DE102012012664A1

DE102012012664A1 - Sensoreinheit zum Betätigen eines verstellbaren Fahrzeugteils

Info

Publication number: DE102012012664A1
Application number: DE201210012664
Authority: DE
Inventors: Bernd Herthan; Frank Holzberg; Anton Gigul
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2012-06-23
Filing date: 2012-06-23
Publication date: 2013-12-24

Abstract

Es wird eine kapazitive Sensoreinheit (13) zum Betätigen eines motorisch verstellbaren Fahrzeugteils, insbesondere einer Heckklappe (5) oder einer Fahrzeugtür, angegeben. Die Sensoreinheit (13) umfasst eine Elektrodenanordnung (14) mit mindestens einer Elektrode (15, 16). Die Sensoreinheit (13) umfasst des Weiteren eine mit der oder jeder Elektrode (15, 16) verschaltete Steuereinheit (17). Die Steuereinheit (17) ist dazu eingerichtet, eine für die elektrische Kapazität der Elektrodenanordnung (14) charakteristische Kapazitätsmessgröße (K) zu erfassen und mit einem hinterlegten Auslösekriterium zu vergleichen, und ein Betätigungssignal (B) zum Betätigen des Fahrzeugteils (5) auszugeben, wenn der zeitliche Verlauf der Kapazitätsmessgröße (K) das Auslösekriterium erfüllt. Mindestens eine Elektrode (15, 16) der Elektrodenanordnung (14) ist dabei an einem Fahrzeugverkleidungsteil (3) angebracht, so dass durch Kraftausübung (P) auf das Fahrzeugverkleidungsteil (3) ein das Auslösekriterium erfüllender Verlauf der Kapazitätsmessgröße (K) erzeugbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zum (insbesondere berührungslosen) Betätigen eines motorisch verstellbaren Fahrzeugteils, insbesondere zum Öffnen und/oder Schließen einer Heckklappe oder sonstigen Fahrzeugtür.
Für einen Benutzer eines Fahrzeugs ist es unter Umständen wünschenswert, eine Fahrzeugtür, insbesondere die Heckklappe eines Kofferraums, berührungslos zu öffnen oder zu schließen. Ein solches Bedürfnis besteht unter anderem dann in besonderem Maße, wenn das Fahrzeug be- oder entladen wird und der Benutzer beide Hände zum Tragen eines Gegenstandes wie etwa eines Getränkekastens einsetzt.
In jüngerer Zeit sind Vorrichtungen zum berührungslosen Betätigen einer Heckklappe bekannt geworden, die mittels kapazitiver Messtechnik eine bestimmte Geste eines Fahrzeugnutzers, zum Beispiel eine Fußbewegung in Richtung oder unter den hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs, als Betätigungs- oder Öffnungswunsch erkennen, und daraufhin eine automatische Öffnung der Heckklappe veranlassen.
Eine solche Vorrichtung ist insbesondere aus der DE 10 2008 063 366 A1 bekannt. Diese Vorrichtung umfasst eine Elektrodenanordnung mit zwei voneinander beabstandeten kapazitiven Näherungssensoren sowie eine Steuereinheit zur Auswertung der kapazitiven Messsignale. Die zwei Näherungssensoren erfassen zwei getrennte Detektionsbereiche, wobei die Heckklappe nur dann betätigt wird, wenn in beiden Detektionsbereichen die Annäherung eines Körperteils detektiert wird.
Die üblicherweise eingesetzten kapazitiven Näherungssensoren messen meist die zwischen einer Sensorelektrode einerseits und Masse andererseits gebildete (elektrische) Kapazität. Alternativ hierzu werden Näherungssensoren eingesetzt, deren Elektrodenanordnung mindestens eine Sendeelektrode und mindestens eine Empfangselektrode umfasst, und die die zwischen diesen Elektroden gebildete Kapazität messen.
Es hat sich allerdings gezeigt, dass die den Betätigungswunsch anzeigende Geste von manchen Fahrzeugnutzern, insbesondere unerfahrenen, alten oder behinderten Fahrzeugnutzern bisweilen nur mit großer Mühe oder gar nicht mit hinreichender Präzision vollzogen werden kann, um von der Sensoreinheit als Betätigungswunsch erkennbar zu sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und fehlersicher handhabbare Sensoreinheit zum Betätigen einer Fahrzeugtür anzugeben, sowie ein Fahrzeug mit dieser Sensoreinheit.
Bezüglich einer kapazitiven Sensoreinheit wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich eines diese Sensoreinheit enthaltenden Fahrzeugs wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 9.
Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Die erfindungsgemäße kapazitive Sensoreinheit dient zum Betätigen eines motorisch verstellbaren Fahrzeugteils, insbesondere zur Ansteuerung einer motorischen Stellvorrichtung, die wiederum das Fahrzeugteil bewegt. Bei dem Fahrzeugteil handelt es sich insbesondere um eine Heckklappe oder eine sonstige Fahrzeugtür, die reversibel zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verstellbar ist. Bei dem Fahrzeugteil kann es sich allerdings auch um ein Schiebedach, ein Klappverdeck, eine Seitenscheibe, einen Fahrzeugsitz oder ein sonstiges, bewegliches Fahrzeugteil handeln.
Die kapazitive Sensoreinheit umfasst eine Elektrodenanordnung, die mindestens eine Elektrode umfasst. Die Sensoreinheit umfasst des Weiteren eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Kapazitätsmessgröße zu erfassen.
Als Kapazitätsmessgröße wird hierbei allgemein eine Messgröße verstanden, die für die elektrische Kapazität der Elektrodenanordnung charakteristisch ist, die also mit dieser Kapazität in einer eindeutigen Beziehung steht. Die Kapazitätsmessgröße kann hierbei insbesondere mit der Kapazität der Elekrodenanordnung identisch oder eine hierzu (direkt oder indirekt) proportionale Größe sein. Sie kann ferner mit der Kapazität auch in einer nicht-linearen, beispielsweise exponentiellen, potentiellen oder logarithmischen Beziehung stehen. Als Kapazität der Elektrodenanordnung wird dabei – wenn die Elektrodenanordnung mehrere Elektroden umfasst – die zwischen einer dieser Elektroden gegen Masse gebildete Kapazität oder die zwischen zwei Elektroden gebildete Kapazität verstanden. Bei Vorhandensein mehrerer Elektroden können der Elektrodenanordnung in diesem Sinne auch mehrere unabhängige Kapazitätsmessgrößen zugeordnet sein.
Die Steuereinheit ist hierbei dazu eingerichtet, die Kapazitätsgröße mit einem hinterlegten Auslösekriterium zu vergleichen, und ein Betätigungssignal auszugeben, wenn der zeitliche Verlauf der Kapazitätsmessgröße das Auslösekriterium erfüllt. Das Betätigungssignal zeigt hierbei an, dass das Fahrzeugteil betätigt, d. h. verstellt werden soll. Das Betätigungssignal ist hierzu im eingebauten Zustand der Sensoreinheit insbesondere einer dem verstellbaren Fahrzeugteil zugeordneten Stellvorrichtung zugeführt. Als Auslösekriterium ist hierbei zweckmäßigerweise ein Auslöseschwellert hinterlegt, dessen Überschreitung durch die Kapazitätsmessgröße von der Steuereinheit als Indiz für einen Betätigungswunsch gewertet wird.
