DE102019206580A1

DE102019206580A1 - Kommunikationsvorrichtung zum Betreiben einer Telekommunikationsverbindung in einem Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Kommunikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019206580A1
Application number: DE102019206580.5A
Authority: DE
Inventors: Enrico Gahner
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2020-11-12
Anticipated expiration: 2039-05-09
Also published as: DE102019206580B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung (11) zum Betreiben einer Telekommunikationsverbindung (12) in einem Kraftfahrzeug (10), aufweisend eine Mikrofoneinrichtung (25), die einen jeweiligen Sprachschall (35') aus unterschiedlichen Sprecherpositionen (35) erfasst, und eine Steuerschaltung (13), die Mikrofonsignale (28) der Mikrofoneinrichtung (25) empfängt, wobei zumindest zwei unterschiedliche, jeweils auf eine der Sprecherpositionen (35) ausgerichtete Richtcharakteristiken (33) bereitgestellt sind. Die Erfindung sieht vor, dass die Mikrofoneinrichtung (25) über zumindest zwei Mikrofonkabel (28) mit der Steuerschaltung (13) verbunden ist und eine Erkennungseinrichtung (38) eine Unterbrechung (36) eines der Mikrofonkabel (28) erkennt und eine Umschalteinrichtung (40) in Abhängigkeit von einer erkannten Unterbrechung (40) die Mikrofoneinrichtung (25) auf eine Kugelcharakteristik (37) umschaltet und die Steuerschaltung (13) den mittels der Kugelcharakteristik (37) erfassten Sprachschall (19) jeder Sprecherposition (35) in die Telekommunikationsverbindung (12) mittels eines Telekommunikationssignals (19') weiterleitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung zum Betreiben einer Telekommunikationsverbindung in einem Kraftfahrzeug. Eine solche Telekommunikationsverbindung kann beispielsweise eine Fernsprechverbindung zu einer Notrufzentrale sein. Die Erfindung sieht auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kommunikationsvorrichtung vor.
In einem Kraftfahrzeug kann für eine Telefoniefunktion und für eine Sprachbedienfunktion vorgesehen sein, zwei Mikrofone bereitzustellen, nämlich ein Mikrofon für den Fahrer und ein weiteres Mikrofon für den Beifahrer, um so eine gerichtete oder anderweitig akustisch getrennte Sprachschallerfassung zu ermöglichen. Bei den Mikrofonen handelt es sich dementsprechend beispielsweise jeweils um ein Nierenmikrofon mit Nieren-Richtcharakteristik oder, bei ausreichender räumlicher Trennung zwischen den Fahrzeugsitzen, um Kugelmikrofone, wobei der Begriff „Nieren“ und „Kugel“ in der an sich bekannten Weise die Richtcharakteristik der Mikrofone beschreibt. Eine Nieren-Richtcharakteristik oder die besagte räumliche Trennung ist dazu gedacht, um bei der Telefoniefunktion und/oder Sprachbedienfunktion eine akustische Trennung zwischen den Sprecherpositionen der Fahrzeugsitze zu erreichen, sodass Sprachschall eines Fahrers nicht vom Mikrofon des Beifahrers und umgekehrt Sprachschall eines Beifahrers nicht vom Mikrofon des Fahrers erfasst wird oder zumindest nur mit einer ausreichenden Dämpfung erfasst wird. Somit können auch solche Telefoniefunktionen oder Sprachbedienfunktionen bereitgestellt werden, die eine akustische Trennung bezüglich der Sprachsignale, welche vom Fahrer oder Beifahrer gesprochen werden, voraussetzen.
So kann beispielsweise ein Telefoniefunktion voraussetzen, dass bei einem Telefongespräch ausschließlich der Fahrer in der Telekommunikationsverbindung von dem fahrzeugexternen Gesprächspartner zu hören ist, auch wenn der Beifahrer gerade selbst spricht. Bei einer Sprachbedienfunktion kann erreicht werden, dass zum Beispiel der Fahrer ein Kommando absetzt oder ausspricht und nicht vom Beifahrer während dieser Spracheingabe durch dessen Sprachäußerungen gestört werden kann, weil durch die akustische Trennung eine ausreichend hohe Erkennungsrate des Sprachkommandos des Fahrers erreicht werden kann, da potenzielle Störsprecher mithilfe eines Algorithmus' in dem erfassten Sprachsignal unterdrückt werden können. Mehrere Mikrofone weisen auch den Vorteil auf, dass nicht notwendige Mikrofone im Pfand des Algorithmus stumm geschaltet werden können, um beispielsweise Fahrgeräusche, welche durch dieses Mikrofon eingetragen werden, auszublenden, während ein anderes Mikrofon für die Erfassung des Sprachschalls genutzt wird. Man kann hierbei mit einem Algorithmus das Mikrofon mit dem größten Signal-zu-Rausch-Verhältnis als Nutzmikrofon weiterbetreiben.
Anhand dieser Beispiele ist ersichtlich, dass eine hohe Notwendigkeit bei der Ausbildung der Nierencharakteristik eines Freisprechmikrofons oder eine anderweitige akustische Trennung zwischen Mikrofonen besteht.
