DE202021101903U1

DE202021101903U1 - Sensor device for a motor vehicle

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Publication number: DE202021101903U1
Application number: DE202021101903.4U
Authority: DE
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2031-04-10

Abstract

Sensoreinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug,
aufweisend ein Substrat (2), auf welchem flächig eine Sensorelektrode (3) zumindest eines kapazitiven Sensors sowie eine Nahfeld-Übertragungsspule (4) mit zumindest einer Windung zumindest einer induktiven Nahfeld-Übertragungseinrichtung angeordnet sind,
wobei die Sensorelektrode (3) zumindest abschnittsweise von der Nahfeld-Übertragungsspule (4) umlaufen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektrode (3) eine Vielzahl von geradlinig verlaufenden und miteinander verbundenen Sensorabschnitten (5) sowie zumindest einen Verbindungsabschnitt (6) aufweist,
wobei die Sensorabschnitte (5) der Vielzahl von Sensorabschnitten (5) in Gruppen (7) unterteilt sind, deren Sensorabschnitte (5) in Reihe und unmittelbar miteinander verbunden sind, so dass jeweils ein erster Sensorabschnitt einer Gruppe unmittelbar in einen direkt nachfolgenden zweiten Sensorabschnitt der Gruppe übergeht,
wobei der erste Sensorabschnitt und der zweite Sensorabschnitt einen Winkel zwischen sich einschließen,
wobei jeweils zwei Gruppen (7) von Sensorabschnitten durch jeweils einen Verbindungsabschnitt (6) signaltechnisch in Reihe miteinander verbunden sind.

Sensor device (1) for a motor vehicle,
having a substrate (2) on which a sensor electrode (3) of at least one capacitive sensor and a near-field transmission coil (4) with at least one turn of at least one inductive near-field transmission device are arranged over a large area,
wherein the sensor electrode (3) is rotated at least in sections by the near-field transmission coil (4),
characterized in that the sensor electrode (3) has a plurality of rectilinear and interconnected sensor sections (5) and at least one connecting section (6),
wherein the sensor sections (5) of the plurality of sensor sections (5) are subdivided into groups (7), the sensor sections (5) of which are connected in series and directly to one another, so that in each case a first sensor section of a group is directly connected to a directly following second sensor section of the Group passes,
wherein the first sensor section and the second sensor section enclose an angle between them,
two groups (7) of sensor sections each being connected to one another in series for signaling purposes by a connecting section (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Sensorelektrode eines kapazitiven Sensors und einer Nahfeld-Übertragungsspule einer induktiven Nahfeld-Übertragungseinrichtung, einen Türgriff mit einer solchen Sensoreinrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Türgriff oder einer solchen Sensoreinrichtung.The invention relates to a sensor device for a motor vehicle with a sensor electrode of a capacitive sensor and a near-field transmission coil of an inductive near-field transmission device, a door handle with such a sensor device and a motor vehicle with a door handle or such a sensor device.

Sensoreinrichtungen mit integrierten kapazitiven Sensoren sind allgemein bekannt. Weiter ist auch deren Verwendung in Türgriffen und insbesondere Türaußengriffen von Kraftfahrzeugen bekannt, beispielsweise durch die Offenlegungsschrift DE 196 17 038 A1 . Dabei dient der kapazitive Sensor dazu, eine Annäherung eines potentiellen Bedieners zu erfassen.Sensor devices with integrated capacitive sensors are generally known. Their use in door handles and in particular outside door handles of motor vehicles is also known, for example from the laid-open specification DE 196 17 038 A1 . The capacitive sensor is used to detect an approach of a potential operator.

Der kapazitive Sensor umfasst dabei eine Sensorelektrode und eine Ansteuer- und Auswerteschaltung. Bei der Annäherung beispielsweise einer Hand des Bedieners wird die Kapazität der Sensorelektrode verändert, wobei diese Kapazitätsänderung durch die Ansteuer- und Auswerteschaltung erfasst und ausgewertet und mithin eine Annäherung erkannt wird.The capacitive sensor comprises a sensor electrode and a control and evaluation circuit. When the operator's hand approaches, for example, the capacitance of the sensor electrode is changed, this change in capacitance being detected and evaluated by the control and evaluation circuit, and an approach being recognized.

Wird eine Annäherung erkannt, kann ein Aktor des Fahrzeugs geschalten, das Fahrzeug entriegelt oder eine Vorrichtung zur Fahrzeugentriegelung aktiviert werden, welche beispielsweise abhängig von einer weiteren Legitimierung bzw. einer weiteren Identifikation das Fahrzeug entriegeln kann.If an approach is recognized, an actuator of the vehicle can be switched, the vehicle can be unlocked or a device for vehicle unlocking can be activated, which can unlock the vehicle, for example, depending on a further legitimation or a further identification.

