DE102018131856A1 - Anordnung für ein Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (10) für ein Fahrzeug (1) zur Detektion einer Aktivierungshandlung für die Aktivierung einer Funktion am Fahrzeug (1), insbesondere zur Detektion einer Aktivierungshandlung in einem Front-, Seiten- und/oder Heckbereich (1.2, 1.4, 1.7) des Fahrzeuges (1) für die Aktivierung einer Öffnung und/oder Entriegelung einer Klappe (1.3, 1.6) am Fahrzeug (1), aufweisend:- wenigstens ein Sensorelement (20) zur Erfassung einer Veränderung, insbesondere einer Annäherung durch ein Aktivierungsmittel (3), in einer Umgebung des Sensorelements (20),- eine Signalgeneratoranordnung (130) zur Bereitstellung eines Ansteuerungssignals zur elektrischen Ansteuerung des Sensorelements (20),- eine Auswerteanordnung (200) zur wiederholten Ermittlung wenigstens eines für die Erfassung spezifischen Parameters des Sensorelements (20) anhand eines Sensorsignals, um die Detektion der Aktivierungshandlung durchzuführen,- eine Sensorkontrollanordnung (170), welche mit dem Sensorelement (20) elektrisch verschaltet ist,- ein Übertragungselement (170.1) der Sensorkontrollanordnung (170), welches mit der Signalgeneratoranordnung (130) elektrisch verschaltet ist, um anhand des Ansteuerungssignals wiederholte Ladungsübertragungen bei dem Sensorelement (20) zu initiieren,- ein Verstärkungsmittel (170.2) der Sensorkontrollanordnung (170), welches mit der Auswerteanordnung (200) elektrisch verschaltet ist, um anhand der Ladungsübertragungen das Sensorsignal bereitzustellen.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für ein Fahrzeug. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein System sowie ein Verfahren.
• Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass mittels eines Sensorelements, wie einer Sensorelektrode, eine veränderliche Kapazität bereitgestellt werden kann, welche für Veränderungen in der Umgebung des Sensorelements spezifisch ist. Dies ermöglicht es, Änderungen in der Umgebung kapazitiv zu erfassen. Bei Fahrzeugen kann eine derartige kapazitive Erfassung genutzt werden, um Annäherungen und/oder Gesten zu detektieren, und damit Funktionen am Fahrzeug zu aktivieren.
• Die kapazitive Erfassung basiert häufig darauf, dass das Sensorelement mittels einer Ladungsübertragung ausgewertet wird. Das Verschieben von elektrischen Ladungen kann jedoch störende Emissionen (Störauswirkungen des Sensorelements auf die Umgebung) bewirken. Ferner können störende Einflüsse aus der Umgebung (Immissionen auf den Sensor) die Erfassung beeinträchtigen.
• 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 kapazitive Erfassung bereitzustellen.
• Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs, ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruchs sowie 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 System sowie 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 für ein Fahrzeug zur Detektion einer Aktivierungshandlung, um eine Funktion am Fahrzeug zu aktivieren, insbesondere zur Detektion einer Aktivierungshandlung in einem Front-, und/oder Seiten- und/oder Heckbereich des Fahrzeuges für die Aktivierung einer Öffnung und/oder Entriegelung einer Klappe (jeweils als die Funktion) am Fahrzeug. Entsprechend kann die erfindungsgemäße Anordnung auch im Front-, und/oder Seiten- und/oder Heckbereich des Fahrzeuges angeordnet sein, bevorzugt außerhalb eines Innenraums und/oder Insassenraums des Fahrzeuges.
• Eine erfindungsgemäße Anordnung kann dabei zumindest die nachfolgenden Komponenten aufweisen, welche insbesondere mit einer Leiterplatte der Anordnung verbunden sind:
• - wenigstens ein Sensorelement (wie eine Sensorelektrode) zur Erfassung einer Veränderung, insbesondere einer Annäherung durch ein Aktivierungsmittel, in einer Umgebung des Sensorelements,
• - eine (elektronische) Signalgeneratoranordnung (wie ein Signalgenerator) zur Bereitstellung eines Ansteuerungssignals (wie eine elektrische Spannung) für eine elektrische Ansteuerung des Sensorelements, bevorzugt zur Initiierung von Ladungsübertragungen am Sensorelement,
• - eine (elektronische) Auswerteanordnung zur wiederholten Ermittlung wenigstens eines für die Erfassung spezifischen Parameters des Sensorelements (wie einer Sensorkapazität) anhand eines (elektrischen) Sensorsignals (wie einer elektrischen Spannung oder ein elektrischer Strom), um die Detektion der Aktivierungshandlung durchzuführen,
• - eine (elektronische) Sensorkontrollanordnung, welche mit dem Sensorelement elektrisch verschaltet ist, z. B. über ein Schaltelement elektrisch verbunden ist,
• - ein (elektronisches) Übertragungselement der Sensorkontrollanordnung, welches mit der Signalgeneratoranordnung elektrisch verschaltet ist, um anhand des Ansteuerungssignals wiederholte Ladungsübertragungen bei dem Sensorelement zu initiieren,
• - ein (elektronisches) Verstärkungsmittel der Sensorkontrollanordnung, welches mit der Auswerteanordnung elektrisch verschaltet ist, um anhand der Ladungsübertragungen das Sensorsignal bereitzustellen.
• Dies hat den Vorteil, dass die Ladungsübertragungen (also die Sensorspeisung) sehr zuverlässig durch das Ansteuerungssignal gesteuert werden können. Bspw. weist das Ansteuerungssignal hierzu eine vorbestimmte Arbeitsfrequenz (mit begrenztem Frequenzspektrum, z. B. als Sinusform) auf, sodass die Ladungsübertragungen mit dieser Arbeitsfrequenz initiiert werden. Damit eignet sich das Ansteuerungssignal, eine Emission durch das Sensorelement aufgrund der Ladungsübertragungen anzupassen und nur auf einen Arbeitsfrequenzbereich zu begrenzen. Um gleichzeitig auch die Auswertung des Sensorelements an diese Ansteuerung und insbesondere an die Arbeitsfrequenz anzupassen, kann die Bereitstellung des Sensorsignals über das Verstärkungsmittel vorteilhaft sein. Vereinfacht ausgedrückt stellt daher die Sensorkontrollanordnung eine Zwischenstufe dar, um die Ansteuerung nur mittelbar am Sensorelement über das Ansteuerungssignal und die Auswertung nur mittelbar am Sensorelement durch das Sensorsignal bereitzustellen. Die besonders vorteilhafte Nutzung eines Operationsverstärkers als Übertragungselement kann dabei bewirken, dass Störeinflüsse nur einen geringen Einfluss auf die Auswertung und/oder Ansteuerung haben, und insbesondere die Arbeitsfrequenz sehr genau bei der Auswertung und Ansteuerung beibehalten wird. Auch kann eine möglichst lastunabhängige niederohmige Sensorspeisung ermöglicht werden. Ferner ermöglicht die Anordnung aus dem Übertragungselement und dem Verstärkungsmittel, dass ein vorteilhaftes Filter- und insbesondere Tiefpassverhalten der Sensorkontrollanordnung bereitgestellt werden kann. Dies ermöglicht es, störende Frequenzen (z. B. über eine Kondensatorspannung eines Kondensators des Verstärkungsmittels) zu kompensieren, und damit eine Rauschverminderung beim Sensorsignal zu erzielen. Das Störfrequenzverhalten kann hierdurch wesentlich verbessert werden.
• 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 semiautonomes 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 und/oder eine Freigabe eines Motorstarts. Somit kann das Sicherheitssystem auch als ein passives Zugangssystem ausgebildet sein, welches ohne aktive manuelle Betätigung des ID-Gebers die Authentifizierung und/oder die Aktivierung der 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. Auch kann die Funktion eine Aktivierung einer Fahrzeugbeleuchtung und/oder ein Betätigen (Öffnen und/oder Schließen) einer Klappe (z. B. Front- oder Heck- oder Seitenklappe bzw. -tür) betreffen. Bspw. wird automatisch bei der Detektion der Annäherung die Fahrzeugbeleuchtung aktiviert und/oder bei der Detektion einer Geste eines Benutzers die Klappe betätigt.
• Es ist ferner denkbar, dass - für die Aktivierung der Funktion am Fahrzeug - durch eine erfindungsgemäße Anordnung eine Aktivierungshandlung detektiert wird. Es kann sich hierbei insbesondere um eine Aktivierungshandlung außerhalb des Fahrzeuges handeln (welche also nicht im Fahrzeuginnenraum stattfindet). In anderen Worten kann die Umgebung des Sensorelements, in welcher die Veränderung erfasst wird, sich außerhalb des Fahrzeuges befinden. Bei erfolgreicher Detektion der Aktivierungshandlung durch die erfindungsgemäße Anordnung kann dabei durch die Anordnung (insbesondere durch eine Kontrollvorrichtung) die Funktion ausgelöst und/oder die Authentifizierung initiiert werden. Bei der Aktivierungshandlung kann es sich z. B. um die Annäherung und/oder die Geste handeln, welche mittels des Aktivierungsmittels durchgeführt wird. Das Aktivierungsmittel bzw. die Aktivierungshandlung kann vorteilhafterweise auch dann detektiert werden, wenn es sich bei dem Aktivierungsmittel um ein nicht-elektronisches Objekt (und damit auch nicht um einen ID-Geber) handelt. Stattdessen kann das Aktivierungsmittel als eine nichtelektrische und/oder nicht-metallische und/oder biologische Substanz ausgeführt sein, wie z. B. ein Körperteil eines Benutzers. Daher ist die Nutzung einer kapazitiven Erfassung zur Detektion der Aktivierungshandlung besonders vorteilhaft, da dies keine besonderen Vorkehrungen am Aktivierungsmittel voraussetzt.
• Eine erfindungsgemäße Anordnung ist vorteilhafterweise als eine elektronische Schaltung (Schaltungsanordnung) ausgebildet, und weist elektronische Komponenten auf, welche zumindest teilweise an einer Leiterplatte angeordnet und über elektrische Leiterbahnen miteinander verschaltet sein können. Wenigstens eine dieser Komponenten kann dabei auch als integrierter Schaltkreis ausgebildet sein (wie z. B. eine Kontrollvorrichtung in der Form eines Mikrocontrollers). Auch können einige der Komponenten als SMD (Surface-Mounted-Device) Bauelemente ausgebildet sein. Das Sensorelement kann elektrisch leitend z. B. als Leiterbahn oder als flächige Elektrode an der Leiterplatte ausgebildet sein, oder auch über eine Zuleitung (wie eine elektrische Leitung) mit der Leiterplatte verbunden sein. Im letzteren Fall ist das Sensorelement bspw. Teil eines Kabels (wie eines Koaxialkabels), als eine flächige Elektrode oder als langgestreckter Leiter ausgebildet. Das Sensorelement kann dabei auch als eine kapazitive Antenne aufgefasst werden, da durch das Sensorelement eine veränderliche Sensorkapazität bereitgestellt wird. Ferner kann die veränderliche Sensorkapazität optional auch durch mehrere Sensorelemente bereitgestellt werden, welche gleichzeitig oder abwechselnd betrieben werden. Die Leiterplatte und/oder das Sensorelement ist z. B. in einem Türgriff oder in einem Stoßfänger integriert. Das Sensorelement kann dabei derart angeordnet sein, dass die Anordnung des Sensorelements einen Detektionsbereich für die Aktivierungshandlung definiert.
• Es ist bei einer erfindungsgemäßen Anordnung möglich, dass das Sensorelement als eine Sensorelektrode ausgebildet ist, um den für die Erfassung spezifischen Parameter als eine veränderliche Kapazität (auch Sensorkapazität bezeichnet) bereitzustellen, wobei die Veränderung der Kapazität für die Veränderung in der Umgebung des Sensorelements spezifisch sein kann. Wenigstens ein Schildelement kann wiederrum dazu dienen, eine Veränderung in einem abzuschirmenden Bereich der Umgebung vom Sensorelement abzuschirmen, sodass diese Veränderung nicht signifikant zur Veränderung der Kapazität führt.
• Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass für die Ansteuerung des Sensorelements ein Ansteuerungssignal genutzt wird, und für die Auswertung des Sensorelements ein Sensorsignal genutzt wird. Dabei kann das Sensorsignal vom Ansteuerungssignal abhängig sein. Auch kann eine Ladungsübertragung beim Sensorelement vom Ansteuerungssignal abhängig sein, da z. B. eine elektrische Spannung am Sensorelement dem Ansteuerungssignal folgt (bzw. der elektrischen Spannung des Ansteuerungssignals entspricht).
• Es kann vorgesehen sein, dass das Sensorsignal und/oder die Ladungsübertragungen beim Sensorelement im Wesentlichen
• - dieselbe Frequenz (Arbeitsfrequenz) aufweist, wie das Ansteuerungssignal, und/oder
• - dieselbe Signalform aufweist, wie das Ansteuerungssignal, vorzugsweise Sinusform und/oder eine periodische oszillierende Form, und/oder
• - eine Frequenz in einem Arbeitsfrequenzbereich aufweist, wobei auch die Frequenz (Arbeitsfrequenz) des Ansteuerungssignals in diesem Arbeitsfrequenzbereich liegt,
• - polaritätsgleich ausgeführt ist (d. h. nicht als Wechselspannung- oder Wechselstrom),
• - ein reduziertes Frequenzspektrum aufweist, welches durch eine Filteranordnung und/oder eine Auswertefilteranordnung angepasst ist.
• Ferner ist es denkbar, dass das Sensorsignal zumindest nach (oder durch) eine Filterung einer Auswertefilteranordnung als Wechselstrom (oder Wechselspannung) vorliegt. Daher kann eine Filterung durch die Auswertefilteranordnung auch als Bandpassfilterung ausgeführt sein. Dagegen kann eine Filterung des Ansteuerungssignals insbesondere durch die Filteranordnung als Tiefpassfilterung ausgeführt sein, um einen Gleichspannungsanteil beim Ansteuerungssignal beizubehalten.
• Ferner kann es möglich sein, dass die Auswertefilteranordnung dazu ausgeführt ist, alternativ oder zusätzlich zur Bandpassfilterung eine Transkonduktanzwandlung des Sensorsignals durchzuführen. Unter einer Transkonduktanzwandlung wird dabei im Rahmen der Erfindung insbesondere verstanden, dass eine elektrische Spannung in einen dazu proportionalen und vorzugsweise gleichen elektrischen Strom umgewandelt wird. Funktional kann dies der Funktion eines Transkonduktanzverstärkers entsprechen, ggf. mit einem Verstärkungsfaktor (Proportionalitätsfaktor) von maximal 1. Jedoch kann im Gegensatz zum Transkonduktanzverstärker die Auswertefilteranordnung keinen Operationsverstärker aufweisen, sondern die Transkonduktanzwandlung mittels des komplexen Widerstands und insbesondere durch die Verschaltung in Serie mit dem virtuellen Nullpunkt erzielen.
• Die Frequenz des Sensorsignals (als periodisches Signal) kann dabei abhängig sein von einer Arbeitsfrequenz, d. h. insbesondere der Frequenz des Ansteuerungssignals am Ausgang einer Filteranordnung der Kontrollanordnung. Es kann vorteilhafterweise für die gesamte erfindungsgemäße Anordnung eine einzige Arbeitsfrequenz sowohl für die Ansteuerung als auch für die Auswertung, insbesondere kapazitive Sensorauswertung, des Sensorelements genutzt werden, um die Ansteuerung und Auswertung des Sensorelements mit einem vorgegebenen Arbeitsfrequenzbereich durchzuführen. Hierzu wird insbesondere eine Filterung bei der elektrischen Ansteuerung (durch die Filteranordnung) und bei der Auswertung (durch eine Auswertefilteranordnung) genutzt, wobei die Filterung an die Arbeitsfrequenz angepasst ist (z. B. einen Tief- und/oder Bandpass zum Durchlassen des Arbeitsfrequenzbereiches ausbildet). Dies ermöglicht eine optimale Auswertung hinsichtlich EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) Bedingungen (bei Emissionen) und störenden Einwirkungen (bei Immissionen). Auch kann durch die Erzeugung des Ansteuerungssignals und/oder die Anpassung der Signalform und/oder Frequenz des Ansteuerungssignals eine Emission des Sensorelements und eine Störanfälligkeit für Immissionen sehr genau eingestellt werden. Um jedoch diese eingestellten Eigenschaften auch bei der Sensorauswertung nutzen zu können, kann das Sensorsignal ebenfalls entsprechend dem Ansteuerungssignal angepasst sein. Das Sensorsignal kann hierzu spezifisch sein für die Ladungsübertragungen und weist dennoch die eingestellten Eigenschaften auf. Hierzu wird z. B. eine (die) Sensorkontrollanordnung genutzt, welche das Ansteuerungssignal in Abhängigkeit von den Ladungsübertragungen (und damit der Sensorkapazität des Sensorelements) verstärkt als das Sensorsignal ausgibt. Dies ist z. B. durch den Einsatz eines Operationsverstärkers bei der Sensorkontrollanordnung möglich, welcher eine Gegenkopplung mittels eines Kondensators aufweist.
