DE102008048820A1

DE102008048820A1 - Bedien- und Steuervorrichtung in einem Kraftfahrzeug zum nutzerabhängigen Steuern und Bedienen von Fahrzeugsystemen sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102008048820A1
Application number: DE102008048820A
Authority: DE
Inventors: Christoph WÄLLER; Katharina Bachfischer; Lennart Bendewald
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-03-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedien- und Steuervorrichtung in einem Kraftfahrzeug sowie in Verfahren zum Betreiben einer solchen. Die Bedien- und/oder Steuervorrichtung umfasst mindestens ein Bedienelement (13) zum Erfassen von Nutzereingaben und eine Nutzererkennungseinrichtung, die ausgebildet ist, eine Nutzererkennung anhand von über Körper der Nutzer übertragenen Hochfrequenzsignale zu ermitteln, wobei eine Empfangselektrode für die Hochfrequenzsignale ein elektrisch leitfähiges Element des mindestens einen Bedienelements (13) ist, welches für eine Funktionsweise des mindestens einen Bedienelements (13) bei einer Erfassung der Nutzereingaben unabhängig von einem Empfang der übertragenen Hochfrequenzsignale zur Nutzererkenung vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedien- und Steuervorrichtung in einem Kraftfahrzeug zum nutzerabhängigen Steuern und/oder Bedienen von Fahrzeugsystemen sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Bedien- und Steuervorrichtung.
Die Bedien- und Steuervorrichtung umfasst mindestens ein Bedienelement zum Erfassen von Nutzereingaben und eine Nutzereinrichtung, die ausgebildet ist, eine Nutzererkennung anhand von über Körper der Nutzer übertragenen Hochfrequenzsignalen zu ermitteln.
Aus dem Stand der Technik sind Bedien- und Steuervorrichtungen in Kraftfahrzeugen bekannt, die eine Nutzererkennungseinrichtung umfassen, um mittels ein und desselben Bedienelements nutzerabhängige Fahrzeugfunktionen zu bedienen und/oder steuern. Beispielsweise ist es möglich, ein Bedienelement für eine Einstellung einer Komfortfunktion, beispielsweise einer Sitzheizungsfunktion, zu verwenden und in Abhängigkeit von dem erkannten Nutzer die Sitzheizung in dem entsprechenden Fahrzeugsitz über die erfasste Nutzereingabe zu bedienen und zu steuern, auf dem der erkannte Nutzer sitzt.
Eine sehr zuverlässige Nutzererkennung kann erreicht werden, indem in mindestens einen Nutzer ein Hochfrequenzsignal eingekoppelt wird. Eine Nutzererkennungseinrichtung umfasst hierfür mindestens eine Sendeeinheit, die mit einer Sendeelektrode an oder in dem einen der mehreren Fahrzeugsitze gekoppelt ist, um von der Sendeeinheit erzeugte Hochfrequenzsignale in den Körper des auf dem einen der mehreren Fahrzeugsitze sitzenden Nutzer einzukoppeln. Ferner ist mindestens eine Empfangselektrode zum Empfangen der in den Körper des Nutzers eingekoppelten und über den Körper übertragenen Hochfrequenzsignale vor oder während einer Betätigung des Bedienelements sowie eine mit der mindestens einen Empfangselektrode gekoppelte Auswerteeinheit zum Ausführen der Nutzererkennung anhand der empfangenen Hochfrequenzsignale vorgesehen. Das Grundprinzip einer solchen Nutzererkennung ist beispielsweise in der Druckschrift WO 2004/078536 beschrieben.
Um eine Nutzererkennung auszuführen, ist es somit notwendig, benachbart zu dem mindestens einen Bedienelement eine Empfangselektrode vorzusehen, welche mit einer Auswerteeinheit gekoppelt ist. Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Bedien- und Steuervorrichtung mit einer Nutzererkennung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung zu schaffen, die im Kraftfahrzeugcockpit bauraumsparender ausgeführt ist.
