DE102018207333A1

DE102018207333A1 - Multifunktionale Bedieneinheit für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018207333A1
Application number: DE102018207333.3A
Authority: DE
Inventors: Nils Quander; Christoph Boese; Markus Danschacher; Branislav Zlatkov; Roland Otte
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2019-11-14
Also published as: WO2019214918A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine multifunktionale Bedieneinheit mit einem Bedienelement, einem Sensor zur Erfassung eines Fingerabdrucks eines Fahrzeugnutzers und mindestens einem Sensor zur Erfassung von Vitalwerten eines Fahrzeugnutzers.
Es ist vorgesehen, dass die erfassten Werte und die über das Bedienelement eingegebenen Befehle ausgewertet und logisch verknüpft werden, um dem Fahrzeugnutzer situationsangepasst und personenspezifisch die Bedienung des Fahrzeugs zu erleichtern und Hilfestellung zu bieten.

Description

Die Erfindung betrifft eine multifunktionale Bedieneinheit für ein Fahrzeug mit einem Bedienelement zur Eingabe von Befehlen, einem Beleuchtungselement, mindestens einem Sensor zur Erfassung von Vitalfunktionen eines Nutzers des Fahrzeugs und einem Sensor zur Erfassung des Fingerabdrucks des Nutzers des Fahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Methoden bekannt, mittels derer der Fahrer eines Fahrzeuges identifiziert werden kann.
EP 1 031 479 A2 betrifft einen biometrischen Sensor für Fahrzeuge, mit dem charakteristische biometrische Daten eines Nutzers erkannt werden können. Sofern die erfassten biometrischen Daten mit Referenzwerten aus einer Speichereinheit übereinstimmen, werden die Türen des Fahrzeugs geöffnet oder wird der Motor gestartet.
US 2014/0303899 A1 beschreibt eine computerimplementierte Methode zur Identifikation eines Fahrzeugnutzers, die den Empfang von Signalen aus einer Vielzahl von Sensoren beinhaltet. Dabei werden sogenannte Biomarker detektiert, mit Vergleichswerten abgeglichen und so der Fahrzeugnutzer identifiziert.
US 2015/0224964 A1 zeigt ein elektronisches Zündungskontrollsystem, in dem eine Schlüsselfernbedienung einen biometrischen Sensor aufweist, der charakteristische, biologische Kennwerte des Nutzers erfasst. Die Schlüsselfernbedienung weist zudem einen Transmitter auf, mit dem die erfassten Daten zum Fahrzeug übertragen werden können. Sofern der Nutzer der Schlüsselfernbedienung ein für das Fahrzeug registrierter Nutzer ist, wird die Zündung des Fahrzeugs freigeschalten und der Motor gestartet.
Weiterhin sind Systeme bekannt, mit denen der emotionale Zustand eines Fahrzeugnutzers erkannt und überwacht werden kann. Dazu offenbart US 2014/0171752 A1 eine Vorrichtung zur Emotionskontrolle eines Fahrers mit einer Emotionssensoreinheit, die biomedizinische Signale des Fahrers erfasst und erkennt. Weiterhin enthält die Vorrichtung eine Speichereinheit, in der fahrerspezifische Informationen für verschiedene Emotionszustände hinterlegt sind. Eine ebenfalls in der Vorrichtung enthaltene Emotionsmanagementeinheit bestimmt aus den erfassten Daten den emotionalen Zustand des Fahrers und vergleicht diese mit den Daten in der Speichereinheit, um dann den emotionalen Zustand des Fahrers mit der Wiedergabe von vordefinierten Inhalten zu beeinflussen.
Auch wenn damit verschiedene Systeme zur Identifizierung eines Fahrers und zur Überwachung seines emotionalen Zustands bekannt sind, so sind es doch jeweils einzelne, in sich geschlossene Systeme. Keines der bekannten Systeme kann beide Aufgaben erfüllen. Sollen nun in einem Fahrzeug zum Einen der Fahrer identifiziert werden, und zum Anderen auch sein emotionaler Zustand beziehungsweise seine Vitalwerte überwacht werden, so ist es notwendig, eine Vielzahl von Einzelsystemen zu installieren.
Diese Systeme müssen zusätzlich zu den vorhandenen Systemen, wie zum Beispiel Bedienelementen, im Fahrzeug installiert werden. Auf kleinen Flächen müssen also eine Vielzahl von Elementen und Bauteilen installiert werden, so dass die Oberflächen, wie beispielsweise ein Armaturenbrett, schnell unübersichtlich werden.
Die bekannten Systeme zur Identifikation und zur Überwachung des Fahrers sind dabei nicht geeignet, das Fahrzeug oder Fahrzeugkomponenten direkt, also durch eine Eingabe des Fahrers beziehungsweise Fahrzeugnutzers zu bedienen. Sie können also keine Bedienelemente ersetzen. Es sind jeweils eigene Bedienelemente notwendig. Außerdem ist über die bekannten Systeme keine Rückmeldung an den Fahrer beziehungsweise Fahrzeugnutzer, beispielsweise über die erfolgreiche Eingabe eines Befehls, möglich. Auch dafür müssen bisher eigene Systeme bereitgestellt werden.
