WO2011080324A1 - Kapazitive sensorbaugruppe - Google Patents

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sensor
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    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • H03K2217/96078—Sensor being a wire or a strip, e.g. used in automobile door handles or bumpers

Definitions

  • the invention relates to a capacitive sensor assembly for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a capacitive sensor module comprises at least one capacitive sensor element, which is formed by at least one (first) electrical conductor element as an electrode and which is connected or connected to an evaluation unit, which at least one measured variable in dependence on the capacitive coupling of the capacitive sensor element to the environment detects and evaluates, as well as at least one (potential-carrying) electrical reference conductor element which forms an electric reference potential (zero potential) in the determination of that measurand or more generally in the capacitive coupling of the capacitive sensor element to the environment and that of the capacitive sensor element, ie in particular of the first electrical conductor element, is arranged at a distance.
  • conductor element is used in the present case generally for a one-part or multi-part electrically conductive element, which is e.g. can be designed as a cable, as a flat conductor, as an electrically conductive foil or in any other form as an electrically conductive component (electrically conductive assembly).
  • the assigned evaluation unit may in particular be the change of a measured variable (eg of a measuring current) depending on the capacitive coupling of the capacitive sensor element to a reference potential defined by a suitable vehicle element such as components of the vehicle body, components of a vehicle seat or the mentioned electric heating element can, capture and evaluate, this capacitive coupling and thus that measure by the Presence of a vehicle occupant or other object in the vicinity of the capacitive sensor element is affected.
  • a measured variable eg of a measuring current
  • the sensor mat is arranged as occupant detector on a vehicle part in order to determine the occupancy of a certain seat of a motor vehicle with a vehicle occupant.
  • the sensor mat is arranged with the serving as a capacitive sensor element electrical conductor element, for example, on a seat surface of a motor vehicle seat, in particular between the seat cover and a seat cushion, so as below the seat cover and above the upholstery foam.
  • the capacitance between the sensor mat and a reference potential (zero potential) carrier is defined, for example, by the vehicle floor ("ground") or at least one in the sensor mat. This does not necessarily have to be done directly by a (direct) capacitance measurement, but it can be done by the measurement of any electrical quantities associated with said capacitance, their respective measured value of the capacitance (between the sensor mat and a Carrier of the reference potential), for example by measuring measuring currents (into or to the electrical conductor element serving as a capacitive sensor element), see also DE 100 48 956 C1 in the case of a steering wheel-integrated capacitive sensor module.
  • the resulting capacity is influenced by the capacitive coupling of the occupant; and the resulting capacitance corresponds to a combination (depending on the specific circumstances eg approximately a series connection) of the capacitance between the seat surface (or the capacitive sensor element provided there) and the vehicle occupant and the capacitance between the vehicle occupant and the reference potential.
  • a capacitive sensor assembly can be used as an occupant detector to enable or disable safety devices of a motor vehicle, but also to trigger other functions of a motor vehicle, such. B. of warning or control functions.
  • a sensor mat in addition to at least one sensor element serving as an electrical conductor element electrically operated heating element, which are spaced from the first electrical conductor element and the heat when energized to heat a steering wheel, a vehicle seat or other vehicle part produce.
  • capacitive sensor systems which also comprise at least one electrical heating element and / or at least one reference conductor element in addition to a capacitive sensor element, adherence to a defined distance between the (first) electrical conductor element constituting the capacitive sensor element and the heating conductors forming the electrical heating element or the respective one Reference conductor element of importance in order to gain reliable information about the occupancy of a seat with a vehicle occupant.
  • the effect of moisture and moisture on the measurement results is dependent on the distance between the sensor element and the heating element or sensor element and reference conductor element.
  • the invention is based on the problem to provide a capacitive sensor assembly for a motor vehicle, which avoids the aforementioned disadvantages.
  • the capacitive sensor element forming a first electrical conductor element of the sensor assembly is designed as (elongated) outer conductor and surrounds the (an electrical reference potential defining) reference electrical conductor element which forms an inner conductor (and along the - possibly curved - extension direction of the outer conductor runs).
  • a defined arrangement of a capacitive sensor element forming first electrical conductor element is achieved with respect to a reference conductor element, wherein the arrangement can be selectively designed either so that the distance between the first electrical conductor element (Au burnleiter) and the reference conductor element (inner conductor) in Operation always remains constant, or can be designed so that, depending on certain external conditions, such. B. a pressure, defined distance changes are possible.
  • the reference conductor element (“potential-carrying element") defines in each case in particular (as counterelectrode to the first conductor element) in each case a reference potential for (capacitance) measurements.
  • the reference conductor element and the first conductor element be spaced apart such that any straight line extending in the cross-sectional plane of the sensor assembly that intersects the first conductor element and the reference conductor element (eg, substantially perpendicular) irrespective of the spatial orientation of the straight line in the cross-sectional plane, by parallel displacement in the cross-sectional plane can be brought into a position in which it forms a Kurvensekante of the first conductor element, without cutting the reference conductor element.
  • the reference conductor element (“potential-carrying element / inner conductor) can simultaneously serve as an electrical heating conductor (for heating a vehicle component) and is to be operated with a suitable electric current (“ heating current ”) for this purpose.
  • the first electrical conductor element as an outer conductor forms an elongated envelope in which the reference conductor element extends as an (elongated) inner conductor.
  • Such a construction can be realized, in particular, in the manner of a shielded conductor or a coaxial cable, with the reference conductor element as the core and the first conductor element as the outer shell.
  • the first conductor element in the form of an outer conductor can - as well as possibly the reference conductor element in the form of an inner conductor - be formed by a wire mesh, an electrically conductive foil or the like.
  • the second conductor element may form a so-called "driven shield.”
  • Such a configuration may in particular be designed in the manner of a triaxial cable or, more generally, an n-axial cable, extending between the inner reference conductor element and the outer first conductor element second conductor element may also be formed as a wire mesh, electrically conductive foil or the like.
  • the reference conductor element and the second conductor element are advantageously spaced apart from one another such that any straight line which extends in the cross-sectional plane of the sensor assembly which intersects the first and second conductor element and the reference conductor element (eg substantially perpendicular), regardless of the spatial orientation of the Straight line in the cross-sectional plane, can be brought by parallel displacement in the cross-sectional plane in a position in which it forms a Kurvensekante the second conductor element, without the To cut reference conductor element. This corresponds to the spacing already stated above for the reference conductor element and the first conductor element.
  • the reference conductor element is surrounded as an inner conductor of a dielectric, which by a gas such. As air, but also by an (insulating) solid can be formed.
  • the dielectric is compressible under the action of an external pressure, so that the configuration of the sensor arrangement can be selectively varied depending on the pressure, which in turn influences the resulting capacity and allows conclusions about pressure conditions in the region of the sensor arrangement.
  • a dielectric material can be used, which under a pressure outside, which exceeds a certain minimum pressure, substantially deformed, from which conclusions about the weight of a vehicle occupant can be drawn, which has taken on a equipped with the sensor assembly vehicle seat.
  • heavier and lighter vehicle occupants which may be important for the selection of a specific inflation behavior of an airbag, hereby can in particular support the distinction between an occupancy with a child seat and a (small) vehicle occupants.
  • the deformability of the dielectric can be location-dependent, for example by using different materials in different regions to form the dielectric surrounding the reference conductor element.
  • a material is used as the dielectric which is not substantially deformable in the pressures which occur during normal operation of the sensor arrangement, that is to say for example in the case of a vehicle-seat-integrated sensor arrangement under the pressures generated by vehicle occupants. This ensures that (capacity) measurements provide pressure-independent results.
  • an (insulating) protective cover may be provided, which surrounds at least the reference conductor element as the inner conductor (and optionally a reference conductor element enclosing dielectric).
  • a protective cover can extend, for example, between the first conductor element as outer conductor and the reference conductor element as inner conductor or also beyond the headmaster; but it can also (alternatively or additionally) run on the outermost surface of the sensor assembly.
  • the protective cover can be formed by an additional sleeve element or integrated directly into the device, for example in the form of an insulating lacquer.
  • the first conductor element can be acted upon by an alternating current (as a measuring current) in order to enable reliable results by evaluating the real part, the imaginary part and / or the rms value of the current, even when wet.
  • the sensor assembly according to the invention may in particular be part of a motor vehicle seat in order to be able to recognize a seat occupancy; or it may be part of a steering wheel to determine a hand rest of a driver on the steering wheel can.
  • it can also be integrated into a safety belt system of a motor vehicle or in another vehicle assembly.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle seat with
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of an electrical conductor for forming a capacitive sensor element
  • FIG 3 shows a second embodiment of an electrical conductor for forming a capacitive sensor element.
  • Fig. 4 is a capacitive sensor element together with an associated
  • 5 shows a third embodiment of an electrical conductor for forming a capacitive sensor element.
  • 6 shows a schematic cross section through a motor vehicle steering wheel with a capacitive sensor element.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle seat 100, which has a seat cushion 101 provided on a seat undercarriage and a backrest 106 hinged to the seat undercarriage so that a vehicle occupant I located on the vehicle seat sits on the seat cushion 101 on the one hand and with his back on the other hand Backrest 106 can support.
  • the seat cushion 101 includes e.g. a pad 102 and a cover 104, wherein here in the region of the seat surface of the seat cushion 101 between the seat cushion 102 and the cover 104, a sensor mat 103 is arranged, which has at least one capacitive sensor element.
  • a first electrically conductive element hereinafter simply referred to as the first conductor element or as the first electrical conductor, integrated, which forms an electrode of the capacitive sensor element and which is connected to an evaluation unit 6 to the capacitance between the sensor mat 103rd More specifically, to be able to determine at least one arranged on the sensor mat 103 capacitive sensor element (electrode), and a reference potential of the vehicle seat 100 containing vehicle.
  • the evaluation unit 6 can in turn interact with a control unit (not shown) which, depending on the occupancy of the vehicle seat with an occupant I and optionally in dependence on the size and weight of the occupant and depending on whether the corresponding occupant directly on the Vehicle seat 100 is seated or whether it is a child seated by a child seat, associated safety devices of the vehicle seat, such.
