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WO2021233569A1 - Anordnung für ein fahrzeug zur induktiven detektion einer aktivierungshandlung - Google Patents

Anordnung für ein fahrzeug zur induktiven detektion einer aktivierungshandlung Download PDF

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WO2021233569A1
WO2021233569A1 PCT/EP2020/087905 EP2020087905W WO2021233569A1 WO 2021233569 A1 WO2021233569 A1 WO 2021233569A1 EP 2020087905 W EP2020087905 W EP 2020087905W WO 2021233569 A1 WO2021233569 A1 WO 2021233569A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
arrangement
detection
sensor elements
sensor
activation action
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2020/087905
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English (en)
French (fr)
Inventor
Berthold Sieg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Original Assignee
Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG filed Critical Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Priority to EP20838106.1A priority Critical patent/EP4154403A1/de
Priority to CN202080099307.5A priority patent/CN115398805A/zh
Publication of WO2021233569A1 publication Critical patent/WO2021233569A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H03K2017/9706—Inductive element

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for a vehicle for inductive detection of an activation action.
  • the invention also relates to a method for inductive detection of an activation action.
  • the object is achieved in particular by an arrangement, preferably a circuit arrangement.
  • the arrangement according to the invention can be designed for use in a vehicle for inductive detection of an activation action.
  • the arrangement according to the invention can be attached to a vehicle component, for example.
  • the arrangement according to the invention can, for. B. be designed as a circuit arrangement with a circuit board and optionally at least one housing.
  • the activation action is, for example, an actuation of the vehicle component, preferably through a touch and / or exertion of force by a user.
  • the activation action and in particular the actuation of the vehicle component can include, for example, a touch and / or a movement and / or an exertion of force on the vehicle component, which triggers a movement of an activation means of the arrangement according to the invention.
  • a touch and / or a movement and / or an exertion of force on the vehicle component which triggers a movement of an activation means of the arrangement according to the invention.
  • touching a housing of the vehicle component can cause the activation means to move.
  • the activation means is advantageously on a housing of the vehicle component or the arrangement according to the invention attached and / or mounted movably.
  • the activating agent can be designed as an electrically conductive surface or coating on the housing.
  • the vehicle is designed as a motor vehicle, in particular as a hybrid vehicle or as an electric vehicle, preferably with a high-voltage electrical system and / or an electric motor. It can also be possible for the vehicle to be designed as a fuel cell vehicle and / or passenger vehicle and / or semi-autonomous or autonomous vehicle.
  • the vehicle has a security system which, for. B. through communication with an identification transmitter (ID transmitter) enables authentication. Depending on the communication and / or the authentication, at least one function of the vehicle can be activated. If the authentication of the ID transmitter is necessary for this, the function can be a security-relevant function, such as unlocking the vehicle or moving a flap (e.g.
  • the function and / or the authentication can be initiated when the activation action has been successfully detected by the arrangement according to the invention.
  • the arrangement according to the invention outputs a trigger signal which triggers the function and / or the authentication.
  • the trigger signal is output as a function of the detection of the activation action, for example by the processing arrangement.
  • the output takes place, for example, to a control unit of the vehicle.
  • the arrangement according to the invention can have a cable and / or a plug connection or the like in order to be releasably electrically connected to the control unit of the vehicle.
  • the security system is also designed as a passive access system, which initiates the authentication and / or the activation of a function upon detection of the approach of the ID transmitter to the vehicle without active manual actuation of the ID transmitter.
  • a wake-up signal is repeatedly sent out by the security system, which can be received by the ID transmitter when it approaches, and then triggers the authentication.
  • the arrangement according to the invention can have the following components, preferably to form an inductive sensor: a sensor arrangement, in particular with at least or exactly two or four sensor elements, for inductive detection of the activation action, to preferably (at least or exactly) a first and second (electrical) detection signal to provide, wherein the detection signals can be specific for the same detection information about the activation action, an electronic processing arrangement, such as a microcontroller, for comparing the detection signals with one another in order to determine (through the comparison) the detection information, and preferably to determine the activation action on the basis of the detection information determined to detect, in particular on the basis of a change in the detection information.
  • a sensor arrangement in particular with at least or exactly two or four sensor elements, for inductive detection of the activation action, to preferably (at least or exactly) a first and second (electrical) detection signal to provide, wherein the detection signals can be specific for the same detection information about the activation action
  • an electronic processing arrangement such as a microcontroller, for comparing the detection signals with one another in
  • the detection signals can be compared with one another in order to thereby determine the detection information.
  • the detection information can be a property of the detection signals, for example a frequency, which can be dependent on an inductance of the sensor arrangement.
  • the activation action can thus be designed to change the detection information and specifically the inductance of the sensor arrangement.
  • the processing arrangement can therefore be designed to determine the change in the inductance in order to infer the presence of the activation action therefrom. For this purpose, a degree of change z. B. be compared with a threshold value.
  • the arrangement according to the invention thus provides the function of an inductive sensor. In contrast to conventional inductive sensors, however, two detection signals are evaluated in order to improve stability and reliability.
  • the arrangement according to the invention can in particular be designed as an electronic circuit arrangement and / or an inductive sensor.
  • the detection signals can be evaluated as two (identical) periodic signals by a comparator.
  • the detection signals can be compared in that the processing arrangement, and in particular a comparator, preferably a differential comparator, measures the differential voltage of the sensor elements.
  • the detection signals can thus be used as the electrical voltages of the sensor elements Be executed sensor arrangement. This has advantages over conventional solutions that rely on an asymmetrical evaluation of the change in inductance, such as LDC sensors.
  • the detection signals can be specific for the same detection information about the activation action. This means in particular that the acquisition information can be determined from both acquisition signals (each individually), possibly also without taking the other acquisition signal into account and without performing the comparison.
  • the detection information is a frequency of the respective detection signals. The comparison of the detection signals enables the detection information to be determined with greater reliability.
  • the sensor arrangement has at least or exactly two, in particular electrically conductive, sensor elements.
  • the sensor elements can be connected symmetrically to one another (with one another) in order to generate the detection signals as symmetrical and / or differential signals, so that the detection signals preferably have the same detection information.
  • the detection signals can be transmitted to the processing arrangement and in particular to a comparator component as differential and / or symmetrical signals, in particular in the sense of symmetrical transmission, but also possibly with a (constant) phase difference to one another.
  • a phase shift of 180 ° between the detection signals enables a phase reversal of one of the detection signals to be achieved and / or that the zero crossings of the detection signals occur simultaneously, but the signs of the amplitudes are different.
  • the use of symmetrical signals can be particularly robust against interference, as these cancel each other out.
  • the circuit of the sensor arrangement and / or the entire arrangement according to the invention can be designed as symmetrically as possible in order to also design the two detection signals with a high degree of symmetry and in particular sinusoidal. Another advantage of symmetry is that temperature problems and the resulting changes have little or no negative effect.
  • the detection signals can be periodic and / or (in particular essentially) sinusoidal and / or signals that are phase-shifted with respect to one another.
  • the detection signals can alternatively or additionally as electrical voltages and / or Currents, however, be designed in the same way (as current or voltage).
  • the detection signals can, for. B. applied to respective resonant circuits as voltages, the resonant circuits being formed, among other things, by the sensor arrangement or the sensor elements.
  • the resonant circuits can form a parallel resonant circuit, the frequency of which changes as a function of the position and / or the distance between the activation means and the sensor arrangement.
  • the detection signals are designed as symmetrical, in particular mass-symmetrical, and / or antiphase electrical signals. This enables a differential evaluation of the signals, for example by a comparator component, in order to reliably determine the detection information.
  • the activation means can be actuated, in particular moved, by the activation action, and in this way change the inductance which can be measured in the sensor arrangement.
  • the comparison that is to say the differential evaluation, of the detection signals can provide the detection information in particular as information about the frequency of the detection signals. This information is correspondingly dependent and in particular proportional to the change in inductance.
  • the activation action can thus be detected, for example, by comparing the frequency with a threshold value.
  • the activation action is detected by evaluating the frequency of the detection signals and / or without evaluating the amplitude of the detection signals, that is to say that the amplitude is not evaluated. This can improve the reliability of the detection.
  • the sensor arrangement can further be possible for the sensor arrangement to have at least two sensor elements as parts of at least one resonant circuit, in particular a parallel resonant circuit, preferably in order to generate the detection signals as informational and / or periodic signals.
  • electrical energy is periodically exchanged between the components of the oscillating circuit, such as the sensor elements and at least one capacitor, so that the periodic detection signals can result therefrom.
  • the detection signals can correspond to different electrical voltages of the parallel resonant circuit, so the first detection signal z.
  • the resonant circuit and / or the sensor arrangement can furthermore have at least one capacitor in order to provide a resonance in cooperation with the sensor elements (in particular in the form of coils).
  • the resonance frequency and / or the frequency of the detection signals can then be used as detection information.
  • the detection signals result e.g. B. from the electrical oscillations (in particular periodic or repeated charge shifts) in the sensor elements, which are initiated and / or excited by the oscillator arrangement and can be influenced by the activation means.
  • the resonant circuit can be understood as a parallel resonant circuit, in particular as two symmetrically interconnected resonant circuits.
  • the detection signals are therefore specific for the frequencies of the electrical oscillations of the connected oscillating circuits.
  • a first detection signal for the oscillation in the first and a second detection signal for the oscillation in the second of the resonant circuits can be specific.
  • the resonant circuits can be constructed symmetrically so that the frequencies of the two detection signals are the same.
  • the sensor arrangement has at least two sensor elements, wherein an oscillator arrangement can be connected to the sensor elements in order to generate the detection signals as antiphase and / or differential signals.
  • the processing arrangement can have a comparator component, such as an electronic comparator, in order to compare the anti-phase detection signals with one another, i. H. in particular to switch each time the first detection signal becomes greater than the second detection signal, and vice versa.
  • the oscillator arrangement can have at least two electronic switches which switch repeatedly and one after the other, in particular in order to provide a clock for the resonant circuits of the sensor arrangement.
  • the oscillator arrangement can be controlled by the processing arrangement or it can be part of the processing arrangement.
  • the oscillator arrangement can also be designed to control the sensor elements and in particular the various oscillating circuits of the sensor arrangement in antiphase and / or to control them in such a way that the detection signals are generated in antiphase.
  • anti-phase is understood to mean a phase shift of the detection signals to one another of 180 ° C.
  • the sensor arrangement is designed as a symmetrical circuit with at least two sensor elements.
