DE102018221846A1 - Method and device for detecting a touch of a steering handle of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen einer Lenkhandhabe eines Kraftfahrzeuges, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Erzeugen eines elektrischen Signals, das sich in einem Abschnitt oder entlang eines Abschnitts der Lenkhandhabe ausbreitet; Detektieren zumindest eines Teils des elektrischen Signals; und Auswerten des detektierten elektrischen Signals sowie Bestimmen, ob eine Berührung der Lenkhandhabe durch eine Hand eines Fahrzeuginsassen vorliegt, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Auswertens.The invention relates to a method and a device for recognizing a steering handle of a motor vehicle, the method comprising the steps of: generating an electrical signal that propagates in a section or along a section of the steering handle; Detecting at least a portion of the electrical signal; and evaluating the detected electrical signal and determining whether there is a touch of the steering handle by a hand of a vehicle occupant, depending on the result of the evaluation.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Berührung eine Lenkhandhabe eines Kraftfahrzeuges gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zum Erkennen einer Berührung eine Lenkhandhabe eines Kraftfahrzeuges gemäß Anspruch 13.The invention relates to a method for detecting a touch of a steering handle of a motor vehicle according to claim 1 and a device for detecting a touch of a steering handle of a motor vehicle according to claim 13.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, um eine Berührung einer Lenkhandhabe, insbesondere eines Lenkrads, eines Kraftfahrzeugs zu erkennen. So offenbart z.B. die
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, eine auf möglichst einfache Weise realisierbare und zuverlässige Berührungserkennung zur Verfügung zu stellen. The problem on which the invention is based is to provide a touch detection that is as simple as possible to implement and reliable.
Dieses Problem wird durch die Bereitstellung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This problem is solved by providing the method with the features of claim 1 and the device with the features of claim 13. Further developments of the invention are specified in the dependent claims.
Danach wird ein Verfahren zum Erkennen einer Berührung einer Lenkhandhabe eines Kraftfahrzeuges bereitgestellt, das die Schritte aufweist:
- - Erzeugen eines elektrischen Signals, das sich in einem Abschnitt oder entlang eines Abschnitts der Lenkhandhabe ausbreitet;
- - Detektieren zumindest eines Teils des elektrischen Signals; und
- - Auswerten des detektierten elektrischen Signals und Bestimmen, ob eine Berührung der Lenkhandhabe durch eine Hand eines Fahrzeuginsassen vorliegt, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Auswertens.
- Generating an electrical signal that propagates in a section or along a section of the steering handle;
- - detecting at least part of the electrical signal; and
- - Evaluating the detected electrical signal and determining whether there is a touch of the steering handle by a hand of a vehicle occupant, depending on the result of the evaluation.
Das elektrische Signal wird insbesondere dadurch erzeugt, dass eine Komponente der Lenkhandhabe mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt wird; beispielsweise in Form eines Spannungspulses (etwa eines Rechteckpulses) oder einer Spannungs-Sprungfunktion. Entsprechend durchläuft ein Spannungspuls und/oder eine sonstige elektromagnetische Welle den Abschnitt der Lenkhandhabe und wird insbesondere nach Durchlaufen des Abschnitts detektiert. Insbesondere werden Eigenschaften des elektrischen Signals (zum Beispiel eine Laufzeit, eine Dämpfung oder eine Signalcharakteristik) durch eine Berührung der Lenkhandhabe beeinflusst, so dass durch eine Auswertung des detektierten Signals eine Bestimmung möglich ist, ob eine Berührung der Lenkhandhabe durch eine Hand des Fahrzeugführers vorliegt oder nicht. Durch die Berührung der Lenkhandhabe erfolgt insbesondere eine Störung des in die Lenkhandhabe eingespeiseten elektrischen Signals; etwa durch eine kapazitive Kopplung, die mit der Berührung der Lenkhandhabe einhergeht.The electrical signal is generated in particular by the fact that an electrical voltage is applied to a component of the steering handle; for example in the form of a voltage pulse (such as a rectangular pulse) or a voltage step function. Correspondingly, a voltage pulse and / or another electromagnetic wave passes through the section of the steering handle and is detected in particular after passing through the section. In particular, properties of the electrical signal (for example a running time, damping or a signal characteristic) are influenced by touching the steering handle, so that an evaluation of the detected signal makes it possible to determine whether the driver's hand is touching the steering handle or Not. By touching the steering handle there is in particular a disturbance of the electrical signal fed into the steering handle; for example, through a capacitive coupling that comes with the touch of the steering handle.
