一种车载食物储存箱及其电容式传感器的制作方法

本技术涉及一种车载食物储存箱，尤其涉及车载食物储存箱内物体的电容式检测技术。

背景技术：

1、车载食物储存箱是近年来的中高端汽车上流行的新一代制冷/制热器具，如制冷表现为车载冰箱，制热表现则为车载保温箱。以车载冰箱为例，作为设置在用电敏感的汽车上的耗电设备，要求车载冰箱在内部没有物品时要能自动关闭以达到节能目的，以及在汽车熄火时如果冰箱内存留有物体给出提醒以避免车辆断电导致的冷藏物品损坏，为此，需要对车载冰箱内有无物品做出检测。

2、电容检测技术具有电路结构简单、成本低廉等特点。现有成熟技术的电容数字转换电路(cdc)，例如adi7142、adi7147，采用δ-σ调制方式通过多次对被测电容进行充放电并于参考电容比较的方法(参见：us patent number:5,134,401)直接将被测电容值转换成数字值，可以将对电容的测量灵敏度提高到1ff级别，容易满足测量系统对电容测量灵敏度的要求，特别是，这些芯片的设计具有多个通道，使得电路设计简单方便，从而有效降低成本和安装难度。

3、中国专利cn201610974231.1公开车载冰箱内物体的电容检测技术，具体通过在车载冰箱底部设置电容极板，利用电容极板的自电容检测冰箱内有无物品。存在的缺陷在于只是自电容检测，难以克服干扰/影响，例如(1)对于小物品或以部分角度摆放的物品，单个电极难以检测；(2)一旦冰箱内发生结露的情况，结露形成的水对自电容检测将产生影响导致出现误报现象。

技术实现思路

1、本实用新型为部分改善现有技术中的不足之处，而提出一种车载食物储存箱(例如车载冰箱或车载保温箱)及其电容式传感器。

2、所述电容式传感器，包括电容数字转换电路(cdc)、开关阵列、处理模块以及位于车载食物储存箱的箱体不同位置的至少三个电极单元，所述电极单元用于电容式感应所述车载食物储存箱内的物体；所述电容数字转换电路耦合各个所述电极单元，用于获取电极单元的自电容、互电容、差分电容中的至少两者的组合；所述处理模块耦合所述电容数字转换电路，用于依据所述组合输出所述车载食物储存箱内的物体检测信号。

3、本实用新型具有以下优势：

4、(1)通过设置不同位置的至少三个电极单元，改善小物品或部分角度摆放物品难识别问题；

5、(2)利用自电容、互电容、差分电容中的至少两者的组合，达到检测精度的提升以及更好的区分，例如：利用互电容感知检测空间中由物体放入引起的介电常数的变动，再通过自电容辅助(自互电容对环境的敏感程度不同)达到精度的提升；和/或，利用有物体放入时自电容发生变化的特性(也可以是互电容)，辅助以差分电容克服环境共模干扰，达到精度的提升；

6、(3)对于结露情形，利用干燥条件、结露条件下差分电容的分布的差异性，以及结露下有无物品时差分电容分布也产生变化，达到对结露下有无物品的区分，改善结露误报问题。

7、本实用新型通过电容检测实现车载食物储存箱内物体检测功能，物体涵盖但不限于塑料瓶装、易拉罐装、纸盒装、玻璃瓶装等饮料，水果和药品(直接放置或带包装放置)等。本实用新型中，所述的差分电容可以是差分自电容和/或差分互电容；所述的物体检测信号，可以是逻辑信号或者数字信号。

8、作为一种改进方案，电容式传感器设置有开关阵列，电容数字转换电路通过开关阵列耦合各个电极单元，如此，可以通过开关阵列自由组合形成的多对互电容电场线，或者通过开关阵列选择哪些电极单元进行差分，进一步提升小物品或部分角度摆放物品的识别准确性。

