DE102020113492A1

DE102020113492A1 - Anordnung für ein Fahrzeug zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung

Info

Publication number: DE102020113492A1
Application number: DE102020113492.4A
Authority: DE
Inventors: Berthold Sieg
Original assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Current assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2021-11-25
Also published as: CN115606097A; WO2021233570A1; EP4154404A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (5) für ein Fahrzeug (1) zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung, insbesondere einer Betätigung einer Fahrzeugkomponente (2), aufweisend:- eine Sensoranordnung (10) zur induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung, um wenigstens ein Erfassungssignal (S1, S2) bereitzustellen, wobei das wenigstens eine Erfassungssignal (S1, S2) für eine Erfassungsinformation (VS) über die Aktivierungshandlung spezifisch ist,- eine elektronische Verarbeitungsanordnung (70) zum Ermitteln der Erfassungsinformation (VS) aus dem wenigstens einen Erfassungssignal (S1, S2), um die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation (VS) zu detektieren, wobei die Sensoranordnung (10) mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) auf unterschiedlichen Lagen (L1, L2) einer Leiterplatte (90) aufweist, wobei die Sensorelemente (11, 12) über eine Durchkontaktierung (91) miteinander elektrisch verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für ein Fahrzeug zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass bei einer Fahrzeugkomponente wie einem Türgriff eines Fahrzeuges wenigstens ein Taster vorgesehen sein kann, um eine Berührung oder Bewegung des Türgriffs zu erfassen. Diese Betätigung der Fahrzeugkomponente kann eine Funktion beim Fahrzeug auslösen, wie bspw. eine Entriegelung und/oder Öffnung einer Klappe des Fahrzeuges. Aufgrund der mechanischen Funktionsweise des Tasters kann jedoch die Zuverlässigkeit verringert sein.
Ferner ist auch der Einsatz von induktiven Sensoren bei Fahrzeugen bekannt, um die Betätigung einer Fahrzeugkomponente zu erfassen. Bspw. können hierzu sogenannte LDC Sensoren genutzt werden, welche die Veränderung einer Induktivität erfassen. Allerdings ist diese Art der Erfassung häufig noch störanfällig, sodass auch hier die Zuverlässigkeit reduziert sein kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lösung zur Erfassung und/oder Detektion einer Aktivierungshandlung vorzuschlagen.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Anordnung, vorzugweise Schaltungsanordnung. Die erfindungsgemäße Anordnung kann für eine Verwendung bei einem Fahrzeug zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung ausgeführt sein. Hierzu kann die erfindungsgemäße Anordnung bspw. an einer Fahrzeugkomponente befestigt werden. Die erfindungsgemäße Anordnung kann z. B. als Schaltungsanordnung mit einer Leiterplatte und optional wenigstens einem Gehäuse ausgebildet sein. Die Aktivierungshandlung ist bspw. eine Betätigung der Fahrzeugkomponente, vorzugsweise durch eine Berührung und/oder Kraftausübung durch einen Benutzer. Die erfindungsgemäße Anordnung kann insbesondere als eine elektronische Schaltungsanordnung und/oder ein induktiver Sensor ausgebildet sein.
Die Aktivierungshandlung und insbesondere die Betätigung der Fahrzeugkomponente kann bspw. eine Berührung und/oder eine Bewegung und/oder eine Kraftausübung an der Fahrzeugkomponente umfassen, welche eine Bewegung eines Aktivierungsmittels der erfindungsgemäßen Anordnung auslöst. Bspw. kann die Berührung eines Gehäuses der Fahrzeugkomponente eine Verschiebung des Aktivierungsmittels bewirken. Das Aktivierungsmittel ist vorteilhafterweise an einem Gehäuse der Fahrzeugkomponente oder der erfindungsgemäßen Anordnung befestigt und/oder bewegbar gelagert. Ferner kann das Aktivierungsmittel als eine elektrisch leitfähige Fläche oder Beschichtung am Gehäuse ausgebildet sein.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn das Fahrzeug als ein Kraftfahrzeug, insbesondere als ein Hybridfahrzeug oder als ein Elektrofahrzeug ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Hochvolt-Bordnetz und/oder einem Elektromotor. Außerdem kann es möglich sein, dass das Fahrzeug als ein Brennstoffzellenfahrzeug und/oder Personenkraftfahrzeug und/oder 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 oder eine Bewegung einer Klappe (z. B. Front- oder Heck- oder Seitenklappe bzw. -tür) des Fahrzeuges in eine Offenstellung oder eine Freigabe eines Motorstarts. Es ist möglich, dass die Funktion und/oder die Authentifizierung initiiert werden, wenn die Aktivierungshandlung erfolgreich durch die erfindungsgemäße Anordnung detektiert wurde. Bspw. erfolgt bei der erfolgreichen Detektion der Aktivierungshandlung eine Ausgabe eines Auslösesignals durch die erfindungsgemäße Anordnung, welches die Funktion und/oder die Authentifizierung triggert. Das Auslösesignal wird in anderen Worten in Abhängigkeit von der Detektion der Aktivierungshandlung ausgegeben, bspw. durch die Verarbeitungsanordnung. Die Ausgabe erfolgt bspw. an ein Steuergerät des Fahrzeuges. Hierzu kann die erfindungsgemäße Anordnung ein Kabel und/oder eine Steckverbindung oder dergleichen aufweisen, um mit dem Steuergerät des Fahrzeuges lösbar elektrisch verbunden zu werden.
Weiter ist es denkbar, dass das Sicherheitssystem auch als ein passives Zugangssystem ausgebildet ist, welches ohne aktive manuelle Betätigung des ID-Gebers die Authentifizierung und/oder die Aktivierung einer Funktion bei Detektion der Annäherung des ID-Gebers an das Fahrzeug initiiert. Hierzu wird bspw. wiederholt ein Wecksignal durch das Sicherheitssystem ausgesendet, welches durch den ID-Geber bei der Annäherung empfangen werden kann, und dann die Authentifizierung auslöst.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann die nachfolgenden Komponenten aufweisen, vorzugsweise um einen induktiven Sensor auszubilden:

- eine Sensoranordnung zur induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung, um wenigstens ein, insbesondere (genau oder mindestens) ein erstes und zweites, Erfassungssignal bereitzustellen, wobei das wenigstens eine Erfassungssignal für eine, insbesondere gleiche, Erfassungsinformation über die Aktivierungshandlung spezifisch sein kann,
- eine elektronische Verarbeitungsanordnung, wie ein Mikrocontroller, zum Ermitteln der Erfassungsinformation aus dem wenigstens einen Erfassungssignal, um die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation, insbesondere anhand einer Veränderung der Erfassungsinformation, zu detektieren.

Es kann vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung mindestens oder genau zwei (oder mindestens oder genau vier) Sensorelemente auf unterschiedlichen Lagen einer Leiterplatte aufweist. Das erste Sensorelement kann somit auf einer ersten Lage und das zweite Sensorelement kann auf einer zweiten Lage der Leiterplatte angeordnet sein. Wenn mehr als zwei Sensorelemente vorgesehen sind, also bspw. mindestens oder genau vier Sensorelemente, können erste der Sensorelemente (z. B. ein erstes und drittes Sensorelement) auf der ersten Lage und zweite der Sensorelemente (z. B. ein zweites und viertes Sensorelement) auf der zweiten Lage angeordnet sein. Das erste und zweite Sensorelement kann untereinander und/oder das dritte und vierte Sensorelement untereinander und/oder das erste und dritte Sensorelement nebeneinander und/oder das zweite und vierte Sensorelement nebeneinander angeordnet sein. Damit ergibt sich eine paarweise Anordnung der Sensorelemente untereinander auf den unterschiedlichen Lagen. Die Sensorelemente, die untereinander angeordnet sind, können zudem über Durchkontaktierungen miteinander elektrisch verbunden sein. Die Sensorelemente, die auf der gleichen Lage nebeneinander angeordnet sind, können ggf. über Leiterbahnen miteinander elektrisch verbunden sein. In anderen Worten können die Paare jeweils über eine Durchkontaktierung miteinander elektrisch verbunden sein. Entsprechend kann die Leiterplatte als eine mehrlagige Leiterplatte ausgeführt sein. Die Sensorelemente sind bspw. als elektrisch leitfähige Elemente ausgebildet, z. B. in der Form wenigstens einer Leiterbahn der Leiterplatte. Die Leiterplatte kann bspw. mindestens zwei oder mindestens drei oder mindestens oder genau vier Lagen aufweisen. Die Lagen können miteinander fest verbunden, und somit aufeinandergestapelt sein. Jede Lage kann somit als eine Leiterbahnebene der Leiterplatte aufgefasst werden. Weiter können Leiterbahnen der einzelnen Lagen über Durchkontaktierungen (engl. „vias“) miteinander elektrisch verbunden sein. Eine Durchkontaktierung kann als eine vertikale elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnebenen der Leiterplatte ausgeführt sein. Die elektrische Verbindung kann durch eine innen metallisierte Bohrung im Trägermaterial der Leiterplatte realisiert sein.