• Bevorzugt kann die Speicheranordnung als ein elektronischer Integrator ausgeführt sein, insbesondere um empfangene Ladungen zu akkumulieren. Bevorzugt können mehrere Ladungsübertragungen nach mehreren Auf- und Entladungen des Sensorelements genutzt werden, um die Speicheranordnung aufzuladen.
• Es ist ferner denkbar, dass die Sensorkontrollanordnung:
• - (zumindest teilweise) durch das Übertragungselement einen Spannungsfolger, und/oder
• - eine direkte Gegenkopplung bei dem Übertragungselement
bereitstellt, um vorzugsweise (für die Ladungsübertragungen) ein elektrisches Ausgangssignal am Sensorelement zu erzeugen, vorzugsweise in der Form einer periodischen und/oder oszillierenden und/oder sinusförmigen Spannung am Sensorelement, bevorzugt gleichbleibender Polarität (und damit nicht als Wechselspannung), welches insbesondere dem Ansteuerungssignal als Eingangssignal des Spannungsfolgers und/oder Übertragungselements folgt, um die wiederholten Ladungsübertragungen zu initiieren. Der Spannungsfolger kann dabei durch eine Schaltung bereitgestellt sein, bei welcher unter Einsatz von elektrischer Energie eine Impedanzwandlung erfolgt, insbesondere mit einer Spannungsverstärkung von (im Wesentlichen) 1. Der Spannungsfolger kann dazu ausgeführt sein, das Ansteuerungssignal als Eingangsspannung möglichst gering zu belasten und gleichzeitig eine höher belastbare Spannung (also das Ausgangssignal) zu erzeugen, die der Eingangsspannung gleich ist. Dies hat den Vorteil, dass die Ladungsübertragungen besonders zuverlässig und störsicher gesteuert werden können. Optional kann der Spannungsfolger dabei auch eine Spannungsverstärkung bewirken.
• Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Sensorkontrollanordnung durch das Übertragungselement einen Spannungsfolger bereitstellt, um über einen ersten Anschluss niederohmig ein elektrisches Ausgangssignal am Sensorelement zur Initiierung der Ladungsübertragungen auszugeben, vorzugsweise um die elektrische Ansteuerung und/oder die Ladungsübertragungen als lastunabhängige niederohmige Sensorspeisung des Sensorelements bereitzustellen, und bevorzugt um das elektrische Ausgangssignal abhängig, insbesondere gleich und/oder mit einem Verstärkungsfaktor von 1, zum Ansteuerungssignal zu erzeugen. Dies hat den Vorteil, dass die Ladungsübertragungen besonders zuverlässig und störsicher gesteuert werden können.
• Weiter ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Sensorkontrollanordnung eine Anordnung aus dem Übertragungselement und dem Verstärkungsmittel aufweist. Diese Anordnung ist bspw. eine Verschaltung des Übertragungselements und des Verstärkungsmittels miteinander, bei welcher insbesondere das Verstärkungsmittel als Gegenkopplung für das Übertragungselement dient. Die Anordnung ist dazu ausgeführt, einen elektronischen Verstärker bereitzustellen, um durch den Verstärker anhand der Ladungsübertragungen das Sensorsignal bereitzustellen (insbesondere auszugeben), vorzugsweise um eine elektrische Spannung beim Sensorelement in das Sensorsignal in der Form einer von den Ladungsübertragungen und/oder von dem Parameter (wie der Sensorkapazität) abhängigen elektrischen Spannung umzuwandeln. Hierzu kann die elektrische Spannung beim Sensorelement, also insbesondere das Ausgangssignal, bspw. abhängig von den Ladungsübertragungen verstärkt werden, um dieses verstärkte Signal als das Sensorsignal zu erzeugen. Damit wird die Auswertung (z. B. durch eine Kontrollvorrichtung) deutlich vereinfacht. Durch die Verwendung eines Operationsverstärkers oder dergleichen als Übertragungselement wird zudem ein Sensorsignal bereitgestellt, dessen Auswertung nicht zur Belastung der Spannung am Sensorelement führt.
• Es kann von Vorteil sein, wenn im Rahmen der Erfindung der für die Erfassung spezifische Parameter des Sensorelements eine veränderliche Sensorkapazität ist, welche durch das Sensorelement bereitgestellt (insbesondere ausgebildet) ist. Ferner kann die Sensorkontrollanordnung eine Anordnung aus dem Übertragungselement und dem Verstärkungsmittel aufweisen, um einen elektronischen Verstärker bereitzustellen, um durch den Verstärker anhand der Ladungsübertragungen das Sensorsignal in der Form einer zur Sensorkapazität abhängigen, insbesondere proportionalen, elektrischen Spannung zu erzeugen. Dies ermöglicht eine vereinfachte Auswertung z. B. durch eine Kontrollvorrichtung. Insbesondere die proportionale (lineare) Abhängigkeit hat dabei den Vorteil, dass die Auswertung eine geringere Komplexität aufweisen kann, welche somit energiesparsamer realisiert werden können.
• Außerdem kann es im Rahmen der Erfindung von Vorteil sein, dass die Sensorkontrollanordnung eine Anordnung aus dem Übertragungselement und dem Verstärkungsmittel aufweist, um das Sensorsignal mit einer Verstärkung bereitzustellen. Somit kann das Sensorsignal abhängig sein von, und vorzugsweise proportional sein zu, einer elektrischen Spannung an einem (ersten und/oder dritten) Anschluss der Sensorkontrollanordnung, verstärkt durch einen Verstärkungsfaktor. Der erste Anschluss ist hierzu bspw. mit dem Sensorelement über direkt oder über ein Schaltelement elektrisch verbunden. Es handelt sich bei der elektrischen Spannung z. B. um das elektrische Ausgangssignal am Sensorelement, welches die Ladungsübertragungen bewirkt. Ferner kann diese elektrische Spannung auch das Ansteuerungssignal sein. Dies hat den Hintergrund, dass vorteilhafterweise das Ausgangssignal durch die Sensorkontrollvorrichtung dem Ansteuerungssignal entsprechend erzeugt wird. Um den für die Erfassung spezifischen Parameter des Sensorelements auszuwerten, kann (insbesondere aufgrund der Ladungsübertragungen) der Verstärkungsfaktor abhängig sein von, und vorzugsweise proportional sein zu, einem Verhältnis des für die Erfassung spezifischen Parameters des Sensorelements zu dem Verstärkungsmittel, d. h. insbesondere zu einer Messkapazität eines Kondensators des Verstärkungsmittels. In anderen Worten ist die Verstärkung der elektrischen Spannung bzw. des Ausgangssignals (welches ggf. dem Ansteuerungssignal hinsichtlich Amplitude und Signalform entspricht) spezifisch für den Parameter. Das Sensorsignal entspricht z. B. dieser elektrischen Spannung (bzw. dem Ausgangssignal) multipliziert mit dem Verstärkungsfaktor. Dies ermöglicht eine technisch besonders zuverlässige Auswertung.
• Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn im Rahmen der Erfindung das Übertragungselement als ein elektronisches Verstärkungselement, vorzugsweise als ein Operationsverstärker, ausgebildet ist, welches mit dem Verstärkungsmittel gegengekoppelt ist, um das Sensorsignal bereitzustellen. Die Gegenkopplung entspricht insbesondere der Anordnung aus dem Übertragungselement und dem Verstärkungsmittel zur Bereitstellung des Sensorsignals. Auf diese Weise kann das Sensorsignal unabhängig von einer Belastung der Spannung am Sensorsignal bereitgestellt werden, und/oder umgekehrt.
• Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Verstärkungsmittel ein Filterverhalten der Sensorkontrollanordnung (zumindest teilweise und ggf. im Zusammenhang mit dem Sensorelement, bzw. der Sensorkapazität) definiert, welches insbesondere an die elektrische Ansteuerung angepasst ist. Insbesondere ermöglicht dabei das Filterverhalten, Frequenzen außerhalb eines Arbeitsfrequenzbereiches herauszufiltern, und damit eine Störanfälligkeit zu reduzieren. Um das Filterverhalten zu definieren, kann das Verstärkungsmittel wenigstens ein Filterelement aufweisen, welches in der Verschaltung mit dem Übertragungselement und/oder dem Sensorelement das Filterverhalten bewirkt. Die Anpassung kann bspw. dadurch erfolgen, dass eine Arbeitsfrequenz des Ansteuerungssignals der elektrischen Ansteuerung bei der Filterung durchgelassen wird.
• Bspw. kann es vorgesehen sein, dass das Verstärkungsmittel wenigstens ein Filterelement (wie einen Kondensator und/oder Widerstand und/oder eine Spule) aufweist, welches insbesondere an die elektrische Ansteuerung angepasst ist, vorzugsweise an eine Frequenz (Arbeitsfrequenz) des Ansteuerungssignals angepasst ist, um ein daran angepasstes Filterverhalten und/oder einen Arbeitsfrequenzbereich bereitzustellen und/oder ein lineares Verstärkungsverhalten für das Sensorsignal im Arbeitsfrequenzbereich bereitzustellen. In anderen Worten kann das Verstärkungsmittel in der Verschaltung mit dem Übertragungselement einen elektronischen Verstärker und/oder geregelten kapazitiven Spannungsvervielfacher ausbilden, um das Sensorsignal bereitzustellen. Das Verstärkungsverhalten betrifft vorteilhafterweise die Bereitstellung des Verstärkungsfaktors bei der Erzeugung des Sensorsignals. Der Verstärkungsfaktor und damit die Amplitude des Sensorsignals kann z. B. abhängig sein von dem Parameter, insbesondere der Sensorkapazität. Ein lineares Verstärkungsverhalten, also insbesondere eine proportionale Abhängigkeit, kann dabei eine vereinfachte Auswertung ermöglichen.
• Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass der für die Erfassung spezifische Parameter des Sensorelements eine veränderliche Sensorkapazität ist, welche durch das Sensorelement bereitgestellt ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Verstärkungsmittel wenigstens ein Filterelement aufweisen, um in Zusammenwirkung mit dem Sensorelement und insbesondere der Sensorkapazität ein an die elektrische Ansteuerung angepasstes Filter- und insbesondere Bandpassverhalten bereitzustellen, um vorzugsweise die Bereitstellung des Sensorsignals an die elektrische Ansteuerung anzupassen, vorzugsweise einen Arbeitsfrequenzbereich einzustellen. Dabei kann das Filterverhalten und insbesondere das Bandpassverhalten durch ein Hochpassverhalten (in der Zusammenwirkung mit dem Sensorelement bzw. der Sensorkapazität) und ein Tiefpassverhalten (über das Filterelement) bewirkt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine freie Wahl des Arbeitsfrequenzbereiches möglich ist. Dies ermöglicht z. B. eine flexible Anpassung an EMV-Bedingungen.
• Außerdem ist es von Vorteil, wenn die Sensorkontrollanordnung dazu ausgeführt ist, eine elektrische Spannung an einem ersten Anschluss oder dritten Anschluss der Sensorkontrollanordnung, insbesondere das Ausgangssignal am Sensorelement, in das Sensorsignal in der Form einer dazu proportionalen elektrischen Spannung an einem zweiten Anschluss der Sensorkontrollanordnung umzuwandeln. Dabei kann die Sensorkontrollanordnung eine elektronische Verstärkung für die Umwandlung bereitstellen, welche abhängig ist von dem Verstärkungsmittel und/oder dem für die Erfassung spezifischen Parameter des Sensorelements. Hierzu ist das Übertragungselement z. B. als elektronischer Verstärker und insbesondere Operationsverstärker ausgebildet.
• Zudem ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass das Verstärkungsmittel als wenigstens ein Filterelement einen Kondensator und/oder einen Widerstand aufweist, um ein Filterverhalten bereitzustellen, vorzugsweise um einen kapazitiven Verstärker und/oder Spannungsfolger und/oder Spannungsvervielfacher für die Bereitstellung des Sensorsignals bereitzustellen. Dies ermöglicht es, störende Immissionen für das Sensorsignal herauszufiltern, um eine Auswertung des Sensorelements zu verbessern.
• Es kann von Vorteil sein, wenn im Rahmen der Erfindung der für die Erfassung spezifische Parameter des Sensorelements eine veränderliche Sensorkapazität ist, welche durch das Sensorelement bereitgestellt ist.
• Ferner kann das Verstärkungsmittel als wenigstens ein Filterelement einen Kondensator und/oder einen Widerstand aufweisen, wobei der Kondensator und/oder der Widerstand derart an eine maximale veränderliche Sensorkapazität und/oder an eine Arbeitsfrequenz der elektrischen Ansteuerung, insbesondere Frequenz des Ansteuerungssignals, angepasst ist, dass das Filterelement ein Filterverhalten der Sensorkontrollanordnung, vorzugsweise ein Tiefpassverhalten, bereitstellt und/oder das Sensorsignal linear abhängig von der und/oder proportional zur Sensorkapazität erzeugt wird. Die Anpassung hat den Vorteil, dass ein frequenzabhängiges Verstärkungsverhalten der Sensorkontrollanordnung deutlich verringert werden kann.
• Die maximale veränderliche Sensorkapazität ist bspw. die Kapazität, welche die Sensorkapazität bei der Aktivierungshandlung maximal annehmen kann.
• Ebenfalls ist es denkbar, dass das Verstärkungsmittel als wenigstens ein Filterelement einen Kondensator und/oder einen Widerstand aufweist, wobei der Kondensator und/oder der Widerstand an eine maximale veränderliche Sensorkapazität angepasst ist. Bevorzugt kann dabei eine Messkapazität des Kondensators der maximalen veränderlichen Sensorkapazität entsprechen. Der Kondensator kann zur Gegenkopplung bei dem Übertragungselement (insbesondere Operationsverstärker) der Sensorkontrollanordnung ausgebildet sein, und somit vorzugsweise einen Rückkopplungskondensator ausbilden. Über den Kondensator kann der Ausgang des Übertragungselements und insbesondere der Ausgang, an welchem das Sensorsignal anliegt, auf einen Eingang des Übertragungselements zurückgeführt werden. Zudem kann dieser Eingang mit dem Anschluss direkt verbunden sein, an welchem das Sensorelement (ggf. über ein Schaltelement) angeschlossen ist, und somit das Ausgangssignal bzw. eine elektrische Spannung des Sensorelements anliegt. Auf diese Weise kann das Ausgangssignal über eine direkte Gegenkopplung entsprechend dem Ansteuerungssignal erzeugt werden (diesem folgen). Zudem kann auf diese Weise das Ansteuerungssignal bzw. Ausgangssignal abhängig von den (durch das Ausgangssignal initiierten) Ladungsübertragungen am Sensorelement verstärkt (mit einem davon abhängigen Verstärkungsfaktor) werden, und als das Sensorsignal verstärkt ausgegeben werden.
• Außerdem kann es im Rahmen der Erfindung von Vorteil sein, dass der für die Erfassung spezifische Parameter des Sensorelements eine veränderliche Sensorkapazität ist, welche durch das Sensorelement bereitgestellt ist, wobei das Verstärkungsmittel einen Dynamikbereich bei der Erfassung definiert, und vorzugsweise für einen maximalen Dynamikbereich eine Messkapazität eines Kondensator des Verstärkungsmittels einer maximalen veränderlichen Sensorkapazität entspricht. In anderen Worten wird die Messkapazität des Kondensators derart gewählt, dass diese der maximalen veränderlichen Sensorkapazität entspricht. Die maximale veränderliche Sensorkapazität ist bspw. die Kapazität, welche die Sensorkapazität bei der Aktivierungshandlung maximal annehmen kann. Das Verstärkungsmittel kann zur Bereitstellung dieser Funktionalität z. B. die Gegenkopplung für das Übertragungselement ausbilden, um in Abhängigkeit von einer Spannung und Ladungsübertragung am Sensorelement das Sensorsignal für die Erfassung bereitzustellen. Der Dynamikbereich bestimmt dabei ggf. die Auflösung bei der Erfassung.
