CN111788084A - 用于感测方向盘上的乘员或座椅中的乘员的手的存在的方向盘或座椅的电容感测和加热系统 - Google Patents

用于感测方向盘上的乘员或座椅中的乘员的手的存在的方向盘或座椅的电容感测和加热系统 Download PDF

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P·马顿
J·巴福斯
D·W·L·谢
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M·马斯
T·诺曼德
G·E·D·L·G·费尔南德斯
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Abstract

一种检测车辆乘员的电容测量系统(20)。传感器/加热器组件(40、42、54、64)被布置在以下各项中的至少一项中：车辆的座椅(51)或方向盘(22)，并且传感器/加热器组件包括传感器和加热器，加热器与传感器相邻布置。测量电路(24、58)被配置为将激励信号输出给测量电路和传感器/加热器组件，响应于激励信号来测量测量电路和传感器/加热器组件的谐振频率；基于谐振频率确定至少一个电容值；并且基于至少一个电容值确定身体部位是否靠近传感器。

Description

用于感测方向盘上的乘员或座椅中的乘员的手的存在的方向 盘或座椅的电容感测和加热系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年1月24日提交的编号为62/621,323的美国临时申请的权益。上文引用的申请的全部公开内容通过引用并入本文。
背景技术
本部分提供的信息用于大体介绍本公开的背景。在本部分所描述的范围中，目前署名的发明人的作品以及在申请日时不构成现有技术的说明书的各个方面既非明示地也非隐示地被看作针对本公开的现有技术。
车辆(诸如部分或完全自主车辆)可以包括自主车辆控制系统，该自主车辆控制系统在存在某些条件时自动地控制车辆的驾驶。自主车辆控制系统通常包括导航系统、外部传感器的阵列(诸如雷达或激光雷达传感器)和致动器，该致动器控制车辆的转向、制动和加速。
对于部分自动驾驶的车辆，某些驾驶情况可能需要驾驶员干预和/或接管车辆的驾驶。例如，在高速公路上的驾驶可以由自主车辆控制系统来处理。如果在道路上发生事故或修路时、或者当车辆开始离开高速公路时，可能需要驾驶员干预。结果，在断开车辆控制系统的接合之前，车辆可能需要检测乘员的一只手或两只手是否在车辆的方向盘上。
位于车辆座椅中的传感器还可以用于检测车辆乘员的存在与否和/或估计乘员的体重。基于乘员的存在和/或体重，可以选择性地启用或禁用安全约束，诸如安全气囊和安全带预紧器。
发明内容
一种检测车辆乘员的电容测量系统。传感器/加热器组件布置在以下各项中的至少一项中：车辆的座椅或方向盘，并且传感器/加热器组件包括传感器和加热器，加热器与传感器相邻布置。测量电路被配置为将激励信号输出给测量电路和传感器/加热器组件，响应于激励信号来测量测量电路和传感器/加热器组件的谐振频率；基于谐振频率确定至少一个电容值；以及基于至少一个电容值确定身体部位是否靠近传感器。
在其他特征中，传感器/加热器组件包括基板。传感器布置在基板的表面上。加热器布置在基板的相对的表面上。
在其他特征中，基板包括从由泡沫、毡、机织织物和针织织物的组成的组选择的材料。传感器包括第一导线，第一导线按照第一预定图案被布置在基板的表面上。加热器包括第二导线，第二导线按照第二预定图案被布置在基板的相对的表面上。按照第二预定图案的第二导线具有间隔，该间隔的最大距离小于或等于4mm、3mm或2mm。
在其他特征中，非导电丝线将传感器和加热器中的至少一个附接到基板。测量电路包括LC储能电路。激励电路与LC储能电路通信，并且被配置为生成激励信号，该激励信号被输出给LC储能电路。频率测量电路与LC储能电路通信，并且被配置为响应于激励信号来测量谐振频率。控制器被配置为：触发激励信号；接收共振频率；基于谐振频率确定电容值；以及基于电容值确定身体部位是否靠近传感器。
在其他特征中，驱动器电路被布置在LC储能电路与加热器之间，并且驱动器电路被配置为响应于激励信号来驱动加热器。在其他特征中，屏蔽层与加热器相邻布置。屏蔽层由电容器连接到加热器和驱动器电路。传感器和加热器围绕方向盘布置。传感器和加热器布置在车辆座椅组件中。
在其他特征中，测量电路包括驱动器电路，驱动器电路包括高侧开关和低侧开关，高侧开关被配置为选择性地将加热器的一端连接至参考电压，低侧开关被配置为选择性地将加热器的另一端连接至参考电位。驱动器开关被配置为选择性地将驱动器电路连接到加热器。
在其他特征中，控制器在电容值的校准和测量二者期间、在(i)主动模式中和(ii)被动断开模式与被动闭合模式中的至少一个模式中配置高侧开关、低侧开关和驱动器开关的状态。
在主动模式期间，控制器将高侧开关和低侧开关配置在断开状态中，并且在将驱动器开关配置在闭合状态中。
在被动闭合模式期间，控制器将高侧开关和驱动器开关配置在在断开状态中，并且将低侧开关配置在闭合状态中。在被动断开模式期间，控制器将高侧开关、驱动器开关和低侧开关配置在断开状态中。控制器被配置为在第一校准模式、第二校准模式和测量模式中操作。控制器被配置为，基于不具有附接至加热器和电容测量系统的电容感测层的、电容测量系统的电容，确定在第一校准模式期间的第一电容值。
在其他特征中，控制器被配置为在第二校准模式中操作一次，并且在测量模式中操作多次。控制器被配置为执行主动校准模式、被动断开校准模式、主动测量模式和被动断开测量模式。
在其他特征中，控制器被配置为：确定在主动校准模式中的第一电容值；确定在被动断开校准模式中的第二电容值；以及在校准期间基于在被动断开校准模式中的第二电容值，计算传感器到身体的电容值。
在其他特征中，在校准期间的传感器到身体的电容值(Csensor_body_0)等于2*(Call_PO_0-CECU)，其中Call_PO_0是在被动断开校准模式中的第二电容值，并且CECU是经校准电容。控制器被配置为基于在主动校准模式中的第一电容和在被动断开校准模式中的第二电容，计算屏蔽参数。屏蔽参数Ps等于(Call_PO_0-CECU)/(Call_PO_0+Call_A_0-2*CECU)，其中Call_A_0是在主动校准模式中的第一电容值，Call_PO_0是在被动断开校准模式中的第二电容值，并且CECU是经校准电容。
在其他特征中，控制器被配置为确定在主动测量模式中的第一电容；确定在被动断开测量模式中的第二电容；并且基于在主动测量模式中的第一电容和在主动校准模式中的第一电容，计算身体部位的电容。
在其他特征中，身体部位的电容等于2*(Call_A-Call_A_0)，其中Call_A_0是在主动校准模式中的第一电容值，并且Call_A是在主动测量模式中的第一电容值。控制器被配置为在测量期间，基于在被动断开测量模式中的第二电容值，计算传感器到身体的电容值；并且基于屏蔽参数、在测量期间的传感器到身体的电容值以及在校准期间的传感器到身体的电容值，计算温度补偿值。