Beispielsweise umfasst die Auswertung des detektierten Signals eine Bestimmung von Abweichungen des detektierten Signals von dem ursprünglich erzeugten elektrischen Signal. So kann das Auswerten des detektierten elektrischen Signals eine Bestimmung einer Zeitdifferenz zwischen einem Zeitpunkt des Erzeugens des elektrischen Signals und einem Zeitpunkt des Detektierens des elektrischen Signals (d. h. einer Laufzeit des Signals) umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Bestimmung einer Amplitude des detektierten elektrischen Signals erfolgen, wodurch beispielsweise eine Dämpfung des elektrischen Signals ermittelbar ist. Abhängig von (etwa nach einer Kalibrierung) vorgegebenen Werten zum Beispiel der Laufzeit und/oder der Amplitude kann bestimmt werden, ob eine Berührung der Lenkhandhabe vorliegt oder nicht.For example, the evaluation of the detected signal includes a determination of deviations of the detected signal from the originally generated electrical signal. Thus, evaluating the detected electrical signal may include determining a time difference between a time of generating the electrical signal and a time of detecting the electrical signal (i.e., a transit time of the signal). Alternatively or additionally, an amplitude of the detected electrical signal can also be determined, whereby, for example, an attenuation of the electrical signal can be determined. Depending on (for example after a calibration) predefined values, for example the running time and / or the amplitude, it can be determined whether the steering handle is touched or not.
Denkbar ist auch, dass das Auswerten des detektierten elektrischen Signals eine Bestimmung eines Spannungs- und/oder Stromverlaufs des detektierten elektrischen Signals und einen Vergleich des bestimmten Spannungs- und/oder Stromverlaufs mit einem vorgegebenen Spannungs- und/oder Stromverlauf umfasst. Durch den Vergleich der Spannungsverläufe (d. h. den Vergleich von Spannungsmustern) lässt sich beispielsweise ebenfalls entscheiden, ob eine Berührung der Lenkhandhabe stattfindet oder nicht. Insbesondere wird eine Spannung gemäß einer Sprungfunktion eingespeist und eine Antwortspannung (die Sprungantwort) detektiert. Die Sprungantwort wird dann beispielsweise mit einer vorbestimmten Sprungantwort verglichen und abhängig von diesem Vergleich ermittelt, ob eine Berührung vorliegt. Gegebenenfalls können auf Basis dieses Vergleichs Eigenschaften der Berührung ermittelt werden, wie weiter unten erläutert wird.It is also conceivable that the evaluation of the detected electrical signal includes a determination of a voltage and / or current profile of the detected electrical signal and a comparison of the determined voltage and / or current profile with a predetermined voltage and / or current profile. By comparing the voltage profiles (i.e. comparing voltage patterns), it is also possible, for example, to decide whether the steering handle is touched or not. In particular, a voltage is fed in according to a step function and a response voltage (the step response) is detected. The step response is then compared, for example, to a predetermined step response and, depending on this comparison, it is determined whether there is a touch. If necessary, properties of the touch can be determined on the basis of this comparison, as will be explained further below.
Möglich ist, dass das detektierte elektrische Signal von einer Reflexion zumindest eines Teils des erzeugten elektrischen Signals abhängt. Insbesondere wird das elektrische Signal so erzeugt und breitet sich so in der Lenkhandhabe aus, dass durch eine Berührung der Lenkhandhabe zumindest ein Teil des elektrischen Signals reflektiert wird. Somit kann durch Detektieren des reflektierten Anteils des erzeugten elektrischen Signals und insbesondere einer Ermittlung der oben erwähnten Laufzeit, Amplitude und/oder dem Spannungs- und/oder Stromverlauf die Bestimmung erfolgen, ob eine Berührung vorliegt. Denkbar ist auch, dass lediglich aus der Abwesenheit eines reflektierten Signals darauf geschlossen wird, dass keine Berührung der Lenkhandhabe vorliegt.It is possible that the detected electrical signal depends on a reflection of at least a part of the generated electrical signal. In particular, the electrical signal is generated and propagates in the steering handle in such a way that at least part of the electrical signal is reflected by touching the steering handle. Thus, by detecting the reflected portion of the generated electrical signal and in particular determining the above-mentioned transit time, amplitude and / or the voltage and / or current profile, it can be determined whether there is contact. It is also conceivable that only from the absence of a reflected signal is it concluded that there is no contact with the steering handle.
