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Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug.
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Es ist bekannt, Scheibenwischer an der Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs automatisiert zu aktivieren. Hierzu ist ein Sensor erforderlich, der üblicherweise an der Innenseite der Frontscheibe angebracht ist und mittels optischer oder kapazitiver Auswertung eine punktuelle Überprüfung auf Niederschlag ausführt.
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Generell ist anzustreben, die Scheiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere die Frontscheibe und die Heckscheibe, mit höchster visueller Qualität bereitzustellen, da die visuelle Qualität der Scheiben wesentlich ist für den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit. Es besteht dabei ein Bedarf nach kostengünstigen Systemen, die neben einem Niederschlag auch eine Scheibenverschmutzung erkennen können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das in der Lage ist, einen Scheibenzustand zu erkennen und Maßnahmen zur Bereitstellung oder Wiederherstellung einer hohen visuellen Qualität der Durchsicht durch eine Scheibe vorzunehmen. Das bereitzustellende Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug soll jedoch nicht auf eine Scheibenzustandserkennung begrenzt sein, sondern es ermöglichen, auch andere Parameter von Komponenten eines Kraftfahrzeugs und/oder mit einem solchen zu befördernder Personen in effektiver Weise zu erfassen und davon abhängig bestimmte Aktionen durchzuführen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Sensorsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Danach zeichnet sich das erfindungsgemäße Sensorsystem dadurch aus, dass das Signal eines Sensors ausgewertet wird, das durch eine in und/oder auf einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges angeordnete elektrisch leitende Anordnung bereitgestellt ist. Eine Schaltungsanordnung erfasst direkt oder indirekt eine Änderung einer elektrischen Größe eines solchen Sensors und betätigt in Abhängigkeit von der erfassten elektrischen Größe einen Aktuator und/oder aktiviert oder deaktiviert eine elektrische Schaltung und/oder stellt die Information über die erfasste Änderung einem weiteren System zur Verfügung.
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Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf dem Gedanken, einen Sensor eines Sensorsystems eines Kraftfahrzeuges durch eine elektrisch leitende Anordnung zu realisieren, die in und/oder auf einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Ein solcher Sensor kann durch eine in der Fensterscheibe bereits vorhandene elektrisch leitende Anordnung realisiert sein, für welchen Fall sich eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt, oder durch eine zusätzliche elektrisch leitende Anordnung, die in eine Fensterscheibe integriert wird. Erfindungsgemäß dient die Fensterscheibe somit selbst bzw. eine in und/oder auf dieser realisierte elektrisch leitende Anordnung als Sensor. Dies öffnet neue Sensorikanwendungen in einem Kraftfahrzeug.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Größe, deren Änderung erfasst wird, die Kapazität der elektrisch leitenden Anordnung ist. Die in die Fensterscheibe integrierte elektrisch leitende Anordnung bildet gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen kapazitiven Sensor. Grundsätzlich können jedoch auch andere elektrische Größen ausgewertet werden, beispielsweise eine Induktivität oder ein Widerstand der elektrisch leitenden Anordnung.
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In einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung beaufschlagt die Schaltungsanordnung zur Messung der Änderung einer elektrischen Größe die elektrisch leitende Anordnung mit einem modulierten Messsignal. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen Wechselstrom oder um eine Wechselspannung, die mit einer bestimmten Frequenz, die niederfrequent oder hochfrequent sein kann, der elektrisch leitenden Anordnung zugeführt wird. Eine Änderung der elektrischen Größe, beispielsweise der Kapazität der elektrisch leitenden Anordnung, wird gemäß dieser Ausführungsvariante dadurch erfasst, dass eine Änderung der Phase und/oder der Amplitude eines solchen Messsignals ausgewertet wird.
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Einer alternativen Ausgestaltung wird der elektrisch leitenden Anordnung kein moduliertes Messsignal, sondern ein frequenzunabhängiges Messsignal aufgeprägt. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass zur Messung der Änderung der betrachteten elektrischen Größe der elektrisch leitenden Anordnung die Schaltungsanordnung einen analogen Wert der elektrischen Größe erfasst. Ein solcher analoger Wert kann über das frequenzunabhängige Messsignal oder alternativ direkt, d.h. ohne ein zusätzliches Messsignal durch Erfassen des Absolutwertes einer bestimmten elektrischen Größe der elektrisch leitenden Anordnung erfasst werden. Im letzteren Fall wird beispielsweise eine Kapazitätsänderung direkt gemessen, die die elektrisch leitende Anordnung erfährt.
