DE19606527A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Sitzbelegungserkennung mittels einer Zwei-Zonen-Sensormatte in einem Kfz-Sitz - Google Patents

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Sitzbelegungserkennung mittels einer Zwei-Zonen-Sensormatte in einem Kfz-Sitz

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Sitzbelegungserken­ nung in einem Kraftfahrzeug, speziell zum Erkennen eines Kindersitzes ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Heutzutage ist es üblich, zum Schutz von Fahrer und Beifahrer Airbag-Systeme zumindest in das Lenkrad und in das Armaturenbrett, zunehmend auch in Türen und Kopfstützen einzubauen, so daß die Insassen bei einem Unfall wirksam geschützt werden. In der Regel sind die Airbag-Systeme in Art und Umfang auf den Schutz einer erwachsenen Person ausgerichtet, die in nor­ maler Sitzposition im Beifahrersitz sitzt. Der zum Airbag-System gehörende Prallsack ist für die Masse einer erwachsenen Person ausgelegt und wird ent­ sprechend groß und schnell aufgeblasen. Um größeren Schaden und weitere Verletzungen zu vermeiden, sollen dabei die Airbags für die Beifahrer nur dann ausgelöst werden, wenn der betreffende Sitz auch tatsächlich mit ei­ ner erwachsenen Person besetzt ist, die er zu schützen vermag.
Befindet sich beispielsweise ein Kleinkind in einem Kindersitz auf dem Bei­ fahrersitz, insbesondere in der sog. "Reboard"-Lage entgegen zur Fahrtrich­ tung, die ansonsten als sicherste Unterbringung von Kleinkindern in Kraft­ fahrzeugen gilt, so würde das Auslösen eines Prallsacks mit großer Wahr­ scheinlichkeit eine zusätzliche Gefährdung des Kindes darstellen. Deshalb darf bei einem Unfall der Prallsack auf keinen Fall ausgelöst werden, wenn sich ein Kleinkind im Kindersitz auf dem Sitz befindet.
Nach dem Stand der Technik gibt es deshalb Sitzbelegungserkennungen in Form einer Sensormatte für einen Autositz, worin ein elektrisches Wider­ standselement angeordnet ist, das in Abhängigkeit von "besetzt" oder "nicht besetzt" einen Ausgangswiderstand von ungefähr 500 kΩ, bei einer Variante von ungefähr 50 kΩ liefert. In einer einfachen Ausführungsform als sog. Ein-Zonen-Sensor befindet sich ein einziges derartiges Widerstandselement meist in der Mitte der Sitzfläche eines Autositzes.
Aus der DE 42 37 072 C1 ist eine aus resistiven Foliendrucksensoren bestehen­ de Sensormatte zur Sitzbelegungserkennung bekannt, bei der zur Erken­ nung einer funktionseinschränkenden Leiterbahnunterbrechung Elektroden innerhalb eines räumlich abgegrenzten drucksensitiven Bereiches kammar­ tig und interdigitierend angeordnet und als durchgehende, verzweigungs­ freie Leiterbahnen ausgeführt sind. Dadurch kann mittels einer Widerstands­ messung zwischen beidseitigen Anschlußpunkten überprüft werden, ob die Leiterbahn unterbrochen ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Sensormatte als sog. Zwei-Zonen-Sensor werden in der Sitzfläche zwei elektrisch voneinander getrennte Sen­ sorzonen angeordnet. Hierbei decken die zwei elektrisch getrennten Senso­ ren unterschiedliche Sitzbereiche ab, so daß durch Vergleich der Widerstän­ de von beiden Sensoren festgestellt werden kann, ob der Kraftschwerpunkt in Sitzmitte oder im Außenbereich der Sitzfläche liegt. Hintergrund ist die Tatsache, daß der Kraftschwerpunkt einer erwachsenen Person ungefähr in der Mitte der Sitzfläche angeordnet ist, während ein Kindersitz, der sich auf der Sitzfläche befindet, weniger die Mitte der Sitzfläche als vielmehr ihre Au­ ßenbereiche belastet.