Zur weiteren Identifikation kommen verschiedene Keyless-go-Systeme in Frage. Da Benutzer eines Kraftfahrzeugs meist möglichst wenige zusätzliche Geräte, wie einen Fahrzeugschlüssel, mitführen möchten, liegt es nahe, eine Identifikation durch ohnehin mitgeführte Geräte, wie ein Mobiltelefon, zu ermöglichen.Various keyless go systems can be used for further identification. Since users of a motor vehicle usually want to carry as few additional devices as possible, such as a vehicle key, it makes sense to enable identification using devices that are already carried, such as a mobile phone.

Zur Identifikation und Legitimationsprüfung des Benutzers kann daher eine Nahfeld-Übertragungseinrichtung vorgesehen sein, welche im Nahbereich die Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und beispielsweise dem Mobiltelefon ermöglicht. Eine solche Nahfeld-Übertragungseinrichtung kann beispielsweise auf dem internationalen Near Field Communication (NFC) Übertragungsstandard basieren.A near-field transmission device can therefore be provided for identifying and checking the legitimacy of the user, which enables communication between the vehicle and, for example, the mobile phone in the near-range. Such a near-field transmission device can, for example, be based on the international Near Field Communication (NFC) transmission standard.

Ein Fahrzeugtürgriff mit sowohl einem kapazitiven Sensor als auch einer Nahfeld-Übertragungseinrichtung wird beispielsweise durch die WO 2014/146949 A1 beschrieben. Dort sind auf einer Leiterplatte eine Übertragungsspule einer Nahfeld-Übertragungseinrichtung und eine kapazitive Sensorelektrode des kapazitiven Sensors nebeneinander bzw. unabhängig voneinander angeordnet.A vehicle door handle with both a capacitive sensor and a near-field transmission device is, for example, through the WO 2014/146949 A1 described. There, a transmission coil of a near-field transmission device and a capacitive sensor electrode of the capacitive sensor are arranged next to one another or independently of one another on a printed circuit board.

Problematisch dabei ist, dass der Bauraum in einem Türgriff begrenzt ist bzw. eine Sensoreinrichtung zur Reduzierung des notwendigen Bauraums platzsparend ausgebildet sein soll, was jedoch sowohl dem Funktionsprinzip eines kapazitiven Sensors als auch dem einer Nahfeld-Übertragungseinrichtung entgegenläuft, da diese umso empfindlicher ausgebildet werden können, je größer und entsprechend bauraumintensiver die jeweiligen Sensorelemente (Sensorelektrode und Nahfeld-Übertragungsspule) ausgebildet sind.The problem here is that the installation space in a door handle is limited or a sensor device should be designed to save space to reduce the necessary installation space, which, however, runs counter to both the functional principle of a capacitive sensor and that of a near-field transmission device, since these can be made all the more sensitive , the larger and correspondingly more space-intensive the respective sensor elements (sensor electrode and near-field transmission coil) are designed.

Entsprechend ist die von der WO 2014/146949 A1 vorgeschlagene Sensoreinrichtung vergleichsweise groß bzw. bauraum intensiv, da die Sensorelemente nebeneinander angeordnet sind.Correspondingly, that of the WO 2014/146949 A1 proposed sensor device comparatively large or space intensive, since the sensor elements are arranged side by side.

Zur Lösung dieses Problems schlägt die DE 10 2018 103 047 A1 vor, die Sensorelektrode innerhalb der Nahfeld-Übertragungsspule anzuordnen, so dass also ein geringerer Platzbedarf bei zugleich großflächiger Ausbildung der Sensorelemente notwendig ist, da diese nicht mehr nebeneinander, sondern ineinander angeordnet sind.To solve this problem, the DE 10 2018 103 047 A1 propose to arrange the sensor electrode within the near-field transmission coil, so that less space is required with a large-area design of the sensor elements, since they are no longer arranged next to one another, but one inside the other.

Hierbei ist jedoch nachteilig, dass durch die Platzierung der Sensorelektrode innerhalb der als Antenne dienenden Nahfeld-Übertragungsspule die Feldstärke der Nahfeld-Übertragungsspule reduziert wird, da das elektrische Feld der Nahfeld-Übertragungsspule in die Sensorelektrode einkoppelt und dadurch eine der Feldstärke der Nahfeld-Übertragungsspule entgegenwirkende und diese dadurch reduzierende Gegeninduktivität erzeugt wird.The disadvantage here, however, is that by placing the sensor electrode within the near-field transmission coil serving as an antenna, the field strength of the near-field transmission coil is reduced, since the electric field of the near-field transmission coil is coupled into the sensor electrode and thereby counteracts the field strength of the near-field transmission coil and this thereby reducing mutual inductance is generated.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und eine Sensoreinrichtung mit einer Sensorelektrode eines kapazitiven Sensors und einer Nahfeld-Übertragungsspule einer induktiven Nahfeld-Übertragungseinrichtung bereitzustellen, welche platzsparend ausgebildet ist und bei welcher sich der kapazitive Sensor und die Nahfeld-Übertragungseinrichtung möglichst wenig stören bzw. gegenseitig beeinflussen.The invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and providing a sensor device with a sensor electrode of a capacitive sensor and a near-field transmission coil of an inductive near-field transmission device, which is designed to save space and in which the capacitive sensor and the near-field transmission device are disturb or influence each other as little as possible.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Schutzanspruch 1 gelöst.This object is achieved by the combination of features according to claim 1.