• Nach einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass der für die Erfassung spezifische Parameter des Sensorelements als eine veränderliche Sensorkapazität ausgeführt ist, wobei die Veränderung der Sensorkapazität für die Veränderung in der Umgebung spezifisch ist. Ferner kann wenigstens ein Filterelement der Sensorkontrollanordnung einen Kondensator mit einer Messkapazität aufweisen, um das Sensorsignal durch die Sensorkontrollanordnung in Abhängigkeit von der (aktuellen) Sensorkapazität und der (insbesondere festen) Messkapazität auszugeben, vorzugsweise als verstärktes Signal gemäß einem Verstärkungsfaktor auszugeben, wobei der Verstärkungsfaktor mit einem Verhältnis der (aktuellen) Sensorkapazität zur Messkapazität korreliert. Hierzu wird z. B. das Ansteuerungssignal um den Verstärkungsfaktor verstärkt, um als das verstärkte Signal das Sensorsignal auszugeben. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Auswertung des Sensorelements. Die Auswertung umfasst dabei z. B. eine Bewertung der Veränderung durch eine Kontrollvorrichtung.
• Von weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das Sensorelement als eine Sensorelektrode ausgebildet ist, um den für die Erfassung spezifischen Parameter als eine veränderliche Kapazität bereitzustellen, wobei insbesondere die Veränderung der Kapazität für die Veränderung in der Umgebung spezifisch ist, wobei vorzugsweise die (erfindungsgemäße) Anordnung dazu ausgeführt ist, zur wiederholten Ermittlung wiederholt eine Aufladung einer Speicheranordnung, insbesondere eines Integrators, der Auswerteanordnung in Abhängigkeit von dem Sensorsignal zu initiieren, sodass die durch die Speicheranordnung gespeicherte elektrische Ladung für die Veränderung der Kapazität spezifisch ist. In anderen Worten können anhand der Ladungsübertragungen am Sensorelement weitere Ladungsübertragungen zur Speicheranordnung durchgeführt werden. Diese können durch die Nutzung der Sensorkontrollanordnung möglichst proportional sein zu den Ladungsübertragungen am Sensorelement und/oder zur im Sensorelement gespeicherten Ladung und/oder zur Veränderung der Sensorkapazität. Es ist möglich, dass in der Art wie die Ladungsübertragungen am Sensorelement durch das Ansteuerungssignal bzw. das Ausgangssignal verursacht werden, das Sensorsignal auch die Ladungsübertragungen zur Aufladung der Speicheranordnung bewirkt.
• Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine Kontrollvorrichtung, wie ein Mikrocontroller, mit einer Speicheranordnung der Auswerteanordnung elektrisch verschaltet ist, um eine durch die Speicheranordnung gespeicherte elektrische Ladung zur Ermittlung des für die Erfassung spezifischen Parameters auszuwerten, vorzugsweise durch eine Analog-Digital-Umwandlung einer Spannung bei der Speicheranordnung. Die Spannung der Speicheranordnung kann dabei proportional sein zu einer in einem Kondensator der Speicheranordnung gemäß einer Speicherkapazität gespeicherten Ladung. Dies ermöglicht eine zuverlässige Auswertung.
• Nach einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass eine Speicheranordnung der Auswerteanordnung über eine Auswertefilteranordnung mit der Sensorkontrollanordnung elektrisch verschaltet ist, um das Sensorsignal durch die Auswertefilteranordnung gefiltert und/oder umgewandelt in ein Stromsignal, vorzugsweise durch eine Transkonduktanzwandlung, an die Speicheranordnung auszugeben. Die Filterung (insbesondere in der Form einer Bandpassfilterung) hat den Vorteil, dass Störeinwirkungen deutlich reduziert werden. Anders als bei der Nutzung eines Rechtecksignals hat ein Sinussignal den Vorteil, dass lediglich ein geringer Frequenzbereich beansprucht wird. Darüberhinausgehende Frequenzen, insbesondere Störfrequenzen, welche Rauschen verursachen, können daher unterdrückt werden. Entsprechend kann auch das Sensorsignal nur einen geringen Frequenzbereich beanspruchen, um die Auswertung zu verbessern.
• Weiter ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass eine Auswertefilteranordnung zur Filterung des Sensorsignals vorgesehen ist, wobei vorzugsweise das Filterverhalten der Auswertefilteranordnung an die elektrische Ansteuerung und/oder an EMV-Bedingungen angepasst ist, und bevorzugt mit dem Filterverhalten der Sensorkontrollanordnung, welches durch das Verstärkungsmittel eingestellt ist, korreliert ist. Somit wird ein gleicher Arbeitsfrequenzbereich für die Auswertung und Ansteuerung beibehalten.
• Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Anordnung als kapazitive Sensoranordnung zumindest teilweise in einem Stoßfänger des Fahrzeuges integriert ist, um den Front- und/oder Heckbereich des Fahrzeuges zu überwachen, und insbesondere um als die Funktion am Fahrzeug die Front- und/oder Heckklappe des Fahrzeuges zu öffnen, insbesondere um eine Ausgabe eines Öffnungssignals und/oder eine Authentifizierungsprüfung zu initiieren. Damit ist ein komfortabler Zugang zum Fahrzeug ermöglicht.
• Außerdem kann es im Rahmen der Erfindung von Vorteil sein, dass die Anordnung dazu ausgeführt ist, wiederholt durch die elektrische Ansteuerung des Sensorelements das Sensorelement aufzuladen und zu entladen, und hierdurch zur Ermittlung des wenigstens einen für die Erfassung spezifischen Parameters des Sensorelements die Ladungsübertragungen durchzuführen. Hierdurch kann ferner anhand der Ladungsübertragungen eine Speicheranordnung aufgeladen werden. Dabei kann eine Kontrollvorrichtung, insbesondere wenigstens ein Mikrocontroller, mit der Signalgeneratoranordnung elektrisch verbunden sein, um die elektrische Ansteuerung bei der Signalgeneratoranordnung zu initiieren, und/oder mit der Speicheranordnung elektrisch verbunden sein, um die Menge der in der Speicheranordnung gespeicherten und/oder nach mehreren Ladungsübertragungen akkumulierten Ladung auszuwerten. Anhand der Auswertung kann zudem die Detektion durchgeführt werden, vorzugsweise um ein Aktivierungssignal zur Aktivierung der Funktion am Fahrzeug auszugeben, wenn die Ladungsmenge einen Grenzwert überschreitet. Somit ist eine besonders zuverlässige Möglichkeit zur Detektion der Aktivierungshandlung bereitgestellt.
• Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein System aufweisend:
• - eine erfindungsgemäße Anordnung,
• - eine Kontrollvorrichtung zur Ausgabe eines Aktivierungssignals im Falle der Detektion der Aktivierungshandlung (durch die erfindungsgemäße Anordnung, wobei die Kontrollvorrichtung hierzu mit der erfindungsgemäßen Anordnung in signaltechnischer Verbindung steht),
• - ein Steuergerät, welches mit der Kontrollvorrichtung (insbesondere signaltechnisch) verbunden ist, um bei Empfang des Aktivierungssignals die Funktion am Fahrzeug auszuführen.
Damit bringt das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Anordnung beschrieben worden sind.
• Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren für ein Fahrzeug zur Detektion einer Aktivierungshandlung für die Aktivierung einer Funktion am Fahrzeug, insbesondere in einem Front-, Seiten- und/oder Heckbereich des Fahrzeuges für die Aktivierung einer Öffnung und/oder Entriegelung einer Klappe am Fahrzeug.
• Hierbei ist vorgesehen, dass die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, vorzugsweise nacheinander in der angegebenen oder in beliebiger Reihenfolge, wobei einzelne Schritte auch wiederholt durchgeführt werden können, wobei die Schritte ggf. auch zumindest teilweise zeitlich parallel und/oder synchronisiert miteinander durchgeführt werden können:
• - Generieren eines elektrischen Ansteuerungssignals,
• - Bereitstellen einer elektrischen Ansteuerung an einem Sensorelement, wobei mittels des Ansteuerungssignals wiederholte Ladungsübertragungen bei dem Sensorelement initiiert werden, um eine Veränderung, insbesondere eine Annäherung durch ein Aktivierungsmittel, in einer Umgebung des Sensorelements zu erfassen,
• - Bereitstellen eines Sensorsignals anhand der Ladungsübertragungen,
• - Durchführen einer wiederholten Ermittlung wenigstens eines für die Erfassung spezifischen Parameters des Sensorelements anhand des Sensorsignals, um die Detektion der Aktivierungshandlung durchzuführen.
• 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.
• 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:
• 1 eine schematische Ansicht auf einen Heckbereich eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Anordnung und einem erfindungsgemäßen System,
• 2 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Anordnung und einem erfindungsgemäßen System,
• 3 ein schematisches Schaltbild von Teilen einer erfindungsgemäßen Anordnung,
• 4 ein schematisches Schaltbild von Teilen einer erfindungsgemäßen Anordnung,
• 5 eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Anordnung bzw. eines erfindungsgemäßen Systems,
• 6 eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Anordnung bzw. eines erfindungsgemäßen Systems, und
• 7 eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Systems.
• In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
• In 1 ist eine Ansicht auf einen Heckbereich 1.2 eines Fahrzeuges 1 mit einem erfindungsgemäßen System gezeigt. Eine erfindungsgemäße Anordnung 10 kann in einem Stoßfänger 1.1 des Fahrzeuges 1 integriert sein, um eine Aktivierungshandlung durch ein Aktivierungsmittel 3 (wie ein Bein 3) eines Benutzers 2 im Bereich des Stoßfängers 1.1 zu detektieren. Hierzu weist die Anordnung 10 ein Sensorelement 20 auf, welches bspw. als langgestreckte und/oder kabelförmige Elektrode 20 oder als flächige Elektrode 20 (d. h. Flachelektrode) oder als kapazitive Antenne ausgebildet sein kann. Es ist ferner möglich, dass ein Kabel, wie ein Koaxialkabel, zur Ausbildung des Sensorelements 20 genutzt wird. Eine Detektion der Aktivierungshandlung kann dazu führen, dass eine Heckklappe 1.3 des Fahrzeuges 1 geöffnet wird. Zu diesem Zweck kann die Anordnung 10 eine Signalverbindung mit einem Steuergerät 8 des Fahrzeuges 1 aufweisen, um über die Signalverbindung ein Aktivierungssignal an das Steuergerät 8 auszugeben, welches die Öffnung der Heckklappe 1.3 initiiert. Vorausgesetzt werden kann für die Öffnung ggf. eine erfolgreiche Authentifizierung mit einem Identifikationsgeber 5. In gleicher Weise kann ggf. auch eine Klappe im Frontbereich 1.7 und/oder im Seitenbereich 1.4 des Fahrzeuges durch eine erfindungsgemäße Anordnung 10 aktiviert werden, wobei die Anordnung 10 dann z. B. im Türgriff 1.5 oder ebenfalls im Stoßfänger 1.1 integriert ist.
• In 2 ist schematisch ein Fahrzeug 1 in einer Seitenansicht gezeigt. Der Seitenbereich 1.4 und/oder der Frontbereich 1.7 des Fahrzeuges 1 kann alternativ oder zusätzlich zum Heckbereich 1.2 eine erfindungsgemäße Anordnung 10 aufweisen. Bspw. ist das Sensorelement 20 im Seitenbereich 1.4 in einen Türgriff 1.5 des Fahrzeuges integriert, um die Aktivierungshandlung im Bereich des Türgriffes 1.5 zu detektieren. So kann bspw. als eine Aktivierungshandlung eine Annäherung an das Sensorelement 20 durch die Anordnung 10 im Seitenbereich 1.4 detektiert werden. Diese Aktivierungshandlung kann ein Hineingreifen eines Aktivierungsmittels 3 (wie einer Hand) in eine Türgriffmulde des Türgriffs 1.5 umfassen. Die Anordnung des Sensorelements 20 im Frontbereich 1.7 kann wiederum im Stoßfänger 1.1 vorgesehen sein, um z. B. bei der Detektion der Aktivierungshandlung im Frontbereich 1.7 eine Frontklappe zu öffnen. Eine weitere mögliche Funktion, welche durch eine Aktivierungshandlung aktivierbar ist, kann die Öffnung von Schiebetüren des Fahrzeuges 1 sein.
• Grundsätzlich kann die Aktivierungshandlung eine Annäherung an das Sensorelement 20 oder auch eine Geste oder dergleichen umfassen. Insbesondere zur Detektion von Gesten kann neben einem einzigen Sensorelement 20 noch wenigstens ein weiteres Sensorelement 20' vorgesehen sein, und benachbart zum Sensorelement 20 angeordnet sein. Dies ermöglicht es, eine Bewegung des Aktivierungsmittels durch die unterschiedliche Erfassung der Sensorelemente 20, 20' zu erkennen. Ebenfalls kann benachbart zum Sensorelement 20 und/oder weiteren Sensorelement 20' ein Schildelement 160 zur Abschirmung angeordnet sein. In 1 ist beispielhaft diese Anordnung im Stoßfänger 1.1 gezeigt.
• In 3 ist eine erfindungsgemäße Anordnung 10 für ein Fahrzeug 1 gezeigt, welche zur Detektion einer Aktivierungshandlung für die Aktivierung einer Funktion am Fahrzeug 1, insbesondere wie gemäß 1 und 2 beschrieben zur Detektion der Aktivierungshandlung in einem Front-, Seiten- und/oder Heckbereich 1.7, 1.4, 1.2 des Fahrzeuges 1 für die Aktivierung einer Öffnung und/oder Entriegelung einer Klappe 1.3, 1.6 am Fahrzeug 1, dient.
• Die erfindungsgemäße Anordnung 10 kann wenigstens ein Sensorelement 20 zur Erfassung einer Veränderung in einer Umgebung des Sensorelements 20 aufweisen. Diese Veränderung ist bspw. durch die Aktivierungshandlung bedingt, bspw. eine Annäherung durch ein Aktivierungsmittel 3. Das Sensorelement 20 kann dabei als ein elektrischer Leiter, wie eine elektrisch leitfähige Fläche (insbesondere bei einer Montage der Anordnung 10 im Türgriff 1.5) oder eine langgestreckte Elektrode (insbesondere bei einer Montage im Stoßfänger 1.1) ausgebildet sein.
• Die Sensitivität des Sensorelements 20 für Veränderungen in der Umgebung und damit für die Aktivierungshandlung kann bspw. wie folgt vereinfacht erklärt werden. Gegenüber der Umgebung und/oder einem Massepotential 21 kann das Sensorelement 20 eine Kapazität (im Folgenden auch als Sensorkapazität CS bezeichnet) ausbilden. Durch die Erzeugung eines elektrischen Potentials (mittels einer nachfolgend beschriebenen elektrischen Ansteuerung) an dem Sensorelement 20 kann ein elektrisches Feld in der Umgebung entstehen. Die Sensorkapazität CS wird durch die Veränderung in der Umgebung beeinflusst und ist somit veränderlich. In anderen Worten korreliert die Veränderung der Sensorkapazität CS mit der Veränderung in der Umgebung, d. h. dem Vorliegen einer Aktivierungshandlung. Eine Auswertung der veränderlichen Kapazität CS kann insbesondere durch eine Auswertung der im Sensorelement 20 gespeicherten Ladungsmenge erfolgen und Rückschlüsse auf die Veränderung in der Umgebung bieten, und somit zur Detektion der Aktivierungshandlung dienen. Somit ist insbesondere die Durchführung von Ladungsübertragungen von und zu dem Sensorelement 20 geeignet, anhand der Ladungsübertragungen (wie der übertragenen Ladungsmenge und/oder der dabei erfassbaren Stromstärke und/oder Spannung) ein Sensorsignal bereitzustellen, welches für die Bestimmung der veränderlichen Kapazität CS ausgewertet werden kann.
