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WO2022069117A1 - Kommunikationsvorrichtung für ein fahrzeug sowie ein verfahren hierzu - Google Patents

Kommunikationsvorrichtung für ein fahrzeug sowie ein verfahren hierzu Download PDF

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Publication number
WO2022069117A1
WO2022069117A1 PCT/EP2021/073596 EP2021073596W WO2022069117A1 WO 2022069117 A1 WO2022069117 A1 WO 2022069117A1 EP 2021073596 W EP2021073596 W EP 2021073596W WO 2022069117 A1 WO2022069117 A1 WO 2022069117A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shielding
functional
detection
vehicle
communication
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/073596
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Chabrowski
Original Assignee
Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg filed Critical Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2022069117A1 publication Critical patent/WO2022069117A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/97—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a magnetic movable element
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B81/00—Power-actuated vehicle locks
    • E05B81/54—Electrical circuits
    • E05B81/64—Monitoring or sensing, e.g. by using switches or sensors
    • E05B81/76—Detection of handle operation; Detection of a user approaching a handle; Electrical switching actions performed by door handles
    • E05B81/77—Detection of handle operation; Detection of a user approaching a handle; Electrical switching actions performed by door handles comprising sensors detecting the presence of the hand of a user
    • H—ELECTRICITY
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    • H03K—PULSE TECHNIQUE
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    • H03K2017/9706—Inductive element
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    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • H03K2217/960765—Details of shielding arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a device for a vehicle for providing communication and/or detection in the vehicle, an operating device for this, and a corresponding method.
  • a capacitive sensor can be used to detect an approach and/or touch and/or gesture on the vehicle.
  • An inductive sensor can then detect a touch and/or pressure.
  • an activation action by a user can be detected, which takes place, for example, on a door handle of the vehicle.
  • a vehicle function such as unlocking and / or
  • a means of communication such as an NFC antenna can be used to exchange appropriate authentication information by means of communication between the vehicle and an authentication means.
  • a disadvantage of the known solutions is that the different technologies for detection and/or communication can interfere with one another. In order to avoid interference, a greater distance between the antennas or sensor elements is also conventionally chosen. However, this brings with it higher demands on the necessary installation space. It is therefore an object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to propose an improved solution for the parallel operation of such technologies and preferably to minimize the required installation space.
  • the object is achieved in particular by a device for a vehicle for providing communication and/or detection in the vehicle.
  • the device according to the invention can be designed to be integrated into a vehicle part of the vehicle. This design for integration into the vehicle part can be made possible, for example, by providing fastening means and/or geometric adjustments to the vehicle part.
  • the vehicle part is, for example, a control panel on the vehicle or a door handle or a door or a tailgate or the like.
  • the device according to the invention can have a processing arrangement for processing an electrical signal.
  • the processing arrangement can be an electronic processing arrangement and can use a microcontroller, for example, for processing.
  • An electronic interface to a control unit of the vehicle can also be part of the processing arrangement, e.g. B. to transmit a result of the detection and/or communication to the control unit via the interface and/or to trigger an activation of a vehicle function depending on the detection and/or communication via the interface.
  • the electrical signal described above may be specific to communication and/or detection. This means in particular that a result of the detection and/or communication can be determined by the processing based on the signal.
  • the signal can, for example, include information about whether there has been a change in the environment of the device, for example as a result of an activation action by a user.
  • the signal can also include at least one piece of information that is transmitted via the communication. This can e.g. B. authentication information about the user performing the activation action.
  • the signal is in particular an electrical signal which is dependent on the change in the environment and/or a communication signal of the communication.
  • the communication signal is z. B. a radio signal and/or near-field communication signal, such as a magnetic field.
  • the device according to the invention can have at least one or exactly one or at least two or exactly two electrical functional arrangement(s), which in turn each have:
  • an electrically conductive functional element for providing the (electrical) signal (described above) through a functional leadthrough (of the functional element) and
  • the shielding element surrounds the functional element (in particular spatially and/or geometrically), preferably around the shielding in provide different directions.
  • the shielding can serve to at least reduce electromagnetic interference (from outside) on the performance of the function and/or caused by the performance of the function (and on other sensor means). This can be done by a geometry of the shielding element surrounding the functional element in such a way that shielding occurs in different directions.
  • the implementation of the function is, for example, the generation of an electrical and/or magnetic field, in particular an alternating field, for detection and/or communication.
  • the shield can e.g. B. in the form of an electrical and / or electromagnetic shielding can be made possible in that the shielding element has a fixed electrical potential and / or generates an electromagnetic field and / or influences the magnetic and / or electromagnetic field of the functional element.
  • the functional element and/or the shielding element can each have an electrically conductive material and can preferably be electrically conductive tracks or areas of a printed circuit board.
  • the functional element can specifically be an antenna or a coil, in particular for radio communication and/or detection by means of inductive detection.
  • the electrically conductive functional element is designed as an electrical coil of a (particularly inductive) sensor, in particular LDC sensor (inductance-to-digital converter sensor), of the device according to the invention, in order preferably for Detection to provide the functional implementation in the form of a (in particular inductive) detection of a change in an area surrounding the functional element and/or a change in inductance, so that the electrical signal is specific to the change or change in inductance.
  • the functional element can be suitable in accordance with the inductive sensor system in order to determine a movement and/or change in position based on the change in inductance.
  • an alternating magnetic field can be generated—for example by an oscillating LC element—and made available to the environment by the functional element.
  • the functional element is accordingly part of an oscillating circuit.
  • An electrically conductive activating agent may be provided in the environment to be moved by the activating action. This movement or change in position of the activation agent can lead to a change in inductance, which in turn can lead to a change in an oscillation frequency of the oscillating circuit. An evaluation of this change by the inductive sensor can correspondingly lead to the detection of the activation action.
  • the electrical signal is, for example, the electrical current and/or voltage signal at the functional element.
  • the electrically conductive functional element can be in the form of an antenna, in particular an NFC antenna, of a communication device of the device, in order preferably to provide the functional implementation for the communication in the form of sending and/or receiving a communication signal, so that the electrical signal is specific to the communication signal.
  • the communication can be radio and/or near-field communication.
  • the electrical signal is, for example, the electrical current and/or voltage signal at the functional element.
  • the communication signal, in particular radio signal can include authentication information about the user.
  • the shielding element is designed as an, in particular switchable, detection means for a detection device of the device according to the invention for detecting the execution of the function, with the detection device preferably having at least one switching means for switching between a detection mode in which the detection of the execution of the function via the Shielding element takes place and / or is provided, and a shielding mode in which the shielding for performing the function via the shielding element takes place and / or is provided.
  • the switching means is z.
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • the shielding element can be connected to an electrical potential such as ground or an electrical potential deviating from ground by the switching means.
  • the shielding element can be switched through to the potential by the switching means. This can be the case in shield mode.
  • this connection to the potential can be disconnected and the shielding element can in particular be floating, ie switched to “float”. This makes it possible to use the shielding member in the manner of an antenna in order to recognize the performance of the function.
  • the shielding element In detection mode shields the shielding element therefore does not (at least not primarily) shield, but serves to detect electromagnetic fields. As soon as the functional element creates and/or changes a field, this can be registered via the shielding element.
  • the functional performance of the functional element causes an increase and/or a change in an electrical detection signal, in particular an electrical current of the shielding element.
  • This detection signal can be evaluated by the detection device in order to detect the active execution of the function.
  • the pauses between the execution of the function can also be determined in this way. If the functional element repeatedly performs the function at fixed, regular intervals, a frequency and/or a “phase” and/or a start time of the repeated executions can also be determined accordingly. This allows synchronization of function execution with other functions.
  • an electrical detection signal to be provided by the shielding element in the detection mode, which signal is specific to or caused by an electrical current induced in the shielding element by carrying out the function.
  • the detection signal can then be transmitted to at least one signal processing means such as an operational amplifier and/or analog-to-digital converter in order to digitize the detection signal and to determine whether the function has been carried out using the digitized detection signal.
  • a further advantage can be achieved within the scope of the invention if the at least one electrical functional arrangement is arranged on a multi-layer printed circuit board, in which case the shielding element and the functional element can be arranged on a common layer, and/or the shielding element at least predominantly surrounds the functional element.
  • the shielding element and the functional element can be arranged on a common layer, and/or the shielding element at least predominantly surrounds the functional element.
  • This allows the in-plane shielding of this layer to be provided in different directions. Provision can also be made to enable shielding for further directions by using at least one further shielding element on at least one further layer.
  • the at least one electrical functional arrangement is designed as at least two or at least three functional arrangements, which are arranged on different layers of a multi-layer printed circuit board.
  • several functional arrangements can be provided, each with at least one functional element and/or shielding element.
  • the shielding elements can also make electrical contact with one another and/or be electrically connected via vias.
  • the functional elements can also be electrically connected to one another, and in particular can make contact with one another, and/or be electrically connected to one another via vias.
  • the shielding elements connected to one another can have the same potential and/or the functional elements connected to one another can have the same potential.
  • the shielding elements of several functional arrangements are distributed on the different layers of a multilayer printed circuit board in such a way that the entire shielding of the shielding elements limits the functional performance of the functional elements in at least two mutually orthogonal directions.
  • the field that is generated when the function is performed can be limited by the shielding in the at least two mutually orthogonal directions.
  • the at least one shielding element of the at least one functional arrangement and at least one further shielding element are arranged distributed on the different layers of a multi-layer printed circuit board in such a way that the entire shielding of the shielding elements allows the functional implementation of the functional elements to be carried out in at least three mutually orthogonal Limited directions, so preferably the shield is cup-shaped.
  • the field that is generated when performing the function can be limited by the shielding in the at least three mutually orthogonal directions.
  • the further shielding element is designed, for example, as an electrically conductive surface which extends geometrically over a larger surface than the functional element.
  • At least one sensor means of the device according to the invention is provided for capacitive detection, and preferably the shielding element is arranged between the at least one sensor means and the functional element in order to shield the sensor means from the functional element and/or the opposite.
  • the sensor means is, for example, an electrode for capacitive detection and thus provides a variable capacitance.
  • the variable capacitance can e.g. B. be formed in relation to the environment of the sensor means, for example. With the vehicle body as a counter electrode. An activation action in the environment can change this capacitance accordingly, and this change can be evaluated by a capacitive sensor.
  • repeated charge transfers are carried out between the sensor means and an integrator of the capacitive sensor in order to quantify the change based on the amount of charge stored by the integrator.
  • a positive detection of the activation action can e.g. B. done when this amount of charge exceeds a threshold.