  • a control unit not shown
  • the capacitance between the sensor mat 103 and the reference potential is essentially determined by the combination of two capacitances, namely the capacitance C S i between the sensor mat 103 and the vehicle occupant I and the capacitance C
  • suitable possibilities to couple the vehicle occupant I to the reference potential in such a way that a particularly accurate determination of the occupancy of the vehicle seat 100 is made possible, as well as with regard to the (capacitance) measurement reference is made to US Pat. No. 6,563,231 B1 for further details.
  • the configuration of the electrical conductor, which forms the electrode of the sensor mat 103, to which the capacitance measurements necessary for determining the seat occupancy are related, is particularly relevant.
  • a first electrical conductor arranged as a component of a sensor mat 103 underneath a seat cover 104, which forms a capacitive sensor element or an electrode of a sensor mat is designed as an outer conductor which serves to define or form an electrical reference potential reference electrical conductor element (hereinafter referred to as reference conductor 3 for simplicity) receives as an inner conductor and enveloping (completely) encloses.
  • the reference conductor 3 as an inner conductor extends longitudinally (perpendicular to the sheet plane of Figure 2) and the capacitive sensor element forming the first conductor 1 extends (also perpendicular to the leaf level of Figure 2) along the reference conductor 3.
  • the first conductor 1 as OHleiter Au and the reference conductor 3 as an inner conductor according to the configuration of Figure 2 is an arrangement in the manner of a shielded conductor, eg a coaxial cable, with the inner conductor as the soul and the outer conductor as the outer shell.
  • Reference conductor 3 which serves as a (seat-integrated) reference potential element (eg instead of the frequently provided vehicle floor) forms / defines a reference potential (for capacitance determinations), can in this case be simultaneously used as a heating conductor (for electrically heating) Seat 100 and the seat cushion 101) may be provided.
  • the sensor mat 103 then also forms a heating mat.
  • the reference conductor 3 and the first conductor 1 are spaced apart such that any straight line g (as indicated by dashed lines in Figure 2), which extends in the cross-sectional plane of the sensor assembly, which intersects the first conductor 1 and the reference conductor 3, regardless of the spatial orientation of the straight line g in the cross-sectional plane, can be brought by parallel displacement in the cross-sectional plane in a position in which it forms a Kurvensekante s of the first conductor 1 (ie two spaced apart in the cross-sectional plane points of the first conductor 1), without to cut the reference conductor 3.
  • the reference conductor 3 is surrounded by an insulator or dielectric 4, which is tungsleiter between the reference conductor 3 as an inner conductor and the first conductor 1 as Au extends and which is surrounded in the embodiment to the externa ßeren first conductor 1 out of a (moisture-tight) protective cover 5b.
  • a heat conductor of the reference conductor 3 is also used to generate heat when energized with electric current, so that in this way, for example, the seat of a seat cushion can be heated.
  • the material of the dielectric 4 is in this case selected so that a sufficient part of the heat generated in the heating element 3 (can escape through the dielectric 4 and) is available for heating the seat cushion 101 available.
  • first conductor 1 by a conductive material, in the present case in the form of a wire mesh 1 1 or alternatively in the form of an electrically conductive foil or a conductor track is formed.
  • a (moisture-proof) protective sheath 5a may also be provided.
  • the capacitive sensor element first conductor 1
  • the occupant I or its body part facing the sensor element form a first capacitor (the capacitance C S i) and the occupant I as well a reference potential defining element (here the reference conductor 3) a second capacitor (the capacitance C, N ).
  • the two capacitors are connected approximately in series.
  • the evaluation unit 6 is connected to the sensor module 1, 3 and can be a measured variable (eg, a measurement current) or a change in a measured variable as a result of a vehicle occupant I made capacitive coupling between the capacitive sensor element (first conductor 1) and the reference potential (defined through the reference conductor 3). Concretely, e.g. the strength, a frequency, the amplitude and / or the phase of a measuring current are determined. For a possible concrete embodiment of an evaluation unit 6, reference is made to FIG. 4 and the associated description.
  • the dielectric 4 surrounding the reference conductor 3 as an inner conductor is designed to be sufficiently rigid on the one hand so that it can not be deformed under the forces or pressures occurring during normal operation of the sensor arrangement.
  • the forces and pressures occurring in normal operation are understood in particular as meaning those of a person sitting on the vehicle seat 100 sitting vehicle occupants I are applied, see Figure 1.
  • the dielectric 4 ensures that the (radial) distance between the first conductor 1 as outer conductor and the reference conductor 3 as inner conductor always remains constant regardless of the occupancy of the corresponding vehicle seat, so that the force or pressure effect the resulting capacity ( using the outer conductor 1 as a capacitive sensor element) is not substantially affected.
  • an (insulating) material for the dielectric 4 which deforms depending on the weight of a vehicle occupant seated on the vehicle seat 100.
  • the material of the dielectric 4 may be chosen such that it is not deformed under the effect of the weight of a child seat including a small child therein, but a substantial deformation only occurs from a force or pressure threshold, which is above the weight of a child seat with toddler and, for example, the weight of a small female passenger (so-called 5% - woman) corresponds.
  • the sensor assembly can be configured as a pressure-sensitive sensor (pressure sensor) with a suitable choice of the dielectric 4 additionally, in order to gain additional information about a vehicle occupant located on the associated vehicle seat 100.
  • a location-dependent or direction-dependent pressure sensitivity of the sensor module can also be achieved, for example by using different (insulating) materials for different regions 41, 42, 43, 44 of the dielectric 4.
  • different (insulating) materials for different regions 41, 42, 43, 44 of the dielectric 4.
  • 41, 42, 43, 44 materials with comparatively high compressibility (relatively large compressibility or small compression modulus) and materials with comparatively low compressibility (comparatively small compressibility or large compression modulus) are used, it can be achieved that changes in distance between the first conductor 1 as Au chleiter and the reference conductor 3 as an inner conductor of the location and / or the direction of a force acting on the sensor assembly force depend.
  • reaction delay allows, in particular, a phase-wise measuring, wherein approximately first (before the delayed deformation of the dielectric as a result of a force) purely capacitive coupling changes - as a result of occupancy of the seat - are detected and then (during or after deformation of the dielectric) of Influence of a deformation of the dielectric on the capacitive coupling is detected, whereby additional data for the detection of seat occupancy and the distinction between different sized / heavy vehicle occupants are available.
  • the material of the dielectric 4 can be selected such that it is affected by temperature changes, ie by a change in the ambient temperature and / or by a change in the temperature generated by the reference / heating conductor 3 in operation - depending on whether a temperature increase or a decrease in temperature is present - so expands or contracts that change the distances between the components of the sensor assembly, in particular between serving as a capacitive sensor element outer, first conductor 1 and the reference / heating conductor 3.
  • the associated effects on the determined under given conditions allow a conclusion on the ambient temperature or - when operating the reference conductor 3 as a heating element - on the heating conductor generated temperature. This can be on the one hand facilities of a motor vehicle, such. As the heater itself or an air conditioner, control or regulate and take into account the other temperature influences on the sensor assembly suitable.
  • Figure 3 shows a development of the sensor assembly of Figure 2, according to which extends between the first conductor 1 as outer conductor and the reference conductor 3 as an inner conductor, an additional second conductor 2, which here (also) is designed as a cable braid 21 and the reference conductor 3 and the dielectric 4 surrounds like a shell.
  • the first conductor 1 serving as a capacitive sensor element can be shaped in the form of an external conductor relative to the reference conductor 3 in the form of an internal conductor shield, so that changes in the distance between the first conductor 1 and the reference conductor 3 have no substantial effect on the resulting capacity.
  • the screen formed by the second conductor 2 can be designed as a so-called potential-driven screen ("driven shield").
  • a further (possibly moisture-proof) protective cover 5c can run between the first conductor 1 and the second conductor 2.
  • a further (possibly moisture-proof) protective cover 5c can run between the first conductor 1 and the second conductor 2.
  • a further (possibly moisture-proof) protective cover 5c can run between the first conductor 1 and the second conductor 2.
  • a further (possibly moisture-proof) protective cover 5c can run between the first conductor 1 and the second conductor 2.
  • the sensor assembly of Figure 3 is designed in the manner of a Triaxialrés, with the Rferenzleiter 3 as the soul, the first conductor 1 as externa ßerer shell and the second conductor 2 as the middle envelope enclosing the reference conductor 3 / soul and in turn of the by the first conductor 1 formed outer shell is enclosed.
  • FIG. 4 shows a sensor assembly 1, 3 of the type shown in cross-section in FIGS. 2 and 3 as part of a sensor mat 103 together with a downstream evaluation unit 6 for evaluation of output signals generated by the sensor assembly 1, 3.
  • the evaluation unit 6 can serve on the one hand to determine the capacitance of the sensor mat 103 in relation to the reference potential, which is determined by occupancy of the corresponding vehicle seat 100 with a vehicle occupant I, cf. FIG. 1, through the interconnection (eg series connection) of FIG Capacitance C S i between the sensor mat 103 and the vehicle occupant I and the capacitance C, N between the vehicle occupant I and the reference potential.
  • the first conductor 1 (Au noxleiter) of the sensor assembly as a capacitive sensor element with an alternating current, for. B. a sinusoidal signal of a defined frequency, for example of 120 kHz, applied.
  • the evaluation unit 6 is assigned a power supply device 65; and a (sinusoidal) alternating current having a defined phase and amplitude is generated in a signal generating device 61 and fed to the sensor mat 103 or sensor module 1, 3 (more precisely to the at least one outer conductor 1 forming a capacitive sensor element).
  • the generation of said Sine signal can be controlled by a microprocessor 60 of the evaluation unit 6.
  • a measuring device 62 which is integrated into a connected to the sensor assembly 1, 3 electrical connection line and which is in the embodiment between the signal generating means 61 and the sensor assembly 1, 3 and the sensor mat 103, the actual applied alternating current is measured and the measurement result Microprocessor 60 of the evaluation unit 6 supplied.
