CN105549094B - 检测用户存在以解锁对机动车的访问的方法和关联传感器 - Google Patents

Abstract

检测用户存在以解锁对机动车的访问的方法和关联传感器。本发明涉及一种用于使用传感器检测用户的存在以便解锁对机动车辆的访问的方法，所述传感器在获取阶段和测量阶段中执行所述检测。该方法是值得注意的，因为获取阶段和测量阶段是共存的。

Description

检测用户存在以解锁对机动车的访问的方法和关联传感器

技术领域

本发明涉及机动车辆的领域；更特别地，其涉及对机动车俩的访问的解锁。相应地，本发明提出一种用于使用传感器来检测用于解锁对机动车辆的访问的用户的存在的方法、与此相关联的传感器和包括该传感器的机动车辆。

背景技术

在机动车辆中，存在使用包括用于检测用户的存在的传感器的访问解锁系统的已知方法。以已知的方式，该传感器采取电容式接近传感器的形式，所述电容式接近传感器可以出于解锁门的目的被用来检测例如在门把手上的用户的手的存在，或者出于至少部分地打开后备箱（trunk）的目的被用来检测在车辆的后备箱之下的用户的脚的通过。

图1的示例示出了借助于封装在门把手2内的存在检测传感器1由用户解锁车门（未示出）。当用户将他的手M从远离把手2的第一位置P1移动到在把手2上的第二位置P2时，传感器1检测到该存在，导致门的解锁。

出于该目的，检测传感器1以已知的方式包括连接到印刷电路4的第一电极3，所述印刷电路4包括被称作检测电容器的电容器Cx和被称作存储电容器的电容器Cs。当用户的手M在电极3附近的第二位置P2时，用户充当被连接到地的第二电极，这使检测电容器Cx的电容增加到大于“休眠”（即如果无用户存在）的检测电容器Cx的标称电容的水平。

在图2中详细示出的现有技术方案的传感器包括电源电压生成器Vcc、第一电路A1、第二电路B1和电压比较装置COMP。

第一电路A1包括由检测电容器Cx表示的第一电极、限定在其端子处的存储电压Vs的存储电容器Cs、测量电阻Rs和三个双位开关（two-position switch) T1、T2和Ts。第一开关T1定位在电压生成器Vcc的正极端子和检测电容器Cx的第一端子之间。第二开关T2被放置在检测电容器Cx的第一端子和存储电容器Cs的第一端子之间，检测电容器Cx和存储电容器Cs中的每个的第二端子分别被连接到地G并且电压生成器Vcc的负极端子被连接到地G。第三开关Ts被放置在电压生成器Vcc的正极端子和测量电阻器Rs的第一端子之间，所述测量电阻器Rs的第二端子被连接到存储电容器Cs的第一端子。

第二电路B1包括由第一参考电阻器Rref1、第二参考电阻器Rref2和也被连接到地G的、限定参考电压Vref的参考电容器Cref形成的用于划分电源电压Vcc的桥。

比较装置COMP采取被连接从而将在存储电容器Cs的端子处的存储电压Vs与在参考电容器Cref的端子处的参考电压Vref进行比较的电压比较器的形式。

为了检测用户的存在，传感器在被称作获取阶段的第一阶段中和被称作测量阶段的第二阶段中交替地操作。

获取阶段包括用于对存储电容器Cs充电的预定数量nx的周期，该电容器在获取阶段的开始处被放电。如果无用户在传感器附近，则利用限定在存储电容器Cs的端子处的标称存储电压Vs_nom的标称电荷对存储电容器Cs充电。该传感器被称作“低消耗线性电荷转移传感器”。

周期包括经由检测电容器Cx提供在电压生成器Vcc和存储电容器Cs之间的线性电荷转移的四个步骤。在电路的初始状态中，三个开关T1、T2和Ts断开。第三开关Ts在获取阶段的四个步骤期间保持断开。在被称作充电步骤的第一步骤中，第一开关T1闭合并且第二开关T2断开，使检测电容器Cx能够通过电压生成器Vcc被充电。在被称作休息步骤的第二步骤中，第一开关T1和第二开关T2同时断开。在被称作放电步骤的第三步骤中，第一开关T1断开并且第二开关T2闭合，使电荷能够通过电流传导从检测电容器Cx转移到存储电容器Cs。最后，在是休息步骤的第四步骤中，第一开关T1和第二开关T2再次同时断开，如图2中示出的那样。

