CN103538516B - 有光源的在电子模块与检测传感器之间的通信设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有光源的在电子模块与检测传感器之间的通信设备和方法。本发明涉及一种用于电子模块（100）与传感器（200）之间的通信方法，其中所述传感器包括光源（LED10）并且通过供电线路（W10）被供电，其中所述电子模块测量所述线路中的电流强度的调制。传感器通过电流强度的第一调制以如下方式来驱动光源的逐渐接通/关断：·当电流强度处于低态或高态时，关断或接通光源，·当电流强度的占空比从高态变化到低态并且反之亦然时，光源照明或关断。在检测期间，传感器通过光源向所述模块派送第二调制，但是如果光源处于接通（或关断）的过程中，则中断该过程并且把电流强度强制到高态（或低态）。

Description

有光源的在电子模块与检测传感器之间的通信设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于电子模块与检测传感器之间的通信的设备和方法。更特别地，本发明提出一种用于在机动车辆上车载的电子模块与远离该电子模块安置并且位于所述车辆上的传感器之间的通信的设备。

背景技术

现今，机动车辆包括数个电子模块以用于控制位于车辆上的各种各样的传感器和/或致动器。某些模块管理传动系的传感器和/或致动器。这些模块被称作ECU（“发动机控制单元”）。其他模块管理位于车辆的车体中的传感器和/或致动器，这些模块被称作BCM（“车身控制模块”）、也就是说与位于车辆的车体中的传感器和/或致动器有关的控制模块。因此，BCM特别地管理位于车辆的门的把手中的接近和/或接触检测传感器。

这些接近和/或接触检测传感器是本领域技术人员公知的电容性传感器，这些电容性传感器检测用户的手在把手的锁定或解锁区上的接近和/或接触。所述电容性传感器检测该接近和/或接触，并且接着所述电容性传感器向BCM派送检测信息项。BCM接收该信息项，以及接收源自该车辆的其他传感器和/或致动器的其他信息项，例如接收与门的状态（锁定/解锁）有关的信息项或者与用于免接触开启车辆（hands free access to thevehicle）的设备（即由用户携带的钥匙或徽章）的标识符有关的信息项。BCM的微控制器接着分析所有这些数据，以便验证该用户被正确授权来访问该车辆并且可以实现锁定或解锁。如果用户得到授权，则BCM接着触发该车辆的锁定或解锁，也就是说BCM操作用于锁定或解锁门的致动器。

车辆门把手的尺寸相当小，所述车辆门把手通常仅仅包含检测传感器（也就是说至少一个检测电极）、微控制器和相关联的电子装置（例如供电装置）并且有时还包含发射天线。一接收到由集成到传感器中的微控制器派送的接近和/或接触检测信息项以及如可能是也可能不是这种情况（如前面所解释的那样）一接收到源自车辆的其他信息项，就由集成到传感器中的微控制器实现检测，但是对门的锁定或解锁的控制被集中在BCM中。

因此，在检测传感器与BCM之间存在单向通信，因为所述传感器的唯一功能是向BCM报告何时已检测到接近。在图1中表示了在检测传感器20与BCM 10之间的通信的电子线路图。BCM 10包括微控制器11，所述微控制器11通过电流供给线路W1被连接到电池电压VBAT并且被连接到地GND。BCM 10还包括位于供电线路W1上的电阻器R1。BCM 10的微控制器11以及相关联的电子装置（未表示）使得有可能测量在电阻器R1的端子两端的电压。

检测传感器20包括供电装置21，该供电装置21通过供电线路W1被直接连接到电池电压VBAT并且通过BCM 10被连接到地GND。检测传感器20此外还包括微控制器22，该微控制器22被连接到接近和/或接触检测电极23。检测传感器20的微控制器22监控在电极23与地GND之间的电容变化。当该电容超出阈值时，由此表明用户的手在所述把手上的接近和/或接触，那么微控制器22向BCM 10派送接近和/或接触检测信号。因此，微控制器22使第一开关S1闭合。在电阻器R1的下游，这一闭合产生经过置于开关S1与供电线路W1之间的电阻器R10的电流涌入。该电流涌入朝向BCM 10传播，并且接着在电阻器R1的端子处被BCM 10的微控制器11和相关联的电子装置检测到。通过根据确定的序列使开关S1闭合，检测传感器20的微控制器22从而通过供电线路W1向BCM 10的微控制器11派送接近和/或接触检测信号。在对该检测信号进行分析之后，BCM 10的微控制器11着手锁定或解锁。

