CN107438467A - 具有嵌入式控制单元的用于将平面体连接到电压供应装置上的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将平面体（2）连接到电压供应装置上的装置（1、1'），所述装置具有扁形电缆（4）、控制单元（7）和连接元件（6），其中所述电压供应装置至少被设置用于给所述控制单元（7）供应电压，并且所述平面体（2）具有导电结构（3）、用于生成控制信号的开关面，并且所述控制单元（7）被设置用于接收控制信号，并且其中所述控制单元（7）在所述平面体（2）和所述连接元件（6）之间嵌入在绝缘材料（8、8'）中。此外本发明涉及具有这样的装置的平面体（2）以及用于制造这样的装置的方法。

Description

具有嵌入式控制单元的用于将平面体连接到电压供应装置上 的装置
技术领域
本发明涉及用于将平面体连接到电压供应装置上的装置，所述装置具有扁形电缆、控制单元和连接元件，其中电压供应装置（Spannungsversorgung）至少被设置用于给控制单元供应电压，并且平面体具有导电结构、用于生成控制信号的开关面（Schaltfläche），并且控制单元被设置用于接收控制信号。
背景技术
平面体、诸如车辆窗玻璃（Fahrzeugscheiben）配备有至少一种导电结构，以便提供车辆窗玻璃的附加功能性。车辆窗玻璃的附加功能性可以是电窗玻璃加热装置或集成在车辆窗玻璃中的雨量传感器装置。在住房中，平面体也已知为在墙壁处的加热体或为可加热的镜。
为了控制功能性，平面体具有开关面，用户可以经由所述开关面控制功能性。所述开关面可以以线电极或面电极的形式被构造为电容开关面（触摸控制（Touch control））。控制信号通过触摸开关面被生成，所述控制信号经由电连接被传输给控制单元。控制单元然后实施与控制信号相关的功能。
EP 2669083 A1描述具有连接部件的平面体，所述连接部件将平面体的导电结构与电外部端子电连接。连接部件包括具有扁形导体的扁形电缆，所述扁形导体由导电材料组成，并且被由电绝缘材料制成的覆盖物包围。扁形导体在一个端部处电连接到平面体的导电结构上，并且在其另一端部处与圆形导体电连接。
扁形导体到圆形导体的这种连接构成连接区，所述连接区被嵌入到由连接壳体包围的密封材料复合结构中。圆形导体通向连接元件、例如电插头。
由于物理学原因，扁形导体和圆形导体产生不期望的寄生损耗。所述损耗由于与环境的电容耦合而形成，并且也被称作所谓的寄生电容。寄生电容可能产生开关面的不期望的开关信号。
发明内容
本发明的任务在于，提供用于将平面体连接到电压供应装置上的改善的装置，所述装置显示出寄生损耗减少。
按照本发明，通过用于将平面体连接到电压供应装置上的装置以及通过具有按照独立权利要求1所述的装置的平面体来解决本发明的任务。由从属权利要求得知优选的实施方案。
从其它权利要求得知用于制造所述装置的按照本发明的方法。
本发明包括用于将平面体连接到电压供应装置上的装置，其具有扁形电缆、控制单元和连接元件。电压供应装置被设置至少用于给控制单元供应电压。平面体具有导电结构和用于生成控制信号的开关面。控制单元被设置用于接收控制信号，并且在平面体和连接元件之间嵌入在绝缘材料中。
这样的装置具有在电容灵敏平面体和电压供应装置之间的缩短的电缆线路，使得开关面良好地被保护免受电缆线路的寄生电容。
平面体可以包含例如玻璃或塑料的材料，并且被构造为单片材玻璃或具有两个通过热塑性粘合薄膜牢固地彼此连接的单片材的复合片材。示例性地，平面体可以是具有电加热装置或天线导体的复合片材。
平面体的导电结构可以经由扁形电缆和和连接元件与电压供应装置电连接。“扁形电缆”按照本发明被理解为单芯或多芯线缆。扁形电缆具有多个扁形导体，所述扁形导体通过由绝缘材料（例如聚酰胺或卡普顿（Kapton））组成的覆盖物沿着扁形电缆平行地彼此被保持距离。扁形导体示例性地可以是由具有一位数或两位数微米范围中的非常小的层厚度的金属薄膜组成的带状或条状导体。
经由平面体的开关面，平面体的功能性可以通过触摸开关面被控制。这样的开关面可以被构造为线电极或面电极，或者通过两个耦合的电极被构造为电容开关面，并且根据所谓的触摸控制技术工作。平面体的电加热装置例如经由所述开关面被控制。
