CN105539363A - 车辆用门把手模块及具有该模块的车辆用门开闭装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车辆用门把手模块及具有该模块的车辆用门开闭装置。该模块包括：脉冲变更部，其将从触摸传感器放电的第一电压等级(V1)的第一放电脉冲(⑦)变更为具有上升到高于所述第一电压等级(V1)的第二电压等级(V2)的上升区间的第二放电脉冲(⑧)；有效脉冲生成部，其利用从所述第二放电脉冲(⑧)的上升区间检测的电压生成有效脉冲(⑩)；以及，电荷放大部，其将所述有效脉冲(⑩)放大成模拟形态的模拟电压，并将放大的所述模拟电压作为控制所述车门开闭的信号输出。本发明的车辆用门把手模块对工作环境变化具有稳健性且能够无延迟地快速感测是否有身体靠近。

Description

车辆用门把手模块及具有该模块的车辆用门开闭装置
技术领域
本发明涉及车辆用门把手模块及具有该模块的车辆用门开闭装置,尤其涉及一种基于触摸传感器的车辆用门把手模块及具有该模块的车辆用门开闭装置。
背景技术
车辆用门开闭控制方式通常有利用拨动开关(toggleswitch)的方式与利用触摸传感器的方式。其中，利用触摸传感器的方式是人体靠近(或接触)门把手即可控制车门开闭。
图1为显示现有的利用触摸传感器控制车门开闭的装置的框图。
参照图1，现有车辆用门开闭装置由感测部400及控制该感测部400的感测控制部500构成。
感测部400内置于车辆的门把手，用于感测靠近门把手的身体局部，可以是电容传感器之类的触摸传感器。即，电容传感器感测所述身体局部靠近时变化的电容。
感测控制部500包括充电电容器(condenser)501、放电电容器(condenser)502、多路复用器(MUX)503、比较器504、控制器505及二极管506。
所述充电电容器501通过由所述感测部400及放电电容器502构成的路径放电已充电的电容。
所述多路复用器503通过控制器505提供的放电脉冲信号控制所述充电电容器501的放电。
所述放电电容器502在无负荷状态下通过所述多路复用器503使充电电容器501放电。
所述比较器504比较所述充电电容器501放电时相应变更的电压与基准电压并向控制器505输出有效脉冲。
所述控制器505向所述多路复用器503输出对应于比较器504提供的有效脉冲的放电脉冲信号。并且，控制器505向门控制装置输出控制信号。
根据现有车辆用门开闭装置，当用户身体局部靠近门把手时所述感测部400通过所述靠近感测电容的上升，所述充电电容器501通过多路复用器503利用放电电容器502及感测部400放电时，比较器504比较放电时相应变更的充电电容器501的电压与基准电压并将该比较结果输出到控制器505。
控制器505根据比较器504输入的所述比较结果计算有效脉冲数。即，控制器505比较充电电容器501放电期间测定到的有效脉冲数与无负荷状态(或车门关闭状态)下的平均脉冲数，当平均脉冲数与有效脉冲数之差为最小有效脉冲数以上时判定为身体靠近引起的电容变化。
例如，无负荷状态下的平均脉冲数为500个，而由于身体靠近导致有效脉冲数变更为450个的情况下，控制器505计算无负荷状态下的平均有效脉冲数与身体靠近的情况下的有效脉冲数之差即50个，当该差即50个为最小有效脉冲数以上时判定为身体靠近引起的电容变化。若所述差为2～3个，则视为环境引起的公差并予以忽略。