Die Erfindung wird durch eine Bedien- und Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Insbesondere wird eine Bedien- und Steuervorrichtung in einem Kraftfahrzeug zum nutzerabhängigen Steuern und/oder Bedienen von Fahrzeugsystemen vorgeschlagen, welche umfasst: mindestens ein Bedienelement zum Erfassen von Nutzereingaben und eine Nutzererkennungseinrichtung, die ausgebildet ist, eine Betätigung des mindestens einen Bedienelements durch einen auf einem von mehreren Fahrzeugsitzen sitzenden Nutzer von einer Betätigung durch mindestens einen weiteren Nutzer zu unterscheiden, wobei die Nutzererkennungseinrichtung mindestens eine Sendeeinheit, die mit einer Sendeelektrode an oder in dem einen der mehreren Fahrzeugsitze gekoppelt ist, um von der Sendeeinheit erzeugte Hochfrequenzsignale in den Körper des auf dem einen der mehreren Fahrzeugsitze sitzenden Nutzer einzukoppeln, und mindestens eine Empfangselektrode zum Empfangen der in den Körper des Nutzers eingekoppelten und über den Körper übertragenen Hochfrequenzsignale während oder vor einer Betätigung des Bedienelements sowie eine mit der mindestens einen Empfangselektrode gekoppelte Auswerteeinheit zum Ausführen der Nutzererkennung anhand der empfangenen Hochfrequenzsignale. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die mindestens eine Empfangselektrode ein elektrisch leitfähiges Element des mindestens einen Bedienelements ist, welches für eine Funktionsweise des mindestens einen Bedienelements bei einer Erfassung der Nutzereingaben unabhängig von einem Empfang der übertragenen Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung vorgesehen ist. Es wird somit ein leitfähiges Element verwendet, welches für einen normalen Betrieb des Bedienelements zur Nutzererfassung verwendet wird. Hierdurch kann eine gesonderte Empfangselektrode eingespart werden. Dieses spart zum einen Fertigungskosten und andererseits Bauraum, der in einem Kraftfahrzeugcockpit knapp bemessen ist. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Nutzererkennung auch dann zuverlässig erfolgt, wenn beispielsweise zwei Nutzer zeitgleich zwei nahe benachbarte Bedienelemente gleichzeitig bedienen. Dadurch, dass das Hochfrequenzsignal an dem Bedienelement abgegriffen wird, ist die Zuordnung zuverlässig.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das mindestens eine Bedienelement ein Touchscreen mit einer berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit ist und dass elektrisch leitfähige Elemente eine Leiterbahn der berührungsempfindlichen Positionsbestimmungseinheit ist. Bei dem Touchscreen kann es sich sowohl um einen Touchscreen handeln, der resistiv funktioniert, d. h. eine Berührung über eine Widerstandsänderung detektiert, als auch ein kapazitiv funktionierendes System sein, welches eine Kapazitätsänderung bei einer Berührung erfasst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das leitfähige Element mit der Auswerteeinheit zum Ausführen der Nutzererkennung kapazitiv gekoppelt. Hierdurch ist eine Beeinflussung des Bedienelements und gegebenenfalls einer nachgeschalteten Auswerteelektronik zum Ermitteln der Nutzereingabe minimiert.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind zum Erfassen der Nutzereingaben weitere Bedienelemente vorgesehen, die jeweils ein leitfähiges Element umfassen, welches für eine Funktionsweise des weiteren Bedienelements zum Erfassen der Nutzereingabe unabhängig von dem Empfang der übertragenen Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung vorgesehen ist und welches zusätzlich kapazitiv mit der Auswerteeinheit verbunden ist, um die empfangenen Hochfrequenzsignale in die Auswerteeinheit einzukoppeln, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist, bedienelementspezifisch anhand der empfangenen Hochfrequenzsignale eine Nutzererkennung durchzuführen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass mit einer Auswerteeinheit eine Nutzererkennung für eine Mehrzahl von Bedienelementen ausgeführt werden kann. Somit ist es beispielsweise möglich, eine zeitgleiche Bedienung unterschiedlicher Bedienelemente durch unterschiedliche Nutzer korrekt den einzelnen Nutzern zuzuordnen.
Um mehrere Nutzer eineindeutig identifizieren zu können, ist es vorteilhaft, dass die Nutzererkennungseinrichtung mindestens eine weitere Sendeeinheit umfasst, die mit einer weiteren Sendeelektrode an oder in einem weiteren der mehreren Fahrzeugsitze gekoppelt ist, der für einen Sitz des mindestens einen weiteren Nutzers vorgesehen ist, wobei die mindestens eine weitere Sendeeinheit von den Hochfrequenzsignalen verschiedene weitere Hochfrequenzsignale erzeugt, um diese über die mindestens eine weitere Sendeelektrode in den Körper des mindestens einen weiteren Nutzers einzukoppeln, und die Auswerteeinheit ausgebildet, die über die mindestens eine Empfangselektrode empfangenen Hochfrequenzsignale und weitere Hochfrequenzsignale zu analysieren und anhand dieser Analyse die Nutzererkennung auszuführen.
