DE102023203477A1 - OCCUPANCY DETECTION DEVICE AND METHOD FOR DETECTING THE OCCUPANCY STATE OF A VEHICLE COMPONENT - Google Patents

OCCUPANCY DETECTION DEVICE AND METHOD FOR DETECTING THE OCCUPANCY STATE OF A VEHICLE COMPONENT Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf eine Belegungserfassungseinrichtung (10) zum Erfassen des Belegungszustands einer Fahrzeugkomponente. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Belegungserfassungseinrichtung (10) eine Auswerteinrichtung (200) und zumindest ein an die Auswerteinrichtung (200) angeschlossenes Messmodul (100) aufweist, das zumindest eine Messmodul (100) eine erste Elektrode (110) aufweist, die an eine erste Anschlussstelle (101) des Messmoduls (100) angeschlossen ist, gegenüber einem Bezugspotential (BP) elektrisch isoliert ist und mit diesem eine erste elektrische Kapazität bildet, das zumindest eine Messmodul (100) eine zweite Elektrode (120) aufweist, die an eine zweite Anschlussstelle (102) des Messmoduls (100) angeschlossen ist, gegenüber dem Bezugspotential elektrisch isoliert ist und mit diesem eine zweite elektrische Kapazität bildet, die erste und zweite Elektrode durch eine Koppelkapazität kapazitiv gekoppelt sind und die Auswerteinrichtung (200) dazu ausgestaltet ist, unter Einbezug zumindest dreier Messschritte (MS1-MS3) die erste und zweite Kapazität unter Bildung eines ersten und zweiten Kapazitätswerts (C1, C2) zu ermitteln, den Quotienten (C1/C2) zwischen den Kapazitätswerten zu errechnen und ein Belegungssignal (SB) zu erzeugen, wenn der Quotient von einem vorgegebenen Sollquotienten (Qsoll) über ein vorgegebenes Maß hinaus abweicht.

Figure DE102023203477A1_0000
The invention relates, inter alia, to an occupancy detection device (10) for detecting the occupancy state of a vehicle component. According to the invention, it is provided that the occupancy detection device (10) has an evaluation device (200) and at least one measuring module (100) connected to the evaluation device (200), the at least one measuring module (100) has a first electrode (110) which is connected to a first connection point (101) of the measuring module (100), is electrically insulated from a reference potential (BP) and forms a first electrical capacitance with the latter, the at least one measuring module (100) has a second electrode (120) which is connected to a second connection point (102) of the measuring module (100), is electrically insulated from the reference potential and forms a second electrical capacitance with the latter, the first and second electrodes are capacitively coupled by a coupling capacitance and the evaluation device (200) is designed to measure the first and second capacitances using at least three measuring steps (MS1-MS3) to form a first and second capacitance value (C1, C2), to calculate the quotient (C1/C2) between the capacitance values and to generate an occupancy signal (SB) if the quotient deviates from a predetermined target quotient (Qsoll) beyond a predetermined amount.
Figure DE102023203477A1_0000

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Belegungserfassungseinrichtungen, die zum Erfassen des Belegungszustands einer Fahrzeugkomponente geeignet sind.The invention relates to occupancy detection devices which are suitable for detecting the occupancy state of a vehicle component.

Derartige Belegungserfassungseinrichtungen werden in Kraftfahrzeugen beispielsweise für Lenkräder vorgesehen, um prüfen zu können, ob der Fahrer des Kraftfahrzeugs das Lenkrad berührt und somit in der Lage ist, auf das Verkehrsgeschehen durch Lenkbewegungen zu reagieren.Such occupancy detection devices are provided in motor vehicles, for example for steering wheels, in order to be able to check whether the driver of the motor vehicle is touching the steering wheel and is thus able to react to the traffic situation by steering movements.

Auch werden Belegungserfassungseinrichtungen in Kraftfahrzeugen zum Erkennen des Belegungszustands von Fahrzeugsitzen eingesetzt, um zu erkennen, ob die Fahrzeugsitze von einem Passagier besetzt sind oder nicht; die Information über die Belegung kann beispielsweise verwendet werden, um ein Warnsignal zu erzeugen, wenn ein Fahrzeugsitz als von einem Passagier besetzt erkannt wird, aber der zugehörige Sicherheitsgurt nicht angelegt ist. Auch weitere andere Anwendungen wie beispielsweise ein Inaktivschalten von Airbags bei unbesetzten Fahrzeugsitzen und dergleichen sind bekannt.Occupancy detection devices are also used in motor vehicles to detect the occupancy status of vehicle seats in order to recognize whether the vehicle seats are occupied by a passenger or not; the information about the occupancy can be used, for example, to generate a warning signal if a vehicle seat is recognized as being occupied by a passenger but the associated seat belt is not fastened. Other applications such as deactivating airbags when vehicle seats are unoccupied and the like are also known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Belegungserfassungseinrichtung anzugeben, die besonders langlebig ist und über einen besonders langen Zeitraum vertrauenswürdige Messergebnisse liefern kann.The invention is based on the object of specifying an occupancy detection device which is particularly durable and can provide trustworthy measurement results over a particularly long period of time.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Belegungserfassungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Belegungserfassungseinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by an occupancy detection device with the features according to patent claim 1. Advantageous embodiments of the occupancy detection device according to the invention are specified in subclaims.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Belegungserfassungseinrichtung eine Auswerteinrichtung und zumindest ein an die Auswerteinrichtung angeschlossenes Messmodul aufweist, das zumindest eine Messmodul eine erste Elektrode aufweist, die an eine erste Anschlussstelle des Messmoduls angeschlossen ist, gegenüber einem Bezugspotential elektrisch isoliert ist und mit diesem eine erste elektrische Kapazität bildet, das zumindest eine Messmodul eine zweite Elektrode aufweist, die an eine zweite Anschlussstelle des Messmoduls angeschlossen ist, gegenüber dem Bezugspotential elektrisch isoliert ist und mit diesem eine zweite elektrische Kapazität bildet, die erste und zweite Elektrode durch eine Koppelkapazität kapazitiv gekoppelt sind und die Auswerteinrichtung dazu ausgestaltet ist, unter Einbezug zumindest dreier Messschritte die erste und zweite Kapazität unter Bildung eines ersten und zweiten Kapazitätswerts zu ermitteln, den Quotienten zwischen den Kapazitätswerten zu errechnen und ein Belegungssignal zu erzeugen, wenn der Quotient von einem vorgegebenen Sollquotienten über ein vorgegebenes Maß hinaus abweicht.According to the invention, the occupancy detection device has an evaluation device and at least one measuring module connected to the evaluation device, the at least one measuring module has a first electrode which is connected to a first connection point of the measuring module, is electrically insulated from a reference potential and forms a first electrical capacitance with the latter, the at least one measuring module has a second electrode which is connected to a second connection point of the measuring module, is electrically insulated from the reference potential and forms a second electrical capacitance with the latter, the first and second electrodes are capacitively coupled by a coupling capacitance and the evaluation device is designed to determine the first and second capacitances by including at least three measuring steps to form a first and second capacitance value, to calculate the quotient between the capacitance values and to generate an occupancy signal if the quotient deviates from a predetermined target quotient by more than a predetermined amount.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Belegungserfassungseinrichtung besteht darin, dass diese besonders langlebig eine zuverlässige Belegungserkennung ermöglicht. Dies liegt daran, dass als Messkriterium für das Erkennen des Belegungszustands der Quotient zwischen dem ersten und dem zweiten Kapazitätswert, also eine relative Angabe und keine Absolutwerte, herangezogen wird. Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass eine Alterung des zwischen den Elektroden und dem Bezugspotential befindlichen Dielektrikums die beiden zur Bildung des Quotienten herangezogene Kapazitätswerte in vergleichbarer Weise verändern wird; diese Veränderung hat jedoch keinen Einfluss auf den Quotienten zwischen den Kapazitätswerten, da sich die Dielektrizitätskonstanten bei der Quotientenbildung herauskürzen und der Quotient somit von der Alterung des Dielektrikums und der entsprechenden Veränderung der Dielektrizitätskonstanten unbeeinflusst bleibt. Im Unterschied dazu wird der Quotient hingegen im Falle einer menschlichen Annäherung bzw. Belegung der Fahrzeugkomponente verändert, da die Belegung praktisch nie oder nur vernachlässigbar selten so symmetrisch sein wird, dass eine Annäherung an die beiden Elektroden in identischer Weise erfolgt und beide Kapazitätswerte gleich verändert werden; vielmehr wird es stets zu einer asymmetrischen Annäherung und damit zu einer Veränderung des Quotienten kommen, was durch den erfindungsgemäßen Vergleich des jeweils gemessenen Quotienten mit dem Sollquotienten in einfacher Weise erkannt werden kann. Entsprechendes gilt für die Alterung eines die Elektroden nach außen abdeckenden Isolationsmaterials.A significant advantage of the occupancy detection device according to the invention is that it enables reliable occupancy detection over a particularly long period of time. This is because the quotient between the first and second capacitance values, i.e. a relative value and not an absolute value, is used as the measurement criterion for detecting the occupancy state. The invention is based on the idea that aging of the dielectric between the electrodes and the reference potential will change the two capacitance values used to form the quotient in a comparable manner; however, this change has no influence on the quotient between the capacitance values, since the dielectric constants cancel out when the quotient is formed and the quotient is therefore unaffected by the aging of the dielectric and the corresponding change in the dielectric constant. In contrast, the quotient is changed when a person approaches or occupies the vehicle component, since the occupancy will practically never or only negligibly rarely be so symmetrical that an approach to the two electrodes occurs in an identical manner and both capacitance values are changed in the same way; rather, there will always be an asymmetrical approach and thus a change in the quotient, which can be easily recognized by comparing the measured quotient with the target quotient according to the invention. The same applies to the aging of an insulating material that covers the electrodes on the outside.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Belegungserfassungseinrichtung ist darin zu sehen, dass sich auch andere äußere Einflussfaktoren - wie beispielsweise Temperaturänderungen, Änderungen der Luftfeuchtigkeit, Nässe, elektromagnetische Einstrahlung, insbesondere Sonnenlicht - symmetrisch auf das Dielektrikum der Kapazitäten auswirken, sodass die letztgenannten Einflussfaktoren zwar die Absolutwerte der Kapazitäten beeinflussen, nicht hingegen den Quotienten. Auch die letztgenannten Einflussfaktoren beeinflussen die Erkennung des Belegungszustands also nicht.Another significant advantage of the occupancy detection device according to the invention is that other external factors - such as temperature changes, changes in air humidity, moisture, electromagnetic radiation, especially sunlight - also have a symmetrical effect on the dielectric of the capacitances, so that the latter factors influence the absolute values of the capacitances, but not the quotient. The latter factors also do not influence the detection of the occupancy state.

