WO2022100904A1 - Vorrichtung für ein fahrzeug zur induktiven detektion einer aktivierungshandlung - Google Patents

Vorrichtung für ein fahrzeug zur induktiven detektion einer aktivierungshandlung Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a device for a vehicle for the inductive detection of an activation action.
  • the invention also relates to a method.
  • inductive sensors such as so-called LDC sensors
  • LDC sensors can be used for inductive detection in vehicles that require direct contact or touch by a user.
  • the sensors make it possible to monitor a detection area on the vehicle in which an activation action is to be detected.
  • This activation action can be touching a door handle at a specific point, for example to unlock or lock the door.
  • an activating agent in the
  • Detection area can be arranged and touching a movement of the Lead activating means, in order to in turn cause a change in inductance in this way.
  • An inductive sensor can evaluate an oscillating circuit to detect the change in inductance.
  • the oscillation frequency of the oscillating circuit depends on the position of the activation means relative to a sensor coil.
  • the evaluation of the vibration frequency can enable the detection of the activation action.
  • the object is achieved in particular by a device for a vehicle for the inductive detection of an activation action in a detection area, and in particular designed for integration into a vehicle part.
  • the device according to the invention can have the following components: at least one - in particular operated by an electrical operating signal and/or electrically conductive - sensor element for inductive detection in the detection area in order to provide a specific sensor signal for the inductive detection, at least one - in particular electrically conductive - activating means, wherein the activation means can be arranged movably in the detection area and/or at a distance from the sensor element, preferably in order to be moved relative to the sensor element depending on the activation action, so that the sensor signal is specific to the activation action, in particular is influenced depending on the presence of the activation action, a - In particular electronic - processing arrangement, which is electrically connected to the sensor element in order to detect the activation action based on the sensor signal, the processing arrangement a Control arrangement for controlling, preferably amplitude control, (in particular the operating
  • the regulation can e.g. B. include the control and thus changing the operating signal and / or the measurement of the sensor signal, in particular such that the amplitude of the sensor signal is kept constant.
  • the operating signal can represent the manipulated variable and the sensor signal can represent the controlled variable.
  • other designs are of course also conceivable, for example those in which the operating and sensor signals are identical (eg the sensor signal is provided directly by an oscillating operating current).
  • an amplitude of the sensor signal is regulated by the regulation, such as, for example, the electrical current strength of the sensor signal, preferably in order to keep the amplitude constant.
  • an embodiment of the sensor is particularly preferred in which the operating signal is a DC voltage signal with which an oscillating circuit is operated via an oscillator in order to generate the sensor signal as an oscillating signal.
  • the evaluation of the frequency of the sensor signal can enable the detection, i.e. offer a conclusion about the existence of the activation action.
  • the control arrangement is designed to carry out the amplitude control (in particular the associated control of the operating signal) using the sensor signal.
  • the processing arrangement can be designed to operate the sensor element using an electrical operating signal and the control arrangement can be designed to control the operating signal using the sensor signal during amplitude control.
  • the amplitude control can be designed to control the operating signal in such a way that the (for example maximum or average) amplitude values of the sensor signal are kept (essentially) constant.
  • the amplitude control can bring about the reduction of harmonics and/or increase the stability of the signal (in particular by stabilizing the interfering harmonics).
  • the operating point can be adjusted more reliably.
  • the amplitude control can be carried out independently of the frequency since the frequency is used for the detection. According to the invention, the advantage can be provided in particular that the robustness against EMC interference is increased by the controlled amplitude.
  • the activating agent can e.g. B. as a conductive element such as a conductive plate, in particular metal plate and / or as a metallic coating.
  • the activating agent may be made of a material that provides protection against oxidation, such as. B. aluminum, bronze or copper. It is also conceivable for the activation means to be in the form of a metallic coating, with this metallic coating being able to be glued on or vapor-deposited, for example.
  • the at least one sensor element can each be designed as an electrical coil.
  • the use of several sensor elements enables the definition of several (geometric / local) detection areas or the geometric formation of a detection area.
  • the coil is, for example, a spiral coil or worm coil, which can be designed to be particularly flat. It is also conceivable for the coil to be in the form of a (flat) conductor track on a printed circuit board or conductor foil. It is possible that the detection will lead to activation of a vehicle function, such as unlocking a door of the vehicle.
  • the device according to the invention can be connected to a control unit of the vehicle via an interface in order to output a trigger signal via the interface when the activation action is detected.
  • the vehicle is designed as a motor vehicle, in particular as a hybrid vehicle or as an electric vehicle, preferably with a high-voltage vehicle electrical system and/or an electric motor. It can also be possible for the vehicle to be in the form of a fuel cell vehicle and/or passenger vehicle and/or semi-autonomous or autonomous vehicle.
  • the vehicle has a security system which z. B. by communicating with an identification transmitter (ID transmitter) enables authentication. At least one function of the vehicle can be activated as a function of the communication and/or the authentication. If authentication of the ID transmitter is necessary for this, the function can be a safety-relevant function, such as unlocking the vehicle or enabling an engine start.
  • ID transmitter identification transmitter
  • the security system can thus also be designed as a passive access system, which initiates the authentication and/or the activation of the function when the approach of the ID transmitter to the vehicle is detected without active manual actuation of the ID transmitter.
  • a wake-up signal is repeatedly sent out by the security system, which can be received by the ID transmitter when approaching, and then triggers the authentication.
  • the function can also involve activation of vehicle lighting and/or actuation (opening and/or closing) of a flap (eg front or rear or side flap or door).
  • a flap eg front or rear or side flap or door
  • the vehicle lights are activated automatically when the approach is detected and/or the flap is actuated when an activation action by a user is detected.
  • a detection of an activation action z. B. lead to a door handle that unlocking the vehicle or opening the door is activated.
  • the sensor element can advantageously be operated by the electrical operating signal in that the operating signal is converted into a sensor signal and the generated sensor signal (e.g. in the form of an electrical current or a voltage) passed through the sensor element.
  • the operating signal is preferably converted by an oscillator into the sensor signal in the form of an oscillating signal, e.g. B. an alternating current converted.
  • the sensor element for example a coil, generates a magnetic field, which in turn can induce an eddy current in the activation agent.
  • the arrangement of coil and activation means can be understood as part of an oscillating circuit.
  • the frequency of the resonant circuit or of the sensor signal can indicate the change in inductance, which can be correspondingly detected using the sensor signal. Since the activation agent in the generated magnetic field influences the frequency of the sensor signal in this way, a sensor signal that is specific for the detection and also for the activation action is provided by the sensor element.
  • the control arrangement comprises at least one digital-to-analog converter and/or one analog-to-digital converter, each of a processing device of the processing arrangement, in order to carry out the amplitude control.
  • the analog-to-digital converter can e.g. B. serve to evaluate and / or measure the sensor signal to carry out the amplitude control based on this evaluation or measurement.
  • the digital-to-analog converter can, for. B. to control the operating signal. It is known that digital-to-analog converters are not only suitable for converting digital information into an electrical signal, but also allow the amplitude of analog signals to be controlled using a digital variable. It is particularly advantageous here that the converters of that processing device are used which can also be used for the evaluation of the sensor signal.
