WO2022214277A1

WO2022214277A1 - Vorrichtung zur detektion von hindernissen

Info

Publication number: WO2022214277A1
Application number: PCT/EP2022/056696
Authority: WO
Inventors: Rainer Staude; Alexander Hinz
Original assignee: Webasto SE
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2022-03-15
Publication date: 2022-10-13
Also published as: CN117295870A; DE102021108845A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Hindernissen im Bereich von beweglichen, ein Volumen verschließenden und/oder freigebenden Klappen (12) bei Kraftfahrzeugen, mit folgenden Merkmalen: eine Anzahl von Sendeeinrichtungen (3a bis 3q) zum Senden von optischen Signalen; eine Anzahl von Empfangseinrichtungen (2a bis 2h) zum Empfangen der optischen Signale; eine mit den Sendeeinrichtungen (3a bis 3q) und den Empfangseinrichtungen (2a bis 2h) in Wirkverbindung stehenden Steuereinrichtung (6), welche die von der Empfangseinrichtung (2a bis 2h) empfangenen optischen Signale mit Sollsignalen vergleicht und bei einer Abweichung der empfangenen optischen Signale von den Sollsignalen das Vorhandensein eines Hindernisses (11) detektiert. Mit dem Ziel die Kosten der Vorrichtung zu reduzieren und die Detektion zu verbessern, ist die Anzahl der Sendeeinrichtungen (3a bis 3q) größer als die Anzahl der Empfangseinrichtungen (2a bis 2h) ist, und die Sendeeinrichtungen und die Empfangseinrichtung/en derart zueinander angeordnet sind, dass mindestens eine Empfangseinrichtung die optischen Signale von mehr als einer der Sendeeinrichtungen empfangen kann.

Description

Vorrichtung zur Detektion von Hindernissen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Hindernissen im Bereich von beweglichen, ein Volumen verschließenden und/oder freigebenden Klappen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen.

Unter dem Begriff „Klappen" sind nachfolgend insbesondere elektrisch verschließ bare Heckklappen von Kraftfahrzeugen, aber auch Fahrzeugtüren, Motorhauben und andere bewegliche Flächen zum Verschließen oder Freigeben eines Volumens zu verstehen.

Auch ist die genannte Vorrichtung nicht nur auf Kraftfahrzeuge begrenzt oder ausschließlich geeignet, sondern kann in sämtlichen Transportmitteln eingesetzt werden.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Detektion ist aus der DE 10 2014 015 031 B4 bekannt. Durch die optischen Signale, die von einer Sendeeinrichtung gesen det und einer Empfangseinrichtung empfangen werden, ist eine sehr zuverlässige Detektion von Hindernissen im Bewegungs- bzw. Schwenkbereich der Klappe si chergestellt, wobei die Detektion des Hindernisses aufgrund der Verwendung op tischer Signale bereits lange vor einem möglichen Kontakt der Klappe mit dem Hindernis stattfindet, sodass auch bei einem mechanischem Nachlauf der Klappe noch ausreichend Zeit bzw. Weg zur Verfügung steht, die Bewegung der Klappe zu stoppen.

Inzwischen sind zahlreiche Fahrzeuge mit derartigen Vorrichtungen und entspre chenden Sensoren bzw. Detektoren ausgestattet, die Hindernisse bzw. Fremdkör per beim Schließen von Klappen detektieren, den Benutzer warnen und gar die Schließbewegung elektrisch stoppen können. Dadurch sollen Verletzungen an Menschen und Beschädigung am Fahrzeug oder anderen Gegenständen vermie den oder zumindest ein entsprechendes Risiko reduziert werden. Ein Nachteil aus dem Stand der Technik liegt in der aufwändigen elektronischen Schaltung. Es werden eine große Anzahl von Sensoren und Mikrokontrollern benö tigt, um eine effektive und zuverlässige Detektion durchzuführen. Dies führt zu hohen Kosten und einer komplexen elektrischen Verschaltung der Vorrichtung .

Des Weiteren können Hindernisse „im Scherenbereich" bzw. „kurz vor dem Schlie ßen" nicht gut detektiert werden. Hier stammt bereits ein Großteil des reflektier ten des Lichts, das ursprünglich von der/den Sendeeinrichtung/en ausgestrahlt wird, vom Rahmen, so dass bei einer ausschließlichen Anordnung der IR-LEDs (die Sendeeinrichtungen) neben dem Sensor (die Empfangseinrichtung) nicht zwi schen einem Hindernis und dem Rahmen unterschieden werden kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Detektion von Hindernissen im Bereich von beweglichen Klappen zu schaffen, bei der Hin dernisse im Bewegungsbereich der Klappe mit einer sehr hohen Sicherheit zuver lässig erfasst werden können. Gleichzeitig sollen die Kosten für die Herstellung reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merk male gelöst.

