CN106688019A - 用于门把手的数据采集和测量采集的装置以及用于这种装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对车辆(1)的门把手(2)进行数据采集和测量采集的装置(10)，所述装置具有：至少一个通信装置(11)、特别是用于与外部通信设备(3)进行NFC数据交换的NFC装置(11)；和至少一个用于测量(20)电容变化的传感器装置(12)。根据本发明设定，设有恰好一个电压装置(14)，用于对所述至少一个通信装置(11)和所述至少一个传感器装置(12)进行共同的电压调节。

Description

用于门把手的数据采集和测量采集的装置以及用于这种装置 的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的、用于对车辆门把手进行数据采集和测量采集的装置。此外，本发明还涉及一种根据权利要求10前序部分所述的、用于运行用于数据采集和测量采集的装置的方法。
背景技术
由现有技术已知，通信装置、如NFC(近场通信)装置以及传感器装置共同在车辆、特别是机动车的门把手的区域中使用。作为传感器在此常常使用电容式传感器，所述传感器作为接近传感器可以通过测量电容变化来探测物体、如例如手的接近。在相应的探测中导入车辆的一个功能、如用于利用电子钥匙或识别发射器(ID发射器)进行认证的授权查询。在此干扰影响会造成问题，所述干扰影响会导致误触发传感器。在此可能会频繁地错误激活传感器、例如相应频繁地触发授权查询并由此导致高耗电或车辆电池放电。这类误触发可通过导致电容变化的外部因素(如门把手区域内的雨水)引起。电容变化于是被错误地识别为物体接近。误触发的另一重要原因在于传感器供电电压的波动。出于这个原因，要求传感器以自身用于电压调节(电压控制)的电压装置运行。会造成问题的特别是通信装置、如NFC装置，所述通信装置在运行中需要非常高的电功率，由此可能对接近传感器的电容测量造成特别大的干扰。对于各单个设备，如传感器装置和NFC装置，通过自身的、单独的用于电压调节(电压调控)的电压装置可以确保尽可能恒定的用于传感器的工作电压。
这里已经证实不利的是，已知的用于数据采集和测量采集的装置由于必要的单独的电压调节、特别是通过至少两个不同的电压装置进行的电压调节而具有较高的空间需求，在制造上是昂贵的并且此外还有较高的维护费用。
发明内容
因此，本发明的目的在于至少部分克服前述缺陷。本发明的目的尤其是在于实现用于数据采集和测量采集的装置的可靠且同时低成本的结构。
上述目的通过具有权利要求1的特征的装置、具有权利要求10的特征的方法、具有根据本发明的用于数据采集和测量采集的装置的门把手以及具有至少一个根据本发明的门把手和根据本发明的用于数据采集和测量采集的装置的车辆来实现。本发明的其他特征和细节由各从属权利要求、说明书和附图得出。这里与根据本发明的装置相关地描述的特征和细节当然对于根据本发明的方法、根据本发明的门把手以及根据本发明的车辆也适用，并且相应地反之亦然，从而对本发明各个方面的公开内容始终进行相互参照或者可以始终进行相互参照。
根据本发明的装置用于对车辆、特别是机动车的门把手进行数据采集和测量采集，所述装置具有至少一个通信装置、特别是用于与外部通信设备进行NFC数据交换的NFC装置和至少一个特别是用于测量电容变化的传感器装置。在此设有恰好一个、特别是仅一个电压装置，用于对所述至少一个通信装置、特别是NFC装置、和所述至少一个传感器装置进行共同的电压调节。在下面与NFC装置相关地描述的特征在此当然对于通信装置也适用。在此为了与外部通信设备进行数据交换，通信装置例如也可具有标准蓝牙接口、无线电接口、WLAN接口和/或类似物以替代NFC装置。
为了共同的电压调节上述电压装置可以具有调压器和/或稳压器或者构造成调压器和/或稳压器。电压调节因此特别是描述对NFC装置或传感器装置的工作电压进行调压和/或稳压。为此，电压装置可以以例如5V至27V和/或4V至10V范围内的供电电压运行和/或具有所述供电电压作为输入信号。所述供电电压于是特别是可通过电压装置根据预先规定的工作电压值进行适配或调节。所述预先规定的工作电压值特别是根据能实现NFC装置和/或传感器装置可靠运行的工作电压来确定。NFC装置的理想工作电压例如大致为3.3V，而传感器装置的理想工作电压大致为2.5V。但也可以设想，可以允许与所述理想工作电压有偏差，所述偏差例如在+/-1V、+/-2V或最大+/-3V的范围内。NFC装置和/或传感器装置因此在结构上这样适配，使得在所述范围内仍能实现可靠的运行。出于这个原因，可以通过恰好一个电压装置这样实现共同的电压调节，即NFC装置以及传感器装置都以相同的、定义的、例如大致为3.3V的工作电压运行。其优点在于，NFC装置以及传感器装置的运行需要恰好一个、特别是仅一个共同的电压装置(例如调压器)并且由此可以节省用于第二个电压装置的成本和结构空间。
这里可以设想，电压装置可以构造成电压调节器。所述电压装置例如可以是线性调节器，如并联调节器(Querregler)和/或串联调节器并且为了进行电压调节而具有电气构件、例如齐纳二极管。此外，电压装置也可以构造成低压差线性(Low-Drop)调压器，在此例如使用集成在所述电压装置中的MOSFET。低压差线性调压器在此这样构造成串联调节器，使得输入电压和输出电压之间的最小必要电压差减小。这个特性例如通过在电压装置的串联支路中使用pnp晶体管来实现。在此，可以以例如5至27V的输入电压使所述电压装置工作并输出大致为3.3V的电压。通过所述电压装置例如允许输出电压与额定值(例如3.3V)具有小于1％、2％、4％和/或5％的偏差。与输入电压相比输出电压也可与额定值具有以两倍、三倍和/或四倍减小的偏差。由此实现了这样的优点，即，与以供电电压直接供能相比，通过使用所述电压装置可以实现NFC装置和/或传感器装置更为可靠的运行。为此所述电压装置可以直接与NFC装置和/或传感器装置连接，即在所述电压装置之后不再对NFC装置或传感器装置进行进一步的电压调节。
