用于识别力作用的装置及用于识别力作用的方法

用于识别力作用的装置及用于识别力作用的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于识别力作用的装置及用于识别力作用的方法。用于识别力作用的装置包括两个相互间隔地走向的电导体110、设置在两个电导体110之间的可变形的间距保持器120、分别与该两个电导体110的一个末端电连接的第一测量装置130和分别与该两个电导体110的另一个末端电连接的电构件140。第一测量装置130被设置用于检测由该测量装置130可测量的量的变化，以便识别力作用，该变化是通过由于力作用而在沿着该两个电导体110的至少一处所引起的在该两个电导体之间的间距的变化而造成的。
【专利说明】用于识别力作用的装置及用于识别力作用的方法

【技术领域】
[0001]本实施例涉及传感系统领域并，且尤其是涉及用于识别力作用的装置及用于识别力作用的方法。

【背景技术】
[0002]已知多种用于识别在物体上的力作用的解决方案。例如，在车辆技术中开发出了不同的碰撞传感器。然而，在这些传感器中，能够确定其功能性是重要的，因为这涉及到安全性相关的主题。通常来说，在传感器系统中，能够尽可能可靠地确定功能性是值得期望的。


【发明内容】

[0003]因此存在如下需求，即提出一种用于识别力作用的构思，其能够以较高的可靠性来确定系统的功能性。
[0004]依据本发明的用于识别力作用的装置和依据本发明的用于识别力作用的方法将该需求考虑在内。
[0005]一些实施例涉及用于识别力作用的装置，其具有两个相互间隔地走向的电导体、设置在所述两个电导体之间的可变形的间距保持器、分别与该两个电导体的一个末端电连接的第一测量装置以及分别与该两个电导体的另一个末端电连接的电构件，其中，所述第一测量装置被设置用于检测由该测量装置可测量的量的变化，以便识别力作用，该变化是通过由于力作用而在沿着该两个电导体的至少一处所引起的在该两个电导体之间的间距的变化而造成的。
[0006]通过应用与两个电导体相互连接的第一测量装置和电构件(例如第二测量装置或者欧姆电阻)，则能够实现基于电容测量的力作用的识别。在所述第一测量装置和所述电构件之间的所述两个电导体实现了通过所述第一测量装置对所述两个电导体和/或所述电构件进行电的功能测试。通过所描述的结构也能够提供电气功能测试的可能性，由此能够显著地提高对所述装置的功能性的评估的可靠性。
[0007]在一些实施例中，所述电构件为第二测量装置。然后，两个测量装置被设置用于检测由所述测量装置可测量的量的变化，以便识别力作用，该变化是通过由于力作用而在沿着该两个电导体的至少一处所引起的在该两个电导体之间的间距的变化而造成的。
[0008]其中，两个测量装置能够基于相同的原理(例如电容测量)来执行力作用的识别或者所述测量装置能够基于不同的物理原理来进行该识别(例如一个基于电容测量而另一个基于压力测量)。由此能够提高该装置的功能性和/或可靠性。
[0009]在一些实施例中，所述第一测量装置被设置用于在测试模式下在所述两个电导体的至少一个导体上获取与所述第二测量装置有关的测试信号，从而基于所获取的测试信号评估所述装置的功能性。以这样的方式能够通过测量装置得到关于所述两个电导体的至少一个状态的和/或关于所述第二测量装置的信息，该信息单独地或者与其他参数或信息结合地被用于评估所述装置的功能性。由此能够以较高的可靠性来确定所述装置的功能性。
[0010]一些实施例涉及两个测量装置，它们被设置用于检测由于在所述两个电导体之间的至少一处的间距的变化而引起的在所述两个电导体之间的电容的变化。以这样的方式能够简单地并且可靠地识别力作用。
[0011]在一些实施例中，所述装置还包含电的控制器。所述控制器被设置用于至少从所述两个测量装置中的一个接收获取的测试信号并且将其与参考信号或者另一个测量装置的测试信号作比较，以便评估所述装置的功能性。通过中央的控制器能够从两个测量装置得到用于评估所述装置的功能性的信息。由此能够以较高的可靠性来确定功能性。
[0012]在一些实施例中，所述电构件包含设置在所述两个电导体的另外两个末端之间的电阻。其中，所述测量装置被设置用于检测在所述两个电导体之间的电容变化，以便识别力作用，所述电容变化是由于通过碰撞所引起的在所述两个电导体之间的间距的变化而在沿着所述电导体的至少一处所引起的。
[0013]通过应用两个通过可变形的间距保持器而间隔开来的电导体能够实现碰撞传感器，其能够通过电容测量来识别碰撞。此外，能够通过由电阻来连接所述两个电导体而以简单的方式和方法(例如通过电阻测量)来实现关于所述电导体的状态的报告。由此能够以较高的可靠性来评估所述装置的功能性。
[0014]一些实施例涉及一种车辆的保险杆，所述车辆具有依据在前描述的设计的装置。其中，所述装置与所述保险杆直接地或者间接地连接，从而使得在碰撞物体时通过在所述装置上的由此所引起的力作用实现在至少一处的所述两个电导体之间的间距的变化。由此能够在车辆中以较高的可靠性确定碰撞到物体。

【专利附图】

【附图说明】
[0015]接下来将参照所附的附图进一步阐述实施例。其中:
[0016]图1示出了用于识别力作用的装置的示意图；
[0017]图2示出了用于识别力作用的装置的示意图；
[0018]图3示出了用于在测试模式下识别力作用的装置的示意图；
[0019]图4示出了用于识别力作用的装置的示意截面图，该装置设置在车辆的保险杆区域；
[0020]图5示出了用于识别力作用的装置的示意图，该装置设置在车辆的保险杆区域；
[0021]图6示出了用于识别力作用的装置的示意图；以及