  • the processing arrangement prefferably has a rectifier arrangement which is connected to the sensor element in order to obtain a rectified signal from the sensor signal.
  • a rectifier arrangement which is connected to the sensor element in order to obtain a rectified signal from the sensor signal. This enables a simple evaluation and/or measurement of the rectified signal in order to determine the amplitude of the sensor signal and carry out the amplitude control based thereon. For example, a control deviation can be determined during the evaluation by comparing it with a predefined command variable, and the operating signal can be controlled as a function of this comparison.
  • the control arrangement can also be connected to the rectifier arrangement via at least one amplitude detection connection in order to detect the amplitude of the sensor signal via the rectified signal, in particular by analog-to-digital conversion of the rectified signal by an analog-to-digital converter of a processing device of the processing arrangement. It can thus be possible to detect the amplitude, which may be necessary for the amplitude control, by means of the rectified signal.
  • the rectified signal can be in the form of a direct voltage which is in particular proportional to the sensor signal in the form of an alternating voltage or sinusoidal voltage. If necessary, the rectified signal can be interpreted as the controlled variable to be measured for the control in order to determine a control deviation.
  • the processing arrangement has a rectifier arrangement in the form of a synchronous rectifier in order to rectify the sensor signal for the amplitude control. Because the frequency of the sensor signal is evaluated for detecting the activation action, a switching signal for the synchronous rectifier is also known and can optionally be obtained from the frequency evaluation. The signal rectified by the rectifier arrangement can be synchronous with the voltage of the sensor signal.
  • the activation means can have a spatial extent which corresponds at least to the spatial extent of the sensor element in at least two or three mutually orthogonal directions.
  • the activating means should not be smaller than the sensor element.
  • the spatial extent can refer to the extent in one plane (in two mutually orthogonal directions) or only optionally in three dimensions (in three mutually orthogonal directions).
  • a diameter of the activating means corresponds at least or essentially to the sum of the distance between the activating means and the sensor element (in the starting position, ie before activation) and a diameter of the sensor element. This results in a particularly useful level of efficiency.
  • the Diameters designate in particular the diameters orthogonal to the direction of movement of the activating means.
  • the activation means can, for example, be movably mounted in such a way that it is moved out of the starting position by the activation action and is activated in this way.
  • the arrangement and/or geometry of the activation means can be selected such that an eddy current is caused in the activation means by the magnetic field generated by the sensor element.
  • This makes it possible for the detection to take place by means of a frequency change measurement in an oscillating circuit which is provided at least by the sensor element and the activation means.
  • a larger change in the measured variable, here the frequency or the sensor signal changes the amplitude of the sensor signal or the signal fed into the sensor element (e.g. current or voltage). Therefore, in such cases, an amplitude control is particularly useful.
  • the sensor signal can also be referred to as a coil signal if the sensor element is designed as an electrical coil.
  • the sensor signal is in particular the electrical current which flows through the coil.
  • a particularly high level of efficiency can also be achieved if the activation means is at least as large as the coil and/or has a distance in the range of 1/10 millimeter from the sensor element, and/or the diameter of the activation means corresponds to the distance between the activation means and corresponds to the spool plus the diameter of the spool.
  • the coil is, for example, a spiral coil or a worm coil.
  • Another important criterion can be the penetration depth of the magnetic field into the activating agent, e.g. 90-95% of the magnetic field remaining in the activating agent.
  • the processing arrangement is designed to detect a change in inductance by measuring the frequency of the sensor signal, in particular by using a comparator which evaluates the sensor signal.
  • This frequency measurement can, for example, be implemented as a count of the oscillations of the sensor signal, e.g. B. by a comparator. It is also possible for the frequency measurement to be interpreted as a measurement of the frequency of the oscillating circuit, which is formed by the sensor element and the activation means.
  • the processing arrangement has an electronic comparator and/or a processing device, the processing device preferably being connected to the comparator via a frequency detection connection and the comparator being able to be connected to the sensor element in order to determine a frequency of the sensor signal for the evaluate detection.
  • the processing device can be embodied, for example, as a microcontroller and/or an integrated circuit or the like.
  • control arrangement is designed to carry out the amplitude control by current control using an operating signal for the sensor element in the form of an operating current and/or using the sensor signal.
  • the current strength of the operating signal can be controlled and/or the current strength of the sensor signal can be regulated as the amplitude.
  • the control can be designed in such a way that the current is controlled rather than the electrical voltage.
  • the control arrangement is designed to carry out the amplitude control in the form of a frequency-independent amplitude control and thus preferably to carry it out independently of the frequency of the operating and/or sensor signal.
  • a frequency-independent amplitude control as the amplitude control. This also increases the stability of the harmonics and the determination of the operating point.
  • the processing arrangement has an oscillator in order to generate the sensor signal from an operating signal in the form of a particularly sinusoidal and/or oscillating and/or alternating voltage whose frequency depends on a distance of the activation agent to the sensor element. It is thus possible at the same time to set an amplitude of the sensor signal by controlling the operating signal. It can be advantageous if at least two of the electrically conductive sensor elements are provided within the scope of the invention, each of which is assigned one of the electrically conductive activation means, in order to define the detection area based on the arrangement of the sensor elements and activation means. On this z. B. different detection areas are provided at different positions or individual detection areas are geometrically shaped differently by multiple sensor elements.
  • the processing arrangement is designed to output an activation signal as a function of the detection of the activation action in order to activate a safety-related function of the vehicle.
  • the activation signal can be embodied, for example, as a trigger signal which indicates to further electronics of the vehicle that the activation action is present. After checking certain prerequisites, such as authentication, this can lead to the activation of the security-relevant function.
  • the device according to the invention can be designed for integration into a vehicle part in the form of a door handle.
  • the vehicle part is z. B. a door handle, in which the activation means is moved during actuation (z. B. by slight pressure from the outside on the housing by the activation action, such as touching the door handle).
  • This change in position of the activation means relative to the sensor element can lead to a change in inductance.
  • an oscillating circuit is evaluated with regard to frequency in order to detect the change in inductance.
  • the activation means can be movably mounted in the vehicle part.
  • the entire device can also be enclosed by the housing of the vehicle part.
  • fastening means of the device can be provided in order to fasten the device in the vehicle part.
  • the subject matter of the invention is also a method for the inductive detection of an activation action in a detection area in a vehicle, in particular by means of a device according to the invention. It is provided here that the following steps are carried out, preferably one after the other in the specified order or alternatively in any order, whereby the steps can also be carried out repeatedly:
  • FIG. 1 shows a schematic representation of parts of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a further schematic representation of parts of a device according to the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration for visualizing a method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a device 10 according to the invention for a vehicle 1 for the inductive detection of an activation action in a detection area 2, which can be designed in particular for integration into a vehicle part 3.
  • the vehicle part 3 can, for example, be a door handle, such as an outside door handle, of a vehicle 1 .
  • the device 10 can have at least one electrically conductive sensor element 20 and at least one associated electrically conductive activation means 30 .
  • Storage means can be provided in order to mount the activation means 30 movably in the detection area 2 relative to the sensor element 20 .
  • the activation means 30 in the detection area 2 z. B. be arranged adjacent to a housing of the vehicle part 3 to be moved slightly in the activation action, such as touching the housing of the vehicle part 3. This slight movement already leads to a change in inductance due to the activation action.
