CN104417495A - 用于探测用户存在的设备和包括所述设备的车辆门把手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于探测用户存在的设备（D’），其包括：?电极（12’），?电极控制装置（13），?低频天线（11），依照本发明：?电极（12’）由多个结构单元（M_A…M_I）形成，每个结构单元（M_A…M_I）包括：-导电段（A…I），其由尺寸（Lx，，e_x）限定并且至少电连接至-导电连接（C_XY），其由连接相对于导电段（A…I）的位置限定，?结构单元（M_A…M_I）通过导电连接（C_XY）而电互连，?至少两个接连结构单元（M_A…M_I）的不同之处在于：-导电段（A…I）的尺寸（Lx，，e_x）和/或-导电连接（C_XY）的位置。

Description

用于探测用户存在的设备和包括所述设备的车辆门把手

技术领域

本发明涉及用于探测用户存在的设备，并且涉及包括所述设备的车辆门把手。

背景技术

当今，车辆门把手配备有用于探测用户存在的设备。与用于远程访问控制的电子标记（badge）的“免提”识别相耦合的用户存在探测（所述标记由该用户携带）使得能够实现车辆开口的远程锁定和解锁。因此，当正携带同样已经由车辆标识的对应电子标记的用户希望解锁车辆时，他接近或触摸车辆的门把手。车辆的开口然后自动地解锁。通过接近或按压于车辆的门把手的特定部分（被称作为“解锁区”），门（或可替换地，所有开口）在没有就用户而言的另外的行动的情况下被解锁。相反地，当仍然携带同样已经由车辆标识的必要标记的用户希望解锁他的车辆时，他关上其车辆的门并且接近或暂时按压于把手的另一特定部分，所述另一特定部分被称作为“锁定区”。该手势使得自动锁定车辆的开口是可能的。

这些存在探测设备一般包括两个电容性传感器，其是以电连接至印刷电路板、集成在门把手中的两个电极的形式，在每种情况中均在特定锁定或解锁区中。一般而言，一个电极专用于各区，也就是说一个电极专用于探测用户的手在锁定区中的接近和/或接触，并且一个电极专用于探测用户的手在解锁区中的接近和/或接触。

存在探测设备还包括射频天线，一般为LF（低频）。探测设备连接至车辆的电子控制单元（ECU）并且向所述单元发送存在探测信号。车辆的电子控制单元已经预先将用户标识为经授权访问该车辆，或者可替换地跟随在该存在探测信号的接收之后进行该标识。为此，其借助于射频天线向用户携带的标记（或向远程控制）发送标识请求。作为响应，该标记经由RF（射频）波向车辆的电子控制单元发送其标识码。如果电子控制单元将该标识码识别为授权访问车辆的标识码，则其触发门（或所有开口）的锁定/解锁。相比之下，如果电子控制单元尚未接收到标识码或者如果所接收的标识码不正确，则不执行锁定或解锁。

这样的车辆因此配备有包括探测设备的门把手，所述探测设备自身包括射频天线（一般为低频）或连接至印刷电路板的至少一个电极。

仅仅作为解释，在此将考虑刚好包括单个电极和LF天线的探测设备D，所述电极专用于例如被连接至印刷电路板的解锁区。参照图1和2描述了现有技术的探测设备D。

图1示出了机动车辆门把手10（未示出车辆），用于探测用户存在的设备D位于其中。所述门把手10包括定向在门P的方向上的第一外表面S1和与第一外表面S1相对并且因此定向在与车辆相对的侧上（更具体地，朝向用户（未示出））的第二外表面S2。该探测设备D包括电极12（解锁电极）以及控制装置13和LF天线11，所述电极12的面位于第一外表面S1的附近，所述LF天线11的面位于第二外表面S2的附近。电极12连接至控制装置13。这些控制装置13测量电极12端子处的电容以便探测用户的存在并且例如由包括微控制器（未示出）的印刷电路板形成。LF天线11对其部分而言连接至BCM（车身控制器模块）类型的安装在车辆（未示出）上的电子控制单元，其管理由所述LF天线11发射的标识请求。

图2更加详细地示出现有技术探测设备D。以绕铁氧体的绕组的形式提供LF天线11，并且以金属板的形式（例如铜片）或以印刷在控制装置13上（也就是说在印刷电路板上）的铜表面的形式提供电极12。

现有技术的该探测设备D具有两个主要的缺点。

第一缺点在于LF天线11与电极12之间的邻近。这种邻近在电极12中产生涡电流（由箭头C_F示出），其通过LF天线11的激活而被感应。电极12中的这些涡电流进而干扰LF天线11的操作并且减小其发射范围，同时提高电极12的温度。

