DE112008002293T5 - Verfahren und System zur Erkennung eines Insassen in einem Fahrzeugsitz - Google Patents

Verfahren und System zur Erkennung eines Insassen in einem Fahrzeugsitz Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Erkennung eines Belegungszustands eines Fahrzeugsitzes unter Verwendung eines Insassenerkennungssystems, das eine Elektrodenanordnung zur Positionierung im Fahrzeugsitz umfasst, wobei die Elektrodenanordnung Folgendes umfasst: eine erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds in einem Erkennungsbereich über dem Fahrzeugsitz, eine zweite Elektrode und eine sandwichartig zwischen der ersten und zweiten Elektrode aufgenommene elektrische Isolatorschicht; wobei während der Verwendung des Insassenerkennungssystems die erste Elektrode mit der Masse des Fahrzeugs einen ersten Kondensator mit einer ersten Kapazität bildet, welche durch einen belegenden Körper im Erkennungsbereich durch Zusammenwirken zwischen dem belegenden Körper und dem elektrischen Feld beeinflussbar ist, wobei die erste Elektrode mit der zweiten Elektrode einen zweiten Kondensator mit einer zweiten Kapazität bildet und die zweite Elektrode mit mindestens einer von einer dritten Elektrode und der Masse des Fahrzeugs einen dritten Kondensator mit einer dritten Kapazität bildet;
wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Bestimmen eines Maßes der ersten Kapazität in einem Zeitintervall,...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Erkennung eines Insassen in einem Fahrzeugsitz, wobei insbesondere ein kapazitives Erkennungssystem verwendet wird.
  • Bisheriger Stand der Technik
  • Der hierin benutzte Begriff „Insassenerkennungssystem” bezeichnet ein an die Erkennung des Belegungszustands eines Fahrzeugsitzes angepasstes System. Ein kapazitiver Sensor, der von Einigen als „E-Feld-Sensor” oder „Näherungssensor” bezeichnet wird, bedeutet einen Sensor, der ein Signal erzeugt, das auf den Einfluss dessen anspricht, was bei einem vom kapazitiven Sensor aufgebauten elektrischen Feld erfasst wird (eine Person, ein Körperteil einer Person, ein Haustier, ein Gegenstand usw.). Ein kapazitiver Sensor umfasst im Allgemeinen mindestens eine Elektrode, an welche bei eingeschaltetem Sensor ein oszillierendes elektrisches Signal angelegt wird und welche danach ein elektrisches Feld in einem der Elektrode nahen räumlichen Bereich aufbaut. Ein Insasse oder Gegenstand, der sich in diesem räumlichen Bereich befindet, wirkt mit dem elektrischen Feld zusammen, wobei dieses Zusammenwirken vom kapazitiven Sensor erkannt wird.
  • Im Gebiet der Belegungserfassung sind zahlreiche Varianten kapazitiver Erfassungssysteme und zugeordnete Verfahren bekannt. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Elektrodenanordnung verwendet, welche mindestens eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine elektrisch isolierende Schicht umfasst, die sandwichartig zwischen der ersten und zweiten Elektrode aufgenommen ist. Wenn sich die Elektrodenanordnung an ihrem Platz in einem Fahrzeugsitz befindet, ist sie derart ausgerichtet, dass die erste Elektrode einer Sitzfläche zugewandt ist, welche ein Insasse beim Sitzen auf dem Sitz berührt, wohingegen die zweite Elektrode von der Sitzfläche abgewandt ist. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die erste Elektrode (die so genannte „Erfas sungselektrode”) und geerdete Oberflächen, die gegenüber der ersten Elektrode im Fahrgastraum angeordnet sind, demzufolge Kondensatorplatten eines ersten Kondensators bilden. Der Raum zwischen diesen Kondensatorplatten umfasst den Raum über dem Fahrzeugsitz, welcher von einem Insassen des Sitzes belegt sein kann. Demnach hängt die Kapazität des ersten Kondensators vom Belegungszustand des Sitzes ab (d. h. davon, ob sich ein Erwachsener, ein Kind, ein Haustier, ein leerer oder belegter Kindersitz oder dergleichen darauf befindet). Zur Reduzierung der Empfindlichkeit des Systems in Bezug auf den hinter der zweiten Elektrode liegenden Raum (von der ersten Elektrode aus gesehen) wird bekannterweise die zweite Elektrode (die so genannte „Schirmelektrode”) mit im Wesentlichen der gleichen Spannung wie die erste Elektrode betrieben. In diesem Zusammenhang bedeutet „gleiche Spannung” eine Spannung, die die gleiche Amplitude und Phase aufweist. Es versteht sich für den Fachmann, dass die zweite Elektrode eine erste Kondensatorplatte eines anderen Kondensators bildet, dessen Kapazität (nachfolgend als „dritte Kapazität” bezeichnet) von Gegenständen hinter der zweiten Elektrode abhängt. Die zweite Kondensatorplatte des dritten Kondensators kann beispielsweise der Sitzrahmen, die Sitzschale, die Sitzheizung usw. sein. Die zweite Elektrode hat bei irgendeinem Moment der Messung der ersten Kapazität im Wesentlichen das gleiche elektrische Potential wie die erste Elektrode, so dass das elektrische Feld zwischen den zwei Elektroden im Wesentlichen gleich null ist. Dadurch wird die Abschirmung der ersten Elektrode vor jedweden Ungewissheiten bereitgestellt, welche Änderungen der dritten Kapazität betreffen, und die Empfindlichkeit der ersten Elektrode in Richtung des Insassen signifikant erhöht.
  • Ein kapazitives Klassifizierungssystem der Sitzbelegung und ein Verfahren dieser Art wurden beispielsweise in EP 1 457 391 A1 vorgeschlagen. Eine ähnliche Elektrodenkonfiguration für den Zweck der kapazitiven berührungslosen Abtastung im Bereich der Robotik ist aus US 5,166,679 (Vranish et al.) bekannt.
  • Eine Aufgabe kapazitiver Insassenerkennungssysteme ist die zuverlässige Erkennung eines nassen Sitzbezugs, welcher sonst zur fehlerhaften Er kennung eines Insassen führen könnte. Das US-Patent 6,392,542 (an Stanley) lehrt einen E-Feld-Sensor, der eine Elektrodenanordnung mit einer Erfassungselektrode und einer Schirmelektrode umfasst, die in einem Sitz einbaubar sind und in Wirkverbindung mit einem Sensorschaltkreis stehen, welcher ein oszillierendes oder gepulstes Signal an die Elektroden anlegt, das „am wenigsten schwach empfindlich” für die Nässe des Sitzes ist. Stanley schlägt vor, die Phase und Amplitude des zur Erfassungselektrode fließenden Stroms als Reaktion auf eine daran angelegte Spannung mit einer Frequenz von vorzugsweise weit über 400 kHz zu messen, um einen belegten oder leeren Sitz zu erkennen und die Nässe des Sitzes zu kompensieren.
  • Technisches Problem
  • Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Erkennung des Belegungszustands eines Fahrzeugsitzes bereitzustellen. Dieser Gegenstand wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein System nach Anspruch 13 erreicht.
  • Allgemeine Beschreibung der Erfindung
  • Wie vorstehend bereits kurz erklärt wurde, betrifft die vorliegende Erfindung ein Insassenerkennungssystem mit einer Elektrodenanordnung zur Positionierung in einem Fahrzeugsitz eines Kraftfahrzeugs, wobei die Elektrodenanordnung Folgendes umfasst: eine erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds in einem Erkennungsbereich über dem Fahrzeugsitz, eine zweite Elektrode und eine sandwichartig zwischen der ersten und zweiten Elektrode aufgenommene elektrische Isolatorschicht. Wenn die Elektrodenanordnung im Sitz positioniert ist, bildet die erste Elektrode mit der Masse des Fahrzeugs einen ersten Kondensator mit einer ersten Kapazität, die durch einen belegenden Körper im Erkennungsbereich durch Zusammenwirken zwischen dem belegenden Körper und dem elektrischen Feld beeinflussbar ist; bildet die erste Elektrode mit der zweiten Elektrode einen zweiten Kondensator mit einer zweiten Kapazität; und bildet die zweite Elektrode eine erste Kondensatorplatte eines dritten Kondensators mit einer dritten Kapazität. Die zweite Platte des dritten Kondensators kann durch Folgendes gebildet werden: leitfähige Oberflächen am Fahrzeugmassepotential; oder eine dritte Elektrode, die durch eine weitere leitfähige Oberfläche im Fahrzeugsitz wie beispielsweise eine Sitzheizung, eine Sitzschale gebildet wird; oder eine hinter der zweiten Elektrode (von der ersten Elektrode aus gesehen) angeordnete dritte Elektrode. Als erster Indikator des Sitzbelegungszustands wird ein Maß der ersten Kapazität in einem Zeitintervall bestimmt, während dessen die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betrieben wird. Es versteht sich für den Fachmann, dass der hierin verwendete Begriff „Maß” einer Kapazität irgendeine gemessene physikalische Größe oder eine Kombination gemessener physikalischer Größen umfassen soll, von welchen man die Kapazität ableiten kann. Gemäß einem wichtigen Aspekt der Erfindung werden die Schwankungen von mindestens einer der ersten, zweiten und dritten Kapazität gemessen und wird das Frequenzspektrum der gemessenen Schwankungen analysiert. Diese Analyse ergibt einen zweiten Indikator des Sitzbelegungszustands. Die Ableitung des Sitzbelegungszustands basiert auf dem Maß der ersten Kapazität und dem Frequenzspektrum der gemessenen Schwankungen. Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft das Verfahren der Erkennung des Belegungszustands und ein zweiter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf das Insassenerkennungssystem, das eine wie vorstehend dargelegte Elektrodenanordnung und eine Auswerteschaltung aufweist, die mit der ersten und zweiten Elektrode in Wirkverbindung steht und derart konfiguriert und angeordnet ist, dass sie gemäß dem Verfahren arbeitet.