该设备是本领域技术人员公知的。

但是，最近的趋势是在车辆的门把手中添加功能，特别是添加光源，该光源将根据由BCM 10检测到的一个或多个精确事件而接通。该光源、通常是发光二级管（一般被称为LED）被集成到检测传感器20中并且被连接到微控制器22。

这样做是出于用户舒适性或者美学目的。例如当已检测到在车辆周围的某个暗度时，并且当在车辆附近已检测到经过授权访问该车辆的用户时，该光源被接通。还可以在用户离开他的车辆并且门闭合之后触发该光源的接通，以便点亮用户必须在其上按压以锁定他的门的位于把手内部的锁定区或解锁区。否则，当用户已触摸到把手时，接通该光源，以便点亮解锁区，用户必须按压在该解锁区上以解锁他的车辆的可打开的面板并且进入到他的车辆中。源自车辆的各种传感器/致动器的这些事件（在车辆周围有经过授权的用户存在、用户的离开、门的闭合、检测到把手上的接触等等）被BCM 10检测到。

现在，在供电线路W1上，被生成来接通光源的电流涌入和在检测传感器20与BCM10之间的通信期间生成的电流涌入具有相同数量级。当光源被接通时，从传感器到BCM 10的通信因此是不可能的。

现有的解决方案提出通过在BCM 10与检测传感器20之间添加额外的线连接来控制光源的接通。

现在，在BCM 10与位于门把手中的检测传感器20之间添加线连接伴随有关于集成的问题，因为把手中的空间有限，并且伴随有关于BCM 10的连接布置和成本的问题，因为必须针对包括LED的这些类型的把手来特定地修改BCM 10，并且因此为所有类型把手共用的通用BCM不再是可想得到的。

发明内容

本发明的目标是提出一种解决方案，所述解决方案使得有可能管理光源的接通和关断，同时允许从检测传感器向BCM发送关于对预定义的事件的检测的信息项，并且因此在同一条供电线路W1上管理被生成来接通光源的电流涌入和在检测传感器与BCM之间的通信期间生成的电流涌入。

为此目的，并且根据第一方面，本发明涉及一种用于电子模块与检测传感器之间的通信的方法，其中所述检测传感器包括光源并且通过连接到电压源的供电线路被供给电流，其中所述电子模块适于测量在所述供电线路上流动的电流的强度的调制。检测传感器通过在所述光源中流动的电流的第一调制以如下方式来驱动光源的逐渐接通/关断：

·当电流强度处于所谓的低态时，关断光源，

·当电流强度处于所谓的高态时，接通光源，

·当电流强度以从低态到高态逐渐变化的占空比演变时，光源以渐变方式照明，

·当电流强度以从高态到低态逐渐变化的占空比演变时，光源以渐变方式关断。

当由检测传感器检测到预定义的事件时，所述检测传感器利用信息项（根据该信息项已检测到所述事件）对电子模块进行通知，其中所述信息项具有在光源中流动的电流的强度关于根据光源是被接通还是被关断而为高态或低态的第二预定义调制的形式，其条件是在该通知之前，如果光源处于接通或关断的过程中，则中断所述光源的逐渐接通或逐渐关断，以便把正在所述光源中流动的电流强度带到高态或低态。