Dies alles führt zu einem hohen Platzbedarf, hohen Kosten und einer hohen Fehleranfälligkeit. Zudem ist die Interoperabilität der einzelnen Systeme oft mit Problemen behaftet.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der ein Fahrer beziehungsweise ein Fahrzeugnutzer identifiziert werden kann, der Fahrer oder Fahrzeugnutzer Befehle an das Fahrzeug übermitteln kann und dabei auch eine Rückmeldung über die Befehlseingabe erhält, wobei die Vorrichtung zudem die Vitalwerte des Fahrers beziehungsweise des Fahrzeugnutzers erfassen kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Bedieneinheit mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Ein Lenkrad mit einer erfindungsgemäßen Bedieneinheit wird in Anspruch 10 offenbart.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Bedieneinheit für ein Fahrzeug ein Bedienelement zur Eingabe von Befehlen, ein Beleuchtungselement, mindestens einen Sensor zur Erfassung von Vitalfunktionen eines Nutzers des Fahrzeugs und einen Sensor zur Erfassung eines Fingerabdruckes des Nutzers des Fahrzeugs aufweist.
Ein Bedienelement zur Eingabe von Befehlen ist dabei eine Vorrichtung, mit der ein Fahrzeugnutzer auf eine Eingabeaufforderung des Fahrzeugs reagieren kann, wenn also für ein im Fahrzeug befindliches System eine Eingabe oder eine Entscheidung durch den Fahrer erforderlich ist, beispielsweise ein Senderwechsel im Autoradio bei nachlassender Empfangsqualität oder die Auswahl einer alternativen Route in der Fahrzeugnavigation. Gleichzeitig oder alternativ kann das Bedienelement dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit von den jeweiligen Umgebungsbedingungen ausgewählte Funktionen zu erfüllen, also kontextbasiert unterschiedliche Eingaben zu ermöglichen. Als Kontext können zum Beispiel die Identität des Fahrzeugnutzers, die Zeit und/oder andere fahrzeugbasierte Informationen herangezogen werden, die durch separate fahrzeuginterne oder fahrzeugzugehörige oder mit dem Fahrzeug zu verbindende Systeme erfasst und an die Bedieneinheit übermittelt werden. Beispiele wären unter anderem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Position des Fahrzeugs und die verbleibende Treibstoffmenge im Fahrzeugtank. Für die vorgenannten Beispiele wäre es also möglich, bei Unterschreiten einer kritischen Treibstoffmenge im Tank des Fahrzeugs dem Fahrer zur Wahl zu stellen, ob er zur nächsten Tankstelle navigiert werden möchte, so dass er mit dem Bedienelement die Auswahl bestätigen kann oder, sofern mehrere alternative Tankstellen in der Nähe des Fahrzeugs erreichbar sind, zwischen diesen wählen kann. Es ist aber auch möglich, dass das Bedienelement dazu verwendet wird, die gesamte Bedieneinheit an- und auszuschalten.
Mit Beleuchtungselement soll eine Vorrichtung gemeint sein, mit der Licht in verschiedenen Farben und Helligkeiten erzeugt werden kann. Auch soll die Erzeugung eines dauerhaften Lichts oder aber die Erzeugung von zeitlich begrenzten Beleuchtungsphasen und zeitlich definierten Beleuchtungspausen möglich sein. Damit soll zum Beispiel die Widergabe eines Beleuchtungsmusters im Sinne von Farbwechseln, Helligkeitswechseln und Beleuchtungsphasen und Beleuchtungspausen erreicht werden, so dass mit einem solchen Beleuchtungsmuster auch eine vordefinierte Information übermittelt werden kann.
In der Bedieneinheit ist weiterhin mindestens ein Sensor zur Erfassung von Vitalfunktionen eines Nutzers des Fahrzeugs vorgesehen. Dabei werden die Vitalwerte des Fahrzeugnutzers während des berührenden Kontakts des Nutzers zum Sensor erfasst. Statt des berührenden Kontakts können die Vitalwerte aber, je nach zu ermittelndem Vitalwert und der gewählten Sensortechnik, auch bei einem geringen Abstand zwischen dem Fahrzeugnutzer beziehungsweise dessen zu sensierendem Körperteil und dem Sensor erfasst werden. In der erfindungsgemäßen Bedieneinheit können auch eine Vielzahl von Sensoren zur Erfassung von Vitalwerten vorgesehen sein.
Außerdem ist in der erfindungsgemäßen Bedieneinheit ein Sensor zur Erfassung eines Fingerabdrucks des Nutzers des Fahrzeuges vorgesehen. Ein solcher Sensor ist auch als sogenannter Fingerabdruckscanner bekannt. Bei Berühren des Sensors wird die Oberfläche des den Sensor berührenden Fingers erfasst, also mit anderen Worten „gescannt“. Ein solcher erfasster Fingerabdruck kann dann zur Identifizierung des Fahrzeugnutzers weiter verarbeitet werden.