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In einem Ausführungsbeispiel erfüllt die elektrisch leitende Anordnung in der Fensterscheibe zusätzlich eine weitere Funktion. Hierdurch wird ein synergistischer Effekt bereitgestellt. Bei der weiteren Funktion handelt es sich beispielsweise um eine Heizfunktion oder um eine Antennenfunktion. Es wird somit eine schon bereits vorhandene Fahrzeugkomponente als Sensor der betrachteten Fensterscheibe verwendet.
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Alternativ ist es ebenso möglich, dass die elektrisch leitende Anordnung allein als Sensor dient und keine weitere Funktion in der Fensterscheibe erfüllt. Für diesen Fall kann es vorgesehen sein, dass die elektrisch leitende Anordnung zusätzlich zu einem Heizdraht einer Heckscheiben- oder Frontscheibenheizung in die Fensterscheibe integriert ist. Das Sensorsystem und die Heckscheiben- oder Frontscheibenheizung bilden dabei zwei getrennte Systeme, die gesondert ansteuerbar sind.
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Sofern in der Fensterscheibe bereits vorhandene, andere elektrisch leitende Komponenten realisiert sind, wie beispielsweise ein Heizdraht einer Heckscheiben- oder Frontscheibenheizung, sind die elektrisch leitende Anordnung des erfindungsgemäßen Sensorsystems durch bereits vorhandenen, anderen elektrisch leitenden Komponenten in einer Ausgestaltung der Erfindung in unterschiedlichen Ebenen in und/oder auf der Fensterscheibe angeordnet. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Heizdraht einer Heckscheiben- oder Frontscheibenheizung in das Material der Fensterscheibe eingebettet ist, während die elektrisch leitende Anordnung des erfindungsgemäßen Systems auf die Innenseite oder auf die Außenseite der Scheibe auflaminiert ist. Dies hat zum einen den Vorteil, dass Veränderungen des Scheibenzustandes an der Scheibenoberfläche, wie Verschmutzungen oder das Auftreffen von Niederschlag, effektiver erfasst werden können. Zum anderen ist eine solche Anordnung der elektrisch leitenden Anordnung auf der Innen- oder Außenseite einer Fensterscheibe auch herstellungstechnisch vorteilhaft, da die elektrisch leitende Anordnung des erfindungsgemäßen Sensorsystems nach der eigentlichen Herstellung der Scheibe an dieser angebracht werden kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der elektrisch leitenden Anordnung um einen in oder auf der Fensterscheibe angeordneten Draht. Wie ausgeführt, kann es sich hierbei um einen bereits vorhandenen Draht beispielsweise einer Heckscheiben- oder Frontscheibenheizung oder einer Antenne oder einen Teil eines solchen vorhandenen Drahtes handeln. Ebenso kann es sich bei dem Draht der elektrisch leitenden Anordnung des erfindungsgemäßen Sensorsystems um einen zusätzlichen Draht handeln. Der Draht besitzt eine Kapazität, die durch die Drahtlänge und die Oberfläche des Drahtes definiert wird.
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Erfindungsgemäß können ein oder mehrere solcher Drähte realisiert sein, wobei im Falle mehrerer Drähte diese mit einer unterschiedlichen elektrischen Spannung beaufschlagt sein können. Sofern der in und/oder auf einer Fensterscheibe integrierte Sensor nur einen Draht aufweist, bildet dieser einen kapazitiven Sensor, dessen Kapazität gegenüber Masse durch Materialien wie Schmutz, Feuchtigkeit oder auch die Nähe eines menschlichen Körpers beeinflusst wird, da solche Materialien leitende und dielektrische Eigenschaften aufweisen, die die Kapazität des Drahtes beeinflussen. Sofern der erfindungsgemäße Sensor mehrere Drähte aufweist, die unterschiedliche Elektroden bilden, so kann als Kapazität zusätzlich oder maßgeblich die Kapazität zwischen diesen Elektroden betrachtet und ausgewertet werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Realisierung der elektrisch leitenden Anordnung der Fensterscheibe durch einen oder mehrere Drähte nur beispielhaft zu verstehen ist.
