wird auch genutzt um das elektrische Feld zwischen den Elektroden SE und E2 zu erzeugen. Somit ist auch das an K₃ anliegende Signal gegenüber dem Generatorsignal im Resonanzpunkt um 90° phasenverschoben.
Um die oben zu 2 beschriebene Synchrondemodulation zu ermöglichen, wird das an K₁ abgegriffene Signal mit dem Phasenschieber Δφ₁ um 90° phasenverschoben, damit der Schalter A im Takt des Signalgenerators das an K₄ anliegende Signal gegen Masse schaltet. Damit wird erreicht, dass auch in Kombination mit dem Loading-Verfahren dem Tiefpass TP2 nur die positiven Halbwellen des an K₃ anliegenden Signals zugeführt werden. Am Ausgang des Tiefpass TP2 steht dann eine Gleichspannung zu Verfügung, welche als Indikation für einen Eingriff in die Elektrodeneinrichtung SE, E2 dient (vgl. oben, Beschreibung zu 2). Dabei wird also die Amplitudenänderung des am Ausgang A1 anliegenden Signals ausgenutzt um einen Eingriff zu detektieren.
Das an K₄ anliegende Signal kann, bedingt durch den Transimpedanzverstärker mit Bandpass-Eigenschaft (TIV + BP) auch eine Phasenverschiebung von ungleich 90° gegenüber dem Generatorsignal aufweisen. In diesem Fall ist der Phasenschieber Δφ₁ so auszugestalten, dass das vom Phasenschieber Δφ₁ bereitgestellte Signal in Phase mit dem an K₄ anliegenden Signal ist.
Zusätzlich kann ein Schalter B vorgesehen werden, um die Kapazität über die der Signalsgenerator mit der Elektrode SE gekoppelt ist zu überbrücken, um so einen Zusammenbruch der Spannung an der Schaltungseinrichtung für das Absorptionsverfahren zu verhindern. Der Schalter B kann mit beispielsweise mit einem Mikrocontroller gekoppelt sein um so etwa ein zyklisches Schalten des Schalters B oder ein Schalten des Schalters B bei Bedarf zu ermöglichen.
Zusätzlich ist eine Gegenstromkompensations-Einrichtung vorgesehen, welche wie in 2 beschrieben ausgestaltet ist.
Auch in dieser besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystems ist es notwendig stellvorgangsbedingte Änderungen der elektrischen Felder an den Elektrodeneinrichtungen, welche beispielsweise beim Schließen eines Verdecksystems eines Automobils auftreten, zu kompensieren, damit derartige Änderungen nicht fälschlicherweise als Eingriff in den Bewegungsraum des Verdecksystems erkannt werden. Hierbei können die bereits oben zu 1 und 2 beschriebenen Verfahren herangezogen werden.
Eine stellvorgangsbedingte Änderung der Phasenverschiebung des an K₂ abgegriffenen Signals gegenüber dem an K₁ abgegriffenen Signal kann etwa durch Regelung der Generatorfrequenz f erfolgen, sodass sich dieser immer auf Resonanzfre quenz des LC-Parallelschwingkreises befindet. Eine stellvorgangsbedingte Änderung der Amplitude des an K₃ anliegenden Signals kann etwa durch Regelung der Generatorspannung U erfolgen.
Die weiteren oben zu 1 und 2 beschriebenen Verfahren können ebenfalls sowohl alternativ oder in Kombination mit der Regelung des Signalgenerators eingesetzt werden. Insbesondere kann auch die in 1 beschriebene Güteregelung verwendet werden.
Das in 3 gezeigte Einklemmschutzsystem kann mit einer Auswerteeinheit gekoppelt werden, welches wiederum in Abhängigkeit von den an den Ausgängen D bzw. A1 anliegenden Signalen eine Stellvorrichtung, beispielsweise für ein Verdecksystem für Fahrzeuge steuert. Die Auswerteeinrichtung kann dabei noch zusätzliche Parameter berücksichtigen. Beispielhaft seien hier Parameter genannt, welche temperaturbedingte Abweichungen einzelner Komponenten des Einklemmschutzsystems aufgrund ihrer Temperaturabhängigkeit berücksichtigen. Daraus resultierende Abweichungen an den Ausgangssignalen des Einklemmschutzsystems können durch die Auswerteeinrichtung kompensiert bzw. korrigiert werden.
