EP3977619A1 - Anordnung zur verbindungsprüfung bei einer kapazitiven sensoranordnung eines fahrzeuges - Google Patents

Anordnung zur verbindungsprüfung bei einer kapazitiven sensoranordnung eines fahrzeuges

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EP3977619A1
EP3977619A1 EP20729055.2A EP20729055A EP3977619A1 EP 3977619 A1 EP3977619 A1 EP 3977619A1 EP 20729055 A EP20729055 A EP 20729055A EP 3977619 A1 EP3977619 A1 EP 3977619A1
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EP
European Patent Office
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arrangement
detection signal
connection
transmission
sensor electrode
Prior art date
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Pending
Application number
EP20729055.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Berthold Sieg
Daniel Stahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Original Assignee
Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and 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 Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG filed Critical Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Publication of EP3977619A1 publication Critical patent/EP3977619A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/023—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object
    • H—ELECTRICITY
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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
    • H03K2217/960705—Safety of capacitive touch and proximity switches, e.g. increasing reliability, fail-safe
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    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • H03K2217/96078—Sensor being a wire or a strip, e.g. used in automobile door handles or bumpers

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for checking the connection in a capacitive sensor arrangement of a vehicle.
  • the invention also relates to a method for checking the connection in a capacitive sensor arrangement of a vehicle.
  • sensor arrangements are used in vehicles in order to detect activation actions in the vicinity of the sensor arrangement.
  • sensor arrangements of this type have a sensor electrode which can provide a capacitance with respect to the surroundings or the mass of the vehicle. Changes in the environment then have an impact on this capacity, so that in this context one can also speak of a changeable capacity.
  • At least one microcontroller is usually used as the evaluation arrangement for evaluating the variable capacitance.
  • At least one electrical conductor can be used to connect the sensor electrode to the microcontroller.
  • variable capacity is incorrectly determined in the event of a fault in this connection.
  • Known solutions for detecting such a fault are often technically complex and are based, for example, on a continuity test of a circuit with the electrical conductor.
  • Another - but technically more complex - possibility of detecting the disturbance can be based on checking the input capacitance in this connection.
  • an arrangement, in particular a circuit arrangement, for checking the connection in a capacitive sensor arrangement of a vehicle having:
  • an (in particular electronic) evaluation arrangement for evaluating a detection signal which is specific for a variable capacitance in the sensor arrangement in order to detect an activation action in the vicinity of at least one sensor electrode of the sensor arrangement, preferably by comparing the (possibly accumulated) amplitude of the detection signal with a detection threshold value,
  • a (in particular electronic) transmission arrangement for electrical connection to the sensor electrode via at least one electrical connection line in order to provide the detection signal for the evaluation arrangement, preferably by controlling the sensor electrode via the connection line.
  • the evaluation arrangement and the transmission arrangement can each be designed as an electronic circuit arrangement and, for example, can also be arranged on a common printed circuit board.
  • the evaluation arrangement can have at least one integrated circuit, such as. B. have a microcontroller.
  • the transmission arrangement can have at least one connection and / or an operational amplifier and / or an electronic component for providing, in particular generating and / or transmitting, the detection signal to the evaluation arrangement. In this case, the provision can optionally also take place with an amplification and / or a filtering of the detection signal.
  • the evaluation arrangement is designed to carry out the connection check on the basis of the detection signal with regard to, in particular for specific determination, a fault position on the connecting line.
  • the connection check can advantageously be carried out using the same detection signal that is also used for the detection of the activation action. This makes it possible to provide a technically simpler way of detecting faults on the connecting line.
  • this type of connection check can make it possible to specifically determine the error position. It can be at the error position z. B. be a certain position on the connection line at which a fault (such as a tear or an interruption or a defect or a faulty contacting of a coupling or some other error) is present.
  • the specific determination of the fault position can thus possibly also allow between a fault on the sensor electrode itself, on the connecting line directly and possibly on one To distinguish connecting element and / or connecting element (such as a plug). A specific diagnosis of the fault can thus be carried out.
  • the specific determination of the fault position advantageously includes a distinction between faults which are present at different positions and / or elements (such as connection lines, connection elements or connection elements) in the current path between the transmission arrangement and the sensor electrode.
  • the distinction can e.g. B. take place in that the variable capacitance is detected in terms of value on the basis of the detection signal and, if necessary, compared with one or more specific threshold values for the positions or elements.
  • the current path is z. B. mainly formed by the at least one connecting line, and is preferably designed as an open current path (so that only the charging and discharging of the variable capacitance is possible, but not beyond a current flow at a constant voltage).
  • variable capacitance is measured absolutely and / or in terms of value for the connection test using the detection signal, and is therefore not (only) detected relatively (i.e. with regard to relative changes).
  • the variable capacitance can be determined in terms of value (and thus measured) on the basis of the detection signal.
  • This has z. B. the advantage that a threshold can be defined for the measured capacitance, below which a faulty connection is assumed.
  • the transmission arrangement can be designed for this linearity, and thus enable linear amplification and / or transmission of the detection signal to the evaluation arrangement.
  • the transmission arrangement is z. B. designed as a voltage follower arrangement, in particular as a (preferably capacitive) voltage follower, and / or as a (preferably capacitive) voltage multiplier.
  • the transmission arrangement can optionally also be a linear (in particular carry out a voltage gain during the transmission that is linearly dependent on the capacitance in order to allow the capacitance to be determined based on the detection signal.
  • a control signal is provided with which charge transfers are effected in the sensor electrode and which can be amplified by the transmission arrangement in order to generate the detection signal in accordance with an amplification factor.
  • This has the advantage that not only can the faulty connection status be determined, but also the exact location of the fault can be determined. The following applies, for example. B., the greater the measured value of the capacitance, the further away from the transmission arrangement is the fault position.
  • the transmission arrangement can have at least one transmission element and / or frequency-dependent transmission means.
  • the vehicle is designed as a motor vehicle, in particular as a hybrid vehicle or as an electric vehicle, preferably with a high-voltage electrical system and / or an electric motor. It may also be possible for the vehicle to be designed as a fuel cell vehicle and / or passenger vehicle and / or semi-autonomous or autonomous vehicle.
  • the vehicle has a security system which, for. B. through communication with an identification transmitter (ID transmitter) enables authentication. Depending on the communication and / or the authentication, at least one function of the vehicle can be activated. If the authentication of the ID transmitter is necessary for this, the function can be a safety-relevant function, such as unlocking the vehicle or enabling an engine start.
  • ID transmitter identification transmitter
  • the function can be a safety-relevant function, such as unlocking the vehicle or enabling an engine start.
  • the security system can also be designed as a passive access system, which initiates the authentication and / or the activation of the function when the proximity of the ID transmitter to the vehicle is detected without active manual actuation of the ID transmitter.
  • a wake-up signal is repeatedly sent out by the security system, which can be received by the ID transmitter when it approaches, and then triggers the authentication.
  • the function can also relate to activation of vehicle lighting and / or actuation (opening and / or closing and / or moving) of a flap (e.g. front or rear or side flap or door).
  • the flap can preferably also be designed as a sliding door.
  • the vehicle lighting is automatically activated and / or the flap is actuated upon the detection of an activation action such as approaching and / or a gesture by a user.
  • the activation act can e.g. B. a hand reaching into a door handle recess and / or an approach to the door handle of the vehicle and / or a movement below a bumper of the vehicle.
  • the sensor arrangement and in particular the sensor electrode can be arranged in and / or on the door handle or in and / or on the bumper.
  • the flap is arranged, for example, as a door, in particular as a sliding door, on the side area of the vehicle.
  • the evaluation arrangement has an electronic processing device (such as at least one microcontroller) in order to determine the fault position on the basis of the detection signal, in particular by means of a value-based detection, preferably measurement, of the capacitance on the basis of the detection signal, preferably the capacitance is provided by the sensor electrode in correlation with the surroundings and in particular the vehicle mass.
  • an electronic processing device such as at least one microcontroller
  • a detection threshold value is then used for detection which is specific for the presence of the activation action, but not for other changes in capacity.
  • the transmission arrangement can be adapted such that the dependency is set as an essentially linear dependency. This has the advantage that simple and reliable detection of the fault and / or determination of the fault position is possible.
  • a line such as the connecting line can advantageously designate at least one electrical conductor (possibly also as a stranded wire), which is preferably designed with the same potential, i.e. at the same time only has a single electrical potential and / or forms only one current path.
  • the transmission arrangement has at least one transmission element in order to define, preferably set, a dependency of the detection signal on the (variable) capacitance, in particular so that the detection signal is provided with a substantially linear and preferably proportional dependence on the capacitance, to preferably determine the fault position according to this dependency.
  • the transmission element can be designed as an electrical or electronic component, such as. B.
  • an operational amplifier and / or a coil and / or a resistor and / or a capacitor This makes it possible to define the electrical (for example capacitive) properties of the transmission element.
  • a capacitor and a resistor are provided as transmission elements, these components can be dimensioned such that the detection signal is provided at least approximately with a linear and / or proportional dependence on the capacitance in the desired range of capacitance changes.
  • a simulation of the arrangement for calculating the detection signal is carried out, and the values of the components are varied for different capacitance profiles. In this way, the desired design of the transmission elements can be determined experimentally.
  • a control arrangement for initiating electrical charge transfers via the electrical connection (in particular via the connecting line) of the transfer arrangement to the sensor electrode in order to use the charge transfers to detect the detection signal in the transfer arrangement to generate, the electrical connection preferably having only a single path to the sensor electrode, which is formed by the at least one connecting line in order to provide the charge transfers via the path for charging and / or discharging the sensor electrode, in particular in order to evaluate the charge transfers on the basis of the To detect capacity in relation to the environment and / or a ground potential.
  • the charge transfers can, for. B.
  • the detection signal may be dependent on the charge transfers, e.g. B. in the form of a voltage and / or current signal with an amplitude dependent on the transferred charge.
  • the detection signal can preferably correspond to the amplified control signal, the amplification being able to be dependent on the transferred charge and thus on the variable capacitance.
  • z. B. a resistor and a capacitor can be connected to an operational amplifier as a transmission element.
  • the transmission arrangement can e.g. B. form an amplifier or capacitive voltage multiplier.
  • the gain factor of the amplification can then be dependent on a ratio of the variable capacitance to the capacitance of the capacitor.
