CN103168317B - 用于以无接触方式致动车门的传感器单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器单元（2），该传感器单元对于无接触地致动一个车门（3）而言是不易受错误影响的。该传感器单元（2）包括一个第一接近传感器（20）和一个第二接近传感器（22）。这两个接近传感器（20，22）中的每一个具有一个长形的检测区域（21，23），该长形的检测区域基本上在一个Y方向（9）延伸。这两个接近传感器（21，23）的这些检测区域（21，23）在垂直于Y方向（9）的方向上彼此间隔开。此外，该第一接近传感器（20）的检测区域（21）在Y方向的至少一侧上伸出超过该第二接近传感器（22）的检测区域（29）一个伸出长度（A）。

Description

用于以无接触方式致动车门的传感器单元

本发明涉及一种用于以无接触方式致动（即，用于打开和/或关闭）车门，尤其是尾门的传感器单元。

对于车辆的使用者而言，经常希望以无接触方式打开或关闭一个车门，尤其是货舱尾门。例如，如果使用者使用双手来搬运物品，例如像，有待放到车辆的货舱中的一个啤酒箱的话就是这种情况。

现今，已经对于带有接近多个传感器的传感器单元进行了开发工作，这些传感器安排在车辆的后保险杠中并且可以检测将使用者的脚的一种移动检测为一种打开门的要求，由此一个通过信号技术与这些接近传感器相连的控制单元输出一个用于自动打开（另外或者关闭）货舱的触发信号。这类传感器单元经常配置成如果使用者将他的脚伸到保险杠下方就输出这种触发信号。

希望的是能够可靠地将有待通过脚来表明打开门的要求的特定特征移动与脚的其他移动区分开的一种传感器单元。例如，如果车辆驾驶者在车辆纵向方向在保险杠下方作出一个踢动作移动，这种传感器单元会使得货舱打开，而如果车辆使用者相对于车辆横向移动他的脚的话，就不会发生这种货舱打开过程。这尤其是旨在避免如果车辆使用者围绕车辆行走而不正确地触发货舱打开过程的情况。

本发明所基于的目的是指明一种传感器单元，该传感器单元具有以无接触方式致动车门的目的并且就其失效可能性而言是改进的。

根据本发明，这个目的是通过权利要求1的特征来实现的。

因而，在此提供了一种用于以无接触方式致动车辆的车门的传感器单元，该传感器单元包括至少一个第一接近传感器和至少一个第二接近传感器。这两个接近传感器中的每一个都具有一个长形的检测区域，该检测区域实质上在一个Y方向上延伸。在这个过程中，第一接近传感器的检测区域至少在Y方向上的一侧伸出超过第二接近传感器的检测区域一个指示为“超出距离”的长度以下。该至少两个接近传感器的这些检测区域优选彼此相对于Y方向横向间隔分开并且在这个过程中具体是大致彼此平行地延伸。

术语“检测区域”总体上是指相应接近检测器的测量敏感表面，也就是说相应接近传感器在其中检测车辆使用者接近的那个面积。该至少两个接近传感器优选实施为电容性接近传感器。在这种情况中，检测区域或每个检测区域适当地是一个平面电极，借助于这种平面电极一个电场被发射到周围空间中–以典型用于电容性传感器的方式–其中这个电场是以一种可测量的方式通过车辆使用者的身体组织（如果他接近的话）来影响的。然而，同样可以想象的是将一个接近传感器，或这些接近传感器中的每一个实施为一种光学接近传感器或超声接近传感器。第一接近传感器的检测区域以下称为一个第一检测区域。第二接近传感器的检测区域以下对应地称为一个第二检测区域。

在这种优选应用中，有待打开的车门是一个尾门。在此传感器单元适当地是安排在车辆后保险杠中其旨在安装的位置中。在这种情况中，该至少两个接近传感器的这些检测区域以它们的纵向延展沿其而对齐的这个Y方向优选是平行于车辆的横向方向取向的。然而，根据本发明的传感器单元还可以基本上用来以无接触方式打开其他车门。具体是，在这种情况中，Y方向在传感器单元的安装状态中还可以采取相对于车辆的一种不同的取向。然而，在任何情况下，这些接近传感器优选安排成靠近有待打开的车门。