Unter Fahrzeugnutzer oder Nutzer des Fahrzeugs soll in diesem Zusammenhang und allen folgenden Ausführungen ein Fahrer des Fahrzeuges verstanden werden. Es kann aber auch jeder weitere Person, die sich in oder an dem Fahrzeug befindet und die Bedieneinheit betätigt, gemeint sein.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die erfindungsgemäße Bedieneinheit kann eine Steuereinheit aufweisen, die mit dem Bedienelement zur Eingabe von Befehlen, dem Beleuchtungselement, dem mindestens einen Sensor zur Erfassung von Vitalfunktionen und dem Sensor zur Erfassung eines Fingerabdrucks verbunden ist und dazu ausgebildet ist, die von dem Bedienelement eingegebenen und von den Sensoren erfassten Daten zu empfangen, zu verarbeiten und das Bedienelement, das Beleuchtungselement und die Sensoren zu steuern. So werden die durch das Bedienelement eingegebenen oder die durch die verschiedenen Sensoren erfassten Daten an die in der Bedieneinheit vorgesehene Steuereinheit übermittelt, wo sie datentechnisch verarbeitet werden. Dies kann beispielsweise ein Vergleich mit vordefinierten Werten oder mit Referenzwerten sein.
In der Steuereinheit können aber auch über eine entsprechende Programmierung auf Basis logischer Verknüpfung vordefinierte Prozesse ablaufen, um dann als deren Ergebnis das Bedienelement, das Beleuchtungselement und/oder die Sensoren zu steuern. So könnte die Steuereinheit als Bestätigung eines eingegebenen Befehl das Beleuchtungselement so ansteuern, dass es durch ein kurzes Aufleuchten in einer bestimmten Farbe den Betätigungserfolg signalisiert. Genauso kann nach dem Erfassen, Erkennen und Verarbeiten des Fingerabdrucks des Fahrzeugnutzers der Sensor zur Erkennung des Fingerabdrucks für einen vorgegebenen Zeitraum abgeschaltet werden, beispielsweise bis zum Beginn der nächsten Fahrzeugnutzung, um nicht unnötig viele Daten zu erzeugen und verarbeiten zu müssen.
Die Steuereinheit kann ein Speichermodul aufweisen, in dem Referenzwerte über den Nutzer des Fahrzeugs, insbesondere Referenzwerte über die Vitalfunktionen des Nutzers, zu speichern sind. So können unter anderem ein oder mehrere Referenzfingerabdrücke der Personen in der Speichereinheit hinterlegt werden, die das Fahrzeug nutzen beziehungsweise bedienen dürfen. Diese Nutzer können auch als registrierte Nutzer bezeichnet werden. Auch können verschiedene Vitalwerte dieser registrierten Nutzer in der Speichereinheit hinterlegt werden, so dass die Steuereinheit diese mit aktuellen Werten vergleichen, und so insbesondere Müdigkeit oder gesundheitliche Beeinträchtigungen detektieren kann.
Wenn die Steuereinheit auch mit verschiedenen anderen Fahrzeugsystemen verbunden ist und diese steuern kann, können je nach Ergebnis der Prozesse in der Steuereinheit in Kombination mit den in der Speichereinheit hinterlegten Referenzwerten auch definierte Aktionen durch die Steuereinheit ausgelöst werden. Als Beispiel wäre die Zündung des Fahrzeugs zu nennen, die nur freigegeben wird, wenn sich ein registrierter Fahrzeugnutzer im Fahrzeug befindet.
Die Bedieneinheit kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform im Lenkrad des Fahrzeugs, insbesondere im Lenkradkranz oder im Tiptronik-Paddel des Lenkrads angeordnet sein. Bei einer Anordnung im Lenkradkranz ist die Anordnung in der oberen Hälfte des Lenkradkranzes auf der dem Fahrer des Fahrzeugs zugewandten Seite von Vorteil, so dass der Fahrer beim Halten und Führen des Lenkrades in der umgangssprachlich als „10 vor 2“-Position bezeichneten Handhaltung mit den Daumen bequem die Bedieneinheit erreichen kann. Damit soll erreicht werden, dass der Fahrer zum Bedienen und Nutzen der Bedieneinheit das Lenkrad nicht loslassen und eine andere Halteposition einnehmen muss. Ein solches Umgreifen kann, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten während der Fahrt, ein Sicherheitsrisiko darstellen und soll vermieden werden. Eine Anordnung an einer anderen Stelle im Fahrzeug, wie beispielsweise in der Nähe der Zündung ist ebenfalls möglich.
Dem Fachmann ist ohne weiteres ersichtlich, dass auch eine Vielzahl erfindungsgemäßer Bedieneinheiten in einem Fahrzeug, insbesondere an/in einem Lenkrad angeordnet sein können. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung von zwei erfindungsgemäßen Bedieneinheiten im Lenkrad des Fahrzeugs, insbesondere im Lenkradkranz oder im Tiptronik-Paddel des Lenkrads. Auch erkennt der Fachmann ohne Schwierigkeiten, dass mehrere Bedieneinheiten gekoppelt und gemeinsam mit einer gemeinsamen Steuereinheit und einer gemeinsamen Speichereinheit betrieben werden können.