在其他特征中，控制器被配置为基于温度补偿值来补偿身体部位的电容。在测量期间，传感器到身体的电容值等于2*(Call_PO-CECU)，其中Call_PO是在被动断开测量模式中的第二电容值，并且CECU是经校准电容。
在其他特征中，温度补偿值(ΔCres)等于：
Figure BDA0002647219280000041
其中PS是屏蔽参数，Csensor_shield是在测量期间的传感器到身体的电容值，并且Csensor_shield_0是在校准期间的传感器到身体的电容值。身体部位的补偿电容等于身体部位的电容与温度补偿值和系数的乘积之和。
在其他特征中，控制器被配置为周期性地执行主动校准模式、被动闭合校准模式、主动测量模式和被动闭合测量模式。控制器被配置为确定在主动校准模式中的第一电容值；确定在被动闭合校准模式中的第二电容值；基于在主动校准模式中的第一电容和在被动闭合校准模式中的第二电容，计算屏蔽参数；以及在校准期间，基于在被动闭合校准模式中的屏蔽参数和第二电容值，计算传感器到屏蔽的电容值。
在其他特征中，屏蔽参数(Ps)等于(Call_PC_0-Call_A_0)/(Call_PC_0-CECU)，其中Call_A_0是在主动校准模式中的第一电容值，Call_PC_0是在被动闭合校准模式中的第二电容值，并且CECU是经校准电容。在校准期间，传感器到屏蔽的电容值等于2*Ps*(Call_PC_0-CECU)，其中Call_PC_0是在被动闭合校准模式中的第二电容值，Ps是屏蔽参数，并且CECU是经校准电容。
在其他特征中，控制器被配置为确定在主动测量模式中的第一电容；确定在被动闭合测量模式中的第二电容；并且基于在主动测量模式中的第一电容和在主动校准模式中的第二电容，计算身体部位的电容。
在其他特征中，控制器被配置为在测量期间，基于在被动闭合测量模式中的第二电容值和屏蔽参数，计算传感器到屏蔽的电容值；以及基于屏蔽参数、在测量期间的传感器到屏蔽的电容值以及在校准期间的传感器到屏蔽的电容值，计算温度补偿值。
在其他特征中，控制器被配置为基于温度补偿值来补偿身体部位的电容。
在其他特征中，在测量期间的传感器到屏蔽的电容值等于2*Ps*(Call_PC-CECU)，其中Call_PC是在被动闭合测量模式中的第二电容值，Ps是屏蔽参数，并且CECU是经校准电容。温度补偿值(ΔCres)等于：
Figure BDA0002647219280000051
其中Ps是屏蔽参数，Csensor_shield是在测量期间的传感器到屏蔽的电容值，并且Csensor_shield_0是在校准期间的传感器到身体的电容值。
在其他特征中，身体部位的补偿电容等于身体部位的电容与温度补偿值和系数的乘积之和。控制器被配置为确定在主动测量模式中的第一电容；确定在被动闭合测量模式中的第二电容；以及基于在主动测量模式中的第一电容、屏蔽参数和在被动闭合测量模式中的第二电容，计算身体部位的电容。
在其他特征中，在不具有温度补偿的情况下，身体部位的电容被校准。控制器被配置为基于以下来计算身体部位的电容：
Figure BDA0002647219280000052
其中Call_PC是在被动闭合测量模式期间的第二电容，Ps是屏蔽参数，Call_A是在主动测量模式期间的第一电容，并且CECU是经校准电容。
根据详细描述、权利要求和附图，本公开的进一步应用的领域将变得显而易见。详细说明和特定示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
通过详细的描述和附图，将更加全面地理解本公开，其中：
图1A是根据本公开的包括电容感测和加热系统的方向盘的示例的平面图和局部截面图；
图1B是包括根据本公开的包括电容感测和加热系统的座椅的示例的侧视图和局部截面图；
图2A是根据本公开的多层加热器和传感器的第一层的示例的侧视截面图；
图2B是根据本公开的多层加热器和传感器的第二层的示例的侧视截面图；
图2C是根据本公开的多层加热器和传感器的示例的侧视截面图；
图2D是示出根据本公开的屏蔽层的示例的平面图；
图2E是示出根据本公开的加热器层的示例的平面图；
图3是根据本公开的在不具有屏蔽层的情况下，多层加热器和传感器的另一示例的侧视截面图；
图4A是根据本公开的电容感测和加热系统的示例的简化电气示意图；
图4B是根据本公开的电容感测和加热系统的另一示例的简化电气示意图；
图5A是根据本公开的电容感测和加热系统的示例的更详细的电气示意图；
图5B是根据本公开的电容感测和加热系统的另一示例的更详细的电气示意图；
图6是图示加热和电容感测的时间复用的示例的时序图。
图7是图示根据本公开的用于操作电容感测和加热系统的方法的示例的流程图；
图8是根据本公开的电容感测和加热系统的另一示例的更详细的电气示意图；
图9A是根据本公开的处于主动模式的电容感测和加热系统的一部分的简化电气示意图；
图9B是根据本公开的处于主动模式的电容感测和加热系统的更详细的电气示意图；
图10A是根据本公开的处于被动闭合模式的电容感测和加热系统的一部分的简化电气示意图；
图10B是根据本发明的处于被动闭合模式的电容感测和加热系统的更详细的电气示意图；
图11A是根据本公开的处于被动断开模式的电容感测和加热系统的一部分的简化电气示意图；
图11B是根据本公开的处于被动断开模式的电容感测和加热系统的更详细的电气示意图；
图12是根据本公开的用于校准电容感测和加热系统的方法的示例的流程图；
图13是根据本公开的用于确定ECU电容值CECU的方法的示例的流程图；
图14是根据本公开的用于在被动断开模式和主动模式期间确定电容值的方法的示例的流程图；
图15是根据本公开的用于在被动闭合模式和主动模式期间确定电容值的方法的示例的流程图；以及
图16是用于感测电容的方法的示例的流程图。
在附图中，附图标记可以被重复使用以标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
前述公开涉及测量电容，以确定在车辆的方向盘上或者在座椅中的乘员的手或其他身体部位的存在或不存在，可以理解的是，本公开更一般地涉及检测在车辆其他位置和/或其他非车辆环境中的接触的存在或不存在。
现在参考图1A，示出了用于方向盘22的电容感测和加热系统20。电容感测和加热系统20包括电容感测和加热控制器24。在一些示例中，乘员可以由乘员使用开关28来致动方向盘22的加热。在感测电容(或谐振频率)之后，电容感测和加热控制器可以经由车辆通信总线，将结果报告给一个或多个其他车辆控制器。
方向盘22包括多层加热器和传感器42，该多层加热器和传感器42位于相邻方向盘支撑部分40或卷绕方向盘支撑部分40。多层加热器和传感器42可以限定单个加热区域或多个加热区域。电容感测也可以在单个感测区域或多个感测区域中被执行。电容感测和加热控制器24控制在加热期间的定时和电力的供应。电容感测和加热控制器24还在感测期间控制电容的定时和测量。
