Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung und eine Vorrichtung zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs.

Aus der DE 102020 002 817 A1 ist eine Vorrichtung zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Sensorelektrode, welche eine mittels eines Verschlusselements verschließbare Öffnung des Fahrzeugs randseitig zumindest abschnittsweise umgibt. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Mikrocontroller, einen mit dem Mikrocontroller und der Sensorelektrode gekoppelten Messpin und einen mit dem Mikrocontroller und über einen hochohmigen elektrischen Widerstand mit der Sensorelektrode gekoppelten Steuerpin. Der Mikrocontroller ist ausgebildet, über den Steuerpin ein elektrisches Potenzial an die Sensorelektrode anzulegen und gleichzeitig am Messpin das elektrische Potenzial der Sensorelektrode und eine Verteilung von negativen Ladungen auf der Sensorelektrode zu messen. Sobald das am Messpin gemessene elektrische Potenzial einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, legt der Mikrocontroller ein elektrisches Massepotenzial an den Steuerpin an, so dass Ladungen von der Sensorelektrode zurückfließen. Weiterhin ist der Mikrocontroller ausgebildet, eine Zeitdauer von der Erreichung des Schwellwerts bis zu einem Erreichen eines durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials zu erfassen und bei Abweichung der erfassten Zeitdauer von einer vorgegebenen oder in einem ohne unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis erfassten Zustand erfassten Normzeitdauer auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis zu schließen.

Weiterhin ist aus der DE 102004002415 A1 eine Vorrichtung zum Steuern und Überwachen einer zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbaren und elektrisch angetriebenen Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen Sensor, der eine Sensorelektrode umfasst, die ein elektrisches Feld in einem Öffnungsbereich des Schließelements erzeugt. Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein mit dem Sensor verbundenes Steuergerät, das eine Änderung einer Kapazität der Sensorelektrode erfasst und ein Steuersignal bereitstellt, wobei das Steuergerät eine kapazitive Änderung der Sensorelektrode aufgrund eines Vorhandenseins einer Feuchtigkeitsschicht auf dem Schließelement erfasst.

Die EP 1 154 110 A2 beschreibt einen Einklemmschutz zur Erfassung eines Vorhandenseins eines Objekts in einem Abtastbereich. Der Einklemmschutz umfasst einen Körperabschnitt, eine Masseelektrode, die in dem Körperabschnitt eingebettet ist, sowie eine Sensorelektrode, die beabstandet von der Masseelektrode angeordnet ist und in den Körperabschnitt eingebettet ist. Die Sensorelektrode und die Masseelektrode werden auf unterschiedliche elektrische Potentiale geladen. Der Körperabschnitt ist aus einem elektrisch nichtleitenden Material hergestellt, um die Sensorelektrode im Bezug zu der Masseelektrode zu isolieren. Der Einklemmschutz umfasst weiterhin eine Zone mit verringerter Steifigkeit, die zwischen der Masseelektrode und der Sensorelektrode vorgesehen ist, wobei die Zone mit verringerter Steifigkeit in dem Körperabschnitt angeordnet ist und zusammen mit dem Körperabschnitt coextrudiert wird. Ferner ist die Zone mit verringerter Steifigkeit in Form eines Luftspalts in dem Körperabschnitt oder in Form eines Materials mit höherer Elastizität als dasjenige des Körperabschnitts vorgesehen, wobei das Material mit höherer Elastizität aus Schaumgummi hergestellt ist. Der Körperabschnitt umfasst einen elektrisch leitenden Bereich, der die Sensorelektrode umgibt, und einen elektrisch leitenden Bereich, der die Masseelektrode umgibt. Zusätzlich umfasst der Einklemmschutz eine Vorrichtung zum Erstellen von Eingangssignalen, die an der Sensorelektrode angelegt werden, und zum Empfangen von Ausgangssignalen von der Sensorelektrode. Die Vorrichtung ist zum Empfangen beider Ausgangssignale imstande, wobei sich die Ausgangssignale in Abhängigkeit von einer Kapazitätsänderung zwischen der Sensorelektrode und der Masseelektrode im Falle des Vorhandenseins eines dielektrischen Objekts in dem Abtastbereich ändern, und sich die Ausgangssignale in Abhängigkeit von einer Kapazitätsänderung zwischen der Sensorelektrode und der Masseelektrode im Falle des Vorhandenseins eines nichtleitenden Objekts aufgrund einer Änderung der gegenseitigen Position der Sensorelektrode und der Masseelektrode ändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung und eine verbesserte Vorrichtung zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch

- eine Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist,

- ein Verfahren, welches die Anspruch 9 angegebenen Merkmale aufweist, und

- durch eine Vorrichtung zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs, welche die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs umfasst eine Sensorelektrode, welche eine mittels zumindest eines Verschlusselements verschließbare Öffnung des Fahrzeugs randseitig zumindest abschnittsweise umgibt. Dabei ist die Sensorelektrode in einem die Öffnung zumindest teilweise umgebenden Dichtelement angeordnet.