Im Detail wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Detektion von Hindernis sen im Bereich von beweglichen, ein Volumen verschließenden und/oder freige benden Klappen bei Kraftfahrzeugen bereitgestellt, die folgende Merkmale auf weist: eine Anzahl von Sendeeinrichtungen zum Senden von optischen Signalen; eine Anzahl von Empfangseinrichtungen zum Empfangen der optischen Sig nale; und eine mit den Sendeeinrichtungen und den Empfangseinrichtungen in Wirk verbindung stehenden Steuereinrichtung, welche die von der Empfangseinrich tung empfangenen optischen Signale mit Sollsignalen vergleicht und bei einer Ab weichung der empfangenen optischen Signale von den Sollsignalen das Vorhan densein eines Hindernisses detektiert.

Kennzeichnend für die Vorrichtung ist, dass die Anzahl der Sendeeinrichtungen größer als die Anzahl der Empfangseinrichtungen ist, und die Sendeeinrichtungen und die Empfangseinrichtung/en derart zueinander angeordnet sind, dass mindes tens eine Empfangseinrichtung die optischen Signale von mehr als einer der Sen deeinrichtungen empfangen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass weniger Empfangsein richtungen, insbesondere Sensoren oder beispielsweise Infrarot (IR) Sensoren, als Sendeeinrichtungen, beispielsweise IR LEDs, gebraucht werden. Dadurch wird die Anzahl der Sensoren und somit die Kosten für die Herstellung der Vorrichtung reduziert.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung liegt in der Möglichkeit, dass eine oder meh rere Sendeeinrichtungen zwischen den Empfangseinrichtungen platziert und somit gemeinsam von den Empfangseinrichtungen genutzt werden können. Dies erhöht die Effizienz der Sendeeinrichtungen und reduziert im Vergleich zum Stand der Technik den Stromverbrauch einer Detektionsvorrichtung.

Zusätzlich kann aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Anzahl der Steuereinrichtungen reduziert werden, so dass zumindest noch eine Steuerein richtung notwendig ist und nicht mehr jedes Sensor-LED-Paar, wie aus dem Stand der Technik bekannt, mit einer Steuereinrichtung angesteuert bzw. versorgt wer den muss.

Durch die Verwendung von zwei oder mehr Sendeeinrichtungen für jede Emp fangseinrichtung ist es auch möglich, verschiedene Lichtpfade bereitzustellen, die sich z.B. aufgrund des Abstands zwischen Sendeeinrichtung und Empfangseinrich tung unterscheiden können und bei Hindernissen nicht einfach reflektiert werden.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen gemäß den Unteransprüchen beschrieben:

Vorzugsweise ist die Anzahl der Sendeeinrichtungen zwischen eineinhalb- bis fünfmal größer, vorzugsweise zwischen zweimal bis dreimal größer als die Anzahl der Empfangseinrichtungen.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn zwischen zwei benachbarten Empfangseinrichtungen mindestens zwei Sendeeinrichtungen angeordnet sind. Dies kann bei einem, mehreren oder allen benachbarten Empfangseinrichtungen vorliegen.

Des Weiteren sind vorteilhafterweise die Sendeeinrichtungen und/oder die Emp fangseinrichtungen zeitlich beabstandet und in einer bestimmten Reihenfolge ak tivier- bzw. ansteuerbar. Dadurch kann der Spitzenstromverbrauch der Vorrich tung als auch die Spitzenmenge an produzierten Daten beim Registrieren von re flektierten Signalen zu einem Zeitpunkt reduziert werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, über ein internes Bussystem, insbesondere über ein Custom-Bussystem oder ei nem UART Bussystem mit den Sendeeinrichtungen und/oder den Empfangsein richtungen zu kommunizieren und Signale an die Sendeeinrichtungen und/oder die Empfangseinrichtungen auszugeben bzw. von den Sendeeinrichtungen und/o der den Empfangseinrichtungen zu empfangen.

Weiterhin vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, mit einem fahrzeugseitigen Bussystem, insbesondere einem CAN Bussystem, zu kommunizie ren und Signale an das fahrzeugseitige Bussystem auszugeben bzw. vom fahr zeugseitigen Bussystem zu empfangen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Sendeeinrichtungen aus gebildet, optische Signale, insbesondere Infrarot, sichtbares Licht und/oder UV- Licht, auszustrahlen, die von den Empfangseinrichtungen empfang- bzw. regist rierbar sind. Sichtbares Licht hat den Vorteil, dass es auch zur Beleuchtung ver wendet werden kann. Abhängig von der Wellenlänge kann eine genauere Ab standsbestimmung und Hindernisdetektion durchgeführt werden. So sind kurzwel ligere Signal bei der Positions- bzw. Abstandsbestimmung genauer, haben aber aufgrund von Streuung und Dämpfung eine kürzere Reichweite.