当存储电容器Cs已经被充电预定数量nx的周期而没有用户附近传感器时，在获取阶段的末尾处的存储电容器Cs的电荷等于标称电荷，并且在存储电容器Cs的端子处的存储电压等于在获取阶段的末尾处的标称存储电压Vs_nom。

另一方面，如果在获取阶段期间在传感器附近存在用户，则检测电容器Cx的电容增加，并且在获取阶段的末尾处的存储电容器Cs的电荷等于检测电荷，其大于标称电荷。在该情况下，在获取阶段的末尾处的存储电容器的端子处的电压等于检测电压Vs_det，其大于标称存储电压Vs_nom。

在测量阶段期间，第一开关T1和第二开关T2断开、第三开关Ts闭合从而通过测量电阻器Rs对存储电容器Cs充电，直到比较器指示存储电压Vs已经达到参考电压Vref，并且然后测量在第三开关Ts的闭合的时刻和存储电压Vs达到所述参考电压Vref的时刻之间流逝的时间。

如果在获取阶段期间在传感器附近无用户存在，则在第三开关Ts的闭合的时刻（当存储电压Vs等于标称电压Vs_nom时）和在其处存储电压Vs达到参考电压Vref的时刻之间测量的时间等于标称时间Tnom。换言之，如果不存在检测，则存储电压Vs在标称时间Tnom之后达到参考电压Vref。

在获取阶段期间存在传感器附近的用户中，在第三开关Ts的闭合的时刻（当存储电压Vs等于检测电压Vs_det时，其大于标称电压Vs_nom）和在其处存储电压Vs达到参考电压Vref的时刻之间测量的时间等于比标称时间Tnom短的检测时间Tdet，指示传感器电极附近的用户的存在的检测。换言之，如果检测到存在，则在测量阶段期间存储电压Vs更快地达到参考电压Vref。

由于已经检测到用户，所以传感器向以已知的方式被称为ECU（英语的电子控制单元）的车辆的电子计算机发送检测信号，然后如果需要则在认证之后解锁对车辆的相应访问。

在该技术方案中，之后是测量阶段的获取阶段的预定数量nx的周期的连续的可以证明是耗时的，因此增加是相当大的缺点的检测和解锁访问需要的时间。

因此发明目的在于通过提出用于减少检测用于解锁对车辆的访问的用户的存在需要的时间的、简单、可靠、快速和有效的技术方案来克服该缺点。

发明内容

为此，本发明提出一种用于使用传感器来检测用于解锁对机动车辆的访问的用户的存在的方法，所述传感器包括:

● 电源电压生成器，

● 第一电路，其包括限定在其端子处的检测电压的、用于检测用户的存在的电容器、限定在其端子处的存储电压的存储电容器、用于使用电源电压控制检测电容器的充电的装置、用于控制检测电容器到存储电容器中的放电的装置，以及用于校准使用电源电压生成的存储电容器的充电电流的装置，

● 第二电路，其包括限定在其端子处的参考电压的参考电容器和用于将电源电压分成参考电压的桥接电路，

● 用于将所述存储电压与所述参考电压进行比较以便检测用于解锁对机动车辆的访问的用户的存在的装置，

所述方法包括获取阶段和包括使用电源电压对存储电容器充电的步骤的测量阶段，在所述获取阶段期间对检测电容器充电的步骤和将所述检测电容器放电到存储电容器中的步骤被连续地重复预定数量nx次，该方法是值得注意的，因为获取阶段和测量阶段共存。

通过同时地执行获取阶段和测量阶段，检测用户的存在需要的时间可以被大大减少，因为两个阶段并行地执行。

还优选地，当传感器包括数模转换器（在英语中被缩写成DAC）时，方法包括其中参考电压以如下这样的方式由所述数模转换器确定的步骤：该电压总大于在检测电容器到存储电容器中的放电的预定数量nx的末尾处的存储电压。有利地，参考电压和存储电压之间的差在预定数量nx的放电之后小于100 mV。因此数模转换器的使用使得动态地限定将达到的参考电压以便克服分量的漂移、特别是检测电容器的电容的分量的漂移并且以便使传感器的测量时间最小化成为可能。

本发明还涉及用于检测用于解锁对机动车辆的访问的用户的存在，所述传感器包括：

● 电源电压生成器，

● 第一电路，其包括限定在其端子处的检测电压的、用于检测用户的存在的电容器、限定在其端子处的存储电压的存储电容器、用于使用电源电压控制检测电容器的充电的装置、用于控制检测电容器到存储电容器中的放电的装置，以及用于校准使用电源电压生成的存储电容器的充电电流的装置，