Die Anordnung untereinander auf unterschiedlichen Lagen ermöglicht es, die Sensorelemente gemeinsam zur Erzeugung eines Magnetfeldes einzusetzen. Falls mehr als zwei Sensorelemente vorgesehen sind, können sämtliche der Sensorelemente oder paarweise die Sensorelemente (also immer zwei der Sensorelemente) zur Erzeugung eines gemeinsamen Magnetfeldes dienen.
Bei mehreren Erfassungssignalen können die Erfassungssignale für die gleiche Erfassungsinformation spezifisch sein, also in anderen Worten Träger für die gleiche Erfassungsinformation sein, bspw. die gleiche Frequenz aufweisen. Die Erfassungsinformation, wie die Frequenz des wenigstens einen Erfassungssignals, kann für die Aktivierungshandlung spezifisch sein, also von der Aktivierungshandlung abhängig sein, sodass anhand der Erfassungsinformation die Aktivierungshandlung detektiert werden kann.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die mindestens zwei Sensorelemente jeweils als elektrische Spiralspule ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass Störungen und/oder Verluste, wie Wirbelstromverluste, reduziert werden können.
Es kann optional möglich sein, dass die mindestens zwei Sensorelemente, insbesondere paarweise, zur gemeinsamen induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung räumlich parallel und/oder bifilar angeordnet und/oder elektrisch seriell miteinander verschaltet sind. Damit kann es auch möglich sein, dass die Sensorelemente derart verschaltet sind, dass der elektrische Stromfluss durch die Sensorelemente, insbesondere durch das erste und zweite Sensorelement, und vorzugsweise durch das dritte und vierte Sensorelement, gleichsinnig ist. Bei einer bifilaren Ausbildung der Sensorelemente und bei gegensinnigem Stromfluss würden sich die durch die Sensorelemente entstehenden magnetischen Felder gegenseitig nahezu aufheben. Bei der vorgesehenen Verschaltung kann es jedoch zu einem gleichsinnigen Stromfluss kommen, sodass die Magnetfelder sich verstärken. Das erste und zweite Sensorelement und/oder das dritte und vierte Sensorelemente können somit zumindest paarweise gemeinsam (kooperativ) zur Erzeugung eines Magnetfeldes und damit zur Erfassung dienen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein, insbesondere elektrisch leitendes, Aktivierungsmittel vorgesehen ist, um vorzugsweise durch die Aktivierungshandlung relativ zur Sensoranordnung bewegt zu werden, wobei bevorzugt die mindestens zwei Sensorelemente in einem Wirkbereich mit dem Aktivierungsmittel angeordnet sind, um die Bewegung induktiv zu erfassen, und insbesondere eine Induktivitätsveränderung durch die Bewegung des Aktivierungsmittels bereitzustellen. Auf diese Weise kann die Aktivierungshandlung induktiv erfasst werden. Das Aktivierungsmittel kann durch die Aktivierungshandlung betätigt, insbesondere bewegt werden, und auf diese Weise die Induktivität verändern, welche bei der Sensoranordnung messbar ist. Die Induktivitätsveränderung kann anhand des wenigstens einen Erfassungssignals festgestellt werden, z. B. anhand der Frequenz des Erfassungssignals. Die Induktivitätsveränderung und/oder die Frequenz kann somit die Erfassungsinformation bilden. Bei mehreren Erfassungssignalen können die Erfassungssignale miteinander verglichen werden, um die Erfassungsinformation zu bestimmen. Die Erfassungsinformation ist entsprechend abhängig und insbesondere proportional zur Induktivitätsveränderung. Die Detektion der Aktivierungshandlung wird bspw. durch den Vergleich der Frequenz mit einem Schwellenwert möglich.
Die nachfolgenden Angaben des Abstands zwischen einem Aktivierungsmittel und wenigstens einem der Sensorelemente beziehen sich auf den Abstand des Aktivierungsmittels im unbetätigten Zustand. Bei einer Betätigung des Aktivierungsmittels durch die Aktivierungshandlung kann es hingegen zu einer Bewegung des Aktivierungsmittels relativ zur Sensoranordnung kommen, und somit zu einer Veränderung des Abstands.
Des Weiteren ist es denkbar, dass der geringste geometrische und/oder räumliche Abstand der Sensorelemente (und insbesondere der Sensoranordnung) zu einem Masseelement und/oder zu einem Aktivierungsmittel (im unbetätigten Zustand, also wenn das Aktivierungsmittel nicht durch die Aktivierungshandlung bewegt wurde bzw. keine Aktivierungshandlung vorliegt) im Wesentlichen gleich ist. Der gleiche Abstand zwischen den Sensorelementen und dem Masseelement und/oder den Sensorelementen und dem Aktivierungsmittel kann eine geometrische Symmetrierung bewirken, um Störauswirkungen zu reduzieren. Das Masseelement kann insbesondere ein elektrisches Massepotential aufweisen. Die gleichen Abstände ermöglichen eine geometrische Symmetrierung des Aufbaus. Dies hat auch den Vorteil, dass symmetrische Erfassungssignale zur Auswertung erzeugt werden können.
Nachfolgend soll eine vorteilhafte geometrische Ausbildung näher beschrieben werden. So kann es möglich sein, dass das erste Sensorelement den gleichen Abstand zu einem Aktivierungsmittel aufweist wie das dritte Sensorelement. Alternativ oder zusätzlich kann der Abstand zwischen dem Aktivierungsmittel und der Lage, auf welcher das erste und/oder dritte Sensorelement befestigt sind, im unbetätigten Zustand des Aktivierungsmittels konstant sein. Auch kann es vorgesehen sein, dass das zweite Sensorelement den gleichen Abstand zu einem Masseelement (mit Massepotential) aufweist wie das vierte Sensorelement. Das Masseelement kann z. B. als elektrisch leitfähige Fläche auf einer Lage der Leiterplatte ausgebildet sein, insbesondere unterhalb der Lage, auf welcher das zweite und vierte Sensorelement befestigt sind. Ferner kann der Abstand zwischen dem ersten und/oder dritten Sensorelement und dem Aktivierungsmittel gleich sein zum Abstand zwischen dem zweiten und/oder vierten Sensorelement und dem Masseelement.