现在参考图1B，示出了用于座椅51的电容感测和加热系统50。座椅51包括座位部分52和靠背部分54。电容感测和加热系统50包括电容感测和加热控制器58。在一些示例中，乘员可以由乘员使用开关62来致动座椅51的加热。
在一些示例中，开关28(图1A)和开关62(图1B)包括物理开关或按钮。在其他示例中，经由与信息娱乐系统或其他输入设备相关联的触摸屏，可以访问开关28和62。在又一其他示例中，开关28和62协同加热、通风和空调系统(HVAC)(未示出)自动地致动。
座椅51包括位于座椅部分52中的多层加热器和传感器64。多层加热器和传感器64可以包括单个或者多个加热区域和/或感测区域。电容感测和加热控制器58在加热期间控制定时和电力的供应。电容感测和加热控制器58还在感测期间控制电容的测量。
现在参考图2A到图3，示出了多层加热器和传感器42的各种示例。在图2A中，示出了多层加热器和传感器42的第一层42-1。第一层42-1包括具有上表面72和下表面74的基板70。传感器80布置在基板70的上表面72上。在一些示例中，传感器80包括导电表面或导线，导电表面或导线以预定图案布置在基板70的上表面72上。
加热器86或加热器和加热器屏蔽布置在基板70的下表面74上。加热器86包括以预定图案布置在基板70的下表面74上的导电表面、编织(braided)导线、加热器导线或导电丝线。非导电丝线88将传感器80和加热器86物理地连接到基板70。例如，非导电丝线88穿过基板70，并且在多个间隔的位置处缠绕在传感器80和加热器86的部分，已将传感器80和加热器86固定到基板70。在一些示例中，尽管也可以使用诸如机织或针织织物的其他材料，基板70包括泡沫。在一些示例中，尽管可以使用其他材料，基板94包括泡沫、毡、机织织物或针织织物。
在图2B中，示出了多层加热器和传感器42的第二层42-2。在使用时，第二层42-2包括基板94和屏蔽层96。在图2C中，多层加热器和传感器42的第一层42-1和第二层42-2彼此相邻布置并且彼此接触。一个或多个附加层110和114可以分别与多层加热器和传感器42的上表面和下表面相邻布置。例如，诸如皮革、织物、乙烯基或其他材料的外层116可以与一个或多个附加层110相邻布置。对于方向盘应用，方向盘支撑部分118可以与一个或多个附加层114相邻布置。
在图2D中，屏蔽层96的示例被示出为包括机织的或交织的导电丝线120，该导电丝线120连接在基板126上的电极124之间。在一些示例中，尽管可以使用其他材料，导电丝线120包括碳丝线并且电极124包括银涂层铜绞合导线。在2010年11月23日发布的美国专利No.7/838,804中示出并且描述了屏蔽层的合适示例，并且该专利的全部内容通过引用的方式并入与此。
在图2E中，加热器86的示例被示出为包括以预定图案布置在基板130上的导线128，在相邻导线之间具有预定间隔。
在图3中，在一些示例中可以省略屏蔽层96和/或基板94。当加热器86包括以蛇形图案布置、以填充加热区域的导线时，到相邻导线的密度或距离影响加热器86在电容测量期间提供屏蔽的能力。当导线布置在相邻导线的预定距离内时，在电容测量期间，加热器可以被用作屏蔽层，并且可以省略屏蔽层96和/或基板94。在一些示例中，当预定距离小于或等于4mm时，可以省略屏蔽层96。在其他示例中，当预定距离小于或等于3mm时，可以省略屏蔽层96。在其他示例中，当预定距离小于或等于2mm时，可以省略屏蔽层96。
现在参考图4A和图4B，示出了根据本公开的电容感测和加热系统的示例的简化的电气示意图。在图4A中，电容感测和加热系统150包括如上所述的传感器152和加热器154。加热器驱动器158选择性地从电压源160向加热器154供电，以增加方向盘的温度。当电容感测被期望时，加热器驱动器158不向加热器154供电。
激励电路170选择性地将激励信号(诸如方波或其他波形形状)输出给LC储能电路172，该LC储能电路172也被连接到传感器152。经由驱动器电路180激励信号还被输出给加热器154。当乘员的手在传感器152附近时，经组合电路的电容变化。在电容中的变化继而影响LC储能电路172的谐振频率。驱动器电路180向加热器154提供类似的激励信号，以消除在传感器152与加热器154之间的寄生电容或其他邻近的经接地结构的影响(这是因为传感器152与加热器154处于相同的电压电位)。
频率测量电路178测量LC储能电路172的谐振频率。控制器190控制由加热器驱动器158、激励电路170和频率测量电路178执行的加热和电容感测的定时和操作。
在图4B中，以预定图案布置的屏蔽层156(诸如导电表面或导线)被可选地布置在加热器154下方(如果需要屏蔽)，以进一步消除在传感器152与加热器154之间的寄生电容或其他邻近的接地结构的影响。
现在参照图5A和图5B，示出了根据本公开的用于电容感测和加热系统的示例的更详细的电气示意图。在图5A中，电容感测和加热系统200包括传感器220和加热器222。加热器控制器208启用并且控制开关驱动器210，该开关驱动器210选择性地将控制信号供应到高侧(HS)开关214和低侧(LS)开关216。HS开关214包括第一端子，该第一端子连接到车辆电池或其他电源。HS开关214还包括第二端子，该第二端子被连接至加热器222的一端。
LS开关216包括连接到加热器222的相对端的第一端子。LS开关216还包括连接到参考电位的第二端子。HS开关214和LS开关216的控制端子连接到开关驱动器210。在一些示例中，尽管可以使用其他类型的调制，但开关驱动器210根据针对加热的需要，将脉冲宽度调制(PWM)信号提供给HS开关214和LS开关216。
激励电路240将激励信号输出给LC储能电路242，LC储能电路242包括电感器L0和电容器C0，该电感器L0和电容器C0并联连接到激励电路240。电感器L0和电容器C0的第一端子被连接至第一节点245，该第一节点245也被连接到传感器220。在一些示例中，电容C1连接在电感器L0和电容器C0的第二端子与参考电位(诸如接地)之间。电容C1确保针对LC储能电路242的两个节点的相等的负载电容。在某些情况下，不需要该C1电容，并且该C1电容可以被省略。
驱动器电路246包括第一电阻器R1和第二电阻器R2，该第一电阻器R1和第二电阻器R2相应地串联在第一节点245与参考电位之间。放大器234的非反相输入连接在第一电阻器R1和第二电阻器R2之间。通过第三电阻器R3，放大器234的反相输入连接到参考电位。第四电阻器R4从放大器234的输出连接到放大器234的反相输入。
通过第二电容器C2，放大器234的输出耦合到加热器222的相对端，并且被耦合到第五电阻器R5，该第五电阻器R5也连接到参考电位。电容C2将驱动信号连接到加热器222。电阻R5确保在电容感测期间的接地DC电位。
