EP4320329A1 - Detektion und vermeidung eines einklemmereignisses - Google Patents

Detektion und vermeidung eines einklemmereignisses

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EP4320329A1
EP4320329A1 EP22708430.8A EP22708430A EP4320329A1 EP 4320329 A1 EP4320329 A1 EP 4320329A1 EP 22708430 A EP22708430 A EP 22708430A EP 4320329 A1 EP4320329 A1 EP 4320329A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor electrode
reference sensor
control unit
vehicle
electrical
Prior art date
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Granted
Application number
EP22708430.8A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP4320329B1 (de
EP4320329C0 (de
Inventor
Alexander Wolf
Joaquin Rodrigo Pastor
Wolfgang Schellhorn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
Publication of EP4320329A1 publication Critical patent/EP4320329A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4320329B1 publication Critical patent/EP4320329B1/de
Publication of EP4320329C0 publication Critical patent/EP4320329C0/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/40—Safety devices, e.g. detection of obstructions or end positions
    • E05F15/42—Detection using safety edges
    • E05F15/44—Detection using safety edges responsive to changes in electrical conductivity
    • E05F15/443—Detection using safety edges responsive to changes in electrical conductivity specially adapted for vehicle windows or roofs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2400/00—Electronic control; Electrical power; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
    • E05Y2400/10—Electronic control
    • E05Y2400/52—Safety arrangements associated with the wing motor
    • E05Y2400/53—Wing impact prevention or reduction
    • E05Y2400/54—Obstruction or resistance detection
    • E05Y2400/58—Sensitivity setting or adjustment
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2900/00—Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53—Type of wing
    • E05Y2900/55—Windows

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting a pinching event in a motor-operated locking system of a vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for operating such a device and a device for avoiding a trapping event in a motor-actuated locking system of a vehicle.
  • DE 102020 002 817 A1 discloses a device for avoiding a trapping event in a motor-actuated locking system of a vehicle.
  • the device comprises a sensor electrode, which at least partially surrounds an opening of the vehicle that can be closed by means of a closure element.
  • the device also includes a microcontroller, a measuring pin coupled to the microcontroller and the sensor electrode, and a control pin coupled to the microcontroller and to the sensor electrode via a high-impedance electrical resistor.
  • the microcontroller is designed to apply an electrical potential to the sensor electrode via the control pin and at the same time to measure the electrical potential of the sensor electrode and a distribution of negative charges on the sensor electrode at the measuring pin.
  • the microcontroller applies an electrical ground potential to the control pin so that charges flow back from the sensor electrode. Furthermore, the microcontroller is designed to record a period of time from when the threshold value is reached to a minimum threshold value of the electrical potential caused by the return flow of the charges being reached, and if the recorded period of time deviates from a predetermined or in to infer an imminent pinching event from a standard time period recorded in a state detected without an imminent pinching event.
  • DE 102004002415 A1 discloses a device for controlling and monitoring an electrically driven window pane of a motor vehicle that can be moved between an open position and a closed position.
  • the device includes a sensor that includes a sensor electrode that generates an electric field in an opening area of the closure member.
  • the device further comprises a control unit connected to the sensor, which detects a change in a capacitance of the sensor electrode and provides a control signal, the control unit detecting a capacitive change in the sensor electrode due to the presence of a layer of moisture on the closing element.
  • EP 1 154 110 A2 describes an anti-trap device for detecting the presence of an object in a scanning area.
  • the anti-pinch device includes a body portion, a ground electrode embedded in the body portion, and a sensor electrode spaced apart from the ground electrode and embedded in the body portion. The sensor electrode and the ground electrode are charged to different electrical potentials.
  • the body portion is made of an electrically non-conductive material to insulate the sensor electrode with respect to the ground electrode.
  • the anti-pinch device further includes a zone of reduced stiffness provided between the ground electrode and the sensor electrode, the zone of reduced stiffness being disposed in the body portion and being coextruded with the body portion.
  • the rigidity-reduced zone is provided in the form of an air gap in the body portion or in the form of a material having higher elasticity than that of the body portion, the material having higher elasticity being made of foam rubber.
  • the body portion includes an electrically conductive area surrounding the sensor electrode and an electrically conductive area surrounding the ground electrode.
  • the anti-pinch device includes a device for generating input signals that are applied to the sensor electrode and for receiving output signals from the sensor electrode.
  • the device is capable of receiving both output signals, the output signals changing depending on a capacitance change between the sensor electrode and the ground electrode in the case of the presence of a dielectric object in the sensing area, and the output signals changing depending on a capacitance change between the sensor electrode and the Ground electrode in the case of the presence of a non-conductive object due to a Changing the mutual position of the sensor electrode and the ground electrode.
  • the invention is based on the object of specifying an improved device for detecting a trapping event in a motor-actuated locking system of a vehicle compared to the prior art, an improved method for operating such a device and an improved device for avoiding a trapping event in a motor-actuated locking system of a vehicle .
  • a device for detecting a pinching event of a motor-actuated locking system of a vehicle comprises a sensor electrode, which at least partially surrounds an opening of the vehicle that can be closed by means of at least one locking element.
  • the sensor electrode is arranged in a sealing element that at least partially surrounds the opening.
  • a reference sensor electrode which surrounds the opening of the vehicle at least in sections, the reference sensor electrode being arranged at a distance from the sensor electrode in the sealing element and being at a greater distance from the opening than the sensor electrode.
  • a control unit is provided, which is designed to apply an electrical potential for a charging process and a ground potential for a discharging process to the sensor electrode and the reference sensor electrode in each case, and each cause a time period until a return flow of charges above the ground potential is reached minimum threshold of the electrical potential for the sensor electrode and the reference sensor electrode to detect.
  • the control unit is further designed to determine a difference between the time period recorded for the sensor electrode and the time period recorded for the reference sensor electrode and then, if the difference exceeds a predetermined threshold value and if the time period recorded for the sensor electrode changes from a predetermined one or in one without immediately imminent trapping event detected state detected standard time period deviates to close to an imminent trapping event.
  • the device is intended, for example, for use in a vehicle for detecting a trapping event between the closing element and a vehicle structure which at least partially surrounds the closing element at the edge.
  • this is a motor-operated window pane and a vehicle structure surrounding a window opening at least partially at the edge, or a motor-operated vehicle door and a vehicle structure at least partially surrounding the edge of the vehicle door.
  • preventive anti-jamming protection can be implemented, which enables a reaction without the occurrence of a jamming force.
  • the future safety requirement FMVSS-118 can be met.
  • the device can be realized with a particularly low expenditure on material and costs. In this case, the detection takes place without contact and without contact and is designed to be particularly robust.
  • One The detection range is, for example, 0.5 cm to 5 cm.
  • the present device allows the use of lower threshold values with, at the same time, a high level of robustness in relation to erroneous detections. It is thus possible to react to smaller difference values, which advantageously results in increased sensitivity of the device, reduced inertia when detecting a trapping event and a reduction in the number of erroneous detections.
  • a distinction can also be made between local interactions in the pinching area, which primarily affect one of the electrodes, and an interaction due to external influences, which affect both electrodes, for example interactions of the sensor electrode with the charge distribution of the vehicle body and external electric and magnetic fields.
  • control unit is also designed to carry out the charging process and the discharging process for the sensor electrode and the reference sensor electrode periodically offset in such a way that the charging process and discharging process of the sensor electrode start after the charging process and discharging process of the reference sensor electrode or be done in reverse.
  • one of the two electrodes is always inactive, so that a mutual influencing of the electrodes when measuring the measured value can be avoided effectively and easily.
  • the sensor electrode is arranged in an inner sealing lip of the sealing element and the reference sensor electrode is arranged in an outer sealing lip of the sealing element.
  • control unit and the sensor electrode are coupled to a first measuring pin and the control unit and the reference sensor electrode are coupled to a second measuring pin. Furthermore, the control unit is coupled to a first control pin and the sensor electrode is coupled to the first control pin via a high-impedance electrical resistor, and the control unit is coupled to a second control pin and the reference sensor electrode is coupled to the second control pin via a high-impedance electrical resistor.
  • the control unit is designed to apply the respective electrical potential to the sensor electrode and the reference sensor electrode via the first control pin and the second control pin, to simultaneously measure the electrical potential of the sensor electrode and a distribution of negative charges on the sensor electrode at the first measuring pin and at the second Measuring pin to simultaneously measure the electric potential of the reference sensor electrode and a distribution of negative charges on the reference sensor electrode.
  • the control unit is designed to apply the electrical ground potential to the control pins, so that the charges flow back from the sensor electrode and the reference sensor electrode, and the respective period of time from reaching the To detect a threshold value until a minimum threshold value of the electrical potential for the sensor electrode and the reference sensor electrode, caused by the return flow of the charges, is reached.
  • This configuration is characterized by an easy-to-implement structure, a reliable operation as well as great robustness against disturbances and can be implemented with low material and cost expenditure.
  • the sensor electrode and the reference sensor electrode are each coupled to ground potential via an electrical capacitor.