Das erfindungsgemäße Einklemmschutzsystem gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform kann als Einklemmschutzsystem für Fahrzeuge eingesetzt werden.
In einer Form kann das System zur Überwachung des Bewegungsraumes der beweglichen Komponenten eines Verdecksystems, etwa eines Cabriodaches eingesetzt werden. Dabei wird die Elektrode SE des Einklemmschutzsystems nach 3 mit dem beweglichen Teil (bzw. mit den elektrisch leitenden Teilen) des Verdecksystems elektrisch gekoppelt. Die Elektrode SE nach 3 wird so von dem beweglichen Teil des Verdecksystemsgebildet.
Die Elektrode E2 kann an geeigneten Stellen, beispielsweise im oberen Bereich der A-Säulen oder in dem die A-Säulen verbindende Karosserie-Bauteilgruppe angeordnet sein, wobei die Anordnung so gewählt ist, dass keine elektrische Koppelung mit dem Fahrzeugrahmen, dem Chassis oder der Fahrzeugkarosserie bzw. gegen Masse vorhanden ist. Das bewegliche Teil des Verdecksystems (= Elektrode SE) und die Elektrode E2 bilden so zusammen die Elektrodeneinrichtung SE–E2 nach dem in 3 gezeigten Einklemmschutzsystem, an der sich im Betrieb das elektrische Feld 2 aufbaut.
Die Elektrode E1 wird mit dem Fahrzeugrahmen, dem Chassis oder der Fahrzeugkarosserie elektrisch gekoppelt. Fahrzeugrahmen, Chassis und Fahrzeugkarosserie weisen jeweils eine große Koppelung gegen Erde auf. Fahrzeugrahmen, Chassis oder Fahrzeugkarosserie bilden dabei die Elektrode EI des Einklemmschutzsystems. Das bewegliche Teil des Verdecksystems (= Elektrode SE) und das Chassis (= Elektrode E1) bilden so zusammen die Elektrodeneinrichtung SE–E1 nach dem in 3 gezeigten Einklemmschutzsystem, an der sich im Betrieb das elektrische Feld 1 aufbaut.
Um eine korrekte Funktionsweise des Einklemmschutzsystems zu gewährleisten darf der bewegliche Teil des Verdecksystems (= Elektrode SE) und der Fahrzeugrahmen (= Elektrode E1) nicht elektrisch miteinander gekoppelt sein, das heißt, sie müssen gegenseitig isoliert sein. Eine Trennung der im Normalfall gekoppelten Teile kann wie oben zu 1 beschreiben z. B. mit Hilfe eines schaltbaren Isolators erfolgen. Dadurch kann der bewegliche Teil des Verdecksystems immer dann von Masse entkoppelt werden, wenn ein Schließ- oder ein Öffnungsvorgang des Verdecksystems stattfindet.
Um eine gute Detektion eines Eingriffes in den Bewegungsraum durch die Absorptions-Schaltung gem. 3 und 2 zu ermöglichen, ist die Ausgestaltung der Elektrode E2 (bzw. die Elektrode EE in 2) besonders wichtig. Vorteilhaft ist es hierbei, die Elektrode E2 so auszugestalten, dass ihre aktive Fläche mög lichst klein in Relation zu dem in den Bewegungsraum eindringenden Objekt (etwa einer Hand) ist. Je kleiner die aktive Fläche ist, umso besser ist die Detektion, da die Änderungen des elektrischen Feldes bzw. der Kapazität des durch die Elektroden SE und E2 gebildeten Kondensators größer ist.
Daher kann es unter besonderen Umständen notwendig sein mehrere Elektroden E2 vorzusehen (sog. Segmentierung), um einen Bewegungsraum vollständig überwachen zu können. Dadurch wird erreicht, dass mit zunehmender Größe der zu überwachenden Bereiche die Qualität der Detektion nicht abnimmt. Eine besondere Anordnung mehrerer Elektroden E2 ist in 5 gezeigt. Dort sind die Elektroden 11, 12 bzw. 13, 14 (= Elektroden E2) symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse angeordnet. Mit einem Schalter (beispielsweise einem Multiplexer) ist es möglich immer genau eine der mehreren Elektrode E2 aktiv zu schalten. Der Schalter wird dabei vorzugsweise zwischen den Elektroden E2 und dem Transimpedanzverstärker (TIV + BP) angeordnet. Am Ausgang A1 liegt dann jeweils das Signal für die aktiv geschaltete Elektrode E2 an.
