DE102011002852A1

DE102011002852A1 - Bedien- oder Steuereinrichtung mit bedienerabhängigen Schalt- und/oder Regelfunktionalität

Info

Publication number: DE102011002852A1
Application number: DE102011002852A
Authority: DE
Inventors: Norbert Bauer
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2031-01-20
Also published as: US20130327758A1; DE102011002852B4; CN102791512B; WO2012098200A1; CN102791512A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedien- oder Steuereinrichtung (1) und ein zugehöriges Verfahren für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung einer bedienerspezifischen Schalt- und/oder Regelfunktion aufweisend: mindestens ein Bedienelement (8) oder Steuerelement zur Durchführung mehrerer Schalt- und/oder Regelfunktionen; wenigstens eine Sitzheizung (4); Mittel (5) zur Erzeugung und Einspeisung eines spezifischen Stromsignals in die Sitzheizung, um mittels der Sitzheizung (4) in dem Bediener ein spezifisches Spannungssignal zu induzieren; Detektionsmittel (6), um bei Berührung des Bedienelements (8) durch den Bediener das spezifische Spannungssignal zu detektieren; Auswertmittel (7), um bei Detektion des spezifischen Spannungssignals eine spezifische der mehreren Schalt- und/oder Regelfunktionen dem Bedienelement (8) oder Steuerelement zuzuordnen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedien- oder Steuereinrichtung mit bedienerabhängigen Schalt- und/oder Regelfunktionalität.
Aus dem Stand der Technik sind Bedieneinrichtungen in oder für Kraftfahrzeuge bekannt, die eine Bedienererkennungseinrichtung aufweisen, um mittels ein und desselben Bedienelements bedienerspezifisch, d. h. in Abhängigkeit der Sitzposition des Bedieners, Schalt- bzw. Regelfunktionen vorzunehmen. Beispielsweise ist es möglich, ein Bedienelement für eine Einstellung einer Komfortfunktion vorzusehen und in Abhängigkeit des Detektionsergebnisses, von welchem Bediener die. Bedienung erfolgt ist, nur für diesen Bediener die zugehörige Komfortfunktion zu regeln bzw. zu schalten.
Gemäß der DE 10 2008 048 820 A1 und der WO 2004/078536 A1 kann eine Bedienererkennung dadurch erreicht werden, dass in mindestens einen Bediener ein Hochfrequenzsignal eingekoppelt wird. Eine Erkennungseinrichtung des Standes der Technik 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 Bedieners einzukoppeln. Ferner ist mindestens eine Empfangselektrode zum Empfangen der in den Körper des Bedieners 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 Bedienererkennung anhand der empfangenen Hochfrequenzsignale vorgesehen. Eine derartige Vorgehensweise ist aufgrund der verwendeten Hochfrequenzsignale konstruktiv aufwendig.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, eine derartige Bedien- oder Steuereinrichtung mit bedienerspezifischen Schalt- und/oder Regelfunktionalität bereitzustellen, die preiswert, weil konstruktiv einfach, herzustellen ist. Diese Aufgabe wird durch eine Bedien- oder Steuereinrichtung des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ein entsprechend vorteilhaftes Verfahren ist jeweils Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Die erfindungsgemäße Bedien- oder Steuereinrichtung ist für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung einer bedienerspezifischen Schalt- und/oder Regelfunktion vorgesehen. Die Begriffe Schalt- und Regelfunktion sind weit auszulegen. Es kann beispielsweise eine Komfortfunktion betreffen, die durch das Bedien- bzw. Steuerelement schaltbar oder regelbar ist, beispielsweise die Solltemperatur der Sitzheizung. Bedienerspezifisch meint beispielsweise, dass eine spezifische aus mehreren Schalt- bzw. Regelfunktionalitäten in Abhängigkeit der Sitzposition des Bedieners ausgewählt wird. Dabei wird beispielsweise dem Beifahrer eine andere Schalt- und/oder Regelfunktionalität bereitgestellt als dem Fahrer. Es kann beispielsweise jedem Sitzplatz oder Sitzplatzgruppen (beispielswiese Font bzw. Front) eine spezifische Schalt- oder Regelfunktionalität zugeordnet sein. Der Begriff spezifische Schalt- und/oder Regelfunktion umfasst auch das Blockieren einer bzw. der spezifischen Funktionalität.
