DE102009025212A1

DE102009025212A1 - Fahrzeug mit einer Schließvorrichtung zum berührungslosen Öffnen und Schließen einer Heckklappe und Verfahren zum berührungslosen Öffnen und Schließen einer Heckklappe eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102009025212A1
Application number: DE200910025212
Authority: DE
Inventors: Oliver Dipl.-Ing. Sander; Sebastian Dipl.-Ing. Köngeter (BA); Michael Dipl.-Ing. Czerwinski; Christoph Rössing; Alexander Dipl.-Ing. Klimm; Jürgen Prof. Becker
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2010-04-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (1) mit einer Schließvorrichtung (2) zum berührungslosen Öffnen und Schließen einer Heckklappe (3) des Fahrzeuges (1) durch eine Fußbewegung in einem Bodenbereich (4) hinter dem Heckbereich des Fahrzeuges (1) und mit einem schlüssellosen Zugangssystem (9) mit Mitteln zum Erkennen einer Zugangsberechtigung für das Fahrzeug (1). Die Schließvorrichtung (2) umfasst einen kapazitiven Sensor (5) mit genau zwei Elektroden und eine Auswerteeinheit (7) zum Auswerten von Signalen des kapazitiven Sensors (5) und zum Auslösen des Öffnens und Schließens der Heckklappe (3) in Abhängigkeit von den ausgewerteten Signalen des kapazitiven Sensors (5) und von Signalen des schlüssellosen Zugangssystems (9). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum berührungslosen Öffnen und Schließen einer Heckklappe (3) eines derartigen Fahrzeuges (1) wobei mittels der Auswerteeinheit (7) ein Öffnen oder Schließen der Heckklappe (3) ausgelöst wird, wenn eine Fußbewegung ermittelt wird und gleichzeitig mittels des schlüssellosen Zugangssystems (9) eine Zugangsberechtigung für das Fahrzeug (1) erkannt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Schließvorrichtung zum berührungslosen Öffnen und Schließen einer Heckklappe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum berührungslosen Öffnen und Schließen einer Heckklappe eines derartigen Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
Aus der DE 102 35 925 A1 ist ein Fahrzeugfeldüberwachungssystem zur Überwachung des Nahbereichs eines Fahrzeuges bekannt, das den Nahbereich einer Fahrzeugtür des Fahrzeuges erfassende Sensoren und eine Steuereinheit zum Auswerten von durch die Sensoren erfassten Werten aufweist. Dabei ist das Fahrzeug mit einer automatischen Öffnungseinrichtung für mindestens eine Fahrzeugtür versehen, wobei die automatische Öffnung der Fahrzeugtür durch die Steuereinheit in Abhängigkeit von durch die Sensoren erfassten Objekten steuerbar ist.
Aus der DE 10 2006 044 112 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Sensoranordnung bekannt, die Teile eines Außenbereiches des Kraftfahrzeuges auf die Anwesenheit eines Körperteils eines Benutzers oder eines Gegenstands überwacht und so angebracht und ausgerichtet ist, dass ein Teil eines Beins oder Fußes eines neben dem Kraftfahrzeug stehenden Benutzers durch eine einfache Körperbewegung in den von der Sensoranordnung überwachten Teil des Außenbereichs des Kraftfahrzeuges bringbar ist. Ferner wird in der DE 10 2006 044 112 A1 ein Verfahren zum Öffnen einer Tür, einer Haube und/oder eines Deckels eines derartigen Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, wobei nach einem positiv abgeschlossenen Authentifizieren eines Benutzers über einen ID-Geber Mittel zum Entriegeln der Tür, der Haube und/oder des Deckels aktiviert werden.