此外也可能的是，所述传感器装置可仅用于电容测量或者说通过传感器装置和/或传感器装置的传感器单元可仅测量电容变化。传感器装置例如仅具有用于电容测量的传感器，由此可以简化传感器装置的结构。此外可以设定，传感器装置具有接近传感器，以便特别是通过测量电容变化探测物体、如手的接近。为了进行电容测量，传感器装置例如可以具有这样的电路，通过所述电路借助频率测量、阻抗测量、充电时间测量和/或(电容器)再充电法(Umladeverfahren)可以测量传感器单元或传感器装置的传感器电极上的电容差。传感器电极或传感器单元在此构成电容器，所述电容器的电容可通过物体的接近发生改变。因此在探测电容变化时可以检测物体的接近。为了测量电容变化例如可以根据再充电法例如通过对传感器电极进行再充电而使参考电容器时钟脉冲式放电到参考电压。参考电容器可以与待测量的电容、即传感器电极并联。此外可以设有分析评估及控制装置，所述分析评估及控制装置例如具有至少一个比较器和至少一个时钟脉冲发生器(Taktgenerator)。由此可以测量再充电过程的数量，即为了达到参考电压所需的必要的时钟脉冲和/或放电脉冲的数量。放电所需的数量和/或时间在此是待测量电容的度量。由此实现了简单且有效的电容测量。
在根据本发明的装置中，传感器装置优选与NFC装置一起设置在门把手中/上。由于可以通过传感器装置探测物体、特别是操作者或操作者的手向车辆的接近，以便触发例如认证过程，传感器装置紧邻NFC装置地设置是特别有利的。NFC装置在此是符合NFC(近场通信)标准的通信器件。NFC技术是一种非接触的感应式连接技术。这种技术在13.56MHz的频率范围内工作并且在最高10cm的有效范围内提供最大每秒424Kbit的数据传输速率。NFC技术特别是与例如基于ISO/IEC 14443A(例如NXP的Mifare技术)的智能卡系统或智能卡基础设施兼容，也与索尼公司的FeliCa-Card兼容，这种技术用于公共短途交通的电子车票以及用于支付应用。在此NFC装置可以通过NFC数据交换例如直接用于操作者的认证，其方式例如是通过NFC数据交换从外部通信设备向车辆传输代码。除了通过NFC数据交换进行授权查询外，例如还可以设想，交换车辆方面的参数，如在下面还将详细说明的。通信设备在此例如可以是ID转发器、手机、平板电脑(计算机)、银行卡和/或智能卡等，所述通讯设备通常由操作者随身携带。因此设置在门把手上或设置在传感器装置附近对于减小与操作者或通信设备的距离是有利的。例如在此也可以由于通过传感器装置探测到接近而启动NFC装置的查询(Abfrage)。
在本发明的范围内可以有利地设定，传感器装置具有分析评估及控制装置和至少一个传感器单元、特别是电容式传感器，优选通过所述分析评估及控制装置既能实施对NFC装置的控制，也能实施对至少一个传感器单元的控制。分析评估及控制装置特别是可以构造成单片电路、特别是集成电路或微控制器，并且例如以SMD(表面组装器件(surface-mounted device))结构形式集成到根据本发明的装置的电路板上。分析评估及控制装置还可以具有所述电压装置或与所述电压装置构成单片电路。传感器单元例如可这样构成用于电容测量的测量电容器，即，所述传感器单元具有金属丝和/或至少一个导电电极，在此通过物体接近至少一个电极会引起传感器单元的电容变化。电容变化例如通过分析评估及控制装置特别是借助于再充电法确定，为此如上所述累加时钟脉冲直至达到参考电压。为了检测测量值、即确定电容变化，分析评估及控制装置例如可以通过至少一个电缆和/或金属丝和/或通过无线电与传感器单元电气连接。原则上在传感器装置进行测量时、即在确定传感器单元的电容变化时，需要尽可能恒定并且稳定的工作电压，由此达到的参考电压才能可靠地归因于电容变化。例如通过NFC装置的运行、即查询和/或数据交换引起的电压波动可影响传感器装置的工作电压。通过这种电压波动于是发生传感器装置的误触发，因为即使没有实际电容变化时也可达到参考电压。由于NFC装置和传感器装置与仅一个或者说恰好一个共同的电压装置连接用于共同电压调节，因此通过NFC装置导致的电压波动的影响是特别显著的。因此，为了避免这种误触发，特别是通过分析评估及控制装置防止和/或阻止NFC装置和传感器装置或传感器单元的同时运行。在此分析评估及控制装置例如可以同时用于控制和/或分析评估NFC装置以及传感器装置(即至少一个传感器单元)和/或仅用于控制和/或分析评估传感器装置。根据后一种替代方案可以规定，NFC装置具有自身的分析评估装置，该分析评估装置处理NFC数据交换的数据。就是说，所述分析评估及控制装置例如仅具有用于利用传感器装置进行电容测量的功能，或者优选也可以承担NFC数据交换或相应的数据分析评估的功能。原则上分析评估及控制装置可适用于实施传感器装置的控制和/或运行，特别是这样实施，即，分析评估及控制装置(电)控制传感器装置的至少一个传感器单元和/或全部传感器单元。由此实现了这样的优点，分析评估及控制装置实现了可靠且有效的数据采集和测量采集。
表述“传感器装置的运行”或“传感器装置的测量”在此例如是指通过分析评估及控制装置对传感器装置或传感器单元进行的测量、测量采集和/或电容测量的分析评估和/或控制、激活和/或能量供应。表述“NFC装置的运行”在此优选是指NFC装置的查询、分析评估、NFC数据交换的数据生成和/或使用和/或控制、激活和/或能量供应。在NFC装置运行时例如还实施用于发送查询脉冲(用于识别准备进行通信的通信设备)的轮询、与通信设备的数据交换和/或用于数据交换的数据的分析评估和生成。术语“控制”可以是指分析评估、运行、测量、电流或电压供应和/或数据通信。