  • the detection signal can then be provided as a voltage amplified in accordance with this amplification factor, and thus serve to determine the variable capacitance.
  • the resistance can be selected as large as possible compared to the reciprocal of the working frequency (e.g.
  • the detection signal can thus be made available in an essentially linear manner, preferably in an amplified manner proportionally to the capacitance.
  • the amplification relates in particular to the control signal and / or to the electrical signal at the sensor electrode, which is amplified to provide the detection signal.
  • the sensor arrangement has at least one further sensor electrode which is electrically connected to a further transmission arrangement via at least one further electrical connection line, in particular via only one path, in particular an open current path is connected to provide a further detection signal for the evaluation arrangement.
  • a structure with a plurality of sensor electrodes is possible, each of which can be connected to the evaluation arrangement via its own paths and, if necessary, its own transmission arrangements.
  • the transmission arrangements can be designed in the same way in order to provide the defined dependency, in particular amplification, of the detection signal on the variable capacitance.
  • the transmission arrangement has a transmission characteristic which is correlated with the connection test in order to distinguish between different error positions on a single path, in particular an open current path, of the at least one connecting line during the connection test.
  • the transmission characteristic can e.g. B. comprise a variable gain factor which is dependent (e.g. linearly) on the variable capacitance.
  • the transfer characteristic can define the dependency with which the detection signal is provided on the charge transfers or the variable capacitance correlated therewith.
  • the transmission characteristic defines the relationship between the detection signal and the change in capacitance.
  • the detection signal can optionally correspond to the control signal with regard to the signal shape.
  • the at least one connecting line comprises at least two connecting lines which form a single path for charge transfer between the transfer arrangement and the sensor electrode for charging and / or discharging the sensor electrode, and for this purpose electrically via a connecting element are coupled.
  • the connecting element is this z. B. designed as an electrical connector such as a connector or the like.
  • the evaluation arrangement has at least one electronic processing device in order to use the detection signal, and thus preferably based on the variable capacity to determine at least one of the following information:
  • the fault position on the connection line which is specific to the position of a fault and / or interruption on the connection line
  • connection element which electrically connects the connection line to the transmission arrangement, in particular an interruption of the connection by the connection element.
  • connection element and the connection element can be designed as electrical connectors, such as plug connectors.
  • the connection element can be used for direct connection to the transmission arrangement, so that an interruption (such as a tear) of the connection element can cause the lowest capacitance value of the variable capacitance (and thus the greatest drop in capacitance). If this lowest capacity (possibly also the value "0") is determined on the basis of the detection signal during the connection test, it can be concluded that the connection line has been completely torn off. In contrast, in the case of higher capacitance values (but still below a predefined threshold value), it is possible to infer a fault position in the direction of the sensor electrode (that is to say, for example, of the connection element or on the sensor electrode itself).
  • the information can also be determined, if necessary, which of various connection and / or connection elements on the connection line, in particular serially in the same path, is interrupted.
  • an electronic amplifier element in particular in the form of an operational amplifier, preferably for the (possibly non-amplified) transmission of a control signal from a control arrangement via a path of the at least one connecting line to the sensor electrode in order to carry out repeated charge transfers to the sensor electrode and / or to amplify Transmission of the control signal to the evaluation arrangement with a gain factor dependent on the variable capacitance in order to provide the detection signal as a function of the variable capacitance,
  • the transmission means for this purpose being in particular electrically connected to the amplifier element (in particular to define the gain factor), and preferably the detection signal for a transferred amount of charge and / or the variable capacity is specifically provided, wherein the amount of charge transferred can be specific for a change in the capacity.
  • the transmission arrangement forms an amplifier and / or a voltage follower in order to provide the detection signal as a function of a change in the (variable) capacitance, in order in particular to transmit information about the change in capacitance through the detection signal to the evaluation arrangement.
  • the transmission arrangement preferably has at least one frequency-dependent transmission means in order to define a transmission characteristic for the provision of the detection signal, in particular the information transmission. It can be this transfer characteristic z. B. relate to a variable gain factor with which the drive signal is amplified to generate the detection signal. This gain factor can e.g. B. be dependent on the variable capacity.
  • the transmission characteristic can also define a dependency of a change in the gain factor on the change in capacitance of the variable capacitance, which can preferably be essentially linear (in a desired capacitance range and / or used for the detection).
  • the invention also relates to a method for checking the connection in a capacitive sensor arrangement of a vehicle. It is provided here that a transmission arrangement for electrical connection with a sensor electrode is via at least one electrical connection line is provided in order to provide a detection signal, in particular for an evaluation arrangement of the sensor arrangement.
  • Evaluation of the detection signal which is specific for a variable capacitance in the sensor arrangement, which is provided in particular by the sensor electrode, preferably in order to detect an activation action in the vicinity of the sensor electrode,
  • connection check On the basis of the detection signal with regard to, in particular for specific determination, a fault position on the connection line
  • the method according to the invention thus has the same advantages as have been described in detail with reference to an arrangement according to the invention.
  • the method can be suitable for being carried out by an arrangement according to the invention.
  • the evaluation of the detection signal can preferably be carried out by an evaluation arrangement and / or the evaluation arrangement and / or the transmission arrangement can be designed according to an arrangement according to the invention.
  • a connection state of the sensor electrode is determined based on a result of the connection test, in particular that it is determined whether the sensor electrode is electrically connected to the transmission arrangement via the at least one electrical connection line. E.g. In this way, a tear and / or a decoupling or open connection of the connection element and / or connection element can be determined.
  • determining the connection state it can also be determined whether and / or which of at least one connection and / or connection element is interrupted or inserted. If there are several connection and / or connection elements, these can optionally be integrated serially into the same current path of the connection line.
  • the distinction between which of the connecting and / or connecting elements is interrupted can e.g. B. be carried out based on the specific error position. This means that plugged-in detection is possible even when several different plugs are used.
  • the threshold value can preferably be set in such a way that, in the case of fault-free connections, the values of the detection signal (possibly for the desired changes in capacity) are always above the threshold value. In this way, the fault can always be detected when the threshold value is not reached.
  • the determination of the (specific) fault position is carried out as a function of a resolution in the value-based acquisition, preferably measurement, of the capacitance based on the acquisition signal.
  • the resolution of the capacity detection is, for example, in the range of femto farads, e.g. B. at a maximum (i.e. less than) 10 fF or less than 100 fF.
  • a resolution of the determination of the fault position in the range from 1 mm to 100 cm, preferably 10 mm to 20 cm, preferably 5 cm to 10 cm can result.
  • the sensor arrangement is used to detect the activation action in a front and / or side and / or rear area of the vehicle, preferably to open a door (such as a sliding door) and / or flap of the Vehicle to open and / or unlock and / or to move automatically.
  • the activation action in the form of an approach or gesture to a door handle and / or a bumper or the like can be used to indicate the user's wish that a corresponding opening or unlocking or movement should take place.
  • Figure 1 is a schematic rear view of a vehicle
  • Figure 2 is a schematic side view of a vehicle
  • Figure 3 is a schematic representation of parts of an inventive
  • Figure 4 is a schematic circuit diagram of parts of an inventive
  • FIG. 7 shows a schematic representation of method steps of a method according to the invention.
  • FIG. 1 A rear view of a vehicle 1 with an arrangement 150 according to the invention is shown in FIG. 1.
  • a sensor electrode 20 can be arranged in a bumper 3 of the vehicle 1, optionally with a further sensor electrode 30.
  • an activation action such as an approach, movement and / or gesture of a user 4 in the vicinity 9 of the sensor electrode 20 can be detected.
  • the detection can be made possible, for example, if an identification transmitter 5 (electronic key) is recognized in the surroundings 9. This ensures that only one Authorized user 4 can activate the function which is carried out when the activation action is detected.
  • an identification transmitter 5 electronic key
  • FIG. 2 shows a further variant in which the arrangement 150 according to the invention is arranged in a door handle 2 of the vehicle 1.
  • the environment 9 in which the activation action is detected thus corresponds to the environment of the door handle 2, for example in a door handle recess.
  • the sensor electrode 20 is for this detection z. B. aligned with the corresponding environment 9.
  • a supply line 7 can connect a control device 6 of the vehicle 1 to the arrangement 150 according to the invention.
  • an energy supply for the arrangement 150 is provided via the supply line 7, and powerline communication optionally also takes place via the supply line 7.
  • the communication between the control unit 6 and the arrangement 150 enables z. B. that a successful detection is communicated to the control device 6 by the arrangement 150 so that the control device 6 can activate the corresponding function.
  • FIGS. 3 and 4 show an arrangement 150 according to the invention for checking the connection in a capacitive sensor arrangement 10 of a vehicle 1 with further details.
  • An evaluation arrangement 162 for evaluating a detection signal E can be provided.
  • the detection signal E can be specific for a variable capacitance CS in the sensor arrangement 10 in order to detect an activation action in an environment 9 of at least one sensor electrode 20 of the sensor arrangement 10.
  • a transmission arrangement 170 can be provided for the electrical connection to the sensor electrode 20 via at least one electrical connection line 51, 53 in order to provide the detection signal E for the evaluation arrangement 162.
  • the evaluation arrangement 162 is designed to carry out the connection check on the basis of the detection signal E with regard to, in particular for specific determination, a fault position P1, P2, P3 on the connecting line 51, 53.
  • the components of the arrangement 150 according to the invention can optionally be on a common printed circuit board 11 be arranged as shown schematically in FIG.
  • the transmission arrangement 170 can be connected to at least one sensor electrode 20, 30 via at least one first connection 170.A, 170.A ′.
  • connection lines 51, 52, 53 (for example a first, second and third) are provided, which each form a path P for the connection (s).
  • a first connection 170.A of the transmission arrangement 170 can be electrically connected to the third connection line 53 via a first plug 41 (as a connection element 41).
  • the third connecting line 53 can be electrically connected to the first connecting line 51 via a third plug 43 (as a connecting element 43).
  • a second connecting line 52 can be used to provide a further path via a second plug 42 and a further first connection 170.A ', possibly connected to a further transmission arrangement 170' for the further sensor electrode 30.
  • the respective path P can be designed as an open current path, so that no closed circuit is formed by the connecting lines 51, 52, 53. A continuity test of these connecting lines 51, 52, 53 is therefore excluded.
