CN113906484B - 用于机动车辆的电容传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于检测机动车辆的开启部件把手的致动的方法，包括以下步骤：不断产生（E1）解锁请求信号，检测（E2）解锁请求信号的值增大超过代表用户的手在把手（2）上的预定的第一检测阈值，检测（E3）解锁请求信号的值减小低于代表用户拉动把手（2）的预定的第二检测阈值，若连续检测到解锁请求信号的值减小低于第二检测阈值，则触发（E4）计时器，在称为“确认持续时间”的预定持续时间结束时停止（E5）所述计时器，以及当解锁请求信号的值在整个确认持续时间期间保持大于预定的第三检测阈值时，证实（E6）检测到解锁开启部件的请求。

Description

用于机动车辆的电容传感器
技术领域
本发明涉及检测传感器的领域，并且更特别地涉及用于机动车辆的电容检测传感器以及包括这种传感器的机动车辆。根据本发明的传感器的目的尤其是使得能够检测用户拉动把手以解锁车辆的一个或多个开启部件（ouvrant）的意愿。
背景技术
如今，已知使用电容传感器来检测机动车辆附近的用户的存在并解锁其开启部件。这些传感器尤其安装在车门把手中或车辆后备箱处，以便分别检测用户的手或脚的存在。这些电容传感器检测传感器电极与人体之间的电磁场的变化，这导致传感器的电容随着人的接近而变化。
由于这些传感器可能特别耗能，因此尤其已知在检测到拉动把手之后再激活开启部件的解锁以确保用户确实希望解锁它们，而不是仅仅检测到把手上或附近有手存在（这可能是意外）就直接解锁开启部件。
在已知的解决方案中，将霍尔效应传感器与磁体结合使用。磁体位于把手的固定部分中，并且传感器位于把手的可动部分中。二者被布置成使得：当把手处于静止位置时，传感器检测到高强度磁场，而当把手处于拉开位置时，传感器检测到低强度磁场。然而，这种类型的霍尔效应传感器有几个限制。首先，其各部件的成本比较高。此外，其需要额外的结合成本，尤其是将磁体结合到把手的固定部分中。其还导致在定位和体积方面的机械限制，尤其是传感器相对于磁体的定位。最后，对于检测传感器而言，由于使用霍尔效应，其耗电非常高。
为了至少部分地缓解这些缺点，在法国专利申请FR3025824A1中描述的已知电容传感器解决方案提出了使用检测区信号的变化。该解决方案使用解锁请求信号以及在把手移动期间观察到的称为“锁定电极”的电极的电容变化，以检测把手是否被致动了。更准确地说，电极位于作为金属零件的车门和对向把手（contre-poignée）附近。这些金属零件在电极附近环境中的存在会影响所述电极两端电容的值。
一旦用户的手放在把手上，包括称为“解锁电极”的电极的检测模块就发射表示解锁请求的信号。然后，当用户拉动把手时，把手相对于车门的远离导致锁定电极也远离车门和/或对向把手，这使得锁定电极相对于当把手处于未被致动的静止位置时的其初始值的电容变化降低。当把手被完全拉动时，锁定电极电容变化的这种降低达到最小，然后当把手处于拉开位置、在距车门最大距离处时保持基本恒定。
在该解决方案中使用的传感器系统使用解锁请求信号与表示锁定电极的电容变化的信号之间的相关性。更准确地说，解锁请求信号应在锁定电极的电容低于某一阈值的负变化达预定的第二持续时间之后代表达预定的第一持续时间的解锁请求。
因此，该解决方案同时需要锁定电极和解锁电极。然而，目前使用的一些用于检测手在车门把手上的存在的电容传感器仅包括解锁电极而没有锁定电极。在这种情况下，法国专利申请FR3025824A1中提出的解决方案不适用。此外，有利地需要提高法国专利申请FR3025824A1中描述的解决方案的鲁棒性。
因此，为了至少部分地缓解现有解决方案的缺点，尤其是针对单电极电容传感器，提出用于机动车辆的电容传感器的简单、可靠、高效且成本低廉的解决方案将是有利的。
发明内容
为此，本发明首先主题是用于检测机动车辆的开启部件的把手的致动的方法，所述把手能够在静止位置和拉开位置之间移动并且包括传感器，所述传感器包括定义称为“解锁请求信号”的信号的解锁检测装置以及连接到所述解锁检测装置的检测模块，解锁请求信号随着用户的手接近把手而变化，所述方法的值得注意之处在于其包括以下步骤：
- 不断产生解锁请求信号，
- 检测模块检测到解锁请求信号的值增大超过代表用户的手在把手上的预定的第一检测阈值，
- 检测模块检测到解锁请求信号的值减小低于代表把手被用户拉到拉开位置、优选地最大拉开位置的预定的第二检测阈值，
- 若连续检测到解锁请求信号的值减小低于第二检测阈值，则检测模块触发计时器，
