CN112854921A - 用于探测在探测范围内的激活行为的车辆用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于探测在探测范围(51)内的激活行为的车辆(1)用装置(10)，尤其用于安装在车辆部分(5)上，以依据所述探测来激活车辆(1)的功能，具有：多层的电路板(20)；用于在该探测范围(51)内的电容测量的至少一个导电的传感器部件(31)，其中，该传感器部件(31)安置在该电路板(20)上；用于屏蔽(41)所述测量的至少两个屏蔽件(40)。

Description

用于探测在探测范围内的激活行为的车辆用装置
技术领域
本发明涉及一种根据如权利要求1的前序部分所详细限定类型的用于探测在探测范围内的激活行为的车辆用装置。本发明还涉及一种具有所述装置的门把手以及一种用于探测在车辆处在探测范围内的激活行为的方法。
背景技术
从现有技术中知道了，在车辆中可以利用使用者的激活行为来激活车辆功能。这样的激活行为例如可以是手接近车门把手，以便执行车辆的解锁和/或上锁。
为了探测激活行为，通常将接近传感器如电容传感器集成到车门把手中。
但在此情况下，以下问题是常见的，即，干扰影响可能削弱灵敏度和探测可靠性。干扰影响的起因例如是门把手的其它的电子元件和/或电气元件和/或电磁场。为了相对于传感器将这些影响屏蔽掉，还作为已知方案使用了屏蔽件。它们可以作为导电面也被集成到门把手中，并且具有规定的电位。但该屏蔽在一些情况下不足以达成对激活行为的可靠探测。
发明内容
本发明的任务是至少部分克服前述缺点。本发明的任务尤其是进一步提高传感器灵敏度和/或探测可靠性，进一步改善干扰影响的减弱和/或更可靠地和/或以改善的方式提供借助屏蔽件的屏蔽。
前述任务通过权利要求、尤其是一种具有独立装置权利要求的特征的装置、一种具有相应的其它装置权利要求的特征的门把手以及一种具有独立方法权利要求的特征的方法来完成。本发明的其它特征和细节来自各自的从属权利要求、说明书和附图。在此，关于本发明的装置所描述的特征和细节显然也与本发明的门把手以及本发明的方法相关地是适用的，反之亦然，因此，对这些发明方面的公开内容总是相互参照或可相互参照。
为了完成前述任务，可以具体规定一种用于探测在探测范围内的激活行为的车辆用装置。
在此，本发明的装置能适用于安装在该车辆的车辆部分上，最好是为了可在该车辆部分的区域中出现探测范围。该车辆部分例如是本发明的门把手，其中容纳有该装置，或者也是车辆的门或罩盖或保险杠或门槛。(第一)激活行为的探测还可以用于依据所述探测来激活车辆的(第一)功能。也可以规定，至少一个第二激活行为被探测，以便激活车辆的至少一个(第二或其它)功能，在这里，这些功能于是彼此不同。
可激活的(第一和/或至少第二)车辆功能例如是以下功能中的至少一个：
-车辆上锁，
-车辆解锁，
-启动车辆活动部分尤其是车辆的前盖、尾盖或侧盖(如侧门或行李厢盖)的开启运动和/或关闭运动，其中，所述运动最好以马达驱动方式来执行，
-激活车辆照明装置，
-启动在车辆处的验证。
第一功能和至少第二功能在此也可以是上述功能中的不同功能。为此例如可行的是，比之第二激活行为的探测，由第一激活行为的探测触发了另一车辆功能的激活。例如，当探测到接近门把手第一外侧面时可以触发上锁，而当探测到接近门把手第二外侧面时可以触发解锁。第二外侧面此时可朝向门把手凹槽，而第一外侧面则背对门把手凹槽(或反之)。这允许车辆使用者舒适简单地使用该功能。
为了借助本发明装置以结构紧凑且省地的方式提供所述探测，该装置可以具有多层的电路板，在电路板上设置有至少一个尤其是导电的传感器部件用于该探测范围内的电容测量。该传感器部件可以如此适用于电容测量，即，(在相应电驱动情况下)可以提供电场，和/或相对于车辆环境和/或在与车辆电气接地或配对电极配合的情况下提供与环境相关的可变电容。该传感器部件的电驱动可以借助本发明装置的处理装置(如微控制器、集成电路等)来进行，例如通过重复电荷传输。
所述至少一个传感器部件也可以按如下方式来构成，即，设有至少两个传感器部件，它们于是分别设计用于在相应探测范围内的电容测量。因此除了第一传感器部件外，也还可以设置第二传感器部件或其它的传感器部件。传感器部件例如可以分别被设计成传感器电极。在此，这些传感器部件可设计用于在不同的探测范围内的电容测量，在这里，这些探测范围也可以是不同大小的。例如，第一传感器部件可以执行在门把手第一外侧面上在第一探测范围内的检测，第二传感器部件可以执行在门把手第二外侧面上在第二探测范围内的检测。相应地，这些不同的传感器部件也可以被设计用于探测不同的激活行为，以激活这些功能中的不同功能。
为了改善所述探测，可以设置至少两个屏蔽件以用于针对探测进行屏蔽。在此情况下尤其规定，这些屏蔽件布置在电路板的若干不同的层上。在此，在(电路板的不同的层的)第一层上可以布置其中一个所述屏蔽件，和/或该屏蔽件在第一层上(在空间上)包围传感器部件，以便最好在不同的多个方向上提供屏蔽。
该电路板的多层设计结构具有其它优点，即，可在多层上布置所述屏蔽件，因而允许屏蔽件的三维布置。由此可使所述屏蔽很灵活地匹配于传感器部件的探测范围和结构。屏蔽件在电路板上的具体的三维设计还允许如此调节所述屏蔽，即，屏蔽时所朝向的不同方向被确定下来。由此，所述屏蔽也能以三维立体方式由该屏蔽件产生并且特别有利地呈罐形。因此，该屏蔽能以很可靠的方式将电容测量限制到所述探测范围内。