在方向盘的加热期间，电容感测不被激活。在电容感测期间，HS和LS开关将加热器222从电源断开连接。在电容感测期间，传感器220的电容以及电容C0和C1与电感L0形成并联的LC谐振电路。激励电路240生成激励信号，激励信号引起并联的LC储能电路以部分由传感器220、C0、C1和L0的电容确定的谐振频率振荡。谐振频率由频率测量电路244测量。
例如，当乘员的手不在方向盘上时，谐振频率可以是253KHz。计算出的电容为40pF。该值可以被用作参考。当乘员的手或双手在方向盘上时，谐振频率为250kHz，并且计算出的电容为45.6pF。5.6pF的增量对应于在方向盘上的手。在一些示例中，将增量值与增量阈值进行比较。例如，可以使用4.5pF的增量阈值。
为了降低在传感器220和加热器222之间的传感器电容，还使用驱动器电路246将测量信号施加到加热器222。控制器254控制开关驱动器210、激励电路240和频率测量电路244。在一些示例中，控制器、激励电路和频率测量电路使用可从Texas Instruments，Inc.获得的FDC2214-Q1，FDC2114-Q1，FDC2212-Q1或FDC2112-Q1芯片实现。
在图5B中，屏蔽层224与加热器222相邻布置，以提供附加的屏蔽(如果需要的话)。通过第三电容C3，驱动器电路246还被连接到屏蔽层224。在激励和/或频率测量期间，驱动器电路246将信号输出给加热器222和屏蔽层224上，以抵消寄生电容。
现在参考图6，控制器254执行加热器使能信号和电容感测使能信号的时间复用。控制器在时段t期间执行加热和电容感测。时段t包括第一子时间段t1和第二子时间段t2，在第一子时间段t1期间执行加热，在第二子时间段t2期间执行电容感测。在一些示例中，第一子时段t1>第二子时段t2。在一些示例中，尽管可以使用其他值，第一子时间段t1≥85％t，并且第二子时间段t2≤15％t。
现在参照图7，示出了根据本公开的用于操作电容感测和加热系统的方法300。在310处，方法确定车辆是否启动(ON)。在一些示例中，当点火开关或其他开关接通时，车辆启动，然而也可以使用其他标准。在314处，方法确定是否启用加热。如果314为“是(true)”，则在318处基于加热需求来控制HS和LS开关，并且方法在320处继续。
在320处，方法确定电容感测是否被启用。如果320为“否(false)”，则方法返回到310。如果320为“是(true)”，则方法在324处继续，并且断开HS和LS开关(并且闭合在图8中示出的驱动器开关)。在328处，激励信号被输出给LC储能电路和加热器(或者如果使用加热器和屏蔽层，则输出给加热器和屏蔽层)。在330处，测量谐振频率。在332处，HS和驱动器开关断开(并且LS开关闭合或断开)。在334处，确定谐振频率。
在336处，确定电路的总电容。在340处，控制器或者另一车辆控制器基于所计算的电容或增量电容值来确定乘员的手是否在方向盘上(或确定乘员是否位于座椅中)。在一些示例中，谐振频率或增量频率可以被用于标识乘员的手是否在方向盘上。例如，谐振频率可以与一个或多个频率阈值进行比较，或者用于索引查找表。
现在参照图8，示出了与图5A类似的电容感测和加热系统400。在一些示例中，在不具有屏蔽的情况下使用了传感器220和加热器222。在其他示例中，使用了单独的屏蔽，诸如在图5B中的屏蔽224。驱动器开关410包括第一端子和第二端子，第一端子连接到电容器C2，第二端子连接到电阻器R5、LS开关216和加热器222，该驱动器开关410也可以被用作屏蔽。HS开关214、LS开关216和驱动器开关410的状态被控制以提供如下文将进一步描述的各种操作模式，包括加热模式、校准模式、主动模式、被动断开模式和/或被动闭合模式。
在图9A和图9B中，示出了主动测量模式或主动模式。在图9A中，电路被示出为包括电容Chand、Csensor-shield和Csensor_body。在一些示例中，测量电路430包括LC储能电路242、激励电路240、频率测量电路244以及控制器208和254。电容Chand代表在传感器220与邻近的身体部位(诸如乘员的手、臀部或其他身体部位)之间的电容。电容Csensor-shield表示在传感器220与加热器222之间的电容。电容Csensor_body表示在传感器与车身或其他参考电位之间的电容。在图9A和图9B中，当在主动模式中时，HS开关214和LS开关216断开，而驱动器开关410闭合。激励电路240生成激励信号，并且谐振频率被测量。
在主动模式中，测量结果称为Call_A。Csensor-shield的电容显著降低。屏蔽层隐藏了传感器-主体电容器(Csensor-body)。主动模式用于测量由于触摸方向盘的手、或者涉及其他身体部位的电容而引起的在电容Chand中的变化。电容Chand相对于Csensor-body和Csensor-shield较高。因此，可以检测到Chand。如下文将进一步描述的，Call_A用于计算Chand。
在图10A和图10B中，示出了被动闭合测量模式或被动闭合模式。在被动闭合模式中，HS开关214和驱动器开关410被断开，而LS开关216闭合。激励电路240生成激励信号，并且谐振频率被测量。
在被动闭合模式中，测量结果称为Call_PC。电容Call_PC包括Csensor-shield和一些由于Csensor-body引起的电容(在此设置中，通过屏蔽层也将其部分地隐藏)。另外，由于Chand，因此Call_PC也包括一些电容。然而，由于Chand较低的电容值，因此Chand对测量的影响不大。如下将进一步描述的，Call_PC用于计算Csensor-shield和Csensor-body的求和值。
在图11A和图11B中，示出了被动断开模式。当在被动断开模式中时，HS开关214、驱动器开关410和LS开关216断开。激励电路240生成激励信号，并且谐振频率被测量。
在被动断开模式中时，测量结果被称为Call_PO。Call_PO包括传感器-主体电容器(Csensor-body)的值。另外，Call_PO也包括一些由于Chand引起的电容。然而，由于Chand较低的电容值，因此Chand对测量的影响不大。在一些示例中，Call_PO用于计算Csensor-body值。
在一些示例中，使用主动模式以及被动断开模式或被动闭合模式来执行校准和测量。在一些示例中，使用主动模式以及被动断开模式和被动闭合模式两者来执行校准和测量。
现在参照图12，示出了用于校准电容感测和加热系统的方法600。在610处，方法校准电容CECU。在一些示例中，CECU的校准被执行一次。在614处，在没有与传感器层靠近布置的身体部位或其他物体的情况下，使用主动模式、被动断开模式和/或被动闭合模式，通过测量包括一个或多个电容值(例如，Call_A、Call_PC和/或Call_PO)的组来校准传感器。一旦电容值被校准，就在检测期间使用类似的测量来确定相同的值和/或其他电容值(诸如在618处的Chand)。值CECU、Call_A、Call_PC和/或Call_PO被用于计算Chand。