Vorzugsweise sind die Sendeeinrichtungen und die Empfangseinrichtung/en auf einer Linie, insbesondere auf einer Geraden, angeordnet. Mit Hilfe dieser Anord nung kann die Vorrichtung in seiner Breite platzsparend bzw. dünn ausgebildet werden. Gleichzeitig erstreckt sich die Vorrichtung in seiner Länge am weitesten (im Vergleich mit einer anderen Vorrichtung mit der gleichen Anzahl an Sende- und Empfangseinrichtungen) und kann einen längeren Rahmen (der Klappe) auf Hindernisse überprüfen und somit sichern. Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Sendeeinrichtungen zu einer benach barten Sendeeinrichtung stets einen ersten Abstand aufweisen und die Empfangs einrichtungen zu einer benachbarten Empfangseinrichtung jeweils stets einen zweiten Abstand aufweisen. Anders formuliert ist der Abstand von benachbarten Sendeeinrichtungen und der Abstand von benachbarten Empfangseinrichtungen einer Vorrichtung stets konstant. Durch die regelmäßige Anordnung kann zum ei nen der Herstellungs- oder Installationsprozess vereinfacht werden. Des Weiteren ist eine gleichmäßige Erkennung bzw. Detektion von Hindernissen über einen Be reich der Vorrichtung möglich.

Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der zweite Abstand grö ßer oder gleich dem ersten Abstand ist. Dies hat den Vorteil, dass mindestens zwei Sendeeinrichtungen für eine Empfangseinrichtung bereitstehen. Auch kann hierdurch die Empfindlichkeit der Vorrichtung bei der Detektion von Hindernissen beeinflusst werden. Sobald der zweite Abstand größer als der erste Abstand ist, können zwei Sendeeinrichtungen zwischen zwei Empfangseinrichtungen platziert werden. Vorzugsweise ist der zweite Abstand doppelt so groß wie der erste Ab stand. In diesem Fall können zwischen jeden zwei benachbarten Empfangseinrich tungen zwei Sendeeinrichtungen, insbesondere symmetrisch oder unsymmetrisch zur Abstandsmitte der Empfangseinrichtungen, angeordnet werden. Aufgrund der unterschiedlichen Abstände zwischen Sendeeinrichtung und benachbarter Emp fangseinrichtung werden Fremdkörper mit Licht in unterschiedlichen Winkeln an gestrahlt und können diese besser blockieren. Dadurch werden Fremdkörper auch im „Scherenbereich" einer Klappe besser detektiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Schalteinrich tung auf, die ausgelegt ist, eine insbesondere elektrische Verbindung zwischen der Steuereinrichtung und den Empfangseinrichtungen bereitzustellen und eine oder mehrere Empfangseinrichtungen anzusteuern. Hierbei kann die Schaltein richtung die Signale der Steuereinrichtung empfangen und selektiv an die ent sprechende Empfangseinrichtung senden. Zusätzlich oder alternativ kann die Schalteinrichtung die Signale der Empfangseinrichtung empfangen, insbesondere abrufen, und an die Schalteinrichtung senden. Die Schalteinrichtung und ihre zu vor genannten Funktionen sind insbesondere dann von Vorteil, wenn die Steuer einrichtung eine allgemeine Broadcast -Vermittlungstechnik (oder ähnliches) ver wendet und keinen expliziten Empfänger für die Signale an die Empfangseinrich- tungen verwendet. Für den Fall, dass die Steuereinrichtung die Empfangseinrich tungen selektiv ansteuern kann bzw. derart ausgebildet ist, dass sie die zuvor ge nannten Funktionen der Schalteinrichtung übernimmt, wird die Schalteinrichtung redundant und kann weggelassen werden.

Vorzugsweise sind die Steuereinrichtung und/oder die Schalteinrichtung ausge legt, mindestens eine der Sendeeinrichtungen und mindestens eine der Emp- fangseinrichtung/en nach einem bestimmten zeitlichen und/oder räumlichen Mus ter anzusteuern bzw. zu aktivieren. Unter einem zeitlichen Muster können Aktivie rungen der Sende- und/oder Empfangseinrichtung, insbesondere gleichzeitig und/oder nacheinander, mit unterschiedlichen oder gleichen Zeitabständen ver standen werden. Ein räumliches Muster ist z.B. die Aktivierung jeder zweiten, dritten oder n-ten Sende- und/oder Empfangseinrichtung. Insbesondere können Muster verwendet, bei denen nur Sendeeinrichtungen oder nur Empfangseinrich tungen aktiviert werden. Natürlich gilt es hierbei zu beachten, dass zumindest ein Gegenpart der entsprechenden Einrichtung/en aktiviert sein sollte, um ein Hinder nis zu registrieren bzw. die Bewegungsfreiheit der Klappe mittels der Vorrichtung festzustellen.