Erfindungsgemäß ist mindestens ein Bedien- oder Steuerelement zur Durchführung der mehreren Schalt- und/oder Regelfunktionen vorgesehen. Der Begriff Bedienelement ist weit auszulegen und umfasst jegliche Art von Befehlsgeber als sogenannte „Mensch-Maschine-Schnittstelle”. Es handelt sich beispielsweise um einen Taster, Schalter, Drehsteller und Dergleichen. Neben den erfindungsgemäß vorgesehenen und durch das Bedienelement vorzunehmenden, mehreren Schalt- und Regelfunktionen kann ein zugeordnetes, gegebenenfalls hinterleuchtetes oder per bildgebender Einrichtung angezeigtes Funktionssymbol am und in der Nähe des Bedienelements vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß kann das Funktionssymbol mit Wechsel zu einer anderen spezifischen der mehreren Schalt- bzw. Regelfunktionen gewechselt werden.
Erfindungsgemäß ist wenigstens eine Sitzheizung vorgesehen. Eine Sitzheizung besteht aus Heizdrähten, welche beispielsweise in den Bezug eines Kraftfahrzeugsitzes, in den PU-Schaum der Sitzpolsterung eingearbeitet sind oder auf den Schaum aufgeklebt sind. Sie wird elektrisch betrieben und soll für angenehmen und wohligen Fahrkomfort sorgen. Die Heizelemente bestehen aus flexiblen, elektrischen Leitungen, die den Bezug der Sitzfläche, der Sitzwangen und/oder der Rückenlehne schlangenförmig durchziehen. Hierbei macht man sich den Effekt der Jouleschen Wärme zunutze. Je nach Fahrzeughersteller bzw. Fahrzeugtyp kann die Heizleistung in mehreren Stufen eingestellt werden. Eine mehrstufig regelbare Sitzheizung ist beispielsweise wie folgt aufgebaut: ein Drehsteller als Bedienelement umfasst ein Potentiometer. In Abhängigkeit von der Stellung des Stellers wird nun die Spannung eines elektrischen Signals verändert, welches der der Sitzheizung zugeordneten Elektronik als Information zur Regelung der Heizleistung dient. Hieraus wird beispielsweise per Pulsweitenmodulation ein Strom für die Heizelemente in den Sitzen erzeugt. Außerdem befindet sich beispielsweise in den Heizelementen als Überhitzungsschutz auch ein mit der übrigen Regelungselektronik verbundener NTC-Heißleiter, der so verschaltet ist, dass ab einer bestimmten Temperatur in der Sitzfläche die Heizleistung solange unterbrochen wird, bis wieder eine Abkühlung eingetreten ist.
Erfindungsgemäß sind ferner Mittel zur Erzeugung und Einspeisung eines spezifischen Stromsignals in die Sitzheizung vorgesehen, um mittels der Sitzheizung in dem Bediener ein spezifisches Spannungssignal, beispielsweise über induzierte Wirbelströme, zu erzeugen. Dieses spezifische Stromsignal kann die zuvor erwähnte Heizwirkung bewirken. In der Regel hat es aufgrund der geringen Dauer des Stromsignals und der Trägheit der Sitzheizung keine oder nur geringe Heizwirkung. Spezifisches Signal im Sinne der Erfindung meint beispielsweise das Überschreiten oder Unterschreiten eines charakteristischen Wertes, einen charakteristischen Verlauf und/oder eine charakteristische Wiederholfrequenz und Dergleichen.
Erfindungsgemäß sind ferner Detektionsmittel vorgesehen, um bei Berührung des Bedienelements durch den Bediener das spezifische, von dem spezifischen Stromsignal bewirkte, Spannungssignal zu detektieren. Das spezifische Spannungssignal ist bevorzugt durch wenigstens seine Frequenz, noch bevorzugter ausschließlich durch seine Frequenz, charakterisiert. Derartige Detektionsmittel und Messverfahren sind bekannt, beispielsweise ist die Berührfläche des Bedienelements leitend ausgestaltet und mit einer Messeinrichtung verbunden. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Detektionsvorgang während der vollen Dauer der Berührung fortgesetzt werden muss. Vielmehr ist ein neuerlicher Detektionsvorgang auch nur bei einer neuerlichen Berührung erforderlich.