[0022]图7示出了用于识别力作用的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0023]在接下来的所附的附图的说明之中，这些实施例用相同的附图标记示出、描绘相同的或者可比较的部件。此外，用于在一个实施例中或者一幅附图中多次出现的部件和物体的概括的附图标记将鉴于一个或者多个特征而共同地加以描述。以相同的或者概括的附图标记加以描述的部件或者物体能够鉴于单个的、多个或者所有的特征，例如其尺寸被相同地然而也能够不同地加以实施，只要其能够由本说明书明示地或者暗示地并无二致地加以得出便可。
[0024]接下来将进一步阐述这些实施例，其中，该(其他的)电构件为第二测量装置。该实施形式然而也是相应地有效的，当该电构件是其他的元件，例如欧姆电阻时。
[0025]图1示出了依据一个实施例的用于识别力作用的装置100的示意图。该装置100包括两个相互间隔地走向的电导体和一个设置在该两个电导体之间的可变形的间距保持器。此外，该装置100还包含一个分别与该两个电导体110的一个末端电连接的第一测量装置130以及分别与该两个电导体110的另一个末端电连接的第二测量装置(例如电构件140)。该两个测量装置能够检测由测量装置可测量的量的变化，以便识别力作用，该变化是通过由于力作用而在沿着该两个电导体110的至少一处所引起的在该两个电导体之间的间距的变化而造成的。
[0026]通过应用通过两个电导体110相互连接的两个不相关的测量装置能够基于电容测量实现力作用的识别。其中，两个测量装置能够基于相同的原理(例如电容测量)来执行力作用的识别或者这些测量装置能够基于不同的物理原理(例如一个基于电容测量而另一个基于压力测量)进行识别。由此，能够提高该装置的功能性和/或可靠性。此外，在这些测量装置之间的两个电导体110能够实现在该两个测量装置之间的通信或者实现通过相应的另外的测量装置来影响电信号。由此能够通过所描述的结构提供电的功能测试的可能性，由此能够显著地提高该装置的功能性的评估的可靠性。
[0027]该两个电导体110通过间距保持器120来相互间隔开。其中，在该两个电导体之间的间距能够变化或者也能够基本上保持恒定(例如直至最大为间距的10%、5%或者1%的偏差)。该两个电导体110能够直线地走向或者也能够任意其他形式地(例如沿着一曲线、曲折形地、圆弧形、螺旋形地或者波浪形地)走向。因为该装置100能够非常灵活地适配至使用环境的几何形状，所以电导体110和其间设置的可变形的间距保持器120能够应用于不同的应用并且在不同的地点使用。
[0028]电导体(例如金属丝)在一个维度(在其纵向上)显著地持续(例如超过50倍、超过100倍或者超过1000倍这么远地)延伸，如在两个另外的维度那样(该电导体的横截面的宽度和高度上)。
[0029]两个电导体110具有导电材料，从而使得两个测量装置通过电导体110相互电连接。例如，该电导体110能够是金属丝(例如由铜、铝、铜合金或者其他的金属合金构成)。在该两个电导体110之间的间距能够在更大的范围内变化，然而，在该两个电导体110之间的间距例如在基本上恒定的力作用或者在无力作用时保持不变。在力作用发生变化或者出现力作用时才通过间距保持器的形变(以及该电导体的形变)来引起在两个电导体之间的间距的变化。
[0030]间距保持器120能够直接地或者间接地与电导体110相连接。该间距保持器120能够具有这样的材料，使得两个电导体Iio通过其间的间距保持器120相互电绝缘。替代地，例如能够在至少一个电导体110和间距保持器120之间设置电绝缘的层。例如，该两个电导体能够由电绝缘的罩子所包围。通过该间距保持器120的形变能够通过力作用(力作用的至少一处)来变化两个电导体110的间距，这将能够通过测量装置直接地(例如通过电测量)或者间接地(例如通过压力测量)来识别。为此，该间距保持器120具有一种材料或者由一种材料组成，这种材料相较于在相应的应用中包围该装置100的材料或者在该装置100处所固定的材料来说更易形变。例如，间距保持器120能够是弹性体(例如橡胶)或者泡沫材料或者由这样的材料组成或者由这样的材料实现为管或者空心体。此外，两个电导体110例如容易变形或者至少基本上如该间距保持器120那样相似地变形，使得两个电导体110基本上实现该间距保持器120的变形。例如，在一个或者两个电导体110上有力作用使该根电导体能够被压入变形的间距保持器120，从而使得该两个电导体110的间距在该处发生变化。
[0031]这些测量装置之中分别有一个被安置在两个电导体110的一个末端处并且在相应的末端处与两个电导体110的两个末端电连接。其中，该两个电导体110的间距能够相互在末端区域朝向该测量装置减小，从而使得电导体110的两个末端能够节省空间地与相应的测量装置的两个相邻的连接端相连接。
[0032]第一测量装置130也与两个电导体110中的第一电导体的第一末端电连接并且与两个电导体110的第二电导体的第一末端电连接并且该第二测量装置240与两个电导体110中的第一电导体的第二末端电连接并且与两个电导体110的第二电导体的第二末端电连接。两个测量装置能够相互相距(几乎)任意远地设置。两个电导体110此外能够具有相应的长度，该长度至少相应于两个测量装置的间距。两个电导体110然而也能够比两个测量装置的间距要长，当两个电导体并不直线地相互连接两个测量装置时。该间距保持器120能够基本上一样长或者比两个电导体110短(例如在末端处为测量装置提供用于连接的空间)。
[0033]两个测量装置能够具有相同的或者同样的结构和/或相同的或者同样的功能性或者也实现至少部分地不同的功能性。例如，两个测量装置能够被设置为检测相同量(例如两个电导体的电容)的变化。替代地，两个测量装置也能够检测不同的量的变化。例如，第一测量装置130检测或者获取两个电导体110的电容的变化并且第二测量装置240检测或者获取在间距保持器120的空心区域的压力的变化。
[0034]测量装置能够是一种电路，其能够获取所期望的测量量并且生成含有关于所测量的量的信息的电信号并且可选地提供其用于后续处理。例如，其中，能够涉及电容传感器、电压传感器、电流传感器、电阻传感器或者压力传感器。