  • a vehicle function such as unlocking can be triggered.
  • the capacitive detection and in particular the charge transfers can pause, for example, when the function of the functional element is being performed.
  • provision can be made for the capacitive sensor and the execution of the function to be triggered by different circuits.
  • a detection device can be provided in order to nevertheless obtain the information at which times the function is carried out and the capacitive detection must be paused accordingly.
  • At least one sensor means of the device according to the invention for capacitive detection is provided in order to carry out the capacitive detection alternately and/or synchronized with the functional execution, in particular according to synchronization to avoid mutual interference and/or by pausing of capacitive sensing when performing the function.
  • a detection device of the device according to the invention can be provided in order to carry out the synchronization using a detection signal provided by the shielding element.
  • the detection signal is specific to the execution of the function, since the shielding element is arranged adjacent and/or directly adjacent to the functional element and is therefore electrically influenced by the execution of the function.
  • the shielding element is ring-shaped and/or the functional element is completely in a geometric shape level is surrounded.
  • the shielding element can be an annular conductor track and/or an electrically conductive surface on the printed circuit board.
  • the functional element can be arranged at least essentially in the inner circle of the ring-shaped shielding element.
  • the shielding element and the functional element of a respective functional arrangement are electrically separated from one another and/or arranged at a distance and/or have different electrical potentials.
  • the shielding element can optionally be possible for the shielding element to be connected to a predefined electrical potential, in particular ground or a potential deviating from ground, in particular via a switching means of the device, in order to provide the shielding. It may be possible that the shielding element is dynamically connected to the potential by the switching means and is therefore not permanently connected to the potential.
  • the device is designed for integration into a vehicle part of the vehicle in order to provide an operating surface for the vehicle part in order to detect an activation action on the operating surface, preferably depending on the processing of the electrical signal by the processing arrangement, and to activate a vehicle function of the to activate the vehicle.
  • the activation action can e.g. B. be a gesture and / or touch and / or touch sequence on the control surface.
  • the invention also relates to an operating device for a vehicle. It is provided here that the operating device can have a device according to the invention, in particular in order to detect an activation action by a user on the operating device and/or to carry out the communication as a communication with a mobile device of the user.
  • the operating device according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to a device according to the invention.
  • the invention also relates to a method for providing communication and/or detection in a vehicle, the following steps be performed, preferably sequentially in the order listed, or in any order, whereby the steps can be performed repeatedly:
  • Processing of the electrical signal by a processing arrangement in particular in order to activate a vehicle function of the vehicle as a function of the processing,
  • the shielding element surrounds the functional element in order to provide shielding in different directions (in the case of the functional element).
  • the method according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to a device according to the invention.
  • a device according to the invention can be provided, in which case the functional arrangement and the processing arrangement can be parts of the device.
  • the device according to the invention is used for a vehicle for detecting an activation action in a detection area.
  • the device according to the invention can be suitable for being mounted on a vehicle part of the vehicle, preferably in order to create the detection area in the area of this vehicle part.
  • the vehicle part is z.
  • different activation actions can also be detected, in particular by the functional arrangement and/or by a sensor means and possibly also together with further functional arrangements and/or at least one further sensor means.
  • a first and/or second and/or further activation action can be detected in the device according to the invention and a respective vehicle function of the vehicle can be activated depending on the respective detection.
  • at least one sensor means can be provided, in particular for capacitive detection, in order to detect a first and/or second and/or further activation action based on the detection of the sensor means and to activate a respective vehicle function of the vehicle depending on the respective detection.
  • the detection of a (first) activation action can be used, for example, to activate a (first) function of the vehicle as a function of the detection. Provision can be made for at least one second activation action to be detected in order to activate at least one (second or additional) function of the vehicle, with the functions then differing from one another.
  • the vehicle function in particular the (first and/or at least second) function of the vehicle that can be activated, is z.
  • a movable part of the vehicle in particular a front or rear or side hatch (such as a side door or a trunk lid) of the vehicle, with the movement preferably being carried out in a motorized manner, the activation of vehicle lighting,
  • the first and at least the second function can also be different from the functions mentioned. It is e.g. B. possible that the detection of the first Activation action triggers the activation of a different function of the vehicle than the detection of the second activation action.
  • the detection of an approach to a first outside of the door handle can trigger locking and the detection of an approach to a second outside of the door handle can trigger unlocking.
  • the second outside can face a door handle recess and the first outside can face away from the door handle recess (or vice versa). This enables a user of the vehicle to operate the functions conveniently and easily.
  • the device can have a multi-layer printed circuit board on which at least one—in particular electrically conductive—functional element and/or at least one electrically conductive sensor means for capacitive detection is arranged.
  • the sensor means can be suitable for capacitive detection in that it can provide an electric field (with appropriate electrical activation) and/or that it has a variable capacitance with respect to the environment of the vehicle and/or in cooperation with an electrical ground or counter-electrode of the vehicle provides, which depends on the environment.
  • the electrical activation of the sensor means can be carried out by a processing device (such as a microcontroller, integrated circuit or the like) of the device according to the invention, e.g. B. by repeated charge transfers.
  • At least two shielding elements can be provided for shielding the performance of the function (such as an inductive detection).
  • the shielding elements are arranged on different layers of the printed circuit board.
  • One of the shielding elements can be arranged on a first layer (of the different layers of the printed circuit board) and/or (spatially) surround the functional element on the first layer in order to preferably provide the shielding in different directions.
  • the multi-layer design of the printed circuit board has the further advantage that the shielding elements can be arranged on several layers, thus enabling a three-dimensional arrangement of the shielding elements.
  • the shielding can thus be adapted particularly flexibly to the detection area and/or the structure of the functional element will.
  • the specific three-dimensional design of the shielding elements on the printed circuit board also enables the shielding to be adjusted in such a way that the different directions in which the shielding is to take place are defined.
  • the shielding can thus also be produced three-dimensionally by the shielding elements and, according to a particular advantage, in the shape of a pot. In this way, the shielding can bring about a spatial limitation of the execution of the function in a particularly reliable manner, but possibly also of the capacitive detection by the sensor means.
  • the shielding elements can be electrically connected to one another across layers, and thus form a single shielding device (“cross-functional arrangement”).
  • the respective shielding element is provided in particular in the form of an electrically conductive surface and/or conductor track, and the electrical connection of the shielding elements is provided in particular as a through-contact (i.e. “via”).
  • These elements can e.g. B. have a thickness in the range of 0.1 mm to 0.9 mm.
  • a multilayer printed circuit board (so-called “multilayer printed circuit board”) can also have the benefit that the packing density is increased and/or the generation of electric and/or magnetic fields can be improved.
  • the use of several layers can align the fields for the sensors and/or shielding and/or simplified for communication.
  • the individual layers of the printed circuit board can also be referred to as layers.
  • the multi-layer printed circuit board can have at least or exactly 4 layers which are firmly connected to one another.
  • the device according to the invention can be designed as a sensor and/or communication device.
  • a compact and individually manageable module can be provided by the device, the several functions comfortably z. B. can provide for a door handle.
  • the communication can specifically relate to radio communication or wireless communication, so that corresponding communication fields (electrical and/or magnetic fields) arise here. Therefore, the different fields for sensor detection and communication can also interfere with each other, so that reliable shielding is then necessary.
  • the device according to the invention can be designed to provide at least one of the following functions: the detection in the form of a detection of at least one activation action, such as an approach and / or touch and / or gesture and / or tactile actuation by a user, the communication in the Form of contactless communication, preferably radio communication, such as near-field communication, in particular with a mobile device such as an ID transmitter and/or smartphone and/or the like, preferably for authentication, activation of a vehicle function, in particular a safety-related vehicle function such as unlocking and /or locking, or movement of a movable part of the vehicle, such as a flap, depending on the detection.
  • the detection in the form of a detection of at least one activation action such as an approach and / or touch and / or gesture and / or tactile actuation by a user
  • the communication in the Form of contactless communication preferably radio communication, such as near-field communication, in particular with a mobile device such as an ID transmitter and/or smartphone and/or the like, preferably
  • the vehicle function can then be activated, for example by an electrical signal output from the device, if the detection was positive, ie for example the approach and/or touch and/or actuation and/or gesture was detected.
  • the mobile device can be designed separately from the vehicle and, for example, be suitable for being carried by a person (eg in a pocket).
  • the device according to the invention can also be designed as an individually manageable module, which is a single component on the vehicle and/or vehicle part can be assembled and in particular can be integrated.
  • the device can have positioning means such as recesses or geometric adjustments, which enable it to be clearly attached to the vehicle.
  • the positioning means can simultaneously or alternatively be designed as fastening means such as latching elements or clips or adhesives.
  • the device can be mounted on a part of the vehicle such as a door and/or a door handle and/or a tailgate and/or a front lid.
  • the fastening can take place via the fastening means and the positioning can take place by means of the positioning means.
  • the device according to the invention can advantageously be integrated into a door handle of the vehicle, preferably the outside door handle of the vehicle.
  • the device can thus be designed to carry out the communication and/or the detection in the area of the door handle.
  • the device can be mounted for integration into the door handle so as to be mounted on the vehicle over the door handle, in particular on a door of the vehicle.
  • the vehicle is designed as a motor vehicle, preferably a passenger 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 and/or an internal combustion engine. It can also be possible for the vehicle to be in the form of a fuel cell vehicle and/or a semi-autonomous or autonomous vehicle.
  • the vehicle has a security system which z. B. enables authentication through communication with a mobile device such as an identification transmitter (ID transmitter, electronic key) or smartphone.
  • a mobile device such as an identification transmitter (ID transmitter, electronic key) or smartphone.
  • the vehicle function can be activated. If the authentication of the mobile device is necessary for this, the function can be a security-related function, such as unlocking the vehicle or enabling an engine start.
  • the security system can also be designed as a passive access system, which without active manual operation of the mobile device, the authentication and / or activation of the function upon detection of Proximity of the mobile device to the vehicle initiated.
  • a wake-up signal is repeatedly sent out by the security system, which can be received by the mobile device when it approaches and then triggers the authentication.
  • the approach can also be recognized by the fact that the activation action is detected by a device according to the invention.
  • 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).
  • the vehicle lighting is activated automatically when the approach is detected and/or the flap is actuated when a gesture by a user is detected.
  • the shielding elements of the functional arrangements are distributed on the layers in such a way that the shielding (created by the shielding elements) delimits a communication and/or detection area of the functional element in three mutually orthogonal directions, and/or at least predominantly, in particular completely, surrounds the communication and/or detection area in one plane, in particular so that the shielding is pot-shaped. Provision can be made for the shielding to be formed three-dimensionally by the shielding elements. This means in particular that the influence of the shielding or the electric field that is generated by the shielding elements forms a three-dimensional geometric shape around the functional element.