Erfindungsgemäß sind ferner Auswertmittel vorgesehen, um bei Detektion des spezifischen Spannungssignals eine spezifische der mehreren Schalt- und/oder Regelfunktionen dem Bedienelement zuzuordnen. Beispielsweise erfolgt diese Zuordnung wenigstens während der Durchführung der Schalt- oder Regelfunktion durch den Bediener mittels des Bedienelements bzw. durch das Steuerelement. Die Zuordnung erfolgt in einer weiteren Ausführungsform während der Dauer der Berührung und solange bis ein anderes spezifisches Spannungssignal detektiert wird. Dadurch, dass erfindungsgemäß auf die im Kraftfahrzeug regelmäßig vorhandene Sitzheizung und die induktive Einkopplung und Übertragung eines spezifischen Spannungssignals über den Bediener für die Bedienererkennung zurückgegriffen wird, kann der konstruktive Aufwand zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung verringert werden und die Zuverlässigkeit der Bedienererkennung gesteigert werden.
Bevorzugt ist das spezifische Stromsignal ein Wechselstromsignal oder ein Pulssignal. Dies kann kostengünstig erzeugt werden. Bevorzugt wird das spezifische Stromsignal mittels Ansteuerung durch ein Rechtecksignal erzeugt.
Bevorzugt weist das spezifische Stromsignal jeweils eine spezifische Frequenz von maximal 1000 Hz, bevorzugt maximal 500 Hz, noch bevorzugter maximal 400 Hz auf. Meist bevorzugt liegt die spezifische Frequenz im Bereich von 10 bis 400 Hz, wobei die Bereichsgrenzen mit einer Toleranz von 5% umfasst sein sollen. Dadurch kann vorteilhaft die in der Regel vergleichsweise träge, den Heizstrom erzeugende, Sitzheizungselektronik zur Erzeugung des spezifischen Stromsignals herangezogen werden, ohne dass darunter die Detektionspräzision beeinträchtigt ist. 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. Ferner kann so jeder möglichen Sitzposition eine andere spezifische Frequenz zugeordnet werden.
Zur Erhöhung der Detektionsgenauigkeit weist in einer bevorzugten Ausgestaltung das spezifische Stromsignal eine Stromstärke, gegebenenfalls maximale Stromstärke, von wenigstens 5 A, noch bevorzugt wenigstens 8 A, noch bevorzugter wenigstens 10 A auf.
Bevorzugt findet die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung in einer der zuvor beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Bevorzugt sind wenigstens zwei Sitze mit jeweils einer Sitzheizung vorgesehen, die jeweils mit einem spezifischen, aber unterschiedlichen Stromsignal beaufschlagt werden, um den „Ursprung” der Annäherung an den Detektor zu detektieren und anhand dessen die spezifische Schalt- bzw. Regelfunktionalität dem jeweiligen Bedien- bzw. Schaltelement zuzuordnen.
Bevorzugt wird das spezifische Stromsignal nur während der Dauer des Überschreitens einer vorgegebenen Annäherung oder der Dauer der Berührung des Bedienelements erzeugt. Beispielsweise ist hierzu eine separate Annäherungs- oder Berührsensorik, beispielsweise ein kapazitiv messender Sensor, vorgesehen. Dadurch wird erreicht, dass die Heizfunktion der Sitzheizung von der erfindungsgemäßen Einspeisung des spezifischen Stromsignals weitgehend unbeeinträchtigt ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Durchführung einer bedienerspezifischen Schalt- und/oder Regelfunktion in einem Kraftfahrzeug mittels eines Bedienelements oder Steuerelements mit folgenden Schritten: Erzeugen und Einspeisen eines spezifischen Stromsignals in eine Sitzheizung eines Kraftfahrzeug, um mittels des damit über die Sitzheizung erzeugten, wechselnden Magnetfelds in dem Bediener ein spezifisches Spannungssignal zu induzieren; Detektion des spezifischen Spannungssignals bei Berührung des Bedienelements durch den Bediener mittels Detektionsmitteln; Zuordnen einer spezifischen der mehreren Schalt- und/oder Regelfunktionen dem Bedienelement mittels Auswertmitteln; Durchführen bzw. Vornahme der bedienerspezifischen Schalt- und/oder Regelfunktion mittels des Bedienelements oder Steuerelements. Das Zuordnen erfolgt wenigstens zeitgleich mit der Durchführung der Schalt- bzw. Regelfunktionalität. Dadurch, dass erfindungsgemäß auf die im Kraftfahrzeug regelmäßig vorhandene Sitzheizung und die induktive Einkopplung und Induktion eines spezifischen Spannungssignals in den Bediener für die Bedienererkennung zurückgegriffen wird, kann der konstruktive Aufwand zur Durchführung einer bedienerspezifischen Vornahme einer Regel- bzw. Schaltfunktion verringert werden und die Zuverlässigkeit der Bedienererkennung gesteigert werden.
