DE102009019948A1

DE102009019948A1 - Kapazitive Objekterkennung unter Verwendung einer anpassbaren Elektrode

Info

Publication number: DE102009019948A1
Application number: DE102009019948A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hammerschmidt; Mario Motz; Armin Satz; Tobias Werth
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2009-05-05
Publication date: 2010-02-04
Also published as: US8175774B2; US20100145580A1

Abstract

Ein System zur kapazitiven Objekterkennung, das folgende Merkmale aufweist: ein Paar von Elektroden, wobei eine der Elektroden einen anpassbaren Parameter aufweist, und eine Steuerung, die Strompfade modelliert, die durch eine Interaktion eines Objekts mit einem elektrischen Feld zwischen dem Paar von Elektroden als Netzwerk von Kondensatoren gebildet werden. Die Steuerung ist dahingehend konfiguriert, den anpassbaren Parameter auf eine erste Einstellung einzustellen und einen Satz von Wechselspannungen an das Paar von Elektroden anzulegen und einen resultierenden ersten Satz von Stromwerten an jeder der Elektroden zu messen, dahingehend konfiguriert ist, den anpassbaren Parameter auf eine zweite Einstellung einzustellen und den Satz von Wechselspannungen an das Paar von Elektroden anzulegwerten an jeder der Elektroden zu messen, und dahingehend konfiguriert ist, Werte für bis zu alle Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis des ersten und des zweiten Satzes von Stromwerten zu bestimmen.

Description

Fahrzeuge sind üblicherweise mit Sicherheits-Rückhaltesystemen, z. B. Airbag-Systemen, ausgestattet, um Insassen, einschließlich eines Fahrers und eines Beifahrers auf dem Vordersitz, beispielsweise im Fall eines Unfalls zu schützen. Da man davon ausgehen kann, dass der Fahrersitz eines Fahrzeugs besetzt ist, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, ist es allgemein wünschenswert, dass ein Airbag auf der Seite des Fahrers zum Einsatz kommt, wenn das Fahrzeug einer über einer bestimmten Schwelle liegenden Verlangsamung unterworfen wird. Jedoch ist der Fahrer oft allein in dem Fahrzeug, so dass ein Einsatz des Airbags auf der Beifahrerseite unnötig ist. In anderen Fällen ist es wünschenswert, den Airbag auf der Beifahrerseite zu deaktivieren, wenn sich ein Kind oder ein nach hinten gewandter Kindersitz auf dem Beifahrersitz befindet oder wenn sich Insassen vor dem Moment der Aktivierung nach vorne gelehnt haben.
Demgemäß wurden bereits mehrere Techniken zum Bestimmen eines Besetzheitsstatus eines Fahrzeugsitzes zum Zweck eines Deaktivierens von Airbag-Systemen, beispielsweise in den oben beschriebenen Situationen, entwickelt. Eine derartige Technik beinhaltet ein Platzieren von Elektroden in dem Fahrzeugsitz, um die Kapazität eines Objekts zu erfassen, das auf dem Sitz zwischen den zwei Elektroden positioniert ist, wobei eine niedrige Kapazität ein Objekt angibt, das eine niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist, beispielsweise einen Beifahrer. Jedoch ignorieren herkömmliche kapazitive Erfassungssysteme eine Direktkopplungskapazität zwischen den Elektroden, was zu ungenauen Messdaten und unerwünschten masseabhängigen Ergebnissen führen kann, beispielsweise wenn sich ein Insasse nach vorne beugt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System für kapazitive Objekterkennung, ein Verfahren zur kapazitiven Objekterkennung, Fahrzeugsitzinhabererkennungssysteme sowie ein Verfahren zum Bestimmen eines Besetztheitsstatus eines Fahrzeugsitzes mit verbesserten Charakteristika zu liefern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel liefert ein System zur kapazitiven Objekterkennung, das folgende Merkmale aufweist: ein Paar von Elektroden, wobei eine der Elektroden einen anpassbaren Parameter aufweist, und eine Steuerung, die Strompfade modelliert, die durch eine Interaktion eines Objekts mit einem elektrischen Feld zwischen dem Paar von Elektroden als Netzwerk von Kondensatoren gebildet werden. Die Steuerung ist dahin gehend konfiguriert, den anpassbaren Parameter auf eine erste Einstellung einzustellen und einen Satz von Wechselspannungen an das Paar von Elektroden anzulegen und einen resultierenden ersten Satz von Stromwerten an jeder der Elektroden zu messen, dahin gehend konfiguriert ist, den anpassbaren Parameter auf eine zweite Einstellung einzustellen und den Satz von Wechselspannungen an das Paar von Elektroden anzulegen und einen resultierenden zweiten Satz von Stromwerten an jeder der Elektroden zu messen, und dahin gehend konfiguriert ist, Werte für bis zu alle Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis des ersten und des zweiten Satzes von Stromwerten zu bestimmen.
Die beiliegenden Zeichnungen sind enthalten, um ein weitergehendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln, und sie sind in die vorliegende Spezifikation integriert und stellen einen Bestandteil derselben dar. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. Andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres einleuchten, wenn sie durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander nicht unbedingt maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das allgemein ein kapazitives Erfassungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
2 ein schematisches Diagramm, das ein physisches bzw. physikalisches Modell eines Abschnitts eines kapazitiven Erfassungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
3A ein schematisches Diagramm, das ein physikalisches Modell eines Abschnitts eines kapazitiven Erfassungssystems für einen Fahrzeugsitz gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
3B ein schematisches Diagramm eines Netzwerks, das sich aus dem physikalischen Modell der 3A ergibt, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 ein schematisches Diagramm, das allgemein eine Y-Modell-Darstellung eines Vierpols bzw. Zweitornetzwerks veranschaulicht;
5A ein schematisches Diagramm eines kapazitiven Netzwerks der 3B gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5B eine Y-Modell-Darstellung des Netzwerks der 5A gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6A ein schematisches Diagramm eines kapazitiven Netzwerks der 3B gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6B eine Y-Modell-Darstellung des Netzwerks der 6A gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 Gleichungen, die eine Beziehung zwischen Physikalisches-Modell-Kapazitäten und Y-Modell-Parametern gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellen;
8 ein Diagramm, das allgemein ein Modell eines Sitzes und eines zylindrischen Objekts auf demselben zum Zweck einer Simulation nach der Methode der finiten Elemente gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
9A ein Diagramm, das beispielhafte kapazitive Werte veranschaulicht, die anhand einer Simulation nach der Methode der finiten Elemente bestimmt werden, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
9B ein Diagramm, das beispielhafte kapazitive Werte veranschaulicht, die anhand einer Simulation nach der Methode der finiten Elemente bestimmt werden, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
10 eine Tabelle, die beispielhafte kapazitive Werte der Simulation nach der Methode der finiten Elemente der 8, 9A und 9B veranschaulicht;
11 ein Blockdiagramm, das allgemein Elektroden, die in einem Fahrzeugsitz positioniert sind, veranschaulicht, gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
12 ein Flussdiagramm, das allgemein ein Ausführungsbeispiel eines Prozesses zur kapazitiven Objekterkennung veranschaulicht, der eine Elektrodenvariation verwendet, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen, die einen Bestandteil des vorliegenden Dokuments bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, bei denen die Erfindung praktiziert werden kann, Bezug genommen. Diesbezüglich wird eine richtungsangebende Terminologie, z. B. „obere(r, s)”, „untere(r, s)”, „vordere(r, s)”, „hintere(r, s)”, voreilende(r, s), nacheilender, s) usw. unter Bezugnahme auf die Orientierung der jeweils beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in einer Anzahl unterschiedlicher Orientierungen positioniert sein können, wird die richtungsangebende Terminologie zu Veranschaulichungszwecken verwendet und stellt keinesfalls eine Einschränkung dar. Man muss verstehen, dass auch andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können und dass strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Somit ist die folgende ausführliche Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beiliegenden Patentansprüche definiert.
Gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kapazitiven Erfassen und Erkennen eines Objekts, das zumindest teilweise zwischen einem Paar von Elektroden positioniert ist, vorgesehen, wobei das Erfassen ein Variieren eines physikalischen Parameters zumindest einer der Elektroden umfasst. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der physikalische Parameter eine Oberflächengröße der Elektrode. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der physikalische Parameter eine Position der Elektrode relativ zu der anderen Elektrode, um einen Abstand zwischen dem Paar von Elektroden zu variieren. Bei einem Ausführungsbeispiel, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, sind die Elektroden in einem Fahrzeugsitz positioniert, um das Vorhandensein von Objekten in dem Sitz, beispielsweise eines menschlichen Körpers, zu erkennen, um Sicherheitsvorrichtungen, beispielsweise Airbags oder sonstige Rückhaltesysteme, auszulösen, wenn der Sitz besetzt ist.
1 ist ein Block- bzw. ein schematisches Diagramm, das allgemein ein Ausführungsbeispiel eines Erfassungssystems 30 veranschaulicht, das zur kapazitiven Objekterkennung, beispielsweise eines menschlichen Körpers, in einem Fahrzeugsitz konfiguriert ist. Das System 30 umfasst eine erste Elektrode 32 (E1), eine zweite Elektrode 34 (E2) und eine Steuerung 36, wobei die erste Elektrode 32 in einer Rückenlehne 38 positioniert ist und die zweite Elektrode 34 in einer Sitzfläche 40 eines Sitzes 42 positioniert ist, der in einem Autochassis oder -rahmen 44 angeordnet ist. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die erste Elektrode 32 eine Mehrzahl von Teilelektroden oder Teilplatten, die bei A, B, C und D veranschaulicht sind, und die zweite Elektrode 34 umfasst eine Mehrzahl von Teilelektroden oder Teilplatten, die bei E, F, G und H veranschaulicht sind.
2 ist ein schematisches Diagramm eines physikalischen Modells 50, das bedeutende Strompfade, die sich aus einer Interaktion zwischen einem beliebigen Objekt 52 und einem elektrischen Feld ergeben, das zwischen den Elektroden 32 und 34 gebildet wird, indem beispielsweise durch die Steuerung 36 Wechselspannungen an dieselben angelegt werden, als Netzwerk von konzentrierten Kapazitäten C1, C2, C3 und C4 modelliert. Der erste Kondensator C1 stellt eine kapazitive Kopplung zwischen der ersten Elektrode 32 und dem Objekt 52 dar, der zweite Kondensator C2 stellt eine kapazitive Kopplung zwischen der zweiten Elektrode 34 und dem Objekt 52 dar, der dritte Kondensator C3 stellt eine kapazitive Kopplung zwischen dem Objekt 52 und dem Rahmen 44 dar, und der vierte Kondensator C4 stellt die direkte kapazitive Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 32 und 34 dar.
Das physikalische Modell 50 ist ein Beispiel dessen, was üblicherweise als Zweitornetzwerk bekannt ist. In 2 stellt der Rahmen 44 eine Referenz oder Masse dar, wobei die erste Elektrode 32 und der Rahmen 44 ein erstes bzw. Eingangstor 54 (U1) bilden und die zweite Elektrode 34 und der Rahmen 44 ein zweites bzw. Ausgangstor 56 (U2) bilden. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, werden, um die elektrischen Charakteristika (z. B. Impedanzen) eines Zweitornetzwerks zu bestimmen oder zu modellieren, Wechselspannungen an das Eingangs- und das Ausgangstor, beispielsweise Tore 54 und 56, angelegt, und die resultierenden Ströme I₁ und I₂, wie sie bei 55 und 57 angegeben sind, werden gemessen.
3A stellt ein physikalisches Modell 50 dar, bei dem das Objekt 52 einen auf dem Fahrzeugsitz 42 befindlichen Beifahrer umfasst. Wenn Wechselspannungen, die Frequenzen von weniger als 1 MHz (z. B. im KHz-Bereich) aufweisen, an das Eingangs- und das Ausgangstor 54 und 56 angelegt werden, kann die innerhalb des Körpers vorliegende Impedanz des menschlichen Körpers ignoriert werden, und der menschliche Körper kann als Kurzschluss behandelt werden.
3B ist ein schematisches Diagramm eines Netzwerks 58, das aus dem konzentrierten Netzwerk 50 der 3A resultiert, wenn niederfrequente Wechselspannungen (z. B. 10 KHz) durch die Steuerung 36 derart an das erste oder zweite Eingangstor 54 und 56 angelegt werden, dass der menschliche Körper 52 als elektrischer Kurzschluss agiert. Wie durch das Netzwerk 58 veranschaulicht ist, ist jeweils der erste Anschluss der Kondensatoren C1 und C2 mit der ersten bzw. zweiten Elektrode 32 gekoppelt, wobei jeweils der zweite Anschluss der Kondensatoren C1 und C2 mit einem ersten Anschluss des Kondensators C3 gekoppelt ist. Ein zweiter Anschluss des Kondensators C3 ist mit dem Rahmen oder der Masse 44 gekoppelt. Der Kondensator C4 ist zwischen die erste und die zweite Elektrode 32 und 34 gekoppelt. Gemäß Ausführungsbeispielen, die nachstehend ausführlicher beschrieben werden, legt die Steuerung 36 niederfrequente Wechselspannungen an die erste und die zweite Elektrode 32 und 34 an, um die Werte der Kondensatoren C1, C2, C3 und C4 zu bestimmen und um daraus den Besetztheitsstatus des Sitzes 42 zu ermitteln.