Erfindungsgemäß wird daher eine Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Die Sensoreinrichtung weist ein Substrat auf, auf welchem flächig bzw. flach eine Sensorelektrode zumindest eines kapazitiven Sensors sowie eine Nahfeld-Übertragungsspule mit zumindest einer Windung zumindest einer induktiven Nahfeld-Übertragungseinrichtung angeordnet sind. Die Sensorelektrode wird zumindest abschnittsweise von der Nahfeld-Übertragungsspule umlaufen. Als zumindest abschnittsweise umlaufen wird vorliegend verstanden, dass sich die Nahfeld-Übertragungsspule über zumindest zwei, vorzugsweise drei und weiter vorzugsweise vier Seiten der Sensorelektrode auf dem Substrat erstreckt. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sensorelektrode eine Vielzahl von geradlinig verlaufenden und miteinander verbundenen Sensorabschnitten sowie zumindest einen vorzugsweise geradlinig verlaufendem Verbindungsabschnitt aufweist und weiter vorzugsweise durch diese gebildet wird. Die Sensorabschnitte der Vielzahl von Sensorabschnitten sind dabei in Gruppen unterteilt bzw. gegliedert, deren Sensorabschnitte in Reihe und unmittelbar miteinander verbunden sind, so dass jeweils ein erster Sensorabschnitt einer Gruppe unmittelbar in einen direkt nachfolgenden zweiten Sensorabschnitt der Gruppe übergeht. Der jeweils erste Sensorabschnitt und der jeweils zweite Sensorabschnitt schließen dabei einen Winkel zwischen sich ein. Der erste Sensorabschnitt und der zweite Sensorabschnitt sind also nicht parallel oder entlang einer gemeinsamen Achse ausgebildet und entsprechend schräg zueinander. Weiter sind jeweils zwei Gruppen von Sensorabschnitten durch jeweils einen Verbindungsabschnitt signaltechnisch in Reihe miteinander verbunden.According to the invention, a sensor device for a motor vehicle is therefore proposed. The sensor device has a substrate on which a sensor electrode of at least one capacitive sensor and a near-field transmission coil with at least one turn of at least one inductive near-field transmission device are arranged flat. The sensor electrode will circulate at least in sections of the near-field transmission coil. In the present case, at least partially encircling is understood to mean that the near-field transmission coil extends over at least two, preferably three and more preferably four sides of the sensor electrode on the substrate. It is provided according to the invention that the sensor electrode has a plurality of sensor sections that run in a straight line and are connected to one another, as well as at least one connection section that preferably runs in a straight line and is further preferably formed by these. The sensor sections of the plurality of sensor sections are divided into groups, the sensor sections of which are connected in series and directly to one another, so that a first sensor section of a group merges directly into a directly following second sensor section of the group. The respective first sensor section and the respective second sensor section enclose an angle between them. The first sensor section and the second sensor section are therefore not formed parallel or along a common axis and are correspondingly inclined to one another. Furthermore, two groups of sensor sections are each connected in series with one another for signaling purposes by a connecting section.

Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Aufbau der Sensoreinrichtung ist die durch die Sensorelektrode gebildete Sensorfläche des kapazitiven Sensors platzsparend an bzw. innerhalb der Nahfeld-Übertragungsspule der induktiven Nahfeld-Übertragungseinrichtung angeordnet, so dass die Sensoreinrichtung äußerst bauraumsparend ausgebildet werden kann, wobei durch den vorgeschlagenen Aufbau der Sensorelektrode bzw. durch die vorgeschlagene Anordnung der Sensorabschnitte der Sensorelektrode erreicht wird, dass in diese durch die Nahfeld-Übertragungsspule keine oder nur eine sehr geringe Gegeninduktivität erzeugt wird, welche entsprechend die Feldstärke der Nahfeld-Übertragungsspule nicht oder nur geringfügig reduziert.Due to the construction of the sensor device proposed according to the invention, the sensor surface of the capacitive sensor formed by the sensor electrode is arranged in a space-saving manner on or within the near-field transmission coil of the inductive near-field transmission device, so that the sensor device can be designed to be extremely space-saving, with the proposed construction of the sensor electrode or the proposed arrangement of the sensor sections of the sensor electrode ensures that the near-field transmission coil generates no or only a very low mutual inductance, which accordingly does not or only slightly reduces the field strength of the near-field transmission coil.

