-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, das eine Sensorik zum Detektieren fahrzeugexterner Objekte aufweist.
-
Für vielfältige Komfort- und Unterstützungsfunktionen sowie einen automatisierten Betrieb von Kraftfahrzeugen werden Sensoren eingesetzt, beispielsweise zum Detektieren fahrzeugexterner Objekte. Eine Realisierung vielfältiger Software- oder Steuerfunktionen ist auf Inputs von solchen Sensoren angewiesen. Es kann jedoch problematisch sein, in oder an einem Kraftfahrzeug entsprechend viele Sensoren unterzubringen und dabei gegebenen Bauraum-, Packaging- oder Designanforderungen zu genügen und einen vorgegebenen Kostenrahmen einzuhalten.
-
Beispielsweise schlägt die
EP 1 943 734 B1 eine Schaltung zur Erfassung der Präsenz, Position und/oder Annäherung eines Objektes in einem Observationsbereich vor. Diese Schaltung umfasst eine Sensorelektrodeneinrichtung, die Teil eines Kondensatorsystems bildet, dessen Kapazität gegen ein Referenzpotenzial von der Präsenz, Position oder Annäherung von Objekten in dem Observationsbereich abhängig ist. Die Schaltung umfasst weiter ein LC-Netzwerk, das jenes Kondensatorsystem umfasst, und eine mit der Sensorelektrodeneinrichtung gekoppelte Auswertungsschaltung. Zudem ist eine Generatoreinrichtung zur Beaufschlagung des unter Einschluss der Sensorelektrodeneinrichtung und des LC-Netzwerkes gebildeten Systems mit einer Frequenz im Bereich einer Parallelresonanzfrequenz des LC-Netzwerks vorgesehen. Die Auswertungsschaltung ist derart konfiguriert und aufgebaut, dass diese eine Annäherung eines Objekts an die Sensorelektrodeneinrichtung anhand einer Änderung des Resonanzverhaltens detektiert. Als Änderung des Resonanzverhaltens wird dabei die Veränderung der Phasenlage eines Vergleichssignals des LC-Netzwerkes gegenüber einem Vergleichssignal aus dem Bereich des Generators erfasst. Die am LC-Netzwerk anliegende Spannung wird über einen Operationsverstärker und einen Rückkoppelungskondensator gleichphasig zurück gekoppelt, wodurch das LC-Netzwerk entdämpft wird und die Güte steigt. Die Induktivität des LC-Netzwerkes ist dabei durch einen Generator gebildet ist. Damit soll eine Schaltung geschaffen werden, die es ermöglicht, die Annäherung eines Objekts an eine Sensorelektrode in einer gegenüber bisherigen Ansätzen empfindlicheren und gleichzeitig sichereren Weise zu ermöglichen.
-
Mit einem kapazitiven Sensor im Fahrzeugbereich befasst sich auch die
DE 602 05 520 T2 . Dort ist die Verwendung eines nicht leitenden äußeren Bandes zum Schutz einer Türverkleidung, einer Heckklappe oder einer Stoßstangenverkleidung eines Kraftfahrzeugs als Schutzabschirmung eines kapazitiven Abstandsensors beschrieben. Letzterer ist dabei auf der Fahrzeugtür, der Klappe oder der Verkleidung angebracht und hinter der Schutzabschirmung angeordnet. Der kapazitive Sensor soll dabei geeignet sein, um mögliche Hindernisse zu erkennen, an die das Fahrzeug stoßen kann. Dazu umfasst der Sensor einen elektrisch isolierenden Film, der zwei Flächen aufweist, von denen jede zumindest teilweise mit einem elektrisch leitenden Material versehen ist. Damit soll eine neue Einführung einer Antenne als kapazitiven Abstandssensor vorgeschlagen werden, welche sich einfach und wirtschaftlich realisieren und auf einem Fahrzeug installieren lässt und dennoch ihre Funktion als kapazitiven Abstandssensor in vollem Umfang erfüllt.
-
Als weiteren Ansatz beschreibt die
DE 603 15 743 T2 ein System zur kontaktlosen Hinderniserkennung mit hochempfindlicher kapazitiver Detektionsvorrichtung. Dabei ist ein in der Nähe eines beweglichen Elements angeordnetes Erfassungselement vorgesehen, das einen länglichen Streifen aus Isoliermaterial, einen länglichen ebenen Leiter und einen Längshohlraum aufweist. Der längliche ebene Leiter ist in einem oberen Abschnitt des länglichen Streifens aus Isoliermaterial enthalten, während der Längshohlraum durch einen zentralen Abschnitt des länglichen Streifens ausgebildet ist. Eine Annäherungserfassungsschaltung in Kommunikation mit dem Erfassungselement erzeugt ein Differenzausgangssignal, das darstellt, ob sich ein Fremdkörper in der Nähe des Erfassungselements befindet. Ebenfalls in Kommunikation mit dem Erfassungselement ist ein zentrales Steuermodul vorgesehen, das bestimmt, ob das Differenzausgangssignal einen Fremdkörper in der Nähe des Erfassungselements anzeigt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Detektion fahrzeugexterner Objekte von einem Kraftfahrzeug aus auf besonders einfache Weise zu ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren offenbart.
