EP1966460A2 - Detektionsschaltungseinrichtung und verfahren zur erfassung der präsenz eines objektes im umgebungsbereich eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Detektionsschaltungseinrichtung und verfahren zur erfassung der präsenz eines objektes im umgebungsbereich eines kraftfahrzeuges

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EP1966460A2
EP1966460A2 EP06829715A EP06829715A EP1966460A2 EP 1966460 A2 EP1966460 A2 EP 1966460A2 EP 06829715 A EP06829715 A EP 06829715A EP 06829715 A EP06829715 A EP 06829715A EP 1966460 A2 EP1966460 A2 EP 1966460A2
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electrode system
motor vehicle
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    • E05F15/42—Detection using safety edges
    • E05F15/46—Detection using safety edges responsive to changes in electrical capacitance
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E05Y2900/53—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles characterised by the type of wing
    • E05Y2900/55—Windows

Definitions

  • the invention relates to a circuit device and a method for detecting the presence of an object in the surrounding area of a motor vehicle.
  • DE 102 48 761 A1 discloses a sensor system which makes it possible to detect pinching situations using capacitive interaction effects.
  • EP 1 154 110 A2 discloses a clamping sensor system comprising a sealing profile with an electrode extending therein. When an object, in particular human limbs, approaches this electrode, a capacitance change of a capacitor system formed with the inclusion of that electrode results. This change in capacitance can be detected and evaluated by circuitry.
  • the invention has for its object to provide solutions that allow to monitor the surrounding area of a motor vehicle with regard to the presence of an object.
  • the invention has for its object to provide solutions that allow the approach of human limbs of hazardous structures, such as hoods, window openings, door openings and trunk lid to recognize and to take appropriate security measures. This object is achieved by a
  • an alternating voltage generator for establishing a potential difference between the two electrode systems, comprising
  • the first electrode system is arranged in the lower region of the vehicle, for coupling displacement current events in the vehicle-supporting background region and the detection circuit comprises an evaluation section via which a feedback of the displacement current events in the second electrode system is detected via the object to be detected.
  • the detection of the presence, or the penetration of an object into an observation area is thus no longer based exclusively on changes in the dielectric properties of the observation area, but takes place by detecting an actively provided and fed back by the object to be detected signal.
  • the cause of the displacement currents in the ground can be done by resting on a conductive structure outgoing from the vehicle, in particular a cable on the ground. This concept allows high efficiency.
  • the first electrode system by structures mounted on the vehicle and facing the ground.
  • the first electrode system may be embodied as a plate structure formed in the vehicle floor area.
  • the first electrode system may also be formed by the vehicle body itself.
  • the second electrode system is preferably located in the area of hazardous structures. In particular, it can run as a wire or film structure in the area of potential pinch edges.
  • the second electrode system can also be arranged at a location which is also subject to an object approach in the presence of a danger-relevant approximation state.
  • the second electrode system can also be located in the sidebar area of the motor vehicle. This makes it possible to detect approaches to the side area of the vehicle. Upon detection of an approximate condition, records, e.g. Image recordings are made by which the detected object is recorded. This makes it possible to record and document damage to the vehicle.
  • records e.g. Image recordings are made by which the detected object is recorded. This makes it possible to record and document damage to the vehicle.
  • the second electrode system can be divided into several detection segments. These detection segments may be sequentially queried, or constructed to carry detection-specific information, respectively.
  • the second electrode system can also be constructed by other measures in such a way that signals indicative of this point of detection can be obtained.
  • the second electrode system can also have electrode sections which do not serve, or not only, for the detection of danger-relevant approximation situations, but also serve as signals for the coordination of other processes, in particular keyless accesses.
  • ground electrode system Via the ground electrode system it is also possible to send out data which are recorded by a user-carried electronic key system on a field electrical path. About this key system can be coupled into the user modulated according to a record displacement current event. This can be detected via the second electrode system.
  • Figure 1 is a schematic representation to illustrate the concept of the invention
  • Figure 2 is a diagram illustrating the waveform during
  • the system shown in FIG. 1 comprises a transmitter for the active coupling of modulated displacement current events into the ground and a receiver.
  • An AC generator is connected with its ground line to the body of a vehicle.
  • the other wire is connected to an electrode that is isolated from the vehicle body and hangs on the ground or produces a capacitive earth-wire.
  • the generator generates a high alternating voltage with a relatively low frequency.
  • the metal linkage of the convertible top, or electrodes extending therein are mounted electrically isolated from the body. Between the metal frame of the hood and the body, the AC voltage is measured.
  • the alternating voltage to be measured increases. However, if the person touches the body, the tension decreases.
  • the human acts as a feedback medium through which the shift charge events coupled into the ground can be detected in the region of the second electrode.
  • Anti-pinch protection - Proximity detection also works during the maneuvering process of the soft top. It can therefore be detected whether the human being with his limbs in the range of movement of the hood. This makes it possible to realize a pinch protection.
  • FIG. 2 shows the measured alternating voltage once with an approach of the person to the top and once without approach:
  • the closing of the windows and the closing of the convertible top flap can be secured. Protection against vandalism - eg alarm, and / or photo (camera eg in the exterior mirror) in case of damage to the paint, in particular damage to the vehicle caused by doors of neighboring vehicles.
  • Keyless Access - is not used, or not exclusively the top as a receiving electrode, but an electrode in the door handle, so it can be detected whether a person approaches with an intention to open the door handle.
  • the system is largely independent of environmental influences such as rain, wind, snow, vibrations, etc.