Die symmetrische Anordnung der Elektroden E2 hat mehrere Vorteile:

1.) Es kann zusätzlich zum Eingriff in den Bewegungsraum auch die Richtung aus welcher der Eingriff erfolgt detektiert werden. Dies ist dadurch möglich, da sich das Signal an A1, für jene Elektrode, an welcher die Annäherung erfolgt, stärker ändert als das Signal an A1 bzgl. der anderen Elektrode(n). Eine (annähernd) gleichgroße Änderung der Ausgangssignale an A1 lässt darauf schließen, dass die Annäherung bzw. der Eingriff in den Bewegungsraum ungefähr in der Mitte erfolgt.
2.) Für die oben beschriebenen Kompensationsverfahren zur Kompensierung stellvorgangsbedingter Änderungen, welche anhand der Position des Verdeckes zur Fahrzeugkarosserie eine Kompensation durchführen, kann auf die Ermittlung der Position des Verdeckes verzichtet werden, da aufgrund der Symmetrie der Elektroden die Änderungen der entsprechenden Ausgangssignale annähernd gleich verlaufen, sodass aufgrund der Differenz der Änderungen zwischen zwei Elektroden unabhängig von einer Kompensation anhand der Position ein Eingriff in den Bewegungsraum detektiert werden kann. Auf zusätzliche Sensoren zur Ermittlung der Position des Verdeckes kann so verzichtet werden.

Besonders vorteilhaft ist es, bereits vorhandene Einrichtungen an einem Fahrzeug als Elektroden E2 zu verwenden. Beispielsweise können, wie in 4 gezeigt, die einen Dichtungsgummi an der Karosserie fixierenden Halteklammern verwendet werden.
Insbesondere lässt sich das nach 3 gezeigte Verfahren auch unter Verwendung von zwei Elektroden SE betreiben, wobei eine erste Elektrode SE₁ für das Loading-Verfahren und eine zweite Elektrode SE₂ für das Absorptions-Verfahren verwendet wird.
4 zeigt die Anordnung einer Halteklammer in einem Dichtungsgummi 50 an der Karosserie 40, welche als Elektrode E2 (Bezugszeichen 14) verwendet werden kann. Viele Dichtungsgummis weisen eine integrierte metallische Halteklammer zum stabilen Fixieren des Dichtungsgummis an der Karosserie auf. Diese Halteklammer kann als Elektrode E2 verwendet werden, indem die Halteklammer 14 mit der in 2 bzw. in 3 gezeigten Schaltungseinrichtung entsprechend gekoppelt wird.
Eine in einem Dichtungsgummi 50 angeordnete Halteklammer kann segmentiert werden, sodass beispielsweise die in 5 gezeigten Elektroden 13, 14 bereitgestellt werden können. Vorteilhafterweise erfolgt die Segmentierung derart, dass die resultierenden Elektrodensegmente symmetrisch bezüglich der Fahrzeuglängsachse angeordnet sind. Beide Segmente werden dann jeweils mit der in 2 bzw. in 3 gezeigten Schaltungseinrichtung, vorzugsweise über einen Multiplexer entsprechend gekoppelt.
Besonders vorteilhaft ist es, die in 2 bzw. in 3 gezeigten Schaltungseinrichtungen direkt an den Elektroden E2 anzuordnen (als an oder im Dichtungs gummi), sodass eine Signalaufbereitung in unmittelbarer Nähe der Elektroden E2 erfolgen kann. Zusätzliche isolierte bzw. abgeschirmte Leitungen zum Verbinden der Elektroden E2 mit der Schaltungseinrichtung sind somit nicht notwendig.
Durch die Verwendung der in dem Dichtungsgummi 50 vorhandenen Halteklammern als Elektrode(n) E2 kann auf den Einbau zusätzlicher Elektroden verzichtet werden, so dass ein besonders Platz sparender Einklemmschutz realisierbar ist.
