WO2014114293A1 - Aufprallsensor mit triboelektrischem effekt für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Aufprallsensor mit triboelektrischem effekt für ein kraftfahrzeug Download PDF

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impact
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Roland Kuffer
Heinz Bader
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Continental Automotive Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0052—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to impact

Definitions

  • the invention relates to an impact sensor for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Such an impact sensor is known, for example, from EP 0937612 A2, where in particular the interruption of an electrical conductor or of this change in the electrostatic capacitance between 2 metallic plates is evaluated in the event of an impact.
  • the electrical conductor must be permanently energized.
  • a triboelectric sensor cable for burglar surveillance in which an air separation element and an electrically insulating plastic element are provided to detect vibrations acting on the sensor cable due to burglary attempts.
  • the object of the present invention is to present an alternative concept for a crash sensor for a motor vehicle.
  • An essential idea of the invention is that the triboelectric effect known per se (cf., Wikipedia for frictional electricity), ie the frictional electricity between materials with different electron affinity, can be utilized to detect relative movements, that is to say an impact.
  • the electrical conductor is made of a first, electrically conductive material and disposed within a second material, wherein upon impact from a predetermined direction of the conductor and / or the second material relative to each other to generate friction between the first and The second material are movable and the resulting by this friction between the first and second material in the electrical conductor, electrical charge transfer, for example, is detected in the form of electrical voltage.
  • the cross sections and at least the second material is partially elastic, as is already the case, for example, with conventional coaxial cables.
  • the second material has at least a predetermined distance in the triboelectric series or a predetermined distance in the electron affinity with respect to the first material, a sufficient signal-to-noise ratio sufficient in response to a predetermined strength of the impact as a standard for suitable materials for a given cable shape is and also by the shape of the cable, in particular the size of the friction surface between 1. and 2. material can also be significantly influenced.
  • the impact sensor is constructed as a round cable, wherein the electrical conductor is arranged in the interior of the second material.
  • the charge shift can also be detected as such by means of a suitable circuit, for example a charge amplifier.
  • a suitable circuit for example a charge amplifier.
  • the detection of the charge shift is usually a form of voltage measurement, but perhaps not directly on the charge-carrying conductor but at the output of the intermediate circuit, so for example.
  • a charge amplifier for example, the charge amplifier.
  • the impact sensor is designed as a flat conductor, wherein the electrical conductor has at least one friction surface to the second material.
  • a flat conductor arrangement also allows a very simple production and also a large friction surface between the 1. and 2. material.
  • the impact sensor has an outer electrically conductive shielding shell, which is electrically connected to ground potential.
  • the electrical conductor can be subjected to a test current. It should be noted, however, that the required test current can be extremely low, so that possibly even a permanent test at the same time for impact detection is possible, but preferably such a test, for example, when the vehicle is stationary and commissioning of the sensor, alternatively cyclically such test phases to be provided.
  • reference numeral 1 denotes the electrical conductor and reference numeral 2 denotes the second material, which is preferably nonconductive and has sufficiently different electron affinity, and 3 denotes an outer, electrically conductive sheath for shielding.
  • the directional indications X, Y and Z correspond to the definition in the motor vehicle with X as the direction of travel, Y as the transverse direction and Z in the vertical axis. Show it
  • Figure 1 1. Design as coaxial cable.
  • Figure 2 2nd embodiment as a flat conductor.
  • Figure 3 embodiment with two electrical conductors in a cable and two
  • FIG. 4 shows a cross-section of an impact sensor in the form of a coaxial cable arranged over the length of a vehicle front, that is to say in the Y direction, with a collision of the vehicle with a pedestrian or other obstacle being counteracted by a force F acting as the main impact direction Direction of travel is considered and there is a deformation, in particular crushing of the impact sensor.
  • the sensor can be used on any other side of the vehicle, ie laterally or in the rear bumper.