Vorteilhaft ist es, wenn die Auswerteinrichtung in einem ersten Messschritt als ersten Hilfskapazitätsmesswert die Kapazität zwischen der ersten Anschlussstelle und dem Bezugspotential misst, wenn die zweite Anschlussstelle mit dem Bezugspotential verbunden ist, die Auswerteinrichtung in einem zweiten Messschritt als zweiten Hilfskapazitätsmesswert die Kapazität zwischen der ersten Anschlussstelle und dem Bezugspotential misst, wenn die zweite Anschlussstelle in einen hochohmigen Tristatezustand geschaltet ist, und die Auswerteinrichtung in einem dritten Messschritt als dritten Hilfskapazitätsmesswert die Kapazität zwischen der zweiten Anschlussstelle und dem Bezugspotential misst, wenn die erste Anschlussstelle mit dem Bezugspotential verbunden oder in den hochohmigen Tristatezustand geschaltet ist, wobei die Reihenfolge der drei Messschritte beliebig ist.It is advantageous if the evaluation device measures the capacitance between the first connection point and the reference potential as the first auxiliary capacitance measurement value in a first measuring step, if the second connection point is connected to the reference potential, the evaluation device measures the capacitance between the first connection point and the reference potential as a second auxiliary capacitance measurement value in a second measuring step when the second connection point is switched to a high-impedance tristate state, and the evaluation device measures the capacitance between the second connection point and the reference potential as a third auxiliary capacitance measurement value in a third measuring step when the first connection point is connected to the reference potential or switched to the high-impedance tristate state, wherein the order of the three measuring steps is arbitrary.

Die Auswerteinrichtung umfasst zur Steuerung der Messschritte, zur Ermittlung des Quotienten und zur Bildung des Belegungssignals vorzugsweise eine Messeinrichtung; eine solche Messeinrichtung wird bevorzugt durch einen Microcontroller gebildet oder umfasst einen solchen vorzugsweise zumindest auch.The evaluation device preferably comprises a measuring device for controlling the measuring steps, for determining the quotient and for forming the occupancy signal; such a measuring device is preferably formed by a microcontroller or preferably at least also comprises such a microcontroller.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Auswerteinrichtung in dem dritten Messschritt den dritten Hilfskapazitätsmesswert misst, nachdem sie die erste Anschlussstelle mit dem Bezugspotential verbunden hat.It is considered particularly advantageous if the evaluation device measures the third auxiliary capacitance measurement value in the third measuring step after it has connected the first connection point to the reference potential.

Bei der letztgenannten Ausgestaltung wird die Auswerteinrichtung den ersten Kapazitätswert vorzugsweise errechnen gemäß C 1 = C m 1 C m 3 ( C m 1 C m 2 )

Figure DE102023203477A1_0001
und den zweiten Kapazitätswert vorzugsweise errechnen gemäß C 2 = C m 2 C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0002
wobei C1 den ersten Kapazitätswert, C2 den zweiten Kapazitätswert, Cm1 den ersten Hilfskapazitätsmesswert, Cm2 den zweiten Hilfskapazitätsmesswert und Cm3 den dritten Hilfskapazitätsmesswert bezeichnet.In the latter embodiment, the evaluation device will preferably calculate the first capacitance value according to C 1 = C m 1 C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0001
and preferably calculate the second capacitance value according to C 2 = C m 2 C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0002
where C1 denotes the first capacitance value, C2 the second capacitance value, Cm1 the first auxiliary capacitance measurement value, Cm2 the second auxiliary capacitance measurement value and Cm3 the third auxiliary capacitance measurement value.

Vorzugsweise errechnet die Auswerteinrichtung einen die Koppelkapazität angebenden Koppelkapazitätswert C3 gemäß: C 3 = C m 3 ( C m 1 C m 2 )

Figure DE102023203477A1_0003
Preferably, the evaluation device calculates a coupling capacitance value C3 indicating the coupling capacitance according to: C 3 = C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0003

Mit Blick auf eine Plausibilitätsprüfung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Auswerteinrichtung in einem vierten Messschritt die erste Anschlussstelle in den hochohmigen Tristatezustand schaltet und als vierten Hilfskapazitätsmesswert die Kapazität zwischen der zweiten Anschlussstelle und dem Bezugspotential misst, nachdem sie die erste Anschlussstelle in den hochohmigen Tristatezustand geschaltet hat.With regard to a plausibility check, it is considered advantageous if the evaluation device switches the first connection point to the high-impedance tristate state in a fourth measuring step and measures the capacitance between the second connection point and the reference potential as a fourth auxiliary capacitance measurement value after it has switched the first connection point to the high-impedance tristate state.

Anschließend unterzieht die Auswerteinrichtung den vierten Hilfskapazitätsmesswert, den ersten Kapazitätswert, den zweiten Kapazitätswert und den Koppelkapazitätswert vorzugsweise einer Plausibilitätsprüfung.The evaluation device then preferably subjects the fourth auxiliary capacitance measured value, the first capacitance value, the second capacitance value and the coupling capacitance value to a plausibility check.

Bei der letztgenannten Ausführungsvariante wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Auswerteinrichtung im Rahmen der Plausibilitätsprüfung prüft, ob der vierte Hilfskapazitätsmesswert von einem Sollkapazitätsmesswert über ein vorgegebenes Kapazitätsabweichungsmaß hinaus abweicht.In the latter embodiment, it is considered advantageous if the evaluation device checks, as part of the plausibility check, whether the fourth auxiliary capacity measurement value deviates from a target capacity measurement value beyond a predetermined capacity deviation measure.

Die Auswerteinrichtung errechnet den Sollkapazitätsmesswert vorzugsweise gemäß C s 4 = C 1 C 2 + C 1 C 3 + C 2 C 3 C 2 + C 3

Figure DE102023203477A1_0004
The evaluation device calculates the target capacity measured value preferably according to C s 4 = C 1 C 2 + C 1 C 3 + C 2 C 3 C 2 + C 3
Figure DE102023203477A1_0004

Bei einer bevorzugten Messausgestaltung ist vorgesehen, dass die Auswerteinrichtung im ersten und/oder zweiten Messschritt jeweils über einen ersten Vorwiderstand einen Messpuls an die erste Anschlussstelle anlegt und den ersten und zweiten Hilfskapazitätsmesswert durch Auswertung des zeitlichen Verlaufs der an der ersten Anschlussstelle anliegenden Spannung ermittelt.In a preferred measurement embodiment, it is provided that the evaluation device applies a measuring pulse to the first connection point via a first series resistor in the first and/or second measuring step and determines the first and second auxiliary capacitance measurement values by evaluating the temporal progression of the voltage applied to the first connection point.

Die Auswerteinrichtung legt im dritten und/oder vierten Messschritt vorzugsweise über einen zweiten Vorwiderstand einen Messpuls an die zweite Anschlussstelle an und ermittelt den dritten und/oder vierten Hilfskapazitätsmesswert durch Auswertung des zeitlichen Verlaufs der an der zweiten Anschlussstelle anliegenden Spannung.In the third and/or fourth measuring step, the evaluation device applies a measuring pulse to the second connection point, preferably via a second series resistor, and determines the third and/or fourth auxiliary capacitance measurement value by evaluating the temporal progression of the voltage applied to the second connection point.

Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Auswerteinrichtung im ersten und/oder zweiten Messschritt jeweils einen Wechselstrom in die erste Anschlussstelle einspeist oder eine Wechselspannung an die erste Anschlussstelle anlegt und den ersten und/oder zweiten Hilfskapazitätsmesswert durch Auswertung der an der ersten Anschlussstelle anliegenden Wechselspannung oder des an der ersten Anschlussstelle fließenden Wechselstroms ermittelt.Alternatively or additionally, it can be advantageously provided that the evaluation device in the first and/or second measuring step feeds an alternating current into the first connection point or applies an alternating voltage to the first connection point and determines the first and/or second auxiliary capacitance measurement value by evaluating the alternating voltage present at the first connection point or the alternating current flowing at the first connection point.

Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Auswerteinrichtung im dritten und/oder vierten Messschritt einen Wechselstrom in die zweite Anschlussstelle einspeist oder eine Wechselspannung an die zweite Anschlussstelle anlegt und den dritten und/oder vierten Hilfskapazitätsmesswert durch Auswertung der an der zweiten Anschlussstelle anliegenden Wechselspannung oder des an der zweiten Anschlussstelle fließenden Wechselstroms ermittelt.Alternatively or additionally, it can be advantageously provided that the evaluation device in the third and/or fourth measuring step feeds an alternating current into the second connection point or applies an alternating voltage to the second connection point and determines the third and/or fourth auxiliary capacitance measurement value by evaluating the alternating voltage present at the second connection point or the alternating current flowing at the second connection point.

Eine der beiden Elektroden oder beide Elektroden können auch zum Heizen eingesetzt werden. Ein solcher Heizbetrieb kann im Rahmen eines Zeitmultiplexbetriebs mit dem Messbetrieb zum Erfassen des Belegungszustands kombiniert werden.One of the two electrodes or both electrodes can also be used for heating. Such heating operation can be combined with the measuring operation for recording the occupancy status within the framework of a time-multiplex operation.