  • parameters of the generated in the signal generating means 61 alternating current such. B. amplitude and phase
  • the actually measured at the measuring device 62 corresponding parameters, ie z. Amplitude and phase
  • the deviations in said parameters caused by the sensor mat 103 or sensor assembly 1, 3 and their capacitive interaction with the environment e.g., a vehicle occupant
  • the effective current portion ie, the in-phase component with the underlying AC voltage or real part of the alternating current
  • the reactive current component imaging part of the alternating current
  • the quadrature component or RMS value of the current in particular as Basis for determining the amplitude, determined.
  • the information obtained on the seat occupancy information can be forwarded to a control device, in dependence thereon vehicle systems, in particular occupant protection systems, such. As an airbag system to control.
  • FIG. 5 shows a capacitive sensor module which comprises a capacitive sensor element 1 in the form of an external conductor which surrounds a reference conductor 3 (optionally serving as a heating conductor) as an inner conductor, wherein an outer conductor is present between the reference conductor 3 as inner conductor and the capacitive sensor element 1 Dielectric extends, in cross-section.
  • the arrangement corresponds to the basic structure of the arrangement of Figure 2, with the difference that it is a system constructed of layers, which - in the manner of a flat conductor - consists of a plurality of mutually applied (eg laminated) layers , as will be explained in more detail below.
  • Figure 5 is further indicated that the arrangement of the externa ßeren, first conductor 1, the inner reference conductor 3 and the intervening dielectric 4 outside of a further dielectric 4 'may be surrounded, to which in turn an electrically conductive element. 1
  • electrical conductors 1, 1 ',... can follow each other n-fold outward, these being separated from each other by a suitable insulating layer.
  • FIG. 6 shows a cross section through a steering wheel 200 in the region of the steering wheel rim with a capacitive sensor assembly 203 arranged there.
  • the steering wheel 200 in the region of the rim comprises a skeleton 201 surrounded by a sheath 202, eg, a frame 201.
  • a steering wheel foam and with a the outer surface of the steering wheel rim defining reference 204, z. B. leather.
  • the capacitive sensor assembly 203 is arranged, which comprises a plurality of arrangements 1, 3 of the type shown in Figures 2 or 3 or 5, ie each with an outer conductor formed capacitive element and a reference conductor / heat conductor as an inner conductor.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine kapazitive Sensorbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, mit einem kapazitiven Sensorelement, das mindestens ein erstes elektrisches Leiterelement umfasst, und mit einem Referenzleiterelement, das ein elektrisches Referenzpotential definiert und das von dem ersten elektrischen Leiterelement beabstandet angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das erste elektrische Leiterelement (1) als Außenleiter ausgeführt, der das Referenzleiterelement (3) als Innenleiter umgibt.

Description

Kapazitive Sensorbaugruppe
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine kapazitive Sensorbaugruppe für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .
Eine derartige kapazitive Sensorbaugruppe umfasst zumindest ein kapazitives Sensorelement, das durch mindestens ein (erstes) elektrisches Leiterelement als Elektrode gebildet wird und das an eine Auswerteeinheit angeschlossen bzw. anzuschließen ist, welche mindestens eine Messgröße in Abhängigkeit von der kapazitiven Ankopplung des kapazitiven Sensorelementes an die Umgebung erfasst und auswertet, sowie zumindest ein (potentialführendes) elektrisches Referenzleiterelement, das ein elektrisches Referenzpotential (Nullpotential) bei der Bestimmung jener Messgröße bzw. allgemeiner bei der kapazitiven Ankopplung des kapazitiven Sensorelementes an die Umgebung bildet bzw. definiert und das von dem kapazitiven Sensorelement, also insbesondere von dem ersten elektrischen Leiterelement, beabstandet angeordnet ist. Der Begriff Leiterelement wird dabei vorliegend allgemein für ein ein- oder mehrteiliges elektrisch leitfähiges Element verwendet, das z.B. als Kabel, als Flachleiter, als elektrisch leitfähige Folie oder in sonstiger Form als elektrisch leitfähiges Bauelement (elektrisch leitfähige Baugruppe) ausgeführt sein kann.
Die zugeordnete Auswerteeinheit kann insbesondere die Änderung einer Messgröße (z.B. eines Messstromes) in Abhängigkeit von der kapazitiven Ankopplung des kapazitiven Sensorelementes an ein Referenzpotential, welches durch ein geeignetes Fahrzeugelement, wie z.B. Komponenten der Fahrzeugkarosserie, Komponenten eines Fahrzeugsitzes oder das erwähnte elektrische Heizelement, definiert sein kann, erfassen und auswerten, wobei diese kapazitive Ankopplung und damit jene Messgröße durch die Anwesenheit eines Fahrzeuginsassen oder eines sonstigen Objektes in der Umgebung des kapazitiven Sensorelementes beeinflusst wird. Im Fall eines in einen Fahrzeugsitz integrierten kapazitiven Sensorelementes kann hiermit z.B. die Anwesenheit eines auf dem Sitz befindlichen Fahrzeuginsassen erfasst werden und auch auf dessen Konstitution rückgeschlossen bzw. ein Kindersitz erkannt werden.
Aus der US 6,563,231 B1 ist es bekannt, zur Bildung eines kapazitiven Sensorelementes auf einer Sensormatte mindestens ein elektrisches Leiterelement als Elektrode vorzusehen. Die Sensormatte wird als Insassendetektor an einem Fahrzeugteil angeordnet, um die Belegung eines bestimmten Sitzplatzes eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrzeuginsassen feststellen zu können. Konkret wird die Sensormatte mit dem als kapazitivem Sensorelement dienenden elektrischen Leiterelement beispielsweise an einer Sitzfläche eines Kraftfahrzeugsitzes angeordnet, und zwar insbesondere zwischen dem Sitzbezug und einem Sitzpolster, also etwa unterhalb des Sitzüberzugs und oberhalb des Polsterschaums. Um zu ermitteln, ob sich ein Fahrzeuginsasse auf einem mit einem solchen Detektor ausgerüsteten Fahrzeugsitz befindet, wird die Kapazität zwischen der Sensormatte und einem Träger eines Referenzpotentials (Nullpotential), etwa definiert durch den Fahrzeugboden („Erde") oder durch mindestens ein in die Sensormatte integriertes Referenzleiterelement, bestimmt. Dies muss keineswegs zwingend direkt durch eine (unmittelbare) Kapazitätsmessung erfolgen; sondern es kann durch die Messung beliebiger elektrischer Größen geschehen, die mit der genannten Kapazität verknüpft sind, deren jeweiliger Messwert also von der Kapazität (zwischen der Sensormatte und einem Träger des Referenzpotentials) abhängt, wie z.B. durch die Messung von Messströmen (in bzw. zu dem als kapazitivem Sensorelement dienenden elektrischen Leiterelement), vergl. auch DE 100 48 956 C1 im Fall einer Lenkradintegrierten kapazitiven Sensorbaugruppe.
Befindet sich ein Fahrzeuginsasse auf dem entsprechenden Fahrzeugsitz, so wird die resultierende Kapazität beeinflusst durch die kapazitive Ankopplung des Insassen; und die resultierende Kapazität entspricht einer Kombination (je nach den konkreten Gegebenheiten z.B. näherungsweise einer Reihenschaltung) der Kapazität zwischen der Sitzoberfläche (bzw. dem dort vorgesehenen kapazitiven Sensorelement) und dem Fahrzeuginsassen sowie der Kapazität zwischen dem Fahrzeuginsassen und dem Referenzpotential. Indem dabei ein Referenzleiterelement mit Referenzpotential als Gegenelektrode in den Fahrzeugsitz bzw. in die Sensormatte selbst integriert wird, lässt sich der Abstand zwischen dem Träger des Referenzpotentials und dem zu detektierenden Fahrzeuginsassen reduzieren und hierdurch die Messempfindlichkeit verbessern.
Mit einer solchen Anordnung kann auch unterschieden werden, ob sich auf dem entsprechenden Fahrzeugsitz unmittelbar ein Fahrzeuginsasse befindet oder ob auf dem Fahrzeugsitz ein Kindersitz angebracht ist, der wiederum ein Kleinkind aufnimmt. Diese Feststellung kann genutzt werden, um gegebenenfalls, z.B. bei Nichtbelegung oder bei Belegung mit einem Kindersitz, einen oder mehrere dem entsprechenden Sitzplatz zugeordnete Airbags zu deaktivieren. Somit kann eine kapazitive Sensorbaugruppe als Insassendetektor verwendet werden, um Sicherheitseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs zu aktivieren oder deaktivieren, aber auch zum Auslösen sonstiger Funktionen eines Kraftfahrzeugs, wie z. B. von Warn- oder Steuerungsfunktionen.
Weiterhin ist es aus der Praxis bekannt, auf einer Sensormatte neben mindestens einem als Sensorelement dienenden elektrischen Leiterelement zusätzlich elektrisch betriebene Heizleiter anzuordnen, die von dem ersten elektrischen Leiterelement beabstandet angeordnet sind und die bei Bestromung Wärme zur Beheizung eines Lenkrades, eines Fahrzeugsitzes oder eines sonstigen Fahrzeugteiles erzeugen. Bei kapazitiven Sensorsystemen, die neben einem kapazitiven Sensorelement auch mindestens ein elektrisches Heizelement und/oder mindestens ein Referenzleiterelement umfassen, ist die Einhaltung eines definierten Abstandes zwischen dem das kapazitive Sensorelement bildenden (ersten) elektrischen Leiterelement sowie den das elektrische Heizelement bildenden Heizleitern bzw. dem jeweiligen Referenzleiterelement von Bedeutung, um zuverlässige Aussagen über die Belegung eines Sitzplatzes mit einem Fahrzeuginsassen gewinnen zu können. Insbesondere ist auch die Auswirkung von Feuchtigkeit und Nässe auf die Messergebnisse abhängig vom Abstand zwischen Sensorelement und Heizelement bzw. Sensorelement und Referenzleiterelement. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine kapazitive Sensorbaugruppe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung einer kapazitiven Sensorbaugruppe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist das ein kapazitives Sensorelement bildende erste elektrische Leiterelement der Sensorbaugruppe als (längserstreckter) Außenleiter ausgeführt und umgibt das (ein elektrisches Referenzpotential definierende) elektrische Referenzleiterelement, welches einen Innenleiter bildet (und entlang der - ggf. gekrümmten - Erstreckungsrichtung des Außenleiters verläuft).