Die Begriffe „(Schwellwert- oder Grenzwert-)Überschreitung” (hier die Überschreitung des Maximalwerts) sind hier und im Folgenden stets richtungsunabhängig in dem Sinne zu verstehen, dass die Differenz der Kapazitätsmessgröße (oder deren zeitliche Änderung) und des Schwell- oder Grenzwertes das Vorzeichen wechselt. Je nach Definition der Kapazitätsmessgröße kann die Überschreitung des jeweiligen Schwell- oder Grenzwerts positiv (im Sinne einer echten „Über”schreitung, bei der die Kapazitätsmessgröße größer wird als der Schwell- oder Grenzwert) oder negativ (im Sinne einer Unterschreitung, bei der die Kapazitätsmessgröße kleiner wird als der Schwell- oder Grenzwert) sein.
Erfindungsgemäß ist nun mindestens eine Elektrode der Elektrodenanordnung an einem (Fahrzeug-)Verkleidungsteil angebracht, so dass durch Kraftausübung auf das Verkleidungsteil – und infolge einer hierdurch verursachten Verformung des Verkleidungsteils – ein Verlauf der Kapazitätsmessgröße erzeugbar ist, der das Auslösekriterium erfüllt.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass sich eine nennenswerte Änderung der Kapazität der Elektrodenanordnung nicht nur durch die Annäherung eines wasserhaltigen Gegenstandes, insbesondere eines Körperteils, an die Sensoranordnung erzielen lässt, sondern auch durch Verformung oder Verlagerung der Elektrodenanordnung. Diese Kapazitätsänderung rührt dabei daher, dass die Lage der Elektroden der Elektrodenanordnung zueinander und/oder zu anderen, elektrisch leitenden Fahrzeugteilen verändert wird. Erkanntermaßen kann eine solche Verformung oder Verlagerung der Elektrodenanordnung durch Kraftausübung auf das Verkleidungsteil erzielt werden, an dem die Elektrodenanordnung befestigt ist. Beispielsweise ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Sensoreinheit, die zum berührungslosen Öffnen (sowie optional Schließen) einer Heckklappe dient, die Elektrodenanordnung an der Innenseite der hinteren Stoßfängerverkleidung befestigt, so dass bei Druckausübung auf die Stoßfängerverkleidung sich die Elektrodenanordnung dem Biegequerträger des Stoßfängers nähert, wodurch die besagte Kapazitätsänderung eintritt.
Erfindungsgemäß wird dieser Effekt ausgenutzt, um eine Möglichkeit zu schaffen, das bewegliche Fahrzeugteil (insbesondere die Heckklappe) nicht nur berührungslos durch die dafür vorgesehene Geste zu betätigen, sondern auch durch (zerstörungsfreie) Kraft- oder Druckausübung auf das die Elektrodenanordnung tragende Verkleidungsteil. Es hat sich gezeigt, dass eine solche Kraftausübung gerade für unerfahrene, alte oder behinderte Fahrzeugnutzer oft wesentlich leichter zu vollziehen ist als eine im freien Raum vorzunehmende definierte Geste. Die Handhabung der Sensoreinheit wird durch diese zweite Betätigungsmöglichkeit wesentlich vereinfacht. Diese Vereinfachung ist gleichzeitig besonders einfach und rationell umsetzbar, da hierfür keine zusätzlichen Hardwaremittel wie Schalter oder dergleichen benötigt werden.
Die Verformung des Verkleidungsteils ist abhängig von wirkenden Kraft und der geometrie- und materialbedingten Steifigkeit des Verkleidungsteils. In zweckmäßigerweise Ausführung der Erfindung ist das Auslösekriterium unter Berücksichtigung der Steifigkeit des Verkleidungsteils derart hinterlegt, dass der zu dessen Erfüllung zu erzeugende Verlauf der Kapazitätsmessgröße – insbesondere ohne merkliche Anstrengung – durch Druckausübung mittels eines Körperteils auf das Verkleidungsteil erzeugbar ist. Insbesondere ist das Auslösekriterium derart festgelegt, dass der dieses Kriterium erfüllende Verlauf der Kapazitätsmessgröße durch Ausübung einer definierten Kraft im Wertebereich zwischen 1 N und 200 N, vorzugsweise zwischen 1 N und 50 N auf einen vorgegebenen Auslösebereich des Fahrzeugverkleidungsteils erzeugbar ist. Für die Anwendung als berührungsloser Heckklappenschalter ist dieser Auslösebereich vorzugsweise derart gewählt, dass er etwa im Zentrum der hinteren Stoßfängerverkleidung und etwa zentriert mit der innenseitig auf diesem aufgebrachten Elektrodenanordnung liegt.
Um Fehlauslösungen weitestmöglich zu vermeiden, ist als Auslösekriterium vorzugsweise nicht nur ein (Auslöse-)Schwellwert für die Amplitude einer Kapazitätsänderung hinterlegt, sondern darüber hinaus auch noch eine definierte zeitliche Länge, während der sich die (pulsartige) Änderung der Kapazitätsmessgröße vollziehen muss, innerhalb der die Kapazitätsmessgröße also wieder etwa auf einen Ausgangswert zurückgefallen sein muss. Beispielsweise ist im Rahmen der Erfindung ein Zeitkorridor von 0,1 sec bis 3 sec vorgegeben, innerhalb dessen eine pulsartige Kapazitätsänderung erfolgt sein muss. Auf diese Weise werden zu schnelle und zu langsame Änderungen der Kapazitätsmessgröße, die von den typischen Zeitskalen der konventionsgemäßen Geste deutlich abweichen, als Störereignisse erkannt und verworfen, wodurch Fehlauslösungen der Sensoreinheit vermieden werden. In dieser Ausführung ist der das Auslösekriterium zu erfüllende Verlauf der Kapazitätsmessgröße zweckmäßigerweise auch durch Ausübung eines Kraftpulses einer entsprechenden zeitlichen Länge auf das Verkleidungsteil erzeugbar.
Erkanntermaßen wird durch die erfindungsgemäß druckempfindliche Sensoreinheit allerdings nicht nur die Kraftausübung durch ein Körperteil eines Fahrzeugnutzers erfasst, sondern auch eine Kraftausübung auf das Verkleidungsteil, die durch eine Kollision des Fahrzeugs mit einem fahrzeugexternen Gegenstand hervorgerufen wird, beispielsweise beim Auffahren eines weiteren Fahrzeugs oder bei der Kollision des Fahrzeugs mit einem stehenden Gegenstand (beispielsweise einem Laternenpfahl). Eine solche kollisionsbedingte Verformung des Verkleidungsteils kann hierbei dazu führen, dass das Auslösekriterium ohne expliziten Betätigungswunsch eines Fahrzeugnutzers erfüllt wird, und infolge dessen das Betätigungssignal von der Sensoreinheit ausgegeben wird. Dieser Effekt kann im Rahmen der Erfindung bewusst genutzt werden, beispielsweise indem im Kollisionsfall durch automatisches Öffnen der Fahrzeugtüren ein einfaches und schnelles Aussteigen der Fahrzeugnutzer ermöglicht wird, oder indem im Kollisionsfall automatisch die Heckklappe geöffnet und ein im Heckklappendeckel integriertes Warndreieck sichtbar gemacht wird.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit aber dazu eingerichtet, durch Vergleich des zeitlichen Verlaufs der Kapazitätsmessgröße mit mindestens einem vorgegebenen, kollisionsanzeigenden Kriterium zwischen einem echten Betätigungswunsch des Fahrzeugnutzers und einer kollisionsbedingten Kraftausübung auf das Verkleidungsteil zu unterscheiden. Die Steuereinheit ist hierbei weiterhin dazu eingerichtet, bei Erfüllung des kollisionsanzeigenden Kriteriums einen Kollisionshinweis auszugeben, der von dem Betätigungssignal verschieden ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist als kollisionsanzeigendes Kriterium ein Maximalwert der Kapazitätsmessgröße hinterlegt. Die Steuereinheit ist hierbei dazu eingerichtet, die Kapazitätsmessgröße mit diesem Maximalwert zu vergleichen und den Kollisionshinweis auszugeben, wenn die Kapazitätsmessgröße den Maximalwert überschreitet. Die vorstehend beschriebene Ausgestaltungsvariante geht hierbei von der Erkenntnis aus, dass sowohl durch Annäherung eines Körperteils an die Sensoreinheit als auch durch übliche Druckausübung mittels eines Körperteils nur eine begrenzte Variation der Kapazitätsmessgröße erzielt werden kann. Insbesondere werden Verkleidungsteile durch manuelle Druckausübung nur geringfügig im elastischen Bereich (und somit zerstörungsfrei) verformt. Dagegen wirken bei einer Kollision des Fahrzeugs mit ruhenden oder bewegten Gegenständen regelmäßig sehr große Kräfte auf das Verkleidungsteil, die häufig zu einer wesentlich größeren und inelastischen Verformung des Verkleidungsteils führen und daher auch weit größere Ausschläge der Kapazitätsmessgröße erzeugen. Der Maximalwert der Kapazitätsmessgröße ist hierbei insbesondere derart gewählt, dass er einer Kraftausübung auf das Verkleidungsteil entspricht, die durch normale menschliche Interaktion mit dem Verkleidungsteil ohne größerere Anstrengung oder Zurhilfenahme von Werkzeugen nicht aufbringbar ist. Eine Überschreitung dieses Maximalwerts durch die Kapazitätsmessgröße kann in diesem Fall durch die Steuereinheit sicher als kollisionsbedingt erkannt werden.