  • the sensor arrangement can, for. B. provide two resonant circuits and / or a parallel resonant circuit in which the sensor elements can provide the inductance.
  • the processing arrangement can have a comparator component, in particular an electronic comparator, for carrying out the comparison of the detection signals.
  • the comparator component is e.g. B. Part of a microcontroller. Furthermore, the comparator component can be electrically connected to the sensor elements in order to evaluate the detection signals (in particular differentially) to detect the activation action. Specifically, a first detection signal can be applied to a first input and a second detection signal can be applied to a second input of the comparator component.
  • the sensor arrangement and in particular the entire arrangement according to the invention can be designed to be at least predominantly symmetrical in terms of circuitry and geometry. In addition, geometrically the same distances between the sensor elements and a ground element with ground potential and / or the activation means (and / or the sensor elements with respect to one another) can be provided.
  • the smallest distance between the sensor elements and the mass element and / or the activation means is the same.
  • the distance from the first and / or third sensor element to the activation means can be the same as the distance from the second and / or fourth sensor element to the ground element.
  • the symmetrical design causes a high level of interference suppression.
  • the sensor elements are advantageously electrically connected to one another and preferably connected to a ground potential. It can be provided that the activation means is also electrically connected or directly connected to the ground potential.
  • connection means can be arranged spatially between the activation means and at least one of the sensor elements.
  • the connecting means is z. B. formed elastic.
  • the connecting means can have an elastic and electrically conductive material and / or a (conductive) foam and / or a spring, in particular a spiral spring.
  • the connecting means can preferably be designed as a foam pad or the like. This can result in improved interference suppression.
  • the sensor elements can be shielded.
  • the shield can z. B. extend in a ring around the sensor elements. For this purpose, at least one electrically conductive surface can be arranged on the same layers of the printed circuit board on which the sensor elements are also provided.
  • the sensor elements in particular in the form of electrical coils, can form at least one resonant circuit in order to generate the detection signals as symmetrical signals of the at least one resonant circuit and to evaluate them differentially by the comparator component, in particular an electronic comparator.
  • the evaluation can be carried out independently of a DC position of the oscillator arrangement. Negative influences from a change in temperature can also be reduced.
  • the sensor arrangement has at least or exactly two sensor elements, which are each designed as a spiral coil, and are preferably arranged spatially parallel and / or bifilar and / or electrically connected in series with one another for common inductive detection. It may be possible for the sensor elements to be connected in such a way that the electrical current flow through the sensor elements, in particular through the first and second sensor elements, and preferably through the third and fourth sensor elements, is in the same direction. With a bifilar design of the sensor elements and with opposing current flow, the magnetic fields created by the sensor elements would almost cancel each other out. With the intended connection, however, a current flow in the same direction can occur, so that the magnetic fields are strengthened.
  • the first and second sensor elements and / or the third and fourth sensor elements can thus serve at least in pairs together (cooperatively) to generate a magnetic field and thus for detection.
  • the sensor arrangement may have at least or exactly two sensor elements which are designed to detect the activation action in a first common and / or the same detection area, and advantageously to have at least or exactly two further sensor elements, which are designed to detect the activation action in a second common and / or the same detection area.
  • the first and second sensor elements can detect in the first detection area and optionally the third and fourth sensor elements can detect in the second detection area carry out.
  • a single, common activation means can be provided for both detection areas, which, as a result of the activation action, moves relative to both detection areas.
  • the sensor arrangement has at least two sensor elements, each of which is designed as a coil element, in particular to generate a magnetic field in each case and / or to change the field by approaching at least or precisely one activation means to the sensor elements Capture activation act.
  • the sensor elements can be arranged and / or connected in a bifilar manner in order to jointly (amplify) the field.
  • the magnetic field generated by the first sensor element amplifies the magnetic field generated by the second sensor element.
  • the first and second sensor elements can thus form a detection unit.
  • a third and fourth sensor element can be connected to one another in order to also form a further detection unit.
  • the first and second detection units can be arranged next to one another, whereas the sensor elements of a common detection unit can be arranged one below the other. It can be possible for all sensor elements of the arrangement according to the invention to detect the same activation action, that is to say the same movement of the activation means.
  • the sensor arrangement has at least or exactly two sensor elements which are fastened on different layers of a circuit board in order, in particular, to detect the activation action in a common and / or the same detection area.
  • the arrangement among one another on different layers makes it possible to use the sensor elements together to generate a magnetic field.
  • the circuit board is z. B. designed as a multilayer printed circuit board.
  • the sensor arrangement has at least or exactly four sensor elements, which can be attached in pairs to one another on different layers of a circuit board, wherein the pairs can be arranged next to one another, in particular in order to detect the activation action in different detection areas.
  • pairs with one another means that at least the first and second sensor element are arranged as a first pair one below the other on the different layers and at least the third and fourth sensor element as a second pair are arranged one below the other on the different layers, but the first and third Sensor element next to one another and the second and fourth sensor elements can be arranged next to one another. This enables the activation action to be recorded over a large area.
  • the sensor arrangement may also be possible for the sensor arrangement to have at least two sensor elements on different layers of a printed circuit board, the sensor elements being electrically connected to one another directly or indirectly in pairs via a through-hole contact, and in particular being directly or indirectly electrically connected to a ground potential.
  • the ground potential also referred to for short as mass or earth, can, for. B. be formed by the vehicle body (vehicle ground) or in addition to it as a circuit ground.
  • the sensor elements can be connected in series and thus generate a magnetic field particularly efficiently.
  • the center points of the coils can make electrical contact with one another via the plated-through hole.
  • an activation means is provided in order to be moved relative to the sensor arrangement by the activation action, the sensor arrangement preferably having at least two sensor elements which are arranged in an effective area with the activation means in order to change the inductance due to the movement of the activation means provide.
  • the activating agent can, for example, be designed to be electrically conductive, e.g. B. as a metal which causes the change in inductance.
  • the sensor elements can be connected as part of at least one oscillating circuit, and an oscillator arrangement for controlling the at least one oscillating circuit can be electrically connected to the sensor elements in order to detect the change in inductance, preferably so that the detection information is specific to a frequency of the at least one oscillating circuit.
  • the processing arrangement can be designed to detect the change in inductance on the basis of a change in the frequency and to detect the activation action as a function thereof. In this way it is possible to determine the movement of the activating means through the sensor elements. Functionally, this is comparable to the conventional use of buttons which are actuated by means of the activation action. However, the use of buttons is technically more complex.
  • the sensor elements also recognize the actuation of the activation means. Functional can therefore be a unit consisting of at least two or exactly two or four sensor elements and the activation means are perceived as a button.
  • the activating means is designed, for example, as a metal element, such as a metal surface or a metal strip or the like.
  • the formation of the activating means from metal has the advantage that the position of the activating means relative to the sensor arrangement influences the inductance of the sensor elements.
  • At least one resonant circuit which is at least partially formed by the sensor arrangement, can then be used to measure the change in inductance.
  • the at least one resonant circuit can be operated electrically with an oscillator arrangement, such as a free-running oscillator.
  • the activation means can be movably attached to a circuit board of the arrangement and / or to a housing of the arrangement and / or to the vehicle component.
  • the oscillator arrangement can have an oscillator such as a clock generator and / or a square-wave signal generator and / or a free-running oscillator.
  • a comparator component such as an electronic comparator can be provided which is used for comparing the detection signals by the processing arrangement.
  • the sensor arrangement forms at least one resonant circuit, in particular a parallel resonant circuit, which is influenced by the activation means.
  • the comparator can compare the two detection signals with one another and switch over after both detection signals have crossed zero, so that the processing arrangement in this way, by measuring or counting these switching processes over time, the (resonance) frequency of the oscillating circuit (s) and / or detection signals can capture.
  • the comparator can be designed as a differential comparator which compares which of the detection signals is greater.
  • both detection signals After both detection signals have (precisely) crossed zero, both detection signals have therefore changed their sign and the comparator switches over its output signal.
  • the detection signals are preferably signals in antiphase, that is to say with a phase shift of, for example, 180 °, and uniform, that is, for example, both sinusoidal.
  • the sensor arrangement forms at least one oscillating circuit and the processing arrangement is connected to the sensor arrangement in such a way that the processing arrangement forms a frequency meter for the frequency of the at least one oscillating circuit.
  • the two detection signals can each have the same information about the frequency, for example, as periodic signals, they can have the same period duration.
  • the processing arrangement can then evaluate the period duration.
  • the frequency meter makes it possible to determine the inductive component of the at least one resonant circuit, and in this way to draw conclusions about the activation action.
  • the sensor arrangement forms at least one oscillating circuit and / or the processing arrangement has a counter component in order to carry out a count based on zero crossings of the detection signals, and preferably based on a result of the counting a (in particular resonance) frequency of the to determine at least one resonant circuit which is specific for the activation action.
  • the processing arrangement can be designed as a frequency meter.
  • the differential measurement of the frequency offers the advantage of a particular stability against interference.
  • the arrangement according to the invention has at least one fastening means in order to be fastened in a door handle or in an emblem of the vehicle, preferably in order to detect the activation action in the manner of touching the door handle or emblem.
  • the fastening means can, for example, be embodied in a housing of the arrangement according to the invention.
  • the fastening means is designed as a recess for a screw or the like and / or as a positioning means such as a profile for unambiguous fastening on the vehicle.
  • the invention also relates to a method for a vehicle for inductive detection of an activation action, in particular an activation of a vehicle component. It is provided that the following steps are carried out, preferably one after the other or in any order, with some or all of the steps also being able to be carried out repeatedly: Carrying out an inductive detection of the activation action, in particular by a sensor arrangement (preferably by controlling the sensor arrangement by an oscillator arrangement) in order to provide a first and second detection signal, the detection signals being specific for the same detection information about the activation action,
  • Carrying out a comparison of the detection signals with one another in particular digitally and / or by an electronic processing arrangement, in order to determine the detection information and to detect the activation action on the basis of the detection information, in particular on the basis of a change in the detection information.
  • the method according to the invention thus has the same advantages as have been described in detail with reference to an arrangement according to the invention.
  • the method can be suitable for operating an arrangement according to the invention.
  • a vehicle component such as a door handle and / or an emblem, which has the arrangement according to the invention, is also protected.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a vehicle with an arrangement according to the invention, which is also shown in a detailed view with further details,
  • FIG. 11 shows a schematic visualization of the detection signals.
  • a vehicle 1 is shown with an arrangement 5 according to the invention.
