WO2003016109A1 - Kraftfahrzeug-bewegungssensorvorrichtung - Google Patents

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WO2003016109A1
WO2003016109A1 PCT/EP2002/009188 EP0209188W WO03016109A1 WO 2003016109 A1 WO2003016109 A1 WO 2003016109A1 EP 0209188 W EP0209188 W EP 0209188W WO 03016109 A1 WO03016109 A1 WO 03016109A1
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WO
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sensor device
motor vehicle
sensor
alarm system
signal
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Application number
PCT/EP2002/009188
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Kolbe
Knut Sanny
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
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Publication date
Application filed by Volkswagen Aktiengesellschaft filed Critical Volkswagen Aktiengesellschaft
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Priority to EP02772159A priority patent/EP1420984B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R25/00—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
    • B60R25/10—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles actuating a signalling device
    • B60R25/1004—Alarm systems characterised by the type of sensor, e.g. current sensing means

Definitions

  • the present invention relates to a motion sensor device for detecting a movement of a motor vehicle, wherein the movement sensor device can be designed in particular in the form of an acceleration and / or inclination sensor device for detecting an acceleration and / or inclination of the motor vehicle. Furthermore, the present invention relates to a motor vehicle information system, an interior surveillance system, an anti-theft alarm system or a
  • Anti-theft devices or anti-theft alarm systems and immobilizers serve to detect or prevent so-called “unauthorized movements” of a motor vehicle.
  • Unauthorized movements are understood to mean movements, inclinations or turns of a motor vehicle in which the anti-theft alarm system is not identified by an authorized access code or corresponding key was deactivated. In this sense, typical unauthorized movements are charging a motor vehicle over an inclined ramp, lifting or lowering it with a crane or jack, and moving the vehicle when the alarm system is activated.
  • the detection of unauthorized movements requires an appropriately designed sensor system in the motor vehicle.
  • the sensor system can consist of a large number of different types of sensors.
  • the sensors used can be installed in the motor vehicle, or sensors can be used that are already used in the motor vehicle for other purposes.
  • an inclination sensor in which a cavity is designed in the manner of a ring cone set up with the tip down.
  • the sensor contains a contact body enclosed in the cavity in the form of a drop of mercury, which is located at the tip of the cavity when the motor vehicle is free of inclination and horizontal acceleration. tends If the motor vehicle moves, the drop of mercury shifts to the radially outer end of the cavity.
  • Another inclination sensor is known from the published patent application DE 42 17 247.
  • a sensor determines the longitudinal and transverse inclination of the vehicle with respect to the vertical.
  • the measuring unit has a cross potentiometer and a pendulum.
  • the present invention is therefore based on the object of proposing a miniaturized and thus easily retrofittable device for motor vehicles, which provides movement signals with respect to the motor vehicle and can preferably also be used for acceleration and / or inclination detection of the motor vehicle and for theft or towing protection.
  • a motion sensor device having the features of claim 1, a sensor device for emitting a sensor signal and an evaluation device for converting the sensor signal into a motion signal describing the motion of the motor vehicle.
  • the sensor direction comprises a semiconductor sensor or is formed by a semiconductor sensor.
  • Such a motion sensor device can advantageously be integrated into an anti-theft alarm system, an interior surveillance system or an "intelligent siren".
  • the movement sensor device can in particular be designed as an inclination sensor device in order to be able to reliably detect even slight inclinations of the motor vehicle in order to prevent theft or towing.
  • the inclination sensor device can, for example, in a control unit or another Component of the anti-theft alarm system or an "intelligent siren" configured as a structural unit.
  • the sensor device can be miniaturized, so that a simple integration of the motion sensor device according to the invention in a motor vehicle information system (for example to provide movement or inclination information for a visual display, further processing or radio call) or an interior surveillance system is also possible.
  • a motor vehicle information system for example to provide movement or inclination information for a visual display, further processing or radio call
  • an interior surveillance system is also possible.
  • the motion sensor device according to the invention can generally be integrated, for example for theft or towing protection, into any theft warning component, in particular also into a backup hom, so that in this case an "intelligent siren" "as an independent structural unit (stand-alone device).
  • This structural unit can have its own battery for energy supply. However, it is also conceivable that a battery is provided for the energy supply, which can be connected to the vehicle electrical system for charging via corresponding electrical connections.
  • this structural unit can have connections for a CAN bus of the motor vehicle in order to generate control signals which are transmitted to other components of the motor vehicle via the CAN bus in the event of theft being detected. These control signals can, for example, shut down the motor vehicle or actuate the blinking lights of the motor vehicle.
  • the present invention is explained in more detail below on the basis of a preferred exemplary embodiment with reference to the attached drawing.