  • the electrical conductor (1) is made of a first electrically conductive material, for example copper or comparable metals.
  • the conductor 1 is in contact with a second material (2), here even completely embedded in this or enclosed by this, wherein the second material is preferably selected non-conductive and with sufficiently different electron affinity.
  • the conductor (1) and / or the second material (2) are movable relative to each other to create friction between the first and second materials.
  • the second material 2 is primarily pressed by the force F around the conductor (1) and, due to the friction occurring, a charge carrier release and a voltage pulse are generated which are detected in a conventional manner by a suitable evaluation circuit. From the strength of this voltage pulse can be concluded that the presence and preferably even the strength of the impact.
  • the second material preferably has at least a predetermined distance in the triboelectric series or a predetermined distance in the electron affinity with respect to the first material.
  • the strength of the voltage pulse can be influenced, depending on spatial and material conditions application-specific adjustments can be made to achieve a sufficient signal-to-noise ratio.
  • the impact sensor is constructed there as a round cable, wherein the electrical conductor (1) is arranged in the interior of the second material (2).
  • a wound around a core shape of an electrical conductor could be provided, wherein the core then, for example, may consist of the second material.
  • the core then, for example, may consist of the second material.
  • FIG. 2 shows the impact sensor as a flat conductor, wherein the electrical conductor (1) has at least one friction surface for the second material (2), here even two sides friction surfaces on both sides above and below the electrical conductor 1 with a significantly larger total friction surface and thus higher amount on free charge carriers than in a comparably large arrangement according to FIG. 1.
  • the electrical conductor 1 is wider in its cross-sectional area in the direction of travel X than in the vertical direction Z, so that in a collision F, the second material can be displaced well along this relatively large friction surfaces.
  • Such an arrangement can also be arranged running across the width of the vehicle front in the Y direction of the vehicle, for example within the bumper.
  • the impact sensor preferably has an outer electrically conductive shielding shell (3), which is electrically connected to ground potential.
  • the electrical conductor (1) for Test for integrity of the line subjected to a test current is particularly suitable in the outer region of the motor vehicle, in particular the bumper on the vehicle front or in the rear, but also the side areas, such as the doors.
  • one sensor evaluation unit (S1, S2) is preferably provided at both ends of the impact sensor, which comprises means for detecting a voltage (here sketched as an operational amplifier) has at least one of the electrical conductors.
  • a voltage here sketched as an operational amplifier
  • there the electrical wiring for the generation of the test current in the form of a preferably switchable power source (ITEST) and the electrical ground connection of the conductor 1 via an example. High resistance at the opposite end of the conductor 1 is sketchily indicated.
  • the outer shielding shell 3 is connected directly to ground potential.
  • the current source can also be permanently switched on or configured non-switchable.
  • the resistance should have a value at which the test current gives an evaluable voltage.
  • the conductor can also be routed as a ring conductor over the crash zone and fed back and the sensor evaluation unit (S1, S2) structurally integrated into a housing or be connected in a multiplex operation, a single Sensorausnce niethacin alternately with the conductors.
  • a temperature sensor is provided on the impact sensor outside in a distance which is still sufficiently short for the temperature conditions at the impact sensor or within the impact sensor, ie within this, and temperature influences in the measurement signal are reduced on the basis of the temperature and a temperature characteristic.
  • a separate sensor such as, for example, a PTI element, can be used as a temperature sensor or a corresponding circuit on the wire itself, for example by energizing it and measuring the temperature-dependent internal resistance of the conductor.
  • Moisture can also affect the mechanical friction and in particular the triboelectric effect and a corresponding signal of a humidity sensor can be used to detect any disturbances on the impact sensor and to warn the driver or their influence in the signal of the impact sensor based on the measured moisture and a characteristic to reduce.
  • the path shown there as a ground terminal would either actually be connected to the ground potential of the circuit, that is, for example, also the shielding of the cable or conceivable also on a separate return line, such as in a ring conductor arrangement.