Demgemäß wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die erste Elektrode mit einem ersten Elektrodenende an die erste Anschlussstelle des Messmoduls und mit einem zweiten Elektrodenende an eine Heizanschlussstelle des Messmoduls angeschlossen ist und eine Heizbetriebsschalteinrichtung vorhanden ist, die ein Anlegen einer fahrzeugseitigen Bordspannung zwischen die erste Anschlussstelle und die Heizanschlussstelle des Messmoduls und einen Betrieb der ersten Elektrode als Heizelement ermöglicht.Accordingly, it is considered advantageous if the first electrode is connected with a first electrode end to the first connection point of the measuring module and with a second electrode end to a heating connection point of the measuring module and a heating operation switching device is present which enables an application of a vehicle-side on-board voltage between the first connection point and the heating connection point of the measuring module and an operation of the first electrode as a heating element.

Vorteilhaft ist es, wenn zwischen die Messeinrichtung der Belegungserfassungseinrichtung und die erste Anschlussstelle ein Trennschalter geschaltet ist. Der Trennschalter trennt im geöffneten Zustand die erste Anschlussstelle von der Messeinrichtung und verbindet im geschlossenen Zustand die erste Anschlussstelle mit der Messeinrichtung. Der geschlossene Zustand des Trennschalters wird vorzugsweise nur eingestellt, wenn die Heizbetriebsschalteinrichtung die Bordspannung von dem Messmodul elektrisch abgetrennt hat.It is advantageous if a disconnector is connected between the measuring device of the occupancy detection device and the first connection point. When open, the disconnector disconnects the first connection point from the measuring device and, when closed, connects the first connection point to the measuring device. The closed state of the disconnector is preferably only set when the heating operation switching device has electrically disconnected the on-board voltage from the measuring module.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Belegungserfassungseinrichtung eine Lenkradberührungserfassungseinrichtung und das Messmodul ist für eine Integration in ein Fahrzeuglenkrad ausgestaltet.In a preferred embodiment, the occupancy detection device is a steering wheel touch detection device and the measuring module is designed for integration into a vehicle steering wheel.

Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist die Belegungserfassungseinrichtung eine Sitzbelegungserfassungseinrichtung und das Messmodul ist für eine Integration in einen Fahrzeugsitz ausgestaltet.In another preferred embodiment, the occupancy detection device is a seat occupancy detection device and the measuring module is designed for integration into a vehicle seat.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Lenkrad für ein Fahrzeug. Erfindungsgemäß ist das Lenkrad mit einem Messmodul einer Belegungserfassungseinrichtung wie oben beschrieben ausgestattet.The invention also relates to a steering wheel for a vehicle. According to the invention, the steering wheel is equipped with a measuring module of an occupancy detection device as described above.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Fahrzeugsitz für ein Fahrzeug. Erfindungsgemäß ist der Fahrzeugsitz mit einem Messmodul einer Belegungserfassungseinrichtung wie oben beschrieben ausgestattet.The invention also relates to a vehicle seat for a vehicle. According to the invention, the vehicle seat is equipped with a measuring module of an occupancy detection device as described above.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Erfassen des Belegungszustands einer Fahrzeugkomponente. Erfindungsgemäß ist bezüglich des Verfahrens vorgesehen, dass das Erfassen des Belegungszustands unter Heranziehung zumindest eines Messmoduls erfolgt, das zumindest eine Messmodul eine erste Elektrode aufweist, die an eine erste Anschlussstelle des Messmoduls angeschlossen ist, gegenüber einem Bezugspotential elektrisch isoliert ist und zu diesem eine erste elektrische Kapazität bildet, das zumindest eine Messmodul eine zweite Elektrode aufweist, die an eine zweite Anschlussstelle des Messmoduls angeschlossen ist, gegenüber dem Bezugspotential elektrisch isoliert ist und zu diesem eine zweite elektrische Kapazität bildet, die erste und zweite Elektrode durch eine Koppelkapazität kapazitiv gekoppelt sind und unter Einbezug zumindest dreier Messschritte die erste und zweite Kapazität unter Bildung eines ersten und zweiten Kapazitätswerts ermittelt werden, der Quotient zwischen den Kapazitätswerten errechnet wird und ein Belegungssignal erzeugt wird, wenn der Quotient von einem vorgegebenen Sollquotienten über ein vorgegebenes Maß hinaus abweicht.The invention also relates to a method for detecting the occupancy state of a vehicle component. According to the invention, the method provides that the occupancy state is detected using at least one measuring module, the at least one measuring module has a first electrode that is connected to a first connection point of the measuring module, is electrically insulated from a reference potential and forms a first electrical capacitance thereto, the at least one measuring module has a second electrode that is connected to a second connection point of the measuring module, is electrically insulated from the reference potential and forms a second electrical capacitance thereto, the first and second electrodes are capacitively coupled by a coupling capacitance and, using at least three measuring steps, the first and second capacitances are determined to form a first and second capacitance value, the quotient between the capacitance values is calculated and an occupancy signal is generated if the quotient deviates from a predetermined target quotient by more than a predetermined amount.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen vorteilhafter Ausgestaltungen sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Belegungserfassungseinrichtung und deren vorteilhafter Ausgestaltungen verwiesen.With regard to the advantages of the method according to the invention and its advantageous embodiments, reference is made to the above statements in connection with the occupancy detection device according to the invention and its advantageous embodiments.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Belegungserfassungseinrichtung, wobei eine bevorzugte Ausgestaltung eines Messmoduls der Belegungserfassungseinrichtung näher im Detail dargestellt ist,
  • 2 näher im Detail eine bevorzugte Ausgestaltung einer Auswerteinrichtung, die beispielsweise für die Belegungserfassungseinrichtung gemäß 1 geeignet ist,
  • 3 ein Ausführungsbeispiel für eine bevorzugte Arbeitsweise der Auswerteinrichtung gemäß 2 in Form eines Flussdiagramms,
  • 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine bevorzugte Arbeitsweise der Auswerteinrichtung gemäß 2 in Form eines Flussdiagramms,
  • 5 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Belegungserfassungseinrichtung, die mit einer Heizfunktion ausgestattet ist,
  • 6 eine bevorzugte Ausgestaltung eines in der 5 gezeigten Trennschalters näher im Detail,
  • 7 einen Messverlauf bei Anlegen eines Spannungspulses an das Messmodul,
  • 8 ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit einem Lenkrad, in das ein Messmodul eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Belegungserfassungseinrichtung integriert ist,
  • 9 ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit einem Fahrzeugsitz, in den ein Messmodul eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Belegungserfassungseinrichtung integriert ist, und
  • 10-13 die Schaltzustände während der verschiedenen Messschritte.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments, which show, for example:
  • 1 an embodiment of an occupancy detection device according to the invention, wherein a preferred embodiment of a measuring module of the occupancy detection device is shown in more detail,
  • 2 in more detail a preferred embodiment of an evaluation device, which for example for the occupancy detection device according to 1 is suitable,
  • 3 an embodiment of a preferred mode of operation of the evaluation device according to 2 in the form of a flow chart,
  • 4 another embodiment of a preferred mode of operation of the evaluation device according to 2 in the form of a flow chart,
  • 5 an embodiment of an occupancy detection device according to the invention, which is equipped with a heating function,
  • 6 a preferred embodiment of a 5 shown isolating switch in more detail,
  • 7 a measurement curve when a voltage pulse is applied to the measuring module,
  • 8 an embodiment of an arrangement with a steering wheel in which a measuring module an embodiment of an occupancy detection device according to the invention,
  • 9 an embodiment of an arrangement with a vehicle seat in which a measuring module of an embodiment of an occupancy detection device according to the invention is integrated, and
  • 10-13 the switching states during the different measuring steps.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.For the sake of clarity, the same reference symbols are always used in the figures for identical or comparable components.

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Belegungserfassungseinrichtung 10, die zum Erfassen des Belegungszustands einer in der 1 nicht gezeigten Fahrzeugkomponente geeignet ist. Die Belegungserfassungseinrichtung 10 gemäß 1 umfasst ein Messmodul 100 und eine daran angeschlossene Auswerteinrichtung 200.The 1 shows an embodiment of an occupancy detection device 10 according to the invention, which is used to detect the occupancy state of a 1 vehicle component not shown. The occupancy detection device 10 according to 1 comprises a measuring module 100 and an evaluation device 200 connected to it.

Ein erstes Elektrodenende 111 einer ersten Elektrode 110 des Messmoduls 100 ist an eine erste Anschlussstelle 101 des Messmoduls 100 angeschlossen. Die erste Elektrode 110 ist gegenüber einem Bezugspotential BP, bei dem es sich beispielsweise um das Massepotential eines Fahrzeugs oder das Erdpotential handeln kann, elektrisch isoliert und bildet mit diesem eine erste elektrische Kapazität, die einen ersten Kapazitätswert C1 aufweist.A first electrode end 111 of a first electrode 110 of the measuring module 100 is connected to a first connection point 101 of the measuring module 100. The first electrode 110 is electrically insulated from a reference potential BP, which can be, for example, the ground potential of a vehicle or the earth potential, and forms with it a first electrical capacitance which has a first capacitance value C1.

Das zweite Elektrodenende 112 der ersten Elektrode 110 ist an keine Anschlussstelle des Messmoduls 100 angeschlossen bzw. ist elektrisch unbeschaltet; nur zum besseren Verständnis sei bereits jetzt erwähnt, dass dies bei der Ausführungsvariante gemäß 5 anders ist, da dort das zweite Elektrodenende 112 an eine Heizanschlussstelle 103 des Messmoduls 100 angeschlossen ist, wie weiter unten noch im Detail erläutert wird.The second electrode end 112 of the first electrode 110 is not connected to any connection point of the measuring module 100 or is not electrically connected; for the sake of better understanding, it should already be mentioned that this is the case in the embodiment according to 5 is different because there the second electrode end 112 is connected to a heating connection point 103 of the measuring module 100, as will be explained in more detail below.