  • the sensor electrode and the reference sensor electrode are designed as sensor cables with an electrical conductor and electrical insulation surrounding it. This enables a particularly simple, long-lasting and cost-effective design of the sensor electrode and reference sensor electrode. Furthermore, a simple integration of the two electrodes into the sealing element is thus possible.
  • a shielding electrode for shielding the sensor electrode and the reference sensor electrode from disturbances that occur is arranged in a vehicle frame element or vehicle roof pillar that at least partially surrounds the opening.
  • the shielding electrode makes it possible to shield against interference occurring on a side facing away from the measuring area and, as a result, to achieve insensitivity of the device to interference.
  • control unit is also designed to conclude that an imminent pinching event is imminent if, when the closing movement of the closing element is activated, the closing element is also located in a predetermined critical area. False triggering of an anti-trapping device can thus be avoided, in particular when an object that is trapped is moved out of a region between the closure element and the vehicle structure surrounding it during the closing movement of the closure element.
  • the electrical potential is used for the charging process and the ground potential is used for the discharging process, respectively at the sensor electrode and the reference sensor electrode applied and a time period is recorded in each case until a minimum threshold value of the electrical potential for the sensor electrode and the reference sensor electrode is reached, caused by the return flow of the charges via the ground potential. Furthermore, a difference between the time period recorded for the sensor electrode and the time period recorded for the reference sensor electrode is determined and then when the difference exceeds a predetermined threshold value and when the time period recorded for the sensor electrode changes from a predetermined one or in one recorded without an imminent pinching event State detected standard period of time deviates, is closed to an imminent trapping event.
  • the method Due to the use of the reference sensor electrode to determine the environmental properties and, as a result, a robust baseline, the method enables the use of lower threshold values and at the same time leads to a high level of robustness against false detections. It is thus possible to react to smaller difference values, which advantageously results in increased sensitivity of the method, reduced inertia when detecting a trapping event and a reduction in the number of erroneous detections.
  • a distinction can also be made between local interactions in the pinching area, which primarily affect one of the electrodes, and an interaction due to external influences, which affect both electrodes, for example interactions of the sensor electrode with the charge distribution of the vehicle body and external electric and magnetic fields. That is, there is a possibility of distinguishing between local and global events.
  • the device according to the invention for avoiding a trapping event of a motor-actuated locking system of a vehicle comprises an aforementioned device for detecting a trapping event and at least one control unit for controlling a motor drive of the locking element, wherein the control unit is designed to initiate a closing movement of the locking element if an imminent trapping event is present stop and/or reverse.
  • the device enables a particularly reliable avoidance of trapping events while at the same time minimizing false detections and false triggering.
  • FIG. 1 shows a schematic electrical circuit diagram of a device for detecting a pinching event in a motor-actuated locking system of a vehicle
  • Fig. 2 schematically shows a section of a side view of a vehicle
  • Fig. 3 is a schematic perspective view of a sectional view of a
  • Fig. 4 shows a schematic perspective view of a sectional representation of a section of a vehicle door in the area of a sealing element
  • FIG. 5 shows a schematic flowchart of a possible exemplary embodiment of a method for detecting a pinching event in a motor-actuated locking system of a vehicle
  • FIG. 6 schematically shows a flowchart of a possible exemplary embodiment of a method for avoiding a trapping event in a motor-actuated locking system of a vehicle
  • FIG. 7 schematically shows a vehicle door with a window opening and a window pane.
  • FIG. 1 shows an electrical circuit diagram of a possible exemplary embodiment of a device 1 for detecting a pinching event in a motor-operated locking system of a vehicle 2 shown in more detail in FIG.
  • Device 1 includes a sensor electrode 3, which at least partially surrounds an opening O (shown in FIG. 2) of vehicle 2 that can be closed by means of at least one closure element 4 (shown in FIG. 7).
  • the sensor electrode 3 has a length of more than 0.1 m up to 5 m, for example.
  • the device 1 also includes a reference sensor electrode 15, which also surrounds the closable opening O of the vehicle 2 at least in sections at the edge. In this case, the reference sensor electrode 15 is arranged at a greater distance from the opening O than the sensor electrode 3 .
  • the sensor electrode 3 and the reference sensor electrode 15 are arranged together in a sealing element 10 which at least partially surrounds the opening O and is illustrated in more detail in FIGS.
  • the device 1 also includes a control unit 5, for example a microcontroller, a measuring pin 6 coupled to the control unit 5 and the sensor electrode 3, and a control pin 8 coupled to the control unit 5 and via a high-impedance electrical resistor 7 to the sensor electrode 3.
  • a control unit 5 for example a microcontroller
  • measuring pin 6 coupled to the control unit 5 and the sensor electrode 3
  • control pin 8 coupled to the control unit 5 and via a high-impedance electrical resistor 7 to the sensor electrode 3.
  • Device 1 also includes a measuring pin 16 coupled to control unit 5 and reference sensor electrode 15, and a control pin 18 coupled to control unit 5 and via a high-impedance electrical resistor 17 to reference sensor electrode 15.
  • the sensor electrode 3 and the reference sensor electrode 15 can each be coupled to a ground potential GND of the vehicle 2 via an electrical capacitor 9, 19.
  • the capacitors 9, 19 can be omitted.
  • the sensor electrode 3 and the reference sensor electrode 15 are each designed as a sensor cable with an electrical conductor 3.1, 15.1 and an electrical insulation 3.2, 15.2 surrounding it.
  • the electrical conductors 3.1, 15.1 are designed, for example, as copper conductors and the electrical insulation 3.2, 15.2, for example, as plastic or rubber insulation.
  • the sensor cables each have a diameter of 0.5 mm to 2 mm, for example.
  • the sensor electrode 3 and the reference sensor electrode 15 are of identical design for better comparability using measurement results recorded by them.
  • the control unit 5 is designed to apply an electrical potential to the sensor electrode 3 via the control pin 8 and at the same time to measure the electrical potential of the sensor electrode 3 and a resulting distribution of negative charges on the sensor electrode 3 at the measuring pin 6 .
  • the control unit 5 applies the electrical ground potential GND to the control pin 8, so that negative charges and positive charges flow back from the sensor electrode 3.
  • the control unit 5 detects a period of time from when the threshold value is reached until a minimum threshold value of the electrical potential, which is caused by the return flow of the charges, is reached.
  • control unit 5 is designed to apply an electrical potential to the reference sensor electrode 15 via the control pin 18 analogously to the procedure on the sensor electrode 3 and at the same time to apply the electrical potential of the reference sensor electrode 15 to the measuring pin 16 and a resulting distribution of negative charges of the reference sensor electrode 15 to measure.
  • control unit 5 applies electrical ground potential GND to control pin 18, so that negative charges and positive charges flow back from reference sensor electrode 15.
  • the control unit 5 detects a period of time from when the threshold value is reached until a minimum threshold value of the electrical potential, caused by the return flow of the charges, is reached.
  • environmental properties are determined by means of the reference sensor electrode 15, from which a so-called baseline is formed.
  • This baseline maps external global framework conditions, that is to say influences which act both on the sensor electrode 3 and on the reference sensor electrode 15 . These influences are, for example, interactions of the sensor electrode 3 and the reference sensor electrode 15 with a charge distribution of a vehicle body, external charge distributions, external electric and magnetic fields, etc. It is assumed in particular that an external global change occurs significantly more slowly than the cycle times used of for example ⁇ 50 hp.
  • the charging and discharging process for the sensor electrode 3 and for the reference sensor electrode 15 are periodically offset such that the charging and discharging process of the sensor electrode 3 starts after the charging and discharging process of the reference sensor electrode 15 has been completed or vice versa. This means that one of the two electrodes is always inactive, so that mutual interference between the electrodes can be avoided. Furthermore, a difference between the time period recorded for the sensor electrode 3 and the time period recorded for the reference sensor electrode 15 is determined. If the difference exceeds a specified threshold value and the time period recorded for the sensor electrode 3 deviates from a specified standard period of time or a standard period recorded in a state recorded without an imminent pinching event, the control unit 5 concludes that a pinching event is imminent.
  • FIG. 2 shows a section of a side view of a vehicle 2, the vehicle 2 comprising frameless vehicle doors (not shown).
  • closure elements 4 designed as window panes are sealed by means of at least one sealing element 10 surrounding the opening O, in this case a window opening, at least partially at the edge when the vehicle door is closed and the window pane is closed.
  • the sealing element 10 is arranged on a vehicle structure 11 formed by a roof pillar.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a section of a section of vehicle 2 according to FIG. 2 in the area of vehicle structure 11 designed as a roof pillar and of sealing element 10 .
  • the sealing element 10 is designed as a roof seal with a so-called bubble shape.
  • the sensor electrode 3 is in the sealing element 10 completely and directly surrounded by a sealing material 10.1 or alternatively arranged in a cavity 10.2. In this case, the sensor electrode 3 is arranged in particular in an inner sealing lip of the sealing element 10 .
  • the reference sensor electrode 15 in the sealing element 10 is completely and directly surrounded by the sealing material 10.1 or alternatively in the cavity 10.2 in such a way that it is at a greater distance from the opening O than the sensor electrode 3.