第二缺点在于电极12的形式。由于其由金属板或印刷在印刷电路板上的铜表面形成，并且由于其被供应有电流，所以电极12表现为RLC电路，也就是说具有电阻R、电感L和电容C的电路。电阻R、电感L和电容C的值取决于电极12的尺寸，也就是说其长度Le，其宽度 及其厚度e（参见图2）。

因此，当电极12（也就是说RLC电路）经受振荡时，它可能开始谐振。

更具体地，电极12具有特性阻抗Z，其对于被称作为谐振频率Fr的振荡频率值是最小的并且由下式定义：

其中：

w=2* π *F

其中：

R：电极12的电阻，

L：电极12的电感，

C：电极12的电容，

j：复数的虚部，

w：振荡的脉冲，

F：振荡的频率。

依照电极12的频率F的透射比T在图3中示意性地图示出。透射比T在谐振频率Fr处具有其最大值。

当电极12感测到源自由外部环境引起的电磁干扰的振荡（也就是说在该谐振频率Fr处的射频波）时，用于探测用户存在的设备D不再运转。更具体地，靠近门把手10的用户的存在不再能够被探测到或者被不正确地探测，这导致车辆电池的不必要的放电。事实上，在该后一种情况中，在不正确的探测阶段期间不必要地牵涉电容性传感器，而它本可以处于备用中并且本可以因此消耗较少的能量。

发明内容

本发明使得解决这些缺点并且提出不干扰LF天线11运转并且不受所有外部电磁干扰影响的用于探测用户存在的设备成为可能。

本发明提出一种用于探测用户存在的设备，包括：

•电极，

•电极控制装置，

•低频天线。

依照本发明：

•电极由多个结构单元形成，每个结构单元包括：

-导电段，其由尺寸限定并且至少电连接至

-导电连接，其由连接相对于导电段的位置限定，并且

所述结构单元通过所述导电连接而电互连，

•至少两个接连的结构元件，其不同之处在于：

-导电段的尺寸和/或

-导电连接的位置。

依照本发明，由于至少两个接连的结构单元不相同这一事实，这两个结构单元的导电段具有不同的谐振频率。具有确定频率的波因此不能在这两个导电段之间自由地传播。

这也是对于电极的所有其它导电段的情况。

由电极的结构单元的不同谐振频率引起的透射比的幅度于是在总体上基本为零。因此，依照本发明，电极作为整体并不如在现有技术中那样在由外部电磁干扰引起的确定的谐振频率Fr处谐振，其将会阻碍用于探测用户存在的设备正确地运转，也就是说将会要么阻碍设备探测用户的存在要么将会造成所述设备不正确地探测用户的存在（用户并不存在）。