Ein erstes Elektrodenende 121 einer zweiten Elektrode 120 des Messmoduls 100 ist an eine zweite Anschlussstelle 102 des Messmoduls 100 angeschlossen. Die zweite Elektrode 120 ist gegenüber dem Bezugspotential BP ebenfalls elektrisch isoliert und bildet mit diesem eine zweite elektrische Kapazität, die einen zweiten Kapazitätswert C2 aufweist. Das zweite Elektrodenende 112 der zweiten Elektrode 120 ist ebenfalls an keine Anschlussstelle des Messmoduls 100 angeschlossen bzw. ist ebenfalls elektrisch unbeschaltet.A first electrode end 121 of a second electrode 120 of the measuring module 100 is connected to a second connection point 102 of the measuring module 100. The second electrode 120 is also electrically insulated from the reference potential BP and forms with it a second electrical capacitance which has a second capacitance value C2. The second electrode end 112 of the second electrode 120 is also not connected to any connection point of the measuring module 100 or is also not electrically connected.

Die erste und zweite Elektrode 110 und 120 sind dicht benachbart nebeneinander angeordnet, sodass sie miteinander elektrisch kapazitiv gekoppelt sind und gemeinsam eine Koppelkapazität bilden, die einen Koppelkapazitätswert C3 aufweist.The first and second electrodes 110 and 120 are arranged close to one another so that they are electrically capacitively coupled to one another and together form a coupling capacitance having a coupling capacitance value C3.

Die erste und zweite Elektrode 110 und 120 sind gegenüber dem Bezugspotential BP vorzugsweise mit Hilfe desselben Dielektrikums isoliert, sodass sich beispielsweise durch Umwelteinflüsse (Temperaturänderungen, Nässe, Luftfeuchteänderungen, elektromagnetische Einstrahlung etc.) oder Alterung bedingte Änderungen der Dielektrizitätskonstanten in - zumindest näherungsweise - identischer Weise auf beide Kapazitätswerte C1 und C2 auswirken werden; dies bedeutet konkret, dass Umwelteinflüsse oder Alterung keine Änderung, zumindest näherungsweise keine relevante Änderung, des Verhältnisses C1/C2 zwischen dem ersten Kapazitätswert C1 und dem zweiten Kapazitätswert C2 hervorrufen werden.The first and second electrodes 110 and 120 are preferably insulated from the reference potential BP using the same dielectric, so that changes in the dielectric constant caused, for example, by environmental influences (temperature changes, moisture, changes in air humidity, electromagnetic radiation, etc.) or aging will affect both capacitance values C1 and C2 in - at least approximately - an identical manner; in concrete terms, this means that environmental influences or aging will not cause any change, at least approximately no relevant change, in the ratio C1/C2 between the first capacitance value C1 and the second capacitance value C2.

Die Auswerteinrichtung 200 ist dazu ausgestaltet, unter Einbezug zumindest dreier Messschritte die erste und zweite Kapazität unter Bildung des ersten und zweiten Kapazitätswerts C1 und C2 zu ermitteln, den Quotienten C1/C2 zwischen den Kapazitätswerten zu errechnen und ein Belegungssignal SB zu erzeugen, wenn der Quotient C1/C2 von einem vorgegebenen Sollquotienten Qsoll über ein vorgegebenes Maß hinaus abweicht, vorzugsweise jedoch nur unter der Bedingung, dass die Messergebnisse plausibel sind.The evaluation device 200 is designed to determine the first and second capacitances by forming the first and second capacitance values C1 and C2, taking into account at least three measuring steps, to calculate the quotient C1/C2 between the capacitance values and to generate an occupancy signal SB if the quotient C1/C2 deviates from a predetermined target quotient Qsoll beyond a predetermined amount, but preferably only under the condition that the measurement results are plausible.

Die 2 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung der Auswerteinrichtung 200 der Belegungserfassungseinrichtung 10 gemäß 1 näher im Detail. Die Auswerteinrichtung 200 umfasst unter anderem eine Recheneinrichtung 211 und einen Speicher 212, in dem ein Computerprogrammprodukt CPP und der bereits erwähnte Sollquotient Qsoll nichtflüchtig abgespeichert sind. Führt die Recheneinrichtung 211 das Computerprogrammprodukt CPP aus, so bestimmt das Computerprogrammprodukt die Arbeitsweise der Auswerteinrichtung 200 oder bestimmt die Arbeitsweise zumindest mit.The 2 shows a preferred embodiment of the evaluation device 200 of the occupancy detection device 10 according to 1 in more detail. The evaluation device 200 includes, among other things, a computing device 211 and a memory 212 in which a computer program product CPP and the aforementioned target quotient Qsoll are stored in a non-volatile manner. If the computing device 211 executes the computer program product CPP, the computer program product determines the mode of operation of the evaluation device 200 or at least helps determine the mode of operation.

Die Auswerteinrichtung 200 umfasst darüber hinaus eine Vielzahl an Transistoren, von denen in der 3 acht gezeigt und mit den Bezugszeichen T1 bis T8 gekennzeichnet sind. Die Transistoren T1 bis T8 können jeweils von der Recheneinrichtung 211 über nicht gezeigte Steuerleitungen angesteuert werden.The evaluation device 200 also comprises a plurality of transistors, of which 3 eight and are identified by the reference symbols T1 to T8. The transistors T1 to T8 can each be controlled by the computing device 211 via control lines not shown.

Die Auswerteinrichtung 200 umfasst außerdem zwei AD-Wandler AD1 und AD2, die von der Recheneinrichtung 211 über ebenfalls nicht gezeigte Ausleseleitungen ausgelesen werden können.The evaluation device 200 also comprises two AD converters AD1 and AD2, which can be read out by the computing device 211 via readout lines, also not shown.

Die Recheneinrichtung 211, der Speicher 212, die Transistoren T1 bis T8 sowie die zwei AD-Wandler AD1 und AD2 sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 Bestandteile einer Messeinrichtung, die vorzugsweise als Microcontroller 210 ausgestaltet ist.The computing device 211, the memory 212, the transistors T1 to T8 and the two AD Converters AD1 and AD2 are in the embodiment according to 2 Components of a measuring device, which is preferably designed as a microcontroller 210.

Ein erster Anschlussport P1 des Microcontrollers 210 ist unmittelbar an die erste Anschlussstelle 101 des Messmoduls 100 angeschlossen. Ein zweiter Anschlussport P2 des Microcontrollers 210 steht mittelbar über einen ersten Vorwiderstand R1 mit der ersten Anschlussstelle 101 des Messmoduls 100 in Verbindung.A first connection port P1 of the microcontroller 210 is directly connected to the first connection point 101 of the measuring module 100. A second connection port P2 of the microcontroller 210 is indirectly connected to the first connection point 101 of the measuring module 100 via a first series resistor R1.

Ein dritter Anschlussport P3 des Microcontrollers 210 ist unmittelbar an die zweite Anschlussstelle 102 des Messmoduls 100 angeschlossen. Ein vierter Anschlussport P4 des Microcontrollers 210 steht mittelbar über einen zweiten Vorwiderstand R2 mit der zweiten Anschlussstelle 102 des Messmoduls 100 in Verbindung.A third connection port P3 of the microcontroller 210 is directly connected to the second connection point 102 of the measuring module 100. A fourth connection port P4 of the microcontroller 210 is indirectly connected to the second connection point 102 of the measuring module 100 via a second series resistor R2.

Der Microcontroller 210 bzw. dessen Recheneinrichtung 211 können durch Einschalten und Ausschalten der Transistoren T1 bis T8 die Anschlussstellen 101 und 102 jeweils wahlweise mit dem Bezugspotential BP verbinden, in einen hochohmigen Tristatezustand versetzen oder mit einem Messsignal beaufschlagen; die Transistoren T1 bis T8 ermöglichen es dem Microcontroller 210 bzw. dessen Recheneinrichtung 211 somit, nacheinander eine Vielzahl unterschiedlicher Messschritte durchzuführen.By switching the transistors T1 to T8 on and off, the microcontroller 210 or its computing device 211 can optionally connect the connection points 101 and 102 to the reference potential BP, put them into a high-impedance tristate state or apply a measurement signal to them; the transistors T1 to T8 thus enable the microcontroller 210 or its computing device 211 to carry out a large number of different measurement steps one after the other.

Die 3 zeigt in Form eines Flussdiagramms eine bevorzugte Ausgestaltung der Arbeitsweise des Microcontrollers 210 und damit implizit auch eine bevorzugte Ausgestaltung des Computerprogrammprodukts CPP gemäß 2, und zwar für den Fall, dass der Microcontroller 210 prüfen soll, ob eine Fahrzeugkomponente belegt ist oder nicht.The 3 shows in the form of a flow chart a preferred embodiment of the operation of the microcontroller 210 and thus implicitly also a preferred embodiment of the computer program product CPP according to 2 , in the event that the microcontroller 210 is to check whether a vehicle component is occupied or not.

In einem ersten Messschritt MS1 misst der Microcontroller 210 als ersten Hilfskapazitätsmesswert Cm1 die Kapazität zwischen der ersten Anschlussstelle 101 und dem Bezugspotential BP, nachdem er die zweite Anschlussstelle 102 mit dem Bezugspotential BP verbunden hat. Die 10 zeigt den entsprechenden Schaltzustand.In a first measuring step MS1, the microcontroller 210 measures the capacitance between the first connection point 101 and the reference potential BP as the first auxiliary capacitance measurement value Cm1 after it has connected the second connection point 102 to the reference potential BP. The 10 shows the corresponding switching state.

In einem zweiten Messschritt MS2 misst der Microcontroller 210 als zweiten Hilfskapazitätsmesswert Cm2 die Kapazität zwischen der ersten Anschlussstelle 101 und dem Bezugspotential BP, nachdem er die zweite Anschlussstelle 102 in einen hochohmigen Tristatezustand geschaltet hat. Die 11 zeigt den entsprechenden Schaltzustand.In a second measuring step MS2, the microcontroller 210 measures the capacitance between the first connection point 101 and the reference potential BP as the second auxiliary capacitance measurement value Cm2 after it has switched the second connection point 102 to a high-resistance tristate state. 11 shows the corresponding switching state.