  • Die Erfinder erkannten, dass die Schwankungen der ersten, zweiten und/oder dritten Kapazität (d. h. Abfolgen der Kapazitätsmaße, die während eines bestimmten Zeitraums aufgezeichnet wurden) – also nicht nur die einzelnen Kapazitätsmaße selbst – einen zusätzlichen Indikator des Belegungszustands darstellen. Bis jetzt wurden Schwankungen der Kapazitäten als störend angesehen und die Aktivitäten gingen immer in die Richtung, das „Rauschen” bei den Messungen z. B. durch Datenglättung zu reduzieren. Der Nutzen des Schwankungsspektrums als zusätzlicher Indikator der Sitzbelegung war bisher noch nicht entdeckt worden. Es versteht sich für den Fachmann, dass Fahrzeug, Sitz und Insasse zusammen ein komplexes System mechanischer Schwingungserzeuger mit verschiedenen Schwingungsarten und entsprechenden Eigenfrequenzen bilden. Es wurde herausgefunden, dass die Eigenfrequenzen eines auf einem Fahrzeugsitz sitzenden Menschen von den Schwankungen der Kapazitäten abgeleitet werden können. Insbesondere das Frequenzspektrum der Schwankungen umfasst eine gewisse Anzahl von Peaks, die durch die auf den Sitz einwirkenden Schwingungen und möglicherweise auf ihm sitzenden Insassen oder einen darauf befindlichen Gegenstand verursacht werden. Diese Schwingungen und demzufolge eine spezielle Gruppe von Spektralpeaks sind charakteristisch für den Belegungszustand des Sitzes – d. h. ob er leer ist oder mit einem Erwachsenen, einem Kindersitz usw. belegt ist. Demnach betrifft die Analyse des Frequenzspektrums der Schwankungen vorzugsweise den Bereich von 0,25 bis 25 Hz und bevorzugter von 0,5 bis 25 Hz. Es versteht sich einerseits, dass das Maß der ersten Kapazität, d. h. der erste hierin betrachtete Indikator, hauptsächlich von den elektrischen Eigenschaften des belegenden Körpers abhängt, d. h. ob der belegende Körper (dieser hierin benutzte Begriff kann irgendein Objekt oder Lebewesen bezeichnen, das den Fahrzeugsitz belegen kann) ein guter elektrischer Leiter ist oder mehr wie ein Dielektrikum wirkt. Die Größe und Masse des belegenden Körpers können die Kapazität beeinflussen, doch die Erfahrung zeigt, dass dies nur in geringerem Ausmaß der Fall ist. Andererseits hängt das Frequenzspektrum der Schwankungen der betrachteten Kapazität überwiegend von den mechanischen Eigenschaften des belegenden Körpers wie z. B. der Größe, dem Gewicht, der Gewichtsverteilung usw. ab. Die zwei Indikatoren sind daher in gewissem Sinne unabhängig voneinander und erweitern somit die der Auswerteschaltung zur Verfügung stehenden Informationen zur Durchführung der Einschätzung des Belegungszustands.
  • Der zweite Indikator, der aus den Schwankungen einer Kapazität abgeleitet wird, kann dazu eingesetzt werden, denjenigen Belegungszustand aufzuheben, der aus der Betrachtung des ersten Indikators allein resultieren würde. Dies ist insbesondere im Falle eines nassen Sitzbezugs von Nutzen: in einer solchen Situation könnte das Maß der ersten Kapazität anzeigen, dass der Sitz von einer Person, z. B. einem kleineren Erwachsenen, belegt ist, wohingegen der zweite Indikator einen leeren Sitz anzeigen würde, da sich die Schwingungen eines leeren Sitzes mit nassem Sitzbezug nicht signifikant von denjenigen eines leeren Sitzes mit trockenem Sitzbezug unterscheiden. In diesem Fall wäre es geeignet, dass der zweite Indikator den ersten Indikator aufhebt. Ein solche „Aufheben” kann in der Auswerteschaltung auf Basis eines an jeden Indikator angehängten Vertrauensniveaus oder „Vertrauenswürdigkeits”-Indexes ausgeführt werden. Die Ableitung der Insassenklasse kann nach herkömmlichen Mustererkennungsalgorithmen bewirkt werden, bei denen z. B. die Clusteranalyse, neuronale Netze, Nearest-Neighbour-Verfahren usw. verwendet werden.
  • Der Fachmann ist sich bewusst, dass es zahlreiche Wege zur Bestimmung der Kapazität gibt, beispielsweise durch Messen der Ladezeit der Elektrode(n), der Ladungsakkumulierung für eine vorgegebene angelegte Spannung, eines als Reaktion auf eine bestimmte angelegte Spannung in die Elektrode(n) fließenden Stroms usw. Es versteht sich, dass die Auswerteschaltung die Schwankungen der ersten Kapazität bestimmen kann, während die erste Elektrode zum Aufbau des elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betrieben wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteschaltung auch die Schwankungen der dritten Kapazität ermitteln, während die erste Elektrode zum Aufbau des elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betrieben wird. Wenn die Schwankungen der zweiten Kapazität zu bestimmen sind, wird dies vorzugsweise in einem Zeitintervall erreicht, während dessen die zweite Elektrode nicht als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betrieben wird. Wenn die Schwankungen der zweiten Kapazität zu bestimmen sind, umfasst der sandwichartig zwischen der ersten und zweiten Elektrode aufgenommene elektrische Isolator vorzugsweise ein Material, dessen Permittivität von dem auf das Material wirkenden Druck abhängt, eine Elektretschicht oder eine piezoelektrische Schicht. Als Material, dessen Permittivität von dem auf es wirkenden Druck abhängt, kann man beispielsweise ein Verbundmaterial verwenden, das eine elastische Matrix (z. B. Gummi, Schaumstoff, Elastomer, Polymer oder dergleichen) mit Partikeln eines homogen darin verteilten Füllstoffmaterials derart umfasst, dass, wenn das Material Druck ausgesetzt ist, die Matrix verformt wird und die Füllstoffpartikel näher zueinander bewegt werden. Das Füllstoffmaterial und die elastische Matrix haben vorzugsweise eine sehr unterschiedliche Permittivität, damit der dynamische Bereich der Gesamtpermittivität maximal ist. Man kann beispielsweise ein Matrixmaterial mit einem Elastizitätsmodul im MPa-Bereich (z. B. 0,5–5 MPa) mit relativ niedriger Permittivität sowie Partikel von BaTiO3 oder TiO2 als Füllstoffmaterial verwenden. Alternativ könnte man ein Matrixmaterial mit relativ hoher Permittivität und Füllstoffpartikel mit relativ niedriger Permittivität benutzen. Es ist anzumerken, dass der elektrische Isolator außer dem Material, dessen Permittivität sich in Abhängigkeit vom Druck ändert, weitere Schichten umfassen könnte. Wenn allerdings der elektrische Isolator zwischen den Elektroden aus einem wie vorstehend beschriebenen Verbundmaterial besteht und wenn leitfähige Füllstoffpartikel in diesem Material verwendet werden, sollte man die Dichte dieser Füllstoffpartikel im Matrixmaterial derart auswählen, dass das maximal erwartete Zusammendrücken das Verbundmaterial nicht leitfähig macht (falls die Perkolationsschwelle des Verbundmaterials durch die Volumenänderung wegen des Zusammendrückens überschritten wird). Diese Einschränkung der Dichte leitfähiger Füllstoffpartikel ist natürlich nicht erforderlich, wenn zwischen der ersten und zweiten Elektrode mindestens eine zusätzliche Schicht vorhanden ist, die gewährleistet, dass die Elektroden sogar unter Druck elektrisch voneinander isoliert bleiben.
  • Die Auswerteschaltung ist vorzugsweise derart konfiguriert und angeordnet, dass sie einen in die erste Elektrode fließenden Strom bestimmt und das Maß der ersten Kapazität aus dem in der ersten Elektrode fließenden Strom ableitet, während die erste Elektrode zum Aufbau des elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung betrieben wird.