Vorzugsweise ist durch den vorgeschlagenen Aufbau der Sensorelektrode bzw. durch die vorgeschlagene Anordnung der Sensorabschnitte der Sensorelektrode vorgesehen, dass die Sensorabschnitte soweit möglich nicht parallel zu der Nahfeld-Übertragungsspule bzw. zu wesentlichen Abschnitten (Spulenabschnitten) der Nahfeld-Übertragungsspule verlaufen. Die wesentlichen Abschnitte sind dabei vorzugsweise längsseitige Spulenabschnitte, welche von zumindest einem stirnseitigen Spulenabschnitt verbunden werden, wobei die längsseitigen Spulenabschnitte länger sind als die stirnseitigen Spulenabschnitte.The proposed structure of the sensor electrode or the proposed arrangement of the sensor sections of the sensor electrode preferably provide that the sensor sections do not run parallel to the near-field transmission coil or to essential sections (coil sections) of the near-field transmission coil as far as possible. The essential sections are preferably longitudinal coil sections which are connected by at least one end-face coil section, the longitudinal coil sections being longer than the end-face coil sections.

Neben dem sich dadurch ergebenden platz- bzw. bauraumminimierenden Aufbau, bei zugleich keiner oder nur geringer Störung des elektrischen Feldes der Nahfeld-Übertragungsspule durch Gegeninduktion in der Sensorelektrode, kommt als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung hinzu, dass für den Benutzer lediglich ein Bereich der Sensoreinrichtung relevant ist, in welchem sowohl die Nahfeld-Übertragungsspule als auch die Sensorelektrode angeordnet ist, so dass sich der Benutzer nicht merken muss, in welchem Bereich die Hand und in welchem Bereich ein Identifikator (z.B. Mobiltelefon) an die Sensoreinrichtung angenähert werden muss. In addition to the resulting space and installation space-minimizing structure, with no or only little disruption of the electric field of the near-field transmission coil by mutual induction in the sensor electrode, another advantage of the sensor device according to the invention is that only one area of the sensor device is available to the user What is relevant is in which both the near-field transmission coil and the sensor electrode are arranged so that the user does not have to remember in which area the hand and in which area an identifier (e.g. mobile phone) has to be approached to the sensor device.

Soweit technisch nicht vermeidbar, sollte ein Leiter bzw. eine Leiterbahn, aus welchem die Sensorelektrode gebildet ist, bzw. die Sensorabschnitte nur sehr geringe oder vorzugsweise keine parallel zu der Nahfeld-Übertragungsspule bzw. zu den Spulenabschnitten verlaufenden Anteile aufweisen. Sind parallel verlaufende Anteile technisch nicht vermeidbar, sollten diese möglichst kurz sein und sich nicht über die gesamte Länge der Nahfeld-Übertragungsspule erstrecken. Vorteilhaft ist beispielsweise, wenn solche parallelen Anteile des Leiters bzw. der Leiterbahn bzw. eines Sensorabschnitts maximal 1/5 und weiter vorzugsweise maximal 1/10 der Länge der Nahfeld-Übertragungsspule oder der Spulenabschnitte lang sind. Weiter sollten solche parallelen Anteile zur Reduktion der Induktion mit einem maximal möglichen Abstand von der Nahfeld-Übertragungsspule bzw. den Spulenabschnitten und mithin in einer Mitte bzw. an oder entlang einer Mittellinie der Nahfeld-Übertragungsspule angeordnet sein.As far as technically unavoidable, a conductor or a conductor track from which the sensor electrode is formed, or the sensor sections, should have only very small or preferably no components running parallel to the near-field transmission coil or to the coil sections. If components running in parallel are technically unavoidable, they should be as short as possible and not extend over the entire length of the near-field transmission coil. It is advantageous, for example, if such parallel portions of the conductor or the conductor track or a sensor section are a maximum of 1/5 and more preferably a maximum of 1/10 of the length of the near-field transmission coil or the coil sections. Furthermore, such parallel components for reducing the induction should be arranged at a maximum possible distance from the near-field transmission coil or the coil sections and consequently in a center or on or along a center line of the near-field transmission coil.

Weiter können die Sensorabschnitte der Vielzahl von Sensorabschnitte gleich oder unterschiedlich lang sein, wobei die Winkel zwischen den Sensorabschnitten ebenfalls gleich oder unterschiedlich sein können.Furthermore, the sensor sections of the plurality of sensor sections can be the same or different lengths, wherein the angles between the sensor sections can also be the same or different.