Eine weitere Ausführungsform der Sensoreinheit geht von der Erkenntnis aus, dass bestimmte Gesten von verschiedenen Menschen stets mit einer zumindest in grober Näherung einheitlichen Geschwindigkeit ausgeführt werden. Beispielsweise beträgt die Dauer eines normalen Fußkicks bei verschiedenen Menschen typischerweise stets etwa zwischen 0,5 Sekunden und 2 Sekunden. Fluktuationen der Kapazitätsmessgröße, die auf wesentlich kürzerer Zeitskala oder wesentlich längerer Zeitskala erfolgen, können daher erkanntermaßen mit hoher Sicherheit einer Kollision zugeordnet werden. Insbesondere führt eine kollisionsbedingte Verformung des hinteren Stoßfängers, insbesondere beim Auffahren eines weiteren Fahrzeugs, üblicherweise zu einer äußerst schnellen Änderung der Kapazitätsmessgröße. Des Weiteren verbleibt die Kapazitätsmessgröße bei einer kollisionsbedingten Änderung oft dauerhaft oder länger auf einem Plateau-Wert stehen, der sich von dem Ausgangswert stark unterscheidet. Dies kann auf einen inelastische Verformung (z. B. Beulen oder Rissbildung) des Verkleidungsteils zurückzuführen sein oder darauf, dass der Fahrzeugführer – zum Beispiel bei einem Parkunfall – eine gewisse Zeit braucht, um die Fahrzeugrichtung zu reversieren und somit die auf das Verkleidungsteil wirkende Kraft abzubauen. Um unter Ausnutzung dieser Effekte einen echten Betätigungswunsch von einer kollisionsbedingten Änderung der Kapazitätsmessgröße unterscheiden zu können, ist die Steuereinheit vorzugsweise dazu eingerichtet, die zeitliche Änderung der Kapazitätsmessgröße mit einem hinterlegten Flankensteigungsschwellwert zu vergleichen und den Kollisionshinweis dann auszugeben, wenn die zeitliche Änderung der Kapazitätsmessgröße diesen Flankungssteigungsschwellwert überschreitet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, im Zuge der Überprüfung des kollisionsanzeigenden Kriteriums die Kapazitätsmessgröße mit einem hinterlegten Kollisionsverdachtsschwellwert zu vergleichen. Die Steuereinheit gibt den Kollisionshinweis hierbei nur dann aus, wenn die Kapazitätsmessgröße den Kollisionsverdachtschwellwert um mehr als eine vorgegebenen Zeitspanne (von beispielsweise 3,5 Sekunden) dauerhaft überschreitet.
Für die Unterscheidung zwischen einem Betätigungswunsch und einem Kollisionsfall, oder ggf. auch zur zwischen verschiedenen Arten von Kollisionen kann die Sensoreinheit optional im Rahmen der Erfindung auf weitere Zustandsparameter des Fahrzeugs (Fahrzeuggeschwindigkeit, Sitzbelegung, etc.) zurückgreifen. Beispielsweise gibt die Sensoreinheit das Betätigungssignal nur dann aus, wenn das Fahrzeug steht, und erkennt ansonsten auf eine Kollision. In zweckmäßiger Ausgestaltung koppelt die Sensoreinheit die Ausgabe des Betätigungssignals zusätzlich an die Erkennung eines Funkschlüssels (wie er herkömmlicherweise im Rahmen eines schlüsselloses Zugangssystems herangezogen wird) außerhalb des Fahrzeugs. In diesem Fall gibt die Sensoreinheit das Betätigungssignal beispielsweise nicht aus, wenn der Funkschlüssel durch das mit der Sensoreinheit verschaltete Zugangssystem nicht oder innerhalb des Fahrzeuginnenraums identifiziert wird.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst ein verstellbares Fahrzeugteil der vorstehend genannten Art, insbesondere eine Heckklappe oder Fahrzeugtür. Das Fahrzeug umfasst des Weiteren eine Stellvorrichtung zur motorischen, insbesondere elektromotorischen Verstellung des Fahrzeugteils sowie eine Sensoreinheit gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung. Die Sensoreinheit ist hierbei zur Ausgabe des Betätigungssignals mit der Stellvorrichtung verschaltet, so dass die Stellvorrichtung durch das Betätigungssignal zur Betätigung (Verstellung) des Fahrzeugteils veranlasst wird.
Bei Ausführungen des Fahrzeugs, bei denen die Sensoreinheit zur Unterscheidung zwischen einem echten Betätigungswunsch und einer kollisionsbedingten Änderung der Kapazitätsmessgröße eingerichtet ist, ist die Sensoreinheit zur Ausgabe des Kollisionshinweises vorzugsweise mit einer optischen oder akustischen Signaleinrichtung zur Ausgabe einer Kollisionswarnung verbunden. Grundsätzlich kann kann die Signaleinrichtung im Rahmen der Erfindung zusätzlich oder alternativ auch zur haptischen Übermittlung der Kollisionswarnung eingerichtet sein, beispielsweise indem sie das Lenkrad, das Gaspedal oder ein sonstiges mit dem Fahrer in Kontakt stehendes Fahrzeugteil in spürbare Vibration versetzt. Die Kollisionswarnung wird hierbei, beispielsweise in Form eines Warnlichts oder in Form eines Warntons von der Signaleinrichtung ausgegeben, wenn diese den Kollisionshinweis von der Sensoreinheit erhält. Durch die Signaleinrichtung kann der Fahrzeugnutzer bereits in einem vergleichsweise frühen Stadium auf eine Kollision, z. B. beim rückwärtigen Einparken, hingewiesen werden, so dass ein hieraus resultierender Schaden verhindert oder zumindest minimiert werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann bei stehendem Fahrzeug durch den Kollisionshinweis im Rahmen der Erfindung optional eine gegebenenfalls vorhandene Rückfahrkamera aktiviert werden, um in diesem Fall ein kollisionsverursachendes Fremdfahrzeug zu identifizieren.
Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die Sensoreinheit in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung zur Zuführung des Kollisionshinweises mit einer Crash-Schutzvorrichtung verbunden, die bei Erhalt des Kollisionshinweises eine Crash-Schutzmaßnahme auslöst. Bei der Crash-Schutzeinrichtung handelt es sich insbesondere um einen Airbag, einen Gurtstraffer oder ein sonstiges aktives Insassenrückhaltesystem. Bei der Crash-Schutzvorrichtung kann es sich im Rahmen der Erfindung allerdings auch um eine Warnblinkanlage oder dergleichen handeln. Allgemein bezeichnet der Begriff Crash-Schutzvorrichtung eine Vorrichtung, die im Crash-Fall die Sicherheit des Fahrzeugs und dessen Insassen durch eine aktive Maßnahme erhöht.
Der Kollisionshinweis kann im Rahmen der Erfindung differenziert in Abhängigkeit der Art des erfüllten kollisionsanzeigenden Kriteriums ausgegeben werden, und entsprechend unterschiedliche Reaktionen auslösen.
Um im Betrieb der Sensoreinheit das Fehlerrisiko weiter zu minimieren, kann die Ausgabe der Kollisionswarnung im Rahmen der Erfindung an eine oder mehrere weitere Bedingungen geknüpft sein, die außerhalb des Einflussbereiches der Sensoreinheit liegen. Insbesondere erfolgt in bevorzugter Ausführung der Sensoreinheit die Kollisionswarnung bzw. die Crash-Schutzmaßnahme nur dann, wenn bei Erfüllung des kollisionsanzeigenden Kriteriums ein weiteres Signal vorliegt, das die Anwesenheit eines Fahrzeuginsassen im Innenraum des Fahrzeugs oder den Betrieb des Fahrzeugs anzeigt. Diese Ausführung der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Ausgabe einer Kollisionswarnung oder die Auslösung der Crash-Schutzmaßnahme in der Regel nur dann sinnvoll ist, wenn sich Fahrzeuginsassen im Fahrzeug aufhalten und/oder das Fahrzeug fährt. Bei dem zusätzlichen Signal kann es sich beispielsweise um ein Signal eines Sitzbelegungssensors, ein Zündschlosssignal, dass einen eingesteckten Zündschlüssel signalisiert oder um ein Geschwindigkeitssignal handeln, dass eine von Null verschiedene Fahrzeuggeschwindigkeit signalisiert.
Liegt das weitere Signal nicht vor, so wird die Kollisionswarnung bzw. Crash-Schutzmaßnahme bevorzugt unterdrückt. Dies kann im Rahmen der Erfindung entweder dadurch geschehen, dass in Abwesenheit des weiteren Signals der Kollisionshinweis von der Sensoreinheit gar nicht erst ausgegeben wird, oder dass der von der Sensoreinheit ausgegebene Kollisionshinweis in Abwesenheit des fehlenden weiteren Signals von der Signaleinrichtung bzw. der Crash-Schutzeinrichtung ignoriert wird.
In Umkehrung der vorstehend beschriebenen Ausführungsvariante wird in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Verstellung des Fahrzeugteils nur dann vorgenommen, wenn bei Erfüllung des Auslösekriteriums ein weiteres Signal vorliegt, dass die Abwesenheit eines Fahrzeuginsassen (beispielsweise des Fahrers oder aber aller Fahrzeuginsassen) oder einen Ruhezustand des Fahrzeugs anzeigt. Dieser Ausgestaltungsvariante liegt die Überlegung zugrunde, dass die Öffnung von Heckklappen und sonstigen Fahrzeugtüren von außen in der Regel dann gewünscht wird, wenn das Fahrzeug unbelegt und in Ruhe ist. Liegt dieses weitere Signal nicht vor, so wird die Verstellung des Fahrzeugteils vorzugsweise unterdrückt, beispielsweise indem das Betätigungssignal von der Sensoreinheit erst gar nicht ausgegeben oder aber ausgegeben und von der nachgeschalteten Stellvorrichtung ignoriert wird. Bei dem die Abwesenheit eines Fahrzeuginsassen oder den Ruhezustand des Fahrzeugs anzeigenden Signal kann es sich um die Negierung des die Anwesenheit eines Fahrzeuginsassen oder den Betrieb des Fahrzeugs anzeigenden Signals handeln. Beispielsweise wird das die Abwesenheit eines Fahrzeuginsassen anzeigende Signal aus dem (inaktiven) Signal eines Sitzbelegungssensors gewonnen. Alternativ hierzu kann das Signal auch von einem Zündschlosssignal stammen, das anzeigt, dass der Fahrzeugschlüssel nicht im Zündschloss steckt, oder einem Geschwindigkeitssignal, das anzeigt, dass das Fahrzeug steht.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 in einer grob schematischen Seitenansicht ein Heckteil eines Kraftfahrzeugs, mit einer kapazitiven Sensoreinheit zum Öffnen einer Heckklappe, die eine an der hinteren Stoßfängerverkleidung angebrachte Elektrodenanordnung umfasst, sowie ein sich zur berührungslosen Auslösung eines Öffnungsbefehls an die Elektrodenanordnung annäherndes Bein eines Fahrzeugnutzers,
2 in Darstellung gemäß 1 ein Schema für die alternative Auslösung des Öffnungsbefehls durch Kraftausübung auf die Stoßfängerverkleidung,
3 in Draufsicht auf die Stoßfängerverkleidung die Sensoreinheit sowie einen Auslösebereich, innerhalb dessen der Öffnungsbefehl durch Ausübung einer definierten Kraft auf die Stoßfängerverkleidung ausgelöst werden kann,
4 in einem zeitlichen Diagramm schematisch den Verlauf einer von der Sensoreinheit erfassten Kapazitätsmessgröße, wie er typischerweise durch einen zur Auslösung des Öffnungsbefehls vorgesehenen Fußkick verursacht wird,
5 und 6 in Darstellung gemäß 4 jeweils schematisch den zeitlichen Verlauf der Kapazitätsmessgröße, wie er typischerweise durch eine Kollision der Stoßfängerverkleidung mit einem fahrzeugexternen Gegenstand verursacht wird,
7 in einem zeitlichen Diagramm die sich aus dem Fallbeispiel gemäß 6 ergebende zeitliche Änderung der Kapazitätsmessgröße, und
8 in einem Flussdiagramm ein von einer Steuereinheit der Sensoreinheit durchgeführtes Verfahren zur Unterscheidung eines echten Öffnungswunsches des Fahrzeugnutzers von einer kollisionsbedingten Fluktuation der Kapazitätsmessgröße.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 und 2 zeigen jeweils einen schematischen Ausschnitt eines Heckbereichs 1 eines (Kraft-)Fahrzeugs 2. Dargestellt sind eine hintere Stoßfängerverkleidung 3 des Fahrzeugs 2, ein die Stoßfängerverkleidung 3 rückseitig flankierender Biegequerträger 4 sowie eine Heckklappe 5, die um eine Drehachse 6 zwischen einer Schließstellung 7 und einer (gestrichelt dargestellten) Öffnungsstellung 8 verschwenkbar ist.
Zur elektromotorischen Verstellung der Heckklappe 4 ist eine in 1 nur grob vereinfacht angedeutete Stellvorrichtung 10 vorgesehen. Die Stellvorrichtung 10 umfasst einen Elektromotor 11, der über eine Stellmechanik 12 auf die Heckklappe 5 wirkt.
Zur Betätigung der Heckklappe 5, d. h. zur Auslösung eines (nachfolgend als Öffnungsbefehl B bezeichneten) Betätigungssignals, aufgrund dessen die Stellvorrichtung 10 zum Öffnen der Heckklappe 5 angesteuert wird, ist der Stellvorrichtung 10 eine kapazitive Sensoreinheit 13 zugeordnet.