Um die Erkennung von Flindernissen zu verbessern, sind die Steuereinrichtung und/oder die Schalteinrichtung vorzugsweise ausgelegt, mindestens zwei Grup pen, die jeweils eine der Empfangseinrichtungen und mindestens eine der Sende einrichtungen aufweist, derart zu bestimmen und/oder derart anzusteuern, dass sich die Gruppen beim Senden und Empfangen von optischen Signal nicht oder nur teilweise gegenseitig beeinflussen. Durch die Unterteilung der Sende- und Empfangseinrichtung in Gruppen können diese an unterschiedlichen Bereichen bzw. Abschnitten der Vorrichtung und/oder zu unterschiedlichen Zeiten aktiviert werden. Dies reduziert auch Steuerungs- und/oder Schaltvorgänge und somit die Anzahl an zu verarbeitenden Signale. Gleichzeitig werden dadurch die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Hinderniserkennung erhöht.

Vorteilhafterweise sind die Sendeeinrichtungen und die Empfangseinrichtungen derart zueinander angeordnet, dass mindestens zwei Gruppen, die jeweils eine der Empfangseinrichtungen und mindestens eine der Sendeeinrichtungen auf weist, bestimmbar sind und sich diese Gruppen beim Senden und Empfangen von optischen Signalen nicht oder nur teilweise gegenseitig beeinflussen. Die Sende- einrichtungen der jeweiligen Gruppen sind hierbei derart von Empfangseinrichtun gen anderer Gruppen beabstandet, dass diese Empfangseinrichtungen keine Sig nale oder als von diesen Sendeeinrichtungen identifizierbare Signale empfangen können.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gehören die oder bestimmte Sen deeinrichtungen, die zwischen zwei benachbarten Empfangseinrichtungen ange ordnet sind und/oder einen bestimmten Abstandswertebereich zu den jeweiligen Empfangseinrichtungen weder unter- noch überschreiten, zwei Gruppen gleichzei tig an. Dadurch ist es möglich, dass eine oder mehrere Empfangseinrichtungen der jeweiligen Gruppe von diesen Sendeeinrichtungen ein optisches Signal emp fangen können. Dies führt zu einer teilweisen gegenseitigen Beeinflussung bzw. Übersprechen auf die Empfangseinrichtungen beim Aktivieren der Sendeeinrich tungen führen. Der Abstandswertebereich beschreibt die Menge der verschiede nen Abstandswerte einer oder mehrerer Sendeeinrichtungen zu der jeweiligen nächstliegenden Empfangseinrichtung der eigenen und der anderen Gruppen, die das Signal empfangen können.

Vorzugsweise ist der Abstand einer der Sendeeinrichtungen oder der jeweilige Ab stand von mindestens einem Teil der Sendeeinrichtungen zu deren Gruppe zuge hörigen Empfangseinrichtung kleiner als ein Abstand zwischen zwei benachbarten Empfangseinrichtungen.

Nachfolgend werden weitere vorteilhafte Ausführungsformen beschrieben, die in den Unteransprüchen nicht aufgeführt werden und zusätzliche oder alternative Ausgestaltungen aufzeigen:

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet vorzugsweise auf dem Prinzip der Lichtreflexion, wobei das Licht ursprünglich von der Sendeeinrichtung ausge strahlt und die Reflexion von der Empfangseinrichtung empfangen bzw. registriert wird. Es ist aber auch möglich, dass Sende- und Empfangseinrichtungen nicht (nur) nebeneinander angeordnet sind, sondern sich derart gegenüberliegen, dass eine Empfangseinrichtung das Licht einer Sendeeinrichtung direkt empfängt.

Der Vergleich der empfangenen optischen Signale kann insbesondere mit jeweils einer jeweiligen Stellung der Klappe entsprechenden optischen Sollsignal erfol gen. Diese Sollsignale können z.B. anhand der Reflexion mit dem durch die Klappe zu schließenden Rahmen vorabbestimmt werden, wobei die Reflexion mit kleiner werdendem Abstand zwischen Klappe und Rahmen stärker wird.

Neben IR-Sensoren und -LEDs können auch andere optische Sensoren und LEDs eingesetzt werden, die sichtbares Licht und somit als Beleuchtungsmittel verwen det werden können.

Die Sende- und Empfangseinrichtungen können jeweils auf einer eigenen Linie o- der Geraden angeordnet sein. Ebenso können die Sendeeinrichtungen um eine o- der mehrere Empfangseinrichtungen angeordnet sein, zusätzlich oder alternativ zur linienförmigen Anordnung.

Durch ein intelligentes Aktivieren der Sende- und Empfangseinrichtungen, das als Beispiel eines zeitlichen und/oder räumlichen Musters zu verstehen ist, wird das übersprechen der Sendeeinrichtungen vermieden. Es ist jeweils nur eine Sende einrichtung während der Messung einer Empfangseinrichtung aktiv. Der Abstand zwischen zwei aktiven Paaren aus Sende- und Empfangseinrichtung/en wird so gewählt, dass sich diese nicht gegenseitig beeinflussen.