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn im Rahmen der Erfindung ein Aktivierungsmittel vorgesehen ist, welches ein elektrisch leitendes Material, insbesondere ein Metall, aufweist, um vorzugsweise bei einer Bewegung durch die Aktivierungshandlung eine induktive Beeinflussung der Sensorelemente bereitzustellen. Auch ist es optional denkbar, dass die mindestens zwei Sensorelemente in einem Wirkbereich mit dem Aktivierungsmittel angeordnet sind, um eine Induktivitätsveränderung durch die Bewegung des Aktivierungsmittels bereitzustellen. Das Aktivierungsmittel kann bspw. elektrisch leitend ausgeführt sein, z. B. als ein Metall, welches die Induktivitätsveränderung bewirkt. Ferner können die Sensorelemente als Teil wenigstens eines Schwingkreises verschaltet sein, und eine Oszillatoranordnung elektrisch zur Ansteuerung des wenigstens einen Schwingkreises mit den Sensorelementen verschaltet sein, um die Induktivitätsveränderung zu erfassen, vorzugsweise sodass die Erfassungsinformation für eine Frequenz des wenigstens einen Schwingkreises spezifisch ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Verarbeitungsanordnung dazu ausgeführt sein, anhand einer Veränderung der Frequenz die Induktivitätsveränderung zu erfassen und davon abhängig die Aktivierungshandlung zu detektieren. Auf diese Weise ist es möglich, durch die Sensorelemente die Bewegung des Aktivierungsmittels festzustellen. Dies ist funktional mit der herkömmlichen Verwendung von Tastern vergleichbar, welche mittels der Aktivierungshandlung betätigt werden. Allerdings ist die Nutzung von Tastern technisch aufwendiger. Die Sensorelemente erkennen ebenfalls die Betätigung des Aktivierungsmittels. Funktional kann daher eine Einheit bestehend aus mindestens zwei oder genau zwei oder vier Sensorelementen und dem Aktivierungsmittel als Taster aufgefasst werden.
Das Aktivierungsmittel ist bspw. als ein Metallelement, wie eine Metallfläche oder ein Metallstreifen oder dergleichen ausgebildet. Die Ausbildung des Aktivierungsmittels aus Metall hat den Vorteil, dass die Position des Aktivierungsmittels relativ zur Sensoranordnung die Induktivität der Sensorelemente beeinflusst. Wenigstens ein Schwingkreis, welcher zumindest teilweise durch die Sensoranordnung gebildet wird, kann dann genutzt werden, um die Veränderung der Induktivität zu messen. Hierzu kann der wenigstens ein Schwingkreis mit einer Oszillatoranordnung, wie einem freischwingenden Oszillator, elektrisch betrieben werden.
Das Aktivierungsmittel kann beweglich an der Leiterplatte der Anordnung und/oder an einem Gehäuse der Anordnung und/oder an der Fahrzeugkomponente befestigt sein. Ferner kann die Oszillatoranordnung einen Oszillator wie einen Taktgeber und/oder einen Rechtecksignal-Generator und/oder einen freischwingende Oszillator aufweisen.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass ein Aktivierungsmittel vorgesehen ist, welches direkt oder indirekt mit einem Massepotential der Anordnung elektrisch verbunden ist, also insbesondere geerdet ist. Die indirekte Verbindung kann z. B. als eine Verbindung dynamisch mit Masse ausgeführt sein, z. B. über einen Kondensator. Auf diese Weise kann die Detektion der Induktivitätsveränderung weiter verbessert werden.
Des Weiteren ist es denkbar, dass ein Verbindungsmittel zwischen dem wenigstens einen Sensorelement und einem Aktivierungsmittel geometrisch und/oder räumlich angeordnet ist, wobei bevorzugt das Verbindungsmittel elastisch ausgebildet ist. Bspw. ist es vorgesehen, dass das Verbindungsmittel als ein elastisches Element wie ein Schaumstoffpad oder eine Spiralfeder ausgebildet ist, um wenigstens eines der Sensorelemente mit dem Aktivierungsmittel (vorzugsweise elektrisch) zu verbinden. Das Verbindungsmittel ist z. B. elastisch ausgebildet, um eine relative Bewegung des Aktivierungsmittels zum Sensorelement zu ermöglichen. Weiter kann das Verbindungsmittel ein elastisch und elektrisch leitendes Material und/oder einen (leitfähigen) Schaumstoff und/oder eine Feder, insbesondere Spiralfeder, aufweisen. Vorzugsweise kann das Verbindungsmittel als ein Schaumstoffpad oder dergleichen ausgeführt sein. Dies kann eine verbesserte Störunterdrückung bewirken.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass das Verbindungsmittel direkt wenigstens eines der Sensorelemente, z. B. ein erstes und drittes Sensorelement, kontaktiert. Auch kann das Verbindungsmittel ggf. direkt das Aktivierungsmittel kontaktieren. Es kann möglich sein, dass das Verbindungsmittel räumlich in einen Luftspalt zwischen dem Sensorelement und dem Aktivierungsmittel angeordnet ist.
Zudem ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass das Verbindungsmittel ein elektrisch leitendes Material aufweist, um wenigstens oder genau eines der Sensorelemente mit dem Aktivierungsmittel elektrisch zu verbinden. Dies dient zur Störunterdrückung.
Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine elektrische Abschirmung für die Sensorelemente vorgesehen ist, wobei die elektrische Abschirmung ein elektrisch leitendes Material aufweisen kann, welches die einzelnen oder mehrere der Sensorelemente ringförmig umgibt. Hierzu kann wenigstens eine elektrisch leitfähige Fläche an den gleichen Lagen der Leiterplatte angeordnet sein, an denen auch die Sensorelemente vorgesehen sind. Auf diese Weise ist es auch möglich, die Abschirmung topfförmig als ein Ring um die Sensorelemente auszubilden. Die Abschirmung kann auf den gleichen Lagen ausgebildet, insbesondere an den gleichen Lagen befestigt, sein, auf welchen auch die Sensorelemente vorgesehen sind. In Bezug auf die geometrische Ebene der jeweiligen Lage der Leiterplatte kann die Abschirmung das Sensorelement auf dieser Lage ringförmig, und vorzugsweise von allen Seiten ggf. bis auf einen Spalt umgeben. In anderen Worten kann die Abschirmung einen offenen Ring bilden. Dabei kann die Abschirmung als eine Leiterbahn und/oder elektrisch leitfähige Fläche auf der Lage ausgebildet sein. Auch das Sensorelement kann als eine Leiterbahn und/oder elektrisch leitfähige Fläche auf der Lage ausgebildet sein.
Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Abschirmung direkt oder indirekt mit einem Massepotential elektrisch verbunden ist. Somit kann eine passive elektrische Abschirmung durch das Massepotential bereitgestellt werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Abschirmung geometrisch als ein offener oder resistiv geschlossener Ring ausgebildet ist. Es kann ein Vorteil sein, dass die Abschirmung keinen potentialgleichen geschlossenen, also einen Kurzschlussring, bildet. Somit werden Störungen bei der Abschirmung vermieden.
Ferner ist es denkbar, dass die mindestens zwei oder mindestens vier Sensorelemente symmetrisch zueinander verschaltet sind, um vorzugsweise mindestens zwei Erfassungssignale als symmetrische und/oder differenzielle Signale zu erzeugen, sodass die Erfassungssignale die gleiche Erfassungsinformation, wie eine gleiche Frequenz, aufweisen können. Die Erfassungssignale können somit für eine gleiche Erfassungsinformation über die Aktivierungshandlung spezifisch sein. Dies bedeutet insbesondere, dass aus beiden Erfassungssignalen (jeweils für sich) die Erfassungsinformation ermittelbar ist, ggf. auch ohne Berücksichtigung des jeweils anderen Erfassungssignals und ohne Durchführung eines Vergleichs der Erfassungssignale miteinander. Bspw. ist die Erfassungsinformation eine Frequenz der jeweiligen (periodischen) Erfassungssignale. Der Vergleich der Erfassungssignale ermöglicht es dabei, die Erfassungsinformation mit höherer Zuverlässigkeit zu ermitteln. Ferner ist es denkbar, dass die Erfassungssignale als symmetrische, insbesondere massesymmetrische, und/oder gegenphasige elektrische Signale ausgeführt sind. Dies ermöglicht eine differentielle Auswertung der Signale, bspw. durch eine Komparatorkomponente, um die Erfassungsinformation zuverlässig zu ermitteln.