Demgegenüber steht die Pflicht, in Fahrzeugen ein eCall-Steuergerät bereitzustellen, welches im Falle eines Unfalls oder Crashs des Kraftfahrzeugs unter anderem eine automatische Telekommunikationsverbindung oder Sprachverbindung zu einem eCall-Center (beispielsweise einem Notrufdienst oder einer Vermittlungsstelle) aufbauen muss. Hier versucht dann der Operator oder fahrzeugexterne Gesprächspartner über die Telekommunikationsverbindung Informationen von Fahrzeuginsassen zu erhalten. Für eine solche Konversation werden die fahrzeuginternen Freisprechmikrofone und ein Lautsprecher benutzt, welcher durch das eCall-Steuergerät getrieben wird.
Die Telekommunikationsverbindung für ein eCall-Steuergerät kann bis zu einer Stunde nach einem Crash aus dem Kraftfahrzeug heraus noch über die Freisprechmikrofone und in das Fahrzeug hinein über den Lautsprecher ermöglicht sein. Hierzu müssen aber alle Kabelverbindungen zwischen den Mikrofonen und dem Steuergerät beziehungsweise zwischen dem Steuergerät und dem Lautsprecher funktionstüchtig sein. Dies wird durch eine redundante Verkabelung der Freisprechmikrofone hin zum Steuergerät erreicht. Auch der Lautsprecher kann durch eine redundante Verkabelung mehrfach mit dem Steuergerät verbunden sein. Wird dann infolge eines Crashs eine Mikrofon-Leitung durchtrennt oder beschädigt, steht der redundante, parallele Mikrofonkabel zur Verfügung und es kann entsprechend das daran angeschlossene Mikrofon genutzt werden.
Bisher ist vorgesehen, jedes Mikrofon einzeln mit dem Steuergerät zu verkabeln. Da stets mehrere Mikrofone vorhanden sind, ergibt sich von selbst eine redundante Verkabelung in dem Sinne, dass die insgesamt vorhandene Mikrofoneinrichtung mit ihren mehreren Mikrofonen über mindestens zwei Mikrofonkabel, jeweils eines pro Mikrofon, mit dem eCall-Steuergerät verbunden ist.
Kommt es nun aber zu einem Crash und es wird ein Mikrofonkabel zwischen einem der Mikrofone und dem eCall-Steuergerät durchtrennt, dann ist nur noch das verbleibende Mikrofon mit seiner Nierencharakteristik oder der anderweitigen akustischen Trennung zu mindestens einer der Sprecherpositionen (Fahrzeugsitz) vorhanden. Im schlechtesten Fall kann das fahrerseitige Mikrofonkabel beschädigt sein und es ist nur noch das Beifahrermikrofon funktionsfähig. Aufgrund der Nierencharakteristik kann es dann dem Fahrer unter Umständen erschwert sein, die Telekommunikationsverbindung zu nutzen, da sein Sprachsignal nur um mehrere Dezibel gedämpft von dem Mikrofon des Beifahrersitzes erfasst wird. Dieses Problem ergibt sich allgemein bei der Verwendung von Mikrofonen mit Richtcharakteristik. Eine „Richtcharakteristik“ bezeichnet im Zusammenhang mit der Erfindung eine Schallerfassung, die nicht omnidirektional ist, also die insbesondere einen Unterschied in der Dämpfung oder Verstärkung in dem besagten Diagramm für die richtungsabhängige Schallerfassung vorsieht, durch welchen in zumindest einer Richtung in Bezug auf das Maximum ein Unterschied von mehr als 30 % vorliegt.
Aus der DE 10 2013 019 194 A1 ist bekannt, dass eine Richtcharakteristik eines Mikrofons adaptiv ausgestaltet werden kann. Hierzu ist eine digitale Verbindung zwischen den Mikrofonen und einer Steuerschaltung (also beispielsweise dem eCall-Steuergerät) vorgesehen, was aber die redundante Verkabelung schwierig macht, da sich für einen redundanten Empfang die empfangende Steuerschaltung das Busprotokoll nicht einfach umstellen kann, wenn ein Mikrofonkabel unterbrochen ist, weil beispielsweise eine Synchronisation der Buskommunikation gestört ist.
Aus der DE 10 2010 034 237 A1 ist eine Mikrofoneinrichtung mit mehreren Mikrofonen bekannt, von denen jedes eine Richtcharakteristik bereitstellen kann. Auch bei dieser Mikrofoneinrichtung ist eine digitale Verarbeitung in den Mikrofonen vorgesehen, um eine adaptive Richtcharakteristik zu erhalten. In einer Ausführungsform ist ein Ringbus vorgesehen, der aber nicht als redundante Anbindung der Mikrofone an die Steuerschaltung genutzt werden kann, da es sich um einen optischen Bus handelt.