之后，控制器505在判定结果为无负荷状态下的平均有效脉冲数与身体靠近引起的有效脉冲数之差为预先设定的最小有效脉冲数以上时，生成用于将车门变更为解锁状态的车门解锁信号并将生成的门解锁信号发送给门控制装置。此时，门控制装置对门解锁信号做出响应，将门锁定状态变更为解锁状态。
根据现有车门开闭控制装置，控制器505从比较器504接收数据即感测部400在有身体靠近时放电期间发生的有效脉冲。此时如图2所示，所述控制器505识别在各有效脉冲的下降区间形成的具有相同电压等级的数据电压(DataVoltage)Va、Vb、Vc、Vd，将识别的数据电压的个数作为有效脉冲数进行计算。
但从各有效脉冲的下降区间检测的数据电压Va、Vb、Vc、Vd是在低于1V的低电压范围急剧下降的电压，因此感测部400对极小电容变化也非常敏感从而造成误动作。尤其在雷雨天气等无负荷状态下电容变更的工作环境中误动作更为明显。
另外，图2示出了从四个有效脉冲的各下降区间检测的四个数据电压，而实际上为了与无负荷状态的平均有效脉冲数进行比较，需要测定多个有效脉冲并从多个有效脉冲的各下降区间检测数据电压，因此该个数使得处理速度相应下降。
[现有技术文献]
韩国专利授权号10-0767477(公告日期：2007年10月17日)“具有触摸传感器的车辆用智能钥匙系统”。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种对工作环境变化具有稳健性，能够快速判断是否有身体靠近的基于触摸传感器的车辆用门把手模块及具有该模块的车辆用门开闭装置。
技术方案
为达成上述目的，根据本发明一个方面的车辆用门把手模块包括：脉冲变更部，其将从触摸传感器放电的第一电压等级(V1)的第一放电脉冲(⑦)变更为具有上升到高于所述第一电压等级(V1)的第二电压等级(V2)的上升区间的第二放电脉冲(⑧)；有效脉冲生成部，其利用从所述第二放电脉冲(⑧)的上升区间检测的电压生成有效脉冲(⑩)；以及，电荷放大部，其将所述有效脉冲(⑩)放大成模拟形态的模拟电压，并将放大的所述模拟电压作为控制所述车门开闭的信号输出。
根据本发明另一方面的车辆用门开闭装置包括：触摸传感器，其内置于车门的把手，在身体靠近时使充电的电容放电；门把手模块，其通过相加所述触摸传感器放电时生成的第一电压等级的第一放电脉冲与具有高于所述第一电压等级的第二电压等级的输入脉冲生成具有上升到所述第二电压等级的上升区间的第二放电脉冲，并对从变形的所述第二放电脉冲的上升区间检测的电压抽样；以及，控制部，其以抽样的电压为基准判断身体是否靠近所述触摸传感器。
技术效果
根据本发明，相加身体靠近时触摸传感器放电的过程中生成的脉冲与通过RC延迟电路延迟的信号，并利用从相加得到的脉冲的上升区间检测的有效脉冲判断身体靠近与否，从而能够提供一种对工作环境变化具有稳健性且能够无延迟地快速感测是否有身体靠近的车辆用门把手模块及具有该模块的车辆用门开闭装置。
附图说明
图1为显示现有的利用触摸传感器控制车门开闭的装置的框图；
图2为显示现有的作为判断身体靠近的基准的有效脉冲的波形图；
图3为显示根据本发明一个实施例的车辆用门开闭装置的框图；
图4为用于说明图3中的冲击脉冲生成部的工作过程的波形图；
图5为用于说明图3中的切换部的工作过程的波形图；
图6为通过图3中的脉冲变更部变更的放电脉冲的波形图；
图7为图3中的门把手模块的各构成的输入输出波形图；
图8为用于说明本发明与现有技术之间差异的波形图。
具体实施方式
本发明利用延迟电路变形触摸传感器在身体靠近(或身体接触)时通过放电工作生成的脉冲(或放电脉冲)，从变形的脉冲的上升区间采样用于判断是否有身体靠近的数据电压，并以采样的数据电压(或有效脉冲)为基准判断所述身体靠近与否。
