检测用户的手与车辆门把手的接近或用户的手与之接触的方法和关联的检测设备与流程

本发明涉及用于检测用户的存在的设备、包括所述设备的车辆门把手和关联把手的检测方法。更具体地，本发明适用于集成到机动车辆门把手中的用于检测用户的存在的设备。这些设备检测用户的手与把手的接近和/或用户的手与把手的接触。

背景技术：

目前，车辆门把手配备有用于检测用户存在的设备。对用户的存在的检测，与用户佩戴的“免提”远程访问控制徽章的识别相结合，使得能够远程锁定和解锁车辆的可开启车身部分。因此，当由车辆识别的佩戴对应电子徽章的用户接近把手或触摸他的车辆的门把手时，车辆的可开启车身部分被自动解锁。当用户接近或按压在称为“解锁区域”的车辆门把手上的精确位置时，门在不需要任何手动解锁它的情况下开启。相反，当仍然佩戴必要的徽章并且由车辆识别的用户希望锁定他的车辆时，他关闭他的车辆的门并且接近或者瞬间按压被称为“锁定区域”的把手上的另一精确位置。通过该手势，车辆的可开启车身部分被自动锁定。

这些存在检测设备通常包括两个电容传感器，具有两个电极电连接到印刷电路并且集成到把手中的形式，每个电容传感器处于精确的锁定或解锁区域中。通常，每个区域专用一个电极；也就是说，一个电极专用于检测用户的手在锁定区域中的接近和/或接触，并且一个电极专用于用户的手在解锁区域中的接近和/或接触。在被供电时，电极发射定义检测区域（锁定区域或解锁区域）的电场。用户的手与该检测区域的接近扰乱该电场并且改变由所述电极看到的电容。通过测量该电容的变化，因此能够检测到用户的手与所述区域的接近，即在当前情况下与把手的接近。当该检测发生时，电容传感器然后向门解锁和锁定系统发送解锁或锁定指令。

用于锁定和解锁的两个区域位于把手上的不同点处，并且由相应电极发射的电场不可以重叠。

更精确地，对于每个检测电极，期望在其相应区域中高水平的检测灵敏度，以避免无检测（当手接近电极时不发生检测的情况）。

为此，存在已知方式将连接到电接地的导电元件（诸如铜片）定位在不期望发生检测的电极侧。该连接到地的导电元件吸引由电极发射的电场，并且提供对在所述元件所位于的一侧的所述电极发射的电场的屏蔽。

由于车辆门把手中的空间有限，所以存在将导电元件和两个电极分别集成到印刷电路的两个面中的每一个中的已知方式。

仅出于解释的目的，这里将仅讨论一个电极，其是专用于解锁区域的电极。参考图1描述现有技术的设备。

图1示出了用于检测用户的存在的设备d所位于的机动车辆（车辆未示出）的门把手10。检测设备d被提供有电压vcc并且通过连接到车辆v的电连接l被接地。

所述门把手10包括朝向门（未示出）定向的第一外表面s1和与第一表面s1相对并且因此朝向与车辆相对的一侧或者更精确地朝向用户（未示出）定向的第二外表面s2。该检测设备d包括具有位于第一外表面s1附近的一个面的第一解锁电极12、位于第二外表面s2附近的锁定电极14、控制装置13以及具有位于第二外表面s2附近的一个面的导电元件11。解锁电极12、锁定电极14和导电元件11被连接到控制装置13。控制装置13包括电子部件，并且测量由电极12看到的电容，以便于检测用户的存在。导电元件11通过控制装置13被连接到地并提供屏蔽功能。这些控制装置13例如是包括微控制器20（未示出）的印刷电路。该检测设备d定义检测区域a（其为在图1中所示的示例中的解锁区域），其位于第一外表面s1和车辆门之间，并且具有在由三个垂直轴x、y、z形成的参考系中估计的尺寸。在其余的描述中，将仅考虑专用于解锁区域a的解锁电极12，但是本发明也适用于专用于锁定区域（未示出）的电极。如图1中所示，解锁区域a被认为是位于把手10和车辆之间的区域。

该解锁区域a也被称为检测设备d的“灵敏度”。

导电元件11，位于第二外表面s2和解锁电极12之间，因此仅提供在解锁区域a中的用户的手的接近的检测；换言之，其提供朝向第一外表面s1的检测，并且防止在把手p的前表面上（即朝向第二表面s2）的任何接近检测。