现在参照图13，示出了用于确定CECU的方法630。在634处，电路被配置为不具有包括被连接的传感器220和加热器222(和/或屏蔽)的线束。在638处，在主动模式中配置HS开关(断开)、LS开关(断开)和驱动器开关(闭合)。在642处，生成激励信号，并且谐振频率被测量。在646处，确定ECU电容CECU。CECU值包括LC储能电路242的C0和C1以及印刷电路板的寄生电容。在一些示例中，可以在将ECU连接到系统之前执行一次CECU的测量。在其他示例中，在没有执行CECU的在车辆中的校准的情况下，CECU的值可以被视为针对给定系统配置(例如，针对配置进行一次校准-在各个车辆中或在代表车辆中)的校准常数，并且被存储在控制器的存储器中。
现在参照图14和图15，示出了用于计算用于传感器校准的电容值的方法。在图14中，示出了用于确定在被动交替模式和主动模式期间的电容值的方法670。在674处，电路被配置为连接有加热器/传感器。在678处，在被动断开模式中配置开关。在682处，生成激励信号并且测量谐振频率。在686处，测量电容Call_PO_0。在688处，在主动模式中配置开关。在692处，生成激励信号并且测量谐振频率。在694处，测量电容Call_A_0。
在图15中，示出了用于在被动闭合模式和主动模式期间，确定用于传感器校准的电容值的方法700。方法类似于上文在图14中示出的方法，除了在710处，开关在被动闭合模式中被配置，并且电容Call_PO_0被测量。
在图14和/或图15中的校准测量期间，传感器连接到控制器单元，方向盘表面未被触及，并且方向盘附近没有身体部位或物体。测量包括主动测量和被动(断开或闭合)测量。如果在校准期间使用被动断开测量，则稍后在Chand测量期间也将使用被动断开测量。备选地，如果在校准期间使用了被动闭合测量，那么在随后的Chand测量中也将使用被动闭合测量。取决于被动校准和测量的类型，测量结果包括Call_A_0和Call_PO_0或Call_PC_0。
如果使用了被动断开模式，则进行以下计算：
Csensor_body_0＝2*(Call_PO_0-CECU) (1)和
Figure BDA0002647219280000161
其中Ps(或者Pshield)是屏蔽参数，其将在下面被进一步描述。
如果使用了被动闭合模式，则进行以下计算：
Csensor_shield_0＝2*PS*(Call_PC_0-CECU) (3)和
Figure BDA0002647219280000162
如将在下文进一步描述的，在电容测量Chand期间使用了计算。
现在参照图16，示出了根据本公开的用于操作电容感测和加热系统的方法800。在810处，方法确定车辆是否启动。在一些示例中，当点火开关或其他开关接通时，车辆启动，然而其他标准也可以被使用。在814处，方法确定是否启用加热。如果814为“是(true)”，则在818处基于热量需求控制HS和LS开关，并且方法在820处继续。
在820处，方法确定电容感测是否被启用。如果820为“否(false)”，则方法返回到810处。如果820为“是(true)”，则方法在824处继续，并且在主动模式中配置开关。在828处，输出激励信号。在832处，测量谐振频率。可以可选地执行附加处理。在836处，在被动断开模式或被动闭合模式中配置开关。在840处，输出激励信号。在844处，测量谐振频率。
在848处，测量电容。在850处，方法基于所测量的电容来确定诸如手的物体是否在方向盘附近。在一些示例中，使用所测量的电容进行计算，以确定Chand并且将Chand与阈值比较。
使用主动模式和被动模式，可以计算身体部位或物体(例如Chand)的电容。Chand的瞬时值是从瞬时主动测量结果Call_A和Call_PO或Call_PC以及从上述对应校准结果Call_A_0和Call_PO_0或Call_PC_0中导出的。
如将在下面进一步描述的，存在至少两种用于计算Chand的方法。在传感器校准期间，在第一种方式中：
Chand＝2*(Call_A-Call_A_0) (5)
当没有物体在方向盘表面附近时，Chand值为零。当方向盘被触摸时，Call_A的实际值包括Chand的附加电容值(而Call_A_0则不)。因此，等式(5)可以用于确定Chand值。一旦确定Chand的值，就可以将其与预定阈值进行比较。如果Chand大于预定阈值，则报告“手在方向盘上(hands-on)”状态。
在一些示例中，Chand的值被用于补偿在方向盘传感器中由温度变化引起的偏移。如果使用被动断开模式执行校准，则：
Csensor_body＝2*(Call_PO-CECU) (6)
Figure BDA0002647219280000171
Csensor_body_0的值是先前在方向盘校准步骤期间通过被动断开测量设置确定的。
如果使用被动闭合模式执行校准：
Csensor_shield＝2*PS*(Call_PC-CECU) (8)
Figure BDA0002647219280000172
Csensor_shield_0的值是在方向盘校准步骤期间通过被动闭合测量设置确定的。
为将补偿合并到计算中，可以通过ΔCres和调谐系数K来修改Chand的值，该调谐系数K可以精细地调谐用于给定方向盘传感器的补偿：
Chand_comp＝Chand+K*ΔCres (10)
在第二种方式中，基于主动闭合模式和被动闭合模式建立了两个等式。存在三个未知电容值，包括Chand、Csensor-shield和Csensor-body，因此执行第三测量。第三测量可以是在校准阶段期间的在方向盘传感器中两个电容器(Csensor-shield和Csensor-body)之间的比率的确定。比率(称为屏蔽参数PS或Pshield)是恒定值，该恒定值取决于屏蔽材料和方向盘传感器层的物理尺寸。
在一些示例中，屏蔽参数Ps被定义为使得理想屏蔽具有统一的Pshield值(Pshield＝1)。
Figure BDA0002647219280000181
如果Pshield等于1，那么：
Csensor-body＝0
换句话说，当Pshield＝1时，屏蔽层完全覆盖方向盘的接地金属主体，并且在主动模式测量中，在传感器与接地主体之间没有电容。
如上文所示出的，Pshield(或PS)的计算根据在校准期间的主动和被动模式结果。在该方法中，Pshield(或PS)的计算在下文被使用，但是Csensor-body_0的计算未在下文被使用。
Csensor-body的值可以根据等式(11)在以下被表示为Csensor-shield和Pshield的函数：
Figure BDA0002647219280000182
现在只存在两个未知变量(Csensor-shield和Chand)和两个等式。通过在每个双测量之后立即求解Chand，可以如下地计算Chand实际值：