  • Die Auswerteschaltung ist vorteilhafterweise derart konfiguriert und angeordnet, dass sie die Schwankungen der ersten und/oder zweiten Kapazität aus dem in der ersten Elektrode fließenden Strom ableitet. Bei dieser Ausgestaltung kann die Auswerteschaltung beispielsweise die Maße der ersten Kapazität während eines vorgegebenen Zeitintervalls aufzeichnen und anschließend den zweiten Indikator des Belegungszustands aus diesen Maßen ableiten.
  • Die Auswerteschaltung ist vorteilhafterweise derart konfiguriert und angeordnet, dass sie einen in die zweite Elektrode fließenden Strom bestimmt und Schwankungen der dritten Kapazität aus dem in der zweiten Elektrode fließenden Strom ableitet, während die erste Elektrode zum Aufbau des elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung betrieben wird. Vorzugsweise misst die Auswerteschaltung die dritte Kapazität zur gleichen Zeit wie die erste Kapazität.
  • Die Auswerteschaltung ist gemäß bestimmten Ausgestaltungen der Erfindung derart konfiguriert und angeordnet, dass sie mindestens in einem ersten und einem zweiten Betriebsmodus arbeitet, welche nicht zur gleichen Zeit durchgeführt werden. Im ersten Betriebsmodus wird die erste Elektrode zum Aufbau des elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betrieben; dabei wird der Strom gemessen, der in die erste Elektrode innerhalb des Zeitintervalls fließt, während dessen die erste Elektrode zum Aufbau des elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung betrieben wird, und das Maß der ersten Kapazität aus diesem Strom abgeleitet. Der zweite Betriebsmodus ist der Bestimmung der Schwankungen der zweiten und/oder dritten Kapazität fest zugeordnet.
  • Die Auswerteschaltung legt gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung im zweiten Betriebsmodus eine Wechselspannung zwischen der ersten und zweiten Elektrode an, ermittelt einen als Reaktion auf die Wechselspannung in die erste und/oder zweite Elektrode fließenden Strom und leitet die Schwankungen der zweiten Kapazität aus dem als Reaktion auf die Wechselspannung in die erste und/oder zweite Elektrode fließenden Strom ab. Bei dieser Ausgestaltung umfasst die sandwichartig zwischen der ersten und zweiten Elektrode aufgenommene elektrische Isolatorschicht ein Material, dessen Per mittivität sich in Abhängigkeit von dem auf es wirkenden Druck ändert. Bei der Verwendung eines solchen Materials werden die Schwankungen der Kapazitäten nicht nur durch die Änderung der Dicke der isolierenden Schicht zwischen der ersten und zweiten Elektrode herbeigeführt, so dass die Kapazitätsschwankungen in Bezug auf die Situation verstärkt werden, in welcher ein Material verwendet wird, dessen Permittivität beim Zusammendrücken im Wesentlichen konstant bleibt.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die elektrische Isolatorschicht eine Elektretschicht und/oder eine piezoelektrische Schicht und ist die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet, dass sie im zweiten Betriebsmodus einen durch die Elektret- oder piezoelektrische Schicht in der ersten und/oder zweiten Elektrode induzierten Strom bestimmt (als Reaktion auf den Druck, der auf die Elektret- oder piezoelektrische Schicht wirkt) und die Schwankungen der zweiten Kapazität aus dem induzierten Strom ableitet. Es versteht sich für den Fachmann, dass, wenn die elektrische Isolatorschicht eine Elektret- oder piezoelektrische Schicht umfasst, keine Potentialdifferenz mittels einer zusätzlichen Spannungsquelle angelegt werden muss, um die zweite Kapazität oder deren Änderungen zu bestimmen, da eine Elektret- oder piezoelektrische Schicht selbst bewirkt, dass ein Strom fließt, wenn ein Druck aufgebracht wird, d. h. wenn die Elektrodenanordnung mechanischen Schwingungen ausgesetzt ist.
  • Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet, dass sie im zweiten Betriebsmodus die erste Elektrode als angesteuerte Abschirmung der zweiten Elektrode betreibt und die Schwankungen der dritten Kapazität misst.
  • Während die zweite Platte des dritten Kondensators in den zuvor erörterten Ausgestaltungen des Insassenerkennungssystems vorzugsweise durch eine geerdete Oberfläche des Fahrzeuginnenraums gebildet ist, umfasst die Elektrodenanordnung bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine dritte Elektrode, welche die zweite Kondensatorplatte des dritten Kondensators bildet. Die zweite und die dritte Elektrode nehmen sandwichartig eine elektrische Isolatorschicht auf, die eine Elektretschicht oder eine piezo elektrische Schicht derart umfasst, dass die durch Schwingungen bedingten Schwankungen der dritten Kapazität gesteigert werden. Die Auswerteschaltung ist sogar noch bevorzugter in diesem Fall derart konfiguriert und angeordnet, dass sie einen in die dritte Elektrode fließenden Strom misst. Am meisten bevorzugt ist die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet, dass sie in mindestens zwei Betriebsmodi arbeitet, wobei die Auswerteschaltung im ersten Betriebsmodus einen in die erste Elektrode fließenden Strom bestimmt und das Maß der ersten Kapazität aus dem in der ersten Elektrode fließenden Strom ableitet und im zweiten Betriebsmodus einen in die dritte Elektrode fließenden Strom bestimmt und Schwankungen der dritten Kapazität aus dem in der dritten Elektrode fließenden Strom ableitet.
  • Die Auswerteschaltung leitet die Last auf dem Sitz vorzugsweise aus den Maßen der zweiten und/oder dritten Kapazität ab. Vorzugsweise umfasst das Maß der auf den Sitz wirkenden Last die Bildung eines Mittelwerts der Schwankungen der zweiten und/oder dritten Kapazität.
  • Es versteht sich, dass die Auswerteschaltung auf verschiedene Weise ausgeführt sein kann. Sie kann beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), einen digitalen Signalprozessor und dergleichen umfassen oder derart ausgeführt sein.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung werden nun beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • 1: eine schematische Seitenansicht eines Insassen auf einem Fahrzeugsitz;
  • 2: eine schematische Darstellung eines kapazitiven Insassenerkennungssystems;
  • 3: ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer ersten Ausgestaltung einer Auswerteschaltung eines Insassenerkennungssystems;
  • 4: eine schematische Darstellung des mechanischen Schwingungssystems Fahrzeug/Sitz/Insasse;
  • 5: ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer zweiten Ausgestaltung einer Auswerteschaltung eines Insassenerkennungssystems;
  • 6: ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer dritten Ausgestaltung einer Auswerteschaltung eines Insassenerkennungssystems;
  • 7: ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer vierten Ausgestaltung einer Auswerteschaltung eines Insassenerkennungssystems;
  • 8: ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer Variante der Auswerteschaltung von 7;
  • 9: ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer fünften Ausgestaltung einer Auswerteschaltung eines Insassenerkennungssystems
  • Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen
  • 1 zeigt einen Insassen 10, der auf einem Fahrzeugsitz 12 sitzt, welcher mit einem kapazitiven Insassenerkennungssystem 14 versehen ist. Das Insassenerkennungssystem 14 umfasst eine unter der Oberfläche des Sitzteils 18 des Fahrzeugsitzes 12 positionierte Elektrodenanordnung 16 sowie eine Auswerteschaltung 20. Das Insassenerkennungssystem 14 ist in 2 detaillierter dargestellt.
  • Die Elektrodenanordnung 16 umfasst eine Sandwichstruktur mit einer im Wesentlichen ebenen ersten Elektrode 22, einer im Wesentlichen ebenen zweiten Elektrode 24 und einer zwischen den Elektroden 22 und 24 angeordneten elektrisch isolierenden Schicht 26. Es sind verschiedene Konfigurationen für die Elektrodenanordnung 16 möglich: beispielsweise könnten die erste und zweite Elektrode als gedruckte leitfähige Schichten an beiden Seiten einer flexiblen, elektrisch isolierenden Folie (z. B. eine PET-Folie, eine PEN-Folie, eine PI-Folie oder dergleichen) vorgesehen sein. Alternativ könnten die Elektroden auf einzelnen Trägerfolien gehalten werden. Mindestens eine der Trägerfolien könnte als elektrisch isolierender Abstandshalter dienen. Alternativ könnte man einen zusätzlichen Abstandshalter verwenden, z. B. eine zusätzliche Folie oder ein zusätzliches Blatt oder Gewebe. Die Elektroden könnten auch leitfähige Gewebeschichten sein, die durch ein isolierendes Gewebe (z. B. ein Abstands-Kettengewirk) oder eine isolierende Folie getrennt sind. Dem Fachmann fallen ohne Weiteres andere geeignete Konfigurationen ein. Es ist anzumerken, dass jede Elektrode eine geschlossene Oberfläche innerhalb ihrer Außenränder bilden könnte, aber nicht unbedingt eine solche geschlossene Oberfläche bilden muss. Jede Elektrode könnte beispielsweise die Form einer durchgehenden leitfähigen Struktur mit Öffnungen bzw. Zwischenräumen darin aufweisen (im Gegensatz zu der Form einer geschlossenen Oberfläche), z. B. in Form eines Drahtes, der auf einem geschlängelten Weg, einem Gittermuster, Netzmuster oder Kombinationen dieser Beispiele verläuft. Es versteht sich, dass der Begriff „im Wesentlichen eben” eine Elektrodenkonfiguration umfassen soll, bei der die Elektrode nicht strikt in einer flachen Ebene enthalten ist, z. B. wenn sie gekrümmt oder gewellt, aber relativ dünn im Vergleich zu ihren Seitenmaßen ist.