Wie bei dem physikalischen Modell 50 der 2 ist das Netzwerk 58 der 3B ein Beispiel dessen, was üblicherweise als passives, lineares Zweitornetzwerk bezeichnet wird. Ein jegliches derartiges Zweitornetzwerk kann als Netzwerk dreier unabhängiger Parameter definiert oder modelliert sein. Ein derartiges Modell wird als Admittanz- oder Y-Modell bezeichnet.
4 ist ein schematisches Diagramm, das allgemein eine Admittanz- oder Y-Modell60-Darstellung eines Zweitornetzwerks, beispielsweise des Zweitornetzwerks 58 der 3, veranschaulicht. Das Y-Modell 60 umfasst ein erstes und ein zweites Tor 64 und 66, eine erste bzw. Eingangsadmittanz Y1, die über das erste Tor 64 gekoppelt ist, eine zweite bzw. Ausgangsadmittanz Y2, die über das zweite Tor 66 gekoppelt ist, und eine Transferadmittanz Y3, die zwischen das erste und das zweite Tor 64 und 66 gekoppelt ist. Bei einem Y-Modell oder Admittanzmodell sind die Eingangsspannungen an den Toren bekannt, und die Admittanzparameter können durch Messen der resultierenden Ströme ermittelt werden.
Beispielsweise können die Werte der Admittanzen Y1, Y2 und Y3 ermittelt werden, indem eine Spannung V₁ an dem ersten Tor 64 angelegt wird, wobei das zweite Tor 66 kurzgeschlossen wird (d. h. V₂ = 0), und indem eine Spannung V₂ an dem zweiten Tor 66 angelegt wird, wobei das erste Tor 64 kurzgeschlossen wird (d. h. V₁ = 0), und indem die Werte der resultierenden Ströme I₁ und I₂ gemessen werden, wie bei 68 und 70 veranschaulicht ist. Die Werte der Admittanzen Y1, Y2 und Y3 können anschlie ßend unter Verwendung dessen, was oft als Y-Matrix oder Y-Parameter-Matrix (hierin nicht veranschaulicht) bezeichnet wird, aus den bekannten Werten von V₁ und V₂ und den gemessenen Werten von I₁ und I₂ ermittelt werden.
Während das Admittanz- oder Y-Modell 60 die Messung der drei Admittanzparameter Y1, Y2 und Y3 ermöglicht, erfordert das konzentrierte Netzwerk 50 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 und 3 die Messung der Werte der vier Kapazitäten C1, C2, C3 und C4. Als solches besteht eine Herausforderung darin, die vier Physikalisches-Modell-Parameter C1, C2, C3 und C4 aus lediglich drei Admittanzparametern, die ausgehend von dem Admittanzmodell erhältlich sind, zu bestimmen. Manche herkömmlichen kapazitiven Erfassungssysteme vermeiden diese Herausforderung, indem sie die Direktkopplungskapazität zwischen in dem Sitz positionierten Elektroden, die durch die Direktkopplungskapazität C4 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 32 und 34 dargestellt wird, die in der Rückenlehne 38 bzw. der Sitzfläche 40 des Sitzes 42 positioniert sind, einfach ignorieren. Jedoch ist eine derartige Annäherung eines kapazitiven Netzwerks nicht gültig, wenn sich ein Beifahrer auf einem Sitz nach vorne beugt. Messdaten in derartigen Systemen führen zu unerwünschten masseabhängigen Ergebnissen für den C1- und C2-Modellparameter.
Im Gegensatz zu derartigen herkömmlichen Systemen verwendet das kapazitive Erfassungssystem 30 Messtechniken, die unter Verwendung des Admittanzmodelläquivalents des Netzwerks 58 der 3 Werte von zwei Sätzen von drei Admittanzparametern (d. h. sechs Admittanzparameterwerte) erhalten, wobei ein physikalischer Parameter der ersten oder der zweiten Elektrode 32 oder 34 zwischen Messungen angepasst wird. Beispielsweise wird bei einem Ausführungsbeispiel ein erster Satz von drei Admittanzparametern bestimmt, wobei die erste Elektrode 32 eine auf einen ersten Wert eingestellte Oberflächengröße oder Elektrodenfläche aufweist, und ein zweiter Satz von drei Admittanzparametern wird bestimmt, wobei die Elektrode 32 eine auf einen zweiten Wert eingestellte Elektrodenfläche aufweist. Unter Verwendung dieser zwei Sätze von drei Admittanzparameterwerten bestimmt die Steuerung 36 Werte der vier Kapazitäten C1, C2, C3 und C4 des Netzwerks 58 und bestimmt auf der Basis eines oder mehrerer Werte der vier Kapazitäten C1, C2, C3 und C4 einen Besetztheitsstatus des Sitzes 42, wobei der Besetztheitsstatus nicht durch den Erdungsstatus des Objekts 52 (z. B. einer Person) mit dem Chassis oder Rahmen 44 beeinflusst wird.
Die nachstehenden 5 bis 7 unten veranschaulichen ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels eines Prozesses, den das System 30 verwendet, um einen Besetztheitsstatus des Sitzes 42 zu bestimmen. Die 5A veranschaulicht das Netzwerk 58 während einer ersten Messung, bei der eine Oberflächengröße einer ersten bzw. Rückenlehnenelektrode 32 durch die Steuerung 36 auf eine erste Elektroden- oder Plattenfläche eingestellt wird, wie sie bei E1 angegeben ist, und eine zweite bzw. Sitzflächenelektrode 34 auf eine erste Elektroden- oder Plattenfläche eingestellt wird, wie bei E2 angegeben ist. Beispielsweise aktiviert die Steuerung 36 bei einem Ausführungsbeispiel während einer ersten Messung alle Teilplatten A, B, C und D, um die erste bzw. Rückenlehnenelektrode 32 auf die erste Elektroden- oder Plattenfläche einzustellen, und aktiviert alle Teilplatten E, F, G und H, um die Sitzfläche auf eine erste Elektroden- oder Plattenfläche einzustellen. Die entsprechenden Kapazitätswerte sind bei C1, C2, C3 und C4 angegeben.
5B veranschaulicht die Y- oder Admittanzmodell80-Darstellung des Netzwerks 58, die Admittanzparameter Y1, Y2 und Y3 aufweist. Bei einem Ausführungsbeispiel bestimmt die Steuerung 36 die Werte der Admittanzparameter Y1, Y2 und Y3, indem sie Wechselspannungen V₁ und V₂ an die Tore 54 und 56 anlegt, die resultierenden Ströme I₁ und I₂ misst und eine Y-Parameter-Matrix verwendet, wie sie oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wurde. Bei einem Ausführungsbeispiel wei sen die Spannungen V₁ und V₂ eine Frequenz von weniger als 1 MHz auf. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die Spannungen V₁ und V₂ eine Frequenz von 10 KHz auf.