  • the sensor element 20 can be operated by an electrical operating signal I.
  • an oscillating circuit is operated by means of the operating signal I, and the sensor element 20 is part of this oscillating circuit.
  • the sensor element 20 can thus be used for inductive detection in the detection area 2 and can provide a sensor signal S specific to the detection.
  • the sensor signal S is z. B. the electric current flowing through the sensor element 20, the frequency of which may depend on the inductance change. Since the activation means 30 can now be moved relative to the sensor element 20 as a function of the activation action, and can therefore cause the inductance change as a function of the activation action, the sensor signal S is specific to the activation action. An evaluation of the frequency of the sensor signal S and thus the resonant circuit can thus, for. B. by comparison with a threshold value, lead to the detection of the activation action.
  • a processing arrangement 100 which is electrically connected to the sensor element 20, can be used to evaluate and detect the activation action. Furthermore, the processing arrangement 100 can have a control arrangement 150 for amplitude control have in order to adjust the sensor signal S, preferably by controlling the operating signal I.
  • FIG. 2 shows the device 10 according to the invention in more detail.
  • the arrangement shown is used to carry out the amplitude control based on the sensor signal S in order, for example, to keep an amplitude of the sensor signal S constant.
  • the control arrangement 150 can have at least one digital-to-analog converter and one analog-to-digital converter of a processing device 140 of the processing arrangement 100 .
  • the processing arrangement 100 can have a rectifier arrangement 130 which is connected to the sensor element 20 in order to obtain a rectified signal from the sensor signal S.
  • FIG. 1 shows the device 10 according to the invention in more detail.
  • the arrangement shown is used to carry out the amplitude control based on the sensor signal S in order, for example, to keep an amplitude of the sensor signal S constant.
  • the control arrangement 150 can have at least one digital-to-analog converter and one analog-to-digital converter of a processing device 140 of the processing arrangement 100 .
  • the processing arrangement 100 can have a rectifier arrangement 130 which is connected to the sensor element
  • the control arrangement 150 can be connected to the rectifier arrangement 130 via at least one amplitude detection connection +A, -A in order to detect the amplitude of the sensor signal S via the rectified signal, in particular by analog-to-digital conversion of the rectified signal by the analog-to-digital Converter of the processing device 140 of the processing arrangement 100.
  • the rectifier arrangement 130 is designed as a synchronous rectifier.
  • the processing arrangement 100 can be designed to evaluate the sensor signal S via a frequency detection connection Fs of the processing device 140 in order to detect the inductance change by a frequency measurement in the sensor signal S for the detection.
  • the processing arrangement 100 can use an electronic comparator 120 and the processing device 140 , the processing device 140 being connected to the comparator 120 via the frequency detection connection Fs and the comparator 120 being connected to the sensor element 20 .
  • control arrangement 150 is designed to carry out the amplitude control by current control of the operating signal I in the form of an operating current I using the sensor signal S.
  • the digital-to-analog converter of the processing device 140 can be used to control the operating signal I via an amplitude regulation connection Ar.
  • a current detection connection Is may be provided, which is connected to a current feed 105 in order to measure a current intensity of the operating signal I.
  • the control arrangement 150 can be designed to carry out the amplitude control in the form of a frequency-independent amplitude control.
  • the current feed 105 can be connected to a supply voltage V0, in particular DC voltage, and a ground potential GND.
  • the processing arrangement 100 can have an oscillator 110 in order to generate the sensor signal S from the operating signal I in the form of a particularly sinusoidal and/or oscillating and/or alternating voltage whose frequency depends on the distance between the activation means 30 and the sensor element 20.
  • an oscillator 110 in order to generate the sensor signal S from the operating signal I in the form of a particularly sinusoidal and/or oscillating and/or alternating voltage whose frequency depends on the distance between the activation means 30 and the sensor element 20.
  • at least two of the electrically conductive sensor elements 20 are also provided, each of which is assigned one of the electrically conductive activation means 30 in order to define the detection area 2 based on the arrangement of the sensor elements 20 and activation means 30.
  • a sensor signal S specific for the detection is provided by at least one electrically conductive sensor element 20, operated in particular by an electrical operating signal I, for inductive detection in the detection region 2.
  • at least one electrically conductive activation means is provided 30, wherein the activation means 30 is movably arranged in the detection area 2 in order to be moved relative to the sensor element 20 as a function of the activation action, so that the sensor signal S is specific to the activation action.
  • the activation action is detected using the sensor signal S by a processing arrangement 100, which is electrically connected to the sensor element 20.
  • the processing arrangement 100 has a control arrangement 150 for controlling the amplitude of the operating signal I.

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) für ein Fahrzeug (1) zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung in einem Detektionsbereich (2), und insbesondere ausgebildet zur Integration in ein Fahrzeugteil (3), aufweisend: - wenigstens ein elektrisch leitfähiges Sensorelement (20) zur induktiven Erfassung im Detektionsbereich (2), um ein für die Erfassung spezifisches Sensorsignal (S) bereitzustellen, - wenigstens ein elektrisch leitfähiges Aktivierungsmittel (30), wobei das Aktivierungsmittel (30) beweglich im Detektionsbereich (2) angeordnet ist, um in Abhängigkeit von der Aktivierungshandlung relativ zum Sensorelement (20) bewegt zu werden, sodass das Sensorsignal (S) für die Aktivierungshandlung spezifisch ist, - eine Verarbeitungsanordnung (100), welche elektrisch mit dem Sensorelement (20) verbunden ist, um anhand des Sensorsignals (S) die Aktivierungshandlung zu detektieren.

Description

Vorrichtung für ein Fahrzeug zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass induktive Sensoren, wie bspw. sogenannte LDC-Sensoren, zur induktiven Detektion bei Fahrzeugen eingesetzt werden können, die einen direkten Kontakt bzw. Berührung durch einen Benutzer voraussetzen. Bspw. ist es durch die Sensoren möglich, einen Detektionsbereich am Fahrzeug zu überwachen, in welchem eine Aktivierungshandlung detektiert werden soll. Diese Aktivierungshandlung kann die Berührung eines Türgriffs an einer bestimmten Stelle sein, um bspw. die Tür zu entriegeln oder zu verriegeln. Es kann ein Aktivierungsmittel im
Detektionsbereich angeordnet sein und die Berührung zu einer Bewegung des Aktivierungsmittels führen, um auf diese Weise wiederum eine Induktivitätsveränderung zu bewirken.
Ein induktiver Sensor kann zur Erfassung der Induktivitätsveränderung einen Schwingkreis auswerten. So hängt die Schwingungsfrequenz des Schwingkreises von der Lage des Aktivierungsmittels relativ zu einer Sensorspule ab. Entsprechend kann die Auswertung der Schwingungsfrequenz die Detektion der Aktivierungshandlung ermöglichen.