在另一种可能的方案中可以设定，分析评估及控制装置与NFC装置和/或传感器装置的至少一个传感器单元电气连接，以便检测输入信号和/或输出信号，并且特别是可以通过分析评估及控制装置监控检测到的输入信号和/或输出信号来降低通过NFC装置对测量造成的干扰。分析评估及控制装置可以相应地用于识别通过NFC装置的运行产生的电压波动。这种电压波动例如会引起传感器装置的无效测量、特别是传感器装置的传感器单元的错误电容变化和/或误触发。例如在超过定义的极限值时，可以直接通过分析评估及控制装置分析评估输入信号和/或输出信号来识别所述电压波动。也可以设想，一般而言可以这样避免NFC装置和传感器装置的同时运行或者说同时的分析评估，即，监控输入信号和/或输出信号并且特别是根据所述输入信号和/或输出信号来控制NFC装置和传感器装置。分析评估及控制装置特别是这样进行控制，即，在NFC装置运行时停止或阻止传感器装置的同时运行(即通过传感器单元测量电容变化)。特别是传感器装置的分析评估及控制装置持续地、即无中断地继续运行，因为分析评估及控制装置必须实施对传感器装置的相应控制。由此可以有效地防止或减少对测量的干扰。
此外，在根据本发明的装置中可以设定，对NFC装置和传感器装置、特别是传感器装置的分析评估及控制装置和/或传感器单元的共同的电压调节可以直接通过所述电压装置实施，并且特别是分析评估及控制装置为了对所述至少一个传感器单元进行能量供应与所述至少一个传感器单元电气连接。在此可以设想的是，为了直接进行电压调节，NFC装置和/或传感器装置直接与所述电压装置电气连接。也可能的是，NFC装置和分析评估及控制装置的电压调节和能量供应直接、即径直地通过所述电压装置进行，而传感器单元的能量供应则直接或径直地通过分析评估及控制装置进行。在前一种情况下，传感器装置的传感器单元的电压调节也直接通过所述电压装置进行，这是因为由电压装置进行的对分析评估及控制装置的电压调节直接涉及所述传感器单元。因此传感器单元的能量供应直接受到电压装置的电压调节的影响并且不会例如还受到其他电压装置的影响。其优点在于，分析评估及控制装置以及传感器单元都可以具有共同的电压调节。
在本发明的范围内可以有利地设定，通过分析评估及控制装置能够在测量技术上检测到NFC装置和传感器装置在时刻(t1)至少部分的同时运行，在此特别是在时刻(t1)采集的传感器装置的测量值可以被分析评估及控制装置标记为错误的。这有时是指时间上部分重叠的运行，因而由此可对传感器装置的测量造成干扰。由此实现了这样的优点，即，从一开始就避免了使用因电压波动引起的错误测量。因此一般而言避免了在同时运行时同时进行测量分析评估。“同时运行”在此特别是指，在NFC装置进行查询和/或数据交换的同时由传感器装置测量电容变化。因此尽管同时进行测量，但测得的数值例如被标记和/或废弃。标记例如可以是旗标，所述旗标作为二进制变量或以确定的二进制码分配给测量值并标记所述测量值。所述旗标例如连同测量值被存储在根据本发明的装置的非易失性存储单元中。也可能的是，分析评估及控制装置识别肯定会引起错误测量的电压波动并且例如仅相应标记采集到的错误测量值。
在本发明的范围内，当分析评估及控制装置与NFC装置和/或与至少一个传感器单元和/或与车辆电子设备具有数据连接、特别是SPI连接时，能够实现另一个优点，在此特别是可通过所述数据连接传输用于控制和/或分析评估的数据。SPI(串行外设接口(SerialPeripheral Interface))连接在此是一种通过符合SPI标准的总线系统实现的数据连接。在此可涉及串行数据总线，并且根据本发明的装置或分析评估及控制装置特别是作为从设备结合到车辆的总线系统中。为此目的，车辆可以具有SPI主控制器。所述控制器例如可以集成在车辆的车辆电子设备中，在此分析评估及控制装置通过数据连接与车辆电子设备连接。NFC装置在此可以直接与车辆电子设备连接和/或为了数据交换与分析评估及控制装置连接。与分析评估及控制装置的数据连接的优点在于，首先可以通过分析评估及控制装置接收NFC装置的数据并对其进行分析评估并且例如根据所述数据来运行NFC装置和/或传感器装置，以便例如避免干扰传感器装置的测量。同样可以设想的是，所述数据连接例如具有CAN(控制器区域网络(Controller Area Network))总线或LIN(局域互联网络(LocalInterconnect Network))总线。
在本发明的范围内可以有利地设定，通过分析评估及控制装置能够接收NFC装置的数据交换的数据，对其进行分析评估和/或将其传输给能与分析评估及控制装置连接的车辆电子设备，特别是用于实施身份查验/认证，为了与车辆电子设备连接特别是设有接口单元。通过这种方式NFC装置以及具有用于识别接近的电容式传感器元件的传感器装置都可以用于进行身份查验。也可以设想的是，将NFC装置用于其他功能。这例如可以是通过数据交换进行的数据传输，所述数据包含关于车辆和/或关于操作者的信息。为了实现数据连接还可以给分析评估及控制装置设置接口单元，所述接口单元适用于根据数据交换的数据连接(例如SPI连接)进行通信。
在本发明的范围内在另一种可能的方案中可以设定，设有非易失性存储单元，所述非易失性存储单元包含数据，特别是包含具有关于车辆参数的信息的数据，所述数据能通过NFC装置传输和/或接收。非易失性存储单元在此可以是ROM存储器(只读存储器)、闪存存储器、EPROM(可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)和/或硬盘和/或类似存储器。数据例如可以包含关于车辆参数和/或关于车辆的信息，所述信息例如包括油箱油量、关闭装置的状态、关于打开或关闭的门和/或窗信息、例如用于进行维护的传感器装置和/或NFC装置的参数化信息、其他维护参数、用户设定和/或操作者特定数据(如座椅位置、特别是在车辆共享时的驾驶执照等)。通信设备或辅助通信设备同样可以具有包含所述数据/信息的存储器并且可以构造成例如手机、笔记本电脑和/或智能手机。其优点在于，可以对通信设备进行广泛且灵活的车辆参数查询。也可以为特定应用、如车辆共享使用和/或记录操作者设定、操作者说明和车辆数据。