Die Gruppen von Sensorabschnitten können gleichviele Sensorabschnitte oder unterschiedlich viele Sensorabschnitte umfassen. Dabei können auch die Verbindungsabschnitte, welche die Gruppen verbinden, gleich oder unterschiedlich lang sein.The groups of sensor sections can comprise the same number of sensor sections or a different number of sensor sections. The connecting sections that connect the groups can also be of the same length or of different lengths.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Sensoreinrichtung sieht zudem vor, dass die Nahfeld-Übertragungsspule zumindest einen im Wesentlichen geradlinigen Spulenabschnitt aufweist, wobei die Sensorabschnitte in einer gedachten Verlängerung den zumindest einen Spulenabschnitt oder eine gedachte Verlängerung des zumindest einen Spulenabschnitts schneiden. Wie bereits beschrieben kann die Nahfeld-Übertragungsspule als Spulenabschnitte längsseitige und stirnseitige Spulenabschnitte aufweisen, wobei die Sensorabschnitte in ihrer gedachten Verlängerung vorzugsweise die längsseitigen Spulenabschnitte bzw. deren gedachte Verlängerung schneiden.An advantageous development of the sensor device also provides that the near-field transmission coil has at least one essentially straight coil section, the sensor sections intersecting the at least one coil section or an imaginary extension of the at least one coil section in an imaginary extension. As already described, the near-field transmission coil can have longitudinal and end-face coil sections as coil sections, the sensor sections in their imaginary extension preferably being the longitudinal ones Cut coil sections or their imaginary extension.

Vorteilhaft kann hierbei ferner vorgesehen sein, dass die Nahfeld-Übertragungsspule miteinander verbundene und zueinander im Wesentlichen rechtwinklige Spulenabschnitte aufweist oder durch diese gebildet ist, welche gemeinsam einen im Wesentlichen rechteckigen Bereich des Substrats abgrenzen, innerhalb welchem vorzugsweise die Sensorelektrode angeordnet ist.Advantageously, it can also be provided that the near-field transmission coil has coil sections that are connected to one another and are essentially rectangular to one another or are formed by these, which together delimit an essentially rectangular area of the substrate within which the sensor electrode is preferably arranged.

Ferner ist eine Variante der Sensoreinrichtung von Vorteil, bei welcher der zumindest eine Verbindungsabschnitt oder - falls mehrere bzw. eine Vielzahl von Verbindungsabschnitten vorgesehen sind - zumindest einer der Verbindungsabschnitte in einer gedachten Verlängerung den zumindest einen Spulenabschnitt oder eine gedachte Verlängerung des zumindest einen Spulenabschnitts schneidet, wobei es sich bei dem Spulenabschnitt vorzugsweise um einen längsseitigen Spulenabschnitt handelt.Furthermore, a variant of the sensor device is advantageous in which the at least one connection section or - if several or a plurality of connection sections are provided - at least one of the connection sections intersects the at least one coil section or an imaginary extension of the at least one coil section in an imaginary extension, wherein the coil section is preferably a longitudinal coil section.

Alternativ kann der zumindest eine Verbindungsabschnitt oder - falls mehrere bzw. eine Vielzahl von Verbindungsabschnitten vorgesehen sind - zumindest einer der Verbindungsabschnitte auch parallel zu dem zumindest einen Spulenabschnitt verlaufen, wobei der oder die Verbindungsabschnitte zur Reduzierung der Induktion im Vergleich zu dem Spulenabschnitt möglichst kurz und vorzugsweise maximal 1/5 und weiter vorzugsweise maximal 1/10 der Länge des Spulenabschnitts lang sein sollte(n).Alternatively, the at least one connecting section or - if several or a plurality of connecting sections are provided - at least one of the connecting sections can also run parallel to the at least one coil section, the connecting section or sections being as short as possible and preferably as short as possible to reduce the induction compared to the coil section a maximum of 1/5 and more preferably a maximum of 1/10 of the length of the coil section (s).

Von Vorteil ist zudem eine Ausführungsvariante der Sensoreinrichtung, bei welcher die Nahfeld-Übertragungsspule im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet und durch eine gedachte Mittellinie im Wesentlichen symmetrisch teilbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass der zumindest eine Verbindungsabschnitt oder - falls mehrere bzw. eine Vielzahl von Verbindungsabschnitten vorgesehen sind - zumindest einer der Verbindungsabschnitte auf der Mittellinie verläuft oder die Mittellinie schneidet oder näher an der Mittellinie verläuft als an der Nahfeld-Übertragungsspule, so dass also der Verbindungsabschnitt bzw. die Verbindungsabschnitte einen größtmöglichen Abstand zu der Nahfeld-Übertragungsspule aufweisen und eine Gegeninduktion entsprechend gering ist.An embodiment variant of the sensor device is also advantageous in which the near-field transmission coil is essentially symmetrical and can be divided essentially symmetrically by an imaginary center line. It is provided that the at least one connection section or - if several or a plurality of connection sections are provided - at least one of the connection sections runs on the center line or intersects the center line or runs closer to the center line than to the near-field transmission coil, so that the connecting section or the connecting sections have the greatest possible distance from the near-field transmission coil and a mutual induction is correspondingly low.

