CN102687042B - 具有雨水补偿的车辆防夹系统 - Google Patents

Abstract

一种用于通过以下方式防止车辆的门或车窗板挤夹延伸穿过车辆的孔的障碍物的方法：当马达将板驱动于打开位置和关闭位置之间时，通过使用电容传感器测量延伸穿过该孔的场的电容；将所测量的电容与板位置相互关联以产生关闭数据；将该关闭数据与参考映射进行比较以产生比较值；以及当比较值超出阈值时，当板朝向关闭位置移动时探测板的路径中的物体。阈值取决于传感器的相对湿度，通过将处于预定板位置的传感器的电容与校准湿度图形进行比较确定该相对湿度。

Description

具有雨水补偿的车辆防夹系统

技术领域

本发明涉及车辆非接触式防夹系统领域，当关闭板如车窗或滑动门移动至其关闭位置时，该车辆非接触式防夹系统用于防止该关闭板挤夹物体，如人手。

背景技术

在汽车工业中广泛应用接近传感器，以使电动附件的控制自动化。例如，通常在电动车窗控制器中使用接近传感器，以当车窗板朝向关闭位置移动时探测车窗框架中障碍物的存在。这种传感器还能够用于探测其它类型汽车关闭件如可开式车顶、侧门、滑动门、提升式门和车箱盖中障碍物的存在。

现有技术中已知各种基于电容的接近传感器。例如，US6,377,009公开了一种系统，该系统用于通过使用传感电极或传感板防止关闭板（如车窗）挤夹或夹住异物。该电极是金属条或金属线，其嵌入置于仪表盘或其它饰件之后的塑料或橡胶模制条中。该金属条或金属线和车辆底盘共同形成传感电容器的两个极板。置于两个电极之间的异物改变介电常数并因此使传感电容器在给定时期内所存储的电荷量变化。由传感电容器所存储的电荷转移至参考电容器以探测异物的存在。从DE4036465A、DE4416803A、DE3513051A1、DE4004353A中已知类似的电容式传感应用。

对于电容式防夹系统来说，为了在实践中良好地运行，必须克服两个主要问题。

第一个问题涉及由于围绕关闭孔的金属板和塑料的相对庞大的面积所产生的大的背景电容。例如，在电动滑动门的应用中，在滑动门和车辆框架之间存在大的间隙。小元件如儿童手指的存在可能不会使得总电容出现可测量差异，并因此可能当做噪声被拒绝。可替代地，如果采用相对较高的灵敏度以探测这种小的改变，则可能出现过多误测（应理解，任何系统都不是完美的系统，存在很多某种可接收程度的误测）。

第二个问题涉及由于变化的湿度的或水的等级而产生的可变电容。高湿度或水的存在使系统的介电常数增加，并因此或者可能掩盖小物体如儿童手指的存在或者可能导致过多误测。

为了处理这种问题，已知的是利用电容屏蔽和差动电容传感系统，其中差动电容传感系统使产生于金属板的寄生电容作用降低。还已知的是，在关闭板打开时对背景电容建立映射并在关闭板关闭时将该映射用为参考来探测差异。已知的是，当关闭板接近其最后关闭位置时改变系统的灵敏度。例如参见申请人的第WO2002/101929、WO2002/012699、WO2003/038220和WO2005/059285号PCT公开。

然而，水的存在仍可能导致过多误测，特别是当传感器本身受潮时。由于人类的介电常数与水的介电常数相似，所以可能存在如下情况：传感器上存在水导致过多误测。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了防止关闭板挤夹延伸通过机动车辆的孔的障碍物的方法，该机动车辆具有将关闭板驱动于打开位置和关闭位置之间的马达。该方法包括：当马达将关闭板驱动于打开位置和关闭位置之间时，通过使用电容传感器测量延伸通过孔的场的电容；当马达将关闭板驱动于打开位置和关闭位置之间时，通过使用位置传感器识别马达的位置；使测量的电容与识别的位置相互关联以产生关闭数据；将关闭数据与参考映射进行比较以产生比较值；以及当比较值超出取决于传感器的相对湿度的阈值时，当关闭板朝向关闭位置移动时探测关闭板的路径中的物体。