Aus der DE 10 2011 008 555 A1 ist bekannt, dass zum Erfassen eines Sprachsignals in einem Mikrofon, das zwei Mikrofonkapseln aufweist, dynamisch durch Schalten der Mikrofonkapsel eingestellt werden kann, ob mit einer Nieren-Richtcharakteristik oder einer Kugel-Richtcharakteristik aufgenommen werden soll. Die aktuelle Verfügbarkeit einer elektrischen Verbindung zu einer Steuerschaltung, also der Zustand von Mikrofonkabeln, wird hierbei aber nicht dynamisch berücksichtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug eine Mikrofoneinrichtung redundant an eine Steuerschaltung, beispielsweise ein eCall-Steuergerät, anzubinden oder zu verkabeln.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
Durch die Erfindung ist eine Kommunikationsvorrichtung bereitgestellt, die zum Betreiben einer Telekommunikationsverbindung in einem Kraftfahrzeug ausgestaltet ist. Die Kommunikationsvorrichtung stellt eine Kombination aus einer Mikrofoneinrichtung und einer Steuerschaltung zum Betreiben der Mikrofoneinrichtung dar. Die Kommunikationsvorrichtung weist für eine Freisprechfunktion die Mikrofoneinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, einen jeweiligen Sprachschall aus unterschiedlichen Sprecherpositionen zu erfassen, z.B. eine Fahrer- und einer Beifahrerposition. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass der Begriff „Mikrofoneinrichtung“ eine Anordnung aus mehreren Mikrofonen bezeichnet, wobei jedes Mikrofon wiederum mehr als eine Mikrofonkapsel aufweisen kann. Jedes Mikrofon stellt somit eine Einheit aus zumindest einer Mikrofonkapsel dar und ist jeweils dadurch gegenüber einem anderen Mikrofon abgegrenzt oder definiert, dass mit dem Mikrofon eine Richtcharakteristik zum Erfassen von Sprachschall aus einer Sprecherposition bereitgestellt wird. Die Kommunikationsvorrichtung weist zudem die Steuerschaltung auf, die dazu eingerichtet ist, Mikrofonsignale der Mikrofoneinrichtung zu empfangen. Ein Mikrofonsignal kann das Signal einer einzelnen Kapsel (Kapselsignal) oder ein bereits aus den Kapselsignalen mehrerer Mikrofonkapseln zusammengefasstes Signal sein. Mit anderen Worten können im letzteren Fall die Kapselsignale der Mikrofonkapseln eines Mikrofons bereits in dem Mikrofon selbst zusammengefasst werden, um hierdurch in dem Mikrofon bereits ein Signal mit einer Richtcharakteristik zu erzeugen. Es können aber auch die Kapselsignale der einzelnen Kapseln eines Mikrofons getrennt zur Steuerschaltung übertragen werden, damit dann erst in der Steuerschaltung die Kapselsignale der einzelnen Mikrofonkapseln kombiniert werden, um eine Richtcharakteristik zu erhalten. Mit anderen Worten sind die Mikrofoneinrichtung und/oder die Steuerschaltung dazu eingerichtet, mittels der Mikrofoneinrichtung zumindest zwei unterschiedliche, jeweils auf eine der besagten Sprecherpositionen ausgerichtete Richtcharakteristiken, also eine direktionale oder gerichtete Schallerfassung, beispielsweise mittels einer Nierencharakteristik, bereitzustellen. Eine Nierencharakteristik zeichnet sich in dem an sich bekannten Diagramm für die direktionale Schallerfassung durch eine einzelne Nullstelle und ein einzelnes Maximum aus.
Für die redundante Anbindung der Mikrofoneinrichtung an die Steuerschaltung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Mikrofoneinrichtung zum Übertragen der Mikrofonsignale über zumindest zwei Mikrofonkabel mit der Steuerschaltung verbunden ist. Jedes Mikrofonkabel kann beispielsweise zwei Adern oder Drähte aufweisen, um jeweils zumindest ein Mikrofonsignal zu übertragen. Mehrere Mikrofonsignale können in einem einzelnen Mikrofonkabel mittels mehrerer Adern und/oder mittels eines Zeitmultiplex- und/oder Frequenzmultiplex-Verfahrens übertragen werden. Die Übertragung kann analog oder digital erfolgen.
Die zwei Mikrofonkabel können unabhängig voneinander in dem Kraftfahrzeug verlegt werden, beispielsweise jeweils auf einer Seite des Kraftfahrzeugs (also links und rechts). Über jedes der Mikrofonkabel kann ein oder können einige oder alle der Mikrofone der Mikrofoneinrichtung jeweils mit der Steuerschaltung verbunden sein. Das Mikrofonkabel kann vorsehen, dass der Verbindungsweg oder die Leitungslänge zwischen den jeweiligen Mikrofonen der Steuerschaltung länger als 50 cm, insbesondere länger als 1 m, ist. Die Steuerschaltung kann dazu vorgesehen sein, die empfangenen Mikrofonsignale oder zumindest ein empfangenes Mikrofonsignal in dem Kraftfahrzeug bereitzustellen und/oder in der beschriebenen Weise ein kombiniertes Signal mit einer vorbestimmten Richtcharakteristik zu erzeugen und dieses kombinierte Signal bereitzustellen. Es kann eine Leistungsverstärkung der Mikrofonsignale durch die Steuerschaltung durchgeführt werden. Im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs, wenn also kein Crash vorliegt, kann beispielsweise durch die Steuerschaltung auf Grundlage der Mikrofoneinrichtung eine Telefoniefunktion und/oder eine Sprachbedienfunktion bereitgestellt sein.