Im Kraftfahrzeug sind darüber hinaus Fahrzeugsysteme vorhanden, die nutzerabhängig gesteuert werden müssen, um eine optimale Sicherheit der Nutzer des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten. Beispielsweise sollen Sicherheitssysteme wie Airbags, die einzelnen der mehreren Fahrzeugsitze zugeordnet sind, bei einem Unfall nur ausgelöst werden, wenn der entsprechende Fahrzeugsitz durch eine erwachsene Person besetzt ist. Ein Beifahrerairbag soll beispielsweise nicht ausgelöst werden, wenn ein auf einem Kindersitz sitzender kindlicher Nutzer in dem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Daher ist es vorteilhaft, und in einigen Staaten sogar vorgeschrieben, eine qualifizierte Sitzplatzbelegungserkennung auszuführen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, dass mindestens einer der mehreren Fahrzeugsitze mit einem Sitzbelegungserkennungssystem ausgerüstet ist, welches ausgebildet ist, eine kapazitive Kopplung eines auf dem mit dem Sitzbelegungserkennungssystem versehenen der mehreren Fahrzeugsitze sitzenden Nutzers an eine Sitzbelegungssendeelektrode in dem Fahrzeugsitz bei einer Einkopplung eines Sitzbelegungshochfrequenzsignals zu ermitteln, wobei eine benötigte Sendestärke des Sitzbelegungshochfrequenzsignals zum Erhalten einer Rückkopplung an eine in dem Fahrzeugsitz befindliche Empfangselektrode, beispielsweise an die Sitzbelegungssendeelektrode oder eine andere in dem mit dem Sitzbelegungserkennungssystem versehenen Fahrzeugsitz angeordnete Elektrode, ausgewertet wird, um ein Sitzbelegungssignal zu erzeugen, das eine qualifizierte Aussage hinsichtlich einer Größe des Nutzers und eines möglichen Abstands von der Sitzbelegungselektrode beim Sitzen des Nutzers angibt. Bei einigen Ausführungsformen ist hierfür eine gesonderte Empfangselektrode vorgesehen. Bei anderen Ausführungsformen wird die die Sitzbelegungssendeelektrode als Empfangselektrode genutzt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sendeelektrode zum Einkoppeln der Hochfrequenzsignale der mindestens einen Sendeeinheit die Sitzbelegungssendeelektrode ist. Dies bedeutet, dass in dem Fahrzeugsitz nur eine Elektrode vorgesehen ist, die als Sendeelektrode für die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung und als Sitzbelegungselektrode zum Senden der Sitzbelegungshochfrequenzsignale dient.
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Sendeelektrode mit einer Sitzbelegungsauswertungseinheit verbunden ist, die die qualifizierte Sitzbelegung auswertet, und die von der mindestens einen Sendeeinheit erzeugten Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung als Sitzbelegungshochfrequenzsignale verwendet und ausgewertet werden. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass die Sitzbelegungsauswerteeinheit mit der mindestens einen Sendeeinheit gekoppelt ist, um eine Signalstärke der eingekoppelten Hochfrequenzleistung zu variieren, um eine Rückkopplung zu erreichen.
Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung und die Sitzbelegungshochfrequenzsignale hinsichtlich ihrer Frequenz unterscheiden, vorzugsweise um mindestens eine Größenordnung. An dem leitfähigen Element des mindestens einen Bedienelements oder einem weiteren leitfähigen Element an einem weiteren Bedienelement werden somit bei einer solchen Ausführungsform sowohl die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung als auch die Hochfrequenzsignale zur Sitzbelegungserkennung empfangen. Über eine Frequenzweiche und/oder einen Filter kann erreicht werden, dass nur die für die Nutzererkennung vorgesehenen Hochfrequenzsignale in der Auswerteeinheit zur Nutzererkennung ausgewertet werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die mindestens eine Sendeelektrode und die Sitzbelegungssendeelektrode zueinander isoliert in einer Sendematte ausgebildet. Hierdurch wird erreicht, dass optimal an eine jeweilige Hochfrequenz angepasste Sendeantennen verwendet werden können. Dennoch ist bei einem Einbau in das Kraftfahrzeug nur ein einziges Teil zu verbauen.
Da auch in einen Fahrzeugsitz eine Vielzahl von funktionellen Elementen integriert werden muss, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die mindestens eine Sendeelektrode und/oder die Sitzbelegungssendeelektrode als Heizelemente einer Sitzheizung ausgeführt sind. Hierdurch kann eine Doppelnutzung der Sendeelektrode und/oder Sitzbelegungssendeelektrode erreicht werden. Dies führt zu einer weiteren Kostenersparnis, da eine Anzahl der verbauten Bauteile im Fahrzeugsitz reduziert wird. Darüber hinaus führt dies zu einer Gewichtsreduktion, welche sich insgesamt auch energiesparend auf das Kraftfahrzeug auswirkt.