  • the arrangement 5 according to the invention is integrated into a vehicle component 2, specifically a door handle 2.
  • An enlarged illustration shows that the arrangement 5 according to the invention can have a plurality of layers L1, L2, L3 which are fastened one above the other.
  • Sensor elements 11, 12 can be provided on at least or exactly two of the layers L1, L2, as will be described in more detail below.
  • a first detection area B1 and a second detection area B2 can be monitored.
  • the detection areas B1, B2 each form an inductive effective area B1, B2 at least one of the sensor elements 11, 12 and at least one activation means 20.
  • a separate activation means 20 can be provided for each detection area B1, B2, or - as shown in FIG. 1 - a common activation means 20 can be used.
  • the activating agent 20 is e.g. B. a metal element 20, which is moved relative to a circuit board 90 of the arrangement 5 according to the invention during an activation action.
  • a housing 96 can be provided on which the activating means 20 is movably mounted. At least one fastening means 95 can also be provided on the housing 96 for fastening on the vehicle 1.
  • FIG. 2 shows an arrangement 5 according to the invention for a vehicle 1 for inductive detection of an activation action, in particular an actuation of a vehicle component 2, with further details.
  • the sensor elements 11, 12 already described can be part of a sensor arrangement 10 for inductive detection of the activation action in order to provide a first and second detection signal S1, S2.
  • S1, S2 a first and second detection signal
  • FIGS. 9 and 10 the configuration of the sensor arrangement 10 shown in FIG be expanded.
  • the at least two sensor elements 11, 12, 13, 14 can be connected symmetrically. It is shown in FIG. 2 that the sensor elements 11, 12 are electrically connected to one another and are still electrically connected to a ground potential 80 at this connection point (possibly indirectly connected, as shown by a dashed line).
  • the at least two sensor elements 11, 12, 13, 14 can be part of a parallel resonant circuit, the voltages of which can be tapped as the detection signals S1, S2.
  • Further components of the sensor arrangement 10 or of the parallel resonant circuit can be at least one capacitor C and / or at least one resistor R, as is shown schematically and by way of example.
  • an oscillator arrangement 73 can be provided which is operated with a voltage source V in order to operate the parallel resonant circuit electrically. In this way, an inductance of the sensor arrangement 10 can be detected, which inductance can be changed by an approach of the activation means 20 (due to the activation action).
  • the activation action is, for example, a manual exertion of force on the activation means 20, which leads to the movement of the activation means 20.
  • An air gap 21 and / or an elastic connecting means 30 can be provided between the activation means 20 and the sensor elements 11, 12, 13, 14, which the movement in the manner of a relative movement of the activation means 20 to the sensor elements 11, 12, 13, 14 enables.
  • the activation means 20 can thus enable an inductive influencing 22 of the sensor arrangement 10.
  • the detection signals S1, S2 can thus be specific for the same detection information VS about the activation action, the detection information VS being specific for the change in inductance due to the activation action.
  • the oscillator arrangement 73 successively controls the symmetrical strands of the sensor arrangement 10 in order to generate the detection signals S1, S2 in antiphase.
  • a particularly interference-free evaluation of the detection signals S1, S2 can be made possible by a comparator component 71 in order to determine the detection information VS by comparing the detection signals S1, S2.
  • An electronic processing arrangement 70 can then detect the activation action on the basis of the detection information VS.
  • the detection information VS for a frequency of the parallel resonant circuit can Sensor arrangement 10 may be specific, the processing arrangement 70 being designed to detect the change in inductance on the basis of a change in the frequency and to detect the activation action as a function thereof.
  • the processing arrangement 70 can have a counter component 72 in order to carry out a count based on the zero crossings of the detection signals S1, S2, and to determine a frequency of the resonant circuit which is specific for the activation action based on a result of the counting.
  • the comparator component 71 compares the first detection signal S1 with the second detection signal S2, and switches the output signal (at the reference symbol VS) to a first value whenever the first detection signal S1 is greater than the second detection signal S2 and to a second value, when the second detection signal S2 is larger than the first detection signal S1.
  • the counter component 72 can then determine the frequency of the detection signals as the detection information VS.
  • the comparator component 71 and / or the counter component 72 and / or the voltage source V can be (at least partially) part of the processing arrangement 70, in particular an integrated circuit.
  • FIG. 2 illustrates the method steps of a method according to the invention.
  • an inductive detection of the activation action is carried out, in particular by the sensor arrangement 10, in order to provide a first and second detection signal S1, S2, the detection signals S1, S2 being specific for the same detection information VS about the activation action.
  • the detection signals S1, S2 are then compared, in particular by the electronic processing arrangement, in order to determine the detection information VS and to detect the activation action on the basis of the detection information VS.
  • a first and second sensor element 11, 12 are shown with further details.
  • a third and fourth sensor element 13, 14 are also shown in FIG.
  • the sensor elements 11, 12, 13, 14 can be attached to different layers L1, L2 of a circuit board 90 in order to carry out the activation action in a common, identical detection area (B1 for the sensor elements 11, 12 and B2 for the sensor elements 13, 14, see Fig. Figure 1).
  • the four sensor elements 11, 12, 13, 14 can be paired with one another on the different layers L1, L2 of the circuit board 90 be attached in order to detect the activation action in each of the different detection areas B1, B2.
  • the sensor elements 11, 12, 13, 14 on the different layers L1, L2 of the circuit board 90 can be electrically connected to one another directly or indirectly in pairs via a via 91, and in particular (via the via 91) be directly or indirectly electrically connected to a ground potential 80 on a third layer L3 of the circuit board 90.
  • a shield 40 of the sensor elements 11, 12 is formed on the circuit board 90.
  • the shield 40 can be, for. B. in the form of at least one annular electrically conductive element around the sensor elements 11, 12 (and in particular 13, 14).
  • the shielding 40 is designed for this purpose as at least one conductor track of the printed circuit board 90, which optionally has a ground potential or, alternatively, is actively controlled electrically.
  • at least one electrically conductive surface can be arranged on the same layers L1, L2, L3, L4 of the circuit board 90 on which the sensor elements 11, 12, 13, 14 are also provided.
  • the circuit board is designed, for example, as a four-layer circuit board, as shown in FIG.
  • the annular design of the shield 40 is shown in FIGS. 6 and 7 by way of example.
  • FIGS. 6, 7 as well as 9 and 10 show a top view of the layers L1, L2, which are shown in FIGS. 3 to 5 and 8 in a side sectional view through the printed circuit board 90.
  • connection means 30 may be arranged spatially between the activation means 20 and at least one of the sensor elements 11, 12 (also 13, 14).
  • the connecting means 30 is, for. B. formed elastic.
  • the connecting means 30 can have an elastically and electrically conductive material and / or a (conductive) foam and / or a spring, in particular a spiral spring.
  • the connecting means 30 can preferably be designed as a foam pad or the like. This can result in improved interference suppression.
  • the sensor elements 11, 12, 13, 14 can each be designed as a spiral coil and are spatially parallel and / or bifilar and / or electrically connected in series for common inductive detection . It may be possible for the sensor elements 11, 12, 13, 14 to be connected in such a way that the electrical current flow through the sensor elements 11, 12, 13, 14, in particular through the first 11 and second sensor element 12, and preferably through the third 13 and fourth sensor element 14, is in the same direction. In this way, the amplify generated magnetic fields.
  • FIGS. 9 and 10 the current flow is indicated by an arrow.
  • the inputs E1, E2 and outputs A1, A2 of the coils are shown.
  • the input E1 can be electrically (directly) connected to the output A2 via a plated-through hole 91.
  • the current flows from A1 via E1, then A2 and then via E2.
  • the detection signals S1, S2 generated in this way are shown schematically in FIG.
  • the phase shift of the detection signals S1, S2 by 180 ° leads to a phase reversal or to simultaneous zero crossings, although the signs of the detection signals S1, S2 differ. Counting the zero crossings now makes it possible to determine the detection information VS.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (5) für ein Fahrzeug (1) zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung, insbesondere einer Betätigung einer Fahrzeugkomponente (2), aufweisend: - eine Sensoranordnung (10) zur induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung, um ein erstes und zweites Erfassungssignal (S1, S2) bereitzustellen, wobei die Erfassungssignale (S1, S2) für eine gleiche Erfassungsinformation (VS) über die Aktivierungshandlung spezifisch sind, - eine elektronische Verarbeitungsanordnung (70) zum Vergleichen der Erfassungssignale (S1, S2) miteinander, um die Erfassungsinformation (VS) zu ermitteln, und um die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation (VS) zu detektieren.

Description

Anordnung für ein Fahrzeug zur induktiven Detektion einer
Aktivierungshandlung
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für ein Fahrzeug zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass bei einer Fahrzeugkomponente wie einem Türgriff eines Fahrzeuges wenigstens ein Taster vorgesehen sein kann, um eine Berührung oder Bewegung des Türgriffs zu erfassen. Diese Betätigung der Fahrzeugkomponente kann eine Funktion beim Fahrzeug auslösen, wie bspw. eine Entriegelung und/oder Öffnung einer Klappe des Fahrzeuges. Aufgrund der mechanischen Funktionsweise des Tasters kann jedoch die Zuverlässigkeit verringert sein. Ferner ist auch der Einsatz von induktiven Sensoren bei Fahrzeugen bekannt, um die Betätigung einer Fahrzeugkomponente zu erfassen. Bspw. können hierzu sogenannte LDC Sensoren genutzt werden, welche die Veränderung einer Induktivität erfassen. Allerdings ist diese Art der Erfassung häufig noch störanfällig, sodass auch hier die Zuverlässigkeit reduziert sein kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lösung zur Erfassung und/oder Detektion einer Aktivierungshandlung vorzuschlagen.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Anordnung, vorzugweise Schaltungsanordnung. Die erfindungsgemäße Anordnung kann für eine Verwendung bei einem Fahrzeug zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung ausgeführt sein. Hierzu kann die erfindungsgemäße Anordnung bspw. an einer Fahrzeugkomponente befestigt werden. Die erfindungsgemäße Anordnung kann z. B. als Schaltungsanordnung mit einer Leiterplatte und optional wenigstens einem Gehäuse ausgebildet sein. Die Aktivierungshandlung ist bspw. eine Betätigung der Fahrzeugkomponente, vorzugsweise durch eine Berührung und/oder Kraftausübung durch einen Benutzer.