Hierdurch wird in einfacher Weise eine definierte Anordnung eines ein kapazitives Sensorelement bildenden ersten elektrischen Leiterelementes bezüglich eines Referenzleiterelementes erreicht, wobei die Anordnung gezielt entweder so ausgelegt werden kann, dass der Abstand zwischen dem ersten elektrischen Leiterelement (Au ßenleiter) und dem Referenzleiterelement (Innenleiter) im Betrieb stets konstant bleibt, oder so ausgelegt werden kann, dass in Abhängigkeit von bestimmten äußeren Verhältnissen, wie z. B. einer Druckeinwirkung, definierte Abstandsänderungen ermöglicht werden. Das Referenzleiterelement („potentialführendes Element") definiert dabei insbesondere (als Gegenelektrode zu dem ersten Leiterelement) jeweils ein Referenzpotential für (Kapazitäts-)Messungen.
Zur Schaffung definierter Verhältnisse kann insbesondere vorgesehen sein, dass das erste Leiterelement das Referenzleiterelement in einer Querschnittsebene der Sensorbaugruppe, die das erste Leiterelement und das Referenzleiterelement (z.B. im Wesentlichen senkrecht bezogen auf die Erstreckungsrichtung von erstem Leiterelement und Heizleiter) schneidet, vollständig umgibt, also in Form einer in der Querschnittsebene geschlossenen Kurve umschließt. Für eine umfassende Einsetzbarkeit der Sensorbaugruppe, z.B. um nicht nur die Anwesenheit einer Person in der Umgebung feststellen zu können, sondern etwa Aussagen über die Konstitution der Person machen zu können oder eine Sitzbelegung durch einen Kindersitz erkennen zu können, können das Referenzleiterelement und das erste Leiterelement derart voneinander beabstandet sein, dass jede beliebige Gerade, welche sich in der Querschnittsebene der Sensorbaugruppe erstreckt, die das erste Leiterelement und das Referenzleiterelement (z.B. im Wesentlichen senkrecht) schneidet, unabhängig von der räumlichen Orientierung der Geraden in der Querschnittsebene, durch Parallelverschiebung in der Querschnittsebene in eine Lage bringbar ist, in der sie eine Kurvensekante des ersten Leiterelementes bildet, ohne das Referenzleiterelement zu schneiden. Das Referenzleiterelement („potentialführendes Elemenf/Innenleiter) kann nach einer Weiterbildung gleichzeitig als elektrischer Heizleiter (zum Beheizen einer Fahrzeugkomponente) dienen und ist hierfür mit einem geeigneten elektrischen Strom („Heizstrom") zu betreiben.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet das erste elektrische Leiterelement als Außenleiter eine längliche Hülle, in der sich das Referenzleiterelement als (länglicher) Innenleiter erstreckt. Ein solcher Aufbau lässt sich insbesondere nach Art eines geschirmten Leiters bzw. eines Koaxialkabels realisieren, mit dem Referenzleiterelement als Seele und dem ersten Leiterelement als äußerer Hülle.
Das erste Leiterelement in Form eines Außenleiters kann dabei - ebenso wie gegebenenfalls das Referenzleiterelement in Form eines Innenleiters - durch ein Leitungsgeflecht, eine elektrisch leitende Folie oder dergl. gebildet werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung verläuft zwischen dem ersten Leiterelement als Außenleiter und dem Referenzleiterelement als Innenleiter ein weiteres, zweites Leiterelement, das insbesondere dazu dienen kann, das erste Leiterelement (Au ßenleiter) und das Referenzleiterelement (Innenleiter) gegeneinander abzuschirmen. Hierzu kann das zweite Leiterelement einen sogenannten potentialgesteuerten Schirm („driven shield") bilden. Eine derartige Konfiguration kann insbesondere nach Art eines Triaxialkabels oder allgemeiner eines n-Axialkabels ausgeführt sein. Das (hüllenartig) zwischen dem inneren Referenzleiterelement und dem äu ßeren ersten Leiterelement verlaufende zweite Leiterelement kann ebenfalls als Leitungsgeflecht, elektrisch leitende Folie oder dergl. ausgebildet sein.
Dabei sind vorteilhaft das Referenzleiterelement und das zweite Leiterelement derart voneinander beabstandet, dass jede beliebige Gerade, welche sich in der Querschnittsebene der Sensorbaugruppe erstreckt, die das erste und zweite Leiterelement sowie das Referenzleiterelement (z.B. im Wesentlichen senkrecht) schneidet, unabhängig von der räumlichen Orientierung der Geraden in der Querschnittsebene, durch Parallelverschiebung in der Querschnittsebene in eine Lage bringbar ist, in der sie eine Kurvensekante des zweiten Leiterelementes bildet, ohne das Referenzleiterelement zu schneiden. Dies entspricht der Beabstandung, die vorstehend bereits für das Referenzleiterelement und das erste Leiterelement angegeben wurde.
Vorteilhaft ist das Referenzleiterelement als innerer Leiter von einem Dielektrikum umgeben, das durch ein Gas, wie z. B. Luft, aber auch durch einen (isolierenden) Festkörper gebildet sein kann.
Gemäß einer Variante ist das Dielektrikum unter Einwirkung eines äußeren Druckes komprimierbar, so dass die Konfiguration der Sensoranordnung gezielt druckabhängig veränderbar ist, was wiederum die resultierende Kapazität beeinflusst und Rückschlüsse auf Druckverhältnisse im Bereich der Sensoranordnung ermöglicht. So kann als Dielektrikum ein Material verwendet werden, das sich unter einem äußeren Druck, der einen bestimmten Mindestdruck überschreitet, substantiell verformt, woraus etwa Rückschlüsse auf das Gewicht eines Fahrzeuginsassen gezogen werden können, der auf einem mit der Sensoranordnung ausgerüsteten Fahrzeugsitz Platz genommen hat. Neben einer Unterscheidung zwischen schwereren und leichteren Fahrzeuginsassen, die für die Wahl eines bestimmten Aufblasverhaltens eines Airbags von Bedeutung sein kann, lässt sich hiermit insbesondere die Unterscheidung zwischen einer Belegung mit einem Kindersitz und einem (kleinen) Fahrzeuginsassen unterstützen.
Nach einer Weiterbildung kann die Deformierbarkeit des Dielektriums ortsabhängig sein, etwa indem zur Bildung des das Referenzleiterelement umgebenden Dielektrikums in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Materialien verwendet werden. Nach einer anderen Variante der Erfindung wird als Dielektrikum ein Material verwendet, das bei den im Normalbetrieb der Sensoranordnung auftretenden Drücken, also beispielsweise im Fall einer fahrzeugsitzintegrierten Sensoranordnung unter den von Fahrzeuginsassen erzeugten Drücken, nicht substantiell deformierbar ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass (Kapazitäts-)Messungen druckunabhängige Ergebnisse liefern.
Zum Schutz der Sensorbaugruppe und insbesondere eines das Referenzleiterelement umgebenden Dielektrikums vor Feuchtigkeit kann eine (isolierende) Schutzhülle vorgesehen sein, die zumindest das Referenzleiterelement als inneren Leiter (sowie gegebenenfalls ein das Referenzleiterelement umschließendes Dielektrikum) umhüllt. Eine solche Schutzhülle kann beispielsweise zwischen dem ersten Leiterelement als Außenleiter und dem Referenzleiterelement als Innenleiter verlaufen oder auch jenseits des Au ßenleiters; sie kann aber auch (alternativ oder zusätzlich) an der äußersten Oberfläche der Sensorbaugruppe verlaufen. Die Schutzhülle kann durch ein zusätzliches Hüllenelement gebildet oder unmittelbar in die Anordnung integriert sein, z.B. in Form eines Isolierlackes.
Insbesondere kann das erste Leiterelement mit einem Wechselstrom (als Messstrom) beaufschlagt werden, um durch Auswertung des Realteiles, des Imaginärteiles und/oder des Effektivwertes des Stromes auch bei Nässe zuverlässige Resultate zu ermöglichen. Die erfindungsgemäße Sensorbaugruppe kann insbesondere Bestandteil eines Kraftfahrzeugsitzes sein, um eine Sitzbelegung erkennen zu können; oder sie kann Bestandteil eines Lenkrades sein, um eine Handauflage eines Fahrzeugführers am Lenkrad feststellen zu können. Schließlich kann sie auch in ein Sicherheitsgurtsystem eines Kraftfahrzeugs oder in eine andere Fahrzeugbaugruppe integriert sein.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugsitzes mit
Sensormatte, die mindestens ein kapazitives Sensorelement enthält;
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Leiters zur Bildung eines kapazitiven Sensorelementes;
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines elektrischen Leiters zur Bildung eines kapazitive Sensorelementes;
Fig. 4 ein kapazitives Sensorelement zusammen mit einer zugeordneten
Auswerteeinheit;
Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Leiters zur Bildung eines kapazitive Sensorelementes; Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch ein Kraftfahrzeug-Lenkrad mit kapazitivem Sensorelement.