Description

Detektionsschaltungseinrichtung und Verfahren zur Erfassung der Präsenz eines Objektes im Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeuges
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungseinrichtung und ein Verfahren zur Erfassung der Präsenz eines Objektes im Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeuges.
Aus DE 102 48 761 A1 ist eine Sensorik bekannt, die eine Detektion von Einklemmsituationen unter Nutzung kapazitiver Wechselwirkungseffekte ermöglicht.
Aus EP 1 154 110 A2 ist Klemmsensorsystem bekannt, das ein Dichtungsprofil mit einer darin verlaufenden Elektrode umfasst. Bei Annäherung eines Objektes, insbesondere menschlicher Gliedmaßen an diese Elektrode ergibt sich eine Kapazitätsänderung eines unter Einschluss jener Elektrode gebildeten Kondensatorsystems. Diese Kapazitätsänderung kann schaltungstechnisch erfasst und ausgewertet werden.
Weitere Hintergrundinformationen zu den hier maßgeblichen physikalischen Effekten und hierauf basierend bislang verwirklichten Schaltungen ergeben sich auch aus WO 2004/078536 und DE 696 23 115 T2.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, die es ermöglichen den Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeuges hinsichtlich der Präsenz eines Objektes zu überwachen. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Lösungen anzugeben, die es ermöglichen die Annäherung menschlicher Gliedmaßen an gefährdungsrelevante Strukturen, wie beispielsweise Verdeckeinrichtungen, Fensteröffnungen, Türöffnungen und Kofferraumdeckel zu erkennen und hierbei geeignete Sicherheitsmaßnahmen zu treffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein
Kraftfahrzeug mit:
- einer Detektionsschaltung die
- ein erstes Elektrodensystem,
- ein zweites Elektrodensystem, und
- einen Wechselspannungsgenerator zum Aufbau einer Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektrodensystemen, umfasst,
- wobei das erste Elektrodensystem im unteren Bereich des Fahrzeuges angeordnet ist, zur Einkoppelung von Verschiebestromereignissen in den das Fahrzeug tragenden Untergrundbereich und die Detektionsschaltung einen Auswertungsabschnitt umfasst über welchen eine Rückkoppelung der Verschiebestromereignisse in das zweite Elektrodensystem über das zu detektierende Objekt erfasst wird.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, aktiv in dem das Fahrzeug tragenden Untergrund Verschiebeströme zu veranlassen, wobei das zu detektierende Objekt, insbesondere ein Anwender als Feldbrücke fungiert über welche eine Rückkoppelung der Verschiebeströme in einen Detektionsbereich erfolgt. Die Detektion der Präsenz, oder des Eindringens eines Objektes in einen Observationsbereich basiert damit nicht mehr ausschließlich auf Änderungen der dielektrischen Eigenschaften des Observationsbereiches, sondern erfolgt durch Erfassung eines aktiv bereitgestellten und durch das zu detektierende Objekt zurückgeführten Signales.
Die Veranlassung der Verschiebeströme im Untergrund kann durch Aufliegen einer vom Fahrzeug ausgehenden leitfähigen Struktur, insbesondere eines Kabels auf dem Untergrund erfolgen. Dieses Konzept ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad.
Alternativ hierzu, oder auch in Kombination mit dieser Maßnahme ist es auch möglich, das erste Elektrodensystem durch am Fahrzeug montierte, und dem Untergrund zugewandte Strukturen zu bilden. Das erste Elektrodensystem kann als im Fahrzeugbodenbereich ausgebildete Plattenstruktur ausgeführt sein. Das erste Elektrodensystem kann auch durch die Fahrzeugkarosserie selbst gebildet sein. Das zweite Elektrodensystem befindet sich vorzugsweise im Bereich der gefährdungsrelevanten Strukturen. Es kann insbesondere als Draht, oder Filmstruktur im Bereich potentieller Quetschkanten verlaufen. Das zweite Elektrodensystem kann auch an einer Stelle angeordnet sein, die bei Vorliegen eines gefährdungsrelevanten Näherungszustandes ebenfalls einer Objektannäherung unterliegt.
Das zweite Elektrodensystem kann sich auch im Seitenleistenbereich des Kraftfahrzeuges befinden. Hierdurch wird es möglich, Annäherungen an den Seitenbereich des Fahrzeuges zu erfassen. Bei Feststellung eines Näherungszustandes können Aufzeichnungen, z.B. Bildaufzeichnungen vorgenommen werden durch welche das erfasste Objekt aufgezeichnet wird. So wird es möglich, Beschädigungen des Fahrzeuges zu erfassen und zu dokumentieren.
Das zweite Elektrodensystem kann in mehrere Erfassungssegmente gegliedert sein. Diese Erfassungssegmente können sequentiell abgefragt werden, oder so aufgebaut sein, dass diese jeweils erfassungsortspezifische Informationen tragen.