在特别有利的实施例中，所有结构元件与彼此的不同之处在于：

•导电段的尺寸和/或

•导电连接的位置。

在一个实施例中，低频天线由纵轴和由横轴限定，并且至少一个导电段具有垂直于纵轴的长度和平行于纵轴的宽度。

可替换地，所有导电段具有垂直于纵轴的长度和平行于纵轴的宽度并且导电连接是直线的并且平行于纵轴。

所有导电段的长度优选地相等，并且所有导电段的宽度不同。

控制装置明显地包括印刷电路板和

•电极由印刷电路板上的铜压印（imprint）构成并且

•导电段的最小宽度对应于铜压印的最小宽度。

更具体地，导电连接的长度在0.1mm与0.5mm之间。

本发明还涉及包括依照以上描述的特征的探测设备的门把手并且涉及包括所述门把手的任何机动车辆。

附图说明

在阅读作为非限制性示例而提供的以下描述时并且在研究附图时，本发明的另外的目的、特征和优点将变得清楚明白，其中：

•已经解释过的图1示意性地示出包括用于探测用户存在的现有技术设备D的车辆门把手10，

•已经解释过的图2示意性地示出用于探测用户存在的现有技术设备D，

•已经解释过的图3示意性地图示根据现有技术的电极12的频率F的透射比T，

•图4示意性地示出根据本发明的用于探测用户存在的设备D’，

•图5示意性地示出根据本发明的用于探测用户存在的设备D’的电极12’的三个接连导电段A、B、C，

•图6示意性地图示根据本发明的在图4中图示的用于探测用户存在的设备D’的电极12’的每个导电段的透射比T以及结果得到的透射比T_R，

•图7示意性地示出根据本发明的用于探测用户存在的设备的第一变型D’’，

•图8示意性地示出根据本发明的用于探测用户存在的设备的第二变型D’’’，

•图9示意性地示出不对应于本发明的电极。

具体实施方式

本发明提出用于探测用户存在的设备D’，所述设备在图4中图示。

根据本发明的用于探测用户存在的设备D’包括，如在现有技术中那样，电极12’、电极控制装置13（例如被包括在印刷电路板中的微控制器）和LF天线11。

在本发明的优选实施例中，探测设备D’被集成在车辆门把手10中，并且LF天线11由纵轴X和横轴Y限定（参见图4）。

依照本发明，电极12’由多个结构单元M_X形成（参见图4），其各自由至少电连接至导电连接C_XY（X和Y是由导电连接C_XY连接的两个接连段的索引，例如C_AB标示段A与B之间的导电连接）的导电段A、B、C、D、E、F、G、H、I形成。结构单元M_X通过导电连接C_XY而电互连。

每个导电段A、B、C、D、E、F、G、H、I由以下尺寸限定：长度Lx、宽度和厚度e_X（X是导电段的索引，例如段A具有宽度和长度L_A）。

每个导电连接C_XY由连接相对于属于相同结构单元M_X的导电段A…I的位置所限定。

导电段A、B、C、D、E、F、G、H、I和导电连接C_XY可以是在铜片上制成的切口或者控制装置13上的铜压印。导电连接C_XY至少位于导电段A…I的一侧上，要么在它们的长度Lx的侧上（如图4中所图示）要么在它们的长度Lx和/或它们的宽度的侧上（如图7中所图示）。

依照本发明，至少两个接连结构单元A…I的不同之处在于：

•导电段A…I的尺寸（Lx、、e_x）和/或

•导电连接C_XY的位置。

如图4中所图示的，两个接连导电段A…I的宽度是不同的和/或两个接连导电连接C_xy相对于它们的导电段A…I（也就是说属于相同单元M_X）的位置不同。在图4中，两个接连的连接C_XY是直线的并且依照横轴Y而彼此偏移。这在图5中更详细地图示出。导电段A、B、C各自具有不同的宽度，分别为 。特别地，段B的宽度最小并且对应于印刷电路板上的铜压印的最小宽度。将导电段A连接至导电段B的导电连接C_AB以及将导电段B连接至导电段C的导电连接C_BC依照横轴Y并不彼此对准，而是依照该横轴Y彼此偏移。在图5的该示例中，导电连接C_AB和C_BC平行于导电段A、B、C的宽度，但是当然可以倾斜。

因此，当本发明的探测设备D’被集成在车辆的门把手10中时，由不同宽度的多个导电段A…I形成的电极12’并不具有确定的谐振频率Fr，如在现有技术中的情况那样。本发明的探测设备D’的每个导电段A…I具有它自己的谐振频率Fx。

图6图示了图4中所示的不同导电段A、B、C、D、E、F、G、H、I的不同频率F的透射比T以及它们的谐振频率F_A、F_B、F_C、F_D、F_E、F_F、F_G、F_H、F_I。

导电段A具有第一谐振频率F_A，其值取决于导电段A的尺寸，也就是说取决于它的宽度、它的长度L_A和它的厚度e_A（厚度在印刷电路板上的铜压印的情况中最小）。

同样地，导电段B具有第二谐振频率F_B，其值取决于导电段B的尺寸，也就是说取决于它的宽度、它的长度L_B和它的厚度e_B。

导电段C具有第三谐振频率F_C，其值取决于导电段C的尺寸，也就是说取决于它的宽度、它的长度L_C和它的厚度e_C。

由于≠≠（考虑L_A=L_B=L_C并且e_A=e_B=e_C），这意味着F_A≠F_B≠F_C。

当第一导电段A感测到在第一谐振频率F_A处的外部射频波时，该波不能在接连的导电段B中传播，因为该段具有不同于第一谐振频率F_A的第二谐振频率F_B。第二导电段B因此起滤波器的作用并且防止第一谐振频率F_A的射频波在所有接连的导电段C、D、E、F、G、H、I（也就是说在电极12的剩余部分）中传播。

这适用于所有导电段A…I，例如如果第三导电段C感测到具有等于第三谐振频率F_C的频率的波，则该波既不能在第二导电段B中传播也不能在第四导电段D中传播，这两个导电段具有不同于第三谐振频率F_C的谐振频率（F_B、F_D）。

这通过以下事实而被加强：在第一导电段A和第二导电段B的任一侧上的导电连接C_XY（分别为C_AB和C_BC）关于横轴Y而彼此偏移。术语“偏移”意指两个接连导电连接C_XY相对于属于相同结构单元M_X的导电段A…I的位置不同。