Durch die vorteilhafte Anordnung der Sendeeinrichtungen sowohl zwischen den Empfangseinrichtungen als auch neben der Empfangseinrichtung können Hinder nisse besser erkannt werden.

Die Schalteinrichtung der Vorrichtung kann zusätzlich ausgelegt sein, eine insbe sondere elektrische Verbindung zwischen der Steuereinrichtung und den Sende einrichtungen bereitzustellen und eine oder mehrere Sendeeinrichtungen anzu steuern. Hierbei kann die Schalteinrichtung die Signale der Steuereinrichtung empfangen und selektiv an die entsprechende Sendeeinrichtung senden, insbe sondere diese aktivieren. In diesem Fall hat die Schalteinrichtung den Vorteil, dass anstelle alle Sendeeinrichtungen gleichzeitig und/oder stets aktiviert sind, diese selektiv zu aktivieren, insbesondere nach einem bestimmen zeitlichen und/oder räumlichen Muster. Ebenso kann anstelle der Schalteinrichtung die Steuereinrichtung derart ausgelegt sein, diese Funktion zu erfüllen. Des Weiteren kann die Steuereinrichtung ein gespeichertes Programm aufweisen, dass nach durch Aktivierung von einem externen Bussystem automatisch ausgeführt wird und die Sende- und Empfangseinrichtungen auf eine bestimmte Weise ansteuert, um ein Hindernis zu detektieren. Sind Gruppen von Sende- und Empfangseinrichtungen derart bestimmbar und/o der ansteuerbar, dass diese sich teilweise beeinflussen, bedeutet dies, dass die Signale von mindestens einer Sendeeinrichtung von mindestens zwei Empfangs einrichtungen von zwei unterschiedlichen Gruppen empfangen wird bzw. empfan- gen werden kann.

Um die von der Sendeeinrichtung ausgesandten optischen Signale vom Tageslicht zu unterscheiden, kann vorgesehen sein, dass die Sendeeinrichtung modulierte optische Signale aussendet. Auf diese Weise werden mögliche Fehler bei der De tektion der optischen Signale vermieden. Beispielsweise können die modulierten optischen Signale pulsweitenmoduliert und/oder frequenzmoduliert sein, was eine sehr einfach durchzuführende und zu verlässige Detektion der optischen Signale ermöglicht.

Die nachfolgend beschriebenen Figuren beziehen sich unter anderem auf ein be vorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung, wobei diese Figuren nicht als Einschränkung, sondern im Wesentlichen der Veran schaulichung der Erfindung dienen. Elemente aus unterschiedlichen Figuren, aber mit denselben Bezugszeichen sind identisch; daher ist die Beschreibung eines Ele ments aus einer Figur für gleichbezeichnete bzw. gleichnummerierte Elemente aus anderen Figuren auch gültig.

Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schaltplan von einer aus dem Stand der Tech nik bekannten Detektionseinrichtung mit einem Sensor, einer Infra rot LED und einem I2C Interface; Fig. 2 einen schematischen Schaltplan von einer in einem Fahrzeug signal technisch verbundenen Anordnung von einer Vielzahl von Detekti onseinrichtungen gemäß Figur 1;

Fig. 3 ein erstes Fallbeispiel zur Detektion eines Flindernisses mit Hilfe von

Infrarot LEDs und daneben angeordneten Sensoren; Fig. 4 ein zweites Fallbeispiel zur Detektion eines Hindernisses mit Hilfe von Infrarot LEDs und dazwischen angeordneten Sensoren;

Fig. 5 einen schematischen Schaltplan eines Sensorstreifens als Ausfüh rungsbeispiel einer Vorrichtung zur Detektion von Hindernissen ge mäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 6 einen schematischen Schaltplan von einem in einem Fahrzeug sig naltechnisch verbundenen Sensorstreifens gemäß Figur 5; und