  • the amount of charge transferred in each case during the charge transfers via the at least one path P provides a conclusion about the variable capacitance CS, which is formed by the sensor electrode 20, 30 with respect to the surroundings 9 and / or a ground potential G.
  • the evaluation arrangement 162 can optionally have the electronic processing device 180 in order to determine the error positions P1, P2, P3 shown in FIG. 3 on the basis of the detection signal E, in particular through a value-based detection, preferably measurement, of the capacitance CS on the basis of the detection signal E.
  • the transmission arrangement 170 can provide, according to a first function, a control signal A for the path P and thus for the sensor electrode 20 via a first connection 170.A.
  • the control signal A serves to Initiate charge transfers via path A, and thus charge and discharge sensor electrode 20.
  • the control signal can be generated, for example, as a sinusoidal signal by a control arrangement 161, and applied to the transmission arrangement 170 on the input side via a third connection 170.C.
  • the transmission arrangement 170 may e.g. B. form the first function as a voltage follower functionality in order to generate the output-side control signal A corresponding to the input-side applied control signal.
  • the transmission arrangement 170 can provide the detection signal E to the evaluation arrangement 162 via a second connection 170.B. Furthermore, the transmission arrangement 170 can have at least one transmission element 171 in order to define a dependency of the detection signal E on the capacitance CS, in particular so that the detection signal E is provided with an essentially linear and preferably proportional dependence on the capacitance CS, around the fault position P1, P2, P3 to be determined according to this dependency.
  • This dependency is, for example, a gain with which the detection signal E from the control signal A is provided.
  • transmission means 171.2 such as the resistor R shown and (as frequency-dependent transmission means 171.2) the capacitor C with an operational amplifier 171.1 (each as a Transmission element 171) are interconnected.
  • the transmission arrangement 170 can be designed as an amplifier (in particular a capacitive voltage multiplier).
  • the gain factor of the gain can then be dependent on a ratio of the variable capacitance CS to the capacitance of the capacitor C.
  • the detection signal E can then be e.g. B. be provided as a voltage amplified in accordance with this gain factor, and thus serve to determine the variable capacitance CS.
  • the resistance R can be selected as large as possible compared to the reciprocal of the working frequency (e.g. frequency of the control signal A) and the maximum intended variable capacitance CS, and / or the capacitance of the capacitor C can be chosen to be identical to the variable capacitance CS.
  • the detection signal E can thus be made available in an essentially linear manner, preferably in an amplified manner proportionally to the capacitance CS.
  • the electrical connection to the sensor electrode 20 has only a single path P, which is formed by the at least one connecting line 51, 53 in order to provide the charge transfers via the path P for charging and / or discharging the sensor electrode 20.
  • the transmission arrangement 170 can have a transmission characteristic which is correlated with the connection test in order to distinguish different error positions P1, P2, P3 on the single path P of the at least one connection line 51, 53 during the connection test.
  • a first method step 101 the detection signal E, which is specific for a variable capacitance CS in the sensor arrangement 10, is evaluated in order to detect an activation action in an environment 9 of the sensor electrode 20.
  • the connection check is initiated, in which the connection is checked on the basis of the detection signal E with regard to, in particular for specific determination, a fault position P1, P2, P3 on the connecting line 51, 53.
  • a connection state of the sensor electrode 20 is determined based on a result of the connection check, in particular whether the sensor electrode 20 is electrically connected to the transmission arrangement 170 via the at least one electrical connection line 51, 53.
  • performing the connection check can include the step of comparing at least one value of the detection signal E with at least one threshold value S in order to determine the presence of an error and / or the specific error position P1, P2, P3 on the connecting line 51, 53 determine.
  • FIG. 5 shows an exemplary profile of capacitance values CW, which can be measured on the basis of the detection signal E.
  • the capacitance values CW are below the threshold S, so that a fault can be determined.
  • the statement can be made in this area that the sensor electrode 20 is not inserted.
  • the second Area D2 there is an error-free connection.
  • a detection threshold can be used to detect the activation action when this detection threshold is exceeded.
  • the specific error position can also be determined on the basis of further different threshold values P1, P2, P3.
  • This specific determination of the fault position advantageously includes a distinction between faults which are present at different positions and / or elements (such as connection lines 51, 52, 53, connection elements 41 or connection elements 43) in the current path P between the transmission arrangement 170 and the sensor electrode 20.
  • the specific error position P1, P2, P3 can correlate with the value CW of the capacitance CS.
  • connection element 41 first plug, connection element

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (150) zur Verbindungsprüfung bei einer kapazitiven Sensoranordnung (10) eines Fahrzeuges (1), aufweisend: - eine Auswerteanordnung (162) zur Auswertung eines Erfassungssignals (E), welches für eine veränderliche Kapazität (CS) bei der Sensoranordnung (10) spezifisch ist, um eine Aktivierungshandlung in einer Umgebung (9) wenigstens einer Sensorelektrode (20) der Sensoranordnung (10) zu detektieren, - eine Übertragungsanordnung (170) zur elektrischen Verbindung mit der Sensorelektrode (20) über wenigstens eine elektrische Verbindungsleitung (51, 53), um das Erfassungssignal (E) für die Auswerteanordnung (162) bereitzustellen, wobei die Auswerteanordnung (162) dazu ausgeführt ist, die Verbindungsprüfung anhand des Erfassungssignals (E) hinsichtlich, insbesondere zur konkreten Bestimmung, einer Fehlerposition (P1, P2, P3) an der Verbindungsleitung (51, 53) durchzuführen.

Description

Anordnung zur Verbindungsprüfung bei einer kapazitiven Sensoranordnung eines Fahrzeuges
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbindungsprüfung bei einer kapazitiven Sensoranordnung eines Fahrzeuges. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Verbindungsprüfung bei einer kapazitiven Sensoranordnung eines Fahrzeuges.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass kapazitive Sensoranordnungen bei Fahrzeugen eingesetzt werden, um Aktivierungshandlungen in der Umgebung der Sensoranordnung zu detektieren. Derartige Sensoranordnungen weisen hierzu eine Sensorelektrode auf, welche gegenüber der Umgebung bzw. der Masse des Fahrzeuges eine Kapazität bereitstellen kann. Veränderungen in der Umgebung wirken sich dann auf diese Kapazität aus, sodass in diesem Zusammenhang auch von einer veränderlichen Kapazität gesprochen werden kann.
l Für die Auswertung der veränderlichen Kapazität wird üblicherweise wenigstens ein Mikrocontroller als Auswerteanordnung eingesetzt. Um die Sensorelektrode mit dem Mikrocontroller zu verbinden, kann wenigstens ein elektrischer Leiter genutzt werden.
Allerdings ist es hierbei oft ein Nachteil, dass bei einer Störung dieser Verbindung die veränderliche Kapazität fehlerhaft bestimmt wird. Bekannte Lösungen zur Detektion einer solchen Störung sind dabei häufig technisch aufwendig, und basieren bspw. auf einer Durchgangsprüfung eines Stromkreises mit dem elektrischen Leiter. Eine weitere - allerdings technisch aufwendigere - Möglichkeit zur Detektion der Störung kann auf der Prüfung der Eingangskapazität bei dieser Verbindung basieren.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest tlw. zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte und insbesondere genauere und/oder weniger aufwendigere Detektion der Störung zu ermöglichen.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, und jeweils umgekehrt, sodass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Anordnung, insbesondere Schaltungsanordnung, zur Verbindungsprüfung bei einer kapazitiven Sensoranordnung eines Fahrzeuges, aufweisend:
eine (insbesondere elektronische) Auswerteanordnung zur Auswertung eines Erfassungssignals, welches für eine veränderliche Kapazität bei der Sensoranordnung spezifisch ist, um eine Aktivierungshandlung in einer Umgebung wenigstens einer Sensorelektrode der Sensoranordnung zu detektieren, vorzugsweise durch einen Vergleich der (ggf. kumulierten) Amplitude des Erfassungssignals mit einem Detektionsschwellenwert,
eine (insbesondere elektronische) Übertragungsanordnung zur elektrischen Verbindung mit der Sensorelektrode über wenigstens eine elektrische Verbindungsleitung, um das Erfassungssignal für die Auswerteanordnung bereitzustellen, vorzugsweise durch eine Ansteuerung der Sensorelektrode über die Verbindungsleitung.
Dabei können die Auswerteanordnung und die Übertragungsanordnung jeweils als eine elektronische Schaltungsanordnung ausgebildet sein, und bspw. auch auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sein. Die Auswerteanordnung kann wenigstens einen integrierten Schaltkreis, wie z. B. einen Mikrocontroller, aufweisen. Die Übertragungsanordnung kann zur Bereitstellung, insbesondere Erzeugung und/oder Übertragung, des Erfassungssignals an die Auswerteanordnung wenigstens einen Anschluss und/oder einen Operationsverstärker und/oder ein elektronisches Bauelement aufweisen. Dabei kann die Bereitstellung optional auch mit einer Verstärkung und/oder einer Filterung des Erfassungssignals erfolgen.
Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Auswerteanordnung dazu ausgeführt ist, die Verbindungsprüfung anhand des Erfassungssignals hinsichtlich, insbesondere zur konkreten Bestimmung, einer Fehlerposition an der Verbindungsleitung durchzuführen. In anderen Worten kann vorteilhafterweise die Verbindungsprüfung anhand desselben Erfassungssignals durchgeführt werden, welches auch für die Detektion der Aktivierungshandlung genutzt wird. Somit kann eine technisch einfachere Möglichkeit zur Detektion von Störungen an der Verbindungsleitung bereitgestellt werden. Zusätzlich kann es diese Art der Verbindungsprüfung gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ermöglichen, die Fehlerposition konkret zu bestimmen. Es kann sich bei der Fehlerposition z. B. um eine bestimmte Position an der Verbindungsleitung handeln, bei welcher eine Störung (wie ein Abriss oder eine Unterbrechung oder ein Defekt oder eine fehlerhafte Kontaktierung einer Kopplung oder ein sonstigen Fehler) vorliegt. Die konkrete Bestimmung der Fehlerposition kann es somit ggf. auch erlauben, zwischen einer Störung an der Sensorelektrode selbst, an der Verbindungsleitung direkt und ggf. an einem Anschlusselement und/oder Verbindungselement (wie einen Stecker) zu unterscheiden. Somit kann eine konkrete Diagnose der Störung durchgeführt werden.