Die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen dieselben Vorteile wie die entsprechenden Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Bedien- und Steuervorrichtung zur nutzerabhängigen Steuerung und/oder Bedienung von Fahrzeugsystemen;
2 eine schematische Darstellung einer Bedien- und Steuervorrichtung, bei der ein Beifahrer mit einer Sendeeinheit ausgerüstet ist, die sowohl zur Nutzererkennung als auch zur Sitzbelegungserkennung genutzt wird;
3 eine weitere Ausführungsform ähnlich zu der nach 2, bei der jedoch unterschiedliche Frequenzen für die Sitzbelegungserkennung und die Nutzererkennung verwendet werden, die jedoch über eine Sendeelektrode in den Beifahrer eingekoppelt werden;
4 eine Ausführungsform ähnlich zu der nach 3, bei der jedoch für die unterschiedlich frequenten Hochfrequenzsignale unterschiedliche Sendeelektroden verwendet werden;
5 eine Ausführungsform, bei der der Fahrer und der Beifahrer mit getrennten Sendeeinheiten ausgerüstet sind;
6 eine Ausführungsform, bei der der Beifahrer zusätzlich zur Nutzererkennung mit einem Sitzbelegungserkennungssystem ausgestattet ist, welches bei einer anderen Frequenz als die Nutzererkennung betrieben ist; und
7 eine schematische Darstellung einer Sitzmatte mit gegeneinander isoliert ausgebildeten Sendeelektroden für die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung und zur Sitzbelegungsermittlung.
In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, welches eine Bedien- und Steuervorrichtung 2 umfasst, die ausgebildet ist, Fahrzeugsysteme und/oder -funktionen (nicht dargestellt) nutzerabhängig zu bedienen und/oder zu steuern. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst einen Fahrersitz 3 und einen Beifahrersitz 4. Auf dem Fahrersitz 3 sind ein Fahrer 5 und auf dem Beifahrersitz 4 ein Beifahrer 6 angeordnet. In den Fahrersitz 3 und den Beifahrersitz 4 sind Sendeeinheiten 7, 8 integriert, die unterschiedliche Hochfrequenzsignale erzeugen. Die Hochfrequenzsignale weisen bevorzugt eine Frequenz im Bereich von etwa 13,4 MHz auf. Um die Hochfrequenzsignale unterscheiden zu können, sind diese unterschiedlich moduliert, vorzugsweise phasenmoduliert, weisen beispielsweise leicht unterschiedliche Frequenzen auf. Der Fahrersitz 3 und der Beifahrersitz 4 weisen darüber hinaus jeweils Heizelemente 9, 10 eines Sitzheizungssystems auf. Die Hochfrequenzsignale der Sendeeinheiten 7 und 8 werden über entsprechende Kopplungseinheiten 11, 12 mit den Heizelementen 9, 10 gekoppelt. Die Heizelemente 9 und 10 dienen als Sendeelektroden, um die Hochfrequenzsignale der Sendeeinheiten 7 und 8 entsprechend in den Fahrer 3 bzw. Beifahrer 4 einzukoppeln.
Die Bedien- und/oder Steuervorrichtung 2 umfasst ein als Touchscreen ausgebildetes Bedienelement 13 sowie ein weiteres als Drehsteller ausgebildetes Bedienelement 14. Das als Touchscreen ausgebildete Bedienelement 13 umfasst eine Vielzahl von Leiterbahnen, von denen eine Leiterbahn 15 exemplarisch dargestellt ist. Diese werden zum Ermitteln einer Berührposition auf dem Touchscreen genutzt. Diese Leiterbahn 15 stellt ein elektrisch leitfähiges Element des Bedienelements 13 dar, welches neben der Erfassung der Berührung auch zum Empfangen von kapazitiv über den Fahrer bzw. Beifahrer übertragene Hochfrequenzsignale genutzt wird. Über eine Frequenzweiche 16 wird das Hochfrequenzsignal ausgekoppelt, in einem Filter 17 gefiltert und einer Auswerteeinheit 18 der Nutzererkennung zugeführt. Von der Frequenzweiche 16 wird das verbleibende Signal, welches bei der Berührung des Touchscreens erfasst ist, an eine Positionsbestimmungseinheit 19 einer Steuereinrichtung 20 weitergeleitet. Die Positionsbestimmungseinheit 19 bestimmt die Berührposition auf dem Touchscreen. Die Steuereinheit 20 steuert darüber hinaus eine grafische Darstellung auf dem Touchscreen.
Die Auswerteeinheit 18 führt anhand der empfangenen Hochfrequenzsignale die über den Fahrer oder Beifahrer übertragen sind, eine Nutzererkennung aus. Je nachdem, welches Hochfrequenzsignal empfangen wird, kann der Fahrer oder der Beifahrer identifiziert werden. Eine entsprechende Information wird an die Steuereinheit 20 ausgegeben. Die Steuereinheit 20 wiederum erzeugt dann anhand der ermittelten Position und der Information der Auswerteeinheit 18, welche eine Nutzererkennung angibt, Steuersignale für Fahrzeugsysteme und Fahrzeugfunktionen.