6A veranschaulicht ein Netzwerk 58' während einer zweiten Messung, bei der eine Oberflächengröße der ersten bzw. Rückenlehnenelektrode 32 durch die Steuerung 36 auf eine zweite Elektroden- oder Plattenfläche eingestellt wird, wie bei E1' angegeben ist, und die zweite bzw. Sitzflächenelektrode 34 auf die erste Elektroden- oder Plattenfläche eingestellt bleibt, wie wiederum bei E2 angegeben ist. Beispielsweise aktiviert die Steuerung 36 bei einem Ausführungsbeispiel lediglich Teilplatten A und B der ersten bzw. Rückenlehnenelektrode 32, während alle Teilplatten E, F, G und H der Sitzflächenelektrode 34 während der zweiten Messung weiterhin durch die Steuerung 36 aktiviert werden. Die zugeordneten Kapazitätswerte sind bei C1', C2, C3 und C4' angegeben.
Man beachte, dass durch ein Verändern der Elektroden- oder Plattenfläche der ersten Elektrode E1 die Werte von Kopplungskapazitäten, die der ersten Elektrode E1 zugeordnet sind, zwischen dem Netzwerk 58' der 5A und dem Netzwerk 58' der 6B variieren, wie durch C1' und C4' angegeben ist. Falls die Plattenfläche der zweiten Elektrode E2 statt der ersten Elektrode E1 variiert wird, würden die Werte der Kopplungskapazitäten C2 und C3, die der ersten Elektrode E1 zugeordnet sind, statt der Kopplungskapazitäten C1 und C4 variieren. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, wird angenommen, dass das Variieren der Plattenfläche der einen Elektrode weder die Erdung des Objekts 52 (d. h. die Kopplungskapazität C3) noch die Kopplungskapazität der nichtvariierten Elektrode (entweder Kopplungskapazität C1 oder C2) beeinflusst.
6B veranschaulicht die Y- oder Admittanzmodell80'-Darstellung des Netzwerks 58', die Admittanzparameter Y1', Y2' und Y3' aufweist. Wiederum bestimmt die Steuerung 36 die Werte der Admittanzparameter Y1', Y2' und Y3', indem sie Wechselspannungen V₁ und V₂ an die Tore 54 und 56 anlegt, die resultierenden Ströme I₁' und I₂' misst und eine Y-Parameter-Matrix verwendet, wie sie oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wurde.
Anschließend ermittelt die Steuerung 36 die Werte der Kapazitäten C1, C2, C3 und C4 des Netzwerks 50 auf der Basis der Werte der Admittanzparameter Y1, Y2, Y3, Y1', Y2' und Y3', wie oben beschrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Beziehungen zwischen den Kapazitätswerten C1, C2, C3, C4, C1' und C4' und den sechs gemessenen Admittanzparametern Y1, Y2, Y3, Y1', Y2' und Y3', die durch das Variieren der Plattenfläche der ersten Elektrode 32 erhalten wurden, durch die Gleichungen I mit VI der 7 beschrieben. Die sechs unbekannten Kapazitätswerte C1, C2, C3, C4, C1' und C4' werden ausgehend von den sechs gemessenen Admittanzparametern Y1, Y2, Y3, Y1', Y2' und Y3', die durch Variieren der Plattenfläche der ersten Elektrode 32 erhalten wurden, bestimmt.
Anschließend bestimmt die Steuerung 36 einen Besetztheitsstatus des Sitzes 42 auf der Basis der Werte der Kapazitäten C1, C2, C3 und C4. Bei einem Ausführungsbeispiel bestimmt die Steuerung 36 die Besetztheit, indem sie die Werte der Kapazitäten C1, C2, C3 und C4 mit bekannten oder zuvor ermittelten Werten von C1, C2, C3 und C4 vergleicht. Bei einem Ausführungsbeispiel gibt beispielsweise ein Wert einer der Kapazitäten C1, C2, C3 und C4, der innerhalb einer vorbestimmten Bandbreite von Werten liegt, das Vorhandensein eines menschlichen Körpers in dem Sitz 42 an. Bei einem Ausführungsbeispiel gibt ein Wert von C1, der innerhalb einer ersten vorbestimmten Bandbreite liegt, an, dass ein Kind auf dem Sitz 42 sitzt (z. B. berührt der Kopf oder der Rücken eines Kindes eventuell nicht die erste Elektrode 32 oder lediglich einen Teil derselben), und ein Wert von C1, der innerhalb einer zweiten vorbestimmten Bandbreite liegt, gibt an, dass ein Erwachsener auf dem Sitz 42 sitzt (z. B. berührt der Kopf oder berühren die Schultern eines Erwachsenen vollständig die erste Elektrode 32). Bei einem Ausführungsbeispiel geben die Werte einer oder mehrerer der Kapazitäten C1, C2, C3 und C4, von denen jeder innerhalb einer entsprechenden vorbestimmten Bandbreite von Werten liegt, an, dass ein bestimmtes Objekt auf dem Sitz 42 positioniert ist, beispielsweise ein menschlicher Körper, ein Auto-Kindersitz oder ein anderes lebloses Objekt.