Erfindungsgemäß ist eine Referenz-Sensorelektrode vorgesehen, welche die Öffnung des Fahrzeugs randseitig zumindest abschnittsweise umgibt, wobei die Referenz- Sensorelektrode beabstandet zu der Sensorelektrode in dem Dichtelement angeordnet ist und einen größeren Abstand zu der Öffnung aufweist als die Sensorelektrode. Weiterhin ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche ausgebildet ist, für einen Ladevorgang ein elektrisches Potenzial und für einen Entladevorgang ein Massepotenzial jeweils an der Sensorelektrode und der Referenz-Sensorelektrode anzulegen und jeweils eine Zeitdauer bis zu einem Erreichen eines durch einen Rückfluss von Ladungen über das Massepotenzial bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials für die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode zu erfassen. Die Steuereinheit ist weiter dazu ausgebildet, eine Differenz zwischen der für die Sensorelektrode erfassten Zeitdauer und der für die Referenz-Sensorelektrode erfassten Zeitdauer zu ermitteln und dann, wenn die Differenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und wenn die für die Sensorelektrode erfasste Zeitdauer von einer vorgegebenen oder in einem ohne unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis erfassten Zustand erfassten Normzeitdauer abweicht, auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis zu schließen.

Die Vorrichtung ist beispielsweise zu einer Verwendung in einem Fahrzeug zur Erfassung eines Einklemmereignisses zwischen dem Verschließelement und einer das Verschließelement zumindest teilweise randseitig umgebenden Fahrzeugstruktur vorgesehen. Beispielsweise handelt es sich hierbei um eine motorisch betätigbare Fensterscheibe und eine eine Fensteröffnung zumindest teilweise randseitig umgebende Fahrzeugstruktur oder um eine motorisch betätigbare Fahrzeugtür und eine die Fahrzeugtür zumindest teilweise randseitig umgebende Fahrzeugstruktur.

Sicherheitsanforderungen an einen so genannten Fensterhebereinklemmschutz bei Fahrzeugen erfordern eine hohe Reaktionsfähigkeit, die beispielsweise durch einen bekannten strombasierten Einklemmschutz nicht sichergestellt werden kann. Dies liegt insbesondere daran, dass eine Prüfobjektsteifigkeit zur Prüfung des Einklemmschutzes mit 65 N/mm relativ hoch ist. Das Prüfobjekt repräsentiert dabei beispielsweise Eigenschaften eines Kinderfingers. Die Reaktionsfähigkeit bekannter Einklemmschutzsysteme ist zudem durch eine Zeitkonstante des Systems, welche eine Zeitdauer von einer Regelung eines Fensterhebermotors zu einer Reaktion der Fensterscheibe beschreibt, stark limitiert. Bei rahmenlosen Fahrzeugtüren besteht insbesondere die Schwierigkeit, dass eine Führung der Fensterscheibe im oberen Block durch frei platzierbare Prüfobjektwinkel und Prüfwinkelpositionen nicht sichergestellt werden kann. Dies trifft auch auf Türeinklemmschutzsysteme zu.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dagegen ein präventiver Einklemmschutz realisierbar, welcher eine Reaktion ohne das Auftreten einer Einklemmkraft ermöglicht. Das heißt, es ist Detektion von Objekten und Körperteilen in einem Fensterlauf oder einer Türöffnung und in einem kritischen Einklemmbereich, beispielsweise in Dichtungsnähe, möglich, bevor eine Einklemmkraft auftritt. Somit kann die zukünftige Sicherheitsanforderung FMVSS-118 eingehalten werden. Die Vorrichtung ist dabei mit besonders geringem Material- und Kostenaufwand realisierbar. Dabei erfolgt die Erfassung berührungslos sowie kontaktlos und ist besonders robust ausgebildet. Eine Reichweite der Erfassung beträgt beispielsweise 0,5 cm bis 5 cm. Insbesondere wird eine gegenüber kapazitiven Systemen erhöhte Robustheit durch eine stetige Nachkalibrierung der Entladezeit, das heißt der Zeitdauer bis zu einem Erreichen des durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials, erreicht. Dabei ist eine sehr hohe Robustheit gegenüber Feuchtigkeit und Systemveränderungen gegeben. Auch wird die Robustheit durch eine mögliche Synchronisation mit einer Fensterscheibenposition und einer somit möglichen Aktivierung des Einklemmschutzes nur in kritischen Bereichen erzielt. Auch ist es nicht erforderlich, dass ein Einklemmobjekt mit dem Massepotenzial gekoppelt ist.