Figur 1 zeigt einen Kraftfahrzeugsitz 100, der ein auf einem Sitzuntergestell vorgesehenes Sitzkissen 101 sowie eine am Sitzuntergestell (klappbar) angelenkte Rückenlehne 106 aufweist, so dass ein auf dem Fahrzeugsitz befindlicher Fahrzeuginsasse I einerseits auf dem Sitzkissen 101 sitzt und sich andererseits mit seinem Rücken an der Rückenlehne 106 abstützen kann. Das Sitzkissen 101 umfasst z.B. ein Polster 102 und einen Bezug 104, wobei hier im Bereich der Sitzfläche des Sitzkissens 101 zwischen dem Sitzpolster 102 und dem Überzug 104 eine Sensormatte 103 angeordnet ist, die mindestens ein kapazitives Sensorelement aufweist. Hierzu kann in die Sensormatte ein erstes elektrisch leitfähiges Element, nachfolgend einfach als erstes Leiterelement bzw. als erster elektrischer Leiter bezeichnet, integriert sein, das eine Elektrode des kapazitiven Sensorelementes bildet und das mit einer Auswerteeinheit 6 verbunden ist, um die Kapazität zwischen der Sensormatte 103, genauer dem mindestens einen auf der Sensormatte 103 angeordneten kapazitiven Sensorelement (Elektrode), und einem Referenzpotential des den Fahrzeugsitz 100 enthaltenden Fahrzeugs bestimmen zu können. Die Auswerteeinheit 6 kann wiederum mit einem (nicht dargestellten) Steuergerät zusammenwirken, das in Abhängigkeit von der Belegung des Fahrzeugsitzes mit einem Insassen I und gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Größe und dem Gewicht des Insassen sowie in Abhängigkeit davon, ob der entsprechende Insasse unmittelbar auf dem Fahrzeugsitz 100 sitzt oder ob es sich hierbei um ein von einem Kindersitz aufgenommenes Kleinkind handelt, zugeordnete Sicherheitseinrichtungen des Fahrzeugsitzes, wie z. B. einen Airbag, aktiviert oder deaktiviert.
Bei einer Anordnung der in Figur 1 gezeigten Art wird die Kapazität zwischen der Sensormatte 103 und dem Referenzpotential im Wesentlichen bestimmt durch die Kombination zweier Kapazitäten, nämlich der Kapazität CSi zwischen der Sensormatte 103 und dem Fahrzeuginsassen I sowie der Kapazität C|N zwischen dem Fahrzeuginsassen und dem Referenzpotential. Hinsichtlich geeigneter Möglichkeiten, den Fahrzeuginsassen I so an das Referenzpotential zu koppeln, dass eine besonders genaue Bestimmung der Belegung des Fahrzeugsitzes 100 ermöglicht wird, sowie hinsichtlich der (Kapazitäts-)Messung sei für weitere Einzelheiten auf die US 6,563,231 B1 verwiesen. Vorliegend geht es insbesondere um die Ausgestaltung des elektrischen Leiters, welcher die Elektrode der Sensormatte 103 bildet, auf welche die für die Ermittlung der Sitzbelegung notwendigen Kapazitätsmessungen bezogen werden.
Gemäß der Querschnittsdarstellung der Figur 2 ist ein als Bestandteil einer Sensormatte 103 unterhalb eines Sitzbezuges 104 angeordneter erster elektrischer Leiter, welcher ein kapazitives Sensorelement bzw. eine Elektrode einer Sensormatte bildet, als ein Außenleiter ausgeführt, der ein zur Definition bzw. Bildung eines elektrischen Referenzpotentiales dienendes elektrischen Referenzleiterelement (nachfolgend der Einfachheit halber als Referenzleiter 3 bezeichnet) als Innenleiter aufnimmt und hüllenartig (vollständig) umschließt. Der Referenzleiter 3 als Innenleiter verläuft dabei längserstreckt (senkrecht zur Blattebene der Figur 2) und der das kapazitive Sensorelement bildende erste Leiter 1 verläuft (ebenfalls senkrecht zur Blattebene der Figur 2) entlang des Referenzleiters 3. Konkret bilden der erste Leiter 1 als Au ßenleiter und der Rferenzleiter 3 als Innenleiter gemäß der Konfiguration der Figur 2 eine Anordnung nach Art eines geschirmten Leiters, z.B. eines Koaxialkabels, mit dem Innenleiter als Seele und dem Außenleiter als äußerer Hülle. Der Referenzleiter 3, der als ein (sitzintegriertes) Referenzpotentialelement dient, welches (z.B. anstelle des häufig hierfür vorgesehenen Fahrzeugbodens) ein Referenzpotential (für Kapazitätsbestimmungen) bildet/definiert, kann dabei vorliegend gleichzeitig als ein (durch Bestromung elektrisch betreibbarer) Heizleiter (zum Beheizen des Sitzes 100 bzw. des Sitzkissens 101 ) ausgebildet vorgesehen sein. Die Sensormatte 103 bildet dann zugleich eine Heizmatte.
Der Referenzleiter 3 und der erste Leiter 1 sind dabei derart voneinander beabstandet, dass jede beliebige Gerade g (wie in Figur 2 gestrichelt angedeutet), welche sich in der Querschnittsebene der Sensorbaugruppe erstreckt, die den erste Leiter 1 und den Referenzleiter 3 schneidet, unabhängig von der räumlichen Orientierung der Geraden g in der Querschnittsebene, durch Parallelverschiebung in der Querschnittsebene in eine Lage bringbar ist, in der sie eine Kurvensekante s des ersten Leiters 1 bildet (also zwei in der Quereschnittsebene voneinander beabstandete Punkte des ersten Leiters 1 miteinander verbindet), ohne den Referenzleiter 3 zu schneiden. Der Referenzleiter 3 ist von einem Isolator bzw. Dielektrikum 4 umgeben, welches sich zwischen dem Referenzleiter 3 als Innenleiter und dem ersten Leiter 1 als Au ßenleiter erstreckt und welches im Ausführungsbeispiel zu dem äu ßeren ersten Leiter 1 hin von einer (feuchtigkeitsdichten) Schutzhülle 5b umgeben ist. Als Heizleiter dient der Referenzleiter 3 zugleich zur Erzeugung von Wärme bei Bestromung mit elektrischem Strom, so dass hierdurch z.B. die Sitzfläche eines Sitzkissens beheizt werden kann. Das Material des Dielektrikums 4 ist hierbei so gewählt, dass ein hinreichender Teil der im Heizleiter 3 erzeugten Wärme (durch das Dielektrikum 4 hindurch austreten kann und) zur Beheizung des Sitzkissens 101 zur Verfügung steht.
An den Rferenzleiter 3 und das Dielektrikum 4, hier umgeben von einer Schutzhülle 5b, schließt sich (radial) nach au ßen der als hüllenartiger Au ßenleiter ausgeführte erste Leiter 1 an, der durch ein leitfähiges Material, vorliegend in Form eines Leitungsgeflechtes 1 1 oder alternativ in Form einer elektrisch leitfähigen Folie oder einer Leiterbahn, gebildet wird. An der Au ßenseite des äu ßeren ersten Leiters 1 kann ebenfalls eine (feuchtigkeitsdichte) Schutzhülle 5a vorgesehen sein.
Im Ergebnis bilden bei Anwesenheit eines Insassen I auf dem Sitz 1 00 aus Figur 1 das kapazitive Sensorelement (erster Leiter 1 ) und der Insasse I bzw. dessen dem Sensorelement zugewandte Köperpartie einen ersten Kondensator (der Kapazität CSi) und der Insasse I sowie ein das Referenzpotential definierendes Element (hier der Referenzleiter 3) einen zweiten Kondensator (der Kapazität C,N). Die beiden Kondensatoren sind näherungsweise in Reihe geschaltet.
Die Auswerteeinheit 6 ist an die Sensorbaugruppe 1 , 3 angeschlossen und kann eine Messgröße (z.B. einen Messstrom) bzw. eine Änderung einer Messgröße als Folge einer durch einen Fahrzeuginsassen I erfolgten kapazitiven Kopplung zwischen dem kapazitiven Sensorelement (erster Leiter 1 ) und dem Referenzpotential (definiert durch den Referenzleiter 3) erfassen. Konkret können z.B. die Stärke, eine Frequenz, die Amplitude und/oder die Phase eines Messstromes bestimmt werden. Für eine mögliche konkrete Ausgestaltung einer Auswerteeinheit 6 sei auf Figur 4 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
In einer Ausgestaltung ist das den Referenzleiter 3 als Innenleiter umgebende Dielektrikum 4 einerseits hinreichend starr ausgestaltet, so dass es sich unter den im Normalbetrieb der Sensoranordnung auftretenden Kräften bzw. Drücken nicht deformieren lässt. Unter den im Normalbetrieb auftretenden Kräften und Drücken werden dabei insbesondere solche verstanden, die von einem auf dem Fahrzeugsitz 100 sitzenden Fahrzeuginsassen I aufgebracht werden, vergleiche Figur 1 . In diesem Fall sorgt das Dielektrikum 4 dafür, dass der (radiale) Abstand zwischen dem ersten Leiter 1 als Außenleiter und dem Referenzleiter 3 als Innenleiter unabhängig von der Belegung des entsprechenden Fahrzeugsitzes stets konstant bleibt, so dass Kraft- bzw. Druckeinwirkung die resultierende Kapazität (unter Verwendung des Au ßenleiters 1 als kapazitivem Sensorelement) nicht substantiell beeinflusst.
Andererseits besteht die Möglichkeit, für das Dielektrikum 4 gezielt ein (isolierendes) Material auszuwählen, das sich in Abhängigkeit von dem Gewicht eines auf dem Fahrzeugsitz 100 sitzenden Fahrzeuginsassen verformt. So kann das Material des Dielektrikums 4 beispielsweise derart gewählt sein, dass es unter der Wirkung des Gewichtes eines Kindersitzes einschließlich eines darin befindlichen Kleinkindes nicht verformt wird, sondern eine substantielle Verformung erst ab einer Kraft- bzw. Druckschwelle auftritt, die oberhalb des Gewichtes eines Kindersitzes mit Kleinkind liegt und beispielsweise dem Gewicht eines kleinen weiblichen Fahrgastes (sogenannte 5%- Frau) entspricht.
Da mit einer Verformung des Dielektrikums 4 eine Änderung des Abstandes zwischen dem ersten Leiter 1 als Außenleiter und dem Referenzleiter 3 als Innenleiter einhergeht, ändern sich dementsprechend auch die Werte der auf den ersten Leiter 1 als kapazitives Sensorelement bezogenen Kapazitäten. Im Ergebnis kann also die Sensorbaugruppe bei geeigneter Wahl des Dielektrikums 4 ergänzend als ein druckempfindlicher Sensor (Drucksensor) ausgestaltet werden, um hierdurch zusätzliche Informationen über einen auf dem zugeordneten Fahrzeugsitz 100 befindlichen Fahrzeuginsassen zu gewinnen.