Die Sensoreinheit 13 umfasst eine Elektrodenanordnung 14, die zwei (Sende-)Elektroden 15 sowie eine (Empfangs-)Elektrode 16 aufweist. Die Sensoreinheit 13 umfasst des Weiteren eine Steuereinheit 17, die mit den Elektroden 15 und 16 über elektrische Zuleitungen verschaltet ist.
Wie den 1 bis 3 zu entnehmen ist, sind die Elektroden 15 und 16 beispielsweise jeweils durch längliche Metallsteifen gebildet, die an der Rückseite der Stoßfängerverkleidung 3 angebracht sind und sich parallel zu einer Stoßfängerlängsrichtung im Wesentlichen über die gesamte Breite der Stoßfängerverkleidung 3 erstrecken. Die Empfangselektrode 16 ist hierbei zwischen den Sendeelektroden 15, jeweils mit Abstand zu den letzteren, angeordnet.
Im Betrieb der Sensoreinheit 13 wird von der Steuereinheit 17 eine elektrische Wechselspannung an die Sendeelektroden 15 angelegt, die im Folgenden als Sendesignal S bezeichnet ist. Unter Wirkung dieses Sendesignals S bildet sich, ausgehend von den Sendeelektroden 15, ein elektrisches Feld 18 in einem der Stoßfängerverkleidung 3 vorgelagerten Raumvolumen aus. Dieses Raumvolumen ist nachfolgend auch als Detektions- oder Erfassungsraum bezeichnet.
Unter Wirkung des Feldes 18 wird in der Empfangselektrode 16 ein Spannungssignal induziert, das nachfolgend als Empfangssignal E bezeichnet ist. Durch Auswertung dieses Empfangssignals E, beispielsweise durch Messung des in der Empfangselektrode 16 induzierten Verschiebestroms, ermittelt die Steuereinheit 17 eine Kapazitätsmessgröße K, die zu der zwischen den Sendeelektroden 15 und der Empfangselektrode 16 gebildeten elektrischen Kapazität (direkt oder indirekt) proportional ist.
In der Praxis wird die Elektrodenanordnung 14 vorzugsweise in einem Zeitmultiplexbetrieb betrieben, in dem durch die Steuereinheit 17 alternierend im Wechsel stets nur eine der Sendeelektroden 15 mit dem Sendesignal S versorgt wird. Hierdurch können die zwischen jeweils einer Sendeelektrode 15 und der Empfangselektrode 16 gebildeten Teilfelder des elektrischen Felds 18 getrennt voneinander überwacht und ausgewertet werden. Hierbei kann insbesondere auch für jede Sendeelektrode 15 die Kapazitätsmessgröße K separat bestimmt werden. Im Folgenden wird allerdings aus Vereinfachungsgründen zwischen den einzelnen Sendeelektroden 15 nicht differenziert.
Durch die Einbringung des Körperteils, beispielsweise eines Beines 20 eines (Fahrzeug-)Nutzers 21, in das Feld 18 wird die Kapazität der Elektrodenanordnung 14 und somit der Wert der Kapazitätsmessgröße K beeinflusst. Die Kapazitätsmessgröße K ist dabei beispielsweise derart definiert, dass ihr Wert mit abnehmendem Abstand des Beines 20 zu der Stoßfängerverkleidung 3 zunimmt.
Die Sensoreinheit 13 dient primär zur berührungslosen Betätigung der Heckklappe 5. Zur Signalisierung eines Heckklappen-Öffnungswunsches vollführt der Fahrzeugnutzer 21 hierzu bestimmungsgemäß eine kickartige Bewegung mit dem Bein 20 in Richtung der Stoßfängerverkleidung 3. Aufgrund der vorübergehenden Annäherung des Beins 20 an die Elektrodenanordnung 14 wird eine charakteristische, pulsartige Änderung der Kapazitätsmessgröße K erzeugt. Der typische zeitliche Verlauf der Kapazitätsmessgröße K, der durch die Beinbewegung hervorgerufen wird, ist schematisch in 4 in Abhängigkeit der Zeit t dargestellt.
Zur sicheren Erkennung des Öffnungswunsches, insbesondere um die konventionsgemäße Beinbewegung von sonstigen Störeffekten unterscheiden zu können, vergleicht die Steuereinheit 17 die Kapazitätsmessgröße K mit einem als Auslösekriterium hinterlegten Auslöseschwellwert A (4). Die Steuereinheit 17 schließt hierbei beispielsweise auf das Vorliegen eines Öffnungswunsches, wenn die Kapazitätsmessgröße K den Auslöseschwellwert A für eine Zeitspanne T₁ überschreitet, der innerhalb eines durch Grenzwerte T_S1 und T_S2 begrenzten Zeitkorridors 22 endet. Die Grenzwerte T_S1 und T_S2 sind beispielsweise auf T_S1 = 0,1 sec und T_S2 = 3 sec gesetzt. Dem liegt die Erfahrung zugrunde, dass bei einer konventionsgemäßen Kickbewegung das Bein 20 des Fahrzeugnutzers 21 typischerweise zwischen 0,5 sec und 2 sec im Erfassungsbereich der Elektrodenanordnung 14 verweilt.
Sofern das vorstehend beschriebene Auslösekriterium durch den zeitlichen Verlauf der Kapazitätsmessgröße K erfüllt wird, sobald also die Kapazitätsmessgröße K für eine innerhalb des Zeitkorridors 22 endende Zeitspanne T₁ den Auslöseschwellwert A überschreitet, gibt die Steuereinheit 17 zu einem Zeitpunkt t₁ (4) den Öffnungsbefehl B an die Stellvorrichtung 10 aus, die daraufhin die Heckklappe 5 öffnet.
Wie in 2 angedeutet ist, kann der Öffnungsbefehl B alternativ auch durch Kraftausübung P (in 2 angedeutet durch einen Pfeil) erzeugt werden. Dies beruht auf dem Effekt, dass durch die Kraftausübung P die Stoßfängerverkleidung 3 in geringem Umfang verformt wird, wodurch die Lage der Elektroden 15, 16 zueinander sowie zu dem geerdeten Biegequerträger 4 verändert wird. Dies führt wiederum zu einer Änderung der elektrischen Kapazität der Elektrodenanordnung 14, und damit der Kapazitätsmessgröße K. Die Stoßfängerverkleidung 3 und die Elektrodenanordnung 14 sind hierbei derart aufeinander angestimmt, dass eine dem Auslösekriterium entsprechende Änderung der Kapazitätsmessgröße K hervorgerufen wird, wenn die Stoßfängerverkleidung 3 in einem Auslösebereich 23 (3) für eine innerhalb der Grenzwerte T_S1 und T_S2 liegende Zeitspanne T₁ mit einer Kraft belastet wird, die zwischen 1 N und 50 N liegt, und die somit ohne größere Anstrengung per Hand, Fuß oder z. B. dem Unterschenkel des Fahrzeugnutzers 21 aufgebracht werden kann. Im Falle einer solchen Kraftausübung P erkennt die Steuereinheit 17 den Öffnungswunsch in gleicher Weise wie im Falle der vorstehend beschriebenen Beinbewegung und veranlasst durch Ausgabe des Öffnungsbefehls B das Öffnen der Heckklappe 5 durch die Stellvorrichtung 10.