• Um die elektrische Ansteuerung durchzuführen, kann eine Kontrollanordnung 100 (im Sinne einer Steuerungsanordnung 100) genutzt werden. Die Kontrollanordnung 100 kann zur elektrischen Ansteuerung des Sensorelements 20 über einen Kontrollpfad KP mit dem Sensorelement 20 elektrisch verschaltet sein, um die Erfassung bereitzustellen (d. h. zu ermöglichen). Durch die elektrische Ansteuerung kann z. B. eine (zwangsgeführte) Auf- und Entladung des Sensorelements 20 über Ladungsübertragungen initiiert werden, um anhand dieser Ansteuerung des Sensorelements 20 die kapazitive Erfassung zu erlauben. Die elektrische Verschaltung kann z. B. mittels einer elektrischen Verbindung über Leiterbahnen einer Leiterplatte realisiert werden. Die erfindungsgemäße Anordnung 10 kann zumindest teilweise an dieser Leiterplatte als elektrische Schaltung angeordnet sein. Das Sensorelement 20 und/oder das weitere Sensorelement 20' und/oder das wenigstens eine Schildelement 160 kann dabei über einen elektrischen Anschluss der Leiterplatte mit der Kontrollanordnung 100 der Anordnung 10 über Leiterbahnen elektrisch verbunden sein, oder auch selbst als Leiterbahn ausgebildet sein. Die Erfassung wird bspw. dadurch bereitgestellt, dass ein elektrisches Potential durch die Kontrollanordnung 100 am Sensorelement 20 erzeugt wird, um das Sensorelement 20 aufzuladen, und damit wie zuvor beschrieben z. B. die Auswertung der veränderlichen Kapazität CS ermöglicht. Es kann sich dabei auch um ein wechselndes Potential handeln, sodass eine elektrische Spannung am Sensorelement 20 z. B. als periodische und/oder sinusförmige Spannung erzeugt wird. Dabei kann die Polarität dieser Spannung gleich bleiben, es sich also nicht um eine Wechselspannung handeln, sodass lediglich eine wiederholte teilweise Auf- und Entladung des Sensorelements 20 bewirkt wird. Zur Auswertung des Sensorelements 20 ist eine Auswerteanordnung 200 vorgesehen, welche eine wiederholte Ermittlung wenigstens eines für die Erfassung spezifischen Parameters des Sensorelements 20 durchführt, um die Detektion der Aktivierungshandlung durchzuführen. Im konkret beschriebenen Beispiel wird die veränderliche Kapazität CS als dieser Parameter angesehen.
• Darüber hinaus ist es möglich, dass wenigstens ein Schildelement 160 vorgesehen ist, welches zur Abschirmung des Sensorelements 20 benachbart (und damit im Wirkbereich) zum Sensorelement 20 angeordnet ist. Um eine Abschirmung durch das Schildelement 160 zu ermöglichen, ist eine Schildkontrollanordnung 150 mit einem Anschluss 150.A für das Schildelement 160 vorgesehen. Die Schildkontrollanordnung 150 kann über einen Schildkontrolleingang 150.B zur Bereitstellung der (zuvor beschriebenen) elektrischen Ansteuerung der Kontrollanordnung 100 für das Schildelement 160 elektrisch mit dem Kontrollpfad KP und somit auch mit dem Schildelement 160 verbunden sein. In anderen Worten kann die Schildkontrollanordnung 150 die gleiche elektrische Ansteuerung für das Schildelement 160 bereitstellen, welche auch für das Sensorelement 20 genutzt wird. Hierzu folgt eine elektrische Ausgangsspannung an dem Ausgang 150.A der Schildkontrollanordnung 150, welcher elektrisch mit dem Schildelement 160 verbunden ist, einer Eingangsspannung an dem Eingang 150. B der Schildkontrollanordnung 150, welcher wiederrum elektrisch mit dem Kontrollpfad KP verbunden und damit auch mit dem Sensorelement 20 verschaltet ist. Für das Sensorelement 20 und für das Schildelement 160 kann auf diese Weise ein gleiches Ansteuerungssignal genutzt werden, um durch das Ansteuerungssignal das Potential am Sensorelement 20 und am Schildelement 160 in gleicher Weise einzustellen.
• Zur Verbindung der Schildkontrollanordnung 150 mit dem Kontrollpfad KP kann ein Verbindungspunkt am Kontrollpfad KP genutzt werden. Hierzu kommen verschiedene Positionen am Kontrollpfad KP in Frage, z. B. unmittelbar am Strompfad zum Sensorelement 20 oder zwischen einer Filteranordnung 140 und einer Sensorkontrollanordnung 170. In 3 sind beispielhaft und nicht abschließend mit gestrichelter Linie zwei mögliche Verbindungspunkte des Schildkontrolleingangs 150.B mit der Schildkontrollanordnung 150 gezeigt. Bei Verwendung des Verbindungspunkts am Anschluss 170.C der Sensorkontrollanordnung 170 kann zur Einstellung des Potentials am Schildelement 160 das Ansteuerungssignal genutzt werden, welches durch die Filteranordnung 140 ausgegeben wird. Bei der Verwendung des Verbindungspunkts unmittelbar am Strompfad zum Sensorelement 20 wird zur Einstellung des Potentials am Schildelement 160 das (im Wesentlichen) gleiche Potential genutzt, welches am Sensorelement 20 anliegt.
• Um die elektrische Ansteuerung besonders zuverlässig anzugleichen, und insbesondere dabei die Komponenten am Verbindungspunkt (wie das Sensorelement 20 bzw. die Kontrollanordnung 100) nicht übermäßig zu belasten, kann die Schildkontrollanordnung 150 zur elektrischen Zwangsführung des Schildelements 160 einen Operationsverstärker 150.1 aufweisen. Dieser kann genutzt werden, um den Kontrollpfad KP mit dem Schildelement 160 zu verbinden, und so die Ausgangsspannung (auch bezeichnet als Schildspannung) am Schildelement 160 gleich zur Eingangsspannung am Kontrollpfad KP zu erzeugen. Die Eingangsspannung entspricht dabei einer Ansteuerungsspannung, welche für die elektrische Spannung am Sensorelement 20 spezifisch und/oder dazu proportional ist. Bevorzugt kann die Schildkontrollanordnung 150 einen Spannungsfolger ausbilden, sodass ein elektrisches Potential an dem Schildelement 160 dem elektrischen Potential am Kontrollpfad KP und insbesondere am Sensorelement 20 folgt. Es kann entsprechend eine direkte Gegenkopplung des Operationsverstärkers 150.1 vorgesehen sein, um einen Verstärkungsfaktor von 1 zu erhalten. Der Schildkontrolleingang 150.B kann dabei (direkt) mit dem positiven (nicht invertierenden hochohmigen) Eingang des Operationsverstärkers 150.1 elektrisch verbunden sein, sodass der Eingangswiderstand des Schildkontrolleingangs 150.B sehr groß ist, um die Spannung am Schildkontrolleingangs 150.B nur gering zu belasten. Der Schildelementanschluss 150.A kann hingegen mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 150.1 und aufgrund der Gegenkopplung ggf. auch mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 150.1 (direkt) elektrisch verbunden sein, um einen im Vergleich zum Eingangswiderstand niederohmigen Ausgang bereitzustellen.
• Ferner ist anhand 3 erkennbar, dass die Kontrollanordnung 100 eine Signalgeneratoranordnung 130 aufweist, welche für die elektrische Ansteuerung des Sensorelements 20 mit dem Sensorelement 20 elektrisch verschaltet ist, um ein elektrisches Signal zur Aufladung des Sensorelements 20 wiederholt zu erzeugen. Dieses elektrische Signal, nachfolgend auch als Ansteuerungssignal bezeichnet, kann zur beschriebenen elektrischen Ansteuerung dienen, und damit für das Sensorelement 20, ggf. auch für das weitere Sensorelement 20', und insbesondere auch für das wenigstens eine Schildelement 160 zur Einstellung des elektrischen Potentials und/oder zur elektrischen Auf- und Entladung bereitgestellt werden. Diese Bereitstellung erfolgt z. B. durch die Übertragung des elektrischen Signals über zumindest einen Teil des Kontrollpfads KP an eine Sensorkontrollanordnung 170 und/oder an eine Schildkontrollanordnung 150. Die Erzeugung des Ansteuerungssignals durch die Signalgeneratoranordnung 130 bewirkt somit, dass das Ansteuerungssignal (ggf. zuvor verändert, insbesondere gefiltert) am Anschluss 170.C vorliegt. Durch die Sensorkontrollanordnung 170 und/oder Schildkontrollanordnung 150 kann wiederum anhand des Ansteuerungssignals das Sensorelement 20, das weitere Sensorelement 20' und/oder das Schildelement 160 angesteuert werden. Hierzu wird anhand des Ansteuerungssignals eine Ladungsübertragung (Auf- und/oder Entladung) bei dem Sensorelement 20 bzw. das weitere Sensorelement 20' und/oder das Schildelement 160 initiiert (und damit auch die Entstehung eines elektrischen Feldes initiiert). Die Auswertung der Menge der übertragenen Ladung kann eine Auswertung der veränderlichen Sensorkapazität CS ermöglichen. Der zeitliche Verlauf dieser Ladungsübertragung kann durch die Formung des elektrischen Signals beeinflusst werden. Hierzu weist die Signalgeneratoranordnung 130 z. B. einen Digital-Analog-Konverter 130.1 auf, welcher auch als Teil einer Kontrollvorrichtung 300 wie eines Mikrocontrollers ausgeführt sein kann. Damit kann sehr zuverlässig und genau eine bestimmte Signalform des Ansteuerungssignals bestimmt werden. Diese Signalform kann durch eine anschließende Filterung ggf. weiter geformt und/oder verbessert werden, sodass das Ansteuerungssignal anschließend bspw. eine Sinusform gemäß einer Arbeitsfrequenz aufweist. Daher kann die Kontrollanordnung 100 eine Filteranordnung 140, insbesondere ein aktives Filter 140 und/oder ein Tiefpassfilter, aufweisen. Diese kann wie gezeigt der Signalgeneratoranordnung 130 nachgeschaltet sein, um das Ansteuerungssignal zur elektrischen Ansteuerung des Sensorelements 20 über den Kontrollpfad KP gefiltert an die Sensorkontrollanordnung 170 auszugeben, insbesondere durch eine Tiefpassfilterung. Auf diese Weise lässt sich das Ansteuerungssignal mit einer bestimmten Arbeitsfrequenz formen, sodass vorzugsweise eine Emission des Sensorelements 20 durch die Filteranordnung 140 angepasst ist. Damit können vorteilhafterweise EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) Vorgaben bei dem Betrieb der Anordnung 10 umgesetzt werden. In anderen Worten kann die Kontrollanordnung 100 eine Filteranordnung 140, insbesondere ein aktives Filter 140, aufweisen, welches die Signalgeneratoranordnung 130 mit dem Kontrollpfad KP verbindet, um ein durch die Signalgeneratoranordnung 130 erzeugtes elektrisches Signal am Kontrollpfad KP gefiltert, insbesondere tiefpassgefiltert, und/oder geformt bereitzustellen, und dadurch als ein gefiltertes elektrisches Signal, vorzugsweise Sinussignal, bereitzustellen. Die aktive Filterung wird dabei vorzugsweise durch einen Operationsverstärker 140.1 und durch Filterelemente 140.2 wie einen Kondensator ermöglicht.
• Das elektrische Signal (Ansteuerungssignal) am Kontrollpfad KP und insbesondere am Anschluss 170.C kann nun ggf. über weitere Komponenten wie der Sensorkontrollanordnung 170 und über ein Schaltelement 180 (ggf. über einen Anschluss 180.A) an das Sensorelement 20 ausgegeben werden. Um die hierdurch bewirkte Ladungsübertragung an das Sensorelement 20 zu unterbrechen und z. B. wenigstens ein weiteres Sensorelement 20' aufzuladen, kann das Schaltelement 180 getaktet geöffnet und anschließend wieder geschlossen werden. Die Sensorkontrollanordnung 170 kann einen Verstärker und/oder einen Spannungsfolger und/oder einen Spannungsvervielfacher aufweisen, um ein elektrisches Potential am Anschluss 170.C in gleicher Weise am Sensorelement 20 zu erzeugen, bevorzugt sodass das elektrische Potential am Sensorelement 20 dem elektrischen Potential am Anschluss 170.C folgt. Hierzu weist die Sensorkontrollanordnung 170 z. B. einen Operationsverstärker 170.1 und/oder wenigstens ein Filterelement 170.2, wie einen Kondensator 170.2, auf.
• Die Sensorkontrollanordnung 170 kann den Operationsverstärker 170.1 als ein Übertragungselement 170.1 aufweisen, welches mit der Signalgeneratoranordnung 130 elektrisch verschaltet ist, um anhand des Ansteuerungssignals (am Anschluss 170.C) wiederholte Ladungsübertragungen bei dem Sensorelement 20 zu initiieren. Dies ermöglicht eine zumindest teilweise Auf- und wieder Entladung des Sensorelements 20, und damit eine Auswertung der im Sensorelement 20 gespeicherten Ladung. Hierzu kann bspw. eine Menge (Anzahl) der übertragenen Ladungen und/oder eine Stromstärke bei den Ladungsübertragungen ausgewertet werden. Die Ladungsmenge und/oder Stromstärke ist dann spezifisch für Sensorkapazität CS, insbesondere für die Veränderung der Sensorkapazität CS. Für diese Auswertung des Sensorelements 20 kann die Sensorkontrollanordnung 170 ferner das wenigstens eine Filterelement 170.2 als ein Verstärkungsmittel 170.2 aufweisen, welches mit der Auswerteanordnung 200 (und auch mit dem Sensorelement 20) elektrisch verschaltet ist, und so anhand der Ladungsübertragungen das Sensorsignal bereitstellt. Das Sensorsignal ist spezifisch für die (z. B. proportional zur) Sensorkapazität CS. Konkret ist das Sensorsignal z. B. spezifisch für die Stromstärke des elektrischen Stroms und/oder einer Spannung, welche(r) am Anschluss 170.A vorliegt, und damit spezifisch für die Ladungsübertragungen bzw. die Sensorkapazität CS.
• Um anhand des Sensorsignals Rückschlüsse auf die Sensorkapazität CS zu ermöglichen, kann das Verstärkungsmittel 170.2, wie in 3 dargestellt ist, mit dem Sensorelement 20 elektrisch verschaltet sein, um Ladungsübertragungen (also einen elektrischen Stromfluss) zwischen dem Sensorelement 20 und dem Verstärkungsmittel 170.2 bereitzustellen. Ferner kann das Verstärkungsmittel 170.2 einen Ausgang des Übertragungselements 170.1 mit einem (insbesondere invertierenden) ersten Eingang des Übertragungselements 170.1 elektrisch verbinden, sodass das Verstärkungsmittel 170.2 eine Gegenkopplung für das Übertragungselement 170.1 ausbildet. Die Gegenkopplung ermöglicht es, dass die Ladungsübertragungen durch das Ansteuerungssignal gesteuert werden, wenn das Ansteuerungssignal am anderen (insbesondere nicht invertierenden) zweiten Eingang des Übertragungselements 170.1 anliegt. Wenn der erste Eingang direkt mit dem Anschluss 170.A elektrisch verbunden ist, wie es auch in 3 gezeigt ist, wird auf diese Weise durch die Sensorkontrollanordnung 170 ein Spannungsfolger für das Sensorelement 20 bereitgestellt, sodass die Spannung am (insbesondere niederohmigen) Anschluss 170.A dem Ansteuerungssignal am (insbesondere hochohmigen) Anschluss 170.C folgt. Dies entspricht der Steuerung der Ladungsübertragungen am Anschluss 170.A durch das Ansteuerungssignal, und damit einer (insbesondere niederohmigen) Sensorspeisung. Das Sensorsignal kann hingegen mittels der Anordnung (Verstärkeranordnung) aus dem Übertragungselement 170.1 und dem Verstärkungsmittel 170.2 bereitgestellt werden, bei welcher es sich um einen elektronischen Verstärker handeln kann.
• Vorzugsweise ist das Übertragungselement 170.1 als Operationsverstärker 170.1 ausgebildet. Das Verstärkungsmittel 170.2 weist hingegen wenigstens ein oder zwei Filterelement(e) 170.2 auf, bei welchen jedoch ein Kondensator C (z. B. gegenüber einem Widerstand R) dominieren kann. Damit kann die Konfiguration der Anordnung aus dem Übertragungselement 170.1 und dem Verstärkungsmittel 170.2 auch als eine Integrier-Schaltung angesehen werden. Der Kondensator C ermöglicht es, durch diese Anordnung einen elektronischen Verstärker bereitzustellen, bei welchem anhand der Ladungsübertragungen das Sensorsignal in der Form einer zur Sensorkapazität CS proportionalen elektrischen Spannung erzeugt wird. In anderen Worten weist die Sensorkontrollanordnung 170 die Anordnung aus dem Übertragungselement 170.1 und dem Verstärkungsmittel 170.2 aufweist, um das Sensorsignal mit einer Verstärkung bereitzustellen. Dies bedeutet, dass das Sensorsignal abhängig ist von, und vorzugsweise proportional ist zu, einer Spannung U1 an einem ersten Anschluss 170.A der Sensorkontrollanordnung 170 (bzw. an dem ersten Eingang des Operationsverstärkers 170.1), verstärkt durch einen Verstärkungsfaktor. Der Verstärkungsfaktor kann abhängig sein von, und vorzugsweise proportional sein zu, einem Verhältnis der Sensorkapazität CS zur Kapazität Cmess des Kondensators C. Die Spannung U1 (das Ausgangssignal) am Anschluss 170.A kann wiederrum durch die Nutzung des Spannungsfolgers bzw. einer direkten Gegenkopplung dem Ansteuerungssignal in der Form einer Spannung U0 am Anschluss 170.C im Wesentlichen entsprechen. Somit ergibt sich folgender Zusammenhang für das Sensorsignal, welches als Spannung U2 am Anschluss 170.B der Sensorkontrollanordnung 170 vorliegen kann: $$\text{U2}=\text{U0*}\left(1+\text{CS}/\text{Cmess}\right)$$