  • the motion sensor device according to the invention is explained in particular on the basis of the preferred embodiment as an inclination sensor device for towing or theft protection.
  • the present invention is of course not limited to this preferred embodiment, but can in principle be applied to all types of sensor devices which, in principle, are intended to detect any movements of a motor vehicle.
  • the present invention can also be configured, for example, as an acceleration sensor device be, which detects the movement of the corresponding motor vehicle on the basis of its acceleration.
  • FIG. 1 The vehicle coordinates used below are first explained in FIG. 1.
  • the top view of a vehicle 1 in the picture at the top left shows the positive x coordinate in the direction of travel and the positive y direction rotated 90 ° to the x direction, i. H. transverse to the direction of travel.
  • the picture at the top right in FIG. 1 shows a side view of the motor vehicle 1, with the z direction pointing upward.
  • the picture in the center below shows a front view of the vehicle, again with the y and z axes indicated.
  • a theft warning device 2 is also indicated in the top view of the motor vehicle 1. In principle, it can be attached to any suitable location on the motor vehicle.
  • the motor vehicle 1 is pulled onto a transporter 4 by a crane 3 via a ramp.
  • the ramp has an angle ⁇ with respect to the horizontal.
  • Such an inclination can be detected by an inclination sensor.
  • a tilt signal from the tilt sensor can be used to trigger an alarm. This is usually only useful if the motor vehicle is parked and the alarm system is activated.
  • This one-sided inclination corresponds to an inclination to the horizontal corresponding to the angle ⁇ of FIG. 2, which can be detected with the inclination sensor. In this way, tire theft attempts can also be identified.
  • the motor vehicle 1 is lifted onto the transporter 4 by a crane 3.
  • the horizontal position of the motor vehicle 1 essentially does not change. This case of horizontal lifting of motor vehicle 1 must also be recognized by a good anti-theft alarm system 2.
  • the motor vehicle 1 is provided with an anti-theft device 2, the sensor of which is a semiconductor sensor.
  • the sensor of which is a semiconductor sensor.
  • semiconductor sensors have the advantage that they can be manufactured with a very small size. Therefore, energy consumption can also be kept relatively low.
  • the semiconductor sensors must also meet the high requirements in the automotive field. This places very high demands on temperature resistance.
  • Differential capacitors based on silicon can be selected for inclination sensors with such requirements. Their mode of operation is based on micromechanical double-plate capacitors, the middle common plate of which is fixed to a movably suspended mass. The mass shifts during acceleration, which changes its capacity. With the appropriate structure, a mass can be used for two axes.
  • a piezoresistive accelerometer can also be built as an integrated circuit (IC).
  • IC integrated circuit
  • Such a micromechanical accelerometer consists of three silicon layers. The middle layer is etched in such a way that a mechanical structure is created, in which an inert mass is carried by two opposite bending beams. Ion implantation creates piezoresistive resistors in the bending beam. These are switched as a Wheatstone bridge. Any acceleration that occurs moves the inertial mass and the resulting bending of the bending beams leads to a change in the resistance and thus to a detuning of the bridge. The bridge circuit provides a signal proportional to the acceleration. Accelerometers of this type can be integrated into microchips and can therefore be mass-produced. They are also very robust and can be used in the automotive sector.
  • acceleration sensors manufactured on a semiconductor basis can also be used according to the invention.
  • the only requirement is that their micro-design allows them to be integrated into other towing protection systems, for example.
  • the sensors known from the prior art, on the other hand, have significantly greater wear, such as. B. the liquid sensors.
  • the semiconductor-based sensors described above are suitable for detecting inclinations.
  • acceleration components may be detected with several sensors, with which an inclination or tilting can be detected.
  • gravitational force can be used to detect an inclination of the motor vehicle, for example.
  • the miniature design of the acceleration sensors or accelerometers based on semiconductors enables, as already mentioned, their integration into other motor vehicle components.
  • a semiconductor acceleration sensor into components of the interior sensor system that scans the interior of a motor vehicle using ultrasound or microwaves.
  • FIG. 4 shows such an “intelligent siren”.
  • the actual siren 5 is controlled by a control unit 6.
  • the Control device 6 comprises a control board 7, on which the semiconductor acceleration sensor 8 designed as an IC is arranged.
  • a control or evaluation device 9 is also arranged on the control board 7, which converts the sensor signal generated by the sensor 8 into an acceleration or inclination signal.
  • the two components may be 8 and 9 embodied in the form of a unit 'as an integrated circuit.
  • a memory 10 is also arranged on the control board 7. If the sensor 8 is configured, for example, in the form of a semiconductor sensor with a freely oscillating (for example trapezoidal) element, the instantaneous position of this freely oscillating element can be stored in the memory 10 when the corresponding motor vehicle is switched off.
