用于在车辆中电容式地检测用户操作的传感器装置的制作方法

本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中详细限定的类型的传感器装置。此外，本发明涉及一种根据权利要求11的前序部分所述的系统、一种车辆以及一种用于在车辆中运行电容式的传感器装置的方法。

背景技术：

用于在车辆中电容式地检测用户操作的传感器装置在现有技术中例如安装在车辆的尾部区域中。例如可以使传感器元件在保险杠的区域内延伸，以便作为用户操作检测用户的运动。例如由此探测到脚部运动，这种脚部运动使得车辆的后备箱盖打开。

这里已知的是，为了检测用户操作，对传感器装置进行电容式的分析评估。在传感器装置中，电容变化这里表明发生了用户操作，并且由此通过车辆的分析评估装置测量这种电容变化。

为了可靠且正确地检测用户操作，因此分析评估装置与传感器装置的传感器元件的电连接是必需的。在此，通常在已知的解决方案中只能无法令人满意地或甚至不能检测到连接故障。此外，已知的解决方案通常导致很高的技术上的消耗，这额外地提高了传感器装置的成本。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是，至少部分地消除前面所述的缺点。本发明的目的特别是，提供一种用于可靠地运行传感器装置的在技术上简化的和/或经济的可能性。

前面所述的目的通过具有独立装置权利要求的特征的传感器装置、具有独立系统权利要求的特征的系统、具有并列的装置权利要求的特征的车辆以及通过具有独立方法权利要求的特征的方法来实现。本发明的其他特征和细节由相应的从属权利要求、说明书和附图得出。这里，结合根据本发明的传感器装置说明的特征和细节与根据本发明的系统、根据本发明的车辆以及根据本发明的方法相结合也适用，并且相应地反之亦然，从而针对各个发明方面的公开内容始终是相互参照的或能够相互参照的。

所述目的特别是通过一种用于在车辆中电容式地检测用户操作、优选是靠近和/或姿态的传感器装置。例如可以在车辆中检测用户的腿或脚的靠近和/或运动过程。这在以下情况下可能是有利的，即，传感器装置并且特别是传感器元件设置在车辆的尾部区域和/或侧面区域中、例如设置在后备箱盖下方和/或(滑移)门下方和/或保险杠的区域中和/或保险杠内部。在设置在尾部区域中的情况下，传感器装置可以构造成所谓的“脚踢传感器”，所述脚踢传感器探测到用户操作会导致后备箱盖的电动打开过程。由此在车辆操作时可以明显提高舒适性。

根据另一个优点可以设定，通过传感器装置监控车辆的侧部区域和/或尾部区域中的监控范围，以便在监控区域中作为用户操作探测靠近和/或运动。此时，可以为了提高安全性在探测成功之前和/或之时和/或之后进行身份验证，例如经由无线电利用身份发射器(id发射器)通过代码交换或类似操作来进行身份验证。相应地在探测成功时，只有当身份验证通过时，才能激活车辆的功能，例如开启后备箱盖。

此外可以设有至少一个传感器元件并且将所述传感器元件设置在车辆上，例如设置在侧部区域和/或尾部区域，优选设置在保险杠中和/或门槛的区域内。传感器元件有利地设计成电传导元件，例如电缆，并且因此可以具有细长的延伸结构。传感器元件也可以构造成传感器电极，所述传感器电极优选仅在单侧(在一个端部)与车辆或分析评估装置电连接，从而相对置的一侧(沿轴向方向的另一个端部)必要时可以构造成无电势的(浮动的)和/或没有电连接的和/或完全电绝缘的。

根据另一个优点，所述传感器元件包括以下部件中的至少一个：

-导电的(即至少能部分导电的)外导体元件以及必要时还有导电的(即至少能部分导电的)内导体元件，所述外导体元件和内导体元件优选彼此同心地设置，并且所述外导体元件特别优选地在径向平面中或沿周向完全包围所述内导体元件，