如果物体（优选地人的手指）接近开关面，那么电极的电容由于物体的电荷而变化。电容变化引起电荷传输，使得电流流动，并且由此可以为控制单元生成控制信号。控制信号可以是用于将加热装置接通或关断的开关信号。
控制单元被设置用于接收控制信号。控制单元优选地是微芯片（IC），所述微芯片可以布置在电子印刷电路板（PCB）上。这样的电子印刷电路板可以具有其它的电子构件。控制单元优选地包括传感器电子装置、尤其用于控制平面体的功能性的电容传感器电子装置。
传感器电子装置的灵敏度可以被调整，使得在利用人的一个手指或多个手指触摸开关区域时，传感器电子装置输出控制信号。开关区域的触摸也可以被理解为与开关区域的每种其它类型的交互作用，其产生电容的改变。优选地，控制信号仅在触摸平面体的衬底侧的情况下才被触发。
控制单元在平面体和连接元件之间嵌入在绝缘材料中。这样的装置具有控制单元和平面体的空间上的接近，并且因此具有扁平电缆的缩短的固定的长度。由此，可以有利地使寄生电容与开关面去耦，并且减少损耗。开关面的灵敏度的调整因此被简化。
有利地，由于线路长度波动对开关面的灵敏度的后来的适配可以在小的损耗的情况下被取消。
优选的是，装置具有壳体，所述壳体具有在电导体和在扁平电缆中伸展的扁形导体之间的线路连接，其中控制单元布置在壳体中。装置的其它的改善表现在于，控制单元构成与平面体的稳定的连接。
这样的壳体由塑料、例如聚酰亚胺组成，并且在内部包括具有聚合物材料的绝缘材料。绝缘材料具有以下特性，所述特性不透气地和防水地相对于外部环境屏蔽控制单元。
优选地，壳体包括用于适配控制单元的灵敏度的调整装置。这样的调整装置可以被设置用于改变控制单元的内部补偿电容量（Vergleichskapazität）。补偿电容量改变的原因可能是在开关面中电极的已改变的构型。
调整装置例如是连接元件、例如螺钉，所述螺钉的螺钉头可以以从壳体外部良好地可达的方式布置。替代于螺钉，调整装置可以作为壳体上的附加的平行伸展的扁形导体或连接端（端子）。
在本发明的另一有利的扩型中，连接元件可以被设置用于在车辆或设备中将平面体联网。因此，连接元件可以是车辆的总线***（例如CAN总线***）的串行接口。
在按照本发明的装置的另一有利的扩型中，控制单元至少部分地被布置在扁形电缆中。控制单元尤其被嵌入在扁形电缆的绝缘材料中。在此，控制单元至少与扁形导体直接地电接触。
扁形电缆的绝缘材料可以由塑料、例如聚酰亚胺组成。
通过这样的装置，专门的（OEM特定的）连接元件的数量可以被减少到一个连接元件，所述专门的（OEM特定的）连接元件必须特定地适合于平面体的安装环境。
有利地，控制单元具有用于适配控制单元的灵敏度的调整装置。调整装置可以是电容器，所述电容器的电容可以被适配于导电结构和扁形导体的几何构型。
此外，本发明涉及平面体，所述平面体具有用于连接到车辆的电压供应装置上的装置，所述装置具有扁形电缆、控制单元和连接元件，其中电压供应装置至少被设置用于给控制单元供应电压，并且平面体具有导电结构和用于生成控制信号的开关面，并且控制单元被设置用于接收控制信号。控制单元在平面体和连接元件之间嵌入在绝缘材料中。
这样的平面体在存放中、在平面体的运输时和在车辆或设备的安装状态中需要非常小的空间消耗。
本发明也涉及用于制造装置的方法，其中控制单元在平面体和连接元件之间被嵌入在绝缘材料中，并且因此可以防尘和防水地被实施。
在所述方法的一种有利的构型中，将电导体与在扁形电缆中伸展的扁形导体导电地连接。导体和扁形导体之间的连接以及控制单元被布置和固定在壳体中。壳体被用绝缘材料浇铸。可替代地，可以在用绝缘材料浇铸前将保护漆施加到控制单元上。
有利地，由两个半壳构成壳体。用绝缘材料填充的第一半壳被设置用于接纳与扁形导体连接的导体和控制单元。在其它的方法步骤中，第二半壳被放置到第一半壳上，使得箱形的壳体由第一和第二半壳构成。
也可设想的是，导体和扁形导体之间的连接以及控制单元在第一方法步骤中由绝缘材料包封，并且在第二方法步骤中通过进行封装的、整体成形的壳体被接纳在壳体的内部中。
在所述方法的另一有利的构型中，控制单元至少部分地被嵌入在扁形电缆的绝缘材料中。优选的是，控制单元借助于层压被嵌入到扁形电缆的绝缘材料中。