Eine größere Änderung der Messgröße, hier der Frequenz, verändert allerdings die Amplitude des Stroms, welcher durch die Sensorspule fließt. Dies kann eine Reihe von negativen Auswirkung haben, z. B. eine Veränderung des Arbeitspunktes, der Stabilität und - oft ein besonders gravierendes Problem - eine erhöhte Anfälligkeit des Sensors für EMV- Störungen. Besonders bei der Verwendung des Sensors in Fahrzeugen ist eine Anfälligkeit für EMV-Störungen problematisch, da störende Einflüsse häufig vorkommen und Fehlauslösungen vermieden werden müssen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässigere Detektion einer Aktivierungshandlung (beim Einsatz von induktive Sensoren) bei einem Fahrzeug zu ermöglichen.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung 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 Vorrichtung 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 Vorrichtung für ein Fahrzeug zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung in einem Detektionsbereich, und insbesondere ausgebildet zur Integration in ein Fahrzeugteil. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann die folgenden Komponenten aufweisen: wenigstens ein - insbesondere durch ein elektrisches Betriebssignal betriebenes und/oder elektrisch leitfähiges - Sensorelement zur induktiven Erfassung im Detektionsbereich, um ein für die induktive Erfassung spezifisches Sensorsignal bereitzustellen, wenigstens ein - insbesondere elektrisch leitfähiges - Aktivierungsmittel, wobei das Aktivierungsmittel beweglich im Detektionsbereich und/oder beabstandet vom Sensorelement angeordnet sein kann, vorzugsweise, um in Abhängigkeit von der Aktivierungshandlung relativ zum Sensorelement bewegt zu werden, sodass das Sensorsignal für die Aktivierungshandlung spezifisch ist, insbesondere abhängig vom Vorliegen der Aktivierungshandlung beeinflusst wird, eine - insbesondere elektronische - Verarbeitungsanordnung, welche elektrisch mit dem Sensorelement verbunden ist, um anhand des Sensorsignals die Aktivierungshandlung zu detektieren, wobei die Verarbeitungsanordnung eine Regelungsanordnung zur Regelung, vorzugsweise Amplitudenregelung, (insbesondere des Betriebssignals und/oder Sensorsignals) aufweisen kann, um das Betriebssignal und/oder Sensorsignal einzustellen und vorzugsweise, um die Amplitude, wie die Stromstärke, des Sensorsignals, einzustellen.
Die Regelung kann z. B. die Steuerung und damit Veränderung des Betriebssignals und/oder die Messung des Sensorsignals umfassen, insbesondere derart, dass die Amplitude des Sensorsignals konstant gehalten wird. In diesem Fall kann das Betriebssignal die Stellgröße und das Sensorsignal die Regelgröße darstellen. Je nach Ausbildung des Sensors sind selbstverständlich auch andere Ausführungen denkbar, bspw. auch solche, bei denen das Betriebs- und Sensorsignal identisch sind (z. B. das Sensorsignal direkt durch einen oszillierenden Betriebsstrom bereitgestellt ist). Bei der Erfindung kann es insbesondere darauf ankommen, dass durch die Regelung eine Amplitude des Sensorsignals geregelt wird, wie bspw. die elektrische Stromstärke des Sensorsignals, vorzugsweise, um die Amplitude konstant zu halten. Besonders bevorzugt ist eine Ausbildung des Sensors, bei welcher das Betriebssignal ein Gleichspannungssignal ist, mit welchem über einen Oszillator ein Schwingkreis betrieben wird, um das Sensorsignal als oszillierendes Signal zu erzeugen. Die Auswertung der Frequenz des Sensorsignals kann die Erfassung ermöglichen, also einen Rückschluss auf das Vorliegen der Aktivierungshandlung bieten.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Regelungsanordnung dazu ausgeführt ist, die Amplitudenregelung (insbesondere die damit verbundene Steuerung des Betriebssignals) anhand des Sensorsignals durchzuführen. In anderen Worten kann die Verarbeitungsanordnung dazu ausgeführt sein, das Sensorelement durch ein elektrisches Betriebssignal zu betreiben und die Regelungsanordnung dazu ausgeführt sein, bei der Amplitudenregelung das Betriebssignal anhand des Sensorsignals zu steuern. Bspw. kann hierzu die Amplitudenregelung dazu ausgeführt sein, das Betriebssignal so zu steuern, dass die (bspw. maximalen oder durchschnittlichen) Amplitudenwerte des Sensorsignals (im Wesentlichen) konstant gehalten werden. Die Amplitudenregelung kann dabei die Reduzierung von Oberwellen bewirken und/oder die Stabilität des Signals (insbesondere durch eine Stabilisierung der störenden Oberwellen) erhöhen. Ferner kann der Arbeitspunkt zuverlässiger eingestellt werden. Die Amplitudenregelung kann frequenzunabhängig ausgeführt sein, da die Frequenz zur Detektion herangezogen wird. Erfindungsgemäß kann insbesondere der Vorteil bereitgestellt werden, dass die Robustheit gegenüber EMV Störungen durch die geregelte Amplitude gesteigert wird.
Das Aktivierungsmittel (auch als engl. „Target“ bezeichnet) kann z. B. als ein leitfähiges Element wie eine leitfähige Platte, insbesondere Metallplatte und/oder als metallische Beschichtung, ausgebildet sein. Das Aktivierungsmittel kann aus einem Material hergestellt sein, welches einen Schutz vor Oxidation bietet, wie z. B. Aluminium, Bronze oder Kupfer. Auch die Ausbildung des Aktivierungsmittels als eine metallische Beschichtung ist denkbar, wobei diese metallische Beschichtung bspw. aufgeklebt oder aufgedampft werden kann.
Das wenigstens eine Sensorelement kann jeweils als eine elektrische Spule ausgeführt sein. Die Verwendung von mehreren Sensorelementen ermöglicht die Definition mehrerer (geometrischen / örtlichen) Detektionsbereiche oder die geometrische Formung eines Detektionsbereich. Die Spule ist bspw. eine Spiralspule oder Schneckenspule, die besonders flach ausgestaltet sein kann. Auch ist es denkbar, dass die Spule als (ebene) Leiterbahn auf einer Leiterplatte oder Leiterfolie ausgestaltet ist. Es ist möglich, dass die Detektion zur Aktivierung einer Fahrzeugfunktion führt, wie zum Entriegeln einer Tür des Fahrzeuges. Um dies zu ermöglichen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine Schnittstelle mit einem Steuergerät des Fahrzeuges verbunden werden, um bei der Detektion der Aktivierungshandlung ein Triggersignal über die Schnittstelle auszugeben.
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 Freigabe eines Motorstarts. Somit kann das Sicherheitssystem auch als ein passives Zugangssystem ausgebildet sein, welches ohne aktive manuelle Betätigung des ID-Gebers die Authentifizierung und/oder die Aktivierung der Funktion bei Detektion der Annäherung des ID-Gebers an das Fahrzeug initiiert. Hierzu wird bspw. wiederholt ein Wecksignal durch das Sicherheitssystem ausgesendet, welches durch den ID-Geber bei der Annäherung empfangen werden kann, und dann die Authentifizierung auslöst. Auch kann die Funktion eine Aktivierung einer Fahrzeugbeleuchtung und/oder ein Betätigen (Öffnen und/oder Schließen) einer Klappe (z. B. Front- oder Heck- oder Seitenklappe bzw. -tür) betreffen. Bspw. wird automatisch bei der Detektion der Annäherung die Fahrzeugbeleuchtung aktiviert und/oder bei der Detektion einer Aktivierungshandlung eines Benutzers die Klappe betätigt. Weiter kann eine Detektion einer Aktivierungshandlung z. B. an einem Türgriff dazu führen, dass die Entriegelung des Fahrzeuges oder Öffnung der Tür aktiviert wird.