因此，优先于LED的接通/关断地实现所述信息项（根据该信息项已由检测传感器检测到事件）的传送，而不会产生干扰。

在所述方法的一种实施模式中，高态对应于100%的占空比，而低态对应于0%的占空比。

明智的是，在本发明的方法的优选实施例中，当检测传感器利用信息项（根据该信息项目已经检测到所述事件）向电子模块进行通知时，在光源中流动的电流的强度关于高态的第二预定义调制对应于用于接通光源的控制信号的为小于10%的暂时中断持续时间。因此，由于电流强度的第二调制（为了向电子模块通知已经检测到事件）导致的光源亮度降低不会被用户察觉到。根据第二方面，本发明涉及一种包括电子模块和检测传感器的通信设备，其中所述检测传感器包括光源并且通过连接到电压源的供电线路被供给电流，其中所述电子模块适于测量在所述供电线路上流动的电流的强度的调制，其特征在于，检测传感器被配置成通过在所述光源中流动的电流的强度的第一渐变调制来驱动光源的逐渐接通/关断，其中所述调制是在其中光源被接通的高态与其中光源被关断的低态之间进行的，并且检测传感器被配置成在检测传感器已检测到预定义的事件时利用信息项（根据该信息项已经检测到所述事件）向电子模块进行通知，其中所述信息项具有在光源中流动的电流的强度关于根据光源是被接通还是被关断而为电流强度的高态或低态的第二预定义调制的形式。

在通信设备的特定实施例中，检测传感器被配置成利用信息项（根据该信息项已经检测到事件）向BCM通知在光源中流动的电流强度是处于高态还是处于低态。

在通信设备的特定实施例中，如果在光源处于接通/关断的过程中时发生对事件的检测，则检测传感器被配置成中断光源的逐渐接通/关断，并且把在光源中流动的电流强度带到高态/低态。

同样地，在本发明的设备的优选实施例中，当检测传感器利用信息项（根据该信息项已经检测到所述事件）向电子模块进行通知时，在光源中流动的电流强度关于高态的第二预定义调制对应于用于接通光源的控制信号的为小于10%的暂时中断持续时间。因此，由于所述电流强度的调制（为了向电子模块通知已经检测到事件）导致的光源亮度降低不会被用户察觉到。

本发明还涉及一种车辆，该车辆包括先前在其实施例中的至少一个实施例中描述的通信设备。

附图说明

现在将在图1到7中表示的决不限制本发明的优选实施例的框架内更加精确地描述本发明，其中：

·图1表示根据现有技术的用于在检测传感器与BCM之间的通信的设备的电气图，

·图2表示根据本发明的用于在配备有LED的检测传感器与BCM之间的通信的设备的电气图，

·图3a图示了当没有检测到接近D时的在点P1处的作为时间的函数的用于接通LED的控制信号，

·图3b图示了当没有检测到接近D时的作为时间的函数的由BCM的微控制器看到的输出信号，

·图4、5、6和7根据接通/关断LED的各个阶段图示了当检测到接近D时的作为时间的函数的由BCM的微控制器看到的输出信号。

具体实施方式

在图2中所图示的根据本发明的通信设备包括：

·电子模块100，在本实例中是BCM，

·电容性检测传感器200，

·把BCM 100连接到传感器200的电流供给线路W10。

BCM 100包括通过电流供给线路W10被连接到电池电压VBAT并且被连接到地GND的微控制器110。BCM 100此外还包括位于供电线路W10上的电阻器R10，微控制器110和相关联的电子装置被连接到该电阻器R10的端子。

检测传感器200包括：

·经由供电线路W10被直接连接到电池电压VBAT并且通过BCM 100被连接到地GND的供电装置210，

·微控制器220，所述微控制器220被连接到至少一个电容性电极230，用于检测接近和/或接触；

-光源，在本实例中是LED LED10。

检测传感器200此外还包括在微控制器220的输出处的（例如晶体管形式的）开关S10，以及包括连接到供电线路W10和连接到开关S10的电阻器R100。LED LED10与电阻器R100串联。

BCM 100的微控制器110及其相关联的电子装置适于测量在供电线路W10上流动的电流的强度的调制。

所述通信设备特别适于检测用户在特别是机动车辆的车门的锁定/解锁区中的接近和/或接触。在通过非限制性方式描述的该实例中，检测传感器被集成到车辆的门把手中并且能够检测该接近和/或接触，而且接着向BCM派送信号，BCM在分析之后着手对所述机动车辆的解锁。被集成到检测传感器20中的LED LED10允许照明位于把手中的锁定或解锁区，以便朝向所述把手引导用户。

由BCM 100检测源自车辆的其他传感器/致动器的事件、诸如例如在车辆周围有经过授权的用户存在。BCM 100集中这些信息项，并且根据这些信息项向检测传感器200派送用于接通LED LED10的请求信号。