Das Bedienelement der erfindungsgemäßen Bedieneinheit kann als kapazitives, resistives oder mechanisches Bedienelement ausgebildet sein. Bei kapazitiven Bedienelementen wird die Veränderung des Kapazität eines Kondensators detektiert und damit auf die Betätigung des Bedienelements geschlossen. Bei einem resistiven Bedienelement wird aus der Änderung des Widerstandswertes an der Oberfläche des Bedienelements auf seine Betätigung geschlossen. Bei einem mechanischen Bedienelement, wie zum Beispiel einem Kippschalter oder einem Taster, wird durch Betätigen des Bedienelements ein Kontakt hergestellt oder unterbrochen, so dass als Folge der Betätigung ein Stromfluss erfolgt oder unterbrochen wird.
In einer nächsten Ausführungsform kann das Beleuchtungselement ausgebildet sein, eine optische Rückmeldung über die Eingabe eines Befehls zu übermitteln und/oder eine Warnung an den Nutzer des Fahrzeugs zu übermitteln und/oder das Fahrzeug situationsabhängig zu beleuchten.
Die Übermittlung der Information kann insbesondere durch die Beleuchtung in verschiedenen, zuvor definierten Helligkeiten und/oder Farben erfolgen, aber auch durch die Beleuchtung mittels pulsierendem Licht, also mit wechselnden Beleuchtungsphasen und Beleuchtungspausen, oder als dauerhafte Beleuchtung. So kann in einer Variante dieser Ausführungsform ein rotes Licht, das im kurzen Intervallen an- und ausgeschaltet wird, als Warnlicht verwendet werden, um dem Fahrer eine Notsituation zu vermitteln und ihn so zum Beispiel zum Reduzieren der Geschwindigkeit oder zum Anhalten zu bewegen. In einer anderen Variante könnte, sofern ein Mobiltelefon mit dem Fahrzeug verbunden ist, mit dem Aufleuchten eines farbigen Lichts ein eingehender Anruf signalisiert werden.
Unter situationsabhängiger Beleuchtung soll verstanden werden, dass das Beleuchtungselement je nach Fahrzeugsituation, die unter anderem von Geschwindigkeit, Helligkeit, Identität des Nutzers und Vitalwerten des Nutzers abhängen kann, in einer vorgebbaren Farbe, Helligkeit oder in einem Beleuchtungsmuster das Fahrzeug beleuchtet. Dies kann auch in Kombination mit anderen Beleuchtungsmitteln innerhalb des Fahrzeugs geschehen. So kann, wenn die Steuereinheit ermittelt, dass der Fahrzeugnutzer langsam müde wird, die Steuereinheit das Beleuchtungselement und gegebenenfalls weitere Beleuchtungsmittel so ansteuern, dass ein helles Licht mit hohem Blauanteil erzeugt wird, welches das Ermüden verlangsamt oder verhindert. Eine weitere Variante ist, dass der Fahrzeugnutzer beispielsweise während einer längeren Pause die Beleuchtung so einstellt, dass er seine Pause in einer subjektiv als gemütlich empfundenen Atmosphäre im Fahrzeug verbringen kann.
In noch einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedieneinheit ist der mindestens eine Sensor zur Erfassung von Vitalfunktionen zur Erfassung der Temperatur, des Pulses, des Blutdrucks, des Sauerstoffgehalts im Blut, der Leitfähigkeit der Haut und/oder eines Elektrokardiogramms des die Bedieneinheit berührenden Nutzers des Fahrzeugs ausgebildet. Aus den einzelnen Werten oder einer Kombination der erfassten Werte kann die Steuereinheit durch den Vergleich mit den in der Speichereinheit hinterlegten Referenzwerten und einer entsprechenden logischen Verknüpfung die Vitalwerte auswerten, also insbesondere die Müdigkeit oder gesundheitliche Beeinträchtigungen detektieren. Durch eine geeignete Auswertung der Vitalwerte kann so der Zustand des Fahrzeugnutzers auch im Sinne seiner Stimmung beurteilt werden, so dass auch eine Beeinflussung des Zustands des Fahrzeugnutzers, also auch seiner Stimmung, zum Beispiel durch die Beleuchtung im Fahrzeug oder die Wiedergabe von Musik erfolgen kann.
Auch könnte bei einer Über- oder Unterschreitung zuvor definierter Grenzwerte der Start des Fahrzeugs verhindert werden, in dem die Zündung des Fahrzeugs nicht freigegeben wird. Wird während der Fahrt das Über- oder Unterschreiten der zuvor definierten Grenzwerte detektiert, kann die Steuereinheit einen Nothalt des Fahrzeugs einleiten. In Verbindung mit bekannten Notrufsystemen in Fahrzeugen, wie zum Beispiel dem sogenannten eCall, kann auch ein Notruf durch die Steuereinheit ausgelöst werden. Insbesondere kommen das Einleiten eines Nothalts und/oder das Einleiten eines Notrufs in Betracht, wenn die Bedieneinheit ausgebildet ist, die Funktionalität eines Totmannschalters aufzuweisen.