Im Falle eines Crashs kann es allerdings vorkommen, dass eines Mikrofonkabel durchtrennt oder beschädigt wird, sodass die Übertragung von Mikrofonsignalen über dieses Mikrofonkabel gestört oder unterbrochen ist. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Erkennungseinrichtung bereitgestellt und dazu eingerichtet ist, eine Unterbrechung eines der Mikrofonkabel zu erkennen und mittels eines Unterbrechungssignals diese erkannte Unterbrechung zu signalisieren. Die Erkennungseinrichtung kann auf der Grundlage einer Transistorschaltung und/oder mittels eines Mikrocontrollers realisiert werden. Des Weiteren ist eine Umschaltsteuerung oder Umschalteinrichtung bereitgestellt und dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von dem Unterbrechungssignal die Mikrofoneinrichtung auf eine Kugelcharakteristik, das heißt eine sogenannte omnidirektionale Schallerfassung, umzuschalten. Die Steuerschaltung ist dazu eingerichtet, den mittels der Kugelcharakteristik aus jeder Sprecherposition erfassten Sprachschall in die besagte Telekommunikationsverbindung als Telekommunikationssignal oder Fernsprechsignal weiterzuleiten. Mit anderen Worten wird also bei Erkennen einer Unterbrechung eines der Mikrofonkabel mittels der Mikrofoneinrichtung Sprachschall in dem Kraftfahrzeug omnidirektional oder ungerichtet erfasst. Die Umschalteinrichtung kann auf der Grundlage einer Transistorschaltung und/oder mittels eines Mikrocontrollers realisiert werden. Die verwendete Kugelcharakteristik zeichnet sich in dem Diagramm für die richtungsabhängige Schallerfassung dadurch aus, dass für eine 360°-Rundumerfassung für jede Richtung eine Dämpfung oder Verstärkung gleichgroß ist, zumindest aber eine Abweichung von einem Maximum weniger als 30 %, insbesondere weniger als 20 % beträgt.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass bei einer Unterbrechung eines der Mikrofonkabel die gerichtete Schallerfassung, die separate Nierencharakteristiken oder allgemein sprecherpositionsspezifische Richtcharakteristiken für die unterschiedlichen Sprecherpositionen vorsieht, auf eine Kugelcharakteristik umgeschaltet wird, sodass eine Ausblendung oder Dämpfung des Sprachschalls einer Sprecherposition vermieden wird. Vielmehr kann mittels der Kugelcharakteristik Sprachschall aus jeder Sprecherposition empfangen und in die Telekommunikationsverbindung weitergeleitet werden. Bei der Telekommunikationsverbindung kann es sich insbesondere um eine eCall-Telefonverbindung handeln, also eine Telekommunikationsverbindung hin zu einem eCall-Center oder einer Notruf-Leitzentrale.
Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
In einer Ausführungsform ist die besagte Steuerschaltung als ein eCall-Notrufmodul oder eCall-Steuergerät ausgestaltet, das die Telekommunikationsverbindung aufbaut, falls ein vorbestimmtes Crashsignal aus einer Crashsensorik empfangen wird. Eine solche Crashsensorik kann beispielsweise Bestandteil einer Airbag-Steuerung sein. Eine Crashsensorik kann beispielsweise auf Grundlage einer Beschleunigungsmessung und/oder einer Detektion eines Rucks (zeitliche Ableitung der Beschleunigung) einen Crash oder Unfall erkennen. Liegt die Beschleunigung und/oder der Ruck oberhalb eines vorbestimmten jeweiligen Schwellenwerts, so kann das Crashsignal erzeugt werden, welches die Erkennung eines Crashs oder einer Kollision signalisiert. Eine Crashsensorik kann zusätzlich oder alternativ auch eine Crashprädiktion umfassen, die kamera- und/oder radar-basiert einen bevorstehenden Crash erkennt und durch ein Crashsignal signalisiert. Durch die Kommunikationsvorrichtung wird dann zusätzlich geprüft, ob durch den Crash ein Mikrofonkabel unterbrochen worden ist und es wird in diesem Fall mittels der Kugelcharakteristik sichergestellt, dass dennoch Sprachschall aus jeder Sprecherposition erfasst und in die Telekommunikationsverbindung eingespeist oder weitergeleitet wird. Die Telekommunikationsverbindung kann beispielsweise mittels eines Mobilfunkmoduls bereitgestellt werden, das Bestandteil der Steuerschaltung oder mit dieser verbunden sein kann.