Fig. 7 ein Fallbeispiel zur Detektion eines Hindernisses mit Hilfe von Infra rot LEDs und Sensoren, die gemäß der vorliegenden Erfindung an geordnet sind. Fig. 1 zeigt einen schematischen Schaltplan von einer aus dem Stand der Technik bekannten Detektionseinrichtung 1 mit einem Sensor 2, einer Infrarot LED 3, ei nem I2C Interface 4, einem Anschluss für ein Bussystem 5 sowie einem Mikrokon troller 6. Die LED 3 ist neben dem Sensor 2 platziert. Der Sensor 2 registriert das reflektierte Licht der LED 3 und sendet ein entsprechendes elektrisches Signal über das bekannte I2C Interface 4 an den Mikrokontroller 6. Der Mikrokontroller 6 wertet das Signal aus und schickt es über den Anschluss an das Bussystem 5, das mit weiteren (nicht dargestellten) Steuerungssystemen verbunden ist. Da die Inf rarot Sensoren 2 üblicherweise nur mit I2C Interface verfügbar sind, eignen sich diese nicht, um mehrere Sensoren an einem gemeinsamen Bus anzuschließen. Deshalb wird für die Anwendung in einer Sensorleiste z.B. je Sensor ein Mikro kontroller benötigt, um das I2C Interface auf z.B. UART / LIN / CAN umzusetzen.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Schaltplan 10 von einer in einem Fahrzeug sig naltechnisch verbundenen Anordnung von einer Vielzahl von Detektionseinrich tungen 1 gemäß Figur 1. Um eine Detektion von Flindernissen zwischen einer Klappe und seinem zu verschließenden Rahmen bereitzustellen, verwendet der Stand der Technik die Detektionseinrichtungen 1 in Form einer Sensorleiste. Zur Veranschaulichung werden fünf Detektionseinrichtungen dargestellt, die mit dem Bussystem 5 elektrisch verbunden sind und schlussendlich fünf Sensoren, fünf LEDs und fünf Mikrokontroller benötigen. Zusätzlich wird ein Motor 9 in dem Schaltplan 10 gezeigt, der als Antrieb der Heckklappe dient und mit einem elektri schen Fahrzeugsteuerungssystem 8 verbunden ist. Das Fahrzeugsteuerungssys tem 8 wird auch als Heckdachsteuergerät (HDSG) bezeichnet und weist Elektronik zur Steuerung des Antriebs der Heckklappe auf. Zur Steuerung anderer Fahrzeug system und zum Empfang der Signale von den Detektionseinrichtungen 1 ist das System 8 über ein CAN Bussystem 7 und eine ECU 16 mit dem Bussystem 5 elektrisch verbunden. Die gezeigte Leitung des Bussystems 7 stellt mindestens ei nen Teil eines Fahrzeug-Kabelbaums dar. Die ECU 16 (Electronic Control Unit) ist ein Steuergerät, das mindestens zur Sensorauswertung, insbesondere der Sensor leiste, ausgebildet ist.

Fig. 3 zeigt ein erstes Fallbeispiel zur Detektion eines Hindernisses 11 mit Hilfe von Infrarot LEDs 3a, 3b und daneben angeordneten Sensoren 2a, 2b. Die LEDs 3a, 3b und die Sensoren 2a, 2b sind an einer Klappe 12 oder Fahrzeugtür ange ordnet, die einem Rahmen 13 des durch die Klappe 12 zu verschließenden Volu mens gegenüberliegt und mit diesem ausgelegt ist, zu schließen. Dieses Fallbei spiel ist die typische Ausbildung bzw. Funktion einer Detektionseinrichtung gemäß Figur 1. Aufgrund der nahen Anordnung des Sensors 2a, 2b an die LED 3a, 3b schafft es die Detektionseinrichtung 1 nicht, insbesondere im Scherenbereich der Klappe 12 bzw. kurz vor dem Schließen der Klappe 12 mit dem Rahmen 13, das Hindernis 11 zu erkennen. Der Rahmen 13 reflektiert das von der ersten LED 3a ausgesandte Licht zurück an die Klappe 12 und wird von dem ersten Sensor 2a empfangen. Gleichzeitig reflektiert das Hindernis 11 das von der zweiten LED 3b ausgesandte Licht zurück an die Klappe 12 und wird von dem zweiten Sensor 2b empfangen. Aufgrund des Empfangs der Lichtreflexionen durch die jeweiligen Sensoren 2a und 2b kann die Detektionseinrichtung kein Hindernis identifizieren. Das reflektierte Licht zeigt einen Ein- bzw. Ausfallswinkel von weniger als 10 bis 5 Grad.

Fig. 4 zeigt ein zweites Fallbeispiel zur Detektion eines Flindernisses 11 mit Hilfe von Infrarot LEDs 3a, 3b und dazwischen angeordneten Sensoren 2a, 2b. Im Ge gensatz zu Fig. 3 haben die Sensoren 2a, 2b einen größeren Abstand zu den LEDs 3a, 3b und das reflektierte Licht zeigt einen Ein- bzw. Ausfallswinkel von ca. 40 Grad. Dadurch wird das von der zweiten LED 3b ausgestrahlte Licht vom Hinder nis 11 blockiert und von dem zweiten Sensor 2b nicht empfangen. Angesichts dessen kann die Detektionseinrichtung ein Hindernis 11 zwischen der Klappe 12 und seinem Rahmen 13 feststellen. Die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung, insbesondere die Anordnung der Sende- und Empfangseinrichtungen, ist vorzugs weise dergestalt, dass sowohl das erste Fallbeispiel gemäß Figur 3 als auch das zweite Fallbeispiel gemäß Figur 4 zur Anwendung kommt.

