CN103303220A

CN103303220A - 机动车中操作元件的控制装置

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Publication number: CN103303220A
Application number: CN2013100852524A
Authority: CN
Inventors: R·孟克莫勒
Original assignee: Paragon AG
Current assignee: Paragon AG
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: US20130241691A1; US9000888B2; DE102012005371A1; RU2637075C2; RU2013111817A; DE102012005371B4; CN103303220B; JP2013193737A

Abstract

一种机动车中操作元件（3）的控制装置，该控制装置具有接收装置（4），该接收装置是操作元件（3）的一个部件，并且信号能由人员（1）输入到接收装置内。为了能以较大可靠性确定用于“信号有效/信号无效”决定的阈值，根据本发明建议操作元件（3）的接收装置（4）具有第一耦合输入元件（6）和第二耦合输入元件（7），这些耦合输入元件在分析轴线（8）上设置成彼此隔开一已定义距离（A）。

Description

机动车中操作元件的控制装置

技术领域

本发明涉及一种机动车中操作元件的控制装置，该控制装置具有属于操作元件的接收装置，信号能由人员输入到该接收装置内。

该控制装置能借助近场通信来设计成可以进行人员识别，其中，特别是可以区分出副驾驶员和驾驶员或可以进行驾驶员识别。

由此可确保仅由驾驶员来实施一定动作或设备干预，例如对于自动变速器选择行驶速度级。

背景技术

由DE4301160C2中已知相应的控制装置，其中，以特定的信号来标记驾驶员座位和副驾驶员座位。在这种已知的情况下，仅信号的频率是不同的，且将该信号频率明确地分配给驾驶员座位或副驾驶员座位。

标记信号经由座位框架或合适的耦合表面耦合到位于对应座位上的人员。此外，将对应的致动或操作元件构造成信号接收器。在致动对应的致动或操作元件的情况下，该人员的人体形成用于标记信号的信号路径。借助特定的信号频率，操作元件识别出正在动作的人员，并能触发或抑制对应的动作。

标记信号的耦合输入及其传输经受较大波动。位于致动侧或操作元件侧的接收元件处的信号电平可以完全变化100倍。这例如是由于人员所穿着的衣服、是否可能在机动车座位上使用了座位垫或正在动作的人员（例如在冬天）是否戴着手套。

在已知的控制装置中，基于在接收元件内探测到的信号强度来决定：是否存在由对应的人员进行的致动。在上述信号强度波动的情况下，这种方案是不令人满意的，因为仅以相对较小的精确度来确定用于“信号有效/信号无效”决定的阈值。

发明内容

从上述现有技术出发，本发明的任务是将机动车中操作元件的在引言中所述的控制装置进一步改进成具有比现有技术中大得多的可靠性，并且以相对较小的技术/结构耗费来确定用于“信号有效/信号无效”决定的、明确的和精确的阈值。

根据本发明，该任务如此解决，即，操作元件的接收装置具有第一和第二耦合输入元件，这些耦合输入元件在分析轴线上设置成彼此隔开一已定义距离。

由物理原理已知，电场或磁场随着离开场源的距离增大而以减小的梯度减弱。在本发明的情况下，通过分析电信号场或磁信号场的梯度，能可靠地确定信号源和操作元件之间的距离，其中根据麦克斯韦方程将磁场与电场相关联。

为此，将在接收装置的第一耦合输入元件处探测到的信号强度与在接收装置的第二耦合输入元件处探测到的信号强度之商用作测量或用于确定信号源和操作元件之间的距离的基础。

当将两个信号强度之商用作距离测量的基准时，距离仅取决于两个信号的信号强度之比，不再取决于绝对信号强度。

用于对应人员的特定信号可例如借助由对应人员携带的发送器发送。

如果替代地将耦合输入到对应人员中的电场用作信号，则可变的因数对于将信号耦合输入到人体中而言不起作用。这同样适用于人体的传输特性。同样，使用手套对于所确定的距离没有影响。

有利地，接收装置的第一和第二耦合输入元件构造成场传感器。

位于接收装置侧的场传感器可适宜地构造成磁场传感器，能借助该磁场传感器来分析从发送器发送的针对该人员的信号或与耦合输入到人员中的电场相对应的磁场。根据本发明，因此可以将电场作为信号耦合输入到人体中，但将接收装置侧的耦合元件构造成磁场传感器，通过该磁场传感器来分析对应于电场的磁场。