  • the pot shape specifically provided for this can be understood to mean that the shielding surrounds the functional element in at least one first level and extends parallel to the at least one first level in a further level (on one side to the functional element and over a surface).
  • the functional element is accommodated by a pot of the shield.
  • the part of the shielding in the at least one first plane thus forms the wall and the part of the shielding in the further plane forms the bottom of the pot.
  • the shielding elements themselves also optionally form a pot geometrically, or alternatively no pot. The latter can mean that the pot shape is formed only by the field generated by the shielding elements—that is, the shielding.
  • the shielding elements on the different layers are connected to one another via plated-through holes and are therefore provided with the same potential are. Vias generally offer a reliable way of electrically connecting conductor tracks or areas on different layers. This enables a three-dimensional arrangement of the shielding elements, but without the need to separately control the shielding elements on each layer.
  • the shielding elements connected to one another can be connected to a processing arrangement and/or processing device for activation at only one of the layers.
  • the functional element can optionally be configured as a means of communication, e.g. B. as an antenna or the like.
  • the functional element can be part of a communication device of the device according to the invention, the communication device being suitable for providing or carrying out near-field communication such as NFC (near field communication) or RFID (radio-frequency identification).
  • the means of communication is B. as an antenna, in particular NFC antenna, which can be provided at least partially on some or all of the layers of the circuit board.
  • the parts of the means of communication on the different layers can be electrically connected to one another by means of vias in order to provide a loop (e.g. NFC loop) on a number of layers overall.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of parts of a device according to the invention in an x-y sectional view
  • FIG. 2 shows a schematic representation of parts of a device according to the invention in an xz sectional view
  • 3 shows a further schematic representation of parts of a device according to the invention in an xz sectional view
  • FIG. 4 shows a further schematic representation of parts of a device according to the invention or an operating device according to the invention in an x-y side view
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a course of the function implementation and capacitive detection in the device according to the invention or according to a method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a device 10 according to the invention for a vehicle 1 for providing communication and/or detection in the vehicle 1 .
  • a possible arrangement of the device 10 according to the invention on the vehicle 1 is shown in FIG.
  • the device 10 according to the invention is integrated into a door handle 5 or an operating device 5 which is mounted on a vehicle door 2 .
  • Another possible arrangement can be in the area of a tailgate 6 .
  • the device 10 can have at least one electrical functional arrangement 50 which has an electrically conductive functional element 31 and a shielding element 40 in each case.
  • the functional element 31 can be used to provide an electrical signal S through a functional bushing F
  • the shielding element 40 can be used to shield the functional bushing F.
  • the arrangement shown in FIG. 1 thus enables the functional element 31 to be shielded by the shielding element 40.
  • the shielding element 40--as shown-- can be of annular design.
  • the functional element 31 is arranged in the inner circle of the ring.
  • FIG. 2 shows the attachment of the functional arrangement 50 to a multi-layer printed circuit board 20 .
  • the circuit board 20 can have a first layer 21 , a second layer 22 , a third layer 23 and a fourth layer 24 , for example.
  • a sensor means 32 can be integrated in the first layer 21, which enables capacitive detection. Alternatively or additionally, a sensor means 32 can be provided in the fourth layer 24 .
  • the functional arrangement 50 can be provided in each case in the third and fourth layer 23, 24, and thus each have a functional element 31 and a shielding element 40.
  • the functional element 31 of the third layer 23 can be electrically connected to the functional element 31 of the fourth layer 24 via a via.
  • the shielding element 40 of the third layer 23 can also be electrically connected to the shielding element 40 of the fourth layer 24 via a through-contact.
  • the at least one shielding element 40 of the at least one functional arrangement 50 and at least one further shielding element 41 are thus on the different layers 21, 22 , 23, 24 of a multi-layer printed circuit board 20 so that the entire shielding 41 of the shielding elements 40 delimits the functional leadthrough F of the functional elements 31 in at least three mutually orthogonal directions x, y, z, so that the shielding 41 is cup-shaped.
  • a processing arrangement 70 for processing the electrical signal S is provided on the printed circuit board 20, the electrical signal S being specific to the communication and/or detection due to the provision by the functional implementation F.
  • the signal S can z. B. from the functional element 31 via an electrical conductor path shown only schematically with a dashed line to the processing arrangement 70, and / or vice versa.
  • Through the processing it is possible to provide the communication and/or detection in a communication and/or detection area 51 .
  • the communication and / or detection area 51 can here in terms of its position relative to the circuit board 20 and / or its geometric extent by an alignment of Functional arrangement 50 and / or the design and arrangement of the shielding elements 40 be defined.
  • the electrically conductive functional element 31 can, as shown by way of example in FIG provide, so that the electrical signal S for the inductance change is specific.
  • an electrically conductive activation means 33 can be arranged on the vehicle part 5 , which is designed to be movable relative to the functional element 31 . An activation action such as touching the door handle 5 in the detection area 51 can cause the movement and thus lead to a measurable change in the inductance.
  • FIG. 1 shows that the shielding element 40 can be designed as an, in particular switchable, detection means 40 for a detection device 60 of the device 10 for detecting the function execution F.
  • the detection device 60 can have at least one switching means 61 for switching between a detection mode in which the functional implementation F is detected via the shielding element 40 and a shielding mode in which the functional implementation F is shielded via the shielding element 40.
  • the shielding element 40 in the shielding mode, can be connected via the switching means 61 to an electrical potential such as ground GND or a potential that differs from ground. In discovery mode, on the other hand, this connection can be disconnected.
  • the functional implementation F induces an electric current in the shielding element 40, which can be transmitted as a detection signal M to a signal processing means 62 such as an operational amplifier 62 and/or analog/digital converter 62.
  • At least one sensor means 32 of the device 10 for capacitive detection K can be provided. As illustrated in FIG. 5, in this way the capacitive detection K can be carried out alternately and synchronized with the execution of the function F. in particular according to synchronization to avoid mutual interference.
  • the synchronization can be carried out by the detection device 60 of the device 10 using the detection signal M provided by the shielding element 40 . It can be seen that the execution of the function F and the capacitive detection K do not overlap in time. Avoiding this overlap is necessary to avoid interference. However, since the functional implementation F and the capacitive detection K may not be controlled by the same electronics, the capacitive detection K, for example, must be adapted to the functional implementation F and repeatedly resynchronized over time t.
  • the detection device 60 and the detection signal M can be used to detect when and/or how long the function F is being carried out. Knowing these parameters (time of performing the function F and duration of performing the function F, the latter possibly being known in advance) can enable the capacitive detection K to be driven at a later time than the performing of the function F, with which overlapping is avoided.
  • the execution of the function F and/or capacitive detection K is repeated, for example, at equal time intervals, e.g. 12 ms. It can be provided that for each synchronization to detect the execution of the function F, there is a switchover to the detection mode, and otherwise the shielding mode is present.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) für ein Fahrzeug (1) zur Bereitstellung einer Kommunikation und/oder Detektion bei dem Fahrzeug (1), und insbesondere ausgebildet zur Integration in ein Fahrzeugteil (5), aufweisend - eine Verarbeitungsanordnung (70) zur Verarbeitung eines elektrischen Signals (S), welches für die Kommunikation und/oder Detektion spezifisch ist, - wenigstens eine elektrische Funktionsanordnung (50), die jeweils ein elektrisch leitfähiges Funktionselement (31) zur Bereitstellung des Signals (S) durch eine Funktionsdurchführung (F) und ein Abschirmelement (40) zur Abschirmung für die Funktionsdurchführung (F) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (40) das Funktionselement (31) umgibt, um die Abschirmung in unterschiedlichen Richtungen (x, y, z) bereitzustellen.

Description

Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren hierzu
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zur Bereitstellung einer Kommunikation und/oder Detektion bei dem Fahrzeug, eine Bedienvorrichtung hierfür sowie ein entsprechendes Verfahren.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass bei Fahrzeugen verschiedene Sensoren und Kommunikationsmittel zum Einsatz kommen. Bspw. kann ein kapazitiver Sensor verwendet werden, um eine Annäherung und/oder Berührung und/oder Geste am Fahrzeug zu detektieren. Anschließend kann ein induktiver Sensor eine Berührung und/oder einen Druck erfassen. Auf diese Weise kann eine Aktivierungshandlung eines Benutzers detektiert werden, welche bspw. an einem Türgriff des Fahrzeuges stattfindet. Abhängig von der Detektion der Aktivierungshandlung kann eine Fahrzeugfunktion wie ein Entriegeln und/oder
Öffnen der Tür erfolgen. Falls für die Fahrzeugfunktion eine Authentifizierung notwendig ist, kann ein Kommunikationsmittel wie eine NFC-Antenne genutzt werden, um entsprechende Authentifizierungsinformationen mittels einer Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und einem Authentifizierungsmittel auszutauschen.
Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist, dass sich die verschiedenen Technologien zur Detektion und/oder Kommunikation gegenseitig stören können. Um Störungen zu vermeiden, wird zudem herkömmlicherweise ein größerer Abstand zwischen den Antennen oder Sensorelementen gewählt. Dies bringt allerdings höhere Anforderungen an den notwendigen Bauraum mit sich. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lösung zum parallelen Betrieb solcher Technologien vorzuschlagen und vorzugsweise den benötigten Bauraum zu minimieren.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs, eine Bedienvorrichtung mit den Merkmalen des weiteren Vorrichtungsanspruchs sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zur Bereitstellung einer Kommunikation und/oder Detektion bei dem Fahrzeug. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dazu ausgebildet sein, in ein Fahrzeugteil des Fahrzeuges integriert zu werden. Diese Ausbildung zur Integration in das Fahrzeugteil kann bspw. dadurch ermöglicht sein, dass Befestigungsmittel und/oder geometrische Anpassungen an das Fahrzeugteil vorgesehen sind. Das Fahrzeugteil ist bspw. eine Bedienfläche am Fahrzeug oder ein Türgriff oder eine Tür oder eine Heckklappe oder dergleichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Verarbeitungsanordnung zur Verarbeitung eines elektrischen Signals aufweisen. Die Verarbeitungsanordnung kann dabei eine elektronische Verarbeitungsanordnung sein, und zur Verarbeitung bspw. einen Mikrocontroller nutzen. Ebenfalls kann eine elektronische Schnittstelle zu einem Steuergerät des Fahrzeuges Teil der Verarbeitungsanordnung sein, um z. B. über die Schnittstelle ein Ergebnis der Detektion und/oder Kommunikation an das Steuergerät zu übermitteln und/oder über die Schnittstelle eine Aktivierung einer Fahrzeugfunktion in Abhängigkeit von der Detektion und/oder Kommunikation zu triggern.