In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinheit ausgebildet sein, durch einen Vergleich der erfassten Vitalwerte und/oder des erfassten Fingerabdrucks des Nutzers des Fahrzeugs mit hinterlegten Referenzwerten im Speichermodul der Steuereinheit den Nutzer des Fahrzeugs zu identifizieren. Es soll also nicht nur durch einen erfassten Fingerabdruck, sondern alternativ oder zusätzlich durch den Vergleich von erfassten Vitalwerten mit in der Speichereinheit gespeicherten Vitalwerten eine Identifikation des Fahrzeugnutzers möglich sein. So kann insbesondere erreicht werden, dass das Fahrzeug auch genutzt werden kann, wenn der Fahrzeugnutzer eine Verletzung an den Fingern hat und der Fingerabdruck nicht erfasst werden kann. Auch wäre es auf diese Weise möglich, eine unbefugte Nutzung des Fahrzeugs durch Manipulation des Fingerabdrucksensors zu verhindern.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Steuereinheit mit Fahrzeugkomponenten, insbesondere zur Einstellung der Beleuchtung, Einstellung der Klimatisierung, Einstellung der Fahrzeugsitze, Einstellung der Spiegel und/oder Einstellung der Unterhaltungssysteme, verbunden und die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, diese zu steuern. Im Speichermodul der Steuereinheit sind die von dem registrierten Nutzer oder den registrierten Nutzern des Fahrzeugs bevorzugten Einstellungen der Fahrzeugkomponenten gespeichert, und die Steuereinheit steuert anhand des identifizierten Nutzers des Fahrzeugs die Fahrzeugkomponenten des Fahrzeugs so, dass die vom Nutzer bevorzugten Einstellungen der Fahrzeugkomponenten erreicht werden. Damit kann eine Personalisierung des Fahrzeugs beziehungsweise der Fahrzeugeinstellungen erreicht werden.
Im einfachsten Fall wird ein Fahrzeugnutzer anhand seines Fingerabdrucks und/oder seiner Vitalwerte erkannt werden, und die Steuereinheit ruft die bevorzugten Einstellungen des Sitzes, der Spiegel, das Beleuchtungsszenario im Fahrzeug und den Lieblingsradiosender des Fahrzeugnutzers im Autoradio aus dem Speichermodul der Steuereinheit der erfindungsgemäßen Bedieneinheit ab und steuert diese so, dass die bevorzugten Werte erreicht werden. So muss nach einem Wechsel des Fahrzeugnutzers nicht jeder Fahrzeugnutzer seine bevorzugten Einstellungen jedes Mal aufs Neue vornehmen, sondern das Fahrzeug stellt sich automatisch auf seinen Nutzer ein.
Kann die Steuereinheit auch auf die Fahrzeugnavigation zugreifen, und kann sie durch eine Auswertung vorheriger Daten detektieren, dass anhand von Uhrzeit und Position des Fahrzeugs der im Fahrzeug befindliche Nutzer mit hoher Wahrscheinlichkeit zur Arbeit oder von der Arbeit nach Hause fahren möchte, können ausgelöst durch die Steuereinheit die aktuelle Verkehrslage und die Route zur Arbeit oder nach Hause auf dem Navigationsgerät angezeigt werden. Anhand dieser Kontextinformation ist es nun möglich, dass die Steuereinheit das Bedienelement so steuert, dass damit die vorgeschlagene Route auf dem Navigationssystem bestätigt und gestartet oder alternativ verworfen werden kann.
Die erfindungsgemäße Bedieneinheit ermöglicht es unter anderem vorteilhaft, durch die Erfassung von Vitalwerten eines Fahrzeugnutzers, die Erfassung seines Fingerabdrucks und die Eingabe von Befehlen, der Auswertung dieser Werte und der logischen Verknüpfung der erfassten Werte und Befehle situationsabhängig und kontextbasiert Einstellungen an beziehungsweise in einem Fahrzeug vorzunehmen, die Berechtigung zur Fahrzeugnutzung zu prüfen und den Zustand, also den gesundheitlichen Zustand und die Stimmung eines Fahrzeugnutzers, zu erfassen und zu erkennen. Auf Basis der erfassten Werte und Befehle sowie deren Auswertung und Verknüpfung können so Fahrzeugsysteme und Fahrzeugkomponenten gesteuert werden, so dass beispielsweise bevorzugte Einstellungen von Fahrzeugkomponenten nach dem Erkennen des im Fahrzeug befindlichen Nutzers automatisch vorgenommen werden können, oder bei Detektion eines gesundheitlichen Notfalls das Fahrzeug zum Stillstand gebracht und ein Notruf eingeleitet wird.
Das erfindungsgemäße Bedienelement kann auch geeignet sein, in autonom fahrenden Fahrzeugen die Notwendigkeit einer Übergabe vom Fahrer eines Fahrzeugs zum autonomen Fahren und umgekehrt zu detektieren, beispielsweise wenn der Fahrer des Fahrzeugs aus gesundheitlichen Gründen nicht mehr in der Lage ist, das Fahrzeug weiter zu führen. In diesem Fall könnte nicht nur durch die Steuereinheit ein Notruf eingeleitet werden, sondern das Fahrzeug könnte auch selbständig zur nächsten medizinischen Einrichtung fahren, um den Fahrer einer medizinischen Betreuung zuzuführen. Auch kann ein autonom fahrendes Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Bedienelement nach der Erfassung und Erkennung des im Fahrzeug befindlichen Nutzers nicht nur die Fahrzeugkomponenten in die vom Nutzer bevorzugten Einstellungen gebracht werden, sondern das Fahrzeug könnte den Fahrzeugnutzer anhand der hinterlegten Referenzwerte und erfassten Gewohnheiten autonom an den aus dem Gesamtkontext zu erwartenden Zielort fahren.