[0035]所测量的量能够是任意量，其在两个电导体110之间的间距在力作用之下而变化时直接地(例如电容变化)或者间接地(例如在间距保持器的空心区域内的压力变化)变化。例如，所测量的量能够是两个电导体的电容、两个电导体中的至少一个的电阻或者是通过两个电导体中的至少一个所接收到的电压信号的电压或者电流信号的电流。
[0036]通过力作用能够引起两个电导体110中的至少一个的形变并且因此引起间距保持器120的形变。这既能够例如通过在间距保持器120上的力作用来实现，该力作用之后将引起固定在其上的电导体一起形变，也能够通过在该电导体上直接实现，该电导体随后将与该间距保持器120—起形变。该力作用例如能够通过一个构件实现，在该构件上该装置100在相应的应用之中被固定在其上或者直接地通过一个物体来实现，该物体撞上该装置(尤其是撞上具有其间设置间距保持器120的两个电导体110)。相应地，该力作用能够通过不同的过程(例如一物体撞上车辆的保险杆或者一物品夹在车窗升降器之中)来实现。
[0037]力作用能够通过两个电导体110的总长度得以延伸。在大多数的应用之中，然而力作用能够被限制在两个电导体110的长度的一部分之上或者限制在两个电导体110的一处或者一个极其受限的区域。所描述的用于识别力作用的设计然而能够与之无关地加以使用。
[0038]间距保持器120能够以不同的类型加以实现。在其所使用的材料的选择以及所采用的的几何形状的形式方面均具有多种可能性。例如，该间距保持器能够是管(例如由弹性体)或者泡沫体。
[0039]通过对用于该间距保持器120的材料以及该电导体110的尺寸的选择能够确定从多小的力作用开始能够引起该间距保持器120和电导体110的形变并且由此引起该两个电导体110之间的间距的变化。如果选择了较少地快速变形的材料，那么并不能够识别较小的力作用，然而能够提高该装置110的使用寿命和/或减小错误识别的危险。相应地，借助于轻易变形的材料则能够识别已经很小的力作用。
[0040]通过在两个测量装置之间的电连接能够为两个测量装置提供以下可能性，即相互通信或者至少将信号经由电导体110来发送并且相应地获取所引起的经由两个电导体或者两个电导体中的一个所接收的信号，以便能够得出关于两个电导体110的功能性和/或相应的另一个测量装置的报告。
[0041]换句话说，第一测量装置130 (以及第二测量装置)能够在测试模式下通过该两个电导体中的至少一个导体来获取与第二测量装置(或者一般地为电构件140)有关的测试信号，从而基于所获取的测试信号来评估该装置的功能性。待接收的测试信号能够是由第二测量装置发送的信号或者是由一个从第一测量装置130施加在两个电导体中的至少一个上的信号所引起的信号。只要该待获取的测试信号直接与第二测量装置(在由第二测量装置发送信号的情况下)或者间接地相关的信号(由第一测量装置施加在两个电导体中的一个之上的信号，其受在两个电导体的另外的末端处的第二测量装置的影响)。通过该测试信号至少经由一个导体接收并且与第二测量装置相关联，使得能够基于这样的测试信号得出关于该装置100的功能性的报告。例如，能够将测试信号或者含有信息的测试信号与参考值或者与相应的值作比较，该相应的值由第二测量装置所获取。
[0042]通过该第二测量装置与两个电导体110的连接也能够在除了力作用的电容识别的可能性之外以简单的方式和方法来测试该装置100的功能性。由此能够显著地提高在评估功能性时的可靠性。
[0043]测量装置的测试模式例如为一种状态，在该状态下两个测量装置中的至少一个收集信息(例如获取测试信号)，该信息使得关于该装置100的功能性的报告成为可能。例如，该测量装置130能够自动地在接通该装置100时进入这样的测试模式或者也能够在运行期间以规则的或者随机的间隔进入测试模式并且实施相应的功能测试。
[0044]可选地，该第二测量装置能够额外地获取相应的或者其他的测试信号，以便处理关于第一测量装置130的功能性的信息。换句话说，可选地，第二测量装置能够额外地在测试模式中经由两个电导体110中的至少一个电导体获取与第一测量装置130有关的测试信号，从而基于所获取的测试信号(例如单独地或者与其他信息或者所获取的测试信号结合地)评估该装置100的功能性。之前所作的用于通过第一测量装置130获取测试信号的实施例相应地适用。
[0045]如已经提及的那样，所获取的测试信号或者含有所获取的测试信号的信息能够与所存储的或者计算的参考值作比较或者提供给用于这样的比较的电控制器。如果有两个测量装置将相应的测试信号或者信息提供给电控制器，那么电控制器能够将所获取的信号或者信息直接地相互比较并且因此来评估该装置100的功能性。这样的电控制器能够是装置100的一部分或者是外部的控制器(例如机器或者车辆的连接至该装置的控制器)。
[0046]图2示出了作为实施例的借助于电的控制器250来识别力作用的装置200的示意图。该控制器250能够与两个测量装置130、240电连接。由此，两个测量装置130、240能够将所获取的测试信号或者在所获取的测试信号中所含有的信息传输至控制器250。
[0047]换句话说，电的控制器250能够至少从两个测量装置130、240中的一个接收所获取的测试信号并且与参考信号或者另一个测量装置的测试信号作比较，以便能够评估该装置200的功能性。
[0048]测试信号能够由测量装置130、240中的一个或者两个以不同的类型来产生和/或获取。相应地，所获取的测试信号能够含有不同的信息，通过这些信息能够评估该装置的功能性。例如，主动的测量装置(IC)能够产生充电电流和放电电流并且测量所生成的电压信号形状的幅度(作为待获取的测试信号)，如其在图3中所示出的那样。所观察的IC (第二测量装置240)能够可选地同样测量幅度并且将其发送至控制器(ECU，Electrical ControlUnit:电控制单元)，当两个测量足够相似或者相同时，该控制器能够操控电连接为正常的。第一测量装置130也能够例如通过电连接352将电压主动侧信号(电压主动边)发送至控制器并且第二测量装置240能够通过相应的电导体352将电压观察侧信号发送至控制器。该控制器能够将两个信号作相互比较。在两个测量装置130、240和控制器之间的该数据传输能够例如通过PSI5 (Peripheral Sensor Interface5:外围传感器接口 5)来实现。图3示出了作为相应的示例的装置300。