现有技术以在有效脉冲的下降区间急剧下降的低于1V的数据电压为基准判断是否有身体靠近，而本发明不同于所述现有技术，本发明以从有效脉冲的上升区间采样的1V以上的数据电压为基准判断是否有身体靠近，因此能够防止因采样错误引起的误动作。
并且在相比于现有技术更高的电压范围(或有效脉冲的上升区间)采样数据电压，因此能够确保准确采样。因此在判断是否有身体靠近时，比目前采集更少个数(例如，四个)的有效脉冲也能够判断是否有身体靠近。
因此，能够最小化目前因采样多个有效脉冲而发生的延迟时间，能够提高触摸传感器对身体靠近的反应速度。
以下参照附图详细说明本发明的优选实施例。
图3为显示根据本发明一个实施例的车辆用门开闭装置的框图。
参照图3，根据本发明一个实施例的车辆用门开闭装置600包括触摸传感器100、门把手模块200及控制部300。
所述触摸传感器100内置于车辆的门把手，可以是身体靠近时放电的传感器。所述触摸传感器100可以是身体靠近时电容发生变化的电容传感器(CapacitiveSensor)。但触摸传感器100不限于电容传感器，在能够判断是否有身体靠近的前提下其种类不受限制。
所述门把手模块200在所述触摸传感器100放电时生成有效脉冲。并且，门把手模块200将生成的所述有效脉冲变形为本发明公开的脉冲形态。并且，门把手模块200从变形的有效脉冲的上升区间采样用于判断是否有身体靠近的数据电压。以下对此做进一步详细说明。
所述控制部300以所述门把手模块200采样的数据电压为基准判断是否有身体靠近所述触摸传感器100。在车辆用智能钥匙系统适用所述车辆用门开闭装置600的情况下，所述控制部300根据采样的所述数据电压确认出有身体靠近时，通过与智能钥匙无线认证控制车门锁定或解锁。
门把手模块200
如上所述，所述门把手模块200从变形的有效脉冲的上升区间采样用于判断是否有身体靠近的数据电压。
因此所述门把手模块200如图3所示，包括冲击脉冲(impulse)生成部210、切换部220、脉冲变更部230、有效脉冲生成部240及电荷放大部250。
所述冲击脉冲生成部210生成用于控制所述切换部220的切换动作的冲击脉冲④。所述冲击脉冲生成部210从所述控制部300接收具有第一周期的输入脉冲①并生成具有比所述第一周期短的第二周期的冲击脉冲④。
具体来讲，所述冲击脉冲生成部210包括逆变器(inverter)212、具有并联的电阻R1与电容器C1的阻容电路(以下简称‘RC电路’)214、第一与非门(NANDGATE)216及第二与非门218。
所述逆变器212从所述控制部300接收具有第一周期的输入脉冲①并输出所述输入脉冲①的波形反转的反转脉冲①'。
所述RC电路216使所述反转脉冲①'根据由所述电阻R1的电阻值与根据所述电容器C1的容量值确定的RC时间常数延迟预定时间生成反转脉冲②。
所述第一与非门216对所述控制部300输入的输入脉冲①与所述RC电路216输入的延迟的所述反转脉冲②进行与非(NAND)运算。
所述第二与非门218通过对所述第一与非门216的运算结果与高电平(Highlevel)的逻辑值H进行与非(NAND)运算生成具有比所述输入脉冲①的第一周期短的第二周期的冲击脉冲④。
所述切换部220执行根据所述冲击脉冲生成部210输入的所述冲击脉冲④形成充电路径22A或放电路径22B的切换动作。所述切换部220可以是单刀双掷(Single-PoleDouble-Throw；SPDT)开关，但在能够形成充电路径22A或放电路径22B的情况下不受种类限制。