  
• Es ist erkennbar, dass das Sensorsignal U2 in Abhängigkeit von der veränderlichen Sensorkapazität CS und der Kapazität Cmess verstärkt ist, d. h. als verstärkte Spannung U0 erzeugt wird. Folglich kann das Sensorsignal zur Ermittlung der Sensorkapazität CS dienen. Um die dargestellte Linearität zwischen dem Sensorsignal und der Sensorkapazität CS zu ermöglichen, wird der Widerstand R des Verstärkungsmittels 170.2 möglichst groß gegenüber (1/(2*π*f0*CSmax)) gewählt, wobei hier f0 die Arbeitsfrequenz, also insbesondere die (mittlere) Frequenz des Ansteuerungssignals, und CSmax der maximal vorgesehene Wert der Sensorkapazität CS ist. Dabei kann die Kapazität Cmess ggf. identisch zur Sensorkapazität CS gewählt werden, sodass der Widerstand R des Verstärkungsmittels 170.2 auch sehr groß gegenüber (1/(2*π*f0*Cmess)) gewählt sein kann. Die Einstellung von Cmess ermöglicht folglich auch die Einstellung eines Dynamikumfangs bei der Auswertung des Sensorelements 20. Darüber hinaus wird durch die Anordnung aus dem Übertragungselement 170.1 und dem Verstärkungsmittel 170.2 in Zusammenwirkung mit der Sensorkapazität CS ein Filterverhalten (insbesondere Bandpass-Verhalten) bereitgestellt, welches an die Arbeitsfrequenz angepasst sein kann.
• Die maximale veränderliche Sensorkapazität CS ist bspw. die Kapazität (der Kapazitätswert), welche die Sensorkapazität CS bei der Aktivierungshandlung maximal annehmen kann.
• Ebenfalls ist es denkbar, dass das Verstärkungsmittel 170.2 als wenigstens ein Filterelement 140.2 einen Kondensator C und/oder einen Widerstand R aufweist, wobei der Kondensator C (bzw. die Kapazität Cmess des Kondensators C) und/oder der Widerstand R an eine maximale veränderliche Sensorkapazität CS angepasst ist. Bevorzugt kann dabei die Kapazität Cmess des Kondensators C der maximalen veränderlichen Sensorkapazität CS entsprechen. Der Kondensator C kann zur Gegenkopplung bei dem Übertragungselement 170.1 (insbesondere Operationsverstärker 170.1) der Sensorkontrollanordnung 170 ausgebildet sein, und somit vorzugsweise einen Rückkopplungskondensator C ausbilden. Über den Kondensator C kann der Ausgang des Übertragungselements 170.1 und insbesondere der Ausgang 170.B, an welchem das Sensorsignal anliegt, auf einen Eingang des Übertragungselements 170.1 zurückgeführt werden. Zudem kann dieser Eingang mit dem Anschluss 170.A direkt verbunden sein, an welchem das Sensorelement 20 (ggf. über ein Schaltelement 180) angeschlossen ist, und somit das Ausgangssignal bzw. eine elektrische Spannung des Sensorelements 20 anliegt. Auf diese Weise kann das Ausgangssignal über eine direkte Gegenkopplung entsprechend dem Ansteuerungssignal erzeugt werden (diesem folgen). Zudem kann auf diese Weise das Ansteuerungssignal bzw. das Ausgangssignal abhängig von den (durch das Ausgangssignal initiierten) Ladungsübertragungen am Sensorelement 20 verstärkt (mit einem von der Sensorkapazität abhängigen Verstärkungsfaktor) werden, und sodann als das Sensorsignal verstärkt am Anschluss 170. B ausgegeben werden.
• Für die Auswertung des für die Erfassung spezifischen Parameters und insbesondere der veränderlichen Sensorkapazität CS ist entsprechend den obigen Ausführungen die Ladungsübertragung vom Sensorelement 20 (bzw. des weiteren Sensorelements 20') an die Sensorkontrollanordnung 170 vorgesehen, um diese Ladungsübertragung anhand des Sensorsignals durch eine Auswerteanordnung 200 auszuwerten. Dabei wird zur wiederholten Ermittlung wiederholt eine Ladungsübertragung vom Sensorelement 20 an die Sensorkontrollanordnung 170 durchgeführt, um abhängig von der Menge der dabei übertragenen Ladung eine Speicheranordnung 250, vorzugsweise einen Integrator 250, der Auswerteanordnung 200 aufzuladen. In anderen Worten wird abhängig von, und vorzugsweise proportional zu, dem Sensorsignal die Speicheranordnung 250 aufgeladen. Auf diese Weise kann die durch die Speicheranordnung 250 gespeicherte elektrische Ladung für die Veränderung der Kapazität CS spezifisch sein. Hierzu kann die Speicheranordnung 250 z. B. mittels eines Speicherkondensators eine Speicherkapazität CL bereitstellen.
• Die Kontrollvorrichtung 300 kann über einen Anschluss 250.A mit der Speicheranordnung 250 der Auswerteanordnung 200 verschaltet sein, um die durch die Speicheranordnung 250 gespeicherte elektrische Ladung zur Ermittlung des für die Erfassung spezifischen Parameters auszuwerten. Es wird somit hierbei ein Auswertesignal erfasst und ausgewertet, welches spezifisch ist für den Parameter und/oder die gespeicherte elektrische Ladung. Das Auswertesignal kann z. B. eine Spannung über einen Kondensator der Speicheranordnung 250 sein.
• Ebenfalls ist in 3 erkennbar, dass die Schildkontrollanordnung 150 und die Sensorkontrollanordnung 170 mit der gleichen Signalgeneratoranordnung 130 und gleichen Filteranordnung 140 über den Kontrollpfad KP elektrisch verschaltet sind. Hierdurch wird ein durch die Signalgeneratoranordnung 130 erzeugtes und/oder durch die Filteranordnung 140 gefiltertes elektrisches Signal (das Ansteuerungssignal) am Kontrollpfad KP sowohl zur Ansteuerung des Sensorelements 20 als auch des Schildelements 160 genutzt, vorzugsweise mit einer im Wesentlichen identischen Signalform des Signals, bevorzugt einer zumindest annähernden Sinusform, sodass eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Sensorelement 20 und dem Schildelement 160 im Betrieb der Anordnung 10 während der Ansteuerung und/oder Erfassung stets minimiert wird. Das Schildelement 160 kann dabei als aktives Schildelement 160 (sogenanntes „Active Shield“) zur aktiven Abschirmung des Sensorelements 20 ausgeführt sein, sodass mittels der Schildkontrollanordnung 150 ein elektrisches Potential am Schildelement 160 dem elektrischen Potential an dem Sensorelement 20 aktiv nachgeführt wird. Dies ermöglicht es, eine Abschirmung des Sensorelements 20 von dem Fahrzeug 1 zu verbessern und somit eine Last zu reduzieren, die zwischen dem Sensorelement 20 und dem Fahrzeug 1 vorliegt. Diese Last führt üblicherweise zu einem relativ großen Anteil bei dem Auswertesignal, welches durch die Kontrollvorrichtung 300 ausgewertet wird. Der aufgrund der veränderbaren Sensorkapazität CS variable Anteil des Auswertesignals ist somit reduziert und daher nur erschwert auswertbar. Zur Verbesserung der Auswertung wird optional eine Kompensationsanordnung 230 eingesetzt. Diese zweigt z. B. je nach Amplitude des Auswertesignals einen Teil des elektrischen Stroms von der Speicheranordnung 250 ab. Die Nutzung eines Schildelements 160, welches zur Abschirmung das gleiche Potential aufweist wie das Sensorelement 20, kann die beschriebenen Schwierigkeiten bei der Auswertung weiter reduzieren.
• Es kann wiederholt eine Aufladung und Entladung des Sensorelements 20 über den ersten Anschluss 170.A der Sensorkontrollanordnung 170 mittels der Ladungsübertragungen durchgeführt werden. Diese wiederholten Auf- und Entladungen können durch das Ansteuerungssignal (aufgrund einer sich periodisch verändernden Spannungsamplitude des Ansteuerungssignals) gesteuert werden. In Abhängigkeit von den Ladungsübertragungen kann ein elektrisches Sensorsignal über den zweiten Anschluss 170.B der Sensorkontrollanordnung 170 ausgegeben werden. Es ist möglich, dass eine elektrische Filterung des Sensorsignals durchgeführt wird. Entsprechend kann es sich um eine Filterung für den Auswertezweig bei der Übertragung des Sensorsignals an die Speicheranordnung 250 handeln, welche somit keinen Einfluss auf das elektrische Signal der elektrischen Ansteuerung (am Kontrollpfad KP) und damit auf die Aufladung des Sensorelements 20 hat. Hierzu kann eine Auswertefilteranordnung 210 genutzt werden, um eine Filterung (wie z. B. eine Bandpassfilterung) des elektrischen Sensorsignals durchzuführen. Dies ermöglicht es, dass die Auswertefilteranordnung 210 störende Immissionen aus der Umgebung des Sensorelements 20 herausfiltern kann. Damit kann die Auswertefilteranordnung 210 eine EMV-Filterung von Immissionen bereitstellen. Hierzu weist die Auswertefilteranordnung 210 z. B. einen komplexen Widerstand und zusätzlich Filterelemente auf. Es ist dabei denkbar, dass die beschriebene Form (z. B. Sinusform) des elektrischen Signals der elektrischen Ansteuerung am Kontrollpfad KP (d. h. des Ansteuerungssignals) die elektrische Spannung des Signals betrifft. Die Spannung des Sensorsignals am Anschluss 170.B kann die gleiche Form aufweisen, jedoch ggf. eine (proportional zur Sensorkapazität CS) verstärkte Amplitude. Allerdings kommt es bei der Auswertung ggf. auf die Ladungsübertragung und damit den elektrischen Strom bei der Übertragung des Sensorsignals an die Speicheranordnung 250 an. Daher kann die Auswertefilteranordnung 210 einen Transkonduktanzwandler aufweisen, um eine Transkonduktanzwandlung des Sensorsignals am Anschluss 170.B durchzuführen. Unter einer solchen Transkonduktanzwandlung wird verstanden, dass eine Spannung in einen dazu proportionalen Strom umgewandelt wird. In anderen Worten kann die Auswertefilteranordnung 210 dazu ausgebildet und/oder derart in der Auswerteanordnung 200 verschaltet sein, dass aus der Spannung des elektrischen Signals (Sensorsignals) am zweiten Anschluss 170.B mit der beschriebenen Form (z. B. Sinusform) ein elektrischer Strom mit dieser Form am Ausgang 210.A der Auswertefilteranordnung 210 gebildet wird. Der Transkonduktanzwandler ist z. B. als ein Transkonduktanzverstärker (unter Verwendung eines Operationsverstärkers) ausgebildet, stellt bevorzugt jedoch die Transkonduktanzwandlung ohne Operationsverstärker aufgrund der Verschaltung mit der Speicheranordnung 250 bereit. Dies wird z. B. durch die Schaltungskonfiguration der Auswertefilteranordnung 210 in Reihe zur Speicheranordnung 250 möglich. Ferner können die nachgeschalteten Komponenten 220, 250 niederohmig sein, und/oder die Speicheranordnung 250 z. B. am Eingang 250.B den invertierenden Eingang (-) eines Verstärkungselements, und insbesondere Operationsverstärkers aufweisen. Das Verstärkungselement der Speicheranordnung 250 kann dazu ausgeführt sein, dass bei einer auftretenden Spannung am Eingang 250.B unverzüglich Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Hierzu kann ein Operationsverstärker die Differenzspannung seiner Eingänge mittels einer Rückkopplung auf Null regeln. Diese Vorkehrungen und/oder die Anordnung der Auswerteanordnung 200 seriell zur Speicheranordnung 250 bewirken, dass nahezu keine Spannung am Eingang 250.B bzw. Ausgang 210.A abfällt. In anderen Worten liegt an diesem Punkt (am Eingang 250.B bzw. am Ausgang 210.A, wenn diese miteinander z. B. über einen Schalter der Gleichrichteranordnung 220 verbunden sind) nahezu ein Massepotential vor, sodass dieser Punkt als ein virtueller Nullpunkt angesehen werden kann.
• Der in 3 gezeigte Block 220 kann ein oder mehrere Gleichrichter betreffen, und damit eine Gleichrichteranordnung 220. Die Gleichrichteranordnung 220 kann ggf. ohne Dioden oder dergleichen auskommen, sodass im Wesentlichen kein (bzw. nahezu kein) Spannungsabfall an der Gleichrichteranordnung 220 erfolgt. Dies kann bspw. dadurch umgesetzt werden, dass die Gleichrichtung mittels wenigstens eines elektronischen Schalters durchgeführt wird, welcher getaktet geschaltet wird. Auf diese Weise kann bei der Herstellung der elektrischen Verbindung des Ausgangs 210.A mit dem Eingang 250.B durch die Gleichrichteranordnung 220 und insbesondere durch den wenigstens einen Schalter ein virtueller Nullpunkt für den Eingang 250.B bzw. Ausgang 210.A bereitgestellt werden (wenn der Schalter geschlossen wird). Wenn hingegen der wenigstens eine Schalter geöffnet wird, kann der Ausgang 210.A der Auswertefilteranordnung 210 auf ein Massepotential 21 gelegt werden. Bspw. verbindet hierzu der Schalter als Wechselschalter den Ausgang 210.A mit dem Massepotential 21. Auf diese Weise kann stets zumindest annähernd ein Massepotential am Ausgang 210.A anliegen, unabhängig von der Schalterstellung des wenigstens einen Schalters bei der Gleichrichteranordnung 220. Damit wird eine Belastung der Auswertefilteranordnung 210 deutlich verringert.