Die Aktivierungshandlung und insbesondere die Betätigung der Fahrzeugkomponente kann bspw. eine Berührung und/oder eine Bewegung und/oder eine Kraftausübung an der Fahrzeugkomponente umfassen, welche eine Bewegung eines Aktivierungsmittels der erfindungsgemäßen Anordnung auslöst. Bspw. kann die Berührung eines Gehäuses der Fahrzeugkomponente eine Verschiebung des Aktivierungsmittels bewirken. Das Aktivierungsmittel ist vorteilhafterweise an einem Gehäuse der Fahrzeugkomponente oder der erfindungsgemäßen Anordnung befestigt und/oder bewegbar gelagert. Ferner kann das Aktivierungsmittel als eine elektrisch leitfähige Fläche oder Beschichtung am Gehäuse ausgebildet sein.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn das Fahrzeug als ein Kraftfahrzeug, insbesondere als ein Hybridfahrzeug oder als ein Elektrofahrzeug ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Hochvolt-Bordnetz und/oder einem Elektromotor. Außerdem kann es möglich sein, dass das Fahrzeug als ein Brennstoffzellenfahrzeug und/oder Personenkraftfahrzeug und/oder semi autonomes oder autonomes Fahrzeug ausgebildet ist. Vorteilhafterweise weist das Fahrzeug ein Sicherheitssystem auf, welches z. B. durch eine Kommunikation mit einem Identifikationsgeber (ID-Geber) eine Authentifizierung ermöglicht. In Abhängigkeit von der Kommunikation und/oder der Authentifizierung kann wenigstens eine Funktion des Fahrzeuges aktiviert werden. Falls hierzu die Authentifizierung des ID-Gebers notwendig ist, kann es sich bei der Funktion um eine sicherheitsrelevante Funktion handeln, wie ein Entriegeln des Fahrzeuges oder eine Bewegung einer Klappe (z. B. Front- oder Heck- oder Seitenklappe bzw. -tür) des Fahrzeuges in eine Offenstellung oder eine Freigabe eines Motorstarts. Es ist möglich, dass die Funktion und/oder die Authentifizierung initiiert werden, wenn die Aktivierungshandlung erfolgreich durch die erfindungsgemäße Anordnung detektiert wurde. Bspw. erfolgt bei der erfolgreichen Detektion der Aktivierungshandlung eine Ausgabe eines Auslösesignals durch die erfindungsgemäße Anordnung, welches die Funktion und/oder die Authentifizierung triggert. Das Auslösesignal wird in anderen Worten in Abhängigkeit von der Detektion der Aktivierungshandlung ausgegeben, bspw. durch die Verarbeitungsanordnung. Die Ausgabe erfolgt bspw. an ein Steuergerät des Fahrzeuges. Hierzu kann die erfindungsgemäße Anordnung ein Kabel und/oder eine Steckverbindung oder dergleichen aufweisen, um mit dem Steuergerät des Fahrzeuges lösbar elektrisch verbunden zu werden.
Weiter ist es denkbar, dass das Sicherheitssystem auch als ein passives Zugangssystem ausgebildet ist, welches ohne aktive manuelle Betätigung des ID-Gebers die Authentifizierung und/oder die Aktivierung einer Funktion bei Detektion der Annäherung des ID-Gebers an das Fahrzeug initiiert. Hierzu wird bspw. wiederholt ein Wecksignal durch das Sicherheitssystem ausgesendet, welches durch den ID-Geber bei der Annäherung empfangen werden kann, und dann die Authentifizierung auslöst. Die erfindungsgemäße Anordnung kann die nachfolgenden Komponenten aufweisen, vorzugsweise um einen induktiven Sensor auszubilden: eine Sensoranordnung, insbesondere mit mindestens oder genau zwei oder vier Sensorelementen, zur induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung, um bevorzugt (mindestens oder genau) ein erstes und zweites (elektrisches) Erfassungssignal bereitzustellen, wobei die Erfassungssignale für eine gleiche Erfassungsinformation über die Aktivierungshandlung spezifisch sein können, eine elektronische Verarbeitungsanordnung, wie ein Mikrocontroller, zum Vergleichen der Erfassungssignale miteinander, um (durch den Vergleich) die Erfassungsinformation zu ermitteln, und vorzugsweise um die Aktivierungshandlung anhand der ermittelten Erfassungsinformation, insbesondere anhand einer Veränderung der Erfassungsinformation, zu detektieren.
In anderen Worten können die Erfassungssignale miteinander verglichen werden, um dadurch die Erfassungsinformation zu ermitteln. Die Erfassungsinformation kann eine Eigenschaft der Erfassungssignale sein, bspw. eine Frequenz, welche abhängig sein kann von einer Induktivität der Sensoranordnung. Die Aktivierungshandlung kann somit dazu ausgeführt sein, die Erfassungsinformation und konkret die Induktivität der Sensoranordnung zu verändern. Daher kann die Verarbeitungsanordnung dazu ausgeführt sein, die Veränderung der Induktivität festzustellen, um daraus auf das Vorliegen der Aktivierungshandlung zu schließen. Hierzu kann ein Ausmaß der Veränderung z. B. mit einem Schwellenwert verglichen werden. Die erfindungsgemäße Anordnung stellt somit die Funktion eines induktiven Sensors bereit. Im Gegensatz zu herkömmlichen induktiven Sensoren werden allerdings zwei Erfassungssignale ausgewertet, um die Stabilität und Zuverlässigkeit zu verbessern.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann insbesondere als eine elektronische Schaltungsanordnung und/oder ein induktiver Sensor ausgebildet sein. Zur Detektion der Aktivierungshandlung kann eine Auswertung der Erfassungssignale als zwei (gleiche) periodische Signale durch einen Komparator erfolgen.
Es ist möglich, dass die Erfassungssignale dadurch verglichen werden, dass die Verarbeitungsanordnung und insbesondere ein Komparator, vorzugsweise Differentialkomparator, die Differentialspannung der Sensorelemente misst. Die Erfassungssignale können somit als die elektrischen Spannungen der Sensorelemente der Sensoranordnung ausgeführt sein. Dies hat Vorteile gegenüber herkömmlichen Lösungen, welche auf eine asymmetrische Auswertung der Induktivitätsveränderung setzen, wie bspw. LDC-Sensoren.
Die Erfassungssignale können für eine gleiche Erfassungsinformation über die Aktivierungshandlung spezifisch sein. Dies bedeutet insbesondere, dass aus beiden Erfassungssignalen (jeweils für sich) die Erfassungsinformation ermittelbar ist, ggf. auch ohne Berücksichtigung des jeweils anderen Erfassungssignals und ohne Durchführung des Vergleichs. Bspw. ist die Erfassungsinformation eine Frequenz der jeweiligen Erfassungssignale. Der Vergleich der Erfassungssignale ermöglicht es dabei, die Erfassungsinformation mit höherer Zuverlässigkeit zu ermitteln.
Es ist ferner denkbar, dass die Sensoranordnung mindestens oder genau zwei, insbesondere elektrisch leitende, Sensorelemente aufweist. Die Sensorelemente können symmetrisch zueinander (miteinander) verschaltet sein, um die Erfassungssignale als symmetrische und/oder differenzielle Signale zu erzeugen, sodass vorzugsweise die Erfassungssignale die gleiche Erfassungsinformation aufweisen. Die Erfassungssignale können dabei als differenzielle und/oder symmetrische Signale, insbesondere im Sinne einer symmetrischen Übertragung, zusätzlich aber ggf. auch mit (konstanter) Phasendifferenz zueinander, an die Verarbeitungsanordnung und insbesondere eine Komparatorkomponente übertragen werden. Bspw. ermöglicht es dabei eine Phasenverschiebung von 180° zwischen den Erfassungssignalen, dass eine Phasenumkehr eines der Erfassungssignale erzielt wird und/oder dass die Nulldurchgänge der Erfassungssignale zwar gleichzeitig erfolgen, die Vorzeichen der Amplituden jedoch unterschiedlich sind. Die Verwendung von symmetrischen Signalen kann besonders robust gegenüber Störeinflüssen sein, da diese sich gegenseitig aufheben. Um die Robustheit weiter zu verbessern, kann die Schaltung der Sensoranordnung und/oder der gesamten erfindungsgemäßen Anordnung (schaltungstechnisch) möglichst symmetrisch ausgebildet sein, um auch die beiden Erfassungssignale mit einer hohen Symmetrie und insbesondere sinusförmig auszubilden. Ein weiterer Vorteil der Symmetrie ist es, dass Temperaturprobleme und dadurch entstehende Veränderungen keine oder eine geringere negative Auswirkung haben.
Außerdem ist es möglich, dass die Erfassungssignale periodische und/oder (insbesondere im Wesentlichen) sinusförmige und/oder zueinander phasenverschobene Signale sind. Die Erfassungssignale können alternativ oder zusätzlich als elektrische Spannungen und/oder Ströme, jedoch gleichartig (als Strom oder Spannung) ausgebildet sein. Dabei können die Erfassungssignale z. B. an jeweiligen Schwingkreisen als Spannungen anliegen, wobei die Schwingkreise u. a. durch die Sensoranordnung bzw. die Sensorelemente gebildet werden. Die Schwingkreise können einen Parallelschwingkreis bilden, dessen Frequenz sich abhängig von der Position und/oder dem Abstand des Aktivierungsmittels zur Sensoranordnung verändert.
Ferner ist es denkbar, dass die Erfassungssignale als symmetrische, insbesondere massesymmetrische, und/oder gegenphasige elektrische Signale ausgeführt sind. Dies ermöglicht eine differentielle Auswertung der Signale, bspw. durch eine Komparatorkomponente, um die Erfassungsinformation zuverlässig zu ermitteln.
Das Aktivierungsmittel kann durch die Aktivierungshandlung betätigt, insbesondere bewegt, werden, und auf diese Weise die Induktivität verändern, welche bei der Sensoranordnung messbar ist. Der Vergleich, also die differentielle Auswertung, der Erfassungssignale kann die Erfassungsinformation insbesondere als eine Information über die Frequenz der Erfassungssignale bereitstellen. Diese Information ist entsprechend abhängig und insbesondere proportional zur Induktivitätsveränderung. Die Detektion der Aktivierungshandlung wird somit bspw. durch den Vergleich der Frequenz mit einem Schwellenwert möglich.
Es kann möglich sein, dass die Detektion der Aktivierungshandlung durch eine Auswertung der Frequenz der Erfassungssignale und/oder ohne Auswertung der Amplitude der Erfassungssignale erfolgt, also auf die Auswertung der Amplitude verzichtet wird. Dies kann die Zuverlässigkeit der Detektion verbessern.