-
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine kapazitive Sensoreinrichtung zum Detektieren einer Annäherung eines fahrzeugexternen Objekts an das Kraftfahrzeug und/oder zum Detektieren einer Präsenz eines fahrzeugexternen Objekts jeweils in einem fahrzeugexternen Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung auf. Der fahrzeugexterne Erfassungsbereich kann sich beispielsweise von einer Außenseite oder Außenoberfläche des Kraftfahrzeugs von dem Kraftfahrzeugweg erstrecken, je nach konkreter Ausgestaltung oder Auslegung der Sensoreinrichtung beispielsweise bis in eine Entfernung von etwa 1 m zu dem Kraftfahrzeug.
-
Die Sensoreinrichtung umfasst ein flächig erstrecktes elektrisch leitfähiges Karosserieteil des Kraftfahrzeugs. Dieses Karosserieteil bildet einen Teil einer Außenhaut, also einer Außenseite, Außenoberfläche oder Außenwand, des Kraftfahrzeugs und gleichzeitig eine Messelektrode der Sensoreinrichtung. Weiter umfasst die Sensoreinrichtung einen an dieses Karosserieteil angeschlossenen Abgriff zum Abgreifen eines elektrischen oder elektronischen Messsignals. Die Sensoreinrichtung ist dazu eingerichtet, die Annäherung oder Präsenz des fahrzeugexternen Objekts anhand des Messignals basierend auf einer Kapazität oder Kapazitätsveränderung eines durch das Karosserieteil und das jeweilige fahrzeugexterne Objekt gebildeten Kondensators zu detektieren. Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung also dazu eingerichtet sein, zum Detektieren der Annäherung oder Präsenz des fahrzeugexternen Objekts anhand des Messsignals eine Kapazität oder Kapazitätsveränderung eines durch das Karosserieteil und das jeweilige fahrzeugexterne Objekt gebildeten Kondensators oder eine dadurch beeinflusste oder davon abhängige Größe zu bestimmen.
-
Durch ein fahrzeugexternes Objekt, beispielsweise ein statisches Hindernis oder einen anderen Verkehrsteilnehmer, kann das an dem Karosserieteil abgegriffene Messsignal verändert werden, woraus auf die Anwesenheit und gegebenenfalls den Abstand des jeweiligen fahrzeugexternen Objekts von dem Karosserieteil geschlossen werden kann. Die Sensoreinrichtung kann eine entsprechende Auswertungsschaltung oder -elektronik umfassen.
-
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass zumindest ein Teil der kapazitiven Sensoreinrichtung im Vergleich zu herkömmlichen kapazitiven Sensoreinrichtungen effektiv eingespart werden kann. Anstatt einen vollständigen zusätzlichen Sensor an dem Fahrzeug bzw. der Fahrzeugkarosserie zu befestigen und dafür separaten Bauraum, eine spezielle Formgebung und/oder eine Ausnehmung in der Karosserie bereitzustellen oder zu schaffen, wird hier das ohnehin als integraler Bestandteil der Karosserie des Kraftfahrzeugs vorhandene Karosserieteil direkt als Teil der Sensoreinrichtung, also zum Detektieren fahrzeugexterner Objekte verwendet. Dadurch kann die Sensoreinrichtung besonders einfach in das Kraftfahrzeug bzw. ein bestehendes Bauraum- oder Packagingkonzept integriert werden. Zudem kann die Sensoreinrichtung so besonders einfach und besonders flexibel positioniert bzw. eine Umgebung des Kraftfahrzeugs durch die Sensoreinrichtung oder mehrere entsprechende Sensoreinrichtungen bzw. deren Erfassungsbereiche vollständig abgedeckt werden. Dies kann insbesondere zumindest im Wesentlichen ohne Beeinträchtigung eines Designs oder einer Gestaltungsfreiheit und ohne potenzielle mechanische Schwächung des Karosserieteils erreicht werden. Zudem kann die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung besonders kostengünstig und materialsparend und damit auch besonders leicht realisiert werden. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch die Verwendung des Karosserieteils als Messelektrode für die Sensoreinrichtung das Karosserieteil das Detektieren fahrzeugexterner Objekte unterstützt und nicht etwa behindert, wie dies bei separaten herkömmlichen Sensoren der Fall sein kann, wenn diese durch ein elektrisch leitfähiges Karosserieteil von der Umgebung des Kraftfahrzeugs teilweise abgeschirmt werden.