附加地，控制单元可以由其它层包封。所述层优选地是柔性的、由导电材料组成的薄膜，所述薄膜有利地保护控制单元免受损坏。此外，薄膜可以至少部分地包封控制单元，并且有利地影响装置的电磁兼容性（EMV）。
附图说明
随后应当根据图和实施例进一步阐述本发明。在此，
图1示出用于连接平面体的装置的第一实施方式的示意性视图，
图2示出用于连接平面体的装置的第二实施方式的示意性视图，
图3示出具有嵌入式控制单元的扁形电缆的横截面，
图4示出用于制造按照本发明的装置的示例性方法的流程图，其中控制单元被嵌入到扁形电缆的绝缘材料中。
具体实施方式
图1示出用于将平面体连接到电压供应装置上的装置1的第一实施方式。平面体是复合片材（Verbundscheibe）2，所述复合片材2由两个单片材构成。所述单片材通过热塑性粘合薄膜彼此牢固地被连接。单片材优选地由玻璃组成，可替代地，单片材可以由非玻璃材料、例如由塑料制成。
复合片材2具有电加热装置或复合片材2的其它功能性，其经由导电结构被馈送相应的电压供应用于运行复合片材2。导电结构以多个汇流导体（Sammelleitern）的形式集成在复合片材2中。
此外，复合片材2具有集成在复合片材中的开关面，所述开关面可以由与加热功能的导电结构相同的导电结构构成，例如可以经由所述加热功能控制加热装置。
开关面和加热装置不仅在电方面而且在视觉方面（optisch）在复合片材上彼此分离。开关面可以利用对于车辆常见的、例如12V或48V的电压供应装置（车载电网）被运行，其中加热装置应当被供应相应的加热电压。
这样的开关面可以被构造为线电极或面电极，或者通过两个耦合的电极被构造为电容开关面，并且按照所谓的触摸控制技术工作。开关面优选地离汇流导体之一不远地位于复合片材2的外边缘处，并且在加热应用情况下优选地沿着（längst）电流方向放置，以便不影响加热层的均匀性。
如果物体（优选地人的手指或具有类似的介电常数特性的元件）接近开关面，那么电极的电容由于物体的电荷而变化。电容变化引起电荷传输。电流流动并且生成控制信号。控制信号是开关信号，例如可以控制加热装置的接通或关断。
控制信号经由电线路连接3被转发给控制单元7。为此，开关面与双芯扁形电缆4的扁形导体5以导电方式连接。扁形导体5（也称作薄膜导体或平面导体）被理解为电导体，所述电导体的宽度明显大于其厚度。扁形导体5利用绝缘材料8、例如聚酰亚胺层被电绝缘，并且作为扁形电缆4经由复合片材2的边缘向外引导（geführt）。
扁形电缆4通向壳体9，其中将扁形导体5与导体、例如圆形导体10电连接。控制单元7也布置在壳体9中，并且与扁形导体5或圆形导体10电接触，使得控制单元7可以接收和分析在开关面处生成的控制信号。壳体9至少部分地用绝缘材料填充，控制单元7嵌入到所述绝缘材料中。
控制单元7优选地是用于对触摸控制技术进行控制的电容传感器电子装置。传感器电子装置可以是微芯片，所述微芯片如在图3中所示布置在电子印刷电路板（PCB）12上。这样的电子印刷电路板也可以具有其它电子构件。
壳体9具有螺钉11或每种其它连接元件，所述螺钉用作用于适配控制单元7的灵敏度的调整装置。在此，螺钉11的螺钉头对于螺钉而言（der Schraube）在壳体表面处从外面良好地可达（zugänglich）。以这种方式，即使在封闭的壳体的情况下也可以进行控制单元7的灵敏度的适配。
圆形导体10经由开口从壳体9向外引导，并且在其第二端部处与连接元件6电连接。
连接元件被设置用于接触在车辆电子装置中的复合片材2。连接元件以车辆特定的方式或适合于车辆的总线***地被构造为插头。连接元件例如可以是车辆的CAN总线***的串行接口。
图2示出用于连接平面体的装置1'的第二实施方式。类似于在图1中的实施方式，复合片材2拥有电加热装置，所述电加热装置经由汇流导体与电压供应装置电接触。此外，复合片材2具有集成的开关面，加热装置或任意其它功能性可以经由所述开关面被控制。为此，开关面与扁形导体5以导电方式连接。
不同于图1的实施例，图2中的装置1'不具有壳体9，控制单元7可以被安置在所述壳体9中。此外，控制单元7与扁形导体5电接触。在第二实施例中，控制单元7嵌入在扁形电缆4的绝缘材料8中。
扁形电缆4以连接元件6终止， 所述连接元件6又被构造为适合于车辆的安装环境的插头。