事实上，导电段A…I的谐振频率的值不单独取决于所述导电段的尺寸，而是还取决于波通过所述导电段的传播路径，也就是说从波去往/来自导电段A…I的入口点和从出口点。入口点由将所述导电段连接至前一导电段的导电连接（就是说属于前一结构单元M_X-1的导电连接C_XY）的位置给出，并且出口点由将所述导电段连接至下一导电段的导电连接（就是说属于结构单元M_X的导电连接C_XY）的位置给出。

这在图5中图示出。连接C_AB具有自导电段A的出口点S_A并且具有去往导电段B的入口点E_B，然后连接C_BC具有自导电段B的出口点S_B和去往导电段C的入口点E_C。

结构单元M_A包括导电段A和导电连接C_AB。结构单元M_B包括导电段B和导电连接C_BC。这两个结构单元M_A和M_B的不同之处特别地在于导电连接C_AB和C_BC的位置，并且还在于它们的尺寸。更特别地，导电连接平行于纵轴X并且出口点S_A和S_B在轴Y上不具有相同的坐标。

由于导电连接C_XY关于横轴Y而相对于彼此偏移（波的入口点和出口点就沿着轴Y的坐标而言偏移），因此波不能采取通过导电段A…I的最快传播路径，也就是说它不能以直线的方式沿纵轴X通过所述导电段进行传播。波通过导电段A…I的传播路径偏斜，并且波通过所述导电段A…I的传播因此被刹住。

因此，由于导电段A…I的谐振频率取决于波通过导电段的传播路径，也就是说取决于所述导电段的尺寸并且取决于导电连接C_XY的位置，因此本发明在于以下事实：两个接连导电段A…I的尺寸（在此在考虑针对所有段同样的长度Lx和厚度e_X的情况下的宽度）不同，因此防止确定频率的射频波从一个导电段A…I传播到下一个，和/或在于以下事实：连接这些导电段的两个接连导电连接C_XY的位置不同（在此它们依照横轴Y而相对于彼此偏移），因此扰乱/刹住射频波从一个导电段A…I到下一个的传播。

由于每个导电段A…I具有其自身的谐振频率，其不同于其它导电段A…I的那些，由电极12’的这些谐振频率引起的透射比T_R的幅度A_R于是在整体上基本为零（参见图6）。因此，依照本发明，电极12’作为整体并不如在现有技术中那样在由外部电磁干扰引起的确定的谐振频率处谐振，其将会阻碍用于探测用户存在的设备D’正确地运转，也就是说，将会阻碍所述设备探测到用户的存在或将会造成所述设备不正确地探测到用户的存在（用户并不存在）。

在图7的实施例中，至少一个导电段A…I具有其垂直于纵轴X的长度Lx和其平行于其纵轴X的宽度。在图4中，所有导电段A…I具有其垂直于纵轴X的长度Lx和其平行于纵轴X的宽度。导电连接Cx尽可能短并且平行于纵轴X。

图4中图示的导电段A…I的该布置使得在分配给电极12’的空间中增加纵向方向X上的导电段的数目是可能的。这增加到电极12’的铜表面的最大值以便改善所述电极12’的探测灵敏性。

此外，多个导电段A…I的接续最小化电极12’内的涡电流的流通。

事实上，涡电流引起与所述电流在其中传播的导体的表面成比例的LF天线11的磁场的损耗。通过最小化每个导电段A…I的表面（通过增加导电段的数目），降低了涡电流对LF天线11的影响。

由于减少了涡电流的流通，LF天线11的运转不再被扰乱，其发射范围不再被减小，并且电极12’的温度不受影响，如现有技术中的情况那样。

依照本发明，用于探测用户存在的设备D’不再干扰LF天线11的运转并且对所有外部电磁干扰不敏感。

当然，如图6中所图示的，在两个接连导电段A…I的谐振频率之间存在重叠区Z。例如，在导电段F和G、H和I以及D 和E的谐振频率之间存在重叠区Z（参见图6）。在该重叠区Z中，两个接连导电段（F，G）（H，I）（D，E）具有相同的谐振频率（F_F=F_G，F_H=F_I，F_D=F_E）。如果射频波具有在该重叠区Z中的谐振频率，则它因此从一个导电段自由地传播到下一个，也就是说从导电段F到导电段G或从导电段H到导电段I或从导电段D到导电段E。