Das voranstehend beschriebene elektrische Signal kann für die Kommunikation und/oder Detektion spezifisch sein. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass anhand des Signals ein Ergebnis der Detektion und/oder Kommunikation durch die Verarbeitung ermittelt werden kann. Das Signal kann bspw. eine Information darüber umfassen, ob eine Veränderung in der Umgebung der Vorrichtung erfolgt, bspw. durch eine Aktivierungshandlung eines Benutzers. Auch kann das Signal wenigstens eine Information umfassen, welche über die Kommunikation übertragen wird. Dies kann z. B. eine Authentifizierungsinformation über den Benutzer sein, welcher die Aktivierungshandlung durchführt. Das Signal ist insbesondere ein elektrisches Signal, welches abhängig ist von der Veränderung in der Umgebung und/oder einem Kommunikationssignal der Kommunikation. Das Kommunikationssignal ist z. B. ein Funksignal und/oder Nahfeldkommunikationssignal, wie ein magnetisches Feld.
Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens eine oder genau eine oder wenigstens zwei oder genau zwei elektrische Funktionsanordnung(en) aufweisen, die wiederum jeweils aufweisen:
- (wenigstens oder genau) ein elektrisch leitfähiges Funktionselement zur Bereitstellung des (voranstehend beschriebenen elektrischen) Signals durch eine Funktionsdurchführung (des Funktionselements) und
- (wenigstens oder genau) ein Abschirmelement zur Abschirmung für die bzw. der Funktionsdurchführung.
Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass das Abschirmelement das Funktionselement (insbesondere räumlich und/oder geometrisch) umgibt, vorzugsweise um die Abschirmung in unterschiedlichen Richtungen bereitzustellen. Die Abschirmung kann dazu dienen, elektromagnetische Störungen (von außerhalb) auf die Funktionsdurchführung und/oder verursacht durch die Funktionsdurchführung (und auf andere Sensormittel) zumindest zu reduzieren. Dies kann durch eine das Funktionselement umgebende Geometrie des Abschirmelements derart erfolgen, dass die Abschirmung in unterschiedlichen Richtungen erfolgt.
Die Funktionsdurchführung ist bspw. die Erzeugung eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes, insbesondere Wechselfeldes, zur Detektion und/oder Kommunikation. Die Abschirmung kann z. B. in der Form einer elektrischen und/oder elektromagnetischen Abschirmung dadurch ermöglicht werden, dass das Abschirmelement ein festes elektrisches Potential aufweist und/oder ein elektromagnetisches Feld erzeugt und/oder das magnetische und/oder elektromagnetische Feld des Funktionselements beeinflusst. Das Funktionselement und/oder das Abschirmelement können jeweils ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen und vorzugsweise elektrisch leitfähige Bahnen oder Flächen einer Leiterplatte sein. Das Funktionselement kann konkret eine Antenne oder eine Spule sein, insbesondere zur Funkkommunikation und/oder Detektion mittels induktiver Erfassung.
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn im Rahmen der Erfindung das elektrisch leitfähige Funktionselement als eine elektrische Spule eines (insbesondere induktiven) Sensors, insbesondere LDC-Sensors (Inductance-to-Digital Converter Sensors), der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet ist, um vorzugsweise für die Detektion die Funktionsdurchführung in der Form einer (insbesondere induktiven) Erfassung einer Veränderung in einer Umgebung des Funktionselements und/oder einer Induktivitätsveränderung bereitzustellen, sodass das elektrische Signal für die Veränderung bzw. Induktivitätsveränderung spezifisch ist. Das Funktionselement kann entsprechend zur induktiven Sensorik geeignet sein, um eine Bewegung und/oder Positionsänderung anhand der Induktivitätsveränderung festzustellen. Hierzu kann ein magnetisches Wechselfeld - bspw. durch ein oszillierendes LC-Glied - erzeugt und durch das Funktionselement in die Umgebung bereitgestellt werden. Das Funktionselement ist entsprechend Teil eines Schwingkreises. Ein elektrisch leitfähiges Aktivierungsmittel kann in der Umgebung vorgesehen sein, um durch die Aktivierungshandlung bewegt zu werden. Diese Bewegung bzw. Positionsänderung des Aktivierungsmittels kann zur Induktivitätsveränderung führen, welche wiederum zur Veränderung einer Oszillationsfrequenz des Schwingkreises führen kann. Eine Auswertung dieser Veränderung durch den induktiven Sensor kann entsprechend zur Detektion der Aktivierungshandlung führen. Das elektrische Signal ist dabei bspw. das elektrische Strom- und/oder Spannungssignal am Funktionselement.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das elektrisch leitfähige Funktionselement als eine Antenne, insbesondere NFC-Antenne, einer Kommunikationsvorrichtung der Vorrichtung ausgebildet ist, um vorzugsweise für die Kommunikation die Funktionsdurchführung in der Form eines Aussendens und/oder Empfangens eines Kommunikationssignals bereitzustellen, sodass das elektrische Signal für das Kommunikationssignal spezifisch ist. Die Kommunikation kann eine Funk- und/oder Nahfeldkommunikation sein. Das elektrische Signal ist dabei bspw. das elektrische Strom- und/oder Spannungssignal am Funktionselement. Insbesondere kann das Kommunikationssignal, insbesondere Funksignal, Authentifizierungsinformation über den Benutzer umfassen.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass das Abschirmelement als ein, insbesondere schaltbares, Erkennungsmittel für eine Erkennungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung der Funktionsdurchführung ausgeführt ist, wobei vorzugsweise die Erkennungsvorrichtung wenigstens ein Schaltmittel zum Umschalten zwischen einem Erkennungsmodus, in welchem die Erkennung der Funktionsdurchführung über das Abschirmelement erfolgt und/oder bereitgestellt ist, und einem Abschirmmodus, in welchem die Abschirmung für die Funktionsdurchführung über das Abschirmelement erfolgt und/oder bereitgestellt ist, aufweist. Das Schaltmittel ist z. B. ein elektronischer Schalter wie ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), welcher elektrisch mit dem Abschirmelement zum Umschalten verschaltet ist. Bspw. kann durch das Schaltmittel das Abschirmelement mit einem elektrischen Potential wie Masse oder einem von Masse abweichenden elektrischen Potential verbunden werden. In anderen Worten kann das Abschirmelement durch das Schaltmittel auf das Potential durchgeschaltet werden. Dies kann im Abschirmodus der Fall sein. Im Erkennungsmodus kann hingegen diese Verbindung zum Potential getrennt sein und das Abschirmelement insbesondere potentialfrei liegen, also „floatet“ geschaltet sein. Dies ermöglicht es, das Abschirmelement in der Art einer Antenne zu verwenden, um die Funktionsdurchführung zu erkennen. Im Erkennungsmodus schirmt das Abschirmelement somit nicht (zumindest nicht primär) ab, sondern dient zur Erfassung elektromagnetischer Felder. Sobald das Funktionselement ein Feld erzeugt und/oder verändert, kann dies über das Abschirmelement registriert werden. Bspw. verursacht die Funktionsdurchführung des Funktionselements einen Anstieg und/oder eine Veränderung eines elektrischen Erkennungssignals, insbesondere elektrischen Stroms des Abschirmelements. Dieses Erkennungssignal kann durch die Erkennungsvorrichtung ausgewertet werden, um die aktive Funktionsdurchführung zu detektieren. Ebenfalls können auf diese Weise die Pausen zwischen den Funktionsdurchführungen ermittelt werden. Wenn das Funktionselement die Funktionsdurchführung in festen, regelmäßigen Abständen wiederholt durchführt, kann entsprechend auch eine Frequenz und/oder eine „Phase“ und/oder ein Startzeitpunkt der wiederholten Durchführungen ermittelt werden. Dies ermöglicht eine Synchronisation der Funktionsdurchführung mit anderen Funktionen.
Es kann vorgesehen sein, dass im Erkennungsmodus durch das Abschirmelement ein elektrisches Erkennungssignal bereitgestellt wird, welches für einen durch die Funktionsdurchführung im Abschirmelement induzierten, elektrischen Strom spezifisch bzw. dadurch verursacht wird. Das Erkennungssignal kann anschließend an wenigstens ein Signalverarbeitungsmittel wie einen Operationsverstärker und/oder Analog-Digital-Wandler übertragen werden, um das Erkennungssignal zu digitalisieren und das Vorliegen der Funktionsdurchführung anhand des digitalisierten Erkennungssignals festzustellen.
Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn die wenigstens eine elektrische Funktionsanordnung an einer mehrlagigen Leiterplatte angeordnet ist, wobei jeweils das Abschirmelement und das Funktionselement an einer gemeinsamen Lage angeordnet sein können, und/oder das Abschirmelement das Funktionselement zumindest überwiegend umgibt. Dies ermöglicht es, die Abschirmung in der Ebene dieser Lage in unterschiedlichen Richtungen bereitzustellen. Ferner kann es vorgesehen sein, durch die Verwendung wenigstens eines weiteren Abschirmelements auf wenigstens einer weiteren Lage eine Abschirmung noch für weitere Richtungen zu ermöglichen.
Des Weiteren ist es denkbar, dass die wenigstens eine elektrische Funktionsanordnung als zumindest zwei oder zumindest drei Funktionsanordnungen ausgeführt sind, welche an unterschiedlichen Lagen einer mehrlagigen Leiterplatte angeordnet sind. In anderen Worten können mehrere Funktionsanordnungen vorgesehen sein, jeweils mit wenigstens einem Funktionselement und/oder Abschirmelement. Dies ermöglicht die Verbesserung der Funktionsdurchführung. Die Abschirmelemente können dabei auch miteinander elektrisch kontaktieren und/oder über Durchkontaktierungen elektrisch verbunden sein. Auch können die Funktionselemente miteinander elektrisch verbunden sein, und insbesondere miteinander kontaktieren, und/oder miteinander über Durchkontaktierungen elektrisch verbunden sein. Somit können die miteinander verbundenen Abschirmelemente potentialgleich und/oder die miteinander verbundenen Funktionselemente potentialgleich sein.