[0049]换句话说，第一测量装置130能够将变化的电流信号施加至两个电导体130中的至少一个并且将由此所引起的电压信号获取作为测试信号(例如经由另一个电导体或者相同的电导体)。此外，第二测量装置240将由于变化的电流信号所引起的电压信号获取作为测试信号。两个测量装置130、240能够然后将所获取的两个电压信号提供至用于比较的电控制器。
[0050]替代地，该第一测量装置130 (和可选地也附加有第二测量装置)将所引起的电压信号作为测试信号与参考电压信号作比较。
[0051]替代地，该第一测量装置130也将变化的电压信号施加至该两个电导体中的至少一个并且获取所引起的电压信号并且将其与参考值作比较。
[0052]换句话说，第一测量装置130 (和可选地也附加有第二测量装置)能够将变化的电流信号或者变化的电压信号施加至两个电导体中的至少一个并且将由此引起的电压信号或者所引起的电流信号获取作为测试信号。随后，第一测量装置130能够将所获取的电压信号或者所获取的电流信号与参考电压信号或者参考电流信号作比较。相应地也替代地适用于从所获取的电压信号或者所获取的电流信号所包含的信息，该信息能够与相应的参考信息作比较。
[0053]替代地，在施加变化的电压信号时两个测量装置也能够获取测试信号并且将其提供给用于比较的控制器。例如，第一测量装置130能够将变化的电压信号施加至两个电导体110中的至少一个并且将由此所引起的电流信号获取为测试信号。此外，第二测量装置240能够获取由于变化的电压信号所引起的电压信号。两个测量装置能够然后将所获取的电流信号和所获取的电压信号提供给电控制器用于比较变化的电压信号和所获取的电压信号(或者相应地由此所含有的信息)或者计算两个电导体110的电容。
[0054]换句话说，诸如通过所生成的充电和放电电流的相似的测量能够通过电压信号形状(例如三角波信号、矩形信号或者正弦形信号)来刺激并且能够测量相应的电流并且将其发送至电控制器用于计算电容，该电压信号形状通过主动的测量装置(IC)来产生。观察者(第二测量装置)能够相反地在其侧上测量电压以便检验该测量与已知的激励(电压信号形状)是否完全地或者足够相似地一致。
[0055]可选地，替代地或者附加地，观察侧(例如第二测量装置)能够连接平行于该导体110的已知的或者限定的电容，以便检验所测量的值(或者所获取的测试信号)是否围绕期望值变化。
[0056]换句话说，第二测量装置240能够在第一测量装置130的测试模式下将平行于两个电导体110的参考电容与两个电导体110连接。此外，第一测量装置130或者第二测量装置240能够将由于参考电容所引起的待获取的测试信号的变化与参考值作比较或者将至少一个待获取的测试信号提供给电控制器用于这样的比较。
[0057]这样的测量能够替代或者附加于之前所描述的电压和/或电流测量。
[0058]同样可选地，替代地或者附加地，观察侧(例如第二测量装置)能够将电阻与电导体110 (例如金属丝)连接。第一测量装置130 (主动IC)提供例如直流电流或者直流电压(DC)并且测量其他量。观察者(第二测量装置)能够随后测量在电阻上的电压降。两者能够随后将其测量值发送至控制器，该控制器随后能够根据电压降的差值和关于测试电阻和/或参考电阻的知识来计算在该回路(连接端、金属丝和/或开关)中的其他元件的电阻。
[0059]换句话说，第二测量装置240能够在第一测量装置130的测试模式下将参考电阻与两个电导体110连接。第一测量装置130能够随后将电压信号或者电流信号施加至两个电导体中的至少一个并且将所引起的电流信号或者所引起的电压信号获取为测试信号。此夕卜，第二测量装置240能够基于所馈入的电压信号或者电流信号来获取或者测量在参考电阻上所出现的电压降。第一测量装置130和/或第二测量装置240能够将所获取的电流信号或者电压信号和/或所获取的电压降与参考值作比较或者将至少一个所获取的信号提供给电控制器用于这样的比较。
[0060]替代或者附加于之前所描述的可能性，金属丝也能够应用为通信导体并且交换消息。两侧能够随后将该消息提供给控制器，以便检验是否一样或者足够相似。替代地，该消息能够例如具有长的校验和，其能够被相应的接收侧分析。
[0061]换句话说，第一测量装置130和第二测量装置240能够通过两个电导体110中的至少一个(或者也通过两个，以便测试两个)来交换消息，该消息具有关于该装置的功能性的信息(例如自动地能够通过该消息到达而存在以下信息，该关于用于传输的导体的功能性的信息作出报告)或者基于其来确定关于该装置的功能性的信息。所描述的用于评估该装置的功能性的可能性是示例性的实现可能性。然而，获取其他测量或者其他测试信号也是可能的，以便能够作出关于功能性的这样的报告。
[0062]此外，例如替代地对于所有描述的情况，该测量装置(IC)能够基于已知的值(参考信号或者参考值)和容差来执行一致性检查，取代将数据发送至控制器。
[0063]同样地，在大多数的示例中第一测量装置130作为主动侧并且第二测量装置240作为观察侧。然而，这能够正好相反地。替代地，也能够在测量序列结束之后交换主动测量装置(IC)和观察者的功能。