所述切换部220包括第一端子、第二端子、第三端子及控制端子，根据通过所述控制端子输入的所述冲击脉冲④形成连接所述第二端子与第三端子的所述充电路径22A或连接所述第一端子与所述第三端子的所述放电路径22B。
所述脉冲变更部230在所述切换部220形成所述放电路径22B的情况下，将通过所述切换部220的第一端子输出的具有第一电压等级的第一放电脉冲⑦变更为具有上升到高于所述第一电压等级的第二电压等级的上升区间的第二放电脉冲⑧。为此，所述脉冲变更部230包括并联的电阻R2与电容器C2。所述脉冲变更部230使从所述控制部300通过所述电阻R2的一端输入的具有所述第二电压等级的输入脉冲⑤根据由所述电阻R2的电阻值与电容器C2的电容值确定的RC时间常数延迟预定时间生成延迟输入脉冲⑥。通过相加如上生成的具有所述第二电压等级的延迟的延迟输入脉冲⑥与具有所述第一电压等级的第一放电脉冲⑦，将所述第一放电脉冲⑦变更为所述第二放电脉冲⑧。本实施例示出了用于生成延迟的所述延迟输入脉冲⑥的RC电路形态的脉冲变更部230，但并不受限于此，实际上还可以是能够生成与延迟的所述延迟输入脉冲⑥相同形态的信号的其他电路或软件。
所述有效脉冲生成部240利用从所述第二放电脉冲⑧的上升区间检测的电压生成时间轴上显示的有效脉冲⑩。
具体来讲，所述有效脉冲生成部240包括第三与非门242。所述第三与非门242可以对通过一个输入端输入的所述第二放电脉冲⑧的上升区间的电压等级与从所述控制部300通过另一个输入端输入的输入脉冲⑨进行与非运算生成所述有效脉冲⑩。其中，所述输入脉冲⑨是与所述第二放电脉冲⑧的上升区间同步的脉冲，不同于所述控制部300输入到所述冲击脉冲生成部210的所述输入脉冲①。
所述电荷放大部250将所述时间轴上显示的所述有效脉冲⑩放大成模拟形态的模拟电压，并将放大的所述模拟电压输出到所述控制部300的模数转换器310。
所述控制部300的所述模数转换器310将所述模拟电压转换为数字电压，所述控制部300利用转换的数字电压对所述有效脉冲的个数计数，并根据该计数结果判断是否有身体靠近所述触摸传感器100。
以下参照图4至图7所示波形图说明门把手模块200中各构成的工作。
图4为用于说明图3中的冲击脉冲生成部的工作过程的波形图。为便于理解说明内容，以下结合图3进行说明。
本发明的实施例中假设冲击脉冲生成部210生成具有200ns的高区间的冲击脉冲。
为生成具有200ns的高区间的冲击脉冲，所述冲击脉冲生成部210从控制部300接收具有200μs的第一周期的输入脉冲①。
逆变器212反转所述输入脉冲①，RC电路214将反转的反转脉冲①'转换成延迟200ns的反转脉冲②。
以后，第一与非门216通过对所述输入脉冲①与所述反转脉冲②进行运算生成保持200ns的低电平的脉冲③。此时，所述脉冲③中保持低电平的区间(200ns)是触摸传感器100的充电时间，所述脉冲③中保持高电平的区间是触摸传感器100的放电时间。
第二与非门218通过对所述脉冲③与高电平的逻辑信号进行与非运算转换为具有200ns区间的高电平的冲击脉冲信号④。
图5为用于说明图3中的切换部的工作过程的波形图。
参照图5，冲击脉冲生成部210生成的高电平的冲击脉冲信号④输入到切换部220的控制端子，切换部220对高电平的冲击脉冲信号④做出响应，形成连接第一端子与第三端子的放电路径22B。