然而，导电元件11与电极12的接近在电极12和电接地之间产生强的电磁耦合，结果所述电极12的检测灵敏度被降低。

换言之，从解锁电极12延伸的解锁区域a小，并且不覆盖把手p的第一外表面s1与相对定位的门的表面s'（参见表面s1）之间的空间。

因此，如果定位成门的表面s'比第一外表面s1更接近用户的手，则将不会检测到用户的手。

因此，希望提高电极12的检测灵敏度，同时确保在把手p的前面不存在误报。

技术实现要素：

因此，本发明提出了一种检测用户的手与车辆门把手的接近和/或手与之接触的方法，所述把手具有朝向车辆定向的第一外表面和朝向用户定向的第二外表面，所述把手包括至少一个检测电极和附加电极，所述方法的特征在于，所述两个电极被预先面对面定位，并且包括以下步骤：

•步骤1：所述检测电极和所述附加电极附件被电连接到同一电源，

•步骤2：在所述检测电极的端子处测量电容的第一值，

•步骤3：在所述附加电极的端子处测量电容的第二值，

•步骤4：在测量时段期间，将所述第一值和所述第二值彼此比较和/或与预定阈值作比较，以便检测用户的手与所述第一外表面或与第二外表面的接近和/或他的手与这些表面中的一个的接触。

在本发明的第二实施例中，该方法在步骤1和步骤2之间包括以下步骤：

•步骤1b：将附加电极的端子处的电压降低到低于电源电压值的值，

并且，在步骤2和步骤3之间，该方法包括以下步骤：

•步骤2b：将检测电极的端子处的电压降低到低于电源电压值的值。

优选地，在步骤1b中，附加电极被电连接到电接地，和/或在步骤3b中，检测电极被电连接到电接地。

建议在整个测量时段中以预定频率循环地重复步骤1至3。

有利地，在第一实施例的情况下，如果在测量时段期间第一值大于第二值，并且第一和第二值大于预定阈值，则

•步骤5：接近检测被证实，否则

•步骤6：没有对检测的证实。

对于第二实施例，步骤4包括：

•步骤4b：如果在测量时段期间第一值大于预定阈值，并且如果第二值低于预定阈值，则

•步骤5：接近检测被证实，否则

•步骤6：没有对检测的证实。

在具体实施例中，检测电极位于第一外表面附近，并且附加电极位于第二外表面和检测电极之间，所述方法的特征在于，在步骤4中，接近检测是朝向第一外表面的检测。

本发明还涉及一种用于检测用户的手与车辆的门把手的接近和/或所述手与之接触的设备，所述把手具有朝向所述车辆定向的第一外表面和朝向所述用户定向的第二外表面，所述设备包括至少一个电压源、检测电极、附加电极以及用于测量所述检测电极的端子处的电容的第一值和所述附加电极的端子处的电容的第二值的装置，所述设备的特征在于，所述两个电极被面对面定位，并且特征在于所述设备进一步包括：

•用于将所述检测电极连接到所述测量装置的第一装置，

•用于将所述附加电极连接到所述测量装置的第二装置，

•用于控制所述第一和第二连接装置的控制装置，以及

•用于调节所述检测电极的端子处的电压和所述附加电极的端子处的电压的装置，

•连接到所述控制装置的时钟，

•用于将所述第一值和所述第二值彼此比较和/或与预定阈值作比较的装置。

有利地，所述检测设备进一步包括用于计算所述第一值的平均值的装置以及用于计算在测量时段期间所述第二值的平均值的装置、以及用于将所述第一值的平均值和所述第二值的平均值彼此比较和/或与预定阈值作比较的装置。

本发明同样适用于包括根据上述特征中的任何一个的检测设备的机动车辆的任何门把手。

最后，本发明涉及包括根据上述特征中的任何一个的检测设备的任何机动车辆。

附图说明

通过阅读作为非限制性示例提供的以下描述并且通过阅读附图，本发明的其他目的、特征和优点将是显而易见的，在附图中：

-图1如上所述示意性地示出了根据现有技术的集成到机动车辆v的把手p中的检测设备d，

-图2示意性地示出了根据本发明的集成到机动车辆v的把手p中的检测设备d'，

-图3示意性地示出了本发明的检测设备d'，

-图4以曲线形式示出了作为时间t的函数并且连续地当用户的手正在接近第一外表面s1时（证实检测）以及然后当用户的手正在接近第二外表面s2时（误报）的检测电极和附加电极的电容的变化，