  • the reference sensor electrode 15 arranged in particular in an outer sealing lip of the sealing element 10 .
  • a shielding electrode 13 for shielding the sensor electrode 3 and the reference sensor electrode 15 from disturbances that occur is arranged in the region of the vehicle structure 11 designed as a roof pillar.
  • the shielding electrode 13 can also be designed as a shielding cable with an electrical conductor, for example a copper conductor, and electrical insulation surrounding it, for example plastic or rubber insulation.
  • the sensor electrode 3 and the reference sensor electrode 15 are not coupled to the electrical ground potential GND via the capacitors 9, 19, for example.
  • the shielding electrode 13 is coupled in particular to the ground potential GND and is arranged in particular between the sensor electrode 3 and the edge of the opening O.
  • an imminent trapping event is detected analogously to the described detection according to FIG. In this way, the device 1 is not sensitive to disturbances.
  • Figure 4 shows a perspective view of a section of a section of a vehicle door 12 in the area of a sealing element 10, the vehicle door 12 being designed as a so-called frame door, the frame of which forms the vehicle structure 11, on which a sealing element 10 for sealing the window pane in the closed state is arranged.
  • the sealing element 10 is designed as a frame seal of the frame of the vehicle door 12 .
  • a sensor electrode 3 and a reference sensor electrode 15 in the sealing element 10 are completely and directly surrounded by the sealing material 10.1 or in the cavity 10.2 arranged.
  • the reference sensor electrode 15 is arranged in such a way that it is at a greater distance from the opening O than the sensor electrode 3.
  • a shielding electrode 13 for shielding the sensor electrode 3 and the reference sensor electrode 15 from disturbances that occur is arranged in the region of the vehicle structure 11 embodied as the frame of the vehicle door 12 .
  • the shielding electrode 13 can also be designed as a shielding cable with an electrical conductor, for example a copper conductor, and electrical insulation surrounding it, for example plastic or rubber insulation.
  • the sensor electrode 3 and the reference sensor electrode 15 are not coupled to the electrical ground potential GND via the capacitors 9, 19, for example.
  • the shielding electrode 13 is coupled in particular to the ground potential GND and is arranged in particular between the sensor electrode 3 and the edge of the opening O.
  • an imminent trapping event is detected analogously to the described detection according to FIG. In this way, the device 1 is not sensitive to disturbances.
  • Figure 5 shows a flowchart of a possible embodiment of a method for detecting a pinching event of a motor-actuated locking system of a vehicle 2.
  • the charging phase is carried out by applying a positive electrical potential to the reference sensor electrode 15 via the control pin 18, so that negative charges migrate to the reference sensor electrode 15.
  • the electrical Potential of the reference sensor electrode 15 and a resulting distribution of the negative charges on the reference sensor electrode 15 are measured.
  • a first branch V1 it is checked whether the electrical potential measured at measuring pin 16 has reached the specified threshold value. If this is not the case, represented by a no branch N 1 , the loading phase continues.
  • the control unit 5 applies the electrical ground potential GND to the control pin 18 in a second method step S2, so that the discharge phase starts and negative charges and positive ones Charges from the reference sensor electrode 15 flow back.
  • the control unit 5 detects the length of time from when the threshold value is reached until the minimum threshold value of the electrical potential caused by the return flow of the charges is reached. A timer reset takes place before the start of the discharging phase.
  • the discharging phase is carried out until the minimum threshold value is reached.
  • the control unit 5 checks whether the minimum threshold value has been reached. If this is not the case, represented by a no branch N2, the timer is incremented in a third method step S3.
  • a timer value ie the measured time period, is equated to a residual charge quantity in a fourth method step S4.
  • asymmetrical low-pass filter is used to carry out asymmetrical filtering of the timer value, with a reduction in the discharge time being weighted more heavily and thus a relationship to a distance of a detectable object being able to be established.
  • the method steps S1 to S5 are then carried out analogously for the sensor electrode 3 and a correspondingly filtered timer value T2, ie a duration of the discharge, is formed.
  • a difference value between the two is calculated in a sixth method step S6 Timer values T1, T2, that is formed between the time period recorded for the sensor electrode 3 and the time period recorded for the reference sensor electrode 15 until the minimum threshold value of the electric potential is reached.
  • the timer value T1 of the reference sensor electrode 15 is subtracted from the timer value T2 for the sensor electrode 3.
  • a check is made as to whether the difference value is constantly negative, ie the timer value T1 of the reference sensor electrode 15 is constantly greater than the timer value T2 for the sensor electrode 3. If this is the case, represented by a yes branch J3, an offset calculation takes place in a seventh method step S7 and this is used to calibrate the reference sensor electrode 15.
  • the differential value is positive or constantly negative, i.e. if the timer value T1 of the reference sensor electrode 15 is less than the timer value T2 for the sensor electrode 3, represented by a no branch N3, filtering is carried out using a low-pass filter in an eighth method step S8 the difference value.
  • FIG. 6 shows a flowchart of a possible exemplary embodiment of a method for avoiding a pinching event in a motor-operated locking system of a vehicle 2, in particular a window pane.
  • This method directly follows the ninth method step S9 of the method illustrated in FIG Window closing signal F is present. If this is not the case, represented by a no branch N5, the method according to FIG. 5 is restarted.
  • a further branch V6 checks whether a window pane position POS of an upper pane edge is in a critical area K shown in more detail in FIG. If this is not the case, represented by a No branch N6, a jump is made back to the previous branch V5 and the check for the presence of the window closing signal F.
  • the window pane position POS is in the critical range K, represented by a yes branch J6, a movement of the window pane is stopped or reversed in an eleventh method step S11 in order to avoid a pinching event.
  • FIG. 7 shows a vehicle door 12 with an opening O designed as a window opening and a closure element 4 designed as a window pane, the vehicle door 12 being designed in accordance with the vehicle door 12 shown in FIG.
  • a critical area K is shown below an upper edge of the opening O, with a lower edge of the critical area K representing in particular the area in which a trapping event between an upper edge of the window pane and the upper edge of the opening O is likely.

Landscapes

  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
  • Window Of Vehicle (AREA)
  • Seal Device For Vehicle (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs (2) mit einer Sensorelektrode (3) und einer Referenz-Sensorelektrode (15), welche eine mittels zumindest eines Verschlusselements (4) verschließbare Öffnung (O) des Fahrzeugs (2)randseitig zumindest abschnittsweise umgeben. Es ist eine Steuereinheit (5) vorgesehen, welche ausgebildet ist, - für einen Ladevorgang ein elektrisches Potenzial und für einen Entladevorgang ein Massepotenzial (GND) jeweils an der Sensorelektrode (3) und der Referenz-Sensorelektrode (15) anzulegen, - jeweils eine Zeitdauer bis zu einem Erreichen eines durch einen Rückfluss von Ladungen über das Massepotenzial (GND) bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials für die Sensorelektrode (3) und die Referenz-Sensorelektrode (15) zu erfassen, - eine Differenz zwischen der für die Sensorelektrode (3) erfassten Zeitdauer und der für die Referenz-Sensorelektrode (15) erfassten Zeitdauer zu ermitteln und - dann, wenn die Differenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und wenn die für die Sensorelektrode (3) erfasste Zeitdauer von einer vorgegebenen oder in einem ohne unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis erfassten Zustand erfassten Normzeitdauer abweicht, auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis zu schließen.

Description

Detektion und Vermeidung eines Einklemmereignisses
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung und eine Vorrichtung zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs.
Aus der DE 102020 002 817 A1 ist eine Vorrichtung zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Sensorelektrode, welche eine mittels eines Verschlusselements verschließbare Öffnung des Fahrzeugs randseitig zumindest abschnittsweise umgibt. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Mikrocontroller, einen mit dem Mikrocontroller und der Sensorelektrode gekoppelten Messpin und einen mit dem Mikrocontroller und über einen hochohmigen elektrischen Widerstand mit der Sensorelektrode gekoppelten Steuerpin. Der Mikrocontroller ist ausgebildet, über den Steuerpin ein elektrisches Potenzial an die Sensorelektrode anzulegen und gleichzeitig am Messpin das elektrische Potenzial der Sensorelektrode und eine Verteilung von negativen Ladungen auf der Sensorelektrode zu messen. Sobald das am Messpin gemessene elektrische Potenzial einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, legt der Mikrocontroller ein elektrisches Massepotenzial an den Steuerpin an, so dass Ladungen von der Sensorelektrode zurückfließen. Weiterhin ist der Mikrocontroller ausgebildet, eine Zeitdauer von der Erreichung des Schwellwerts bis zu einem Erreichen eines durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials zu erfassen und bei Abweichung der erfassten Zeitdauer von einer vorgegebenen oder in einem ohne unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis erfassten Zustand erfassten Normzeitdauer auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis zu schließen.