Bei Vorrichtungen, welche nur eine aktive Sensorelektrode verwenden, werden Umgebungseigenschaften, welche eine so genannte Baseline bilden, durch dieselbe Sensorelektrode als langsamer Tiefpasswert bestimmt, aus welcher auch ein schneller Tiefpasswert gebildet wird, um einen Differenzwert zu ermitteln. Somit kann nicht unterschieden werden, ob Änderungen lokal im Einklemmbereich oder global, beispielsweise durch äußere elektrische und magnetische Felder, verursacht werden. Zur Vermeidung einer Fehldetektion muss somit ein hoher Schwellwert vorgegeben und bei der mittels der Sensorelektrode durchgeführten Messung überschritten werden, woraus eine geringe Sensitivität resultiert. Durch Interaktionen der Sensorelektrode mit einer Ladungsverteilung einer Fahrzeugkarosserie sinkt die mögliche Sensitivität zusätzlich, da stärkere Feldinteraktionen entstehen können als durch das Einklemmobjekt verursacht werden. Einklemmobjekte, welche im Einklemmbereich verweilen, können aufgrund einer kontinuierlichen Adaption der Baseline auf einen vorliegenden Ist-Stand nicht detektiert werden. Demgegenüber ermöglicht die vorliegende Vorrichtung aufgrund der Verwendung der Referenz-Sensorelektrode zur Ermittlung der Umgebungseigenschaften und daraus folgend einer robusten Baseline die Verwendung geringerer Schwellwerte bei gleichzeitig hoher Robustheit gegenüber Fehldetektionen. Somit kann auf kleinere Differenzwerte reagiert werden, woraus in vorteilhafter Weise eine erhöhte Sensitivität der Vorrichtung, eine verringerte Trägheit bei der Detektion eines Einklemmereignisses und eine Verringerung einer Anzahl von Fehldetektionen folgen. Auch kann zwischen lokalen Wechselwirkungen im Einklemmbereich, welche vorrangig auf eine der Elektroden wirken, und einer Wechselwirkung durch äußere Einflüsse, die auf beide Elektroden wirken, beispielsweise Interaktionen der Sensorelektrode mit der Ladungsverteilung der Fahrzeugkarosserie und äußere elektrische und magnetische Felder, unterschieden werden. Das heißt, es besteht die Möglichkeit einer Unterscheidung lokaler und globaler Ereignisse. In einer möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Steuereinheit weiterhin ausgebildet, den Ladevorgang und den Entladevorgang für die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode periodisch versetzt derart auszuführen, dass ein Start des Ladevorgangs und Entladevorgangs der Sensorelektrode nach Abschluss des Ladevorgangs und Entladevorgangs der Referenz-Sensorelektrode oder umgekehrt erfolgen. Somit ist eine der beiden Elektroden stets inaktiv, so dass eine gegenseitige Beeinflussung der Elektroden bei der Messwerterfassung wirkungsvoll und einfach vermieden werden kann.

In einerweiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Sensorelektrode in einer inneren Dichtungslippe des Dichtelements angeordnet und die Referenz- Sensorelektrode ist in einer äußeren Dichtungslippe des Dichtelements angeordnet. Dies ermöglicht eine einfache und geschützte Integration der beiden Elektroden, wobei die Referenz-Sensorelektrode dabei in der Nähe der Sensorelektrode angeordnet ist, jedoch nicht unmittelbar auf den Einklemmbereich gerichtet und/oder in diesem angeordnet ist.

In einerweiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Steuereinheit und die Sensorelektrode mit einem ersten Messpin und die Steuereinheit und die Referenz- Sensorelektrode mit einem zweiten Messpin gekoppelt. Weiterhin sind die Steuereinheit mit einem ersten Steuerpin und die Sensorelektrode über einen hochohmigen elektrischen Widerstand mit dem ersten Steuerpin sowie die Steuereinheit mit einem zweiten Steuerpin und die Referenz-Sensorelektrode über einen hochohmigen elektrischen Widerstand mit dem zweiten Steuerpin gekoppelt. Die Steuereinheit ist ausgebildet, über den ersten Steuerpin und den zweiten Steuerpin das jeweilige elektrische Potenzial an die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode anzulegen, am ersten Messpin gleichzeitig das elektrische Potenzial der Sensorelektrode und eine Verteilung von negativen Ladungen auf der Sensorelektrode zu messen und am zweiten Messpin gleichzeitig das elektrische Potenzial der Referenz-Sensorelektrode und eine Verteilung von negativen Ladungen auf der Referenz-Sensorelektrode zu messen. Ferner ist die Steuereinheit ausgebildet, sobald die an den Messpins gemessenen elektrischen Potenziale einen jeweils vorgegebenen Schwellwert erreichen, das elektrische Massepotenzial an die Steuerpins anzulegen, so dass die Ladungen von der Sensorelektrode und der Referenz-Sensorelektrode zurückfließen, und die jeweilige Zeitdauer von der Erreichung des Schwellwerts bis zu einem Erreichen eines jeweils durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials für die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode zu erfassen. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch einen einfach realisierbaren Aufbau, einen zuverlässigen Betrieb sowie eine große Robustheit gegenüber Störungen aus und ist mit geringem Material- und Kostenaufwand realisierbar.

In einerweiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode jeweils über einen elektrischen Kondensator mit dem Massepotenzial gekoppelt.

In einerweiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode als Sensorkabel mit einem elektrischen Leiter und einer diesen umgebenden elektrischen Isolierung ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache, langlebige und kostengünstige Ausbildung der Sensorelektrode und Referenz- Sensorelektrode. Weiterhin ist somit eine einfache Integration der beiden Elektroden in das Dichtelement möglich.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine Schirmelektrode zur Abschirmung der Sensorelektrode und der Referenz-Sensorelektrode gegenüber auftretenden Störungen in einem die Öffnung zumindest abschnittsweise umgebenden Fahrzeug-Rahmenelement oder Fahrzeug-Dachholm angeordnet. Die Schirmelektrode ermöglicht dabei eine Abschirmung gegenüber an einer dem Messbereich abgewandten Seite auftretenden Störungen und daraus folgend eine Erzielung einer Unempfindlichkeit der Vorrichtung gegenüber Störungen. Durch Anordnung der Schirmelektrode im Fahrzeug-Rahmenelement oder Fahrzeug-Dachholm ist einerseits eine zuverlässige Funktion der Schirmelektrode sichergestellt und andererseits eine einfache Integration in ein Fahrzeug möglich.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Steuereinheit weiterhin ausgebildet, dann auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis zu schließen, wenn sich zusätzlich bei aktivierter Schließbewegung des Verschlusselements ergibt, dass sich das Verschlusselement in einem vorgegebenen kritischen Bereich befindet. Somit können Fehlauslösungen eines Einklemmschutzes vermieden werden, insbesondere dann, wenn ein Einklemmobjekt während der Schließbewegung des Verschlusselements aus einem Bereich zwischen dem Verschlusselement und der dieses umgebenden Fahrzeugstruktur bewegt wird.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer zuvor genannten Vorrichtung werden für den Ladevorgang das elektrische Potenzial und für den Entladevorgang das Massepotenzial jeweils an der Sensorelektrode und der Referenz-Sensorelektrode angelegt und es wird jeweils eine Zeitdauer bis zu einem Erreichen eines durch den Rückfluss der Ladungen über das Massepotenzial bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials für die Sensorelektrode und die Referenz-Sensorelektrode erfasst. Weiterhin wird eine Differenz zwischen der für die Sensorelektrode erfassten Zeitdauer und der für die Referenz-Sensorelektrode erfassten Zeitdauer ermittelt und dann, wenn die Differenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und wenn die für die Sensorelektrode erfasste Zeitdauer von einer vorgegebenen oder in einem ohne unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis erfassten Zustand erfassten Normzeitdauer abweicht, auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis geschlossen wird.

Das Verfahren ermöglicht aufgrund der Verwendung der Referenz-Sensorelektrode zur Ermittlung der Umgebungseigenschaften und daraus folgend einer robusten Baseline die Verwendung geringerer Schwellwerte und führt gleichzeitig zu einer hohen Robustheit gegenüber Fehldetektionen. Somit kann auf kleinere Differenzwerte reagiert werden, woraus in vorteilhafter Weise eine erhöhte Sensitivität des Verfahrens, eine verringerte Trägheit bei der Detektion eines Einklemmereignisses und eine Verringerung einer Anzahl von Fehldetektionen folgen. Auch kann zwischen lokalen Wechselwirkungen im Einklemmbereich, welche vorrangig auf eine der Elektroden wirken, und einer Wechselwirkung durch äußere Einflüsse, die auf beide Elektroden wirken, beispielsweise Interaktionen der Sensorelektrode mit der Ladungsverteilung der Fahrzeugkarosserie und äußere elektrische und magnetische Felder, unterschieden werden. Das heißt, es besteht die Möglichkeit einer Unterscheidung lokaler und globaler Ereignisse.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs umfasst eine zuvor genannte Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmereignisses und zumindest eine Steuereinheit zur Steuerung eines motorischen Antriebs des Verschlusselements, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, bei Vorliegen eines unmittelbar bevorstehenden Einklemmereignisses eine Schließbewegung des Verschlusselements zu stoppen und/oder zu reversieren. Die Vorrichtung ermöglicht eine besonders zuverlässige Vermeidung von Einklemmereignissen bei gleichzeitiger Minimierung von Fehldetektionen und Fehlauslösungen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch ein elektrisches Schaltbild einer Vorrichtung zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs,

Fig. 2 schematisch einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Fahrzeugs,

Fig. 3 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Schnittdarstellung eines

Ausschnitts des Fahrzeugs gemäß Figur 2 im Bereich einer Fahrzeugstruktur und eines Dichtelements,

Fig. 4 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Fahrzeugtür im Bereich eines Dichtelements,

Fig. 5 schematisch ein Flussdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs,

Fig. 6 schematisch ein Flussdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs und

Fig. 7 schematisch eine Fahrzeugtür mit einer Fensteröffnung und einer Fensterscheibe.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Figur 1 ist ein elektrisches Schaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines in Figur 2 näher gezeigten Fahrzeugs 2 dargestellt.

Die Vorrichtung 1 umfasst eine Sensorelektrode 3, welche eine mittels zumindest eines Verschlusselements 4 (dargestellt in Figur 7) verschließbare Öffnung O (dargestellt in Figur 2) des Fahrzeugs 2 randseitig zumindest abschnittsweise umgibt. Die Sensorelektrode 3 weist beispielsweise eine Länge von mehr als 0,1 m bis zu 5 m auf. Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Referenz-Sensorelektrode 15, welche die verschließbare Öffnung O des Fahrzeugs 2 ebenfalls randseitig zumindest abschnittsweise umgibt. Dabei ist die Referenz-Sensorelektrode 15 in einem größeren Abstand zu der Öffnung O als die Sensorelektrode 3 angeordnet.