优选地通过以下为板的每个关闭调节阈值：对处于预定关闭板位置的传感器的电容与校准湿度映射进行比较，以确定电容传感器的相对湿度；以及基于电容传感器的相对湿度确定阈值调节值。

在关闭板每次从关闭位置朝向打开位置移动时，优选地通过以下产生参考映射：当马达驱动关闭板时，通过使用电容传感器测量延伸穿过孔的场的电容；当马达驱动关闭板时，通过使用位置传感器识别马达的位置；以及将测量的电容与识别的位置相互关联。

优选地，该方法还包括：测量比较值超出阈值的时期，以将物体的探测与噪声进行区分。

可以通过以下间接测量电容：向电容传感器循环地充电并且将电荷从电容传感器转移至参考电容；以及或者在预定数目的充电循环之后测量参考电容器的电压，或者测量将参考电容充电至预定电压所需的循环的数目。

电容传感器优选地包括不导电的壳体、嵌入壳体中的第一至少部分导电的本体、嵌入壳体中的第二至少部分导电的本体、第一至少部分导电的本体和第二至少部分导电的本体之间的气隙、嵌入第一介电本体中的第一导电的条状电极以及嵌入第二介电本体中的第二导电的条状电极，其中，壳体、至少部分导电的本体和条状电极具有充分柔韧性，以当施加有预定的挤夹力时允许第一至少部分导电的本体和第二至少部分导电的本体彼此接触。

通过利用这种电容传感器，该方法优选地包括：当第一电极和第二电极之间的电阻降至预定电阻之下时，当关闭板朝向关闭位置移动时进一步探测关闭板的路径中的物体。

该方法还包括：当关闭板朝向关闭位置移动时，通过监控位置传感器中是否缺乏改变或者通过监控马达引起的电流，进一步探测关闭板的路径中的物体。

一旦探测到物体，则阻止关闭板继续朝向关闭位置移动并且优选地使其反向。

控制器和控制电路系统设置成能够执行前述功能。

附图说明

通过以下结合本发明的附图对本发明优选实施方式的详细描述，可以更好地理解本发明的前述和其它方面，在附图中：

图1是安装有障碍物传感器的汽车门的视图；

图2是长型障碍物传感器的一部分的剖视图；

图3是防夹系统的框图；

图4是示出基于电容传感的探测物体的方法的曲线示意图；

图5是有关于变化湿度条件的传感器的电容的曲线图；

图6是基于传感器的湿度的调节因子的曲线图。

具体实施方式

本申请通过引用将下列公开全文并入：

第WO2002/101929号PCT公开

第WO2002/012699号PCT公开

第WO2003/038220号PCT公开

第WO2005/059285号PCT公开

图1示出了通常的汽车门12，该汽车门12由金属板组成并且包括构造成车窗框架40的孔14，其可以由窗玻璃或玻璃板16关闭。如现有技术中本身已知的，玻璃板16通过车窗调节器（未示出）升高或降低，该车辆调节器包括作为运动驱动源的电马达。马达部分地由非接触式障碍物传感器或防夹组件10控制，下面将更详细地描述其细节。防夹组件10包括长型传感器18，当板接近其关闭位置时，该长型传感器18防止玻璃板16挤夹或挤压可能延伸穿过孔14的异物如手指（未示出）。本领域技术人员可以理解，防夹组件10能够应用于在打开位置和关闭位置之间移动的任何机动的或自动的关闭板结构。例如，关闭板的非穷举清单包括窗玻璃、滑动门、提升门、可开式车顶等。对于如窗玻璃或可开式车顶的应用来说，长型传感器18可安装在车辆的框架上，对于如电动滑动门的应用来说，长型传感器18可安装在关闭板本身上，例如安装于滑动门的前缘。为了便于说明，本公开的其余部分将集中于窗玻璃和窗框架组合，应理解，此处所描述的设备和方法能够应用于其它类型的车辆关闭系统。