Neben der in 4 gezeigten Anordnung einer Elektrode E2, wobei eine standardmäßig im Dichtungsgummi 50 vorgesehene Halteklammer als Elektrode verwendet wird, kann eine Elektrode E2 auch auf andere Art und Weise an entsprechend geeigneten Stellen der Fahrzeugkarosserie 40 angeordnet werden.
So kann etwa eine leitfähige Schicht an der Karosserie angeordnet werden, wobei die leitfähige Schicht durch eine Isolierschicht von der Karosserie getrennt ist. Beispielsweise kann als leitfähige Schicht ein leitfähiger Lack und als Isolierschicht ein nicht-leitfähiger Lack verwendet werden. Die Verwendung leitfähiger Lacke als Elektrode(n) E2 ermöglicht einen besonders flexiblen Einsatz des erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystems. Ein besonderer Vorteil leitfähiger Lacke besteht darin, dass diese ihre Geometrie besonders gut beibehalten, da das Verhalten des Einklemmschutzsystems durch eine sich ändernde Elektrodengeometrie beeinflusst werden kann.
Die Verwendung von an der Karosserie angeordneten Drähten (welche gegen die Karosserie isoliert sein müssen) ist ebenfalls möglich. Dabei sollte sichergestellt werden, dass sich Geometrie der Drähte bzw. der Anordnung der Drähte sich nicht ungewollt ändern kann, etwa durch mechanisches Einwirken auf die Drähte.
5 zeigt ein elektrisch fahrbares Verdeck eines Cabriolet-Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystem in der Draufsicht und in der Seitenansicht. Das Verdeck umfasst eine erste bewegliche Verdeckkomponente 21 und eine zweite bewegliche Verdeckkomponente 22, wobei die zweite bewegliche Verdeckkomponente 22 beispielsweise ein Stoffverdeck bildet und die erste bewegliche Verdeckkomponente 21 eine Abdeckklappe des Stauraums, in welchen die bewegliche Verdeckkomponente 22 im geöffneten Zustand des Verdecksystems verstaut wird.
An den feststehenden Komponenten des Verdecksystems werden die Elektroden 11, 12, 13 und 14 angeordnet. Die Elektrodenanordnung kann dabei wie oben beschrieben erfolgen. Andere Anordnungen sind ebenfalls möglich. Die Elektroden 13, 14 sind dabei symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse an dem die A-Säulen verbindende Karosserie-Bauteilgruppe angeordnet. Die Elektroden 11, 12 sind an bzw. in der Fahrzeugkarosserie 40 nahe am unteren Abschluss der beweglichen Verdeckkomponente 21 angeordnet. Die Verdeckkomponenten 21, 22 übernehmen ihrerseits jeweils die Funktion einer Elektrode SE, wie in 1 bis 3 beschrieben. Beim Verschließen des Verdecksystems nähert sich die Verdeckkomponente 22 und somit die durch die Verdeckkomponente 22 gebildete Elektrode SE den beiden Elektroden 13, 14 (wobei die Elektroden 13, 14 der Elektrode EE bzw. E2 aus 2 bzw. 3 entsprechen) und der Fahrzeugkarosserie 40 (wobei die Fahrzeugkarosserie der Elektrode EE bzw. E1 aus 1 bzw. 3 entspricht).
Die Elektroden 13, 14 (= E2 aus 3), die durch die Fahrzeugkarosserie gebildete Elektrode E1 und die durch die Verdeckkomponente 22 gebildete Elektrode SE sind jeweils mit der Schaltungsanordnung gem. 3 entsprechend verbunden.
Die Ausgänge der Schaltungsanordnung werden einer Auswerteeinrichtung 20 zugeführt. Die Auswerteeinrichtung 20 wiederum weist einen Ausgang OUT auf, welcher seinerseits mit einer Stellvorrichtung 30 zum Antrieb der Verdeckkomponente 22 verbunden sein kann. Die Auswerteeinrichtung 20 weist zwei Eingänge POS1 und POS2 auf, an welchen die aktuelle Position der beiden Verdeckkomponenten 21 und 22 während des Verschließvorgangs anliegen.