-图5示意性地示出了根据本发明的检测方法的检测电极和附加电极的电容变化的一系列测量，以及

-图6示意性地示出了根据本发明的检测方法。

具体实施方式

在图2中图示了用于检测用户的手的接近和/或接触的检测设备d'。

所述检测设备d'包括（参见图2）检测电极ed、附加电极ea、锁定电极14和连接到所述两个电极ed、ea的微控制器20和/或印刷电路形式的控制装置13'。

检测设备d'被提供有电压vcc并且通过电连接到车辆v的接线l接地。

在图2中，检测电极ed位于把手p中接近第一外表面s1。检测电极ed检测用户的手在位于把手和车辆之间，并且更具体地位于第一外表面s1和车辆的门的面向把手p的表面s'之间的解锁检测区域a'中的接近。

在图2中所示的示例中，检测电极ed是解锁检测电极。

这里将参考被设计用于解锁车辆v的门的解锁检测设备d和检测电极ed来说明本发明；然而，明显地，本发明加以必要的变更可以应用于车辆的锁定检测设备和位于车辆v的第二外表面s2附近的锁定电极14。

附加电极ea是位于检测电极ed和第二外表面s2之间的电极。

优选地，检测电极ed和附加电极ea面对面放置。所述两个电极ed、ea均由具有例如矩形形状的导电金属（例如铜）的表面构成，该表面位于将把手p的纵向轴线x作为其主轴线的两个平行平面中。检测电极ed和附加电极ea具有基本相等的表面积。

换言之，检测电极ed和电极ea以下述方式被定向：每个相应的电极表面垂直于用户的手接近的方向，也就是说垂直于图2中由表示朝向第二表面s2的接近的相应箭头ms2和表示朝向第一表面s1的接近的箭头ms1所指示的方向。

例如，检测电极ed和电极ea在同一印刷电路的两个相对面上以铜印刷。

两个电极ed、ea被连接到控制装置13'，控制装置13'包括集成到印刷电路中的微控制器20（参见图3）。

与导电元件11永久地连接到地的现有技术相比，本发明在此提出，导电元件（即附加电极ea）被交替地连接到电接地和电压源vcc。

两个电极ed、ea通过微控制器20接收电源电压vcc，并且每个电极在其端子处均具有电容值，即分别为电容的第一值ced和电容的第二值cea，这些值基于用户的手的接近而变化。

微控制器20包括用于测量电容的第一值ced和电容的第二值cea的装置m1。

在对电接地接近（用户的手）时电极的端子处的电容的变化以及用于测量所述变化的方法和装置在现有技术中是已知的，并且将不在此进一步详细描述。

根据本发明，微控制器20还包括（参见图3）：

•用于将检测电极ed连接到测量装置m1的第一连接装置k1，

•用于将附加电极ea连接到测量装置m1的第二连接装置k2，

•用于控制第一和第二连接装置k1、k2的控制装置m2，以及

•用于调节检测电极ved的端子处的电压和附加电极vea的端子处的电压的装置m3，

•以及时钟h。

第一连接装置k1和第二连接装置k2可以是例如分别位于测量装置m1和检测电极ed之间以及测量装置m1和附加电极ea之间的开关（参见图3），这些开关在闭合位置中将测量装置m1电连接到检测电极ed（或相应地连接到附加电极ea），并且使得能够测量电容的第一值ced（或相应地测量电容的第二值cea），而在断开位置，开关将测量装置m1与检测电极ed（或相应地与附加电极ea）断开，从而防止对电容的第一值ced（或相应地电容的第二值cea）的测量。

用于控制第一和第二连接装置k1、k2的控制装置m2是集成到微控制器20中的软件装置。

用于调节检测电极ved的端子处的电压和附加电极vea的端子处的电压的装置m3例如包括电连接到检测电极ed和附加电极ea的数模转换器，从而使得每个电极ed、ea的端子处的电压能够在各阶段中被调节（参见图3）。