  • the evaluation device 9 continuously monitors the position of this freely oscillating element by evaluating the sensor signal of the sensor 8 and can thus determine theft by comparison with the information stored in the memory 10 if the current position of the freely oscillating element of the semiconductor sensor 8 is different from that in FIG the position of the freely oscillating element stored in the memory 10 deviates by more than a predetermined limit value.
  • the evaluation device 9 can cause the siren 5 to be actuated automatically.
  • the "intelligent siren" shown in FIG. 4 which in principle comprises an anti-theft alarm system in connection with a motion, inclination or acceleration sensor device according to the invention in the form of a separate, independent, compact structural unit 2, preferably has an independent energy supply unit 11.
  • This energy supply unit 11 can be configured, for example, in the form of an accumulator or in the form of a battery, the use of a battery generally being advantageous on account of the longer service life of the battery. If an accumulator is used as the energy supply unit 11, this can be connected to the vehicle electrical system of the motor vehicle, for example, via detachable plug-in connections 12 for charging.
  • further connector connections 13 are shown in FIG.
  • the "intelligent siren” can be connected, for example, to a CAN bus or control bus of the motor vehicle, so that the control or evaluation device 9 can transmit corresponding control signals via the CAN bus when theft is detected in order to turn on the flashing lights of the motor vehicle actuate or shut down the motor vehicle.
  • information can be transmitted to the CAN bus and thus to the other electronic components of the motor vehicle via these plug-in connections 13, which describe the current inclination of the motor vehicle.
  • the "intelligent siren" can simply be plugged into correspondingly provided connection openings in the motor vehicle and can thus be installed with little effort.
  • Such an "intelligent siren" of a small design can also be easily retrofitted in a motor vehicle.
  • a semiconductor inclination sensor can also be installed directly in a control device of an anti-theft alarm system.
  • the inclination sensor can also be integrated into any other motor vehicle component
  • An interior monitoring component is particularly suitable for this purpose, in which the semiconductor acceleration sensor designed as an IC can also be arranged on a control board.
  • acceleration profiles which are typical for movements of motor vehicles in the event of theft, in a storage device.
  • acceleration profiles can be recorded by one sensor or by several sensors which record several axes of movement.
  • evaluation logic can be programmed so that attempts at theft can be identified relatively easily and differentiated from other movements.
  • the semiconductor accelerometer according to the invention as an inclination sensor is not only suitable for anti-theft alarm systems or towing protection systems, but also for information systems that inform the user of the motor vehicle in normal operation via the Inform the condition of the vehicle directly or by radio.
  • the semiconductor inclination sensor can also be used to inform the driver of the angle of inclination of his motor vehicle so that tipping can be prevented, particularly in the case of trucks.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)

Abstract

Zur Miniaturisierung von Diebstahlwarnanlagen wird eine Bewegungssensorvorrichtung vorgeschlagen, welche insbesondere in Form einer Beschleunigungs- oder Neigungssensorvorrichtung ausgestaltet sein kann und eine Sensoreinrichtung (8) zur Abgabe eines Sensorsignals sowie eine Auswerteeinrichtung (9) zum Umsetzen des Sensorsignals in ein Bewegungssignal umfasst, wobei die Sensoreinrichtung (8) einen Halbleitersensor aufweist. Die Sensoreinrichtung mit dem Halbleitersensor (8) ist als integrierte Schaltung ausführbar, womit sich eine "intelligente Sirene" oder Diebstahlwarnanlage als eine bauliche Einheit mit geringen Abmessungen herstellen lässt. Darüber hinaus ist auch eine Integration der Halbleiter-Sensoreinrichtung (8) in andere Fahrzeugkomponenten ohne weiteres möglich.

Description

Kraftfahrzeug-Bewegungssensorvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bewegungssensorvorrichtung zum Erfassen einer Bewegung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Bewegungssensorvorrichtung insbesondere in Form einer Beschleunigungs- und/oder Neigungssensorvorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung und/oder Neigung des Kraftfahrzeugs ausgestaltet sein kann. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeuginformationssystem, ein Innenraumüberwachungssystem, eine Diebstahlwamanlage oder ein
Abschleppschutzsystem mit einer derartigen Bewegungssensorvorrichtung.
Diebstahlsicherungen bzw. Diebstahlwarnanlagen und Wegfahrsperren dienen dazu, sogenannte „unbefugte Bewegungen" eines Kraftfahrzeugs zu erkennen bzw. zu verhindern. Unter „unbefugten Bewegungen" werden Bewegungen, Schräglagen oder Drehungen eines Kraftfahrzeugs verstanden, bei denen die Diebstahlwamanlage nicht durch einen autorisierten Zugangscode oder entsprechenden Schlüssel deaktiviert wurde. Typische unbefugte Bewegungen sind in diesem Sinne das Aufladen eines Kraftfahrzeugs über eine schräge Rampe, das Anheben oder Absenken mit einem Kran oder Wagenheber und das Verschieben des Fahrzeugs bei aktivierter Alarmanlage.