In einem dritten Messschritt MS3 misst der Microcontroller 210 als dritten Hilfskapazitätsmesswert Cm3 die Kapazität zwischen der zweiten Anschlussstelle 102 und dem Bezugspotential BP, nachdem er die erste Anschlussstelle 101 mit dem Bezugspotential BP verbunden hat. Die 12 zeigt den entsprechenden Schaltzustand.In a third measuring step MS3, the microcontroller 210 measures the capacitance between the second connection point 102 and the reference potential BP as the third auxiliary capacitance measurement value Cm3 after it has connected the first connection point 101 to the reference potential BP. The 12 shows the corresponding switching state.

Die Reihenfolge der drei Messschritte MS1 bis MS3 ist beliebig.The order of the three measuring steps MS1 to MS3 is arbitrary.

In einem Rechenschritt RS ermittelt der Microcontroller 210 den ersten Kapazitätswert C1 gemäß C 1 = C m 1 C m 3 ( C m 1 C m 2 )

Figure DE102023203477A1_0005
und den zweiten Kapazitätswert C2 gemäß C 2 = C m 2 C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0006
wobei C1 den ersten Kapazitätswert, C2 den zweiten Kapazitätswert, Cm1 den ersten Hilfskapazitätsmesswert, Cm2 den zweiten Hilfskapazitätsmesswert und Cm3 den dritten Hilfskapazitätsmesswert bezeichnet.In a calculation step RS, the microcontroller 210 determines the first capacitance value C1 according to C 1 = C m 1 C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0005
and the second capacitance value C2 according to C 2 = C m 2 C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0006
where C1 denotes the first capacitance value, C2 the second capacitance value, Cm1 the first auxiliary capacitance measurement value, Cm2 the second auxiliary capacitance measurement value and Cm3 the third auxiliary capacitance measurement value.

In einem Belegungsprüfschritt BPS prüft der Microcontroller 210, ob der Quotient C1/C2 zwischen dem ersten Kapazitätswert C1 und dem zweiten Kapazitätswert C2 von dem vorgegebenen Sollquotienten Qsoll über ein vorgegebenes Maß MAX hinaus abweicht und erzeugt entsprechende Ausgangssignale, beispielsweise gemäßIn an occupancy test step BPS, the microcontroller 210 checks whether the quotient C1/C2 between the first capacitance value C1 and the second capacitance value C2 deviates from the specified target quotient Qsoll beyond a specified amount MAX and generates corresponding output signals, for example according to

|C1/C2 - Osoll| > MAX ⇒ Erzeugung des Belegungssignals SB, das einen belegten Zustand der Fahrzeugkomponente kennzeichnet, und
|C1/C2) - Osoll| < MAX ⇒ Erzeugung eines Freisignals FS, das auch als Unbelegtsignal bezeichnet werden kann und einen unbelegten Zustand der Fahrzeugkomponente kennzeichnet.
|C1/C2 - Osoll| > MAX ⇒ Generation of the occupancy signal SB, which indicates an occupied state of the vehicle component, and
|C1/C2) - Osoll| < MAX ⇒ Generation of a free signal FS, which can also be referred to as an unoccupied signal and indicates an unoccupied state of the vehicle component.

Die 4 zeigt in Form eines weiteren Flussdiagramms eine bevorzugte Weiterbildung des Ausführungsbeispiels gemäß 3.The 4 shows in the form of a further flow chart a preferred development of the embodiment according to 3 .

Bei der Weiterbildung gemäß 4 führt der Microcontroller 210 außerdem einen vierten Messschritt MS4 aus, bei dem er als vierten Hilfskapazitätsmesswert Cm4 die Kapazität zwischen der zweiten Anschlussstelle 102 und dem Bezugspotential BP misst, nachdem er die erste Anschlussstelle 101 in den hochohmigen Tristatezustand geschaltet hat. Die 13 zeigt den entsprechenden Schaltzustand.In further training according to 4 the microcontroller 210 also carries out a fourth measuring step MS4, in which it measures the capacitance between the second connection point 102 and the reference potential BP as the fourth auxiliary capacitance measurement value Cm4 after it has switched the first connection point 101 to the high-resistance tristate state. The 13 shows the corresponding switching state.

Außerdem errechnet der Microcontroller 210 in dem Rechenschritt RS den Koppelkapazitätswert C3 gemäß C 3 = C m 3 ( C m 1 C m 2 )

Figure DE102023203477A1_0007
In addition, the microcontroller 210 calculates the coupling capacitance value C3 in the calculation step RS according to C 3 = C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0007

Anschließend prüft der Microcontroller 210 in einem Plausibilitätsprüfschritt PPS, ob der vierte Hilfskapazitätsmesswert Cm4 einem Sollkapazitätsmesswert Cs4 entspricht oder von diesem zu stark abweicht. Der Sollkapazitätsmesswert Cs4 wird vorzugsweise wie folgt berechnet: C s 4 = C 1 C 2 + C 1 C 3 + C 2 C 3 C 2 + C 3

Figure DE102023203477A1_0008
The microcontroller 210 then checks in a plausibility check step PPS whether the fourth auxiliary capacitance measurement value Cm4 corresponds to a target capacitance measurement value Cs4 or deviates too much from it. The target capacitance measurement value Cs4 is preferably calculated as follows: C s 4 = C 1 C 2 + C 1 C 3 + C 2 C 3 C 2 + C 3
Figure DE102023203477A1_0008

Unterschreitet der Betrag der Differenz zwischen dem vierten Hilfskapazitätsmesswert Cm4 und dem Sollkapazitätsmesswert Cs4 eine vorgegebene Abweichungsgrenze CMAX, so ist das Messergebnis plausibel und es wird ein Plausibilitätssignal PS ausgegeben; andernfalls wird ein Warnsignal WS ausgegeben, das vor einer fehlenden Plausibilität warnt und vorzugsweise die Ausgabe des Belegungssignals SB blockiert, beispielsweise gemäß
|Cm4 - Cs4| < CMAX ⇒ Erzeugung eines Plausibilitätssignals PS
|Cm4 - Cs4| > CMAX ⇒ Erzeugung eines Warnsignals WS und Blockade einer Ausgabe des Belegungssignals SB.
If the amount of the difference between the fourth auxiliary capacity measurement value Cm4 and the target capacity measurement value Cs4 falls below a specified deviation limit CMAX, the measurement result is plausible and a plausibility signal PS is output; otherwise a warning signal WS is output, which warns of a lack of plausibility and preferably blocks the output of the occupancy signal SB, for example according to
|Cm4 - Cs4| < CMAX ⇒ Generation of a plausibility signal PS
|Cm4 - Cs4| > CMAX ⇒ Generation of a warning signal WS and blocking of an output of the occupancy signal SB.

Die 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Belegungserfassungseinrichtung 10, die zum Erfassen des Belegungszustands einer Fahrzeugkomponente geeignet ist.The 5 shows a further embodiment of an occupancy detection device 10 according to the invention, which is suitable for detecting the occupancy state of a vehicle component.

Bei der Belegungserfassungseinrichtung 10 gemäß 5 ist die erste Elektrode 110 mit dem ersten Elektrodenende 111 an die erste Anschlussstelle 101 und mit dem zweiten Elektrodenende 112 (vgl. 1) an eine Heizanschlussstelle 103 des Messmoduls 100 angeschlossen.In the occupancy detection device 10 according to 5 the first electrode 110 is connected with the first electrode end 111 to the first connection point 101 and with the second electrode end 112 (cf. 1 ) to a heating connection point 103 of the measuring module 100.

Zwischen den Microcontroller 210 und die Elektrode 110 des Messmoduls 100 ist eine Heizbetriebsschalteinrichtung 220 geschaltet, die ein Anlegen einer Bordspannung Ub zwischen die erste Anschlussstelle 101 und die Heizanschlussstelle 103 des Messmoduls 100 und einen Betrieb der ersten Elektrode 110 als Heizelement ermöglicht. Zu diesem Zwecke weist die Heizbetriebsschalteinrichtung 220 eine erste Schalteinrichtung 221 zwischen der Bordspannung Ub und der ersten Anschlussstelle 101 sowie eine zweite Schalteinrichtung 222 zwischen der Heizanschlussstelle 103 und dem Bezugspotential BP auf.A heating operation switching device 220 is connected between the microcontroller 210 and the electrode 110 of the measuring module 100, which enables an on-board voltage Ub to be applied between the first connection point 101 and the heating connection point 103 of the measuring module 100 and enables the first electrode 110 to be operated as a heating element. For this purpose, the heating operation switching device 220 has a first switching device 221 between the on-board voltage Ub and the first connection point 101 and a second switching device 222 between the heating connection point 103 and the reference potential BP.

Um die Anschlussports P1 und P2 des Microcontrollers 210 vor der Bordspannung Ub zu schützen, ist zwischen die Anschlussports P1 und P2 und die erste Schalteinrichtung 221 der Heizbetriebsschalteinrichtung 220 ein Trennschalter 223 geschaltet. Der Trennschalter 223 trennt im geöffneten Zustand die erste Anschlussstelle 101 von dem Microcontroller 210 und verbindet im geschlossenen Zustand die erste Anschlussstelle 101 mit dem Microcontroller 210. Der Trennschalter 223 ermöglicht somit einen Heizbetrieb alternativ zu einem Messbetrieb bzw. zu einer Belegungsprüfung; der Heizbetrieb und der Messbetrieb werden vorzugsweise im Rahmen eines Zeitmultiplexverfahrens jeweils aufeinanderfolgend durchgeführt.In order to protect the connection ports P1 and P2 of the microcontroller 210 from the on-board voltage Ub, a disconnector 223 is connected between the connection ports P1 and P2 and the first switching device 221 of the heating operation switching device 220. When opened, the disconnector 223 disconnects the first connection point 101 from the microcontroller 210 and, when closed, connects the first connection point 101 to the microcontroller 210. The disconnector 223 thus enables heating operation as an alternative to measuring operation or occupancy testing; the heating operation and the measuring operation are preferably carried out one after the other using a time-division multiplexing method.