在本发明的范围内可以有利地设定，通过传感器装置、特别是通过传感器装置的至少一个传感器单元可以通过所述至少一个传感器单元的电容变化探测到物体特别是向门把手检测区域中的接近。门把手的检测区域在此例如可以延伸到距离门把手直至0.5cm、1cm、2cm和/或3cm处和/或位于门把手的把手凹部区域内。通过这种方式可以可靠地检测到操作者、特别是操作者的手例如为了开门而实施的接近。为了提高可靠性例如也可以设定，传感器装置为了测量电容变化以及为了由此探测接近具有不止一个传感器单元，而是为了进行错误补偿具有多个传感器单元、特别是至少两个、三个、四个和/或至少十个传感器单元，并对其进行分析评估。
在另一种可能方案中可以设定，通过NFC装置能够识别物体的接近，特别是在门把手附近区域内物体的接近。在此附近区域到门把手特别是比通过传感器装置或传感器单元得到的检测区域具有更小的距离。由于为了避免因传感器装置的测量受到干扰导致的无效测量，必要时防止或阻止NFC装置和传感器装置的同时运行，在这些时刻传感器装置不能识别接近。因此可以例如仅在这些时刻由NFC装置来探测接近。由此可以无空隙地检测操作者或物体的接近。
在本发明的范围内可以有利地设定，传感器装置的至少一个传感器单元具有至少一个电容式传感器元件和/或特别是导电芯部，特别是至少两个电容式传感器元件可以形成一个传感器单元并且特别是相互连接。通过导电芯部在此可以改善传感器装置的电容式传感器元件的测量技术特性并且必要时扩展传感器元件的测量范围。
此外可以设想，设有开关单元，用于在传感器装置、即特别是传感器装置的至少一个传感器单元的运行与NFC装置的运行之间进行切换以便降低对测量的干扰，所述开关单元特别是可以集成在所述分析评估及控制装置中。为了避免干扰传感器装置的测量或者说避免出现无效(错误)测量，同样可以设想，例如在NFC装置运行时，传感器装置、即特别是传感器装置的传感器单元(不包括分析评估及控制装置)完全关闭。因此，传感器装置和NFC装置通过所设置的开关单元只能顺序运行。为此，设有开关单元、特别是切换单元，所述开关单元可以是单独的或者可以集成在分析评估及控制装置中。在特定时刻、例如通过分析评估及控制装置的计时器预先规定的时刻，可以在传感器装置的运行和NFC装置的运行之间进行切换。也可以设想，由此并非完全关闭NFC装置和传感器装置，而是仅通过开关单元激活或停止测量采集或数据采集。
本发明主题还包括一种用于运行用于对车辆、特别是机动车的门把手进行数据采集和测量采集的装置的方法。在此设有至少一个通信装置、特别是用于与外部通信设备进行NFC数据交换的NFC装置和至少一个特别是用于测量电容变化的传感器装置。此外规定，恰好一个、特别是仅一个电压装置用于对所述至少一个通信装置、特别是NFC装置和所述至少一个传感器装置进行共同的电压调节。由此根据本发明的方法带来与参考根据本发明的装置详细说明的内容相同的优点。此外根据本发明的方法适用于运行根据本发明的装置。
在本发明的范围内可以有利地设定，通过分析评估及控制装置这样进行控制，使得防止通过NFC装置的运行对传感器装置的测量造成干扰，特别是这样防止出现所述干扰，即，分析评估及控制装置探测和/或阻止NFC装置和传感器装置的同时运行。例如可以这样来识别同时运行，即，分析评估及控制装置与NFC装置和传感器装置或者说传感器装置的各传感器单元电气连接并且在此特别是监控NFC装置和/或传感器装置的输入信号和/或输出信号。在此例如这样识别干扰和/或同时运行，即，由分析评估及控制装置探测到输入和/或输出信号超过极限值和/或输入和/或输出信号电压曲线的确定模式。例如可以这样阻止同时运行，即，分析评估及控制装置仅顺序地控制NFC装置的数据采集和/或运行以及传感器装置的测量和/或测量采集。特别是NFC装置的运行、即特别是发送用于识别准备进行通信的通信设备的查询脉冲以及与外部通信设备的NFC数据交换需要非常高的电功率。NFC装置的这种运行通过分析评估及控制装置始终在确定固定定义的时刻或者根据传感器装置的运行进行。传感器装置的运行例如通过实施再充电法进行，以便确定特别是传感器单元或传感器元件的电容变化。在此确定相应的测量参量、如放电所需的时钟脉冲数量，并对相应的测量值进行分析评估。传感器装置的运行始终在确定的时刻进行和/或根据NFC装置的运行进行。通过NFC装置和传感器装置的这种顺序运行确保了传感器装置无干扰的测量采集。
此外可以设想，通过分析评估及控制装置周期性地启动传感器装置的测量并且与所述测量在时间上相关地、特别是在定义次数的测量之后周期地实施NFC装置的查询。在此传感器装置的测量例如可以在时间上总是按特定的周期时长进行，例如大致25ms、50ms、75ms和/或100ms的周期时长。在该周期时长内使用例如时钟脉冲控制的、例如时长大致为2ms、3ms和/或5ms的充电脉冲和/或放电脉冲，和/或对相应的时钟脉冲进行计数，以便确定电容变化。NFC装置的查询必要时同样以特定的周期时长间隔进行，所述周期时长例如为第一周期时长的多倍(例如至少二倍、四倍和/或十倍)。因此在定义数量的传感器装置测量之后例如始终进行一次NFC装置的查询。通过所述查询、例如通过查询脉冲，NFC装置可以确定是否在NFC装置的附近区域存在准备进行通信的通信设备。附近区域在此是指NFC装置的最大发送和接收区域。这具有下述优点，即可以以可靠的方式进行协调的测量过程。
在本发明范围内可以有利地设定，NFC装置和传感器装置、特别是传感器装置的分析评估及控制装置可以通过所述电压装置以相同的工作电压运行和/或与相同的电位连接，特别是用于运行传感器装置的传感器单元的电压直接和/或仅与所述工作电压相关。所述工作电压在此例如为3.3V，这个电压同样适用于传感器装置的可靠运行(和由此必要时与此相关的传感器单元的可靠运行，因为所述传感器单元由分析评估及控制装置供电)。这具有以下优点，即传感器装置和NFC装置均以相同的电压运行并且由此仅需设置一个电压装置。这还大大简化了电路结构。