所述放电路径22B在200ns区间内周期性形成。因此，充电于触摸传感器100的电荷放电期间生成的第一放电脉冲⑦如图5所示，在200ns区间内具有上升至第一电压等级V1(例如低于1V)后急剧下降的下降区间。
图6为显示通过图3中的脉冲变更部从第一放电脉冲变形的第二放电脉冲的波形图。
参照图6，从切换部220的第一端子输出的所述第一放电脉冲⑦通过所述放电路径22B输出到有效脉冲生成部240。此时，通过相加具有所述第一电压等级V1的第一放电脉冲⑦与施加到所述放电路径22B的来自所述脉冲变更部230的延迟输入脉冲⑥变形成所述第二放电脉冲⑧。
因此，所述第二放电脉冲⑧如图6所示，由第一电压等级的第一放电脉冲⑦及与所述第一放电脉冲⑦在时间轴上连续的第二电压等级的所述延迟输入脉冲⑥构成。
图7为说明图3中的有效脉冲生成部的工作过程的波形图。
参照图7，采用第三与非门242的有效脉冲生成部240利用所述第二放电脉冲⑧的上升区间生成时间轴上显示的有效脉冲⑩。
具体来讲，与所述第二放电脉冲⑧的上升区间即所述第二放电脉冲⑧中的所述延迟输入脉冲⑥的上升区间同步的高电平的输入脉冲⑨与所述第二放电脉冲⑧通过与非运算生成能够在时间轴上显示的低电平的有效脉冲⑩。
有效脉冲⑩通过电荷放大部250放大成模拟电压并发送到控制部300内的模数转换器310。
根据以上说明可知现有技术与本发明大致具有如下两个差异。
第一个差异为用于生成有效脉冲⑩的方法。即如图8所示，现有技术是检测出现在各第一放电脉冲⑦的下降区间的电压(低于1V的低电压)，因此为了生成准确的有效脉冲⑩，需要检测多个电压。
与此相反，本发明检测从第一放电脉冲⑦变形的第二放电脉冲⑧的上升区间即与第一放电脉冲⑦在时间上连续的各脉冲⑥的上升区间中的高电压(1V～1.5V)，因此比现有技术检测更少个数(例如，四个)的电压也能够生成准确的有效脉冲⑩。
第二个差异为输入到电荷放大部250的有效脉冲的个数。
现有技术是通过从低于1V的放电脉冲的下降区间检测的低电压生成有效脉冲，因此为了使电荷放大部完全充电，需要接收多个有效脉冲。因此电荷放大部完全充电所需的时间长。
与此相反，本发明是通过从变更成1V以上的放电脉冲的上升区间检测的高电压生成有效脉冲，因此利用相对少量个数的有效脉冲也能够使电荷放大部250完全充电。
这表示电荷放大部250完全充电所需的时间比过去短。因此相比于现有技术，本发明能够提供在缩短的一个周期(例如，四个有效脉冲)内能够相应地快速感测身体靠近的车辆用门开闭装置。
本发明不限于以上说明的实施例的构成及方法，可选择性地组合各实施例的全部或部分以实现多种变形。

Claims (15)

1.一种车辆用门把手模块，其特征在于，包括：
脉冲变更部，其将从触摸传感器放电的第一电压等级(V1)的第一放电脉冲(⑦)变更为具有上升到高于所述第一电压等级(V1)的第二电压等级(V2)的上升区间的第二放电脉冲(⑧)；
有效脉冲生成部，其利用从所述第二放电脉冲(⑧)的上升区间检测的电压生成有效脉冲(⑩)；以及
电荷放大部，其将所述有效脉冲(⑩)放大成模拟形态的模拟电压，并将放大的所述模拟电压作为控制所述车门开闭的信号输出。
2.根据权利要求1所述的车辆用门把手模块，其特征在于：
所述脉冲变更部通过相加从外部输入的具有所述第二电压等级(V2)的输入脉冲(⑤)延迟预定时间得到的延迟输入脉冲(⑥)与所述第一放电脉冲(⑦)，将所述第一放电脉冲(⑦)变更为所述第二放电脉冲(⑧)。
3.根据权利要求2所述的车辆用门把手模块，其特征在于：