此外，该屏蔽件或许可以如此安置在该电路板上，即，使屏蔽与传感器部件的探测范围就几何形状而言相匹配且尤其是相同。例如，该屏蔽的几何形状至少部分与探测范围的几何形状相同和/或至少部分与之对应。
所述屏蔽可以通过屏蔽件针对第一传感器部件来提供，但可选地也附加地针对本发明装置的至少另一个传感器部件来提供。当传感器部件的探测范围不同时，用于不同的传感器部件的所属屏蔽也相应地不同。可以针对每个所述不同的屏蔽在电路板上设置相应的屏蔽件。也可以规定，至少其中一个所述屏蔽件用于针对其中超过一个的所述传感器部件产生屏蔽。
以下为了更方便对应配属，第一层上的屏蔽件也被称为第一屏蔽件，其中，还可以设置第二层上的第二屏蔽件和/或第三层上的第三屏蔽件和/或第四层上的第四屏蔽件。
这些屏蔽件可以跨层导电相连，因此形成唯一的屏蔽装置。各自屏蔽件尤其以导电面和/或印制导线的形式设置，且屏蔽件的电连接尤其以过孔接触部(Durchkontaktierung)形式设置。
可以规定，电路板上的传感器部件和/或屏蔽件和/或(电)接地由印制导线和/或导体面构成。这些元件例如可具有在0.1-0.9毫米范围内的厚度。
此外，多层的电路板(所谓的复层电路板)可以具有如下优点，即，封装密度被提高，和/或电场和/或磁场的产生可被改善。尤其是当或许针对该装置的不同侧设有超过一个的探测范围时和/或还通过该装置提供近场通信时，可以通过使用多层来简化所述场的取向，用于传感器装置和/或屏蔽和/或通信。电路板的这些层也可以被称为片层。多层的电路板可以具有至少或正好4层，它们相互固定连接。
本发明的装置可以被设计成传感器装置和/或通信装置。因此可能的是，该装置且尤其是电路板具有多个电子元件，它们不仅用于在至少一个探测范围内的测量、也用于通信且尤其是近场通信。因此可以通过该装置提供结构紧凑且可单独使用的模块，它可以为门把手舒适地提供多个功能。通信可以具体地涉及无线电通信或无线通信，因此在这里出现相应的通信场(电场和/或磁场)。因此，用于传感器测量和通信的不同的场可能也相互干扰，因此于是需要可靠的屏蔽。
本发明的装置可以设计用于提供以下功能中的至少一个功能：
-探测至少一个激活行为、如使用者接近和/或触摸和/或手势和/或触控操作，
-尤其是与移动设备如ID发送器和/或智能手机等通信、最好是无线电通信如近场通信，最好用于验证，
-依据所述探测来激活车辆功能尤其是安全相关的车辆功能如解锁和/或上锁，或者促使车辆的活动部分如罩盖移动。
于是例如当探测结果为肯定的、即探测到所述接近和/或触摸和/或操作和/或手势时，车辆功能可以例如通过该装置的电信号输出而被激活。移动设备可设计成与车辆分开，并且例如适用于由人员随身携带(例如在口袋中)。
此外，本发明的装置可设计成可单独使用的模块，其可作为唯一构件被安装在车辆和/或车辆部分上。为此，该装置可以具有定位机构如缺口或几何形状适配结构，其允许明确无误地安装在车辆上。定位机构同时或替代地可以设计成紧固机构如锁定件或夹子或粘接剂。该装置可以被安装在车辆部分例如门和/或门把手和/或尾盖和/或前盖上。为了安装，例如可以借助紧固机构来固定和借助定位机构来定位。
本发明的装置能有利地被集成在车辆门把手最好是车辆的外门把手中。
因此，该装置可设计用于执行在门把手范围内的探测和/或通信。该装置可为了集成而被安装到门把手中，以便通过这种方式通过门把手被安装在车辆上，尤其是在车门上。
还有利的是，所述车辆被设计成机动车、最好是轿车、尤其是混合动力车或电动车，其最好具有高压车载电源和/或电动机和/或内燃机。还可能可行的是，车辆被设计成燃料电池车辆和/或半自动驾驶车辆或自动驾驶车辆。
有利地，该车辆具有安全系统，其例如通过与移动设备如识别发送器(ID发送器、电子钥匙)或智能手机通信来实现验证。依据所述通信和/或验证，可以激活(所述)至少一个车辆功能。如果为此需要移动设备的验证，则该功能可以是安全相关功能例如车辆解锁或发动机起动许可。因此，安全系统也可以设计成被动门禁系统，其无需主动人工操作移动设备就在探测到移动设备接近车辆时启动所述验证和/或功能激活。为此，例如由安全系统重复发出唤醒信号，其可以在所述接近时由移动设备接收且随后触发验证。也可以如此识别所述接近，即，激活行为由本发明的装置来探测。所述功能也可以涉及激活车辆照明装置和/或操作(打开和/或关闭)罩盖(如前盖/前门或后备厢盖/尾门或侧罩/侧门)。例如，在探测到所述接近时自动激活车辆照明装置和/或在探测到使用者手势时操作所述罩盖。
可能可行的是，作为第一传感器部件将传感器部件设置在电路板上，用于在探测范围、例如是第一探测范围内的电容式测量。还可以规定，在电路板上设置有用于在第二探测范围内的电容测量的第二传感器部件，其中，第二探测范围不同于第一探测范围。各自的传感器部件可被设计成电容式传感器，因此所述测量依据的是由传感器部件提供的电容的变化。单独的传感器部件此时可以被理解为电极，其相对于车辆周围环境形成可变电容。为此，不一定必须设置独立的配对电极。例如也可以将车辆的接地电位视为配对电极，以便形成具有可变电容的假想电容器。在第一探测范围内的第一激活行为于是造成由第一传感器部件提供的电容的电容变化。在第二探测范围内的第二激活行为相应地造成由第二传感器部件提供的电容的电容变化。