在把LED LED10作为致动器的非限制性实例的情况下描述了本发明。除了LED之外的其他致动器也可以由本发明的设备和方法激活。

检测传感器200生成用于控制开关S10的逐渐接通/关断的信号，该信号具有经由供电线路W10在LED LED10中流动的电流的强度的第一调制的形式。

由检测传感器200的微控制器220向晶体管S10派送的电流强度的该第一调制是按照具有处于0％到100%之间的占空比的脉冲宽度调制数字信号（一般被称作PWM信号）的形式生成的。接着按照周期性方式打开及闭合开关S10，以着手源自BCM 100的电流涌入，以便逐渐地接通/关断LED LED10。

在该示例性实施例中，在LED LED10中流动的电流强度的第一调制使得LED LED10从0%的照明逐渐接通到100%的照明。在LED LED10中流动的电流强度的第一调制包括具有处于0％到100%之间的渐变占空比的电流强度的脉冲宽度调制，其中0%对应于电流强度的低态、也就是说其中LED LED10被关断的状态，而100%对应于电流强度的高态、也就是说其中LED LED10被接通的状态。

图3a表示当检测传感器200没有检测到接近和/或接触时并且因此当不需要从检测传感器200到BCM 100的通信时的在点P1处（在检测传感器200的微控制器220的输出处）的作为时间的函数的用于接通/关断LED LED10的控制信号。

根据定义，信号的占空比被定义为信号在所谓的终态下花费的时间与信号的周期t的比率。

如在图3a中所图示的那样，控制信号（PWM信号）分解成四个阶段：

a）其中控制信号的占空比处于0%的阶段（由图3a中的部分（a）表示）；源于其的在LED LED10中流动的电流强度处于低态（由图3b中的部分（a’）表示），也就是说LED LED10被关断；

b）其中控制信号的占空比处于100%的阶段（由图3a中的部分（c）表示）；源于其的在LED LED10中流动的电流强度处于高态（由图3b中的部分（c’）表示），也就是说LED LED10被接通；

c）其中控制信号的占空比从0%逐渐变化到100%的阶段（由图3a中的部分（b）表示）；源于其的在LED LED10中流动的电流强度使得电流强度的脉冲宽度从0％增加到100%（由图3b中的部分（b’）表示）；

d）其中控制信号的占空比从100%逐渐变化到0%的阶段（由图3a中的部分（d）表示）；源于其的在LED LED10中流动的电流强度使得电流强度的脉冲宽度从100％减小到0%（由图3b中的部分（d’）表示）。

在示例性实施例中，逐渐接通（或关断）阶段的持续时间是700ms。

图3b表示当检测传感器200没有检测到接近和/或接触时并且因此当不需要从检测传感器200到BCM 100的通信时的作为控制信号的各个阶段的函数的由BCM 100的微控制器110看到的输出信号（即在电阻器R10的端子两端的电位差）、也就是说在供电线路W10上流动的电流强度的调制。

当由检测传感器200已检测到接近和/或接触时，必须在供电线路W10上由检测传感器200的微控制器220向BCM 100的微控制器110派送通信信号。

与检测传感器200检测到接近有关的信息项通过供电线路W10向BCM 100的派送保持与现有技术相同。总而言之，由至少一个电极230对用户接近的检测产生如下通信信号：所述通信信号由传感器200的微控制器220以打开/闭合开关S10的电流涌入的形式被派送到BCM 100的微控制器110，BCM 100的所述微控制器110对其进行检测并解码。该通信信号仅仅持续几毫秒，并且只有当检测传感器200的微控制器220检测到在至少一个电极230近旁有手存在时，才派送该通信信号。

必须立刻优先于用于接通/关断LED LED10的控制信号地把通信信号从检测传感器200传送到BCM 100，但是不会干扰所述控制信号。

本发明的原理依赖于以下事实：只有当在LED LED10中流动的电流强度处于低态或处于高态时，也就是说当LED LED10被关断或被接通时，才执行关于检测传感器200检测到接近的信息项向BCM 100的传送。