-至少一个绝缘元件，用于使所述外导体元件和/或内导体元件电绝缘，所述绝缘元件优选彼此同心地和/或相对于外导体元件和/或内导体元件同心地设置，

-在所述外导体元件上的分析评估连接适配件，用于使外导体元件与车辆的分析评估装置导电地连接，由此能够执行检测。

这里，根据本发明的一个优点设定，在所述外导体元件上设置检查连接适配件，以便借助于具有外导体元件的电路检查传感器装置的功能测试。换言之，通过检查连接适配件可以构成一个电路，所述电路也包括外导体元件。由此可以提供对传感器装置的特别简单、可靠且经济的检查，以便作为功能测试例如检查传感器元件与分析评估装置的正确的电连接。这种检查是必要的，因为必要时仅借助于分析评估连接适配件不能区分未检测到(即没有探测到用户操作)与电连接故障。这样可以设定，在不存在用户操作并且因此没有检测到用户操作的状态下，分析评估装置经由分析评估连接适配件进行分析评估得到的结果与电连接故障和/或中断的状态至少是几乎相同的并且因此无法与其进行区分。

此外可选的是，分析评估连接适配件可以仅包括一个连接位点和/或仅包括一个电导体，从而在传感器装置用于检测用户操作的正常运行中仅利用一个仅具有一个在分析评估装置与传感器元件之间的连接路径的导电连接结构(并且因此没有利用分析评估装置与传感器元件之间的无中断的闭合电路)。换言之，为了电容式地检测用户操作，分析评估装置仅利用了分析评估连接适配件，从而只有唯一的电导体从分析评估装置通向分析评估连接适配件和/或用于检测用户操作。相反，为了进行功能测试利用闭合和/或无中断(没有电介质)的电路，在所述电路中有两个电导体经由检查连接适配件通向分析评估装置。这有这样的优点，即，在结构上可以特别简单地实现所述传感器装置。

当检查连接适配件仅在传感器元件的一个端部上设置在外导体元件上时，得到另一个优点，由此用于功能测试的电路仅在单侧设置或者说设置在传感器元件的一个端部上。换言之，为了进行功能测试，并不在外导体元件上进行一个端部与另一个端部(沿轴向方向)之间的通路检验。因此大大简化了对传感器元件与分析评估装置之间的正确的电耦合的检查。

为了检测用户操作，例如电容式地经由分析评估连接适配件通过分析评估装置对传感器元件进行分析评估。为此，例如可以使用再充电法，其中，通过重复的充电过程测量电容变化。为此例如可以重复地给电容充电，并确定电容的变化，其中例如在传感器元件与外部环境、如用户、例如用户的脚之间安置所述电容。例如明显的电容变化表示存在用户操作，其中，为此例如预先定义一个阈值，为了肯定性地探测到用户操作，电容变化必须超过所述阈值。相反，不存在电容变化则表示没有用户操作。但在相同的方式中，不存在电容变化也可能是由于分析评估装置与分析评估连接适配件之间存在电连接故障。因此当利用另一个检查连接适配件来检查电连接时，实现了一个特殊的优点。

分析评估连接适配件例如可以是检查连接适配件的一部分，从而例如分析评估连接适配件的电连接位点既可以用于检测也可以用于检查(以便进行功能测试)。可能有利的是，分析评估连接适配件具有传感器元件上的第一电连接位点，而检查连接适配件具有所述第一电连接位点和至少一个第二电连接位点。由此提供检查连接适配件的一种特别经济且结构上简单的构造，因为第一连接位点既可以用于检查也可以用于分析评估。

在另一种可能性中也可以设定，分析评估连接适配件具有至少一个或者仅一个第一电导体，以便将分析评估装置与外导体元件连接，以便分析评估检测结果，并且检查连接适配件具有至少一个或仅一个第二电导体和所述第一导体，以便将分析评估装置与外导体元件连接并提供用于执行功能测试的电路。这里说明的分析评估装置与外导体元件之间的连接可以持久性地存在，从而始终既能实施检测也能实施功能测试。例如第一电导体与第一连接位点连接，而第二电导体与检查连接适配件的第二连接位点连接。第一电导体和/或第二电导体可以分别具有多个导电机构，例如金属丝或绞合线。这使得可以例如以简单的方式与分析评估装置相结合地利用外导体元件的金属丝编织结构。

此外可以设想的是，检查连接适配件具有至少一个连接机构，例如压接连接器，以便将外导体元件与分析评估装置电连接，从而能够通过分析评估装置执行功能测试，其中，优选所述功能测试设计成连接检查。例如可以使至少一个导体结构、如金属丝和/或绞合线形锁合和/或力锁合地与压接连接器连接，以便建立与分析评估装置的电连接。这里，例如可以对于每个连接位点或每个导体使用一个压接连接器。这使得可以实现可靠且简单的机械连接。