-
Das flächig erstreckte Karosserieteil kann beispielsweise eine Tür, eine Fronthaube, ein Seitenpaneel, ein Kotflügelblech, eine Heckklappe und/oder dergleichen mehr des Kraftfahrzeugs sein oder umfassen.
-
Dass das Karosserieteil flächig erstreckt ist, bedeutet hier, dass dieses eine zumindest im Wesentlichen flache Form aufweist und in seiner Haupterstreckungsfläche oder Haupterstreckungsebene wesentlich, also beispielsweise um ein Mehrfaches oder Vielfaches, größer ist als seine Dicke. Beispielsweise kann eine Außenoberfläche des Karosserieteils eine Größe von wenigstens 5 cm auf 10 cm aufweisen. Durch die Verwendung eines derartigen Karosserieteils als Messelektrode kann besonders einfach ein besonders großer Erfassungsbereich realisiert werden. Zudem kann eine besonders hohe Messempfindlichkeit erreicht werden, beispielsweise im Vergleich zur Verwendung von spitzen oder eng gebogenen Teilen, Kanten und dergleichen mehr.
-
Auf eine entsprechende Detektion eines fahrzeugexternen Objekts hin kann automatisch eine vorgegebene Steuermaßnahme ausgeführt oder veranlasst werden, beispielsweise durch ein mit der Sensoreinrichtung gekoppeltes Steuergerät des Kraftfahrzeugs. Die Detektionen und/oder das Ausführen oder Veranlassen der Steuermaßnahme kann beispielsweise basierend auf wenigstens einem vorgegebenen Schwellenwert erfolgen. So kann ein fahrzeugexternes Objekt beispielsweise erst dann als detektiert gelten, wenn ein vorgegebener Schwellenwert für die Größe der Kapazität oder der Kapazitätsveränderung erreicht oder überschritten wird und/oder wenn dies wenigstens für eine vorgegebene Dauer ununterbrochen der Fall ist. Dabei können ein oder mehrere solche Schwellenwerte als Detektionsschwellenwerte vorgegeben sein. Zusätzlich können ein oder mehrere entsprechende Schwellenwerte als auch Auslöseschwellenwerte vorgegeben sein, die größer als die Detektionsschwellenwerte sein können und bei deren Erreichen oder Überschreiten die wenigstens eine vorgegebene Steuermaßnahme automatisch ausgeführt oder veranlasst wird. Auf diese Weise können unter Verwendung der erfindungsgemäß vorgesehenen kapazitiven Sensoreinrichtung flexibel vielfältige Komfort-, Sicherheits- und Steuerfunktionen des Kraftfahrzeugs realisiert oder implementiert werden.
-
In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Sensoreinrichtung ein RC-Glied, ein LC-Glied und/oder eine Wien-Robinson-Schaltung, also etwa eine Wien-Robinson-Brücke oder einen Wien-Robinson-Oszillator. Das als Messelektrode verwendete Karosserieteil bildet dann einen Teil der jeweiligen Kapazität dieser Glieder bzw. Schaltungen. Die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der Sensoreinrichtung stellt eine einfache, praktikable und kostengünstige Möglichkeit dar, fahrzeugexterne Objekte basierend auf der durch diese beeinflussten oder bewirkten Kapazität bzw. Kapazitätsveränderung zu detektieren. Die übrigen Teile oder Elemente des jeweiligen Gliedes oder der jeweiligen Schaltung oder Baugruppe können beispielsweise über den Abgriff mit dem als Kapazität fungierenden Karosserieteil elektrisch verbunden oder verschaltet sein.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Karosserieteil im Betrieb der Sensoreinrichtung mit einer Messspannung beaufschlagt. Die Messspannung kann also beispielsweise direkt an einem Fahrzeugblech, dass zumindest einen Teil des Karosserieteils bildet, anliegen. Dies ermöglicht eine besonders einfache, kostengünstige und bauraumsparende Realisierung der Sensoreinrichtung. Durch die Messspannung kann beispielsweise ein das Karosserieteil umfassender Schwingkreis betrieben oder versorgt werden, um über eine Veränderung von dessen Verhalten aufgrund des fahrzeugexternen Objekts dieses zu detektieren. Da die Messspannung auch bei direkter Berührung des damit beauftragten Karosserieteils durch einen Menschen für diesen unbedenklich ist, kann auf diese Weise eine besonders große Messfläche bzw. ein besonders großer Erfassungsbereich ohne zusätzliche Absicherungsmaßnahmen erreicht werden.