In einer Ausführungsform umfasst die Mikrofoneinrichtung für eine oder einige oder jede der Richtcharakteristiken jeweils ein eigenes Mikrofon. Für jede benötigte Richtcharakteristik, also beispielsweise eine für den Fahrersitz und eine für den Beifahrersitz, kann also ein eigenes Mikrofon bereitgestellt sein, das hier deshalb als Richtmikrofon bezeichnet ist. Man geht davon aus, dass jedes Richtmikrofon über eines der Mikrofonkabel mit der Steuerschaltung verbunden ist, wobei vorgesehen ist, dass jedes Richtmikrofon über ein eigenes Mikrofonkabel, also individuell mit der Steuerschaltung verbunden oder verschaltet ist. Jedes Richtmikrofon ist dazu eingerichtet, mittels mehrerer omnidirektional erfassender Mikrofonkapseln den gesamten Sprachschall zu erfassen, also den Sprachschall aus jeder Sprecherposition. Die Richtcharakteristik wird also erst durch Kombinieren der Kapselsignale der einzelnen Mikrofonkapseln erzeugt.
Die Richtmikrofone sind untereinander über zumindest ein Zusatzkabel oder Verbindungskabel verbunden und die besagte Erkennungseinrichtung (zum Erkennen eines unterbrochenen Mikrofonkabels) umfasst, dass jedes Richtmikrofon dazu eingerichtet ist, einen Ausfall einer Speisespannung in seinem Mikrofonkabel zu detektieren und den detektierten Ausfall über das zumindest eine Verbindungskabel an jedes übrige Richtmikrofon mittels eines Ausfallsignals zu signalisieren. Die Richtmikrofone erhalten also ihre elektrische Energie über ihr jeweiliges Mikrofonkabel aus der Steuerschaltung. Dies geschieht mittels einer Phantomspannung oder Speisespannung, also beispielsweise einer Gleichspannung, die von der Steuerschaltung über das Mikrofonkabel hin zum jeweiligen Richtmikrofon übertragen wird. Dieses Prinzip wird als Phantomspeisung bezeichnet. Das Richtmikrofon kann dieser Speisespannung dann sein Mikrofonsignal oder seine Mikrofonsignale aufmodulieren, um so das zumindest eine Mikrofonsignal an die Steuerschaltung zu übertragen. Wird nun ein Mikrofonkabel unterbrochen oder kurzgeschlossen, so fällt die Speisespannung in dem Mikrofonkabel aus, was durch das angeschlossene Richtmikrofon detektiert werden kann. Das Richtmikrofon kann hierzu eine Schaltung aufweisen, die selbsttätig bei Ausfallen der Speisespannung das Ausfallsignal erzeugt. Das Ausfallsignal kann beispielsweise in einem Abfall oder einer Reduktion eines Spannungspegels in dem zumindest einen Verbindungskabel bestehen, das zu jedem anderen Richtmikrofon führt. Die Erkennungseinrichtung ist also in diesem Fall auf die Richtmikrofone verteilt realisiert. Die zugehörige Umschalteinrichtung (zum Aktivieren der Kugelcharakteristik) umfasst, dass jedes Richtmikrofon dazu eingerichtet ist, falls es die Speisespannung noch empfängt und das Ausfallsignal eines anderen der Richtmikrofone empfängt, mittels jeweils einer seiner omnidirektional erfassten Mikrofonkapseln das Mikrofonsignal für die Kugelcharakteristik in sein Mikrofonkabel einzuspeisen, also dasjenige Mikrofonkabel, über welches das noch mit Speisespannung versorgte Richtmikrofon selbst mit der Steuerschaltung verbunden ist. Es kann vorgesehen sein, dass jede übrige Mikrofonkapsel des Richtmikrofons abgeschaltet wird oder aber mit zumindest einer weiteren Mikrofonkapsel ein weiteres Kapselsignal mit omnidirektionaler Richtcharakteristik erfasst und ebenfalls über das Mikrofonkabel an die Steuerschaltung übertragen wird. Insgesamt sind also bei dieser Ausführungsform sind die Richtmikrofone untereinander über zumindest ein Verbindungskabel verbunden, sodass sich die Richtmikrofone gegenseitig mittels des Ausfallsignals signalisieren, falls eines der Richtmikrofone einen Ausfall seiner Speisespannung detektiert. Zumindest ein Richtmikrofon, das seine Speisespannung noch empfängt, schaltet dann auf die omnidirektionale Schallerfassung, also die Kugelcharakteristik um. Die Umschalteinrichtung ist also ebenfalls auf die Richtmikrofone verteilt implementiert.
Die bisher beschriebenen Ausführungsformen sehen somit vor, dass für einzelne bereitgestellte Richtcharakteristiken jeweils ein eigenes Richtmikrofon vorgesehen ist. Ein solches Richtmikrofon kann beispielsweise auf der Grundlage von zwei Mikrofonkapseln realisiert sein.