Dabei ist es von Vorteil, das bei einer erfindungsgemäßen Bedieneinheit nur ein Bauteil, nämlich die erfindungsgemäße Bedieneinheit mit ihrer Vielzahl von Funktionalitäten im oder am Fahrzeug angeordnet, also verbaut werden muss. Damit bleibt die Benutzeroberfläche übersichtlich, der Platzbedarf und die Kosten gering und das Risiko von Fehlern bei Installation und Bedienung sinkt. Zudem ist die Interoperabilität der Einzelelemente innerhalb der erfindungsgemäßen Bedieneinheit gewährleistet.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Lenkrad mit einer erfindungsgemäßen Bedieneinheit gelöst.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 die Anordnung von zwei erfindungsgemäßen Bedieneinheiten in den Lenkradkranz eines Lenkrades, und
2 die Anordnung von zwei erfindungsgemäßen Bedieneinheiten in die Tiptronik-Paddel eines Lenkrades.

1 zeigt ein Lenkrad 24 eines Fahrzeugs mit zwei im Lenkradkranz 26 des Lenkrades 24 angeordneten erfindungsgemäßen Bedieneinheiten 10. Die Bedieneinheiten 10 sind in der oberen Hälfte des Lenkrades 24 auf der dem Fahrzeugnutzer zugewandten Seite des Lenkradkranzes 26 angeordnet. Die Anordnung erfolgte so, dass ein Fahrzeugnutzer beim Führen des Fahrzeugs in der als „10 vor 2“ bezeichneten Position der Hände am Lenkrad 24 ohne weiteres die Bedieneinheiten 10 mit den Daumen erreichen und betätigen kann, ohne dabei eine andere Halteposition der Hände am Lenkrad 24 einzunehmen. Da zur Betätigung der Bedieneinheiten 10 die Position der Hände nicht verändert werden muss, kann das Sicherheitsrisiko beim Betätigen der Bedieneinheiten 10 während der Fahrt erheblich gesenkt werden.
Jede der in 1 dargestellten Bedieneinheiten 10 weist ein Bedienelement 12 zur Eingabe von Befehlen, ein Beleuchtungselement 14, einen Sensor 16 zur Erfassung von Vitalfunktionen des Fahrzeugnutzers und einen Sensor 18 zur Erfassung des Fingerabdrucks eines Fahrzeugnutzers auf. Selbstverständlich können auch mehrere Sensoren 16 zur Erfassung von Vitalwerten in einer Bedieneinheit 10 vorgesehen sein. Der Sensor 16 zur Erfassung der Vitalwerte erfasst in dieser beispielhaften Ausführungsform die Temperatur, den Puls und den Blutdruck des Fahrzeugnutzers, der seine Finger auf die Sensoren 16 zur Erfassung von Vitalfunktionen auflegt. Es können aber auch weitere oder andere Vitalwerte erfasst werden.
Jede der beiden Bedieneinheiten 10 in 1 weist eine Steuereinheit 20 (nicht gezeigt) auf, die mit dem Bedienelement 12, dem Beleuchtungselement 14, dem Sensor 16 zur Erfassung von Vitalwerten und dem Sensor 18 zur Erfassung des Fingerabdrucks des Fahrzeugnutzers verbunden ist. Die Steuereinheiten 20 sind dazu ausgebildet, die erfassten Werte beziehungsweise die eingegebenen Befehle zu empfangen und zu verarbeiten. Sie sind außerdem dazu ausgebildet, die Bedienelemente 12, die Beleuchtungselemente 14 und die Sensoren 16 und 18 zu steuern.
Jede Steuereinheit 20 der beiden Bedieneinheiten 10 weist zudem jeweils ein Speichermodul 22 (nicht gezeigt) auf, auf dem Referenzwert gespeichert und/oder erfasste Werte hinterlegt werden können. Insbesondere können dort Referenzwerte über die Vitalfunktionen eines oder mehrerer Fahrzeugnutzer hinterlegt werden.
Für den Fachmann ist es ohne weiteres erkennbar, dass eine Anzahl verschiedener Bedieneinheiten 10 auch gekoppelt und gemeinsam mit einer einzigen Steuereinheit 20 und einer einzigen Speichereinheit 22 betrieben werden können. Die folgenden Ausführungen gelten für eine kombinierte Nutzung einer gemeinsamen Steuereinheit 20 und einer gemeinsamen Speichereinheit 22.
Die Steuereinheit 20 der Bedieneinheiten 10 ist ausgebildet, die erfassten Werte aus den Sensoren 16 und 18, also die erfassten Vitalwerte und Fingerabdrücke mit den in dem Speichermodul 22 hinterlegten Referenzwerten zu vergleichen und anhand von Fingerabdrücken und/oder erfassten Vitalwerten den Fahrzeugnutzer zu identifizieren. Da der Fahrzeugnutzer auch anhand seiner Vitalwerte identifiziert werden kann, ist eine Benutzung der Bedieneinheiten 10 und die Zuordnung der erfassten Werte auch dann möglich, wenn eine Verletzung an den Fingern des Fahrzeugnutzers eine Erkennung eines Fingerabdrucks nicht zulässt.