Fig. 5 zeigt einen schematischen Schaltplan eines Sensorstreifens als Ausfüh rungsbeispiel einer Vorrichtung 15 zur Detektion von Hindernissen gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 15 weist Sensoren 3a bis 3q sowie LEDs 2a bis 2h auf, wobei die Anzahl der Sensoren kleiner als die Anzahl der LEDs ist. Die Sensoren 2a bis 2h und die LEDs 3a bis 3q liegen auf einer Geraden. Die Sen soren 2a bis 2h haben gleichbleibenden Abstände zueinander; ebenso wie die LEDs 3a bis 3q, deren Abstände kleiner als die Abstände zwischen den Sensoren 2a bis 2h sind. So sind z.B. immer zwei LEDs, z.B. 3b und 3c, zwischen zwei Sen soren, z.B. 2a und 2b, platziert. Hierbei liegt eine LED 3b neben einem Sensor 2a und die andere LED 3c zwischen beiden Sensoren 2a und 2b. Die letztgenannte LED 3c ist derart ausgelegt, dass dessen Signal bzw. Licht von beiden Sensoren 2a und 2b empfangen werden kann, wenn es vom Rahmen einer Klappe reflek tiert wird. Die Sensoren 2a bis 2h sind über ein I2C Interface 4 mittels eines I2C Switches als Schalteinrichtung 14 mit einem Mikrokontroller 6 elektrisch verbun den. Das I2C Interface ist nicht geeignet, mehrere Sensoren an einem gemeinsa men Bus anzuschließen, weshalb die Schalteinrichtung 14 wahlweise die Signale der Sensoren 2a bis 2h empfängt und an den Mikrokontroller 6 leitet. Der Mikro kontroller 6 verarbeitet diese Signale und leitet die Signale weiter an ein Bussys tem 5.

Fig. 6 zeigt einen schematischen Schaltplan 20 von einem in einem Fahrzeug sig naltechnisch verbundenen Sensorstreifens gemäß Figur 5. Der Schaltplan 20 ist bis auf das CAN Gateway 18, das UART Bussystem 17 und die Vorrichtung 15 ge mäß Figur 5 identisch zu dem Schaltplan 10, der in Figur 2 gezeigt wird. Die De tektionsvorrichtung 15 ist eine Einheit und kann z.B. als Streifen an eine Fahr zeugklappe oder an eine Fahrzeugtür angebracht sein. Die Steuereinrichtung der Vorrichtung 15 sendet und empfängt Daten von dem UART Bussystem 17, wobei eine weitere Vorrichtung 15 oder zusätzlich auch noch andere Geräte als die Vor richtung 15 mit dem Bussystem 17 verbunden sind bzw. verbunden werden kön nen. Durch das CAN Gateway 18 wird es möglich, die Vorrichtung 15 nicht direkt an den CAN-Bus anschließen zu müssen, sondern für den Anschluss der Vorrich tung 15 bzw. weiterer Vorrichtungen 15 oder andere Geräte ein anderes Bussys tem, insbesondere einen UART-Bus oder einen individuellen Bus bzw. einen Custom-Bus verwenden zu können. Der CAN Gateway 18 weist die Merkmale des ECU 16 sowie die zusätzliche Funktion, Signale vom UART-auf CAN-Bus (und/oder umgekehrt) umzusetzen, auf.

Fig. 7 zeigt drittes Fallbeispiel zur Detektion eines Flindernisses mit Hilfe von Inf rarot LEDs und Sensoren, die gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sind . Hierbei handelt es sich um eine Kombination des ersten und zweiten Fallbeispiels gemäß Figur 3 und Figur 4. Eine erste Gruppe mit den LEDs 3a bis 3c und dem Sensor 2a sowie eine zweite Gruppe mit den LEDs 3c bis 3e und dem Sensor 2b sind an einer Klappe 12 angeordnet. Das von den Sensoren ausgestrahlte Licht wird an dem Rahmen 13 reflektiert, wobei alle Lichtstrahlen der LEDs an die je weiligen Sensoren gelangen; bis auf das Licht von LED 3c an Sensor 2a, das am Hindernis 11 blockiert wird. In diesem Fall gehört die dritte LED 3c sowohl zur ersten Gruppe als auch zur zweiten Gruppe, da deren Licht ohne das Hindernis 11 von zwei Sensoren 2a und 2b empfangen werden könnte. Die Sensoren 2a und 2b können die IR-LED 3c, die zwischen den Sensoren platziert ist, gemeinsam nut zen. Mit jedem Sensor 2a und 2b können insgesamt 3 Messungen mit den IR- LEDs links und rechts (zwischen den Sensoren platziert) und im/neben dem Sen sor durchgeführt werden.