原则上，可以将接收装置侧的场传感器构造成场板。

根据有利的实施例，接收装置侧的场传感器构造成场线圈（Feldspule）。场线圈可以在没有电势的情况下进行分析，并具有相对较低的阻抗，该阻抗明显低于场板的阻抗。场线圈的灵敏度能以极低的耗费通过所安装的绕组数来影响。

根据本发明的另一有利实施例，如果每个场线圈分配有电容器，则场线圈的灵敏度会大幅上升，该电容器与场线圈构成谐振回路，该谐振回路调谐至用作信号的电场的频率。

根据本发明的又一有利实施例，控制装置具有耦合构件，借助该耦合构件，信号能耦合输入到人员的人体中，并且该耦合构件可以例如设置在车辆座位上或方向盘上。

当借助对应信号的可预先设定的时间顺序来实现与位于机动车内的不同人员或与不同的车辆座位相关的信号的规范时，能以从技术/结构角度来看耗费很少的手段来实现位于机动车内的不同人员的区分。由此，例如，首先发送与驾驶员座位相关联的信号，然后以一时间间隔发送与和副驾驶员座位相关联的信号，然后以相同的时间间隔发送与右后座相关联的信号，然后以相同的时间间隔发送与中后座相关联的信号，然后以相同的时间间隔发送与左后座相关联的信号，然后例如以大得多的时间间隔再次发送与驾驶员座位相关联的信号。与不同人员或车辆座位相关联的信号之间的其它差异不是必要的。

按照根据本发明的控制装置的有利的另一改型，第一耦合输入元件和第二耦合输入元件可构造成：在这些耦合输入元件和信号源之间的可预先设定的距离处、例如操作距离处，由这些耦合输入元件探测到的信号强度是相等的。借助相应构造的耦合输入元件，在电路技术方面特别简单地构成与距离有关的开关。可以取消形成由接收装置探测到的信号强度之商，因为仅须在控制装置内决定商是大于1还是小于1或者两个耦合输入信号中的哪个更大或更强。为此，仅需要一个简单的比较器。如果信号源的距离大于可预先设定的距离或者操作距离，则远离信号源的耦合输入元件的信号大于靠近信号源的耦合输入元件的信号。当信号源与耦合输入元件之间的距离精确地等于可预先设定的距离或者操作距离时，两个耦合输入元件的信号强度精确相等。当信号源与两个耦合输入元件之间的距离小于可预先设定的距离或者操作距离时，则靠近信号源的耦合输入元件的信号强度大于远离信号源的耦合输入元件的信号强度。

如果更远离信号源的耦合输入元件的场板或场线圈被构造成面积上相应地大于更接近信号源的耦合输入元件的场板或场线圈或具有更多的绕组，则能以从技术/结构角度来看耗费较少的方式完成耦合输入元件的对应构造。

如果更靠近信号源的耦合输入元件具有对应构造的下游信号衰减器，则上面阐释的耦合输入元件的构造能以从技术/结构角度来看更为简单的方式来实现。

附图说明

下面参照附图借助实施例来更详细地阐释本发明，单个附图示出机动车中根据本发明的操作元件的控制装置的实施例的示意图。

具体实施方式

人员1坐在车辆座位2上。在未进一步示出的设有车辆座位2的机动车内部设有操作元件3，该操作元件用于启动、操作、控制后续设备等。例如，变速杆的变速手柄等可设置作为操作元件3。

操作元件3具有接收装置4。借助于该接收装置4，位于车辆座位2上的人员1能将操作信号输入到操作元件3内。

在根据本发明的控制装置的所示的示例性实施例中，耦合构件5设置在车辆座位2内或上，特定信号能借助该耦合构件输入到人员1的人体内，其中，在根据本发明的控制装置的情况下该信号适宜地是电信号。人员1的人体在一定程度上变成了信号源。

为了以可靠的方式并且与耦合输入到人员1中的信号的电平级别无关地确定人员1的手（该手构成人员1或信号源的一部分）和操作元件3之间的距离E，操作元件3的接收装置4具有第一耦合输入元件6和第二耦合输入元件7。

