[發明專利]用于防碰撞設備的電容式傳感器

在審

• 申請號: 201310337213.9
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103576204A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 德特勒夫·魯斯;霍爾格·維斯特萊恩;拉爾夫·戴明格爾;弗洛里安·波爾
• 申請（專利權）人: 博澤哈爾施塔特汽車零件兩合公司
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊靖;車文

技術領域

本發明涉及一種電容式傳感器，其用于檢測目標，尤其是人的身體部分或物體；以及涉及一種具有這種傳感器的防碰撞設備。

背景技術

電容式傳感器使用在車輛技術中，尤其是防碰撞設備的范疇內。這樣的防碰撞設備一般用于檢測在車輛部件的敞開區域中的障礙物，該車輛部件可相對于固定框架在敞開位置與閉合位置之間運動。車輛部件（在下文中也被稱為“調整件”）尤其是指車窗玻璃或后蓋。此外，要監控的車輛部件或調整件也可以是側門、行李箱蓋或發動機箱蓋、滑動式頂蓋或折疊式車頂。在此，當分別配屬的車輛部件由馬達驅動來運動時，那么尤其使用防碰撞設備。

調整件在調整運動時掃過的空間被稱為敞開區域。尤其是如下空間區域屬于敞開區域，該空間區域布置在調整件閉合邊緣與框架在調整件閉合位置中貼靠在調整件閉合邊緣上的對應邊緣之間。

當車輛的調整件，尤其是車窗玻璃或后蓋閉合時，通常會出現身體部分或其他物體被夾在調整件的閉合邊緣與車身之間的危險。在這種應用情況下也被稱為防夾住設備的防碰撞設備用于以如下方式來避免這種夾住情況以及由此導致的人損傷和/或東西損傷的危險，即，防碰撞設備識別敞開區域中的障礙物并且在這種情況下停止或反轉閉合運動。

此外，這種防碰撞設備也可以用在向外擺動的調整件中，以識別處于調整件打開路徑中的障礙物。在這種應用情況下，當防碰撞設備識別出這種障礙物時，防碰撞設備也會停止或反轉調整件的運動，以便避免由于調整件與障礙物碰撞造成的東西損傷。

在此，間接的防碰撞設備與直接的防碰撞設備是不同的。間接的防碰撞設備通過監控驅動調整件的伺服馬達的運行參數，尤其是馬達電流的異常上升或馬達轉速的異常降低來識別夾住情況或碰撞情況。直接的防碰撞設備通常包括一個或多個傳感器，它們測定表征障礙物在敞開區域中存在或不存在的特征的測量參數；以及包括評估單元，其根據測量參數來判斷，障礙物是否存在于敞開區域中，并且必要時觸發相應的應對措施。在直接的防碰撞設備中又區分出帶有所謂的觸碰式傳感器的系統以及帶有非觸碰式傳感器的系統，其中，觸碰式傳感器在障礙物已經觸碰傳感器時才顯示障礙物的存在，而非觸碰式傳感器在障礙物距傳感器還有一定間距時就已經檢測到了障礙物。尤其地，所謂的電容式（接近）傳感器屬于非觸碰式傳感器。

電容式傳感器通常包括帶有一個或多個（傳感器）電極的電極裝置，通過這些電極在調整件的敞開區域中建立起電場。在敞開區域中的障礙物通過監控電極裝置中的電容來識別。在此充分利用障礙物，尤其是人的身體部分影響由傳感器產生的電場并進而影響電極裝置的電容。

在這種電容式傳感器通常的結構方式中，傳感器的電極裝置包括至少一個發射電極，其與用于產生發射信號的信號產生電路相連；以及接收電極，其與用于處理在接收電極產生的接收信號的評估電路相連（發射器-接收器原理，），作為傳感器電極。這種傳感器測量在發射電極與接收電極之間形成的電容或與之相關聯的測量參數。

在備選的結構方式中，電容式傳感器的電極裝置僅包括一個傳感器電極或多個相同類型的傳感器電極，它們被加載以發射信號，并且通過它們來測定例如位移電流形式的依賴電容的接收信號或響應信號（單電極原理，Ein-Elektroden-Prinzip）。在這種傳感器中考慮傳感器外部位于接地電勢上的物體，尤其是在其中安裝有傳感器的車輛的車身作為配對電極。因此，在這種傳感器中，傳感器電極相對于地的電容被測定作為測量參數。

作為發射信號大多考慮到電交變信號，其以預先給定的發射頻率振蕩。為了測量在傳感器電極中（尤其是在接收電極中）感生的位移電流，評估電路經常低電阻地實施。在這種情況下，評估電路經常包括跨阻放大器。這種電容式傳感器例如由DE102007001712A1公開。

在電容式傳感器用于機動車范圍中的情況下，信號產生電路和/或評估電路由于空間原因經?？赡芟鄬τ谂鋵俚膫鞲衅麟姌O較遠地布置。相應地，為了將傳感器電極和配屬的電路電連接需要比較長的導線。為了避免這些導線本身作為主動式傳感器面起作用并進而干擾或歪曲傳感器的測量結果，這些導線有時是受電氣屏蔽的。這種經屏蔽的導線除了原本的信號導體之外還包括導體屏蔽件，其包圍導體，并且在傳感器運行時置于固定的參考電勢。這種具有經屏蔽的導線的電容式傳感器尤其由DE102011008275A1和DE102011008277A1公開。然而缺點是，屏蔽在導線足夠長的情況下會由于信號反射的原因自身引起干擾效果。

發明內容