第二传感器部件可以至少部分设计成相对于第一传感器部件是覆盖相同的。此外，第二传感器部件和第一传感器部件可以(相对错开地)布置在电路板的不同的层上。除了这种在不同的层上(轴向错开)的布置外，这些传感器部件(在侧向上)也相对错开地就位在各自层(之内)。因此，错开就位表示传感器部件在各自层的平面内所处的位置彼此不同，从而这些传感器部件不重叠。由此，这些传感器部件虽然本身覆盖相同地构成，但没有覆盖相同地重叠。通过这种方式，第一激活行为对第二传感器部件测量的影响(和/或相反)可被至少减轻。
每个传感器部件可以具有按照固定间距或最小固定间距重复的部分结构例如线，它们按照固定间距或最小固定间距相对布置。传感器部件(在侧向上)相互错开定位在此是按照如下偏移量来进行，该偏移量最多等于所述部分结构(如线)的间距或最小间距。因此，这些传感器部件还(在轴向上)重叠，但是在该间距或最小间距内(在侧向上)相互错开。由此，所述第二传感器部件的部分结构尤其是线位于第一传感器部件的部分结构尤其是线之间(沿轴向看)。尤其是在传感器部件的线状结构、即将线作为部分结构的情况下可能有意义的是，对此选择基本上一半间距或一半最小间距作为所述偏移量。因此，第二传感器部件的部分结构尤其是线居中位于第一传感器部件的部分结构尤其是线之间(沿轴向看)。在传感器部件的假想俯视图中，其中一个传感器部件将在非错位布置的情况下至少部分覆盖另一个传感器部件。但这种覆盖通过预定的错位布置(至少部分)被取消。例如，每个传感器部件具有相同的线状结构，在这里，这些线因为错位布置而不重叠。
此外，第二传感器部件可以具有比第一传感器部件更长的延伸尺寸，因此在更大的第二探测范围内提供所述测量。在传感器部件的线状结构的情况下，比之第一传感器部件，第二传感器部件因此具有更多的线。第二传感器部件的长度也可以是第一传感器部件的至少两倍。这些传感器部件能重叠设置在电路板的不同的层上。通过错开布置所述传感器部件，可以减轻传感器部件的相互干扰。因为第二传感器部件比第一传感器部件长，故第二传感器部件的仅一部分布置在第一传感器部件上方。在第二传感器部件的剩下的未重叠部分或突出部分和电路板的具有第一传感器部件的层之间可以以平面形式设置接地面和/或屏蔽件。
由此，在与第一探测范围相邻的区域内的接近也不会影响在第二探测范围内的测量或影响轻微，和/或实现电子元件的防干扰。
可选地可能可行的是，这些屏蔽件如此分散布置在这些层上，即，所述(由屏蔽件产生的)屏蔽在三个相互正交的方向上界定该探测范围，和/或在一个平面内至少主要地、尤其是完全包围该探测范围，从而尤其是所述屏蔽设计成罐状。可以规定，所述屏蔽以三维形式由该屏蔽件构成。这是指，屏蔽作用或由屏蔽件产生的电场形成围绕传感器部件的三维几何形状。为此具体设置的罐形可以是指该屏蔽在至少一个第一平面内包围传感器部件，在平行于至少一个第一平面的另一个平面内(相对于传感器部件在一侧且以平面形式)延伸。换言之，该传感器部件被屏蔽所形成的罐容纳。在几何形状上，在所述至少一个第一平面内的屏蔽部分因此形成罐壁，而在另一平面内的屏蔽部分形成罐底。但在此情况下，这些屏蔽件本身的几何形状未形成罐。而就几何形状而言可以借助于由屏蔽件产生的场、即屏蔽来形成所述罐。这样的屏蔽在此也可以设置用于第二传感器部件，即用于第二探测范围的屏蔽，并且由所述和/或其它的屏蔽件来产生。
还有利的是，第一层上的屏蔽件至少基本上尤其完全包围传感器部件。(第一)传感器部件可在第一层上设计成具有结构化形状、尤其是线状结构。环绕状的屏蔽件可以具有基本呈矩形的形状，因此呈矩形轮廓包围该传感器部件。该屏蔽件关于形状和定位来说可对应于可设置在第二层上的接地面的局部区域。为此，该接地面的局部区域可覆盖相同地形成在第二层上并且(因此在侧向上关于在层所在的平面内的位置)相对于第一层上的屏蔽件位置相同地布置。
另外可能可行的是，该传感器部件仅主要、即部分被(尤其是第一层上的)该屏蔽件包围。为此，该屏蔽件具有缺口，以便尤其避免出现主要由在通信工作、尤其是NFC通信工作时与通信机构的相互作用而引起的短路电流。所述缺口可以设计成是电绝缘的，以便尤其避免通信时的这种干扰。
可以进一步有利地规定，第二层上的其中一个所述屏蔽件(至少部分或完全)相对于第一层上的传感器部件覆盖相同地构成，并且尤其也覆盖相同地和/或位置相同地(关于侧向定位，即在层所在的平面内)布置。换言之，在俯视图中，第一层上的传感器部件和第二层上的屏蔽件可以(至少部分或主要或完全)重叠。第二层上的屏蔽件此时也可以与第一层上的传感器部件位置相同地布置、即未错开，从而尤其在俯视图中，该屏蔽件完全覆盖传感器部件。相应地，第二层上的屏蔽件也可以设计成具有与传感器部件相同的几何形状设计结构尤其是部分结构且优选是线状结构。该屏蔽件于是产生屏蔽，其减轻在第二层上的电气接地的干扰影响。
具体说，线状结构可以是指如下的几何结构，在此平行并排地设置有多条支线(线)。所述支线可以(仅)通过共同的印制导线彼此相连。在此，这些支线可以垂直地从印制导线分支出，或许也朝向不同的多个方向。这些线能作为部分结构按照规定间距或最小间距相互并排布置。
可以在另一个可行方案中规定，电气接地与第二层上的屏蔽件相邻地以平面形式在第二层上延伸，尤其是与用于在第一层上布置电子元件的区域平行和/或对置，和/或与第三层上的其中一个屏蔽件平行和/或对置。替代地或附加地，所述接地虽然能作为导体面(相应地以平面方式)延伸经过第二层，但在与第一层上的传感器部件对置的区域中具有缺口。