Das Detektieren von unbefugten Bewegungen erfordert eine entsprechend ausgelegte Sensorik im Kraftfahrzeug. Die Sensorik kann aus einer Vielzahl verschiedenartiger Sensoren bestehen. Die verwendeten Sensoren können hierzu im Kraftfahrzeug eigens installiert werden, oder aber es können Sensoren verwendet werden, die bereits im Kraftfahrzeug für andere Zwecke eingesetzt werden.
in der Patentschrift DE 41 14 992 C1 ist ein Neigungssensor vorgestellt, bei dem ein Hohlraum nach Art eines mit der Spitze nach unten aufgestellten Ringkegels ausgebildet ist. Als Sensorelement enthält der Sensor einen im Hohlraum eingeschlossenen Kontaktkörper in Form eines Quecksilbertropfens, der sich bei neigungs- und horizontalbeschleunigungsfreiem Kraftfahrzeug an der Hohlraumspitze befindet. Neigt sich das Kraftfahrzeug, so verlagert sich der Quecksilbertropfen zum radial äußeren Hohlraumende.
In der Offenlegungsschrift DE 34 11 252 A1 ist ein weiterer Neigungssensor für Kraftfahrzeuge vorgestellt. Bei dem Sensor mit einem Behälter, der teilweise mit einer Elektrolytflüssigkeit gefüllt ist, und bei dem mehrere Sensor-Elektroden im Behälter von der Elektrolytflüssigkeit benetzt sind, tauchen zwei Elektroden und Bezugs-Elektroden senkrecht in die Elektrolytflüssigkeit ein. Die Elektroden sind dabei nach Art eines Potentiometers geschaltet.
Ein weiterer Neigungssensor ist aus der Offenlegungsschrift DE 42 17 247 bekannt. Ein Messfühler ermittelt die Längs- und Querneigung des Fahrzeugs gegenüber dem Lotrechten. Die Messeinheit weißt ein Kreuzpotentiometer und ein Pendel auf.
Sämtliche vorgestellten Systeme sind sehr voluminös und aufwendig.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine miniaturisierte und damit leicht nachrüstbare Vorrichtung für Kraftfahrzeuge vorzuschlagen, welche Bewegungssignale hinsichtlich des Kraftfahrzeugs liefert und vorzugsweise auch zur Beschleunigungs- und/oder Neigungserfassung des Kraftfahrzeugs und zum Diebstahloder Abschleppschutz einsetzbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Bewegungssensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei eine Sensoreinrichtung zur Abgabe eines Sensorsignals und eine Auswerteeinrichtung zum Umsetzen des Sensorssignals in ein die Bewegung des Kraftfahrzeugs beschreibendes Bewegungssignal vorhanden ist. Dabei umfasst erfindungsgemäß die Sensorenrichtung einen Halbleitersensor bzw. ist durch einen Halbleitersensor gebildet.
In vorteilhafter Weise lässt sich eine derartige Bewegungssensorvorrichtung in eine Diebstahlwamanlage, ein Innenraumüberwachungssystem oder eine "intelligente Sirene" integrieren. In diesem Fall kann die Bewegungssensorvorrichtung insbesondere als Neigungssensorvorrichtung ausgestaltet sein, um zum Diebstahl- oder Abschleppschut∑ bereits geringfügige Neigungen des Kraftfahrzeugs zuverlässig erfassen zu können. Die Neigungssensorvorrichtung kann beispielsweise in ein Steuergerät oder eine andere Komponente der Diebstahlwamanlage oder einer als eine bauliche Einheit ausgestalteten "intelligenten Sirene" integriert sein.
Aufgrund der Verwendung eines Halbleitersensors kann die Sensoreinrichtung miniaturisiert werden, so dass ebenso eine einfache Integration der erfindungsgemäßen Bewegungssensorvorrichtung in ein Kraftfahrzeugsinformationssystem (beispielsweise zur Bereitstellung von Bewegungs- oder Neigungsinformationen für eine optische Anzeige, eine Weiterverarbeitung oder einen Funkabruf) oder ein Innenraumüberwachungssystem möglich ist.