Es ist ferner denkbar, dass die Sensoranordnung die mindestens oder genau zwei oder mindestens oder genau vier, insbesondere elektrisch leitende, Sensorelemente als elektrisch leitfähige Flächen und/oder Leiterbahnen aufweist. Die Sensorelemente können symmetrisch zueinander (miteinander) verschaltet sein, um die Erfassungssignale als symmetrische und/oder differenzielle Signale zu erzeugen, sodass vorzugsweise die Erfassungssignale die gleiche Erfassungsinformation aufweisen. Die Erfassungssignale können dabei als differenzielle und/oder symmetrische Signale, insbesondere im Sinne einer symmetrischen Übertragung, zusätzlich aber ggf. auch mit (konstanter) Phasendifferenz zueinander, an die Verarbeitungsanordnung und insbesondere eine Komparatorkomponente übertragen werden. Bspw. ermöglicht es dabei eine Phasenverschiebung von 180° zwischen den Erfassungssignalen, dass eine Phasenumkehr eines der Erfassungssignale erzielt wird und/oder dass die Nulldurchgänge der Erfassungssignale zwar gleichzeitig erfolgen, die Vorzeichen der Amplituden jedoch unterschiedlich sind. Die Verwendung von symmetrischen Signalen kann besonders robust gegenüber Störeinflüssen sein, da diese sich gegenseitig aufheben. Um die Robustheit weiter zu verbessern, kann die Schaltung der Sensoranordnung und/oder der gesamten erfindungsgemäßen Anordnung (schaltungstechnisch) möglichst symmetrisch ausgebildet sein, um auch die beiden Erfassungssignale mit einer hohen Symmetrie und insbesondere sinusförmig auszubilden. Ein weiterer Vorteil der Symmetrie ist es, dass Temperaturprobleme und dadurch entstehende Veränderungen keine oder eine geringere negative Auswirkung haben.
Es kann ferner möglich sein, dass die Sensoranordnung dazu ausgeführt ist, das wenigstens eine Erfassungssignal als ein erstes und zweites Erfassungssignal bereitzustellen, wobei die elektronische Verarbeitungsanordnung dazu ausgeführt sein kann, die Erfassungssignale miteinander zu vergleichen, um die Erfassungsinformation anhand des Vergleichs zu ermitteln, und um die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation zu detektieren. In anderen Worten können die Erfassungssignale miteinander verglichen werden, um dadurch die Erfassungsinformation zu ermitteln. Die Erfassungsinformation kann eine Eigenschaft der Erfassungssignale sein, bspw. eine Frequenz, welche abhängig sein kann von einer Induktivität der Sensoranordnung. Die Aktivierungshandlung kann somit dazu ausgeführt sein, die Erfassungsinformation und konkret die Induktivität der Sensoranordnung zu verändern. Daher kann die Verarbeitungsanordnung dazu ausgeführt sein, die Veränderung der Induktivität festzustellen, um daraus auf das Vorliegen der Aktivierungshandlung zu schließen. Hierzu kann ein Ausmaß der Veränderung z. B. mit einem Schwellenwert verglichen werden. Die erfindungsgemäße Anordnung stellt somit die Funktion eines induktiven Sensors bereit. Im Gegensatz zu herkömmlichen induktiven Sensoren können allerdings zwei Erfassungssignale ausgewertet werden, um die Stabilität und Zuverlässigkeit zu verbessern. Zur Detektion der Aktivierungshandlung kann eine Auswertung der Erfassungssignale als zwei (gleiche) periodische Signale durch einen Komparator erfolgen. Es ist möglich, dass die Erfassungssignale dadurch verglichen werden, dass die Verarbeitungsanordnung und insbesondere ein Komparator, vorzugsweise Differentialkomparator, die Differentialspannung der Sensorelemente misst. Die Erfassungssignale können somit als die elektrischen Spannungen der Sensorelemente der Sensoranordnung ausgeführt sein. Dies hat Vorteile gegenüber herkömmlichen Lösungen, welche auf eine asymmetrische Auswertung der Induktivitätsveränderung setzen, wie bspw. LDC-Sensoren.
Optional ist es denkbar, dass die mindestens zwei oder mindestens vier Sensorelemente als Teile wenigstens eines Schwingkreises, insbesondere eines Parallelschwingkreises, ausgebildet sind, um mindestens zwei Erfassungssignale als informationsgleiche und/oder periodische Signale zu erzeugen. In einem Schwingkreis wird elektrische Energie periodisch zwischen den Bauelementen des Schwingkreises, wie den Sensorelementen und wenigstens einem Kondensator, ausgetauscht, sodass daraus das wenigstens eine periodische Erfassungssignal resultieren kann. Die Erfassungssignale können dabei unterschiedlichen elektrischen Spannungen des Parallelschwingkreises entsprechen, also das erste Erfassungssignal z. B. der elektrischen Spannung an einem ersten und das zweite Erfassungssignal der elektrischen Spannung an einem zweiten der Schwingkreise. Der Schwingkreis und/oder die Sensoranordnung kann ferner mindestens einen Kondensator aufweisen, um in Zusammenwirkung mit den Sensorelementen (insbesondere in der Form von Spulen) eine Resonanz bereitzustellen. Die Resonanzfrequenz und/oder die Frequenz der Erfassungssignale kann dann als Erfassungsinformation genutzt werden. Die Erfassungssignale resultieren z. B. aus den elektrischen Schwingungen (insbesondere periodischen bzw. wiederholten Ladungsverschiebungen) bei den Sensorelementen, welche durch die Oszillatoranordnung initiiert und/oder angeregt werden und durch das Aktivierungsmittel beeinflusst werden können. Der Schwingkreis kann als ein Parallelschwingkreis aufgefasst werden, insbesondere als zwei symmetrisch zusammengeschaltete Schwingkreise. Die Erfassungssignale sind damit für die Frequenzen der elektrischen Schwingungen der zusammengeschalteten Schwingkreise spezifisch. In anderen Worten kann ein erstes Erfassungssignale für die Schwingung im ersten und ein zweites Erfassungssignal für die Schwingung im zweiten der Schwingkreise spezifisch sein. Die Schwingkreise können symmetrisch aufgebaut sein, sodass die Frequenzen der beiden Erfassungssignale gleich sind.
Außerdem ist es möglich, dass das wenigstens ein Erfassungssignal jeweils ein periodisches und/oder (insbesondere im Wesentlichen) sinusförmiges Signal ist, und vorzugsweise die unterschiedlichen Erfassungssignale zueinander phasenverschobene Signale sind. Das jeweilige Erfassungssignal kann alternativ oder zusätzlich als elektrische Spannungen und/oder elektrischer Strom ausgebildet sein. Dabei können die Erfassungssignale z. B. an jeweiligen Schwingkreisen als Spannungen anliegen, wobei die Schwingkreise u. a. durch die Sensoranordnung bzw. die Sensorelemente gebildet werden. Die Schwingkreise können einen Parallelschwingkreis bilden, dessen Frequenz sich abhängig von der Position und/oder dem Abstand des Aktivierungsmittels zur Sensoranordnung verändert.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung mindestens zwei weitere Sensorelemente, also insgesamt mindestens oder genau vier Sensorelemente, aufweist, wobei die Sensorelemente der Sensoranordnung elektrisch und insbesondere seriell miteinander verschaltet sein können, und vorzugsweise paarweise über eine Durchkontaktierung direkt oder indirekt miteinander elektrisch verbunden sind, und bevorzugt mit einem Massepotential direkt oder indirekt elektrisch verbunden sind. Ferner ist es denkbar, dass die Sensoranordnung paarweise untereinander auf unterschiedlichen Lagen einer Leiterplatte befestigt sein können, wobei die Paare nebeneinander angeordnet sein können, insbesondere um in unterschiedlichen Erfassungsbereichen jeweils die Aktivierungshandlung zu erfassen. Paarweise untereinander bedeutet, dass zumindest das erste und zweite Sensorelement als erstes Paar untereinander auf den unterschiedlichen Lagen und zumindest das dritte und vierte Sensorelement als zweites Paar untereinander auf den unterschiedlichen Lagen angeordnet sind, wobei jedoch das erste und dritte Sensorelement nebeneinander und das zweite und vierte Sensorelement nebeneinander angeordnet sein können. Dies ermöglicht eine großflächige Erfassung der Aktivierungshandlung.