In einer Ausführungsform weist die Mikrofoneinrichtung zum Bereitstellen mehrerer oder aller Richtcharakteristiken ein gemeinsames Richtmikrofon auf, das zumindest drei omnidirektional erfassende Mikrofonkapseln aufweist und dazu eingerichtet ist, mittels der Mikrofonkapseln jeweils den gesamten Sprachschall zu erfassen (aufgrund der omnidirektionalen Richtcharakteristik) und in zumindest zwei der Mikrofonkabel jeweils zumindest ein Mikrofonsignal einzuspeisen. Das gemeinsame Richtmikrofon für die mehreren Richtcharakteristiken ist also zudem redundant über mindestens zwei Mikrofonkabel mit der Steuerschaltung verbunden. Die Erkennungseinrichtung umfasst dabei, dass das gemeinsame Richtmikrofon dazu eingerichtet ist, einen Ausfall einer Speisespannung in einem der angeschlossenen Mikrofonkabel, in welches es sein Mikrofonsignal einspeist, zu detektieren. Das Richtmikrofon überwacht also, über welches der Mikrofonkabel eine Verbindung zur Steuerschaltung besteht. Die Umschalteinrichtung umfasst, dass das Richtmikrofon dazu eingerichtet ist, falls der Ausfall der Speisespannung in einem der Mikrofonkabel detektiert ist, mittels einer seiner omnidirektional erfassenden Mikrofonkapseln das Mikrofonsignal für die Kugelcharakteristik für jedes andere, nicht-unterbrochene Mikrofonkabel, in welches das Richtmikrofon einspeist, bereitzustellen. Das Richtmikrofon schaltet also um auf die Kugelcharakteristik. Es kann hierzu das einzelne Kapselsignal einer seiner Mikrofonkapseln nutzen. Es kann zusätzlich ein weiteres Mikrofonsignal mit einer weiteren Kugelcharakteristik auf Grundlage einer weiteren Mikrofonkapsel des Richtmikrofons erzeugt werden oder es können die übrigen Mikrofonkapseln abgeschaltet werden oder ihr Kapselsignal ignoriert werden. Die Verwendung eines gemeinsamen Richtmikrofons für mehrere Richtcharakteristiken ermöglicht einen kompakteren Aufbau der Mikrofoneinrichtung als in dem Fall, dass für jede oder einige Richtcharakteristiken einzelne individuelle Richtmikrofone verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist das jeweilige Richtmikrofon dazu eingerichtet, die jeweilige Richtcharakteristik mittels einer jeweiligen digitalen oder analogen Kombinationsschaltung zu erzeugen, also die Richtcharakteristik vor Ort in dem Richtmikrofon selbst zu realisieren. Die Kombinationsschaltung ist hierbei dazu eingerichtet, jeweilige Kapselsignale der Mikrofonkapseln zu einem der Mikrofonsignale zu kombinieren. Während also ein einzelnes Kapselsignal eine omnidirektionale Richtcharakteristik oder Kugelcharakteristik aufweisen kann, wird mittels der Kombinationsschaltung aus mehreren solcher Kapselsignale ein Mikrofonsignal mit der jeweiligen Richtcharakteristik erzeugt, z.B. einer Nierencharakteristik. Die Umschalteinrichtung sieht vor, die Kombinationsschaltung und/oder die übrigen Mikrofonkapseln zu überbrücken und/oder zu deaktivieren, woraufhin also eines der Kapselsignale (mit der Kugelcharakteristik) als Mikrofonsignal in das Mikrofonkabel eingespeist wird. Die Umschalteinrichtung schaltet also bei Empfang des besagten Ausfallsignals die Überbrückung um und/oder deaktiviert die Kombinationsschaltung. Eine analoge Kombinationsschaltung kann in an sich bekannter Weise beispielsweise auf der Grundlage zumindest eines Operationsverstärkers, beispielsweise mit der Funktion eines Addierers, realisiert sein. Eine Ausrichtung der Richtcharakteristik kann mittels eines Zeitverzögerungsglieds erreicht werden.
Die bisherigen Ausführungsformen sehen insbesondere vor, dass die Mikrofonsignale über die Mikrofonkabel als analoge Signale, beispielsweise als Spannungssignale und/oder Stromsignale, übertragen werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Mikrofoneinrichtung ein digitales Richtmikrofon, das insbesondere über zumindest zwei der Mikrofonkabel mit der Steuerschaltung verbunden und dazu eingerichtet ist, mittels eines Analog-Digital-Wandlers zumindest ein digitales Mikrofonsignal aus Kapselsignalen mehrerer Mikrokapseln zu erzeugen. Jedes der Mikrofonsignale kann dabei ein einzelnes Kapselsignal darstellen oder in der beschriebenen Weise ein kombiniertes Signal aus mehreren Kapselsignalen, sodass es also bereits eine Richtcharakteristik aufweisen kann, sodass also eine Dämpfung von Signalanteilen abhängig von ihrer Einfallsrichtung in dem Mikrofonsignal vorliegen kann. Die Steuerschaltung ist dazu eingerichtet, die Mikrofonkabel des digitalen Richtmikrofons jeweils als digitalen Datenbus zu betreiben. Ein Beispiel für einen solchen digitalen Datenbus ist der MOST (Media Oriented System Transport) und der A2B-Bus, wie er in den eingangs beschriebenen Druckschriften beschrieben ist.