- 检测模块在称为“确认持续时间”的预定持续时间结束时停止所述计时器，
- 当解锁请求信号的值在整个确认持续时间期间保持大于预定的第三检测阈值时，检测模块证实检测到解锁开启部件的请求。
根据本发明的方法使得能够基于单个信号（解锁请求信号）来表征用户抓握和拉动把手，而无需关联从传感器的两个不同元件产生的两个信号。
优选地，解锁检测装置包括称为“解锁电极”的电极或由称为“解锁电极”的电极构成，解锁电极为使得能够产生解锁请求信号的简单、高效且成本低廉的手段。
在一个实施例中，传感器没有称为“锁定电极”的第二个电极，这使得传感器不那么复杂且不那么昂贵。
优选地，当解锁请求信号的值在整个确认持续时间期间同时保持小于第二检测阈值并大于第三检测阈值时，证实检测到解锁开启部件的请求。
仍优选地，确认持续时间在40至1200ms之间，以便可靠且高效地表征解锁请求。
有利地，第一检测阈值大于称为“有效”范围的传感器工作范围的70%，以便明确无疑地表征用户拉动把手足够大。
仍有利地，第二检测阈值在传感器有效范围的45％至70％之间，以确保用户将把手维持在充分拉开的位置、优选地最大拉开位置。
仍有利地，第三检测阈值大于传感器有效范围的45%，以确保用户没有松开把手并使把手重新置于其静止位置。
根据本发明的一个方面，解锁请求信号的值在称为“检测持续时间”的预定持续时间期间保持大于第一检测阈值，检测持续时间例如在20至40ms之间，优选地约30ms，以确保用户已拉动把手至足够远离其静止位置。
在一个实施例中，有利地使用同一个计时器来测量检测持续时间和确认持续时间。
在另一实施例中，使用两个不同的计时器来测量检测持续时间和确认持续时间。
根据本发明的一个方面，该方法包括向车辆的计算机发送解锁命令的步骤。
本发明还涉及用于机动车辆的电容传感器，所述传感器包括：
- 解锁检测装置，其能够安装在车辆的把手上，尤其是车门把手，并定义称为“解锁请求信号”的信号，解锁请求信号随着用户的手接近把手而变化，以及
- 电连接到所述解锁检测装置的检测模块，
所述传感器的值得注意之处在于，其被配置成实施如上所述的方法。
在一个实施例中，解锁检测装置包括对应于解锁电极的单个电极，并且检测模块能够产生代表所述电极两端的电容变化的称为“解锁请求信号”的信号。
在另一实施例中，解锁检测装置包括对应于解锁电极的第一电极和对应于锁定电极的第二电极，这些电极的电压变化代表把手的移动，由检测模块基于在解锁电极两端测得的电压而产生的解锁请求信号代表所述解锁电极两端的电容变化。
在另一实施例中，解锁检测装置包括发光装置、压电单元、感应传感器或机械微动开关。
本发明最后涉及机动车辆，其至少包括把手和如上所述的传感器。
附图说明
通过阅读以下描述，本发明的其他特征和优点将变得更加清楚。该描述纯粹是例证性的，应参考附图来阅读，其中：
图1是包括根据本发明的传感器的一个实施例的车门把手，
图2示出了解锁请求信号的一个示例，
图3示意性地示出了根据本发明的方法的一个实施例。
具体实施方式
本发明旨在实施在机动车辆中，目的是检测拉动把手，以便尤其是解锁车辆的一个或多个开启部件。本发明由至少部分地安装在机动车辆的把手中的电容传感器类型的装置来实施。然而，应当注意，这样的实施方式不限制本发明的范围，在其他实施例中，可以在载具、尤其是机动车辆的任何其他功能或元件中实施本发明。
图1示出了包括根据本发明的传感器1的示例的机动车辆车门3的把手2，但是应当注意，根据本发明的传感器1可以安装在车辆的另一元件中，例如在后备箱把手中。把手2包括安装在车门3的门板3A上的固定部分2A和安装在门板3A上的可动部分2B，可动部分2B经由其一端2A1绕轴线Z旋转，并且能够在静止位置（图1）和拉开位置之间移动，其中，当所述可动部分2B被用户拉动时，所述可动部分2B远离固定部分2A和门板3A。
在该示例中，传感器1一体地安装在把手2中并且包括解锁检测装置以及检测模块12，解锁检测装置在该优选示例中采用称为“解锁电极”10的电极的形式。解锁电极10安装在把手2的可动部分2B中形成的凹槽2C中，并且定义了当手放在可动部分2B上并拉动所述可动部分2B时可变化的电容。该解锁电极10两端的电压变化表示所述解锁电极10的电容变化，并且由检测模块12测量，以产生称为“解锁请求信号”S的信号（图2），如下所述。尤其是因用户的手靠近并出现在把手2上而产生电容变化。在该实施例中，传感器1包括单个电极。然而，在另一实施例中，传感器1可以包括能够检测用户移动把手2的称为“锁定电极”的第二个电极。