Derartige Sensormatten mit Zwei-Zonen-Sensor weisen zumindest den Nach­ teil auf, daß sie zur Auswertung ihrer beiden Widerstandsbereiche gegen­ über einem Ein-Zonen-Sensor wenigstens eine zusätzliche Zuleitung benöti­ gen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Aus­ wertung einer Zwei-Zonen-Sensormatte anzugeben, wobei der Nachteil ei­ ner zusätzlichen Zuleitung vermieden werden soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden an die Zuleitungen zur Sensormatte un­ terschiedliche Prüfspannungen mit unterschiedlicher Polarität angelegt, wo­ raus sich eine unterschiedliche Prüfstromrichtung ergibt. Dadurch kann mit Hilfe einer Auswerteeinheit der Zustand der beiden Sensorzonen (besetzt oder nicht besetzt) und der Zuleitungen festgestellt werden.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die erfindungsge­ mäße Schaltungsanordnung zur Einsparung einer Zuleitung zur Sensormatte führt, was sich in niedrigeren Herstellungskosten bemerkbar macht. Außer­ dem entfällt ein Kontakt in der Steckereinheit der Zuleitung, wodurch die Gefahr eines zusätzlichen Leckstromes nach Masse oder der Batteriespan­ nung hin vermieden wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend ausführlich erläu­ tert und anhand der Figuren dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Sitzbele­ gungserkennung und
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zur Sitzbelegungserkennung nach dem Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 zur Sitzbelegungserkennung mittels Zwei-Zonen-Sensormatte 7, bestehend aus einer ersten Sensorzone 2a und einer zweiten Sensorzone 2b, die beide parallel geschaltet und mit Zuleitungen 3a und 3b verbunden sind. Eine Steckereinheit 4 mit zwei Kontakten verbindet die Zuleitungen 3a und 3b mit Zuleitungen 5a und 5b, die zu einer Auswerteeinheit 6, im allgemeinen einem Mikroprozessor, führen.
Jede Sensorzone 2a bzw. 2b besteht im wesentlichen aus einem Wider­ standselement R₁ bzw. R₂, das in einer ersten Ausführungsform einen Aus­ gangswiderstand von 500 kΩ und in einer Variante einen Ausgangswider­ stand von 50 kΩ besitzt. Ist der elektrische Widerstand kleiner als 500 kΩ bzw. 50 kΩ, ist die betreffende Sensorzone 2a oder 2b besetzt. Liegt der Widerstand über 500 kΩ bzw. 50 kΩ, ist die betreffende Sensorzone 2a oder 2b nicht besetzt.
Zu jedem Widerstandselement R₁ bzw. R₂ ist eine Diode D₁ bzw. D₂ In Reihe geschaltet. Dabei sind beide Dioden D₁ und D₂ antiparallel geschaltet, so daß die Anode der Diode D₁ mit der Zuleitung 3a und die Anode der Diode D₂ mit der Zuleitung 3b verbunden ist.
Eine weitere Diode D₃ ist mit ihrer Anode an die Zuleitung 3b angeschlossen. Zu dieser Diode D₃ ist eine Z-Diode ZD mit einer charakteristischen Z-Span­ nung UZ derart in Reihe geschaltet, daß die Kathode der Diode D₃ mit der Kathode der Z-Diode ZD verbunden ist.
Um nun den Belegungszustand der Sensorzonen 2a und 2b feststellen und die Zuleitungen 3a und 3b auf eine Unterbrechung oder einen Kurzschluß hin überprüfen zu können, werden, wie aus Tabelle 1 hervorgeht, an die von der Auswerteeinheit 6 kommenden Zuleitungen 5a und 5b unterschied­ liche Prüfspannungen UPR angelegt. Aus der unterschiedlichen Polarität der Prüfspannung UPR ergibt sich eine unterschiedliche Prüfstromrichtung, wo­ mit der Zustand der beiden Sensorzonen 2a bzw. 2b (besetzt oder nicht be­ setzt) und der Zuleitungen 3a bzw. 3b festgestellt werden kann.