[0064]如前所述，对于测量装置来说存在识别力作用的不同的可能性。通过在两个电导体110之上的连接提供了如下的可能性，即通过电测量来执行该识别。换句话说，两个测量装置130、240能够通过在两个电导体之间的至少一处的间距的变化来检测所引起的两个电导体中的至少一个的电的可测量的量的变化。电的可测量的量对于不同的测量方法或者设计能够是不同的。例如，能够通过在两个电导体110之间的间距的变化来至少变化变型的导体的长度，从而更易变化该导体的电阻。更然而，明显地，在两个电导体110之间的电容能够变化。就此而言，电测量量例如能够是两个电导体之间的电容。
[0065]功率电容的测量能够以不同的类型来实施。例如，能够借助于连接的电容电路来执行功率电容的测量，该电容电路在至少两个在不同的电压上的相继设置的相期间为至少一个导体充电。在至少一个电压过渡期间，为了以变化的电压来充电导体而必须的充电将被测量。该充电和充电测量能够由两个测量装置(IC1、IC2)中的每个来执行。由此能够例如实现四个不同的测量。通过第一测量装置130来充电并且通过第一测量装置130来测量，通过第一测量装置130来充电并且通过第二测量装置240来测量，通过通过第二测量装置240来充电并且通过第一测量装置130来测量或者通过第二测量装置240来充电并且通过第二测量装置240来测量。执行一个这样的测量是足够的。但是也能够实施多个这样的测量并且将结果相互比较。
[0066]换句话说，第一测量装置130或者第二测量装置240能够至少相继地生成两个电导体Iio之间的两个不同的电势差。其中，第一测量装置130或者第二测量装置240测量为了将两个电导体之间的电势差从至少两个不同的电势差中的第一电势差变化至至少两个不同的电势差中的第二电势差而必须的充电。
[0067]由此能够以简单的方式和方法执行电容测量。如果所测量的电容变化了，那么在两个电导体之间的间距变化了并且能够识别由于该力作用而引起此变化的力作用。
[0068]可选地，附加或者替代于基于该电测量的识别也能够基于压力测量识别力作用。即当在两个电导体110 (例如金属丝)之间的间距保持器是管或者通常具有空腔时，两个测量装置130、240能够是或者具有压力传感器并且测量压力和/或电容相关的信号并且将两个值提供给控制器。这样能够提供两种测量原理之间的附加的多样性，从而提高安全级别。替代地，也能够仅执行压力测量并且两个电导体110仅被用于功能性的测试。
[0069]例如测量装置也能够具有压力传感器并且基于压力测量来识别力作用并且另一个测量装置基于两个导体110的电容测量来识别力作用。
[0070]换句话说，间距保持器120通常能够是与至少一个测量装置连接的管。此外，两个测量装置130、240中的该至少一个测量装置能够具有压力传感器。此外，两个测量装置130,240中的该至少一个测量装置能够检测压力在管中的至少一个位置所引起的变化、由于力作用所引起的在两个电导体110之间的间距的变化，以便识别力作用。
[0071]例如，管能够设置在保险杆的形变区域之中并且在两侧与压力传感器相连接。当汽车例如碰上行人，那么形变区域将会压缩并且管体积将会减小。因此，压力上升并且两个传感器测量突然的压力上升。根据该压力上升的高度和动态特性能够例如作出针对行人保护的判决。
[0072]因为行人保护例如是安全性相关的主题，所以两个冗余的传感器能够被应用在保险杆的不同的位置。通过所描述的设计能够确定不安全性，即管是否还为受损并且紧密地与两个压力传感器相连接。这例如能够在系统高负荷运转时来测试，这显著地提高了该系统功能上的安全性。
[0073]两个电导体能够几乎具有任意长度。相应地，测量装置130、240也能够任意远地相互隔开地设置，以便能够通过相应的距离识别力作用。在许多应用之中，人们希望能够识别在一个超过20厘米、超过半米、超过一米、超过两米、超过五米或者超过十米的距离上的力作用。换句话说，两个电导体中的每个能够例如是至少半米长的(或者至少20厘米、一米、两米、五米或者至少十米)，从而使得两个测量装置130、240能够至少相隔半米(或者至少20厘米、一米、两米、五米或者至少十米)地设置。
[0074]两个电导体110能够直接地与该间距保持器120相邻或者间接地与一个或者多个同样形变的中间层相连接。例如，两个电导体110能够被固定在该间距保持器120的两个相对的侧上。然而，也能够是并非相对的侧，只要该间距保持器能够负责，当没有力作用或者有恒定的力作用时将该两个电导体110保持相互间足够的间距，。
[0075]两个电导体110能够具有任意的横截面。两个电导体110的横截面能够基本上一样的或者相同的或者也能够不同的。例如，两个电导体110能够被构造为具有基本上环形的横截面的金属丝或者带状的金属丝(例如具有这样的横截面，其在一个方向上相较于另一个方向而言明显地更长地延伸，例如矩形横截面)。在带状的导体的情况下两个导体110能够如此地相对设置，即两个导体具有尽可能大的电容。换句话说，两个电导体能够是带状的并且如此地设置，即基本上相互面向带状的几何形状的大面积的侧(横截面的一侧，在该侧上该横截面相较于另一个方向而言明显地更长地延伸)。
[0076]一些实施例涉及车辆的保险杆或者将所描述的设计用于车辆的保险杆的应用。其中，根据之前所描述的概念或者之前所描述的实施例的装置与保险杆直接地或者间接地连接，从而使得在碰撞上物体(例如其他车辆或者行人)时通过由此引起的在该装置上的力作用实现在至少一处的在两个电导体之间的间距的变化。
[0077]图4和图5示出了具有依据所描述的设计的装置的保险杆的横截面的示意图。在图4中，两个电导体410与其间设置的间距保持器420在保险杆的或者车辆的承载构建(例如横梁)处连接。两个电导体被设计为带状导体并且该间距保持器420例如为具有矩形横截面的泡沫体。附加地，在承载的构件470和保险杆460的表面之间的其余的中间空间至少部分地借助于泡沫材料来填充，例如被应用为能量吸收器。与之相反地，图5的示例与之的区别在于，即两个电导体510 (例如金属丝)被设置在间距保持管520之上。由此也能够基于压力测量来实现力作用识别。