Die konkrete Bestimmung der Fehlerposition umfasst vorteilhafterweise eine Unterscheidung von Störungen, welche an unterschiedlichen Positionen und/oder Elementen (wie Verbindungsleitungen, Anschlusselementen oder Verbindungselementen) im Strompfad zwischen der Übertragungsanordnung und der Sensorelektrode vorliegen. Die Unterscheidung kann z. B. dadurch erfolgen, dass die veränderliche Kapazität anhand des Erfassungssignals wertemäßig erfasst wird, und ggf. mit einem oder mehreren für die Positionen bzw. Elemente spezifischen Schwellenwerten verglichen wird. Der Strompfad wird z. B. überwiegend durch die wenigstens eine Verbindungsleitung gebildet, und ist vorzugsweise als ein offener Strompfad ausgeführt (sodass lediglich die Auf- und Entladung der veränderlichen Kapazität möglich ist, nicht jedoch darüber hinaus ein Stromfluss bei einer konstanten Spannung).
Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Anordnung und/oder eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann es sein, dass für die Verbindungsprüfung anhand des Erfassungssignals die veränderliche Kapazität absolut und/oder wertemäßig gemessen wird, und damit insbesondere nicht (nur) relativ erfasst wird (also hinsichtlich relativer Veränderungen). In anderen Worten kann anhand des Erfassungssignals die veränderliche Kapazität wertemäßig bestimmt (und damit gemessen) werden. Dies hat z. B. den Vorteil, dass eine Schwelle für die gemessene Kapazität definiert werden kann, unterhalb der von einer fehlerhaften Verbindung ausgegangen wird.
Um für die Verbindungsprüfung anhand des Erfassungssignals die wertemäßige Bestimmung der Kapazität zu ermöglichen, kann es möglich sein, dass eine Erfassung der Kapazitätsveränderungen anhand des Erfassungssignals linear erfolgt. Dabei kann die Übertragungsanordnung für diese Linearität ausgelegt sein, und somit eine lineare Verstärkung und/oder Übertragung des Erfassungssignals an die Auswerteanordnung ermöglichen. Hierzu ist die Übertragungsanordnung z. B. als eine Spannungsfolgeranordnung, insbesondere als ein (vorzugsweise kapazitiver) Spannungsfolger, und/oder als ein (vorzugsweise kapazitiver) Spannungsvervielfacher ausgebildet. Die Übertragungsanordnung kann dabei ggf. auch eine lineare (insbesondere linear von der Kapazität abhängige) Spannungsverstärkung bei der Übertragung durchführen, um die wertemäßige Bestimmung der Kapazität anhand des Erfassungssignals zu erlauben. Vorgesehen ist insbesondere ein Ansteuerungssignal, mit welchem Ladungsübertragungen bei der Sensorelektrode bewirkt werden, und welches zur Erzeugung des Erfassungssignals entsprechend einem Verstärkungsfaktor durch die Übertragungsanordnung verstärkt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur der fehlerhafte Verbindungszustand festgestellt werden kann, sondern auch genau die Fehlerposition der Störung bestimmt werden kann. Dabei gilt z. B., je größer der gemessene Wert der Kapazität, desto entfernter von der Übertragungsanordnung liegt die Fehlerposition. Um eine lineare Übertragung bzw. Abhängigkeit zu ermöglichen, kann die Übertragungsanordnung wenigstens ein Übertragungselement und/oder frequenzabhängigen Übertragungsmittel aufweisen.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn das Fahrzeug als ein Kraftfahrzeug, insbesondere als ein Hybridfahrzeug oder als ein Elektrofahrzeug ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Hochvolt-Bordnetz und/oder einem Elektromotor. Außerdem kann es möglich sein, dass das Fahrzeug als ein Brennstoffzellenfahrzeug und/oder Personenkraftfahrzeug und/oder semi autonomes oder autonomes Fahrzeug ausgebildet ist. Vorteilhafterweise weist das Fahrzeug ein Sicherheitssystem auf, welches z. B. durch eine Kommunikation mit einem Identifikationsgeber (ID-Geber) eine Authentifizierung ermöglicht. In Abhängigkeit von der Kommunikation und/oder der Authentifizierung kann wenigstens eine Funktion des Fahrzeuges aktiviert werden. Falls hierzu die Authentifizierung des ID-Gebers notwendig ist, kann es sich bei der Funktion um eine sicherheitsrelevante Funktion handeln, wie ein Entriegeln des Fahrzeuges oder eine Freigabe eines Motorstarts. Somit kann das Sicherheitssystem auch als ein passives Zugangssystem ausgebildet sein, welches ohne aktive manuelle Betätigung des ID-Gebers die Authentifizierung und/oder die Aktivierung der Funktion bei Detektion der Annäherung des ID-Gebers an das Fahrzeug initiiert. Hierzu wird bspw. wiederholt ein Wecksignal durch das Sicherheitssystem ausgesendet, welches durch den ID-Geber bei der Annäherung empfangen werden kann, und dann die Authentifizierung auslöst. Auch kann die Funktion eine Aktivierung einer Fahrzeugbeleuchtung und/oder ein Betätigen (Öffnen und/oder Schließen und/oder Bewegen) einer Klappe (z. B. Front- oder Heck- oder Seitenklappe bzw. -tür) betreffen. Die Klappe kann dabei vorzugsweise auch als eine Schiebetür ausgeführt sein. Bspw. wird automatisch bei der Detektion einer Aktivierungshandlung wie der Annäherung und/oder einer Geste eines Benutzers die Fahrzeugbeleuchtung aktiviert und/oder die Klappe betätigt. Die Aktivierungshandlung kann z. B. ein Hineingreifen einer Hand in eine Türgriffmulde und/oder eine Annäherung an den Türgriff des Fahrzeuges und/oder eine Bewegung unterhalb eines Stoßfängers des Fahrzeuges umfassen. Hierzu kann die Sensoranordnung und insbesondere die Sensorelektrode im und/oder am Türgriff bzw. im und/oder am Stoßfänger angeordnet sein. Die Klappe ist bspw. als eine Tür, insbesondere als eine Schiebetür, am Seitenbereich des Fahrzeuges angeordnet.
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn im Rahmen der Erfindung die Auswerteanordnung eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung (wie wenigstens einen Mikrocontroller) aufweist, um die Fehlerposition anhand des Erfassungssignals zu bestimmen, insbesondere durch eine wertemäßige Erfassung, bevorzugt Messung, der Kapazität anhand des Erfassungssignals, wobei bevorzugt die Kapazität durch die Sensorelektrode in Korrelation mit der Umgebung und insbesondere der Fahrzeugmasse bereitgestellt ist. Üblicherweise kann es für eine Detektion der Aktivierungshandlung ausreichen, das Erfassungssignal auszuwerten, ohne die Abhängigkeit des Erfassungssignals von der veränderlichen Kapazität zu berücksichtigen. Es wird dann bspw. ein Detektionsschwellenwert zur Detektion genutzt, welcher für das Vorliegen der Aktivierungshandlung spezifisch ist, nicht jedoch für andere Kapazitätsveränderungen. Dagegen kann es für die wertemäßige Erfassung vorgesehen sein, dass die Abhängigkeit des Erfassungssignals von der veränderlichen Kapazität Berücksichtigung findet, z. B. durch eine konkrete Festlegung der Abhängigkeit durch die Übertragungsanordnung. Hierzu kann die Übertragungsanordnung so angepasst sein, dass die Abhängigkeit als im Wesentlichen lineare Abhängigkeit eingestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass eine einfache und zuverlässige Detektion der Störung und/oder Bestimmung der Fehlerposition möglich ist.
Eine Leitung wie die Verbindungsleitung kann vorteilhafterweise wenigstens einen elektrischen Leiter (ggf. auch als Litze) bezeichnen, welches vorzugsweise potentialgleich ausgeführt ist, also gleichzeitig nur ein einziges elektrisches Potential aufweist und/oder nur einen Strompfad ausbildet. Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Übertragungsanordnung wenigstens ein Übertragungselement aufweist, um eine Abhängigkeit des Erfassungssignals zur (veränderlichen) Kapazität zu definieren, vorzugsweise einzustellen, insbesondere sodass das Erfassungssignal mit im Wesentlichen linearer und vorzugsweise proportionaler Abhängigkeit zur Kapazität bereitgestellt ist, um bevorzugt die Fehlerposition entsprechend dieser Abhängigkeit zu bestimmen. Das Übertragungselement kann hierzu jeweils als ein elektrisches bzw. elektronisches Bauelement ausgebildet sein, wie z. B. ein Operationsverstärker und/oder eine Spule und/oder ein Widerstand und/oder ein Kondensator. Dies ermöglicht es, die elektrischen (z. B. kapazitiven) Eigenschaften des Übertragungselements festzulegen. Wenn bspw. ein Kondensator und ein Widerstand als Übertragungselemente vorgesehen ist, kann die Dimensionierung dieser Bauelemente so erfolgen, dass das Erfassungssignal zumindest annähernd mit linearer und/oder proportionaler Abhängigkeit zur Kapazität im gewünschten Bereich der Kapazitätsveränderungen bereitgestellt wird. Hierzu wird bspw. eine Simulation der Anordnung zur Berechnung des Erfassungssignals durchgeführt, und die Werte der Bauelemente für verschiedene Kapazitätsverläufe variiert. Auf diese Weise kann experimentell die gewünschte Auslegung der Übertragungselemente ermittelt werden.