Aufgrund der mit der Verwendung eines Halbleitersensors verbundenen Möglichkeit einer Miniaturisierung der gesamten Bewegungssensorvorrichtung kann die erfindungsgemäße Bewegungssensorvorrichtung allgemein beispielsweise zum Diebstahl- oder Abschleppschutz in jede beliebige Diebstahlwarnkomponente, insbesondere auch in ein Backup-Hom, integriert werden, so dass in diesem Fall eine "intelligente Sirene" als eine eigenständige bauliche Einheit (Stand-Alone-Gerät) erhalten wird. Diese bauliche Einheit kann eine eigene Batterie zur Energieversorgung aufweisen. Ebenso ist jedoch auch denkbar, dass zur Energieversorgung ein Akkumulator vorhanden ist, welcher zum Aufladen über entsprechende elektrische Anschlüsse an das Bordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden kann. Zudem kann diese bauliche Einheit Anschlüsse für einen CAN-Bus des Kraftfahrzeugs haben, um im Falle der Erkennung eines Diebstahls Steuersignale, welche an andere Komponenten des Kraftfahrzeugs über den CAN-Bus übertragen werden, zu erzeugen. Diese Steuersignale können beispielsweise das Kraftfahrzeug stilllegen oder die Blinklichter des Kraftfahrzeugs betätigen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Dabei wird die erfindungsgemäße Bewegungssensorvorrichtung insbesondere anhand der bevorzugten Ausführungsform als Neigungssensorvorrichtung zum Abschlepp- oder Diebstahlschutz erläutert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch selbstverständlich nicht auf diese bevorzugte Ausführungsform beschränkt, sondern kann grundsätzlich auf alle Arten von Sensorvorrichtungen angewendet werden, welche im Prinzip beliebige Bewegungen eines Kraftfahrzeugs erfassen sollen. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung beispielsweise auch als eine Beschleunigungssensorvorrichtung ausgestaltet sein, welche die Bewegung des entsprechenden Kraftfahrzeugs anhand seiner Beschleunigung erfasst.
Fig.1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit seinen Bezugsachsen;
Fig. 2 zeigt ein Kraftfahrzeug bei einem Abschleppvorgang gemäß einer ersten Variante;
Fig. 3 zeigt ein Kraftfahrzeug bei einem Abschleppvorgang gemäß einer zweiten Variante; und
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße intelligente Sirene.
In Fig. 1 sind zunächst die im Weiteren verwendeten Fahrzeugkoordinaten erläutert. Die Draufsicht auf ein Fahrzeug 1 im Bild links oben zeigt die positive x-Koordinate in Fahrtrichtung und die positive y-Richtung 90° gedreht zur x-Richtung, d. h. quer zur Fahrtrichtung. Das Bild rechts oben in Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des Kraftfahrzeuges 1 , wobei die z-Richtung nach oben weist. Schließlich zeigt das Bild in der Mitte unten eine Frontansicht des Fahrzeuges, wobei nochmals die y- und z-Achse angedeutet sind.
In Fig. 1 ist weiterhin in der Draufsicht des Kraftfahrzeuges 1 eine Diebstahlwarnvorrichtung 2 angedeutet. Sie kann grundsätzlich an jeder geeigneten Stelle des Kraftfahrzeuges angebracht werden.
Die Fig. 2 und 3 zeigen typische Abschleppvorgänge, die häufig auch bei Kraftfahrzeugdiebstählen Anwendung finden. Gemäß Fig. 2 wird das Kraftfahrzeug 1 durch einen Kran 3 über eine Rampe auf einen Transporter 4 gezogen. Die Rampe weist gegenüber der Horizontalen einen Winkel α auf. Eine derartige Neigung lässt sich durch einen Neigungssensor detektieren. Ein Neigungssignal des Neigungssensors kann dazu verwendet werden, einen Alarm auszulösen. Dies ist üblicherweise nur sinnvoll, wenn das Kraftfahrzeug geparkt und die Alarmanlage aktiviert ist.
Wird das Fahrzeug durch einen Wagenheber angehoben, so neigt es sich entsprechend einseitig. Diese einseitige Neigung korrespondiert mit einer Neigung zur Horizontalen entsprechend dem Winkel α von Fig. 2, die mit dem Neigungssensor detektierbar ist. Somit lassen sich auch Reifendiebstahlversuche erkennen.
Gemäß der in Fig. 3 gezeigten Variante wird das Kraftfahrzeug 1 durch einen Kran 3 auf den Transporter 4 gehoben. Dabei verändert sich die waagrechte Position des Kraftfahrzeuges 1 im Wesentlichen nicht. Auch dieser Fall des waagrechten Anhebens des Kraftfahrzeuges 1 muss von einer guten Diebstahlwamanlage 2 erkannt werden.
Erfindungsgemäß ist das Kraftfahrzeug 1 mit einer Diebstahlschutzvorrichtung 2 versehen, deren Sensor ein Halbleitersensor ist. Halbleitersensoren haben grundsätzlich den Vorteil, dass sie mit einer sehr geringen Baugröße gefertigt werden können. Daher kann auch der Energieverbrauch verhältnismäßig gering gehalten werden. Die Halbleitersensoren müssen aber auch den hohen Anforderungen im Kraftfahrzeugbereich genügen. So werden insbesondere sehr hohe Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit gestellt.