Die erste Schalteinrichtung 221, die zweite Schalteinrichtung 222 und der Trennschalter 223 werden vorzugsweise von dem Microcontroller 210 über nicht weiter gezeigte Anschlussports und nicht weiter gezeigte Steuerleitungen angesteuert.The first switching device 221, the second switching device 222 and the isolating switch 223 are preferably controlled by the microcontroller 210 via connection ports (not shown) and control lines (not shown).

Selbstverständlich kann für die zweite Elektrode 120 ebenfalls eine Heizanschlussstelle und eine Heizbetriebsschalteinrichtung vorgesehen werden, wenn die zweite Elektrode 120 zum Heizen herangezogen werden soll.Of course, a heating connection point and a heating operation switching device can also be provided for the second electrode 120 if the second electrode 120 is to be used for heating.

Die 6 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des in der 5 gezeigten Trennschalters 223 näher im Detail.The 6 shows a preferred embodiment of the 5 shown disconnector 223 in more detail.

Bei den oben in Zusammenhang mit den 1 bis 6 beschriebenen Ausführungsbeispielen kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass der Microcontroller 210 den ersten Messschritt MS1 und den zweiten Messchritt MS2 jeweils durchführt, indem er jeweils über den ersten Vorwiderstand R1 einen Messpuls an die erste Anschlussstelle 101 anlegt und den ersten und zweiten Hilfskapazitätsmesswert Cm1 und Cm2 durch Auswertung des zeitlichen Verlaufs der an der ersten Anschlussstelle 101 anliegenden Spannung ermittelt.In the cases mentioned above in connection with the 1 to 6 In the embodiments described, it can advantageously be provided that the microcontroller 210 carries out the first measuring step MS1 and the second measuring step MS2 by applying a measuring pulse to the first connection point 101 via the first series resistor R1 and determining the first and second auxiliary capacitance measured values Cm1 and Cm2 by evaluating the temporal progression of the voltage applied to the first connection point 101.

Im dritten Messschritt MS3 legt der Microcontroller 210 vorzugsweise über den zweiten Vorwiderstand R2 einen Messpuls an die zweite Anschlussstelle 102 an und ermittelt den dritten Hilfskapazitätsmesswert Cm3 durch Auswertung des zeitlichen Verlaufs der an der zweiten Anschlussstelle 102 anliegenden Spannung.In the third measuring step MS3, the microcontroller 210 applies a measuring pulse to the second connection point 102, preferably via the second series resistor R2, and determines the third auxiliary capacitance measurement value Cm3 by evaluating the temporal progression of the voltage applied to the second connection point 102.

Die 7 zeigt beispielhaft den Anstieg der an der ersten Anschlussstelle 101 und damit am ersten Anschlussport P1 anliegenden Spannung im Falle einer Ausgabe eines rechteckigen Spannungspulses am zweiten Anschlussport P2.The 7 shows, by way of example, the increase in the voltage applied to the first connection point 101 and thus to the first connection port P1 in the event of an output of a rectangular voltage pulse at the second connection port P2.

Beispielhaft sind in der 7 die Verläufe für zwei verschiedene Lastkapazitäten von jeweils 300pF und 350pF dargestellt, um den Unterschied im Messwertverlauf zu visualisieren.Examples include the 7 The curves for two different load capacitances of 300pF and 350pF each are shown to visualize the difference in the measured value curve.

Vorzugsweise wird zum Auswerten ein Abtastzeitpunkt ta im „linearen“ Bereich des exponentiellen Anstieges des Spannungsverlaufs gewählt. Die Ermittlung der Lastkapazität aus der gemessenen Spannung erfolgt vorzugsweise nach folgender Basisformel: U c ( t ) = U 0 ( 1 e t R 1 C )

Figure DE102023203477A1_0009
wobei Uc die Spannung an dem ersten Anschlussport P1, U0 die Amplitude des Spannungspulses am zweiten Anschlussport P2 und C die gesuchte Lastkapazität an der ersten Anschlussstelle 101 bezeichnet, die den Hilfskapazitätsmesswert Cm1 oder Cm2 je nach Beschaltung des dritten und vierten Anschlussports P3 und P4 aufweist.Preferably, a sampling time ta in the “linear” range of the exponential increase of the voltage curve is selected for evaluation. The determination of the load capacity from the measured voltage is preferably carried out according to the following basic formula: U c ( t ) = U 0 ( 1 e t R 1 C )
Figure DE102023203477A1_0009
where Uc is the voltage at the first connection port P1, U0 is the amplitude of the voltage pulse at the second connection port P2 and C is the required load capacitance at the first connection point 101, which has the auxiliary capacitance measurement value Cm1 or Cm2 depending on the wiring of the third and fourth connection ports P3 and P4.

Für die gesuchte Kapazität C ergibt sich C = t a R 1 * l n ( 1 U c ( t a ) U 0 )

Figure DE102023203477A1_0010
Setzt man einen Einzelmesspuls beispielsweise mit ca. 500µs an, so ist man in der Lage, die oben erläuterten vier Messschritte MS1 bis MS4 eines Zyklus in 2ms zu erledigen.The required capacity C is C = t a R 1 * l n ( 1 U c ( t a ) U 0 )
Figure DE102023203477A1_0010
If you set a single measuring pulse of about 500µs, for example, you can complete the four measuring steps MS1 to MS4 of a cycle explained above in 2ms.

Natürlich ist die Aufnahme einer Vielzahl von Pulsen sinnvoll, um das Ergebnis zu mitteln, und mögliche Störungen zu minimieren. Eine schnelle Reaktion im Bereich kleiner als 100ms ist in der Praxis also erreichbar.Of course, it makes sense to record a large number of pulses in order to average the result and minimize possible interference. A fast response in the range of less than 100ms is therefore achievable in practice.

Alternativ oder zusätzlich kann der Microcontroller 210 im ersten und/oder zweiten Messschritt MS1 und MS2 jeweils einen Wechselstrom in die erste Anschlussstelle 101 einspeisen oder eine Wechselspannung an die erste Anschlussstelle 101 anlegen und den ersten und/oder zweiten Hilfskapazitätsmesswert Cm1 und Cm2 durch Auswertung der an der ersten Anschlussstelle 101 anliegenden Wechselspannung oder des an der ersten Anschlussstelle 101 fließenden Wechselstroms, beispielsweise durch Auswertung von Betrag und Phase bzw. der Inphase- und Quadraturkomponente, ermitteln.Alternatively or additionally, in the first and/or second measuring step MS1 and MS2, the microcontroller 210 can feed an alternating current into the first connection point 101 or apply an alternating voltage to the first connection point 101 and determine the first and/or second auxiliary capacitance measurement value Cm1 and Cm2 by evaluating the alternating voltage present at the first connection point 101 or the alternating current flowing at the first connection point 101, for example by evaluating the magnitude and phase or the in-phase and quadrature components.

Alternativ oder zusätzlich kann der Microcontroller 210 im dritten und/oder vierten Messschritt MS3 bzw. MS4 einen Wechselstrom in die zweite Anschlussstelle 102 einspeisen oder eine Wechselspannung an die zweite Anschlussstelle 102 anlegen und den dritten und/oder vierten Hilfskapazitätsmesswert Cm3 bzw. Cm4 durch Auswertung der an der zweiten Anschlussstelle 102 anliegenden Wechselspannung oder des an der zweiten Anschlussstelle 102 fließenden Wechselstroms, beispielsweise durch Auswertung von Betrag und Phase bzw. der Inphase- und Quadraturkomponente, ermitteln.Alternatively or additionally, in the third and/or fourth measuring step MS3 or MS4, the microcontroller 210 can feed an alternating current into the second connection point 102 or apply an alternating voltage to the second connection point 102 and determine the third and/or fourth auxiliary capacitance measurement value Cm3 or Cm4 by evaluating the alternating voltage present at the second connection point 102 or the alternating current flowing at the second connection point 102, for example by evaluating the magnitude and phase or the in-phase and quadrature components.

Die 8 zeigt eine Belegungserfassungseinrichtung 10 in Form einer Lenkradberührungserfassungseinrichtung, bei der das Messmodul 100 in ein Fahrzeuglenkrad 500 integriert ist. Die Elektroden des Messmoduls 100 sind vorzugsweise durch Schaumstoff oder dergleichen von dem auf dem Bezugspotential liegenden Lenkradskelett getrennt. Die Auswerteinrichtung 200 ist vom Messmodul 100 und vom Lenkrad 500 vorzugsweise räumlich getrennt und befindet sich beispielsweise in einem separaten Steuergerät des Fahrzeugs.The 8 shows an occupancy detection device 10 in the form of a steering wheel contact detection device, in which the measuring module 100 is integrated into a vehicle steering wheel 500. The electrodes of the measuring module 100 are preferably separated from the steering wheel skeleton, which is at the reference potential, by foam or the like. The evaluation device 200 is preferably spatially separated from the measuring module 100 and the steering wheel 500 and is located, for example, in a separate control unit of the vehicle.