Die Elektroden 11, 12 sowie die Verdeckkomponente 21 sind ebenfalls mit der Schaltungsanordnung gem. 3 entsprechend verbunden. Die Eingänge der Auswerteeinrichtung an welchen die entsprechenden Ausgänge der Schaltungsanordnung für die Elektroden 11 bis 14 angeschlossen sind, sind mit den Bezugszeichen E1 bis E4 bezeichnet. Die Ausgänge an denen die Elektroden SE (bzw. 21 und 22) angeschlossen sind, sind mit den Bezugszeichen LC1 und LC2 bezeichnet. Die Fahrzeugkarosserie, welche die Elektrode EI bildet ist über den Eingang GND mit Masse gekoppelt.
Alternativ kann die Auswerteeinrichtung 20 auch die entsprechenden Schaltungsanordnungen aufweisen, sodass an den jeweiligen Eingängen E1 bis E4, LC1 und LC2 die entsprechenden Elektroden direkt angeschlossen werden können.
Die Auswerteeinrichtung 20 kann, wie in 5 angedeutet, aus einem integrierten Bauteil bestehen.
Während des Verschließvorgangs des Verdecksystems ändert sich das elektrische Feld zwischen den einzelnen Elektrodeneinrichtungen. So ändert sich beispielsweise das elektrische Feld zwischen der durch die Verdeckkomponente gebildeten Elektrode 22 (= SE) und der Elektrode 13 (= E2). Gleichzeitig ändert sich auch das elektrische Feld zwischen der durch die Verdeckkomponente gebildeten Elektrode 22 (= SE) und der durch die Karosserie gebildeten Elektrode 40 (= E1). Diese Änderungen weisen eine für den Verdeckvorgang bestimmte Charakteristik auf. Diese stellvorgangsbedingten Änderungen können bei Bedarf wie oben beschrieben kompensiert werden.
Ein Eingreifen in den Bewegungsraum der Verdeckkomponente 22 führt dann zu einer Änderung des elektrischen Feldes der einzelnen Elektrodeneinrichtung, welche nicht zur Charakteristik des Verdeckvorganges passen und/oder welche durch eine Kompensierung nicht mehr kompensierbar sind. Dieses Verhalten kann dann als Eingreifen in den Bewegungsraum interpretiert werden. Wie die Detekti on bzw. das Überwachen genau erfolgt ist oben zu den 1 bis 3 beschrieben worden.
Bei Erkennen eines Eingriffes stellt die Auswerteeinrichtung 20 an ihrem Ausgang OUT der Stellvorrichtung 30 ein Signal zur Verfügung, wodurch der Abbruch des Verdeckvorganges signalisiert wird.
Im geschlossenen bzw. im geöffneten Zustand des Verdecksystems kann das gesamte Einklemmschutzsystem deaktiviert werden. Fehlfunktionen im geöffneten bzw. geschlossenen Zustand des Verdecksystems können so effizient verhindert werden, da ansonsten auch im geöffneten bzw. im geschlossenen Zustand ein elektrisches Feld zwischen an den jeweiligen Elektrodeneinrichtungen anliegen. Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren aber gezielt auch als Vandalismus- bzw. Einbruchschutz verwendet werden. Im geschlossenen Zustand eines Verdeckes kann so etwa eine Annäherung an das Verdeck erkannt werden. Im geöffneten Zustand kann ein Eingreifen von außen in den Fahrzeuginnenraum erkannt werden. In beiden Fällen kann beispielsweise ein Alarm ausgelöst werden. Vorzugsweise ist der Vandalismus- bzw. Einbruchschutz aktivierbar bzw. deaktivierbar.

Claims

Einklemmschutzsystem für ein Bewegtsystem, aufweisend – einen LC-Schwingkreis, welcher eine Elektrodeneinrichtung mit einer ersten Elektrode (SE) und einer zweiten Elektrode (EE) und eine Induktivität (L) aufweist, wobei die Elektrodeneinrichtung Teil eines Kondensatorsystems ist; – einen Signalgenerator (G) zur Beaufschlagung des LC-Schwingkreises mit einer einstellbaren Frequenz und Amplitude; und – einen Kondensator (C₁) zum Koppeln des Signalgenerators (G) mit dem LC-Schwingkreis; wobei das vom Signalgenerator (G) bereitgestellte Signal und das am LC-Schwingkreis anliegende Signal indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist.