Weiterhin ist aus der DE 102004002415 A1 eine Vorrichtung zum Steuern und Überwachen einer zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbaren und elektrisch angetriebenen Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen Sensor, der eine Sensorelektrode umfasst, die ein elektrisches Feld in einem Öffnungsbereich des Schließelements erzeugt. Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein mit dem Sensor verbundenes Steuergerät, das eine Änderung einer Kapazität der Sensorelektrode erfasst und ein Steuersignal bereitstellt, wobei das Steuergerät eine kapazitive Änderung der Sensorelektrode aufgrund eines Vorhandenseins einer Feuchtigkeitsschicht auf dem Schließelement erfasst.
Die EP 1 154 110 A2 beschreibt einen Einklemmschutz zur Erfassung eines Vorhandenseins eines Objekts in einem Abtastbereich. Der Einklemmschutz umfasst einen Körperabschnitt, eine Masseelektrode, die in dem Körperabschnitt eingebettet ist, sowie eine Sensorelektrode, die beabstandet von der Masseelektrode angeordnet ist und in den Körperabschnitt eingebettet ist. Die Sensorelektrode und die Masseelektrode werden auf unterschiedliche elektrische Potentiale geladen. Der Körperabschnitt ist aus einem elektrisch nichtleitenden Material hergestellt, um die Sensorelektrode im Bezug zu der Masseelektrode zu isolieren. Der Einklemmschutz umfasst weiterhin eine Zone mit verringerter Steifigkeit, die zwischen der Masseelektrode und der Sensorelektrode vorgesehen ist, wobei die Zone mit verringerter Steifigkeit in dem Körperabschnitt angeordnet ist und zusammen mit dem Körperabschnitt coextrudiert wird. Ferner ist die Zone mit verringerter Steifigkeit in Form eines Luftspalts in dem Körperabschnitt oder in Form eines Materials mit höherer Elastizität als dasjenige des Körperabschnitts vorgesehen, wobei das Material mit höherer Elastizität aus Schaumgummi hergestellt ist. Der Körperabschnitt umfasst einen elektrisch leitenden Bereich, der die Sensorelektrode umgibt, und einen elektrisch leitenden Bereich, der die Masseelektrode umgibt. Zusätzlich umfasst der Einklemmschutz eine Vorrichtung zum Erstellen von Eingangssignalen, die an der Sensorelektrode angelegt werden, und zum Empfangen von Ausgangssignalen von der Sensorelektrode. Die Vorrichtung ist zum Empfangen beider Ausgangssignale imstande, wobei sich die Ausgangssignale in Abhängigkeit von einer Kapazitätsänderung zwischen der Sensorelektrode und der Masseelektrode im Falle des Vorhandenseins eines dielektrischen Objekts in dem Abtastbereich ändern, und sich die Ausgangssignale in Abhängigkeit von einer Kapazitätsänderung zwischen der Sensorelektrode und der Masseelektrode im Falle des Vorhandenseins eines nichtleitenden Objekts aufgrund einer Änderung der gegenseitigen Position der Sensorelektrode und der Masseelektrode ändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung und eine verbesserte Vorrichtung zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
- eine Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist,
- ein Verfahren, welches die Anspruch 9 angegebenen Merkmale aufweist, und
- durch eine Vorrichtung zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs, welche die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs umfasst eine Sensorelektrode, welche eine mittels zumindest eines Verschlusselements verschließbare Öffnung des Fahrzeugs randseitig zumindest abschnittsweise umgibt. Dabei ist die Sensorelektrode in einem die Öffnung zumindest teilweise umgebenden Dichtelement angeordnet.
Erfindungsgemäß ist eine Referenz-Sensorelektrode vorgesehen, welche die Öffnung des Fahrzeugs randseitig zumindest abschnittsweise umgibt, wobei die Referenz- Sensorelektrode beabstandet zu der Sensorelektrode in dem Dichtelement angeordnet ist und einen größeren Abstand zu der Öffnung aufweist als die Sensorelektrode. Weiterhin ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche ausgebildet ist, für einen Ladevorgang ein elektrisches Potenzial und für einen Entladevorgang ein Massepotenzial jeweils an der Sensorelektrode und der Referenz-Sensorelektrode anzulegen und jeweils eine Zeitdauer bis zu einem Erreichen eines durch einen Rückfluss von Ladungen über das Massepotenzial bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials für die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode zu erfassen. Die Steuereinheit ist weiter dazu ausgebildet, eine Differenz zwischen der für die Sensorelektrode erfassten Zeitdauer und der für die Referenz-Sensorelektrode erfassten Zeitdauer zu ermitteln und dann, wenn die Differenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und wenn die für die Sensorelektrode erfasste Zeitdauer von einer vorgegebenen oder in einem ohne unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis erfassten Zustand erfassten Normzeitdauer abweicht, auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis zu schließen.
Die Vorrichtung ist beispielsweise zu einer Verwendung in einem Fahrzeug zur Erfassung eines Einklemmereignisses zwischen dem Verschließelement und einer das Verschließelement zumindest teilweise randseitig umgebenden Fahrzeugstruktur vorgesehen. Beispielsweise handelt es sich hierbei um eine motorisch betätigbare Fensterscheibe und eine eine Fensteröffnung zumindest teilweise randseitig umgebende Fahrzeugstruktur oder um eine motorisch betätigbare Fahrzeugtür und eine die Fahrzeugtür zumindest teilweise randseitig umgebende Fahrzeugstruktur.
Sicherheitsanforderungen an einen so genannten Fensterhebereinklemmschutz bei Fahrzeugen erfordern eine hohe Reaktionsfähigkeit, die beispielsweise durch einen bekannten strombasierten Einklemmschutz nicht sichergestellt werden kann. Dies liegt insbesondere daran, dass eine Prüfobjektsteifigkeit zur Prüfung des Einklemmschutzes mit 65 N/mm relativ hoch ist. Das Prüfobjekt repräsentiert dabei beispielsweise Eigenschaften eines Kinderfingers. Die Reaktionsfähigkeit bekannter Einklemmschutzsysteme ist zudem durch eine Zeitkonstante des Systems, welche eine Zeitdauer von einer Regelung eines Fensterhebermotors zu einer Reaktion der Fensterscheibe beschreibt, stark limitiert. Bei rahmenlosen Fahrzeugtüren besteht insbesondere die Schwierigkeit, dass eine Führung der Fensterscheibe im oberen Block durch frei platzierbare Prüfobjektwinkel und Prüfwinkelpositionen nicht sichergestellt werden kann. Dies trifft auch auf Türeinklemmschutzsysteme zu.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dagegen ein präventiver Einklemmschutz realisierbar, welcher eine Reaktion ohne das Auftreten einer Einklemmkraft ermöglicht. Das heißt, es ist Detektion von Objekten und Körperteilen in einem Fensterlauf oder einer Türöffnung und in einem kritischen Einklemmbereich, beispielsweise in Dichtungsnähe, möglich, bevor eine Einklemmkraft auftritt. Somit kann die zukünftige Sicherheitsanforderung FMVSS-118 eingehalten werden. Die Vorrichtung ist dabei mit besonders geringem Material- und Kostenaufwand realisierbar. Dabei erfolgt die Erfassung berührungslos sowie kontaktlos und ist besonders robust ausgebildet. Eine Reichweite der Erfassung beträgt beispielsweise 0,5 cm bis 5 cm. Insbesondere wird eine gegenüber kapazitiven Systemen erhöhte Robustheit durch eine stetige Nachkalibrierung der Entladezeit, das heißt der Zeitdauer bis zu einem Erreichen des durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials, erreicht. Dabei ist eine sehr hohe Robustheit gegenüber Feuchtigkeit und Systemveränderungen gegeben. Auch wird die Robustheit durch eine mögliche Synchronisation mit einer Fensterscheibenposition und einer somit möglichen Aktivierung des Einklemmschutzes nur in kritischen Bereichen erzielt. Auch ist es nicht erforderlich, dass ein Einklemmobjekt mit dem Massepotenzial gekoppelt ist.