具体来说，所述原理在于：当LED LED10被关断或被接通时，暂时中断用于接通/关断LED LED10的控制信号的发射。在该暂时中断期间，供电线路W10可以被用来允许从检测传感器200向BCM 100派送通信信号。LED LED10的控制信号的暂时中断的持续时间基本上等于（优选地等于）用于从检测传感器200到BCM 100的通信信号的脉冲宽度的持续时间。

当LED LED10处于逐渐接通或关断的过程中时，所述原理在于预先把控制信号强制到高态或低态，并且接着将通信信号从检测传感器200派送到BCM 100。

图4到7图示了所述原理，并且根据接通/关断LED LED10的各个阶段图示了当已检测到接近D时由BCM 100的微控制器110看到的作为时间的函数的输出信号（即在电阻器R10的端子两端的电位差）。

a）（图4）当LED LED10被关断并且由检测传感器200检测到用户的接近和/或接触D时，从检测传感器200的微控制器220向BCM 100的微控制器110派送通信信号。电流涌入的形式的通信信号的派送导致在LED LED10中流动的电流的强度的第二调制，从而导致其暂时接通。因此，LED LED10的这一暂时点亮可以被用作视觉确认向BCM 100传送通信信号的手段。

b）（图5）当LED LED10被接通并且由检测传感器200检测到接近D时，立即并且在如下时间内暂时中断对LED LED10的控制：所述时间用于检测传感器200的微控制器220向BCM100的微控制器110派送通信信号，也就是说派送第二强度调制。

10的控制的暂时中断的持续时间（相当于派送通信信号的持续时间）足够短，从而不会扰乱LED LED10的亮度，例如通信信号的派送在LED LED10的为15ms的控制信号周期内被分成7个100μs的信号，这相当于5%量级的亮度变化。

因此明智的是，本发明使得有可能在光源被接通的同时派送通信信号，而对亮度的影响不会被用户察觉到。认为为了派送通信信号可以容忍为10%的最大亮度变化，而不会影响用户对于亮度的察觉。

因此，由于对LED LED10的控制的暂时停止而导致的亮度变化的为10%的最大值被接受，以便允许从检测传感器200向BCM 100发送通信信号。这样的亮度变化对于用户是察觉不到的。

c）（图6）当LED LED10处于接通阶段并且由检测传感器200检测到用户的接近和/或接触D时，不可能立即将通信信号从检测传感器200派送到BCM 100。LED LED10的控制信号以这样的方式首先被强制到高态：LED LED10的控制信号的占空比转到100%，并且在LEDLED10中流动的电流强度处于高态。接下来，在用于检测传感器200的微控制器220向BCM100的微控制器110派送通信信号的时间内，立即并且暂时中断对LED LED10的接通/关断的控制。

d）（图7）当LED LED10处于关断阶段并且由检测传感器200检测到用户的接近和/或接触D时，再次不可能立即将通信信号从检测传感器200派送到BCM 100。LED LED10的控制信号以这样的方式首先被强制到低态：控制信号的占空比转到0%，并且在LED LED10中流动的电流强度处于低态。接下来，从检测传感器200的微控制器220向BCM 100的微控制器110派送通信信号。

被派送到BCM 100的微控制器110的通信信号是本身具有已知类型的已编码的数字信号。该通信信号以这样的方式被定义：该通信信号以被称为“开始通信”的特定序列开始，该特定序列允许BCM 100在意图用于该BCM 100的通信的起始脉冲（或比特）与用于开始照明或用于开始关断LED LED10的起始脉冲（或比特）之间进行区分，并且向BCM 100指示随后的信息项是通信数据。

所述信号还以这样的方式被定义：所述信号结束于被称为“停止通信”的特定序列，该特定序列使得有可能向BCM指示通信信号已经结束。

因此，BCM 100能够在通信信号的起始和结束与控制信号的起始和结束之间进行区分。

在本发明的一个实施例中，当LED LED10被关断时，通信信号的第一脉冲是如图4中所图示的上升沿脉冲，并且当LED LED10被接通时，通信信号的第一脉冲是如图5中所图示的下降沿脉冲。