● 第二电路，其包括限定在其端子处的参考电压的参考电容器和用于将电源电压分成参考电压的桥接电路，以及

● 用于将所述存储电压与所述参考电压进行比较以便检测用于解锁对机动车辆的访问的用户的存在的装置，

传感器是值得注意的，因为校准装置采取一方面被连续地电连接到电源电压生成器并且另一方面被连续地电连接到存储电容器的、优选是单个电阻器的测量电阻器的形式。

在电源电压生成器和测量电阻器之间的开关的缺乏使获取阶段和测量阶段能够被同时地执行，由此有利地减少用于检测传感器附近的用户的存在所需要的时间而保留传感器的类似灵敏度。更进一步地，在电源电压生成器和测量电阻器之间的开关的缺乏使传感器的复杂度以及因此成本能够被减少。

优选地，校准装置由一方面被连续地电连接到电源电压生成器并且另一方面被连续地电连接到存储电容器的、优选是单个电阻器的测量电阻器组成。

还优选地，传感器包括被配置成以如下这样的方式确定参考电压的数模转换器（在英语中被缩写成DAC）：该电压总大于在检测电容器到存储电容器中的放电的预定数量nx的末尾处的存储电压。

本发明还提出包括诸如上文描述的传感器的传感器的机动车辆。

附图说明

根据引用附图的、通过非限制性示例提供的、其中相同的引用被给予类似的对象的以下描述，本发明的其他特性和优势将清楚。

－ 图1（上文描述的）示意性地示出了通过用户的手的存在的检测的机动车辆门的解锁。

－ 图2（上文描述的）示出了现有技术传感器的实施例。

－ 图3示出了根据本发明的传感器的实施例。

－ 图4示出了在图3的传感器的获取阶段的周期期间的存储电压Vs和参考电压Vref的变化。

具体实施方式

意图使根据本发明的传感器适合机动车辆以允许对车辆、例如后备箱或门的访问中的一个的解锁。下文参考图3描述了传感器的实施例。

检测传感器包括例如5 V的连续电源电压Vcc的生成器、第一电路A2、第二电路B2和电压比较装置COMP。

第一电路A2包括用于检测用户的存在的、至少部分地形成第一电极的检测电容器Cx；存储电容器Cs；用于使用电源电压Vcc控制检测电容器Cx 的充电的装置；用于控制检测电容器Cx 到存储电容器Cs的放电的装置；以及用于使用电源电压Vcc控制存储电容器Cs的充电的装置。

第一电极以如下这样的方式在例如把手的车辆的元件中扩展：形成被连接到地的第二电极的用户的身体的部分可以接近第一电极并且由此增加检测电容器Cx的电容。

检测电容器Cx限定在其端子处的检测电压Vx并且存储电容器Cs使用检测电压Vx限定在其端子处的存储电压Vs。

在该示例中，用于使用电源电压Vcc控制检测电容器Cx的充电的装置采取一方面被连接到电源电压生成器Vcc的正极端子并且另一方面被连接到检测电容器Cx的第一端子的第一双位开关T1的形式。第一开关T1被配置成在其中其允许由电源电压Vcc生成的电流的流动的闭合位置和其中其防止由电源电压Vcc生成的电流的流动的断开位置之间切换。

在该示例中，用于控制检测电容器Cx到存储电容器Cs中的放电的装置采取一方面被连接到检测电容器Cx的第一端子并且另一方面被连接到存储电容器Cs的第一端子的第二开关T2的形式。第二开关T2被配置成在其中其允许由检测电容器Cx的放电生成的电流的流动的闭合位置和其中其防止电流的流动的断开位置之间切换。

检测电容器Cx和存储电容器Cs中的每个的第二端子连同电压生成器Vcc的负极端子一起被连接到地G。

优选地，通过微控制器（未示出）控制第一开关T1和第二开关T2。

在该示例中，用于控制根据电源电压Vcc对存储电容器Cs充电的装置采取单个测量电阻器Rs的形式，所述单个测量电阻器Rs一方面通过其第一端子被连续地电连接到电源电压生成器Vcc的正极端子并且另一方面通过其第二端子被连续地电连接到存储电容器Cs的第一端子。该测量电阻器Rs允许从电压生成器Vcc对存储电容器Cs充电直到存储电压Vs达到下文描述的参考电压Vref的值。