所述第二放电脉冲(⑧)包括所述第一放电脉冲(⑦)及与所述第一放电脉冲(⑦)在时间上连续的所述延迟输入脉冲(⑥)。
4.根据权利要求2所述的车辆用门把手模块，其特征在于：
所述第二放电脉冲的上升区间是所述延迟输入脉冲(⑥)的上升区间。
5.根据权利要求2所述的车辆用门把手模块，其特征在于，还包括：
切换部，其通过切换动作生成连接所述触摸传感器与所述有效脉冲生成部的放电路径(22B)，
其中，所述脉冲变更部通过向所述放电路径(22B)施加所述延迟输入脉冲(⑥)将所述第一放电脉冲变更为所述第二放电脉冲。
6.根据权利要求5所述的车辆用门把手模块，其特征在于，所述脉冲变更部包括：
电阻(R2)，其接收从外部输入的所述第二电压等级(V2)的输入脉冲(⑤)；以及
电容器，是并联于所述电阻(R2)的电容器(C2)，延迟所述输入脉冲(⑤)生成所述延迟输入脉冲并将生成的所述延迟输入脉冲(⑥)施加到所述放电路径。
7.根据权利要求3所述的车辆用门把手模块，其特征在于：
所述有效脉冲生成部利用从所述延迟输入脉冲(⑥)的上升区间检测的电压生成所述有效脉冲。
8.根据权利要求1所述的车辆用门把手模块，其特征在于：
所述有效脉冲生成部包括第三与非门(242),
所述第三与非门(242)通过对所述第二放电脉冲(⑧)与与所述第二放电脉冲(⑧)的上升区间同步的输入脉冲(⑨)进行与非运算生成所述有效脉冲(⑩)。
9.一种车辆用门开闭装置，是控制车门开闭的车辆用门开闭装置，其特征在于，包括：
触摸传感器，其内置于所述车门的把手，在身体靠近时使充电的电容放电；
门把手模块，其将所述触摸传感器放电时生成的第一电压等级(V1)的第一放电脉冲变更为具有上升到高于所述第一电压等级的第二电压等级(V2)的上升区间的第二放电脉冲(⑧)，并利用从变更的所述第二放电脉冲(⑧)的上升区间检测的电压生成有效脉冲(⑩)；以及
控制部，其对所述有效脉冲(⑩)的个数计数并根据计数得到的个数确认是否有身体靠近所述触摸传感器。
10.根据权利要求9所述的车辆用门开闭装置，其特征在于：
车辆的所述门把手模块根据阻容时间常数延迟从所述控制部输入的输入脉冲生成具有上升到所述第二电压等级的上升区间的延迟输入脉冲(⑥)，并利用生成的延迟输入脉冲从所述第一放电脉冲生成所述第二放电脉冲。
11.根据权利要求10所述的车辆用门开闭装置，其特征在于：
车辆的所述门把手模块生成由所述第一放电脉冲及与所述第一放电脉冲在时间上连续的所述延迟输入脉冲构成的所述第二放电脉冲。
12.根据权利要求11所述的车辆用门开闭装置，其特征在于：
车辆的所述门把手模块利用从所述延迟输入脉冲的上升区间检测的电压生成所述有效脉冲。
13.根据权利要求9所述的车辆用门开闭装置，其特征在于，车辆的所述门把手模块包括：
脉冲变更部，其将从触摸传感器放电的第一电压等级的第一放电脉冲变更为具有上升到高于所述第一电压等级的第二电压等级的上升区间的第二放电脉冲；以及
有效脉冲生成部，其利用从变更的所述第二放电脉冲的上升区间检测的电压生成所述有效脉冲。
14.根据权利要求13所述的车辆用门开闭装置，其特征在于：
所述脉冲变更部通过相加从所述控制部输入的所述第二电压等级的输入脉冲延迟预定时间得到的延迟输入脉冲与所述第一放电脉冲，将所述第一放电脉冲变更为所述第二放电脉冲。
15.根据权利要求9所述的车辆用门开闭装置，其特征在于：
所述控制部在确认出所述身体靠近时，通过与智能钥匙之间的无线认证控制车门锁定或解锁。
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