[0078]通过测量如今能够例如确定两个电导体之间的电容，这两个电导体以如下方式安置，即当保险杆变形时相继运动。这样能够非常简单地通过将两个电导体设置在泡沫材料480之内来实现。替代地，两个电导体能够被设置在管的两侧，该管被用于连接测量装置的压力传感器。在后一种情况下，例如能够结合压力测量和电容测量来实现。
[0079]图6示出了依据一个实施例来识别力作用的装置600的示意图。该装置600具有两个相互间隔地走向的电导体610和一个设置在两个电导体110之间的形变的间距保持器。此外，该装置600还包括分别与两个电导体610的一个末端相电连接测量装置630和在两个电导体610的另两个末端之间设置的(欧姆式)电阻640 (例如用于电元件)。测量装置630能够检测在两个电导体630之间的电容变化，其由通过力作用所引起的在两个电导体610之间的间距的变化在沿着两个电导体610的至少一个位置被引起，以便识别力作用。
[0080]以这样的方式能够非常简单并且有性价比地实现具有仅一个测量装置(IC)和在相对设置的侧上的阻性的元件的系统。当该放电时间常数通过电阻和两个电导体610之间的电容来给出时，两个电导体610 (例如金属丝)之间的电容能够在这种情况下例如当比放电时间常数更快地执行测量时被测量。对于连接测试来说，电阻640随后在使用直流电流测量(DC)的情况下被测量。这并不能如利用具有两个测量装置(IC)的系统那样达到相同的安全界别，但是能够例如在具有较少的安全需求的相似的应用中得以应用，例如能够将这样的装置应用为防夹(例如车窗升降器)。
[0081]如图6所示，测量装置630能够例如将变化的电压信号或者变化的电流信号施加至两个电导体610中的至少一个并且将相应的电流信号或者电压信号获取作为测试信号。这样测量装置630能够将其与参考值作比较或者通过连接652传输至用于这样的比较的控制器(EOT)。就此而言，测量装置630例如形成电压主动侧并且能够例如通过PSI5与控制器相连接。
[0082]装置600能够另外可选地。附加地或者替代地实现以下方面，即与之前所描述的设计相结合地或者与一个或者多个之前所描述的实施例相结合地加以描述该方面。
[0083]图7示出了用于依据一个实施例识别力作用的方法700的流程图。该方法能够通过用于识别力作用的装置来识别力作用，该装置具有两个相互间隔地走向的电导体、设置在所述两个电导体之间的可变形的间距保持器、分别与该两个电导体的一末端电连接的第一测量装置以及分别与该两个电导体的另一末端电连接的电构件。该方法700包括:获取710在所述第一测量装置的测试模式下在两个电导体中的至少一个上的与电构件相关的测试信号，以便基于所获取的测试信号评估该装置的功能性。此外，该方法700还包括检测720由第一测量装置可测量的量的变化，以便识别力作用，该变化是通过由于力作用而在沿着该两个电导体的至少一处所引起的在该两个电导体之间的间距的变化而造成的。
[0084]该方法700能够另外可选地、附加地或者替代地具有以下方法步骤，该方法步骤相应于之前所描述的设计的可选的、附加的或者替代的设计方案。
[0085]一些实施例涉及借助于根据之前所描述的设计或者所描述的示例的用于识别力作用的装置来识别车辆碰撞到物体(例如其他车辆或者行人)或者通常地在碰撞传感器(例如通常用于移动物体)上的装置。
[0086]一些实施例涉及一种具有诊断装置的用于功能的安全性的行人保护传感器。例如，能够通过所提出的设计检测行人何时被车辆的保险杆撞上。通过所描述的设计能够实现如下的系统，(例如在车辆的保险杆的可装备性方面)尤其是在机械性能(降低成本)和监测区域(例如保有高质量的功能性)方面与应用的系统相似。所提出的系统能够改善自检能力(例如用于遵从IS026262)。
[0087]例如，所提出的系统能够通过以两个在其间安置有确定的间距保持器(例如相似的管或者可行变的泡沫材料，其包裹之前的管)的金属丝来替代该管而达到这一点。两个压力传感器能够在该不例中通过ASICS (application specific integrated circuit:专用集成电路)来取代，其检测在发生行人碰撞时的电容。附加地，两个ASIC (第一测量装置和第二测量装置)能够观察或者获取电信号，该信号从对面生成至金属丝的相对设置的一侧，从而检验正确的连接。该信号能够是与用于电容测量的信号相同，但是其也能够为诸如通过两个测量金属丝进行的接触电阻的测量或者通信协议的交换的不同的测量。
[0088]一点是在两个IC (测量装置)之间的电信号的交换，其应用于在两个金属丝之间的电容的测量。该观察功能能够通过许多不同的原理或者其结合来实现，例如已经描述的那样。
[0089]在之前的描述、后续的权利要求和所附的附图中所公开的特征既能够单独地也能够以任意的组合的方式对于在其不同的设计方案中的实施例的实现具有意义并且将被实施。
[0090]尽管有些方面已经结合该装置加以描述，但是也应理解该方面也示出了相应的方法的描述，使得一个块或者装置的构件也被理解为相应的方法步骤或者方法步骤的特征。与之相类似地，结合其一或者被描述为方法步骤的方面也示出了相应的块或者相应的装置的详细描述或者特征的说明。
[0091]根据确定的实施要求的不同，本发明的实施例能够以硬件或者以软件来实施。该实施方式能够在应用数字的存储介质例如软盘、DVD、蓝光光盘、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或者FLASH存储器、硬盘或者其他的磁性或者光学存储器的情况下加以执行，在其上存储有电可读的控制信号，其与程序可读的硬件部件能够一起作用或者一起实现相应的方法的执行。
[0092]可编程的硬件部件能够通过处理器、计算机处理器(CPU:中央处理单元)、图形处理器(GPU:图形处理单元)、计算机、计算机系统、专用集成电路(ASIC)、集成电路(1C)、片上系统(S0C)、可编程逻辑元件或者现场可编程门阵列(FPGA)来构造。