Einklemmschutzsystem nach Anspruch 1, weiter aufweisend ein XOR-Gatter zum Verknüpfen des vom Signalgenerator bereitgestellten Signals mit dem am LC-Schwingkreis anliegenden Signal, wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal und das am LC-Schwingkreis anliegende Signal über mindestens einen Komparator zum Erzeugen eines Rechtecksignals dem XOR-Gatter zugeführt werden und wobei das am XOR-Gatter-Ausgang anliegende Signal indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist.
Einklemmschutzsystem nach Anspruch 2, wobei der Gleichanteil, vorzugsweise ein Gleichanteil, welcher kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, des am XOR-Gatter-Ausgang anliegenden Signals indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das am XOR-Gatter-Ausgang anliegende Signal einem Tiefpass zugeführt wird und wobei der Gleichanteil des vom Tiefpass ausgegebenen Signals, vorzugsweise ein Gleichanteil, welcher kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, indikativ für einen Eingriff in das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Änderung der Kapazität der Elektrodeneinrichtung eine Phasenverschiebung zwischen dem vom Signalgenerator bereitgestellten Signal und dem am LC-Schwingkreis anliegenden Signal bewirkt, welche indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Signalgenerator hinsichtlich der Generatorfrequenz und/oder der Generatorspannung einstellbar ist und wobei die Induktivität als passive Induktivität oder aktive Induktivität, vorzugsweise als Gyrator ausgestaltet ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einstellbare Frequenz im Bereich der Parallelresonanzfrequenz des LC-Schwingkreises ist und wobei eine durch eine Bewegung des Bewegtsystems bedingte Änderung des elektrischen Feldes bzw. der Kapazität der Elektrodeneinrichtung kompensierbar ist.
Einklemmschutzsystem nach Anspruch 7, wobei eine Kompensation durch Nachregeln des Signalgenerators auf Resonanzfrequenz des LC-Schwingkreises erfolgt und wobei das Einklemmschutzsystem mit einer Auswerteeinrichtung koppelbar ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Güte des LC-Schwingkreises durch eine zur Schwingkreisspannung proportionale Stromeinprägung regelbar ist.
Bewegtsystem mit mindestens einer Bewegtkomponente, mindestens einer weiteren Komponente und einem Einklemmschutzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bewegtkomponente in einen Stellbereich relativ zur weiteren Komponente verfahrbar ist, wobei die Bewegtkomponente die erste Elektrode der Elektrodeneinrichtung des Einklemmschutzsystems bildet und wobei die weitere Komponente die zweite Elektrode der Elektrodeneinrichtung des Einklemmschutzsystems bildet.
Bewegtsystem nach Anspruch 10, wobei die Bewegtkomponente ein Verdecksystem für Fahrzeuge umfasst, wobei die weitere Komponente eine Fahrzeugkarosserie bzw. ein Chassis umfasst und wobei die Bewegtkomponente über einen, vorzugsweise schaltbaren, Isolator an die weitere Komponente angekoppelt ist.
Bewegtsystem nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Bewegtkomponente, vorzugsweise unter Verwendung einer Shieldelektrode, von der weitere Komponente elektrisch entkoppelbar ist.
Einklemmschutzsystem für ein Bewegtsystem, aufweisend – eine Elektrodeneinrichtung mit mindestens einer ersten Elektrode (SE) und mindestens einer zweiten Elektrode (EE), wobei die Elektrodeneinrichtung Teil eines Kondensatorsystems ist; und – einen Signalgenerator (G) zur Beaufschlagung des Kondensatorsystems mit einer einstellbaren Frequenz und Amplitude, wobei der Signalgenerator (G) mit der ersten Elektrode (SE) der Elektrodeneinrichtung gekoppelt ist; wobei das vom Signalgenerator (G) bereitgestellte Signal und das an der zweiten Elektrode (EE) der Elektrodeneinrichtung abgegriffene Signal indi kativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist.
Einklemmschutzsystem nach Anspruch 13, weiter aufweisend einen Verstärker, wobei das an der zweiten Elektrode der Elektrodeneinrichtung abgegriffene Signal dem Verstärker zugeführt wird, wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal über einen ersten Phasenschieber und einen Schalter zur Detektion des am Ausgang des Verstärkers anliegenden Signals verwendet wird und wobei das detektierte Signal indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist.