Dass zweite Elektrodensystem kann auch durch anderweitige Maßnahmen so aufgebaut sein, dass über dieses hinsichtlich des Detektionsortes indikative Signale gewonnen werden können.
Das zweite Elektrodensystem kann auch Elektrodenabschnitte aufweisen die nicht, oder nicht nur der Detektion von gefährdungsrelevanten Annäherungssituationen dienen, sondern auch Signale zur Koordination anderer Vorgänge, insbesondere Keyless-Acces dienen.
Über das Ground-Elektrodensystem können auch Daten ausgesendet werden, die von einem anwenderseitig mitgeführten elektronischen Schlüsselsystem auf feldelektrischem Wege erfasst werden. Über dieses Schlüsselsystem kann in den Anwender ein nach Maßgabe eines Datensatzes moduliertes Verschiebestromereignis eingekoppelt werden. Dieses kann über das zweite Elektrodensystem erfasst werden. Durch das vorgenannte Konzept kann erkannt werden, ob eine Annäherung an das Fahrzeug durch eine autorisierte Person, oder eine nicht autorisierte Person erfolgt. Anhand dieser Erkennung können nachfolgende Schaltungsabläufe koordiniert werden.
Alternativ zu einer feldelektrischen Anregung des Untergrundes, oder auch in Kombination mit dieser Maßnahme ist es auch möglich durch anderweitige im Seitenbereich des Fahrzeuges verlaufende Speiseelektroden ein elektrisches Wechselfeld auszustrahlen dessen Rückkoppelung durch menschliche Gliedmaßen an einem Detektionsort erfasst werden kann.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Konzeptes;
Figur 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Signalverlaufes beim
Schließen eines Cabrio-Verdecks.
Das in Figur 1 dargestellte System umfasst einen Sender zur aktiven Einkoppelung von modulierten Verschiebestromereignissen in den Untergrund und einen Empfänger.
a) Sender
Ein Wechselspannungs-Generator ist mit seiner Masse-Leitung an der Karosserie eines Fahrzeugs angeschlossen. Die andere Leitung wird an eine Elektrode angeschlossen, die von der Fahrzeug-Karosserie isoliert ist und auf die Erde hängt bzw. einen kapazitiven Erdbezug herstellt. Der Generator erzeugt dabei eine hohe Wechselspannung mit einer relativ niedrigen Frequenz. b) Empfänger
Das Metallgestänge des Cabrio-Verdecks, oder darin verlaufende Elektroden sind gegenüber der Karosserie elektrisch isoliert gelagert. Zwischen dem Metallgestänge des Verdecks und der Karosserie wird die Wechselspannung gemessen.
Beobachteter Effekt:
Nähert sich ein Mensch dem geschlossenen Verdeck, so erhöht sich die zu messende Wechselspannung. Berührt der Mensch jedoch die Karosserie, so sinkt die Spannung. Der Mensch fungiert als Rückkoppelungsmedium durch welches die in den Untergrund eingekoppelten Verschiebeladungsereignisse im Bereich der zweiten Elektrode erfasst werden können.
Mögliche Anwendungen
Einklemmschutz - die Näherungsdetektion funktioniert auch während des Stellvorgangs des Verdecks. Es kann also detektiert werden, ob sich der Mensch mit seinen Gliedmassen im Bewegungsbereich des Verdecks befindet. Dadurch ist es möglich einen Einklemmschutz zu realisieren.
Beispiel: Cabrio-Verdeck
Bei dem Einklemmschutz für ein Cabrio-Verdeck ist der Annäherung des Menschen zusätzlich noch die charakteristische Kurve des Stellvorgangs überlagert die software-technisch kompensiert werden kann. Figur 2 zeigt die gemessene Wechselspannung einmal mit einer Annäherung des Menschen an das Verdeck und einmal ohne Annäherung:
Weiterhin kann der Schließvorgang der Fenster und das Schließen der Verdeck- Klappe abgesichert werden. Schutz vor Vandalismus - z.B. Alarm, und/oder Photo (Kamera z.B. im Aussenspiegel) bei Lackbeschädigung, insbesondere Parkschäden durch Türen benachbarter Fahrzeuge.
Keyless Access - wird nicht, oder nicht ausschließlich das Verdeck als Empfangselektrode verwendet, sondern eine Elektrode im Türgriff, so kann erkannt werden, ob sich ein Mensch mit einer Öffnungsabsicht dem Türgriff nähert.
Vorteile gegenüber anderen kapazitiv arbeitenden Systemen:
- Das System ist größtenteils unabhängig von Umwelteinflüssen wie Regen, Wind, Schnee, Vibrationen etc.
- Es ist einfach zu montieren bzw. nachzurüsten, da die komplette Umgebung des Autos durch nur einen Sender und nur einem Empfänger abgesichert werden kann. Auch das Schließen der Verdeck-Klappe und das Schließen der Fenster ist damit abgesichert, ohne zusätzliche Elektroden anbringen zu müssen.
- Das System ist vielseitig einsetzbar (siehe möglich Anwendungen)