两个耦合输入元件6、7设置在分析轴线8上。它们在该分析轴线8上具有预定的已定义距离A。

在此须指出的是，借助耦合构件5输入到人员1内的电信号对于车辆座位2是特定的和表征性的。在接收装置4的与接收装置4的第一耦合输入元件6和第二耦合输入元件7连接的分析单元9中，可以将对应接收到的信号关联到对应的车辆座位。通过以此方式构成的近场通信，上述操作元件3的控制装置能在致动操作元件3时确定：坐在车辆内的哪个人员1正在操作该操作元件3。特别是，在此可区分出车辆驾驶员和位于车辆内的其它人员。由此，可确保仅由机动车驾驶员进行特定的操作过程，而其它操作过程不能通过机动车驾驶员进行。

在控制装置的所示的示例性实施例中，在接收装置4的分析单元9内产生在接收装置4的第一耦合输入元件6处探测到的信号强度与在接收装置4的第二耦合输入元件7处探测到的信号强度之商。

在分析单元9中，分析由于耦合输入到人员1的人体内的信号引起的电信号场或磁信号场的梯度，其中，根据麦克斯韦方程将磁场与电场相关联。

由此，在所示实施例的情况下，电场作为信号耦合输入到人员1的人体内，其中，接收装置4的第一耦合输入元件6和第二耦合输入元件7构造成用于分析磁场的磁场传感器或场线圈6、7。

代替磁线圈6、7，还可设置场板。但将耦合输入元件6、7构造成场线圈6、7的结果是可以无电势地分析由场线圈6、7探测到的信号。此外，场线圈6、7的阻抗比可替换使用的场板的阻抗低得多。

根据操作元件3的接收装置4的要求，构造成场线圈的耦合输入元件6、7可设有对应数目的安装绕组。

为了增加灵敏度，构造成场线圈的耦合输入元件6、7可以与附加设置的电容器一起构成谐振回路，该谐振回路调谐至输入到人员1的人体内的电信号的频率。

由于电场或磁场随着离场源或信号源的距离增大以减小的梯度减弱，可在接收装置4的分析单元9内精确地确定操作元件3和例如是人员1的手的信号源之间的距离E。这种精确的确定与在操作元件3的接收装置4内接收到的、输入到人员1内的电信号的信号电平无关。

在附图中原理性地说明的两个场线圈6、7在分析轴线8上的串联结构中，可防止第一场线圈6相对于第二场线圈7屏蔽了磁场或电场。

通过简单地测量和检测两个耦合输入元件6、7或场线圈6、7处的信号强度，在接收装置4的分析单元9内进行分析。两个检测到的信号强度之商用作分析的基准。由此，距离E的分析或确定仅取决于场线圈或耦合输入元件6、7处检测到的两个信号的信号强度之比，而不再与绝对信号强度有关。重要的是，两个耦合输入元件6、7之间的距离A是预先确定和定义的。

在借助耦合元件5将电信号输入到人员1的人体内时出现的任何可变耦合因数对于在操作元件3的接收装置4内进行分析而言不起任何作用。同样，人员1的人体的传输特性或例如使用手套仅影响绝对信号强度，而不影响在接收装置4的操作元件3内构成的商。

信号源或场源之间的距离E越小，则借助耦合输入元件6、7探测到的两个信号强度形成的商越大，该商用作探测或计算距离E的基础。

在上述示例中，耦合元件5设置在车辆座位2上，电信号借助该耦合元件输入到人员1的人体内。当然，还可以将耦合元件例如设置在方向盘上，而不设置在车辆座位上。

在上述实施例中，相同地构造在分析轴线上彼此间隔设置的耦合输入元件6、7。从技术上讲这样做的缺点是：由更远离信号源、例如是人员1的手的耦合输入元件7接收到的信号的信号强度明显小。因此在一些情况下，在后续的信号处理或分析单元9中，这种耦合输入元件7需要较高的信号放大。然而，如果两个耦合输入元件6、7可采用相同的信号路径，则技术上是有利的。

为此，按照根据本发明的控制装置的另一实施例，耦合输入元件6、7构造成对于信号源和两个耦合输入元件6、7之间已定义的和预先设定的距离或操作距离而言，耦合到耦合输入元件6、7内的信号是相等的。这可以借助装有场板的耦合输入元件6、7如此实现，即，例如通过将更远离信号源的耦合输入元件7的场板构造成面积上相应地大于更靠近信号源的耦合输入元件6的场板。如果耦合输入元件6、7装有场线圈，则更远离信号源的耦合输入元件7的场线圈可相应地具有比更靠近信号源的耦合输入元件6的场线圈多的绕组。