Figure BDA0002647219280000183
Figure BDA0002647219280000184
为了使用(13)和(14)求解Chand，将两个等式重新排列以分离Csensor_shield。
Figure BDA0002647219280000191
Csensor-shield＝2*PS*Call_PC-2*PS*CE-PS*Chand (16)
然后可以通过将两个等式设置为彼此相等来消除Csensor_shield，如下面所示出的：
Figure BDA0002647219280000192
根据该等式，我们可以求解Chand：
Figure BDA0002647219280000193
该计算依赖于Csensor-shield的实际值。因此，在该解决方案中，对于特定的Chand值，不需要任何进一步补偿，并且在该解决方案中也不存在信号降低。
前述描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或者用途。本公开的广泛教导可以以多种形式实现。因此，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应受到如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求之后，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序(或同时地)执行方法内的一个或多个步骤。另外，尽管以上将实施例的每个实施例描述为具有某些特征，但是即使在其他实施例的特征中，即便该组合没有明确地描述，也可以在任何其他实施例的特征中实现和/或与其他实施例中的任何特征相结合来描述关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个。换句话说，所描述的实施例不是互相排斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换仍在本公开的范围内。
使用各种术语来描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系，包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧邻”、“在......顶上”、“在......上方”、“在......下方”和“布置”。除非明确地描述为“直接”，否则在以上公开中描述了第一元件和第二元件之间的关系时，该关系可以是其中第一元件和第二元件之间不存在其他介入元件的直接关系，但是也可以是在第一元件和第二元件之间存在一个或多个介入元件(在空间上或功能上)的间接关系。如本文所使用的，短语A、B和C的至少一个A、B和C应使用非排他性逻辑或解释为表示逻辑(A或B或C)，而不应解释为表示“A的至少一个A、B的至少一个B和C的至少一个C”。
在附图中，如由箭头指示的箭头的方向总体上表明对图示感兴趣的信息(诸如数据或指令)流。例如，当元件A和元件B交换各种信息、但是从元件A传输到元件B的信息与图示有关时，箭头可能从元件A指向元件B。此单向箭头并不意味着没有其他信息从元件B发送到元件A。另外，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可以向元件A发送对信息的请求或接收确认。
在包括以下定义的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以被术语“电路”代替。术语“模块”可以指代，一部分或包括：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或模拟/数字混合离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享的、专用的或组)；存储电路(共享的、专用的或组)，用于存储处理器电路执行的代码；提供上述功能的其他合适的硬件部件；或诸如在片上系统中上述某些或全部的组合。
模块可以包括一个或多个接口电路在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、互联网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一个示例中，服务器(也称为远程或者云)模块可以代表客户端模块完成某些功能。
如以上所使用的，术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路涵盖执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语“组处理器电路”涵盖一种处理器电路，该处理器电路与其他处理器电路结合使用，执行一个或多个模块中的某些或全部代码。对多个处理器电路的引用涵盖离散管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程或上述的组合。术语“共享存储电路”涵盖单个存储电路，该电路存储来自多个模块的部分或全部代码。术语组存储电路涵盖存储电路，该存储电路与附加的存储器结合，可存储来自一个或多个模块的部分或全部代码。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文中所使用的，术语计算机可读介质不涵盖通过介质(诸如在载波上)传播的瞬时电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性、有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储电路(诸如闪存电路、可擦除可编程只读存储电路或掩码只读存储电路)、易失性存储电路(诸如静态随机存取存储电路或动态随机存取存储电路)、磁存储介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(诸如CD、DVD或蓝光光盘)。
在本申请中描述的装置和方法，可以由通过将通用计算机配置为执行在计算机程序中体现的一个或多个特定功能而创建的专用计算机，来部分或完全实现。上述功能块、流程图部件和其他元件用作软件规范，该软件规范可以通过技术人员或程序员的例行工作将其转换为计算机程序。
计算机程序包括处理器可执行指令，该处理器可执行指令存储在至少一种非暂时性有形计算机可读介质上。计算机程序还可以涵盖或依赖于所存储的数据。计算机程序可以包括基本输入/输出系统(BIOS)，该基本输入/输出系统(BIOS)与专用计算机、设备驱动器交互，设备驱动器与专用计算机、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务和后台应用等交互。