Für Neigungssensoren mit derartigen Anforderungen können Differenzialkondensatoren auf Siliziumbasis gewählt werden. Ihre Funktionsweise basiert auf mikromechanischen Doppel-Plattenkondensatoren, deren mittlere gemeinsame Platte an einer beweglich aufgehängten Masse fixiert ist. Bei Beschleunigungen verschiebt sich die Masse, wodurch sich deren Kapazität ändert. Durch entsprechenden Aufbau kann eine Masse für zwei Achsen verwendet werden.
Ebenso als integrierte Schaltung (IC) aufbaubar ist ein piezoresistiver Beschleunigungsmesser. Ein derartiger mikromechanischer Beschleunigungsmesser besteht aus drei Siliziumschichten. Die mittlere Schicht wird so geätzt, dass eine mechanische Struktur entsteht, bei der eine träge Masse durch zwei gegenüberliegende Biegebalken getragen wird. Durch Ionen-Implantation werden piezoresistive Widerstände in den Biegebalken erzeugt. Diese werden als Wheatstonesche Brücke geschaltet. Eine auftretende Beschleunigung bewegt die träge Masse und die resultierende Verbiegung der Biegebalken führt zu einer Änderung der Widerstände und somit zu einer Verstimmung der Brücke. Die Brückenschaltung liefert ein zur Beschleunigung proportionales Signal. Beschleunigungsmesser dieser Art sind in Mikrochips integrierbar und somit als Massenprodukt herstellbar. Damit sind sie auch sehr robust und im Kraftfahrzeugbereich einsetzbar.
Auch andere auf Halbleiterbasis gefertigte Beschleunigungssensoren sind erfindungsgemäß verwendbar. Voraussetzung ist lediglich, dass sie sich durch ihre Mikrobauweise beispielsweise in andere Systeme des Abschleppschutzes integrieren lassen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren weisen demgegenüber wesentlich größere Abnutzungen auf, wie z. B. die Flüssigkeitssensoren.
Die oben beschriebenen Sensoren auf Halbleiterbasis sind für die Erfassung von Neigungen geeignet. Bei dynamischer Messung werden unter Umständen mit mehreren Sensoren Beschleunigungskomponenten erfasst, womit eine Neigung bzw. ein Kippen detektiert werden kann. Bei statischer Messung kann beispielsweise die Erdanziehungskraft zur Erfassung einer Neigung des Kraftfahrzeuges herangezogen werden.
Falls ein Kraftfahrzeug 1 gemäß der Skizze von Fig. 3 in z-Richtung angehoben wird, kommt es üblicherweise auch zu Schwankungen des Kraftfahrzeuges und damit zu Bewegungen in x- und y-Richtung. Da in diesem Fall die Beschleunigung in z-Richtung verhältnismäßig gering ist, ist sie kaum zu detektieren. Demgegenüber sind die Schwankungen des Kraftfahrzeuges 1 in x- und y-Richtung ohne Weiteres zu erfassen. Bei entsprechender Anordnung des Sensors im Kraftfahrzeug 1 kann damit auch das Anheben des Kraftfahrzeuges in z-Richtung erfasst werden.
Die Miniaturbauweise der Beschleunigungssensoren bzw. -aufnehmer auf Halbleiterbasis ermöglicht, wie bereits erwähnt, deren Integration in andere Kfz- Komponenten. So ist es beispielsweise möglich einen Halbleiterbeschleunigungssensor in Baukomponenten der Innenraumsensorik, die den Innenraum eines Kraftfahrzeuges durch Ultraschall oder Mikrowellen abtastet, zu integrieren.
Darüber hinaus ist mit Halbleiterbeschleunigungssensoren der Aufbau einer „intelligenten Sirene" mit geringen Abmessungen möglich. Fig. 4 zeigt eine derartige „intelligente Sirene". Die eigentliche Sirene 5 wird durch ein Steuergerät 6 angesteuert. Das Steuergerät 6 umfasst eine Steuerplatine 7, auf der der als IC ausgeführte Halbleiterbeschleunigungssensor 8 angeordnet ist.