因此，为了限制射频波通过不同导电段A…I的传播，优选地推荐针对所有导电段A…I的至少宽度不同（和/或长度L_X和/或厚度e_X）以便限制这些重叠区Z。

当电极12’由印刷电路板上的铜压印构成时，导电段A…I的最小宽度于是对应于印刷电路板上的铜压印的最小宽度。

在图7中图示的，在用于探测用户存在的设备D’的变型中，电极12’’包括一连串导电段，其中一些具有其垂直于纵轴X的长度Lx（和其平行于纵轴X的宽度），以及其中其它具有其平行于纵轴X的长度L_Y（和其垂直于纵轴X的宽度）。在该变型中，导电连接C_XY要么位于导电段A…I的长度L_X的侧上要么位于宽度的侧上。

导电段A…I的形状不限于矩形形状。如图8中所图示的，电极12’’’由变化形状的多个导电段A…J’’形成：以菱形、圆形、方形等形状。在该实施例中，所有结构单元与彼此的不同之处在于：

•导电段的尺寸和/或

•导电连接的位置。

导电连接的形式也可以不同：它们可以是圆化的、倾斜的、具有不同形状，但是必须总是连续的并且将导电段A…I电连接至另一个。

图9示出不对应于本发明的电极124。事实上，结构单元M_A、M_B、M_C是同样的：导电段A、B、C具有同样的尺寸，并且连接C_AB和C_BC沿纵轴X与彼此对准。在该图中，具有第一导电段A的第一谐振频率F_A的波快速经过导电段B和C，因为这些具有相同的谐振频率，并且导电段A、B和C的整个表面在频率F_A处谐振。探测设备于是受影响并且于是不再正确运转。

对于本发明的实现必不可少的是：

•至少两个接连的结构单元M_A…M_I不同之处在于：

-导电段A…I的尺寸Lx、、e_x和/或

-导电连接C_XY的位置。

在可能的情况下，导电连接尽可能短以便增加电极12’的探测表面。例如，导电连接度量在0.1mm与0.5mm之间。

因此，根据本发明的用于探测用户存在的设备D’不干扰定位得极为接近的LF天线11的运转并且不受所有外部电磁干扰影响。靠近门把手10的用户的存在可以因此被恒定地探测而没有非正确探测的风险。

Claims (9)

1.一种用于探测用户存在的设备（D’，D’’，D’’’），包括：

•电极（12’），

•电极控制装置（13），

•低频天线（11），在电极（12）中产生涡电流，

所述探测设备（D’）的特征在于：

•电极（12’）由多个结构单元（M_A…M_I）形成，每个结构单元（M_A…M_I）包括：

-导电段（A…I），其由尺寸（Lx， ，e_x）限定并且至少电连接至

-导电连接（C_XY），其由连接相对于导电段（A…I）的位置限定，

•通过导电连接（C_XY）而电互连的结构单元（M_A…M_I），

•至少两个接连的结构单元（M_A…M_I）的不同之处在于：

-导电段（A…I）的尺寸（Lx，，e_x）和/或

-导电连接（C_XY）的位置。

2.如前项权利要求中要求保护的设备（D’，D’’，D’’’），其特征在于，所有结构单元与彼此的不同之处在于：

-导电段（A…I）的尺寸（Lx，，e_x）和/或

-导电连接（C_XY）的位置。

3.如权利要求1或2中任一项中要求保护的设备（D’，D’’，D’’’），其特征在于：

•低频天线（11）由纵轴（X）并且由横轴（Y）限定

•至少一个导电段（A…I）具有垂直于纵轴（X）的长度（Lx）和平行于纵轴（X）的宽度（）。

4.如权利要求3中要求保护的设备（D’），其特征在于：

•所有导电段（A…I）具有垂直于纵轴（X）的长度（Lx）和平行于纵轴（X）的宽度（）并且

•导电连接（C_XY）是直线的并且平行于纵轴（X）。

5.如前项权利要求中要求保护的设备（D’），其特征在于：

•所有导电段的长度（Lx）相等并且

•所有导电段（A…I）的宽度（）不同。

6.如权利要求1至5中任一项中要求保护的设备（D’，D’’，D’’’），其特征在于：

•控制装置（13）包括印刷电路板并且

•电极（12’）由印刷电路板上的铜压印构成并且

•导电段（A…I）的最小宽度对应于铜压印的最小宽度。

7.如权利要求2至6中任一项中要求保护的设备（D’，D’’，D’’’），其特征在于，导电连接（C_XY）的长度在0.1mm到0.5mm之间。

8.一种门把手（10），其特征在于，其包括如前述权利要求中任一项中要求保护的设备（D’，D’’，D’’’）。

9.一种机动车辆，其包括如权利要求8中要求保护的门把手（10）。