相对于Y方向并且相对于彼此垂直的两个另外的空间轴线以下称为X方向和Z方向。在传感器单元的安装状态中Y方向与车辆横向方向平行地对齐的这种优选应用中，X方向是平行于车辆的纵向方向而对齐的。在这种情况中，Z方向对应地是竖直地对齐的并且因此相对于车辆的竖直轴线是平行的。

该至少两个检测区域的这种不同地实施的纵向延展的结果确保了在由这些接近传感器所感测的空间中的多种不同类型的移动（尤其是车辆使用者腿部的移动）是以不同方式反映在由第一接近传感器和/或第二接近传感器产生的信号形态中。通过评估由该至少两个接近传感器产生的这些信号，因此就有可能推断产生这种信号形态的移动类型。具体是，在这种情形下有可能精确地对定向在Y方向中的移动与定向在X或Z方向中的移动之间进行区分，其结果是可以精确地并且至少几乎没有失效地检测车辆使用者的打开门的要求。

传感器单元的在多种不同类型的移动之间进行区分的这种适用性，如果第一检测区域仅在一侧伸出超过第二检测区域的话，就已经基本上是在本发明范围内提供的。然而，传感器单元对于多种不同类型的移动进行区分的改进的灵敏度是借助于传感器单元的一种第一检测区域在两端处伸出超过第二检测区域优选实施例来实现的。在此，第一传感器区域超过第二传感器区域的超出距离可以在这两个纵向末端处是不同的。然而，出于对称的原因，尤其是就这些传感器信号的简化的评估能力而言，这个超出距离优选是在这些检测区域的纵向两端选择成相同的。第一传感器区域因此以纵向两端优选伸出而大致超过第二传感器区域相同的长度。

已经证明对于表明打开门的要求的一种踢动作移动的精确且无失效的检测尤其有利的是对超出距离进行选择的方式为使得其对应于第一检测区域长度的至少5%，优选至少10%。然而，该超出距离优选为第一检测区域长度的最大约33%。给定一个大致80cm的第一检测区域的示例性长度，第一检测区域伸出超过第二检测区域，例如，大致10cm。

在车辆中的传感器单元的优选安装状态下，较长的第一检测区域优选安排在较短的第二检测区域上方。然而，基本上还有可能将第一检测区域安排在在第二检测区域之下。

在本发明的一个有利发展中，传感器单元另外包括一个控制单元，该控制单元评估这些接近传感器的信号并且基于这些评估的传感器信号如果它检测到一种表明车辆使用者的打开门的要求的移动的话就输出一个使得车门致动的触发信号。

在一个便利的实施例中包括一个带有其中采用的控制软件的微处理器的这种控制单元，在此，就电路和/或编程而言，被设计成检测这两个接近传感器的多个相应信号之间的至少一个时间偏移，并且如果该时间偏移或每个检测的时间偏移满足一个预先确定的触发条件的话就输出该触发信号。

在本发明的一个有利的实施例中，这种触发条件在此是预先确定的，以便实现只有该时间偏移或每个时间偏移未达到一个对应地指定的最大值，控制单元才触发该触发信号。在一个示例性实施例中，这个最大值是经验限定的，尤其是基于多个系列的实验，其方式为，给出车辆使用者在X方向上的一个典型的踢动作移动则该触发条件满足，而给出一个Y方向上的腿部移动则触发条件不满足。然而，同样基本上有可能的是预先限定这种触发条件的方式为使得其在车辆使用者在X方向上的典型的踢动作移动的情况下不满足，而其在Y方向上腿部移动的情况下得以满足。

为了防止未授权的人员或，例如动物错误地触发该传感器单元，传感器单元优选联接至一个全自动开门锁定系统（“无钥匙出发（keylessgo）”）上，该全自动开门锁定系统使得只有门锁定系统例如通过车辆使用者的无线电钥匙而解除的情况下才能够打开车门。