In einer weiteren Möglichkeit kann es vorgesehen sein, dass die Abschirmelemente mehrerer Funktionsanordnungen derart an den unterschiedlichen Lagen einer mehrlagigen Leiterplatte verteilt angeordnet sind, dass die gesamte Abschirmung der Abschirmelemente die Funktionsdurchführung der Funktionselemente in zumindest zwei zueinander orthogonale Richtungen begrenzt. Bspw. kann das Feld, welches bei der Funktionsdurchführung erzeugt wird, durch die Abschirmung in den zumindest zwei zueinander orthogonalen Richtungen begrenzt werden.
Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Abschirmelement der wenigstens einen Funktionsanordnung und wenigstens ein weiteres Abschirmelement derart an den unterschiedlichen Lagen einer mehrlagigen Leiterplatte verteilt angeordnet sind, dass die gesamte Abschirmung der Abschirmelemente die Funktionsdurchführung der Funktionselemente in zumindest drei zueinander orthogonale Richtungen begrenzt, sodass vorzugsweise die Abschirmung topfförmig ausgebildet ist. Bspw. kann das Feld, welches bei der Funktionsdurchführung erzeugt wird, durch die Abschirmung in den zumindest drei zueinander orthogonalen Richtungen begrenzt werden. Das weitere Abschirmelement ist bspw. als eine elektrisch leitfähige Fläche ausgebildet, welche sich geometrisch über eine größere Fläche erstreckt als das Funktionselement.
Es kann optional möglich sein, dass wenigstens ein Sensormittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kapazitiven Erfassung vorgesehen ist, und vorzugsweise das Abschirmelement zwischen dem wenigstens einen Sensormittel und dem Funktionselement angeordnet ist, um das Sensormittel von dem Funktionselement abzuschirmen und/oder umgekehrt. Das Sensormittel ist bspw. eine Elektrode zur kapazitiven Erfassung, und stellt somit eine veränderliche Kapazität bereit. Die veränderliche Kapazität kann z. B. gegenüber der Umgebung des Sensormittels ausgebildet werden, bspw. mit der Fahrzeugkarosserie als Gegenelektrode. Eine Aktivierungshandlung in der Umgebung kann entsprechend diese Kapazität verändern, und diese Veränderung kann durch einen kapazitiven Sensor ausgewertet werden. Hierzu werden bspw. wiederholte Ladungsübertragungen zwischen dem Sensormittel und einem Integrator des kapazitiven Sensors durchgeführt, um anhand der durch den Integrator gespeicherten Ladungsmenge die Veränderung zu quantifizieren. Eine positive Detektion der Aktivierungshandlung kann z. B. erfolgen, wenn diese Ladungsmenge einen Schwellenwert überschreitet. In diesem Falle kann eine Fahrzeugfunktion wie eine Entriegelung getriggert werden.
Die kapazitive Erfassung und insbesondere die Ladungsübertragungen können bspw. dann pausieren, wenn die Funktionsdurchführung des Funktionselements erfolgt. Allerdings kann es vorgesehen sein, dass der kapazitive Sensor und die Funktionsdurchführung durch unterschiedliche Schaltungen getriggert werden. Um dennoch die Information zu erhalten, zu welchen Zeitpunkten die Funktionsdurchführung stattfindet und entsprechend die kapazitive Erfassung pausiert werden muss, kann eine Erkennungsvorrichtung vorgesehen sein.
Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens ein Sensormittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kapazitiven Erfassung vorgesehen ist, um abwechselnd und/oder synchronisiert zur Funktionsdurchführung die kapazitive Erfassung durchzuführen, insbesondere gemäß einer Synchronisierung zur Vermeidung einer gegenseitigen Störung und/oder durch eine Pausierung der kapazitiven Erfassung, wenn die Funktionsdurchführung stattfindet. Dabei kann eine Erkennungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, um die Synchronisierung anhand eines von dem Abschirmelement bereitgestellten Erkennungssignals durchzuführen. Das Erkennungssignal ist dabei für die Funktionsdurchführung spezifisch, da das Abschirmelement benachbart und/oder unmittelbar angrenzend an das Funktionselement angeordnet ist und daher durch die Funktionsdurchführung elektrisch beeinflusst wird.
Bevorzugt kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Abschirmelement ringförmig ausgebildet ist, und/oder das Funktionselement vollständig in einer geometrischen Ebene umgeben ist. Bspw. kann das Abschirmelement eine ringförmige Leitbahn und/oder elektrisch leitfähige Fläche an der Leiterplatte sein. Weiter kann das Funktionselement zumindest im Wesentlichen im Innenkreis des ringförmigen Abschirmelements angeordnet sein.
Das Abschirmelement und das Funktionselement einer jeweiligen Funktionsanordnung sind elektrisch voneinander getrennt und/oder beabstandet angeordnet und/oder weisen unterschiedliche elektrische Potentiale auf.
Es kann optional möglich sein, dass das Abschirmelement zur Bereitstellung der Abschirmung mit einem vordefinierten elektrischen Potential, insbesondere Masse oder ein von Masse abweichendes Potential, verbunden ist, insbesondere über ein Schaltmittel der Vorrichtung. Dabei kann es möglich sein, dass das Abschirmelement dynamisch durch das Schaltmittel mit dem Potential verbunden wird, und somit nicht fest mit dem Potential verbunden ist.
Es ist ferner denkbar, dass die Vorrichtung zur Integration in ein Fahrzeugteil des Fahrzeuges ausgebildet ist, um eine Bedienfläche für das Fahrzeugteil bereitzustellen, um vorzugsweise in Abhängigkeit von der Verarbeitung des elektrischen Signals durch die Verarbeitungsanordnung eine Aktivierungshandlung an der Bedienfläche zu detektieren und eine Fahrzeugfunktion des Fahrzeuges zu aktivieren. Die Aktivierungshandlung kann z. B. eine Geste und/oder Berührung und/oder Berührungsabfolge an der Bedienfläche sein.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug. Hierbei ist vorgesehen, dass die Bedienvorrichtung eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweisen kann, insbesondere um durch die Detektion eine Aktivierungshandlung eines Benutzers an der Bedienvorrichtung zu detektieren und/oder die Kommunikation als eine Kommunikation mit einem mobilen Gerät des Benutzers durchzuführen. Damit bringt die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben wurden.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bereitstellung einer Kommunikation und/oder Detektion bei einem Fahrzeug, wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, vorzugsweise nacheinander in der angegebenen Reihenfolge oder in beliebiger Reihenfolge, wobei die Schritte wiederholt durchgeführt werden können:
Bereitstellen eines elektrischen Signals durch wenigstens eine elektrische Funktionsanordnung, insbesondere durch ein elektrisch leitfähiges Funktionselement der Funktionsanordnung, wobei das elektrische Signal für die Kommunikation und/oder Detektion spezifisch ist, wobei das elektrische Signal mittels einer Funktionsdurchführung des elektrisch leitfähigen Funktionselements der Funktionsanordnung bereitgestellt wird, vorzugsweise in der Form eines elektrischen Stroms am Funktionselement, welcher z. B. an einer elektrischen Schnittstelle des Funktionselements ausgegeben wird,
Durchführen einer Verarbeitung des elektrischen Signals durch eine Verarbeitungsanordnung, insbesondere um in Abhängigkeit von der Verarbeitung eine Fahrzeugfunktion des Fahrzeuges zu aktivieren,
Durchführen einer Abschirmung für die Funktionsdurchführung, insbesondere für das Funktionselement, durch ein Abschirmelement der Funktionsanordnung.
Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass das Abschirmelement das Funktionselement umgibt, um die Abschirmung in unterschiedlichen Richtungen (bei dem Funktionselement) bereitzustellen. Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben worden sind. Zudem kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen sein, wobei die Funktionsanordnung und die Verarbeitungsanordnung Teile der Vorrichtung sein können.
Es kann ferner bei der Erfindung vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung für ein Fahrzeug zur Detektion einer Aktivierungshandlung in einem Detektionsbereich verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu geeignet sein, an einem Fahrzeugteil des Fahrzeuges montiert zu werden, vorzugsweise um im Bereich dieses Fahrzeugteils den Detektionsbereich entstehen zu lassen. Das Fahrzeugteil ist z. B. eine erfindungsgemäße Bedienvorrichtung oder ein Türgriff, in welchen die Vorrichtung aufgenommen ist, oder auch eine Tür oder Klappe oder ein Stoßfänger oder ein Türschweller des Fahrzeuges. Es können ggf. auch verschiedene Aktivierungshandlungen detektiert werden, insbesondere durch die Funktionsanordnung und/oder durch ein Sensormittel und ggf. auch zusammen mit weiteren Funktionsanordnungen und/oder wenigstens einem weiteren Sensormittel. In anderen Worten kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Abhängigkeit von der Verarbeitung des elektrischen Signals durch die Verarbeitungsanordnung eine erste und/oder zweite und/oder weitere Aktivierungshandlung detektiert und in Abhängigkeit von der jeweiligen Detektion eine jeweilige Fahrzeugfunktion des Fahrzeuges aktiviert werden. Auch kann alternativ oder zusätzlich wenigstens ein Sensormittel vorgesehen sein, insbesondere zur kapazitiven Erfassung, um anhand der Erfassung des Sensormittels eine erste und/oder zweite und/oder weitere Aktivierungshandlung zu detektieren und in Abhängigkeit von der jeweiligen Detektion eine jeweilige Fahrzeugfunktion des Fahrzeuges zu aktivieren.
Die Detektion einer (ersten) Aktivierungshandlung kann bspw. dazu dienen, eine (erste) Funktion des Fahrzeuges in Abhängigkeit von der Detektion zu aktivieren. Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine zweite Aktivierungshandlung detektiert wird, um zumindest eine (zweite oder weitere) Funktion des Fahrzeuges zu aktivieren, wobei sich dann die Funktionen voneinander unterscheiden.
Die Fahrzeugfunktion, insbesondere die aktivierbare (erste und/oder wenigstens zweite) Funktion des Fahrzeuges, ist z. B. wenigstens eine der folgenden:
Eine Verrieglung des Fahrzeuges,
Eine Entriegelung des Fahrzeuges,
Die Initiierung einer Öffnungs- und/oder Schließbewegung eines beweglichen Teils des Fahrzeuges, insbesondere einer Front- oder Heck- oder Seitenklappe (wie einer Seitentür oder eines Kofferraumdeckels) des Fahrzeuges, wobei die Bewegung vorzugsweise motorisiert durchgeführt wird, Die Aktivierung einer Fahrzeugbeleuchtung,
Die Initiierung einer Authentifizierung beim Fahrzeug.