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das als Messelektrode der Sensoreinrichtung verwendete Karosserieteil von anderen, umgebenden Karosserieteilen des Kraftfahrzeugs elektrisch isoliert. Dies gilt zumindest für andere Karosserieteile, die nicht einstückig mit dem als Teil der Sensoreinrichtung verwendeten Karosserieteil ausgebildet sind, also nicht direkt in dieses übergehen. Durch die hier vorgeschlagene elektrische Isolierung bzw. galvanische Trennung der Karosserieteile kann gegebenenfalls ein reduzierter Energiebedarf der Sensoreinrichtung ermöglicht werden. Zudem kann auf diese Weise eine Lokalisierung des fahrzeugexternen Objekts ermöglicht werden, da der Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung begrenzt werden kann. Beispielsweise können dann an verschiedene, elektrisch voneinander isolierte Karosserieteile jeweilige Abgriffe angeschlossen werden, um mehrere Sensoreinrichtungen oder Teilsensoreinrichtungen zu realisieren. Diese mehreren Sensoreinrichtungen können dann komplett unabhängig voneinander sein oder sich beispielsweise einige Schaltungsteile teilen. Jedenfalls kann somit eine Position oder Annäherungsrichtung des jeweiligen fahrzeugexternen Objekts relativ zu dem Kraftfahrzeug detektiert oder bestimmt werden.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Karosserieteil hauptsächlich aus einem elektrisch leitfähigen Hauptmaterial gebildet. Auf dieses ist fahrzeugaußenseitig, also auf einer von einem Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs abgewandten Seite des Hauptmaterials, eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht. Auf diese elektrisch isolierende Schicht wiederum ist fahrzeugaußenseitig eine im Vergleich zu dem Hauptmaterial dünnere elektrisch leitfähige Messschicht aufgebracht. An diese Messschicht ist dann der Abgriff elektrisch angeschlossen. Das Karosserieteil umfasst hier also als Hauptbestandteil aus dem Hauptmaterial beispielsweise eine Schicht, ein Formteil oder ein Grundgerüst oder dergleichen, die Isolationsschicht und die durch die Isolationsschicht von dem Hauptmaterial elektrisch isolierte Messschicht. Das Hauptmaterial kann spannungsfrei gehalten bzw. geerdet sein. An die Messschicht kann hingegen die an anderer Stelle genannte Messspannung angelegt werden bzw. im Betrieb der Sensoreinrichtung angelegt sein.
-
Durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann einerseits die Sensoreinrichtung zum Detektieren fahrzeugexterner Objekte wie beschrieben realisiert werden und andererseits gleichzeitig ein Fahrzeuginnenraum durch das elektrisch leitfähige Hauptmaterial elektromagnetisch abgeschirmt sein. Dadurch, dass die als Messelektrode verwendete Messschicht fahrzeugaußenseitig des Hauptmaterials angeordnet ist, kann durch das Hauptmaterial also ein gegebenenfalls im Betrieb der Sensoreinrichtung entstehendes elektromagnetisches Feld an einem Eindringen in den Fahrzeuginnenraum gehindert, dieser also abgeschirmt werden. Ein solches elektromagnetisches Feld kann im Betrieb der Sensoreinrichtung beispielsweise durch das Anlegen der Messspannung an die Messschicht entstehen. Um die Abschirmung zu verbessern kann die Messschicht zudem von anderen Karosserieteilen elektrisch isoliert bzw. galvanisch getrennt sein.
-
Ein weiterer Vorteil bei der hier vorgeschlagenen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass für die Messschicht ein von dem Hauptmaterial unterschiedliches Material verwendet werden kann. Dadurch kann das Karosserieteil durch entsprechende Wahl oder Ausgestaltung des Hauptmaterials hinsichtlich mechanischer Anforderungen und durch entsprechende Wahl oder Ausgestaltung der Messschicht hinsichtlich der elektrischen Anforderungen der Sensoreinrichtung unabhängig voneinander optimiert werden.
-
In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die elektrisch isolierende Schicht durch eine erste Lackschicht gebildet. Fahrzeugaußenseitig ist dann auf die Messschicht eine ebenfalls elektrisch nicht leitfähige zweite Lackschicht aufgebracht. Die elektrisch leitfähige Messschicht ist mit anderen Worten also zwischen den beiden Lackschichten eingebettet. Dadurch, dass die fahrzeugaußenseitig der Messschicht angeordnete zweite Lackschicht elektrisch nicht leitfähig ist, wird die Funktion der Messschicht als Messelektrode, also die Funktion der Sensoreinrichtung durch die zweite Lackschicht nicht beeinträchtigt. Die zweite Lackschicht kann vorteilhaft beispielsweise als Korrosionsschutz für die Messschicht dienen. Zudem kann die zweite Lackschicht eine flexible Designgestaltung des Kraftfahrzeugs bzw. des Karosserieteils ermöglichen, sodass also dessen Design trotz der Verwendung einer großflächigen Messelektrode nicht eingeschränkt wird. Das Einbetten der Messschicht zwischen die beiden Lackschichten kann eine einfache Fertigung des Karosserieteils ermöglichen, da auch bei bereits etablierten Herstellungsprozessen ein Aufbringen mehrerer Lackschichten durchgeführt wird.