Nun muss aber das digitale Richtmikrofon an zwei Datenbussen betrieben werden, was mit einem herkömmlichen Busprotokoll nicht möglich ist. Daher ist in dem digitalen Richtmikrofon für jedes Mikrofonkabel ein eigener Buscontroller, also eine eigene Busanschlussschaltung, bereitgestellt, wobei jeder Buscontroller dazu eingerichtet ist, als ein Bus-Slave des jeweiligen Datenbusses des Mikrofonkabels das zumindest eine digitale Mikrofonsignal in den Datenbus einzuspeisen. Die besagte Erkennungseinrichtung (zum Erkennen eines Unterbrochenen Mikrofonkabels) umfasst dabei, dass die Steuerschaltung einen Ausfall eines der Datenbusse erkennt. Die Erkennungseinrichtung ist also in diesem Fall in der Steuerschaltung implementiert. Den Ausfall eines Datenbusses kann man beispielsweise am Ausbleiben von Bestätigungssignalen im Datenbus erkennen. Die Umschalteinrichtung (zum Aktivieren der Kugelcharakteristik) umfasst hierbei, dass die Steuerschaltung ein Routing in dem Datenbus zwischen einem noch intakten Datenbus und der Telekommunikationsverbindung einstellt. Mit anderen Worten umfasst die Umschalteinrichtung, dass in der Steuerschaltung digitale Audiodaten der Mikrofonsignale, die über den noch intakten Datenbus empfangen werden, für die Telekommunikationsverbindung bereitgestellt werden. Dies erfordert ein dynamisches oder einstellbares Routing, da vor einem Crash oder allgemein im Normalbetrieb digitale Mikrofonsignale über beide Datenbusse, also über beide Mikrofonkabel empfangen werden, aber an die Telekommunikationsverbindung nur digitale Daten eines Datenbusses bereitgestellt werden können. Ein solches dynamisches Routing mit einer Auswahl des Datenbusses kann beispielsweise auf der Grundlage eines Mikrocontrollers realisiert werden, der prüft, über welchen Datenbus gültige digitale Daten, also gemäß dem Busprotokoll, empfangen werden.
In einer Ausführungsform ist das besagte digitale Richtmikrofon dazu eingerichtet, Kapselsignale seiner Mikrofonkapseln als jeweiliges digitales Mikrofonsignal an die Steuerschaltung getrennt oder einzeln zu übertragen. Mit anderen Worten werden die Kapselsignale getrennt voneinander oder einzeln übertragen, sodass in der Steuerschaltung mehrere Kapselsignale (mit jeweils omnidirektionaler Richtcharakteristik) vorliegen. In diesem Fall ist dann die Steuerschaltung dazu eingerichtet, die jeweilige Richtcharakteristik durch Kombinieren der empfangenen digitalen Mikrofonsignale zu erzeugen. Mit anderen Worten wird die Richtcharakteristik erst in der Steuerschaltung aus den Kapselsignalen gebildet. Hierdurch kann eine Konstruktion des digitalen Richtmikrofons vereinfacht werden. In der bereits beschriebenen Weise kann auch für ein analoges Richtmikrofon die Einzelübertragung von analogen Kapselsignalen hin zur Steuerschaltung vorgesehen sein.
Bisher wurde die redundante Anbindung der Mikrofoneinrichtung an die Steuerschaltung beschrieben, was mittels der mehreren Mikrokabel erreicht wird.
Im Folgenden sind Lösungen betreffend einen redundanten Betrieb eines Laufsprechers für die Steuerschaltung beschrieben. Sie stellen Ausführungsformen der Erfindung dar, die auch unabhängig von den der Verwendung mehrere Mikrofonkabel realisiert werden können und somit einen abhängigen Aspekt der Erfindung darstellen.
In einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung über zumindest zwei unterschiedliche, redundante Lautsprecherkabel mit einem Lautsprecher verbunden und dazu eingerichtet, ein aus der Telekommunikationsverbindung empfangenes Fernsprechsignal in jedes der Lautsprecherkabel einzuspeisen und damit den Lautsprecher für eine Schallausgabe anzutreiben. Es handelt sich also bei dem in die Lautsprecherkabel eingespeisten Fernsprechsignal um ein Leistungssignal, welches die Energie für den Betrieb des Lautsprechers bereitstellt. Ein Lautsprecherkabel umfasst hierbei eine Hinleitung und eine Rückleitung, also beispielsweise zwei Adern oder zwei Drähte, z.B. auf Basis von Litze. Für jedes Lautsprecherkabel ist in der Steuerschaltung eine eigene Verstärkerstufe vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ zu redundanten Verstärkerstufen ist in dem Lautsprecher jedes Lautsprecherkabel mit einer eigenen Tauchspule oder Schwingspule des Lautsprechers verbunden. Die Membran des Lautsprechers kann aus unabhängig jeweils einer der Schwingspulen angetrieben werden.