Das Sensorelement kann vorteilhafterweise dadurch durch das elektrische Betriebssignal betrieben werden, dass das Betriebssignal in ein Sensorsignal umgewandelt wird und das erzeugte Sensorsignal (z. B. in der Form eines elektrischen Stroms oder einer Spannung) durch das Sensorelement geleitet wird. Das Betriebssignal wird hierzu vorzugsweise durch einen Oszillator in das Sensorsignal in der Form eines oszillierenden Signals, z. B. einen Wechselstrom, umgewandelt. Das Sensorelement, bspw. eine Spule, erzeugt auf diese Weise ein magnetisches Feld, welches wiederum einen Wirbelstrom im Aktivierungsmittel induzieren kann. Die Anordnung aus Spule und Aktivierungsmittel kann dabei als Teil eines Schwingkreis aufgefasst werden. Die Frequenz des Schwingkreises bzw. des Sensorsignals kann die Induktivitätsveränderung indizieren, welche entsprechend anhand des Sensorsignals erfasst werden kann. Da das Aktivierungsmittel im erzeugten Magnetfeld auf diese Weise die Frequenz des Sensorsignals beeinflusst, wird ein für die Erfassung und auch für die Aktivierungshandlung spezifisches Sensorsignal durch das Sensorelement bereitgestellt.
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn im Rahmen der Erfindung die Regelungsanordnung zumindest einen Digital-Analog-Wandler und/oder einen Analog-Digital-Wandler, jeweils einer Verarbeitungsvorrichtung der Verarbeitungsanordnung, umfasst, um die Amplitudenregelung durchzuführen. Der Analog-Digital-Wandler kann z. B. zur Auswertung und/oder Messung des Sensorsignals dienen, um anhand dieser Auswertung bzw. Messung die Amplitudenregelung durchzuführen. Der Digital-Analog-Wandler kann z. B. zur Steuerung des Betriebssignals ausgeführt sein. Es ist dabei bekannt, dass Digital-Analog- Wandler nicht nur zur Umsetzung einer digitalen Information in ein elektrisches Signal geeignet sind, sondern auch eine Amplitudenregelung analoger Signale durch eine digitale Größe erlauben. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass die Wandler derjenigen Verarbeitungsvorrichtung genutzt werden, welche auch für die Auswertung des Sensorsignals eingesetzt werden kann.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass die Verarbeitungsanordnung eine Gleichrichteranordnung aufweist, welche mit dem Sensorelement verschaltet ist, um aus dem Sensorsignal ein gleichgerichtetes Signal zu erhalten. Dies ermöglicht eine einfache Auswertung und/oder Messung des gleichgerichteten Signals, um die Amplitude des Sensorsignals festzustellen und darauf basierend die Amplitudenregelung durchzuführen. Bspw. kann bei der Auswertung eine Regelabweichung durch den Vergleich mit einer vordefinierten Führungsgröße festgestellt werden, und in Abhängigkeit von diesem Vergleich das Betriebssignal gesteuert werden. Die Regelungsanordnung kann ferner über wenigstens einen Amplitudenerfassungsanschluss mit der Gleichrichteranordnung verschaltet sein, um über das gleichgerichtete Signal die Amplitude des Sensorsignals zu erfassen, insbesondere durch eine Analog-Digital-Wandlung des gleichgerichteten Signals durch einen Analog- Digital-Wandler einer Verarbeitungsvorrichtung der Verarbeitungsanordnung. Somit kann die für die Amplitudenregelung ggf. notwendige Erfassung der Amplitude durch das gleichgerichtete Signal möglich sein. Das gleichgerichtete Signal kann als eine Gleichspannung ausgeführt sein, welche insbesondere proportional ist zum Sensorsignal in der Form einer Wechselspannung bzw. Sinusspannung. Das gleichgerichtete Signal kann ggf. als die zu messende Regelgröße für die Regelung aufgefasst werden, um daran eine Regelabweichung festzustellen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungsanordnung eine Gleichrichteranordnung in der Form eines Synchrongleichrichters aufweist, um das Sensorsignal für die Amplitudenregelung gleichzurichten. Weil die Frequenz des Sensorsignals für die Detektion der Aktivierungshandlung ausgewertet wird, ist auch ein Schaltsignal für den Synchrongleichrichter bekannt, und kann optional aus der Frequenzauswertung gewonnen werden. Das durch die Gleichrichteranordnung gleichgerichtete Signal kann dabei synchron zur Spannung des Sensorsignals sein.
Ferner ist es denkbar, dass das Aktivierungsmittel eine räumliche Erstreckung aufweist, welche in zumindest zwei oder drei zueinander orthogonale Richtungen zumindest der räumlichen Erstreckung des Sensorelements entspricht. Um eine effiziente Wirbelstrominduktion zu ermöglichen, sollte das Aktivierungsmittel nicht kleiner sein als das Sensorelement. Die räumliche Erstreckung kann sich dabei auf die Erstreckung in einer Ebene (in zwei zueinander orthogonale Richtungen) oder nur optional in drei Dimensionen (in drei zueinander orthogonale Richtungen) beziehen.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Durchmesser des Aktivierungsmittels mindestens oder im Wesentlichen der Summe des Abstands des Aktivierungsmittels zum Sensorelement (in der Ausgangsstellung, also vor Aktivierung) und einem Durchmesser des Sensorelements entspricht. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders sinnvoller Wirkungsgrad. Die Durchmesser bezeichnen insbesondere die Durchmesser orthogonal zur Bewegungsrichtung des Aktivierungsmittels. Das Aktivierungsmittel kann bspw. derart beweglich gelagert sein, dass es durch die Aktivierungshandlung aus der Ausgangsstellung bewegt und auf diese Weise aktiviert wird.
Weiter kann die Anordnung und/oder Geometrie des Aktivierungsmittels so gewählt sein, dass ein Wirbelstrom durch das vom Sensorelement erzeugte magnetische Feld im Aktivierungsmittel bewirkt wird. Dies ermöglicht es, dass die Detektion durch eine Frequenzänderungsmessung bei einem Schwingkreis erfolgt, welcher zumindest durch das Sensorelement und das Aktivierungsmittel bereitgestellt ist. Eine größere Änderung der Messgröße, hier der Frequenz bzw. des Sensorsignals, verändert allerdings die Amplitude des Sensorsignals bzw. des in das Sensorelement eingespeisten Signals (z. B. Strom oder Spannung). Daher ist in solchen Fällen eine Amplitudenregelung besonders sinnvoll. Das Sensorsignal kann auch als Spulensignal bezeichnet werden, wenn das Sensorelement als eine elektrische Spule ausgeführt ist. Es handelt sich bei dem Sensorsignal insbesondere um den elektrischen Strom, welcher durch die Spule fließt.