Vor oder nach dem Entriegeln werden mittels eines Steuermittels zumindest dem überwachten Teil des Außenbereiches zugeordnete Mittel zum Öffnen der Tür, der Haube und/oder des Deckels durch Einbringen eines Gegenstands oder eines Körperteils in den von der Sensoranordnung überwachten Teil des Außenbereiches aktiviert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer verbesserten Schließvorrichtung zum berührungslosen öffnen und Schließen einer Heckklappe und ein verbessertes Verfahren zum berührungslosen öffnen und Schließen einer Heckklappe eines derartigen Fahrzeuges anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Fahrzeuges durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist eine Schließvorrichtung zum berührungslosen öffnen und Schließen einer Heckklappe des Fahrzeuges durch eine Fußbewegung in einem Bodenbereich hinter dem Heckbereich des Fahrzeuges und ein schlüsselloses Zugangssystem mit Mitteln zum Erkennen einer Zugangsberechtigung für das Fahrzeug auf. Dabei weist die Schließvorrichtung einen kapazitiven Sensor mit genau zwei Elektroden und eine Auswerteeinheit zum Auswerten von Signalen des kapazitiven Sensors und zum Auslösen des Öffnens und Schließens der Heckklappe in Abhängigkeit von den ausgewerteten Signalen des kapazitiven Sensors und von Signalen des schlüssellosen Zugangssystems auf.
Unter einem schlüssellosen Zugangssystem mit Mitteln zum Erkennen einer Zugangsberechtigung für ein Fahrzeug wird ein System verstanden, mittels dessen das Fahrzeug ohne aktive Benutzung eines Fahrzeugschlüssels automatisch entriegelt werden kann, wenn mittels des schlüssellosen Zugangssystems das Vorhandensein einer Zugangsberechtigung, beispielsweise eines mit einem Transponder ausgestatteten Identifikationselementes, für das Fahrzeug erkannt wird. Derartige schlüssellose Zugangssysteme sind beispielsweise unter den Bezeichnungen ”Keyless Go” und ”Passive Entry/Go” bekannt.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug unterscheidet sich von ähnlichen aus dem Stand der Technik bekannten Fahrzeugen durch die Ausbildung der Schließvorrichtung zum berührungslosen Öffnen und Schließen der Heckklappe und dabei insbesondere dadurch, dass die Schließvorrichtung einen kapazitiven Sensor mit genau zwei Elektroden aufweist. Dies ermöglicht es, Kapazitäten der beiden Elektroden gegeneinander zu messen. Dadurch wird insbesondere keine zusätzliche Referenzkapazität benötigt, gegen die Kapazitäten einer Elektrode gemessen werden. Dies vereinfacht einerseits vorteilhaft die Ausbildung des kapazitiven Sensors und reduziert gleichzeitig dessen Anfälligkeit gegen Messungenauigkeiten aufgrund unterschiedlicher Umwelteinflüsse an den jeweiligen Orten der Elektroden und der Referenzkapazität, da die beiden Elektroden jeweils wenigstens annähernd gleichen Umwelteinflüssen ausgesetzt sind. Außerdem reduziert es vorteilhaft den Energieverbrauch gegenüber Schließvorrichtungen mit mehr als zwei Elektroden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum berührungslosen öffnen und Schließen einer Heckklappe eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges wird mittels der Auswerteinheit ein öffnen oder Schließen der Heckklappe ausgelöst, wenn eine Fußbewegung ermittelt wird und daraufhin mittels des schlüssellosen Zugangssystems eine Zugangsberechtigung für das Fahrzeug erkannt wird. Zur Ermittelung einer Fußbewegung werden die beiden Elektroden des kapazitiven Sensors periodisch elektrisch aufgeladen und entladen und mittels der Auswerteeinheit wird der Verlauf einer elektrischen Spannungsdifferenz zwischen einer an einer ersten Elektrode anliegenden ersten Spannung und einer an der zweiten Elektrode anliegenden zweiten Spannung ausgewertet.
Durch das Auslösen des Öffnens und Schließens der Heckklappe bei einer ermittelten Fußbewegung kann die Heckklappe durch eine Fußbewegung im Erfassungsbereich des kapazitiven Sensors geöffnet und geschlossen werden. Dadurch wird vorteilhaft ein öffnen und Schließen der Heckklappe durch einen Benutzer des Fahrzeuges ermöglicht, der beispielsweise in beiden Händen Gegenstände hält, ohne dass er diese Gegenstände zum öffnen und Schließen der Heckklappe abstellen muss. Somit wird der Benutzungskomfort des Fahrzeuges vorteilhaft erhöht. Dabei wird erfindungsgemäß die Heckklappe durch die Fußbewegung nur dann geöffnet oder geschlossen, wenn gleichzeitig mittels des schlüssellosen Zugangssystems eine Zugangsberechtigung für das Fahrzeug erkannt wird. Dadurch wird vorteilhaft ein ungewolltes öffnen oder Schließen der Heckklappe, beispielsweise durch Tiere oder unbefugte Personen, verhindert.