[0093]数字的存储介质能够因此为机器或者计算机可读的。有些实施例也包括数据载体，其具有电可读的控制信号，该些信号能够与可编程的计算机系统或者可编程的硬件部件一起作用，从而执行写入其中的方法。因此，一个实施例为数据载体(或者数字的存储介质或者进数据库点的介质)，在其上记录有用于执行写入其中的方法的程序。
[0094]通常来说，本发明的实施例被实施为程序、固件、计算机程序或者具有程序代码的计算机程序产品或者数据，其中，程序代码或者数据具有以下作用即执行方法，当该程序在处理器或者可编程的硬件部件上执行时。程序代码或者数据能够例如也存储在机器可读的载体或者数据载体之上。程序代码或者数据能够此外呈现为源代码、机器码或者二进制码以及呈现为其他中间代码。
[0095]此外，另一个实施例为数据流、信号序列或者信号顺序，其示出用于执行其中所描述的方法的程序。数据流、信号序列或者信号顺序能够例如如此配置，以便通过数据通信连接例如通过因特网或者其他网络来传输。实施例也能够是表示数据的信号序列，其适于在网络或者数据通信连接上传送，其中，该数据示出为程序。
[0096]依据一个实施例的程序能够在其执行期间实施该些方法中的一个方法，使得读出存储位置或者将数据或者多种数据写入其中，由此在必要时引起在晶体管结构、放大器结构或者在其他电的、光学的、磁性的或者依据其他原理工作的构件中的开关过程或者其他过程。相应地，能够通过读出存储位置由程序获取、确定或者测量数据、值、传感器值或者其他信息。程序能够因此通过读取一个或者多个存储位置来获取、确定或者测量多个量、值、测量量和其他信息，以及通过写入一个或者多个存储位置实现、启动或者执行一个动作以及操控其他装置、机器和部件。
[0097]以上所描述的实施例仅示出了本发明的原理性解释。应当理解，在此所描述的装置和细节的修改和变化能够被其他专业人员所理解。因此必须指出，本发明仅通过随后的专利权利要求书的保护范围加以限制而并非通过借助于说明书和在此的实施例的阐述所呈现出的具体的细节来加以限制。
【权利要求】
1.一种用于识别力作用的装置(100、200、300、600)，其具有以下特征: 相互间隔地走向的两个电导体(110)； 设置在所述两个电导体(110 )之间的可变形的间距保持器(120 ); 分别与所述两个电导体(110)的一个末端电连接的第一测量装置(130);以及 分别与所述两个电导体(110)的另一个末端电连接的电构件(140)， 其中，所述第一测量装置(130)被设置用于检测由测量装置(130)可测量的量的变化，以便识别力作用，所述变化是通过由于力作用而在沿着所述两个电导体(110)的至少一处所引起的在所述两个电导体之间的间距的变化而造成的。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一测量装置(130)被设置用于在测试模式下在所述两个电导体(110)的至少一个导体(110)上获取与所述电构件(140)有关的测试信号，从而使得所述装置的功能性是基于所获取的测试信号可评估的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述电构件(140)为第二测量装置(240)，其中，两个测量装置被设置用于检测由所述测量装置可测量的量的变化，以便识别力作用，所述变化是通过由于力作用而在沿着所述两个电导体(110)的至少一处所引起的在所述两个电导体之间的间距的变化而造成的。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第二测量装置(240)被设置用于在测试模式下在所述两个电导体(110)的至少一个导体(110)上获取与所述第一测量装置(130)有关的测试信号，从而使得 所述装置的功能性是基于所获取的测试信号可评估的。
5.根据权利要求3至4中任一项所述的装置，其中，所述第一测量装置(130)被设置为将在所述两个电导体(110)中的至少一个处所提供的变化的电流信号和由此引起的电压信号获取作为测试信号，其中，所述第二测量装置(240 )被设置用于获取由于所述变化的电流信号所引起的电压信号，其中，所述两个测量装置被设置用于将获取的两个所述电压信号提供给用于比较的电的控制器(250 )。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的装置，其中，所述第一测量装置(130)被设置用于将在所述两个电导体(110)中的至少一个处所提供的变化的电流信号或者变化的电压信号以及由此引起的电压信号或者所引起的电流信号获取作为测试信号，其中，所述第一测量装置(130)被设置用于将所获取的电压信号或者所获取的电流信号与参考电压信号或者参考电流信号作比较。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的装置，其中，所述第一测量装置(130)被设置用于将在所述两个电导体(110)中的至少一个处所提供的变化的电压信号和由此引起的电流信号获取作为测试信号，其中，所述第二测量装置(240)被设置用于获取由于所述变化的电压信号所引起的电压信号，其中，所述两个测量装置被设置为将所获取的电流信号和所获取的电压信号提供给用于将所述变化的电压信号和所获取的电压信号作比较的或者用于计算所述两个电导体(110 )的电容的电的控制器(250 )。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的装置，其中，所述第二测量装置(240)被设置用于在所述第一测量装置(130)的测试模式下将平行于所述两个电导体(110)的参考电容与所述两个电导体(110)相连接，其中，所述第一测量装置(130)或者所述第二测量装置(240)被设置用于将由于所述参考电容所引起的待获取的测试信号的变化与参考值作比较或者将至少一个待获取的测试信号提供给用于这样的比较的电的控制器(250)。