如果传感器元件具有导电的内导体元件并且优选所述至少一个绝缘元件(例如沿周向)包围所述内导体元件，以便实现电绝缘，则在本发明的范围内实现了另一个优点。优选这里内导体元件可以完全地并且在所有侧面都是电绝缘的和/或完全地并且在所有侧面都没有电连接。例如内导体元件构造成构造为电缆形式的传感器元件的缆心，并且包围例如至少一个绞合线和/或仅包围一个导电的金属丝。内导体元件这里优选沿轴向方向(即传感器元件的纵向方向)具有与外导体元件和/或绝缘元件相同的长度。使用内导体元件的一个重要的优点是，由此可以明显简化传感器元件的操作和/或制造。这样，例如可以改进挤出工艺和/或传感器元件在车辆中的安装，例如可以简化在保险杠中的安装和/或定向。为此，内导体元件还可以具有塑性可弯曲性，以便影响传感器元件的细长延伸结构。这里，内导体元件例如具有铜或银，以便提供导电性和/或较高的稳定性。

此外，也可以有这样的可能：将传感器元件构造成电缆并且优选具有作为缆心的内导体元件和作为屏蔽结构的外导体元件。这里，传感器元件有利地构造成传感器电极，从而通过内导体元件和外导体元件的特别是同轴的结构来构造出特别的机械方面和电气方面的优点。例如这里当实施用户操作时，传感器元件的周围环境用作相对于另一种电极、如用户的电介质。

根据另一种可能性，外导体元件可以具有至少一个与内导体元件分开构造而成的电导体，优选是由导电的金属或塑料制成的电导体。

可选地可以设想，外导体元件构造成金属丝编织结构。这里，外导体元件特别是可以沿周向完全包围传感器元件的内导体元件。由此可以明显扩大可用的传感器面积并由此改进对用户操作的检测。

此外有利的是，在本发明的范围内，传感器元件具有同心结构，其中，外导体元件优选与传感器元件的内导体元件同轴地设置。这里，例如可以在外导体元件与内导体元件之间设置至少一个绝缘元件或设置所述绝缘元件中的一个，以便使外导体元件与内导体元件电绝缘。为此，绝缘元件例如由电绝缘的材料构成，如例如塑料。因此，可以在用户操作的检测时避免出现电干扰。

此外，在本发明范围内可以设想的是，绝缘元件具有特别是用于内导体元件的第一绝缘元件和特别是用于外导体元件的第二绝缘元件，所述第一绝缘元件和第二绝缘元件同心地设置。由此可以改进传感器元件的电气性能和/或机械性能。

在以下情况下可以在本发明的范围内实现另一个优点，即：所述传感器元件沿纵轴线在第一端部与第二端部之间具有细长的延伸结构，所述第一端部优选朝向分析评估装置，所述第二端部优选背向分析评估装置，检查连接适配件和/或分析评估连接适配件特别是只在所述端部之一上设置在传感器元件上，并且第一导体和第二导体优选仅在所述端部之一上与外导体元件连接，使得第二端部优选作为自由端没有电连接，特别优选是无电势的。这特别是出于以下原因是有利的，因为传感器元件不必与分析评估装置连接成回路，并且由此可以实现灵活地设置在车辆中。

此外可以设想的是，外导体元件并且优选还有内导体元件沿传感器元件的细长的延伸结构延伸，从而内导体元件和外导体元件优选相互平行地分布。这简化了传感器元件的制造和操作。

本发明的主题还涉及一种用于在车辆中电容式地检测用户操作的系统，包括：

-传感器元件，所述传感器元件设计成电导线元件，优选设计成电缆，

-分析评估装置，用于分析评估传感器元件，

其中，所述传感器元件具有：

-导电的外导体元件，和/或

-至少一个用于对外导体元件电绝缘的绝缘元件，和/或

-外导体元件上的分析评估连接适配件，用于将外导体元件与分析评估装置导电地连接，由此能够执行检测。

这里特别可能的是，在外导体元件上设有检查连接适配件，以便基于带有外导体元件的电路来检查对传感器装置的功能测试。由此，根据本发明的系统带来了与已经参考根据本发明的传感器装置详细说明的优点相同的优点。此外，所述系统可以具有根据本发明的传感器装置。