在该缺口中可以设置例如第二层上的(第二)屏蔽件。相反地，该接地区域可以与用于布置电子元件的区域对置地连贯构成。
还可以想到，第三层上的其中一个所述屏蔽件以平面形式且尤其是在第一层上的传感器部件的一侧延伸，以便在一侧提供屏蔽。此时，该屏蔽件可以无缺口(即连续)地以基本呈矩形的形式相对于传感器部件且或许还相对于用于电子元件布置的区域来延伸。另外，在第四层上还可以设置第二传感器部件，从而第三层上的屏蔽件也可以用于第二传感器部件的屏蔽。尤其在此可以在第一层和/或第二层上设置屏蔽件，其也造成尤其用于第一传感器部件的屏蔽。
还可以想到，在不同的层上的这些屏蔽件通过过孔接触部相互连接，因此电位相等地设置。过孔接触部在此通常提供以下可靠的可能方式，即，可以将在不同的层上的印制导线或导体面相互电连接。这允许屏蔽件的三维布置，但不一定必须单独驱动每个层上的屏蔽件。例如，相互连接的屏蔽件只需在其中一个层上与处理组件和/或处理装置相连即可实现驱动。
可以根据另一个可行方案而规定，在不同的层上的这些屏蔽件被设计成是电气相互隔离(隔绝)的，以便具有不同的电位。由此可行的是，其中一个所述屏蔽件被运行用于主动屏蔽，其中的另一个屏蔽件被运行用于被动屏蔽。不同于主动屏蔽，在被动屏蔽中，在屏蔽件处出现固定电位或地电位。
可以进一步有利地规定，(电子)处理装置被电连接至所述屏蔽件，以便运行所述(或至少其中一个)屏蔽件来提供主动屏蔽，此时根据传感器部件的电位来调节所述屏蔽件的电位。换言之，屏蔽件的电位视传感器部件的电位而定。因此该处理装置可以设计用于主动调节屏蔽件的电位。屏蔽件的电位在此例如可以根据传感器部件的电位来调节。可能也可行的是，仅其中一个或几个屏蔽件被运行以提供主动屏蔽，并且其它的屏蔽件具有例如固定电位(如地电位)。具体说，在第三层上的屏蔽件可以被运行以提供主动屏蔽(且其它的屏蔽件仅可选地也如此)。
可选地，该处理装置可以布置在电路板的如下区域中，尤其是在第一层上，该区域相对于尤其在第二层上的电接地面延伸。因此规定，该处理装置通过该接地面相对于至少一个探测范围被屏蔽隔开，以进一步改善所述探测和/或造成处理装置的防干扰。
优选可能可行的是，(电子)处理装置设置在电路板上，其为了电荷传输与传感器部件电连接，以便尤其是依据电荷传输来分析可变电容并由此控制电容测量。换言之，可以如此进行电容测量和/或探测，即，通过该处理装置来确定可变电容。可变电容尤其通过该传感器部件来提供并且是针对探测范围内的变化而特定的。因此，电容测量可用于探测激活行为。也可行的是，该处理装置与本发明装置的至少另一个(第二)传感器部件连接，以便也在此针对电容测量执行并分析电荷传输。所述处理装置也能驱动该屏蔽件，例如也通过电荷传输。
可能有利的是，在本发明范围内，该处理装置设计用于如此执行激活行为的探测，即，依据电容分析来探测使用者的接近和/或手势。为此，可以将所确定的电容例如与至少一个阈值相比较，并且或许也分析电容的时间变化曲线。
例如可以规定，传感器部件与探测范围相邻接地形成在第一层上，在这里，尤其所述第一层作为电路板的外层设置。该传感器部件可以通过这种方式用于按如下方式提供可变电容：电容与探测范围内的激活行为相关。激活行为例如是使用者身体部位等的接近。所述接近可能导致在传感器部件与车身之间的电场的改变。据此，按照由激活行为来触发的方式可以测量电容的变化，因为由此一来在电荷传输时所传输的电荷量改变。该处理装置例如执行多次电荷传输，将此时所传输的电荷量相加(如通过积分器)并且将通过这种方式积累的电荷与参考值相比较。当累积电荷超过该参考值时，这可以被解读为探测到激活行为。此时有利的是，该参考值在连续运行中通过重复执行参考测量而总是又被调整。由此可以防止诸如雨雪这样的影响导致错误探测。
此外可以在本发明的装置中规定，如此布置这些屏蔽件，即，在探测范围外的对电容测量的影响通过该屏蔽被减弱。为此，所述屏蔽件例如可以布置在该电路板的至少两个不同的层上，因此在侧向和轴向上针对传感器部件提供所述屏蔽。第一层上的屏蔽件可以包围该传感器部件，并且第二层和/或第三层上的屏蔽件覆盖相同地延伸和/或在传感器部件的下方延伸。这样一来，可以由屏蔽件产生针对不同方向(侧向和轴向)的“罐状”屏蔽。
也可选地可以想到，通讯机构设置在电路板的若干层上，并且最好是延伸经过至少两层或至少四层或全部层和/或(在侧向上)与传感器部件和/或屏蔽件间隔开地延伸，以提供与移动设备的近场通信。近场通信在此可以利用车辆外部移动设备来提供。在此情况下，车辆部分可以被设计成外门把手。因此，移动设备例如被设计成智能手机，其接着只需被保持到所述装置或外门把手上以便验证，以实现近场通信。或者，门把手也可以被设计成内门把手，因此在车辆内室中执行近场通信。
该通讯机构优选适用于提供或执行近场通讯如NFC(近场通信)或RFID(射频识别)。通讯机构例如被设计成天线、尤其是NFC天线，其可以至少部分设置在电路板的其中几层或全部的层上。在不同的层上的通讯机构部分此时可以借助过孔接触部相互电连接，以便总体上在多层上提供回路(如NFC回路)。因此该通讯机构允许本发明的装置除了传感器功能外也还提供通信功能。该通讯机构可以设计成印制导线，并且尤其是(在侧向上)与电路板的电接地面和/或传感器部件和/或屏蔽件保持不变的距离。在此，该通讯机构可以在电路板或层的外边缘处延伸。