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Die elektrisch leitende Anordnung kann auch in anderer Weise gebildet sein, beispielsweise durch eine im oder auf der Fensterscheibe angeordnete, leitende Beschichtung, durch in die Fensterscheibe eingebrachte leitende Tönungselemente oder durch elektrisch tönbare Scheibenelemente. Beispielsweise ist es bekannt, in eine Fensterscheibe als leitende Tönungselemente ionisierbare Flüssigkeiten einzubringen, deren Polarisation bei Anlegen eines elektrischen Feldes geändert wird, wodurch ein Tönungseffekt bereitgestellt oder beseitigt wird. Auch solche ionisierbaren Flüssigkeiten stellen eine elektrisch leitende Anordnung dar, zu der eine Änderung einer elektrischen Größe durch das erfindungsgemäße Sensorsystem auswertbar ist.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßem Sensorsystems dazu ausgebildet, durch Auswertung der Änderung einer elektrischen Größe des Sensors einen Scheibenzustand zu bestimmen. Bei dem zu bestimmenden Scheibenzustand handelt es sich beispielsweise um das Vorhandensein von Regenwasser auf der Fensterscheibe und/oder den Verschmutzungsgrad der Fensterscheibe durch Staub, Schmutz etc. und/oder ein Beschlagen der Fensterscheibe von innen.
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Die Schaltungsanordnung ist des Weiteren dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von dem erfassten Scheibenzustand als Aktuator einen Scheibenwischer, eine Wasserspritzanlage und/oder eine Belüftungsanlage zu betätigen. Auch kann vorgesehen sein, dass bei Detektion von Regen Scheinwerferwischer aktiviert werden. Die Betätigung eines Scheibenwischers kann dabei differenziert in dem Sinne erfolgen, dass eine Intervallfunktion des Scheibenwischers realisiert wird, wobei das Intervall von der Intensität des Regenwassers abhängt. Ebenso kann auch der Grad der Betätigung einer Belüftungsanlage in Abhängigkeit davon eingestellt werden, ob die Fensterscheibe lediglich leicht oder stark von innen beschlagen ist. Entsprechende Aktuatoren können an der Frontscheibe und/oder an der Heckscheibe angeordnet sein. Dieser Erfindungsaspekt ermöglicht die Bereitstellung einer idealen Scheibenoptik, unter automatischer Beseitigung sämtlicher Faktoren, die eine ideale Scheibendurchsicht verhindern können.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen Sensorsystems dazu ausgebildet sein kann, die elektrische Größe einer Mehrzahl von Sensoren in einer oder mehreren Fensterscheiben des Kraftfahrzeugs auszuwerten und in Abhängigkeit der Auswertung der Mehrzahl der elektrischen Größen einen oder mehrere Aktuatoren zu betätigen. Durch die Auswertung der elektrischen Größen einer Mehrzahl von Sensoren wird ermöglicht, in genauerem Maße und mit erhöhter Intelligenz die Steuerung oder Regelung eines Aktuators vorzunehmen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass das Erkennen des Scheibenzustands einer Fensterscheibe lediglich ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Das erfindungsgemäße Sensorsystem kann ebenso dafür verwendet werden, andere Parameter zu erfassen und damit verbunden andere Aktuatoren zu betätigen. So besteht ein alternatives Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensorsystems darin, dass die Schaltungsanordnung dazu ausgebildet ist, durch Auswertung der Änderung einer elektrischen Größe des Sensors das sich Nähern einer menschlichen Person der Fensterscheibe zu erkennen. Dies erfolgt beispielsweise wiederum durch Erfassen einer Kapazitätsänderung.
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Hierbei ist zu beachten, dass der menschliche Körper leitende und dielektrische Eigenschaften aufweist, so dass er in der Nähe eines elektrischen oder elektromagnetischen Feldes dessen Eigenschaften ändert. Wenn sich eine Person der in und/oder auf einer Fensterscheibe angeordneten elektrisch leitenden Anordnung nähert, so verändert er durch kapazitive Kopplung eine elektrische Größe der Anordnung, nämlich zumindest deren Kapazität. Die Kapazität kann erfasst und als elektrische Größe des Sensors ausgewertet werden. Die Kapazitätsänderung kann dabei wiederum beispielsweise durch Aufprägen eines modulierten Messsignals oder durch Erfassung eines analogen Wertes erfasst werden.