9、本实用新型中，电极单元可以由一个测量电极组成。更优选地，电极单元可以由多个测量电极组成，例如为克服温飘引起的变化导致对物品的误判，在第一种布置方式中，可以将电极单元配置为包含设于车载食物储存箱外壁的第一电极、第二电极、第三电极；其中第一电极、第二电极之间的间隙d1大于第二电极、第三电极的间隙d2；间隙d1被配置为使第一电极、第二电极之间的互电容的检测范围大于车载食物储存箱的壁厚d3，间隙d2被配置为使第二电极、第三电极之间的互电容的检测范围小于壁厚d3。或者，在第二种布置方式中，可以将配置为包含电路板、第一电极、第二电极、第三电极、第四电极；第一电极、第二电极设于电路板正面并贴覆于车载食物储存箱外壁，所述第三电极、第四电极设于电路板背面；第一电极、第二电极之间的间隙d1大于第三电极、第四电极的间隙d2；间隙d1被配置为使第一电极、第二电极之间的互电容的检测范围大于车载食物储存箱的壁厚d3，间隙d2被配置为使第三电极、第四电极之间的互电容的检测范围小于所述电路板的壁厚d4。

10、本实用新型中，可以是以一个电极单元作为一电极组，更优选项，可以是以多个电极单元通过所述开关阵列并联后作为一电极组，此时电容数字转换电路获取电极组的自电容、互电容、差分电容中的至少两者的组合，在此种方案中，可以通过开关阵列将多个小面积电极并联合并成大面积电极，对于自电容、互电容或差分电容而言，达到提升识别能力的效果。将电极单元之间任意组合，配置成不同的电容类型，比如单个的自电容，相邻两个电极单元之间的互电容，相邻两个电极单元之间的自电容差分，相邻3个电极单元的互电容差分方式。

11、作为另一种改进方案，考虑到存储箱如车载冰箱的存储习性，通过大量试验，限定电极单元的数量的具体数值范围(至少9个)，有效平衡灵敏度、通道成本、准确性等因素。

12、本实用新型中，电极单元可以设置于车载食物储存箱侧壁，此种方案能够检测大部分情况，对于部分情况如需要探测的物品过短(或体积过小)存在无法识别的可能，为此，作为另一种改进方案，电极单元可以设置于车载食物储存箱的外壁底面。在此基础上，更进一步的，车载食物储存箱的侧壁被配置为包含导热材料，提升传递效率，增强冰箱内的制冷/制热效果。优选地，导热材料被配置为金属，在达到导热的同时，屏蔽外部磁场对冰箱内的干扰，进一步提升检测精度。

13、作为另一种改进方案，处理模块耦合有用于发出提示的提示装置，用于在汽车熄火时给车内人员提示冰箱内存放有物品的信息，提示装置可以采用声和/或光的指示，可以是冰箱配置的装置，或者是利用车载上的系统。

14、本实用新型还提供一种车载食物储存箱，包含上述的电容式传感器，其中，车载食物储存箱被配置为车载冰箱或车载保温箱。

技术特征：

1.一种车载食物储存箱的电容式传感器，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的电容式传感器，其特征在于：所述电极单元通过一测量电极构成。

4.根据权利要求2所述的电容式传感器，其特征在于：

5.根据权利要求2所述的电容式传感器，其特征在于：

6.根据权利要求2、3、4或5所述的电容式传感器，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：所述电极单元的数量被配置为至少9个。

8.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：所述电极单元设于车载食物储存箱的外壁底面。

9.根据权利要求8所述的电容式传感器，其特征在于：所述车载食物储存箱的侧壁被配置为包含导热材料。

10.根据权利要求9所述的电容式传感器，其特征在于：所述导热材料被配置为金属。

11.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：所述差分电容被配置为差分自电容和/或差分互电容。

12.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：所述处理模块耦合有用于发出提示的提示装置。

13.一种车载食物储存箱，其特征在于，包含如权利要求1-11任一项所述的电容式传感器。

14.根据权利要求13所述的车载食物储存箱，其特征在于：所述车载食物储存箱被配置为车载冰箱或车载保温箱。

技术总结
本技术涉及一种车载食物储存箱及其电容式传感器，包括电容数字转换电路、开关阵列、处理模块以及位于车载食物储存箱的箱体不同位置的至少三个电极单元，所述电极单元用于电容式感应所述车载食物储存箱内的物体；所述电容数字转换电路耦合各个所述电极单元，用于获取电极单元的自电容、互电容、差分电容中的至少两者的组合；所述处理模块耦合所述电容数字转换电路，用于依据所述组合输出所述车载食物储存箱内的物体检测信号。

技术研发人员：孙滕谌,杨帆,王凯
受保护的技术使用者：北京他山科技有限公司
技术研发日：20230704
技术公布日：2024/1/15