Die Abhängigkeit der Kapazitätsmessgröße K von einer Kraftausübung P auf die Stoßfängerverkleidung 3 wird in einer vorteilhaften Nebenfunktion der Sensoreinheit 13 synergetisch dazu genutzt, eine Kollision des Fahrzeugs 2 im Bereich seiner Stoßfängerverkleidung 3 mit einem fahrzeugexternen Gegenstand zu erkennen und geeignete Warn- und/oder Schutzmaßnahmen einzuleiten.
Die Steuereinheit 17 ist hierbei in der Lage, kollisionsbedingte Ereignisse von einem signalisierten Öffnungswunsch des Fahrzeugnutzers 21 und anderen Störeffekten zu unterscheiden. Sie nutzt hierzu die Erkenntnis, dass sich Kollisionen von fahrzeugexternen Gegenständen mit der Stoßfängerverkleidung 3 oftmals in einer charakteristischen Weise in einer Änderung der Kapazitätsmessgröße K niederschlagen, die von dem Muster eines konventionsgemäß signalisierten Öffnungswunsches erkennbar abweicht.
In 5 ist hierzu beispielsweise der charakteristische Verlauf der Kapazitätsmessgröße K dargestellt, der sich typischerweise ergibt, wenn das Fahrzeug 2 bei langsamer Rückwärtsfahrt, insbesondere beim Rückwärts-Einparken mit der Stoßfängerverkleidung 3 einen ruhenden Gegenstand, z. B. ein parkendes Auto, einen Laternenpfahl etc. berührt. 5 ist zu entnehmen, dass in diesem Fall die Kapazitätsmessgröße K zunächst in ähnlicher Weise ansteigt wie bei einer Kickbewegung unter die Stoßfängerverkleidung 3, dass aber nach Erreichen eines Plateau-Wertes die Kapazitätsmessgröße K typischerweise für längere Zeit (beispielsweise zwischen 5 und 30 Sekunden) konstant bleibt. Dies liegt insbesondere daran, dass der Fahrer des Fahrzeugs 2 eine entsprechend lange Zeit für das Wechseln der Fahrtrichtung benötigt.
Die Steuereinheit 17 erkennt eine solche Kollision, indem sie die Kapazitätsmessgröße K mit einem Kollisionsverdachtsschwellwert V (4) vergleicht. Sie schließt dabei auf eine Kollision, wenn die Kapazitätsmessgröße K den Kollisionsverdachtsschwellwert V für mehr als eine vorgegebene Zeitspanne T_E überschreitet. In dem in 5 dargestellten Beispiel ist die Zeitspanne T_E derart gewählt, dass sie dem Grenzwert T_S2 entspricht. Die Zeitspanne T_E kann allerdings auch abweichend von dem Grenzwert T_S2, insbesondere länger als letzterer gewählt werden.
Sofern die Kapazitätsmessgröße K das vorstehend beschriebene, kollisionsanzeigende Kriterium erfüllt, sobald die Kapazitätsmessgröße K also für eine die Zeitspanne T_E übertreffende Zeitspanne den Kollisionsverdachtsschwellwert V überschreitet, gibt die Steuereinheit 17 zu einem Zeitpunkt t₂ ein als Kollisionshinweis K₁ bezeichnetes Signal aus. Den Kollisionshinweis K₁ führt die Steuereinheit 17 einer (nicht näher dargestellten) optischen oder akustischen Signaleinrichtung des Fahrzeugs 2 zu, die hierauf als Kollisionswarnung ein Licht- und/oder Tonsignal erzeugt.
Zu einer Kraftausübung P auf die Stoßfängerverkleidung 3 und einer entsprechenden Verformung derselben kommt es erkanntermaßen des Weiteren auch, wenn ein anderes Fahrzeug von hinten auf das Fahrzeug 2 auffährt. Ein solcher Crash äußert sich erfahrungsgemäß in einer plötzlichen und regelmäßig starken Verformung der Stoßfängerverkleidung 3, die eine entsprechend sprunghafte Änderung der Kapazitätsmessgröße K auf einen sehr hohen Wert zur Folge hat. Ein entsprechender Verlauf der Kapazitätsmessgröße K ist beispielhaft in 6 gegen die Zeit t angetragen. Die sich aus diesem Verlauf der Kapazitätsmessgröße K ergebende zeitliche Änderung dK ist in 7 gegen die Zeit t angetragen.
Die Stellvorrichtung 10 erkennt eine solche Kollision zweckmäßigerweise durch Vergleich der Kapazitätsmessgröße K mit einem hinterlegten Maximalwert M (4). Die Steuereinheit 17 schließt hierbei auf eine Kollision, wenn die Kapazitätsmessgröße K den Maximalwert M überschreitet. Bei Erfüllung dieses kollisionsanzeigenden Kriteriums, wenn also die Kapazitätsmessgröße K den Maximalwert M überschreitet, gibt die Steuereinheit 17 zu einem Zeitpunkt t₃ einen Kollisionshinweis K₂ aus. Dieser Kollisionshinweis K₂ wird – zumal ein Auffahrunfall regelmäßig mit einer erheblichen Gefährdung der Fahrzeuginsassen verbunden ist – vorzugsweise an Insassenrückhaltesysteme (Airbags, Gurtstraffer, etc.) ausgegeben, um dieses Systeme auszulösen. Zusätzlich oder alternativ hierzu wird der Kollisionshinweis K₂ an weitere Crash-Schutzvorrichtungen, wie z. B. eine Warnblinkanlage ausgegeben, um diese zu anzuschalten.
Zusätzlich oder alternativ zu den vorstehend beschriebenen Kollisionserkennungsverfahren berechnet die Steuereinheit 17 die in 7 angetragene zeitliche Änderung dK der Kapazitätsmessgröße K und vergleicht diese mit einem hinterlegten Flankensteigungsschwellwert F (7). Sie löst hierbei den Kollisionshinweis K₂ zu einem Zeitpunkt t₄ aus, wenn die Änderung dK den Flankensteigungsschwellwert F überschreitet.
Der Maximalwert M und/oder der Flankensteigungsschwellwert F sind hierbei zweckmäßigerweise derart festgesetzt, dass diese Schwellwerte durch Kraftausübung P mittels eines Körperteils des Fahrzeugnutzers 21 regelmäßig nicht erfüllt werden können. So ist beispielsweise der Maximalwert M auf einen – per Hand oder Fuß regelmäßig nicht aufzubringenden – Betrag von 100 N gesetzt. Mit dem gleichen Ziel ist der Flankensteigungsschwellwert F beispielsweise auf 50 N/s gesetzt.
Für die vorstehend beschriebene Signalanalyse führt die Steuereinheit 17, die vorzugsweise durch einen Mikrokontroller mit einer darin lauffähig implementierten Steuersoftware gebildet ist, das in 8 schematisch skizzierte Verfahren durch.
Nach dem Programmstart (Schritt 30) liest die Steuereinheit 17 in einem Schritt 31 zunächst einen aktuellen Wert der Kapazitätsmessgröße K ein.
In einem folgenden Schritt 32 prüft die Steuereinheit 17, ob die Kapazitätsmessgröße K den Maximalwert M überschreitet (K > M?). Ist dies der Fall (J), gibt die Steuereinheit 17 in einem Schritt 33 den Kollisionshinweis K₂ aus und beendet das Verfahren in einem Schritt 34.
Andernfalls (N) bestimmt die Steuereinheit 17 in einem folgenden Schritt 35 die zeitliche Änderung dK der Kapazitätsmessgröße K, beispielsweise indem sie den aktuellen Wert der Kapazitätsmessgröße K von dem zuvor eingelesenen Wert der Kapazitätsmessgröße K subtrahiert.