前面的描述清楚地说明，通过其各种特征及其优点，本发明实现了其所寻求的目标。特别地，本发明提出了一种在组件方面经济（晶体管和电阻器）的设备和一种方法，所述设备和方法通过在LED LED10的接通和关断阶段之外管理从检测传感器200到BCM 100的通信来允许通过单个供电线路W10在BCM 100与检测传感器200之间的通信，同时确保电容性检测以及在由检测传感器检测到预定义的事件时立刻传送这个检测的功能。

本发明还有利地使得在向BCM 100发送检测传感器200的通信信号期间有可能得益于锁定/解锁区内的LED LED10的亮度（即使是低亮度）。这个亮度因此可以被用作视觉确认检测到用户的接近和/或接触的手段。

Claims (8)

1.一种用于电子模块（100）与检测传感器（200）之间的通信方法，其中所述检测传感器包括光源（LED10）并且通过被连接到电压源（VBAT）的供电线路（W10）被供给电流，其中所述电子模块适于测量在所述供电线路上流动的电流的强度的调制，其特征在于，检测传感器（200）通过在所述光源中流动的电流的强度的第一调制来以如下方式驱动光源（LED10）的逐渐接通/关断：

·当电流强度处于所谓的低态时，关断光源（LED10），

·当电流强度处于所谓的高态时，接通光源（LED10），

·当电流强度以从低态到高态逐渐变化的占空比演变时，光源（LED10）以渐变方式照明，

·当电流强度以从高态到低态逐渐变化的占空比演变时，光源（LED10）以渐变方式关断，

并且当由检测传感器（200）检测到预定义的事件（D）时，所述检测传感器利用信息项对电子模块（100）进行通知，其中根据该信息项已经检测到事件（D），其中所述信息项具有在光源（LED10）中流动的电流强度关于根据光源（LED10）是被接通还是被关断而为高态或低态的第二预定义调制的形式，其条件是在该通知之前，如果光源（LED10）处于接通或关断的过程中，则中断所述光源的逐渐接通或逐渐关断，以便把正在所述光源中流动的电流强度带到高态或低态。

2.如权利要求1所述的通信方法，其中，高态对应于100%的占空比，而低态对应于0%的占空比。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当检测传感器利用信息项向电子模块（100）进行通知时，其中根据该信息项已经检测到事件（D），在光源（LED10）中流动的电流的强度关于高态的第二预定义调制对应于用于接通光源（LED10）的控制信号的为小于10%的暂时中断持续时间。

4.一种通信设备，其包括电子模块（100）和检测传感器（200），其中所述检测传感器包括光源（LED10）并且通过被连接到电压源（VBAT）的供电线路（W10）被供给电流，其中所述电子模块适于测量在所述供电线路（W10）上流动的电流的强度的调制，其特征在于，检测传感器（200）被配置成通过在所述光源中流动的电流的强度的第一调制来驱动光源（LED10）的逐渐接通/关断，所述第一调制是在其中光源（LED10）被接通的高态与其中光源（LED10）被关断的低态之间进行的，并且检测传感器（200）被配置成在检测传感器（200）已检测到预定义的事件（D）时利用信息项向电子模块（100）进行通知，其中根据该信息项已经检测到事件（D），其中所述信息项具有在光源（LED10）中流动的电流强度关于根据光源（LED10）被接通还是被关断而为电流强度的高态或低态的第二预定义调制的形式。

5.如权利要求4所述的设备，其中，检测传感器（200）被配置成利用所述信息项向电子模块（100）通知在光源（LED10）中流动的电流的强度是处于高态还是处于低态，其中根据所述信息项已经检测到事件（D）。

6.如权利要求4或5所述的设备，其中，如果在光源（LED10）处于接通/关断的过程中时发生对事件的检测，则检测传感器（200）被配置成中断光源（LED10）的逐渐接通/关断，并且把在光源（LED10）中流动的电流强度带到高态/低态。

7.如权利要求4或5所述的设备，其特征在于，当检测传感器利用信息项向电子模块（100）进行通知时，其中根据该信息项已经检测到事件（D），在光源（LED10）中流动的电流的强度关于高态的第二预定义调制对应于用于接通光源（LED10）的控制信号的为小于10%的暂时中断持续时间。

8.一种机动车辆，其包括如权利要求4至7之一所述的通信设备。