• Bei der beschriebenen Gleichrichtung kann es sich um eine „kohärente“ Gleichrichtung durch den wenigstens einen Gleichrichter handeln. Darunter wird verstanden, dass der wenigstens eine Gleichrichter jeweils mit einem vorgegebenen Takt das elektrische Signal (Sensorsignal) von der Auswertefilteranordnung 210 an die Speicheranordnung 250 weiterleitet, vorzugsweise synchronisiert mit der elektrischen Ansteuerung. Dies bewirkt, dass das Sensorsignal kohärent zum Ansteuerungssignal gleichgerichtet wird. Hierzu kann jeder der Gleichrichter wenigstens einen elektronischen Schalter aufweisen. Der Takt kann dabei jeweils derart vorgegeben sein, dass nur positive (oder alternativ negative) Halbwellen einer jeweils vorgegebenen Grundschwingung bzw. Harmonischen des elektrischen Signals (z. B. mit der ersten Harmonischen als die Grundschwingung der Frequenz, welche durch die Auswertefilteranordnung 210 als Mittenfrequenz durchgelassen wird, und ggf. weiteren Harmonischen) weitergeleitet werden. Daher kann der jeweilige Takt mit der Signalgeneratoranordnung 130 synchronisiert sein, um an die Form des elektrischen Signals (Ansteuerungssignals) der elektrischen Ansteuerung angepasst zu sein. Unter Berücksichtigung der Filterung durch die Auswertefilteranordnung 210 wird bei dieser Synchronisation die Phasenverschiebung zwischen Spannung (entsprechend dem elektrischen Signal der elektrischen Ansteuerung am Kontrollpfad KP) und Strom (entsprechend dem Signal am Ausgang 210.A der Auswertefilteranordnung 210) in Betracht gezogen. Ferner kann die Gleichrichtung ggf. auch mit Dioden „inkohärent“ erfolgen.
• Es ist außerdem möglich, dass die Gleichrichtung in der Form einer Einweggleichrichtung erfolgt, oder dass alternativ sowohl die positive als auch die negative Halbwelle des Sensorsignals zur Ladungsübertragung an die Speicheranordnung 250 genutzt werden.
• Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass eine Frequenz des Sensorsignals (als periodisches Signal) abhängig ist von einer Arbeitsfrequenz, d. h. der Frequenz des Ansteuerungssignals am Anschluss 170.C (bzw. am Ausgang der Filteranordnung 140). Somit kann für die gesamte Anordnung 10 eine einzige Arbeitsfrequenz sowohl für die Ansteuerung als auch für die Auswertung des Sensorelements 20 genutzt werden, um die Ansteuerung und Auswertung des Sensorelements 20 mit einem vorgegebenen Arbeitsfrequenzbereich durchzuführen. Hierzu wird eine Filterung bei der elektrischen Ansteuerung (durch die Filteranordnung 140) und bei der Auswertung (durch die Auswertefilteranordnung 210) genutzt, wobei die Filterung an die Arbeitsfrequenz angepasst ist (z. B. einen Tief- und/oder Bandpass zum Durchlassen des Arbeitsfrequenzbereiches ausbildet). Dies ermöglicht eine optimale Auswertung hinsichtlich EMV-Bedingungen (bei Emissionen) und störenden Einwirkungen (bei Immissionen).
• 5 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung 10, wenn diese mit einem langgestreckten Sensorelement 20 genutzt wird. Eine solche Ausbildung findet bspw. Anwendung, wenn das Sensorelement 20 in einem Stoßfänger 1.1 an einer Front- oder Heckseite des Fahrzeuges 1 eingesetzt werden soll. Hierdurch ist es möglich, eine Bewegung des Aktivierungsmittels 3 unterhalb des Stoßfängers 1.1 als Aktivierungshandlung zu erfassen, wie es auch in 6 verdeutlicht wird. Anders als bei einer Ausbildung des Sensorelements 20 als Leiterbahn einer Leiterplatte, wie es bei der Anordnung im Türgriff 1.5 zur Bereitstellung eines räumlich eher begrenzten Detektionsbereichs sinnvoll sein kann, wird bei einem größeren Detektionsbereich ein separates Sensorelement 20 mit der Leiterplatte verbunden. Hierzu kann z. B. ein Sensorelementanschluss 180.A der Leiterplatte genutzt werden, welcher eine elektrische Verbindung mit dem Schaltelement 180 bereitstellt. Dieses kann wiederum die elektrische Verbindung über die Sensorkontrollanordnung 170 und den Kontrollpfad KP sowie der Filteranordnung 140 zur Signalgeneratoranordnung 130 (zur Aufladung) bzw. über die Auswertefilteranordnung 210 und die Gleichrichteranordnung 220 zur Speicheranordnung 250 (zur Auswertung) bereitstellen. Die genannten Komponenten 170, 140, 130, 210, 220, 250 können ebenfalls an der Leiterplatte angeordnet sein.
• Die Leiterplatte mit den Komponenten, in anderen Worten die Kontrollanordnung 100 und/oder die Auswerteanordnung 200, kann als ein gemeinsames Bauteil aufgefasst werden, welches nachfolgend als Sensorschaltanordnung 400 bezeichnet wird. Es ist optional möglich, dass diese Sensorschaltanordnung 400 als einzeln handhabbares und am Fahrzeug montierbares Teil ausgeführt ist. Die Sensorschaltanordnung 400 kann zur Montage der erfindungsgemäßen Anordnung 10 über wenigstens eine Sensorzuleitung 410 mit dem Sensorelement 20 und ggf. mit wenigstens einem weiteren Sensorelement 20' elektrisch verbunden sein. Das wenigstens eine weitere Sensorelement 20' kann dabei ggf. über wenigstens eine weitere Sensorzuleitung 410 mit der Sensorschaltanordnung 400 verbunden sein. Optional ist es zudem möglich, dass die Sensorschaltanordnung 400 über eine Schildleitung 420, insbesondere Schildzuleitung 420, mit wenigstens einem Schildelement 160 oder weiteren Schildelement elektrisch verbunden ist, oder dass die Schildleitung 420 das Schildelement 160 (d. h. ggf. auch ein weiteres Schildelement) bildet.
• Als eine beispielhafte Ausgestaltung für die erfindungsgemäße Anordnung 10 ist ein Koaxialkabel 450 in 5 schematisch gezeigt, deren Außenleiter 450.2 als Sensorelement 20 genutzt wird. In anderen Worten bildet der Schirm 450.2 des Koaxialkabels 450 das Sensorelement 20. Hierzu kann über den Anschluss 180.A der Sensorschaltanordnung 400 die Sensorzuleitung 410 mit dem Außenleiter 450.2 elektrisch verbunden werden. Der Anschluss 180.A überträgt dabei das elektrische Signal der elektrischen Ansteuerung, welches von der Signalgeneratoranordnung 130 und/oder der Filteranordnung 140 vorgegeben (also erzeugt und ggf. gefiltert) und ferner durch eine Sensorkontrollanordnung 170 am Anschluss 180.A ausgegeben werden kann. In gleicher Weise kann über einen Schildelementanschluss 150.A der Sensorschaltanordnung 400 eine Schildzuleitung 420 mit einem Schildelement 160 verbunden sein (siehe 6) oder die mit dem Schildelementanschluss 150.A verbundene Schildleitung 420 selbst das Schildelement 160 (oder ggf. auch ein weiteres Schildelement) bilden. Insbesondere im letzteren und in 5 gezeigten Fall kann es sinnvoll sein, wenn das Schildelement 160 als passives Schildelement 160 betrieben wird. Der Innenleiter 450.1 (d. h. die Seele) des Koaxialkabels 450 kann ggf. unverbunden bleiben.
• Bei einem Betrieb als passives Schildelement 160 wird das Schildelement 160 im Betrieb (stets bzw. während des Auf- und/oder Entladens des Sensorelements 20) mit einem vorgegebenen konstanten elektrischen Potential über den Schildelementanschluss 150.A verbunden. Das elektrische Potential des Schildelements 160 kann dabei einem Massepotential 21 entsprechen oder ein davon abweichendes Potential sein. Im Gegensatz hierzu kann beim Betrieb als aktives Schildelement 160 das elektrische Potential des Schildelements 160 in Abhängigkeit vom elektrischen Potential des Sensorelements 20 nachgeführt und variiert werden.
• Es ist über einen Pfeil in 5 verdeutlicht, dass zur Montage der erfindungsgemäßen Anordnung 10 am Fahrzeug 1 eine Verdrillung der Zuleitungen 410, 420 durchgeführt werden kann. Zunächst kann dabei das Schildelement 160 in der Form einer Schildleitung 420 als langestreckte Schildelektrode 160 parallel zur Sensorzuleitung 410 verlaufen. Die Verdrillung kann z. B. durch ein Gegeneinanderverwinden und ein schraubenförmiges Umeinanderwickeln der Sensorzuleitung 410 mit der Schildleitung 420 erfolgen. Die verdrillten Zuleitungen 410, 420 sind mit einer gestrichelten und durchgehenden Linie hervorgehoben. Auf diese Weise kann die Empfindlichkeit gegenüber äußere elektromagnetische Störeinflüsse auf die Zuleitungen 410, 420 reduziert werden. Anschließend kann zur Montage die Sensorzuleitung 410 mit dem Außenleiter 450.2 elektrisch verbunden werden, sodass der Außenleiter 450.2 das Sensorelement 20 bildet. Die Schildleitung 420 sowie die Seele 450.1 des Koaxialkabels 450 bleibt ggf. unverbunden. Alternativ wird die Schildleitung 420 mit der Seele 450.1 elektrisch verbunden. Bei dieser Konfiguration ist es vorteilhaft, wenn das Schildelement 160 als passives Schildelement 160 verwendet wird.
• Alternativ ist auch ein Betrieb des Schildelements 160 bzw. der Schildleitung 420 als aktives Schildelement 160 sinnvoll. Hierzu wird ggf. eine andere Verschaltung am Koaxialkabel 450 gewählt. Dabei kann die Sensorzuleitung 410 mit der Seele 450.1 (also dem Innenleiter 450.1) des Koaxialkabels 450 elektrisch verbunden werden, sodass die Seele 450.1 ebenfalls als Sensorzuleitung dient. Die Schildleitung 420, in diesem Fall ggf. als Schildzuleitung 420, kann mit dem Außenleiter 450.2 (d. h. mit der Abschirmung) des Koaxialkabels 450 elektrisch verbunden werden, sodass der Außenleiter 450.2 das aktive Schildelement 160 bildet. Das Koaxialkabel 450 mit der Seele 450.1 kann dabei als Zuleitung zum Sensorelement 20 dienen, welches dann allerdings separat vom Koaxialkabel 450 ausgeführt ist. Der Außenleiter 450.2 bewirkt als aktives Schildelement 160 eine verbesserte Abschirmung der Sensorzuleitung 410. Die Zuleitung 410, 420 zum Koaxialkabel 450 kann wie zuvor beschrieben verdrillt sein, oder es kann sich um parallel geführte Leitungen handeln.
• Ein separates Sensorelement 20, welches z. B. über die zuvor beschriebenen verdrillten Zuleitungen 410, 420 und/oder über das Koaxialkabel 450 mit dem Außenleiter 450.2 als aktives Schildelement 160 und/oder über eine davon abweichende Variante, mit der Sensorschaltanordnung 400 verbunden ist, ist beispielhaft in 6 gezeigt. Das Sensorelement 20 kann z. B. als elektrisch leitfähige Fläche (sogenannte Flachelektrode 20) und/oder als eine elektrisch leitfähige Leitung oder dergleichen ausgebildet sein. Das Sensorelement 20 ist in einer montierten Anordnung (z. B. im Heckbereich) in der Nähe zu weiteren Teilen des Fahrzeuges 1 gezeigt. Schematisch angedeutet ist dabei ein Teil des Fahrzeuges 1, welcher als Massepotential 21 angesehen werden kann. Das Fahrzeug 1 kann eine Last auf das Sensorelement 20 verursachen, welcher durch eine Abschirmung entgegengewirkt werden kann. Es wird dabei durch Pfeile das elektrische Feld verdeutlicht, welches zwischen einem Schildelement 160 und dem Sensorelement 20 auftreten kann (und durch den Betrieb des Schildelements 160 als ein aktives Schildelements 160 möglichst reduziert bzw. eliminiert werden kann), und welches zur Erfassung der Aktivierungshandlung bzw. des Aktivierungsmittels 3 dient.
• Besonders vorteilhaft ist dabei die gezeigte Form des (aktiven) Schildelements 160. Die Form ist bspw. eine U-Form, wobei die beiden gegenüberstehenden Seitenteile 160.2 des Schildelements 160 einen seitlichen Bereich und ein Mittenteil 160.1 des Schildelements 160 den Mittenbereich bzw. die Fahrzeugseite abschirmt. Auf diese Weise kann der Detektionsbereich sehr genau durch den offenen Bereich 160.3 des Schildelements 160 zwischen den Seitenteilen 160.2 definiert werden. Das Schildelement 160 kann z. B. dadurch als aktives Schildelement 160 betrieben werden, dass es mit der Schild(zu)leitung 420 bzw. mit einem Außenleiter 450.2 des Koaxialkabels 450 (wenn dieses als Zuleitung verwendet wird) elektrisch verbunden wird. Das Sensorelement 20 kann ferner mit der Sensorzuleitung 410 und/oder mit der Seele 450.1 des Koaxialkabels 450 (wenn dieses als Zuleitung verwendet wird) elektrisch verbunden werden.
• In 4 ist schematisch eine Sensorkontrollanordnung 170 gezeigt, welche das Verstärkungsmittel 170.2 als Gegenkopplung des Übertragungselements 170.1 aufweist. Ein Kondensator C des Verstärkungsmittels 170.2 weist dabei eine Messkapazität Cmess auf, welche an eine maximale veränderliche Sensorkapazität CS angepasst sein kann, insbesondere dieser entspricht.
• In 7 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren visualisiert. Gemäß einem ersten Verfahrensschritt 501 erfolgt dabei ein Generieren eines elektrischen Ansteuerungssignals. Gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 502 erfolgt ein Bereitstellen einer elektrischen Ansteuerung an einem Sensorelement, wobei mittels des Ansteuerungssignals wiederholte Ladungsübertragungen bei dem Sensorelement initiiert werden, um eine Veränderung, insbesondere eine Annäherung durch ein Aktivierungsmittel, in einer Umgebung des Sensorelements zu erfassen. Anschließend kann gemäß einem dritten Verfahrensschritt 503 ein Bereitstellen eines Sensorsignals anhand der Ladungsübertragungen erfolgen. Danach kann gemäß einem vierten Verfahrensschritt 504 ein Durchführen einer wiederholten Ermittlung wenigstens eines für die Erfassung spezifischen Parameters des Sensorelements anhand des Sensorsignals erfolgen, um die Detektion der Aktivierungshandlung durchzuführen.
• 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.
• Bezugszeichenliste