Zudem ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass (insbesondere zur Ansteuerung der Sensorelektrode) eine Kontrollanordnung zur Initiierung von elektrischen Ladungsübertragungen über die elektrische Verbindung (insbesondere über die Verbindungsleitung) der Übertragungsanordnung an die Sensorelektrode vorgesehen ist, um mittels der Ladungsübertragungen das Erfassungssignal bei der Übertragungsanordnung zu erzeugen, wobei bevorzugt die elektrische Verbindung nur einen einzigen Pfad zur Sensorelektrode aufweist, welcher durch die wenigstens eine Verbindungsleitung gebildet ist, um die Ladungsübertragungen über den Pfad zur Aufladung und/oder Entladung der Sensorelektrode bereitzustellen, insbesondere um bei der Auswertung anhand der Ladungsübertragungen die Kapazität gegenüber der Umgebung und/oder einem Massepotential zu erfassen. Dabei können die Ladungsübertragungen z. B. durch das Anlegen eines rechteck- oder sinusförmigen Ansteuerungssignals (insbesondere Spannungs- und/oder Stromsignals) an die Verbindungsleitung initiiert werden. Für diese Ansteuerung der Sensorelektrode wird z. B. das Ansteuerungssignal über die Übertragungsanordnung an die Verbindungsleitung übertragen. Hierzu kann die Übertragungsanordnung z. B. einen Spannungsfolger ausbilden, welcher das Ansteuerungssignal über einen ersten Anschluss an die Verbindungsleitung ausgibt, wobei dieses ausgegebene Ansteuerungssignal (im Wesentlich) gleich sein kann zu einem eingangsseitigen Ansteuerungssignal an einem weiteren Anschluss von der Kontrollanordnung. Dagegen kann das Erfassungssignal abhängig sein von den Ladungsübertragungen, z. B. in der Form eines Spannungs- und/oder Stromsignals mit von der übertragenen Ladung abhängigen Amplitude. Bevorzugt kann dabei das Erfassungssignal dem verstärkten Ansteuerungssignal entsprechen, wobei die Verstärkung abhängig sein kann von der übertragenen Ladung und damit von der veränderlichen Kapazität.
Um eine definierte (und insbesondere lineare) Verstärkung (und damit die lineare Abhängigkeit) zu ermöglichen, kann z. B. ein Widerstand und ein Kondensator mit einem Operationsverstärker jeweils als Übertragungselement verschaltet werden. Auf diese Weise kann die Übertragungsanordnung z. B. einen Verstärker bzw. kapazitiven Spannungsvervielfacher ausbilden. Der Verstärkungsfaktor der Verstärkung kann dann abhängig sein von einem Verhältnis der veränderlichen Kapazität zur Kapazität des Kondensators. Das Erfassungssignal kann dann als entsprechend diesem Verstärkungsfaktor verstärkte Spannung bereitgestellt sein, und somit zur Ermittlung der veränderlichen Kapazität dienen. Um die Linearität zwischen der Verstärkung und der veränderlichen Kapazität zu verbessern, kann der Widerstand möglichst groß gegenüber dem Kehrwert der Arbeitsfrequenz (z. B. Frequenz des Ansteuerungssignals) und der maximal vorgesehenen veränderlichen Kapazität gewählt werden, und die Kapazität des Kondensators ggf. identisch zur veränderlichen Kapazität gewählt werden. Damit kann das Erfassungssignal im Wesentlichen linear, vorzugsweise proportional zur Kapazität verstärkt bereitgestellt werden. Die Verstärkung bezieht sich insbesondere auf das Ansteuerungssignal und/oder auf das elektrische Signal an der Sensorelektrode, welches zur Bereitstellung des Erfassungssignals verstärkt wird.
Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn die Sensoranordnung wenigstens eine weitere Sensorelektrode aufweist, welche jeweils über wenigstens eine weitere elektrische Verbindungsleitung, insbesondere über jeweils nur einen Pfad, insbesondere offenen Strompfad, mit einer weiteren Übertragungsanordnung elektrisch verbunden ist, um ein weiteres Erfassungssignal für die Auswerteanordnung bereitzustellen. Damit ist auf diese Weise der Aufbau mit mehreren Sensorelektroden möglich, welche jeweils über eigene Pfade und ggf. jeweils eigenen Übertragungsanordnungen mit der Auswerteanordnung verschaltet sein können. Die Übertragungsanordnungen können dabei gleich ausgebildet sein, um jeweils die definierte Abhängigkeit, insbesondere Verstärkung, des Erfassungssignals von der veränderlichen Kapazität bereitzustellen.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Übertragungsanordnung eine Übertragungscharakteristik aufweist, welche mit der Verbindungsprüfung korreliert ist, um bei der Verbindungsprüfung verschiedene Fehlerpositionen an einem einzigen Pfad, insbesondere offenen Strompfad, der wenigstens einen Verbindungsleitung zu unterscheiden. Die Übertragungscharakteristik kann z. B. einen veränderlichen Verstärkungsfaktor umfassen, welcher (z. B. linear) abhängig ist von der veränderlichen Kapazität. Die Übertragungscharakteristik kann definieren, mit welcher Abhängigkeit das Erfassungssignal von den Ladungsübertragungen bzw. der damit korrelierten veränderlichen Kapazität bereitgestellt wird. Bspw. definiert die Übertragungscharakteristik die Relation des Erfassungssignals zur Kapazitätsveränderung. Ebenfalls kann das Erfassungssignal hinsichtlich der Signalform ggf. dem Ansteuerungssignal entsprechen.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass die wenigstens eine Verbindungsleitung zumindest zwei Verbindungsleitungen umfasst, welche zur Auf- und/oder Entladung der Sensorelektrode einen einzigen Pfad zur Ladungsübertragung zwischen der Übertragungsanordnung und der Sensorelektrode ausbilden, und hierzu über ein Verbindungselement elektrisch gekoppelt sind. Das Verbindungselement ist hierzu z. B. als ein elektrischer Verbinder wie ein Steckverbinder oder dergleichen ausgeführt. Solche Verbindungselemente ermöglichen eine flexible Anordnung und Montage der Sensorelektrode, stellen jedoch auch eine mögliche Fehlerquelle dar. Eine erfindungsgemäße Anordnung kann daher eine Verbindungsprüfung ermöglichen, welche diese Fehlerquelle anhand der Fehlerposition identifizieren kann.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Auswerteanordnung wenigstens eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung aufweist, um anhand des Erfassungssignals, und damit vorzugsweise anhand der veränderlichen Kapazität, zumindest eine der nachfolgenden Informationen zu bestimmen:
die Fehlerposition an der Verbindungsleitung, welche für die Position einer Störung und/oder Unterbrechung an der Verbindungsleitung spezifisch ist,
einen Status wenigstens eines Verbindungselements, insbesondere eine
Unterbrechung (bzw. Entkopplung oder Diskonnektiert) der Verbindung durch das
Verbindungselements,
einen Status wenigstens eines Anschlusselements, welches die Verbindungsleitung mit der Übertragungsanordnung elektrisch verbindet, insbesondere eine Unterbrechung der Verbindung durch das Anschlusselement.
Sowohl das Verbindungs- als auch das Anschlusselement können dabei als elektrische Verbinder, wie Steckverbinder, ausgebildet sein. Das Anschlusselement kann dabei zum direkten Anschluss an die Übertragungsanordnung dienen, sodass eine Unterbrechung (wie ein Abriss) des Anschlusselements den geringsten Kapazitätswert der veränderlichen Kapazität bewirken kann (und damit den größten Kapazitätsabfall). Wenn diese geringste Kapazität (ggf. auch der Wert „0“) anhand des Erfassungssignals bei der Verbindungsprüfung ermittelt wird, kann auf einen vollständigen Abriss der Verbindungsleitung geschlossen werden. Hingegen kann bei höheren Kapazitätswerten (jedoch noch unterhalb eines vordefinierten Schwellenwertes) auf eine Fehlerposition in Richtung der Sensorelektrode (also z. B. des Verbindungselements oder an der Sensorelektrode selbst) geschlossen werden. Sobald die Kapazitätswerte hingegen den vordefinierten Schwellenwert überschreiten, kann von einer fehlerfreien Funktion ausgegangen werden. Ferner kann ggf. anhand des Erfassungssignals auch die Information bestimmt werden, welches von verschiedenen Anschluss- und/oder Verbindungselementen an der Verbindungsleitung -insbesondere seriell in einem gleichen Pfad - unterbrochen ist.
Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn die Übertragungsanordnung wenigstens eines der nachfolgenden Übertragungselemente aufweist:
ein elektronisches Verstärkerelement, insbesondere in der Form eines Operationsverstärkers, vorzugsweise zur (ggf. nicht-verstärkten) Übertragung eines Ansteuerungssignals von einer Kontrollanordnung über einen Pfad der wenigstens einen Verbindungsleitung an die Sensorelektrode, um wiederholte Ladungsübertragungen zur Sensorelektrode durchzuführen, und/oder zur verstärkten Übertragung des Ansteuerungssignals an die Auswerteanordnung mit einem von der veränderlichen Kapazität abhängigen Verstärkungsfaktor, um das Erfassungssignal in Abhängigkeit von der veränderlichen Kapazität bereitzustellen,
wenigstens ein Übertragungsmittel zur Bereitstellung des Erfassungssignals anhand der Ladungsübertragungen und/oder anhand der veränderlichen Kapazität, wobei das Übertragungsmittel hierzu insbesondere mit dem Verstärkerelement elektrisch verbunden ist (insbesondere um den Verstärkungsfaktor zu definieren), und vorzugsweise das Erfassungssignal für eine übertragene Ladungsmenge und/oder die veränderliche Kapazität spezifisch bereitgestellt ist, wobei die übertragene Ladungsmenge für eine Veränderung der Kapazität spezifisch sein kann.
Dies ermöglicht es, die Abhängigkeit des Erfassungssignals von der veränderlichen Kapazität festzulegen, und damit die Verbindungsprüfung und insbesondere Bestimmung der Fehlerposition anhand des Erfassungssignals durchzuführen.
In einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass die Übertragungsanordnung einen Verstärker und/oder einen Spannungsfolger ausbildet, um abhängig von einer Veränderung der (veränderlichen) Kapazität das Erfassungssignal bereitzustellen, um insbesondere eine Information über die Kapazitätsveränderung durch das Erfassungssignal an die Auswerteanordnung zu übertragen, wobei vorzugsweise die Übertragungsanordnung wenigstens ein frequenzabhängiges Übertragungsmittel aufweist, um eine Übertragungscharakteristik für die Bereitstellung des Erfassungssignals, insbesondere der Informationsübertragung, zu definieren. Es kann diese Übertragungscharakteristik z. B. einen veränderlichen Verstärkungsfaktor betreffen, mit welchem das Ansteuerungssignal verstärkt wird, um das Erfassungssignal zu erzeugen. Dieser Verstärkungsfaktor kann z. B. abhängig sein von der veränderlichen Kapazität. Auch kann die Übertragungscharakteristik ggf. eine Abhängigkeit einer Veränderung des Verstärkungsfaktors zur Kapazitätsveränderung der veränderlichen Kapazität definieren, welche vorzugsweise (in einem gewünschten und/oder für die Detektion genutzten Kapazitätsbereich) im Wesentlichen linear sein kann.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbindungsprüfung bei einer kapazitiven Sensoranordnung eines Fahrzeuges. Hierbei ist vorgesehen, dass eine Übertragungsanordnung zur elektrischen Verbindung mit einer Sensorelektrode über wenigstens eine elektrische Verbindungsleitung vorgesehen ist, um ein Erfassungssignal, insbesondere für eine Auswerteanordnung der Sensoranordnung, bereitzustellen.