Wie oben beschrieben wurde, ist das System 30 auf der Basis der Werte einer oder einer Kombination einer oder mehrerer der Kapazitäten C1, C2, C3 und C4 nicht nur in der Lage, zu ermitteln, ob der Sitz 42 besetzt ist, sondern das System 30 ist in der Lage, die Art des Objekts 52, das den Sitz 42 besetzt, zu identifizieren oder zu erkennen. Bei einem Ausführungsbeispiel sind verschiedene Objekte 52 (z. B. Erwachsene, Kinder, Kindersitze und Gepäck) unter verschiedenen Bedingungen (z. B. verschiedenen Feuchtigkeits- und Temperaturbedingungen, trockenen Sitzbezügen, feuchten Sitzbezügen) in dem Sitz 42 platziert, und es werden entsprechenden Bandbreiten von Kapazitätswerten für jede der Kapazitäten C1, C2, C3, C4, C1' und C4' bestimmt, um eine Datenbank von Kapazitätswerten für die verschiedenen Objekte zu entwickeln. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine derartige Datenbank in einem Speicher 37 in der Steuerung 36 gespeichert, und auf diese Datenbank wird zugegriffen, wenn ein Besetztheitsstatus des Sitzes 42 ermittelt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel steuert die Steuerung 36 auf der Basis des Besetztheitsstatus des Sitzes 42 ein oder mehrere Systeme (z. B. Sicherheitssysteme, Klimatisierungszonen, Sitzheizsysteme) in einem Fahrzeug, in dem sich der Sitz 42 befindet, passt ein oder mehrere derartige Systeme an oder liefert Ausgaben an dasselbe bzw. dieselben. Beispielsweise aktiviert die Steuerung 36 bei einem Ausführungsbeispiel ein Airbag-System, das dem Sitz 42 zugeordnet ist, wenn die Kapazitätswerte C1, C2, C3 und C4 das Vorhandensein eines Erwach senen in dem Sitz 42 angeben. Bei einem Ausführungsbeispiel deaktiviert die Steuerung 36 ein derartiges Airbag-System, wenn die Kapazitätswerte C1, C2, C3 und C4 das Vorhandensein eines Kindersitzes, der auf dem Sitz 42 positioniert ist, angeben.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Steuerung 36 eine fest zugeordnete Steuerung zur Verwendung bei dem System 30. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Steuerung 36 anderen Systemen oder Merkmalen eines Fahrzeugs, bei dem das System 30 verwendet wird, zugeordnet und erfüllt Funktionen für diese. Bei einem Ausführungsbeispiel bestimmt die Steuerung 36 die Werte der Kapazitäten C1, C2, C3 und C4 fortlaufend auf eine Zündung eines Fahrzeugs hin, bei dem das System 30 verwendet wird. Bei einem Ausführungsbeispiel bestimmt die Steuerung 36 einen Besetztheitsstatus des Sitzes 42 auf ein anfängliches Anlassen des Fahrzeugs hin und prüft den Besetztheitsstatus danach periodisch.
Wie zuvor erwähnt wurde, wird beim Anwenden der Technik des Variierens eines physikalischen Parameters einer der Elektrodenplatten, beispielsweise der Elektroden- oder Plattenfläche der ersten Elektrode 32, wie oben beschrieben, davon ausgegangen, dass das Variieren der Plattenfläche einer Elektrode weder die Erdung des Objekts 52 (d. h. die Kapazität C3 in den 2 und 3) noch die Kopplungskapazität der nichtvariierten Elektrode (d. h. die Kapazität C2 in den 2 und 3) beeinflusst. Wie durch die nachstehenden 8 bis 10 beschrieben wird, wurde die Gültigkeit dieser Annahme überprüft, indem eine Simulation einer Analyse finiter Elemente (FEM – finite element analysis) durchgeführt wurde, die ein Modellieren des Sitzes 42 zusammen mit den Elektroden 32 und 34 und ein Modellieren eines auf dem Sitz 42 positionierten Objekts als zylindrischer Körper 90 umfasste.
Gemäß der Simulation wurden zuerst Werte der Physikalisches-Modell-Kapazitäten C1, C2, C3 und C4 unter Verwendung von FEM-Techniken berechnet, wobei Wechselspannungen an der ersten und der zweiten Elektrode 32 und 34 modelliert wurden und wobei die erste Elektrode 32 mit einer ersten Elektrodenfläche modelliert wurde, ähnlich der durch das Netzwerk 58 der 5A veranschaulichten. 9A veranschaulicht die berechneten Werte der Modellkapazitäten C1, C2, C3 und C4 für das simulierte Ausführungsbeispiel des Systems 30, wobei die Kapazitäten C1, C2, C3 und C4 mittels FEM berechnete Werte von 11,2 pF, 13,9 pF, 62,5 pF bzw. 0,26 pF aufwiesen.
Als Nächstes wurden unter Verwendung von FEM-Techniken Physikalisches-Modell-Kapazitätswerte berechnet, wobei die erste Elektrode 32 bei einer zweiten Elektroden- oder Plattenfläche (d. h. einer angepassten oder variierten Plattenfläche) modelliert wurde, ähnlich der durch das Netzwerk 58' der 6A veranschaulichten. 9B veranschaulicht die berechneten Werte der Modellkapazitäten C1', C2, C3 und C4' für das simulierte Ausführungsbeispiel der 30, wobei die Kapazitäten C1', C2, C3 und C4' berechnete Werte von 8,1 pF, 13,9 pF, 63,5 pF bzw. 0,16 pF aufweisen.
Wenn die berechneten Werte der 9B mit denen der 9A verglichen werden, stellt man fest, dass die Werte von C1 und C1' und die Werte von C4 und C4' wie erwartet variieren und dass der Wert von C2 wie erwartet konstant bleibt. Jedoch weist die Simulation eine leichte Variation des Wertes der Massekopplungskapazität C3 auf, von dem man annimmt, dass er durch die Variation der Elektrodenfläche der ersten Elektrode 32 nicht beeinflusst wird. Wie nachstehend beschrieben wird, führt eine derartige Variation zu Fehlern bei den Werten der gemäß den hierin beschriebenen Techniken berechneten Physikalisches-Modell-Kapazitäten C1, C2, C3 und C4.
Unter erneuter Bezugnahme auf die FEM-Simulation wurden die berechneten Werte von C1, C2, C3 und C4 der 9A anschließend in Impedanzen umgewandelt, und auf der Basis der bei der Simulation verwendeten Wechselspannungen wurden die resultie renden Ströme an jedem der Tore und Y-Parameter Y1, Y2 und Y3 ermittelt. Desgleichen wurden die berechneten Werte von C1', C2, C3 und C4' der 9B in Impedanzen umgewandelt, und auf der Basis der bei der Simulation verwendeten Wechselspannungen wurden die resultierenden Ströme an jedem der Tore und Y-Parameter Y1', Y2' und Y3' ermittelt. Ausgehend von diesen Werten von Y1, Y2, Y3, Y1', Y2' und Y3' wurden unter Verwendung der Gleichungen I mit VI der 7 die Modellkapazitäten C1, C2, C3, C4, C1' und C4' berechnet.
10 ist eine Tabelle 100, die Werte der Kapazitäten C1, C2 und C3 für die oben beschriebene FEM-Simulation veranschaulicht. Eine erste Zeile 102 veranschaulicht „Eingangsdaten”, die mittels FEM berechnete Werte umfassen. Eine zweite Zeile 104 veranschaulicht Werte, die unter Verwendung der hierin beschriebenen Elektrodenvariationstechniken (d. h. unter Verwendung von Y-Modell-Parametern und der Gleichungen I bis VI) berechnet werden. Eine dritte Zeile 106 veranschaulicht die Prozentdifferenz zwischen den „Eingangswerten” und denen, die unter Verwendung von Techniken der Variation der Elektrodenfläche berechnet wurden. Wie oben erwähnt wurde, ergeben sich diese Fehler aus der Tatsache, dass, obwohl man annimmt, dass die Kopplungskapazität C3 durch die Variation der Elektrodenfläche der ersten Elektrode E1 unbeeinflusst bleibt, in der Tat eine geringe Variation der Kopplungskapazität C3 vorliegt, wenn die Elektrodenfläche der ersten Elektrode E1 ausgehend von der ersten Elektrodenfläche an die zweite Elektrodenfläche angepasst wird.
