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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Insassenerkennung in einem Fahrzeug.
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In bekannten Systemen in Kraftfahrzeugen kann bspw. mit Gewichts- oder Druck-Sensoren festgestellt werden, ob ein Fahrzeugsitz belegt ist. Die Sensoren messen dabei das Gewicht auf eine Sitzfläche des Fahrzeugsitzes oder eine Druckverteilung auf der Sitzfläche. Diese Sensoren können jedoch nicht unterscheiden, ob die Kraft auf die Sitzfläche von einer Person herrührt oder einem Gegenstand, z. B. einer Sporttasche. So kann es zu einer Anschnallaufforderung für einen bestimmten Sitz kommen, obwohl keine Person auf diesem Sitz sitzt, sondern ein Gegenstand abgelegt ist. Insbesondere auf Fondsitzen, d. h. Sitzen in der 2. und 3. Sitzreihe eines Kraftfahrzeuges, werden solche Gegenstände gerne abgelegt und führen oft zu fehlerhaften Anschnallaufforderungen.
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Für leichtere Gegenstände ist es z. B. bekannt, die Sensorauslegung äußerst robust auszulegen. So können Sensoren und deren Auswerteeinrichtungen zwischen einer Belegung des Fondsitzes durch eine sog. 5%-Frau (eine kleine Person gemäß Zulassungsvorschriften in einigen Ländern für Kraftfahrzeuge, die eine bestimmte Größe, bspw. 148 cm, und ein bestimmtes Gewicht, bspw. 48 kg, aufweist) und einem leichten Gegenstand unterscheiden. Dies erfolgt durch Vergleich des gemessenen Gewichtes mit Schwellenwerten, die weit genug auseinander liegen. Bei schweren Gegenständen wird diese Unterscheidung unsicherer. So kann es dann bei Belegung des Fondsitzes mit einem schweren Gegenstand zu einer fehlerhaften Aktivierung der Anschnallaufforderung kommen. Hierdurch wird der Fahrer mit einer Warnung belästigt, obwohl kein Warnfall vorliegt.
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Zur Lösung des Problems schlägt die
DE 10 2006 038 140 A1 vor, eine Messung durch eine Sendeeinrichtung und separate Empfangseinrichtung auszuführen, um einen Fahrzeuginsassen zu detektieren. Diese Lösung ist jedoch kompliziert.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein System und ein Verfahren zur Insassenerkennung in einem Fahrzeug bereitzustellen, welche eine zuverlässige und sensitive Unterscheidung zwischen Gegenständen und Personen ermöglichen. Insbesondere sollen das System und das Verfahren diese zuverlässige Unterscheidung für die Fondsitze ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein System zum Erfassen einer Anwesenheit eines Insassen in einem Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Sitz, wobei der Sitz eine Rückenlehne aufweist, wobei in der Rückenlehne eine, insbesondere nur eine aktive, Elektrode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes integriert ist, und einer Steuereinheit zum Erfassen des elektrischen Feldes, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, eine Änderung des elektrischen Feldes zwischen der Elektrode und mindestens einem Karosserieteil des Kraftfahrzeuges zu erfassen, wenn ein Insasse auf dem Sitz Platz nimmt.
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Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, in der Rückenlehne jedes einzelnen Fondsitzplatzes jeweils einen kostengünstigen Foliensensor zwecks Durchführung einer kapazitiven Messung einzubauen. Vorteilhafterweise ist es dabei, dass nur eine Elektrode zum Erfassen einer Anwesenheit eines Insassen auf einem Sitz benötigt wird, um die Erfassung zuverlässig und präzise ausführen zu können. Diese einzige Elektrode dient zum Erzeugen eines elektrischen Feldes zwischen der Elektrode und einem Karosseriebauteil, welches als die zweite Elektrode für die kapazitive Messung dient. Die zweite Elektrode ist somit passiv und braucht nicht extra für das erfindungsgemäße System bereitgestellt, verbaut und/oder verkabelt werden. Die erste bzw. aktive Elektrode kann bspw. als ein Foliensensor ausgeführt sein. Nimmt eine Person auf dem Sitz Platz, so ändert sich die Kapazität der ersten Elektrode, weil die Person das elektrische Feld zwischen den Elektroden aufgrund der dielektrischen Eigenschaften, bedingt z. B. durch einen Wasseranteil im Körper, verändert. Ein Foliensensor kann nicht nur günstig ausgeführt sein, sondern auch eine sensitive und hoch aufgelöste Messung ermöglichen. Als ein Messverfahren kommen dabei unterschiedliche Möglichkeiten in Betracht, wie z. B. Laden der aktiven Elektrode mit konstantem Strom und Beobachten der Spannungsveränderung, Messen der Resonanzfrequenz eines mit der Kapazität gebildeten LC-Schwingkreises oder Anlegen einer Wechselspannung und Messen des Stromverlaufes an der aktiven Elektrode.