仍参考图1，检测模块12也安装在把手2的可动部分2B中并且电连接到解锁电极10。作为变型，检测模块12可以安装在车门3中。
在该示例中，检测模块12被配置成产生代表解锁电极10的电容变化的称为“解锁请求信号”S的信号（图2），所述电容变化随着用户的手靠近把手2而变化，如上所述。
检测模块12被配置成检测解锁请求信号S的值增大超过预定的第一检测阈值S1（图2），第一检测阈值S1代表用户的手放在把手2的可动部分2B上。
检测模块12被配置成检测解锁请求信号S的值减小低于预定的第二检测阈值S2，第二检测阈值S2代表将把手2的可动部分2B拉动到拉开位置、优选地最大拉开位置中。
检测模块12被配置成：若连续检测到解锁请求信号S的值减小低于第二检测阈值S2，则触发计时器（未示出）。
检测模块12被配置成在称为“确认持续时间”DC的预定持续时间结束时停止所述计时器。
检测模块12被配置成：当解锁请求信号S的值在由计数器测得的整个确认持续时间DC期间保持大于预定的第三检测阈值S3时，证实检测到用户解锁车门3的请求。优选地，检测模块12被配置成：当解锁请求信号的值在确认持续时间DC期间保持小于第二检测阈值S2并同时在整个确认持续时间DC期间保持大于第三检测阈值S3时，证实检测到用户解锁车门3的请求。
优选地，确认持续时间DC在40至1200ms之间，第一检测阈值S1在传感器1有效范围的70至100％之间，第二检测阈值S2在传感器1有效范围的45至70％之间，并且第三检测阈值S3大于传感器1有效范围的45%。传感器1的有效范围为传感器的工作范围，即传感器传送的信号所在的值区间。例如，在图2中，该有效范围介于最小值Smin（对应于有效范围的0%）和最大值Smax（对应于有效范围的100%）之间。
在一个实施例中，解锁请求信号S至少在称为“检测持续时间”DD的预定持续时间期间保持在第一检测阈值S1和第二检测阈值S2之间，检测持续时间DD例如在20至40ms之间，优选地约为30ms，以便确认在把手2上检测到用户的手。
在传感器1的一个实施例中，使用同一个计时器来测量检测持续时间DD和确认持续时间DC。作为变型，可以使用两个不同的计时器来分别测量检测持续时间DD和确认持续时间DC。
有利地，检测模块12被配置成向车辆的计算机（未示出）发送解锁命令，使得所述计算机解锁车辆的一个或多个开启部件，尤其是传感器1安装于其中的车门3。
检测模块12可以有利地采用安装在印刷电路板上并且能够实施一系列指令以执行上述功能和动作的微控制器的形式。
在另一实施例（未示出）中，解锁检测装置可以包括光学发射器，例如安装在车门上并且能够产生朝向位于把手2上的接收器的光束。这样，当用户的手接近把手2并中断光束时，接收器产生解锁请求信号的发射并将其发送到检测模块。
在另一实施例（未示出）中，解锁检测装置可以包括压电单元，当其由于握住把手2的用户的手的机械应力而经历机械变形时，压电单元触发解锁请求信号。
在另一实施例（未示出）中，解锁检测装置可以包括感应传感器，当目标通过把手2的机械变形而更接近传感器时（当把手2被用户的手握住时），感应传感器触发解锁请求信号。
在另一实施例（未示出）中，解锁检测装置可以包括机械微动开关，当把手2的变形（当把手2被用户的手握住时）闭合开关的触点时，机械微动开关产生解锁请求信号。
现在将参考图2和图3来在本发明的实施例中描述本发明。
首先，检测模块12不断地测量解锁电极10两端的电压，并同时在步骤E1中基于测得电压来产生表示解锁电极10的电容变化的解锁请求信号S。
当用户将他的手靠近把手2的可动部分2B时，检测模块12检测到解锁请求信号S的值在时间t1后增大。当用户将他的手放在把手2的可动部分2B上时，解锁请求信号S的值在步骤E2中超过第一检测阈值S1，然后在时间t2到达平台（Smax）。该平台（Smax）对应于用户维持他的手在把手2的可动部分2B上。当该平台的持续时间大于检测持续时间DD时，例如百分之几十秒，确认用户的手存在于把手2的可动部分2B上。
当用户从时间t3开始拉动把手2的可动部分2B时，检测模块12在时间t3和时间t4之间在步骤E3中检测到解锁请求信号S的值减小低于第二检测阈值S2。解锁电极10两端的该电容降低反映了可动部分2B拉到拉出位置，优选地最大拉出位置，当可动部分2B被拉动时解锁电极10轻微放电，这是因为门板3A接地因此门板3A被可动部分2B视为金属接地。由此，当可动部分2B远离时，这反映为电容值降低。