Es kann ferner möglich sein, dass die Sensoranordnung mindestens oder genau vier Sensorelemente aufweist, von denen zumindest zwei auf den unterschiedlichen Lagen der Leiterplatte befestigt sind, wobei die Sensorelemente paarweise über eine Durchkontaktierung direkt oder indirekt miteinander elektrisch verbunden sein können, und insbesondere mit einem Massepotential direkt oder indirekt elektrisch verbunden sind.
Das Massepotential, auch kurz Masse oder Erde bezeichnet, kann z. B. durch die Fahrzeugkarosserie (Fahrzeugmasse) oder zusätzlich dazu als Schaltungsmasse gebildet sein. Durch die Kontaktierung der Sensorelemente miteinander können die Sensorelemente in Serie verschaltet sein, und somit besonders effizient ein Magnetfeld erzeugen. Ferner können bei spiralförmigen Spulen als Sensorelemente die Mittelpunkte der Spulen über die Durchkontaktierung miteinander elektrisch kontaktieren.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass die mindestens oder genau zwei Sensorelemente dazu ausgeführt sind, die Aktivierungshandlung in einem ersten gemeinsamen und/oder gleichen Erfassungsbereich zu erfassen. Vorteilhafterweise weist die Sensoranordnung mindestens oder genau zwei weitere Sensorelemente auf, welche dazu ausgeführt sind, die Aktivierungshandlung in einem zweiten gemeinsamen und/oder gleichen Erfassungsbereich zu erfassen. In anderen Worten können das erste und zweite Sensorelement die Erfassung im ersten Erfassungsbereich und optional das dritte und vierte Sensorelement die Erfassung im zweiten Erfassungsbereich durchführen. Für beide Erfassungsbereiche kann ein einziges, gemeinsames Aktivierungsmittel vorgesehen sein, welches sich durch die Aktivierungshandlung relativ zu beiden Erfassungsbereichen bewegt.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung bei einem Fahrzeug, insbesondere einer Betätigung einer Fahrzeugkomponente. Hierbei ist vorgesehen, dass die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, vorzugsweise nacheinander in der angegebenen oder in beliebiger Reihenfolge, wobei einzelne und/oder sämtliche Schritte auch wiederholt werden können:

- Durchführen einer induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung durch eine Sensoranordnung, um wenigstens ein Erfassungssignal bereitzustellen, wobei das wenigstens eine Erfassungssignal für eine Erfassungsinformation über die Aktivierungshandlung spezifisch sind,
- Durchführen einer Ermittlung der Erfassungsinformation anhand des wenigstens einen Erfassungssignals, um die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation zu detektieren.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung mindestens zwei Sensorelemente auf unterschiedlichen Lagen, insbesondere einer Leiterplatte, aufweist, wobei die Sensorelemente über eine Durchkontaktierung miteinander elektrisch verbunden sind. Bspw. können die Sensorelemente auf diese Weise mit einem gleichen elektrischen Potential betrieben werden. 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.
Es kann möglich sein, dass die Detektion der Aktivierungshandlung durch eine Auswertung der Frequenz der Erfassungssignale und/oder ohne Auswertung der Amplitude der Erfassungssignale erfolgt, also auf die Auswertung der Amplitude verzichtet wird. Dies kann die Zuverlässigkeit der Detektion verbessern.
Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn bei der Erfassung durch die Sensoranordnung mindestens zwei Erfassungssignale bereitgestellt werden, und eine Oszillatoranordnung mit den Sensorelementen jeweils verschaltet ist, um die Erfassungssignale als gegenphasige und/oder differenzielle Signale zu erzeugen. Bspw. kann die Verarbeitungsanordnung eine Komparatorkomponente, wie einen elektronischen Komparator, aufweisen, um die gegenphasigen Erfassungssignale miteinander zu vergleichen, d. h. insbesondere jedes Mal umzuschalten, wenn das erste Erfassungssignal größer als das zweite Erfassungssignal wird, und umgekehrt. Die Oszillatoranordnung kann mindestens zwei elektronische Schalter aufweisen, welche wiederholt und nacheinander schalten, insbesondere um einen Takt für die Schwingkreise der Sensoranordnung bereitzustellen. Hierzu kann die Oszillatoranordnung durch die Verarbeitungsanordnung angesteuert oder Teil der Verarbeitungsanordnung sein. Die Oszillatoranordnung kann ferner dazu ausgeführt sein, die Sensorelemente und insbesondere die verschiedenen Schwingkreise der Sensoranordnung gegenphasig anzusteuern und/oder derart anzusteuern, dass die Erfassungssignale gegenphasig erzeugt werden. Unter gegenphasig wird dabei eine Phasenverschiebung der Erfassungssignale zueinander von 180°C verstanden.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung als eine symmetrische Schaltung mit den mindestens zwei Sensorelementen als geometrisch symmetrisch angeordnete und/oder schaltungstechnisch symmetrisch verschaltete Sensorelemente ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Sensoranordnung z. B. zwei Schwingkreise und/oder einen Parallelschwingkreis bereitstellen, in welchem die Sensorelemente die Induktivität bereitstellen können. Alternativ oder zusätzlich kann die Verarbeitungsanordnung eine Komparatorkomponente, insbesondere einen elektronischen Komparator, zur Durchführung eines Vergleichens der Erfassungssignale aufweisen. Die Komparatorkomponente ist z. B. Teil eines Mikrocontrollers. Ferner kann die Komparatorkomponente elektrisch mit den Sensorelementen verschaltet sein, um die Erfassungssignale (insbesondere differentiell) zur Detektion der Aktivierungshandlung auszuwerten. Konkret kann ein erstes Erfassungssignal an einem ersten Eingang und ein zweites Erfassungssignal an einem zweiten Eingang der Komparatorkomponente anliegen. Die Sensoranordnung und insbesondere die gesamte erfindungsgemäße Anordnung kann schaltungstechnisch und geometrisch zumindest überwiegend symmetrisch ausgebildet sein. Geometrisch können ferner gleiche Abstände der Sensorelemente zu einem Masseelement mit Massepotential und/oder zum Aktivierungsmittel (und/oder der Sensorelemente untereinander) vorgesehen sein. Darunter ist zu verstehen, dass der geringste Abstand der Sensorelemente zum Masseelement und/oder zum Aktivierungsmittel gleich ist. Bspw. kann dabei der Abstand vom ersten und/oder dritten Sensorelement zum Aktivierungsmittel der gleiche sein wie der Abstand des zweiten und/oder vierten Sensorelements zum Masseelement. Die symmetrische Ausbildung bewirkt dabei ein hohes Maß an Störunterdrückung.
Optional ist es denkbar, dass die mindestens zwei Sensorelemente jeweils als Spulenelement ausgebildet sind, insbesondere um jeweils ein magnetisches Feld zu erzeugen, und/oder um eine Veränderung des Feldes durch eine Annäherung wenigstens oder genau eines Aktivierungsmittels an die Sensorelemente bei der Aktivierungshandlung zu erfassen. Die Sensorelemente können bifilar angeordnet und/oder verschaltet sein, um gemeinsam (verstärkt) das Feld zu erzeugen. In anderen Worten verstärkt das magnetische Feld, welches durch das erste Sensorelement erzeugt wird, das magnetische Feld, welches durch das zweite Sensorelement erzeugt wird. Damit können das erste und zweite Sensorelement eine Erfassungseinheit bilden. In gleicher Weise können ein drittes und viertes Sensorelement miteinander verschaltet sein, um ebenfalls eine weitere Erfassungseinheit zu bilden. Die erste und zweite Erfassungseinheit kann nebeneinander angeordnet sein, die Sensorelemente einer gemeinsamen Erfassungseinheit hingegen untereinander angeordnet sein. Es kann möglich sein, dass sämtliche Sensorelemente der erfindungsgemäßen Anordnung die gleiche Aktivierungshandlung, also die gleiche Bewegung des Aktivierungsmittels, erfassen.