以下通过参考附图对本发明的示例性实施例进行更详细的说明，在附图中：

图1示出机动车辆配备有一个用于以无接触方式致动尾门的传感器单元的一个后部的高度示意性的侧视图，以及一个正在接近的车辆使用者的腿部，

图2示出机动车辆的一个示意性的后视图、根据图1的传感器单元、还以及车辆使用者的腿部，

图3示出由传感器单元的两个电容性接近传感器在脚在车辆的纵向方向上移动的过程中产生的这些信号在各自情况下的一种时间形态，并且

图4示出由这两个接近传感器在脚在车辆横向方向上移动的过程中产生的这些信号的时间形态的根据图3的一个展示。

在所有的图中对应的部分和变量总是配备有相同的参考符号。

图1示出机动车辆1配备有一个用于以无接触方式致动车门（在此为一个尾门3）的传感器单元2的一个后部区段。此外，展示了想要通过移动他的腿部4来打开尾门3的车辆使用者的腿部4以及相关联的脚5。

另外，在图1中展示了一个笛卡尔坐标系6，该笛卡尔坐标系用于定义传感器单元2的所旨在的安装以及所旨在的致动。在这种情形下，坐标系6的一个X方向7是与机动车辆1所驻立的在下面的表面8相平行而对齐的，并且所述X方向7实质上指在机动车辆1的纵向方向上；一个Y方向9也是平行于在下面的表面8而对齐的并且指在机动车辆1的横向方向上（从该附图的平面出来）；并且最后该坐标系6的一个Z方向10相对于在下面的表面8垂直定位。

机动车辆1包括一个后保险杠11，该后保险杠实质上附接到车辆车身的一个横向支架12上。

传感器单元2包括带有一个第一检测区域的一个以测量电极21的形式的第一电容性接近传感器20，该测量电极实施为一个长形金属薄片。传感器单元2还包括带有一个第二检测区域的一个以测量电极23的形式的第二电容性接近传感器22，该测量电极实施为一个长形金属丝。另外，传感器单元2包括一个控制单元24，该控制单元实质上是由一个其中采用了控制软件的微控制器形成的。

这两个测量电极21、23被安装在保险杠11的一个较低区域上，其中这两个测量电极21、23彼此在Z方向10和X方向7上均被间隔开。在这种情形下，该测量电极21安排在测量电极23上方并且比后者更靠近车辆的后侧。

图2在以X方向7看车辆的后侧的视图中展示了机动车辆1。如由此展示而清楚的，第一测量电极21以其两个纵向末端25、26对称地伸出而在Y方向9上超出第二测量电极23并且这样在机动车辆1的宽度的大部分上伸出。例如，测量电极21具有大致80cm的长度，而第二测量电极23具有大致60cm的长度，结果是测量电极21在两端处伸出超过测量电极23一个大致10cm的超出距离A。

在操作过程中在这些测量电极21、23上施加一个电压，在该电压作用下这些接近传感器20、22中的每一个在位于这些测量电极21、23前方的一个空间体积（以下称为感测空间28、29）中产生一个电场。对应地由这些测量电极21和23产生的这种电场在图1和图2中由多条电场线27表示。如由图1和图2而清楚的，该接近传感器20的感测空间28位于外面、在保险杠11的后侧的前方、实质上在X方向上，而该接近传感器22的感测空间29沿保险杠11实质上在Y方向上的下侧的边缘定位。

位于相应感测空间28、29中的一个身体部分，尤其是车辆使用者的腿部，由于人体组织的导电能力和身体组织接地而与在下面的表面进行作用而作为与测量电极21、23相对的电极。这些测量电极21、23中的每一个因此用身体部分形成一个（电的）电容器，该电容器的电容量以身体部分与相应测量电极21、23的距离为特征的方式而改变。

为了检测车辆使用者的一个打开门的要求，该控制单元24拾取这些接近传感器20、22的信号S1、S2，这些信号对应地包括有关在感测空间28和29中出现身体部分的信息。在一个优选实施例中，该控制单元24感测对应地出现在这些测量电极21、23处的电压以及对应地流过这些测量电极21、23的电流。控制单元24由这些电流值和电压值计算一个电容量测量值，该电容量测量值形成在相应测量电极21或23与大地之间并且该电容量测量值是该电容量本身或是与其相关的一个测量变量。这些计算出的电容量测量值通过与一个存储的阈值相比较由控制单元24转换成这些（步）信号S1和S2，如果车辆使用者的身体部分位于相应接近传感器20、22的感测空间中这些信号采取值“1”，并且如果没有这样一个身体部分则采取值“0”。车辆使用者腿部短暂移动到这些接近传感器20、22之一的感测空间28，29中的结果是，在相应的信号S1和S2中因此而产生一个信号脉冲，其上升沿表明腿部穿入感测空间28、29并且其下降沿表明腿部从感测空间28、29抽出。