可以规定，该通讯机构用于尤其按照由激活行为的(成功)探测来触发的方式执行借助近场通信的验证。例如在此情况下，处理装置和/或车辆控制器识别出探测成功，并且通过通信机构触发验证。由此可以依据所述验证来激活车辆功能、尤其是车辆的解锁和/或上锁。例如，使用者在执行激活行为时携带移动设备。通过该激活行为，使用者清楚表明其想要激活车辆功能。但是，该功能可以是安全相关功能，其要求使用者借助移动设备进行验证。通过本发明装置的激活行为的探测可以因此缘故触发验证过程，其随后也通过所述装置借助通信、尤其是近场通信来提供。所述处理装置和/或车辆控制器于是也可以识别验证成功，并且仅在此情况下才激活车辆功能。为了通信，可以通过该处理装置和/或车辆控制器来控制该装置的处理组件如NFC电路。
可以规定，在本发明的装置中设置处理组件和/或处理装置，其单独地或共同地用于测量结果的分析和/或用于激活行为的探测和/或用于在通信、尤其是近场通信中的接收和/或发送。在此，所述处理组件和处理装置可以设计成单独的微控制器或集成电路(IC)。例如，该处理装置专用于探测，而处理组件专用于近场通信。也可行的是所述处理组件和处理装置作为IC一体构成。
也有以下可能性，即，所述处理组件是处理装置如微控制器或IC的一部分。所述处理组件和/或处理装置在此可以具有连至其它车辆电子装置尤其是控制器的接口。例如可以通过该处理装置向车辆电子装置输出信号，其指明已成功发生所述探测。信号的接收又可以触发验证，该验证于是通过连至处理组件的另一个接口由车辆电子装置来启动。
本发明的主题也是一种车辆用门把手。门把手可以设计成例如在车辆侧部、尾部或前部中的外门把手或内门把手。在此规定，作为车辆部分，门把手具有本发明的装置。因此，本发明的门把手带来了与关于本发明的装置所明确描述的一样的优点。
本发明的主题也是一种用于尤其通过本发明的装置探测在车辆处在探测范围内的激活行为的方法，以便依据所述探测激活车辆功能。
在此可以最好是先后或以任何顺序执行以下步骤，在此，也可以重复执行其中各个步骤或全部步骤：
-通过在多层的电路板上的(至少)一个导电的传感器部件执行在探测范围内的电容测量，
-通过该电路板上的至少两个或三个屏蔽件产生测量用屏蔽。
在此情况下规定，这些屏蔽件布置在该电路板的不同的层上，其中，第一层上的其中一个所述屏蔽件(就几何形状来说)包围该传感器部件，从而在不同的方向上提供所述屏蔽。由此，本发明的方法带来了与关于本发明的装置所明确描述的一样的优点。
附图说明
本发明的其它的优点、特征和细节来自以下参照附图对本发明实施例的详加描述的说明。在此，在权利要求书和说明书中提到的特征可以分别单独地或在任何组合中对本发明是重要的，其中：
图1示出具有本发明装置的车辆的侧视示意图，
图2示出图1的具有本发明装置的车辆门把手的侧视剖视示意图，其对应于车辆的立体俯视图，
图3示出图2的本发明装置的放大侧视图，
图4-7示出在图2和图3中的本发明装置的各不同层的剖视示意图，
图8示出本发明装置的各部分的电路示意图。
具体实施方式
在以下的图中，对于即便是不同实施例的相同的技术特征也采用相同的附图标记。
图1示出具有本发明的门把手5的车辆1。门把手5在此情况下可以形成具有本发明的装置10的车辆部分5。
门把手5被固定在车辆1的门2上，以通过手动开启过程打开该门2。为此，使用者可以将手伸入至如图2所示的门把手凹槽7中，并且拉动门把手5。开启过程需要解锁门2的锁。为此，将手伸入门把手凹槽7中可作为激活行为被探测，以便激活验证并且在验证成功的情况下激活作为车辆1功能的解锁。当作为激活行为在探测范围51内探测到接近时，上锁可以作为车辆1的另一功能被激活。在此，它显然只是功能和激活行为的例子。在隐藏式门把手5情况下，车辆1的功能例如甚至可以是自动执行的开启过程。也可以想到，本发明的装置10布置在尾部或前部中，从而该功能是车辆1罩盖6的开启过程。
图1示出车辆1的侧视图，在此，指明了相互正交的方向x和y。在图2中，采用了按照所说明的相互正交的方向x和z的车辆1立体俯视图。在图2(并且也在图3)中的视图对应于门把手5或本发明的装置10和层21、22、23、24的立体侧视图。而在图4-7中示出装置10的剖视图，其源于装置10的立体俯视图，因此又对应于图1中的车辆1的侧视图。在本发明范围内所讨论的几何形状关系(如覆盖相同地设计和定位屏蔽件和传感器部件40、31的以及各不同层21、22、23、24的接地面45)在此可以关于本发明的装置10的假想俯视图来描述。俯视图可以被定义为朝向轴向z的视向，其与所述层21、22、23、24的最长延伸尺寸或者说与侧向x和y正交。
如图2所示，门把手5具有本发明的装置10，其用于探测在探测范围51内的激活行为、且尤其是通过门把手5来安装在门2上。通过该装置10，可以依据所述探测来激活车辆1的功能。
装置10可以具有在图3中以进一步的细节被示出的多层的电路板20，在电路板20上设置有至少一个导电的传感器部件31，用于在电路板20的第一层21上的探测范围51内的电容测量。探测范围51可以设计成第一探测范围51，其在车辆1外在门把手5的第一外侧面区域中延伸。第二探测范围52也可以在门把手凹槽7的区域中或门把手5的第二外侧面的区域中延伸。第二外侧面此时可以朝向门把手凹槽7且第一外侧面背对门把手凹槽7(见图2)。因此可能可行的是，作为第一传感器部件31将传感器部件31设置在电路板20上，用于在探测范围51、例如是第一探测范围51内的电容测量。此外也可以在第四层24上设置装置10的第二传感器部件32，其在第二探测范围52内也执行电容测量。这允许探测不同的激活行为。各自的传感器部件31、32可以设计成电容式传感器，因此探测是基于由各自传感器部件31、32提供的电容的改变来进行的。这些传感器部件31、32在此情况下可以被理解为电极，其相对于车辆1的周围环境形成可变电容。为此可以将车辆1的接地电位视为配对电极，以便形成具有可变电容的假想电容器。在第一探测范围51内的第一激活行为于是造成由第一传感器部件31提供的电容的电容变化。在第二探测范围52内的第二激活行为相应地造成由第二传感器部件32提供的电容的电容变化。