Es kann weiter möglich sein, dass die Sensoranordnung mindestens zwei Sensorelemente als Teile wenigstens eines Schwingkreises, insbesondere Parallelschwingkreises, aufweist, vorzugsweise um die Erfassungssignale als informationsgleiche und/oder periodische Signale zu erzeugen. In einem Schwingkreis wird elektrische Energie periodisch zwischen den Bauelementen des Schwingkreises, wie den Sensorelementen und wenigstens einem Kondensator, ausgetauscht, sodass daraus die periodischen Erfassungssignale resultieren können. Die Erfassungssignale können dabei unterschiedlichen elektrischen Spannungen des Parallelschwingkreises entsprechen, also das erste Erfassungssignal z. B. der elektrischen Spannung an einem ersten und das zweite Erfassungssignal der elektrischen Spannung an einem zweiten der Schwingkreise. Der Schwingkreis und/oder die Sensoranordnung kann ferner mindestens einen Kondensator aufweisen, um in Zusammenwirkung mit den Sensorelementen (insbesondere in der Form von Spulen) eine Resonanz bereitzustellen. Die Resonanzfrequenz und/oder die Frequenz der Erfassungssignale kann dann als Erfassungsinformation genutzt werden. Die Erfassungssignale resultieren z. B. aus den elektrischen Schwingungen (insbesondere periodischen bzw. wiederholten Ladungsverschiebungen) bei den Sensorelementen, welche durch die Oszillatoranordnung initiiert und/oder angeregt werden und durch das Aktivierungsmittel beeinflusst werden können. Der Schwingkreis kann als ein Parallelschwingkreis aufgefasst werden, insbesondere als zwei symmetrisch zusammengeschaltete Schwingkreise. Die Erfassungssignale sind damit für die Frequenzen der elektrischen Schwingungen der zusammengeschalteten Schwingkreise spezifisch. In anderen Worten kann ein erstes Erfassungssignale für die Schwingung im ersten und ein zweites Erfassungssignal für die Schwingung im zweiten der Schwingkreise spezifisch sein. Die Schwingkreise können symmetrisch aufgebaut sein, sodass die Frequenzen der beiden Erfassungssignale gleich sind.
Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn die Sensoranordnung mindestens zwei Sensorelemente aufweist, wobei eine Oszillatoranordnung mit den Sensorelementen jeweils verschaltet sein kann, um die Erfassungssignale als gegenphasige und/oder differenzielle Signale zu erzeugen. Bspw. kann die Verarbeitungsanordnung eine Komparatorkomponente, wie einen elektronischen Komparator, aufweisen, um die gegenphasigen Erfassungssignale miteinander zu vergleichen, d. h. insbesondere jedes Mal umzuschalten, wenn das erste Erfassungssignal größer als das zweite Erfassungssignal wird, und umgekehrt. Die Oszillatoranordnung kann mindestens zwei elektronische Schalter aufweisen, welche wiederholt und nacheinander schalten, insbesondere um einen Takt für die Schwingkreise der Sensoranordnung bereitzustellen. Hierzu kann die Oszillatoranordnung durch die Verarbeitungsanordnung angesteuert oder Teil der Verarbeitungsanordnung sein.
Die Oszillatoranordnung kann ferner dazu ausgeführt sein, die Sensorelemente und insbesondere die verschiedenen Schwingkreise der Sensoranordnung gegenphasig anzusteuern und/oder derart anzusteuern, dass die Erfassungssignale gegenphasig erzeugt werden. Unter gegenphasig wird dabei eine Phasenverschiebung der Erfassungssignale zueinander von 180°C verstanden. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung als eine symmetrische Schaltung mit mindestens zwei Sensorelementen ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Sensoranordnung z. B. zwei Schwingkreise und/oder einen Parallelschwingkreis bereitstellen, in welchem die Sensorelemente die Induktivität bereitstellen können. Alternativ oder zusätzlich kann die Verarbeitungsanordnung eine Komparatorkomponente, insbesondere einen elektronischen Komparator, zur Durchführung des Vergleichens der Erfassungssignale aufweisen. Die Komparatorkomponente ist z. B. Teil eines Mikrocontrollers. Ferner kann die Komparatorkomponente elektrisch mit den Sensorelementen verschaltet sein, um die Erfassungssignale (insbesondere differentiell) zur Detektion der Aktivierungshandlung auszuwerten. Konkret kann ein erstes Erfassungssignal an einem ersten Eingang und ein zweites Erfassungssignal an einem zweiten Eingang der Komparatorkomponente anliegen. Die Sensoranordnung und insbesondere die gesamte erfindungsgemäße Anordnung kann schaltungstechnisch und geometrisch zumindest überwiegend symmetrisch ausgebildet sein. Geometrisch können ferner gleiche Abstände der Sensorelemente zu einem Masseelement mit Massepotential und/oder zum Aktivierungsmittel (und/oder der Sensorelemente untereinander) vorgesehen sein. Darunter ist zu verstehen, dass der geringste Abstand der Sensorelemente zum Masseelement und/oder zum Aktivierungsmittel gleich ist. Bspw. kann dabei der Abstand vom ersten und/oder dritten Sensorelement zum Aktivierungsmittel der gleiche sein wie der Abstand des zweiten und/oder vierten Sensorelements zum Masseelement. Die symmetrische Ausbildung bewirkt dabei ein hohes Maß an Störunterdrückung.
Vorteilhafterweise sind die Sensorelemente elektrisch miteinander verbunden und vorzugsweise mit einem Massepotential verschaltet. Es kann vorgesehen sein, dass das Aktivierungsmittel ebenfalls mit dem Massepotential elektrisch verschaltet oder direkt verbunden ist.
Weiter kann es möglich sein, dass räumlich zwischen dem Aktivierungsmittel und wenigstens einem der Sensorelemente ein Verbindungsmittel angeordnet ist. Das Verbindungsmittel ist z. B. elastisch ausgebildet. Weiter kann das Verbindungsmittel ein elastisch und elektrisch leitendes Material und/oder einen (leitfähigen) Schaumstoff und/oder eine Feder, insbesondere Spiralfeder, aufweisen. Vorzugsweise kann das Verbindungsmittel als ein Schaumstoffpad oder dergleichen ausgeführt sein. Dies kann eine verbesserte Störunterdrückung bewirken. Ferner ist es denkbar, dass eine Abschirmung der Sensorelemente vorgesehen ist. Die Abschirmung kann sich z. B. ringförmig um die Sensorelemente erstrecken. Hierzu kann wenigstens eine elektrisch leitfähige Fläche an den gleichen Lagen der Leiterplatte angeordnet sein, an denen auch die Sensorelemente vorgesehen sind.
Die Sensorelemente, insbesondere in der Form von elektrischen Spulen, können wenigstens einen Schwingkreis bilden, um die Erfassungssignale als symmetrische Signale des wenigstens einen Schwingkreises zu erzeugen und durch die Komparatorkomponente, insbesondere einen elektronischen Komparator, differenziell auszuwerten. Dadurch kann die Auswertung unabhängig von einer DC-Lage der Oszillatoranordnung durchgeführt werden. Auch können negative Einflüsse durch eine Temperaturveränderung reduziert werden.
Ferner ist es denkbar, dass die Sensoranordnung mindestens oder genau zwei Sensorelemente aufweist, welche jeweils als Spiralspule ausgebildet sind, und vorzugsweise zur gemeinsamen induktiven Erfassung räumlich parallel und/oder bifilar angeordnet und/oder elektrisch seriell miteinander verschaltet sind. Es kann möglich sein, dass die Sensorelemente derart verschaltet sind, dass der elektrische Stromfluss durch die Sensorelemente, insbesondere durch das erste und zweite Sensorelement, und vorzugsweise durch das dritte und vierte Sensorelement, gleichsinnig ist. Bei einer bifilaren Ausbildung der Sensorelemente und bei gegensinnigem Stromfluss würden sich die durch die Sensorelemente entstehenden magnetischen Felder gegenseitig nahezu aufheben. Bei der vorgesehenen Verschaltung kann es jedoch zu einem gleichsinnigen Stromfluss kommen, sodass die Magnetfelder sich verstärken. Das erste und zweite Sensorelement und/oder das dritte und vierte Sensorelemente können somit zumindest paarweise gemeinsam (kooperativ) zur Erzeugung eines Magnetfeldes und damit zur Erfassung dienen.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass die Sensoranordnung mindestens oder genau zwei Sensorelemente aufweist, welche dazu ausgeführt sind, die Aktivierungshandlung in einem ersten gemeinsamen und/oder gleichen Erfassungsbereich zu erfassen, und vorteilhafterweise mindestens oder genau zwei weitere Sensorelemente aufweist, welche dazu ausgeführt sind, die Aktivierungshandlung in einem zweiten gemeinsamen und/oder gleichen Erfassungsbereich zu erfassen. In anderen Worten können das erste und zweite Sensorelement die Erfassung im ersten Erfassungsbereich und optional das dritte und vierte Sensorelement die Erfassung im zweiten Erfassungsbereich durchführen. Für beide Erfassungsbereiche kann ein einziges, gemeinsames Aktivierungsmittel vorgesehen sein, welches sich durch die Aktivierungshandlung relativ zu beiden Erfassungsbereichen bewegt.
Optional ist es denkbar, dass die Sensoranordnung mindestens zwei Sensorelemente aufweist, die jeweils als Spulenelement ausgebildet sind, insbesondere um jeweils ein magnetisches Feld zu erzeugen, und/oder um eine Veränderung des Feldes durch eine Annäherung wenigstens oder genau eines Aktivierungsmittels an die Sensorelemente bei der Aktivierungshandlung zu erfassen. Die Sensorelemente können bifilar angeordnet und/oder verschaltet sein, um gemeinsam (verstärkt) das Feld zu erzeugen. In anderen Worten verstärkt das magnetische Feld, welches durch das erste Sensorelement erzeugt wird, das magnetische Feld, welches durch das zweite Sensorelement erzeugt wird. Damit können das erste und zweite Sensorelement eine Erfassungseinheit bilden. In gleicher Weise können ein drittes und viertes Sensorelement miteinander verschaltet sein, um ebenfalls eine weitere Erfassungseinheit zu bilden. Die erste und zweite Erfassungseinheit können nebeneinander angeordnet sein, die Sensorelemente einer gemeinsamen Erfassungseinheit hingegen untereinander angeordnet sein. Es kann möglich sein, dass sämtliche Sensorelemente der erfindungsgemäßen Anordnung die gleiche Aktivierungshandlung, also die gleiche Bewegung des Aktivierungsmittels, erfassen.