此外优选可以设定，通过NFC装置周期性地实施查询、特别是通过查询脉冲实施，以便探测到特别是在门把手附近区域内的准备进行通信的外部通信设备，并且始终通过分析评估及控制装置在测量技术上(例如通过监控NFC装置的输入和/或输出信号)检测NFC装置的这种查询。由于在操作者靠近时应尽可能及早进行授权查询，轮询、即NFC装置为了识别准备进行通信的外部通信设备进行的规则的周期性查询具有这样的优点，即，例如通过NFC装置能够及时触发认证过程。为了进行查询，例如通过发射交变电磁场(特别是在13.56MHz的频率范围内)来产生查询信号(如查询脉冲)，所述查询信号例如可以通过电容耦合驱动外部通讯设备中的无源NFC应答器。在此既可以使用无源应答器，也可以使用有源应答器来检测、分析评估查询信号以及向NFC装置发送应答信号。接着必要时可以开始NFC数据交换，例如用于操作者或通信设备的认证。为了启动查询和/或(双向)NFC数据交换，必要时也可以利用传感器装置的测量，从而例如当通过传感器装置识别到操作者接近时触发查询脉冲。必要时也可以仅在传感器装置识别到特定的、预定义的运动模式时才触发查询脉冲。
在本发明的范围内可以有利地设定，在传感器装置测量时这样避免和/或减少无效测量，即，通过分析评估及控制装置使NFC装置和传感器装置在时间上顺序地运行。顺序运行在此是指传感器装置的测量评估和/或运行(即特别是通过传感器单元进行的电容变化测量)仅在NFC装置运行(即例如NFC装置的查询和/或与通信设备的数据交换)之前和/或之后进行。同样可以设定，在NFC装置必须运行时(例如在存在准备进行通信的通信设备时)，NFC装置的运行优先于传感器装置的运行。由此可以有效地避免出现传感器装置测量错误。
在另一种可能的方案中可以设定，在识别到准备进行通信的外部通讯设备时，NFC装置特别是开始数据交换并且例如同时向分析评估及控制装置发出中断请求，分析评估及控制装置特别是基于所述中断请求在所述数据交换期间中断传感器装置的测量采集。因此在NFC装置运行期间，传感器装置的运行间接地通过NFC装置、特别是通过发送中断请求中断或暂停。中断请求例如可以这样来实现，即，NFC装置引起分析评估及控制装置IRQ(中断请求(Interrupt Request))输入端上的电位变化。由此分析评估及控制装置例如立即中断传感器装置的继续运行，由此不会使用传感器装置的无效测量，从而例如可以激活车辆的一个功能、如认证。
此外，在本发明的范围内可以设定，分析评估及控制装置根据由分析评估及控制装置接收到的NFC装置的输出信号和/或根据由分析评估及控制装置向NFC装置发送的输入信号实施传感器装置的测量采集。通过这种方式可以通过简单的电路技术解决方案避免NFC装置和传感器装置的同时运行或者同时控制。
此外，本发明的主题还涉及一种具有根据本发明的装置的门把手，特别是机动车门把手。此外本发明的主题还涉及一种具有根据本发明的门把手和/或根据本发明的装置的车辆、特别是机动车。因此根据本发明的门把手和根据本发明的车辆具有与参照根据本发明的装置和根据本发明的方法已经阐述的那些优点相同的优点。
附图说明
本发明的进一步的优点、特征和细节由下面的说明书得出，其中参照附图详细描述了本发明的实施例。在此，在权利要求书和说明书中提到的特征可以分别自身单独地或者以任意的组合是对本发明重要的。其中：
图1a以侧视图示出了根据本发明的车辆以及根据本发明的门把手和根据本发明的装置的示意图；
图1b以俯视图示出了根据本发明的车辆、根据本发明的门把手以及根据本发明的装置的另一示意图；
图2示出了根据现有技术的装置的线路图的示意图；
图3示出了NFC装置以及传感器装置的工作电压曲线的示例图；
图4示出了根据本发明的装置的线路图的示意图；
图5示出了根据本发明的第一实施例的测量过程的示图；
图6示出了根据本发明的另一实施例的测量过程的另一示图；
图7示出了根据另一实施例的根据本发明的装置的线路图的另一示意图；
图8示出了根据另一实施例的根据本发明的装置的线路图的另一示意图；
图9示出了根据另一实施例的根据本发明的装置的线路图的另一示意图；
图10示出了根据本发明的装置的布置形式的示意图；以及
图11示出了用于使根据本发明的方法可视化的示意图。
具体实施方式
在以下附图中，对于不同实施例中相同的技术特征也使用同样的附图标记。
在图1a中以侧视图示意性地示出了根据本发明的车辆1，其中，在根据本发明的门把手2上或中设置根据本发明的装置10。当然，根据本发明的装置10以及根据本发明的门把手2可以设置在车辆或机动车1的所有门上，如驾驶员侧或副驾驶侧的门上。当然在此也可以将根据本发明的装置10例如设置在用于打开行李箱盖的把手上。所有在此结合术语“门把手”说明的特征当然也适用于车辆1的其他把手，如例如行李箱盖或发动机罩上的把手。同样示出外部、特别是移动式的通信设备3，如智能手机或笔记本电脑，所述通信设备例如具有NFC接口，以便与根据本发明的装置10的通信装置(11)、特别是NFC装置11通信。附加于NFC装置11，装置10还具有用于探测物体4的接近的传感器装置12。这在图1b中详细示出，这里简化地用虚线示出传感器装置12的检测区域5。处于检测区域5(即虚线之间的区域)中的和/或进入检测区域5中的物体4在此导致电容变化，所述电容变化可以由传感器装置12在测量20范围中测量。
如由图1a和1b所示，由于NFC装置11较小的通信距离和传感器装置12在门把手2的范围内的检测区域5，将它们共同设置在门把手2中是适宜的。由此确保在操作者为了开门大多在检测区域5内实施接近时NFC装置11也可以对操作者的通信设备3进行响应(例如进行认证)。在此已经证实不利的是，传感器装置12的测量20会因NFC装置11的运行受到强烈干扰。这在下面还将详细说明。