Tabelle 1
In bezug auf die Prüfspannung UPR muß lediglich beachtet werden, daß sie die Sperrspannung der Diode D₃ nicht übersteigt und sich in den Dioden D₁, D₂ und D₃ kein unzulässig hoher Strom in Durchlaßrichtung einstellt, falls es In der Sensorzone 2a oder 2b zu einem Kurzschluß kommen sollte. Die sich im normalen und störungsfreien Betrieb ergebenden Prüfströme werden in der Auswerteeinheit 6 gespeichert und bei einem neuerlichen Prüfvorgang als Vergleichswert herangezogen. Ergibt sich bei einer bestimmten Meßan­ ordnung ein von den gespeicherten Werten abweichender Prüfstrom, so liegt in einem Bauelement der Schaltungsanordnung oder in den Zuleitun­ gen eine Unterbrechung oder ein Kurzschluß vor. Die Auswerteeinheit führt in einem solchen Fall einer Warneinrichtung ein Signal zu, so daß der Fahrer über den vorliegenden Defekt informiert wird.
In Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung zur Sitzbelegungserkennung nach dem Stand der Technik dargestellt. Mittels einer Steckereinheit 4 sind die zu einer Auswerteeinheit 6, zumeist einem Mikroprozessor, führenden Zuleitun­ gen 5a, 5b und 5c mit Zuleitungen 3a, 3b, 3c und 3d, die zur Sensormatte 7 führen, verbunden, und zwar die Zuleitung 5a mit den Zuleitungen 3a und 3c, die Zuleitung 5b mit der Zuleitung 3b und die Zuleitung 5c mit der Zulei­ tung 3d.
Wie im ersten Ausführungsbeispiel besteht die Sensormatte 7 aus einer er­ sten und zweiten Sensorzone 2a und 2b. Jede Sensorzone 2a bzw. 2b be­ steht aus einem Widerstandselement R₁ bzw. R₂ und einer hierzu in Reihe geschalteten Diode D₁ bzw. D₂. Zur Überprüfung der Zuleitungen 3a und 3b wird an die Zuleitung 5a eine negative und an die Zuleitung 5b eine positive Prüfspannung angelegt. Da die Diode D₁ in Durchlaßrichtung geschaltet ist, wird das Widerstandselement R₁ überbrückt, so daß der Prüfstrom nur durch die Diode D₁ fließt und in der Auswerteeinheit 6 gemessen werden kann. Wird in der Auswerteeinheit 6 kein Prüfstrom gemessen, liegt eine Lei­ tungsunterbrechung in der Sensorzone 2a vor.
Zur Überprüfung, ob die Sensorzone 2a besetzt oder nicht besetzt ist, wird die Polarität der Prüfspannung an den Zuleitungen 5a und 5b umgepolt, so daß an der Zuleitung 5a eine positive und an der Zuleitung 5b eine negative Prüfspannung an liegt. Da die Diode D₁ in diesem Fall sperrt, fließt ein Prüf­ strom durch das Widerstandselement R₁, der in der Auswerteeinheit 6 ge­ messen werden kann. Bei einer bekannten Prüfspannung kann in der Aus­ werteeinheit 6 der Widerstand der Sensorzone 2a ermittelt und somit fest­ gestellt werden, ob die Sensorzone 2a besetzt oder nicht besetzt ist.
Stellt sich bei einer Umpolung der Prüfspannung an den Zuleitungen 5a und 5b der betragsmäßig gleich große Prüfstrom ein, so liegt ein Kurzschluß oder eine Unterbrechung in der Diode D₁ vor. Die Auswerteeinheit 6 führt dann einer Warneinrichtung ein Signal zu, so daß der Fahrer über den Defekt informiert wird.