Optional kann es vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung mindestens oder genau zwei Sensorelemente aufweist, welche auf unterschiedlichen Lagen einer Leiterplatte befestigt sind, um insbesondere die Aktivierungshandlung in einem gemeinsamen und/oder gleichen Erfassungsbereich zu erfassen. Die Anordnung untereinander auf unterschiedlichen Lagen ermöglicht es, die Sensorelemente gemeinsam zur Erzeugung eines Magnetfeldes einzusetzen. Die Leiterplatte ist z. B. als eine mehrlagige Leiterplatte ausgeführt.
Ferner ist es denkbar, dass die Sensoranordnung mindestens oder genau vier Sensorelemente aufweist, welche paarweise untereinander auf unterschiedlichen Lagen einer Leiterplatte befestigt sein können, wobei die Paare nebeneinander angeordnet sein können, insbesondere um in unterschiedlichen Erfassungsbereichen jeweils die Aktivierungshandlung zu erfassen. Paarweise untereinander bedeutet, dass zumindest das erste und zweite Sensorelement als erstes Paar untereinander auf den unterschiedlichen Lagen und zumindest das dritte und vierte Sensorelement als zweites Paar untereinander auf den unterschiedlichen Lagen angeordnet sind, wobei jedoch das erste und dritte Sensorelement nebeneinander und das zweite und vierte Sensorelement nebeneinander angeordnet sein können. Dies ermöglicht eine großflächige Erfassung der Aktivierungshandlung.
Es kann ferner möglich sein, dass die Sensoranordnung mindestens zwei Sensorelemente auf unterschiedlichen Lagen einer Leiterplatte aufweist, wobei die Sensorelemente paarweise über eine Durchkontaktierung direkt oder indirekt miteinander elektrisch verbunden, und insbesondere mit einem Massepotential direkt oder indirekt elektrisch verbunden sind. Das Massepotential, auch kurz Masse oder Erde bezeichnet, kann z. B. durch die Fahrzeugkarosserie (Fahrzeugmasse) oder zusätzlich dazu als Schaltungsmasse gebildet sein. Durch die Kontaktierung der Sensorelemente miteinander können die Sensorelemente in Serie verschaltet sein, und somit besonders effizient ein Magnetfeld erzeugen. Ferner können bei spiralförmigen Spulen als Sensorelemente die Mittelpunkte der Spulen über die Durchkontaktierung miteinander elektrisch kontaktieren.
Auch ist es optional denkbar, dass ein Aktivierungsmittel vorgesehen ist, um durch die Aktivierungshandlung relativ zur Sensoranordnung bewegt zu werden, wobei vorzugsweise die Sensoranordnung mindestens zwei Sensorelemente aufweist, die in einem Wirkbereich mit dem Aktivierungsmittel angeordnet sind, um eine Induktivitätsveränderung durch die Bewegung des Aktivierungsmittels bereitzustellen. Das Aktivierungsmittel kann bspw. elektrisch leitend ausgeführt sein, z. B. als ein Metall, welches die Induktivitätsveränderung bewirkt. Ferner können die Sensorelemente als Teil wenigstens eines Schwingkreises verschaltet sein, und eine Oszillatoranordnung elektrisch zur Ansteuerung des wenigstens einen Schwingkreises mit den Sensorelementen verschaltet sein, um die Induktivitätsveränderung zu erfassen, vorzugsweise sodass die Erfassungsinformation für eine Frequenz des wenigstens einen Schwingkreises spezifisch ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Verarbeitungsanordnung dazu ausgeführt sein, anhand einer Veränderung der Frequenz die Induktivitätsveränderung zu erfassen und davon abhängig die Aktivierungshandlung zu detektieren. Auf diese Weise ist es möglich, durch die Sensorelemente die Bewegung des Aktivierungsmittels festzustellen. Dies ist funktional mit der herkömmlichen Verwendung von Tastern vergleichbar, welche mittels der Aktivierungshandlung betätigt werden. Allerdings ist die Nutzung von Tastern technisch aufwendiger. Die Sensorelemente erkennen ebenfalls die Betätigung des Aktivierungsmittels. Funktional kann daher eine Einheit bestehend aus mindestens zwei oder genau zwei oder vier Sensorelementen und dem Aktivierungsmittel als Taster aufgefasst werden.
Das Aktivierungsmittel ist bspw. als ein Metallelement, wie eine Metallfläche oder ein Metallstreifen oder dergleichen ausgebildet. Die Ausbildung des Aktivierungsmittels aus Metall hat den Vorteil, dass die Position des Aktivierungsmittels relativ zur Sensoranordnung die Induktivität der Sensorelemente beeinflusst. Wenigstens ein Schwingkreis, welcher zumindest teilweise durch die Sensoranordnung gebildet wird, kann dann genutzt werden, um die Veränderung der Induktivität zu messen. Hierzu kann der wenigstens ein Schwingkreis mit einer Oszillatoranordnung, wie einem freischwingenden Oszillator, elektrisch betrieben werden.
Das Aktivierungsmittel kann beweglich an einer Leiterplatte der Anordnung und/oder an einem Gehäuse der Anordnung und/oder an der Fahrzeugkomponente befestigt sein. Ferner kann die Oszillatoranordnung einen Oszillator wie einen Taktgeber und/oder einen Rechtecksignal-Generator und/oder einen freischwingende Oszillator aufweisen.
Es kann eine Komparatorkomponente wie ein elektronischer Komparator vorgesehen sein, welcher zum Vergleichen der Erfassungssignale durch die Verarbeitungsanordnung verwendet wird. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Sensoranordnung wenigstens einen Schwingkreis, insbesondere einen Parallelschwingkreis, ausbildet, welcher durch das Aktivierungsmittel beeinflusst wird. Bspw. kann der Komparator die beiden Erfassungssignale miteinander vergleichen, und nach einem Nulldurchgang beider Erfassungssignale umschalten, sodass die Verarbeitungsanordnung auf diese Weise durch ein zeitliches Messen bzw. Zählen dieser Umschaltvorgänge die (Resonanz-) Frequenz des bzw. der Schwingkreise und/oder der Erfassungssignale erfassen kann. Hierbei ist ein Vorteil, dass tatsächlich nur die Frequenz ausgewertet wird, und nicht die Amplitude der Erfassungssignale. Der Komparator kann dabei als ein Differentialkomparator ausgebildet sein, welcher vergleicht, welches der Erfassungssignale größer ist. Nachdem beide Erfassungssignale (genau) einen Nulldurchgang vollzogen haben, haben beide Erfassungssignale daher ihr Vorzeichen verändert und der Komparator schaltet sein Ausgangssignal um. Die Erfassungssignale sind dabei bevorzugt gegenphasige Signale, also mit einer Phasenverschiebung von bspw. 180 °, und gleichförmig, also bspw. beide sinusförmig. Es ist ferner möglich, dass die Sensoranordnung wenigstens einen Schwingkreis ausbildet, und die Verarbeitungsanordnung derart mit der Sensoranordnung verschaltet ist, dass die Verarbeitungsanordnung einen Frequenzmesser für die Frequenz des wenigstens einen Schwingkreises bildet. Insbesondere können die beiden Erfassungssignale jeweils die gleiche Information über die Frequenz aufweisen, bspw. als periodische Signale die gleiche Periodendauer aufweisen. Die Verarbeitungsanordnung kann dann die Periodendauer auswerten. Der Frequenzmesser ermöglicht es, den induktiven Anteil des wenigstens einen Schwingkreises zu ermitteln, und auf diese Weise Rückschlüsse auf die Aktivierungshandlung zu ziehen.
Weiter ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Sensoranordnung wenigstens einen Schwingkreis ausbildet, und/oder die Verarbeitungsanordnung eine Zählerkomponente aufweist, um eine Zählung anhand von Nulldurchgängen der Erfassungssignale durchzuführen, und vorzugsweise anhand eines Ergebnisses des Zählens eine (insbesondere Resonanz-) Frequenz des wenigstens einen Schwingkreises zu ermitteln, welche für die Aktivierungshandlung spezifisch ist. Auf diese Weise kann die Verarbeitungsanordnung als ein Frequenzmesser ausgebildet sein. Die differenzielle Messung der Frequenz bietet dabei den Vorteil einer besonderen Stabilität gegenüber Störeinflüssen.
Es ist ferner denkbar, dass die erfindungsgemäße Anordnung wenigstens ein Befestigungsmittel aufweist, um in einem Türgriff oder in einem Emblem des Fahrzeuges befestigt zu werden, vorzugsweise um die Aktivierungshandlung in der Art einer Berührung des Türgriffs oder Emblems zu detektieren. Das Befestigungsmittel kann bspw. in einem Gehäuse der erfindungsgemäßen Anordnung ausgebildet sein. Bspw. ist das Befestigungsmittel als eine Ausnehmung für eine Schraube oder dergleichen und/oder als ein Positionierungsmittel wie ein Profil zur eindeutigen Befestigung am Fahrzeug ausgebildet.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren für ein Fahrzeug zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung, insbesondere einer Betätigung einer Fahrzeugkomponente. Hierbei ist vorgesehen, dass die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, vorzugsweise nacheinander oder in beliebiger Reihenfolge, wobei einzelne oder sämtliche Schritte auch wiederholt ausgeführt werden können: Durchführen einer induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung, insbesondere durch eine Sensoranordnung, (vorzugsweise durch eine Ansteuerung der Sensoranordnung durch eine Oszillatoranordnung), um ein erstes und zweites Erfassungssignal bereitzustellen, wobei die Erfassungssignale für eine gleiche Erfassungsinformation über die Aktivierungshandlung spezifisch sind,
Durchführen eines Vergleichs der Erfassungssignale miteinander, insbesondere digital und/oder durch eine elektronische Verarbeitungsanordnung, um die Erfassungsinformation zu ermitteln, und um die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation, insbesondere anhand einer Veränderung der Erfassungsinformation, zu detektieren.
Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Anordnung beschrieben worden sind. Zudem kann das Verfahren geeignet sein, eine erfindungsgemäße Anordnung zu betreiben.