  • a measurement of the charge transfer, for example, by means of such a charge amplifier circuit has advantages over the direct voltage measurement, for example, is less susceptible to EMC and allows an amplification of the relatively small charge displacement by the triboelectric effect.

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Abstract

Es wird ein Aufprallsensor für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem elektrischen Leiter beschrieben, bei welchem eine elektrische Eigenschaft des Leiters bei einem Aufprall beeinflusst wird und aus dieser Beeinflussung das Vorliegen eines Aufpralls erkannt wird. Dazu ist der elektrische Leiter (1) aus einem ersten, elektrisch leitfähigen Material und in Berührung mit einem zweiten Material (2) angeordnet, derart dass bei einem Aufprall aus einer vorgegebenen Richtung der Leiter (1) und/oder das zweite Material (2) relativ zueinander unter Erzeugung von Reibung zwischen dem ersten und zweiten Material beweglich sind und die durch diese Reibung zwischen erstem und zweitem Material im elektrischen Leiter (1) gemäß dem triboelektrischen Effekt entstehende Ladungsverschiebung, bspw. als elektrische Spannung erfasst wird.

Description

Aufprallsensor mit triboelektrischem Effekt für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Aufprallsensor für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein solcher Aufprallsensor ist beispielsweise aus der EP 0937612 A2 bekannt, wobei dort insbesondere die Unterbrechung eines elektrischen Leiters oder dieser Änderung der elektrostatischen Kapazität zwischen 2 metallischen Platten bei einem Aufprall ausgewertet wird. Dazu muss der elektrische Leiter permanent stromführend sein.
Aus der DE 1 1 2004 001 382 T5 ist ein triboelektrisches Sensorkabel zur Einbruchsüberwachung bekannt, bei welchem ein Lufttrennelement und ein elektrisch isolierendes Kunststoffelement vorgesehen sind, um auf das Sensorkabel einwirkende Erschütterungen aufgrund von Einbruchsversuchen zu erkennen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Konzept für einen Aufprallsensor für ein Kraftfahrzeug vorzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass der an sich bekannte triboelektrische Effekt (vgl. Wikipedia zu Reibungselektrizität), also die Reibungselektrizität zwischen Materialien mit unterschiedlicher Elektronenaffinität ausgenutzt werden kann, um Relativbewegungen, also auch einen Aufprall zu erkennen.
Während bei der Einbruchsüberwachung eine sehr hohe Sensibilität für kleinste Erschütterungen erforderlich ist, kann für die Verwendung als Aufprallsensor ein deutlich einfacherer Aufbau gewählt werden. So reicht es, wenn der elektrische Leiter aus einem ersten, elektrisch leitfähigen Material ist und innerhalb eines zweiten Materials angeordnet ist, wobei bei einem Aufprall aus einer vorgegebenen Richtung der Leiter und/oder das zweite Material relativ zueinander unter Erzeugung von Reibung zwischen dem ersten und zweiten Material beweglich sind und die durch diese Reibung zwischen erstem und zweitem Material im elektrischen Leiter entstehende, elektrische Ladungsverschiebung bspw. in Form der elektrischen Spannung erfasst wird.