  • Die Auswerteschaltung umfasst in der dargestellten Ausgestaltung einen mit der zweiten Elektrode 24 wirkverbundenen Oszillator 28 (z. B. einen spannungsgesteuerten Oszillator oder einen numerisch gesteuerten Oszillator) und eine zwischen der zweiten Elektrode 24 und der ersten Elektrode 22 wirkverbundene Strommessschaltung 30.
  • Wenn die Elektrodenanordnung 16 im Sitzteil des Fahrzeugsitzes 18 (oder alternativ in der Rückenlehne des Sitzes) positioniert ist, bildet die erste Elektrode 22 mit den umgebenden geerdeten Oberflächen 32 des Fahrzeuginnenraums – also z. B. mit Metallteilen in dem Dach des Fahrzeuginnenraums, der Fahrzeugtür, dem Armaturenbrett und/oder dem Boden – einen ersten Kondensator. Die Kapazität dieses ersten Kondensators (die „erste” Kapazität) ist bei Bezugszeichen 34 dargestellt. Es ist unbedingt anzumerken, dass die erste Kapazität vom Belegungszustand des Fahrzeugsitzes 12 abhängt (d. h. davon, ob ein Erwachsener, ein Kind, ein Haustier, ein Kindersitz usw. den Raum zwischen den Platten des ersten Kondensators einnimmt). Die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 24 bilden zusammen einen zweiten Kondensator (der als Kapazität die „zweite” Kapazität hat und bei Bezugszeichen 36 dargestellt ist). Desgleichen bildet die zweite Elektrode 24 mit den umgebenden geerdeten Oberflächen 32 des Fahrzeuginnenraums einen dritten Kondensator. Die „dritte” Kapazität des dritten Kondensators ist bei Bezugszeichen 38 dargestellt.
  • Wenn die erste Kapazität 34 zu ermitteln ist, legt der Oszillator 28 eine oszillierende Spannung an die zweite Elektrode 24 an, während die Stromerkennungsschaltung 30 an der ersten Elektrode 22 eine Spannung aufrechterhält, die im Wesentlichen die gleiche Amplitude und Phase wie die Spannung an der zweiten Elektrode aufweist. Die zweite Elektrode 24 bleibt während der Messung der ersten Kapazität 34 somit bei dem im Wesentlichen gleichen elektrischen Potential wie die erste Elektrode 22. Demzufolge wird die Empfindlichkeit der ersten Elektrode 22 nur in den Raum über dem Fahrzeugsitz 12 gerichtet. Mit anderen Worten: die zweite Elektrode 24 schirmt die erste Elektrode 22 ab und hindert diese an einer kapazitiven Kopplung mit Objekten, die sich hinter (von der ersten Elektrode 22 aus gesehen) der zweiten Elektrode 24 befinden (z. B. eine Sitzheizung 40, die Sitzschale 42 usw.). Die zweite Elektrode 24 ist zur Erzielung der effizienten Abschirmung der ersten Elektrode 22 vorzugsweise etwas größer (wie in 2 dargestellt). Der Verlauf der elektrischen Feldlinien 44, die von der ersten Elektrode ausgehen, wenn die erste Kapazität 34 zu bestimmen ist, ist in 1 grob dargestellt. Der Insasse 10 ist lediglich zum Zwecke der Deutlichkeit der Zeichnung mit einem gewissen Abstand zum Sitzteil 18 abgebildet. Es versteht sich für den Fachmann, dass der Strom, der in die erste Elektrode 22 als Reaktion auf eine daran angelegte oszillierende Spannung mit vordefinierter Amplitude fließt, von der ersten Kapazität und somit dem Belegungszustand des Sitzes 12 abhängt. Demzufolge kann ein Maß der ersten Kapazität aus dem in die erste Elektrode fließenden Strom abgeleitet und daher ein erster Indikator des Belegungszustands erhalten werden.
  • 3 zeigt ein (vereinfachtes) Ersatzschaltbild einer ersten Ausgestaltung eines kapazitiven Insassenerkennungssystems. Der Oszillator 28 legt eine Wechselspannung an die zweite Elektrode 24 an. Der Verstärker 46 und die Rückkopplungsimpedanz 47 bilden zusammen einen Transimpedanzverstärker, der die Spannung an der ersten Elektrode 22 im Wesentlichen gleich der Spannung an der zweiten Elektrode 24 hält. Der Transimpedanzverstärker wandelt folglich den in die erste Elektrode 22 fließenden Strom in eine Spannung am Verstärkerausgang 48 um. Da die erste Elektrode 22 an jedwedem Moment dieser Messung im Wesentlichen das gleiche Potential wie die zweite Elektrode 24 hat, bleibt der Strom durch die zweite Kapazität 38 im Wesentlichen gleich null. Demnach hängt der in die erste Elektrode fließende Strom fast ausschließlich von der ersten Kapazität 34 ab. Die Mischstufe 49 und der Tiefpassfilter 50 wandeln die Wechselstromausgabe des Verstärkers 46 in eine Gleichspannung um, welche von der ersten Kapazität 34 abhängt. Diese Spannung wird an einen Analog/Digital-Wandler-Eingang (ADC-Eingang) eines Mikrocontrollers 51 angelegt. Die Mischstufe 49 umfasst vorzugsweise einen getakteten Gleichrichter, der Folgendes ausgibt: ein Gleichstromsignal, das proportional zu der Komponente der vom Verstärker 46 ausgegebenen Spannung ist, die in Phase mit der Spannung an der zweiten Elektrode 24 ist; und/oder ein Gleichstromsignal, das proportional zu der Komponente der vom Verstärker 46 ausgegebenen Spannung ist, die um 90° phasenverschoben bezogen auf die Spannung an der zweiten Elektrode 24 ist. Das von der Mischstufe 49 ausgegebene Gleichstromsignal kann weiter behandelt werden, bevor es dem Mikrocontroller 51 zugeführt wird, beispielsweise für Kalibrierungszwecke. Da sogar dann, wenn die Kapazität 34 nahe null ist, eine Wechselspannung am Ausgang des Verstärkers 46 und somit ein Signal am Ausgang des Tiefpassfilters vorliegt, wird diese Verschiebung vorzugsweise entweder vor oder nach der Mischstufe 49 subtrahiert (in den Zeichnungen nicht dargestellt).
  • 4 zeigt schematisch ein Modell des Systems mechanischer Schwingungserzeuger, das durch das Fahrzeug, den Sitz und den Insassen gebildet wird (basierend auf der Veröffentlichung „Comfort Assessment of Vehicles" von der IKA, RWTH Aachen, online abrufbar unter http://www.ika.rwth-aachen.de/lehre/kfz-labor/4_comfort_en.pdf). Es ist anzumerken, dass das Modell stark vereinfacht ist. Wenn das Fahrzeug auf einer Straße fährt, überträgt sich deren Unebenheit in Schwingungen, die an die Räder, das Fahrgestell 53, die Motoreinheit, den Sitz 12 und den Insassen 10 weitergegeben werden. Die verschiedenen mechanischen Schwingungserzeuger des Systems werden deshalb dazu veranlasst, mit ihren jeweiligen Resonanzfrequenzen zu schwingen. In 4 sind Beispiele für Bereiche der Resonanzfrequenzen in Z-Richtung (die Vertikale in 4) dieser Schwingungserzeuger angegeben. Die Resonanzfrequenz des Fahrgestells 53 liegt normalerweise im Bereich von 1 bis 2 Hz; die Resonanzfrequenz der Räder liegt im Bereich von ungefähr 8 bis 15 Hz, und die der Motoreinheit im Bereich von ungefähr 12 bis 15 Hz. Der Körper des Insassen, der ebenfalls als System mechanischer Schwingungserzeuger angesehen werden kann, hat Resonanzfrequenzen in den Bereichen von 2,5 bis 3 Hz (Körper am Sitz), 4 bis 5 Hz (Magen), ungefähr 7 Hz (Herz), 3 bis 5 Hz (Körper an der Schulter) und ungefähr 20 Hz (Kopf). Es versteht sich für den Fachmann, dass, wenn der Sitz 12 leer ist oder einen Gegenstand trägt (z. B. einen Kindersitz, eine Tasche usw.), bestimmte Resonanzfrequenzen im System fehlen (wohingegen andere vorhanden sein könnten). Man beobachtet bei einem leeren Kindersitz (leicht am Sitz angeschnallt) oder einem leichten Gegenstand beispielsweise eine Resonanz im Frequenzbereich von über ungefähr 10 Hz. Bei einem leicht angeschnallten belegten Kindersitz kann die Resonanz bereits bei ungefähr 7 Hz auftreten. Falls der Kindersitz fest am Sitz angeschnallt ist, liegt die Resonanz normalerweise bei über 25 Hz. Die Analyse der Schwingungen des Systems stellt demnach eine Angabe des Belegungszustands des Sitzes 12 bereit.