Ebenfalls unter Schutz gestellt ist eine Fahrzeugkomponente, wie ein Türgriff und/oder ein Emblem, welche die erfindungsgemäße Anordnung aufweist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Anordnung, welche zusätzlich in einer Detailansicht mit weiteren Einzelheiten gezeigt ist,
Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 3-5 schematische Seitenansichten auf verschiedene Lagen wenigstens einer erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 6+7 schematische Draufsichten auf Sensorelemente wenigstens einer erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 8 eine schematische Seitenansichten auf verschiedene Lagen einer erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 9+10 schematische Schaltbilder von Sensorelementen,
Fig. 11 eine schematische Visualisierung der Erfassungssignale.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
In Figur 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einer erfindungsgemäßen Anordnung 5 dargestellt. Beispielhaft ist die erfindungsgemäße Anordnung 5 in eine Fahrzeugkomponente 2, konkret einen Türgriff 2, integriert. In einer vergrößerten Darstellung ist gezeigt, dass die erfindungsgemäße Anordnung 5 mehrere Lagen L1, L2, L3 aufweisen kann, welche übereinander befestigt sind. An mindestens oder genau zwei der Lagen L1, L2 können Sensorelemente 11, 12 (s. Figur 2) vorgesehen sein, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird. Ferner ist erkennbar, dass ein erster Erfassungsbereich B1 und ein zweiter Erfassungsbereich B2 überwacht werden können. Hierzu bilden die Erfassungsbereiche B1, B2 jeweils einen induktiven Wirkbereich B1, B2 mindestens eines der Sensorelemente 11, 12 und mindestens eines Aktivierungsmittels 20. Für jeden Erfassungsbereich B1, B2 kann ein eigenes Aktivierungsmittel 20 vorgesehen sein, oder - wie in Figur 1 dargestellt ist - ein gemeinsames Aktivierungsmittel 20 genutzt werden. Das Aktivierungsmittel 20 ist z. B. ein Metallelement 20, welches bei einer Aktivierungshandlung relativ zu einer Leiterplatte 90 der erfindungsgemäßen Anordnung 5 bewegt wird. Es kann ferner ein Gehäuse 96 vorgesehen sein, an welchem das Aktivierungsmittel 20 beweglich gelagert ist. Auch können zur Befestigung am Fahrzeug 1 wenigstens ein Befestigungsmittel 95 am Gehäuse 96 vorgesehen sein.
In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Anordnung 5 für ein Fahrzeug 1 zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung, insbesondere einer Betätigung einer Fahrzeugkomponente 2, mit weiteren Einzelheiten dargestellt. Die bereits beschriebenen Sensorelemente 11, 12 können Teil einer Sensoranordnung 10 zur induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung sein, um ein erstes und zweites Erfassungssignal S1, S2 bereitzustellen. Wie in den Figur 9 und 10 beispielhaft dargestellt ist, kann die in Figur 2 gezeigte Konfiguration der Sensoranordnung 10 noch um weitere Sensorelemente 13, 14 erweitert werden. Die mindestens zwei Sensorelemente 11, 12, 13, 14 können symmetrisch verschaltet sein. So ist in Figur 2 gezeigt, dass die Sensorelemente 11, 12 miteinander elektrisch verbunden sind, und an diesem Verbindungspunkt noch elektrisch mit einem Massepotential 80 verbunden sind (ggf. indirekt verschaltet, wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt wird). Die wenigstens zwei Sensorelemente 11, 12, 13, 14 können Teil eines Parallelschwingkreises sein, dessen Spannungen als die Erfassungssignale S1, S2 abgegriffen werden können. Weitere Komponenten der Sensoranordnung 10 bzw. des Parallelschwingkreises können wenigstens ein Kondensator C und/oder wenigstens ein Widerstand R sein, wie beispielhaft und schematisch dargestellt ist. Ferner kann eine Oszillatoranordnung 73 vorgesehen sein, welche mit einer Spannungsquelle V betrieben wird, um den Parallelschwingkreis elektrisch zu betreiben. Auf diese Weise kann eine Induktivität der Sensoranordnung 10 erfasst werden, welche durch eine Annäherung des Aktivierungsmittels 20 (aufgrund der Aktivierungshandlung) verändert werden kann. Die Aktivierungshandlung ist bspw. eine manuelle Kraftausübung auf das Aktivierungsmittel 20, welche zur Bewegung des Aktivierungsmittels 20 führt. Zwischen dem Aktivierungsmittel 20 und den Sensorelementen 11, 12, 13, 14 kann ein Luftspalt 21 und/oder ein elastisches Verbindungsmittel 30 vorgesehen sein, welches die Bewegung in der Art einer relativen Bewegung des Aktivierungsmittels 20 zu den Sensorelementen 11, 12, 13, 14 ermöglicht. Das Aktivierungsmittel 20 kann somit eine induktive Beeinflussung 22 der Sensoranordnung 10 ermöglichen. Damit können die Erfassungssignale S1, S2 für eine gleiche Erfassungsinformation VS über die Aktivierungshandlung spezifisch sein, wobei die Erfassungsinformation VS für die Induktivitätsveränderung durch die Aktivierungshandlung spezifisch ist.
Es ist erkennbar, dass die Oszillatoranordnung 73 nacheinander die symmetrischen Stränge der Sensoranordnung 10 ansteuert, um die Erfassungssignale S1, S2 gegenphasig zu erzeugen. Dies ermöglicht es, die Erfassungssignale S1, S2 als symmetrische und/oder differenzielle und/oder informationsgleiche und/oder periodische und/oder gegenphasige Signale zu erzeugen, sodass die Erfassungssignale S1, S2 die gleiche Erfassungsinformation VS aufweisen. Auf diese Weise kann eine besonders störungssichere Auswertung der Erfassungssignale S1, S2 durch eine Komparatorkomponente 71 ermöglicht werden, um die Erfassungsinformation VS durch ein Vergleichen der Erfassungssignale S1, S2 zu ermitteln. Eine elektronische Verarbeitungsanordnung 70 kann dann die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation VS detektieren. Bspw. kann die Erfassungsinformation VS für eine Frequenz des Parallelschwingkreises der Sensoranordnung 10 spezifisch sein, wobei die Verarbeitungsanordnung 70 dazu ausgeführt ist, anhand einer Veränderung der Frequenz die Induktivitätsveränderung zu erfassen und davon abhängig die Aktivierungshandlung zu detektieren. Die Verarbeitungsanordnung 70 kann eine Zählerkomponente 72 aufweisen, um anhand der Nulldurchgänge der Erfassungssignale S1 , S2 eine Zählung durchzuführen, und anhand eines Ergebnisses des Zählens eine Frequenz des Schwingkreises zu ermitteln, welche für die Aktivierungshandlung spezifisch ist. Die Komparatorkomponente 71 vergleicht hierzu das erste Erfassungssignal S1 mit dem zweitem Erfassungssignal S2, und schaltet das Ausgangssignal (am Bezugszeichen VS) immer dann auf einen ersten Wert, wenn das erste Erfassungssignal S1 größer ist als das zweite Erfassungssignal S2, und auf einen zweiten Wert, wenn das zweite Erfassungssignal S2 größer ist als das erste Erfassungssignal S1. Durch ein Zählen dieser Umschaltvorgänge pro Zeiteinheit kann dann durch die Zählerkomponente 72 die Frequenz der Erfassungssignale als die Erfassungsinformation VS ermittelt werden. Wie durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, können die Komparatorkomponente 71 und/oder die Zählerkomponente 72 und/oder die Spannungsquelle V (zumindest teilweise) Teil der Verarbeitungsanordnung 70, insbesondere eines integrierten Schaltkreises, sein.
Ferner verdeutlicht Figur 2 die Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens. So erfolgt gemäß einem ersten Verfahrensschritt ein Durchführen einer induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung, insbesondere durch die Sensoranordnung 10, um ein erstes und zweites Erfassungssignal S1, S2 bereitzustellen, wobei die Erfassungssignale S1, S2 für eine gleiche Erfassungsinformation VS über die Aktivierungshandlung spezifisch sind. Gemäß einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt anschließend ein Durchführen eines Vergleichs der Erfassungssignale S1, S2, insbesondere durch die elektronische Verarbeitungsanordnung, um die Erfassungsinformation VS zu ermitteln, und um die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation VS zu detektieren.
In Figur 3 bis 5 sind ein erstes und zweites Sensorelement 11, 12 mit weiteren Einzelheiten dargestellt. In Figur 5 sind zusätzlich ein drittes und viertes Sensorelement 13, 14 gezeigt. Die Sensorelemente 11, 12, 13, 14 können auf unterschiedlichen Lagen L1, L2 einer Leiterplatte 90 befestigt sein, um die Aktivierungshandlung in einem gemeinsamen, gleichen Erfassungsbereich (B1 für die Sensorelemente 11, 12 und B2 für die Sensorelemente 13, 14, s. Figur 1) zu erfassen. Gemäß Figur 5 können die vier Sensorelemente 11, 12, 13, 14 paarweise untereinander auf den unterschiedlichen Lagen L1, L2 der Leiterplatte 90 befestigt sein, um in den unterschiedlichen Erfassungsbereichen B1, B2 jeweils die Aktivierungshandlung zu erfassen. Weiter können - beispielhaft gezeigt anhand der Figuren 3 und 4 - die Sensorelemente 11, 12, 13, 14 auf den unterschiedlichen Lagen L1, L2 der Leiterplatte 90 paarweise über eine Durchkontaktierung 91 direkt oder indirekt miteinander elektrisch verbunden sein, und insbesondere (über die Durchkontaktierung 91) mit einem Massepotential 80 auf einer dritten Lage L3 der Leiterplatte 90 direkt oder indirekt elektrisch verbunden sein. Ferner ist es optional vorgesehen, dass eine Abschirmung 40 der Sensorelemente 11, 12 (ggf. auch 13, 14) an der Leiterplatte 90 ausgebildet ist. Die Abschirmung 40 kann sich z. B. in der Form wenigstens eines ringförmigen elektrisch leitenden Elements um die Sensorelemente 11, 12 (und insbesondere 13, 14) erstrecken. Bspw. ist die Abschirmung 40 hierzu als wenigstens eine Leiterbahn der Leiterplatte 90 ausgebildet, welche optional ein Massepotential aufweist, oder alternativ aktiv elektrisch angesteuert wird. Hierzu kann wenigstens eine elektrisch leitfähige Fläche an den gleichen Lagen L1, L2, L3, L4 der Leiterplatte 90 angeordnet sein, an denen auch die Sensorelemente 11, 12, 13, 14 vorgesehen sind. Die Leiterplatte ist bspw. als eine vierlagige Leiterplatte ausgeführt, wie in Figur 8 dargestellt ist. Die ringförmige Ausbildung der Abschirmung 40 ist beispielhaft in Figur 6 und 7 dargestellt. Die Figuren 6, 7 sowie 9 und 10 zeigen dabei eine Draufsicht auf die Lagen L1, L2, welche in den Figuren 3 bis 5 und 8 in einer seitlichen Schnittansicht durch die Leiterplatte 90 dargestellt sind.