因此，为了避免这类干扰，由现有技术已知的是，如图2所示，设有用于传感器装置12的第一电压装置14a以及设有与第一电压装置14a单独的并且必要时电分离和/或结构上隔离的、用于NFC装置11的第二电压装置14b。由于在NFC装置11的运行中、特别是在查询和数据交换时，会出现电压波动22.1，根据图2，在这类装置已知的解决方案中必须进行单独的电压调节、即例如电压控制。但其缺点在于，由于存在至少两个单独的用于电压调节的电压装置14，这类装置较为昂贵并且在制造上较为复杂。
为了进一步理解，在图3中示例性地示出工作电压曲线22，其中，在时刻t1和t2，NFC装置11运行(例如通过NFC装置的查询或通过数据连接或者说数据交换)。因此，在所述时刻t1和t2，NFC装置11的能量需求提高并引起所示的电压波动22.1。这种电压波动22.1的影响借助放大的区域22.2清楚示出。在此在时刻t1之前不远处传感器装置12进行有效测量20.2。该测量在参考电压Uref之上。因此测量值20.2可以表明没有发生明显的电容变化并且因此没有物体4进入检测区域5。现在假定，在时刻t2也没有发生明显的电容变化或者没有物体4接近。但由于电压波动22.1，紧接着测得的值20.3低于参考电压Uref。因此传感器装置12错误地报告电容变化或接近。因而测量20.3是一次无效测量20.3。当通过唯一的电压装置14对NFC装置11和传感器装置12进行共同的电压调节时，这种电压波动会加剧出现。错误测量也可能遗憾地导致车辆1中的错误功能，由此例如可能打开车门。
在图4中示意性地示出了根据本发明的装置10的按第一实施例的结构，其中设有恰好一个电压装置。该电压装置14具有输入电压(供电电压Ue)并使输入电压稳定，即输出工作电压Ub，所述工作电压通过电压装置14稳定或调节到预先规定的工作电压值Uh。这个过程因此相当于通过电压装置14进行电压调节。工作电压Ub用于对NFC装置11以及传感器装置12进行能量供应，特别是用于使其运行。在此传感器装置12具有分析评估及控制装置13，所述分析评估及控制装置直接与电压装置14连接并由此吸收用于整个传感器装置12的能量供应并且必要时将所述能量供应传输给传感器单元12.1。NFC装置11同样直接与电压装置14连接。此外，传感器装置12具有传感器单元12.1，所述传感器单元例如构成传感器装置12的电容式测量传感器。对传感器单元12.1的能量供应通过分析评估及控制装置13进行。但传感器单元12.1的能量供应的电压调节直接与电压装置14相关，因为没有设置其他电压装置14或其他用于电压调节的装置。此外还通过虚线示出，分析评估及控制装置13与NFC装置11处于数据连接和/或处于电气连接中。通过这种方式可以通过分析评估及控制装置13监控NFC装置11的例如输入和/或输出信号。NFC装置11可能需要的分析评估电子设备也可以由此经济地集成到分析评估及控制装置13中。
在图5中示出如何在测量20中减少因电压波动22.1造成的传感器装置12的无效测量20.3。在此示意性地通过相应的图线示出传感器装置12的测量20以及同时并行的NFC装置11的运行过程21。在此特别是示出测量20或运行过程21的时间曲线t。图线20、21的相同时刻在图5的图示中直接相互叠置。可以看到，为了定期、即周期性地进行传感器装置12的电容测量20，对放电脉冲20.1进行计数直到放电、即达到参考电压Uref。为此例如对与待测量电容并联的参考电容器进行时钟脉冲式的放电，放电所需的时钟脉冲特别是可以通过所示的放电脉冲20.1来代表。测量20.2a和20.2b在此构成第一(20.2a)和第二(20.2b)有效测量，在此可以确定放电脉冲20.1数量的减少并由此可以确定存在电容变化。与在测量20.2a和20.2b同时没有发生NFC装置11的运行。但分析评估及控制装置13识别到，与测量20.3同时出现了NFC装置11的查询脉冲21.1以及发生了NFC数据交换21.2。因而被解释为无效的测量20.3由此被分析评估及控制装置13相应标记和/或直接废弃。通过这种方式可以避免因测量20受到干扰产生具有错误测量值的无效测量20.3。
在图6中示出根据本发明装置10的按另一实施例的用于减少无效测量20.3的处理方式。这里分析评估及控制装置13同样识别NFC装置11的运行。但在这些时刻并不进行测量20并废弃或标记测量20.3的相应无效的测量值，相反，分析评估及控制装置13中断传感器装置12的运行、特别是测量20。就是说，在这些时刻不进行测量值的采集。这例如具有节省能量和降低分析评估复杂程度的优点。
在图7中示出根据本发明装置的按另一实施例的示意性结构。在此可以看到，分析评估及控制装置13与NFC装置11以及传感器装置12电气连接，如虚线连线所示。传感器装置12在此具有分析评估及控制装置13以及第一传感器单元12.1a和第二传感器单元12.1b。为了改善传感器装置12的测量精度，还可以设想，可以设置另外的传感器单元12.1。为了控制NFC装置11，分析评估及控制装置13还包括NFC控制单元13.3，所述NFC控制单元例如构造成数据接口。同样可以设置传感器控制单元13.4，所述传感器控制单元与传感器单元12.1连接并且可以实施对传感器单元12.1的控制和/或测量评估。为此传感器控制单元13.4例如具有用于例如通过再充电法进行电容测量20的集成电路。NFC控制单元13.3以及传感器控制单元13.4都与存储器单元13.1、特别是非易失性存储器单元13.1、以及与连接车辆电子设备的接口单元13.2连接。分析评估及控制装置13包括存储器单元13.1和接口单元13.2或者说将它们集成在集成电路内。由此，例如传感器装置12所测得的电容值或NFC装置11接收到的数据可以通过接口单元13.2传送给车辆电子设备。这些数据也可以存储在所述存储器单元13.1中，以便例如通过NFC装置11将这些数据传输给外部通信设备。
在图8中示出根据本发明装置10的另一种实施例的另一示意图。为了避免NFC装置11和传感器装置10同时运行，分析评估及控制装置13可以具有开关单元13.5。所述开关单元13.5能够在传感器单元12.1的运行和/或测量采集和/或能量供应与NFC装置11的运行和/或数据采集和/或能量供应之间进行切换。开关单元13.5为此可以具有和/或控制转换开关，所述转换开关例如将电压装置14与分析评估及控制装置13、NFC装置11和/或传感器装置12电气连接或接入它们之间，以便能够相应地影响电路。