Eine solche Relativbewegung beim Aufprall kann bereits dadurch ermöglicht werden, dass die Querschnitte und zumindest das 2. Material teilelastisch ist, wie dies beispielsweise bereits bei herkömmlichen Koaxialkabeln der Fall ist. Vorzugsweise weist das zweite Material gegenüber dem ersten Material zumindest einen vorgegebenen Abstand in der triboelektrischen Reihe bzw. einen vorgegebenen Abstand in der Elektronenaffinität auf, wobei als Maßstab für geeignete Materialien bei gegebener Kabelform ein hinreichendes Signal-Rauschverhältnis als Reaktion auf eine vorgegebene Stärke des Aufpralls hinreichend ist und zudem durch die Form des Kabels, insbesondere die Größe der Reibefläche zwischen 1 . und 2. Material maßgeblich ebenfalls beeinflusst werden kann. In einer besonders bevorzugten, da besonders einfachen Ausgestaltung ist der Aufprallsensor als ein Rundkabel aufgebaut ist, wobei der elektrische Leiter im Inneren des zweiten Materials angeordnet ist. So wurden 1. Versuche mit herkömmlichen Rundfunktechnik-Antennen-Koaxialkabeln durchgeführt und wiesen diese bereits bei einem Aufprall, beispielsweise einem Hammerschlagtest deutlich messbare Spannungsimpulse auf.
Alternativ zur Messung der elektrischen Spannung kann die Ladungsverschiebung auch als solche mittels einer geeigneten Schaltung, bspw. einem Ladungsverstärker erfasst werden. Letztlich ist die Erfassung der Ladungsverschiebung in aller Regel eine Form der Spannungsmessung, jedoch eben evtl. nicht unmittelbar am ladungsführenden Leiter sondern am Ausgang der zwischengeschalteten Schaltung, also bspw. einem Ladungsverstärker.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Aufprallsensor als ein Flachleiter ausgebildet, wobei der elektrische Leiter zumindest eine Reibefläche zum zweiten Material aufweist. Eine solche Flachleiteranordnung ermöglicht ebenfalls eine sehr einfache Fertigung und zudem eine große Reibefläche zwischen dem 1 . und 2. Material.
Vorzugsweise weist der Aufprallsensor eine äußere elektrisch leitende Abschirmhülle auf, welche elektrisch auf Massepotential geschaltet ist. Zur Prüfung auf Intaktheit der Leitung kann der elektrische Leiter mit einem Prüfstrom beaufschlagt werden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass der dafür erforderliche Prüfstrom extrem gering sein kann, so dass evtl. sogar eine permanente Prüfung zeitgleich zur Aufprallerkennung möglich ist, vorzugsweise jedoch eine solche Prüfung beispielsweise bei stehendem Fahrzeug und Inbetriebnahme des Sensors erfolgt, alternativ auch zyklisch solche Prüfphasen vorzusehen sind.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im Folgenden können funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein.
So wird mit Bezugszeichen 1 jeweils der elektrische Leiter bezeichnet und mit Bezugszeichen 2 das 2. Material, welches vorzugsweise nicht leitend und mit hinreichend abweichender Elektronenaffinität gewählt ist sowie mit 3 eine äußere, elektrisch leitfähige Hülle zur Abschirmung. Die Richtungsangaben X, Y und Z entsprechen dabei der Definition im Kraftfahrzeug mit X als Fahrtrichtung, Y als Querrichtung und Z in Hochachse. Es zeigen
Figur 1 : 1 . Ausgestaltung als Koaxialkabel.
Figur 2: 2. Ausgestaltung als Flachleiter.
Figur 3: Ausgestaltung mit zwei elektrischen Leitern in einem Kabel und zwei
Sensorauswerteeinheiten
Figur 4Querschnitt durch Kabel gemäß Figur 3Figur 1 zeigt im Wesentlichen den Querschnitt eines über die Länge einer Fahrzeugfront, also in Y Richtung angeordneten Aufprallsensors in Form eines Koaxialkabels, wobei bei einem Zusammenstoß des Fahrzeugs mit einem Fußgänger oder anderen Hindernis eine Krafteinwirkung F als Hauptaufprallrichtung entgegen der Fahrtrichtung betrachtet wird und es zu einer Verformung, insbesondere Quetschung, des Aufprallsensors kommt. Genauso kann der Sensor aber an jeder anderen Fahrzeugseite, also seitlich oder auch in der hinteren Stoßstange eingesetzt werden.