Jedoch können Variationen bzw. Schwankungen des Wertes der Kopplungskapazität C3 durch die Konfiguration des Systems 30, einschließlich z. B. der Bemessung der Elektrodenfläche der ersten und der zweiten Elektrode 32, 34 und deren Positionierung in dem Sitz 42 (die beispielsweise unter Verwendung der oben beschriebenen FEM-Techniken modelliert werden kann) minimiert werden oder zumindest innerhalb akzeptabler Grenzen gehalten werden. Ein Begrenzen oder Minimieren von Schwankun gen der Kopplungskapazität C3 verringert wiederum die Fehler bei den ermittelten Werten der Physikalisches-Modell-Kapazitäten C1, C2, C3 und C4, die unter Verwendung der hierin beschriebenen Elektrodenvariationstechniken ermittelt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel liefert beispielsweise ein derartiges Konfigurieren einer Anordnung der ersten und der zweiten Elektrode 32 und 34 (z. B. Elektrodenflächen und Positionierung in dem Sitz 42), dass eine Variation der Elektrodenfläche der ersten Elektrode 32 eine 30–50%ige Variation der Werte C1 und C4 und unerwünschte Variationen der Werte C2 und C3 von nicht mehr als 1% liefert, präzise Ergebnisse bei einer Verwendung der hierin beschriebenen Elektrodenvariationstechniken. Derartige Konfigurationen können vor einem eigentlichen Zusammenbau und Testen unter Verwendung der oben beschriebenen FEM-Simulationstechniken überprüft werden.
Obwohl sie oben vorwiegend in Bezug auf ein Bestimmen eines Besetztheitsstatus eines Fahrzeugsitzes beschrieben wurden, können die durch das System 30 verwendeten Techniken ohne weiteres auch zur Objekterfassung bei anderen Anwendungen angepasst werden. Außerdem können ähnliche Ergebnisse, obwohl sie oben bezüglich eines Variierens der Elektroden- oder Plattenfläche entweder der ersten oder der zweiten Elektrode 32 und 34 beschrieben wurden, erzielt werden, indem statt des Variierens der Elektroden- oder Plattenfläche eine Position einer der Elektroden 32 und 34 variiert wird. Wie durch 11 veranschaulicht ist, kann beispielsweise eine Position der ersten bzw. Rückenlehnenelektrode 32 zwischen Messungen über eine Betätigungseinrichtung 110 variiert werden, wie durch den Richtungspfeil bei 112 veranschaulicht ist, und eine Position der zweiten bzw. Sitzflächenelektrode 34 kann zwischen Messungen über eine Betätigungseinrichtung 114 variiert werden, wie durch den Richtungspfeil bei 116 veranschaulicht ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ermöglicht ein Variieren einer Position der ersten Elektrode 32 zwischen Messungen ei ne Bestimmung der sechs Y-Parameter Y1, Y2, Y3, Y1', Y2' und Y3' und wiederum die Bestimmung der Kapazitäten C1, C2, C3 und C4, wie oben beschrieben wurde.
12 ist ein Flussdiagramm, das allgemein einen Prozess 120 für ein kapazitives Objekt zwischen einem Paar von Elektroden veranschaulicht, der eine Elektrodenvariation gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet. Der Prozess 120 beginnt 122, indem er Strompfade, die durch eine Interaktion des Objekts mit einem elektrischen Feld zwischen dem Paar von Elektroden gebildet werden, als Netzwerk von Kondensatoren modelliert, wobei sich ein erstes Tor zwischen einer ersten der Elektroden und einer Referenz (z. B. Masse) befindet und sich ein zweites Tor zwischen einer zweiten der Elektroden und der Referenz befindet. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das kapazitive Netzwerk ein Netzwerk aus vier Kondensatoren. Bei einem Ausführungsbeispiel umfassen die vier Kondensatoren eine Kopplungskapazität zwischen der ersten Elektrode und dem Objekt, eine Kopplungskapazität zwischen der zweiten Elektrode und dem Objekt, eine Kopplungskapazität zwischen der ersten und der zweiten Elektrode und eine Kopplungskapazität zwischen dem Objekt und der Referenz.
Der Prozess 120 beginnt bei 124, indem er einen anpassbaren Parameter der ersten Elektrode auf eine erste Einstellung einstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der anpassbare Parameter eine Elektroden- oder Plattenfläche der ersten Elektrode. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der anpassbare Parameter eine Position der ersten Elektrode relativ zu der zweiten Elektrode.
Bei 126 wird ein Satz von Wechselspannungen an die erste und die zweite Elektrode angelegt, und ein resultierender erster Satz von Stromwerten an dem ersten und dem zweiten Tor wird gemessen. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Satz von Wechselspannungen eine Frequenz von weniger als 1 MHz auf.
Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die Wechselspannungen eine Frequenz von 10 KHz auf.
Der Prozess 120 setzt sich bei 128 fort, indem er den anpassbaren Parameter der ersten Elektrode auf eine zweite Einstellung einstellt. Bei 130 wird der Spannungssatz erneut an die erste und die zweite Elektrode angelegt, und ein resultierender zweiter Satz von Stromwerten an dem ersten und dem zweiten Tor wird gemessen.
Bei 132 werden die Werte der Kondensatoren des modellierten kapazitiven Netzwerks von 122 auf der Basis des ersten und des zweiten Satzes von Stromwerten bestimmt, die bei 126 und 130 bestimmt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Bestimmen der Werte der Kondensatoren ein Bestimmen eines ersten Satzes von Y-Parametern eines ersten Y-Modell-Äquivalents des kapazitiven Netzwerks von 122, wobei die erste Elektrode bei der ersten Einstellung auf der Basis des ersten Satz von Stromwerten liegt, ein Bestimmen eines zweiten Satzes von Y-Parametern eines zweiten Y-Modell-Äquivalents des kapazitiven Netzwerks von 122, wobei die erste Elektrode bei den zweiten Einstellungen auf der Basis des zweiten Satzes von Stromwerten liegt, und ein Bestimmen von Werten der vier Kondensatoren des kapazitiven Netzwerks auf der Basis einer Beziehung zwischen den Kondensatoren des kapazitiven Netzwerks und dem ersten und dem zweiten Satz von Y-Parametern (z. B. Gleichungen I bis VI der 7).
Bei 134 wird auf der Basis eines oder mehrerer der bei 132 ermittelten kapazitiven Werte ein Vorhandensein eines Objekts zwischen der ersten und der zweiten Elektrode identifiziert. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Vorhandensein eines Objekts identifiziert, indem die bei 132 ermittelten kapazitiven Werte mit vorbestimmten kapazitiven Werten verglichen werden, die verschiedene Arten von Objekten (z. B. einen menschlichen Körper) angeben oder diesen entsprechen.