Die Steuereinheit 20 ist mit verschiedenen Fahrzeugkomponenten 30 (nicht gezeigt), insbesondere Einrichtungen zur Einstellung des Fahrersitzes, zur Einstellung der Spiegel, zur Klimatisierung des Fahrzeugs und mit dem Unterhaltungssystem des Fahrzeugs, wie beispielsweise dem Autoradio, verbunden und kann diese steuern. Bei einer der vorherigen Fahrzeugnutzungen wurden die bevorzugten Einstellungen der genannten Fahrzeugkomponenten 30 auf der Speichereinheit 22 der Steuereinheit 20 hinterlegt. Sobald nach der Erfassung von Fingerabdrücken und Vitalwerten die Steuereinheit 20 den Fahrzeugnutzer anhand der Referenzwerte in der Speichereinheit 22 identifiziert hat, steuert sie die zuvor genannten Fahrzeugkomponenten 30 so, dass sie die auf der Speichereinheit 22 hinterlegten bevorzugten Einstellungen erreichen. Die Fahrzeugeinstellungen werden damit personalisiert und müssen beim Einsteigen und Nutzen eines Fahrzeuges nicht jedes Mal neu manuell eingestellt werden. Stattdessen werden sie personenbezogen jedes Mal automatisch eingestellt.
Neben den genannten Sensoren 16 und 18 weisen die Bedieneinheiten 10 jeweils ein Bedienelement 12 auf, das mit der zugehörigen Steuereinheit 20 verbunden ist und von dieser gesteuert werden kann. Im hier dargestellten Beispiel ist das Bedienelement 12 als kapazitives Bedienelement 12 ausgebildet, es kann aber auch als mechanisches oder ein resistives Bedienelement 12 ausgebildet sein.
Mit diesen Bedienelementen 12 ist es dem Fahrzeugnutzer möglich, Befehle an das Fahrzeug zu übermitteln oder auf eine Eingabeaufforderung eines hier nicht näher beschriebenen Fahrzeugsystems zu reagieren. Dabei werden über weitere, hier nicht näher beschriebene Fahrzeugsysteme Kontextinformationen wie zum Beispiel die Position des Fahrzeuges, seine Geschwindigkeit sowie die von den Bedieneinheiten 10 erfassten Werte und Befehle in der Steuereinheit 20 zusammengeführt und ausgewertet, mit in der Speichereinheit 22 hinterlegten Werten verglichen und auf Basis logischer Verknüpfungen ausgewertet. Anhand dieser Auswertung können dem Fahrzeugnutzer durch die Steuereinheit 20 situationsabhängig verschiedene Bedienmöglichkeiten zur Verfügung gestellt werden, so dass das Bedienelement 12 situationsabhängig die Eingabe verschiedener Befehle ermöglicht. Beispielsweise kann dies die Auswahl einer alternative Route in der Fahrzeugnavigation sein, wenn die Fahrzeugsysteme einen Stau erkennen.
Weiterhin ist in den Bedieneinheiten 10 jeweils ein Beleuchtungselement 14 angeordnet, welches mit der zugehörigen Steuereinheit 20 verbunden ist und von dieser gesteuert werden kann. Diese Beleuchtungselemente 14 sind dazu ausgebildet, beim erfolgreichen Betätigen eines Bedienelements 12 eine optische Rückmeldung an den Fahrzeugnutzer zu übermitteln. Beispielsweise kann dies ein kurzes Aufleuchten eines Lichts mit grüner Farbe sein.
Gesteuert von der Steuereinheit 20 sind die Beleuchtungselemente 14 auch geeignet, dem Fahrzeugnutzer ein Warnsignal mittels Licht zu übermitteln. So kann beispielsweise ein Blinken in rotem Licht, also eine kurzes, wiederholtes Aufleuchten der Beleuchtungselemente 14 mit rotem Licht als Warnung bei einem Defekt im Fahrzeug oder bei überhöhter Geschwindigkeit übermittelt werden. Auch wenn die Steuereinheit 20 aus den detektierten Vitalwerten und den Referenzwerten in der Speichereinheit 22 erkennt, dass der Fahrzeugnutzer ermüdet, kann ein solches Warnsignal übermittelt werden. Situationsabhängig können dabei verschiedene Farben, Helligkeiten und Zeitdauern von Beleuchtungsphasen und Beleuchtungspausen, sogenannte Beleuchtungsmuster, zur Übermittlung verschiedenster Informationen definiert werden.
Zudem können die Beleuchtungselemente 14 so angesteuert werden, dass eine situationsabhängige Beleuchtung erreicht wird. Wird also durch eine Bedieneinheit 10 die Ermüdung des Fahrers detektiert, kann die Beleuchtung durch die Beleuchtungselemente 14 auf ein helles Licht mit hohem Blauanteil eingestellt werden, die das Ermüden verlangsamt oder verhindern kann. Möchte der Fahrzeugnutzer sich in einer Pause ausruhen, kann die Beleuchtung durch die Beleuchtungselemente 14 auf eine dezente, lediglich zur groben Orientierung im Fahrzeug geeignete Nachtbeleuchtung gedimmt werden.