-
In einer anderen möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Karosserieteil hauptsächlich aus einem elektrisch nicht leitfähigen Hauptmaterial gebildet. Auf dieses ist dann, insbesondere fahrzeugaußenseitig, eine elektrisch leitfähige Messschicht aufgebracht, an die der Abgriff angeschlossen ist. Die Messschicht kann dabei im Vergleich zu dem Hauptmaterial dünner sein. Durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können also auch Karosserieteile, die primär aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material gebildet sind, als Messelektrode für die Sensoreinrichtung verwendet werden. Derartige Karosserieteile können besonders leicht sein, da elektrisch nicht leitfähige Materialien typischerweise eine geringere Dichte haben als im Fahrzeugbau verwendete Metalle und die Messschicht verhältnismäßig dünn sein kann. Beispielsweise kann die auf das Hauptmaterial - oder in der an anderer Stelle beschriebenen Ausgestaltung auf die elektrisch isolierende Schicht - aufgebrachte Messschicht eine Schichtdicke von höchstens 0,5 mm oder höchstens 0,1 mm aufweisen. Die hier vorgeschlagene Ausgestaltung ermöglicht eine umfassende Abdeckung der unmittelbaren Umgebung des Kraftfahrzeugs durch einen oder mehrere Erfassungsbereiche der Sensoreinrichtung oder mehrerer entsprechender Sensoreinrichtungen. So können fahrzeugexterne Objekte besonders zuverlässig detektiert und/oder lokalisiert werden. Hier verwendete, nach ihrer primären Funktion oder Ausgestaltung hauptsächlich aus einem elektrisch nicht leitfähigen Hauptmaterial gebildete Karosserieteile können beispielsweise Kunststoffstoßfänger, Karosserieteile aus einem faserverstärkten Kunststoff, textile Elemente oder Verspannungen wie beispielsweise ein Faltdach, Seiten-, Front- oder Heckscheiben des Kraftfahrzeugs und/oder dergleichen mehr sein oder umfassen. Wie an anderer Stelle beschrieben kann auch hier die Messschicht beispielsweise fahrzeugaußenseitig durch eine elektrisch nicht leitfähige Schicht überdeckt oder belegt sein, beispielsweise als Korrosions- und/oder Beschädigungsschutz für die Messschicht und/oder zur Vermeidung oder Verringerung eines Überschlags- oder Kurzschlussrisikos.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Karosserieteil mehrere galvanisch voneinander getrennte Bereiche auf, an die jeweils ein individueller Abgriff zum Abgreifen eines jeweiligen Messsignals angeschlossen ist. Die galvanisch voneinander getrennten Bereiche können also separate Messelektroden oder Messfelder der Sensoreinrichtung bilden, jedoch Teil desselben Karosserieteils sein. Diese können dann an eine gemeinsame Mess- oder Auswertungsschaltung angeschlossen sein oder es können separate Mess- oder Auswertungsschaltungen für jeweils einen oder mehrere der galvanisch voneinander getrennten Bereiche vorgesehen, also mit diesen Bereichen über die Abgriffe verbunden sein. Die Sensoreinrichtung kann dann dazu eingerichtet sein, anhand der Messsignale von den mehreren Bereichen das jeweilige fahrzeugexterne Objekte zu lokalisieren, also dessen Position und/oder Annäherungsrichtung zu bestimmen. Dies kann beispielsweise durch einen Vergleich der Größen der Messsignale bzw. der dadurch angezeigten unterschiedlichen großen Kapazitäten oder Kapazitätsveränderungen und/oder anhand einer zeitlichen Abfolge des Auftretens oder Erfassens der Messsignale von verschiedenen Bereichen durchgeführt werden.