如图9所示，转换开关也可以集成在传感器装置12的分析评估及控制装置13中。在此传感器单元12.1和NFC装置11的能量供应可通过分析评估及控制装置12的端子进行。这些端子又与转换开关连接，以便能控制能量供应。
在图10中示意性地示出根据本发明的门把手2的横向剖视图，这里示意性示出了根据本发明的装置10特别是在门把手2内部的布置形式。门把手2在此能摆动地设置在车辆1的门的外表面或者说门板2.2上并且在车辆侧具有把手凹部2.1。为了打开门或使门解锁，例如在手伸入把手凹部2.1时通过传感器装置12探测手的接近。为了开门，例如可以沿所示箭头方向使门把手2移动或摆动。传感器装置12的检测区域5延伸至能够检测到(手)伸入把手凹部2.1内部之处，传感器装置12的第一传感器单元12.1a用作用于检测通过接近导致的电容变化的传感器。除了第一传感器单元12.1a外，在门把手2中还集成了第二传感器单元12.1b，第二传感器单元的检测区域5远离把手凹部2.1地位于门把手2的正面区域中。因此通过第二传感器单元12.1b能够检测手例如为了关门而实施的接近。这在根据本发明的装置10用于车辆1的无钥匙启动(Keyless-Go)系统时是特别有利的。此时，操作者仅随身携带外部通信设备3、如识别发射器、笔记本电脑和/或智能手机，在通过传感器装置12探测到接近时，利用通信设备3自动导入认证过程。此外，在接近时例如可以通过传感器装置12和/或NFC装置11的查询脉冲21.1启动NFC数据交换21.2。因此NFC装置11也可以特别是与电压装置14和/或分析评估及控制装置13邻接地(并且必要时接触地)设置在门把手2内部。NFC装置11尽可能靠近电压装置14的设置具有可以降低干扰影响的优点。NFC装置11在此必要时具有与第一或第二传感器单元12.1a、12.1b类似的检测区域5。也可以在门把手2内部设置具有不同检测区域5的多个NFC装置和/或NFC装置11的多个天线。为了进行能量供应和/或电压调节，NFC装置11这里与电压装置14电气连接。为了进行数据和/或信号交换，特别是为了监控输入和/或输出信号，NFC装置11还与分析评估及控制装置13电气连接。相应的连接在此在图10中通过虚线示出。此外，门把手2内部的至少一个传感器单元12.1同样与分析评估及控制装置13连接，以便实现运行、能量供应、控制和/或测量采集。作为替代方案分析评估及控制装置13也可以设置在门把手2之外，例如设置在车辆内室和/或设置在车辆电子设备中，如通过虚线所示。通过这种方式例如可以实现与车辆的车辆电子设备的简单连接。此外，必要时也可以使用插塞连接结构13.6来实现与车辆电子设备的简单连接，所述插塞连接结构具有数据线13.7以及用于能量供应的电线13.8。电压装置14通过用于能量供应的电线13.8例如与供电电压Ue连接。数据线13.7可以与分析评估及控制装置13和/或直接与NFC装置11连接，以便与车辆电子设备和/或与外部分析评估及控制装置13交换(例如NFC数据交换的)数据。也可以设想的是，分析评估及控制装置13与电压装置14构成一体的构件，在此分析评估及控制装置13和电压装置14例如共同构造成必要时集成的电路、特别是构造成微控制器。
图11示意性地使根据本发明的方法100可视化。在此在第一方法步骤100.1中控制NFC装置11并且在此之后、即根据顺序实施方式，才在方法步骤100.2中通过分析评估及控制装置13控制传感器装置12。
对实施方式的前述阐述仅仅在实例的范围内描述了本发明。当然，只要在技术上有意义，实施方式的单个特征就可以任意相互组合，而不偏离本发明的范围。
附图标记列表
1 车辆
2 门把手
2.1 把手凹部
2.2 门板
3 外部通信设备
4 物体
5 检测区域
10 装置
11 NFC装置、通信装置
12 传感器装置
12.1 传感器单元
12.1a 第一传感器单元
12.1b 第二传感器单元
13 分析评估及控制装置
13.1 存储器单元
13.2 与车辆电子设备的接口单元
13.3 NFC控制单元
13.4 传感器控制单元
13.5 开关单元
13.6 插塞连接结构
13.7 数据线
13.8 电线
14 电压装置
14a 第一电压装置
14b 第二电压装置
20 传感器装置的测量/电容测量
20.1 放电脉冲/时钟周期
20.2 有效测量
20.2a 第一有效测量
20.2b 第二有效测量
20.3 无效测量
21 NFC装置/通信装置的运行过程
21.1 查询脉冲
21.2 NFC数据交换
22 工作电压曲线
22.1 电压波动
22.2 放大的区域
100 方法
100.1 第一方法步骤
100.2 第二方法步骤
Ub 工作电压
Ue 供电电压
Uh 预先规定的工作电压值
Uref 参考电压
t 时间
t1 第一时刻
t2 第二时刻

Claims (18)

1.用于对车辆(1)的门把手(2)进行数据采集和测量采集的装置(10)，所述装置具有：至少一个通信装置(11)、特别是用于与外部通信设备(3)进行NFC数据交换的NFC装置(11)；和至少一个用于测量(20)电容变化的传感器装置(12)，其特征在于，设有恰好一个电压装置(14)，用于对所述至少一个通信装置(11)和所述至少一个传感器装置(12)进行共同的电压调节。
2.根据权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，所述传感器装置(12)具有分析评估及控制装置(13)和至少一个传感器单元(12.1)、特别是电容式传感器(12.1)，其中，优选通过所述分析评估及控制装置(13)既能够控制所述通信装置(11)、特别是NFC装置(11)、也能够控制所述至少一个传感器单元(12.1)。