当所述分析评估装置构造成车辆的控制器和/或构造成微控制器和/或集成电路时，可以在根据本发明的系统的范围内实现另一个优点。例如分析评估装置可以与中央车辆电子设备连接或者是中央车辆电子设备的一部分，以便例如执行身份验证。例如也可以在分析评估装置与中央车辆电子设备之间设置数据交换。这使得可以以多种形式将传感器装置的电容式检测用于车辆。

可选地可以设定，电连接接口、优选是插接器与分析评估装置电连接并且外导体元件的第一导体和第二导体通过所述连接接口与分析评估装置电连接。所述连接接口例如可以具有壳体，所述壳体构造成电绝缘的。这使得可以简化用于建立分析评估装置与外导体元件之间的连接装配。

有利地在本发明的范围可以设定，第一导体与第二导体相邻地与外导体元件电连接，特别是与第二导体隔开最大1mm至40mm、优选2mm至30mm、特别优选5mm至20mm的间距地与外导体元件连接，由此外导体元件与第一导体和第二导体串联地集成到电流路径中。由此可以明显简化传感器装置的安装，因为只需在单侧并且直接与传感器元件相邻地建立用于形成电流路径的连接。这里，一个核心构思是，不必对(沿轴向方向)传感器元件进行完整的通路检验，而是在传感器元件的一个端部上在单侧构造出一个电路就足够了。

本发明的主题还涉及一种具有根据本发明的用于电容式地检测用户操作的系统的车辆。

由此，根据本发明的车辆带来了与已经参考根据本发明的系统和/或根据本发明的传感器装置详细说明的优点相同的优点。

此外可以设想的是，传感器元件设置在车辆的保险杠中，以便在车辆的尾部区域中检测用户的脚部运动。备选或附加地可以将传感器元件设置在车辆的门槛的区域中，以便在车辆的侧部区域中检测用户的脚部运动。这种检测例如用于激活车辆的后备箱盖或滑移门的开启运动。

同样属于本发明主题的是一种用于在车辆中、特别是根据本发明的车辆中和/或在根据本发明的系统中运行电容式的传感器装置、特别是根据本发明的传感器装置的方法。这里优选设定，其中执行以下步骤中的至少一个步骤、优选依次执行或按任意的顺序执行，其中优选还可以重复执行各单个步骤：

-在传感器装置中通过分析评估装置执行连接检查，其中，通过至少两个导体引导电流通过传感器装置的传感器元件的外导体元件，

-在车辆中执行对用户操作的检测，其中，为此借助于所述导体之一和所述外导体元件进行电的分析评估。

由此，根据本发明的方法带来了与已经参考根据本发明的系统和/或根据本发明的传感器装置详细说明的优点相同的优点。

可选地对于各种发动机类型都可以执行根据本发明的方法的步骤，以便实施功能测试。这里可以设想的是，在功能测试表明存在故障时向车辆的用户输出报警，例如在车辆的仪表盘和/或组合式仪表的区域内输出所述报警。备选或附加地也可以在功能测试表明存在故障时记录故障，例如也可以在不向用户发出提示的情况下进行记录。

优选可以设定，在执行连接检查之前设有以下步骤：

-经由连接接口将传感器装置的传感器元件与车辆的分析评估装置连接。

所述步骤特别可以是在安装传感器装置时的安装步骤。

附图说明

本发明的其他优点、特征和细节由下面参考附图详细描述本发明的实施例的说明中得出。这里，在权利要求书和说明书中提及的特征分别单独地或按任意组合构成本发明的重要内容。以下分别示意性地示出：

图1示意性地示出根据本发明的车辆的不同的视图；

图2示意性地示出根据本发明的传感器装置的视图；

图3示意性地示出根据本发明的传感器装置和根据本发明的系统的传感器元件的横截面的示意图。

具体实施方式

在下面的附图中，即使是不同的实施例，对于相同的技术特征也采用同一附图标记。

在图1中示意性示出车辆1的不同视图，即，一个侧视图(左上)、一个后视图(左下)以及一个俯视图(右)。此外还示出了根据本发明的系统300的一些部分，所述系统300用于电容式地检测用户9的用户操作。这种用户操作例如可以是在车辆1的尾部区域中的保险杠4的区域内和/或在车辆1的侧部区域中的门槛3的区域内的运动。所述用户操作例如用于触发例如车辆1的后备箱盖2的开启运动。