Bei Vorrichtungen, welche nur eine aktive Sensorelektrode verwenden, werden Umgebungseigenschaften, welche eine so genannte Baseline bilden, durch dieselbe Sensorelektrode als langsamer Tiefpasswert bestimmt, aus welcher auch ein schneller Tiefpasswert gebildet wird, um einen Differenzwert zu ermitteln. Somit kann nicht unterschieden werden, ob Änderungen lokal im Einklemmbereich oder global, beispielsweise durch äußere elektrische und magnetische Felder, verursacht werden. Zur Vermeidung einer Fehldetektion muss somit ein hoher Schwellwert vorgegeben und bei der mittels der Sensorelektrode durchgeführten Messung überschritten werden, woraus eine geringe Sensitivität resultiert. Durch Interaktionen der Sensorelektrode mit einer Ladungsverteilung einer Fahrzeugkarosserie sinkt die mögliche Sensitivität zusätzlich, da stärkere Feldinteraktionen entstehen können als durch das Einklemmobjekt verursacht werden. Einklemmobjekte, welche im Einklemmbereich verweilen, können aufgrund einer kontinuierlichen Adaption der Baseline auf einen vorliegenden Ist-Stand nicht detektiert werden. Demgegenüber ermöglicht die vorliegende Vorrichtung aufgrund der Verwendung der Referenz-Sensorelektrode zur Ermittlung der Umgebungseigenschaften und daraus folgend einer robusten Baseline die Verwendung geringerer Schwellwerte bei gleichzeitig hoher Robustheit gegenüber Fehldetektionen. Somit kann auf kleinere Differenzwerte reagiert werden, woraus in vorteilhafter Weise eine erhöhte Sensitivität der Vorrichtung, eine verringerte Trägheit bei der Detektion eines Einklemmereignisses und eine Verringerung einer Anzahl von Fehldetektionen folgen. Auch kann zwischen lokalen Wechselwirkungen im Einklemmbereich, welche vorrangig auf eine der Elektroden wirken, und einer Wechselwirkung durch äußere Einflüsse, die auf beide Elektroden wirken, beispielsweise Interaktionen der Sensorelektrode mit der Ladungsverteilung der Fahrzeugkarosserie und äußere elektrische und magnetische Felder, unterschieden werden. Das heißt, es besteht die Möglichkeit einer Unterscheidung lokaler und globaler Ereignisse. In einer möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Steuereinheit weiterhin ausgebildet, den Ladevorgang und den Entladevorgang für die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode periodisch versetzt derart auszuführen, dass ein Start des Ladevorgangs und Entladevorgangs der Sensorelektrode nach Abschluss des Ladevorgangs und Entladevorgangs der Referenz-Sensorelektrode oder umgekehrt erfolgen. Somit ist eine der beiden Elektroden stets inaktiv, so dass eine gegenseitige Beeinflussung der Elektroden bei der Messwerterfassung wirkungsvoll und einfach vermieden werden kann.
In einerweiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Sensorelektrode in einer inneren Dichtungslippe des Dichtelements angeordnet und die Referenz- Sensorelektrode ist in einer äußeren Dichtungslippe des Dichtelements angeordnet. Dies ermöglicht eine einfache und geschützte Integration der beiden Elektroden, wobei die Referenz-Sensorelektrode dabei in der Nähe der Sensorelektrode angeordnet ist, jedoch nicht unmittelbar auf den Einklemmbereich gerichtet und/oder in diesem angeordnet ist.
In einerweiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Steuereinheit und die Sensorelektrode mit einem ersten Messpin und die Steuereinheit und die Referenz- Sensorelektrode mit einem zweiten Messpin gekoppelt. Weiterhin sind die Steuereinheit mit einem ersten Steuerpin und die Sensorelektrode über einen hochohmigen elektrischen Widerstand mit dem ersten Steuerpin sowie die Steuereinheit mit einem zweiten Steuerpin und die Referenz-Sensorelektrode über einen hochohmigen elektrischen Widerstand mit dem zweiten Steuerpin gekoppelt. Die Steuereinheit ist ausgebildet, über den ersten Steuerpin und den zweiten Steuerpin das jeweilige elektrische Potenzial an die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode anzulegen, am ersten Messpin gleichzeitig das elektrische Potenzial der Sensorelektrode und eine Verteilung von negativen Ladungen auf der Sensorelektrode zu messen und am zweiten Messpin gleichzeitig das elektrische Potenzial der Referenz-Sensorelektrode und eine Verteilung von negativen Ladungen auf der Referenz-Sensorelektrode zu messen. Ferner ist die Steuereinheit ausgebildet, sobald die an den Messpins gemessenen elektrischen Potenziale einen jeweils vorgegebenen Schwellwert erreichen, das elektrische Massepotenzial an die Steuerpins anzulegen, so dass die Ladungen von der Sensorelektrode und der Referenz-Sensorelektrode zurückfließen, und die jeweilige Zeitdauer von der Erreichung des Schwellwerts bis zu einem Erreichen eines jeweils durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials für die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode zu erfassen. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch einen einfach realisierbaren Aufbau, einen zuverlässigen Betrieb sowie eine große Robustheit gegenüber Störungen aus und ist mit geringem Material- und Kostenaufwand realisierbar.
In einerweiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode jeweils über einen elektrischen Kondensator mit dem Massepotenzial gekoppelt.
In einerweiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode als Sensorkabel mit einem elektrischen Leiter und einer diesen umgebenden elektrischen Isolierung ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache, langlebige und kostengünstige Ausbildung der Sensorelektrode und Referenz- Sensorelektrode. Weiterhin ist somit eine einfache Integration der beiden Elektroden in das Dichtelement möglich.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine Schirmelektrode zur Abschirmung der Sensorelektrode und der Referenz-Sensorelektrode gegenüber auftretenden Störungen in einem die Öffnung zumindest abschnittsweise umgebenden Fahrzeug-Rahmenelement oder Fahrzeug-Dachholm angeordnet. Die Schirmelektrode ermöglicht dabei eine Abschirmung gegenüber an einer dem Messbereich abgewandten Seite auftretenden Störungen und daraus folgend eine Erzielung einer Unempfindlichkeit der Vorrichtung gegenüber Störungen. Durch Anordnung der Schirmelektrode im Fahrzeug-Rahmenelement oder Fahrzeug-Dachholm ist einerseits eine zuverlässige Funktion der Schirmelektrode sichergestellt und andererseits eine einfache Integration in ein Fahrzeug möglich.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Steuereinheit weiterhin ausgebildet, dann auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis zu schließen, wenn sich zusätzlich bei aktivierter Schließbewegung des Verschlusselements ergibt, dass sich das Verschlusselement in einem vorgegebenen kritischen Bereich befindet. Somit können Fehlauslösungen eines Einklemmschutzes vermieden werden, insbesondere dann, wenn ein Einklemmobjekt während der Schließbewegung des Verschlusselements aus einem Bereich zwischen dem Verschlusselement und der dieses umgebenden Fahrzeugstruktur bewegt wird.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer zuvor genannten Vorrichtung werden für den Ladevorgang das elektrische Potenzial und für den Entladevorgang das Massepotenzial jeweils an der Sensorelektrode und der Referenz-Sensorelektrode angelegt und es wird jeweils eine Zeitdauer bis zu einem Erreichen eines durch den Rückfluss der Ladungen über das Massepotenzial bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials für die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode erfasst. Weiterhin wird eine Differenz zwischen der für die Sensorelektrode erfassten Zeitdauer und der für die Referenz-Sensorelektrode erfassten Zeitdauer ermittelt und dann, wenn die Differenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und wenn die für die Sensorelektrode erfasste Zeitdauer von einer vorgegebenen oder in einem ohne unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis erfassten Zustand erfassten Normzeitdauer abweicht, auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis geschlossen wird.
Das Verfahren ermöglicht aufgrund der Verwendung der Referenz-Sensorelektrode zur Ermittlung der Umgebungseigenschaften und daraus folgend einer robusten Baseline die Verwendung geringerer Schwellwerte und führt gleichzeitig zu einer hohen Robustheit gegenüber Fehldetektionen. Somit kann auf kleinere Differenzwerte reagiert werden, woraus in vorteilhafter Weise eine erhöhte Sensitivität des Verfahrens, eine verringerte Trägheit bei der Detektion eines Einklemmereignisses und eine Verringerung einer Anzahl von Fehldetektionen folgen. Auch kann zwischen lokalen Wechselwirkungen im Einklemmbereich, welche vorrangig auf eine der Elektroden wirken, und einer Wechselwirkung durch äußere Einflüsse, die auf beide Elektroden wirken, beispielsweise Interaktionen der Sensorelektrode mit der Ladungsverteilung der Fahrzeugkarosserie und äußere elektrische und magnetische Felder, unterschieden werden. Das heißt, es besteht die Möglichkeit einer Unterscheidung lokaler und globaler Ereignisse.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs umfasst eine zuvor genannte Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmereignisses und zumindest eine Steuereinheit zur Steuerung eines motorischen Antriebs des Verschlusselements, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, bei Vorliegen eines unmittelbar bevorstehenden Einklemmereignisses eine Schließbewegung des Verschlusselements zu stoppen und/oder zu reversieren. Die Vorrichtung ermöglicht eine besonders zuverlässige Vermeidung von Einklemmereignissen bei gleichzeitiger Minimierung von Fehldetektionen und Fehlauslösungen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch ein elektrisches Schaltbild einer Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs,
Fig. 2 schematisch einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Fahrzeugs,
Fig. 3 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Schnittdarstellung eines
Ausschnitts des Fahrzeugs gemäß Figur 2 im Bereich einer Fahrzeugstruktur und eines Dichtelements,
Fig. 4 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Fahrzeugtür im Bereich eines Dichtelements,
Fig. 5 schematisch ein Flussdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs,
Fig. 6 schematisch ein Flussdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs und
Fig. 7 schematisch eine Fahrzeugtür mit einer Fensteröffnung und einer Fensterscheibe.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist ein elektrisches Schaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines in Figur 2 näher gezeigten Fahrzeugs 2 dargestellt.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Sensorelektrode 3, welche eine mittels zumindest eines Verschlusselements 4 (dargestellt in Figur 7) verschließbare Öffnung O (dargestellt in Figur 2) des Fahrzeugs 2 randseitig zumindest abschnittsweise umgibt. Die Sensorelektrode 3 weist beispielsweise eine Länge von mehr als 0,1 m bis zu 5 m auf. Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Referenz-Sensorelektrode 15, welche die verschließbare Öffnung O des Fahrzeugs 2 ebenfalls randseitig zumindest abschnittsweise umgibt. Dabei ist die Referenz-Sensorelektrode 15 in einem größeren Abstand zu der Öffnung O als die Sensorelektrode 3 angeordnet.