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Die aktive Elektrode in Form eines Foliensensors kann dabei mit leitender Tinte bedruckt sein. Somit kann die Elektrode einfach und günstig hergestellt werden. Zudem kann der Foliensensor mehrere Lagen umfassen, wie z. B. eine obere und/oder eine untere Schutzlage aus einem nicht leitenden Material, wie z. B. Kunststoff, insbesondere PET, und/oder eine Lage mit einer Schirmelektrode, um den inhomogenen Randbereich des elektrischen Feldes von der aktiven Elektrode abzuschirmen. Die elektrischen Anschlüsse, insbesondere nur ein Anschluss für die aktive Elektrode, kann dabei zwischen den Lagen des Foliensensors eingeschlossen und durch die Schutzlagen abgedichtet sein. Die passive Elektrode bzw. das mindestens eine Karosseriebauteil braucht dabei nicht verkabelt werden und kann einfach geerdet sein. Zusammen bildet nur eine aktive Elektrode und das mindestens eine Karosserieteil des Kraftfahrzeuges ein kapazitives Feld. Der Sensor kann dabei die Kapazität an der aktiven Elektrode messen, die von der Änderung des elektrischen Feldes zwischen der aktiven Elektrode und dem Karosseriebauteil abhängt. Durch eine entsprechende Auslegung des Foliensensors kann eine präzise und hoch aufgelöste Messung erfolgen, die zwischen einer erwachsenen Person, einem Kind, einem abgelegten Gegenstand auf dem Sitz und sogar einer umgeklappten Rückenlehne unterscheiden kann.
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Ferner kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Steuereinheit mit einer Airbag-Steuereinheit verbunden werden kann, welche wiederum mit einem Kombiinstrument oder einer separaten Anzeigeeinheit in einem Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges verbunden werden kann. Die Steuereinheit kann dabei vorteilhafterweise mehrere Elektroden auf mehreren Sitzen ablesen. Diese einzelnen Elektroden können ebenfalls als Foliensensoren ausgeführt sein. Die erfindungsgemäße Steuereinheit kann dabei als eine gemeinsame Steuereinheit für alle Elektroden ausgebildet sein, welche das jeweilige Signal (Sitz unbelegt / Sitz belegt / Rückenlehne umgeklappt) jedes einzelnen Sitzes an eine Airbag-Steuereinheit übertragen kann. Die Airbag-Steuereinheit kann dann eine CAN-Botschaft an ein Kombiinstrument/separate Anzeigeeinheit übermitteln, welches somit eine korrekte Anschnallaufforderung für den jeweiligen Sitzplatz aktivieren kann.
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Erfindungsgemäß kann das System mehrere Sitze aufweisen, wobei jeder Sitz eine Rückenlehne aufweisen kann, und wobei in jeder Rückenlehne jeweils eine, insbesondere nur eine aktive, Elektrode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes integriert sein kann. So kann ein verbessertes System zur Insassenerkennung für alle Sitze, insbesondere für alle Fondsitze und/oder alle Sitze in einer Reihe, bereitgestellt werden. Vorteilhafterweise kann somit die Verwendung kostengünstiger Foliensensoren zur kapazitiven Messung in der Rückenlehne aller Fondsitzplätze bereitgestellt werden.