Die Auswertung einer elektrischen Spannungsdifferenz zwischen an den beiden Elektroden anliegenden Spannungen zur Ermittelung der Fußbewegung im Erfassungsbereich des kapazitiven Sensors hat gegenüber einer Auswertung einer an einer einzelnen Elektrode anliegenden Spannung den Vorteil, dass sich durch die Differenzbildung mittels analoger Signalvorverarbeitung die nachgeschaltete digitale Signalverarbeitung nur bei spezifischen Differenzsignaländerungen aktiviert werden muss. Dies reduziert vorteilhaft den Energieverbrauch.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine Rückansicht eines Fahrzeuges mit einer Schließvorrichtung zum berührungslosen Öffnen und Schließen einer Heckklappe des Fahrzeuges,
2 ein Blockdiagramm einer Schließvorrichtung zum berührungslosen Öffnen und Schließen einer Heckklappe eines Fahrzeuges, die an ein schlüsselloses Zugangssystem des Fahrzeuges gekoppelt ist,
3 zeitliche Verläufe von an zwei Elektroden eines kapazitiven Sensors anliegenden Spannungen,
4 einen zeitlichen Verlauf einer Spannungsdifferenz zwischen an zwei Elektroden eines kapazitiven Sensors anliegenden Spannungen, und
5 einen zeitlichen Verlauf einer über Zeitintervalle integrierten Spannungsdifferenz zwischen an zwei Elektroden eines kapazitiven Sensors anliegenden Spannungen.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Rückansicht eines Fahrzeuges 1 mit einer Schließvorrichtung 2 zum berührungslosen Öffnen und Schließen einer Heckklappe 3 des Fahrzeuges 1 und mit einem schlüssellosen Zugangssystem 9 mit Mitteln zum Erkennen einer Zugangsberechtigung für das Fahrzeug 1.
Zum Erkennen einer Zugangsberechtigung für das Fahrzeug 1 ist mittels des schlüssellosen Zugangssystems 9 ermittelbar, ob sich in einer Umgebung des Fahrzeuges 1 ein zugehöriges Identifikationselement, beispielsweise ein Fahrzeugschlüssels des Fahrzeuges 1, befindet. Dazu weist das Identifikationselement beispielsweise einen Transponder auf, der mittels eines von dem schlüssellosen Zugangssystem 9 erzeugbaren elektromagnetischen Wechselfeldes identifizierbar ist.
Die Schließvorrichtung 2 weist einen kapazitiven Sensor 5 auf, der in einem Stoßfänger 6 am Heckbereich des Fahrzeuges 1 angeordnet und dessen elektrisches Feld auf einen Bodenbereich 4 hinter dem Heckbereich ausgerichtet ist.
2 zeigt ein Blockdiagramm der Schließvorrichtung 2 zum berührungslosen Öffnen und Schließen der Heckklappe 3. Die Schließvorrichtung 2 umfasst den kapazitiven Sensor 5, eine Auswerteeinheit 7 und eine Antriebseinheit 8 zum Öffnen und Schließen der Heckklappe 3. Der Auswerteeinheit 7 sind von dem kapazitiven Sensor 5 erfasste Signale zuführbar. Ferner ist die Auswerteeinheit 7 mit dem Zugangssystem 9 verbunden, welche ein zugehöriges Identifikationselement in der Umgebung des Fahrzeuges 1 erkennen kann und nach erfolgreicher Identifikation ein Öffnen und Schließen der Heckklappe 3 durch die Antriebseinheit 8 auslösen kann.