Dabei können die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, vorzugsweise nacheinander in der angegebenen oder in beliebiger Reihenfolge, wobei einzelne Schritte ggf. auch wiederholt durchgeführt werden können:
Auswerten des Erfassungssignals, welches für eine veränderliche Kapazität bei der Sensoranordnung spezifisch ist, welche insbesondere durch die Sensorelektrode bereitgestellt wird, vorzugsweise um eine Aktivierungshandlung in einer Umgebung der Sensorelektrode zu detektieren,
Durchführen der Verbindungsprüfung anhand des Erfassungssignals hinsichtlich, insbesondere zur konkreten Bestimmung, einer Fehlerposition an der Verbindungsleitung.
Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Anordnung beschrieben worden sind. Zudem kann das Verfahren geeignet sein, durch eine erfindungsgemäße Anordnung ausgeführt zu werden. Vorzugsweise kann dabei das Auswerten des Erfassungssignals durch eine Auswerteanordnung durchgeführt wird, und/oder die Auswerteanordnung und/oder die Übertragungsanordnung gemäß einer erfindungsgemäßen Anordnung ausgeführt sein.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass anhand eines Ergebnisses der Verbindungsprüfung ein Verbindungszustand der Sensorelektrode festgestellt wird, insbesondere dass festgestellt wird, ob die Sensorelektrode elektrisch mit der Übertragungsanordnung über die wenigstens eine elektrische Verbindungsleitung verbunden ist. Bspw. kann auf diese Weise ein Abriss und/oder eine Entkopplung bzw. offene Verbindung des Anschlusselements und/oder Verbindungselements festgestellt werden. Auch kann bei der Feststellung des Verbindungszustands ermittelt werden, ob und/oder welches von wenigstens einem Anschluss- und/oder Verbindungselement unterbrochen oder gesteckt ist. Bei mehreren Anschluss- und/oder Verbindungselementen können diese ggf. seriell in einen gleichen Strompfad der Verbindungsleitung integriert sein. Die Unterscheidung, welches der Anschluss- und/oder Verbindungselemente unterbrochen ist, kann z. B. anhand der bestimmten Fehlerposition durchgeführt werden. Damit ist eine Gesteckterkennung auch bei dem Einsatz mehrerer verschiedener Stecker möglich.
Von weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das Durchführen der Verbindungsprüfung den nachfolgenden Schritt umfasst:
Vergleichen wenigstens eines Wertes des Erfassungssignals mit wenigstens einem Schwellenwert, um das Vorliegen eines Fehlers und/oder die konkrete Fehlerposition an der Verbindungsleitung zu bestimmen.
Bevorzugt kann dabei der Schwellenwert so festgelegt werden, dass bei fehlerfreien Verbindungen die Werte des Erfassungssignals (ggf. für die gewünschten Kapazitätsveränderungen) immer oberhalb des Schwellenwertes liegen. Somit kann bei einem Unterschreiten des Schwellenwertes immer die Störung detektiert werden.
Es ist weiter denkbar, dass die Bestimmung der (konkreten) Fehlerposition in Abhängigkeit von einer Auflösung bei der wertemäßigen Erfassung, bevorzugt Messung, der Kapazität anhand des Erfassungssignals durchgeführt wird. Die Abhängigkeit liegt insbesondere dadurch vor, weil die Verbindungsleitung als Leitung bzw. Kabel aufgefasst werden kann, welche eine Kapazität pro Länge aufweist. Daher kann anhand der Messung der Kapazität auch auf die Länge der Verbindungsleitung geschlossen werden, und somit auf die Fehlerposition (einer Unterbrechung der Verbindungsleitung). Die Auflösung der Kapazitätserfassung liegt bspw. im Bereich von Femto-Farad, z. B. bei maximal (d. h. kleiner als) 10 fF oder kleiner als 100 fF. Entsprechend kann sich eine Auflösung der Bestimmung der Fehlerposition im Bereich von 1 mm bis 100 cm, vorzugsweise 10 mm bis 20 cm, bevorzugt 5 cm bis 10 cm ergeben.
In einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung zur Detektion der Aktivierungshandlung in einem Front- und/oder Seiten- und/oder Heckbereich des Fahrzeuges verwendet wird, um vorzugsweise bei der Detektion eine Tür (wie eine Schiebetür) und/oder Klappe des Fahrzeuges zu öffnen und/oder zu entriegeln und/oder automatisch zu bewegen. Bspw. kann hierzu die Aktivierungshandlung in der Form einer Annäherung oder Geste an einen Türgriff und/oder einen Stoßfänger oder dergleichen dienen, um den Wunsch des Benutzers kundzutun, dass eine entsprechende Öffnung oder Entriegelung oder Bewegung erfolgen soll. 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:
Figur 1 eine schematische Heckansicht eines Fahrzeuges,
Figur 2 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeuges,
Figur 3 eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen
Anordnung,
Figur 4 ein schematisches Schaltbild von Teilen einer erfindungsgemäßen
Anordnung,
Figur 5+6 schematische Darstellungen eines beispielhaften Verlaufs von
Kapazitätswerten,
Figur 7 eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
In Figur 1 gezeigt ist eine Heckansicht eines Fahrzeuges 1 mit einer erfindungsgemäßen Anordnung 150. Eine Sensorelektrode 20 kann hierbei, ggf. mit einer weiteren Sensorelektrode 30, in einem Stoßfänger 3 des Fahrzeuges 1 angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine Aktivierungshandlung wie eine Annäherung, Bewegung und/oder Geste eines Benutzers 4 in der Umgebung 9 der Sensorelektrode 20 detektiert werden. Die Detektion kann bspw. dann ermöglicht sein, wenn ein Identifikationsgeber 5 (elektronischer Schlüssel) in der Umgebung 9 erkannt wird. Somit ist gewährleistet, dass nur ein berechtigter Benutzer 4 die Funktion aktivieren kann, welche bei der Detektion der Aktivierungshandlung ausgeführt wird.
In Figur 2 ist eine weitere Variante gezeigt, bei welcher die erfindungsgemäße Anordnung 150 in einem Türgriff 2 des Fahrzeuges 1 angeordnet ist. Somit entspricht die Umgebung 9, in welcher die Aktivierungshandlung detektiert wird, der Umgebung des Türgriffs 2, bspw. in einer Türgriffmulde. Die Sensorelektrode 20 ist für diese Detektion z. B. auf die entsprechende Umgebung 9 ausgerichtet. Eine Versorgungsleitung 7 kann ein Steuergerät 6 des Fahrzeuges 1 mit der erfindungsgemäßen Anordnung 150 verbinden. Über die Versorgungsleitung 7 wird bspw. eine Energieversorgung für die Anordnung 150 bereitgestellt, und optional findet auch eine Powerline-Kommunikation über die Versorgungsleitung 7 statt. Die Kommunikation zwischen dem Steuergerät 6 und der Anordnung 150 ermöglicht es z. B., dass eine erfolgreiche Detektion dem Steuergerät 6 durch die Anordnung 150 mitgeteilt wird, damit das Steuergerät 6 die entsprechende Funktion aktivieren kann.
In Figur 3 und 4 ist eine erfindungsgemäße Anordnung 150 zur Verbindungsprüfung bei einer kapazitiven Sensoranordnung 10 eines Fahrzeuges 1 mit weiteren Einzelheiten dargestellt. Dabei kann eine Auswerteanordnung 162 zur Auswertung eines Erfassungssignals E vorgesehen sein. Das Erfassungssignal E kann für eine veränderliche Kapazität CS bei der Sensoranordnung 10 spezifisch sein, um eine Aktivierungshandlung in einer Umgebung 9 wenigstens einer Sensorelektrode 20 der Sensoranordnung 10 zu detektieren. Des Weiteren kann eine Übertragungsanordnung 170 zur elektrischen Verbindung mit der Sensorelektrode 20 über wenigstens eine elektrische Verbindungsleitung 51 , 53 vorgesehen sein, um das Erfassungssignal E für die Auswerteanordnung 162 bereitzustellen. Dabei ist die Auswerteanordnung 162 dazu ausgeführt, die Verbindungsprüfung anhand des Erfassungssignals E hinsichtlich, insbesondere zur konkreten Bestimmung, einer Fehlerposition P1 , P2, P3 an der Verbindungsleitung 51 , 53 durchzuführen.
Die Komponenten der erfindungsgemäßen Anordnung 150 (insbesondere die Auswerteanordnung 162 mit einer Verarbeitungsvorrichtung 180 und die Übertragungsanordnung 170) können optional auf einer gemeinsamen Leiterplatte 11 angeordnet sein, wie in Figur 3 schematisch gezeigt ist. Die Übertragungsanordnung 170 kann über wenigstens einen ersten Anschluss 170.A, 170.A' mit wenigstens einer Sensorelektrode 20, 30 verbunden sein. Hierzu sind (z. B. eine erste, zweite und dritte) Verbindungsleitungen 51 , 52, 53 vorgesehen, welche für die Verbindung(en) jeweils einen Pfad P ausbilden. Konkret kann ein erster Anschluss 170.A der Übertragungsanordnung 170 über einen ersten Stecker 41 (als Anschlusselement 41) mit der dritten Verbindungsleitung 53 elektrisch verbunden sein. Die dritte Verbindungsleitung 53 kann über einen dritten Stecker 43 (als Verbindungselement 43) mit der ersten Verbindungsleitung 51 elektrisch verbunden sein. Wenn die erste Verbindungsleitung 51 mit der Sensorelektrode 20 elektrisch verbunden wird, ergibt sich auf diese Weise der Pfad P von der Übertragungsanordnung 170 an die Sensorelektrode 20. Dies ermöglicht es, Ladungsübertragungen über den Pfad P durchzuführen, um die Sensorelektrode 20 aufzuladen. Entsprechend kann eine zweite Verbindungsleitung 52 genutzt werden, um einen weiteren Pfad über einen zweiten Stecker 42 und einen weiteren ersten Anschluss 170.A' ggf. verbunden mit einer weiteren Übertragungsanordnung 170‘ für die weitere Sensorelektrode 30 bereitzustellen. Der jeweilige Pfad P kann dabei als offener Strompfad ausgeführt sein, sodass kein geschlossener Stromkreis durch die Verbindungsleitungen 51 , 52, 53 gebildet wird. Eine Durchgangsprüfung dieser Verbindungsleitungen 51 , 52, 53 ist somit ausgeschlossen.