Bevorzugt wird dabei ein Wechselstromsignal oder ein Pulssignal als spezifisches Stromsignal erzeugt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung werden die Mittel zur Einspeisung eines spezifischen Stromsignals mittels eines Rechtecksignals angesteuert. Bevorzugt wird ein spezifisches Stromsignal mit einer Frequenz von maximal 1000 Hz, bevorzugt maximal 500 Hz, noch bevorzugter maximal 400 Hz, meist bevorzugt mit einer Frequenz im Bereich von 100 bis 400 Hz erzeugt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird ein spezifisches Stromsignal mit einer Stromstärke, gegebenenfalls maximalen Stromstärke, von wenigstens 5 A, noch bevorzugt wenigstens 8 A, noch bevorzugter wenigstens 10 A erzeugt.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die 1 und 2 eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist.
1 zeigt in einer vereinfachten Prinzipdarstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung 1. Die Vordersitze 2, 3 eines Kraftfahrzeugs sind jeweils mit einer Sitzheizung 4 ausgerüstet. Die Sitzheizung 4 wird jeweils über eine Leistungselektronik 5 und bedarfsweise mit einem Heizstrom aus dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs gespeist. Diese Leistungselektronik 5 dient gleichzeitig der Einspeisung eines spezifischen Signalstroms in die Sitzheizung 4. In Abhängigkeit dessen, ob für den betreffenden Sitz 2, 3 eine Heizwirkung gewünscht ist oder nicht, kann der Signalstrom auch Heizstrom sein. Bevorzugt wird während der Berührung oder Annäherung an das Bedienelement der Heizstrom unterbrochen. Die für jeden Sitz 2, 3 spezifischen Signalströme unterscheiden sich in wenigstens einer kennzeichnenden, zu detektierenden Größe, bevorzugt der Frequenz und induzieren ein spezifisches Spannungssignal in dem Bediener, das seinerseits über eine oder mehrere leitenden Berührflächen am Bedienelement 8 und ein zugehöriges Detektionsmittel bei Berührung des Bedienelements 8 detektierbar ist. Je nachdem welcher Bediener des Bedienelement 8 berührt, ordnet die Auswerteinheit 7 dem Bedienelement 8 eine dem jeweiligen Sitz 2 bzw. Sitz 3 im Vorfeld zugeordnete, d. h. gespeicherte und damit spezifische Regelfunktion zu, beispielsweise die Solltemperatur für den zugehörigen Fahrzeugsitz 2, 3. Das Einspeisen des Signalstroms in die Sitzheizungen 4 kann fortwährend erfolgen. Bevorzugt erfolgt dies lediglich „bedarfsweise”, beispielsweise getriggert durch Überschreiten einer vorgegebenen Annäherung oder wenigstens bei Detektion einer Berührung des Bedienelements 8 und während dessen. Beispielsweise ist ein kapazitiver Annährungssensor 9 vorgesehen, um eine Annäherung bzw. Detektion zu detektieren. Die 2 zeigt beispielsweise den zeitlichen Verlauf eines spezifischen Spannungsverlaufs, wie er durch kapazitive Messung am Körper des Bedieners während der Berührung des Bedienelements gemessen wird, wenn mittels pulsweitenmoduliertem Rechteckimpulsstrom die Sitzheizung angesteuert wird. Dargestellt ist jedoch die induzierte Spannung, wobei die Dicke der Linie die Messtoleranz angeben soll. Diese induziert im Körper des Bedieners die in 2 dargestellte Pulsfolge mit alternierendem Vorzeichen, je nach Ein- bzw. Ausschaltvorgang des Sitzheizungsstroms. Die Frequenz der Pulsfolge ist für jeden Sitzplatz spezifisch und bestimmt die Zuordnung der spezifischen Schalt- bzw. Regelfunktion zu dem Bedienelement 8.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008048820 A1 [0003]
WO 2004/078536 A1 [0003]

Claims

Bedien- oder Steuereinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung einer bedienerspezifischen Schalt- und/oder Regelfunktion aufweisend: mindestens ein Bedienelement (8) oder Steuerelement zur Durchführung mehrerer Schalt- und/oder Regelfunktionen; wenigstens eine Sitzheizung (4); Mittel (5) zur Erzeugung und Einspeisung eines spezifischen Stromsignals in die Sitzheizung, um mittels der Sitzheizung (4) in dem Bediener ein spezifisches Spannungsignal zu induzieren; Detektionsmittel (6), um bei Berührung des Bedienelements (8) durch den Bediener das spezifische Spannungssignal zu detektieren; Auswertmittel (7), um bei Detektion des spezifischen Spannungssignals eine spezifische der mehreren Schalt- und/oder Regelfunktionen dem Bedienelement (8) oder Steuerelement zuzuordnen.