Die erste und wenigstens zweite Funktion können dabei auch unterschiedliche der genannten Funktionen sein. Damit ist es z. B. möglich, dass die Detektion der ersten Aktivierungshandlung die Aktivierung einer anderen Funktion des Fahrzeuges auslöst als die Detektion der zweiten Aktivierungshandlung. Bspw. kann die Detektion einer Annäherung an eine erste Außenseite des Türgriffs die Verriegelung und die Detektion einer Annäherung an eine zweite Außenseite des Türgriffs die Entriegelung auslösen. Die zweite Außenseite kann dabei einer Türgriffmulde zugewandt und die erste Außenseite der Türgriffmulde abgewandt sein (oder umgekehrt). Dies ermöglicht eine komfortable und einfache Bedienung der Funktionen für einen Benutzer des Fahrzeuges.
Um die Detektion durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in kompakter und platzsparender Bauweise bereitzustellen, kann die Vorrichtung eine mehrlagige Leiterplatte aufweisen, an der wenigstens ein - insbesondere elektrisch leitfähiges - Funktionselement und/oder wenigstens ein elektrisch leitfähiges Sensormittel zur kapazitiven Erfassung angeordnet ist. Das Sensormittel kann dadurch zur kapazitiven Erfassung geeignet sein, dass es (bei entsprechender elektrischer Ansteuerung) ein elektrisches Feld bereitstellen kann, und/oder dass es gegenüber der Umgebung des Fahrzeuges und/oder in Zusammenwirkung mit einer elektrischen Masse oder Gegenelektrode des Fahrzeuges eine veränderliche Kapazität bereitstellt, die von der Umgebung abhängig ist. Die elektrische Ansteuerung des Sensormittels kann durch eine Verarbeitungsvorrichtung (wie einen Mikrocontroller, integrierten Schaltkreis oder dergleichen) der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen, z. B. durch wiederholte Ladungsübertragungen.
Um die Detektion zu verbessern, können wenigstens zwei Abschirmelemente zur Abschirmung für die Funktionsdurchführung (wie eine induktive Erfassung) vorgesehen sein. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Abschirmelemente an unterschiedlichen Lagen der Leiterplatte angeordnet sind. Dabei kann eines der Abschirmelemente an einer ersten Lage (der unterschiedlichen Lagen der Leiterplatte) angeordnet sein und/oder an der ersten Lage das Funktionselement (räumlich) umgeben, um vorzugsweise die Abschirmung in unterschiedlichen Richtungen bereitzustellen.
Die mehrlagige Ausbildung der Leiterplatte hat den weiteren Vorteil, dass die Anordnung der Abschirmelemente an mehreren Lagen erfolgen kann und somit eine dreidimensionale Anordnung der Abschirmelemente ermöglicht. Damit kann die Abschirmung besonders flexibel an den Detektionsbereich und/oder die Struktur des Funktionselements angepasst werden. Die konkrete dreidimensionale Ausbildung der Abschirmelemente an der Leiterplatte ermöglicht ferner die Einstellung der Abschirmung in der Weise, dass die unterschiedlichen Richtungen festgelegt werden, in denen die Abschirmung erfolgen soll. Damit kann die Abschirmung auch dreidimensional durch die Abschirmelemente erzeugt werden, und gemäß einem besonderen Vorteil topfförmig. Damit kann die Abschirmung in besonders zuverlässiger Weise eine räumliche Begrenzung der Funktionsdurchführung, aber ggf. auch der kapazitiven Erfassung durch das Sensormittel, bewirken.
Die Abschirmelemente können lagenübergreifend elektrisch miteinander verbunden sein, und somit eine einzige („funktionsanordnungsübergreifende“) Abschirmvorrichtung bilden. Das jeweilige Abschirmelement ist insbesondere in der Form einer elektrisch leitfähigen Fläche und/oder Leiterbahn, und die elektrische Verbindung der Abschirmelemente insbesondere als Durchkontaktierung (d.h. „via“) vorgesehen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Funktionselement und/oder das Abschirmelement und/oder die (elektrische) Masse an der Leiterplatte durch Leiterbahnen und/oder -flächen ausgebildet ist. Diese Elemente können z. B. eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 0,9 mm aufweisen.
Eine mehrlagige Leiterplatte (sogenannte „Multilayer-Leiterplatte“) kann ferner den Nutzen haben, dass die Packungsdichte erhöht wird, und/oder die Erzeugung elektrischer und/oder magnetischer Felder verbessert werden kann. Insbesondere wenn mehr als ein Detektionsbereich für die Detektion vorgesehen ist, ggf. für unterschiedliche Seiten der Vorrichtung, und/oder zusätzlich noch eine Nahfeldkommunikation als die Kommunikation durch die erfindungsgemäße Vorrichtung bereitgestellt wird, kann durch den Einsatz mehrerer Lagen die Ausrichtung der Felder für die Sensorik und/oder Abschirmung und/oder für die Kommunikation vereinfacht werden. Die einzelnen Lagen der Leiterplatte können auch als (engl.) Layer bezeichnet werden. Die mehrlagige Leiterplatte kann mindestens oder genau 4 Lagen aufweisen, welche fest miteinander verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als eine Sensor- und/oder Kommunikationsvorrichtung ausgebildet sein. Damit ist es möglich, dass die Vorrichtung und insbesondere die Leiterplatte mehrere elektronische Komponenten aufweist, welche sowohl zur Erfassung in wenigstens einem Detektionsbereich als auch zur Kommunikation, insbesondere Nahfeldkommunikation, dienen. Somit kann durch die Vorrichtung ein kompaktes und einzeln handhabbares Modul bereitgestellt werden, das mehrere Funktionen komfortabel z. B. für einen Türgriff bereitstellen kann. Die Kommunikation kann konkret eine Funk-Kommunikation bzw. eine drahtlose Kommunikation betreffen, sodass hier entsprechende Kommunikationsfelder (elektrische und/oder magnetische Felder) entstehen. Daher können sich die unterschiedlichen Felder für die Sensorerfassung und die Kommunikation auch gegenseitig stören, sodass dann eine zuverlässige Abschirmung notwendig ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dazu ausgeführt sein, mindestens eine der nachfolgenden Funktionen bereitzustellen: die Detektion in der Form einer Detektion wenigstens einer Aktivierungshandlung, wie einer Annäherung und/oder Berührung und/oder Geste und/oder taktile Betätigung durch einen Benutzer, die Kommunikation in der Form einer kontaktlosen Kommunikation, vorzugsweise Funk-Kommunikation, wie eine Nahfeldkommunikation, insbesondere mit einem mobilen Gerät wie einen ID-Geber und/oder Smartphone und/oder dergleichen, vorzugsweise zur Authentifizierung, eine Aktivierung einer Fahrzeugfunktion, insbesondere einer sicherheitsrelevanten Fahrzeugfunktion wie einer Entriegelung und/oder Verriegelung, oder einer Bewegung eines beweglichen Teils des Fahrzeuges, wie einer Klappe, in Abhängigkeit von der Detektion.
Bspw. kann die Fahrzeugfunktion dann aktiviert werden, bspw. durch eine elektrische Signalausgabe der Vorrichtung, wenn die Detektion positiv erfolgt ist, also bspw. die Annäherung und/oder Berührung und/oder Betätigung und/oder Geste detektiert wurde. Das mobile Gerät kann separat vom Fahrzeug ausgeführt sein, und bspw. dazu geeignet sein, durch eine Person mit sich geführt zu werden (z. B. in einer Tasche).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner als ein einzeln handhabbares Modul ausgeführt sein, welches als ein einziges Bauteil am Fahrzeug und/oder Fahrzeugteil montierbar und insbesondere integrierbar ist. Hierzu kann die Vorrichtung Positionierungsmittel wie Ausnehmungen oder geometrische Anpassungen aufweisen, welche eine eindeutige Anbringung am Fahrzeug ermöglichen. Die Positionierungsmittel können gleichzeitig oder alternativ als Befestigungsmittel wie Rastelemente oder Klipse oder Klebemittel ausgebildet sein. Die Vorrichtung kann an einem Teil des Fahrzeuges wie eine Tür und/oder ein Türgriff und/oder eine Heckklappe und/oder eine Frontklappe montiert werden. Zur Montage kann bspw. die Befestigung über die Befestigungsmittel und die Positionierung mittels der Positionierungsmittel erfolgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhafterweise in einen Türgriff des Fahrzeuges, bevorzugt Außentürgriff des Fahrzeuges, integriert sein. Damit kann die Vorrichtung dazu ausgeführt sein, die Kommunikation und/oder die Detektion im Bereich des Türgriffs durchzuführen. Die Vorrichtung kann zur Integration in den Türgriff montiert werden, um auf diese Weise über den Türgriff am Fahrzeug montiert zu werden, insbesondere an einer Tür des Fahrzeuges.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn das Fahrzeug als ein Kraftfahrzeug, bevorzugt Personenkraftfahrzeug, insbesondere als ein Hybridfahrzeug oder als ein Elektrofahrzeug ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Hochvolt-Bordnetz und/oder einem Elektromotor und/oder einer Brennkraftmaschine. Außerdem kann es möglich sein, dass das Fahrzeug als ein Brennstoffzellenfahrzeug und/oder semi-autonomes oder autonomes Fahrzeug ausgebildet ist.
Vorteilhafterweise weist das Fahrzeug ein Sicherheitssystem auf, welches z. B. durch die Kommunikation mit einem mobilen Gerät wie einem Identifikationsgeber (ID-Geber, elektronischer Schlüssel) oder Smartphone eine Authentifizierung ermöglicht. In Abhängigkeit von der Kommunikation und/oder der Authentifizierung kann (die) wenigstens eine Funktion des Fahrzeuges (d. h. die Fahrzeugfunktion) aktiviert werden. Falls hierzu die Authentifizierung des mobilen Geräts 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 mobilen Geräts die Authentifizierung und/oder die Aktivierung der Funktion bei Detektion der Annäherung des mobilen Geräts an das Fahrzeug initiiert. Hierzu wird bspw. wiederholt ein Wecksignal durch das Sicherheitssystem ausgesendet, welches durch das mobile Gerät bei der Annäherung empfangen werden kann und dann die Authentifizierung auslöst. Ebenfalls kann die Annäherung dadurch erkannt werden, dass die Aktivierungshandlung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung detektiert wird. Auch kann die Funktion eine Aktivierung einer Fahrzeugbeleuchtung und/oder ein Betätigen (Öffnen und/oder Schließen) einer Klappe (z. B. Front- oder Heck- oder Seitenklappe bzw. -tür) betreffen. Bspw. wird automatisch bei der Detektion der Annäherung die Fahrzeugbeleuchtung aktiviert und/oder bei der Detektion einer Geste eines Benutzers die Klappe betätigt.