检测电极ed的端子和附加电极ea的端子处的电压可以彼此独立地从等于电接地的最小值到等于电源电压vcc的最大值被控制。

微控制器20还包括连接到控制装置m1的时钟h，以便在给定时刻并且在预定时间间隔中控制第一连接装置k1和第二连接装置m2。

时钟h例如是形成微控制器20的固有部分的电子时钟，例如振荡器。时钟同样可以在微控制器20的外部。

微控制器20还包括用于将检测电极ed的电容的第一值ced和附加电极ea的电容的第二值cea与预定的电容阈值t进行比较的装置m4。

根据本发明的检测方法在下面描述并且在图6中图示。

在第一阶段（步骤e1）中，电压调节装置m3设置检测电极的端子处的电压ved和附加电极ea的端子处的电压，使得两个电压ved、vea等于电源电压vcc，并且因此彼此相等。

电源电压vcc被理解为表示由微控制器20提供给电极的电压，并且所述电源电压vcc可以不同于由车辆提供给微控制器20的电压。

在第二步骤（步骤e2）中，控制装置m2闭合开关k1并且断开开关k2，使得仅检测电极ed电连接到测量装置m1，并且使用测量装置m1测量检测电极的端子处的电容的第一值ced。

然后，在第三步骤（步骤e3）中，控制装置m2断开开关k1并且闭合开关k2，使得仅附加电极ed被电连接到测量装置m1，并且使用测量装置m1测量附加电极的端子处的电容的第二值cea。

在第四步骤e4中，使用比较装置m4来将第一值ced和第二值cea彼此比较和/或与电容的预定阈值t进行比较，以便检测用户的手与第一外表面s1的接近和/或他的手与第一外表面s1的接触。所述比较使得能够将真实接近的检测与误报区分开，也就是说与朝向第二外表面s2的接近区分开。

在本发明的检测方法的第一实施例中，如图6中的分支a所示，仅当第一值ced大于第二值cea时，并且仅当第一值ced和第二值cea也均大于预定阈值t时，也就是说如果：

cedcea

并且如果

cedt其中ceat

才证实朝向第一外表面s1的接近的检测（步骤5），

否则，该方法是误报（步骤6）。

这在图4a中图示。

在第一步骤中，两个所述电极的端子处的电压相同，并且如果用户的手不在把手p附近，则检测电极的电容的第一值ced等于附加电极的电容的第二值cea；换言之ced=cea。这在图4中图示，其中在时间t0和时间t1之间ced=cea。

随后，当手在时刻t1和时刻t2之间接近第一外表面s1时（ms1），第一测量值ced大于第二值cea。仅在足够接近的情况下才证实检测：也就是说，在第一值和第二值大于预定阈值t时。

相反，如果手在时刻t3和时刻t4之间接近第二外表面s2（ms2），则第二值cea大于第一值ced，两个所述值都大于预定阈值t。在这种情况下，不证实对接近的检测。

应当注意，在该示例中，单个预定阈值t用于将真实接近与误报相区分；然而，还可能可行的是使用两个不同的阈值，即用于证实接近ms1的阈值和用于检测接近ms2的另一阈值。

在根据本发明的检测方法的第二实施例中，由图6中的分支b表示，该方法包括：在步骤1和步骤2之间的步骤1b，其中附加电极的端子处的电压vea被电压调节装置m3减小到低于电源电压vcc的值；以及在步骤2和步骤3之间的步骤2b，其中检测电极的端子处的电压ved也被电压调节装置m3减小到低于电源电压vcc的值。

在优选实施例中，在步骤1b和2b中，所述电压vea和ved二者都被连接到电接地，并且因此它们相应的值为0伏。

在本发明的检测方法的该第二实施例中，仅当第一值ced大于预定阈值t并且当第二值cea低于预定阈值t时，也就是说如果：

cedt并且ceat，则证实朝向第一外表面s1的接近的检测（步骤5）。

否则，该接近是误报（步骤6）。

这在图4b中图示。

在第一步骤中，两个所述电极的端子处的电压相同，并且如果用户的手不在把手p附近，则检测电极的电容的第一值ced等于附加电极的电容的第二值cea；换言之ced=cea。这在图4中示出，其中在时间t0和时间t1之间ced=cea。