Durch die personenbezogene Erfassung von Vitalwerten und deren Abgleich mit Referenzwerten im Speichermodul 22 der Steuereinheit 20, sowie der logischen Verknüpfung verschiedener Vitalwerte ist es möglich, den gesundheitlichen Zustand des Fahrzeugnutzers zu detektieren und zu überwachen. Je nach Ausgestaltung der logischen Verknüpfungen und der erfassten Werten können auch Rückschlüsse auf die Stimmung des Fahrers gezogen werden. Auf diese Weise können gesundheitliche oder stimmungsbedingte Gefahrensituationen definiert werden, bei deren Eintreten das Fahrzeug beispielsweise je nach Autonomiegrad den Fahrer warnt, einen Notruf initiiert, die Geschwindigkeit reduziert oder sogar einen Nothalt des Fahrzeugs einleitet. Alternativ kann ein Fahrzeug, das zum autonomen Fahren nach Level 4 geeignet ist, eine nahegelegene medizinische Einrichtung ansteuern und den Fahrer einer medizinischen Betreuung zuführen.
2 zeigt die Integration zweier erfindungsgemäßer Bedieneinheiten 10 in die Tiptronik-Paddel 28 eines Lenkrads 24. Die Bedieneinheiten 10 weisen dabei die bereits zu 1 beschriebenen Merkmale auf.
Bezugszeichenliste

10: Bedieneinheit
12: Bedienelement
14: Beleuchtungselement
16: Sensor zur Erfassung von Vitalfunktionen
18: Sensor zur Erfassung eines Fingerabdrucks
20: Steuereinheit
22: Speichermodul
24: Lenkrad
26: Lenkradkranz
28: Tiptronik-Paddel des Lenkrads (24)
30: Fahrzeugkomponenten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1031479 A2 [0003]
US 2014/0303899 A1 [0004]
US 2015/0224964 A1 [0005]
US 2014/0171752 A1 [0006]

Claims

Bedieneinheit (10) für ein Fahrzeug, die ein Bedienelement (12) zur Eingabe von Befehlen umfasst, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor (16) zur Erfassung von Vitalfunktionen eines Nutzers des Fahrzeugs und einen Sensor (18) zur Erfassung eines Fingerabdruckes des Nutzers des Fahrzeugs.
Bedieneinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Bedieneinheit (10) eine Steuereinheit (20) aufweist, die mit dem Bedienelement (12) zur Eingabe von Befehlen, einem Beleuchtungselement (14), dem mindestens einen Sensor (16) zur Erfassung von Vitalfunktionen und dem Sensor (18) zur Erfassung eines Fingerabdrucks verbunden ist und ausgebildet ist, die von dem Bedienelement (12) eingegebenen und von den Sensoren (16, 18) erfassten Daten zu empfangen, zu verarbeiten und das Bedienelement (12), das Beleuchtungselement (14) und die Sensoren (16, 18) zu steuern.
Bedieneinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) ein Speichermodul (22) aufweist, in dem Referenzwerte über den Nutzer des Fahrzeugs, insbesondere Referenzwerte über die Vitalfunktionen des Nutzers, zu speichern sind.
Bedieneinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit (10) im Lenkrad (24) des Fahrzeugs, insbesondere im Lenkradkranz (26) oder im Tiptronik-Paddel (28) des Lenkrads (24) angeordnet ist.
Bedieneinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (12) als kapazitives, resistives oder mechanisches Bedienelement ausgebildet ist.
Bedieneinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungselement (14) ausgebildet ist, eine optische Rückmeldung über die Eingabe eines Befehls zu übermitteln und/oder eine Warnung an den Nutzer des Fahrzeugs zu übermitteln und/oder das Fahrzeug situationsabhängig zu beleuchten.
Bedieneinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (16) zur Erfassung von Vitalfunktionen zur Erfassung der Temperatur, des Pulses, des Blutdrucks, des Sauerstoffgehalts im Blut, der Leitfähigkeit der Haut und/oder eines Elektrokardiogramms des die Bedieneinheit berührenden Nutzers des Fahrzeugs ausgebildet ist.
Bedieneinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) ausgebildet ist, durch einen Vergleich der erfassten Vitalwerte und/oder des erfassten Fingerabdrucks des Nutzers des Fahrzeugs mit hinterlegten Referenzwerten im Speichermodul (22) der Steuereinheit (20) den Nutzer des Fahrzeugs zu identifizieren.
Bedieneinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) mit Fahrzeugkomponenten (30), insbesondere zur Einstellung der Beleuchtung, Einstellung der Klimatisierung, Einstellung der Fahrzeugsitze, Einstellung der Spiegel und/oder Einstellung der Unterhaltungssysteme, verbunden ist und die Steuereinheit (20) ausgebildet ist, diese zu steuern, und im Speichermodul (22) der Steuereinheit (20) die vom Nutzer des Fahrzeugs bevorzugten Einstellungen der Fahrzeugkomponenten (30) gespeichert sind, und die Steuereinheit (20) anhand des identifizierten Nutzers des Fahrzeugs die Fahrzeugkomponenten (30) des Fahrzeugs so steuert, dass die vom Nutzer bevorzugten Einstellungen der Fahrzeugkomponenten (30) erreicht werden.
Lenkrad (24) für ein Fahrzeug mit einer Bedieneinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.