-
Die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Realisierung besonders komplexer und/oder genauer Funktionen des Kraftfahrzeugs. So können die unterschiedlichen Bereiche beispielsweise als Bedienelemente für unterschiedliche Funktionen eingerichtet sein bzw. verwendet werden. Ebenso können Messsignale von unterschiedlichen der Bereiche zum Auslösen unterschiedlicher vorgegebener Steuermaßnahmen dienen. So können beispielsweise automatisch unterschiedliche Funktionen ausgelöst werden, je nachdem aus welcher Richtung sich das jeweilige fahrzeugexterne Objekt an das Kraftfahrzeug annähert und/oder in welcher Richtung sich das jeweilige fahrzeugexterne Objekt relativ zu dem Kraftfahrzeug innerhalb des Erfassungsbereiches der Sensoreinrichtung bewegt.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Kraftfahrzeug ein mit der Sensoreinrichtung gekoppeltes Steuergerät auf. Dieses Steuergerät ist dazu eingerichtet, bei abgestelltem, insbesondere auch oder nur bei verriegeltem, Kraftfahrzeug auf die Detektion eines fahrzeugexternen Objekts durch die Sensoreinrichtung hin automatisch eine Aufzeichnung einer Umgebung des Kraftfahrzeugs zu starten, ein vorgegebenes Hinweissignal auszugeben und/oder eine Diebstahlwarnanlage des Kraftfahrzeugs zu aktivieren. Zum Aufzeichnen der Umgebung des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise eine entsprechende Kamera des Kraftfahrzeugs aktiviert werden. Dies ermöglicht es, Aktivitäten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs nachzuvollziehen. Ebenso können damit besonders energiesparend komplexere Funktionen implementiert werden, wie beispielsweise eine kamerabasierte Personenerkennung als Grundlage für personenindividuelle Funktionen oder Steuermaßnahmen, die bei Annäherung der jeweiligen Person an das Kraftfahrzeug automatisch ausgelöst werden können. Im Vergleich zu einer derartigen kameraoptischen Überwachung der Umgebung des Kraftfahrzeugs benötigt die hier vorgeschlagene Kapazitätssensoreinrichtung jedoch typischerweise signifikant weniger Energie im dauerhaften Betrieb.
-
Als das Hinweissignal kann bei der Detektion eines fahrzeugexternen Objekts beispielsweise ein Alarm- oder Warnsignal in oder an dem Kraftfahrzeug ausgegeben werden. Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise eine elektronische Nachricht an eine vorgegebene Person bzw. ein elektronisches Gerät, einen Benutzeraccount oder dergleichen ausgesendet werden, beispielsweise eine SMS-Nachricht, eine E-Mail und/oder dergleichen mehr. Dadurch kann die entsprechende Person über in der Fahrzeugumgebung detektierte Aktivität informiert werden.
-
Das automatische Aktivieren der Diebstahlwarnanlage auf die Detektion eines fahrzeugexternen Objekts hin kann bedeuten, dass die Diebstahlwarnanlage in Zeiten, in denen kein fahrzeugexternes Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bzw. in dem Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung detektiert wird, ausgeschaltet oder in einen energiesparenden Betriebsmodus versetzt sein kann. Dies kann nützlich sein, um Energie zu sparen.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Kraftfahrzeug ein mit der Sensoreinrichtung gekoppeltes Steuergerät auf, das dazu eingerichtet ist, während eines Fahrbetriebs, also während einer Fahrt, des Kraftfahrzeugs auf die Detektion eines fahrzeugexternen Objekts durch die Sensoreinrichtung hin automatisch eine vorgegebene Kollisionsvermeidungsmaßnahme auszuführen oder einzuleiten. Eine solche Kollisionsvermeidungsmaßnahme kann beispielsweise ein Ausgeben eines akustischen, optischen und/oder haptischen Warnsignals oder - je nach Automatisierungsgrad des Kraftfahrzeugs bzw. des Fahrbetriebs - gegebenenfalls ein automatisches Bremsen und/oder ein Ausführen eines Lenkeingriffs sein oder umfassen.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die Kollisionsvermeidungsmaßnahme nur dann automatisch eingeleitet wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs höchstens 25 km/h oder 25 mph oder höchstens 10 km/h oder 10 mph beträgt. Mit anderen Worten kann die Sensoreinrichtung hier also zumindest als Teil eines Assistenzsystems zum Unterstützen des Fahrbetriebs oder eines Fahrers des Kraftfahrzeugs beispielsweise bei einem Rangieren oder einem Parkmanöver oder dergleichen fungieren. Aufgrund der begrenzten Erfassungsreichweite der hier vorgeschlagenen kapazitiven Sensoreinrichtung kann eine Detektion fahrzeugexterner Objekte bei größeren Fahrgeschwindigkeiten gegebenenfalls besser mittels anderer Sensoren erfolgen, sodass dann beispielsweise die Sensoreinrichtung zum Energiesparen bei derartigen höheren Fahrgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs automatisch deaktiviert werden kann. Das hier beschriebene Steuergerät kann insbesondere das bereits an anderer Stelle genannte Steuergerät sein oder umfassen oder ein Teil davon sein.