Die Sensorelektrode 3 und die Referenz-Sensorelektrode 15 sind dabei gemeinsam in einem die Öffnung O zumindest teilweise umgebenden und in den Figuren 2 bis 5 näher dargestellten Dichtelement 10 angeordnet.

Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Steuereinheit 5, beispielsweise einen Mikrocontroller, einen mit der Steuereinheit 5 und der Sensorelektrode 3 gekoppelten Messpin 6 und einen mit der Steuereinheit 5 und über einen hochohmigen elektrischen Widerstand 7 mit der Sensorelektrode 3 gekoppelten Steuerpin 8.

Ferner umfasst die Vorrichtung 1 einen mit der Steuereinheit 5 und der Referenz- Sensorelektrode 15 gekoppelten Messpin 16 und einen mit der Steuereinheit 5 und über einen hochohmigen elektrischen Widerstand 17 mit der Referenz-Sensorelektrode 15 gekoppelten Steuerpin 18.

Die Sensorelektrode 3 und die Referenz-Sensorelektrode 15 sind jeweils über einen elektrischen Kondensator 9, 19 mit einem Massepotenzial GND des Fahrzeugs 2 koppelbar. In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen können die Kondensatoren 9, 19 entfallen.

Die Sensorelektrode 3 und die Referenz-Sensorelektrode 15 sind jeweils als Sensorkabel mit einem elektrischen Leiter 3.1, 15.1 und einer diesen umgebenden elektrischen Isolierung 3.2, 15.2 ausgebildet. Die elektrischen Leiter 3.1, 15.1 sind beispielsweise als Kupferleiter und die elektrischen Isolierungen 3.2, 15.2 beispielsweise als Kunststoff- oder Gummiisolierung ausgebildet. Die Sensorkabel weisen jeweils beispielsweise einen Durchmesser von 0,5 mm bis 2 mm auf. Insbesondere sind die Sensorelektrode 3 und die Referenz-Sensorelektrode 15 zu einer besseren Vergleichbarkeit mittels dieser erfasster Messergebnisse identisch ausgebildet.

Die Steuereinheit 5 ist ausgebildet, über den Steuerpin 8 ein elektrisches Potenzial an die Sensorelektrode 3 anzulegen und gleichzeitig am Messpin 6 das elektrische Potenzial der Sensorelektrode 3 sowie eine daraus resultierende Verteilung von negativen Ladungen auf der Sensorelektrode 3 zu messen. Sobald das dabei am Messpin 6 gemessene elektrische Potenzial einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, legt die Steuereinheit 5 das elektrische Massepotenzial GND an den Steuerpin 8, so dass negative Ladungen und positive Ladungen von der Sensorelektrode 3 zurückfließen. Hierbei erfasst die Steuereinheit 5 eine Zeitdauer von der Erreichung des Schwellwerts bis zu einem Erreichen eines durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials.

Weiterhin ist die Steuereinheit 5 ausgebildet, analog zur Verfahrensweise an der Sensorelektrode 3 über den Steuerpin 18 ein elektrisches Potenzial an die Referenz- Sensorelektrode 15 anzulegen und gleichzeitig am Messpin 16 das elektrische Potenzial der Referenz-Sensorelektrode 15 sowie eine daraus resultierende Verteilung von negativen Ladungen auf der Referenz-Sensorelektrode 15 zu messen. Sobald das dabei am Messpin 16 gemessene elektrische Potenzial einen vorgegebenen Schwellwert erreicht, legt die Steuereinheit 5 das elektrische Massepotenzial GND an den Steuerpin 18, so dass negative Ladungen und positive Ladungen von der Referenz- Sensorelektrode 15 zurückfließen. Auch hierbei erfasst die Steuereinheit 5 eine Zeitdauer von der Erreichung des Schwellwerts bis zu einem Erreichen eines durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials.

Hierbei werden mittels der Referenz-Sensorelektrode 15 Umgebungseigenschaften ermittelt, aus welchen eine so genannte Baseline gebildet wird. Diese Baseline bildet äußere globale Rahmenbedingungen, das heißt Einflüsse, welche sowohl auf die Sensorelektrode 3 als auch auf die Referenz-Sensorelektrode 15 wirken, ab. Bei diesen Einflüssen handelt es sich beispielsweise um Interaktionen der Sensorelektrode 3 und der Referenz-Sensorelektrode 15 mit einer Ladungsverteilung einer Fahrzeugkarosserie, äußere Ladungsverteilungen, äußere elektrische und magnetische Felder usw. Hierbei wird insbesondere angenommen, dass eine äußere globale Änderung deutlich langsamer erfolgt als verwendete Zykluszeiten von beispielsweise ~ 50 ps.