Es kann optional möglich sein, dass mehrere Funktionsanordnungen vorgesehen sind, und die Abschirmelemente der Funktionsanordnungen derart an den Lagen verteilt angeordnet sind, dass die (durch die Abschirmelemente erzeugte) Abschirmung einen Kommunikations- und/oder Detektionsbereich des Funktionselements in drei zueinander orthogonale Richtungen begrenzt, und/oder in einer Ebene den Kommunikations- und/oder Detektionsbereich zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, umgibt, insbesondere sodass die Abschirmung topfförmig ausgebildet ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Abschirmung dreidimensional durch die Abschirmelemente ausgebildet wird. Darunter wird insbesondere verstanden, dass der Einfluss der Abschirmung bzw. das elektrische Feld, welches durch die Abschirmelemente erzeugt wird, eine dreidimensionale geometrische Form um das Funktionselement ausbildet. Unter der konkret hierfür vorgesehenen Topfform kann verstanden werden, dass die Abschirmung in mindestens einer ersten Ebene das Funktionselement umgibt, und in einer weiteren Ebene sich (einseitig zum Funktionselement und flächig) parallel zur zumindest einen ersten Ebene erstreckt. In anderen Worten ist das Funktionselement von einem Topf der Abschirmung aufgenommen. Geometrisch bildet der Teil der Abschirmung in der mindestens einen ersten Ebene somit die Wandung und der Teil der Abschirmung in der weiteren Ebene den Boden des Topfes. Es bilden hierbei die Abschirmelemente selbst geometrisch optional ebenfalls einen Topf, oder alternativ keinen Topf. Letzteres kann bedeuten, dass die Topfform nur durch das durch die Abschirmelemente erzeuge Feld - also die Abschirmung, gebildet wird.
Es ist ferner denkbar, dass die Abschirmelemente an den unterschiedlichen Lagen über Durchkontaktierungen miteinander verbunden sind, und somit potentialgleich vorgesehen sind. Durchkontaktierungen (engl. Vias) bieten dabei generell eine zuverlässige Möglichkeit, Leiterbahnen bzw. -flächen auf unterschiedlichen Lagen elektrisch miteinander zu verbinden. Dies ermöglicht eine dreidimensionale Anordnung der Abschirmelemente, allerdings ohne die Notwendigkeit, die Abschirmelemente auf jeder Lage separat ansteuern zu müssen. Bspw. können die miteinander verbundenen Abschirmelemente nur an einer der Lagen mit einer Verarbeitungsanordnung und/oder Verarbeitungsvorrichtung zur Ansteuerung verbunden sein.
Das Funktionselement kann optional als ein Kommunikationsmittel ausgebildet sein, z. B. als eine Antenne oder dergleichen. Das Funktionselement kann Teil einer Kommunikationsvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein, wobei die Kommunikationsvorrichtung dazu geeignet ist, eine Nahfeldkommunikation wie NFC (engl. near field communication) oder RFID (engl. radio-frequency identification) bereitzustellen bzw. durchzuführen. Das Kommunikationsmittel ist z. B. als eine Antenne, insbesondere NFC-Antenne, ausgebildet, welche zumindest teilweise an einigen oder sämtlichen der Lagen der Leiterplatte vorgesehen sein kann. Die Teile des Kommunikationsmittels auf den unterschiedlichen Lagen können dabei mittels Durchkontaktierungen miteinander elektrisch verbunden sein, um insgesamt eine Schleife (z. B. NFC-Loop) auf mehreren Layern bereitzustellen.
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 in einer x-y Schnittansicht,
Fig. 2 eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer x-z Schnittansicht, Fig. 3 eine weitere schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer x-z Schnittansicht,
Fig. 4 eine weitere schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung in einer x-y Seitenansicht, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Verlaufs der Funktionsdurchführung und kapazitiven Erfassung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren.
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 Bereitstellung einer Kommunikation und/oder Detektion bei dem Fahrzeug 1 gezeigt. Eine mögliche Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 am Fahrzeug 1 ist in Figur 4 dargestellt. Hierbei ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 in einen Türgriff 5 bzw. eine Bedienvorrichtung 5 integriert, welche an einer Fahrzeugtür 2 montiert ist. Eine weitere mögliche Anordnung kann im Bereich einer Heckklappe 6 gegeben sein.
In Figur 1 ist erkennbar, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 wenigstens eine elektrische Funktionsanordnung 50 aufweisen kann, die jeweils ein elektrisch leitfähiges Funktionselement 31 und ein Abschirmelement 40 aufweist. Wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, kann das Funktionselement 31 zur Bereitstellung eines elektrischen Signals S durch eine Funktionsdurchführung F, und das Abschirmelement 40 zur Abschirmung für die Funktionsdurchführung F verwendet werden. Somit ermöglicht die in Figur 1 gezeigte Anordnung eine Abschirmung des Funktionselements 31 durch das Abschirmelement 40. Hierzu kann das Abschirmelement 40 - wie dargestellt - ringförmig ausgebildet sein. Das Funktionselement 31 ist dabei im Innenkreis des Rings angeordnet. Die dargestellte ringförmige Ausbildung des Abschirmelements 40 bildet somit eine konkrete Ausführung eines Abschirmelements 40, welches das Funktionselement 31 umgibt, um die Abschirmung in unterschiedlichen Richtungen x, y, z bereitzustellen. In Figur 2 ist die Befestigung der Funktionsanordnung 50 an einer mehrlagigen Leiterplatte 20 gezeigt. Die Leiterplatte 20 kann beispielhaft eine erste Lage 21 , eine zweite Lage 22, eine dritte Lage 23 und eine vierte Lage 24 aufweisen. In der ersten Lage 21 kann ein Sensormittel 32 integriert sein, welches eine kapazitive Erfassung ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich kann ein Sensormittel 32 in der vierten Lage 24 vorgesehen sein. In der dritten und vierten Lage 23, 24 kann jeweils die Funktionsanordnung 50 vorgesehen sein, und somit jeweils ein Funktionselement 31 und ein Abschirmelement 40 aufweisen. Das Funktionselement 31 der dritten Lage 23 kann über eine Durchkontaktierung mit dem Funktionselement 31 der vierten Lage 24 elektrisch verbunden sein. Das Abschirmelement 40 der dritten Lage 23 kann ebenfalls über eine Durchkontaktierung mit dem Abschirmelement 40 der vierten Lage 24 elektrisch verbunden sein. Zudem kann es möglich sein, dass das Abschirmelement 40 der dritten Lage 23 über eine Durchkontaktierung mit einem weiteren Abschirmelement 41 der zweiten Lage 22 elektrisch verbunden ist. Auf diese Weise bilden die ringförmigen Abschirmelemente 40 zusammen mit dem weiteren Abschirmelement 41 eine Topfform um die Funktionselemente 31. Damit ist in anderen Worten das wenigstens eine Abschirmelement 40 der wenigstens einen Funktionsanordnung 50 und wenigstens ein weiteres Abschirmelement 41 derart an den unterschiedlichen Lagen 21 , 22, 23, 24 einer mehrlagigen Leiterplatte 20 verteilt angeordnet, dass die gesamte Abschirmung 41 der Abschirmelemente 40 die Funktionsdurchführung F der Funktionselemente 31 in zumindest drei zueinander orthogonale Richtungen x, y, z begrenzt, sodass die Abschirmung 41 topfförmig ausgebildet ist.
Ferner ist eine Verarbeitungsanordnung 70 zur Verarbeitung des elektrischen Signals S an der Leiterplatte 20 vorgesehen, wobei das elektrische Signal S aufgrund der Bereitstellung durch die Funktionsdurchführung F für die Kommunikation und/oder Detektion spezifisch ist. Das Signal S kann dabei z. B. von dem Funktionselement 31 über eine nur schematisch mit einer gestrichelten Linie dargestellten elektrischen Leiterbahn an die Verarbeitungsanordnung 70 übertragen werden, und/oder umgekehrt. Durch die Verarbeitung ist es möglich, die Kommunikation und/oder Detektion in einem Kommunikations- und/oder Detektionsbereich 51 bereitzustellen. Der Kommunikations- und/oder Detektionsbereich 51 kann hierbei hinsichtlich seiner Position relativ zur Leiterplatte 20 und/oder seiner geometrischen Erstreckung durch eine Ausrichtung der Funktionsanordnung 50 und/oder der Ausbildung und Anordnung der Abschirmelemente 40 definiert sein.
Das elektrisch leitfähige Funktionselement 31 kann, wie beispielhaft in Figur 3 gezeigt, als eine elektrische Spule eines induktiven Sensors 30, insbesondere LDC-Sensors, der Vorrichtung 10 ausgebildet sein, um für die Detektion die Funktionsdurchführung F in der Form einer induktiven Erfassung F einer Induktivitätsveränderung bereitzustellen, sodass das elektrische Signal S für die Induktivitätsveränderung spezifisch ist. Um diese induktive Erfassung F für die Detektion einer Aktivierungshandlung zu nutzen, kann am Fahrzeugteil 5 ein elektrisch leitfähiges Aktivierungsmittel 33 angeordnet sein, welches relativ zum Funktionselement 31 beweglich ausgeführt ist. Bei einer Aktivierungshandlung wie einer Berührung des Türgriffs 5 im Detektionsbereich 51 kann die Bewegung verursacht werden, und somit zu einer messbaren Veränderung der Induktivität führen.
In Figur 1 ist gezeigt, dass das Abschirmelement 40 als ein, insbesondere schaltbares, Erkennungsmittel 40 für eine Erkennungsvorrichtung 60 der Vorrichtung 10 zur Erkennung der Funktionsdurchführung F ausgeführt sein kann. Dabei kann die Erkennungsvorrichtung 60 wenigstens ein Schaltmittel 61 zum Umschalten zwischen einem Erkennungsmodus, in welchem die Erkennung der Funktionsdurchführung F über das Abschirmelement 40 erfolgt, und einem Abschirmmodus, in welchem die Abschirmung für die Funktionsdurchführung F über das Abschirmelement 40 erfolgt, aufweisen. In anderen Worten kann im Abschirmmodus das Abschirmelement 40 über das Schaltmittel 61 mit einem elektrischen Potential wie Masse GND oder einem von Masse abweichenden Potential verbunden sein. Im Erkennungsmodus kann hingegen diese Verbindung getrennt sein. Dies ermöglicht es, das Abschirmelement 40 im Erkennungsmodus zur Erfassung von elektrischen Feldern einzusetzen, um die Funktionsdurchführung F zu erkennen. Bspw. induziert die Funktionsdurchführung F einen elektrischen Strom im Abschirmelement 40, welcher als Erkennungssignal M an ein Signalverarbeitungsmittel 62 wie einen Operationsverstärker 62 und/oder Analog-Digital-Wandler 62 übertragen werden kann.