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Ein Anwendungsbeispiel einer solchen Näherungserkennung durch kapazitive Kopplung besteht darin, dass die Schaltungsanordnung dazu ausgebildet ist, als Aktuator eine Türverriegelung zu betätigen. Dies erfolgt beispielsweise in Kombination mit einem an sich bekannten schlüssellosen Zugangsystem, das zum Öffnen einer Fahrzeugtür zum einen ein entsprechend kodiertes Funksignal eines Senders verlangt, den der Fahrzeugführer bei sich trägt, und zum anderen die Detektion der Nähe einer Person zur Fahrzeugtür. In dieser Ausgestaltung dient das erfindungsgemäße Sensorsystem somit einer Zutrittskontrolle zum Kraftfahrzeug.
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Das erfindungsgemäße Sensorsystem kann ebenfalls vorsehen, dass die Schaltungsanordnung dazu ausgebildet ist, bei einer Änderung der elektrischen Größe des Sensors eine elektrische Schaltung zu aktivieren oder zu deaktivieren und/oder die Information über die erfasste Änderung einem weiteren System zur Verfügung zu stellen (statt oder ergänzend zu einer Betätigung eines Aktuators).
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In einem Ausführungsbeispiel hierzu ist die Schaltungsanordnung dazu ausgebildet, durch Auswertung der Änderung der elektrischen Größe des Sensors eine Störung durch ein äußeres elektromagnetisches Feld zu erkennen. Für diesen Fall aktiviert die Schaltungsanordnung beispielsweise als elektrische Schaltung einen EMV-Filter (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit) und/oder leitet sie die Information über das Vorliegen eines elektromagnetischen Störfeldes an ein zentrales elektronisches Steuerungssystem weiter, so dass dieses während des Vorliegens elektromagnetischer Störstrahlung beispielsweise keine Daten aufnimmt oder speichert.
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Es können auf diese Weise eine Störung einer elektrischen oder elektronischen Einrichtung des Fahrzeugs durch ein äußeres elektromagnetisches Feld erkannt und geeignete Gegenmaßnahmen z.B. mittels eines EMV-Filters ergriffen werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1 schematisch eine Darstellung von Systemkomponenten eines Frontscheiben- und Heckscheibensystems;
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Sensorsystems, wobei ein Sensor durch einen Heizdraht einer Fensterscheibe realisiert ist, der zusätzlich eine Heizfunktion erfüllt;
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Sensorsystems, wobei ein Sensor durch einen Draht realisiert ist, der zusätzlich zu einem Heizdraht einer Heizvorrichtung in eine Fensterscheibe integriert ist;
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4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Anordnung von Heizdrähten und Sensordrähten in der Frontscheibe und der Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs;
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5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Anordnung von Heizdrähten und Sensordrähten an der Frontscheibe und Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs;
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6 ein drittes Ausführungsbeispiel der Anordnung von Heizdrähten und Sensordrähten an der Frontscheibe und Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs;
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7A ein erstes Ausführungsbeispiel eines Sensors, der durch den Draht einer in eine Frontscheibe integrierten Antennenvorrichtung bereitgestellt ist;
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7B ein zweites Ausführungsbeispiel eines Sensors, der durch den Draht einer in eine Frontscheibe integrierten Antennenvorrichtung bereitgestellt ist;
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8 ein Ausführungsbeispiel eines Sensorsystems, bei dem ein Sensor in ein Seitenfenster eines Kraftfahrzeugs zwecks einer Näherungserkennung einer sich dem Kraftfahrzeug nähernden Person integriert ist; und
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9 eine vergrößerte Darstellung des Sensors der 8, wobei die 9 zusätzlich einen weiteren Sensor darstellt, der ergänzend oder alternativ vorhanden ist.
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Die 1 stellt beispielhaft eine Systemübersicht über im Kontext der vorliegenden Erfindung relevante Komponenten eines Front- und Heckscheibensystems 1 dar.
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Das System 1 umfasst frontseitig die eigentliche Frontscheibe 10, mindestens eine elektrisch leitende Anordnung 12, auf die noch im Einzelnen eingegangen werden wird, in die Scheibe integrierte Komponenten 13 wie einen Heizelement oder eine Radioantenne, und als Aktuatoren einen Scheibenwischer 11, eine Scheibebelüftung 14 und einen Scheinwerferwischer 15.
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Die elektrisch leitende Anordnung 12 ist in und/oder auf der Fensterscheibe 10 angeordnet. Sie wird beispielsweise durch einen oder mehrere Drähte oder eine elektrisch leitende Beschichtung gebildet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die elektrisch leitende Anordnung 12 durch eine der Komponenten 13, beispielsweise durch das Heizelement eine Heizvorrichtung gebildet ist. Die Komponenten 12 und 13 können somit durch das gleiche Bauelement realisiert sein, müssen aber nicht.