Der Ladevorgang und Entladevorgang für die Sensorelektrode 3 und für die Referenz- Sensorelektrode 15 erfolgen periodisch versetzt derart, dass ein Start des Ladevorgangs und Entladevorgangs der Sensorelektrode 3 nach Abschluss des Ladevorgangs und Entladevorgangs der Referenz-Sensorelektrode 15 oder umgekehrt erfolgen. Das heißt, eine der beiden Elektroden ist stets inaktiv, so dass gegenseitige Beeinflussungen der Elektroden vermieden werden können. Weiterhin wird eine Differenz zwischen der für die Sensorelektrode 3 erfassten Zeitdauer und der für die Referenz-Sensorelektrode 15 erfassten Zeitdauer ermittelt. Überschreitet die Differenz einen vorgegebenen Schwellwert und weicht die für die Sensorelektrode 3 erfasste Zeitdauer von einer vorgegebenen oder in einem ohne unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis erfassten Zustand erfassten Normzeitdauer ab, schließt die Steuereinheit 5 auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis.

Diese Abweichung von der Normzeitdauer resultiert daraus, dass durch eine äußere Einwirkung eines Objekts, beispielsweise einer menschlichen Extremität, negative Ladungen in der Sensorelektrode 3 festgesetzt und somit am Rückfluss gehindert werden sowie daraus folgend Inhomogenitäten in einer Ladungsverteilung innerhalb der Sensorelektrode 3 hervorgerufen werden.

Durch Vergleich der mittels der Sensorelektrode 3 erfassten Messwerte mit der Baseline, könne Unterschiede, welche einen lokalen Ursprung besitzen, beispielsweise eine Annäherung von Körperteilen, zuverlässig ermittelt werden. Hierdurch können eine hohe Robustheit und eine stabilere Erkennung lokaler, träger Effekte (> 50 ms) realisiert werden. Eine Kalibrierung der Sensorelektrode 3 auf Umgebung über langsame Tiefpassfilter ist nicht erforderlich.

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Fahrzeugs 2, wobei das Fahrzeug 2 nicht dargestellte rahmenlose Fahrzeugtüren umfasst. Bei derartigen Fahrzeugtüren sind als Fensterscheiben ausgebildete Verschlusselemente 4 mittels zumindest eines die Öffnung O, vorliegend eine Fensteröffnung, zumindest teilweise randseitig umgebenden Dichtelements 10 im geschlossen Zustand der Fahrzeugtür und im geschlossen Zustand der Fensterscheibe abgedichtet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 10 an einer durch einen Dachholm gebildeten Fahrzeugstruktur 11 angeordnet.

In Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Schnittdarstellung eines Ausschnitts des Fahrzeugs 2 gemäß Figur 2 im Bereich der als Dachholm ausgebildeten Fahrzeugstruktur 11 und des Dichtelements 10 dargestellt. Dabei ist das Dichtelement 10 als Dachdichtung mit einer so genannten Blasenform ausgebildet.

Zur Vermeidung eines Einklemmereignisses zwischen der Fensterscheibe und dem Dichtelement 10 durch Erfassung eines unmittelbar bevorstehenden Einklemmereignisse gemäß der Beschreibung zu Figur 1 ist die Sensorelektrode 3 in dem Dichtelement 10 vollständig und unmittelbar umgeben von einem Dichtungsmaterial 10.1 oder alternativ in einem Hohlraum 10.2 angeordnet. Dabei ist die Sensorelektrode 3 insbesondere in einer inneren Dichtungslippe des Dichtelements 10 angeordnet.

Weiterhin ist die Referenz-Sensorelektrode 15 in dem Dichtelement 10 vollständig und unmittelbar umgeben von dem Dichtungsmaterial 10.1 oder alternativ in dem Hohlraum 10.2 derart angeordnet, dass diese einen größeren Abstand zu der Öffnung O aufweist als die Sensorelektrode 3. Dabei ist die Referenz-Sensorelektrode 15 insbesondere in einer äußeren Dichtungslippe des Dichtelements 10 angeordnet.

Weiterhin ist eine Schirmelektrode 13 zur Abschirmung der Sensorelektrode 3 und der Referenz-Sensorelektrode 15 gegenüber auftretenden Störungen im Bereich der als Dachholm ausgebildeten Fahrzeugstruktur 11 angeordnet. Alternativ kann die Schirmelektrode 13 auch als Schirmkabel mit einem elektrischen Leiter, beispielsweise einem Kupferleiter, und einer diesen umgebenden elektrischen Isolierung, beispielsweise einer Kunststoff- oder Gummiisolierung, ausgebildet sein.

Bei der Verwendung der Schirmelektrode 13 sind die Sensorelektrode 3 und die Referenz-Sensorelektrode 15 beispielsweise nicht über die Kondensatoren 9, 19 mit dem elektrischen Massepotenzial GND gekoppelt. Die Schirmelektrode 13 ist insbesondere mit dem Massepotenzial GND gekoppelt und insbesondere zwischen der Sensorelektrode 3 und dem Rand der Öffnung O angeordnet.

Die Erfassung eines unmittelbar bevorstehenden Einklemmereignisses erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 analog zur beschriebenen Erfassung gemäß Figur 1, wobei die Schirmelektrode 13 einen gerichteten, insbesondere nach unten gerichteten Messbereich und eine Abschirmung gegenüber an einer dem Messbereich abgewandten Seite auftretenden Störungen bewirkt. Somit wird eine Unempfindlichkeit der Vorrichtung 1 gegenüber Störungen erzielt.