  • Die Schwingungen des Sitzes und seines möglichen Insassen werden bei der vorliegenden Erfindung durch die Schwankungen von mindestens einer der ersten, zweiten und dritten Kapazität erkannt.
  • Der Mikrocontroller 51 zeichnet bei der Ausgestaltung von 3 die Maße der ersten Kapazität während eines vordefinierten Zeitintervalls auf (normalerweise einige zehn Sekunden, vorzugsweise 5 bis 30 Sek.) und analysiert deren Schwankungen, z. B. durch Ausführung einer Fourier-Transformation der so erhaltenen Wellenform und Erkennung der Peaks im Frequenzspektrum der Schwankungen. Die Maße der ersten Kapazität schwanken um einen Mittelwert. Dieser Mittelwert kann als der erste Indikator des Belegungszustands dienen, wohingegen ein zweiter Indikator des Belegungszustands aus den Schwankungen der ersten Kapazität abrufbar ist. Es versteht sich für den Fachmann, dass Systeme, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung arbeiten, den Belegungszustand eines Fahrzeugsitzes zuverlässiger erkennen können. Beispielsweise wird das vorstehend genannte Problem mit dem nassen Sitzbezug signifikant verringert, da die Analyse der Schwankungen der Maße der ersten Kapazität zeigen würden, dass die typischen Peaks im Frequenzspektrum der Schwankungen fehlen, selbst wenn die Maße der ersten Kapazität denjenigen ähnlich wären, die man bei einem erwachsenen Insassen erwarten würde. Die Analyse der Schwankungen kann natürlich auch mit weiteren Messungen kombiniert werden, die auf die Erkennung eines nassen Sitzbezugs abzielen, z. B. eine Messung bei mehreren Frequenzen.
  • Bei den nachstehend erörterten Ausgestaltungen werden die Schwingungen des Fahrzeugsitzes und irgendeines diesen belegenden Körpers (Gegenstand, Haustier, Erwachsener, Kind, leerer oder belegter Kindersitz usw.) durch die Schwankungen der zweiten Kapazität oder der dritten Kapazität erkannt.
  • 5 zeigt ein (vereinfachtes) Ersatzschaltbild einer zweiten Ausgestaltung eines kapazitiven Insassenerkennungssystems. Die Auswerteschaltung von 5 misst gleichzeitig die erste Kapazität 34 und die Summe aus der dritten Kapazität 38 und der Reihenkapazität der ersten und zweiten Kapazität 34, 36. Der Oszillator 28 ist nicht wie in dem System von 3 direkt an die zweite Elektrode 24, sondern indirekt über einen zweiten Transimpedanzverstärker angeschlossen, der aus dem Verstärker 56 und der Impedanz 57 gebildet wird. Der zweite Transimpedanzverstärker 56, 57 hält die Spannung an der zweiten Elektrode 24 auf dem gleichen Niveau wie den Ausgang des Oszillators 28 und wandelt den in die zweite Elektrode 24 fließenden Strom in eine Wechselspannung um, die bei Bezugszeichen 58 ausgegeben wird. Der in die zweite Elektrode 24 fließende Strom entspricht der Summe aus (a) dem durch die dritte Kapazität 38 fließenden Strom und (b) dem Strom durch die Reihe der ersten Kapazität 34 und der zweiten Kapazität 36. Die Mischstufe 59 und der Tiefpassfilter 60 wandeln die vom Verstärker 56 ausgegebene Wechselspannung in eine Gleichspannung um und leiten diese in den Mikrocontroller 51.
  • Die Schaltung zur Bestimmung der Maße der ersten Kapazität (Transimpedanzverstärker 46, 47, Mischstufe 49 und Tiefpassfilter 50) ist die gleiche wie in 3. Der Mikrocontroller 51 von 5 kann die Maße der ersten Kapazität und/oder die Maße des in die zweite Elektrode fließenden Stroms aufzeichnen, um die Schwankungen davon zu bestimmen und das Frequenzspek trum der Schwingungen abzuleiten. Der Mittelwert der Maße der ersten Kapazität dient wieder als erster Indikator des Belegungszustands, wohingegen der zweite Indikator des Belegungszustands entweder aus den Schwankungen der ersten Kapazität oder denjenigen des in die zweite Elektrode fließenden Stroms oder beiden abgeleitet wird.
  • Während bei den Ausgestaltungen von 3 und 5 die auf die Schwankungen der Kapazitäten bezogenen Maße gleichzeitig mit den Maßen der ersten Kapazität 34 erfasst werden, ist dies bei den Ausgestaltungen von 68 nicht der Fall. Bei diesen Ausgestaltungen ist die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet, dass sie nacheinander in mindestens zwei verschiedenen Modi betrieben wird, wobei der erste dieser Modi der Erkennung der Maße der ersten Kapazität fest zugeordnet ist und der zweite dieser Modi der Erkennung der Schwankungen der zweiten Kapazität 36 fest zugeordnet ist.
  • Die Auswerteschaltung kann bei der Ausgestaltung von 6 mittels der Schalter 61 und 62 zwischen zwei Betriebsmodi umgeschaltet werden. Der arbeitende Teil der Schaltung von 6 entspricht der in 3 dargestellten Schaltung und arbeitet wie in Bezug auf diese Ausgestaltung beschrieben, wenn sich die Schalter 61 und 62 in der dargestellten Position befinden (erster Betriebsmodus). Wenn sich (im zweiten Betriebsmodus) die Schalter 61 und 62 in der anderen Position befinden, ist der positive Eingang des Verstärkers 46 mit einer Wechselspannung verbunden, deren Amplitude niedriger als die Amplitude der an die zweite Elektrode 24 angelegten Wechselspannung ist (die Impedanzen 63 und 64 bilden einen Spannungsteiler, der bei dem Knoten 65 eine Spannung bereitstellt, deren Amplitude bezogen auf die Spannung an der zweiten Elektrode 24 reduziert ist, aber die gleiche Phase hat). Der Schalter 62 dient zur Auswahl zwischen den Impedanzen 47 und 67 und demnach zur Einstellung der Verstärkungsfaktors des Transimpedanzverstärkers. Die erste Elektrode wird durch die Rückkopplungswirkung des Verstärkers 46 und der Rückkopplungsimpedanz 67 bei dem gleichen Potential wie der Spannungsteilerausgang 65 gehalten, woraus sich ergibt, dass die erste Elektrode 22 mit einer Wechselspannung angesteuert wird, die die gleiche Phase wie die Span nung an der zweiten Elektrode 24 aufweist, aber eine unterschiedliche Amplitude. Demzufolge liegen eine Spannungsdifferenz über der zweiten Kapazität 36 und somit ein (nicht null gleichender) Strom durch die zweite Kapazität 36 vor. Da dieser Strom merklich größer als der Strom durch die erste Kapazität 34 ist, wandelt der Transimpedanzverstärker im zweiten Betriebsmodus fast nur diesen Strom in eine Ausgangsspannung an seinem Ausgang 48 um. Der wesentliche Unterschied zwischen der ersten und zweiten Kapazität ist auch der Grund, warum der Verstärkungsfaktor des Transimpedanzverstärkers vorzugsweise auf den Betriebsmodus einstellbar ist. Im zweiten Betriebsmodus hängt der Ausgang des Tiefpassfilters 50 von der zweiten Kapazität ab. Demgemäß werden im zweiten Betriebsmodus die Schwankungen der zweiten Kapazität vom Mikrocontroller 51 aufgezeichnet und analysiert. Diese Analyse kann analog der Analyse der Schwankungen der ersten Elektrode erfolgen, die anhand von 3 beschrieben wurde. Das Umschalten zwischen zwei Betriebsmodi wird periodisch durch den Mikrocontroller 51 durchgeführt. Die Auswerteschaltung bestimmt ferner den Mittelwert der zweiten Kapazität, der vom durchschnittlichen Zusammendrücken der Elektrodenanordnung und somit dem Gewicht des Insassen abhängt. Das so erhaltene Gewichtsmaß dient als dritter Indikator des Belegungszustands des Fahrzeugsitzes 12. Es versteht sich für den Fachmann, dass ein vom durchschnittlichen Zusammendrücken der Elektrodenanordnung erhaltener Gewichtswert zusätzlich zu der Einschätzung des „dynamischen” Gewichts erhalten wird, welche die Analyse des Frequenzspektrums der Schwankungen bereitstellen kann. Die Verwendung des dritten Indikators stellt die Bestimmung des Belegungszustands daher auf eine noch solidere Grundlage.