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Der Heckscheibe 20 sind entsprechende Komponenten zugeordnet, nämlich eine elektrisch leitende Anordnung 22, ein Heizelement 23 einer Heckscheibenheizung sowie als Aktuator ein Scheibenwischer 21. Für die elektrisch leitende Anordnung 22 der Heckscheibe 20 gelten die gleichen Anmerkungen wie für die elektrisch leitende Anordnung 12 der Frontscheibe 10.
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Das System 1 umfasst des Weiteren eine Auswerte-/Steuerelektronik 30, die einen intelligenten Algorithmus 31 und ein Entscheidungsmodul 32 umfasst. Letztere sind beispielsweise durch eine oder mehrere integrierte Schaltkreise realisiert.
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Die Auswerte-/Steuerelektronik 30 ist mit den elektrisch leitenden Anordnungen 12, 22 und den Aktuatoren 11, 14, 15, 21 gekoppelt. Sie erfasst eine Änderung einer elektrischen Größe der elektrisch leitenden Anordnung 12 der Frontscheibe 10 und/oder der elektrisch leitenden Anordnung 22 der Heckscheibe 20. In Abhängigkeit von der erfassten elektrischen Größe dieser elektrisch leitenden Anordnungen 12, 22 fällt die Auswerte-/Steuerelektronik 30 die Entscheidung, ob ein Aktuator betätigt werden soll. Aktuatoren sind insbesondere der Scheibenwischer 11, die Scheibenbelüftung 14 und der Scheinwerferwischer 15 der Frontscheibe 10 und der Scheibenwischer 21 der Heckscheibe 20. Das System 1 kann grundsätzlich jedoch auch weitere Aktuatoren enthalten.
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Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Sensorsystems mit einer Schaltungsanordnung 30 und einem Sensor, der in und/oder auf einer Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist, wobei die Schaltungsanordnung 30 die Änderung einer elektrischen Größe des Sensors erfasst und in Abhängigkeit von der erfassten elektrischen Größe mindestens einen Aktuator betätigt. Die Schaltungsanordnung 30 entspricht der Auswerte-/Steuerelektronik 30 der 1.
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Der Sensor wird durch einen Draht 120 gebildet, der gleichzeitig den Heizdraht einer Frontscheibenheizung darstellt. Die folgenden Ausführungen gelten in gleicher Weise für den Fall, dass der Sensor bzw. Heizdraht 120 in der Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
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Der Draht 120 endet in einem Heizdrahtstecker 51, der mit einem Stecker 52 eines Kabelbaumes gekoppelt ist. Der Kabelbaum umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Leiter 91, 92, die zum einen mit einer elektronischen Steuereinheit 40 der Frontscheibenheizung und zum anderen über zwei Stecker 53, 54 mit der Schaltungsanordnung 30 verbunden ist. Auf diese Weise kann der Draht 120 gleichzeitig mit Strom zur Bereitstellung einer Heizfunktion und mit einem elektrischen Signal zur Messung einer elektrischen Größe beaufschlagt werden.
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Die Schaltungsanordnung 30 erfasst Änderungen der Kapazität des Drahtes 120, die sich bei einer Änderung des Scheibenzustandes, insbesondere bei Vorhandensein von Regenwasser auf der Fensterscheibe, einem sich ändernden Verschmutzungsgrad der Fensterscheibe oder einem Beschlagen der Fensterscheibe von innen ergeben. Hierzu beaufschlagt die Schaltungsanordnung 30 den Draht 120 mit einem modulierten Wechselstromsignal, das durch eine Wechselstromeinheit 35 bereitgestellt wird. Der Wechselstrom wird über zwei Entkoppelkondensatoren C1, C2 auf die Leitungen 91, 92 des Kabelbaums gegeben. Über den Schalter S1 kann gesteuert werden, ob die Leitungen 91, 92 mit Wechselstrom beaufschlagt werden. Dies ermöglicht beispielsweise eine intermittierende Messung.