Es kann eine Komparatorkomponente wie ein elektronischer Komparator vorgesehen sein, welcher zum Vergleichen der Erfassungssignale durch die Verarbeitungsanordnung verwendet wird. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Sensoranordnung wenigstens einen Schwingkreis, insbesondere einen Parallelschwingkreis, ausbildet, welcher durch das Aktivierungsmittel beeinflusst wird. Bspw. kann der Komparator die beiden Erfassungssignale miteinander vergleichen, und nach einem Nulldurchgang beider Erfassungssignale umschalten, sodass die Verarbeitungsanordnung auf diese Weise durch ein zeitliches Messen bzw. Zählen dieser Umschaltvorgänge die (Resonanz-) Frequenz des bzw. der Schwingkreise und/oder der Erfassungssignale erfassen kann. Hierbei ist ein Vorteil, dass tatsächlich nur die Frequenz ausgewertet wird, und nicht die Amplitude der Erfassungssignale. Der Komparator kann dabei als ein Differentialkomparator ausgebildet sein, welcher vergleicht, welches der Erfassungssignale größer ist. Nachdem beide Erfassungssignale (genau) einen Nulldurchgang vollzogen haben, haben beide Erfassungssignale daher ihr Vorzeichen verändert und der Komparator schaltet sein Ausgangssignal um. Die Erfassungssignale sind dabei bevorzugt gegenphasige Signale, also mit einer Phasenverschiebung von bspw. 180 °, und gleichförmig, also bspw. beide sinusförmig.
Es ist ferner möglich, dass die Sensoranordnung wenigstens einen Schwingkreis ausbildet, und die Verarbeitungsanordnung derart mit der Sensoranordnung verschaltet ist, dass die Verarbeitungsanordnung einen Frequenzmesser für die Frequenz des wenigstens einen Schwingkreises bildet. Ein einzelnes Erfassungssignal kann dann hinsichtlich dieser Frequenz ausgewertet werden. Insbesondere können bei der Verwendung von zwei Erfassungssignalen die beiden Erfassungssignale jeweils die gleiche Information über die Frequenz aufweisen, bspw. als periodische Signale die gleiche Periodendauer aufweisen. Die Verarbeitungsanordnung kann dann die Periodendauer auswerten. Der Frequenzmesser ermöglicht es, den induktiven Anteil des wenigstens einen Schwingkreises zu ermitteln, und auf diese Weise Rückschlüsse auf die Aktivierungshandlung zu ziehen.
Weiter ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Sensoranordnung wenigstens einen Schwingkreis ausbildet, und/oder die Verarbeitungsanordnung eine Zählerkomponente aufweist, um eine Zählung anhand von Nulldurchgängen des bzw. der Erfassungssignale durchzuführen, und vorzugsweise anhand eines Ergebnisses des Zählens eine (insbesondere Resonanz-) Frequenz des wenigstens einen Schwingkreises zu ermitteln, welche für die Aktivierungshandlung spezifisch ist. Auf diese Weise kann die Verarbeitungsanordnung als ein Frequenzmesser ausgebildet sein. Die differenzielle Messung der Frequenz bietet dabei den Vorteil einer besonderen Stabilität gegenüber Störeinflüssen.
Es ist ferner denkbar, dass die erfindungsgemäße Anordnung wenigstens ein Befestigungsmittel aufweist, um in einem Türgriff oder in einem Emblem des Fahrzeuges befestigt zu werden, vorzugsweise um die Aktivierungshandlung in der Art einer Berührung des Türgriffs oder Emblems zu detektieren. Das Befestigungsmittel kann bspw. in einem Gehäuse der erfindungsgemäßen Anordnung ausgebildet sein. Bspw. ist das Befestigungsmittel als eine Ausnehmung für eine Schraube oder dergleichen und/oder als ein Positionierungsmittel wie ein Profil zur eindeutigen Befestigung am Fahrzeug ausgebildet.
Ebenfalls unter Schutz gestellt ist eine Fahrzeugkomponente, wie ein Türgriff und/oder ein Emblem, welche die erfindungsgemäße Anordnung aufweist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Anordnung, welche zusätzlich in einer Detailansicht mit weiteren Einzelheiten gezeigt ist,
2 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung,
3-5 schematische Seitenansichten auf verschiedene Lagen wenigstens einer erfindungsgemäßen Anordnung,
6+7 schematische Draufsichten auf Sensorelemente wenigstens einer erfindungsgemäßen Anordnung,
8 eine schematische Seitenansichten auf verschiedene Lagen einer erfindungsgemäßen Anordnung,
9+10 schematische Schaltbilder von Sensorelementen, und
11 eine schematische Visualisierung der Erfassungssignale.

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
In 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einer erfindungsgemäßen Anordnung 5 dargestellt. Beispielhaft ist die erfindungsgemäße Anordnung 5 in eine Fahrzeugkomponente 2, konkret einen Türgriff 2, integriert. In einer vergrößerten Darstellung ist gezeigt, dass die erfindungsgemäße Anordnung 5 mehrere Lagen L1, L2, L3 aufweisen kann, welche übereinander befestigt sind. An mindestens oder genau zwei der Lagen L1, L2 können Sensorelemente 11, 12 (s. 2) vorgesehen sein, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird. Ferner ist erkennbar, dass ein erster Erfassungsbereich B1 und ein zweiter Erfassungsbereich B2 überwacht werden können. Hierzu bilden die Erfassungsbereiche B1, B2 jeweils einen induktiven Wirkbereich B1, B2 mindestens eines der Sensorelemente 11, 12 und mindestens eines Aktivierungsmittels 20. Für jeden Erfassungsbereich B1, B2 kann ein eigenes Aktivierungsmittel 20 vorgesehen sein, oder - wie in 1 dargestellt ist - ein gemeinsames Aktivierungsmittel 20 genutzt werden. Das Aktivierungsmittel 20 ist z. B. ein Metallelement 20, welches bei einer Aktivierungshandlung relativ zu einer Leiterplatte 90 der erfindungsgemäßen Anordnung 5 bewegt wird. Es kann ferner ein Gehäuse 96 vorgesehen sein, an welchem das Aktivierungsmittel 20 beweglich gelagert ist. Auch können zur Befestigung am Fahrzeug 1 wenigstens ein Befestigungsmittel 95 am Gehäuse 96 vorgesehen sein.
In 2 ist eine erfindungsgemäße Anordnung 5 für ein Fahrzeug 1 zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung, insbesondere einer Betätigung einer Fahrzeugkomponente 2, mit weiteren Einzelheiten dargestellt. Die bereits beschriebenen Sensorelemente 11, 12 können Teil einer Sensoranordnung 10 zur induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung sein, um wenigstens ein - und wie beispielhaft dargestellt - ein erstes und zweites Erfassungssignal S1, S2 bereitzustellen. Wie in den 9 und 10 exemplarisch dargestellt ist, kann die in 2 gezeigte Konfiguration der Sensoranordnung 10 noch um weitere Sensorelemente 13, 14 erweitert werden. Die mindestens zwei Sensorelemente 11, 12, 13, 14 können symmetrisch verschaltet sein. So ist in 2 gezeigt, dass die Sensorelemente 11, 12 miteinander elektrisch verbunden sind, und an diesem Verbindungspunkt noch elektrisch mit einem Massepotential 80 verbunden sind (ggf. indirekt und dynamisch verschaltet, wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt wird). Die wenigstens zwei Sensorelemente 11, 12, 13, 14 können Teil eines Parallelschwingkreises sein, dessen Spannungen als die Erfassungssignale S1, S2 abgegriffen werden können. Weitere Komponenten der Sensoranordnung 10 bzw. des Parallelschwingkreises können wenigstens ein Kondensator C und/oder wenigstens ein Widerstand R sein, wie beispielhaft und schematisch dargestellt ist. Ferner kann eine Oszillatoranordnung 73 vorgesehen sein, welche mit einer Spannungsquelle V betrieben wird, um den Parallelschwingkreis elektrisch zu betreiben. Auf diese Weise kann eine Induktivität der Sensoranordnung 10 erfasst werden, welche durch eine Annäherung des Aktivierungsmittels 20 (aufgrund der Aktivierungshandlung) verändert werden kann. Die Aktivierungshandlung ist bspw. eine manuelle Kraftausübung auf das Aktivierungsmittel 20, welche zur Bewegung des Aktivierungsmittels 20 führt. Zwischen dem Aktivierungsmittel 20 und den Sensorelementen 11, 12, 13, 14 kann ein Luftspalt 21 und/oder ein elastisches Verbindungsmittel 30 vorgesehen sein, welches die Bewegung in der Art einer relativen Bewegung des Aktivierungsmittels 20 zu den Sensorelementen 11, 12, 13, 14 ermöglicht. Das Aktivierungsmittel 20 kann somit eine induktive Beeinflussung 22 der Sensoranordnung 10 ermöglichen. Damit können die Erfassungssignale S1, S2 für eine gleiche Erfassungsinformation VS über die Aktivierungshandlung spezifisch sein, wobei die Erfassungsinformation VS für die Induktivitätsveränderung durch die Aktivierungshandlung spezifisch ist.