为了改善探测，如图3所示，至少两个屏蔽件40可用于屏蔽41测量。在此情况下，这些屏蔽件40布置在电路板20的不同的层21、22、23、24上，其中，在第一层21上的其中一个所述屏蔽件40围绕(第一)传感器部件31，以便在不同的方向x、y、z上提供屏蔽41。图3示出屏蔽41的“罐形”，其可通过屏蔽件40的所示布置来产生。在此，屏蔽件40能分散布置在这些层21、22、23、24上，从而所述屏蔽41在三个相互正交的方向x、y、z上界定探测范围51并且在一个(如图4所示的)平面x-y内基本上或完全包围探测范围51。
如图4所示，第一层21上的屏蔽件40可以基本、或许甚至完全(未示出)包围传感器部件31。在图4中具体示出了传感器部件31仅基本上、即部分被屏蔽件40围绕。为此，屏蔽件40具有缺口42，以避免尤其因在通信运行且尤其是NFC通信运行中与通讯机构61的相互作用而出现短路电流。缺口42可以设计成是电绝缘的，以便尤其避免通信时的这种干扰。借此保证了由传感器部件31产生的电场可靠地对准探测范围51。为了进一步改善在探测范围51内的测量，根据图5，第二层22上的其中一个所述屏蔽件40可以设计成与第一层21上的传感器部件31是覆盖相同的。第二层22上的屏蔽件40可以相应地至少部分与第一层上的传感器部件31以覆盖相同且位置等同的方式来布置。“位置等同”在此情况下显然仅涉及方向x和y。因此如图5所示在层22的以及位于其下方的层21的假想俯视图中，在部分透明的层21、22中可能无法再看到在第二层22上的屏蔽件40后面的传感器部件31，至少就覆盖相同地设置有所述屏蔽件40的所述部分而言。
此外根据图5，电气接地45可以与第二层22上的屏蔽件40相邻地以平面形式在第二层22上延伸，尤其平行于用于在第一层21上布置电子元件的区域28和/或平行于第三层23上的其中一个屏蔽件40。接地面45可具有缺口，用于第一层上的传感器部件31或者第二层22上的对应屏蔽件40。此外，接地45可以用于在第一层21的区域28中的电子元件的防干扰。此外，接地45区域可以围绕缺口相对于第一层21上的屏蔽件40覆盖相同地和/或位置等同地构成。
图6示出了在第三层23上的其中一个所述屏蔽件40以平面形式且相对于第一层21上的传感器部件31在一侧延伸，以便在一侧提供屏蔽41。此外，所示屏蔽件40还继续在方向x上延伸，以便在此同时提供屏蔽41用于图7中的第二传感器部件32。屏蔽件40和第二传感器部件32因此具有比第一传感器部件31更长的延伸尺寸。
图7用虚线示出第一层21的传感器部件31，以表明在第四层24下方的传感器部件31的位置。为了至少减轻第一激活行为对第二传感器部件32的测量的影响而可以规定，这些传感器部件31、32如图7所示地虽然至少部分相互覆盖相同地构成，但相互错开地就位。换言之，除了错开布置在电路板20的不同的层21、24(沿轴向z)上，还规定了传感器部件31、32在各自层21、24内的相互错开定位(在方向x上)。因此，第二传感器部件32虽然至少部分与第一传感器部件31覆盖相同地构成，但没有覆盖相同地(或位置相同地)布置。在传感器部件31、32的沿轴向z的假想俯视图中，第一传感器部件31在未错开定位情况下至少在局部覆盖第二传感器部件32。但覆盖通过预定的错开定位(至少部分)被取消。错开定位也可以是指传感器部件31、32的覆盖相同区域35在侧向x上相互错开地定位。如在图7中由虚线所示，第一传感器部件31相对于第二传感器部件32以偏移量B错开地布置，因此未与之重叠。具体说，在所述视图中，传感器部件31、32分别具有相同的线状结构，在这里，所述线因为错开定位而不重叠。在此，这些线作为传感器部件31、32的部分结构36以间距A相互布置。偏移量B约等于或恰好等于间距A的一半。
在所示的例子中规定，在不同的层21、22、23、24上的屏蔽件40通过过孔接触部25相互连接，因此电位等同地设置。或者，在不同的层21、22、23、24上的这些屏蔽件40也可以设计成相互电气隔离以便具有不同的电位。也可以想到由分开的和连接的屏蔽件40组成的混合形式。借助过孔接触部25的连接因此有以下优点，即，只需要屏蔽件40与处理装置29的唯一电连接即可运行该屏蔽件40来提供主动屏蔽41，其中，屏蔽件40的电位依据传感器部件31和/或32的电位来设定。为了近场通信，处理装置29和/或处理组件65在此可以布置在区域28中，尤其是在第一层21上(根据图4)。该区域可以与尤其在第二层22上的接地面45相对地延伸。