Die Sensorelektrode 3 und die Referenz-Sensorelektrode 15 sind dabei gemeinsam in einem die Öffnung O zumindest teilweise umgebenden und in den Figuren 2 bis 5 näher dargestellten Dichtelement 10 angeordnet.
Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Steuereinheit 5, beispielsweise einen Mikrocontroller, einen mit der Steuereinheit 5 und der Sensorelektrode 3 gekoppelten Messpin 6 und einen mit der Steuereinheit 5 und über einen hochohmigen elektrischen Widerstand 7 mit der Sensorelektrode 3 gekoppelten Steuerpin 8.
Ferner umfasst die Vorrichtung 1 einen mit der Steuereinheit 5 und der Referenz- Sensorelektrode 15 gekoppelten Messpin 16 und einen mit der Steuereinheit 5 und über einen hochohmigen elektrischen Widerstand 17 mit der Referenz-Sensorelektrode 15 gekoppelten Steuerpin 18.
Die Sensorelektrode 3 und die Referenz-Sensorelektrode 15 sind jeweils über einen elektrischen Kondensator 9, 19 mit einem Massepotenzial GND des Fahrzeugs 2 koppelbar. In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen können die Kondensatoren 9, 19 entfallen.
Die Sensorelektrode 3 und die Referenz-Sensorelektrode 15 sind jeweils als Sensorkabel mit einem elektrischen Leiter 3.1, 15.1 und einer diesen umgebenden elektrischen Isolierung 3.2, 15.2 ausgebildet. Die elektrischen Leiter 3.1, 15.1 sind beispielsweise als Kupferleiter und die elektrischen Isolierungen 3.2, 15.2 beispielsweise als Kunststoff- oder Gummiisolierung ausgebildet. Die Sensorkabel weisen jeweils beispielsweise einen Durchmesser von 0,5 mm bis 2 mm auf. Insbesondere sind die Sensorelektrode 3 und die Referenz-Sensorelektrode 15 zu einer besseren Vergleichbarkeit mittels dieser erfasster Messergebnisse identisch ausgebildet.
Die Steuereinheit 5 ist ausgebildet, über den Steuerpin 8 ein elektrisches Potenzial an die Sensorelektrode 3 anzulegen und gleichzeitig am Messpin 6 das elektrische Potenzial der Sensorelektrode 3 sowie eine daraus resultierende Verteilung von negativen Ladungen auf der Sensorelektrode 3 zu messen. Sobald das dabei am Messpin 6 gemessene elektrische Potenzial einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, legt die Steuereinheit 5 das elektrische Massepotenzial GND an den Steuerpin 8, so dass negative Ladungen und positive Ladungen von der Sensorelektrode 3 zurückfließen. Hierbei erfasst die Steuereinheit 5 eine Zeitdauer von der Erreichung des Schwellwerts bis zu einem Erreichen eines durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials.
Weiterhin ist die Steuereinheit 5 ausgebildet, analog zur Verfahrensweise an der Sensorelektrode 3 über den Steuerpin 18 ein elektrisches Potenzial an die Referenz- Sensorelektrode 15 anzulegen und gleichzeitig am Messpin 16 das elektrische Potenzial der Referenz-Sensorelektrode 15 sowie eine daraus resultierende Verteilung von negativen Ladungen auf der Referenz-Sensorelektrode 15 zu messen. Sobald das dabei am Messpin 16 gemessene elektrische Potenzial einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, legt die Steuereinheit 5 das elektrische Massepotenzial GND an den Steuerpin 18, so dass negative Ladungen und positive Ladungen von der Referenz- Sensorelektrode 15 zurückfließen. Auch hierbei erfasst die Steuereinheit 5 eine Zeitdauer von der Erreichung des Schwellwerts bis zu einem Erreichen eines durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials.
Hierbei werden mittels der Referenz-Sensorelektrode 15 Umgebungseigenschaften ermittelt, aus welchen eine so genannte Baseline gebildet wird. Diese Baseline bildet äußere globale Rahmenbedingungen, das heißt Einflüsse, welche sowohl auf die Sensorelektrode 3 als auch auf die Referenz-Sensorelektrode 15 wirken, ab. Bei diesen Einflüssen handelt es sich beispielsweise um Interaktionen der Sensorelektrode 3 und der Referenz-Sensorelektrode 15 mit einer Ladungsverteilung einer Fahrzeugkarosserie, äußere Ladungsverteilungen, äußere elektrische und magnetische Felder usw. Hierbei wird insbesondere angenommen, dass eine äußere globale Änderung deutlich langsamer erfolgt als verwendete Zykluszeiten von beispielsweise ~ 50 ps.
Der Ladevorgang und Entladevorgang für die Sensorelektrode 3 und für die Referenz- Sensorelektrode 15 erfolgen periodisch versetzt derart, dass ein Start des Ladevorgangs und Entladevorgangs der Sensorelektrode 3 nach Abschluss des Ladevorgangs und Entladevorgangs der Referenz-Sensorelektrode 15 oder umgekehrt erfolgen. Das heißt, eine der beiden Elektroden ist stets inaktiv, so dass gegenseitige Beeinflussungen der Elektroden vermieden werden können. Weiterhin wird eine Differenz zwischen der für die Sensorelektrode 3 erfassten Zeitdauer und der für die Referenz-Sensorelektrode 15 erfassten Zeitdauer ermittelt. Überschreitet die Differenz einen vorgegebenen Schwellwert und weicht die für die Sensorelektrode 3 erfasste Zeitdauer von einer vorgegebenen oder in einem ohne unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis erfassten Zustand erfassten Normzeitdauer ab, schließt die Steuereinheit 5 auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis.
Diese Abweichung von der Normzeitdauer resultiert daraus, dass durch eine äußere Einwirkung eines Objekts, beispielsweise einer menschlichen Extremität, negative Ladungen in der Sensorelektrode 3 festgesetzt und somit am Rückfluss gehindert werden sowie daraus folgend Inhomogenitäten in einer Ladungsverteilung innerhalb der Sensorelektrode 3 hervorgerufen werden.
Durch Vergleich der mittels der Sensorelektrode 3 erfassten Messwerte mit der Baseline, könne Unterschiede, welche einen lokalen Ursprung besitzen, beispielsweise eine Annäherung von Körperteilen, zuverlässig ermittelt werden. Hierdurch können eine hohe Robustheit und eine stabilere Erkennung lokaler, träger Effekte (> 50 ms) realisiert werden. Eine Kalibrierung der Sensorelektrode 3 auf Umgebung über langsame Tiefpassfilter ist nicht erforderlich.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Fahrzeugs 2, wobei das Fahrzeug 2 nicht dargestellte rahmenlose Fahrzeugtüren umfasst. Bei derartigen Fahrzeugtüren sind als Fensterscheiben ausgebildete Verschlusselemente 4 mittels zumindest eines die Öffnung O, vorliegend eine Fensteröffnung, zumindest teilweise randseitig umgebenden Dichtelements 10 im geschlossen Zustand der Fahrzeugtür und im geschlossen Zustand der Fensterscheibe abgedichtet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 10 an einer durch einen Dachholm gebildeten Fahrzeugstruktur 11 angeordnet.
In Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Schnittdarstellung eines Ausschnitts des Fahrzeugs 2 gemäß Figur 2 im Bereich der als Dachholm ausgebildeten Fahrzeugstruktur 11 und des Dichtelements 10 dargestellt. Dabei ist das Dichtelement 10 als Dachdichtung mit einer so genannten Blasenform ausgebildet.
Zur Vermeidung eines Einklemmereignisses zwischen der Fensterscheibe und dem Dichtelement 10 durch Erfassung eines unmittelbar bevorstehenden Einklemmereignisse gemäß der Beschreibung zu Figur 1 ist die Sensorelektrode 3 in dem Dichtelement 10 vollständig und unmittelbar umgeben von einem Dichtungsmaterial 10.1 oder alternativ in einem Hohlraum 10.2 angeordnet. Dabei ist die Sensorelektrode 3 insbesondere in einer inneren Dichtungslippe des Dichtelements 10 angeordnet.
Weiterhin ist die Referenz-Sensorelektrode 15 in dem Dichtelement 10 vollständig und unmittelbar umgeben von dem Dichtungsmaterial 10.1 oder alternativ in dem Hohlraum 10.2 derart angeordnet, dass diese einen größeren Abstand zu der Öffnung O aufweist als die Sensorelektrode 3. Dabei ist die Referenz-Sensorelektrode 15 insbesondere in einer äußeren Dichtungslippe des Dichtelements 10 angeordnet.