Die Auswertung des reflektierten Signals umfasst z.B. die oben bereits erwähnte Messung der Laufzeit des elektrischen Signals und erfolgt insbesondere nach Art der Zeitbereichsreflektometrie (time domain reflectometry - TDR). Die Erfindung ist jedoch nicht auf Messungen des reflektierten Anteils des eingespeisten Signals beschränkt. Vielmehr ist auch denkbar, dass die Bestimmung einer Berührung der Lenkhandhabe durch Transmissionsmessungen erfolgt. Beispielsweise wird aus einer Dämpfung eines sich über einen Teilabschnitt der Lenkhandhabe ausbreitenden Signals geschlossen, ob eine Berührung der Lenkhandhabe vorliegt oder nicht.The evaluation of the reflected signal includes e.g. the above-mentioned measurement of the transit time of the electrical signal and takes place in particular according to the type of time domain reflectometry (time domain reflectometry - TDR). However, the invention is not limited to measurements of the reflected portion of the input signal. Rather, it is also conceivable that the determination of touching the steering handle is carried out by transmission measurements. For example, a damping of a signal propagating over a portion of the steering handle determines whether the steering handle is touched or not.
Denkbar ist auch, dass für den Fall, dass eine Berührung erkannt wird, weitere Informationen hinsichtlich der Berührung ermittelt werden, zum Beispiel die Position der Berührung (d.h. die Position der Hand des Fahrzeuginsassen an der Lenkhandhabe) und/oder eine auf die Lenkhandhabe ausgeübte Kraft (Griffkraft).It is also conceivable that in the event that a touch is recognized, further information regarding the touch is determined, for example the position of the touch (ie the position of the hand of the vehicle occupant on the steering handle) and / or a force exerted on the steering handle (Grip strength).
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Lenkhandhabe mindestens eine elektrische Leitung auf, in und/oder entlang der das elektrische Signal läuft. Beispielsweise handelt es sich bei der elektrischen Leitung um eine Heizleitung, die zum Beheizen der Lenkhandhabe dient. Die Lenkhandhabe ist insbesondere als Lenkrad ausgebildet, wobei das elektrische Signal insbesondere in oder entlang eines Lenkradkranzes des Lenkrades läuft. Beispielsweise weist der Lenkradkranz die erwähnte elektrische Leitung (insbesondere in Form der ebenfalls erwähnten Heizleitung) auf, in der bzw. entlang der das elektrische Signal läuft.According to a further embodiment of the invention, the steering handle has at least one electrical line in and / or along which the electrical signal runs. For example, the electrical line is a heating line that is used to heat the steering handle. The steering handle is designed in particular as a steering wheel, the electrical signal running in particular in or along a steering wheel rim of the steering wheel. For example, the steering wheel rim has the aforementioned electrical line (in particular in the form of the likewise mentioned heating line), in or along which the electrical signal runs.