Die bei den Ladungsübertragungen über den wenigstens einen Pfad P jeweils übertragene Ladungsmenge bietet einen Rückschluss auf die veränderliche Kapazität CS, welche durch die Sensorelektrode 20, 30 gegenüber der Umgebung 9 und/oder einem Massepotential G gebildet ist. Dies ist schematisch in Figur 4 veranschaulicht, wobei das gezeigte Symbol eines Kondensators mit der Kapazität CS lediglich die veränderliche Kapazität CS repräsentieren soll und nicht als reales Bauelement vorgesehen sein muss. Die Auswerteanordnung 162 kann optional die elektronische Verarbeitungsvorrichtung 180 aufweisen, um die in Figur 3 gezeigten Fehlerpositionen P1 , P2, P3 anhand des Erfassungssignals E zu bestimmen, insbesondere durch eine wertemäßige Erfassung, bevorzugt Messung, der Kapazität CS anhand des Erfassungssignals E.
Wie in Figur 4 gezeigt ist, kann die Übertragungsanordnung 170 gemäß einer ersten Funktion ein Ansteuerungssignal A für den Pfad P und damit für die Sensorelektrode 20 über einen ersten Anschluss 170.A bereitstellen. Das Ansteuerungssignal A dient dabei dazu, Ladungsübertragungen über den Pfad A zu initiieren, und somit die Sensorelektrode 20 aufzuladen und zu entladen. Das Ansteuerungssignal kann bspw. als sinusförmiges Signal durch eine Kontrollanordnung 161 erzeugt werden, und über einen dritten Anschluss 170.C an die Übertragungsanordnung 170 eingangsseitig angelegt werden. Die Übertragungsanordnung 170 kann z. B. die erste Funktion als eine Spannungsfolger- Funktionalität ausbilden, um das ausgangsseitige Ansteuerungssignal A entsprechend dem eingangsseitig angelegten Ansteuerungssignal zu erzeugen. Gemäß einer weiteren Funktion kann die Übertragungsanordnung 170 das Erfassungssignal E an der Auswerteanordnung 162 über einen zweiten Anschluss 170. B bereitstellen. Weiter kann die Übertragungsanordnung 170 wenigstens ein Übertragungselement 171 aufweisen, um eine Abhängigkeit des Erfassungssignals E zur Kapazität CS zu definieren, insbesondere sodass das Erfassungssignal E mit im Wesentlichen linearer und vorzugsweise proportionaler Abhängigkeit zur Kapazität CS bereitgestellt ist, um die Fehlerposition P1 , P2, P3 entsprechend dieser Abhängigkeit zu bestimmen. Diese Abhängigkeit ist bspw. eine Verstärkung, mit welcher das Erfassungssignal E aus dem Ansteuerungssignal A bereitgestellt wird.
Um eine definierte (und insbesondere lineare) Verstärkung (und damit eine lineare Abhängigkeit) zu ermöglichen, können entsprechend der Darstellung in Figur 4 Übertragungsmittel 171.2 wie der gezeigte Widerstand R und (als frequenzabhängiges Übertragungsmittel 171.2) der Kondensator C mit einem Operationsverstärker 171.1 (jeweils als Übertragungselement 171) verschaltet werden. Auf diese Weise kann die Übertragungsanordnung 170 als ein Verstärker (insbesondere ein kapazitiver Spannungsvervielfacher) ausgebildet sein. Der Verstärkungsfaktor der Verstärkung kann dann abhängig sein von einem Verhältnis der veränderlichen Kapazität CS zur Kapazität des Kondensators C. Das Erfassungssignal E kann dann z. B. als entsprechend diesem Verstärkungsfaktor verstärkte Spannung bereitgestellt sein, und somit zur Ermittlung der veränderlichen Kapazität CS dienen. Um die Linearität zwischen der Verstärkung und der veränderlichen Kapazität CS zu verbessern, kann der Widerstand R möglichst groß gegenüber dem Kehrwert der Arbeitsfrequenz (z. B. Frequenz des Ansteuerungssignals A) und der maximal vorgesehenen veränderlichen Kapazität CS gewählt werden, und/oder die Kapazität des Kondensators C identisch zur veränderlichen Kapazität CS gewählt werden. Damit kann das Erfassungssignal E im Wesentlichen linear, vorzugsweise proportional zur Kapazität CS verstärkt bereitgestellt werden.
Gemäß Figur 3 und 4 weist die elektrische Verbindung zur Sensorelektrode 20 nur einen einzigen Pfad P auf, welcher durch die wenigstens eine Verbindungsleitung 51 , 53 gebildet ist, um die Ladungsübertragungen über den Pfad P zur Aufladung und/oder Entladung der Sensorelektrode 20 bereitzustellen. Die Übertragungsanordnung 170 kann eine Übertragungscharakteristik aufweisen, welche mit der Verbindungsprüfung korreliert ist, um bei der Verbindungsprüfung verschiedene Fehlerposition P1 , P2, P3 an dem einzigen Pfad P der wenigstens einen Verbindungsleitung 51 , 53 zu unterscheiden.
In Figur 7 sind schematisch die Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens visualisiert. Gemäß einem ersten Verfahrensschritt 101 erfolgt dabei ein Auswerten des Erfassungssignals E, welches für eine veränderliche Kapazität CS bei der Sensoranordnung 10 spezifisch ist, um eine Aktivierungshandlung in einer Umgebung 9 der Sensorelektrode 20 zu detektieren. Gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 102 wird ein Durchführen der Verbindungsprüfung initiiert, bei welcher die Verbindung anhand des Erfassungssignals E hinsichtlich, insbesondere zur konkreten Bestimmung, einer Fehlerposition P1 , P2, P3 an der Verbindungsleitung 51 , 53 geprüft wird. Gemäß einem optionalen dritten Verfahrensschritt 103 wird anhand eines Ergebnisses der Verbindungsprüfung ein Verbindungszustand der Sensorelektrode 20 festgestellt, insbesondere ob die Sensorelektrode 20 elektrisch mit der Übertragungsanordnung 170 über die wenigstens eine elektrische Verbindungsleitung 51 , 53 verbunden ist.
Des Weiteren kann das Durchführen der Verbindungsprüfung den Schritt umfassen, dass ein Vergleichen wenigstens eines Wertes des Erfassungssignals E mit wenigstens einem Schwellenwert S erfolgt, um das Vorliegen eines Fehlers und/oder die konkrete Fehlerposition P1 , P2, P3 an der Verbindungsleitung 51 , 53 zu bestimmen. In Figur 5 ist zur Veranschaulichung dieses Prinzips ein beispielhafter Verlauf von Kapazitätswerten CW dargestellt, welche anhand des Erfassungssignals E gemessen werden können. In einem ersten Bereich D1 befinden sich die Kapazitätswerte CW unterhalb der Schwelle S, sodass eine Störung festgestellt werden kann. Insbesondere kann in diesem Bereich die Aussage getroffen werden, dass die Sensorelektrode 20 nicht gesteckt ist. Hingegen kann im zweiten Bereich D2 eine fehlerfreie Verbindung vorliegen. In diesem Bereich D2 kann z. B. ein Detektionsschwellenwert zur Anwendung kommen, um die Aktivierungshandlung bei einem Überschreiten dieses Detektionsschwellenwertes zu detektieren. In Figur 6 ist gezeigt, dass anhand weiterer verschiedener Schwellenwerte P1 , P2, P3 auch die konkrete Fehlerposition ermittelt werden kann. Diese konkrete Bestimmung der Fehlerposition umfasst vorteilhafterweise eine Unterscheidung von Störungen, welche an unterschiedlichen Positionen und/oder Elementen (wie Verbindungsleitungen 51 , 52, 53, Anschlusselementen 41 oder Verbindungselementen 43) im Strompfad P zwischen der Übertragungsanordnung 170 und der Sensorelektrode 20 vorliegen. Dabei kann die konkrete Fehlerposition P1 , P2, P3 mit dem Wert CW der Kapazität CS korrelieren.
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.
B ez u q s ze i c h e n l i ste
1 Fahrzeug
2 Türgriff
3 Stoßfänger
4 Benutzer
5 Identifikationsgeber
6 Steuergerät
7 Versorgungsleitung
9 Umgebung
10 Sensoranordnung, kapazitive Sensoranordnung
11 Leiterplatte
20 Sensorelektrode
30 weitere Sensorelektrode, Schildelektrode
41 erster Stecker, Anschlusselement
42 zweiter Stecker, Anschlusselement
43 dritter Stecker, Verbindungselement
51 erste Verbindungsleitung
52 zweite Verbindungsleitung
53 dritte Verbindungsleitung
101 erster Verfahrensschritt
102 zweiter Verfahrensschritt
103 dritter Verfahrensschritt
150 Anordnung, Prüfanordnung, Schaltungsanordnung 161 Kontrollanordnung
162 Auswerteanordnung
170 Übertragungsanordnung, Spannungsfolgeranordnung 170.A erster Anschluss
170.B zweiter Anschluss
170.C dritter Anschluss
171 Übertragungselement
171.1 elektronisches Verstärkerelement, Operationsverstärker
171.2 Übertragungsmittel, frequenzabhängiges Übertragungsmittel
180 Verarbeitungsvorrichtung
170‘ weitere Übertragungsanordnung
A Ansteuerungssignal, Ladungsübertragungen
170.A' weiterer erster Anschluss
C Kondensator
CS Kapazität
CW Kapazitätswert
D1 erste Detektion, nicht-gesteckt
D2 zweite Detektion, gesteckt
E Erfassungssignal
G Massepotential
P Pfad, Strompfad
P1 erste Position
P2 zweite Position
P3 dritte Position
R Widerstand
S Schwellenwert

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Anordnung (150) zur Verbindungsprüfung bei einer kapazitiven Sensoranordnung (10) eines Fahrzeuges (1), aufweisend:
eine Auswerteanordnung (162) zur Auswertung eines Erfassungssignals (E), welches für eine veränderliche Kapazität (CS) bei der Sensoranordnung (10) spezifisch ist, um eine Aktivierungshandlung in einer Umgebung (9) wenigstens einer Sensorelektrode (20) der Sensoranordnung (10) zu detektieren,
eine Übertragungsanordnung (170) zur elektrischen Verbindung mit der Sensorelektrode (20) über wenigstens eine elektrische Verbindungsleitung (51 , 53), um das Erfassungssignal (E) für die Auswerteanordnung (162) bereitzustellen, wobei die Auswerteanordnung (162) dazu ausgeführt ist, die Verbindungsprüfung anhand des Erfassungssignals (E) hinsichtlich, insbesondere zur konkreten Bestimmung, einer Fehlerposition (P1 , P2, P3) an der Verbindungsleitung (51 , 53) durchzuführen.