Bei Bedarf kann auch eine orts- bzw. richtungsabhängige Druckempfindlichkeit der Sensorbaugruppe erreicht werden, etwa indem für unterschiedliche Bereiche 41 , 42, 43, 44 des Dielektrikums 4 unterschiedliche (isolierende) Materialien verwendet werden. Je nachdem in welchen Bereichen 41 , 42, 43, 44 Materialien mit vergleichsweise großer Komprimierbarkeit (vergleichsweise großer Kompressibilität bzw. kleinem Kompressionsmodul) sowie Materialien mit vergleichsweise geringer Komprimierbarkeit (vergleichsweise kleiner Kompressibilität bzw. großem Kompressionsmodul) verwendet werden, lässt sich erreichen, dass Abstandsänderungen zwischen dem ersten Leiter 1 als Au ßenleiter und dem Referenzleiter 3 als Innenleiter von dem Ort und/oder der Richtung einer an der Sensorbaugruppe angreifenden Kraft abhängen. Es kann dabei auch vorgesehen sein, als Dielektrikum ein Material zu verwenden, das mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung (durch Deformation) auf Druckeinwirkung reagiert, so dass durch zeithabhängige Messung der Kapazität bzw. hiermit verknüpfter (also von der Kapazität abhängiger) Messgrößen Druckeinflüsse beobachtet, ausgewertet und berücksichtigt werden können. Eine geeignet gewählte Reaktionsverzögerung ermöglicht insbesondere ein phasenweises Messen, wobei etwa zunächst (vor der verzögerten Deformation des Dielektrikums als Folge einer Krafteinwirkung) rein kapazitive Kopplungsänderungen - als Folge einer Belegung des Sitzes - erfasst werden und anschließend (bei bzw. nach Deformation des Dielektrikums) der Einfluss einer Deformation des Dielektrikums auf die kapazitive Kopplung erfasst wird, wodurch zusätzliche Daten für die Erfassung der Sitzbelegung sowie die Unterscheidung zwischen unterschiedlich großen/schweren Fahrzeuginsassen zur Verfügung stehen. Das Material des Dielektrikums 4 kann so gewählt werden, dass es sich durch Temperaturänderungen, also durch eine Änderung der Umgebungstemperatur und/oder durch eine Änderung der vom Referenz-/Heizleiter 3 im Betrieb erzeugten Temperatur - in Abhängigkeit davon, ob eine Temperaturerhöhung oder eine Temperaturabsenkung vorliegt - derart ausdehnt bzw. zusammenzieht, dass sich die Abstände zwischen den Komponenten der Sensorbaugruppe, insbesondere zwischen dem als kapazitives Sensorelement dienenden äußeren, ersten Leiter 1 und dem Referenz-/Heizleiter 3 ändern. Die hiermit verbundenen Auswirkungen auf die unter vorgegebenen Bedingungen (Belegung oder Nicht-Belegung des Sitzes sowie ggf. Konstitution eines den Sitz belegenden Insassen) ermittelte Kapazität erlauben einen Rückschluss auf die Umgebungstemperatur bzw. - bei Betrieb des Referenzleiters 3 als Heizleiter - auf die vom Heizleiter erzeugte Temperatur. Hiermit lassen sich zum einen Einrichtungen eines Kraftfahrzeugs, wie z. B. die Heizeinrichtung selbst oder ein Klimagerät, steuern bzw. regeln und zum anderen Temperatureinflüsse auf die Sensorbaugruppe geeignet berücksichtigen.
Figur 3 zeigt eine Weiterbildung der Sensorbaugruppe aus Figur 2, gemäß der sich zwischen dem ersten Leiter 1 als Außenleiter und dem Referenzleiter 3 als Innenleiter ein zusätzlicher zweiter Leiter 2 erstreckt, der hier (ebenfalls) als Leitungsgeflecht 21 ausgebildet ist und der den Referenzleiter 3 und das Dielektrikum 4 hüllenartig umgibt. Hierdurch lässt sich der als kapazitives Sensorelement dienende erste Leiter 1 in Form eines Au ßenleiters gegenüber dem Referenzleiter 3 in Form eines Innenleiters abschirmen, so dass Abstandsänderungen zwischen dem ersten Leiter 1 und dem Referenzleiter 3 keine substantielle Rückwirkung auf die resultierende Kapazität haben. Der durch den zweiten Leiter 2 gebildete Schirm kann dabei als ein so genannter potentialgesteuerter Schirm („driven shield") ausgebildet sein.
Weiterhin kann zwischen dem ersten Leiter 1 und dem zweiten Leiter 2 eine weitere (gegebenenfalls feuchtigkeitsdichte) Schutzhülle 5c verlaufen. Von den insgesamt drei in Figur 3 gezeigten Schutzhüllen 5a, 5b, 5c können dabei in der Praxis je nach Bedarf eine oder mehrere vorgesehen sein.
Zusammenfassend ist die Sensorbaugruppe gemäß Figur 3 nach Art eines Triaxialkabels ausgebildet, mit dem Rferenzleiter 3 als Seele, dem ersten Leiter 1 als äu ßerer Hülle und dem zweiten Leiter 2 als mittlerer Hülle, die den Referenzleiter 3/Seele umschließt und die wiederum von der durch den ersten Leiter 1 gebildeten äußeren Hülle umschlossen wird.
Figur 4 zeigt eine Sensorbaugruppe 1 , 3 der in Figur 2 bzw. 3 im Querschnitt dargestellten Art als Bestandteil einer Sensormatte 103 zusammen mit einer nachgeordneten Auswerteeinheit 6 zu Auswertung von der Sensorbaugruppe 1 , 3 erzeugter Ausgangssignale.
Die Auswerteeinheit 6 kann zum einen dazu dienen, in einfacher Weise die Kapazität der Sensormatte 103 bezogen auf das Referenzpotential zu ermitteln, welche bei Belegung des entsprechenden Fahrzeugsitzes 100 mit einem Fahrzeuginsassen I, vergleiche Figur 1 , bestimmt wird durch die Verschaltung (z.B. Reihenschaltung) der Kapazität CSi zwischen der Sensormatte 103 und dem Fahrzeuginsassen I sowie der Kapazität C,N zwischen dem Fahrzeuginsassen I und dem Referenzpotential.
Nach der konkreten in Figur 4 gezeigten Ausgestaltung wird der erste Leiter 1 (Au ßenleiter) der Sensorbaugruppe als kapazitives Sensorelement mit einem Wechselstrom, z. B. einem Sinussignal einer definierten Frequenz, etwa von 120 kHz, beaufschlagt. Hierzu ist der Auswerteeinheit 6 eine Energieversorgungseinrichtung 65 zugeordnet; und es wird in einer Signalerzeugungseinrichtung 61 ein (sinusförmiger) Wechselstrom mit definierter Phase und Amplitude generiert und der Sensormatte 103 bzw. der Sensorbaugruppe 1 , 3 (genauer dem mindestens einen ein kapazitives Sensorelement bildenden Au ßenleiter 1 ) zugeführt. Die Erzeugung des besagten Sinussignals kann durch einen Mikroprozessor 60 der Auswerteeinheit 6 gesteuert werden.
Mittels einer Messeinrichtung 62, die in eine an die Sensorbaugruppe 1 , 3 angeschlossene elektrische Verbindungsleitung integriert ist und die im Ausführungsbeispiel zwischen der Signalerzeugungseinrichtung 61 und der Sensorbaugruppe 1 , 3 bzw. der Sensormatte 103 liegt, wird der tatsächlich anliegende Wechselstrom gemessen und das Messergebnis dem Mikroprozessor 60 der Auswerteeinheit 6 zugeführt. Durch den Vergleich von Parametern des in der Signalerzeugungseinrichtung 61 erzeugten Wechselstroms, wie z. B. Amplitude und Phase, mit den an der Messeinrichtung 62 tatsächlich gemessenen entsprechenden Parametern, also z. B. Amplitude und Phase, lassen sich die durch die Sensormatte 103 bzw. Sensorbaugruppe 1 , 3 und deren kapazitive Wechselwirkung mit der Umgebung (z.B. mit einem Fahrzeuginsassen) bewirkten Abweichungen in den besagten Parametern bestimmen.
Hierzu werden z.B. der Wirkstromanteil (also der mit der zugrundeliegenden Wechselspannung phasengleiche Anteil bzw. Realteil des Wechselstromes), insbesondere als Grundlage für die Bestimmung einer Phasenverschiebung, und/oder der Blindstromanteil (Imaginärteil des Wechselstromes) und/oder der Quadraturanteil bzw. Effektivwert des Stromes, insbesondere als Grundlage für die Bestimmung der Amplitude, ermittelt.
Insbesondere aus Amplitudenabweichungen kann dabei auf Kapazitäten der Sensorbaugruppe gegenüber einem Bezugspotential („Referenzpotential") rückgeschlossen werden und aus Abweichungen der Phase auf mögliche Kriechströme, welche auf Feuchtigkeit bzw. Nässe im Sitz beruhen.
Hierdurch lassen sich bei der Auswertung gemessener Kapazitäten bzw. hiermit in Beziehung stehender Messgrößen zur Ermittlung der Belegung eines Sitzes, z. B. zur Unterscheidung der Zustände„nicht belegt",„unmittelbar von einem Fahrzeuginsassen belegt" sowie„von einem in einem Kindersitz befindlichen Kleinkind belegt", zusätzlich Feuchtigkeit und Nässe im Sitz berücksichtigen, was Fehlinterpretationen der Messergebnisse im Hinblick auf die Sitzbelegung verhindert. Über eine Schnittstelle 68 können die über die Sitzbelegung gewonnenen Informationen an eine Steuereinrichtung weitergeleitet werden, um in Abhängigkeit hiervon Fahrzeugsysteme, insbesondere Insassenschutzsysteme, wie z. B. ein Airbagsystem, zu steuern.