-
Die Sensoreinrichtung kann als redundantes System oder als Rückfallsystem für ein Primärsystem des Kraftfahrzeugs zur Detektion fahrzeugexterner Objekte vorgesehen oder eingerichtet sein. Dementsprechend kann die Sensoreinrichtung beispielsweise parallel zu dem Primärsystem betrieben werden, um einen Ergebnisabgleich zu ermöglichen. Ebenso könnte die Sensoreinrichtung nur dann in der beschriebenen Weise zum Detektieren fahrzeugexterner Objekte eingesetzt werden, wenn das entsprechende Primärsystem ausgefallen oder degradiert, also nur eingeschränkt funktionsfähig ist. Ein solches Primärsystem kann beispielsweise zur kameraoptischen oder ultraschall-, radar- oder lidarbasierten Objektdetektion eingerichtet sein. Durch die Sensoreinrichtung kann auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine Absicherung des Primärsystems im Sinne der funktionalen Sicherheit realisiert werden.
-
Für die Detektion der fahrzeugexternen Objekte und/oder für das Ausführen oder Veranlassen der beschriebenen Maßnahmen auf eine solche Detektion hin können wie bereits angedeutet ein oder mehrere Schwellenwerte vorgegeben sein. Diese Schwellenwerte können beispielsweise hinsichtlich einer Größe des Messsignals bzw. der dadurch repräsentierten Kapazität oder Kapazitätsveränderung und/oder hinsichtlich einer Dauer, für die das fahrzeugexterne Objekt detektiert bzw. für die durch das Messsignal eine Anwesenheit oder Annäherung eines fahrzeugexternen Objekts angezeigt wird, vorgegeben sein. So kann beispielsweise die Detektion oder die Ausführung einer oder mehrerer der beschriebenen Maßnahmen erst ab einer vorgegebenen Größe des Messsignals, der Kapazität oder der Kapazitätsveränderung, ab einem Unterschreiten einer vorgegebenen minimalen Entfernung des Objekts zu dem Kraftfahrzeug, ab einem Erreichen einer vorgegebenen minimalen Verweildauer des fahrzeugexternen Objekts in dem Erfassungsbereich und/oder dergleichen mehr erfolgen. Dadurch kann eine Praktikabilität oder ein Nutzungskomfort der Sensoreinrichtung verbessert werden.
-
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs (10) mit einer Sensoreinrichtung;
- 2 eine ausschnittweise schematische Schnittansicht eines Karosserieteils als Teil der Sensoreinrichtung in einer ersten Variante; und
- 3 eine ausschnittweise schematische Schnittansicht eines Karosserieteils als Teil der Sensoreinrichtung in einer zweiten Variante.
-
In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Softwarefunktionen im Automobilbereich basieren zumeist auf einem Steuerungs- bzw. Regelprinzip, bei dem abhängig von einem bestimmten Input eine Aktion ausgelöst wird dieser Input kann aus einer Messung eines Sensors resultieren. An derartige Sensoren werden im Automobilbereich unter anderem die Anforderungen einer hohen Verfügbarkeit, einer guten Integrationsmöglichkeit und günstiger Kosten gestellt. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs 10, das diesen Anforderungen gerecht wird.
-
Das Kraftfahrzeug 10 weist ein außenliegendes Karosserieteil 12 auf. Das Karosserieteil 12 kann also Teil einer Fahrzeughülle sein, wie etwa eine Fahrzeugtür oder dergleichen. Weiter weist das Kraftfahrzeug 10 eine Sensoreinrichtung 14 zum Detektieren fahrzeugexterne Objekte 32 (siehe 2) auf.
-
Die Sensoreinrichtung 14 umfasst wenigstens einen, hier beispielhaft mehrere elektrische oder elektronische Abgriffe 16, die an einem jeweiligen Messbereich 18 angeordnet sind. Die Messbereiche 18 sind gebildet durch oder umfassen elektrisch leitfähige flächig erstreckte Bereiche des Karosserieteils 12, die insbesondere voneinander elektrisch isoliert sein können. Die Messbereiche 18 dienen hier als Messelektroden für eine kapazitive Messung bzw. eine kapazitive Detektion der fahrzeugexternen Objekte 30. Dazu sind die Messbereiche 18 über die Abgriffe 16 mit einem Steuergerät 20 verbunden. Das Steuergerät 20 kann eine Auswerte- oder Messschaltung 22 zum Verarbeiten von über die Abgriffe 16 von den Messbereichen 18 abgegriffenen Messsignalen umfassen.
-
Zudem kann das Steuergerät 20 eine Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise mit einem Prozessor 24 und einem Datenspeicher 26, umfassen. Dadurch können auf eine Detektion des fahrzeugexternen Objekts 32 hin beispielsweise eine oder mehrere vorgegebene Funktionen oder Steuermaßnahmen durch das Steuergerät 20 automatisch ausgelöst werden. Dies kann aber ebenso durch eine weitere Steuereinrichtung durchgeführt werden, beispielsweise wenn das Steuergerät 20 nur eine Daten- oder Signalvorverarbeitung ausführt und ein jeweiliges Ergebnis an die weitere Steuereinrichtung sendet oder übermittelt.