Der elektrische Leiter (1 ) ist aus einem ersten, elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Kupfer oder vergleichbaren Metallen. Der Leiter 1 ist in Berührung mit einem zweiten Material (2), hier sogar vollständig in diesem eingebettet bzw. von diesem umschlossen, wobei das 2. Material vorzugsweise nicht leitend und mit hinreichend unterschiedlicher Elektronenaffinität gewählt ist. Bei einem Aufprall aus der vorgegebenen Richtung F ist der Leiter (1 ) und/oder das zweite Material (2) relativ zueinander unter Erzeugung von Reibung zwischen dem ersten und zweiten Material beweglich. Zunächst wird bei einer solchen koaxialen Anordnung primär das 2. Material 2 durch die Krafteinwirkung F um den Leiter (1 ) herum gepresst und entsteht durch die dabei auftretende Reibung eine Ladungsträgerfreisetzung und ein Spannungsimpuls, welcher in herkömmlicher Weise durch eine geeignete Auswerteschaltung erfasst wird. Aus der Stärke dieses Spannungsimpulses kann auf das Vorliegen und vorzugsweise sogar auf die Stärke des Aufpralls geschlossen werden.
Das zweite Material weist vorzugsweise gegenüber dem ersten Material zumindest einen vorgegebenen Abstand in der triboelektrischen Reihe bzw. einen vorgegebenen Abstand in der Elektronenaffinität auf. Da jedoch durch die räumliche Geometrie des Aufprallsensors ebenfalls die Stärke des Spannungsimpulses beeinflussbar ist, können je nach räumlichen und Materialgegebenheiten anwendungsspezifische Anpassungen vorgenommen werden, um zu einem hinreichenden Signal-Rausch-Abstand zu gelangen. Wie in Figur 1 gezeigt ist der Aufprallsensor dort als ein Rundkabel aufgebaut, wobei der elektrische Leiter (1 ) im Inneren des zweiten Materials (2) angeordnet ist.
Alternativ zu dieser Koaxialanordnung sind verschiedene andere Ausgestaltungen denkbar. So könnte beispielsweise auch eine um einen Kern gewickelte Form eines elektrischen Leiters vorgesehen sein, wobei der Kern dann bspw. aus dem 2. Material bestehen kann. Oder aber es werden mehrere Leiter eingebettet oder ein Ringleiter bestehend aus einer Hin- und einer Rückleitung.
Alternativ dazu zeigt Figur 2 der Aufprallsensor als ein Flachleiter, wobei der elektrische Leiter (1 ) zumindest eine Reibefläche zum zweiten Material (2) aufweist, hier sogar beidseitig 2 Reibeflächen oberhalb und unterhalb des elektrischen Leiters 1 mit einer deutlich größeren Gesamtreibefläche und damit höhere Menge an freien Ladungsträgern als in einer vergleichbar großen Anordnung gemäß Figur 1 . Der elektrische Leiter 1 ist dabei in seiner Querschnittsfläche in Fahrtrichtung X breiter als in Hochrichtung Z, so dass bei einem Aufprall F das 2. Material gut entlang dieser verhältnismäßig großen Reibeflächen verdrängt werden kann. Auch eine solche Anordnung kann über die Breite der Fahrzeugfront in Y Richtung des Fahrzeugs beispielsweise innerhalb der Stoßstange verlaufend angeordnet sein.
Zur Vermeidung von Einkopplungen durch elektromagnetische Felder weist der Aufprallsensor vorzugsweise eine äußere elektrisch leitende Abschirmhülle (3) auf, welche elektrisch auf Massepotential geschaltet ist. Wie bereits eingangs erwähnt, wird beispielsweise bei Inbetriebnahme des Aufprallsensors der elektrische Leiter (1 ) zur Prüfung auf Intaktheit der Leitung mit einem Prüfstrom beaufschlagt. Die vorliegend beschriebenen Aufprallsensoren eignen sich insbesondere im Außenbereich des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Stoßstange an der Fahrzeugfront oder im Heck, aber auch den Seitenbereichen, wie bspw. den Türen.