Neben dem Halbleiter-Beschleunigungs- bzw. Neigungssensor 8 ist auf der Steuerplatine 7 auch eine Steuer- oder Auswerteeinrichtung 9 angeordnet, welche das von dem Sensor 8 erzeugte Sensorsignal in ein Beschleunigungs- oder Neigungssignai umsetzt. Selbstverständlich können die beiden Komponenten 8 und 9 auch in Form einer Einheit' als integrierte Schaltung ausgestaltet sein. Darüber hinaus ist auf der Steuerplatine 7 auch ein Speicher 10 angeordnet. Ist der Sensor 8 beispielsweise in Form eines Halbleitersensors mit einem frei schwingend gelagerten (z.B. trapezförmigen) Element ausgestaltet, kann beim Abstellen des entsprechenden Kraftfahrzeugs die augenblickliche Lage dieses frei schwingenden Elements in dem Speicher 10 gespeichert werden. Anschließend überwacht die Auswerteeinrichtung 9 kontinuierlich durch Auswertung des Sensorsignals des Sensors 8 die Lage dieses frei schwingenden Elements und kann somit durch Vergleich mit der in dem Speicher 10 gespeicherten Information einen Diebstahl feststellen, wenn die augenblickliche Lage des frei schwingenden Elements des Halbleitersensors 8 von der in dem Speicher 10 gespeicherten Lage des frei schwingenden Elements um mehr als einen vorgegebenen Grenzwert abweicht. In diesem Fall kann die Auswerteeinrichtung 9 eine automatische Betätigung der Sirene 5 hervorrufen. Durch die Verwendung des Halbleitersensors 8 können somit selbst geringe Lageänderungen oder Bewegungen des Kraftfahrzeugs, beispielsweise das Anheben lediglich eines Reifens, zuverlässig erfasst und in diesem Fall ein Alarm ausgelöst werden.
Die in Fig. 4 gezeigte "intelligente Sirene", welche im Prinzip eine Diebstahlwamanlage in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Bewegungs-, Neigungs- oder Beschleunigungssensorvorrichtung in Form einer separaten, eigenständigen kompakten baulichen Einheit 2 umfasst, weist vorzugsweise eine eigenständige Energieversorgungseinheit 11 auf. Diese Energieversorgungseinheit 11 kann beispielsweise in Form eines Akkumulators oder in Form einer Batterie ausgestaltet sein, wobei die Verwendung einer Batterie in der Regel aufgrund der längeren Lebensdauer der Batterie vorteilhaft ist. Wird als Energieversorgungseinheit 11 ein Akkumulator verwendet, kann dieser beispielsweise über lösbare Steckverbindungsanschlüsse 12 zum Aufladen an das Bordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden. Darüber hinaus sind in Fig. 4 auch weitere Steckverbindungsanschlüsse 13 dargestellt, mit deren Hilfe die "intelligente Sirene" beispielsweise an einen CAN-Bus oder Steuerbus des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden kann, so dass von der Steuer- oder Auswerteeinrichtung 9 bei Feststellen eines Diebstahls entsprechende Steuersignale über den CAN-Bus übertragen werden können, um die Blinklichter des Kraftfahrzeugs zu betätigen oder das Kraftfahrzeug still zu legen. Ebenso können über diese Steckverbindungsanschlüsse 13 auch Informationen an den CAN-Bus und somit an die anderen elektronischen Komponenten des Kraftfahrzeugs übertragen werden, welche die augenblickliche Neigungsstellung des Kraftfahrzeugs beschreiben. Über die Steckverbindungsanschlüsse 12 und 13 kann die "intelligente Sirene" einfach in entsprechend vorgesehene Anschlussöffnungen des Kraftfahrzeugs gesteckt und somit ohne großen Aufwand verbaut werden.
Eine derartige „intelligente Sirene" kleiner Bauart lässt sich auch ohne weiteres nachträglich in ein Kraftfahrzeug einbauen. Aufgrund der kleinen Bauform lässt sich ein Halbleiter-Neigungssensor auch direkt in ein Steuergerät einer Diebstahlwamanlage einbauen. Grundsätzlich kann der Neigungssensor aber auch in jede andere Kraftfahrzeugkomponente integriert werden. So eignet sich insbesondere eine Innenraumüberwachungskomponente hierzu, in der ebenso auf einer Steuerplatine der als IC ausgeführte Halbleiterbeschleunigungssensor angeordnet sein kann.
Für Diebstahlwarnanlagen ist es wesentlich, die Bewegungen des Fahrzeuges bei Diebstahlversuchen von denen im Normalbetrieb deutlich auseinanderhalten zu können. Da dies in der Regel durch einfache Schwellwertbetrachtungen nicht möglich ist, können entsprechende Rechner- bzw. Mikroprozessoreinrichtungen hierfür verwendet werden. Dabei ist es zweckmäßig, Beschleunigungsprofile, die für Bewegungen von Kraftfahrzeugen bei Diebstahlversuchen typisch sind, in einer Speichereinrichtung zu speichern. Hierzu können Beschleunigungsprofile von einem Sensor oder von mehreren Sensoren, die mehrere Bewegungsachsen erfassen, aufgenommen werden. Auf der Basis dieser Profile können Auswertelogiken so programmiert werden, dass Diebstahlversuche verhältnismäßig einfach erkannt und von anderen Bewegungen unterschieden werden können.