在检测到解锁请求信号S的值减小低于第二检测阈值S2时，检测模块12触发计时器（步骤E4），该计数器在确认持续时间DC期间流逝然后停止（步骤E5）。在该确认持续时间DC期间，检测模块12持续监测解锁请求信号S的值，并且如果解锁请求信号S的值在整个确认持续时间DC期间保持大于第三检测阈值S3并且可选地但优选地小于第二检测阈值S2，则在步骤E6中证实检测到解锁车门3（或车辆的其他开启部件）的请求。在这种情况下，检测模块12向负责解锁开启部件的车辆计算机发送命令消息，使其至少解锁把手2的可动部分2B被用户拉动了的车门3。
在相反情况下，尤其是在把手2的可动部分2B没有被拉到最大或没有维持被拉动足够长的时间以明确无疑地表征解锁请求的情况下，检测模块12不向计算机发送命令消息并且不解锁任何开启部件。
将注意到，解锁请求信号S在时间t4和时间t5之间保持恒定，这对应于把手的可动部分2B维持在固定的拉开位置、优选地最大拉开位置中，然后在时间t5后减小，这对应于把手2的可动部分2B松开到其静止位置。
使用三个检测阈值S1、S2、S3使得传感器1能够基于单个电极来可靠地认证解锁请求。尤其是，根据本发明的方法使得能够仅基于解锁请求信号S来识别用户抓握并拉动把手2的可动部分2B。根据本发明的方法因此可以有利地用于单电极传感器。然而，应当注意，本发明也适用于具有两个（或更多）电极的传感器，其中一个电极是本发明意义上的解锁电极10即可。

Claims (10)

1.用于检测机动车辆的开启部件(3)的把手(2)的致动的方法，所述把手(2)能够在静止位置和拉开位置之间移动并且包括传感器，所述传感器包括定义称为“解锁请求信号(S)”的信号的解锁检测装置(10)以及连接到所述解锁检测装置(10)的检测模块(12)，解锁请求信号(S)随着用户的手接近把手(2)而变化，所述方法的特征在于其包括以下步骤：
-不断产生(E1)解锁请求信号(S)，
-检测模块(12)检测到(E2)解锁请求信号(S)的值增大超过代表用户的手在把手(2)上的预定的第一检测阈值(S1)，
-检测模块(12)检测到(E3)解锁请求信号(S)的值减小低于代表用户拉动把手(2)的预定的第二检测阈值(S2)，
-若连续检测到解锁请求信号(S)的值减小低于第二检测阈值(S2)，则检测模块(12)触发(E4)计时器，
-检测模块(12)在称为“确认持续时间(DC)”的预定持续时间结束时停止(E5)所述计时器，
-当解锁请求信号(S)的值在整个确认持续时间(DC)期间保持大于预定的第三检测阈值(S3)时，检测模块(12)证实(E6)检测到解锁开启部件(3)的请求。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当解锁请求信号(S)的值在整个确认持续时间(DC)期间同时保持小于第二检测阈值(S2)并大于第三检测阈值(S3)时，证实检测到解锁开启部件(3)的请求。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，确认持续时间(DC)在40至1200ms之间。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，第一检测阈值(S1)大于传感器(1)的有效范围的70％。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，第二检测阈值(S2)在传感器(1)的有效范围的45％至70％之间。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，第三检测阈值(S3)大于传感器(1)的有效范围的45％。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，解锁请求信号(S)的值在称为“检测持续时间(DD)”的预定持续时间期间保持大于第一检测阈值(S1)。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，检测持续时间(DD)在20至40ms之间。
9.用于机动车辆的电容传感器(1)，所述传感器(1)包括：解锁检测装置(10)，其能够安装在车辆的把手(2)上，并定义称为“解锁请求信号”的信号，解锁请求信号随着用户的手接近把手(2)而变化；以及电连接到所述解锁检测装置(10)的检测模块(12)，
所述传感器(1)的特征在于，其被配置成实施根据权利要求1至8中的一项所述的方法。
10.机动车辆，其至少包括把手(2)和根据权利要求9所述的传感器(1)。
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