随后，当手在时刻t1和时刻t2之间接近第一外表面s1时（ms1），第一测量值ced大于预定阈值t，并且第二值cea低于预定阈值t。

相反，如果手在时刻t3和时刻t4之间接近第二外表面s2（ms2），则第二值cea和第一值ced大于预定阈值t。在这种情况下，接近的检测不被证实：这是误报。

在测量时段δ期间以下述方式（参见图5）重复测量第一值ced和第二值ced的步骤1至3：

紧跟第一值ced的第一测量m1（步骤2）的是第二值cea的第二测量m2（步骤3），如图5中所示。第一测量m1和第二测量m2每一个均具有相等持续时间d，并且是连续的并且以对应于预定频率的规则间隔i重复，如图5中所示。

例如：

d=1ms

i=20ms，并且因此。

然后通过如下方式来执行接近检测的步骤4：将作为测量时段δ期间第一测量m1的平均值的第一平均值cedmoy和作为测量时段δ期间第二测量m2的平均值的第二平均值ceamoy与彼此和/或与预定阈值t比较。

在第一实施例中，因为附加电极ea被提供有与检测电极ed相同的电压vcc，所以附加电极ea使检测电极ed的范围朝向第一表面s1和朝向第二表面s2变宽。

因为检测电极ed位于第一表面s1附近，并且附加电极ea位于第二表面s2附近，因此当用户促使他的手朝向第一表面s1时，在测量时段δ期间，检测电极的电容ced（或第一平均值cedmoy）大于附加电极的电容cea（或相应地，第二平均值ceamoy）。相反，当用户促使他的手朝向第二表面s2时，附加电极的电容cea（或第二平均值ceamoy）大于检测电极的电容ced（或第一平均值cedmoy）。通过交替对两个电极的电容ced、cea的测量m1、m2并且通过比较它们的相应值，因此能够将解锁检测（朝向第一表面s1的接近）与误报（朝向第二表面s2的接近）相区分。然而，将仅当第一和第二值ced、cea都大于对应于期望的检测灵敏度的预定阈值t时，该检测被证实。

在第二实施例中，当在检测电极ed处进行第一电容测量m1时，附加电极的端子处的电压vea被控制为低于检测电极的端子处的电压ved。相反，当在附加电极ea处进行第二电容测量m2时，检测电极ed的端子处的电压被控制为低于附加电极的端子处的电压vea。在这种情况下，附加电极ea和检测电极ed相对于彼此交替地用作屏蔽电极。

然后，附加电极ea在朝向第一表面s1的接近期间具有较低的检测灵敏度，并且在朝向第二表面s2的接近期间具有增加的灵敏度。相反，检测电极ed于是在朝向第一表面s1的接近期间具有增加的检测灵敏度，并且在朝向第二表面s2的接近期间具有较低的灵敏度。

因此，在朝向第一表面s1的接近期间，在测量时段δ内，第一值ced（或第一平均值cedmoy）大于第二值cea（或相应地，第二平均值ceamoy），并且第二值cea（或相应地，第二平均值ceamoy）低于预定阈值t，即低于检测灵敏度，因为其灵敏度降低。相反，在朝向第二表面s2的接近期间，第一值（或第一平均值cedmoy）低于第二值cea（或相应地，第二平均值ceamoy），但是在这种情况下，两个值ced、cea（cedmoy，ceamoy）都大于预定阈值t。

优选地，在该第二实施例中，在对检测电极ced的电容的第一测量m1期间，附加电极ea被电接地。相反，在对附加电极cea的电容的第二测量m2期间，检测电极ed被电接地。因此，两个电极交替地用作总屏蔽电极。

然后，两个电极ed、ea优选地都检测向把手p的仅一侧的接近。然后，检测电极ed仅对朝向第一表面s1的接近敏感，并且附加电极ea仅对朝向第二表面s2的接近敏感。

因此，本发明有利地提供了对解锁接近的高灵敏度检测，同时对误报是稳健的。

为此，本发明的检测方法有效地提出以互补方式使用两个电极，所述电极被交替地用作检测电极和部分或全部屏蔽元件；更确切地说，本发明提出，当一个电极处于检测模式时，另一个处于屏蔽模式。