Obwohl hierin spezifische Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben wurden, wird Fachleuten einleuchten, dass die spezifischen gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der hierin erörterten spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken. Deshalb ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung lediglich durch die Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt werde.

Claims

System zur kapazitiven Objekterkennung, das folgende Merkmale aufweist: ein Paar von Elektroden, wobei eine der Elektroden einen anpassbaren Parameter aufweist; und eine Steuerung, die Strompfade modelliert, die durch eine Interaktion eines Objekts mit einem elektrischen Feld zwischen dem Paar von Elektroden als Netzwerk von Kondensatoren gebildet werden, wobei die Steuerung dahin gehend konfiguriert ist, den anpassbaren Parameter auf eine erste Einstellung einzustellen und einen Satz von Wechselspannungen an das Paar von Elektroden anzulegen und einen resultierenden ersten Satz von Stromwerten an jeder der Elektroden zu messen, dahin gehend konfiguriert ist, den anpassbaren Parameter auf eine zweite Einstellung einzustellen und den Satz von Wechselspannungen an das Paar von Elektroden anzulegen und einen resultierenden zweiten Satz von Stromwerten an jeder der Elektroden zu messen, und dahin gehend konfiguriert ist, Werte für bis zu alle Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis des ersten und des zweiten Satzes von Stromwerten zu bestimmen.
System gemäß Anspruch 1, bei dem der anpassbare Parameter eine Oberflächengröße umfasst und bei dem die erste Einstellung eine erste Oberflächengröße umfasst und die zweite Einstellung eine zweite Oberflächengröße, die sich von der ersten Oberflächengröße unterscheidet, umfasst.
System gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der anpassbare Parameter eine Position der ersten Elektrode relativ zu dem Objekt und zu der zweiten Elektrode umfasst.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Steuerung dahin gehend konfiguriert ist, das Objekt auf der Basis des Wertes eines oder mehrerer der Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren zu erkennen.
System gemäß Anspruch 4, bei dem die Steuerung dahin gehend konfiguriert ist, das Objekt zu erkennen, indem sie die Werte eines oder mehrerer der Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren mit einer Mehrzahl von vorbestimmten Werten für jeden des einen oder der mehreren Kondensatoren vergleicht.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Wechselspannungen eine Frequenz von weniger als ein Megahertz aufweisen, so dass, wenn das Objekt ein menschlicher Körper ist, der menschliche Körper im Wesentlichen als elektrischer Kurzschluss fungiert.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Netzwerk von Kondensatoren einen ersten Kondensator, der eine Kopplungskapazität zwischen der ersten Elektrode und dem Objekt darstellt, einen zweiten Kondensator, der eine Kopplungskapazität zwischen der zweiten Elektrode und dem Objekt, eine Kopplungskapazität zwischen dem Objekt und einer Referenz sowie eine Kopplungskapazität zwischen der ersten und der zweiten Elektrode, darstellt, umfasst.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Steuerung dahin gehend konfiguriert ist, einen ersten Satz von drei Parametern einer Zweitormodelldarstellung des Netzwerks von Kondensatoren ausgehend von dem ersten Satz von Stromwerten, und einen zweiten Satz von drei Parametern einer Zweitormodelldarstellung des Netzwerks von Kondensatoren ausgehend von dem zweiten Satz von Stromwerten zu bestimmen, und bei dem die Steuerung dahin gehend konfiguriert ist, Werte für Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren ausgehend von dem ersten und dem zweiten Satz von Parametern zu bestimmen.
Verfahren zur kapazitiven Objekterkennung, das folgende Schritte umfasst: Modellieren von Strompfaden, die durch eine Interaktion eines Objekts und eines elektrischen Feldes zwischen einem Paar von Elektroden als Netzwerk von Kondensatoren gebildet werden; Anpassen eines Parameters einer Elektrode des Paares von Elektroden an eine erste Einstellung; Anlegen eines Satzes von Wechselspannungen an das Paar von Elektroden und Messen eines resultierenden ersten Satzes von Stromwerten an dem Paar von Elektroden; Anpassen des Parameters der einen Elektrode an eine zweite Einstellung; Anlegen des Satzes von Wechselspannungen an das Paar von Elektroden und Messen eines resultierenden zweiten Satzes von Stromwerten an dem Paar von Elektroden; Bestimmen von Werten für bis zu alle Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis des ersten und des zweiten Satzes von Stromwerten.
Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem das Anpassen des Parameters ein Anpassen einer Oberflächengröße der einen Elektrode umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, bei dem das Anpassen des Parameters ein Anpassen einer Position der einen Elektrode relativ zu dem Objekt und zu der anderen Elektrode des Paares von Elektroden umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, das ferner folgenden Schritt umfasst: Erkennen des Objekts auf der Basis des Wertes eines oder mehrerer der Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren.
Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem das Erkennen des Objekts ein Vergleichen der Werte eines oder mehrerer der Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren mit einer Mehrzahl von vorbestimmten Werten für jeden des einen oder der mehreren Kondensatoren umfasst.
System gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem das Modellieren von Strompfaden ein Modellieren des Netzwerks von Kondensatoren als einen ersten Kondensator, der eine Kopplungskapazität zwischen einer Elektrode des Paares und dem Objekt darstellt, einen zweiten Kondensator, der eine Kopplungskapazität zwischen der anderen Elektrode des Paares und dem Objekt, eine Kopplungskapazität zwischen dem Objekt und einer Referenz und eine Kopplungskapazität zwischen dem Paar von Elektroden darstellt, umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, bei dem das Bestimmen von Werten für bis zu alle Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren folgende Schritte umfasst: Bestimmen eines ersten Satzes von drei Parametern einer Zweitormodelldarstellung des Netzwerks von Kondensatoren ausgehend von dem ersten Satz von Stromwerten; Bestimmen eines zweiten Satzes von drei Parametern einer Zweitormodelldarstellung des Netzwerks von Kondensatoren ausgehend von dem zweiten Satz von Stromwerten; und Bestimmen von Werten für die Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis einer Beziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Satz von Parametern und den Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren.