  • Es versteht sich für den Fachmann, dass die Schwankungen der zweiten Kapazität 36 bei der Ausgestaltung von 6 durch die erste Elektrode 22 bedingt sein können, die relativ zur zweiten Elektrode 24 schwingt (derart, dass der Abstand zwischen den Elektroden 22, 24 entsprechend den Schwingungen variiert, denen der Sitz 12 ausgesetzt ist). Die sandwichartig zwischen der ersten und zweiten Elektrode aufgenommene elektrisch isolierende Schicht 26 ist somit vorzugsweise zusammendrückbar. Die elektrisch isolierende Schicht um fasst jedoch bevorzugter ein Material, dessen Permittivität vom Zusammendrücken des Materials abhängt. Gegebenenfalls könnte die elektrisch isolierende Schicht bei dieser Ausgestaltung auch eine Elektretschicht oder eine piezoelektrische Schicht umfassen. Wie vorstehend bereits dargelegt wurde, würde ein solches Material die Änderungen der zweiten Kapazität 36 beträchtlich verstärken.
  • Bei der Ausgestaltung von 7 kann die Auswerteschaltung ebenfalls mittels der Schalter 71 und 72 zwischen zwei Betriebsmodi umgeschaltet werden. Der arbeitende Teil der Schaltung von 7 entspricht der in 3 dargestellten Schaltung und arbeitet wie in Bezug auf diese Ausgestaltung beschrieben, wenn sich die Schalter 71 und 72 in der dargestellten Position befinden (erster Betriebsmodus). Wenn sich (im zweiten Betriebsmodus) die Schalter 71 und 72 in der anderen Position befinden, sind die positiven Eingänge der Verstärker 46 und 76 mit der Masse 32 verbunden, während die erste Elektrode 22 nun an den zweiten Transimpedanzverstärker angeschlossen ist, der aus dem Verstärker 76 und der Impedanz 77 besteht. Die isolierende Schicht 26 zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 24 umfasst bei dieser Ausgestaltung ein Elektretmaterial oder ein piezoelektrisches Material. Jedwede Druckänderung (Zusammendrücken wegen Schwingungen), die auf den durch die erste und zweite Elektrode gebildeten Kondensator wirkt, erzeugt eine Ladungsübertragung (d. h. einen Strom) zum Transimpedanzverstärker 76, 77. Die Ausgabe 78 des Verstärkers 76 wird durch den Tiefpassfilter 80 gefiltert und zum ADC-Eingang des Mikrocontrollers 51 geleitet. Im zweiten Betriebsmodus der Auswerteschaltung zeichnet der Mikrocontroller 51 somit die Schwankungen des in der ersten Elektrode 22 fließenden Stroms auf, welche in diesem Fall den Schwankungen der zweiten Kapazität 36 entsprechen. Die Analyse dieser Schwankungen kann analog der Analyse erfolgen, die anhand von 3 beschrieben wurde. Wie bei der vorherigen Ausgestaltung lässt der Mikrocontroller 51 die Auswerteschaltung durch Betätigung der Schalter 71 und 72 periodisch zwischen den beiden Betriebsmodi umschalten.
  • 8 zeigt eine Variante der Ausgestaltung von 7. Die Auswerteschaltung ist wieder mittels der Schalter 81 und 82 zwischen zwei Betriebsmodi umschaltbar. Der arbeitende Teil der Schaltung von 8 entspricht der in 3 dargestellten Schaltung und arbeitet wie in Bezug auf diese Ausgestaltung beschrieben, wenn sich die Schalter 81 und 82 in der dargestellten Position befinden (erster Betriebsmodus). Im zweiten Betriebsmodus (wenn die Schalter 81 und 82 in der anderen Position sind) arbeitet die Schaltung von 8 analog der Schaltung von 7 (mit den Schaltern 71 und 72 in der Position „zweiter Betriebsmodus”). Der Fachmann bemerkt, dass die Funktion des Transimpedanzverstärkers 76, 77 bei der Ausgestaltung von 8 von dem Transimpedanzverstärker übernommen wird, der durch den Verstärker 46 und die Impedanz 87 gebildet wird. Im zweiten Betriebsmodus ist der positive Eingang des Verstärkers 46 an die Masse 32 angeschlossen und wird die Rückkopplungsimpedanz durch die Impedanz 87 bereitgestellt. Auch bei dieser Variante umfasst die isolierende Schicht 26 zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 24 ein Elektretmaterial oder ein piezoelektrisches Material. Jedwede Druckänderung (Zusammendrücken wegen Schwingungen), die auf den durch die erste und zweite Elektrode gebildeten Kondensator wirkt, erzeugt eine Ladungsübertragung (d. h. einen Strom) zum Transimpedanzverstärker 46, 87. Die Ausgabe 48 des Verstärkers 46 wird durch den Tiefpassfilter 90 gefiltert und zum ADC-Eingang des Mikrocontrollers 51 geleitet. Im zweiten Betriebsmodus der Auswerteschaltung zeichnet der Mikrocontroller 51 somit die Schwankungen des in der ersten Elektrode 22 fließenden Stroms auf, welche in diesem Fall den Schwankungen der zweiten Kapazität 36 entsprechen. Die Analyse dieser Schwankungen kann analog der Analyse erfolgen, die anhand von 3 beschrieben wurde. Wie bei der Ausgestaltung von 6 lässt der Mikrocontroller 51 die Auswerteschaltung durch Betätigung der Schalter 81 und 82 periodisch zwischen den beiden Betriebsmodi umschalten. Es versteht sich für den Fachmann, dass das durchschnittliche Zusammendrücken der Elektrodenanordnung bei den Ausgestaltungen von 7 und 8 auch als ein Gewichtsmaß verwendet werden kann, auf das man sich bei der Bestimmung des Belegungszustands verlassen kann.
  • In 9 ist ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer Auswerteschaltung gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Wie in den vorangehenden Ausgestaltungen bildet die erste Elektrode mit der Masse des Fahrzeugs einen ersten Kondensator mit der Kapazität 34; ferner bilden die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 24 zusammen einen zweiten Kondensator mit der Kapazität 36. Die Elektrodenanordnung der vorliegenden Ausgestaltung umfasst jedoch eine dritte Elektrode 25, mit welcher die zweite Elektrode 24 einen dritten Kondensator mit der Kapazität 39 bildet (die dritte Elektrode bildet ferner mit der Masse des Fahrzeugs einen vierten Kondensator, doch dies wird nicht in die weitere Betrachtung einbezogen). Die zweite und dritte Elektrode 24, 25 nehmen sandwichartig eine elektrisch isolierende Schicht auf, welche eine piezoelektrische Schicht oder eine Elektretschicht umfasst (in 9 nicht dargestellt).
  • Die Auswerteschaltung kann mit dem Schalter 91 zwischen zwei Betriebsmodi umgeschaltet werden. Wenn sich der Schalter 91 in der dargestellten Position befindet (entspricht dem ersten Betriebsmodus), sind die erste und zweite Elektrode 22, 24 wie bei der Ausgestaltung von 3 angeschlossen und arbeitet die Auswerteschaltung wie in Bezug auf diese Ausgestaltung beschrieben. In diesem Fall hält der durch den Verstärker 86 und die Impedanz 87 gebildete Transimpedanzverstärker die Spannung an der dritten Elektrode im Wesentlichen gleich wie die oszillierende Spannung, die vom Oszillator 28 an die zweite Elektrode angelegt wird.
  • Wenn sich der Schalter 91 in der anderen Position befindet (entspricht dem zweiten Betriebsmodus), ist die zweite Elektrode mit der Masse 32 verbunden und der positive Eingang des Verstärkers 86 ebenfalls an die Masse 32 angeschlossen. Wenn der dritte Kondensator Schwingungen ausgesetzt ist, induziert die Elektretschicht bzw. die piezoelektrische Schicht Ladungen (und somit einen Strom) in der dritten Elektrode 25, welche in eine Spannung am Ausgang des Transimpedanzverstärkers 86, 87 umgewandelt werden. Diese Ausgabe wird im Tiefpassfilter 100 gefiltert und zum ADC-Eingang des Mikrocontrollers 51 geleitet. Der Mikrocontroller 51 zeichnet die in der Elektrode 25 induzierten Ströme auf (welche den Schwankungen der dritten Kapazität entsprechen) und führt eine Frequenzanalyse der aufgezeichneten Daten derart durch, dass er den zweiten Indikator der Belegung abruft. Der Mikrocontroller 51 veranlasst, dass der Schalter 91 die Auswerteschaltung periodisch zwischen den zwei Betriebsmodi umschaltet.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Insassenerkennungssystem umfasst eine Elektrodenanordnung zur Positionierung in einem Sitz eines Kraftfahrzeugs und eine Auswerteschaltung, die mit der Elektrodenanordnung wirkverbunden ist. Letztere umfasst eine erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds in einem Erkennungsbereich über dem Fahrzeugsitz, eine zweite Elektrode und eine sandwichartig zwischen der ersten und zweiten Elektrode aufgenommene elektrische Isolatorschicht. Wenn die Elektrodenanordnung im Sitz positioniert ist, bildet die erste Elektrode mit der Masse des Fahrzeugs einen ersten Kondensator mit einer ersten Kapazität, welche durch einen belegenden Körper im Erkennungsbereich durch Zusammenwirken zwischen dem belegenden Körper und dem elektrischen Feld beeinflussbar ist; bildet die erste Elektrode mit der zweiten Elektrode einen zweiten Kondensator mit einer zweiten Kapazität; und bildet die zweite Elektrode mit mindestens einer von der Masse des Fahrzeugs und einer dritten Elektrode einen dritten Kondensator mit einer dritten Kapazität. Als erster Indikator des Sitzbelegungszustands wird ein Maß der ersten Kapazität bestimmt, während die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betrieben wird. Die Schwankungen von mindestens einer der ersten, zweiten und dritten Kapazität werden gemessen und das Frequenzspektrum der gemessenen Schwankungen wird analysiert, woraus sich ein zweiter Indikator des Belegungszustands ergibt. Die Ableitung des Belegungszustands des Sitzes basiert dann sowohl auf dem ersten Indikator als auch auf dem zweiten Indikator.