Mittels der Auswerteeinheit 7 sind in unten näher beschriebener Weise von dem kapazitiven Sensor 5 erfasste Signale zur Ermittelung einer Fußbewegung in dem Bodenbereich 4 auswertbar. Wenn mittels der Auswerteeinheit 7 eine Fußbewegung in dem Bodenbereich 4 ermittelt wird und gleichzeitig mittels des schlüssellosen Zugangssystems 9 in der Umgebung des Fahrzeuges 1 ein Identifikationselement erkannt wird, dann wird von der Auswerteeinheit 7 ein Öffnen der Heckklappe 3 ausgelöst, falls diese geschlossen ist, oder ein Schließen der Heckklappe 3, falls diese geöffnet ist. Auf diese Weise kann ein Nutzer des Fahrzeuges 1, der ein zugehöriges Identifikationselement bei sich trägt, die Heckklappe 3 durch eine Fußbewegung in dem Bodenbereich 4 öffnen oder verschließen.
Die 3 bis 5 illustrieren die Auswertung von Signalen des kapazitiven Sensors 5 mittels der Auswerteeinheit 7, um eine Fußbewegung in dem Bodenbereich 4 zu erkennen.
Die beiden Elektroden des kapazitiven Sensors 5 werden periodisch elektrisch aufgeladen und entladen. Die periodische Auf- und Entladung der Elektroden wird vorzugsweise beendet, wenn eine Zündung eines Motors des Fahrzeuges 1 erfolgt.
3 zeigt zeitliche Verläufe von an den Elektroden des kapazitiven Sensors 5 anliegenden Spannungen U zwischen zwei Zeitpunkten t₁, t₂ während einer periodischen Auf- und Entladung der Elektroden. Dabei bezeichnet U1 eine an einer ersten Elektrode anliegende erste Spannung und U2 eine an der zweiten Elektrode anliegende zweite Spannung.
Die beiden Elektroden werden während einer Periodendauer T jeweils einmal gleichzeitig aufgeladen und jeweils einmal gleichzeitig entladen. Die Spannungen U1 und U2 an den Elektroden unterscheiden sich geringfügig voneinander.
4 zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Spannungsdifferenz ΔU = U1 – U2 zwischen der ersten Spannung U1 und der zweiten Spannung U2. Dabei ist die Spannungsdifferenz ΔU im dargestellten Zeitraum während der Aufladung der Elektroden negativ und während der Entladung der Elektroden positiv. Die Spannungen U1 und U2 an den Elektroden und deren Spannungsdifferenz ΔU hängen von den dielektrischen Eigenschaften in dem Bodenbereich 4 ab und insbesondere davon, ob und welche Objekte sich in dem Bodenbereich 4 befinden. Sie eignen sich deshalb zur Erkennung einer Fußbewegung in dem Bodenbereich 4. Ein zur Erkennung einer derartigen Fußbewegung geeignetes Messsignal S ergibt sich aus der Spannungsdifferenz ΔU, indem diese fortlaufend über vorgebbare Zeitintervalle, beispielsweise über eine vorgebbare Anzahl aufeinander folgender Periodendauern T integriert wird. Besonders geeignet ist ein derartiges Messsignal S, wenn die Spannungsdifferenz ΔU dabei nur während der Auf- oder Entladephasen der Elektroden integriert wird, da sich dann positive und negative Werte der Spannungsdifferenz ΔU nicht gegeneinander aufheben.
5 zeigt den zeitlichen Verlauf eines derartigen Messsignals S, das durch Integration der Spannungsdifferenz ΔU jeweils über eine Entladephase der Elektroden, oder alternativ über mehrere aufeinander folgende Entladephasen der Elektroden, erzeugt wird. Dieses Messsignal S ist relativ klein, wenn sich kein Objekt in dem Bodenbereich 4 befindet, und wächst merklich an, wenn ein Fuß in den Bodenbereich 4 bewegt wird, wie in 5 dargestellt. Wenn der Fuß wieder aus dem Bodenbereich 4 herausbewegt wird, fällt das Messsignal S wieder ab. Nachdem der Fuß aus dem Bodenbereich 4 herausbewegt wurde, nimmt das Messsignal S im in 5 darstellten Fall zeitweise negative Werte an (die Spannungsdifferenz ΔU nimmt dabei während der Entladung der Elektroden im Unterschied zu dem in 4 dargestellten Zeitraum ebenfalls negative Werte an), bevor es wieder zu seinem ursprünglichen Wert zurückkehrt.