在图3和图4中，将这两个测量电极21和23的这些信号S1和S2的典型的形态相对于时间t展示成以针对车辆使用者的一个踢动作移动（即，一个在X方向上的腿部移动）（图3）或针对一个侧向移动（即，一个在Y方向上的腿部移动）所获得的形式来描绘。在传感器单元2的一个示例性实施例中，这种踢动作移动旨在表明车辆使用者的一个打开门的要求并且旨在对应地使得打开尾门3触发，而这种侧向移动并非旨在使得打开门触发。

在此，这两种信号形态的特征是一个腿部移动在信号S1和S2中都导致了在时间上相关联的多个信号脉冲。在此，在信号S1中的信号脉冲在时间上比信号S2中的信号脉冲更宽并且因此在时间上包围后者，特别是由于腿部穿过感测空间28总是早于感测空间29，并且在腿部抽回时也是较晚离开后者。因此总是在这些信号S1与S2的上升沿之间形成某一时间偏移T1。相应地，在这些信号S1与S2的后沿之间也形成一个时间偏移T2。

在形成根据图3的信号形态的基础的这种踢动作移动的情况下，这个时间偏移T1、T2是较小的并且实质上是通过这些接近传感器20和22在X方向上的偏移来确定的。时间偏移T1和T2在腿部向前和向后移动的过程中也很大程度上是对称的。上升沿的时间偏移T1的这些值和下降沿的时间偏移T2的这些值因此大致具有相等的大小。

在形成根据图4的信号形态的基础的这种侧向移动的情况下，时间偏移T1、T2是另外通过这些接近传感器20和22的不同的长度来确定的。这种时间偏移T1、T2是作为一种总体上非对称的结果，其中至少一个时间偏移T1或T2，在图4中例如时间偏移T1，采取了一个比在踢动作移动的情况下显著更大的值。

为了将踢动作移动自动地与侧向移动区分开并且因此以一种失效安全的方式来检测一个打开门的要求，控制单元24确定了用于这些信号S1和S2的时间偏移T1和时间偏移T2，并且将这些所得时间偏移值与多个对应地存储的阈值进行比较。

在控制单元24未检测到时间偏移T1或时间偏移T2超过该阈值的情况下，所述控制单元24将一个触发信号Sa输出到尾门3的一个机电锁40，并且输出到一个指定给尾门3的电动机41，其结果是尾门3被电动机41自动打开。

如果这个触发条件未得到满足，即，如果检测到时间偏移T1或时间偏移T2超过该阈值，控制单元24则不会输出触发信号Sa。结果，尾门3保持关闭，尤其是如果车辆使用者在保险杠11下方侧向移动他的腿部。

传感器单元2本身是在安装的状态中方便地通过一个全自动开门锁定系统（“无钥匙出发”），即如果该锁定系统检测到车辆使用者接近车辆1，例如作为与车辆使用者的轿车钥匙中的RFID应答机的无线电接触的结果来启用的。以此方式，这种传感器单元以一种节能方式，只有在车辆使用者实际位于车辆1的直接邻近区域中是才操作。同时，以此方式容易地防止了未授权的人员能够打开尾门3。

为进一步改进对打开门的要求的检测，在一种任选的配置中该控制单元24另外将时间偏移T1的结束与时间偏移T2的开始之间的时间周期T3感测为脉冲长度的一个测量值并且将这个时间周期T3与一个另外存储的阈值进行比较。在一个精细的触发条件的范围内，该控制单元24在这种情形下只有时间周期T3附加地未达到该相应阈值才输出触发信号Sa。结果，先前阐述为表明打开门的要求的这种迅速的踢动作移动与在其过程中车辆使用者使得腿部在保险杠11下方以X方向推动并且在直至相对长时间之后也不在X方向上收回腿部的其他腿部移动区分开，这些其他腿部移动例如在除冰（“刮”）后风挡玻璃，或以一些其他方式清洁后风挡玻璃，在装载一个顶架或后部安装架或在类似的活动的过程中的腿部移动。