3.根据权利要求1或2所述的装置(10)，其特征在于，为了检测输入信号和/或输出信号，所述分析评估及控制装置(13)与通信装置(11)、特别是NFC装置(11)和/或与至少一个传感器单元(12.1)电气连接，并且特别是能够这样降低由通信装置(11)、特别是NFC装置(11)对测量(20)造成的干扰，即，通过分析评估及控制装置(13)监控输入信号和/或输出信号。
4.根据上述权利要求之一所述的装置(10)，其特征在于，能够直接通过电压装置(14)来实施对通信装置(11)、特别是NFC装置(11)、以及传感器装置(12)、特别是传感器装置(12)的分析评估及控制装置(13)和/或传感器单元(12.1)的电压调节，其中特别是为了传感器单元(12.1)的能量供应而使所述分析评估及控制装置(13)与传感器(12.1)电气连接。
5.根据上述权利要求之一所述的装置(10)，其特征在于，通过分析评估及控制装置(13)能在测量技术上检测在时刻(t1)通信装置(11)、特别是NFC装置(11)、和传感器装置(12)的至少部分地同时的运行(21)，此时，特别是在该时刻(t1)检测到的传感器装置(12)的测量值(20.3)能够被分析评估及控制装置(13)标记为错误的。
6.根据上述权利要求之一所述的装置(10)，其特征在于，所述分析评估及控制装置(13)具有与通信装置(11)、特别是NFC装置(11)和/或与至少一个传感器单元(12.1)和/或与车辆电子设备的数据连接、特别是SPI连接，其中特别是为了控制和/或分析评估能够通过所述数据连接来传输数据。
7.根据上述权利要求之一所述的装置(10)，其特征在于，通过所述分析评估及控制装置(13)能够对通信装置(11)、特别是NFC装置(11)的数据交换的数据进行接收、分析评估和/或将其传输给能与分析评估及控制装置(13)连接的车辆电子设备，特别是用于实施身份查验，其中，为了与车辆电子设备连接，特别是设有接口单元(13.2)。
8.根据上述权利要求之一所述的装置(10)，其特征在于，设有非易失性存储单元(13.1)，其中，所述非易失性存储单元(13.1)包含数据、特别是包含带有关于车辆参数的信息的数据，所述数据能通过通信装置(11)、特别是NFC装置(11)传输和/或接收。
9.根据上述权利要求之一所述的装置(10)，其特征在于，设有开关单元(13.5)，以便为了减少对测量(20)的干扰而在传感器装置(12)的至少一个传感器单元(12.1)的运行与通信装置(11)、特别是NFC装置(11)的运行之间进行切换，其中，开关单元(13.5)特别是集成在分析评估及控制装置(13)中。
10.用于运行用于对车辆(1)的门把手(2)进行数据采集和测量采集的装置(10)的方法(100)，所述装置具有：至少一个通信装置(11)、特别是用于与外部通信设备(3)进行NFC数据交换的NFC装置(11)；和至少一个用于测量(20)电容变化的传感器装置(12)，其特征在于，恰好一个电压装置(14)用于对所述至少一个通信装置(11)和所述至少一个传感器装置(12)进行共同的电压调节。
11.根据上述权利要求之一所述的方法(100)，其特征在于，通过分析评估及控制装置(13)进行控制，使得防止通过通信装置(11)、特别是NFC装置(11)的运行(21)对传感器装置(12)的测量(20)造成干扰，特别是这样防止干扰，即，分析评估及控制装置(13)探测和/或阻止通信装置(11)、特别是NFC装置(11)与传感器装置(12)的同时运行。
12.根据上述权利要求之一所述的方法(100)，其特征在于，通过分析评估及控制装置(13)周期地启动传感器装置(12)的测量(20)并且与测量(20)时间相关地、特别是在定义次数的测量(20)之后周期性地实施通信装置(11)、特别是NFC装置(11)的查询。
13.根据上述权利要求之一所述的方法(100)，其特征在于，通信装置(11)、特别是NFC装置(11)、和传感器装置(12)、特别是传感器装置(12)的分析评估及控制装置(13)通过电压装置(14)以相同的工作电压(Ub)运行和/或与相同的电位连接，其中,特别是用于运行传感器装置(12)的传感器单元(12.1)的电压直接和/或唯一地取决于工作电压(Ub)。
14.根据上述权利要求之一所述的方法(100)，其特征在于，通过通信装置(11)、特别是NFC装置(11)周期性地实施查询、特别是通过查询脉冲(21.1)周期性地实施查询，以便由此探测特别是在门把手(2)附近区域内的准备进行通信的外部通信设备(3)，其中，通信装置(11)、特别是NFC装置(11)的这种查询始终通过分析评估及控制装置(13)在测量技术上进行检测。
15.根据上述权利要求之一所述的方法(100)，其特征在于，在传感器装置(12)的测量(20)中这样来避免和/或减少无效测量(20.3)，即，通过分析评估及控制装置(13)使通信装置(11)、特别是NFC装置(11)、和传感器装置(12)在时间上顺序运行。
16.根据上述权利要求之一所述的方法(100)，其特征在于，在识别到准备进行通信的外部通信设备(3)时，通信装置(11)、特别是NFC装置(11)向分析评估及控制装置(13)发送中断请求，以便特别是开始数据交换，其中，分析评估及控制装置(13)特别是在数据交换期间中断传感器装置(12)的测量采集。
17.根据上述权利要求之一所述的方法(100)，其特征在于，所述分析评估及控制装置(13)根据由分析评估及控制装置(13)接收到的通信装置(11)、特别是NFC装置(11)的输出信号和/或由分析评估及控制装置(13)发送给通信装置(11)、特别是NFC装置(11)的输入信号实施传感器装置(12)的测量采集。
18.根据上述权利要求之一所述的方法(100)，其特征在于，使用根据权利要求1至9之一所述的装置(10)。
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