-
Das Karosserieteil 12 fungiert hier als Messelektrode für eine kapazitive Messung oder Detektion. Hier wird als zugrundeliegendes Grundprinzip ausgenutzt, dass bei einer Anwesenheit oder Annäherung des fahrzeugexternen Objekts 32 an das Karosserieteil 12 sich eine gewisse Kapazität oder Kapazitätsänderung einstellt, die über die Abgriffe 16 durch die Sensoreinrichtung 14 bzw. das Steuergerät 20 detektiert werden kann. Dazu kann an das Karosserieteil 12 bzw. an die Messbereiche 18 eine entsprechende Messspannung angelegt sein oder werden, beispielsweise über die Abgriffe 16 oder über separate Anschlüsse.
-
Zur näheren Veranschaulichung zeigt 2 eine ausschnittweise schematische Querschnittansicht des Karosserieteils 12. Schematisch ist hier zudem der zugehörige Abgriff 16 und das Steuergerät 20 dargestellt. Das Karosserieteil 12 umfasst hier einen Hauptteil 28 und eine fahrzeugaußenseitig darauf aufgebrachte Schutzschicht 30. Der Hauptteil 28 ist hier aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet. Daher ist auch der Abgriff 16 direkt an diesem Hauptteil 28 angeordnet bzw. an diesen angeschlossen. Der Hauptteil 28 kann hier ein zentrales, formgebendes oder tragendes Element des Fahrzeugteils 12 sein und dessen primäre Funktion, beispielsweise zur Verkleidung des Kraftfahrzeugs, als Tür, als Klappe oder Deckel oder dergleichen bestimmen bzw. hinsichtlich seiner Ausgestaltung durch diese primäre Funktion bestimmt sein.
-
Die Schutzschicht 30 kann beispielsweise als Korrosionsschutz, als Designelement und/oder dergleichen vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Schutzschicht 30 eine Lackierung sein oder umfassen. Insbesondere ist die Schutzschicht 30 hier aus einem elektrisch nichtleitenden Material gebildet. Somit bildet sich bei Annäherung des fahrzeugexternen Objekts 32 von außerhalb des Kraftfahrzeugs 10 an das Karosserieteil 12 aus dem fahrzeugexternen Objekt 32 und dem Hauptteil 28 ein Kondensator. Die Kapazität dieses Kondensators und damit ein über den Abgriff 16 abgegriffenes elektrisches oder elektronisches Signal hängt dabei von der Anwesenheit und Entfernung des fahrzeugexternen Objekts 32 von dem Karosserieteil 12 ab. Anhand daran kann somit das fahrzeugexterne Objekt 32 kapazitiv detektiert werden.
-
3 zeigt eine ausschnittweise schematische Schnittansicht des Karosserieteils 12 in einer zweiten Variante. Hier kann der Hauptteil 28 aus einem elektrisch leitfähigen oder aus einem elektrisch nichtleitenden Material gebildet sein. Fahrzeugaußenseitig sind auf den Hauptteil 28 eine elektrisch isolierende erste Isolationsschicht 34, eine elektrisch leitfähige Messschicht 36 und eine elektrisch isolierende zweite Isolationsschicht 38 aufgebracht. Die Isolationsschichten 34, 38 können beispielsweise Lackschichten sein. In dieser Ausführungsform ist der Abgriff 16 an die elektrisch leitfähige Messschicht 36 angeschlossen. Auf diese Weise kann das Karosserieteil 12 auch dann als Messelektrode für die Sensoreinrichtung 14 verwendet werden, wenn der Hauptteil 28 elektrisch nicht leitfähig ist oder bei einer elektrisch leitfähigen Ausgestaltung des Hauptteils 28 zusätzlich eine elektromagnetische Abschirmungsfunktion für einen Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs 10 erfüllen.
-
Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie reguläre, also ohnehin unabhängig von einer Funktion zum Detektieren von Fremdobjekten vorhandene oder vorgesehene Fahrzeugteile als kapazitiver Sensor bzw. als Teil eines kapazitiven Sensors zum Detektieren von fahrzeugexternen Fremdobjekten verwendet werden können.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Karosserieteil
- 14
- Sensoreinrichtung
- 16
- Abgriff
- 18
- Messbereich
- 20
- Steuergerät
- 22
- Messschaltung
- 24
- Prozessor
- 26
- Datenspeicher
- 28
- Hauptteil
- 30
- Schutzschicht
- 32
- fahrzeugexternes Objekt
- 34
- erste Isolationsschicht
- 36
- Messschicht
- 38
- zweite Isolationsschicht
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1943734 B1 [0003]
- DE 60205520 T2 [0004]
- DE 60315743 T2 [0005]