Die Lenkhandhabe, insbesondere in Form des erwähnten Lenkrads und einschließlich der erwähnten elektrischen Leitung, kann ein sowohl mechanisch (insbesondere in Bezug auf die Länge, den Durchmesser, das Material und/oder die Position der elektrischen Leitung) als auch elektrisch (insbesondere im Hinblick auf den elektrischen Widerstand, die Leitfähigkeit und/oder die Dämpfung der elektrischen Leitung) bekanntes System darstellen. Eine Berührung der Lenkhandhabe (insbesondere entlang eines Lenkradkranzes) stellt eine (insbesondere kapazitiven) Störung des Systems dar, aus der die oben erwähnten Informationen bezüglich der Berührung ermittelbar sind; insbesondere mit Hilfe der oben ebenfalls bereits erwähnten TDR-Analyse.The steering handle, in particular in the form of the mentioned steering wheel and including the mentioned electrical line, can be both mechanical (in particular with regard to the length, diameter, material and / or position of the electrical line) and electrical (in particular with regard to the electrical resistance, the conductivity and / or the attenuation of the electrical line) known system. Touching the steering handle (in particular along a steering wheel rim) represents a (in particular capacitive) fault in the system from which the above-mentioned information relating to the touch can be determined; especially with the help of the TDR analysis also mentioned above.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Erkennen einer Berührung einer Lenkhandhabe eines Kraftfahrzeuges, insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, mit
- - einer Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das sich in einem Abschnitt oder entlang eines Abschnitts der Lenkhandhabe ausbreitet;
- - einer Detektionseinrichtung zum Detektieren zumindest eines Teils des elektrischen Signals; und
- - einer Auswertungs- und Bestimmungseinrichtung zum Auswerten des detektierten elektrischen Signals und Bestimmen, ob eine Berührung der Lenkhandhabe durch eine Hand eines Fahrzeuginsassen vorliegt, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Auswertens.
- a signal generating device for generating an electrical signal that propagates in a section or along a section of the steering handle;
- a detection device for detecting at least a part of the electrical signal; and
- - An evaluation and determination device for evaluating the detected electrical signal and determining whether there is a touch of the steering handle by a hand of a vehicle occupant, depending on the result of the evaluation.
Die Signalerzeugungseinrichtung, die Detektionseinrichtung und/oder die Auswertung- und Bestimmungseinrichtung können durch eine gemeinsame Einheit realisiert sein. Denkbar ist allerdings auch, dass es sich zumindest teilweise um separate Einrichtungen handelt. Die Signalerzeugungseinrichtung umfasst insbesondere eine (insbesondere programmierbare) Spannungsquelle. Die Betätigungseinrichtung weist beispielsweise eine Spannungsmessvorrichtung auf. Die Auswertung- und Bestimmungseinrichtung ist zum Beispiel in Form einer programmierten Einrichtung (zum Beispiel als Bestandteil einer Fahrzeug-ECU) ausgebildet. Denkbar ist auch, dass sich zumindest einige Komponenten der Signalerzeugungseinrichtung, der Detektionseinrichtung und/oder der Auswertungs- und Bestimmungseinrichtung in der Lenkhandhabe befinden. Möglichst jedoch auch, dass diese Einrichtungen vollständig außerhalb der Lenkhandhabe angeordnet sind.The signal generating device, the detection device and / or the evaluation and determination device can be implemented by a common unit. However, it is also conceivable that at least some of them are separate facilities. The signal generating device in particular comprises a (in particular programmable) voltage source. The actuating device has a voltage measuring device, for example. The evaluation and determination device is designed, for example, in the form of a programmed device (for example as part of a vehicle ECU). It is also conceivable that at least some components of the signal generation device, the detection device and / or the evaluation and determination device are located in the steering handle. However, it is also possible that these devices are arranged completely outside the steering handle.
Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit einer Lenkhandhabe und der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Wie bereits oben erwähnt, kann es sich bei der Lenkhandhabe um ein Lenkrad handeln, wobei sich das von der Vorrichtung erzeugte elektrische Signal entlang zumindest eines Teilabschnitts eines Lenkradkranzes des Lenkrades ausbreitet. Die Lenkhandhabe muss jedoch natürlich nicht zwingend in Form eines Lenkrades ausgebildet sein, sondern kann im Prinzip beliebig gestaltet sein; zum Beispiel in Form eines Griffelements, eines Joysticks oder einer Betätigungsfläche.The invention also relates to a vehicle with a steering handle and the device according to the invention. As already mentioned above, the steering handle can be a steering wheel, the electrical signal generated by the device propagating along at least a portion of a steering wheel rim of the steering wheel. However, the steering handle does not of course have to be in the form of a steering wheel, but can in principle be of any design; for example in the form of a grip element, a joystick or an operating surface.
Die oben in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Weiterbildungen der Erfindung können analog natürlich auch zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des Fahrzeugs verwendet werden.The further developments of the invention described above with reference to the method according to the invention can of course also be used analogously to design the device according to the invention or the vehicle.
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