Sie ermöglichen eine Erkennung und vorzugsweise auch Unterscheidung eines Aufpralls mit einem Fußgänger oder vergleichbaren leichteren Objekten zu einem Aufprall mit einem Kraftfahrzeug oder anderen schweren Objekten. Zudem dienen Sie als vorverlagerte Sensoren zur frühen Aufprallerkennung im Sinne sogenannter„Early-Crash- Sensoren" bzw. Up-Front-Sensoren zur Anpassung des Auslösealgorithmus für die Hauptsensoren im Fahrzeugtunnel. Sensoren für sicherheitsrelevante Systeme weisen vorzugsweise eine Redundanz dahingehend auf, dass ein Sensor durch einen weiteren plausibilisiert wird. Dies kann man gemäß der Figuren 3 und 4 dergestalt verwirklichen, dass man nicht nur zwei identische separate Sensoren im Fahrzeug verbaut, sondern in einem triboelektrischen Sensor bereits zwei elekrische Leiter anstelle von nur einem einbringt. Der (eine) Aufprallsensor weist also in Fig.3 und 4 zwei voneinander elektrisch isolierte elektrische Leiter (1 ) auf. Zudem sind vorzugsweise an beiden Enden des Aufprallsensors jeweils eine Sensorauswerteeinheit (S1 ,S2) vorgesehen, welche Mittel zum Erfassen einer Spannung (hier als Operationsverstärker skizziert) auf zumindest einem der elektrischen Leiter aufweist. Zudem sind dort die elektrische Beschaltung für die Erzeugung des Prüfstroms in Form einer vorzugsweise zuschaltbaren Stromquelle (ITEST) und die elektrische Masseanbindung der Leiter 1 über einen bspw. hochohmigen Widerstand am entgegengesetzten Ende des Leiters 1 skizzenhaft angedeutet. Zudem ist die äußere Abschirmhülle 3 direkt mit Massepotential verbunden.
Die Stromquelle kann auch permanent eingeschaltet bzw. nicht schaltbar ausgestaltet sein. Der Widerstand sollte einen Wert aufweisen, bei dem der Prüfstrom eine auswertbare Spannung ergibt. Man könnte die Prüfung auch nur bei Zündung „Ein" machen (wie z.B. viele Funktionen einer ECU in einem Airbagsystem). Dazu würde man bei Zündung„Ein" einen (Mess)Widerstand an das Leiterende schalten.
Der Leiter kann jedoch auch als Ringleiter über die Crashzone verlegt und zurückgeführt und die Sensorauswerteeinheit (S1 ,S2) baulich in ein Gehäuse integriert oder in einem Multiplexbetrieb eine einzige Sensorauswerteeinheit wechselweise mit den Leitern verbunden sein. Zudem ist denkbar, dass am Aufprallsensor Außen in einem für die Temperaturverhältnisse am Aufprallsensor noch hinreichend kurzen Abstand oder im Aufprallsensor, also innerhalb diesem, ein Temperatursensor vorgesehen ist und anhand der Temperatur und einer Temperaturkennlinie Temperatureinflüsse im Messsignal reduziert werden. Dazu kann als Temperatursensor sowohl ein separater Sensor, wie bspw. ein PTI-Element, verwendet werden oder eine entsprechende Schaltung am Draht selbst, bspw. durch Bestromung von diesem und Spannungsmessung der temperaturabhängige Innenwiderstand des Leiters.
Zudem ist denkbar, dass ein Feuchtigkeitssensor vorgesehen ist. Feuchtigkeit kann die mechanische Reibung und insbesondere den triboelektrischen Effekt ebenfalls beeinflussen und kann ein entsprechendes Signal eines Feuchtigkeitssensors genutzt werden, um evtl. Störungen am Aufprallsensor zu erkennen und den Fahrer zu warnen oder anhand der gemessenen Feuchtigkeit und einer Kennlinie deren Einfluss im Signal des Aufprallsensors zu reduzieren.