Bezugszeichenliste

1 Detektionsvorrichtung gemäß Stand der Technik

2 Empfangseinrichtung, Sensor

2a.. 2h Empfangseinrichtung 3 Sendeeinrichtung, IR-LED 3a...3q Sendeeinrichtung

4 Inter-Integrated Circuit (I2C) Interface

5 Bussystem

6 Schaltungseinrichtung, Mikrokontroller

7 Controller Area Network (CAN) Bussystem, Fahrzeug-Kabelbaum

8 Fahrzeugsteuerungssystem, FIDSG (FleckDachSteuerGerät)

9 Motor, Antrieb der Fleckklappe

10 Schematischer Schaltplan eines Fahrzeugs mit Detektionsvorrichtung gemäß Stand der Technik

11 FHindernis, Fremdkörper

12 Klappe, Fahrzeugtür

13 Rahmen des durch Klappe zu verschließenden Volumens

14 Schalteinrichtung, I2C Switch

15 Detektionsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel (Sensorstreifen)

16 Electronic Control Unit (ECU), Schaltungseinheit bzw. Steuergerät

17 Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) Bussystem

18 CAN Gateway, UART Master 20 Schematischer Schaltplan eines Fahrzeugs mit Detektionsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Detektion von Hindernissen im Bereich von beweglichen, ein Volumen verschließenden und/oder freigebenden Klappen (12) bei Kraftfahrzeugen, mit folgenden Merkmalen: eine Anzahl von Sendeeinrichtungen (3a; 3q) zum Senden von optischen Signalen; eine Anzahl von Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) zum Empfangen der optischen Signale; eine mit den Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) und den Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) in Wirkverbindung stehenden Steuereinrichtung (6), welche die von der Empfangseinrichtung (2a; ...; 2h) empfangenen optischen Signale mit Sollsignalen vergleicht und bei einer Abweichung der empfangenen optischen Signale von den Sollsignalen das Vorhandensein eines Hindernisses (11) detektiert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anzahl der Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) größer als die Anzahl der Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) ist, und die Sendeeinrichtungen und die Empfangseinrichtung/en derart zueinander angeordnet sind, dass mindestens eine Empfangseinrichtung die optischen Signale von mehr als einer der Sendeeinrichtungen empfangen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) zwischen eineinhalb- bis fünfmal größer, vorzugsweise zwischen zweimal bis dreimal größer als die Anzahl der Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) mindestens zwei Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) und/oder die Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) zeitlich beabstandet und in einer bestimmten Reihenfolge aktivier- bzw. ansteuerbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) ausgebildet ist mit einem internen Bussystem, insbesondere einem Custom-Bussystem oder einem UART Bussystem mit den Sendeeinrichtungen (3a; 3q) und/oder den

Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) zu kommunizieren und Signale an die Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) und/oder die Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) zu senden bzw. von den Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) und/oder den Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) zu empfangen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) dazu ausgebildet ist, mit einem fahrzeugseitigen Bussystem, insbesondere einem CAN Bussystem, zu kommunizieren und Signale an das fahrzeugseitige Bussystem auszugeben bzw. vom fahrzeugseitigen Bussystem zu empfangen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) ausgebildet sind, optische Signale, insbesondere Infrarot, sichtbares Licht und/oder UV-Licht, auszustrahlen, die von den Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) empfang- bzw. registrierbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) und die Empfangseinrichtung/en (2a; ...; 2h) auf einer Linie angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) zu einer benachbarten Sendeeinrichtung stets einen ersten Abstand aufweisen und die Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) zu einer benachbarten Empfangseinrichtung jeweils stets einen zweiten Abstand aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abstand größer oder gleich dem ersten Abstand ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (14), die ausgelegt ist, eine Verbindung zwischen der Steuereinrichtung (6) und den Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) bereitzustellen und eine oder mehrere Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) anzusteuern.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die

Steuereinrichtung (6) und/oder die Schalteinrichtung (14) ausgelegt sind, mindestens eine der Sendeeinrichtungen (3a; 3q) und mindestens eine der Empfangseinrichtung/en (2a; ...; 2h) nach einem bestimmten zeitlichen und/oder räumlichen Muster anzusteuern.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) und/oder die Schalteinrichtung (14) ausgelegt sind, mindestens zwei Gruppen, die jeweils eine der Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) und mindestens eine der Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) aufweist, derart zu bestimmen und/oder derart anzusteuern, dass sich die Gruppen beim Senden und Empfangen von optischen Signalen nicht oder nur teilweise gegenseitig beeinflussen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtungen und die Empfangseinrichtungen derart zueinander angeordnet sind, dass mindestens zwei Gruppen, die jeweils eine der Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) und mindestens eine der Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) aufweist, bestimmbar sind und sich diese Gruppen beim Senden und Empfangen von optischen Signalen nicht oder nur teilweise gegenseitig beeinflussen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtungen, die zwischen zwei benachbarten Empfangseinrichtungen angeordnet sind und/oder einen bestimmten Abstandswertebereich zu den jeweiligen Empfangseinrichtungen weder unter- noch überschreiten, zwei Gruppen gleichzeitig angehören.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand von mindestens einem Teil der Sendeeinrichtungen (3a; ...; 3q) zu deren Gruppe zugehörigen Empfangseinrichtung (2a; ...; 2h) kleiner als ein Abstand zwischen zwei benachbarten Empfangseinrichtungen (2a; ...; 2h) ist.