Bei dem als Drehsteller ausgebildeten weiteren Bedienelement 14 werden die über den Fahrer 5 oder Beifahrer 6 übertragenen Hochfrequenzsignale beispielsweise in eine Schleiferelektrode 21 eines Potentiometers 22 kapazitiv eingekoppelt. Aus dem Signal werden über einen weiteren Filter 23 die Hochfrequenzsignale ausgekoppelt und der Auswerteeinheit 18 zugeführt, die eine Nutzererkennung ausführt. Diese kann bedienelementspezifisch ausgeführt werden. Die Steuereinheit 20 erzeugt dann ein Steuersignal, basierend auf der Nutzererkennung und dem über den Drehsteller erfassten Eingabewert.
Um sicherheitsrelevante Fahrzeugsysteme, die für ihre Funktionsweise eine Information, ob und gegebenenfalls was für eine Person auf dem Beifahrersitz 4 angeordnet ist, benötigen, ist zusätzlich ein Sitzbelegungserkennungssystem 24 vorgesehen. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Sitzbelegungserkennungssystem 24 eine Sende- und Auswerteeinheit 25 zum Erzeugen von Sitzbelegungshochfrequenzsignalen, die über eine Sitzbelegungssendeelektrode 26 in den Beifahrer 6 einkoppelbar sind. Um eine Sitzbelegung zu erkennen und ferner zu ermitteln, ob eine erwachsene Person oder ein Kind auf einem Kindersitz auf dem Beifahrersitz 4 angeordnet ist, wird eine kapazitive Rückkopplung des Sitzbelegungshochfrequenzsignals ausgewertet. Das Sitzbelegungssignal, welches angibt, ob und was für eine Person auf dem Beifahrersitz 4 angeordnet ist, wird an die Steuereinheit 20 geleitet (nicht dargestellt), die dieses zum Erzeugen von Bedien- und Steuersignalen mit verwendet.
Bei der in 1 beschriebenen Ausführungsform handelt es sich um eine mögliche bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei anderen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass für das Empfangen der Sitzbelegungshochfrequenzsignale eine getrennt von der Sitzbelegungssendeelektrode ausgebildete Empfangselektrode verwendet wird. In einem solchen Fall können auch eine Sendeeinheit und eine Auswerteeinheit, die getrennt voneinander ausgebildet sind, statt der Sende- und Auswerteeinheit verwendet werden. In wieder anderen Fällen kann auch das als Sendeelektrode für die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung genutzte Heizelement als Empfangselektrode für die Sitzbelegungshochfrequenzsignale verwendet werden. Hier werden bei einer Ausführungsform die Sitzbelegungshochfrequenzsignale zeitlich versetzt zu den Hochfrequenzsignalen zur Nutzererkennung gesendet. Bei anderen Ausführungsformen kann das Senden jedoch auch zeitgleich oder zumindest zeitlich nicht aufeinander abgestimmt erfolgen.
In 2 ist schematisch eine weitere Ausführungsform dargestellt. Gleiche technische Merkmale sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei der Ausführungsform nach 2 werden die Sitzbelegungshochfrequenzsignale, die über die Sitzbelegungssendeelektrode 26 eingekoppelt werden und zur Sitzbelegungserkennung verwendet werden, auch zur Nutzererkennung des Beifahrers genutzt.
Sitzbelegungshochfrequenzsignale werden mit der Bezeichnung BS und einer senkrechten Schraffur gekennzeichnet. Eine Betätigung eines Bedienelements durch den Fahrer 5 wird dadurch erkannt, dass kein Hochfrequenzsignal erfasst wird.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform beschrieben, bei der zusätzlich zu den Sitzbelegungshochfrequenzsignalen in den Beifahrer 6 ein Hochfrequenzsignal zur Nutzererkennung über eine gemeinsame Elektrode 31 eingekoppelt wird. Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung, die zusätzlich zu den Sitzbelegungshochfrequenzsignalen eingekoppelt werden, sind durch die Bezeichnung HMI und eine waagerechte Schraffur gekennzeichnet. Dieses wird zur Nutzererkennung ausgewertet. Erneut werden Betätigungen des Fahrers 5 dadurch erkannt, dass kein Hochfrequenzsignal detektiert wird. Bei dieser Ausführungsform werden die Sitzbelegungshochfrequenzsignale zur Sitzbelegungserkennung und die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung über eine gemeinsame Sendeelektrode 31 in den Beifahrer 6 eingekoppelt.
Bei der Ausführungsform nach 4 werden hingegen die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung und die Sitzbelegungshochfrequenzsignale über getrennt ausgebildete Elektroden 41, 42 in den Beifahrer 6 eingekoppelt.