还在图4-7中示出了，通讯机构61可以布置在电路板20的这些层21、22、23、24上，并且最好与传感器部件31和屏蔽件40间隔开地延伸经过所有的层21、22、23、24。通讯机构61在此情况下未以其在各自层21、22、23、24上的具体设计被示出，而是仅通过虚线被示意性示出。在此，通讯机构61可以沿着该虚线形成，但在不同的层21、22、23、24上。换句话说，通讯机构61可以在其中一个所述层21、22、23、24上被中断开，但通过在侧向位置上的过孔接触部25在另一个层21、22、23、24上又以印刷导线形式继续。通讯机构61可以被设计成近场天线，以提供与车辆1外部移动设备的近场通信。近场通信可以通过激活行为的探测来触发以执行验证。
图8示出用于近场通信的尤其是NFC天线的通讯机构61的示例性设计。因而，装置10在此不仅设计成传感器装置10，也设计成通信装置10，在此，通讯机构61可以通过处理组件65作为通信接口运行。
通讯机构61以环圈天线或框形天线(所谓的环路)的形式构成，并且可以用于发送和/或接收信号以与移动设备近场通信。通信装置10与移动设备之间的联络可以在通讯机构61的13.56兆赫工作频率下进行。相应地，通讯机构61可以设计用于产生磁场以便与移动设备通信并通过这种方式建立与移动设备的感应耦合。因此，NFC天线61也可以是指NFC线圈。通讯机构61可以有利地设计成在电路板20上的导体环线。但如图8所示的形状按照所述方式未连续地在电路板20的唯一层上延伸。相反，该形状在一些位点从过孔接触部25断开并且从缺口起在另一个层上继续延伸。如果将通讯机构61在所有层21、22、23、24上的走向汇集在一个平面中，则因此可以获得如图8所示的走向。
在图8中清楚看到通讯机构61的所示形状就几何形状而言是对称的(关于点V，对应的对称轴线S可延伸经过该点)。几何形状对称性造成干扰影响的减轻。同时，通讯机构61可以根据电气对称性来运行，此时所述驱动和/或信号引导可由处理组件65借助两个分支在RX+和RX-处对称地或差分地执行(不同于按如下方式运行：通讯机构61的其中一个接线端与接地相连)。因此，有利地在两个接线端RX+和RX-可以分别测量相应的电信号、尤其是非0伏的电压，其包含近场通信的信息。在接线端RX+和RX-处的电压可以是对称的且因此是数值相等的。处理组件65例如被设计成NFC接收器或收发器。
在所示的对称设计中，虚拟接地可以正好定位在或基本上定位在通讯机构61的中心点V上。如图8所示，中心点V可以位于通讯机构61的一半长度位置或中心位置处。根据天线设计的不同而可能可行的是，在理想天线中通过在该点V抽头接地而没有电流流动。因此，该点V以下被称为虚拟接地。
已经可以通过几何形状对称性和电气对称性来减小呈干扰发射(电磁发射)形式的干扰影响。但还是有干扰作用，其造成了对通讯机构61的寄生振荡电路的激励。在此情况下可能出现共振和非共振，在这里，非共振或许由处理组件65和/或通过滤波组件70来减轻。但还是有干扰性的共振，其可能不利地影响到在借助通信机构61的近场通信时的接收。
为了进一步减小在近场通信接收时由干扰发射尤其是EMV发射造成的干扰，可以在(理想的)虚拟接地V的位置规定电阻衰减。即，在该位置可以使用欧姆电阻或阻抗作为衰减电阻Rd，其将通讯机构61与接地电位相连。衰减电阻Rd可被设计成例如在50-100欧姆范围内的低阻电阻。就功能而言，借助衰减电阻Rd的电阻衰减可以造成：即使通讯机构61上的虚拟接地位置因出现干扰而改变时，仍通过电阻Rd来衰减干扰振荡。
此外，为了进一步稳定该系统而可以规定，在电路板20上，通讯机构61被布置成至少基本平行于外边缘和/或与电气接地45、尤其是接地面45保持不变距离。接地45在图5中以具有地电位的导体面的形式构成。在图5中也可以看到接地面45与通讯机构61之间的恒定间距。这样一来，可以保证通讯机构61至接地45的磁耦合在任何位置都是一样的。
另外，可以针对滤波组件70采用带通滤波器、最好是2阶带通滤波器、尤其是所谓的维恩滤波器，其通过很陡的带通曲线实现改善的干扰滤除。维恩滤波器是特殊通断的RC带通滤波，也称为在维恩罗宾逊振荡器中的定频电路。
在图8中示出了滤波组件70可以由至少一个高通组件71(尤其是1阶RC滤波器)和至少一个低通组件72(尤其是也作为1阶RC滤波器)组成。高通组件和低通组件71、72可以成对地组成带通滤波器、尤其是2阶RC滤波器。带通滤波器、尤其是维恩滤波器在此可以对称地设置在滤波组件70中。
具体说，电阻R1和电容器C1可以串联设置。可选地设有另一个电阻R3，其与R1形成附加的分压器。此外，电阻R2和电容器C2可以并联。
还可以在图8中看清，所述滤波组件70针对接线端RX+和RX-对称地具有带通滤波器。在此，用于相应电阻R1的可能值在1-10千欧范围内，用于相应电阻R3的可能值在1-5千欧之间，用于相应电容器C1的可能值在1-20pF之间，用于相应电阻R2的可能值在100-500欧姆之间，用于相应电容器C2的可能值在10-40pF之间。因此可以通过滤波组件70提供至少一个带通滤波器，其造成对在例如100-160兆赫范围内的通讯机构61信号的明显衰减。
以上对实施方式的说明仅在例子范围内描述本发明。显然，实施方式的各个特征只要在技术上有意义就可以相互自由组合而没有脱离本发明范围。
附图标记列表
1车辆
2门
5门把手，车辆部分
6后备厢盖
7门把手凹槽
10装置，传感器装置和/或通信装置
20电路板
21第一层
22第二层
23第三层
24第四层
25过孔接触部
28用于电子元件的区域
29处理装置
31传感器部件，第一传感器部件
32第二传感器部件
35覆盖相同区域
36部分结构，线状结构