1

Fahrzeug

1.1

Stoßfänger

1.2

Heckbereich

1.3

Heckklappe

1.4

Seitenbereich

1.5

Türgriff

1.6

Tür

1.7

Frontbereich

2

Benutzer

3

Aktivierungsmittel

5

Identifikationsgeber

8

Steuergerät

10

Anordnung

20

Sensorelement, Sensorelektrode

20'

weiteres Sensorelement

21

Massepotential

100

Kontrollanordnung

130

Signalgeneratoranordnung, Signalgenerator

130.1

Digital-Analog-Konverter

140

Filteranordnung, Aktives Filter, Sinusfilter

140.1

Operationsverstärker

140.2

Filterelement

150

Schildkontrollanordnung

150.A

Schildelementanschluss

150.1

Operationsverstärker

160

Schildelement

160.1

Mittenteil

160.2

Seitenteil, Schenkel

160.3

Detektionsbereich, offener Bereich

170

Sensorkontrollanordnung, Spannungsfolger

170.A

erster Anschluss von 170

170.B

zweiter Anschluss von 170

170.1

Operationsverstärker, Übertragungselement, Verstärkerelement

170.2

Filterelement, Verstärkungsmittel, Kopplungselement

180

Schaltelement

180.A

Ausgang von 180, Sensorelementanschluss

200

Auswerteanordnung

210

Auswertefilteranordnung

210.A

erster Anschluss bzw. Ausgang von 210

220

Gleichrichteranordnung

230

Kompensationsanordnung

250

Speicheranordnung, Integrator

250.A

erster Anschluss

250.B

zweiter Anschluss, Eingang

300

Kontrollvorrichtung, Mikrocontroller

400

Sensorschaltanordnung

410

Sensorzuleitung

420

Schildzuleitung

450

Koaxialkabel

450.1

Innenleiter, Seele

450.2

Außenleiter

501

erster Verfahrensschritt

502

zweiter Verfahrensschritt

503

dritter Verfahrensschritt

CL

Speicherkapazität

CS

Sensorkapazität

KP

Kontrollpfad

Claims (24)