In 5 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der in den Fahrer 5 Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung über eine Elektrode 51 des Fahrersitzes eingekoppelt werden. In den Beifahrer 6 werden Sitzbelegungshochfrequenzsignale zur Sitzbelegung über eine Sitzbelegungssendeelektrode 26 eingekoppelt. Während die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung im Bereich von beispielsweise 13 MHz gewählt werden, werden die Sitzbelegungshochfrequenzsignale im Bereich von 100 kHz gewählt. Bei dieser Ausführungsform werden zur Nutzererkennung lediglich die Hochfrequenzsignale im Bereich von 13 MHz ausgewertet.
Bei wieder einer anderen Ausführungsform nach 6 werden sowohl in den Fahrer 5 als auch in den Beifahrer 6 Hochfrequenzsignale im Bereich von beispielsweise 13 MHz zur Nutzererkennung über die Elektroden 51, 42 eingekoppelt. Zusätzlich werden in den Beifahrer über eine getrennt ausgebildete Elektrode 41 Sitzbelegungshochfrequenzsignale im Bereich von beispielsweise 100 kHz eingekoppelt. Bei dieser Ausführungsform sind eine zuverlässige Fahrer/Beifahrererkennung sowie eine qualifizierte Sitzbelegungserkennung des Beifahrersitzes möglich. Insbesondere können auch zeitgleich vorgenommene Betätigungshandlungen an unterschiedlichen Bedienelementen durch den Fahrer 5 und den Beifahrer 6 zuverlässig dem jeweiligen die Betätigung des Bedienelements 13, 14 vornehmenden Nutzer zugeordnet werden.
In 7 ist beispielhaft eine Sitzmatte 71 dargestellt, die eine Sitzbelegungssendeelektrode 72 und eine Sendeelektrode zum Einkoppeln der Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung 73 umfasst. Die beiden Elektroden 72, 73 sind gegeneinander isoliert. Beide können zusätzlich als Heizelemente der Sitzheizung ausgebildet sein.
Es ergibt sich für den Fachmann, dass lediglich stark vereinfachte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind. Die einzelnen beschriebenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen können in beliebiger Weise kombiniert werden, um die Erfindung auszuführen.
Bei den schematisch in 2 bis 6 dargestellten Ausführungsformen ist jeweils für den Empfang der Sitzbelegungshochfrequenzsignale dieselbe Elektrode vorgesehen, die diese Sitzbelegungshochfrequenzsignale auch sendet. Bei anderen Ausführungsformen kann eine zusätzliche Elektrode für den Empfang dieser Sitzbelegungshochfrequenzsignale vorgesehen sein.

1: Kraftfahrzeug
2: Bedien- und/oder Steuervorrichtung
3: Fahrersitz
4: Beifahrersitz
5: Fahrer
6: Beifahrer
7, 8: Sendeeinheit
9, 10: Heizelement
11, 12: Kopplungseinheit
13: Bedienelement
14: weiteres Bedienelement
15: Leiterbahn
16: Frequenzweiche
17: Filter
18: Auswerteeinheit
19: Positionsbestimmungseinheit
20: Steuereinheit
21: Schleiferelement
22: Potentiometer
23: weiterer Filter
24: Sitzbelegungserkennungssystem
25: Sende- und Auswerteeinheit
26: Sitzbelegungssendeelektrode
31: gemeinsame Sendeelektrode
41, 42: getrennt ausgebildete Elektroden
51: Elektrode des Fahrersitzes
71: Sitzmatte
72: Sitzbelegungssendeelektrode
73: Sendeelektrode zum Einkoppeln der Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2004/078536 [0004]

Claims

Bedien- und Steuervorrichtung (2) in einem Kraftfahrzeug (1) zum nutzerabhängigen Steuern und/oder Bedienen von Fahrzeugsystemen umfassend: mindestens eine Bedienelement (13) zum Erfassen von Nutzereingaben und eine Nutzererkennungseinrichtung, die ausgebildet ist, eine Nutzererkennung anhand von über Körper der Nutzer übertragenen Hochfrequenzsignalen zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass eine Empfangselektrode für die Hochfrequenzsignale ein elektrisch leitfähiges Element des mindestens einen Bedienelements (13) ist, welches für eine Funktionsweise des mindestens einen Bedienelements (13) bei einer Erfassung der Nutzereingaben unabhängig von einem Empfang der übertragenen Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung vorgesehen ist.