Figur 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Fahrzeugtür 12 im Bereich eines Dichtelements 10, wobei die Fahrzeugtür 12 als so genannte Rahmentür ausgebildet ist, deren Rahmen die Fahrzeugstruktur 11 bildet, an welcher ein Dichtelement 10 zur Abdichtung der im geschlossen Zustand befindlichen Fensterscheibe angeordnet ist. Das Dichtelement 10 ist dabei als Rahmendichtung des Rahmens der Fahrzeugtür 12 ausgebildet. Zur Detektion eines Einklemmereignisses zwischen der Fensterscheibe und dem Dichtelement 10 durch Erfassung eines unmittelbar bevorstehenden Einklemmereignisses gemäß der Beschreibung zu Figur 1 sind eine Sensorelektrode 3 und eine Referenz- Sensorelektrode 15 in dem Dichtelement 10 vollständig und unmittelbar umgeben von dem Dichtungsmaterial 10.1 oder in dem Hohlraum 10.2 angeordnet. Dabei ist die Referenz-Sensorelektrode 15 derart angeordnet, dass diese einen größeren Abstand zu der Öffnung O aufweist als die Sensorelektrode 3.

Weiterhin ist eine Schirmelektrode 13 zur Abschirmung der Sensorelektrode 3 und der Referenz-Sensorelektrode 15 gegenüber auftretenden Störungen im Bereich der als Rahmen der Fahrzeugtür 12 ausgebildeten Fahrzeugstruktur 11 angeordnet. Alternativ kann die Schirmelektrode 13 auch als Schirmkabel mit einem elektrischen Leiter, beispielsweise einem Kupferleiter, und einer diesen umgebenden elektrischen Isolierung, beispielsweise einer Kunststoff- oder Gummiisolierung, ausgebildet sein.

Bei der Verwendung der Schirmelektrode 13 sind die Sensorelektrode 3 und die Referenz-Sensorelektrode 15 beispielsweise nicht über die Kondensatoren 9, 19 mit dem elektrischen Massepotenzial GND gekoppelt. Die Schirmelektrode 13 ist insbesondere mit dem Massepotenzial GND gekoppelt und insbesondere zwischen der Sensorelektrode 3 und dem Rand der Öffnung O angeordnet.

Die Erfassung eines unmittelbar bevorstehenden Einklemmereignisses erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 analog zur beschriebenen Erfassung gemäß Figur 1, wobei die Schirmelektrode 13 einen gerichteten, insbesondere nach unten gerichteten Messbereich und eine Abschirmung gegenüber an einer dem Messbereich abgewandten Seite auftretenden Störungen bewirkt. Somit wird eine Unempfindlichkeit der Vorrichtung 1 gegenüber Störungen erzielt.

Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Detektion eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs 2.

Zunächst wird in einem ersten Verfahrensschritt S1 die Ladephase ausgeführt, indem über den Steuerpin 18 ein positives elektrisches Potenzial an die Referenz- Sensorelektrode 15 angelegt wird, so dass negative Ladungen auf die Referenz- Sensorelektrode 15 wandern. Gleichzeitig werden am Messpin 16 das elektrische Potenzial der Referenz-Sensorelektrode 15 sowie eine daraus resultierende Verteilung der negativen Ladungen auf der Referenz-Sensorelektrode 15 gemessen.

An einer ersten Verzweigung V1 wird geprüft, ob das am Messpin 16 gemessene elektrische Potenzial den vorgegebenen Schwellwert erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein-Zweig N 1 , wird die Ladephase weiter ausgeführt.

Hat das am Messpin 16 gemessene elektrische Potenzial den vorgegebenen Schwellwert erreicht, dargestellt durch einen Ja-Zweig J 1 , legt die Steuereinheit 5 in einem zweiten Verfahrensschritt S2 das elektrische Massepotenzial GND an den Steuerpin 18, so dass die Entladephase startet und negative Ladungen und positive Ladungen von der Referenz-Sensorelektrode 15 zurückfließen. Hierbei erfasst die Steuereinheit 5 die Zeitdauer von der Erreichung des Schwellwerts bis zum Erreichen des durch den Rückfluss der Ladungen bewirkten minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials. Vor Beginn der Entladephase erfolgt ein Timerreset.

Die Entladephase wird dabei so lange ausgeführt, bis der minimale Schwellwert erreicht wird. In einer zweiten Verzweigung V2 wird mittels der Steuereinheit 5 überprüft, ob der minimale Schwellwert erreicht wurde. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein- Zweig N2, wird in einem dritten Verfahrensschritt S3 der Timer inkrementiert.

Wurde der minimale Schwellwert dagegen erreicht, dargestellt durch einen Ja-Zweig J2, wird in einem vierten Verfahrensschritt S4 ein Timerwert, das heißt die gemessene Zeitdauer, einer Restladungsmenge gleichgesetzt.