Analog verläuft der Vorgang zur Überprüfung der Zuleitungen 3c und 3d auf Leitungsunterbrechung und der Sensorzone 2b, ob sie besetzt oder unbe­ setzt ist, wenn die Prüfspannung an die Zuleitungen 5a und 5c angelegt wird.
Eine Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik zur Auswertung ei­ ner Sensormatte 7 benötigt demnach für jede hinzukommende Sensorzone 2 eine weitere Anschlußleitung 3, eine weitere Zuleitung 5 zur Auswerteein­ heit 6 und einen zusätzlichen Kontakt in der Steckereinheit 4.

Claims (13)

1. Verfahren zur Auswertung einer Zwei-Zonen-Sensormatte zur Sitzbele­ gungserkennung in einem Kraftfahrzeug, die aus einer mit zwei Zuleitungen (3a, 3b) versehenen Sensormatte (7) mit einer ersten und einer zweiten Sen­ sorzone (2a, 2b) besteht, wobei die beiden räumlich voneinander getrenn­ ten Sensorzonen (2a, 2b) jeweils ein Widerstandselement (R₁, R₂) mit einer hierzu in Reihe geschalteten Diode (D₁, D₂) aufweisen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bestimmung des Zustandes der beiden Sensorzonen (2a, 2b) und deren Zuleitungen (3a, 3b) erste und zweite Prüfspannungen (UPr) unterschiedlicher Höhe erzeugt werden, die zur Erzeugung unterschiedli­ cher Prüfstromrichtungen mit gegensinniger Polarität an die Zuleitungen (3a, 3b) angelegt werden.
2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Sensorzonen (2a, 2b) eine Z-Diode (ZD) und eine weitere, zur Z-Diode (ZD) in Reihe geschaltete Diode (D₃) parallel ge­ schaltet sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Widerstands (R₁) der ersten Sensorzone (2a) der erste Pol der Prüfspannung (UPr) an der ersten Zuleitung (5a) und der zweite Pol der Prüfspannung (UPr) an der zweiten Zuleitung (5b) liegt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Widerstands (R₂) der zweiten Sensorzone (2b) der zweite Pol der Prüfspannung (UPr) an der ersten Zuleitung (5a) und der erste Pol dieser Prüfspannung (UPr) an der zweiten Zuleitung (5b) liegt, wobei der Be­ trag der Prüfspannung (UPr) kleiner als die Z-Spannung (UZ) der Z-Diode (ZD) ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung der Zuleitungen (3a, 3b) auf Leitungsunterbrechung der zweite Pol einer Prüfspannung (UPr) an der ersten Zuleitung (5a) und der er­ ste Pol dieser Prüfspannung (UPr) an der zweiten Zuleitung (5b) liegt, wobei der Betrag der Prüfspannung (UPr) größer als die Z-Spannung (UZ) der Z-Di­ ode (ZD) ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich beim ersten Pol um den positiven Pol der Prüf­ spannung (UPr) handelt.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich beim zweiten Pol um den negativen Pol der Prüf­ spannung (UPr) handelt.
8. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (D₁) der ersten Sensorzone (2a) mit der Anode an die erste Zuleitung (3a) angeschlossen ist.
9. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (D₂) der zweiten Sensorzone (2b) mit der Kathode an die erste Zuleitung (3a) angeschlossen ist.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode der Z-Diode (ZD) mit der ersten Zuleitung (3a) verbunden ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Z-Diode (ZD) mit der Kathode der mit ihr in Reihe geschalte­ ten Diode (D₃) verbunden ist.
12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zuleitungen (3a, 3b) zur Sensormatte (7) mittels einer Steckereinheit (4) mit Zuleitungen (5a, 5b) zu einer Auswerteeinheit (6) ver­ bunden sind.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Auswerteeinheit (6) um einen Mikroprozessor handelt.
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