Bedien- oder Steuereinrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei das spezifische Stromsignal ein Wechselstromsignal oder ein Pulssignal ist.
Bedien- oder Steuereinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das spezifische Stromsignal mittels Ansteuerung durch ein Rechtecksignal erzeugt wird.
Bedien- oder Steuereinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das spezifische Stromsignal eine spezifische Frequenz von jeweils maximal 1000 Hz, bevorzugt maximal 500 Hz, noch bevorzugter maximal 400 Hz aufweist, meist bevorzugt eine spezifische Frequenz im Bereich von 10 bis 400 Hz aufweist.
Bedien- oder Steuereinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das spezifische Stromsignal eine Stromstärke, gegebenenfalls maximale Stromstärke, von wenigstens 5 A, noch bevorzugt wenigstens 8 A, noch bevorzugter wenigstens 10 A aufweist.
Bedien- oder Steuereinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner ein Sensor (9) vorgesehen ist, um das spezifische Stromsignal nur während der Dauer des Überschreitens einer vorgegebenen Annäherung und/oder der Dauer der Berührung des Bedienelements (8) und optional bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Detektion erfolgreich abgeschlossen wurde, zu erzeugen.
Verwendung der Bedien- oder Steuereinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug.
Verfahren zur Durchführung einer bedienerspezifischen Schalt- und/oder Regelfunktion mittels eines Bedienelements oder Steuerelements in einem Kraftfahrzeug mit folgenden Schritten: Erzeugen und Einspeisen eines spezifischen Stromsignals in eine Sitzheizung eines Kraftfahrzeug, um mittels der Sitzheizung in dem Bediener ein spezifisches Spannungssignal zu induzieren; Detektion des spezifischen Spannungssignals bei Berührung des Bedienelements durch den Bediener mittels Detektionsmitteln; Zuordnen einer spezifischen der mehreren Schalt- und/oder Regelfunktionen dem Bedienelement mittels Auswertmitteln; Durchführen der spezifischen Schalt- und/oder Regelfunktion mittels des Bedienelements oder Steuerelements.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Wechselstromsignal oder ein Pulssignal als spezifisches Stromsignal erzeugt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zur Einspeisung eines spezifischen Stromsignals mittels eines Rechtecksignals angesteuert werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, wobei ein spezifisches Stromsignal mit einer spezifischen Frequenz von jeweils maximal 1000 Hz, bevorzugt maximal 500 Hz, noch bevorzugter maximal 400 Hz, meist bevorzugt mit einer spezifischen Frequenz im Bereich von 10 bis 400 Hz erzeugt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, wobei das spezifische Stromsignal mit einer Stromstärke, gegebenenfalls maximalen Stromstärke, von wenigstens 5 A, noch bevorzugt wenigstens 8 A, noch bevorzugter wenigstens 10 A erzeugt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, wobei das spezifische Stromsignal nur während der Dauer des Überschreitens einer vorgegebenen Annäherung und/oder der Dauer der Berührung des Bedienelements und optional bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Detektion erfolgreich abgeschlossen wurde, erzeugt wird.