CN1989425A - 电容式发射器电极 - Google Patents

Abstract

用于电容式感知装置的发射器电极(10)包括导电板材(12)，所述导电板材包括第一连接点(16)，用于将电极连接到电子感知单元。根据本发明，导电板材包括至少一个第二连接点，用于将电极连接到电子感知单元，所述第二连接点(16’)布置成离开所述第一连接点预定的距离，使得所述导电板材在所述第一和第二连接点之间形成导电路径。第一和第二连接点(16、16’)，在使用中都连接到电子感知单元，使得可以检查发射器电极和用于将发射器电极连接到电子感知单元的连接线路的完整性。

Description

电容式发射器电极

技术领域

本发明一般涉及发射器电极，用于电容式感知装置，例如机动车中的安全装置。

背景技术

为了在交通事故中保护乘客的生命，现代车辆一般提供有保护系统，其包括几个气囊和安全带张紧器，它们用于吸收由于事故在碰撞中释放出的乘客的能量。显然，这种保护装置在它们很好地适应于实际座椅占用的特别需求时是最为有效的。这就是为什么微处理器控制的保护系统被设计出来的原因，该系统提供几种操作模式，作为座椅上乘客身高的函数，允许例如气囊展开的时刻、气囊充气的体积、碰撞后安全带释放的时刻等等的采用。为了让微处理器对于给定的座椅占用状态，选择优化的操作模式，当然需要检测描述座椅占用状态特征的一个或者几个参数，并且将占用分成一个或者几个级别，它们每一个都与约束系统的特别操作模式关联。

收集座椅占用的有关参数的一种途径是基于检测身体与布置在座椅内的几个电极的电容耦合。这种测量系统例如在LU-A-88 828中有说明。这种测量系统包括至少一个发射器电极和至少一个接收电极，它们被导电的身体电容式地耦合。接收电极与分析电路连接，后者通过将测量信号与参考信号比较，确定发射天线(antenna)与导电身体的电容耦合。

各种其他系统已经公开了将电极布置在乘客舱的不同位置，用来检测存在座椅占用和/或座椅占用性质，并且用来将占用状态分成一个或者几个级别。德国专利申请DE-A-102 35 881公开了例如结合式占用检测系统，其包括布置在车辆座椅的落座表面内的第一发射器电极和布置在车辆的足部舱(foot compartment)内的第二发射器电极。该结合式检测系统可以进一步包括压力敏感衬垫，与第二电极一起布置在足部舱内。

上述电容式感知装置的发射器电极通常包括简单的导电板材，后者包括一个连接点，用于将电极与电子感知单元连接。在使用中，发射器电极由电子感知单元提供AC电压，并且流过发射器电极的电流受到监测，从而确定感知范围内与物体的电容耦合。

这种发射器电极的问题在于，电极的实际布局不允许在发射器电极和电子感知单元之间探测连接失效。然而，这种失效可能导致感知区域内的物体的错误检测，并且导致辅助约束系统的非充分展开。实际上，如果电子感知单元和发射器电极之间的连接线路断开，并且与车舱内任何部件形成短路，则电子感知单元将在检测模式内检测到较大的负载电流。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的用于电容式感知装置的发射器电极。该目的由权利要求1所述的发射器电极实现。

用于电容式感知装置的发射器电极包括导电板材，所述导电板材包括第一连接点，用于将电极连接到电子感知单元。根据本发明，导电板材包括至少一个第二连接点，用于将电极连接到感知单元，所述第二连接点布置成离开所述第一连接点特定的距离，使得所述导电板材在所述第一和第二连接点之间形成导电路径。第一和第二连接点，在使用中都连接到电子感知单元，使得可以检查发射器电极和用于将发射器电极连接到电子感知单元的连接线路的完整性。实际上，如果电子感知单元配置成分别在连接点所连接的两个端子之间周期性地测量两个连接点之间的电阻，则可以检查两个连接点之间的导电路径的完整性。如果所测量的电阻值相对于初始参考值显著增大，则电子感知单元可能得出发射器电极失效的结论，并且发出相应的失效信号。这种失效信号可以被辅助约束系统用于切换安全系统到错误(default)展开模式。该失效信号可以进一步用于发出视觉或者音响警告，通知驾驶员车辆的失效状况。