Es ist erkennbar, dass die Oszillatoranordnung 73 nacheinander die symmetrischen Stränge der Sensoranordnung 10 ansteuert, um die Erfassungssignale S1, S2 gegenphasig zu erzeugen. Dies ermöglicht es, die Erfassungssignale S1, S2 als symmetrische und/oder differenzielle und/oder informationsgleiche und/oder periodische und/oder gegenphasige Signale zu erzeugen, sodass die Erfassungssignale S1, S2 die gleiche Erfassungsinformation VS aufweisen. Auf diese Weise kann eine besonders störungssichere Auswertung der Erfassungssignale S1, S2 durch eine Komparatorkomponente 71 ermöglicht werden, um die Erfassungsinformation VS durch ein Vergleichen der Erfassungssignale S1, S2 zu ermitteln. Eine elektronische Verarbeitungsanordnung 70 kann dann die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation VS detektieren. Bspw. kann die Erfassungsinformation VS für eine Frequenz des Parallelschwingkreises der Sensoranordnung 10 spezifisch sein, wobei die Verarbeitungsanordnung 70 dazu ausgeführt ist, anhand einer Veränderung der Frequenz die Induktivitätsveränderung zu erfassen und davon abhängig die Aktivierungshandlung zu detektieren. Die Verarbeitungsanordnung 70 kann eine Zählerkomponente 72 aufweisen, um anhand der Nulldurchgänge der Erfassungssignale S1, S2 eine Zählung durchzuführen, und anhand eines Ergebnisses des Zählens eine Frequenz des Schwingkreises zu ermitteln, welche für die Aktivierungshandlung spezifisch ist. Die Komparatorkomponente 71 vergleicht hierzu das erste Erfassungssignal S1 mit dem zweitem Erfassungssignal S2, und schaltet das Ausgangssignal (am Bezugszeichen VS) immer dann auf einen ersten Wert, wenn das erste Erfassungssignal S1 größer ist als das zweite Erfassungssignal S2, und auf einen zweiten Wert, wenn das zweite Erfassungssignal S2 größer ist als das erste Erfassungssignal S1. Durch ein Zählen dieser Umschaltvorgänge pro Zeiteinheit kann dann durch die Zählerkomponente 72 die Frequenz der Erfassungssignale als die Erfassungsinformation VS ermittelt werden. Wie durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, können die Komparatorkomponente 71 und/oder die Zählerkomponente 72 und/oder die Spannungsquelle V (zumindest teilweise) Teil der Verarbeitungsanordnung 70, insbesondere eines integrierten Schaltkreises, sein.
In 3 bis 5 sind ein erstes und zweites Sensorelement 11, 12 mit weiteren Einzelheiten dargestellt. In 5 sind zusätzlich ein drittes und viertes Sensorelement 13, 14 gezeigt. Die Sensorelemente 11, 12, 13, 14 können auf unterschiedlichen Lagen L1, L2 einer Leiterplatte 90 befestigt sein, um die Aktivierungshandlung in einem gemeinsamen, gleichen Erfassungsbereich (B1 für die Sensorelemente 11, 12 und B2 für die Sensorelemente 13, 14, s. 1) zu erfassen. Gemäß 5 können die vier Sensorelemente 11, 12, 13, 14 paarweise untereinander auf den unterschiedlichen Lagen L1, L2 der Leiterplatte 90 befestigt sein, um in den unterschiedlichen Erfassungsbereichen B1, B2 jeweils die Aktivierungshandlung zu erfassen. Weiter können - beispielhaft gezeigt anhand der 3 und 4 - die Sensorelemente 11, 12, 13, 14 auf den unterschiedlichen Lagen L1, L2 der Leiterplatte 90 paarweise über eine Durchkontaktierung 91 direkt oder indirekt miteinander elektrisch verbunden sein, und insbesondere (über die Durchkontaktierung 91) mit einem Massepotential 80 auf einer dritten Lage L3 der Leiterplatte 90 direkt oder indirekt elektrisch verbunden sein. Dabei kann der geringste räumliche Abstand D der Sensorelemente 11, 12, 13, 14 zu einem Masseelement 80 mit dem Massepotential 80 und/oder zu einem Aktivierungsmittel 20 (im unbetätigten Zustand) im Wesentlichen gleich sein.
Ferner ist es optional vorgesehen, dass eine Abschirmung 40 der Sensorelemente 11, 12 (ggf. auch 13, 14) an der Leiterplatte 90 ausgebildet ist. Die Abschirmung 40 kann sich z. B. in der Form wenigstens eines ringförmigen elektrisch leitenden Elements um die Sensorelemente 11, 12 (und insbesondere 13, 14) erstrecken. Bspw. ist die Abschirmung 40 hierzu als wenigstens eine Leiterbahn der Leiterplatte 90 ausgebildet, welche optional ein Massepotential aufweist, oder alternativ aktiv elektrisch mit einem vom Massepotential abweichenden elektrischen Potential angesteuert wird. Hierzu kann wenigstens eine elektrisch leitfähige Fläche an den gleichen Lagen L1, L2, L3, L4 der Leiterplatte 90 angeordnet sein, an denen auch die Sensorelemente 11, 12, 13, 14 vorgesehen sind. Die Leiterplatte ist bspw. als eine vierlagige Leiterplatte ausgeführt, wie in 8 dargestellt ist. Die ringförmige Ausbildung der Abschirmung 40 ist beispielhaft in 6 und 7 dargestellt. Die 6, 7 sowie 9 und 10 zeigen dabei eine Draufsicht auf die Lagen L1, L2, welche in den 3 bis 5 und 8 in einer seitlichen Schnittansicht durch die Leiterplatte 90 dargestellt sind.
Weiter kann es möglich sein, dass räumlich zwischen dem Aktivierungsmittel 20 und wenigstens einem der Sensorelemente 11, 12 (auch 13, 14) ein Verbindungsmittel 30 angeordnet ist. Das Verbindungsmittel 30 ist z. B. elastisch ausgebildet. Weiter kann das Verbindungsmittel 30 ein elastisch und elektrisch leitendes Material und/oder einen (leitfähigen) Schaumstoff und/oder eine Feder, insbesondere Spiralfeder, aufweisen. Vorzugsweise kann das Verbindungsmittel 30 als ein Schaumstoffpad oder dergleichen ausgeführt sein. Dies kann eine verbesserte Störunterdrückung bewirken.