为了检测用户9的用户操作，可以在车辆1上设有根据本发明的系统300的传感器装置100。为此，例如将传感器装置100的传感器元件110设置在保险杠4和/或门槛3中。备选或附加地，传感器元件110也可以设置在门把手5中并由此例如用作用于解锁的接近传感器。在图1中可以清楚地看到传感器元件110的细长的延伸结构，所述传感器元件110也可以设计成电缆。为了实施检测，设有控制器200并且所述控制器200与传感器元件110电连接。此外，为了进行功能测试，可以使用在控制器200与传感器元件110之间的检查连接结构，这里检查连接结构通过传感器元件110的检查连接适配件10来实现。

在图2中，控制器200与传感器元件110之间的连接用进一步的细节示意性地示出。这样可以看到，控制器200可以具有分析评估装置210，如微控制器。所述分析评估装置210为了进行检测以及为了进行功能测试必须(仅)在传感器元件110的第一端部115上与传感器元件110电连接。相对置的另一个端部116这里可以设计成未连接的或无电势的(设计成自由端116)。为了实现连接，必要时有控制器导线220从控制器200向插接器230延伸。为了建立与插接器230的连接，可以在传感器元件110上设有检查连接适配件10。此外，检查连接适配件10的一部分可以设计成分析评估连接适配件20，所述分析评估连接适配件20在分析评估装置210与传感器元件110之间提供导电连接，以便检测用户操作。

图3示意性示出这种构造。这里，示出传感器元件110的横截面，所述传感器元件110具有内导体元件111(作为缆心111)、外导体元件112(作为屏蔽结构112)以及设置在内导体元件111与外导体元件112之间的第一绝缘元件121。可选地也可以在传感器元件110最外面的周边上设置第二绝缘元件122，特别是作为传感器元件110的保护壳或外壳122。所述至少一个绝缘元件120这里用于改进传感器元件110的传感器性能。这里，第一绝缘元件121特别是用于针对外导体元件112屏蔽内导体元件111。

有利的是，传感器装置100设计成电容式的距离传感器100并且传感器元件110例如形成一个传感器电极。这里，外导体元件112、优选只有外导体元件112特别是构成传感器装置100的有效传感器面。(第一)绝缘元件121例如构造成由不导电的材料制成的圆柱形载体，并优选具有圆形的横截面并且特别优选地由实心材料构成。可以设定的是，外导体元件112以外壳的形式在周边包围(第一)绝缘元件121和/或由实心材料构成。此外有利的是，第一绝缘元件121与第二绝缘元件122完全分开地和/或隔开间距地构成。

这里特别有利的是，内导体元件111不仅沿周向由绝缘元件120包围，而且必要时在所有侧面都是绝缘的或至少在所有侧面是没有电连接的。传感器元件110与车辆电子设备、如分析评估装置210的唯一的电连接例如可以通过所示电导体、即第一导体15和第二导体16来提供。导体15、16这里涉及相应的电流路径，就是说因此也可以由多个导体结构(如例如金属丝或绞合线)建立。检查连接适配件10例如可以具有示出的连接位点12，所述连接位点12构成通过外导体元件112的电路、特别是电流路径的两个点。通过插接器230此时可以建立与分析评估装置210的连接，以便闭合这个电路。这里，所述电路特别是在功能测试时闭合，使得电流可以通过第一导体15经由外导体元件112并接着通过第二导体16流动。由此能可靠地确定，是否功能正常地存在在连接位点12上的连接。与分析评估装置210的连接可以在插接器230的区域内例如经由连接机构、优选是压接连接器11来建立。为此，例如外导体元件112的至少一个金属丝和/或至少一个绞合线形锁合和/或力锁合地与压接连接器11连接。这使得可以实现简单和可靠的安装。

前面对实施形式的阐释仅在各示例的范围内描述了本发明。只要在技术上合理，当然这些实施形式的各个特征也可以自由地相互组合，而不会偏离本发明的范围。

附图标记列表

1车辆

2后备箱盖

3门槛

4保险杠

5门把手

9用户

10检查连接适配件、连接适配件、压接部

11连接机构、压接连接器

12连接位点

15第一导体

16第二导体

20分析评估连接适配件

100传感器装置

110传感器元件

111内导体元件、缆心

112外导体元件、屏蔽结构

115第一端部

116第二端部

120绝缘元件

121第一绝缘元件

122第二绝缘元件，保护壳

200控制器

210分析评估装置

220控制器导线

230连接接口、插接器

300系统