计算机程序可以包括：(i)要解析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)或JSON(JavaScript对象符号)；(ii)汇编代码；(iii)由编译器从源代码生成的目标代码；(iv)由解释器执行的源代码；(v)由即时编译器进行编译和执行的源代码等。仅作为示例，可以使用以下包括语言的语法编写源代码：C、C++、C#、Objective C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、
Figure BDA0002647219280000221
Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、
Figure BDA0002647219280000222
HTML5(超文本标记语言第5版)、Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP(PHP：超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、
Figure BDA0002647219280000223
Lua、MATLAB、SIMULINK和
Figure BDA0002647219280000224
在权利要求书中所引用的任何元件都不旨在成为35U.S.C.§112(f)意义内的“装置加功能”元件，除非元件是使用短语“用于……的手段”明确地限定的，或者在方法权利要求的情况下，元件是使用短语“用于……的操作”或“用于……的步骤”限定的。

Claims (48)

1.一种用于检测车辆乘员的电容测量系统，包括：
传感器/加热器组件，被布置在以下项中的至少一项中：车辆的座椅或方向盘，并且所述传感器/加热器组件包括：
传感器；以及
加热器，与所述传感器相邻布置；以及
测量电路，被配置为：
将激励信号输出给所述测量电路和所述传感器/加热器组件；
响应于所述激励信号，测量所述测量电路和所述传感器/加热器组件的谐振频率；
基于所述谐振频率，确定至少一个电容值；以及
基于所述至少一个电容值，确定身体部位是否靠近所述传感器。
2.根据权利要求1所述的电容测量系统，其中：
所述传感器/加热器组件包括基板；
所述传感器被布置在所述基板的一个表面上；以及
所述加热器被布置在所述基板的相对的表面上。
3.根据权利要求2所述的电容测量系统，其中所述基板包括从由泡沫、毡、机织织物和针织织物组成的组选择的材料。
4.根据权利要求2所述的电容测量系统，其中所述传感器包括第一导线，所述第一导线按照第一预定图案被布置在所述基板的所述一个表面上。
5.根据权利要求4所述的电容测量系统，其中所述加热器包括第二导线，所述第二导线按照第二预定图案被布置在所述基板的所述相对的表面上。
6.根据权利要求5所述的电容测量系统，其中按照所述第二预定图案的所述第二导线具有间隔，所述间隔的最大距离小于或等于4mm。
7.根据权利要求6所述的电容测量系统，其中所述最大距离小于或等于3mm。
8.根据权利要求6所述的电容测量系统，其中所述最大距离小于或等于2mm。
9.根据权利要求5所述的电容测量系统，还包括非导电丝线，所述非导电丝线将所述传感器和所述加热器中的至少一个附接到所述基板。
10.根据权利要求1所述的电容测量系统，其中所述测量电路包括：
LC储能电路；
激励电路，与所述LC储能电路通信，并且所述激励电路被配置为生成所述激励信号，所述激励信号被输出给所述LC储能电路；
频率测量电路，与所述LC储能电路通信，并且被配置为响应于所述激励信号来测量所述谐振频率；以及
控制器，被配置为：
触发所述激励信号；
接收所述谐振频率；
基于所述谐振频率，确定所述电容值；以及
基于所述电容值，确定所述身体部位是否靠近所述传感器。
11.根据权利要求10所述的电容测量系统，还包括：
驱动器电路，被布置在所述LC储能电路和所述加热器之间，并且被配置为响应于所述激励信号来驱动所述加热器。
12.根据权利要求11所述的电容测量系统，还包括与所述加热器相邻布置的屏蔽层。
13.根据权利要求12所述的电容测量系统，其中所述屏蔽层由电容器连接到所述加热器和所述驱动器电路。
14.根据权利要求1所述的电容测量系统，其中所述传感器和所述加热器围绕方向盘布置。
15.根据权利要求1所述的电容测量系统，其中所述传感器和所述加热器被布置在车辆座椅组件中。
16.根据权利要求11所述的电容测量系统，其中所述测量电路包括：
驱动器电路，包括：
高侧开关，被配置为选择性地将所述加热器的一端连接到参考电压；以及
低侧开关，被配置为选择性地将所述加热器的另一端连接到参考电位；以及
驱动器开关，被配置为选择性地将所述驱动器电路连接到所述加热器。
17.根据权利要求16所述的电容测量系统，其中所述控制器在所述电容值的校准和测量二者期间，在(i)主动模式中和在(ii)被动断开模式与被动闭合模式中的至少一个模式中，配置所述高侧开关、所述低侧开关和所述驱动器开关的状态。
18.根据权利要求17所述的电容测量系统，其中在所述主动模式期间，所述控制器将所述高侧开关和所述低侧开关配置在断开状态中，并且将所述驱动器开关配置在闭合状态中。
19.根据权利要求17所述的电容测量系统，其中在所述被动闭合模式期间，所述控制器将所述高侧开关和所述驱动器开关配置在断开位置中，并且将所述低侧开关配置在闭合状态中。
20.根据权利要求17所述的电容测量系统，其中在所述被动断开模式期间，所述控制器将所述高侧开关、所述驱动器开关和所述低侧开关配置在断开状态中。
21.根据权利要求11所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为在第一校准模式、第二校准模式和测量模式中操作。
22.根据权利要求21所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为：基于不具有附接至所述电容测量系统的所述加热器和所述电容感测层的、所述电容测量系统的电容，确定在所述第一校准模式期间的第一电容值。
23.根据权利要求21所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为在所述第二校准模式中操作一次，并且在所述测量模式中操作多次。
24.根据权利要求11所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为执行主动校准模式、被动断开校准模式、主动测量模式和被动断开测量模式。
25.根据权利要求24所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为：
确定在所述主动校准模式中的第一电容值；
确定在所述被动断开校准模式中的第二电容值；以及
在校准期间，基于在所述被动断开校准模式中的所述第二电容值，计算传感器到身体的电容值。