Ein besonders hoher Wirkungsgrad kann weiter dadurch erreicht werden, dass das Aktivierungsmittel mindestens so groß ist wie die Spule, und/oder einen Abstand im Bereich von 1/10 Millimeter zum Sensorelement aufweist, und/oder der Durchmesser des Aktivierungsmittels dem Abstand zwischen dem Aktivierungsmittel und der Spule plus dem Durchmesser der Spule entspricht. Die Spule ist bspw. eine Spiralspule oder Schneckenspule. Ein weiteres wichtiges Kriterium kann die Eindringtiefe des magnetischen Feldes in das Aktivierungsmittel sein, z.B. 90-95% des magnetischen Feldes, welches im Aktivierungsmittel verbleibt.
Es ist ferner denkbar, dass die Verarbeitungsanordnung dazu ausgeführt ist, insbesondere durch die Verwendung eines Komparators, welcher das Sensorsignal auswertet, für die Detektion eine Induktivitätsveränderung durch eine Frequenzmessung bei dem Sensorsignal zu erfassen. Diese Frequenzmessung kann bspw. als eine Zählung der Schwingungen des Sensorsignals ausgeführt sein, z. B. durch einen Komparator. Auch ist es möglich, dass die Frequenzmessung als eine Messung der Frequenz des Schwingkreises aufgefasst wird, welcher durch Sensorelement und Aktivierungsmittel gebildet wird. Nach einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungsanordnung einen elektronischen Komparator und/oder eine Verarbeitungsvorrichtung aufweist, wobei vorzugsweise die Verarbeitungsvorrichtung über einen Frequenzerfassungsanschluss mit dem Komparator verschaltet ist und der Komparator mit dem Sensorelement verschaltet sein kann, um eine Frequenz des Sensorsignals für die Detektion auszuwerten. Die Verarbeitungsvorrichtung kann bspw. als ein Mikrocontroller und/oder integrierter Schaltkreis oder dergleichen ausgeführt sein.
Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn die Regelungsanordnung dazu ausgeführt ist, die Amplitudenregelung durch eine Stromregelung anhand eines Betriebssignals für das Sensorelement in der Form eines Betriebsstroms und/oder anhand des Sensorsignals durchzuführen. Dabei kann bspw. die Stromstärke des Betriebssignals gesteuert und/oder die Stromstärke des Sensorsignals als die Amplitude geregelt werden. Die Regelung kann so ausgeführt sein, dass nicht die elektrische Spannung, sondern der Strom geregelt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Regelungsanordnung dazu ausgeführt ist, die Amplitudenregelung in der Form einer frequenzunabhängigen Amplitudenregelung auszuführen und vorzugsweise damit unabhängig von der Frequenz des Betriebs- und/oder Sensorsignals auszuführen. Um die Robustheit der Detektion gegen EMV-Störungen zu reduzieren, kann es somit eine erfindungsermäße Idee sein, als die Amplitudenregelung eine frequenzunabhängiger Amplitudenregelungen einzusetzen. Dies erhöht zudem die Stabilität der Oberwellen und die Arbeitspunktbestimmung.
Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Verarbeitungsanordnung einen Oszillator aufweist, um aus einem Betriebssignal das Sensorsignal in der Form einer, insbesondere sinusförmigen und/oder oszillierenden und/oder Wechsel-, Spannung zu erzeugen, deren Frequenz abhängig ist von einem Abstand des Aktivierungsmittels zum Sensorelement. Damit ist es gleichzeitig möglich, durch eine Steuerung des Betriebssignals eine Amplitude des Sensorsignals einzustellen. Es kann von Vorteil sein, wenn im Rahmen der Erfindung mindestens zwei der elektrisch leitfähigen Sensorelemente vorgesehen sind, welchen jeweils eines der elektrisch leitfähigen Aktivierungsmittel zugeordnet sind, um den Detektionsbereich anhand der Anordnung der Sensorelemente und Aktivierungsmittel zu definieren. Auf diese können z. B. unterschiedliche Detektionsbereiche an unterschiedlichen Positionen bereitgestellt werden oder einzelne Detektionsbereiche durch mehrere Sensorelemente geometrisch unterschiedlich geformt werden.
Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass die Verarbeitungsanordnung dazu ausgeführt ist, ein Aktivierungssignal in Abhängigkeit von der Detektion der Aktivierungshandlung auszugeben, um eine sicherheitsrelevante Funktion des Fahrzeuges zu aktivieren. Das Aktivierungssignal kann bspw. als ein Triggersignal ausgeführt sein, welches einer weiteren Elektronik des Fahrzeuges indiziert, dass die Aktivierungshandlung vorliegt. Dies kann dann nach der Überprüfung bestimmter Voraussetzungen, wie einer Authentifizierung, zur Aktivierung der sicherheitsrelevanten Funktion führen.
Es kann optional möglich sein, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Integration in ein Fahrzeugteil in der Form eines Türgriffes ausgeführt ist. Das Fahrzeugteil ist z. B. ein Türgriff, bei welchem bei der Betätigung das Aktivierungsmittel bewegt wird (z. B. durch leichten Druck von außen auf das Gehäuse durch die Aktivierungshandlung, wie eine Berührung des Türgriffs). Diese Lageveränderung des Aktivierungsmittels relativ zum Sensorelement kann zu einer Induktivitätsveränderung führen. Bspw. wird ein Schwingkreis hinsichtlich der Frequenz ausgewertet, um die Induktivitätsveränderung zu erfassen. Das Aktivierungsmittel kann dabei beweglich im Fahrzeugteil gelagert sein. Die gesamte Vorrichtung kann ferner von dem Gehäuse des Fahrzeugteils umschlossen sein. Bspw. können Befestigungsmittel der Vorrichtung vorgesehen sein, um die Vorrichtung im Fahrzeugteil zu befestigen.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung in einem Detektionsbereich bei einem Fahrzeug, insbesondere durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Hierbei ist vorgesehen, dass die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, vorzugsweise nacheinander in der angegeben Reihenfolge oder alternativ in beliebiger Reihenfolge, wobei die Schritte auch wiederholt durchgeführt werden können:
Bereitstellen eines für die Erfassung spezifischen Sensorsignals durch wenigstens ein (insbesondere durch ein elektrisches Betriebssignal betriebenes) elektrisch leitfähiges Sensorelement zur induktiven Erfassung im Detektionsbereich, Bereitstellen wenigstens eines elektrisch leitfähigen Aktivierungsmittels, wobei das Aktivierungsmittel beweglich im Detektionsbereich angeordnet ist, um in Abhängigkeit von der Aktivierungshandlung relativ zum Sensorelement bewegt zu werden, sodass das Sensorsignal für die Aktivierungshandlung spezifisch ist,
Detektieren der Aktivierungshandlung anhand des Sensorsignals durch eine Verarbeitungsanordnung, welche elektrisch mit dem Sensorelement verbunden ist, wobei die Verarbeitungsanordnung eine Regelungsanordnung zur Amplitudenregelung aufweist, um insbesondere das Betriebssignal und/oder Sensorsignal einzustellen. Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben worden sind. Zudem kann das Verfahren geeignet sein, eine erfindungsgemäße Vorrichtung zu betreiben.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine weitere schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet. In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 für ein Fahrzeug 1 zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung in einem Detektionsbereich 2 gezeigt, welche insbesondere zur Integration in ein Fahrzeugteil 3 ausgebildet sein kann. Das Fahrzeugteil 3 kann bspw. ein Türgriff, wie ein Außentürgriff, eines Fahrzeuges 1 sein.