Figur 5 zeigt eine kapazitive Sensorbaugruppe, die ein kapazitives Sensorelement 1 in Form eines Au ßenleiters umfasst, welches einen (ggf. als Heizleiter dienenden) Referenzleiter 3 als Innenleiter umgibt, wobei sich zwischen dem Referenzleiter 3 als Innenleiter und dem kapazitiven Sensorelement 1 als Außenleiter ein Dielektrikum erstreckt, im Querschnitt. Die in Figur 5 gezeigte Anordnung, insbesondere deren erster Leiter 1 als Au ßenleiter sowie der Referenzleiter 3 und das Dielektrikum 4, erstrecken sich dabei senkrecht zur Blattebene der Figur 5.
Die Anordnung entspricht insoweit vom prinzipiellen Aufbau der Anordnung aus Figur 2, mit dem Unterschied, dass es sich vorliegend um ein aus Schichten aufgebautes System handelt, das - nach Art eines Flachleiters - aus einer Mehrzahl aufeinander aufgebrachter (z. B. auflaminierter) Schichten besteht, wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird. In Figur 5 ist dabei weiterhin angedeutet, dass die Anordnung aus dem äu ßeren, ersten Leiter 1 , dem inneren Referenzleiter 3 sowie dem dazwischen liegenden Dielektrikum 4 außen von einem weiteren Dielektrikum 4' umgeben sein kann, an das sich wiederum ein elektrisch leitfähiges Element 1 ' anschließen kann usw. So können grundsätzlich n-fach nach au ßen hin elektrische Leiter 1 , 1 ', ... aufeinander folgen, wobei diese jeweils durch eine geeignete isolierende Schicht voneinander getrennt sind.
Durch gestrichelte Linie sind in Figur 5 beispielhaft Grenzflächen zwischen aufeinander angeordneten (aufeinander laminierten) Schichten angedeutet, die die Sensorbaugruppe aus Figur 5 bilden.
Figur 6 zeigt schließlich einen Querschnitt durch ein Lenkrad 200 im Bereich des Lenkradkranzes mit einer dort angeordneten kapazitiven Sensorbaugruppe 203.
Gemäß Figur 6 umfasst das Lenkrad 200 im Bereich des Kranzes ein Skelett 201 umgeben von einer Umhüllung 202, z. B. einem Lenkradschaum, und mit einem die äußere Oberfläche des Lenkradkranzes definierenden Bezug 204, z. B. aus Leder. Jenseits der Umhüllung 202, jedoch unterhalb der äußeren Oberfläche (definiert durch den Bezug 204) ist die kapazitive Sensorbaugruppe 203 angeordnet, die eine Vielzahl Anordnungen 1 , 3 der in den Figuren 2 oder 3 oder 5 gezeigten Art umfasst, also jeweils mit einem als Außenleiter ausgebildeten kapazitiven Element und einem Referenzleiter/Heizleiter als innerem Leiter.

Claims

Patentansprüche
1 . Kapazitive Sensorbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, mit einem kapazitiven Sensorelement, das mindestens ein erstes elektrisches Leiterelement umfasst und das an eine Auswerteeinheit anzuschließen ist, welche mindestens eine Messgröße in Abhängigkeit von der kapazitiven Ankopplung des kapazitiven Sensorelementes an die Umgebung erfasst und auswertet, und einem Referenzleiterelement, das ein elektrisches Referenzpotential definiert und das von dem ersten elektrischen Leiterelement beabstandet angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektrische Leiterelement (1 ) als äu ßeres Leiterelement ausgeführt ist, das das Referenzleiterelement (3) als Innenleiter umgibt.
2. Sensorbaugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leiterelement (1 ) das Referenzleiterelement (3) in einer Querschnittsebene der Sensorbaugruppe, die das erste Leiterelement (1 ) und das Referenzleiterelement (3) schneidet, vollständig umgibt.
3. Sensorbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leiterelement (1 ) das Referenzleiterelement (3) in einer Querschnittsebene der Sensorbaugruppe, die das erste Leiterelement (1 ) und das Referenzleiterelement (3) schneidet, als geschlossene Kurve umschließt.
4. Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzleiterelement (3) und das erste Leiterelement (1 ) derart voneinander beabstandet sind, dass jede beliebige Gerade (g), welche sich in der Querschnittsebene der Sensorbaugruppe erstreckt, die das erste Leiterelement (1 ) und das Referenzleiterelement (3) schneidet, unabhängig von der räumlichen Orientierung der Geraden (g) in der Querschnittsebene, durch Parallelverschiebung in der Querschnittsebene in eine Lage bringbar ist, in der sie eine Kurvensekante (s) des ersten Leiterelementes (1 ) bildet, ohne das Referenzleiterelement (3) zu schneiden.
5. Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leiterelement (1 ) als äu ßeres Leiterelement eine längliche Hülle bildet, in der sich das Referenzleiterelement (3) als Innenleiter erstreckt.
6. Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leiterelement (1 ) durch ein Leitungsgeflecht oder eine elektrisch leitfähige Folie gebildet wird.
7. Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leiterelement (1 ) als äu ßeres Leiterelement und das Referenzleiterelement (3) als Innenleiter einen koaxialen Kabelaufbau bilden.
8. Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leiterelement (1 ) als äu ßeres Leiterelement und das Referenzleiterelement (3) als Innenleiter einen geschirmten Kabelaufbau bilden.
9. Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Leiterelement (1 ) als äußerem Leiter und dem Referenzleiterelement (3) als Innenleiter zusätzlich ein zweites Leiterelement (2) verläuft.
10. Sensorbaugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Leiterelement (2) das ersten Leiterelement (1 ) und das Referenzleiterelement (3) gegeneinander abschirmt.
1 1 . Sensorbaugruppe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Leiterelement (2) als potentialgesteuerter Schirm ausgeführt ist.
12. Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Leiterelement (1 , 2) sowie das Referenzleiterelement (3) einen n-Axialkabelaufbau bilden.
13. Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzleiterelement (3) zumindest teilweise von einem Dielektrikum (4) umgeben ist.
14. Sensorbaugruppe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (4) unter Druckeinwirkung komprimierbar ist.
15. Sensorbaugruppe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Komprimierbarkeit des Dielektrikums (4) orts- und/oder richtungsabhängig ist.
16. Sensorbaugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Bereiche (41 , 42, 43, 44) des Dielektrikums (4) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
17. Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (4) aus einem derartigen Material besteht und derart ausgestaltet ist, dass das Dielektrikum (4) erst unter der Einwirkung eines Druckes oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes substantiell komprimierbar ist.
18. Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (4) bei den im Normalbetrieb der Sensorbaugruppe (1 , 3) auftretenden Drücken nicht substantiell deformierbar ist.
19. Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbaugruppe mindestens eine feuchtigkeitsdichte Schutzhülle (5a, 5b, 5c) umfasst, die zumindest das Referenzleiterelement (3) umgibt.
20. Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 13 bis 18 und Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (5a, 5b, 5c) das Dielektrikum (4) umgibt.
21 . Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzleiterelement (3) zugleich als Heizleiter zum Beheizen mindestens einer Fahrzeugkomponente (100, 101 , 106, 200) dient.
Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiter (1 ) mit einem Wechselstrom beaufschlagt ist und eine Messeinrichtung (62) zur Bestimmung von Parametern des Wechselstromes vorgesehen ist, um die Einwirkung der Sensorbaugruppe (1 , 3) auf den Wechselstrom zu ermitteln.
Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbaugruppe (1 , 3) Bestandteil einer Sensormatte (103) ist.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 21 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormatte (103) als Heizmatte zum Beheizen mindestens einer Fahrzeugkomponente (100, 101 , 106, 200) dient.
Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbaugruppe (1 , 3) weiterhin einen Temperatursensor bildet.
Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbaugruppe ausgebildet und vorgesehen ist zum Einbau in ein Kraftfahrzeugteil, um hiermit die Anwesenheit eines Fahrzeuginsassen an einem bestimmten Sitzplatz zu erkennen.
Sensorbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbaugruppe ausgebildet und vorgesehen ist zum Einbau in einen Kraftfahrzeugsitz (100) und/oder ein Lenkrad (200) und/oder ein Sicherheitsgurtsystem.
28. Kraftfahrzeugsitz mit einem Sitzgestell, mindestens einem am Sitzgestell vorgesehenen Sitzpolster (102) und einer Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 27, die zur Erkennung einer Sitzbelegung dient. Kraftfahrzeuglenkrad mit einem Lenkradkörper und mindestens einer am Lenkradkörper vorgesehenen Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 27, die zur Erkennung einer Handauflage eines Fahrzeugführers (I) am Lenkrad dient.