通过示例，检测电容器Cx、存储电容器Cs和测量电阻器Rs的值可以如下：

。

第二电路B2包括限定在其端子处的参考电压的参考电容器Cref和用于划分电源电压Vcc的桥接电路。

桥接电路使电源电压Vcc能够被划分成参考电压Vref。出于该目的，桥接电路包括第一参考电阻器Rref1和第二参考电阻器Rref2。第一参考电阻器Rref1一方面通过其第一分支被连接到电源电压生成器Vcc的正极端子并且另一方面通过其第二分支被连接到参考电容器Cref的第一分支。第二参考电阻器Rref2一方面通过其第一分支被连接到参考电容器Cref的第一分支并且另一方面通过其第二分支被连接到地G。参考电容器Cref的第二分支被连接到地G。

应该注意上述数模转换器可以代替第一参考电阻器Rref1和第二参考电阻器Rref2，使得参考电压通过软件编程可调整。

通过示例，参考电容器Cref、第一参考电阻器Rref1和第二参考电阻器Rref2的值可以如下：

Cref = 10 nF

Rref1 = 47 kΩ

Rref2 = 47 kΩ。

电压比较装置COMP被配置用于将存储电压Vs与参考电压Vref进行比较以便检测用户的存在，以在两个电压相等时使对机动车辆的访问能够被解锁。以已知的方式，比较装置COMP可以采取电压比较器的形式。

可选地，传感器可以包括数模转换器（在英语中被缩写成DAC），其被配置成以如下这样的方式确定参考电压Vref：该电压总是大于在检测电容器Cx到存储电容器Cs中的预定数量nx的放电的末尾处的存储电压Vs。

为了检测用户的存在，传感器在被称作获取阶段的阶段中和在被称作测量阶段的第二阶段中操作。根据本发明，这两个阶段至少部分地共存。

获取阶段包括用于对存储电容器Cs充电的预定数量nx的周期，该电容器在获取阶段的开始处放电。如果无用户在传感器附近存在，则利用限定在存储电容器Cs的端子处的标称存储电压Vs_nom的标称电荷对存储电容器Cs充电。该传感器被称作“低消耗线性电荷转移传感器”。

参考图4，周期持续时间T并且包括经由检测电容器Cx提供在电压生成器Vcc和存储电容器Cs之间的线性电荷转移的四个步骤。在电路的初始状态中，第一开关T1和第二开关T2断开。

在被称作充电步骤的第一步骤E1中，第一开关T1闭合，使检测电容器Cx能够通过电压生成器Vcc被充电。

在被称作休息步骤的第二步骤E2中，第一开关T1和第二开关T2断开。

在被称作放电步骤的第三步骤中E3中，第二开关T2闭合，使电荷能够通过电流传导从检测电容器Cx转移TC到存储电容器Cs。

最后，在第四休息步骤E4中，第一开关T1和第二开关T2断开。

根据本发明，如在图4中示出的那样，测量阶段与获取阶段发生在相同时间。因此存储电容器Cs通过来自检测电容器Cx的电荷转移TC并且通过穿过测量电阻器Rs的线性充电LIN两者被连续地充电，使得减少传感器的总测量时间并且因此减少检测时间成为可能。

存储电容器Cs的该充电继续，直到比较器指示存储电压Vs和参考电压Vref相等，并且充电的持续时间被测量。

如果传感器包括数模转换器（在英语中被缩写成DAC）时，则该数模转换器可以被用来以如下这样的方式动态地确定参考电压Vref：该电压总大于在检测电容器Cx到存储电容器Cs中的放电的预定数量nx的末尾处的存储电压Vs。有利地，参考电压Vs的该值可以被设置使得在参考电压Vref和存储电压Vs之间的差在预定数量nx的放电之后小于100 mV。

如果在获取和测量阶段期间无用户在传感器附近存在，则在获取阶段的第一周期的开始的时刻和存储电压Vs达到参考电压Vref的时刻之间测量的时间等于标称时间Tnom。换言之，如果不存在检测，则存储电压Vs在标称时间Tnom之后达到参考电压Vref。因此，如果存储电容器Cs已经被充电预定数量nx的周期，则这意味着没有用户已经接近传感器，然后在获取阶段的末尾处的存储电容器Cs的电荷等于标称电荷值，并且然后在存储电容器Cs的端子处的存储电压Vs等于标称存储电压Vs_nom。