Zur Bauraumreduzierung und Platzersparnis ist eine Weiterbildung vorteilhaft, bei welcher die Sensorelektrode vollständig in einem von der Nahfeld-Übertragungsspule abgegrenzten Bereich des Substrats angeordnet ist, bei welchem es sich um den genannten rechteckigen Bereich handeln kann.To reduce installation space and save space, a further development is advantageous in which the sensor electrode is arranged completely in an area of the substrate which is delimited by the near-field transmission coil and which can be the aforementioned rectangular area.

Vorzugsweise ist das Substrat eine starre oder flexible Leiterplatte.The substrate is preferably a rigid or flexible printed circuit board.

Weiter ist von Vorteil, wenn die Sensorelektrode und/oder die Nahfeld-Übertragungsspule zumindest abschnittsweise und insbesondere vollständig durch auf dem Substrat ausgebildete Leiterbahnen gebildet werden/wird, so dass also die Sensorelektrode und/oder die Nahfeld-Übertragungsspule als Leiterbahnstruktur bezeichnet werden kann.It is also advantageous if the sensor electrode and / or the near-field transmission coil are / is formed at least in sections and in particular completely by conductor tracks formed on the substrate, so that the sensor electrode and / or the near-field transmission coil can be referred to as a conductor track structure.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante weist die Sensoreinrichtung ferner eine Steuerelektronik auf, welche signaltechnisch mit der Sensorelektrode und/oder mit der Nahfeld-Übertragungsspule verbunden ist. Die Sensorelektrode und/oder die Nahfeld-Übertragungsspule können unmittelbar oder beispielsweise über eine Anschlussleitung, welche ebenfalls als Leiterbahn ausgebildet sein kann, mit der Steuerelektronik signaltechnisch verbunden sein. Vorzugsweise wird durch die Steuerelektronik eine Ansteuer- und Auswerteschaltung zur Ansteuerung und Auswertung der Sensorelektrode und/oder der Nahfeld-Übertragungsspule implementiert, so dass die Sensorelektrode mit der Steuerelektronik den kapazitiven Sensor und/oder die Nahfeld-Übertragungsspule mit der Steuerelektronik die induktiven Nahfeld-Übertragungseinrichtung bilden/bildet.According to a further advantageous variant, the sensor device also has control electronics, which are signal-connected to the sensor electrode and / or to the near-field transmission coil. The sensor electrode and / or the near-field transmission coil can be connected to the control electronics directly or, for example, via a connection line, which can also be designed as a conductor track, for signaling purposes. The control electronics preferably implement a control and evaluation circuit for controlling and evaluating the sensor electrode and / or the near-field transmission coil, so that the sensor electrode with the control electronics is the capacitive sensor and / or the near-field transmission coil with the control electronics is the inductive near-field transmission device educate / educate.

Die Steuerelektronik kann auf dem Substrat angeordnet sein. Dabei kann die Steuerelektronik auf einer Seite bzw. Fläche des Substrats angeordnet sein, auf welcher auch die Sensorelektrode und/oder die Nahfeld-Übertragungsspule angeordnet sind/ist. Alternativ kann die Steuerelektronik auch auf einer gegenüberliegenden Seite bzw. Fläche des Substrats angeordnet sein, wobei diese dann über eine Kante des Substrats oder durch das Substrat hindurch signaltechnisch mit der Sensorelektrode und/oder der Nahfeld-Übertragungsspule verbunden sein kann.The control electronics can be arranged on the substrate. In this case, the control electronics can be arranged on a side or surface of the substrate on which the sensor electrode and / or the near-field transmission coil are / is also arranged. Alternatively, the control electronics can also be arranged on an opposite side or surface of the substrate, which can then be connected to the sensor electrode and / or the near-field transmission coil for signaling via an edge of the substrate or through the substrate.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Türgriff für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung.Another aspect of the invention relates to a door handle for a motor vehicle with a sensor device according to the invention.

Ferner betrifft ein Aspekt der Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung und/oder einem erfindungsgemäßen Türgriff.Furthermore, one aspect of the invention relates to a motor vehicle with a sensor device according to the invention and / or a door handle according to the invention.

Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.The features disclosed above can be combined in any way as long as this is technically possible and they do not contradict one another.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

1 eine Sensoreinrichtung;
2 eine Sensoreinrichtung mit Steuerelektronik;
3 eine weitere Variante einer Sensoreinrichtung.

Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are shown in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to the figures. Show it:

1 a sensor device;
2 a sensor device with control electronics;
3rd another variant of a sensor device.

Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin. The figures are schematic examples. The same reference symbols in the figures indicate the same functional and / or structural features.

1 zeigt eine Sensoreinrichtung 1, welche ein Substrat 2 umfasst, auf welchem flächig eine Sensorelektrode 3 zumindest eines kapazitiven Sensors sowie eine Nahfeld-Übertragungsspule 4 mit zumindest einer Windung zumindest einer induktiven Nahfeld-Übertragungseinrichtung angeordnet sind. 1 shows a sensor device 1 , which is a substrate 2 includes, on which flat a sensor electrode 3rd at least one capacitive sensor and a near-field transmission coil 4th are arranged with at least one turn of at least one inductive near-field transmission device.

Bei dem Substrat 2 handelt es sich vorliegend um eine Leiterplatte, wobei die Sensorelektrode 3 und die Nahfeld-Übertragungsspule 4 auf der Leiterplatte ausgebildete und beispielsweise geätzte oder gedruckte Leiterbahnen sind.With the substrate 2 In the present case, it is a printed circuit board, with the sensor electrode 3rd and the near field transmission coil 4th formed on the circuit board and, for example, etched or printed conductor tracks.

Um einen platzsparenden Aufbau der Sensoreinrichtung 1 zu ermöglichen, ist die Sensorelektrode 3 bzw. die Sensorabschnitte 5, welche die Sensorelektrode 3 zusammen mit den Verbindungsabschnitten 6 bilden, vollständig innerhalb der Nahfeld-Übertragungsspule 4 bzw. innerhalb eines von der Nahfeld-Übertragungsspule 4 abgegrenzten Bereichs angeordnet.A space-saving construction of the sensor device 1 to enable is the sensor electrode 3rd or the sensor sections 5 , which is the sensor electrode 3rd together with the connecting sections 6th form completely within the near-field transmission coil 4th or within one of the near-field transmission coil 4th arranged in a demarcated area.

Die Nahfeld-Übertragungsspule 4 wird dabei von den zwei einander gegenüberliegenden längsseitigen Spulenabschnitten 8 und zwei weiteren stirnseitigen Spulenabschnitten 8` gebildet, wobei die stirnseitigen Spulenabschnitte 8' kürzer sind als die längsseitigen Spulenabschnitte 8, so dass die Spule bzw. das durch die Spule induzierte elektrische Feld im Wesentlichen durch die längsseitigen Spulenabschnitte 8 bestimmt wird.The near-field transmission coil 4th is thereby of the two opposite longitudinal coil sections 8th and two further end-face coil sections 8 ' formed, the end-face coil sections 8th' are shorter than the longitudinal coil sections 8th so that the coil or the electric field induced by the coil essentially passes through the longitudinal coil sections 8th is determined.

Um zugleich eine Einkopplung des von der Nahfeld-Übertragungsspule 4 erzeugten elektromagnetischen Feldes in die Sensorelektrode 3 zu minimieren, so dass es auch lediglich zu einer minimalen Gegeninduktion und einer damit verbundenen minimierten Schwächung des elektromagnetischen Feldes kommt, sind die Sensorabschnitte 5 schräg zu den längsseitigen Spulenabschnitten 8 und zu den stirnseitigen Spulenabschnitte 8' der Nahfeld-Übertragungsspule 4 bzw. diese in einer gedachten Verlängerung schneidend angeordnet.To at the same time a coupling of the near-field transmission coil 4th generated electromagnetic field in the sensor electrode 3rd The sensor sections are to be minimized, so that there is also only a minimal mutual induction and an associated minimized weakening of the electromagnetic field 5 obliquely to the longitudinal coil sections 8th and to the end-face coil sections 8th' the near-field transmission coil 4th or these arranged intersecting in an imaginary extension.

Die Vielzahl von Sensorabschnitten 5 sind in Gruppen 7 von Sensorabschnitten 5 und vorliegend in drei Gruppen 7 unterteilt, wobei jeweils zwei Gruppen 7 von einem Verbindungsabschnitt 6 signaltechnisch verbunden werden, so dass also alle und hier alle drei Gruppen 7 in Reihe miteinander verbunden sind.The multitude of sensor sections 5 are in groups 7th of sensor sections 5 and here in three groups 7th divided into two groups 7th from a connecting section 6th be connected in terms of signaling, so that all and here all three groups 7th are connected in series.