Die 9 zeigt eine Belegungserfassungseinrichtung 10 in Form einer Sitzbelegungserfassungseinrichtung, bei der das Messmodul 100 in einer Sitzfläche eines Fahrzeugsitzes 600 integriert ist. Die Elektroden des Messmoduls 100 sind vorzugsweise durch Isolationsmaterial von einem auf dem Bezugspotential liegenden Sitzgestell getrennt. Die Auswerteinrichtung 200 ist vom Messmodul 100 und vom Fahrzeugsitz 600 vorzugsweise räumlich getrennt und befindet sich beispielsweise in einem separaten Steuergerät des Fahrzeugs.The 9 shows an occupancy detection device 10 in the form of a seat occupancy detection device, in which the measuring module 100 is integrated in a seat surface of a vehicle seat 600. The electrodes of the measuring module 100 are preferably separated by insulating material from a seat frame that is at the reference potential. The evaluation device 200 is preferably spatially separated from the measuring module 100 and the vehicle seat 600 and is located, for example, in a separate control unit of the vehicle.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 9 ist an die Auswerteinrichtung 200 bzw. den Microcontroller 210 jeweils beispielhaft nur ein Messmodul 100 angeschlossen; selbstverständlich können an die Auswerteinrichtung 200 bzw. den Microcontroller 210 auch mehr als ein Messmodul 100 angeschlossen werden, wenn die Auswerteinrichtung 200 bzw. der Microcontroller 210 mit entsprechend mehr Anschlussports ausgestattet ist.In the embodiments according to the 1 to 9 For example, only one measuring module 100 is connected to the evaluation device 200 or the microcontroller 210; of course, more than one measuring module 100 can be connected to the evaluation device 200 or the microcontroller 210 if the evaluation device 200 or the microcontroller 210 is equipped with a correspondingly larger number of connection ports.

Abschließend sei erwähnt, dass die Merkmale aller oben beschriebenen Ausführungsbeispiele untereinander in beliebiger Weise kombiniert werden können, um weitere andere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu bilden.Finally, it should be mentioned that the features of all embodiments described above can be combined with each other in any way to form further other embodiments of the invention.

Auch können alle Merkmale von Unteransprüchen jeweils für sich mit jedem der nebengeordneten Ansprüche kombiniert werden, und zwar jeweils für sich allein oder in beliebiger Kombination mit einem oder mehreren anderen Unteransprüchen, um weitere andere Ausführungsbeispiele zu erhalten.All features of subclaims can also be combined with each of the subordinate claims, either individually or in any combination with one or more other subclaims, in order to obtain further other embodiments.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

1010
Belegungserfassungseinrichtungoccupancy recording device
100100
Messmodulmeasuring module
101101
erste Anschlussstellefirst junction
102102
zweite Anschlussstellesecond junction
103103
Heizanschlussstelleheating connection point
110110
erste Elektrodefirst electrode
111111
erstes Elektrodenendefirst electrode end
112112
zweites Elektrodenendesecond electrode end
120120
zweite Elektrodesecond electrode
121121
erstes Elektrodenendefirst electrode end
122122
zweites Elektrodenendesecond electrode end
200200
Auswerteinrichtungevaluation device
210210
Microcontrollermicrocontroller
211211
Recheneinrichtungcomputing device
212212
Speichermemory
220220
Heizbetriebsschalteinrichtungheating operation switching device
221221
erste Schalteinrichtungfirst switching device
222222
zweite Schalteinrichtungsecond switching device
223223
Trennschaltercircuit breaker
500500
Fahrzeuglenkradvehicle steering wheel
600600
Fahrzeugsitz vehicle seat
AD1AD1
AD-WandlerAD converter
AD2AD2
AD-WandlerAD converter
BPBP
Bezugspotentialreference potential
BPSBPS
Belegungsprüfschrittoccupancy check step
C1C1
erster Kapazitätswertfirst capacity value
C1/C2C1/C2
Quotientquotient
C2C2
zweiter Kapazitätswertsecond capacity value
C3C3
Koppelkapazitätswertcoupling capacitance value
Cm1-Cm4Cm1-Cm4
Hilfskapazitätsmesswerteauxiliary capacity measurements
CPPCPP
Computerprogrammproduktcomputer program product
Cs4Cs4
Sollkapazitätsmesswerttarget capacity measurement value
FSFS
Freisignalfree signal
MS1-MS4MS1-MS4
Messschrittemeasurement steps
P1-P4P1-P4
Anschlussportsconnection ports
PPSPPS
Plausibilitätsprüfschrittplausibility check step
PSPS
Plausibilitätssignalplausibility signal
QsollQsoll
Sollquotienttarget ratio
R1R1
erster Vorwiderstandfirst series resistor
R2R2
zweiter Vorwiderstandsecond series resistor
RSRS
Rechenschrittcalculation step
SBSB
Belegungssignaloccupancy signal
tata
Abtastzeitpunktsampling time
T1-T8T1-T8
Transistorentransistors
UbUb
Bordspannungon-board voltage
WSWS
Warnsignalwarning signal

Claims (14)