另一方面，如果在获取和测量阶段期间在传感器附近存在用户，则检测电容器Cx的电容增加，并且因此存储电压Vs达到参考电压Vref需要的周期的数量y小于周期的预定数量nx。换言之，在获取阶段的第一周期的开始的时刻和存储电压Vs达到参考电压Vref的时刻之间测量的时间等于检测时间Tdet，其小于标称时间Tnom（即存储电压Vs更迅速地达到参考电压Vref）。

由于用户已经被检测到，所以传感器向以已知的方式被称为ECU（英语的电子控制单元）的车辆的电子计算机发送检测信号，然后如果需要则在认证之后解锁对车辆的相应访问。

因此，通过与获取阶段同时执行测量阶段，就是说从一开始而不是一个接一个，有可能在获取时间中并且因此在检测时间中实现增益，有利地导致对车辆的访问的较快解锁和传感器的较低电能消耗。

最后，应注意本发明不限于上文描述的示例并且可以在本领域的那些技术人员的能力内以多种方式变化。

Claims (6)

1.一种用于使用传感器（1）来检测用于解锁对机动车辆的访问的用户的存在的方法，所述传感器（1）包括：

● 电源电压（Vcc）的生成器，

● 第一电路（A2），其包括限定在其端子处的检测电压（Vx）的、用于检测用户的存在的检测电容器（Cx）、限定在其端子处的存储电压（Vs）的存储电容器（Cs）、用于使用电源电压（Vcc）控制检测电容器（Cx）的充电的装置、用于控制检测电容器（Cx）到存储电容器（Cs）中的放电的装置，以及用于校准使用电源电压（Vcc）生成的存储电容器（Cs）的充电电流的装置，

● 第二电路（B2），其包括限定在其端子处的参考电压（Vref）的参考电容器（Cref）和用于将电源电压（Vcc）划分成参考电压（Vref）的桥接电路，

● 电压比较装置（COMP），其用于将所述存储电压（Vs）与所述参考电压（Vref）进行比较以便检测用于解锁对机动车辆的访问的用户的存在，

所述方法包括获取阶段和包括使用电源电压（Vcc）对存储电容器（Cs）充电的步骤的测量阶段，在所述获取阶段期间对检测电容器（Cx）充电的步骤（E1）和将所述检测电容器（Cx）放电到存储电容器（Cs）中的步骤（E3）被连续地重复预定数量nx次，

所述方法其特征在于获取阶段和测量阶段是同时执行的。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于当传感器（1）包括数模转换器时，所述方法包括其中参考电压（Vref）以如下这样的方式由所述数模转换器确定的步骤：该电压总是大于在检测电容器（Cx）到存储电容器（Cs）中的预定数量nx的放电的末尾处的存储电压（Vs）。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于参考电压（Vref）和存储电压（Vs）之间的差在预定数量nx的放电之后小于100 mV。

4.一种用于检测用于解锁对机动车辆的访问的用户的存在的传感器（1），所述传感器包括：

● 电源电压（Vcc）的生成器，

● 第一电路（A2），其包括限定在其端子处的检测电压（Vx）的、用于检测用户的存在的检测电容器（Cx）、限定在其端子处的存储电压（Vs）的存储电容器（Cs）、用于使用电源电压（Vcc）控制检测电容器（Cx）的充电的装置、用于控制检测电容器（Cx）到存储电容器（Cs）中的放电的装置，以及用于校准使用电源电压（Vcc）生成的存储电容器（Cs）的充电电流的校准装置，

● 第二电路（B2），其包括限定在其端子处的参考电压（Vref）的参考电容器（Cref）和用于将电源电压（Vcc）划分成参考电压（Vref）的分压器桥接电路，

● 电压比较装置（COMP），其用于将所述存储电压（Vs）与所述参考电压（Vref）进行比较以便检测用于解锁对机动车辆的访问的用户的存在，

所述传感器（1）其特征在于校准装置采取一方面被连续地电连接到电源电压的生成器（Vcc）并且另一方面被连续地电连接到存储电容器（Cs）的测量电阻器（Rs）的形式。

5.如权利要求4所述传感器（1），其特征在于其包括被配置成以如下这样的方式确定参考电压（Vref）的数模转换器：该电压总是大于在检测电容器（Cx）到存储电容器（Cs）中的预定数量nx的放电的末尾处的存储电压（Vs）。

6.一种包括如前述权利要求4和5中的任何一个所述的传感器（1）的机动车辆。