Die Verbindungsabschnitte 6 bzw. vorliegend die zwei Verbindungsabschnitte 6 verlaufen entlang einer gedachten Mittellinie der Nahfeld-Übertragungsspule 4, so dass sie einen maximalen Abstand von den beiden längsseitigen Spulenabschnitten 8 aufweisen, welche die Nahfeld-Übertragungsspule 4 im Wesentlichen bestimmen.The connecting sections 6th or in the present case the two connecting sections 6th run along an imaginary center line of the near-field transmission coil 4th so that they have a maximum distance from the two longitudinal coil sections 8th have which the near-field transmission coil 4th essentially determine.

2 zeigt eine Sensoreinrichtung gemäß 1, wobei ferner eine Steuerelektronik 9 auf dem Substrat 2 angeordnet ist, mit welcher sowohl die Sensorelektrode 3 als auch die Nahfeld-Übertragungsspule 4 verbunden ist. 2 shows a sensor device according to 1 , further comprising control electronics 9 on the substrate 2 is arranged with which both the sensor electrode 3rd as well as the near-field transmission coil 4th connected is.

Die Ausführungsform gemäß 3 ist eine Abwandlung der in 1 dargestellten Variante, wobei gezeigt ist, dass die Gruppen 7 von Sensorabschnitten 5 nicht gleiche viele Sensorabschnitte 5 umfassen müssen, sondern auch unterschiedlich viele Sensorabschnitte 5 gruppieren können. Ferner muss ein zwei Gruppen 7 verbindender Verbindungsabschnitt 6 nicht entlang der Mittellinie und/oder parallel zu dieser angeordnet sein, sondern kann auch beispielsweise schräg zu der Mittellinie oder außermittig verlaufen. Die Anordnung und der Verlauf der Verbindungsabschnitte 6 kann dabei derart gewählt werden, dass es zu einer minimalen Gegeninduktion kommt.The embodiment according to 3rd is a modification of the in 1 shown variant, it being shown that the groups 7th of sensor sections 5 not the same number of sensor sections 5 must include, but also a different number of sensor sections 5 can group. Furthermore, one must have two groups 7th connecting connecting section 6th not be arranged along the center line and / or parallel to this, but can also run obliquely to the center line or off-center, for example. The arrangement and the course of the connecting sections 6th can be selected in such a way that there is minimal mutual induction.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 19617038 A1 [0002]
WO 2014/146949 A1 [0007, 0009]
DE 102018103047 A1 [0010]

Claims

Sensor device (1) for a motor vehicle, comprising a substrate (2) on which a sensor electrode (3) of at least one capacitive sensor and a near-field transmission coil (4) with at least one turn of at least one inductive near-field transmission device are arranged over a large area Sensor electrode (3) is at least partially circulated by the near-field transmission coil (4), characterized in that the sensor electrode (3) has a plurality of rectilinear and interconnected sensor sections (5) and at least one connecting section (6), the sensor sections (5) the plurality of sensor sections (5) are subdivided into groups (7), the sensor sections (5) of which are connected in series and directly to one another, so that in each case a first sensor section of a group merges directly into a directly following second sensor section of the group, wherein the first sensor section and the second sensor section enclose an angle between each other, two groups (7) of sensor sections being connected to one another in series for signaling purposes by a respective connecting section (6).

Sensor device according to Claim 1 , wherein the near-field transmission coil (4) has at least one substantially straight coil section (8, 8 '), and wherein the sensor sections (5) in an imaginary extension of the at least one coil portion (8, 8') or an imaginary extension of the at least cut a coil section (8, 8 ').

Sensor device according to Claim 2 wherein the near-field transmission coil (4) has coil sections (8, 8 ') connected to one another and substantially at right angles to one another, which together delimit a substantially rectangular area of the substrate (2).

Sensor device according to one of the Claims 2 or 3rd wherein the at least one connecting section (6) intersects the at least one coil section (8, 8 ') or an imaginary extension of the at least one coil section (8, 8') in an imaginary extension.

Sensor device according to one of the preceding claims, wherein the near-field transmission coil (4) is essentially symmetrical and can be divided essentially symmetrically by an imaginary center line, wherein the at least one connecting portion (6) runs on the center line or intersects the center line or runs closer to the center line than to the near-field transmission coil (4).

Sensor device according to one of the preceding claims, wherein the sensor electrode (3) is arranged completely in a region of the substrate (2) which is delimited by the near-field transmission coil (4).

Sensor device according to one of the preceding claims, wherein the sensor electrode (3) and / or the near-field transmission coil (4) are / is formed at least in sections and in particular completely by conductor tracks formed on the substrate (2).

Sensor device according to one of the preceding claims, further comprising control electronics (9) which are signal-connected to the sensor electrode (3) and / or to the near-field transmission coil (4).

Door handle for a motor vehicle with a sensor device (1) according to one of the preceding claims.

Motor vehicle with a sensor device (1) according to one of the preceding Claims 1 to 8th and / or a door handle according to the preceding claim.