Bedien- und Steuervorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzererkennungseinrichtung ausgebildet ist, eine Betätigung des mindestens einen Bedienelements (13) durch einen auf einem von mehreren Fahrzeugsitzen (3, 4) sitzenden Nutzer von einer Betätigung durch mindestens einen weiteren Nutzer zu unterscheiden, wobei die Nutzererkennungseinrichtung mindestens eine Sendeeinheit (7), die mit einer Sendeelektrode an oder in dem einen der mehreren Fahrzeugsitze gekoppelt ist, um von der Sendeeinheit (7) erzeugte Hochfrequenzsignale in den Körper des auf dem einen der mehreren Fahrzeugsitze sitzenden Nutzer einzukoppeln, und mindestens eine Empfangselektrode zum Empfangen der in den Körper des Nutzers eingekoppelten und über den Körper übertragenen Hochfrequenzsignale vor oder während einer Betätigung des mindestens einen Bedienelements (13) sowie eine mit der mindestens einen Empfangselektrode gekoppelte Auswerteeinheit (18) zum Ausführen der Nutzererkennung anhand der empfangenen Hochfrequenzsignale.
Bedien- und Steuervorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Bedienelement (13) ein Touchscreen mit einer berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit ist und das elektrisch leitfähige Element eine Leiterbahn (15) der berührungsempfindlichen Positionsbestimmungseinheit ist.
Bedien- und Steuervorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Element mit der Auswerteeinheit (18) zum Ausführen der Nutzererkennung kapazitiv gekoppelt ist.
Bedien- und Steuervorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen der Nutzereingaben weitere Bedienelemente (14) vorgesehen sind, die jeweils ein weiteres leitfähiges Element umfassen, welches für eine Funktionsweise des weiteren Bedienelements (14) beim Erfassen der Nutzereingaben unabhängig von dem Empfang der übertragenen Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung vorgesehen ist und welches zusätzlich kapazitiv mit der Auswerteeinheit (18) verbunden ist, um die empfangenen der Hochfrequenzsignale in die Auswerteeinheit (18) einzukoppeln, wobei die Auswerteeinheit (18) ausgebildet ist, bedienelementspezifisch anhand der empfangenen Hochfrequenzsignale eine Nutzererkennung durchzuführen.
Bedien- und Steuervorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzererkennungseinrichtung mindestens eine weitere Sendeeinheit (8) umfasst, die mit einer weiteren Sendeelektrode an oder in einem weiteren der mehreren Fahrzeugsitze gekoppelt ist, der für ein Sitzen des mindestens einen weiteren Nutzers vorgesehen ist, wobei die mindestens eine weitere Sendeeinheit (8) von den Hochfrequenzsignalen verschiedene weitere Hochfrequenzsignale erzeugt, um diese über die mindestens eine weitere Sendelektrode in den Körper des mindestens einen weiteren Nutzers einzukoppeln und die Auswerteeinheit (18) ausgebildet ist, die über die mindestens eine Empfangselektrode empfangenen Hochfrequenzsignale und weiteren Hochfrequenzsignale zu analysieren und anhand dieser Analyse die Nutzererkennung auszuführen.
Bedien- und Steuervorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der mehreren Fahrzeugsitze mit einem Sitzbelegungserkennungssystem ausgerüstet ist, welches ausgebildet ist, eine kapazitive Kopplung eines auf dem mit dem Sitzbelegungserkennungssystem versehen der mehreren Fahrzeugsitze sitzenden Nutzers an eine Sitzbelegungssendeelektrode (26) in dem mit dem Sitzbelegungserkennungssystem versehenen Fahrzeugsitz bei einer Einkopplung eines Sitzbelegungshochfrequenzsignals zu ermitteln, wobei eine benötigte Sendestärke des Sitzbelegungshochfrequenzsignals zum Erhalten einer Rückkopplung an die Sitzbelegungssendeelektrode (26) oder eine andere in dem mit dem Sitzbelegungserkennungssystem versehenen Fahrzeugsitz angeordnete Elektrode ausgewertet wird, um ein Sitzbelegungssignal zu erzeugen, das eine qualifizierte Aussage hinsichtlich einer Größe des Nutzers und eines möglichen Abstands von der Sitzbelegungssendeelektrode (26) beim Sitzen des Nutzers angibt.
Bedien- und Steuervorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeelektrode zum Einkoppeln der Hochfrequenzsignale der mindestens einen Sendeeinheit (7) die Sitzbelegungssendeelektrode (26) ist.
Bedien- und Steuervorrichtung (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sendeelektrode mit einer Sitzbelegungsauswerteeinheit verbunden ist, die die qualifizierte Sitzbelegung auswertet, und die von der der mindestens einen Sendeeinheit erzeugten Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung als Sitzbelegungshochfrequenzsignale verwendet und ausgewertet werden.
Bedien- und Steuervorrichtung (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung und die Sitzbelegungshochfrequenzsignale hinsichtlich ihrer Frequenzen unterscheiden, vorzugsweise um mindestens eine Größenordnung.
Bedien- und Steuervorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sendeelektrode und die Sitzbelegungssendeelektrode (26) zueinander isoliert in einer Sitzmatte (71) ausgebildet sind.