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JP2012546452A JP2013516347A (ja) 2009-12-30 2010-12-30 静電容量検出アセンブリー
EP10803461.2A EP2520023B1 (de) 2009-12-30 2010-12-30 Kapazitive sensorbaugruppe
CN201080040635.4A CN102484474B (zh) 2009-12-30 2010-12-30 电容式传感器组件

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013023629A1 (de) * 2011-08-17 2013-02-21 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur betätigung einer tür oder klappe an einem fahrzeug
US8841929B2 (en) 2011-06-22 2014-09-23 Tk Holdings Inc. Sensor system for steering wheel for vehicle
WO2017071679A1 (de) * 2015-10-30 2017-05-04 Gentherm Gmbh Einrichtung zur temperierung bestimmter areale und zur erkennung ihrer personen- und/oder objektbezogenen belegung sowie sitz- und/oder liegevorrichtung mit einer solchen einrichtung
WO2018055007A1 (de) * 2016-09-21 2018-03-29 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg Kapazitive sensorelektrode, fertigungsverfahren für eine kapazitive sensorelektrode und kapazitiver sensor

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011008277B4 (de) * 2011-01-11 2017-01-12 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg Sensoreinheit zum berührungslosen Betätigen einer Fahrzeugtür
DE102011084903A1 (de) * 2011-10-20 2013-04-25 TAKATA Aktiengesellschaft Sensorsysteme für ein Kraftfahrzeug
DE102011121775B3 (de) 2011-12-21 2013-01-31 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kg, Hallstadt Steuersystem
DE102012000572A1 (de) * 2012-01-16 2013-07-18 Trw Automotive Safety Systems Gmbh Lenkrad, Airbagmodul für ein Lenkrad und Verfahren zu seiner Herstellung
CN105144838B (zh) 2013-05-15 2017-09-12 捷温加拿大有限公司 具有感测能力的传导性加热器
DE102013220240A1 (de) * 2013-10-08 2015-04-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Insassenanwesenheitssystem für ein Fahrzeug, Zentralverriegelungssystem, Verfahren zum Überprüfen der Anwesenheit von Insassen in dem Fahrzeug sowie Verfahren zum automatischen Betätigen von Türschlössern
KR101799842B1 (ko) 2013-10-11 2017-11-21 젠썸 캐나다 유엘씨 히팅장치에 의한 탑승자 감지
US10124823B2 (en) * 2014-05-22 2018-11-13 Joyson Safety Systems Acquisition Llc Systems and methods for shielding a hand sensor system in a steering wheel
US10114513B2 (en) 2014-06-02 2018-10-30 Joyson Safety Systems Acquisition Llc Systems and methods for printing sensor circuits on a sensor mat for a steering wheel
DE102015216095B4 (de) * 2015-08-24 2023-08-03 Joyson Safety Systems Germany Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Systemzustandes eines elektronischen Messsystems
US10056702B2 (en) 2015-11-04 2018-08-21 Gentherm, Inc. Crimp connection for mesh shielding material used in steering wheel with capacitive sensing
DE102015119701A1 (de) * 2015-11-15 2017-05-18 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg Verfahren für den Betrieb einer kapazitiven Sensoranordnung eines Kraftfahrzeugs
US10336361B2 (en) 2016-04-04 2019-07-02 Joyson Safety Systems Acquisition Llc Vehicle accessory control circuit
EP3509898A4 (de) * 2016-09-12 2020-03-11 Suzhou Swandoo Children's Articles Co., Ltd Belegungserkennung für ein kindertransportsystem
JP6339156B2 (ja) * 2016-10-28 2018-06-06 本田技研工業株式会社 ステアリングユニット
JP6449832B2 (ja) * 2016-10-28 2019-01-09 本田技研工業株式会社 ステアリングホイールユニット
DE102016226101B4 (de) * 2016-12-22 2024-09-19 Joyson Safety Systems Germany Gmbh Lenkrad für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Herstellen eines Lenkrades
JP2018119906A (ja) * 2017-01-27 2018-08-02 日立金属株式会社 複合検知センサ及びセンサ用ケーブル
DE102017107971B4 (de) * 2017-04-12 2019-08-01 Lisa Dräxlmaier GmbH Armauflage für ein innenausstattungsteil eines kraftfahrzeuges
DE102017212460B4 (de) * 2017-07-20 2019-07-11 Leoni Kabel Gmbh Sensorleitung
DE102017120375A1 (de) * 2017-09-05 2019-03-07 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Sensorvorrichtung zur kapazitiven Erfassung einer Benutzerhandlung bei einem Fahrzeug
DE102018113879A1 (de) * 2018-06-11 2019-12-12 Trw Automotive Safety Systems Gmbh Verfahren zur Erkennung einer Berührung einer handbetätigten Lenkeinrichtung, insbesondere eines Fahrzeuglenkrads, und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
CN111380570B (zh) * 2018-12-28 2022-05-03 霍尼韦尔国际公司 用于改善的传感器线固位的装置、系统和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060022682A1 (en) 2004-07-15 2006-02-02 Fujikura Ltd. Electrical capacitance proximity sensor
EP1301800B1 (de) 2000-05-26 2006-08-09 Automotive Systems Laboratory Inc. Besetzungssensor
US20070089527A1 (en) 2001-07-09 2007-04-26 Nartron Corporation Anti-entrapment system
US20070117445A1 (en) 2005-10-31 2007-05-24 Hitachi Cable, Ltd. Cord switch and detecting apparatus using the same

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3626287A (en) * 1969-02-10 1971-12-07 C G I Corp System for responding to changes in capacitance of a sensing capacitor
JPS58213313A (ja) * 1982-06-04 1983-12-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 直流電源用採暖装置
US7243945B2 (en) * 1992-05-05 2007-07-17 Automotive Technologies International, Inc. Weight measuring systems and methods for vehicles
JPS63305074A (ja) 1987-06-03 1988-12-13 Aisin Seiki Co Ltd 操作ハンドル暖房装置
JPH0627494Y2 (ja) 1987-09-26 1994-07-27 豊田合成株式会社 ステアリングホイール用センサ
JPH0286085A (ja) 1988-03-31 1990-03-27 Toshiba Corp 電気暖房器具
JPH05291924A (ja) * 1992-04-15 1993-11-05 Matsushita Electric Works Ltd 人体検知センサ
DE4338285A1 (de) * 1993-11-10 1995-05-11 Bosch Gmbh Robert Elektronisches Gerät für die Ansteuerung einer Sitzheizung
SE518888C2 (sv) * 1996-11-01 2002-12-03 Kongsberg Automotive Ab Anordning för närvaroavkänning och fordonssäte innefattande anordningen
US6158768A (en) 1998-02-20 2000-12-12 Trw Vehicle Safety Systems Inc. /Trw Inc. Apparatus and method for discerning certain occupant characteristics using a plurality of capacitive sensors
US6563231B1 (en) 1998-12-30 2003-05-13 Automotive Systems Laboratory, Inc. Occupant sensor
GB9919975D0 (en) 1999-08-24 1999-10-27 Philipp Harald Seat occupancy sensor for vehicular use
KR100580779B1 (ko) 2000-07-17 2006-05-22 콩스베르그 오토모티브 아베 차량 시트 가열 장치
DE10048956C1 (de) 2000-10-04 2002-05-02 Autoliv Dev Mit einer Messanordnung versehenes Lenkrad für Kraftfahrzeuge
US7132642B2 (en) * 2001-07-09 2006-11-07 Nartron Corporation Anti-entrapment systems for preventing objects from being entrapped by translating devices
US6499359B1 (en) 2001-07-09 2002-12-31 Nartron Corporation Compressible capacitance sensor for determining the presence of an object
US6782759B2 (en) 2001-07-09 2004-08-31 Nartron Corporation Anti-entrapment system
EP1573695A4 (de) * 2002-05-21 2008-08-06 Automotive Systems Lab System zur insassenerkennung
EP2028078A1 (de) 2002-09-06 2009-02-25 Continental Teves AG & Co. oHG Lenkrad mit Freihanderkennung für Kraftfahrzeuge
JP4116409B2 (ja) * 2002-12-02 2008-07-09 日星電気株式会社 静電容量式センサ
DE20309877U1 (de) 2003-06-26 2003-10-30 TRW Automotive Safety Systems GmbH, 63743 Aschaffenburg Fahrzeugsicherheitssystem
DE10358791A1 (de) * 2003-12-12 2005-08-04 Carl Freudenberg Kg Kombiniertes Sensor- und Heizelement
DE10358793A1 (de) 2003-12-12 2005-08-04 Carl Freudenberg Kg Kombiniertes Sensor- und Heizelement
FR2868999B1 (fr) 2004-04-20 2007-07-13 Faurecia Sieges Automobile Dispositif et procede de chauffe de sieges de vehicule automobile
DE102006008919A1 (de) 2005-02-23 2006-12-21 Takata-Petri Ag Sicherheitsgurtsystem für ein Kraftfahrzeug
US8700265B2 (en) 2006-02-10 2014-04-15 Tk Holdings Inc. Occupant classification system
DE102006031207B3 (de) 2006-07-03 2007-11-22 Takata-Petri Ag Sensorsystem für ein Lenkrad eines Kraftfahrzeuges
JP4721058B2 (ja) * 2006-07-11 2011-07-13 株式会社デンソー 車両用座席装置及びその製造方法
DE102007022463A1 (de) 2007-05-09 2008-11-13 Takata-Petri Ag Messsystem
DE102007024141B4 (de) 2007-05-23 2014-11-13 TAKATA Aktiengesellschaft Sensorsystem für ein Bauteil eines Fahrzeuges

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1301800B1 (de) 2000-05-26 2006-08-09 Automotive Systems Laboratory Inc. Besetzungssensor
US20070089527A1 (en) 2001-07-09 2007-04-26 Nartron Corporation Anti-entrapment system
US20060022682A1 (en) 2004-07-15 2006-02-02 Fujikura Ltd. Electrical capacitance proximity sensor
US20070117445A1 (en) 2005-10-31 2007-05-24 Hitachi Cable, Ltd. Cord switch and detecting apparatus using the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8841929B2 (en) 2011-06-22 2014-09-23 Tk Holdings Inc. Sensor system for steering wheel for vehicle
WO2013023629A1 (de) * 2011-08-17 2013-02-21 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur betätigung einer tür oder klappe an einem fahrzeug
CN103688295A (zh) * 2011-08-17 2014-03-26 胡夫·许尔斯贝克和福斯特有限及两合公司 用于操纵车辆上的门或舱盖的装置
WO2017071679A1 (de) * 2015-10-30 2017-05-04 Gentherm Gmbh Einrichtung zur temperierung bestimmter areale und zur erkennung ihrer personen- und/oder objektbezogenen belegung sowie sitz- und/oder liegevorrichtung mit einer solchen einrichtung
WO2018055007A1 (de) * 2016-09-21 2018-03-29 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg Kapazitive sensorelektrode, fertigungsverfahren für eine kapazitive sensorelektrode und kapazitiver sensor

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Publication number Publication date
DE102009055426A1 (de) 2011-07-07
CN102484474B (zh) 2015-03-25
CN102484474A (zh) 2012-05-30
EP2520023B1 (de) 2014-09-03
US20120306512A1 (en) 2012-12-06
US8970232B2 (en) 2015-03-03
EP2520023A1 (de) 2012-11-07
JP2013516347A (ja) 2013-05-13

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