Weiterhin ist eine Schirmelektrode 13 zur Abschirmung der Sensorelektrode 3 und der Referenz-Sensorelektrode 15 gegenüber auftretenden Störungen im Bereich der als Dachholm ausgebildeten Fahrzeugstruktur 11 angeordnet. Alternativ kann die Schirmelektrode 13 auch als Schirmkabel mit einem elektrischen Leiter, beispielsweise einem Kupferleiter, und einer diesen umgebenden elektrischen Isolierung, beispielsweise einer Kunststoff- oder Gummiisolierung, ausgebildet sein.
Bei der Verwendung der Schirmelektrode 13 sind die Sensorelektrode 3 und die Referenz-Sensorelektrode 15 beispielsweise nicht über die Kondensatoren 9, 19 mit dem elektrischen Massepotenzial GND gekoppelt. Die Schirmelektrode 13 ist insbesondere mit dem Massepotenzial GND gekoppelt und insbesondere zwischen der Sensorelektrode 3 und dem Rand der Öffnung O angeordnet.
Die Erfassung eines unmittelbar bevorstehenden Einklemmereignisses erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 analog zur beschriebenen Erfassung gemäß Figur 1, wobei die Schirmelektrode 13 einen gerichteten, insbesondere nach unten gerichteten Messbereich und eine Abschirmung gegenüber an einer dem Messbereich abgewandten Seite auftretenden Störungen bewirkt. Somit wird eine Unempfindlichkeit der Vorrichtung 1 gegenüber Störungen erzielt.
Figur 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Fahrzeugtür 12 im Bereich eines Dichtelements 10, wobei die Fahrzeugtür 12 als so genannte Rahmentür ausgebildet ist, deren Rahmen die Fahrzeugstruktur 11 bildet, an welcher ein Dichtelement 10 zur Abdichtung der im geschlossen Zustand befindlichen Fensterscheibe angeordnet ist. Das Dichtelement 10 ist dabei als Rahmendichtung des Rahmens der Fahrzeugtür 12 ausgebildet. Zur Detektion eines Einklemmereignisses zwischen der Fensterscheibe und dem Dichtelement 10 durch Erfassung eines unmittelbar bevorstehenden Einklemmereignisses gemäß der Beschreibung zu Figur 1 sind eine Sensorelektrode 3 und eine Referenz- Sensorelektrode 15 in dem Dichtelement 10 vollständig und unmittelbar umgeben von dem Dichtungsmaterial 10.1 oder in dem Hohlraum 10.2 angeordnet. Dabei ist die Referenz-Sensorelektrode 15 derart angeordnet, dass diese einen größeren Abstand zu der Öffnung O aufweist als die Sensorelektrode 3.
Weiterhin ist eine Schirmelektrode 13 zur Abschirmung der Sensorelektrode 3 und der Referenz-Sensorelektrode 15 gegenüber auftretenden Störungen im Bereich der als Rahmen der Fahrzeugtür 12 ausgebildeten Fahrzeugstruktur 11 angeordnet. Alternativ kann die Schirmelektrode 13 auch als Schirmkabel mit einem elektrischen Leiter, beispielsweise einem Kupferleiter, und einer diesen umgebenden elektrischen Isolierung, beispielsweise einer Kunststoff- oder Gummiisolierung, ausgebildet sein.
Bei der Verwendung der Schirmelektrode 13 sind die Sensorelektrode 3 und die Referenz-Sensorelektrode 15 beispielsweise nicht über die Kondensatoren 9, 19 mit dem elektrischen Massepotenzial GND gekoppelt. Die Schirmelektrode 13 ist insbesondere mit dem Massepotenzial GND gekoppelt und insbesondere zwischen der Sensorelektrode 3 und dem Rand der Öffnung O angeordnet.
Die Erfassung eines unmittelbar bevorstehenden Einklemmereignisses erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 analog zur beschriebenen Erfassung gemäß Figur 1, wobei die Schirmelektrode 13 einen gerichteten, insbesondere nach unten gerichteten Messbereich und eine Abschirmung gegenüber an einer dem Messbereich abgewandten Seite auftretenden Störungen bewirkt. Somit wird eine Unempfindlichkeit der Vorrichtung 1 gegenüber Störungen erzielt.
Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs 2.
Zunächst wird in einem ersten Verfahrensschritt S1 die Ladephase ausgeführt, indem über den Steuerpin 18 ein positives elektrisches Potenzial an die Referenz- Sensorelektrode 15 angelegt wird, so dass negative Ladungen auf die Referenz- Sensorelektrode 15 wandern. Gleichzeitig werden am Messpin 16 das elektrische Potenzial der Referenz-Sensorelektrode 15 sowie eine daraus resultierende Verteilung der negativen Ladungen auf der Referenz-Sensorelektrode 15 gemessen.
An einer ersten Verzweigung V1 wird geprüft, ob das am Messpin 16 gemessene elektrische Potenzial den vorgegebenen Schwellwert erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein-Zweig N 1 , wird die Ladephase weiter ausgeführt.
Hat das am Messpin 16 gemessene elektrische Potenzial den vorgegebenen Schwellwert erreicht, dargestellt durch einen Ja-Zweig J 1 , legt die Steuereinheit 5 in einem zweiten Verfahrensschritt S2 das elektrische Massepotenzial GND an den Steuerpin 18, so dass die Entladephase startet und negative Ladungen und positive Ladungen von der Referenz-Sensorelektrode 15 zurückfließen. Hierbei erfasst die Steuereinheit 5 die Zeitdauer von der Erreichung des Schwellwerts bis zum Erreichen des durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials. Vor Beginn der Entladephase erfolgt ein Timerreset.
Die Entladephase wird dabei so lange ausgeführt, bis der minimale Schwellwert erreicht wird. In einer zweiten Verzweigung V2 wird mittels der Steuereinheit 5 überprüft, ob der minimale Schwellwert erreicht wurde. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein- Zweig N2, wird in einem dritten Verfahrensschritt S3 der Timer inkrementiert.
Wurde der minimale Schwellwert dagegen erreicht, dargestellt durch einen Ja-Zweig J2, wird in einem vierten Verfahrensschritt S4 ein Timerwert, das heißt die gemessene Zeitdauer, einer Restladungsmenge gleichgesetzt.
Anschließend wird in einem fünften Verfahrensschritt S5 mittels eines asymmetrischen Tiefpassfilters eine asymmetrische Filterung des Timerwerts durchgeführt, wobei eine Verkürzung der Entladezeit stärker gewichtet wird und somit ein Verhältnis zu einer Entfernung eines detektierbaren Objekts hergestellt werden kann.
Anschließend werden die Verfahrensschritte S1 bis S5 analog für die Sensorelektrode 3 durchgeführt und ein entsprechend gefilterter Timerwert T2, das heißt eine Zeitdauer der Entladung, wird gebildet.
Sobald der gefilterte Timerwert T 1 für die Referenz-Sensorelektrode 15 und der Timerwert T2 für die Sensorelektrode 3 vorliegen, wird in einem sechsten Verfahrensschritt S6 in einer Differenzbildung ein Differenzwert zwischen den beiden Timerwerten T1 , T2, das heißt zwischen der für die Sensorelektrode 3 erfassten Zeitdauer und der für die Referenz-Sensorelektrode 15 erfassten Zeitdauer bis zum Erreichen des minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials, gebildet. Dabei wird der Timerwerte T1 der Referenz-Sensorelektrode 15 vom Timerwert T2 für die Sensorelektrode 3 subtrahiert.
In einer Verzweigung V3 wird überprüft, ob der Differenzwert konstant negativ, das heißt der Timerwert T 1 der Referenz-Sensorelektrode 15 konstant größer als der Timerwert T2 für die Sensorelektrode 3 ist. Ist dies der Fall, dargestellt durch einen Ja-Zweig J3, erfolgt in einem siebten Verfahrensschritt S7 eine Offsetberechung und mittels dieser eine Kalibrierung der Referenz-Sensorelektrode 15.
Ist der Differenzwert positiv bzw. konstant negativ, das heißt ist der Timerwert T 1 der Referenz-Sensorelektrode 15 kleiner als der Timerwert T2 für die Sensorelektrode 3, dargestellt durch einen Nein-Zweig N3, erfolgt mittels eines Tiefpassfilters in einem achten Verfahrensschritt S8 eine Filterung des Differenzwerts.
Anschließend wird in einerweiteren Verzweigung V4 überprüft, ob der Differenzwert den vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Ist dies der Fall, dargestellt durch einen Ja- Zweig J4, wird in einem neunten Verfahrensschritt S9 ein Objekt detektiert und es wird auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis geschlossen. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein-Zweig N4, erfolgt gemäß einem Verfahrensschritt S10 ein erneuter Start des Verfahrens.