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的装置，其中，所述第二测量装置(240)被设置用于在所述第一测量装置(130)的测试模式下将参考电容与所述两个电导体(110)相连接，其中，所述第一测量装置(130)被设置用于将在所述两个电导体(110)中的至少一个处所提供的电压信号或者电流信号以及所引起的电流信号或者所引起的电压信号获取作为测试信号，其中，所述第二测量装置(240 )被设置用于基于所馈入的电压信号或者电流信号获取在所述参考电阻处出现的电压降，其中，所述第一测量装置(130)或者所述第二测量装置(240 )被设置用于将所获取的电流信号或者电压信号或者所获取的电压降与参考值作比较或者将至少一个 所获取的信号提供给用于这样的比较的电的控制器(250 )。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的装置，其中，所述第一测量装置(130)和所述第二测量装置(240)被设置用于经由所述两个电导体中的至少一个交换至少一个消息，所述消息包含关于所述装置的功能性的信息或者能够基于所述消息确定关于所述装置的功能性的信息。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的装置，其中，两个测量装置被设置用于获取由于在所述两个电导体(110)之间的至少一处的间距的变化而引起的电的可测量的量的变化。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述电的可测量的量为在所述两个电导体(110)之间的电容。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述第一测量装置(130)或者所述第二测量装置(240)被设置用于至少相继地产生两个在所述两个电导体(110)之间的不同的电势差，其中，所述第一测量装置(130)或者所述第二测量装置(240)被设置用于测量电荷，所述电荷是必须的，以便将在所述两个电导体(110)之间的电势差由至少两个不同的电势差中的第一电势差更改为所述至少两个不同的电势差中的所述第二电势差。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述装置还包含电的控制器(250)，其中，所述控制器(250)被设置用于至少从所述两个测量装置中的一个接收获取的测试信号并且将其与参考信号或者另一个测量装置的测试信号作比较，以便评估所述装置的功能性。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述两个电导体(110)被固定在所述间距保持器(120)的两个相对设置的面上。
16.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述间距保持器(120)为管或者泡沫体。
17.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述间距保持器(120)为与所述两个测量装置中的至少一个测量装置相连接的管，其中，所述两个测量装置中的所述至少一个测量装置具有压力传感器，其中，所述两个测量装置中的所述至少一个测量装置被设置用于检测由于力作用而在所述两个电导体(110)之间所引起的所述间距的变化进而在所述管中的至少一处所引起的压力的变化，以便识别所述力作用。
18.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述两个电导体(110)中的每根为至少半米长，从而使得所述第一测量装置(130)和所述电构件(140)能够相互相距至少半米地设置。
19.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述两个电导体(110)为带状的并且被设置为基本上相互面向所述带状的几何形状的大面积的侧。
20.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述电构件(140)为设置在所述两个电导体(110)的另外两个末端之间的电阻，其中，所述测量装置被设置用于检测在所述两个电导体(110)之间的电容变化，以便识别力作用，所述电容变化是由于通过力作用所引起的在所述两个电导体(110)之间的间距的变化而在沿着所述电导体(110)的至少一处所引起的。
21.—种车辆的保险杆，所述车辆具有依据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置与所述保险杆直接地或者间接地连接，从而使得在碰撞到物体时通过在所述装置上的由此所引起的力作用实现在至少一处的所述两个电导体(110)之间的间距的变化。
22.一种用于通过用于识别力作用的装置识别力作用的方法，所述装置具有两个相互间隔地走向的电导体、设置在所述两个电导体之间的可变形的间距保持器、分别与所述两个电导体的一个末端电连接的第一测量装置以及分别与所述两个电导体的另一个末端电连接的电构件，所述方法具有以下步骤: 获取(710)在所述第一测量装置的测试模式下在所述两个电导体中的至少一个电导体上的与所述电构件相关的测试信号，从而使得所述装置的功能性是基于所获取的测试信号可评估的；以及 检测(720)由所述第一测量装置可测量的量的变化，以便识别力作用，所述变化是通过由于力作用而在沿着所述两个电导体的至少一处所引起的在所述两个电导体之间的间距的变化而造成 。
【文档编号】G01L1/14GK104048782SQ201410093964
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】D·哈默施密特 申请人:英飞凌科技股份有限公司