为了将发射器电极的监测区域最大化，希望可监测的导电路径尽可能远地延伸通过发射器电极的感知区域。因此，至少一个第二连接点优选地布置在所述导电板材上的这样的位置，即从电气的观点来看，其径直相对于第一连接点。在本实施例的非常简单的变型中，导电板材可以包括简单的闭合形状，并且第一和第二连接点物理地或者几何地定位在该板材上两个径直相对的点。然而，因为第一和第二连接点之间的距离，这种实施例难于连接到电子感知单元。

在更为优选的实施例中，第一和第二连接点因此优选地定位靠在一起，使得在单个连接器区域的连接成为可能。在这种情况下，板材的形状应当以这样的方式适当地配置，即第一和第二连接点从电气观点来看，是良好地分开的。如果第一和第二连接点之间的导电路径尽可能远地延伸到板材内，使得物理上靠近的连接点被较长的导电路径分开，则上述情况是可以实现的。

在发射器电极的可能实施例中，导电板材包括至少一个切槽(incision)，所述至少一个切槽在所述第一和第二连接点之间从所述板材的边缘向着所述板材的内部延伸。该切槽可以用来塑形所述第一和第二连接点之间的所述导电路径，从而增大所述导电路径的长度。通过适当地配置该切槽，可能将导电路径的长度最大化，因此将发射器电极的监测区域最大化。

应当注意，文中所述切槽表示导电板材中的任何间隙，其适合于防止电流流过该切槽。因此，该切槽可以具有适合于防止电流通过的任何可能的形状。在实践中，切槽将通常具有一般宽度较小的长条形。因此，切槽的整个表面相对于发射器电极的整个表面而言将较小，使得发射器电极的敏感性不会实质性地降低。实际上，由感知装置检测的待检测物体处于距离发射器电极一定距离的位置。但是，在离开发射器电极特定距离的位置，发射器电极的电场主要由电极的整体尺寸确定。这个电场不会因导电材料中存在切槽而实质性变化，只要切槽的尺寸不超过特定的值。

在本发明的优势实施例中，导电板材包括多个切槽，每个所述切槽从所述板材的边缘向所述板材的内部延伸，所述切槽以这样的方式布置，即所述第一和第二连接点之间的所述导电路径包括弯曲形状。因为这种弯曲形状，导电路径可以配置成延伸到导电板材的每个区域，因此优化了发射器电极的监测区域。应当注意，在本实施例中，导电板材呈现为弯曲的导电路径形式。

在本发明的最优实施例中，发射器电极包括至少一个二极管器件，所述二极管器件布置在第二连接点上，从而可以在电子感知单元和所述第二连接点之间串联连接。二极管具有优势地使得可以检查包括发射器电极和连接线路的整个系统，其中连接线路用于将发射器电极连接到电子感知单元。实际上，如果发射器电极的第一连接点沿着二极管的导通方向提供DC电压，则包括连接线路的整个发射器电极的电阻可以被确定，并且可以检查发射器电极的完整性。然而，如果发射器电极的第一连接点沿着二极管的非导通方向提供DC电压，则没有电流流过并且可以查出包括第一连接线路(连接第一连接点)的发射器电极相对于车舱是绝缘的。因此，该实施例使得可以检查发射器电极的整个电气状态，因此消除了因为电极失效而导致的实际座椅占用分类错误的风险。

在本发明的可能实施例中，导电板材包括至少一个切口，所述切口布置在所述发射器电极的感知区域内。切口可以以这样的方式布置在导电板材内，即所述至少一个切口与所述导电板材的至少一个切槽重叠。在这种情况下，切口可以是切槽的一部分。