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Vorteilhafterweise kann die Steuereinheit ferner dazu ausgelegt sein, eine Änderung des elektrischen Feldes zwischen mindestens einer von mehreren Elektroden und mindestens einem Karosserieteil des Kraftfahrzeuges zu erfassen, wenn ein Insasse auf mindestens einem von mehreren Sitze Platz nimmt. Hierzu kann die Steuereinheit jeweils eine kapazitive Messung gemäß der Erfindung ausführen. Somit kann vorteilhafterweise nur eine Steuereinheit benutzt werden, um drei oder mehrere Foliensensoren auszuwerten.
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Weiterhin kann die Steuereinheit durch Auswertung von Foliensensoren auf eine erfindungsgemäße vorteilhafte Weise erkennen, ob auf einem Sitz ein Erwachsener, eine 5%-Frau, ein Kind, ein Kind im Kindersitz Platz nimmt, ein Gegenstand abgelegt ist und/oder die Rückenlehne umgeklappt ist. Zudem kann es vorteilhaft sein, dass die erfindungsgemäße Steuereinheit entsprechend individuellen Erfordernissen eines Insassen kalibrierbar sein kann.
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D. h., dass die Steuereinheit an die Begebenheiten und Gewohnheiten einer Person leicht angelernt werden kann, um eine individuale verbesserte Erkennung für ein Kraftfahrzeug zu ermöglichen.
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Des Weiteren kann es Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt sein kann, Airbag-Einstellungen zu verifizieren (d. h. die Richtigkeit der Airbag-Einstellungen zu überprüfen) und insbesondere ein Airbag für ein Kind im Kindersitz, für unbelegte Sitze und/oder für umgeklappte Sitze zu deaktivieren. Somit kann die Sicherheit bei einem Unfall verbessert werden und unnötige Aktivierungen des Airbags vermieden werden.
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Zudem kann es Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt sein kann, Sitzheizungen für unbelegte Sitze und/oder für umgeklappte Sitze zu deaktivieren. Somit kann der Energieverbrauch im Kraftfahrzeug reduziert werden.
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Ferner kann es Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt sein kann, Gurtstraffer und/oder ein Anschnallbefehl für unbelegte Sitze und/oder für umgeklappte Sitze zu deaktivieren. Somit kann der Energieverbrauch im Kraftfahrzeug noch weiter verringert und unnötige Anschnallaufforderungen vermieden werden.
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Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst, mit welchem die gleichen Vorteile erreicht werden können, die auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System beschrieben wurden. Im Einzelnen sind das:
- • Verwendung kostengünstiger Foliensensoren zur kapazitiven Messung in der Rückenlehne der Fondsitzplätze,
- • Verwendung eines Steuergerätes, um drei oder mehr Foliensensoren auszuwerten,
- • Deaktivierung der Sitzheizungen auf den Fondsitzplätzen bei Erkennung einer Nichtbelegung der Sitzplätze,
- • Deaktivierung von Rückhaltemitteln, wie Seitenairbag und Gurtstraffern, auf den Fondsitzplätzen, wenn erkannt wird, dass dort keine Person sitzt, und
- • automatische Erkennung, ob die Rücksitzbank umgeklappt wurde, um daraufhin die Rückhaltemittel, wie Seitenairbag und Gurtstraffer, sowie die Sitzheizung zu deaktivieren.
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Durch die Wahl einer kapazitiven Messmethode in der Rückenlehne wird sichergestellt, dass Gegenstände, die auf den Rücksitzplätzen gelagert werden, nicht zur Fehlaktivierung der Anschnallaufforderung führen. Die eingesetzten Foliensensoren sind robust und kostengünstig.
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Aufgrund der kapazitiven Messung in der Rückenlehne werden nur einsitzende Personen erkannt. Mit Hilfe der Information „Sitz belegt / Sitz unbelegt“ aufgrund der kapazitiven Messung, können bei unbelegten Sitzen Sitzheizungen und Rückhaltemittel (Seitenairbag, Gurtstraffer) deaktiviert werden.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figur nur einen beschreibenden Charakter hat und nicht dazu gedacht ist, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems.