Die Referenzspannung des Integrators kann mit Hilfe einer zeitlichen Mittelwertbildung des Differenzsignals so vorteilhaft angepasst werden, dass hierdurch der Arbeitsbereich des Integrators optimal ausgenutzt werden kann. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise das Angleichen durch z. B. aufgrund von Umwelteinflüssen stark differierende Sensorkapazitäten.
Das Messsignal S kann daher vorteilhaft zur Erkennung einer Fußbewegung in dem Bodenbereich 4 ausgewertet werden. Dabei wird beispielsweise auf eine Fußbewegung in dem Bodenbereich 4 geschlossen, wenn das Messsignal S einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet, oder der Zeitverlauf des Messsignals S zumindest einer vorgebbaren Charakteristik entspricht.
Alternativ ist nach einer Weiterbildung der Erfindung eine weitere Elektrode einzuführen, welche zwischen den beiden Elektroden des kapazitiven Sensors 5 angebracht ist und welche elektrisch mit dem Massepotenzial des Fahrzeugs 1 verbunden ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine verbesserte Trennung der elektrischen Felder der beiden Elektroden des kapazitiven Sensors 5.

1: Fahrzeug
2: Schließvorrichtung
3: Heckklappe
4: Bodenbereich
5: kapazitiver Sensor
6: Stoßfänger
7: Auswerteeinheit
8: Antriebseinheit
9: schlüsselloses Zugangssystem
t: Zeit
t₁: erster Zeitpunkt
t₂: zweiter Zeitpunkt
U: Spannung
U1: erste Spannung
U2: zweite Spannung
T: Periodendauer
ΔU: Spannungsdifferenz
S: Messsignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10235925 A1 [0002]
- DE 102006044112 A1 [0003, 0003]

Claims

Fahrzeug (1) mit einer Schließvorrichtung (2) zum berührungslosen Öffnen und Schließen einer Heckklappe (3) des Fahrzeuges (1) durch eine Fußbewegung in einem Bodenbereich (4) hinter dem Heckbereich des Fahrzeuges (1) und mit einem schlüssellosen Zugangssystem (9) mit Mitteln zum Erkennen einer Zugangsberechtigung für das Fahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Schließvorrichtung (2) einen kapazitiven Sensor (5) mit genau zwei Elektroden und eine Auswerteeinheit (7) zum Auswerten von Signalen des kapazitiven Sensors (5) aufweist, welche ein Auslösen des Öffnens und Schließens der Heckklappe (3) in Abhängigkeit der ausgewerteten Signalen des kapazitiven Sensors (5) und der Signale des schlüssellosen Zugangssystems (9) ermöglichen.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kapazitive Sensor (5) in einem Stoßfänger (6) im Heckbereich des Fahrzeuges (1) angeordnet ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zwei Elektroden des kapazitiven Sensors (5) eine weitere Elektrode eingebracht ist, welche elektrisch mit der Fahrzeug-Masse verbunden ist.
Verfahren zum berührungslosen Öffnen und Schließen einer Heckklappe (3) eines Fahrzeuges (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei mittels der Auswerteinheit (7) ein Öffnen oder Schließen der Heckklappe (3) ausgelöst wird, wenn eine Fußbewegung ermittelt wird und gleichzeitig mittels des schlüssellosen Zugangssystems (9) eine Zugangsberechtigung für das Fahrzeug (1) erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittelung einer Fußbewegung die beiden Elektroden des kapazitiven Sensors (5) periodisch elektrisch aufgeladen und entladen werden und mittels der Auswerteeinheit (7) der Verlauf einer elektrischen Spannungsdifferenz (ΔU) zwischen einer an einer ersten Elektrode anliegenden ersten Spannung (U1) und einer an der zweiten Elektrode anliegenden zweiten Spannung (U2) ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Spannungsdifferenz (ΔU) ausgewertet wird, indem die Spannungsdifferenz (ΔU) fortlaufend über vorgebbare Zeitintervalle integriert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Fußbewegung geschlossen wird, wenn der Zeitverlauf der integrierten Spannungsdifferenz (ΔU) zumindest einer vorgebbaren Charakteristik entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rekalibrierung der Integration durch Verschieben der Referenzspannung vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannung bei der Rekalibrierung dem zeitlichen Mittelwert der Differenzspannung im unbetätigten Zustand entspricht.