Die Vorrichtung 10 kann wenigstens ein elektrisch leitfähiges Sensorelement 20 und wenigstens ein zugehöriges elektrisch leitfähiges Aktivierungsmittel 30 aufweisen. Es können Lagerungsmittel vorgesehen sein, um das Aktivierungsmittel 30 relativ zum Sensorelement 20 beweglich im Detektionsbereich 2 zu lagern. Dabei kann das Aktivierungsmittel 30 im Detektionsbereich 2 z. B. angrenzend an ein Gehäuse des Fahrzeugteils 3 angeordnet sein, um bei der Aktivierungshandlung, wie einer Berührung des Gehäuses des Fahrzeugteils 3, geringfügig bewegt zu werden. Diese geringfügige Bewegung führt bereits zu einer Induktivitätsveränderung durch die Aktivierungshandlung.
Um die Bewegung bzw. Induktivitätsveränderung zu detektieren, kann das Sensorelement 20 durch ein elektrisches Betriebssignal I betrieben werden. Bspw. wird mittels des Betriebssignals I ein Schwingkreis betrieben, und das Sensorelement 20 ist Teil dieses Schwingkreises. Damit kann das Sensorelement 20 zur induktiven Erfassung im Detektionsbereich 2 dienen, und ein für die Erfassung spezifisches Sensorsignal S bereitstellen. Das Sensorsignal S ist z. B. der durch das Sensorelement 20 fließende elektrische Strom, deren Frequenz von der Induktivitätsveränderung abhängig sein kann. Da nun das Aktivierungsmittel 30 in Abhängigkeit von der Aktivierungshandlung relativ zum Sensorelement 20 bewegt werden kann, und somit in Abhängigkeit von der Aktivierungshandlung die Induktivitätsveränderung verursachen kann, ist das Sensorsignal S für die Aktivierungshandlung spezifisch. Eine Auswertung der Frequenz des Sensorsignals S und damit des Schwingkreises kann somit, z. B. durch den Vergleich mit einem Schwellenwert, zur Detektion der Aktivierungshandlung führen.
Zur Auswertung und Detektion der Aktivierungshandlung kann eine Verarbeitungsanordnung 100 dienen, welche elektrisch mit dem Sensorelement 20 verbunden ist. Weiter kann die Verarbeitungsanordnung 100 eine Regelungsanordnung 150 zur Amplitudenregelung aufweisen, um das Sensorsignal S einzustellen, vorzugsweise durch eine Steuerung des Betriebssignals I.
In Figur 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 mit weiteren Einzelheiten gezeigt. Die gezeigte Anordnung dient dazu, die Amplitudenregelung anhand des Sensorsignals S durchzuführen, um bspw. eine Amplitude des Sensorsignals S konstant zu halten. Hierzu kann die Regelungsanordnung 150 zumindest einen Digital-Analog-Wandler und einen Analog-Digital-Wandler einer Verarbeitungsvorrichtung 140 der Verarbeitungsanordnung 100 aufweisen. Weiter kann die Verarbeitungsanordnung 100 eine Gleichrichteranordnung 130 aufweisen, welche mit dem Sensorelement 20 verschaltet ist, um aus dem Sensorsignal S ein gleichgerichtetes Signal zu erhalten.
Die Regelungsanordnung 150 kann über wenigstens einen Amplitudenerfassungsanschluss +A,-A mit der Gleichrichteranordnung 130 verschaltet sein, um über das gleichgerichtete Signal die Amplitude des Sensorsignals S zu erfassen, insbesondere durch eine Analog- Digital-Wandlung des gleichgerichteten Signals durch den Analog-Digital-Wandler der Verarbeitungsvorrichtung 140 der Verarbeitungsanordnung 100. Im gezeigten Beispiel ist die Gleichrichteranordnung 130 als ein Synchrongleichrichter ausgebildet.
Ferner kann die Verarbeitungsanordnung 100 dazu ausgeführt sein, das Sensorsignal S über einen Frequenzerfassungsanschluss Fs der Verarbeitungsvorrichtung 140 auszuwerten, um für die Detektion die Induktivitätsveränderung durch eine Frequenzmessung bei dem Sensorsignal S zu erfassen. Hierzu kann die Verarbeitungsanordnung 100 einen elektronischen Komparator 120 und die Verarbeitungsvorrichtung 140 verwenden, wobei die Verarbeitungsvorrichtung 140 über den Frequenzerfassungsanschluss Fs mit dem Komparator 120 verschaltet ist und der Komparator 120 mit dem Sensorelement 20 verschaltet ist.
Außerdem ist es möglich, dass die Regelungsanordnung 150 dazu ausgeführt ist, die Amplitudenregelung durch eine Stromregelung des Betriebssignals I in der Form eines Betriebsstroms I anhand des Sensorsignals S durchzuführen. Hierzu kann z. B. der Digital- Analog-Wandler der Verarbeitungsvorrichtung 140 genutzt werden, um über einen Amplitudenregulationsanschluss Ar das Betriebssignal I zu steuern. Ebenfalls kann optional ein Stromerfassungsanschluss Is vorgesehen sein, welcher mit einer Stromeinspeisung 105 verbunden ist, um eine Stromstärke des Betriebssignals I zu messen. Somit ist es auch möglich, dass die Regelungsanordnung 150 dazu ausgeführt ist, die Amplitudenregelung in der Form einer frequenzunabhängigen Amplitudenregelung auszuführen. Für die Erzeugung des Betriebssignal I kann die Stromeinspeisung 105 mit einer Versorgungsspannung V0, insbesondere Gleichspannung und einem Massepotential GND verbunden sein.
Die Verarbeitungsanordnung 100 kann einen Oszillator 110 aufweisen, um aus dem Betriebssignal I das Sensorsignal S in der Form einer, insbesondere sinusförmigen und/oder oszillierenden und/oder Wechsel-, Spannung zu erzeugen, deren Frequenz abhängig ist von einem Abstand des Aktivierungsmittels 30 zum Sensorelement 20. Im gezeigten Beispiel sind ferner mindestens zwei der elektrisch leitfähigen Sensorelemente 20 vorgesehen sind, welchen jeweils eines der elektrisch leitfähigen Aktivierungsmittel 30 zugeordnet sind, um den Detektionsbereich 2 anhand der Anordnung der Sensorelemente 20 und Aktivierungsmittel 30 zu definieren.
In Figur 3 sind die Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch visualisiert. Gemäß einem ersten Verfahrensschritt 201 erfolgt ein Bereitstellen eines für die Erfassung spezifischen Sensorsignals S durch wenigstens ein insbesondere durch ein elektrisches Betriebssignal I betriebenes, elektrisch leitfähiges Sensorelement 20 zur induktiven Erfassung im Detektionsbereich 2. Gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 202 erfolgt ein Bereitstellen wenigstens eines elektrisch leitfähigen Aktivierungsmittels 30, wobei das Aktivierungsmittel 30 beweglich im Detektionsbereich 2 angeordnet ist, um in Abhängigkeit von der Aktivierungshandlung relativ zum Sensorelement 20 bewegt zu werden, sodass das Sensorsignal S für die Aktivierungshandlung spezifisch ist. Gemäß einem dritten Verfahrensschritt 203 ist ein Detektieren der Aktivierungshandlung anhand des Sensorsignals S durch eine Verarbeitungsanordnung 100 vorgesehen, welche elektrisch mit dem Sensorelement 20 verbunden ist. Dabei ist erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen, dass die Verarbeitungsanordnung 100 eine Regelungsanordnung 150 zur Amplitudenregelung des Betriebssignals I aufweist.