布置在电极感知区域内的切口减小了有效电极表面，因此减小了由电极与车辆地板一起形成的电容器的电容。下电极表面因此需要较少的来自电子感知单元的驱动能力，这反过来允许研发重量减小并且尺寸更小的电子仪器，其可以更为容易地集成到通常受到限制的集成空间内，例如车辆座椅内。进而，由于电子仪器的容量减小，所以电子感知单元的制造成本可以降低。最后，下电极表面导致在电极的制造过程中减小导电材料的消耗，这意味着发射器电极自身也是较为廉价的。

应当理解，发射器电极可以由任何适当的导电板材，诸如类似铜板的金属箔或者导电织物材料(诸如金属化(铝化)织物材料或者由导电纤维制成的织物)形成。在优选的实施例中，导电板材可以简单地包括导电涂层，其施加在挠性载体层的表面上。在该实施例中，发射器电极的切槽优选地由载体层的非涂覆区域形成。该实施例允许经济地制造发射器电极。为了减小发射器电极的重量，切槽也可以在载体层的非涂覆区域上模冲去除。这些开口优选地略微小于导电板材内的切槽。可替代地，可以从涂覆层上模冲去除切槽。

导电涂层，即导电板材，也可以在丝网印刷过程中施加到载体层上。这种丝网印刷过程可以以高分辨率在每种可能的复杂图案内印刷导电墨水(例如，石磨或者诸如银的金属或者金属氧化物)。多个切槽的任何可能分布和单个切槽的任何可能形状均可以通过这种印刷过程而实现。

附图说明

本发明的优选实施例将借助示例，参照附图予以说明，其中：

图1是发射器电极的实施例的平面图；

图2是发射器电极的实施例的平面图，带有物理上相对的连接点；

图3是发射器电极的实施例的平面图，带有从电气观点来看相对的连接点；

图4是带有切槽的发射器电极的实施例的平面图；

图5至图8是带有切口的不同实施例的平面图；

具体实施方式

图1示出了用于电容式感知系统的发射器电极10的第一实施例。发射电极10包括导电板材12，其可以施加到由适当的介电材料，诸如PET箔制成的载体箔片14上。发射器电极10进一步包括第一连接点16，用于将发射器电极10连接到电子感知单元(未示出)。导电板材可以例如包括金属箔或者施加到载体箔片上的导电涂层。导电涂层可以包括金属或者其他适当的导电材料，诸如石磨或者类似物。

根据本发明的实施例，所示的电极10包括第二连接点16’，其布置成离开所述第一连接点16特定的距离，使得所述导电板材12在所述第一和第二连接点16和16’之间形成导电路径。在图1中，如此形成的导电路径示意性地由虚线20表示。如果发射器电极10的每个连接点16和16’单独连接在电子感知单元上，则可以通过监测两个连接点16和16’之间的电阻来检查发射器电极的完整性。

为了将连接点16和16’连接到电子感知单元，连接点两者可以经由导电迹线22和24与连接凸耳26连接。然后可以通过连接线路实现通往电子感知单元的连接，所述连接线路在连接凸耳26上卷边(crimp)到导电迹线22和24的端部。

优选地，导电路径20尽可能远地延伸通过发射器电极的感知区域，第二连接点16’优选地布置在所述导电板材12上的这样的位置，该位置从电气观点来看，径直相对于第一连接点16。本实施例的非常简单的变型如图2所示。第一和第二连接点16和16’物理上定位在板材上两个径直相对的点。然而，因为第一和第二连接点之间的距离，这种实施例难于连接到电子感知单元。不同的实施例如图3中的200所示，其中连接点16和16’通过导电迹线22和24连接到共用连接凸耳26。

图4示出了发射器电极300的实施例的平面图，其中两个连接点16和16’布置成物理上彼此紧邻。在本实施例中，导电板材12适当地成形，从而将连接点16和16’电气分开。两个连接点的“电气”分开通过切槽或者间隙318实现，后者在所述第一和第二连接点16和16’之间从所述板材12的边缘向所述板材的内部延伸。切槽或者间隙318防止电流直接从一个连接点流过切槽而到达另一个连接点。连接两个连接点16和16’的导电路径因此围绕切槽经过并且因此延伸通过整个感知区域。