Während die Ladungsverschiebung grundsätzlich auch als Spannung direkt am Leiter messbar ist, erweist sich eine Erfassung mittels einer Ladungsverstärkerschaltung als besonders vorteilhaft. Ladungsverstärkerschaltungen sind allgemein bekannt. So ist bspw. eine entsprechende Schaltung von Jan Burgemeister als Quelle und Urheber am 22.10.2009 in Wikipedia unter:
http://de.wi kipedia.org/w/index.php?title=Datei:Ladungsverstaerker.gif&filetimestamp=200 91024202255&
zu entnehmen und unter
http://de.wikipedia.org/wiki/Ladungsverst%C3%A4rker
näher erläutert. Dabei wäre der dort als Masseanschluss gezeigte Pfad entweder tatsächlich auf Massepotential der Schaltung, also bspw. auch die Schirmung des Kabels geschaltet oder denkbar auch auf eine separate Rückleitung wie bspw. bei einer Ringleiteranordnung. Eine Messung der Ladungsverschiebung bspw. mittels einer solchen Ladungsverstärkerschaltung hat gegenüber der direkten Spannungsmessung Vorteile, ist bspw. weniger EMV-anfällig und ermöglicht einer Verstärkung der ja an sich relativ geringen Ladungsverschiebung durch den triboelektrischen Effekt.

Claims

Patentansprüche
1 ) Aufprallsensor für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem elektrischen Leiter, bei welchem eine elektrische Eigenschaft des Leiters bei einem Aufprall beeinflusst wird und aus dieser Beeinflussung das Vorliegen eines Aufpralls erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine elektrische Leiter (1 ) aus einem ersten, elektrisch leitfähigen Material ist und in Berührung mit einem zweiten Material (2) angeordnet ist,
bei einem Aufprall aus einer vorgegebenen Richtung der Leiter (1 ) und/oder das zweite Material (2) relativ zueinander unter Erzeugung von Reibung zwischen dem ersten und zweiten Material beweglich sind und
die durch diese Reibung zwischen erstem und zweitem Material im elektrischen Leiter (1 ) entstehende, elektrische Ladungsverschiebung erfasst wird.
2) Aufprallsensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material gegenüber dem ersten Material zumindest einen vorgegebenen Abstand in der triboelektrischen Reihe bzw. einen vorgegebenen Abstand in der Elektronenaffinität aufweist.
3) Aufprallsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufprallsensor als ein Rundkabel aufgebaut ist, wobei der elektrische Leiter (1 ) im Inneren des zweiten Materials (2) angeordnet ist.
4) Aufprallsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufprallsensor als ein Flachleiter (Fig.2) ausgebildet ist, wobei der elektrische Leiter (1 ) zumindest eine Reibefläche zum zweiten Material (2) aufweist.
5) Aufprallsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufprallsensor eine äußere elektrisch leitende Abschirmhülle (3) aufweist, welche elektrisch auf Massepotential geschaltet ist. 6) Aufprallsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (1 ) zur Prüfung auf Intaktheit der Leitung mit einem Prüfstrom (ITEST) beaufschlagbar ist.
7) Aufprallsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufprallsensor im Inneren zwei voneinander elektrisch isolierte elektrische Leiter (Fig.3, 4: 1 ) aufweist.
8) Aufprallsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor am oder im Aufprallsensor vorgesehen ist.
9) Aufprallsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Feuchtigkeitssensor am oder im Aufprallsensor vorgesehen ist.
10) Aufprallsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsverschiebung mittels einer Ladungsverstärkerschaltung erfasst wird.
1 1 ) Kraftfahrzeug mit einem Aufprallsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche im Außenbereich des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Fahrzeugfront.
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