Einklemmschutzsystem nach Anspruch 14, wobei der Verstärker ein Transimpedanzverstärker, vorzugsweise mit Bandpass-Charakteristik ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei das detektierte Signal einem Tiefpass zugeführt wird und wobei der Gleichanteil des am Ausgang des Tiefpasses anliegenden Signals indikativ für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der Elektrodeneinrichtung ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei der Signalgenerator hinsichtlich der Generatorfrequenz und/oder der Generatorspannung einstellbar ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei eine durch eine Bewegung des Bewegtsystems bedingte Änderung des elektrischen Feldes der Elektrodeneinrichtung kompensierbar ist.
Einklemmschutzsystem nach Anspruch 18, wobei eine Kompensation durch Nachregeln der Signalgeneratorspannung erfolgt und wobei das Einklemmschutzsystem mit einer Auswerteeinrichtung koppelbar ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal über eine Gegenstromkompensations-Einrichtung mit dem an der zweiten Elektrode abgegriffenen Signal gekoppelt wird, wobei die Gegenstromkompensations-Einrichtung einen invertierenden Verstärker und einen damit gekoppelten zweiten Phasenschieber aufweist.
Bewegtsystem mit mindestens einer Bewegtkomponente, mindestens einer weiteren Komponente und einem Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei die Bewegtkomponente in einen Stellbereich relativ zur weiteren Komponente verfahrbar ist, wobei die Bewegtkomponente die erste Elektrode der Elektrodeneinrichtung des Einklemmschutzsystems bildet und wobei die weitere Komponente die zweite Elektrode des Einklemmschutzsystems bildet.
Bewegtsystem nach Anspruch 21, wobei die Bewegtkomponente ein Verdecksystem für Fahrzeuge umfasst und wobei die weitere Komponente mindestens eine isoliert an der Fahrzeugkarosserie angeordnete Elektrode umfasst.
Bewegtsystem nach Anspruch 22, wobei die an der Fahrzeugkarosserie isoliert angeordnete Elektrode eine streifenförmige Elektrode ist oder eine als leitende Lackschicht ausgebildete Elektrode ist oder eine elektrisch leitende Klammer für Dichtungsgummis ist.
Bewegtsystem nach Anspruch 22 oder 23, wobei die an der Fahrzeugkarosserie angeordnete Elektrode segmentiert ist und wobei die Elektrodensegmente vorzugsweise symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse angeordnet sind.
Einklemmschutzsystem für ein Bewegtsystem, aufweisend – mindestens ein Kondensatorsystem, aufweisend – eine erste Elektrodeneinrichtung mit einer ersten und einer zweiten (E1) Elektrode; – eine zweite Elektrodeneinrichtung mit einer dritten und einer vierten Elektrode (E2); – einen aus der ersten Elektrodeneinrichtung und einer Induktivität gebildeten LC-Schwingkreis (L, SE, E1); – einen Signalgenerator (G) zur Beaufschlagung der ersten Elektrodeneinrichtung und der zweiten Elektrodeneinrichtung mit einer einstellbaren Frequenz und Amplitude; und – einen Kondensator (C1) zum Koppeln des Signalgenerators (G) mit der ersten Elektrodeneinrichtung und der zweiten Elektrodeneinrichtung; wobei – das vom Signalgenerator (G) bereitgestellte Signal und das am LC-Schwingkreis anliegende Signal eine erste Indikation für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der ersten Elektrodeneinrichtung bilden, und – das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal und das an der vierten Elektrode abgegriffene Signal eine zweite Indikation für eine Annährung eines Objektes an das elektrische Feld der zweiten Elektrodeneinrichtung bilden.
Einklemmschutzsystem nach Anspruch 25, wobei die dritte Elektrode der zweiten Elektrodeneinrichtung durch die erste Elektrode der ersten Elektrodeneinrichtung gebildet wird.