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Die Schaltungsanordnung 30 umfasst des Weiteren einen Koppelkondensator C5 und eine Referenzkapazität C3, deren eine Elektrode mit Masse verbunden ist. Die Referenzkapazität C3 weist eine Kapazität auf, die einem bestimmten Referenzzustand der Scheibe entspricht, beispielsweise einer trockenen, sauberen Scheibe. Die Referenzkapazität C3 kann über den Schalter S2 zugeschaltet werden. Eine Auswerteeinheit 33 misst eine Änderung der Phase und/oder Amplitude des Wechselstroms, die sich bei einer Änderung des Scheibenzustands ergibt. Diese Änderung wird durch einen Mikroprozessor 34 erfasst, der die Änderung auswertet und in Abhängigkeit von der erfassten Änderung mindestens einen Aktuator, wie beispielsweise die Aktuatoren 11, 14, 15 der 1 betätigen kann. Unter Betätigen eines Aktuators wird dabei sowohl verstanden, dass ein bisher ausgeschalteter Aktuator eingeschaltet als auch, dass ein bisher eingeschalteter Aktuator ausgeschaltet wird.
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Der Wechselstrom, der durch die Wechselstromeinheit 35 bereitgestellt wird, ist beispielsweise niederfrequent ausgebildet und weist beispielsweise eine Frequenz zwischen 80 Hz und 150 Hz, beispielsweise von 120 Hz auf. Grundsätzlich können jedoch auch andere und höhere Frequenzen eingesetzt werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die in der 2 dargestellte Schaltungsanordnung 30 lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Grundsätzlich können beliebige, im Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnungen Einsatz finden, die geeignet sind, eine Änderung einer elektrischen Größe eines Sensors zu detektieren.
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Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Sensorsystems für ein Kraftfahrzeug. Bei diesem Sensorsystem wird ein Sensor wiederum durch einen Draht 121 bereitgestellt, der in oder auf einer Fensterscheibe 10 eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dieser Draht 121 dient jedoch allein als Sensor und erfüllt keine weitere Funktion: er wird im Folgenden als Sensierdraht 121 bezeichnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Fensterscheibe 10 zur Realisierung einer Heizfunktion einen zusätzlichen, gesonderten Heizdraht 130 aufweist, der über Steckverbinder 51, 52 mit einer elektronischen Steuereinheit 40 einer Heizvorrichtung gekoppelt ist. Der Sensierdraht 121 ist über eine Steckverbindung 55 mit einer elektrischen Schaltungsanordnung 30 verbunden, die in gleicher oder ähnlicher Weise wie die Schaltungsanordnung 30 der 2 ausgebildet sein kann. Über einen Stecker 56 ist die Schaltungsanordnung mit verschiedenen Signalpegeln verbunden, die eine Batteriespannung Vbatt, Masse und zwei Kommunikationssignale Komm1 und Komm2 umfassen.
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Bei dieser Ausführungsvariante ist der Sensierdraht 121 ebenso wie im Ausführungsbeispiel der 2 mit einem modulierten Messsignal, beispielsweise einem modulierten Wechselstromsignal, beaufschlagt. Bei einer Änderung des Scheibenzustands der Scheibe 10 durch Vorhandensein von Regenwasser auf der Fensterscheibe und/oder einer Änderung des Verschmutzungsgrades der Fensterscheibe und/oder ein Beschlagen der Fensterscheibe erfährt das Messsignal eine Änderung dahingehend, dass seine Phase verschoben und/oder seine Amplitude verändert wird. Diese Änderung erfasst indirekt eine Änderung der Kapazität des durch den Sensierdraht 121 gebildeten Sensors, die sich bei einer Änderung des Scheibenzustandes der Scheibe 10 einstellt. Die Änderung wird erfasst und ausgewertet, wobei ggf. ein Aktuator betätigt wird, wie beispielsweise ein Scheibenwischer, eine Wasserspritzanlage oder eine Belüftungsanlage, um einen idealen optischen Zustand der Scheibe 10 bereitzustellen und aufrecht zu erhalten.
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Es wird darauf hingewiesen, dass der Sensierdraht 121 in einer anderen Ebene ausgebildet sein kann als der Heizdraht 130. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Heizdraht 130 in das Scheibenmaterial eingebettet ist, während der Sensierdraht 121 auf die Außenseite oder auf die Innenseite der Scheibe 10 auflaminiert ist. Die Anordnung des Heizdrahtes 130 und des Sensierdrahtes 121 in unterschiedlichen Ebenen stellt sicher, dass die jeweiligen Systeme getrennt sind. So sind in dem Ausführungsbeispiel der 3 die Heizfunktion und die Sensierfunktion durch zwei unabhängige Systeme realisiert.