另外参考图2，长型传感器18包括非导电壳体20，该非导电壳体20安装于如图1所见的车窗框架40的上部部分上或者附近。在壳体20中优选地设有两个导电的条状电极24a和24b，如金属线。电极24a嵌入第一部分导电的本体26a中，电极24b嵌入第二部分导电的本体26b中。这些部分导电的本体26a、26b可以由碳化的或导电的橡胶形成，这些本体的表面28a、28b优选地具有较大浓度的碳或导电材料并因此能够比本体内部部分输送更大的电流。气隙22将两个部分导电的本体26a、26分离，胶带30提供了用于将壳体20紧固于车窗框架40的装置。

壳体20优选地形成为具有共同挤出成型的上部部分导电的本体26a和下部部分导电的本体26b的挤出成型的椭圆形弹性体饰件，并且电极24a和24b直接模制于本体26a、26b中。饰件可以是车窗水密封系统的一部分，即，形成密封件的一部分，或可以形成车辆的装饰性饰带的一部分。

气隙22使两个电极24a、24b电绝缘，从而能够在二者之间以通常的电容器的方式存储电荷。然而，与通常的电容器不同，长型传感器18具有足够的柔韧性以使第一部分导电的本体26a和第二部分导电的本体26b的表面28a、28b在被挤夹时（即，由于挤夹情形）能够彼此触碰，但是其柔韧性又不至于当关闭板正常地关闭时使它们彼此接触。能够通过长型传感器18的横截面构造来控制其柔韧性，这包括控制壳体壁的厚度和部分导电的本体26a、26b的厚度。

另外参考图3，防夹组件10包括连接至两个电极24a、24b的控制器50，该控制器50测量电极之间的电阻R。当两个部分导电的本体26a、26b通过气隙22彼此分离时，电阻R将非常高，如果部分导电的本体26a、26b的一部分彼此接触，则电阻R的量值将大大地减小。因此，长型传感器18和防夹组件10能够用作故障安全接触式挤夹条。

除了用作接触式挤夹条之外，长型传感器18还用作非接触式电容传感器，并且被控制器50用来测量延伸通过孔14的场的电容。在图示实施方式中，电极24b用作屏蔽电极，因为其更接近金属板，由此较近的电极24b比车辆金属板更容易影响电极24a所感应的电场。为了最佳信号质量，最优选地是使门与车辆的其余部分电隔绝。例如可以通过使用非导电辊子对电动滑动门进行隔绝。

按照以下对长型传感器18的电容进行测量：优选地由控制器50使用预定的脉冲序列将电极24a和24b充电至相同的电势。对于每个循环而言，控制器50将积聚在电极24a和24b之间的电荷转移至较大的参考电容器52，并且记录指示系统电容的电特征。电特性可以是利用固定数目的循环向电极24a和24b充电时参考电容52的合成电压，或者利用可变数目的脉冲向参考电容器52充电至预定电压时的循环计数（或次数）。还可以直接计算有关于循环的传感器18平均电容。例如参见此处通过引用并入的上述公开，其描述了用于执行这类功能的各种电路系统。应指出，当存在障碍物时，电极24a和24b之间的介电常数将改变，一般使长型传感器18的电容增加并且因此影响记录的电特性。

在优选的实施方式中，不管何时打开玻璃板16，控制器50通过绘制对应于（由位置传感器如霍尔效应传感器54提供的）玻璃板16的位置的记录电特征，产生打开电容参考映射60。在图4中，打开电容参考映射60示出为使循环计数与玻璃板的位置相互关联的图表。当玻璃板16关闭时，控制器50还测量第二电容映射62（“关闭数据”），第二电容绘图62与打开参考映射60进行比较。只要比较在时间段t上超出阈值X，例如在凹谷64处，那么探测到障碍物。（如果传感器18的电容增加，则循环计数减少。）

为了处理可能出现在传感器18上的水，控制器50基于传感器18的相对湿度对阈值进行调节，如图6的曲线80中所示。在该线形中，“0”代表干的密封件18，“3”代表湿透的密封件18。对于干的密封件来说，不对初始阈值X⁰进行任何改变，但是对于湿的密封件来说，阈值X根据湿度的等级变化。