Einklemmschutzsystem nach Anspruch 25 oder 26, weiter aufweisend ein XOR-Gatter zum Verknüpfen des vom Signalgenerator bereitgestellten Signals mit dem am LC-Schwingkreis anliegenden Signal, wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal und das am LC-Schwingkreis anliegende Signal über einen Komparator zum Erzeugen eines Rechtecksignals dem XOR-Gatter zugeführt werden und wobei der Gleichanteil des am XOR- Gatter-Ausgang anliegenden Signals, welcher kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, die erste Indikation bildet.
Einklemmschutzsystem nach Anspruch 27, wobei das am XOR-Gatter-Ausgang anliegende Signal einem Tiefpass zugeführt wird und wobei der Gleichanteil des vom Tiefpass ausgegebenen Signals, welcher kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, die erste Indikation bildet.
Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 25 bis 28, weiter aufweisend einen Verstärker, wobei das an der vierten Elektrode abgegriffene Signal dem Verstärker zugeführt wird, wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal über einen ersten Phasenschieber und einen Schalter zur Detektion des am Ausgang des Verstärkers anliegenden Signals verwendet wird und wobei der Gleichanteil des detektierten Signals die zweite Indikation bildet.
Einklemmschutzsystem nach Anspruch 29, wobei der Verstärker ein Transimpedanzverstärker, vorzugsweise mit Bandpass-Charakteristik ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 29 oder 30, wobei das detektierte Signal einem Tiefpass zugeführt wird und wobei der Gleichanteil des am Ausgang des Tiefpasses anliegenden Signals, welcher kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, die zweite Indikation bildet.
Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 25 bis 31, wobei der Signalgenerator hinsichtlich der Generatorfrequenz und/oder der Generatorspannung einstellbar ist, wobei das Einklemmschutzsystem mit einer Auswerteeinrichtung koppelbar ist und wobei die Induktivität als passive Induktivität oder aktive Induktivität, vorzugsweise als Gyrator ausgestaltet ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 25 bis 32, wobei dieses derart ausgebildet ist, dass ein Eingreifen in den Bewegungsraum des Bewegtsystems eine Änderung der ersten Indikation oder der zweiten Indikation bewirkt.
Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 25 bis 33, wobei ein Schalter zum Koppeln Signalgenerators mit der ersten bzw. dritten Elektrode vorgesehen ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 25 bis 34, wobei die Güte des LC-Schwingkreises durch eine zur Schwingkreisspannung proportionale Stromeinprägung regelbar ist.
Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 25 bis 35, wobei das vom Signalgenerator bereitgestellte Signal über eine Gegenstromkompensations-Einrichtung mit dem an der vierten Elektrode abgegriffenen Signal gekoppelt wird, wobei die Gegenstromkompensations-Einrichtung einen invertierenden Verstärker und einen damit gekoppelten zweiten Phasenschieber aufweist.
Fahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, mit einem elektrisch betriebenen Verdecksystem und mit einem Einklemmschutzsystem nach einem der Ansprüche 25 bis 36, wobei das Verdecksystem wenigsten eine bewegte Komponente aufweist und wobei das Einklemmschutzsystem derart ausgestaltet ist, dass im Falle eines Eingriffes in den Bewegungsraum des Verdecksystems der Schließvorgang oder der Öffnungsvorgang des Verdecksystems unterbrechbar, abbrechbar oder reversierbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 37, wobei die erste bzw. dritte Elektrode des Einklemmschutzsystems durch die bewegte Komponente des Verdecksystems gebildet wird, wobei die zweite Elektrode durch die Fahrzeugkarosserie bzw. Chassis gebildet wird und wobei die vierte Elektrode durch mindestens eine im äußeren Bereich des Bewegungsraumes des Verdecksystems am Fahrzeug isoliert angeordnete Elektrode gebildet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 38, wobei die mindestens eine am Fahrzeug isoliert angeordnete Elektrode symmetrisch zur Längsachse des Fahrzeuges angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 37 bis 39, wobei das Einklemmschutzsystem im geschlossenen und/oder im geöffneten Zustand des Verdecksystem deaktivierbar ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 37 bis 40, wobei das Verdecksystem über einen, vorzugsweise schaltbaren Isolator an die Fahrzeugkarosserie angekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 37 bis 41, wobei das Verdecksystem, vorzugsweise unter Verwendung einer Shieldelektrode von der Fahrzeugkarosserie elektrisch entkoppelbar ist.