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Die 4 bis 6 zeigen verschiedene Anordnung von Heizdrähten und Sensierdrähten an der Frontscheibe 10 und der Heckscheibe 20 eines Fahrzeugs, wobei sowohl Anordnungen dargestellt sind, bei denen ein Draht gleichzeitig einen Sensierdraht und einen Heizdraht darstellen, also auch Anordnungen, bei denen gesonderte Sensierdrähte und Heizdrähte vorgesehen sind.
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Die 4 zeigt eine Frontscheibe 10, bei der zwischen zwei Elektroden 61, 62 eine Vielzahl von Heizdrähten 130 und Sensierdrähten 121 verlaufen. Durch die Verwendung zweier beabstandeter Elektroden 61, 62 entsteht eine Parallelschaltung von Heizdrähten 130 und Sensierdrähten 121. Im Ausführungsbeispiel der 4 sind die Heizdrähte 130 und die Sensordrähte 121 untereinander und zueinander parallel angeordnet. Die Heizdrähte 130 und die Sensierdrähte 121 verlaufen dabei in vertikaler Richtung von oben nach unten.
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In der Heckscheibe 20 sind ebenfalls zwei Elektroden 63, 64 angeordnet, zwischen denen Heizdrähte 220 verläuft. Bei der Heckscheibe 20 dienen die Heizdrähte 120 gleichzeitig als Sensierelemente, d. h. Heizelement und Sensierelement sind jeweils integriert. Alternativ können beispielsweise in paralleler Anordnung sowohl Heizdrähte als auch Sensierdrähte an der Heckscheibe 20 ausgebildet sein.
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Die 4 zeigt – ebenso wie die 5 und 6 – des Weiteren schematisch an der Frontscheibe 10 angeordnete Scheibenwischer 71, 72 und einen an der Heckscheibe 20 angeordneten Scheibenwischer 73.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Sensierdraht 121 exakt oberhalb oder unterhalb eines Heizdrahtes 130 angeordnet ist. Dies weist den Vorteil auf, dass der senkrecht auf die Scheibe blickende Passagier nur einen einzigen Draht sieht, da die beiden Drähte 121, 130 jeweils übereinander liegen. Hierdurch wird eine Sichteinschränkung durch die Drähte 121, 130 reduziert.
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Weiter wird darauf hingewiesen, dass für den Fall, dass ein gesonderter Sensierdraht 121 zusätzlich zu einem Heizdraht 130 vorgesehen ist, der Sensierdraht 121 nicht zwingend in dem gesamten Bereich der Fensterscheibe 10 ausgebildet sein muss, in dem auch der Heizdraht 130 ausgebildet ist. Vielmehr ist es ebenso denkbar, dass der Sensierdraht 121 in einem nur relativ kleinen Bereich, beispielsweise in der Nähe der Hauptelektroden 61, 62 ausgebildet ist.
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Im Frontscheibenbereich ist selbstverständlich des Weiteren möglich, dass ein Heizdraht überhaupt nicht und lediglich ein Sensierdraht vorgesehen ist.
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Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem an der Frontscheibe 10 eine Scheibenheizung nur im unteren Bereich, angrenzend an die Scheibenwischer 71, 72 realisiert ist, unter Verwendung eines Heizdrahtes 122, der gleichzeitig einen Sensierdraht darstellt. In der Heckscheibe 20 ist ebenfalls ein einzelner Heizdraht 221 realisiert, der gleichzeitig einen Sensierdraht darstellt.
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Im Ausführungsbeispiel der 6 sind an der Frontscheibe 10 keine Heiz- oder Sensierdrähte realisiert. An der Heckscheibe 20 ist ein Heizdraht 122 realisiert, der gleichzeitig einen Sensierdraht darstellt. Die Auswertung der durch den Sensierdraht erfassten Signale erfolgt wie in Bezug auf die 2 und 3 beschrieben. Bei dieser Variante nimmt die Auswerte-/Steuerelektronik 30 an, dass die für die Heckscheibe 20 ermittelten Scheibenzustände in gleicher Weise für die Frontscheibe 10 gelten. Wenn beispielsweise Regen an der Heckscheibe 20 detektiert wird, wird als Aktuator auch der Frontscheiben-Scheibenwischer betätigt.
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Allgemein wird darauf hingewiesen, dass der Sensierdraht 121 in einem Bereich ausgebildet sein sollte, der vom Scheibenwischer erreicht wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine Messung auf Verschmutzung möglich ist. Zusätzlich kann in einer Ausführungsvariante ein nicht in dem Scheibenwischerbereich liegendes kapazitives Sensorelement einen Referenzwert für den Verschmutzungsgrad zur Verfügung stellen.