控制器50根据存储在非易失性存储器中的图5所示的校准湿度线形70来确定湿度的等级。校准线形70基于通过长型密封件18的已知条件所获得经验数据。例如，曲线72基于干的密封件；曲线74、75分别基于这样的密封件：该密封件沿其长度的1/3和2/3被弄湿；以及曲线76从沿长度完全被弄湿的密封件获得。可以看到，尽管每个曲线的形状非常相似，但是因为每种情况下密封件18的电容不同，所以循环计数不同。如果需要，通过进一步改变润湿条件能够获得粒度更细的数据。

因此，在实现障碍物确定时，控制器50将打开参考映射60与校准湿度图形70进行比较，以找出与打开参考映射60最为匹配的曲线72、74、75或76，从而识别湿度的等级。为了防止仅在玻璃板打开之后密封件18变潮湿的情况（对于电动滑动门系统而言，这是更易出现的情形），更优选地，可以在特定点——例如，完全打开（或覆盖一定范围的位置）——测量长型密封件18的电容并将其与相同位置的这些曲线72、74、75或76的电容值进行比较，以确定湿度的等级。在关闭玻璃板16时，当关闭数据62和打开映射60（处于共同的位置）之间的差异在时间段t上超出阈值X=X⁰+D（作为湿度的等级的函数）时，控制器50发出障碍物信号。当发出障碍物信号时，控制器50优选地使马达56倒转，以移动玻璃板16使其打开。

在第三运行模式下，控制器50还监控位置传感器54和/或由马达56引起的电流。在存在障碍物的情况下，位置传感器将不增量并且由马达引起的电流将出现尖峰，因此指示挤夹情形。

优选地，控制器50利用所有三种障碍物探测模式——传感器阻抗、电容传感和位置/电流监控——以探测挤夹情形。如果电容传感模式已引起误测，控制器50还可以在两个或三个连续障碍物检测之后从考虑因素中去除电容传感模式，而仅取决其余两个模式。

尽管上文描述了本发明的具体实施方式，但是应理解，在不偏离本发明的精神的情况下，可以对此处所描述的详细的实施方式进行修改和变型。

Claims (13)

1.一种防止机动车辆的孔的关闭板在所述关闭板于打开位置与关闭位置之间移动时挤夹延伸穿过所述孔的物体的方法，所述方法包括：

当所述关闭板于所述打开位置与所述关闭位置之间移动时，测量邻近所述孔的电容传感器的电容；

当所述关闭板于所述打开位置与所述关闭位置之间移动时，利用位置传感器识别所述关闭板的位置；

将所测量的电容与所识别的位置相互关联，以产生用于所述位置的关闭数据；

将用于所述位置的关闭数据与用于所述位置的参考映射进行比较以产生比较值；

当所述比较值超出取决于所述电容传感器的相对湿度的阈值时，在所述关闭板朝向所述关闭位置移动经过所述位置时探测所述孔中的物体；以及

一旦探测到所述物体，则阻止所述关闭板继续朝向所述关闭位置移动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过以下方式为所述关闭板的每个关闭调节所述阈值：对处于预定的关闭板位置的所述电容传感器的电容与校准湿度图形进行比较，以确定所述电容传感器的相对湿度以及基于所述电容传感器的相对湿度确定阈值调节值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，每次所述关闭板从所述关闭位置移动至所述打开位置时，通过以下方式产生所述位置的所述参考映射：测量所述电容传感器的电容；利用所述位置传感器识别所述关闭板的位置；以及将所测量的电容与所识别的位置相互关联。