Weiter kann es möglich sein, dass räumlich zwischen dem Aktivierungsmittel 20 und wenigstens einem der Sensorelemente 11, 12 (auch 13, 14) ein Verbindungsmittel 30 angeordnet ist. Das Verbindungsmittel 30 ist z. B. elastisch ausgebildet. Weiter kann das Verbindungsmittel 30 ein elastisch und elektrisch leitendes Material und/oder einen (leitfähigen) Schaumstoff und/oder eine Feder, insbesondere Spiralfeder, aufweisen. Vorzugsweise kann das Verbindungsmittel 30 als ein Schaumstoffpad oder dergleichen ausgeführt sein. Dies kann eine verbesserte Störunterdrückung bewirken.
In den Figuren 6 und 7 sowie 9 und 10 ist gezeigt, dass die Sensorelemente 11, 12, 13, 14 jeweils als Spiralspule ausgebildet sein können, und zur gemeinsamen induktiven Erfassung räumlich parallel und/oder bifilar angeordnet und/oder elektrisch seriell miteinander verschaltet sind. Es kann möglich sein, dass die Sensorelement 11, 12, 13, 14 derart verschaltet sind, dass der elektrische Stromfluss durch die Sensorelemente 11, 12, 13, 14 insbesondere durch das erste 11 und zweite Sensorelement 12, und vorzugsweise durch das dritte 13 und vierte Sensorelement 14, gleichsinnig ist. Auf diese Weise können sich die erzeugten Magnetfelder verstärken. In den Figuren 9 und 10 ist der Stromfluss durch einen Pfeil gekennzeichnet. In Figur 6 sind die Eingänge E1 , E2 und Ausgänge A1 , A2 der Spulen gezeigt. Der Eingang E1 kann dabei über eine Durchkontaktierung 91 mit dem Ausgang A2 elektrisch (direkt) verbunden sein. Der Stromfluss erfolgt dabei von A1 über E1, dann A2 und dann über E2.
In Figur 11 sind die auf diese Weise erzeugten Erfassungssignale S1, S2 schematisch dargestellt. Die Phasenverschiebung der Erfassungssignale S1, S2 um 180° führt zu einer Phasenumkehr bzw. zu gleichzeitigen Nulldurchgängen, wobei sich allerdings die Vorzeichen der Erfassungssignale S1, S2 unterscheiden. Eine Zählung der Nulldurchgänge ermöglicht es nun, die Erfassungsinformation VS zu ermitteln.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
B ez u q s ze i c h e n l i ste
1 Fahrzeug
2 Türgriff, Fahrzeugkomponente
5 Anordnung
10 Sensoranordnung, Spulenelement, Spulenanordnng, Spiralspulenanordnung
11 erstes Sensorelement, erstes Spulenelement
12 zweites Sensorelement, zweites Spulenelement
13 drittes Sensorelement, dritten Spulenelement
14 viertes Sensorelement, viertes Spulenelement
20 Aktivierungsmittel, Metallelement
21 Luftspalt
22 induktive Beeinflussung
30 Verbindungsmittel, Elastisches leitendes Material
40 Abschirmung
70 Verarbeitungsanordnung, Mikrocontroller
71 Komparatorkomponente
72 Zählerkomponente
73 Oszillatoranordnung
80 Massepotential
90 Leiterplatte
91 Durchkontaktierung
95 Befestigungsmittel
96 Gehäuse
A1 erster Ausgang
A2 zweiter Ausgang B1 erster Erfassungsbereich, Wirkbereich B2 zweiter Erfassungsbereich, Wirkbereich
C Kondensator
E1 erster Eingang E2 zweiter Eingang
L1 erste Lage
L2 zweite Lage
L3 dritte Lage
L4 vierte Lage R Widerstand
51 erstes Erfassungssignal
52 zweites Erfassungssignal
V Spannungsquelle
VS Erfassungsinformation

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Anordnung (5) für ein Fahrzeug (1) zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung, insbesondere einer Betätigung einer Fahrzeugkomponente (2), aufweisend: eine Sensoranordnung (10) zur induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung, um ein erstes und zweites Erfassungssignal (S1, S2) bereitzustellen, wobei die Erfassungssignale (S1, S2) für eine gleiche Erfassungsinformation (VS) über die Aktivierungshandlung spezifisch sind, eine elektronische Verarbeitungsanordnung (70) zum Vergleichen der Erfassungssignale (S1, S2) miteinander, um die Erfassungsinformation (VS) zu ermitteln, und um die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation (VS) zu detektieren.
2. Anordnung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) aufweist, welche symmetrisch zueinander verschaltet sind, um die Erfassungssignale (S1, S2) als symmetrische und/oder differenzielle Signale zu erzeugen, sodass die Erfassungssignale (S1, S2) die gleiche Erfassungsinformation (VS) aufweisen.
3. Anordnung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) als Teile eines Parallelschwingkreises aufweist, um die Erfassungssignale (S1, S2) als informationsgleiche und/oder periodische Signale zu erzeugen.
4. Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) aufweist, wobei eine Oszillatoranordnung (73) mit den Sensorelementen (11, 12) jeweils verschaltet ist, um die Erfassungssignale (S1, S2) als gegenphasige und insbesondere differenzielle Signale zu erzeugen.
5. Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) als eine symmetrische Schaltung mit mindestens zwei Sensorelementen (11, 12) ausgebildet ist, und die Verarbeitungsanordnung (70) eine Komparatorkomponente (71) zur Durchführung des Vergleichens der Erfassungssignale (S1, S2) aufweist, die elektrisch mit den Sensorelementen (11, 12) verschaltet ist, um die Erfassungssignale (S1, S2) differenziell zur Detektion der Aktivierungshandlung auszuwerten.
6. Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) mindestens oder genau zwei Sensorelemente (11, 12) aufweist, welche jeweils als Spiralspule ausgebildet sind, und zur gemeinsamen induktiven Erfassung räumlich parallel und/oder bifilar angeordnet und/oder elektrisch seriell miteinander verschaltet sind.
7. Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) mindestens oder genau zwei Sensorelemente (11, 12) aufweist, um die Aktivierungshandlung in einem ersten gemeinsamen Erfassungsbereich (B1) zu erfassen, und mindestens oder genau zwei weitere Sensorelemente (13, 14) aufweist, um die Aktivierungshandlung in einem zweiten gemeinsamen Erfassungsbereich (B2) zu erfassen.
8. Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) mindestens zwei Sensorelemente (11 , 12) aufweist, die jeweils als Spulenelement (10) ausgebildet sind, um jeweils ein magnetisches Feld zu erzeugen, und um eine Veränderung des Feldes durch eine Annäherung wenigstens oder genau eines Aktivierungsmittels (20) an die Sensorelemente (11, 12) bei der Aktivierungshandlung zu erfassen.
9. Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) mindestens oder genau zwei Sensorelemente (11, 12) aufweist, welche auf unterschiedlichen Lagen (L1, L2) einer Leiterplatte (90) befestigt sind, um die Aktivierungshandlung in einem gemeinsamen Erfassungsbereich (B1) zu erfassen.
10. Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) mindestens vier Sensorelemente (11, 12, 13, 14) aufweist, welche paarweise untereinander auf unterschiedlichen Lagen (L1, L2) einer Leiterplatte (90) befestigt sind.
11. Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) auf unterschiedlichen Lagen (L1, L2) einer Leiterplatte (90) aufweist, wobei die Sensorelemente (11, 12) paarweise über eine Durchkontaktierung (91) direkt oder indirekt miteinander elektrisch verbunden, und insbesondere mit einem Massepotential (80) direkt oder indirekt elektrisch verbunden sind.
12. Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktivierungsmittel (20) vorgesehen ist, um durch die Aktivierungshandlung relativ zur Sensoranordnung (10) bewegt zu werden, wobei die Sensoranordnung (10) mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) aufweist, die in einem Wirkbereich (B1, B2) mit dem Aktivierungsmittel (20) angeordnet sind, um eine Induktivitätsveränderung durch die Bewegung des Aktivierungsmittels (20) bereitzustellen, wobei die Sensorelemente (11, 12) als Teil wenigstens eines Schwingkreises verschaltet sind, und eine Oszillatoranordnung (73) elektrisch zur Ansteuerung des wenigstens einen Schwingkreises mit den Sensorelementen (11, 12) verschaltet ist, um die
Induktivitätsveränderung zu erfassen, sodass die Erfassungsinformation (VS) für eine Frequenz des wenigstens einen Schwingkreises spezifisch ist, wobei die Verarbeitungsanordnung (70) dazu ausgeführt ist, anhand einer Veränderung der Frequenz die Induktivitätsveränderung zu erfassen und abhängig davon die Aktivierungshandlung zu detektieren.
13. Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) wenigstens einen Schwingkreis ausbildet, und die Verarbeitungsanordnung (70) eine Zählerkomponente (72) aufweist, um eine Zählung anhand von Nulldurchgängen der Erfassungssignale (S1, S2) durchzuführen, und anhand eines Ergebnisses des Zählens eine Frequenz des wenigstens einen Schwingkreises zu ermitteln, welche für die Aktivierungshandlung spezifisch ist.
14. Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (5) wenigstens ein Befestigungsmittel (95) aufweist, um in einem Türgriff (2) oder in einem Emblem (2) des Fahrzeuges (1) befestigt zu werden, um die Aktivierungshandlung in der Art einer Berührung des Türgriffs (2) oder Emblems (2) zu detektieren.
15. Verfahren für ein Fahrzeug (1) zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung, insbesondere einer Betätigung einer Fahrzeugkomponente (2), wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:
Durchführen einer induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung, um ein erstes und zweites Erfassungssignal (S1, S2) bereitzustellen, wobei die Erfassungssignale (S1,
S2) für eine gleiche Erfassungsinformation (VS) über die Aktivierungshandlung spezifisch sind,
Durchführen eines Vergleichs der Erfassungssignale (S1, S2) miteinander, um die Erfassungsinformation (VS) zu ermitteln, und um die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation (VS) zu detektieren.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche betrieben wird.
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