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeug mit:
- einer Detektionsschaltung die ein erstes Elektrodensystem,
- ein zweites Elektrodensystem, und
- einen Wechselspannungsgenerator zum Aufbau einer Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektrodensystemen, umfasst,
- wobei das erste Elektrodensystem im unteren Bereich des Fahrzeuges angeordnet ist, zur Einkoppelung von Verschiebestromereignissen in den das Fahrzeug tragenden Untergrundbereich und die Detektionsschaltung einen Auswertungsabschnitt umfasst über welchen eine Rückkoppelung der Verschiebestromereignisse in das zweite Elektrodensystem über das zu detektierende Objekt erfasst wird.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Elektrodensystem auf dem Untergrund aufliegt.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Elektrodensystem durch am Fahrzeug montierte, dem Untergrund zugewandte Strukturen gebildet ist.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Elektrodensystem als im Fahrzeugbodenbereich ausgebildete Plattenstruktur ausgeführt ist.
5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Elektrodensystem durch die Fahrzeugkarosserie gebildet ist.
6. Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Elektrodensystem sich im Bereich gefährdungsrelevanter Strukturen befindet.
7. Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Elektrodensystem sich im Seitenleistenbereich des Kraftfahrzeuges befindet.
8. Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Elektrodensystem in mehrere Erfassungssegmente gegliedert ist.
9. Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Elektrodensystem derart aufgebaut ist, dass über dieses hinsichtlich des Detektionsortes indikative Signale gewonnen werden können.
10. Verfahren zur Observation zumindest einer Zone des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges, bei welchem über eine Elektrodeneinrichtung eine hochfrequent wechselnde Ladungsverschiebung in einem das Fahrzeug tragenden Untergrund veranlasst wird, und bei welchem über eine zweite Elektrodeneinrichtung eine Rückkoppelung des Ladungsverschiebungsereignisses in die zu observierende Zone über das zu detektierende Objekt erfasst wird.
EP06829715A 2005-12-16 2006-12-18 Detektionsschaltungseinrichtung und verfahren zur erfassung der präsenz eines objektes im umgebungsbereich eines kraftfahrzeuges Not-in-force EP1966460B1 (de)

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