Belegungserfassungseinrichtung (10) zum Erfassen des Belegungszustands einer Fahrzeugkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass - die Belegungserfassungseinrichtung (10) eine Auswerteinrichtung (200) und zumindest ein an die Auswerteinrichtung (200) angeschlossenes Messmodul (100) aufweist, - das zumindest eine Messmodul (100) eine erste Elektrode (110) aufweist, die an eine erste Anschlussstelle (101) des Messmoduls (100) angeschlossen ist, gegenüber einem Bezugspotential (BP) elektrisch isoliert ist und mit diesem eine erste elektrische Kapazität bildet, - das zumindest eine Messmodul (100) eine zweite Elektrode (120) aufweist, die an eine zweite Anschlussstelle (102) des Messmoduls (100) angeschlossen ist, gegenüber dem Bezugspotential elektrisch isoliert ist und mit diesem eine zweite elektrische Kapazität bildet, - die erste und zweite Elektrode durch eine Koppelkapazität kapazitiv gekoppelt sind und - die Auswerteinrichtung (200) dazu ausgestaltet ist, unter Einbezug zumindest dreier Messschritte (MS1-MS3) die erste und zweite Kapazität unter Bildung eines ersten und zweiten Kapazitätswerts (C1, C2) zu ermitteln, den Quotienten (C1/C2) zwischen den Kapazitätswerten zu errechnen und ein Belegungssignal (SB) zu erzeugen, wenn der Quotient von einem vorgegebenen Sollquotienten (Qsoll) über ein vorgegebenes Maß hinaus abweicht.Occupancy detection device (10) for detecting the occupancy state of a vehicle component, characterized in that - the occupancy detection device (10) has an evaluation device (200) and at least one measuring module (100) connected to the evaluation device (200), - the at least one measuring module (100) has a first electrode (110) which is connected to a first connection point (101) of the measuring module (100), is electrically insulated from a reference potential (BP) and forms a first electrical capacitance with the latter, - the at least one measuring module (100) has a second electrode (120) which is connected to a second connection point (102) of the measuring module (100), is electrically insulated from the reference potential and forms a second electrical capacitance with the latter, - the first and second electrodes are capacitively coupled by a coupling capacitance and - the evaluation device (200) is designed to include at least three measuring steps (MS1-MS3) to determine the first and second capacitances by forming a first and second capacitance value (C1, C2), to calculate the quotient (C1/C2) between the capacitance values and to generate an occupancy signal (SB) if the quotient deviates from a predetermined target quotient (Qsoll) beyond a predetermined amount. Belegungserfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Auswerteinrichtung (200) in einem ersten Messschritt (MS1) als ersten Hilfskapazitätsmesswert (Cm1) die Kapazität zwischen der ersten Anschlussstelle und dem Bezugspotential misst, wenn die zweite Anschlussstelle mit dem Bezugspotential verbunden ist, - die Auswerteinrichtung (200) in einem zweiten Messschritt (SM2) als zweiten Hilfskapazitätsmesswert (Cm2) die Kapazität zwischen der ersten Anschlussstelle und dem Bezugspotential misst, wenn die zweite Anschlussstelle in einen hochohmigen Tristatezustand geschaltet ist, und - die Auswerteinrichtung (200) in einem dritten Messschritt (MS3) als dritten Hilfskapazitätsmesswert (Cm3) die Kapazität zwischen der zweiten Anschlussstelle und dem Bezugspotential misst, wenn die erste Anschlussstelle mit dem Bezugspotential verbunden oder in den hochohmigen Tristatezustand geschaltet ist, - wobei die Reihenfolge der drei Messschritte beliebig ist.Occupancy detection device (10) according to claim 1 , characterized in that - the evaluation device (200) measures the capacitance between the first connection point and the reference potential as the first auxiliary capacitance measurement value (Cm1) in a first measuring step (MS1) when the second connection point is connected to the reference potential, - the evaluation device (200) measures the capacitance between the first connection point and the reference potential as the second auxiliary capacitance measurement value (Cm2) in a second measuring step (SM2) when the second connection point is switched to a high-impedance tristate state, and - the evaluation device (200) measures the capacitance between the second connection point and the reference potential as the third auxiliary capacitance measurement value (Cm3) in a third measuring step (MS3) when the first connection point is connected to the reference potential or switched to the high-impedance tristate state, - the order of the three measuring steps is arbitrary. Belegungserfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinrichtung (200) - in dem dritten Messschritt die erste Anschlussstelle mit dem Bezugspotential verbindet und den dritten Hilfskapazitätsmesswert misst, nachdem sie die erste Anschlussstelle mit dem Bezugspotential verbunden hat, - den ersten Kapazitätswert errechnet gemäß C 1 = C m 1 C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0011
und - den zweiten Kapazitätswert errechnet gemäß C 2 = C m 2 C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0012
- wobei C1 den ersten Kapazitätswert, C2 den zweiten Kapazitätswert, Cm1 den ersten Hilfskapazitätsmesswert, Cm2 den zweiten Hilfskapazitätsmesswert und Cm3 den dritten Hilfskapazitätsmesswert bezeichnet.
Occupancy detection device (10) according to claim 2 , characterized in that the evaluation device (200) - in the third measuring step, connects the first connection point to the reference potential and measures the third auxiliary capacitance measurement value after having connected the first connection point to the reference potential, - calculates the first capacitance value according to C 1 = C m 1 C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0011
and - the second capacity value calculated according to C 2 = C m 2 C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0012
- where C1 denotes the first capacitance value, C2 the second capacitance value, Cm1 the first auxiliary capacitance measurement value, Cm2 the second auxiliary capacitance measurement value and Cm3 the third auxiliary capacitance measurement value.
Belegungserfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinrichtung (200) - in einem vierten Messschritt (MS4) die erste Anschlussstelle in den hochohmigen Tristatezustand schaltet und als vierten Hilfskapazitätsmesswert (Cm4) die Kapazität zwischen der zweiten Anschlussstelle und dem Bezugspotential misst, nachdem sie die erste Anschlussstelle in den hochohmigen Tristatezustand geschaltet hat, - einen die Koppelkapazität angebenden Koppelkapazitätswert errechnet gemäß C 3 = C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0013
wobei C3 den Koppelkapazitätswert bezeichnet, und - den vierten Hilfskapazitätsmesswert, den ersten Kapazitätswert, den zweiten Kapazitätswert und den Koppelkapazitätswert einer Plausibilitätsprüfung unterzieht.
Occupancy detection device (10) according to claim 3 , characterized in that the evaluation device (200) - in a fourth measuring step (MS4) switches the first connection point to the high-resistance tristate state and measures the capacitance between the second connection point and the reference potential as a fourth auxiliary capacitance measurement value (Cm4) after it has switched the first connection point to the high-resistance tristate state, - calculates a coupling capacitance value indicating the coupling capacitance according to C 3 = C m 3 ( C m 1 C m 2 )
Figure DE102023203477A1_0013
where C3 denotes the coupling capacitance value, and - subjects the fourth auxiliary capacitance measured value, the first capacitance value, the second capacitance value and the coupling capacitance value to a plausibility check.
Belegungserfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinrichtung (200) im Rahmen der Plausibilitätsprüfung prüft, ob der vierte Hilfskapazitätsmesswert von einem Sollkapazitätsmesswert (Cs4) über ein vorgegebenes Kapazitätsabweichungsmaß hinaus abweicht, wobei die Auswerteinrichtung (200) den Sollkapazitätsmesswert Cs4 errechnet gemäß C s 4 = C 1 C 2 + C 1 C 3 + C 2 C 3 C 2 + C 3
Figure DE102023203477A1_0014
Occupancy detection device (10) according to claim 4 , characterized in that the evaluation device (200) checks, as part of the plausibility check, whether the fourth auxiliary capacity measurement value deviates from a target capacity measurement value (Cs4) beyond a predetermined capacity deviation measure, wherein the evaluation device (200) calculates the target capacity measurement value Cs4 according to C s 4 = C 1 C 2 + C 1 C 3 + C 2 C 3 C 2 + C 3
Figure DE102023203477A1_0014
Belegungserfassungseinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Auswerteinrichtung (200) im ersten und zweiten Messschritt jeweils über einen ersten Vorwiderstand (R1) einen Messpuls an die erste Anschlussstelle anlegt und den ersten und zweiten Hilfskapazitätsmesswert durch Auswertung des zeitlichen Verlaufs der an der ersten Anschlussstelle anliegenden Spannung ermittelt und - die Auswerteinrichtung (200) im dritten Messschritt über einen zweiten Vorwiderstand (R2) einen Messpuls an die zweite Anschlussstelle anlegt und den dritten Hilfskapazitätsmesswert durch Auswertung des zeitlichen Verlaufs der an der zweiten Anschlussstelle anliegenden Spannung ermittelt.Occupancy detection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - in the first and second measuring steps, the evaluation device (200) applies a measuring pulse to the first connection point via a first series resistor (R1) and determines the first and second auxiliary capacitance measured value by evaluating the temporal progression of the voltage applied to the first connection point and - in the third measuring step, the evaluation device (200) applies a measuring pulse to the second connection point via a second series resistor (R2) and determines the third auxiliary capacitance measured value by evaluating the temporal progression of the voltage applied to the second connection point. Belegungserfassungseinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Auswerteinrichtung (200) im ersten und zweiten Messschritt jeweils einen Wechselstrom in die erste Anschlussstelle einspeist oder eine Wechselspannung an die erste Anschlussstelle anlegt und den ersten und zweiten Hilfskapazitätsmesswert durch Auswertung der an der ersten Anschlussstelle anliegenden Wechselspannung oder des an der ersten Anschlussstelle fließenden Wechselstroms ermittelt und - die Auswerteinrichtung (200) im dritten Messschritt einen Wechselstrom in die zweite Anschlussstelle einspeist oder eine Wechselspannung an die zweite Anschlussstelle anlegt und den dritten Hilfskapazitätsmesswert durch Auswertung der an der zweiten Anschlussstelle anliegenden Wechselspannung oder des an der zweiten Anschlussstelle fließenden Wechselstroms ermittelt.Occupancy detection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - in the first and second measuring steps, the evaluation device (200) feeds an alternating current into the first connection point or applies an alternating voltage to the first connection point and determines the first and second auxiliary capacitance measured value by evaluating the alternating voltage present at the first connection point or the alternating current flowing at the first connection point and - in the third measuring step, the evaluation device (200) feeds an alternating current into the second connection point or applies an alternating voltage to the second connection point and determines the third auxiliary capacitance measured value by evaluating the alternating voltage present at the second connection point or the alternating current flowing at the second connection point. Belegungserfassungseinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Elektrode mit einem ersten Elektrodenende (111) an die erste Anschlussstelle des Messmoduls (100) und mit einem zweiten Elektrodenende (112) an eine Heizanschlussstelle (103) des Messmoduls (100) angeschlossen ist und - eine Heizbetriebsschalteinrichtung (200) vorhanden ist, die ein Anlegen einer Bordspannung (Ub) zwischen die erste Anschlussstelle und die Heizanschlussstelle des Messmoduls (100) und einen Betrieb der ersten Elektrode als Heizelement ermöglicht.Occupancy detection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the first electrode is connected with a first electrode end (111) to the first connection point of the measuring module (100) and with a second electrode end (112) to a heating connection point (103) of the measuring module (100) and - a heating operation switching device (200) is present which enables an on-board voltage (Ub) to be applied between the first connection point and the heating connection point of the measuring module (100) and an operation of the first electrode as a heating element. Belegungserfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - zwischen eine Messeinrichtung (210) der Belegungserfassungseinrichtung (10) und eine erste Schalteinrichtung (221) der Heizbetriebsschalteinrichtung ein Trennschalter (223) geschaltet ist und - der Trennschalter im geöffneten Zustand die erste Anschlussstelle und die erste Schalteinrichtung (221) der Heizbetriebsschalteinrichtung von der Messeinrichtung trennt und im geschlossenen Zustand die erste Anschlussstelle und die erste Schalteinrichtung (221) mit der Messeinrichtung verbindet.Occupancy detection device (10) according to claim 8 , characterized in that - a isolating switch (223) is connected between a measuring device (210) of the occupancy detection device (10) and a first switching device (221) of the heating operation switching device and - the isolating switch, in the open state, separates the first connection point and the first switching device (221) of the heating operation switching device from the measuring device and, in the closed state, the first connection point and the first Switching device (221) with the measuring device. Belegungserfassungseinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belegungserfassungseinrichtung (10) eine Lenkradberührungserfassungseinrichtung ist und das Messmodul (100) für eine Integration in ein Fahrzeuglenkrad (500) ausgestaltet ist.Occupancy detection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the occupancy detection device (10) is a steering wheel touch detection device and the measuring module (100) is designed for integration into a vehicle steering wheel (500). Belegungserfassungseinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Belegungserfassungseinrichtung (10) eine Sitzbelegungserfassungseinrichtung ist und das Messmodul (100) für eine Integration in einen Fahrzeugsitz (600) ausgestaltet ist.Occupancy detection device (10) according to one of the preceding Claims 1 until 9 , characterized in that the occupancy detection device (10) is a seat occupancy detection device and the measuring module (100) is designed for integration into a vehicle seat (600). Lenkrad für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkrad (500) mit einem Messmodul (100) einer Belegungserfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 10 ausgestattet ist.Steering wheel for a vehicle, characterized in that the steering wheel (500) is provided with a measuring module (100) of an occupancy detection device (10) according to claim 10 is equipped. Fahrzeugsitz, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugsitz (600) mit einem Messmodul (100) einer Belegungserfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 11 ausgestattet ist.Vehicle seat, characterized in that the vehicle seat (600) is provided with a measuring module (100) of an occupancy detection device (10) according to claim 11 is equipped. Verfahren zum Erfassen des Belegungszustands einer Fahrzeugkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass - das Erfassen des Belegungszustands unter Heranziehung zumindest eines Messmoduls (100) erfolgt, - das zumindest eine Messmodul (100) eine erste Elektrode aufweist, die an eine erste Anschlussstelle des Messmoduls (100) angeschlossen ist, gegenüber einem Bezugspotential elektrisch isoliert ist und zu diesem eine erste elektrische Kapazität bildet, - das zumindest eine Messmodul (100) eine zweite Elektrode aufweist, die an eine zweite Anschlussstelle des Messmoduls (100) angeschlossen ist, gegenüber dem Bezugspotential elektrisch isoliert ist und zu diesem eine zweite elektrische Kapazität bildet, - die erste und zweite Elektrode durch eine Koppelkapazität kapazitiv gekoppelt sind und - unter Einbezug zumindest dreier Messschritte die erste und zweite Kapazität unter Bildung eines ersten und zweiten Kapazitätswerts ermittelt werden, der Quotient zwischen den Kapazitätswerten errechnet wird und ein Belegungssignal erzeugt wird, wenn der Quotient von einem vorgegebenen Sollquotienten über ein vorgegebenes Maß hinaus abweicht.Method for detecting the occupancy state of a vehicle component, characterized in that - the occupancy state is detected using at least one measuring module (100), - the at least one measuring module (100) has a first electrode which is connected to a first connection point of the measuring module (100), is electrically insulated from a reference potential and forms a first electrical capacitance thereto, - the at least one measuring module (100) has a second electrode which is connected to a second connection point of the measuring module (100), is electrically insulated from the reference potential and forms a second electrical capacitance thereto, - the first and second electrodes are capacitively coupled by a coupling capacitance and - the first and second capacitances are determined using at least three measuring steps to form a first and second capacitance value, the quotient between the capacitance values is calculated and an occupancy signal is generated if the quotient deviates from a predetermined target quotient by more than a predetermined amount.
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