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Die 1 zeigt dabei einen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Systems 10. Das System 10 umfasst dabei drei Sitze 100, wobei jeder Sitz 100 eine Rückenlehne 101 aufweist. In jeder Rückenlehne 101 ist jeweils ein kostengünstiger Foliensensor 11 geschützt unter einer Verkleidung des Sitzes 101 verbaut. Alle drei Foliensensoren 11 agieren jeweils als eine aktive kapazitive Elektrode und erzeugen ein elektrisches Feld zwischen der jeweiligen Elektrode 11 und einem aus Einfachheitsgründen nicht näher dargestellten Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeuges. Wenn eine Person auf einem der Sitze 100 Platz nimmt oder ein Gegenstand auf einem der Sitze 100 abgelegt wird, verändert sich dieses elektrische Feld.
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Alle drei Foliensensoren 11 sind dabei an eine gemeinsame Steuereinheit 12 angeschlossen, die eine Veränderung des elektrischen Feldes kapazitiv erfassen kann. Hierzu kann die Steuereinheit 12 ein Eingangssignal an die Foliensensoren 11 schicken und ein Ausgangssignal, bevorzugt durch den gleichen Anschluss, empfangen. Wenn eine Person oder ein Gegenstand in das elektrische Feld eingebracht wird, kann die Steuereinheit 12 ein abweichendes Ausgangssignal (Sitz belegt) von einem erwarteten Ausgangssignal (Sitz unbelegt) empfangen. Die Höhe der gemessenen Abweichung kann dabei den Aufschluss über die Person (ungefähres Gewicht und Alter), einen Gegenstand oder lediglich eine umgeklappte Rückenlehne bereitstellen. Als Eingangssignal kann dabei ein konstanter elektrischer Strom an die Foliensensoren 11 geschickt werden und als Ausgangssignal die Spannungsveränderung beobachtet werden. Alternativ kann eine Wechselspannung an die Foliensensoren 11 geschickt werden und als Ausgangssignal der Stromverlauf beobachtet werden. Ebenfalls ist es denkbar, dass eine Resonanzfrequenz einer Oszillatorschaltung ausgewertet werden kann.
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Die Steuereinheit 12 ist weiterhin an eine Airbag-Steuereinheit 13 angeschlossen, welche an ein Kombiinstrument 14 für ein Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges ein verifiziertes Signal bezüglich der Sitz-belegung schicken kann.
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Das Zusammenspiel zwischen kapazitiven Foliensensoren 11, einer gemeinsamen Steuereinheit 12 für die kapazitiven Foliensensoren 11, einer Airbag- Steuereinheit 13 und einem Kombiinstrument 14 ermöglicht es, die erfindungsgemäßen Vorteile zu erreichen. Durch die Wahl einer kapazitiven Messmethode in der Rückenlehne 101 wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass Gegenstände, die auf den Rücksitzplätzen gelagert werden, nicht zur Fehlaktivierung der Anschnallaufforderung führen. Die eingesetzten Foliensensoren 11 sind gemäß der Erfindung robust und kostengünstig. Aufgrund der kapazitiven Messung in der Rückenlehne 101 werden nur einsitzende Personen erkannt. Mit Hilfe der Information „Sitz belegt / Sitz unbelegt“ aufgrund der kapazitiven Messung können bei unbelegten Sitzen Sitzheizungen und Rückhaltemittel (Seitenairbag, Gurtstraffer) deaktiviert werden.
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Somit werden Folgekosten aufgrund einer Auslösung der Rückhaltemittel im Crash bei unbelegten Rücksitzplätzen vermieden. Ferner kann ein Umklappen der Rücksitzbank erkannt werden, was wiederum dafür genutzt werden kann, Sitzheizung und Rückhaltemittel (Seitenairbag, Gurtstraffer) zu deaktivieren.
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Die voranstehende Beschreibung der 1 beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- System
- 11
- Foliensensor
- 12
- Steuereinheit
- 13
- Airbag-Steuereinheit
- 14
- Kombiinstrument
- 100
- Sitz
- 101
- Rückenlehne
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006038140 A1 [0004]