Es kann wenigstens ein Sensormittel 32 der Vorrichtung 10 zur kapazitiven Erfassung K vorgesehen sein. Wie in Figur 5 veranschaulicht ist, kann auf diese Weise abwechselnd und synchronisiert zur Funktionsdurchführung F die kapazitive Erfassung K durchgeführt werden, insbesondere gemäß einer Synchronisierung zur Vermeidung einer gegenseitigen Störung. Durch die Erkennungsvorrichtung 60 der Vorrichtung 10 kann die Synchronisierung anhand des von dem Abschirmelement 40 bereitgestellten Erkennungssignals M durchgeführt werden. Es ist erkennbar, dass die Funktionsdurchführung F und die kapazitive Erfassung K zeitlich nicht überlappen. Eine Vermeidung dieser Überlappung ist erforderlich, um Störungen zu vermeiden. Da jedoch die Funktionsdurchführung F und die kapazitive Erfassung K ggf. nicht von der gleichen Elektronik angesteuert werden, muss bspw. die kapazitive Erfassung K an die Funktionsdurchführung F angepasst und im zeitlichen Verlauf t wiederholt neu synchronisiert werden. Hierzu kann durch die Erkennungsvorrichtung 60 und anhand des Erkennungssignals M erkannt werden, wann und/oder wie lange die Funktionsdurchführung F erfolgt. Die Kenntnis dieser Parameter (Zeitpunkt der Funktionsdurchführung F und Dauer der Funktionsdurchführung F, wobei letztere ggf. vorbekannt ist) kann eine zur Funktionsdurchführung F zeitversetzte Ansteuerung der kapazitive Erfassung K ermöglichen, bei welcher die Überlappung vermieden wird. Die Funktionsdurchführung F und/oder kapazitive Erfassung K wiederholt sich dabei bspw. in gleichen zeitlichen Abständen, z. B. 12 ms. Es kann vorgesehen sein, dass für jede Synchronisierung zur Erfassung der Funktionsdurchführung F eine Umschaltung in den Erkennungsmodus erfolgt, und ansonsten der Abschirmmodus vorliegt.
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.
Bezuq szei chen l i ste
1 Fahrzeug
2 Fahrzeugtür
5 Fahrzeugteil, Türgriff, Bedienvorrichtung
6 Heckklappe
10 Vorrichtung
20 Leiterplatte
30 induktiver Sensor, LDC Sensor, Kommunikationsvorrichtung, N FC-Vorrichtung
31 Funktionselement, Sensorelement, Antenne
32 Sensormittel
33 Aktivierungsmittel
40 Abschirmelement, Erkennungsmittel
41 weiteres Abschirmelement
50 Funktionsanordnung
51 Detektionsbereich, Kommunikationsbereich
60 Erkennungsvorrichtung
61 Schaltmittel
62 Signalverarbeitungsmittel, Operationsverstärker, Analog-Digital-Wandler
70 Verarbeitungsanordnung
21-24 Lagen der Leiterplatte x, y, z Richtungen
F Funktionsdurchführung
K kapazitive Erfassung
M Erkennungssignal
GND Masse
S Signal

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Vorrichtung (10) für ein Fahrzeug (1) zur Bereitstellung einer Kommunikation und/oder Detektion bei dem Fahrzeug (1), und insbesondere ausgebildet zur Integration in ein Fahrzeugteil (5), aufweisend: eine Verarbeitungsanordnung (70) zur Verarbeitung eines elektrischen Signals (S), welches für die Kommunikation und/oder Detektion spezifisch ist,
- wenigstens eine elektrische Funktionsanordnung (50), die jeweils ein elektrisch leitfähiges Funktionselement (31) zur Bereitstellung des Signals (S) durch eine Funktionsdurchführung (F) und ein Abschirmelement (40) zur Abschirmung für die Funktionsdurchführung (F) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (40) das Funktionselement (31) umgibt, um die Abschirmung in unterschiedlichen Richtungen (x,y,z) bereitzustellen. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Funktionselement (31) als eine elektrische Spule eines induktiven Sensors (30), insbesondere LDC-Sensors, der Vorrichtung (10) ausgebildet ist, um für die Detektion die Funktionsdurchführung (F) in der Form einer induktiven Erfassung (F) einer Induktivitätsveränderung bereitzustellen, sodass das elektrische Signal (S) für die Induktivitätsveränderung spezifisch ist, oder dass das elektrisch leitfähige Funktionselement (31) als eine Antenne, insbesondere NFC-Antenne, einer Kommunikationsvorrichtung (30) der Vorrichtung (10) ausgebildet ist, um für die Kommunikation die Funktionsdurchführung (F) in der Form eines Aussendens und/oder Empfangens eines Kommunikationssignals bereitzustellen, sodass das elektrische Signal (S) für das Kommunikationssignal spezifisch ist.
23 Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (40) als ein, insbesondere schaltbares, Erkennungsmittel (40) für eine Erkennungsvorrichtung (60) der Vorrichtung (10) zur Erkennung der Funktionsdurchführung (F) ausgeführt ist, wobei die Erkennungsvorrichtung (60) wenigstens ein Schaltmittel (61) zum Umschalten zwischen einem Erkennungsmodus, in welchem die Erkennung der Funktionsdurchführung (F) über das Abschirmelement (40) erfolgt, und einem Abschirmmodus, in welchem die Abschirmung für die Funktionsdurchführung (F) über das Abschirmelement (40) erfolgt, aufweist. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine elektrische Funktionsanordnung (50) an einer mehrlagigen Leiterplatte (20) angeordnet ist, wobei jeweils das Abschirmelement (40) und das Funktionselement (31) an einer gemeinsamen Lage (21 , 22, 23, 24) angeordnet sind, und das Abschirmelement (40) das Funktionselement (31) zumindest überwiegend umgibt. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine elektrische Funktionsanordnung (50) als zumindest zwei oder zumindest drei Funktionsanordnungen (50) ausgeführt sind, welche an unterschiedlichen Lagen (21 , 22, 23, 24) einer mehrlagigen Leiterplatte (20) angeordnet sind. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmelemente (40) mehrerer Funktionsanordnungen (50) derart an den unterschiedlichen Lagen (21, 22, 23, 24) einer mehrlagigen Leiterplatte (20) verteilt angeordnet sind, dass die gesamte Abschirmung (41) der Abschirmelemente (40) die Funktionsdurchführung (F) der Funktionselemente (31) in zumindest zwei zueinander orthogonalen Richtungen (x, y, z) begrenzt. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abschirmelement (40) der wenigstens einen Funktionsanordnung (50) und wenigstens ein weiteres Abschirmelement (41) derart an den unterschiedlichen Lagen (21 , 22, 23, 24) einer mehrlagigen Leiterplatte (20) verteilt angeordnet sind, dass die gesamte Abschirmung (41) der Abschirmelemente (40) die Funktionsdurchführung (F) der Funktionselemente (31) in zumindest drei zueinander orthogonalen Richtungen (x, y, z) begrenzt, sodass die Abschirmung (41) topfförmig ausgebildet ist. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensormittel (32) der Vorrichtung (10) zur kapazitiven Erfassung (K) vorgesehen ist, und das Abschirmelement (40) zwischen dem wenigstens einen Sensormittel (32) und dem Funktionselement (31) angeordnet ist, um das Sensormittel (32) von dem Funktionselement (31) abzuschirmen und/oder umgekehrt. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensormittel (32) der Vorrichtung (10) zur kapazitiven Erfassung (K) vorgesehen ist, um abwechselnd und synchronisiert zur Funktionsdurchführung (F) die kapazitive Erfassung (K) durchzuführen, insbesondere gemäß einer Synchronisierung zur Vermeidung einer gegenseitigen Störung, wobei eine Erkennungsvorrichtung (60) der Vorrichtung (10) vorgesehen ist, um die Synchronisierung anhand eines von dem Abschirmelement (40) bereitgestellten Erkennungssignals (M) durchzuführen. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (40) ringförmig ausgebildet ist, und das Funktionselement (31) vollständig in einer geometrischen Ebene umgibt.
11. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (40) zur Bereitstellung der Abschirmung mit einem vordefinierten elektrischen Potential, insbesondere Masse, verbunden ist, insbesondere über ein Schaltmittel (61) der Vorrichtung (10).
12. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) zur Integration in ein Fahrzeugteil (5) des Fahrzeuges (1) ausgebildet ist, um eine Bedienfläche für das Fahrzeugteil (5) bereitzustellen, um in Abhängigkeit von der Verarbeitung des elektrischen Signals (S) durch die Verarbeitungsanordnung (70) eine Aktivierungshandlung an der Bedienfläche zu detektieren und eine Fahrzeugfunktion des Fahrzeuges (1) zu aktivieren.
13. Bedienvorrichtung (5) für ein Fahrzeug (1), welche eine Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
14. Verfahren zur Bereitstellung einer Kommunikation und/oder Detektion bei einem Fahrzeug (1), wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:
Bereitstellen eines elektrischen Signals (S) durch wenigstens eine elektrische Funktionsanordnung (50), wobei das elektrische Signal (S) für die Kommunikation und/oder Detektion spezifisch ist, wobei das elektrische Signal (S) mittels einer Funktionsdurchführung (F) eines elektrisch leitfähigen Funktionselements (31) der Funktionsanordnung (50) bereitgestellt wird,
Durchführen einer Verarbeitung des elektrischen Signals (S) durch eine Verarbeitungsanordnung (70), insbesondere um in Abhängigkeit von der Verarbeitung eine Fahrzeugfunktion des Fahrzeuges (1) zu aktivieren,
Durchführen einer Abschirmung für die Funktionsdurchführung (F) durch ein Abschirmelement (40) der Funktionsanordnung (50), dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (40) das Funktionselement (31) umgibt, um die Abschirmung in unterschiedlichen Richtungen (x, y, z) bereitzustellen.
26 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist, wobei die Funktionsanordnung (50) und die Verarbeitungsanordnung (70) Teile der Vorrichtung (10) sind.
27
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