替代于电动机41，还可以提供一个在弹性回复力的作用下打开尾门3的弹簧单元。在这种情况中，控制单元24仅将触发信号Sa发送到该锁40，这随后松脱尾门3。

参考符号列表

Claims (7)

1.一种用于以无接触方式致动车辆(1)的车门(3)的传感器单元(2)，该传感器单元具有一个第一接近传感器(20)和一个第二接近传感器(22)，

-其中这两个接近传感器中的每一个(20，22)具有一个长形的检测区域(21，23)，该检测区域实质上在一个车辆的横向方向(9)上伸展，并且

-其中该第一接近传感器(20)的检测区域(21)安排在第二接近传感器(22)的检测区域(23)的上方，该第一接近传感器(20)的检测区域(21)在所述车辆的横向方向(9)上至少在一侧上伸出超过该第二接近传感器(22)的检测区域(23)一个超出距离(A)

-具有一个控制单元(24)，该控制单元用于评估这些接近传感器(20，22)的多个信号(S1，S2)，所述这些信号作为车辆使用者的身体部分运动到所述接近传感器的感测空间(28、29)的结果而产生，该控制单元还用于输出使得该车门(3)致动的一个触发信号(Sa)，其中该控制单元(24)被设计成检测这两个接近传感器(20，22)的多个相应信号(S1，S2)之间的至少一个时间偏移(T1，T2)并且如果该检测到的时间偏移(T1，T2)或每个检测到的时间偏移(T1，T2)满足一个预先确定的触发条件则输出该触发信号(Sa)，并且该控制单元(24)还设计用于：

检测接近传感器(20、22)的各个信号(S1、S2)的上升沿之间的第一时间偏移(T1)以及接近传感器(20、22)的各个信号(S1、S2)的下降沿之间的第二时间偏移(T2)，

将第一时间偏移(T1)和第二时间偏移(T2)均与相应指定的阈值相比较，并且

只有控制单元确定对于第一时间偏移(T1)以及第二时间偏移(T2)均未超过阈值的情况下才输出该触发信号(Sa)。

2.根据权利要求1所述的传感器单元(2)，

其中该第一接近传感器(20)的检测区域(21)在所述车辆的横向方向在两端处伸出超过该第二接近传感器(22)的检测区域(23)，在各自情况下超过大致相同的超出距离(A)。

3.根据权利要求1或2所述的传感器单元(2)，

其中该超出距离(A)是该第一接近传感器(22)在所述车辆的横向方向(9)上长度的至少10％。

4.根据权利要求1或2所述的传感器单元(2)，

其中这些接近传感器(20，22)被安排在该车辆(1)的一个后保险杠(11)上或在其中。

5.根据权利要求1或2所述的传感器单元(2)，

其中这两个接近传感器(20，22)被实施为多个电容性接近传感器。

6.一种车辆(1)，所述车辆是一种机动车辆，具有一个车门，所述车门是一个尾门(3)，以及根据权利要求1至5之一所述的一个用于以无接触方式致动该车门(3)的传感器单元(2)。

7.一种用于以无接触方式借助于根据权利要求1至5之一所述的传感器单元(2)来致动车门(3)的方法，

其中在这两个接近传感器(20，22)的多个对应的信号(S1，S2)之间检测到至少一个时间偏移(T1，T2)，并且其中如果该检测的时间偏移(T1，T2)或每个检测的时间偏移(T1，T2)满足一个预先确定的触发条件则输出一个使得该车门(3)致动的触发信号(Sa)，其中，

检测接近传感器(20、22)的各个信号(S1、S2)的上升沿之间的第一时间偏移(T1)以及接近传感器(20、22)的各个信号(S1、S2)的下降沿之间的第二时间偏移(T2)，

将第一时间偏移(T1)和第二时间偏移(T2)均与相应指定的阈值相比较，并且

只有控制单元确定对于第一时间偏移(T1)以及第二时间偏移(T2)均未超过阈值的情况下才输出该触发信号(Sa)。