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.
Bezuqszeichen l iste
1 Fahrzeug
2 Detektionsbereich
3 Fahrzeugteil
10 Vorrichtung
20 Sensorelement
30 Aktivierungsmittel
100 Verarbeitungsanordnung
105 Stromeinspeisung
110 Oszillator, freischwingender Oszillator
120 Komparator
130 Gleichrichteranordnung
140 Verarbeitungsvorrichtung
150 Regelungsanordnung
+A,-A Amplitudenerfassungsanschluss
Ar Amplitudenregulationsanschluss
Fs Frequenzerfassungsanschluss
I Betriebssignal, Betriebsstrom
Is Stromerfassungsanschluss
GND Massepotential
S Sensorsignal
V0 Versorgungsspannung, Gleichspannung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Vorrichtung (10) für ein Fahrzeug (1) zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung in einem Detektionsbereich (2), und insbesondere ausgebildet zur Integration in ein Fahrzeugteil (3), aufweisend:
- wenigstens ein elektrisch leitfähiges Sensorelement (20) zur induktiven Erfassung im Detektionsbereich (2), um ein für die Erfassung spezifisches Sensorsignal (S) bereitzustellen,
- wenigstens ein elektrisch leitfähiges Aktivierungsmittel (30), wobei das Aktivierungsmittel (30) beweglich im Detektionsbereich (2) angeordnet ist, um in Abhängigkeit von der Aktivierungshandlung relativ zum Sensorelement (20) bewegt zu werden, sodass das Sensorsignal (S) für die Aktivierungshandlung spezifisch ist, eine Verarbeitungsanordnung (100), welche elektrisch mit dem Sensorelement (20) verbunden ist, um anhand des Sensorsignals (S) die Aktivierungshandlung zu detektieren, wobei die Verarbeitungsanordnung (100) eine Regelungsanordnung (150) zur Amplitudenregelung aufweist, um das Sensorsignal (S) einzustellen. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsanordnung (100) dazu ausgeführt ist, das Sensorelement (20) durch ein elektrisches Betriebssignal (I) zu betreiben, und die Regelungsanordnung (150) dazu ausgeführt ist, bei der Amplitudenregelung das Betriebssignal (I) anhand des Sensorsignals (S) zu steuern. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsanordnung (150) zumindest einen Digital-Analog-Wandler und einen Analog-Digital-Wandler einer Verarbeitungsvorrichtung (140) der Verarbeitungsanordnung (100) umfasst, um die Amplitudenregelung durchzuführen. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsanordnung (100) eine Gleichrichteranordnung (130) aufweist, welche mit dem Sensorelement (20) verschaltet ist, um aus dem Sensorsignal (S) ein gleichgerichtetes Signal zu erhalten, wobei die Regelungsanordnung (150) über wenigstens einen Amplitudenerfassungsanschluss (+A,-A) mit der Gleichrichteranordnung (130) verschaltet ist, um über das gleichgerichtete Signal die Amplitude des Sensorsignals (S) zu erfassen, insbesondere durch eine Analog-Digital-Wandlung des gleichgerichteten Signals durch einen Analog- Digital-Wandler einer Verarbeitungsvorrichtung (140) der Verarbeitungsanordnung (100). Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsanordnung (100) eine Gleichrichteranordnung (130) in der Form eines Synchrongleichrichters aufweist, um das Sensorsignal (S) für die Amplitudenregelung gleichzurichten. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungsmittel (30) eine räumliche Erstreckung aufweist, welche in zumindest zwei zueinander orthogonale Richtungen zumindest der räumlichen Erstreckung des Sensorelements entspricht. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsanordnung (100) dazu ausgeführt ist, für die Detektion eine Induktivitätsveränderung durch eine Frequenzmessung bei dem Sensorsignal (S) zu erfassen.
8. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsanordnung (100) einen elektronischen Komparator (120) und eine Verarbeitungsvorrichtung (140) aufweist, wobei die Verarbeitungsvorrichtung (140) über einen Frequenzerfassungsanschluss (Fs) mit dem Komparator (120) verschaltet ist, und der Komparator (120) mit dem Sensorelement (20) verschaltet ist, um eine Frequenz des Sensorsignals (S) für die Detektion auszuwerten.
9. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsanordnung (150) dazu ausgeführt ist, die Amplitudenregelung durch eine Stromregelung anhand eines Betriebssignals (I) für das Sensorelement (20) in der Form eines Betriebsstroms (I) und anhand des Sensorsignals (S) durchzuführen.
10. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsanordnung (150) dazu ausgeführt ist, die Amplitudenregelung in der Form einer frequenzunabhängigen Amplitudenregelung auszuführen.
11. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsanordnung (100) einen Oszillator (110) aufweist, um aus einem Betriebssignal (I) das Sensorsignal (S) in der Form einer, insbesondere sinusförmigen und/oder oszillierenden und/oder Wechsel-, Spannung zu erzeugen, deren Frequenz abhängig ist von einem Abstand des Aktivierungsmittels (30) zum Sensorelement (20).
12. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der elektrisch leitfähigen Sensorelemente (20) vorgesehen sind, welchen jeweils eines der elektrisch leitfähigen Aktivierungsmittel (30) zugeordnet sind, um den Detektionsbereich (2) anhand der Anordnung der Sensorelemente (20) und Aktivierungsmittel (30) zu definieren.
19 Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsanordnung (100) dazu ausgeführt ist, ein Aktivierungssignal in Abhängigkeit von der Detektion der Aktivierungshandlung auszugeben, um eine sicherheitsrelevante Funktion des Fahrzeuges (1) zu aktivieren. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) zur Integration in ein Fahrzeugteil (3) in der Form eines Türgriffes ausgeführt ist. Verfahren zur induktiven Detektion einer Aktivierungshandlung in einem Detektionsbereich (2) bei einem Fahrzeug (1), insbesondere durch eine Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:
Bereitstellen eines für die Erfassung spezifischen Sensorsignals (S) durch wenigstens ein elektrisch leitfähiges Sensorelement (20) zur induktiven Erfassung im Detektionsbereich (2),
Bereitstellen wenigstens eines elektrisch leitfähigen Aktivierungsmittels (30), wobei das Aktivierungsmittel (30) beweglich im Detektionsbereich (2) angeordnet ist, um in Abhängigkeit von der Aktivierungshandlung relativ zum Sensorelement (20) bewegt zu werden, sodass das Sensorsignal (S) für die Aktivierungshandlung spezifisch ist, Detektieren der Aktivierungshandlung anhand des Sensorsignals (S) durch eine Verarbeitungsanordnung (100), welche elektrisch mit dem Sensorelement (20) verbunden ist, wobei die Verarbeitungsanordnung (100) eine Regelungsanordnung (150) zur Amplitudenregelung aufweist, um das Sensorsignal (S) einzustellen.
20
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