4.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：测量所述比较值超出所述阈值的时间段，以将物体的探测与噪声进行区分。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过以下方式间接测量所述电容：向所述电容传感器循环地充电并且将电荷从所述电容传感器转移至参考电容器；以及或者在预定数目的充电循环之后测量所述参考电容器的电压、或者测量将所述参考电容器充电至预定电压所需的循环的数目。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述电容传感器包括非导电的壳体、嵌入所述壳体中的第一至少部分导电的本体、嵌入所述壳体中的第二至少部分导电的本体、所述第一至少部分导电的本体与所述第二至少部分导电的本体之间的气隙、嵌入第一至少部分导电的本体中的第一导电的条状电极以及嵌入第二至少部分导电的本体中的第二导电的条状电极，其中，所述壳体、至少部分导电的本体和条状电极具有充分的柔韧性，以允许在施加有预定挤夹力时所述第一至少部分导电的本体和所述第二至少部分导电的本体彼此接触；所述方法还包括：当所述第一条状电极与第二条状电极之间的电阻降至低于预定电阻时，在所述关闭板朝向所述关闭位置移动时探测所述孔中的物体。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：当所述关闭板朝向所述关闭位置移动时，通过监控所述位置传感器中是否缺乏改变或者通过监控由用于将所述关闭板驱动于打开位置与关闭位置之间的马达引起的电流，探测所述孔中的物体。

8.一种防止机动车辆的孔的关闭板在所述关闭板于打开位置与关闭位置之间移动时挤夹延伸穿过所述孔的物体的防夹组件，所述防夹组件包括：

位置传感器，所述位置传感器用于测量所述关闭板的位置；

长型的电容传感器，所述电容传感器绕所述孔的周边设置；

控制器，所述控制器连接于所述位置传感器和所述电容传感器，用于在所述关闭板于所述打开位置与所述关闭位置之间移动时测量所述电容传感器的电容；

所述控制器在所述关闭板于所述关闭位置与所述打开位置之间移动时利用所述位置传感器识别所述关闭板的位置、将所测量的电容与所识别的位置相互关联以产生用于所述位置的关闭数据、将用于所述位置的关闭数据和用于所述位置的参考映射进行比较以产生比较值、当所述比较值超出取决于所述电容传感器的相对湿度的阈值时在所述关闭板朝向所述关闭位置移动经过所述位置时探测所述孔中的物体、以及一旦探测到所述物体则阻止所述关闭板继续朝向所述关闭位置移动。

9.根据权利要求8所述的组件，其中，通过以下方式为所述关闭板的每个关闭调节所述阈值：对处于预定的关闭板位置的所述电容传感器的电容与校准湿度图形进行比较，以确定所述电容传感器的相对湿度以及基于所述电容传感器的相对湿度确定阈值调节值。

10.根据权利要求8或9所述的组件，还包括：测量所述比较值超出所述阈值的时间段，以将物体的探测与噪声进行区分。

11.根据权利要求8或9所述的组件，其中，通过以下方式间接测量所述电容：向所述电容传感器循环地充电并且将电荷从所述电容传感器转移至参考电容器；以及或者在预定数目的充电循环之后测量所述参考电容器的电压、或者测量将所述参考电容器充电至预定电压所需的循环的数目。

12.根据权利要求8或9所述的组件，其中，所述电容传感器包括：非导电的壳体、嵌入所述壳体中的第一至少部分导电的本体、嵌入所述壳体中的第二至少部分导电的本体、所述第一至少部分导电的本体与所述第二至少部分导电的本体之间的气隙、嵌入第一至少部分导电的本体中的第一导电的条状电极以及嵌入第二至少部分导电的本体中的第二导电的条状电极，其中，所述壳体、至少部分导电的本体和条状电极具有充分的柔韧性，以允许在施加有预定挤夹力时所述第一至少部分导电的本体和所述第二至少部分导电的本体彼此接触；其中，当第一条状电极与第二条状电极之间的电阻降至低于预定电阻时，所述控制器在所述关闭板朝向所述关闭位置移动时探测所述孔中的物体。

13.根据权利要求12所述的组件，其中，当所述关闭板朝向所述关闭位置移动时，通过监控所述位置传感器中是否缺乏改变或者通过监控由用于将所述关闭板驱动于打开位置与关闭位置之间的马达引起的电流，所述控制器探测所述孔中的物体。