Bedien- und Steuervorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sendeelektrode und/oder die Sitzbelegungssendeelektrode (26) als Heizelemente (9, 10) einer Sitzheizung ausgeführt sind.
Verfahren zum nutzerabhängigen Erfassen von Nutzereingaben und Steuern von Fahrzeugsystemen in einem Kraftfahrzeug (1) umfassend die Schritte: Erfassen von Nutzereingaben eines auf einem von mehreren Fahrzeugsitzen (3, 4) sitzenden Nutzers mittels mindestens eines Bedienelements (13) und Ausführen einer Nutzererkennung mittels einer Nutzererkennungseinrichtung sowie Bereitstellen eines die Nutzereingabe und/oder den Nutzer identifizierenden Steuersignals, wobei über mindestes Sendeeinheit (7) Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung erzeugt werden, die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung über eine an oder in dem einen von mehreren Fahrzeugsitzen (3, 4) angeordnete Sendeelektrode in den auf diesem einen der mehreren Fahrzeugsitze sitzenden Nutzer eingekoppelt werden, empfangen der über den Körper übertragenen Hochfrequenzsignale während oder vor einer Betätigung des mindestens einen Bedienelements (13) mittels einer Empfangselektrode sowie Auswerten der empfangenen Hochfrequenzsignale und Ausführen der Nutzererkennung, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzsignale mittels eines elektrisch leitfähigen Elements des mindestens einen Bedienelements (13) empfangen werden, welches für eine Funktionsweise des mindestens einen Bedienelements (13) bei einer Erfassung der Nutzereingaben unabhängig von einem Empfang der übertragenen Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung vorgesehen ist oder verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Bedienelement (13) ein Touchscreen mit einer Berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit ist und die Hochfrequenzsignale mittels einer Leiterbahn (15) der Berührungsempfindlichen Positionsbestimmungseinheit empfangen werden.
Bedien- und Steuervorrichtung (2) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzsignale kapazitiv von der mindestens einen Empfangselektrode zu einer Auswerteeinheit (18) übertragen werden, mittels welcher das Auswerten und Ausführen der Nutzererkennung vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich über ein weiteres leitfähiges Element eines weiteren Bedienelemente (14) zum Erfassen der Nutzereingaben Hochfrequenzsignale vor oder während einer Betätigung des weiteren Bedienelements (14) empfangen werden und kapazitiv an die Auswerteeinheit (18) übertragen werden, die die empfangenen Hochfrequenzsignale bedienelementspezifisch auswertet und anhand der empfangenen Hochfrequenzsignale eine Nutzererkennung durchführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass von den Hochfrequenzsignalen verschiedene weitere Hochfrequenzsignale erzeugt und über eine weiteren an oder in einem weiteren der mehreren Fahrzeugsitze angeordnete Sendeelektrode in einen weiteren Nutzer eingekoppelt werden und die über die mindestens eine Empfangselektrode empfangenen Hochfrequenzsignale und weiteren Hochfrequenzsignale bei Auswerten analysiert werden und anhand dieser Analyse die Nutzererkennung ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine kapazitive Kopplung eines auf einem der mehreren Fahrzeugsitze sitzenden Nutzers an eine Sitzbelegungssendeelektrode (26) eines Sitzbelegungserkennungssystem (24) bei einer Einkopplung eines Sitzbelegungshochfrequenzsignals ermittelt, wobei eine benötigte Sendestärke des Sitzbelegungshochfrequenzsignals zum Erhalten einer Rückkopplung an die Sitzbelegungssendeelektrode (26) oder eine andere in dem Fahrzeugsitz, auf dem der Nutzer sitzt, angeordnete Elektrode ausgewertet wird und ein Sitzbelegungssignal erzeugt wird, das eine qualifizierte Aussage hinsichtlich einer Größe des Nutzers und eines möglichen Abstands von der Sitzbelegungssendeelektrode (26) beim Sitzen des Nutzers angibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung und das Sitzbelegungshochfrequenzsignal über dieselbe Elektrode eingekoppelt werden.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung als Sitzbelegungshochfrequenzsignale verwendet und ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung und die Sitzbelegungshochfrequenzsignale hinsichtlich ihrer Frequenzen unterschiedlich erzeugt werden und sich vorzugsweise um mindestens eine Größenordnung unterscheiden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzsignale zur Nutzererkennung über die mindestens eine Sendeelektrode und das Sitzbelegungshochfrequenzsignal über die Sitzbelegungssendeelektrode (26) eingekoppelt werden, die zueinander isoliert in einer Sitzmatte (71) ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sendeelektrode und/oder die Sitzbelegungssendeelektrode (26) zusätzlich als Heizelemente (9, 10) einer Sitzheizung verwendet werden.