  • 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 1457391 A1 [0004]
    • - US 5166679 [0004]
    • - US 6392542 [0005]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - „Comfort Assessment of Vehicles” von der IKA, RWTH Aachen, online abrufbar unter http://www.ika.rwth-aachen.de/lehre/kfz-labor/4_comfort_en.pdf [0037]

Claims (24)

  1. Verfahren zur Erkennung eines Belegungszustands eines Fahrzeugsitzes unter Verwendung eines Insassenerkennungssystems, das eine Elektrodenanordnung zur Positionierung im Fahrzeugsitz umfasst, wobei die Elektrodenanordnung Folgendes umfasst: eine erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds in einem Erkennungsbereich über dem Fahrzeugsitz, eine zweite Elektrode und eine sandwichartig zwischen der ersten und zweiten Elektrode aufgenommene elektrische Isolatorschicht; wobei während der Verwendung des Insassenerkennungssystems die erste Elektrode mit der Masse des Fahrzeugs einen ersten Kondensator mit einer ersten Kapazität bildet, welche durch einen belegenden Körper im Erkennungsbereich durch Zusammenwirken zwischen dem belegenden Körper und dem elektrischen Feld beeinflussbar ist, wobei die erste Elektrode mit der zweiten Elektrode einen zweiten Kondensator mit einer zweiten Kapazität bildet und die zweite Elektrode mit mindestens einer von einer dritten Elektrode und der Masse des Fahrzeugs einen dritten Kondensator mit einer dritten Kapazität bildet; wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen eines Maßes der ersten Kapazität in einem Zeitintervall, während dessen die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betrieben wird; wobei das Verfahren durch Folgendes gekennzeichnet ist: Messen von Schwankungen von mindestens einer der ersten, zweiten und dritten Kapazität; Analysieren eines Frequenzspektrums der gemessenen Schwankungen; und Ableiten eines Belegungszustands des Sitzes auf Basis der gemessenen ersten Kapazität und des Frequenzspektrums.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schwankungen der ersten und/oder der dritten Kapazität in dem Zeitintervall gemessen werden, während dessen die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erken nungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schwankungen der zweiten Kapazität in einem Zeitintervall gemessen werden, während dessen die zweite Elektrode nicht als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betrieben wird.
  4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Analyse des Frequenzspektrums die Analyse des Spektralbereichs von bis zu 25 Hz umfasst.
  5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend das Bestimmen eines in die erste Elektrode fließenden Stroms und das Ableiten des Maßes der ersten Kapazität aus dem in der ersten Elektrode fließenden Strom in dem Zeitintervall, während dessen die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung betrieben wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, umfassend das Ableiten der Schwankungen der ersten und/oder zweiten Kapazität aus dem in der ersten Elektrode fließenden Strom.
  7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend das Bestimmen eines in die zweite Elektrode fließenden Stroms und das Ableiten von Schwankungen der dritten Kapazität aus dem in der zweiten Elektrode fließenden Strom in dem Zeitintervall, während dessen die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung betrieben wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, Folgendes umfassend: Anlegen einer Wechselspannung zwischen der ersten und zweiten Elektrode; Bestimmen eines als Reaktion auf die Wechselspannung in die erste und/oder zweite Elektrode fließenden Stroms; und Ableiten der Schwankungen der zweiten Kapazität aus dem als Reaktion auf die Wechselspannung in die erste und/oder zweite Elektrode fließenden Strom.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die elektrische Isolatorschicht mindestens eine von einer Elektretschicht und einer piezoelektrischen Schicht umfasst, wobei das Verfahren das Bestimmen eines durch die Elektret- oder piezoelektrische Schicht in der ersten und/oder zweiten Elektrode induzierten Stroms und das Ableiten der Schwankungen der zweiten Kapazität aus dem induzierten Strom umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 5, Folgendes umfassend: Betreiben der ersten Elektrode als angesteuerte Abschirmung der zweiten Elektrode; Bestimmen eines in die zweite Elektrode fließenden Stroms, wenn die erste Elektrode als angesteuerte Abschirmung betrieben wird; und Ableiten von Schwankungen der dritten Kapazität aus dem in der zweiten Elektrode fließenden Strom, wenn die erste Elektrode als angesteuerte Abschirmung betrieben wird.
  11. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, umfassend das Bestimmen eines Maßes der auf den Sitz wirkenden Last auf Basis der zweiten und/oder der dritten Kapazität.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Bestimmen des Maßes der auf den Sitz wirkenden Last die Bildung eines Mittelwerts der Schwankungen der zweiten und/oder der dritten Kapazität umfasst.
  13. Insassenerkennungssystem umfassend: eine Elektrodenanordnung zur Positionierung im Sitz eines Kraftfahrzeugs, wobei die Elektrodenanordnung Folgendes umfasst: eine erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds in einem Erkennungsbereich über dem Fahrzeugsitz, eine zweite Elektrode und eine sandwichartig zwischen der ersten und zweiten Elektrode aufgenommene elektrische Isolatorschicht; wobei während der Verwendung des Insassenerkennungssystems die erste Elektrode mit der Masse des Fahrzeugs einen ersten Kondensator mit einer ersten Kapazität bildet, welche durch einen belegenden Körper im Erkennungsbereich durch Zusammenwirken zwischen dem belegenden Körper und dem elektrischen Feld beeinflussbar ist, wobei die erste Elektrode mit der zweiten Elektrode einen zweiten Kondensator mit einer zweiten Kapazität bildet und die zweite Elektrode mit mindestens einer von einer dritten Elektrode und der Masse des Fahrzeugs einen dritten Kondensator mit einer dritten Kapazität bildet; eine Auswerteschaltung, die mit der ersten und zweiten Elektrode wirkverbunden ist, wobei die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet ist, dass sie ein Maß der ersten Kapazität in einem Zeitintervall bestimmt, während dessen sie die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betreibt; dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung ferner derart konfiguriert und angeordnet ist, dass sie Schwankungen von mindestens einer der ersten, zweiten und dritten Kapazität misst, ein Frequenzspektrum der gemessenen Schwankungen analysiert und einen Belegungszustand des Sitzes auf Basis der gemessenen ersten Kapazität und des Frequenzspektrums ableitet.
  14. Insassenerkennungssystem nach Anspruch 13, wobei die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet ist, dass sie einen in die erste Elektrode fließenden Strom bestimmt und das Maß der ersten Kapazität aus dem in der ersten Elektrode fließenden Strom in dem Zeitintervall ableitet, während dessen die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als ange steuerte Abschirmung betrieben wird.
  15. Insassenerkennungssystem nach Anspruch 14, wobei die Auswerteschaltung die Schwankungen der ersten und/oder zweiten Kapazität aus dem in der ersten Elektrode fließenden Strom ableitet.
  16. Insassenerkennungssystem nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet ist, dass sie einen in die zweite Elektrode fließenden Strom bestimmt und Schwankungen der dritten Kapazität aus dem in der zweiten Elektrode fließenden Strom in dem Zeitintervall ableitet, während dessen die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung betrieben wird.
  17. Insassenerkennungssystem nach Anspruch 13, wobei die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet ist, dass sie im ersten Betriebsmodus die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst, die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betreibt, einen in die erste Elektrode fließenden Strom in dem Zeitintervall bestimmt, während dessen die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betrieben wird, und das Maß der ersten Kapazität aus dem in der ersten Elektrode fließenden Strom ableitet, im zweiten Betriebsmodus eine Wechselspannung zwischen der ersten und zweiten Elektrode anlegt, einen als Reaktion auf die Wechselspannung in die erste und/oder zweite Elektrode fließenden Strom bestimmt und die Schwankungen der zweiten Kapazität aus dem als Reaktion auf die Wechselspannung in die erste und/oder zweite Elektrode fließenden Strom ableitet.
  18. Insassenerkennungssystem nach Anspruch 13, wobei die elektrische Isolatorschicht mindestens eine von einer Elektretschicht und einer piezoelektrischen Schicht umfasst und wobei die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet ist, dass sie im ersten Betriebsmodus die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst, die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betreibt, einen in die erste Elektrode fließenden Strom in dem Zeitintervall bestimmt, während dessen die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst wird und die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betrieben wird, und das Maß der ersten Kapazität aus dem in der ersten Elektrode fließenden Strom ableitet, im zweiten Betriebsmodus einen durch die Elektret- oder piezoelektrische Schicht in der ersten und/oder zweiten Elektrode induzierten Strom bestimmt und die Schwankungen der zweiten Kapazität aus dem induzierten Strom ableitet.