Anschließend wird in einem fünften Verfahrensschritt S5 mittels eines asymmetrischen Tiefpassfilters eine asymmetrische Filterung des Timerwerts durchgeführt, wobei eine Verkürzung der Entladezeit stärker gewichtet wird und somit ein Verhältnis zu einer Entfernung eines detektierbaren Objekts hergestellt werden kann.

Anschließend werden die Verfahrensschritte S1 bis S5 analog für die Sensorelektrode 3 durchgeführt und ein entsprechend gefilterter Timerwert T2, das heißt eine Zeitdauer der Entladung, wird gebildet.

Sobald der gefilterte Timerwert T 1 für die Referenz-Sensorelektrode 15 und der Timerwert T2 für die Sensorelektrode 3 vorliegen, wird in einem sechsten Verfahrensschritt S6 in einer Differenzbildung ein Differenzwert zwischen den beiden Timerwerten T1 , T2, das heißt zwischen der für die Sensorelektrode 3 erfassten Zeitdauer und der für die Referenz-Sensorelektrode 15 erfassten Zeitdauer bis zum Erreichen des minimalen Schwellwerts des elektrischen Potenzials, gebildet. Dabei wird der Timerwerte T1 der Referenz-Sensorelektrode 15 vom Timerwert T2 für die Sensorelektrode 3 subtrahiert.

In einer Verzweigung V3 wird überprüft, ob der Differenzwert konstant negativ, das heißt der Timerwert T 1 der Referenz-Sensorelektrode 15 konstant größer als der Timerwert T2 für die Sensorelektrode 3 ist. Ist dies der Fall, dargestellt durch einen Ja-Zweig J3, erfolgt in einem siebten Verfahrensschritt S7 eine Offsetberechung und mittels dieser eine Kalibrierung der Referenz-Sensorelektrode 15.

Ist der Differenzwert positiv bzw. konstant negativ, das heißt ist der Timerwert T 1 der Referenz-Sensorelektrode 15 kleiner als der Timerwert T2 für die Sensorelektrode 3, dargestellt durch einen Nein-Zweig N3, erfolgt mittels eines Tiefpassfilters in einem achten Verfahrensschritt S8 eine Filterung des Differenzwerts.

Anschließend wird in einerweiteren Verzweigung V4 überprüft, ob der Differenzwert den vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Ist dies der Fall, dargestellt durch einen Ja- Zweig J4, wird in einem neunten Verfahrensschritt S9 ein Objekt detektiert und es wird auf ein unmittelbar bevorstehendes Einklemmereignis geschlossen. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein-Zweig N4, erfolgt gemäß einem Verfahrensschritt S10 ein erneuter Start des Verfahrens.

Dadurch, dass die Filterung der Timerwerte T1, T2 zu den Entladezeiten für beide Elektroden identisch ist, resultieren identische Werte bei konstanten Umgebungseigenschaften. Daraus ergibt sich, dass dann, wenn die Entladezeiten der Referenz-Sensorelektrode 15 und der Sensorelektrode 3 gleich sind, darauf geschlossen werden kann, dass kein Objekt im Einklemmbereich vorhanden ist.

In Figur 6 ist ein Flussdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Vermeidung eines Einklemmereignisses eines motorisch betätigbaren Verschließsystems eines Fahrzeugs 2, insbesondere einer Fensterscheibe, dargestellt.

Dieses Verfahren schließt sich unmittelbar an den neunten Verfahrensschritt S9 des in Figur 5 dargestellten Verfahrens an, wobei in einer Verzweigung V5 überprüft wird, ob ein Fensterschließsignal F vorliegt. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein- Zweig N5, wird das Verfahren gemäß Figur 5 neu gestartet.

Liegt jedoch ein Fensterschließsignal F vor und wurde zuvor ein Objekt detektiert, dargestellt durch einen Ja-Zweig J5, wird in einer weiteren Verzweigung V6 überprüft, ob sich eine Fensterscheibenposition POS einer oberen Scheibenkante in einem in Figur 7 näher dargestellten kritischen Bereich K befindet. Ist dies nicht der Fall, dargestellt durch einen Nein-Zweig N6, wird zur vorherigen Verzweigung V5 und der Prüfung des Vorliegens des Fensterschließsignals F zurückgesprungen.

Befindet sich die Fensterscheibenposition POS dagegen in dem kritischen Bereich K, dargestellt durch einen Ja-Zweig J6, wird in einem elften Verfahrensschritt S11 eine Bewegung der Fensterscheibe gestoppt oder reversiert, um ein Einklemmereignis zu vermeiden.

Figur 7 zeigt eine Fahrzeugtür 12 mit einer als Fensteröffnung ausgebildeten Öffnung O und einem als Fensterscheibe ausgebildeten Verschlusselement 4, wobei die Fahrzeugtür 12 entsprechend der in Figur 4 dargestellten Fahrzeugtür 12 ausgebildet ist. Unterhalb einer oberen Kante der Öffnung O ist ein kritischer Bereich K dargestellt, wobei eine Unterkante des kritischen Bereichs K insbesondere den Bereich darstellt, bei welchem ein Einklemmereignis zwischen einer Oberkante der Fensterscheibe und der oberen Kante der Öffnung O wahrscheinlich ist.