图5和6表示发射器电极400和500的实施例，其中导电板材12包括几个形状不同的切口428和528和几个切槽418和518。布置在电极的感知区域内的切口428或者528减小了有效电极表面，因此减小了由电极与例如车辆地板一起形成的电容器的电容。下电极表面因此需要较少的来自电子感知单元的驱动能力，因此允许研发更小的电子仪器。

在图5中，不同切口的形状类似并且以规则分布布置在感知区域内。电极的感知区域是例如由导电板材12的外边缘限定。在图6中，切口528具有不同的形状和尺寸。

在两个实施例中，一些切口428或者528通过切槽或者间隙418或者518互连，使得导电路径420或者520包括弯曲形状，其中所述导电路径由导电板材12形成并且连接连接点16和16’。因为该弯曲形状，导电路径可以配置成延伸到导电板材的每个区域，因此优化了发射器电极的监测区域。

图7示出了发射器电极600的实施例，其中连接点16和16’之间的导电路径22的形状因为单独的延长切槽618而类似于图4所示的实施例。发射器电极600的连接点16和16’布置在感知区域的角落并且切槽618从导电板材的角落在感知区域内对角延伸。发射器电极的导电板材进一步包括几个切口628，用于减小电极的有效区域。切口628以规则分布布置，使得一些切口与切槽618重叠。重叠的切口因此成为切槽618的一部分。

应当注意，图5至图7中的发射器电极400、500和600每个包括二极管30，其布置在第二连接点16’处，因此可以在电子感知单元和所述第二连接点16’之间串联连接。如上所述，二极管具有优势地使得可以检查包括发射器电极和连接线路的整个系统，其中所述连接线路用于将发射器电极连接到电子感知单元。

发射器电极700的进一步实施例如图8所示。发射器电极700包括中心切口702和许多周边切口704，它们从电极的轮廓向内延伸。不同的切口这样配置，使得发射器电极包括许多从导电路径708的任一侧延伸的T形突起706。该配置使得导电路径708自身在电极的两个连接点16和16’之间延伸，这些连接点优选地布置在例如共用连接凸耳上。应当注意，本实施例的T形突起的狭窄基部部分可以容易地变形，使得这种电容式发射器电极可以具有优势地适应三维支撑表面(诸如车辆地板)。

附图标记列表

10、100、200、300、400、500、700发射器电极

12导电板材

14载体箔片

16、16’连接点

20、420、520导电路径

22、24导电迹线

26连接凸耳

30二极管

318、418、518、618、718切槽或者间隙

422、708导电路径

428、528、628、702、704切口

430载体层内的切口

706T形突起

Claims (7)

1.一种用于电容式感知装置的发射器电极，包括：导电板材，所述导电板材包括第一连接点，用于将电极连接到电子感知单元，其特征在于

所述导电板材包括至少一个第二连接点，用于将电极连接到电子感知单元，所述第二连接点布置成离开第一连接点特定的距离，使得所述导电板材在所述第一和第二连接点之间形成导电路径。

2.如权利要求1所述的发射器电极，其特征在于，所述至少一个第二连接点布置在所述导电板材上的这样的位置，即从电气观点来看，径直相对于第一连接点。

3.如权利要求1或者2所述的发射器电极，其特征在于，所述导电板材包括至少一个切槽，所述至少一个切槽在所述第一和第二连接点之间，从所述板材的边缘向着所述板材的内部延伸。

4.如权利要求1或者2所述的发射器电极，其特征在于，所述导电板材包括多个切槽，每个所述切槽从所述板材的边缘向着所述板材的内部延伸，所述切槽以这样的方式布置，即所述第一和第二连接点之间的所述导电路径包括弯曲形状。

5.如权利要求1至4中任一项所述的发射器电极，包括至少一个二极管器件，所述二极管器件布置在第二连接点处，从而可以在电子感知单元和所述第二连接点之间串联连接。

6.如权利要求1至5中任一项所述的发射器电极，其特征在于，所述导电板材包括至少一个切口，所述切口布置在所述发射器电极的感知区域内。

7.如权利要求6所述的发射器电极，其特征在于，所述至少一个切口与所述导电板材的至少一个切槽重叠。