替代地，更靠近信号源的耦合输入元件6装有对应构造的下游信号衰减器。

如果耦合输入元件6、7构造成从耦合输入元件传到分析单元的信号强度对于耦合输入元件6、7和信号源之间的可预先设定的距离或操作距离而言是相等的，则在电路技术上特别简单地是构造与距离有关的开关。构成两个信号强度之间的商是多余的，因为仅须区分信号强度之商是大于1还是小于1或者等于1，这对应于哪个信号强度更大的决定。为此，简单的比较器就够了。

如果信号源或人员1与操作元件3之间的距离E大于可预先设定的距离或操作距离，则更远离信号源或人员1的耦合输入元件7的信号强度大于更靠近信号源或人员1的耦合输入元件6的信号强度。

如果距离E对应于可预先设定的距离或操作距离，则这两个信号强度就相等。

如果信号源或人员1与接收装置4之间的距离E小于可预先设定的距离或操作距离，则更靠近信号源或人员1的耦合输入元件6的信号强度大于更远离信号源或人员1的耦合输入元件7的信号强度。

Claims

1.一种机动车中操作元件（3）的控制装置，所述控制装置具有属于所述操作元件（3）的接收装置（4），信号能由人员（1）输入到所述接收装置内，其特征在于，所述操作元件（3）的所述接收装置（4）具有第一耦合输入元件（6）和第二耦合输入元件（7），这些耦合输入元件在分析轴线（8）上设置成彼此隔开一已定义距离（A）。

2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，在所述接收装置（4）的所述第一耦合输入元件（6）处探测到的信号强度与在所述接收装置（4）的所述第二耦合输入元件（7）处探测到的信号强度之商用作测量或用于确定信号源（1）和所述操作元件（3）之间的距离（E）的基础。

3.如权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，发送器属于所述控制装置，所述发送器能由人员（1）携带，对于所述人员（1）特定的信号能借助所述发送器进行发送。

4.如权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，用作信号的电场能耦合输入到所述人员（1）中。

5.如权利要求1到4中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述接收装置（4）的所述第一耦合输入元件（6）和所述第二耦合输入元件（7）构造成场传感器（6，7）。

6.如权利要求5所述的控制装置，其特征在于，位于所述接收装置侧的所述场传感器（6，7）构造成磁场传感器（6，7），由所述发送器发送的特定信号或与耦合输入到所述人员（1）内的电场相对应的磁场能借助所述磁场传感器进行分析。

7.如权利要求5或6所述的控制装置，其特征在于，位于所述接收装置侧的所述场传感器（6，7）构造成场板。

8.如权利要求5或6所述的控制装置，其特征在于，位于所述接收装置侧的所述场传感器（6，7）构造成场线圈（6，7）。

9.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，每个场线圈（6，7）与电容器相关联，所述电容器与所述场线圈形成谐振回路，所述谐振回路被调谐至用作信号的电场的频率。

10.如权利要求4到9中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置具有耦合构件（5），所述信号能借助所述耦合构件耦合输入到所述人员（1）的人体内。

11.如权利要求10所述的控制装置，其特征在于，所述耦合构件（5）设置在车辆座位（2）上。

12.如权利要求10所述的控制装置，其特征在于，所述耦合构件设置在方向盘上。

13.如权利要求1到12中任一项所述的控制装置，其特征在于，通过对应信号的可预先设定的时间顺序来实现与位于机动车内的不同人员或与不同的车辆座位（2）相关联的信号的规范。

14.如权利要求1到13中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述第一耦合输入元件（6）和所述第二耦合输入元件（7）构造成对于所述耦合输入元件和所述信号源之间可预先设定的距离、例如操作距离而言，由所述耦合输入元件检测到的信号强度是相等的。

15.如权利要求14所述的控制装置，其特征在于，更远离所述信号源的所述第二耦合输入元件（7）的场板或场线圈构造成面积上相应地大于更靠近所述信号源的所述第一耦合输入元件（6）的场板或场线圈、或者具有更多的绕组。

16.如权利要求14所述的控制装置，其特征在于，更靠近所述信号源的所述第二耦合输入元件（7）具有相应构造的信号衰减器。