In den 6 und 7 sowie 9 und 10 ist gezeigt, dass die Sensorelemente 11, 12, 13, 14 jeweils als Spiralspule ausgebildet sein können, und zur gemeinsamen induktiven Erfassung räumlich parallel und/oder bifilar angeordnet und/oder elektrisch seriell miteinander verschaltet sind. Es kann möglich sein, dass die Sensorelement 11, 12, 13, 14 derart verschaltet sind, dass der elektrische Stromfluss durch die Sensorelemente 11, 12, 13, 14 insbesondere durch das erste 11 und zweite Sensorelement 12, und vorzugsweise durch das dritte 13 und vierte Sensorelement 14, gleichsinnig ist. Auf diese Weise können sich die erzeugten Magnetfelder verstärken. In den 9 und 10 ist der Stromfluss durch einen Pfeil gekennzeichnet. In 6 sind die Eingänge E1, E2 und Ausgänge A1, A2 der Spulen gezeigt. Der Eingang E1 kann dabei über eine Durchkontaktierung 91 mit dem Ausgang A2 elektrisch (direkt) verbunden sein. Der Stromfluss erfolgt dabei von A1 über E1, dann A2 und dann über E2.
In 11 sind die auf diese Weise erzeugten Erfassungssignale S1, S2 schematisch dargestellt. Die Phasenverschiebung der Erfassungssignale S1, S2 um 180° führt zu einer Phasenumkehr bzw. zu gleichzeitigen Nulldurchgängen, wobei sich allerdings die Vorzeichen der Erfassungssignale S1, S2 unterscheiden. Eine Zählung der Nulldurchgänge ermöglicht es nun, die Erfassungsinformation VS zu ermitteln.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Türgriff, Fahrzeugkomponente
5: Anordnung
10: Sensoranordnung, Spulenelement, Spulenanordnung, Spiralspulenanordnung
11: erstes Sensorelement, erstes Spulenelement
12: zweites Sensorelement, zweites Spulenelement
13: drittes Sensorelement, dritten Spulenelement
14: viertes Sensorelement, viertes Spulenelement
20: Aktivierungsmittel, Metallelement
21: Luftspalt
22: induktive Beeinflussung
30: Verbindungsmittel, Elastisches leitendes Material
40: Abschirmung
70: Verarbeitungsanordnung, Mikrocontroller
71: Komparatorkomponente
72: Zählerkomponente
73: Oszillatoranordnung
80: Massepotential
90: Leiterplatte
91: Durchkontaktierung
95: Befestigungsmittel
96: Gehäuse
A1: erster Ausgang
A2: zweiter Ausgang
B1: erster Erfassungsbereich, Wirkbereich
B2: zweiter Erfassungsbereich, Wirkbereich
C: Kondensator
D: Abstand
E1: erster Eingang
E2: zweiter Eingang
L1: erste Lage
L2: zweite Lage
L3: dritte Lage
L4: vierte Lage
R: Widerstand
S1: erstes Erfassungssignal
S2: zweites Erfassungssignal
V: Spannungsquelle
VS: Erfassungsinformation

Claims

Anordnung (5) für ein Fahrzeug (1) zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung, insbesondere einer Betätigung einer Fahrzeugkomponente (2), aufweisend: - eine Sensoranordnung (10) zur induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung, um wenigstens ein Erfassungssignal (S1, S2) bereitzustellen, wobei das wenigstens eine Erfassungssignal (S1, S2) für eine Erfassungsinformation (VS) über die Aktivierungshandlung spezifisch ist, - eine elektronische Verarbeitungsanordnung (70) zum Ermitteln der Erfassungsinformation (VS) aus dem wenigstens einen Erfassungssignal (S1, S2), um die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation (VS) zu detektieren, wobei die Sensoranordnung (10) mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) auf unterschiedlichen Lagen (L1, L2) einer Leiterplatte (90) aufweist, wobei die Sensorelemente (11, 12) über eine Durchkontaktierung (91) miteinander elektrisch verbunden sind.
Anordnung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) jeweils als elektrische Spiralspule ausgebildet sind.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) zur gemeinsamen induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung räumlich parallel und/oder bifilar angeordnet und/oder elektrisch seriell miteinander verschaltet sind.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktivierungsmittel (20) vorgesehen ist, um durch die Aktivierungshandlung relativ zur Sensoranordnung (10) bewegt zu werden, wobei die mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) in einem Wirkbereich (B1, B2) mit dem Aktivierungsmittel (20) angeordnet sind, um die Bewegung induktiv zu erfassen, und insbesondere eine Induktivitätsveränderung durch die Bewegung des Aktivierungsmittels (20) bereitzustellen.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der geringste räumliche Abstand (D) der Sensorelemente (11, 12) zu einem Masseelement (80) und/oder zu einem Aktivierungsmittel (20) in einem unbetätigten Zustand im Wesentlichen gleich ist.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktivierungsmittel (20) vorgesehen ist, welches ein elektrisch leitendes Material, insbesondere ein Metall, aufweist, um bei einer Bewegung durch die Aktivierungshandlung eine induktive Beeinflussung (22) der Sensorelemente (11, 12) bereitzustellen.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktivierungsmittel (20) vorgesehen ist, welches direkt oder indirekt mit einem Massepotential (80) der Anordnung (5) elektrisch verbunden ist.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsmittel (30) zwischen dem wenigstens einen Sensorelement (11, 12) und einem Aktivierungsmittel (20) räumlich angeordnet ist, wobei das Verbindungsmittel (30) elastisch ausgebildet ist.
Anordnung (5) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (30) ein elektrisch leitendes Material aufweist, um wenigstens oder genau eines der Sensorelemente (11, 12) mit dem Aktivierungsmittel (20) elektrisch zu verbinden.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Abschirmung (40) für die Sensorelemente (11, 12) vorgesehen ist, wobei die elektrische Abschirmung (40) ein elektrisch leitendes Material aufweist, welches die einzelnen oder mehrere der Sensorelemente (11, 12) ringförmig umgibt.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (40) direkt oder indirekt mit einem Massepotential (80) elektrisch verbunden ist.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (40) geometrisch als ein offener oder resistiv geschlossener Ring ausgebildet ist.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) symmetrisch zueinander verschaltet sind, um mindestens zwei Erfassungssignale (S1, S2) als symmetrische und/oder differenzielle Signale zu erzeugen, sodass die Erfassungssignale (S1, S2) die gleiche Erfassungsinformation (VS) aufweisen.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) dazu ausgeführt ist, das wenigstens eine Erfassungssignal (S1, S2) als ein erstes und zweites Erfassungssignal (S1, S2) bereitzustellen, wobei die elektronische Verarbeitungsanordnung (70) dazu ausgeführt ist, die Erfassungssignale (S1, S2) miteinander zu vergleichen, um die Erfassungsinformation (VS) anhand des Vergleichs zu ermitteln, und um die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation (VS) zu detektieren.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) als Teile eines Parallelschwingkreises ausgebildet sind, um mindestens zwei Erfassungssignale (S1, S2) als informationsgleiche und/oder periodische Signale zu erzeugen.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (10) mindestens zwei weitere Sensorelemente (13, 14) aufweist, wobei die Sensorelemente (11, 12, 13, 14) der Sensoranordnung (10) elektrisch miteinander verschaltet sind, und paarweise über eine Durchkontaktierung (91) direkt oder indirekt miteinander elektrisch verbunden sind, und mit einem Massepotential (80) direkt oder indirekt elektrisch verbunden sind.
Verfahren zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung bei einem Fahrzeug (1), insbesondere einer Betätigung einer Fahrzeugkomponente (2), wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: - Durchführen einer induktiven Erfassung der Aktivierungshandlung durch eine Sensoranordnung (10), um wenigstens ein Erfassungssignal (S1, S2) bereitzustellen, wobei das wenigstens eine Erfassungssignal (S1, S2) für eine Erfassungsinformation (VS) über die Aktivierungshandlung spezifisch sind, - Durchführen einer Ermittlung der Erfassungsinformation (VS) anhand des wenigstens einen Erfassungssignals (S1, S2), um die Aktivierungshandlung anhand der Erfassungsinformation (VS) zu detektieren, wobei die Sensoranordnung (10) mindestens zwei Sensorelemente (11, 12) auf unterschiedlichen Lagen (L1, L2) einer Leiterplatte (90) aufweist, wobei die Sensorelemente (11, 12) über eine Durchkontaktierung (91) miteinander elektrisch verbunden sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche betrieben wird.