Dadurch, dass die Filterung der Timerwerte T1, T2 zu den Entladezeiten für beide Elektroden identisch ist, resultieren identische Werte bei konstanten Umgebungseigenschaften. Daraus ergibt sich, dass dann, wenn die Entladezeiten der Referenz-Sensorelektrode 15 und der Sensorelektrode 3 gleich sind, darauf geschlossen werden kann, dass kein Objekt im Einklemmbereich vorhanden ist.
In Figur 6 ist ein Flussdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs 2, insbesondere einer Fensterscheibe, dargestellt.
Dieses Verfahren schließt sich unmittelbar an den neunten Verfahrensschritt S9 des in Figur 5 dargestellten Verfahrens an, wobei in einer Verzweigung V5 überprüft wird, ob ein Fensterschließsignal F vorliegt. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein- Zweig N5, wird das Verfahren gemäß Figur 5 neu gestartet.
Liegt jedoch ein Fensterschließsignal F vor und wurde zuvor ein Objekt detektiert, dargestellt durch einen Ja-Zweig J5, wird in einer weiteren Verzweigung V6 überprüft, ob sich eine Fensterscheibenposition POS einer oberen Scheibenkante in einem in Figur 7 näher dargestellten kritischen Bereich K befindet. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein-Zweig N6, wird zur vorherigen Verzweigung V5 und der Prüfung des Vorliegens des Fensterschließsignals F zurückgesprungen.
Befindet sich die Fensterscheibenposition POS dagegen in dem kritischen Bereich K, dargestellt durch einen Ja-Zweig J6, wird in einem elften Verfahrensschritt S11 eine Bewegung der Fensterscheibe gestoppt oder reversiert, um ein Einklemmereignis zu vermeiden.
Figur 7 zeigt eine Fahrzeugtür 12 mit einer als Fensteröffnung ausgebildeten Öffnung O und einem als Fensterscheibe ausgebildeten Verschlusselement 4, wobei die Fahrzeugtür 12 entsprechend der in Figur 4 dargestellten Fahrzeugtür 12 ausgebildet ist. Unterhalb einer oberen Kante der Öffnung O ist ein kritischer Bereich K dargestellt, wobei eine Unterkante des kritischen Bereichs K insbesondere den Bereich darstellt, bei welchem ein Einklemmereignis zwischen einer Oberkante der Fensterscheibe und der oberen Kante der Öffnung O wahrscheinlich ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs (2)
- mit einer Sensorelektrode (3), welche eine mittels zumindest eines Verschlusselements (4) verschließbare Öffnung (O) des Fahrzeugs (2) randseitig zumindest abschnittsweise umgibt, wobei
- die Sensorelektrode (3) in einem die Öffnung (O) zumindest teilweise umgebenden Dichtelement (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Referenz-Sensorelektrode (15) vorgesehen ist, welche die Öffnung (O) des Fahrzeugs (2) randseitig zumindest abschnittsweise umgibt,
- die Referenz-Sensorelektrode (15) beabstandet zu der Sensorelektrode (3) in dem Dichtelement (10) angeordnet ist und einen größeren Abstand zu der Öffnung (O) aufweist als die Sensorelektrode (3),
- eine Steuereinheit (5) vorgesehen ist, welche ausgebildet ist,
- für einen Ladevorgang ein elektrisches Potenzial und für einen Entladevorgang ein Massepotenzial (GND) jeweils an der Sensorelektrode (3) und der Referenz-Sensorelektrode (15) anzulegen,
- jeweils eine Zeitdauer bis zu einem Erreichen eines durch einen Rückfluss von Ladungen über das Massepotenzial (GND) bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials für die Sensorelektrode (3) und die Referenz-Sensorelektrode (15) zu erfassen,
- eine Differenz zwischen der für die Sensorelektrode (3) erfassten Zeitdauer und der für die Referenz-Sensorelektrode (15) erfassten Zeitdauer zu ermitteln und
- dann, wenn die Differenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und wenn die für die Sensorelektrode (3) erfasste Zeitdauer von einer vorgegebenen oder in einem ohne unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis erfassten Zustand erfassten Normzeitdauer abweicht, auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis zu schließen.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) weiterhin ausgebildet ist, den Ladevorgang und den Entladevorgang für die Sensorelektrode (3) und die Referenz- Sensorelektrode (15) periodisch versetzt derart auszuführen, dass ein Start des Ladevorgangs und Entladevorgangs der Sensorelektrode (3) nach Abschluss des Ladevorgangs und Entladevorgangs der Referenz-Sensorelektrode (15) oder umgekehrt erfolgen.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Sensorelektrode (3) in einer inneren Dichtungslippe des Dichtelements (10) angeordnet ist und
- die Referenz-Sensorelektrode (15) in einer äußeren Dichtungslippe des Dichtelements (10) angeordnet ist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Steuereinheit (5) und die Sensorelektrode (3) mit einem ersten Messpin (6) gekoppelt sind,
- die Steuereinheit (5) und die Referenz-Sensorelektrode (15) mit einem zweiten Messpin (16) gekoppelt sind,
- die Steuereinheit (5) mit einem ersten Steuerpin (8) und die Sensorelektrode (3) über einen hochohmigen elektrischen Widerstand (7) mit dem ersten Steuerpin (8) gekoppelt sind,
- die Steuereinheit (5) mit einem zweiten Steuerpin (18) und die Referenz- Sensorelektrode (15) über einen hochohmigen elektrischen Widerstand (17) mit dem zweiten Steuerpin (18) gekoppelt sind,
- die Steuereinheit (5) ausgebildet ist,
- über den ersten Steuerpin (8) und den zweiten Steuerpin (18) das jeweilige elektrische Potenzial an die Sensorelektrode (3) und die Referenz- Sensorelektrode (15) anzulegen,
- am ersten Messpin (6) gleichzeitig das elektrische Potenzial der Sensorelektrode (3) und eine Verteilung von negativen Ladungen auf der Sensorelektrode (3) zu messen, - am zweiten Messpin (16) gleichzeitig das elektrische Potenzial der Referenz- Sensorelektrode (15) und eine Verteilung von negativen Ladungen auf der Referenz-Sensorelektrode (15) zu messen,
- sobald die an den Messpins (6, 16) gemessenen elektrischen Potenziale einen jeweils vorgegebenen Schwellwert erreichen, das elektrische Massepotenzial (GND) an die Steuerpins (8, 18) anzulegen, so dass die Ladungen von der Sensorelektrode (3) und der Referenz-Sensorelektrode (15) zurückfließen, und
- die jeweilige Zeitdauer von der Erreichung des Schwellwerts bis zu einem Erreichen eines jeweils durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials für die Sensorelektrode (3) und die Referenz-Sensorelektrode (15) zu erfassen.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektrode (3) und die Referenz- Sensorelektrode (15) jeweils über einen elektrischen Kondensator (9, 19) mit dem Massepotenzial (GND) gekoppelt sind.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektrode (3) und die Referenz- Sensorelektrode (15) jeweils als Sensorkabel mit einem elektrischen Leiter (3.1, 15.1) und einer diesen umgebenden elektrischen Isolierung (3.2, 15.2) ausgebildet sind.
7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schirmelektrode (13) zur Abschirmung der Sensorelektrode (3) und der Referenz-Sensorelektrode (15) gegenüber auftretenden Störungen in einem die Öffnung (O) zumindest abschnittsweise umgebenden Fahrzeug-Rahmenelement oder Fahrzeug-Dachholm angeordnet ist.
8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) weiterhin ausgebildet ist, dann auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis zu schließen, wenn sich zusätzlich bei aktivierter Schließbewegung des Verschlusselements (4) ergibt, dass sich das Verschlusselement (4) in einem vorgegebenen kritischen Bereich (K) befindet.
9. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- für den Ladevorgang das elektrische Potenzial und für den Entladevorgang das Massepotenzial (GND) jeweils an der Sensorelektrode (3) und der Referenz- Sensorelektrode (15) angelegt werden,
- jeweils eine Zeitdauer bis zu einem Erreichen eines durch den Rückfluss der Ladungen über das Massepotenzial (GND) bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials für die Sensorelektrode (3) und die Referenz- Sensorelektrode (15) erfasst wird,
- eine Differenz zwischen der für die Sensorelektrode (3) erfassten Zeitdauer und der für die Referenz-Sensorelektrode (15) erfassten Zeitdauer ermittelt wird und
- dann, wenn die Differenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und wenn die für die Sensorelektrode (3) erfasste Zeitdauer von einer vorgegebenen oder in einem ohne unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis erfassten Zustand erfassten Normzeitdauer abweicht, auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis geschlossen wird.
10. Vorrichtung zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs (2), umfassend
- eine Vorrichtung (1) zur Detektion eines Einklemmereignisses gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und
- zumindest eine Steuereinheit (5) zur Steuerung eines motorischen Antriebs des Verschlusselements (4), wobei die Steuereinheit (5) ausgebildet ist, bei Vorliegen eines unmittelbar bevorstehenden Einklemmereignisses eine Schließbewegung des Verschlusselements (4) zu stoppen und/oder zu reversieren.
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