In einem folgenden Schritt 36 prüft die Steuereinheit 17, ob die Änderung dK den Flankensteigungsschwellwert F überschreitet (dK > F?). Ist dies der Fall (J), so gibt die Steuereinheit 17 wiederum den Kollisionshinweis K₂ aus (Schritt 33) und beendet wiederum die Programmausführung (Schritt 34).
Andernfalls (N) prüft die Steuereinheit 17 in einem folgenden Schritt 37, ob die Kapazitätsmessgröße K den Kollisionsverdachtsschwellwert V überschreitet (K > V?). Ist dies der Fall (J), so inkrementiert (vergrößert) die Steuereinheit 17 im einem Schritt 38 eine Zählvariable, die die Zeitspanne T₂ abbildet, um einen Zeitschritt dt (T₂ = T₂ + dt).
In einem folgenden Schritt 39 prüft die Steuereinheit 17, ob die Zeitspanne T₂ infolge der Inkrementierung die als Grenzwert vorgegebene Zeitspanne T_E überschritten hat (T₂ > T_E?). Ist dies der Fall (J), gibt die Steuereinheit 17 in einem Schritt 40 den Kollisionshinweis K₁ aus und beendet das Verfahren (Schritt 34). Andernfalls (N) springt die Steuereinheit zu einem folgenden Schritt 41.
Sofern das in Schritt 37 geprüfte Kriterium nicht erfüllt ist (N), sofern also die Kapazitätsmessgröße K den Kollisionsverdachtsschwellwert V nicht überschreitet, setzt die Steuereinheit 17 in einem Schritt 42 die die Zeitspanne T₂ repräsentierende Zählvariable auf den Wert Null zurück (T₂ = 0) und geht dann ebenfalls zu Schritt 41 über. Die Kollisionserkennung ist damit beendet.
In dem folgenden Schritt 41 prüft die Steuereinheit 17, ob die Kapazitätsmessgröße K den Auslöseschwellwert A überschreitet (K > A?). Ist dies der Fall (J), inkrementiert (vergrößert) die Steuereinheit 17 in einem Schritt 42 eine Zählvariable, die die Zeitspanne T₁ repräsentiert, um den Zeitschritt dt (T₁ = T₁ + dt) und beendet das Verfahren (Schritt 34).
Andernfalls (N), also wenn die Kapazitätsmessgröße K den Auslöseschwellwert A nicht überschritten hat, prüft die Steuereinheit 17 in einem folgenden Schritt 43, ob die die Zeitspanne T₁ repräsentierende Zählvariable zwischen den Grenzwerten T_S1 und T_S2 liegt (T_S1 < T₁ < T_S2?). Ist dies der Fall (J), gibt die Steuereinheit 17 den Öffnungsbefehl B aus (Schritt 44), setzt anschließend in einem folgenden Schritt 45 die der Zeitspanne T₁ entsprechende Zählvariable auf den Wert Null zurück (T₁ = 0) und beendet das Verfahren (Schritt 34).
Falls die in Schritt 43 vorgenommene Prüfung andernfalls ein negatives Ergebnis zurückgibt (N), springt die Steuereinheit 17 von Schritt 43 sofort auf Schritt 45, setzt somit ebenfalls die Zeitspanne T₁ auf Null zurück und beendet hierauf wiederum das Verfahren (Schritt 34).
Das vorstehend beschriebene Verfahren wird im Betrieb der Sensoreinheit 13 in regelmäßigen Zeitabständen oder kontinuierlich wiederholt.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können zahlreiche Varianten und weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. So kann beispielsweise die Steuereinheit 17 auch durch einen Hardwareschaltkreis, insbesondere einen sogenannten ASIC gebildet sein, in dem das vorstehende Verfahren rein schaltungstechnisch implementiert ist.
Auch das Verfahren erlaubt zahlreiche Veränderungen, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen. So können insbesondere einzelne Stufen zur Kollisionserkennung weggelassen, zusammengefasst und/oder in ihrer Reihenfolge vertauscht werden. Auch ist im Rahmen der Erfindung denkbar, die Kollisionserkennung gänzlich wegzulassen. Zudem können die beschriebenen Schwellwerte anders gewählt werden als dargestellt. Insbesondere kann der Kollisionsverdachtsschwellwert V gleich oder kleiner gewählt sein als der Auslöseschwellwert.
Des Weiteren können weitere Schritte zu dem Verfahren ergänzt werden, um einen Öffnungswunsch von einer kollisionsbedingten Fluktuation der Kapazitätsmessgröße K noch besser unterscheiden zu können.
Insbesondere ist in einer Weiterentwicklung des Verfahrens vorgesehen, dass die Ausgabe mindestens eines der Kollisionshinweise K₁ und K₂ an eine weitere Bedingung geknüpft ist, die eine Aussage über die Anwesenheit von Fahrzeuginsassen im Fahrzeug 2 bzw. in der Nähe des Fahrzeugs 2 oder eine Aussage über den Betriebszustand des Fahrzeugs 2 beinhaltet. Beispielsweise wird der Kollisionshinweis K₁, K₂ nur dann ausgegeben, wenn ein Sitzbelegungssensor die Anwesenheit mindestens eines Fahrzeuginsassen oder eines bestimmten Fahrzeuginsassen (beispielsweise des Fahrers) anzeigt, wenn der Zündschlüssel steckt und/oder wenn das Fahrzeug 2 sich bewegt oder unmittelbar zuvor bewegt wurde.
Zusätzlich oder alternativ hierzu kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass der Öffnungsbefehl B nur dann ausgegeben wird, wenn sich – anhand einer der vorstehend genannten Informationen oder einer anderen Information – ergibt, dass das Fahrzeug 2 unbesetzt ist und/oder sich in einem Ruhezustand (Fahrzeug steht, Zündschlüssel abgezogen, etc.) befindet.
Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die Sensoreinheit 13 signaltechnisch mit dem Steuergerät eines schlüssellosen Zugangssystems gekoppelt sein und ein Statussignal dieses Steuergeräts zur Entscheidung über die Ausgabe des Öffnungsbefehls B oder eines der Kollisionshinweise heranziehen. Beispielsweise gibt die Steuereinheit 17 den Öffnungsbefehl B nur dann aus, wenn das Steuergerät des schlüssellosen Zugangssystems die Erkennung eines passenden Funkschlüssels außerhalb des Fahrzeugs 2 meldet. Den Kollisionshinweis K₁ gibt die Steuerheit 17 beispielsweise nur dann aus, wenn das Steuergerät des schlüssellosen Zugangssystems die Erkennung eines passenden Funkschlüssels innerhalb des Fahrzeugs 2 meldet und die Fahrzeuggeschwindigkeit mehr als 5 km/h beträgt.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung können die Stoßfängerverkleidung 3 und die Sensoreinheit 13 derart aufeinander abgestimmt sein, dass der Öffnungswunsch nicht (oder nicht nur) durch Druckausübung auf einen zentralen Bereich der Stoßfängerverkleidung 3 auslösbar ist, sondern (ggf. auch) durch Druckausübung auf einen Auslösebereich in einem der seitlichen Umbugbereiche der Stoßfängerverkleidung 3. In diesem Fall nutzt die Sensoreinheit 13 zur Detektion des Öffnungswunsches den Umstand, dass sich die Stoßfängerverkleidung 3 unter seitlichem Druck in ihrem zentralen Bereich ausbiegt und sich somit relativ zu dem Biegequerträger oder einer sonstigen festen Äquipotentialfläche verschiebt, wodurch wiederum die Kapazität der Elektrodenanordnung 14 verändert wird.