2. Anordnung (150) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswerteanordnung (162) eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung (180) aufweist, um die Fehlerposition (P1 , P2, P3) anhand des Erfassungssignals (E) zu bestimmen, insbesondere durch eine wertemäßige Erfassung, bevorzugt Messung, der Kapazität (CS) anhand des Erfassungssignals (E), wobei die Kapazität (CS) durch die Sensorelektrode (20) in Korrelation mit der Umgebung (9) bereitgestellt ist.
3. Anordnung (150) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Übertragungsanordnung (170) wenigstens ein Übertragungselement (171) aufweist, um eine Abhängigkeit des Erfassungssignals (E) zur Kapazität (CS) zu definieren, insbesondere sodass das Erfassungssignal (E) mit im Wesentlichen linearer und vorzugsweise proportionaler Abhängigkeit zur Kapazität (CS) bereitgestellt ist, um die Fehlerposition (P1 , P2, P3) entsprechend dieser Abhängigkeit zu bestimmen.
4. Anordnung (150) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kontrollanordnung (161) zur Initiierung von elektrischen Ladungsübertragungen über die elektrische Verbindung der Übertragungsanordnung (170) an die Sensorelektrode (20) vorgesehen ist, um mittels der Ladungsübertragungen das Erfassungssignal (E) bei der Übertragungsanordnung (170) zu erzeugen, wobei bevorzugt die elektrische Verbindung nur einen einzigen Pfad (P) zur Sensorelektrode (20) aufweist, welcher durch die wenigstens eine Verbindungsleitung (51 , 53) gebildet ist, um die Ladungsübertragungen über den Pfad (P) zur Aufladung und/oder Entladung der Sensorelektrode (20) bereitzustellen, insbesondere um bei der Auswertung anhand der Ladungsübertragungen die Kapazität (CS) gegenüber der Umgebung (9) und/oder einem Massepotential (G) zu erfassen.
5. Anordnung (150) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensoranordnung (10) wenigstens eine weitere Sensorelektrode (30) aufweist, welche jeweils über wenigstens eine weitere elektrische Verbindungsleitung (52), insbesondere über jeweils nur einen Pfad (P), mit einer weiteren Übertragungsanordnung (170‘) elektrisch verbunden ist, um ein weiteres Erfassungssignal für die Auswerteanordnung (162) bereitzustellen.
6. Anordnung (150) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Übertragungsanordnung (170) eine Übertragungscharakteristik aufweist, welche mit der Verbindungsprüfung korreliert ist, um bei der Verbindungsprüfung verschiedene Fehlerpositionen (P1 , P2, P3) an einem einzigen Pfad (P) der wenigstens einen Verbindungsleitung (51 , 53) zu unterscheiden.
7. Anordnung (150) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wenigstens eine Verbindungsleitung (51 , 53) zumindest zwei
Verbindungsleitungen (51 , 53) umfasst, welche zur Auf- und/oder Entladung der Sensorelektrode (20) einen einzigen Pfad (P) zur Ladungsübertragung zwischen der Übertragungsanordnung (170) und der Sensorelektrode (20) ausbilden, und hierzu über ein Verbindungselement (43) elektrisch gekoppelt sind.
8. Anordnung (150) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswerteanordnung (162) wenigstens eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung (180) aufweist, um anhand des Erfassungssignals (E), und damit vorzugsweise anhand der Kapazität (CS), zumindest eine der nachfolgenden Informationen zu bestimmen:
die Fehlerposition (P1 , P2, P3) an der Verbindungsleitung (51 , 53), welche für die Position einer Störung und/oder Unterbrechung an der Verbindungsleitung (51 , 53) spezifisch ist,
einen Status wenigstens eines Verbindungselements (43), insbesondere eine Unterbrechung der Verbindung durch das Verbindungselement (43),
einen Status wenigstens eines Anschlusselements (41 , 42), welches die Verbindungsleitung (51 , 53) mit der Übertragungsanordnung (170) elektrisch verbindet, insbesondere eine Unterbrechung der Verbindung durch das Anschlusselement (41 , 42).
9. Anordnung (150) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Übertragungsanordnung (170) wenigstens eines der nachfolgenden Übertragungselemente (171) aufweist:
ein elektronisches Verstärkerelement (171.1), insbesondere in der Form eines Operationsverstärkers, zur Übertragung eines Ansteuerungssignals (A) von einer Kontrollanordnung (161) über einen Pfad (P) der wenigstens einen Verbindungsleitung (51 , 53) an die Sensorelektrode (20), um wiederholte Ladungsübertragungen zur Sensorelektrode (20) durchzuführen,
- wenigstens ein Übertragungsmittel (171.2) zur Bereitstellung des Erfassungssignals (E) anhand der Ladungsübertragungen, wobei das Übertragungsmittel (171.2) hierzu insbesondere mit dem Verstärkerelement (171.1) elektrisch verbunden ist, und vorzugsweise das Erfassungssignal (E) für eine übertragene Ladungsmenge spezifisch bereitgestellt ist, wobei die übertragene Ladungsmenge für eine Veränderung der Kapazität (CS) spezifisch ist.
10. Anordnung (150) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Übertragungsanordnung (170) einen Verstärker und/oder einen Spannungsfolger ausbildet, um abhängig von einer Veränderung der Kapazität (CS) das Erfassungssignal (E) bereitzustellen, um insbesondere eine Information über die Kapazitätsveränderung durch das Erfassungssignal (E) an die Auswerteanordnung (162) zu übertragen, wobei die Übertragungsanordnung (170) wenigstens ein frequenzabhängiges Übertragungsmittel (171.2) aufweist, um eine Übertragungscharakteristik für die Bereitstellung des Erfassungssignals (E), insbesondere der Informationsübertragung, zu definieren.
11. Verfahren zur Verbindungsprüfung bei einer kapazitiven Sensoranordnung (10) eines Fahrzeuges (1), wobei eine Übertragungsanordnung (170) zur elektrischen Verbindung mit einer Sensorelektrode (20) über wenigstens eine elektrische Verbindungsleitung (51 , 53) vorgesehen ist, um ein Erfassungssignal (E) bereitzustellen,
wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:
- Auswerten des Erfassungssignals (E), welches für eine veränderliche Kapazität (CS) bei der Sensoranordnung (10) spezifisch ist, um eine Aktivierungshandlung in einer Umgebung (9) der Sensorelektrode (20) zu detektieren,
Durchführen der Verbindungsprüfung anhand des Erfassungssignals (E) hinsichtlich, insbesondere zur konkreten Bestimmung, einer Fehlerposition (P1 , P2, P3) an der Verbindungsleitung (51 , 53).
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass anhand eines Ergebnisses der Verbindungsprüfung ein Verbindungszustand der Sensorelektrode (20) festgestellt wird, insbesondere dass festgestellt wird, ob die Sensorelektrode (20) elektrisch mit der Übertragungsanordnung (170) über die wenigstens eine elektrische Verbindungsleitung (51 , 53) verbunden ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Durchführen der Verbindungsprüfung den nachfolgenden Schritt umfasst:
Vergleichen wenigstens eines Wertes des Erfassungssignals (E) mit wenigstens einem Schwellenwert (S), um das Vorliegen eines Fehlers und/oder die konkrete Fehlerposition (P1 , P2, P3) an der Verbindungsleitung (51 , 53) zu bestimmen.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensoranordnung (10) zur Detektion der Aktivierungshandlung in einem Front- und/oder Seiten- und/oder Heckbereich des Fahrzeuges (1) verwendet wird, um bei der Detektion eine Tür, vorzugsweise Schiebetür, und/oder Klappe des Fahrzeuges (1) zu öffnen und/oder zu entriegeln und/oder automatisch zu bewegen.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Auswerten des Erfassungssignals (E) durch eine Auswerteanordnung (162) durchgeführt wird, wobei vorzugsweise die Auswerteanordnung (162) und/oder die Übertragungsanordnung (170) gemäß einer Anordnung (150) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt ist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021129932A1 (de) * 2021-11-17 2023-05-17 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Fehlerdetektion beim Betrieb einer Vorrichtung zur Detektion einer Berührung eines kapazitiven Elements
EP4250568A1 (de) * 2022-03-22 2023-09-27 Huf Hülsbeck & Fürst GmbH & Co. KG Sensoreinheit für kfz

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013015644A1 (de) * 2013-09-23 2015-03-26 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Hallstadt Kapazitiver Sensor für ein Fahrzeug
DE102013112418A1 (de) * 2013-11-12 2015-05-13 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Hallstadt Kapazitive Sensoranordnung eines Kraftfahrzeugs
DE102015003320A1 (de) * 2015-03-17 2016-09-22 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg Kapazitiver Näherungssensor für ein Fahrzeug
DE102015119701A1 (de) * 2015-11-15 2017-05-18 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg Verfahren für den Betrieb einer kapazitiven Sensoranordnung eines Kraftfahrzeugs
DE102017120375A1 (de) * 2017-09-05 2019-03-07 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Sensorvorrichtung zur kapazitiven Erfassung einer Benutzerhandlung bei einem Fahrzeug

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