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Die 7A, 7B zeigen zwei Ausführungsbeispiele, bei denen ein Sensor durch einen Draht 123 einer Antenne bereitgestellt ist, die in die Frontscheibe 10 integriert ist. Die Antenne weist beispielsweise die Form eines Rechtecks (7A) oder eine T-Form (7B) auf. Der entsprechende Draht 123 kann wiederum beispielsweise mit einem modulierten Messsignal beaufschlagt werden. Die Auswertung erfolgt wie in Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
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In einer Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, dass ein intervallartiges Messverfahren eingesetzt wird, um die Empfängerfunktion der Antenne nicht zu stören. Eine Kopplung der Antenne mit einer elektrischen Schaltungsanordnung 30 des Sensorsystems erfolgt beispielsweise über geeignet ausgelegte Schaltungselemente (z.B. Spulen), die eine hardwareseitige Entkoppelung von Antenne und Schaltungsanordnung 30 bereitstellen.
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Die 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Sensor in Form eines Drahtes 125 in die Seitenscheibe 80 einer Kraftfahrzeugtür integriert ist. Eine dem Sensor 125 zugeordnete Schaltungsanordnung wertet aus, ob sich der Scheibe 80, in der der Sensor 125 angeordnet ist, eine menschliche Person nähert. Dies wird durch eine Änderung der Kapazität des Sensors 125 erfasst, die beispielsweise mittels eines modulierten Messsignals oder durch Messung eines analogen Kapazitätswertes gemessen wird. Eine Änderung der Kapazität erfolgt bei sich Nähern einer Person insofern, als der menschliche Körper leitende und dielektrische Eigenschaften besitzt, die das elektrische Feld in der Nähe des Sensors 125 verändern und zu einer Kapazitätsänderung führen. Es liegt eine berührungslose kapazitive Kopplung zwischen dem Sensor 125 und dem sich nähernden menschlichen Körper vor.
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Eine solche Näherungserkennung kann dazu verwendet werden, in Verbindung mit einem schlüssellosen Zugangssystem eine Tür zu entriegeln.
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Die 9 zeigt das Sensorelement 125 in Form zweier paralleler Drähte in vergrößerter Darstellung. Des Weiteren ist ein weiteres Sensorelement 126 dargestellt, dass durch einen elektrisch leitenden flächigen Aufdruck auf die Fensterscheibe ausgebildet ist. Der Aufdruck kann in Form eines Emblems oder dergleichen ausgebildet sein. Ein solches weiteres Sensorelement 126 kann zusätzlich zu dem Sensorelement 125 oder statt diesem realisiert sein.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausgestaltung nicht auf die vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiele, die lediglich beispielhaft zu verstehen sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass als elektrisch leitende Anordnung, die in und/oder auf einer Fensterscheibe angeordnet ist und einen Sensor eines Sensorsystems realisiert, durch anders angeordnete und/oder ausgebildete elektrisch leitende Strukturen bereitgestellt wird, beispielsweise durch leitende Tönungselemente, die beispielsweise im Bereich eines Sichtblendenschutzes einer Fensterscheibe ausgebildet sind.
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Des Weiteren kann beispielsweise vorgesehen sein, dass an einer Fensterscheibe sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite ein Sensorelement angeordnet ist, um gleichzeitig Nässe durch Regen als auch Nässe durch ein Beschlagen von innen getrennt erfassen zu können. Alternativ kann durch einen geeigneten Schichtenaufbau erreicht werden, dass die Feldlinien der elektrisch leitenden Anordnung so gesteuert werden, dass sie auf die Scheibenaußenseite und/oder auf die Scheibeninnenseite geleitet werden.
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Weiter wird darauf hingewiesen, dass die Auswertung einer Änderung einer elektrischen Größe der elektrisch leitenden Anordnung, die in eine Fensterscheibe integriert ist, nur beispielhaft unter Verwendung eines modulierten Messsignals erfolgt, mit dem die elektrisch leitende Anordnung beaufschlagt wird, und ebenso durch andere Messverfahren wie z. B. die Messung analoger Werte der jeweiligen elektrischen Größe oder durch Verstimmen eines Schwingkreises, von dem die elektrisch leitende Anordnung einen Teil bildet, bestimmbar ist.