Zur Erleichtung einer zur Signalisierung des Öffnungswunsches hinreichenden Verformung der Stoßfängerverkleidung 3 kann ein dem Auslösebereich entsprechender Bereich der Stoßfängerverkleidung 3 besonders verformbar, z. B. weicher als das umliegende Material der Stoßfängerverkleidung 3 oder gegenüber diesem verschiebbar ausgestaltet sein. Der Auslösebereich kann optional sichtbar von dem umgebenden Material der Stoßfängerverkleidung 3 abgehoben sein.
Bezugszeichenliste

1: Heckbereich
2: (Kraft-)Fahrzeug
3: Stoßfängerverkleidung
4: Biegequerträger
5: Heckklappe
6: Drehachse
7: Schließstellung
8: Öffnungsstellung
10: Stellvorrichtung
11: Elektromotor
12: Stellmechanik
13: Sensoreinheit
14: Elektrodenanordnung
15: (Sende-)Elektrode
16: (Empfangs-)Elektrode
17: Steuereinheit
18: (elektrisches) Feld
20: Bein
21: (Fahrzeug-)Nutzer
22: Zeitkorridor
23: Auslösebereich
30–45: Schritt
dK: (zeitliche) Änderung
dt: Zeitschritt
t: Zeit
t₁–t₄: Zeitpunkt
A: Auslöseschwellwert
B: Öffnungsbefehl
E: Empfangssignal
F: Flankensteigungsschwellwert
K: Kapazitätsmessgröße
K₁, K₂: Kollisionshinweis
M: Maximalwert
P: Kraftausübung
S: Sendesignal
T₁: Zeitspanne
T₂: Zeitspanne
T_E: Zeitspanne
T_S1: Grenzwert
T_S2: Grenzwert
V: Kollisionsverdachtsschwellwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008063366 A1 [0004]

Claims

Kapazitive Sensoreinheit (13) zum Betätigen eines motorisch verstellbaren Fahrzeugteils (5), insbesondere einer Heckklappe oder einer Fahrzeugtür, mit einer Elektrodenanordnung (14), die mindestens eine Elektrode (15, 16) umfasst, und mit einer mit der oder jeder Elektrode (15, 16) verschalteten Steuereinheit (17), wobei die Steuereinheit (17) dazu eingerichtet ist, eine für die elektrische Kapazität der Elektrodenanordnung (14) charakteristische Kapazitätsmessgröße (K) zu erfassen, mit einem hinterlegten Auslösekriterium zu vergleichen, und ein Betätigungssignal (B) zum Betätigen des Fahrzeugteils (5) auszugeben, wenn der zeitliche Verlauf der Kapazitätsmessgröße (K) das Auslösekriterium erfüllt, wobei mindestens eine Elektrode (15, 16) der Elektrodenanordnung (14) an einem Fahrzeugverkleidungsteil (3) angebracht ist, so dass durch Kraftausübung (P) auf das Fahrzeugverkleidungsteil (3) ein das Auslösekriterium erfüllender Verlauf der Kapazitätsmessgröße (K) erzeugbar ist.
Sensoreinheit (13) nach Anspruch 1, wobei der das Auslösekriterium erfüllende Verlauf der Kapazitätsmessgröße (K) durch Ausübung eines Hand- oder Fußdrucks auf das Fahrzeugverkleidungsteil (3) erzeugbar ist.
Sensoreinheit (13) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der das Auslösekriterium erfüllende Verlauf der Kapazitätsmessgröße (K) durch Ausübung einer definierten Kraft im Wertebereich zwischen 1 N und 200 N, vorzugsweise zwischen 1 N und 50 N auf einen vorgegebenen Auslösebereich des Fahrzeugverkleidungsteils (3) erzeugbar ist.
Sensoreinheit (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der das Auslösekriterium erfüllende Verlauf der Kapazitätsmessgröße (K) durch Ausübung eines Kraftpulses einer definierten zeitlichen Länge (T₁), insbesondere einer Länge zwischen 0,1 sec und 3 sec auf das Fahrzeugverkleidungsteil (3) erzeugbar ist.
Sensoreinheit (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinheit (17) dazu eingerichtet ist, durch Vergleich des zeitlichen Verlaufs der Kapazitätsmessgröße (K) mit mindestens einem vorgegebenen, kollisionsanzeigenden Kriterium zwischen einer mit dem Körper vorgenommenen Kraftausübung (P) auf das Fahrzeugverkleidungsteil (3) und einer Kraftausübung (8) durch eine Kollision des Fahrzeugverkleidungsteils (3) mit einem fahrzeugexternen Gegenstand zu unterscheiden, und bei Erfüllung des kollisionsanzeigenden Kriteriums einen Kollisionshinweis (K₁, K₂) auszugeben.
Sensoreinheit (13) nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (17) dazu eingerichtet ist, die Kapazitätsmessgröße (K) mit einem als kollisionsanzeigendes Kriterium hinterlegten Maximalwert (M) zu vergleichen und den Kollisionshinweis (K₁, K₂) auszugeben, wenn die Kapazitätsmessgröße (K) den Maximalwert (M) überschreitet.
Sensoreinheit (13) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuereinheit (17) dazu eingerichtet ist, die zeitliche Änderung (dK) der Kapazitätsmessgröße (K) mit einem hinterlegten Flankensteigungsschwellwert (F) zu vergleichen und den Kollisionshinweis (K₁, K₂) auszugeben, wenn die zeitliche Änderung (dK) der Kapazitätsmessgröße (K) den Flankensteigungsschwellwert (F) überschreitet.
Sensoreinheit (13) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Steuereinheit (17) dazu eingerichtet ist, die Kapazitätsmessgröße (K) mit einem als kollisionsanzeigendes Kriterium hinterlegten Kollisionsverdachtsschwellwert (V) zu vergleichen und den Kollisionshinweis (K₁, K₂) auszugeben, wenn die Kapazitätsmessgröße (K) den Kollisionsverdachtsschwellwert (V) um mehr als eine vorgegebene Zeitspanne (T_E) dauerhaft überschreitet.
Fahrzeug (2) mit einem verstellbaren Fahrzeugteil (5), insbesondere einer Heckklappe oder Fahrzeugtür, mit einer Stellvorrichtung (10) zur motorischen Verstellung des Fahrzeugteils (5) und mit einer Sensoreinheit (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die zur Ausgabe des Betätigungssignals (B) mit der Stellvorrichtung (10) verschaltet ist.
Fahrzeug (2) nach Anspruch 9, wobei die Sensoreinheit (13) nach einem der Ansprüche 5 bis 8 ausgebildet ist, und wobei der von der Sensoreinheit (13) ausgegebene Kollisionshinweis (K₁) einer optischen, akustischen oder haptischen Signaleinrichtung zur Ausgabe einer Kollisionswarnung zugeführt ist.
Fahrzeug (2) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Sensoreinheit (13) nach Anspruch 5 oder 6 ausgebildet ist, und wobei der von der Sensoreinheit (13) ausgegebene Kollisionshinweis (K₂) einer Crash-Schutzvorrichtung zur Auslösung einer Crash-Schutzmaßnahme zugeführt ist.
Fahrzeug (2) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Ausgabe der Kollisionswarnung bzw. die Auslösung der Crash-Schutzmaßnahme nur erfolgt, wenn bei Erfüllung des kollisionsanzeigenden Kriteriums ein die Anwesenheit eines Fahrzeuginsassen oder den Betrieb des Fahrzeugs (2) anzeigendes Signal vorliegt.
Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Verstellung des Fahrzeugteils (5) nur vorgenommen wird, wenn bei Erfüllung des Auslösekriteriums ein die Abwesenheit eines Fahrzeuginsassen oder einen Ruhezustand des Fahrzeugs (2) anzeigendes Signal vorliegt.