Fahrzeugsitzinhabererkennungssystem, das folgende Merkmale aufweist: eine erste Elektrode, die in einer der Rückenlehne oder der Sitzfläche eines Fahrzeugsitzes positioniert ist, wobei die erste Elektrode einen anpassbaren Parameter aufweist; eine zweite Elektrode, die in der anderen der Rückenlehne oder der Sitzfläche positioniert ist; und eine Steuerung, die Strompfade modelliert, die durch eine Interaktion eines Objekts und eines elektrischen Feldes zwischen der ersten und der zweiten Elektrode als Netzwerk von Kondensatoren gebildet werden, wobei die Steuerung dahin gehend konfiguriert ist, den anpassbaren Parameter auf eine erste Einstellung einzustellen und einen Satz von Wechselspannungen an die erste und die zweite Elektrode anzulegen und einen resultierenden ersten Satz von Stromwerten an der ersten und der zweiten Elektrode zu messen, dahin gehend konfiguriert ist, den anpassbaren Parameter auf eine zweite Einstellung einzustellen und den Satz von Wechselspannungen an die erste und die zweite Elektrode anzulegen und einen resultierenden zweiten Satz von Stromwerten an der ersten und der zweiten Elektrode zu messen, und dahin gehend konfiguriert ist, Werte für bis zu alle Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis des ersten und des zweiten Satzes von Stromwerten zu bestimmen.
System gemäß Anspruch 16, bei dem der anpassbare Parameter entweder eine Oberflächengröße der ersten Elektrode oder eine Position der ersten Elektrode relativ zu dem Objekt und zu der zweiten Elektrode umfasst.
System gemäß Anspruch 16 oder 17, bei dem die Steuerung einen Besetztheitsstatus des Fahrzeugsitzes auf der Basis des Wertes eines oder mehrerer der Kondensatoren bestimmt.
System gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem die Steuerung den Besetztheitsstatus bestimmt, indem sie den Wert eines oder mehrerer der Kondensatoren mit vorbestimmten Werten für die Kondensatoren vergleicht.
System gemäß Anspruch 19, bei dem die Steuerung ein Fahrzeugsystem auf der Basis des Besetztheitsstatus aktiviert.
System gemäß Anspruch 20, bei dem das Fahrzeugsystem ein dem Fahrzeugsitz zugeordnetes Sicherheitssystem umfasst.
System gemäß einem der Ansprüche 16 bis 21, bei dem das Netzwerk von Kondensatoren eine Kopplungskapazität zwischen der ersten Elektrode und dem Objekt, eine Kopplungskapazität zwischen der zweiten Elektrode und dem Objekt, eine Kopplungskapazität zwischen der ersten und der zweiten Elektrode sowie eine Kopplungskapazität zwischen dem Objekt und einem Chassis des Fahrzeugs umfasst und bei dem die Wechselspannungen eine Frequenz von weniger als ein Megahertz aufweisen, so dass, wenn das Objekt ein menschlicher Körper ist, der menschliche Körper im Wesentlichen als elektrischer Kurzschluss fungiert.
System gemäß Anspruch 22, bei dem die Steuerung dahin gehend konfiguriert ist, einen ersten Satz von drei Parameterwerten einer Zweitormodelldarstellung des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis des ersten Satzes von Stromwerten, und einen zweiten Satz von drei Parameterwerten einer Zweitormodelldarstellung des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis des zweiten Satzes von Stromwerten zu bestimmen. und Werte für die Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis einer Beziehung mit dem ersten und dem zweiten Satz von drei Parameterwerten zu bestimmen.
Ein Verfahren zum Bestimmen eines Besetztheitsstatus eines Fahrzeugsitzes, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Anordnen eines Paares von voneinander beabstandeten Elektroden in einem Fahrzeugsitz; Modellieren von Strompfaden, die durch eine Interaktion eines Objekts mit einem elektrischen Feld zwischen dem Paar von Elektroden als Netzwerk von Kondensatoren gebildet werden; Anlegen eines Satzes von Wechselspannungen an das Paar von Elektroden und Messen eines resultierenden ersten Satzes von Stromwerten an dem Paar von Elektroden; Anpassen eines physikalischen Parameters einer der Elektroden; Anlegen des Satzes von Wechselspannungen an das Paar von Elektroden, wobei die eine Elektrode den angepassten Parameter aufweist, und Messen eines resultierenden zweiten Satzes von Stromwerten an dem Paar von Elektroden; Bestimmen von Werten der Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis des ersten und des zweiten Satzes von Stromwerten; und Bestimmen eines Besetztheitsstatus des Fahrzeugsitzes auf der Basis der Werte der Kondensatoren.
Verfahren gemäß Anspruch 24, bei dem das Anpassen des physikalischen Parameters ein Anpassen entweder einer Oberflächengröße der einen Elektrode oder einer Position der einen Elektrode umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 24 oder 25, bei dem das Modellieren von Strompfaden ein Modellieren des Netzwerks von Kondensatoren als Kopplungskapazität zwischen einer Elektrode des Paares und dem Objekt, als Kopplungskapazität zwischen der anderen Elektrode des Paares, als Kopplungskapazität zwi schen dem Paar von Elektroden und als Kopplungskapazität zwischen dem Objekt und einem Chassis des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 26, bei dem die Wechselspannungen eine Frequenz von weniger als ein Megahertz aufweisen, so dass, wenn das Objekt ein menschlicher Körper ist, der menschliche Körper als elektrischer Kurzschluss fungiert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24 bis 27, bei dem das Bestimmen der Werte der Kondensatoren folgende Schritte umfasst: Bestimmen eines ersten Satzes von drei Parameterwerten einer Zweitormodelldarstellung des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis des ersten Satzes von Stromwerten Bestimmen eines zweiten Satzes von drei Parameterwerten einer Zweitormodelldarstellung des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis des zweiten Satzes von Stromwerten; und Bestimmen von Werten für die Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis einer Beziehung mit dem ersten und dem zweiten Satz von drei Parameterwerten.
Fahrzeugsitzinhabererkennungssystem, das folgende Merkmale aufweist: ein Paar von Elektroden, die in einem Fahrzeugsitz angeordnet sind und voneinander beabstandet sind; eine Einrichtung zum Modellieren von Strompfaden, die durch Interaktion eines Objekts mit einem elektrischen Feld gebildet sind, das zwischen der ersten und der zweiten Elektrode als Netzwerk von Kondensatoren gebildet ist; eine Einrichtung zum Anlegen eines Satzes von Wechselspannungen an das Paar von Elektroden und Messen eines resultierenden ersten Satzes von Stromwerten an dem Paar von Elektroden; eine Einrichtung zum Anpassen eines Parameters einer der Elektroden; eine Einrichtung zum Anlegen des Satzes von Wechselspannungen an das Paar von Elektroden, wobei die eine Elektrode einen angepassten Parameter aufweist, und Messen eines resultierenden zweiten Satzes von Stromwerten an dem Paar von Elektroden; eine Einrichtung zum Bestimmen von Werten der Kondensatoren des Netzwerks von Kondensatoren auf der Basis des ersten und des zweiten Satzes von Stromwerten; und eine Einrichtung zum Bestimmen eines Besetztheitsstatus des Fahrzeugsitzes auf der Basis der Werte der Kondensatoren.