1. Anordnung (10) für ein Fahrzeug (1) zur Detektion einer Aktivierungshandlung für die Aktivierung einer Funktion am Fahrzeug (1), insbesondere zur Detektion einer Aktivierungshandlung in einem Front-, Seiten- und/oder Heckbereich (1.2, 1.4, 1.7) des Fahrzeuges (1) für die Aktivierung einer Öffnung und/oder Entriegelung einer Klappe (1.3, 1.6) am Fahrzeug (1), aufweisend: - wenigstens ein Sensorelement (20) zur Erfassung einer Veränderung, insbesondere einer Annäherung durch ein Aktivierungsmittel (3), in einer Umgebung des Sensorelements (20), - eine Signalgeneratoranordnung (130) zur Bereitstellung eines Ansteuerungssignals zur elektrischen Ansteuerung des Sensorelements (20), - eine Auswerteanordnung (200) zur wiederholten Ermittlung wenigstens eines für die Erfassung spezifischen Parameters des Sensorelements (20) anhand eines Sensorsignals, um die Detektion der Aktivierungshandlung durchzuführen, - eine Sensorkontrollanordnung (170), welche mit dem Sensorelement (20) elektrisch verschaltet ist, - ein Übertragungselement (170.1) der Sensorkontrollanordnung (170), welches mit der Signalgeneratoranordnung (130) elektrisch verschaltet ist, um anhand des Ansteuerungssignals wiederholte Ladungsübertragungen bei dem Sensorelement (20) zu initiieren, - ein Verstärkungsmittel (170.2) der Sensorkontrollanordnung (170), welches mit der Auswerteanordnung (200) elektrisch verschaltet ist, um anhand der Ladungsübertragungen das Sensorsignal bereitzustellen.
2. Anordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorkontrollanordnung (170) durch das Übertragungselement (170.1) einen Spannungsfolger und/oder eine direkte Gegenkopplung bei dem Übertragungselement (170.1) bereitstellt, um ein elektrisches Ausgangssignal am Sensorelement (20) zu erzeugen, vorzugsweise in der Form einer periodischen Spannung, bevorzugt gleichbleibender Polarität, welches dem Ansteuerungssignal als Eingangssignal des Spannungsfolgers und/oder Übertragungselements (170.1) folgt, um die wiederholten Ladungsübertragungen zu initiieren.
3. Anordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorkontrollanordnung (170) durch das Übertragungselement (170.1) einen Spannungsfolger bereitstellt, um über einen ersten Anschluss (170.A) niederohmig ein elektrisches Ausgangssignal am Sensorelement (20) zur Initiierung der Ladungsübertragungen auszugeben, vorzugsweise um die Ladungsübertragungen als lastunabhängige niederohmige Sensorspeisung des Sensorelements (20) bereitzustellen, und um das elektrische Ausgangssignal abhängig, insbesondere gleich und/oder mit einem Verstärkungsfaktor von 1, zum Ansteuerungssignal zu erzeugen.
4. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorkontrollanordnung (170) eine Anordnung aus dem Übertragungselement (170.1) und dem Verstärkungsmittel (170.2) aufweist, um einen elektronischen Verstärker bereitzustellen, um durch den Verstärker anhand der Ladungsübertragungen das Sensorsignal bereitzustellen, vorzugsweise um eine elektrische Spannung beim Sensorelement (20) in das Sensorsignal in der Form einer von den Ladungsübertragungen abhängigen elektrischen Spannung umzuwandeln.
5. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Erfassung spezifische Parameter des Sensorelements (20) eine veränderliche Sensorkapazität (CS) ist, welche durch das Sensorelement (20) bereitgestellt ist, wobei die Sensorkontrollanordnung (170) eine Anordnung aus dem Übertragungselement (170.1) und dem Verstärkungsmittel (170.2) aufweist, um einen elektronischen Verstärker bereitzustellen, um durch den Verstärker anhand der Ladungsübertragungen das Sensorsignal in der Form einer zur Sensorkapazität (CS) proportionalen elektrischen Spannung zu erzeugen.
6. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorkontrollanordnung (170) eine Anordnung aus dem Übertragungselement (170.1) und dem Verstärkungsmittel (170.2) aufweist, um das Sensorsignal mit einer Verstärkung bereitzustellen, sodass das Sensorsignal abhängig ist von, und vorzugsweise proportional ist zu, einer Spannung an einem Anschluss (170.A, 170.C) der Sensorkontrollanordnung (170), verstärkt durch einen Verstärkungsfaktor, wobei der Verstärkungsfaktor abhängig ist von, und vorzugsweise proportional ist zu, einem Verhältnis des für die Erfassung spezifischen Parameters des Sensorelements (20) zu dem Verstärkungsmittel (170.2).
7. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (170.1) als ein elektronisches Verstärkungselement, vorzugsweise als ein Operationsverstärker, ausgebildet ist, welches mit dem Verstärkungsmittel (170.2) gegengekoppelt ist, um das Sensorsignal bereitzustellen.
8. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsmittel (170.2) ein Filterverhalten der Sensorkontrollanordnung (170) definiert, welches an die elektrische Ansteuerung angepasst ist.
9. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsmittel (170.2) wenigstens ein Filterelement (170.2) aufweist, welches an die elektrische Ansteuerung angepasst ist, vorzugsweise an eine Frequenz des Ansteuerungssignals angepasst ist, um ein daran angepasstes Filterverhalten und/oder einen Arbeitsfrequenzbereich bereitzustellen und/oder ein lineares Verstärkungsverhalten für das Sensorsignal im Arbeitsfrequenzbereich bereitzustellen.
10. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Erfassung spezifische Parameter des Sensorelements (20) eine veränderliche Sensorkapazität (CS) ist, welche durch das Sensorelement (20) bereitgestellt ist, wobei das Verstärkungsmittel (170.2) wenigstens ein Filterelement (170.2) aufweist, um in Zusammenwirkung mit der Sensorkapazität (CS) ein an die elektrische Ansteuerung angepasstes Bandpassverhalten bereitzustellen, um die Bereitstellung des Sensorsignals an die elektrische Ansteuerung anzupassen, vorzugsweise einen Arbeitsfrequenzbereich einzustellen.
11. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorkontrollanordnung (170) dazu ausgeführt ist, eine elektrische Spannung an einem ersten Anschluss (170.A) oder dritten Anschluss (170.C) der Sensorkontrollanordnung (170) in das Sensorsignal in der Form einer dazu proportionalen elektrischen Spannung an einem zweiten Anschluss (170.B) der Sensorkontrollanordnung (170) umzuwandeln, wobei die Sensorkontrollanordnung (170) eine elektronische Verstärkung für die Umwandlung bereitstellt, welche abhängig ist von dem Verstärkungsmittel (170.2) und/oder dem für die Erfassung spezifischen Parameter des Sensorelements (20).
12. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsmittel (170.2) als wenigstens ein Filterelement (170.2) einen Kondensator (C) und/oder einen Widerstand (R) aufweist, um ein Filterverhalten bereitzustellen, vorzugsweise um einen kapazitiven Verstärker und/oder Spannungsfolger und/oder Spannungsvervielfacher für die Bereitstellung des Sensorsignals bereitzustellen.
13. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Erfassung spezifische Parameter des Sensorelements (20) eine veränderliche Sensorkapazität (CS) ist, welche durch das Sensorelement (20) bereitgestellt ist, wobei das Verstärkungsmittel (170.2) als wenigstens ein Filterelement (170.2) einen Kondensator (C) und/oder einen Widerstand (R) aufweist, wobei der Kondensator (C) und/oder der Widerstand (R) derart an eine maximale veränderliche Sensorkapazität (CS) und an eine Arbeitsfrequenz der elektrischen Ansteuerung, insbesondere Frequenz des Ansteuerungssignals, angepasst ist, dass das Filterelement (170.2) ein Filterverhalten der Sensorkontrollanordnung (170), vorzugsweise Tiefpassverhalten, bereitstellt und das Sensorsignal linear abhängig von der Sensorkapazität (CS) erzeugt wird.
14. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Erfassung spezifische Parameter des Sensorelements (20) eine veränderliche Sensorkapazität (CS) ist, welche durch das Sensorelement (20) bereitgestellt ist, wobei das Verstärkungsmittel (170.2) einen Dynamikbereich bei der Erfassung definiert, wobei vorzugsweise für einen maximalen Dynamikbereich eine Messkapazität (Cmess) eines Kondensators (C) des Verstärkungsmittels (170.2) einer maximalen veränderlichen Sensorkapazität (CS) entspricht.
15. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Erfassung spezifische Parameter des Sensorelements (20) als eine veränderliche Sensorkapazität (CS) ausgeführt ist, wobei die Veränderung der Sensorkapazität (CS) für die Veränderung in der Umgebung spezifisch ist, und wenigstens ein Filterelement (170.2) der Sensorkontrollanordnung (170) einen Kondensator (C) mit einer Messkapazität (Cmess) aufweist, um das Sensorsignal durch die Sensorkontrollanordnung (170) in Abhängigkeit von der aktuellen Sensorkapazität (CS) und der Messkapazität (Cmess) auszugeben.
16. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (20) als eine Sensorelektrode (20) ausgebildet ist, um den für die Erfassung spezifischen Parameter als eine veränderliche Kapazität (CS) bereitzustellen, wobei die Veränderung der Kapazität (CS) für die Veränderung in der Umgebung spezifisch ist, wobei die Anordnung (10) dazu ausgeführt ist, zur wiederholten Ermittlung wiederholt eine Aufladung einer Speicheranordnung (250), insbesondere eines Integrators (250), der Auswerteanordnung (200) in Abhängigkeit von dem Sensorsignal zu initiieren, sodass die durch die Speicheranordnung (250) gespeicherte elektrische Ladung für die Veränderung der Kapazität (CS) spezifisch ist.
17. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontrollvorrichtung (300) mit einer Speicheranordnung (250) der Auswerteanordnung (200) elektrisch verschaltet ist, um eine durch die Speicheranordnung (250) gespeicherte elektrische Ladung zur Ermittlung des für die Erfassung spezifischen Parameters auszuwerten, vorzugsweise durch eine Analog-Digital-Umwandlung einer Spannung bei der Speicheranordnung (250).
18. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speicheranordnung (250) der Auswerteanordnung (200) über eine Auswertefilteranordnung (210) mit der Sensorkontrollanordnung (170) elektrisch verschaltet ist, um das Sensorsignal durch die Auswertefilteranordnung (210) gefiltert und/oder umgewandelt in ein Stromsignal, vorzugsweise durch eine Transkonduktanzwandlung, an die Speicheranordnung (250) auszugeben.
19. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswertefilteranordnung (210) zur Filterung des Sensorsignals vorgesehen ist, wobei das Filterverhalten der Auswertefilteranordnung (210) an die elektrische Ansteuerung angepasst ist, und mit dem Filterverhalten der Sensorkontrollanordnung (170), welches durch das Verstärkungsmittel (170.2) eingestellt ist, korreliert ist.
20. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (10) als kapazitive Sensoranordnung zumindest teilweise in einem Stoßfänger (1.1) des Fahrzeuges (1) integriert ist, um den Front- (1.7) und/oder Heckbereich (1.2) des Fahrzeuges (1) zu überwachen, und um als die Funktion am Fahrzeug (1) die Front- und/oder Heckklappe (1.3) des Fahrzeuges (1) zu öffnen, insbesondere um eine Ausgabe eines Öffnungssignals und/oder eine Authentifizierungsprüfung zu initiieren.
21. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (10) dazu ausgeführt ist, wiederholt durch die elektrische Ansteuerung des Sensorelements (20) das Sensorelement (20) aufzuladen und zu entladen, und hierdurch zur Ermittlung des wenigstens einen für die Erfassung spezifischen Parameters des Sensorelements (20) die Ladungsübertragungen durchzuführen, um anhand der Ladungsübertragungen eine Speicheranordnung (250) aufzuladen, wobei eine Kontrollvorrichtung (300), insbesondere wenigstens ein Mikrocontroller, mit der Signalgeneratoranordnung (130) elektrisch verbunden ist, um die elektrische Ansteuerung bei der Signalgeneratoranordnung (130) zu initiieren, und/oder mit der Speicheranordnung (250) elektrisch verbunden ist, um die Menge der in der Speicheranordnung (250) gespeicherten und/oder nach mehreren Ladungsübertragungen akkumulierten Ladung auszuwerten, und anhand der Auswertung die Detektion durchzuführen, vorzugsweise um ein Aktivierungssignal zur Aktivierung der Funktion am Fahrzeug (1) auszugeben, wenn die Ladungsmenge einen Grenzwert überschreitet.
22. System aufweisend: - eine Anordnung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, - eine Kontrollvorrichtung (300) zur Ausgabe eines Aktivierungssignals im Falle der Detektion der Aktivierungshandlung, - ein Steuergerät (8), welches mit der Kontrollvorrichtung (300) verbunden ist, um bei Empfang des Aktivierungssignals die Funktion am Fahrzeug (1) auszuführen.
23. Verfahren für ein Fahrzeug (1) zur Detektion einer Aktivierungshandlung für die Aktivierung einer Funktion am Fahrzeug (1), insbesondere in einem Front-, Seiten- und/oder Heckbereich (1.2, 1.4, 1.7) des Fahrzeuges (1) für die Aktivierung einer Öffnung und/oder Entriegelung einer Klappe (1.3, 1.6) am Fahrzeug (1), wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: - Generieren eines elektrischen Ansteuerungssignals, - Bereitstellen einer elektrischen Ansteuerung an einem Sensorelement (20), wobei mittels des Ansteuerungssignals wiederholte Ladungsübertragungen bei dem Sensorelement (20) initiiert werden, um eine Veränderung, insbesondere eine Annäherung durch ein Aktivierungsmittel (3), in einer Umgebung des Sensorelements (20) zu erfassen, - Bereitstellen eines Sensorsignals anhand der Ladungsübertragungen, - Durchführen einer wiederholten Ermittlung wenigstens eines für die Erfassung spezifischen Parameters des Sensorelements (20) anhand des Sensorsignals, um die Detektion der Aktivierungshandlung durchzuführen.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche betrieben wird.

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