图3示出图2的扁形电缆4的横截面，所述扁形电缆具有嵌入式控制单元7。扁形电缆4在其第一端部处具有扁形导体5的无覆盖物的区域。所述区域用于将扁形导体5与复合片材2的敏感结构的接触部位接触。
在扁形导体5的其它走向中，扁形导体5在其第一端部和其第二端部之间与嵌入在绝缘材料8中的控制单元7电接触，其中所述第一端部与复合片材2的线路连接3接触。扁形电缆4在其第二端部处以连接元件6终止，所述连接元件6用作用于与车辆的安装环境连接的插头。
图4示出用于制造按照本发明的装置1'的示例性方法的流程图，其中在第一步骤中提供具有导电结构3的平面体2，并且将扁形电缆4的扁形导体5与所述导电结构3电连接。
在第二步骤中，将控制单元7在平面体2和连接元件6之间布置在扁形导体5处。在第三步骤中，使控制单元7与扁形导体5接触。在另一步骤中，将控制单元7和扁形导体5嵌入在绝缘材料8'中。在此，控制单元7借助于层压被安置在扁形电缆的绝缘材料中。
附加地，控制单元7可以通过其它层被包封。该层优选地是柔性的、由导电材料组成的薄膜。
附图标记列表
1 装置的第一实施方式
1' 装置的第二实施方式
2 复合片材
3 线路连接
4 扁形电缆
5 扁形导体
6 连接元件
7 控制单元
8 绝缘材料
8' 扁形电缆的绝缘材料
9 壳体
10电圆形导体
11 螺钉
12 电子印刷电路板。

Claims (15)

1.用于将平面体（2）连接到电压供应装置上的装置（1、1'），所述装置具有扁形电缆（4）、控制单元（7）和连接元件（6），其中所述电压供应装置至少被设置用于给所述控制单元（7）供应电压，并且所述平面体（2）具有
-导电结构（3），
-用于生成控制信号的电容开关面，并且
所述控制单元（7）被设置用于接收所述控制信号，
其特征在于，所述控制单元（7）在所述平面体（2）和所述连接元件（6）之间嵌入在绝缘材料（8、8'）中。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于壳体（9），所述壳体（9）具有在电导体（10）和在所述扁形电缆（4）中伸展的扁形导体（5）之间的线路连接。
3.按照权利要求2所述的装置（1），其中所述控制单元（7）布置在所述壳体（9）中。
4.按照权利要求3所述的装置（1），其中所述壳体（9）具有用于适配所述控制单元（7）的灵敏度的调整装置（11）。
5.按照权利要求1所述的装置（1），其中所述连接元件（6）被设置用于在车辆中将所述平面体（2）联网。
6.按照权利要求5所述的装置（1），其中所述连接元件（6）是车辆的总线***的串行接口。
7.按照权利要求1所述的装置（1'），其中所述控制单元（7）至少部分地布置在所述扁形电缆（4）中。
8.按照权利要求7所述的装置（1'），其中所述控制单元（7）至少部分地嵌入在所述扁形电缆（4）的所述绝缘材料（8'）中。
9.按照权利要求7所述的装置（1'），其中所述控制单元（7）具有用于适配所述控制单元（7）的灵敏度的调整装置、尤其电容器。
10.按照权利要求1所述的装置（1'），其中所述控制单元（7）具有电子印刷电路板，所述电子印刷电路板具有至少一个电子器件和连接接口。
11.平面体（2），具有按照权利要求1至10之一所述的用于将所述平面体连接到车辆的电压供应装置上的装置，所述电压供应装置至少被设置用于给所述控制单元（7）供应电压。
12.用于制造按照权利要求1所述的装置的方法，其中所述控制单元（7）在所述平面体（2）和所述连接元件（6）之间被嵌入在绝缘材料（8）中。
13.按照权利要求12所述的方法，其中
-电导体（10）与在所述扁形电缆（4）中伸展的扁形导体（5）以导电方式被连接，
-在所述导体（10）和所述扁形导体（5）之间的连接以及所述控制单元（7）被布置和固定在壳体（9）中，并且
-所述壳体（9）被用绝缘材料浇铸。
14.按照权利要求12所述的方法，其中所述控制单元（7）至少部分地被嵌入在所述扁形电缆（4）的绝缘材料（8'）中。
15.按照权利要求14所述的方法，其中所述控制单元（7）借助于层压被嵌入到所述扁形电缆（4）的所述绝缘材料（8'）中。
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