  19. Insassenerkennungssystem nach Anspruch 13, wobei die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet ist, dass sie in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird, in welchem sie die erste Elektrode zum Aufbau eines elektrischen Felds im Erkennungsbereich veranlasst, die zweite Elektrode als angesteuerte Abschirmung der ersten Elektrode betreibt und das Maß der ersten Kapazität bestimmt, und dass sie in einem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, in welchem sie die erste Elektrode als angesteuerte Abschirmung der zweiten Elektrode betreibt und die Schwankungen der dritten Kapazität misst.
  20. Insassenerkennungssystem nach Anspruch 19, wobei die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet ist, dass sie im ersten Betriebsmodus einen in die erste Elektrode fließenden Strom bestimmt und das Maß der ersten Kapazität aus dem in der ersten Elektrode fließenden Strom ableitet, im zweiten Betriebsmodus einen in die zweite Elektrode fließenden Strom bestimmt und Schwankungen der dritten Kapazität aus dem in der zweiten Elektrode fließenden Strom ableitet.
  21. Insassenerkennungssystem nach Anspruch 13, wobei die Elektrodenanordnung eine dritte Elektrode umfasst, wobei die dritte Elektrode zusammen mit der zweiten Elektrode den dritten Kondensator bildet.
  22. Insassenerkennungssystem nach Anspruch 21, wobei die zweite und dritte Elektrode sandwichartig eine elektrische Isolatorschicht aufnehmen, die eine Elektretschicht oder eine piezoelektrische Schicht umfasst.
  23. Insassenerkennungssystem nach Anspruch 21 oder 22, wobei die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet ist, dass sie einen in die dritte Elektrode fließenden Strom misst.
  24. Insassenerkennungssystem nach irgendeinem der Ansprüche 21 bis 23, wobei die Auswerteschaltung derart konfiguriert und angeordnet ist, dass sie in einem ersten Betriebsmodus einen in die erste Elektrode fließenden Strom bestimmt und das Maß der ersten Kapazität aus dem in der ersten Elektrode fließenden Strom ableitet, in einem zweiten Betriebsmodus einen in die dritte Elektrode fließenden Strom bestimmt und Schwankungen der dritten Kapazität aus dem in der dritten Elektrode fließenden Strom ableitet.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011107008A1 (de) 2011-07-09 2013-01-10 Volkswagen Aktiengesellschaft Körpermassenabhängige Sitzheizungsregelung eines Sitzteiles und einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes
DE112010004513B4 (de) 2009-11-19 2020-06-04 Joyson Safety Systems Acquisition Llc Belegungserkennungs- und Klassifizierungssystem
DE102020201381A1 (de) 2020-02-05 2021-08-05 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung und Verfahren für Erkennung und Gewichtsklassierung von belegten Sitzplätzen in Fahrzeugen

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4766166B2 (ja) * 2009-09-30 2011-09-07 株式会社デンソー 静電容量式乗員センサおよび静電容量式乗員センサ装置
KR101210691B1 (ko) * 2010-03-12 2012-12-10 현대자동차주식회사 자동차
US20130075381A1 (en) * 2010-03-26 2013-03-28 Iee International Electronics & Engineering S.A. Occupant sensing and heating textile
WO2011154469A1 (en) * 2010-06-08 2011-12-15 Iee International Electronics & Engineering S.A. Capacitive measurement system with seat heater influence compensation
JP5555941B2 (ja) * 2010-08-05 2014-07-23 タカタ株式会社 ヒーティングシステム
JP5510271B2 (ja) * 2010-10-29 2014-06-04 アイシン精機株式会社 車両用シート装置
LU91838B1 (en) * 2011-07-08 2013-01-09 Iee Sarl Seat heater and capacitive occupancy sensor combination
LU92013B1 (en) * 2012-05-30 2013-12-02 Iee Sarl Vehicle seat suspension mat
LU92012B1 (en) 2012-05-30 2013-12-02 Iee Sarl Vehicle seat suspension mat
LU92011B1 (en) 2012-05-30 2013-12-02 Iee Sarl Vehicle seat suspension mat
LU92090B1 (en) * 2012-10-29 2014-04-30 Iee Sarl Piezoelectric and/or electret sensing device
US10453084B2 (en) * 2012-12-21 2019-10-22 Intel Corporation Systems and methods for generating and validating incentives based on multi-person vehicle occupancy
LU92179B1 (en) * 2013-04-09 2014-10-10 Iee Sarl Capacitive sensing device
LU92178B1 (en) * 2013-04-09 2014-10-10 Iee Sarl Capacitive sensing device
US9911169B1 (en) * 2013-09-20 2018-03-06 Geotoll, Inc. Method and apparatus for sharing toll charges among several toll service subscribers
DE102014202130A1 (de) * 2014-02-06 2015-08-06 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes und zugehöriges Rückhaltesystem
JP2015202821A (ja) * 2014-04-15 2015-11-16 東洋ゴム工業株式会社 クッションパッドの変形を検出するシステムおよびその製造方法
DE112015004612T5 (de) * 2014-10-10 2017-06-22 Iee International Electronics & Engineering S.A. Kapazitive Erfassungsvorrichtung
LU92582B1 (en) 2014-10-22 2016-04-25 Iee Sarl Low-cost complex impedance measurement circuit for guardsense capacitive sensors operated in loading mode
JP2016203741A (ja) * 2015-04-20 2016-12-08 東洋ゴム工業株式会社 変形検出センサおよびその製造方法
JP6642474B2 (ja) * 2017-02-13 2020-02-05 オムロン株式会社 状態判定装置、学習装置、状態判定方法及びプログラム
US11676425B2 (en) 2018-03-08 2023-06-13 Geotoll, Inc. System and method for speech recognition for occupancy detection in high occupancy toll applications
FR3065291B1 (fr) * 2018-05-25 2021-04-23 Autoliv Dev Dispositif de detection de presence d'un occupant a l'interieur de l'habitacle d'un vehicule
KR20230057366A (ko) * 2020-07-23 2023-04-28 텍추얼 랩스 컴퍼니 다수 지점에서의 카시트 감지
LU500032B1 (en) 2021-04-12 2022-10-13 Iee Sa Low-Cost, High Measurement Speed Capacitive Sensing Circuit for Loading Mode Operation of Capacitive Sensors
WO2022101485A1 (en) 2020-11-16 2022-05-19 Iee International Electronics & Engineering S.A. Low-cost, high measurement speed capacitive sensing circuit for loading mode operation of capacitive sensors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5166679A (en) 1991-06-06 1992-11-24 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration Driven shielding capacitive proximity sensor
US6392542B1 (en) 1999-07-12 2002-05-21 Automotive Systems Laboratory, Inc. Occupant sensor
EP1457391A1 (de) 2003-03-10 2004-09-15 IEE INTERNATIONAL ELECTRONICS & ENGINEERING S.A. System zur Sitzbelegungserkennung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3018700B2 (ja) * 1992-01-16 2000-03-13 アイシン精機株式会社 誘電体検出装置
DE69315869T2 (de) * 1992-03-13 1998-05-07 Honda Motor Co Ltd Gerät zur Feststellung der Anwesenheit einer Person und Sicherheits-Steuerung
US6378900B1 (en) * 1999-05-11 2002-04-30 Automotive Systems Laboratory, Inc. Occupant detection system
JP4564894B2 (ja) * 2005-06-15 2010-10-20 株式会社日本自動車部品総合研究所 乗員検知システム
DE602005011640D1 (de) * 2005-11-22 2009-01-22 Iee Sarl System zur kapazitiven Sitzbelegungserkennung
DE602005013545D1 (de) * 2005-12-08 2009-05-07 Iee Sarl Vorrichtung zur Sitzbelegungserkennung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5166679A (en) 1991-06-06 1992-11-24 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration Driven shielding capacitive proximity sensor
US6392542B1 (en) 1999-07-12 2002-05-21 Automotive Systems Laboratory, Inc. Occupant sensor
EP1457391A1 (de) 2003-03-10 2004-09-15 IEE INTERNATIONAL ELECTRONICS & ENGINEERING S.A. System zur Sitzbelegungserkennung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Comfort Assessment of Vehicles" von der IKA, RWTH Aachen, online abrufbar unter http://www.ika.rwth-aachen.de/lehre/kfz-labor/4_comfort_en.pdf

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112010004513B4 (de) 2009-11-19 2020-06-04 Joyson Safety Systems Acquisition Llc Belegungserkennungs- und Klassifizierungssystem
DE102011107008A1 (de) 2011-07-09 2013-01-10 Volkswagen Aktiengesellschaft Körpermassenabhängige Sitzheizungsregelung eines Sitzteiles und einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes
DE102020201381A1 (de) 2020-02-05 2021-08-05 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung und Verfahren für Erkennung und Gewichtsklassierung von belegten Sitzplätzen in Fahrzeugen

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009034070A1 (en) 2009-03-19
US20100295563A1 (en) 2010-11-25
CN101801730A (zh) 2010-08-11
EP2036780A1 (de) 2009-03-18

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