Der erfindungsgemäße Halbleiterbeschleunigungsaufnehmer als Neigungssensor eignet sich nicht nur für Diebstahlwarnanlagen bzw. Abschleppschutzsysteme sondern auch für Informationssysteme, die den Benutzer des Kraftfahrzeuges im Normalbetrieb über den Zustand des Kraftfahrzeuges direkt oder per Funk informieren. So kann der Halbleiterneigungssensor auch dazu verwendet werden, dem Fahrer den Neigungswinkel seines Kraftfahrzeuges mitzuteilen, damit insbesondere bei Lastkraftwagen ein Kippen verhindert werden kann.
BEZUGSZEICHENLISTE
Kraftfahrzeug
Diebstahlwamanlage
Kran
Transporter
Sirene
Steuergerät
Steuerplatine
Sensoreinrichtung
Auswerteeinrichtung
Speichereinrichtung
Batterie/Akku
Steckverbindungsanschlüsse für Akku
Steckverbindungsanschlüsse für CAN-Bus

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Bewegungssensorvorrichtung zum Erfassen einer Bewegung eines Kraftfahrzeugs (1), mit einer Sensoreinrichtung (8) zur Abgabe eines Sensorsignals, und mit einer Auswerteeinrichtung (9) zum Umsetzen des Sensorsignals in ein Bewegungssignal, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (8) einen Halbleitersensor umfasst.
2. Bewegungssensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleitersensor ein piezoresistiver Sensor oder ein differentialkapazitiver Sensor ist.
3. Bewegungssensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (8) mit dem Halbleitersensor als integrierte Schaltung ausgeführt ist.
4. Bewegungssensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungssensorvorrichtung in Form einer Beschleunigungssensorvorrichtung zum Erfassen einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs (1) ausgestaltet ist, wobei die Auswerteeinrichtung zum
Umsetzen des Sensorsignals in ein Beschleunigungssignal ausgestaltet ist.
5. Bewegungssensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungssensorvorrichtung als eine Neigungssensorvorrichtung zum Erfassen einer Neigung des Kraftfahrzeugs (1) ausgestaltet ist, wobei die Auswerteeinrichtung (9) zum Umsetzen des Sensorsignals in ein Neigungssignal ausgestaltet ist.
6. Bewegungssensorvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die als Neigungssensorvorrichtung ausgestaltete Bewegungssensorvorrichtung eine Speichereinrichtung (10) zum Speichern einer Neigungsinformation der Auswerteeinrichung (9) beim Abstellen des Kraftfahrzeugs (1) umfasst, wobei die Auswerteeinrichtung (9) derart ausgestaltet ist, dass sie kontinuierlich das von der Sensoreinrichtung (8) abgegebene Sensorsignal bzw. das entsprechende Neigungssignal mit der in der Speichereinrichtung (10) gespeicherten Neigungsinformation vergleicht und bei Feststellen einer Abweichung, welche einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, ein Alarmsignal erzeugt.
7. Kraftfahrzeugsinformationssystem mit einer Bewegungssensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bereitstellung von dem Bewegungssignal der Auswerteeinrichtung (9) der Bewegungssensorvorrichtung entsprechenden Bewegungsinformationen.
8. Diebstahlwamanlage mit einer Bewegungssensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6.
9. Diebstahlwamanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bewegungssensorvorrichtung in die Diebstahlwamanlage in Form einer baulichen Einheit (2) integriert ist.
10. Diebstahlwamanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bauliche Einheit (2) Anschlussmittel (12) für einen Anschluss der baulichen
Einheit an ein Energieversorgungsnetz des Kraftfahrzeugs (1) umfasst.
11. Diebstahlwamanlage nach einem Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Diebstahlwamanlage Anschlussmittel (13) zum Anschluss an einen Steuerbus des Kraftfahrzeugs (1) zur Übertragung von Steuerinformationen für den Fall der Erkennung eines Diebstahls des Kraftfahrzeugs (1) infolge einer Auswertung des Sensorsignals der Sensoreinrichtung (8) der Bewegungssensorvorrichtung umfasst.
12. Diebstahlwamanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmittel (12, 13) zum lösbaren Anschluss der Diebstahlwamanlage an das Energieversorgungsnetz bzw. den Steuerbus ausgestaltet sind.
13. Diebstahlwarnanlage nach einem der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Diebstahlanwamanlage eine Energieversorgungseinrichtung (11) zur eigenständigen Energieversorgung der Diebstahlwamanlage umfasst.
14. Intelligente Sirene oder Innenraumüberwachungssystem mit einer Diebstahlwamanlage nach einem der Ansprüche 8-13.
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