40屏蔽件
41屏蔽
42缺口
45接地
51探测范围，第一探测范围
52第二探测范围
61通讯机构，天线，NFC回路
65处理组件
70滤波组件
71高通组件
72低通组件
x第一方向，侧向
y第二方向，侧向
z第三方向，轴向
21,22,23,24层
A间距，最小间距
B偏移量
C电容器
R电阻
Rd衰减电阻
RX接线端
V虚拟接地
S对称轴线

Claims (15)

1.一种用于探测在探测范围(51)内的激活行为的车辆(1)用装置(10)，尤其用于安装在车辆部分(5)上，以依据所述探测来激活该车辆(1)的功能，具有：
-多层的电路板(20)，
-用于在该探测范围(51)内的电容测量的至少一个导电的传感器部件(31)，其中，该传感器部件(31)安置在该电路板(20)上，
-用于屏蔽(41)所述测量的至少两个屏蔽件(40)，
其特征是，
这些屏蔽件(40)布置在该电路板(20)的不同的层(21,22,23,24)上，其中，在第一层(21)上的其中一个所述屏蔽件(40)围绕该传感器部件(31)，以在不同的多个方向上提供所述屏蔽(41)。
2.根据权利要求1所述的装置(10)，其特征是，这些屏蔽件(40)如此分散布置在这些层(21,22,23,24)上，即，所述屏蔽(41)在三个相互正交的方向(x,y,z)上界定该探测范围(51)，并且在一个平面内至少基本上包围该探测范围(51)，尤其是从而该屏蔽(41)呈罐状构成。
3.根据权利要求1或2所述的装置(10)，其特征是，在该第一层(21)上的该屏蔽件(40)至少基本包围该传感器部件(31)。
4.根据前述权利要求之一所述的装置(10)，其特征是，在第二层(22)上的其中一个所述屏蔽件(40)相对于该第一层(21)上的该传感器部件(31)覆盖相同地构成。
5.根据权利要求4所述的装置(10)，其特征是，电气接地(45)与该第二层(22)上的该屏蔽件(40)相邻地以平面形式在该第二层(22)上延伸，尤其平行于用于在该第一层(21)上布置电子元件(28)的区域和/或该第三层(23)上的其中一个所述屏蔽件(40)。
6.根据前述权利要求之一所述的装置(10)，其特征是，在该第三层(23)上的其中一个所述屏蔽件(40)以平面方式且相对于该第一层(21)上的该传感器部件(31)在一侧延伸，以便在一侧提供所述屏蔽(41)。
7.根据前述权利要求之一所述的装置(10)，其特征是，在所述不同的层(21,22,23,24)上的所述屏蔽件(40)通过过孔接触部(25)相互连接且因此电位等同地设置。
8.根据前述权利要求之一所述的装置(10)，其特征是，在所述不同的层(21,22,23,24)上的所述屏蔽件(40)设计成相互电气分离，以便具有不同的电位。
9.根据前述权利要求之一所述的装置(10)，其特征是，处理装置(29)电连接至所述屏蔽件(40)，以便运行所述屏蔽件(40)以提供主动屏蔽(41)，在此，所述屏蔽件(40)的电位依据该传感器部件(31)的电位来调节，其中，该处理装置(29)最好布置在该电路板(20)的如下区域(28)中、尤其在该第一层(21)上，该区域相对于尤其在该第二层(22)上的接地面(45)延伸。
10.根据前述权利要求之一所述的装置(10)，其特征是，在该电路板(20)上设置有处理装置(29)，该处理装置(29)为了电荷传输而与该传感器部件(31)电连接，以便依据电荷传输来分析可变电容并由此提供电容式测量。
11.根据权利要求10所述的装置(10)，其特征是，该处理装置(29)设计用于如此执行激活行为的探测，即，依据电容分析来探测使用者的接近和/或手势。
12.根据权利要求10或11所述的装置(10)，其特征是，该传感器部件(31)与该探测范围(51)邻接地形成在该第一层(21)上，其中，该第一层(21)作为该电路板(20)的外层设置，以便通过该传感器部件(31)按如下方式提供所述可变电容：所述电容与该探测范围(51)内的激活行为相关。
13.根据前述权利要求之一所述的装置(10)，其特征是，通讯机构(61)布置在该电路板(20)的这些层(21,22,23,24)上，并且最好与所述传感器部件和所述屏蔽件(31,40)间隔开地延伸经过所有层(21,22,23,24)，以便提供与该车辆(1)外部移动设备的近场通信，且优选地以便按照由激活行为的探测来触发的方式执行借助近场通信的验证，并且以便优选根据所述验证来激活该车辆(1)的功能、尤其是该车辆(1)的解锁和/或上锁。
14.一种车辆(1)用门把手(5)，其作为车辆部分(5)具有根据前述权利要求之一所述的装置(10)。
15.一种用于探测在车辆(1)处在探测范围(51)内的激活行为的方法，尤其是通过根据前述权利要求之一所述的装置(10)，以便根据所述探测来激活该车辆(1)的功能，其中，执行如下步骤：
-通过在多层的电路板(20)上的导电的传感器部件(31)执行在该探测范围(51)内的电容式测量，
-通过在该电路板(20)上的至少两个屏蔽件(40)产生用于所述测量的屏蔽(41)，
其特征是，
这些屏蔽件(40)布置在该电路板(20)的不同的层(21,22,23,24)上，其中，在第一层(21)上的其中一个所述屏蔽件(40)围绕该传感器部件(31)，从而在不同的多个方向上提供所述屏蔽(41)。
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