26.根据权利要求25所述的电容测量系统，其中在校准期间的所述传感器到身体的电容值(Csensor_body_0)等于2*(Call_PO_0-CECU)，其中Call_PO_0是在所述被动断开校准模式中的所述第二电容值，并且CECU是经校准电容。
27.根据权利要求25所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为：基于在所述主动校准模式中的所述第一电容和在所述被动断开校准模式中的所述第二电容来计算屏蔽参数。
28.根据权利要求27所述的电容测量系统，其中所述屏蔽参数Ps等于(Call_PO_0-CECU)/(Call_PO_0+Call_A_0-2*CECU)，其中Call_A_0是在所述主动校准模式中的所述第一电容值，Call_PO_0是在所述被动断开校准模式中的所述第二电容值，并且CECU是经校准电容。
29.根据权利要求27所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为：
确定在所述主动测量模式中的第一电容；
确定在所述被动断开测量模式中的第二电容；以及
基于在所述主动测量模式中的所述第一电容和在所述主动校准模式中的所述第一电容，计算所述身体部位的所述电容。
30.根据权利要求29所述的电容测量系统，其中所述身体部位的所述电容等于2*(Call_A-Call_A_0)，其中Call_A_0是在所述主动校准模式中的所述第一电容值，并且Call_A是在所述主动测量模式中的所述第一电容值。
31.根据权利要求30所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为：
在测量期间，基于在所述被动断开测量模式中的所述第二电容值，计算传感器到身体的电容值；以及
基于所述屏蔽参数、在测量期间的所述传感器到身体的电容值以及在校准期间的所述传感器到身体的电容值，计算温度补偿值。
32.根据权利要求31所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为基于所述温度补偿值来补偿所述身体部位的所述电容。
33.根据权利要求32所述的电容测量系统，其中在测量期间的所述传感器到身体的电容值等于2*(Call_PO-CECU)，其中Call_PO是在所述被动断开测量模式中的所述第二电容值，并且CECU是经校准电容。
34.根据权利要求33所述的电容测量系统，其中所述温度补偿值(ΔCres)等于：
Figure FDA0002647219270000051
其中PS是所述屏蔽参数，Csensor_shield是在测量期间的所述传感器到身体的电容值，并且Csensor_shield_0是在校准期间的所述传感器到身体的电容值。
35.根据权利要求32所述的电容测量系统，其中所述身体部位的所补偿的电容等于所述身体部位的所述电容与所述温度补偿值和系数的乘积之和。
36.根据权利要求11所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为周期性地执行主动校准模式、被动闭合校准模式、主动测量模式和被动闭合测量模式。
37.根据权利要求36所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为：
确定在所述主动校准模式中的第一电容值；
确定在所述被动闭合校准模式中的第二电容值；
基于在所述主动校准模式中的所述第一电容和在所述被动闭合校准模式中的所述第二电容，计算屏蔽参数；以及
在校准期间，基于在所述被动闭合校准模式中的所述屏蔽参数和所述第二电容值，计算传感器到屏蔽的电容值。
38.根据权利要求37所述的电容测量系统，其中所述屏蔽参数(Ps)等于(Call_PC_0-Call_A_0)/(Call_PC_0-CECU)，其中Call_A_0是所述主动校准模式中的所述第一电容值，Call_PC_0是在所述被动闭合校准模式中的所述第二电容值，并且CECU是经校准电容。
39.根据权利要求37所述的电容测量系统，其中在校准期间的所述传感器到屏蔽的电容值等于2*Ps*(Call_PC_0-CECU)，其中Call_PC_0是在所述被动闭合校准模式中的所述第二电容值，Ps是所述屏蔽参数，并且CECU是经校准电容。
40.根据权利要求37所述的电容测量系统，所述控制器被配置为：
确定在所述主动测量模式中的第一电容；
确定在所述被动闭合测量模式中的第二电容；以及
基于在所述主动测量模式中的所述第一电容和在所述主动校准模式中的所述第二电容，计算所述身体部位的所述电容。
41.根据权利要求40所述的电容测量系统，所述控制器被配置为：
在测量期间，基于在所述被动闭合测量模式中的所述第二电容值和所述屏蔽参数，计算传感器到屏蔽的电容值；以及
基于所述屏蔽参数、在测量期间的所述传感器到屏蔽的电容值以及在校准期间的所述传感器到屏蔽的电容值，计算温度补偿值。
42.根据权利要求41所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为：基于所述温度补偿值来补偿所述身体部位的所述电容。
43.根据权利要求42所述的电容测量系统，其中在测量期间的所述传感器到屏蔽的电容值等于2*Ps*(Call_PC-CECU)，其中Call_PC是在所述被动闭合测量模式中的所述第二电容值，Ps是所述屏蔽参数，并且CECU是经校准电容。
44.根据权利要求42所述的电容测量系统，其中所述温度补偿值(ΔCres)等于：
Figure FDA0002647219270000071
其中Ps是所述屏蔽参数，Csensor_shield是在测量期间的所述传感器到屏蔽的电容值，并且Csensor_shield_0是在校准期间的所述传感器到身体的电容值。
45.根据权利要求41所述的电容测量系统，其中所述身体部位的所补偿的电容等于所述身体部位的所述电容与所述温度补偿值和系数的乘积之和。
46.根据权利要求37所述的电容测量系统，所述控制器被配置为：
确定在所述主动测量模式中的第一电容；
确定在所述被动闭合测量模式中的第二电容；以及
基于在所述主动测量模式中的所述第一电容、所述屏蔽参数和在所述被动闭合测量模式中的所述第二电容，计算所述身体部位的所述电容。
47.根据权利要求46所述的电容测量系统，其中在不具有温度补偿的情况下，所述身体部位的所述电容被校准。
48.根据权利要求46所述的电容测量系统，其中所述控制器被配置为基于以下来计算所述身体部位的所述电容：
Figure FDA0002647219270000072
其中Call_PC是在所述被动闭合测量模式期间的所述第二电容，Ps是所述屏蔽参数，Call_A是在所述主动测量模式期间的所述第一电容，并且CECU是经校准电容。
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