In einer Ausführungsform sind die Lautsprecherkabel durch eine Kurzschlussdetektionsschaltung geführt, die dazu eingerichtet ist, für jedes der Lautsprecherkabel eine Kurzschlussdetektion durchzuführen und, falls die Kurzschlussdetektionsschaltung einen Kurzschluss in einem der Lautsprecherkabel erkennt, dieses (als kurzgeschlossen erkannte) Lautsprecherkabel elektrisch von der Steuerschaltung und/oder dem Lautsprecher zu trennen. Die Kurzschlussdetektionsschaltung kann in die Steuerschaltung integriert sein oder einem Ausgang der Steuerschaltung nachgeschaltet sein. Eine Kurzschlussdetektion kann beispielsweise durch Messung eines elektrischen Widerstands zwischen dem Lautsprecherkabel und einem vorbestimmten Bezugspotenzial, beispielsweise einem Massepotenzial des Kraftfahrzeugs, erfolgen. Eine Kurzschlussdetektion kann beispielsweise zusätzlich oder alternativ dazu als Widerstandsmessung zwischen unterschiedlichen Leitungen innerhalb des Lautsprecherkabels (Hin- und Rückleitung) realisiert sein. Durch elektrisches Trennen des kurzgeschlossenen Lautsprecherkabels wird verhindert, dass elektrische Leistung aus der Steuerschaltung in dem Kurzschluss umgesetzt wird und hierdurch die Steuerschaltung beschädigt würde.
Die beschriebene Steuerschaltung kann beispielsweise auf der Grundlage zumindest eines Mikrocontrollers und/oder zumindest eines Mikroprozessors realisiert sein. Die Steuerschaltung kann zusätzlich oder alternativ dazu einen jeweiligen Verstärker für jedes Mikrofonkabel aufweisen. Die Steuerschaltung kann einen Analog-Digital-Wandler aufweisen, um analoge Mikrofonsignale in digitale Mikrofonsignale zu wandeln.
Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, welches eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung aufweist. Hierbei ist eine Richtcharakteristik der Kommunikationsvorrichtung, wie sie durch die Mikrofoneinrichtung der Kommunikationsvorrichtung bereitgestellt wird, auf einen Fahrersitz und eine andere Richtcharakteristik der Kommunikationsvorrichtung auf einen von dem Fahrersitz verschiedenen Fahrzeugsitz ausgerichtet. Das Ausrichten bedeutet, das jeweils die Richtung der maximalen Mikrofonsensitivität auf die jeweilige Sprecherposition ausgerichtet ist. Durch die Erkennungseinrichtung und die Umschalteinrichtung der Kommunikationsvorrichtung ist dennoch sichergestellt, dass die Steuerschaltung für die Telekommunikationsverbindung (also insbesondere für einen Notruf) sowohl von dem Fahrersitz als auch dem anderen Fahrzeugsitz Sprachschall empfangen kann, und zwar bei einem defekten Mikrofonkabel mittels Kugelcharakteristik.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Mikrofoneinrichtung, die zwei Richtmikrofone aufweist; und
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Kommunikationsvorrichtung, deren Mikrofoneinrichtung ein gemeinsames Richtmikrofon für mehrere Richtcharakteristiken aufweist.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, handeln kann. In dem Kraftfahrzeug 10 kann eine Kommunikationsvorrichtung 11 bereitgestellt sein, mittels welcher eine Telefonverbindung oder Telekommunikationsverbindung 12 betrieben werden kann. Insbesondere handelt es dich bei der Telekommunikationsverbindung 12 um eine Notrufverbindung, die im Falle eines Crashs oder Unfalls des Kraftfahrzeugs 10 aufgebaut und betrieben werden kann. Die Kommunikationsvorrichtung 11 kann eine Steuerschaltung 13 für den Betrieb der Telekommunikationsverbindung 12 vorsehen. Die Telekommunikationsverbindung 12 kann beispielsweise auf einer Mobilfunkverbindung 14 beruhen, die zwischen einem Mobilfunkmodul 15 des Kraftfahrzeugs 10, insbesondere der Steuerschaltung 13 (wie in 1 dargestellt) und einem Mobilfunknetz 16 aufgebaut werden kann. Über die Mobilfunkverbindung 14 kann die Telekommunikationsverbindung 12 beispielsweise zu einem eCall-Center 17 aufgebaut werden. Über die Telekommunikationsverbindung 12 kann ein in einem Innenraum 18 des Kraftfahrzeugs 10 erfasster Sprachschall 19 als Telekommunikationssignal 19' übertragen oder ausgesendet werden und ein Fernsprechsignal 20 kann beispielsweise aus dem eCall-Center 17 empfangen werden. Der erfasste Sprachschall 19 stellt also ein Telekommunikationssignal 19' dar, das über die Telekommunikationsverbindung 12 ausgesendet wird. Eine Wiedergabe des Fernsprechsignals 20 kann über einen Lautsprecher 21 erfolgen, der von der Steuerschaltung 13 betrieben werden kann, wodurch sich eine Schallausgabe 21' ergibt. Für einen redundanten Betrieb des Lautsprechers 21 können zwei Lautsprecherspulen 22 und/oder zwei Lautsprecherkabel 23 vorgesehen sein. In der Steuerschaltung 13 kann pro Lautsprecherkabel 23 jeweils eine eigene Verstärkerschaltung oder Verstärkerstufe 23` vorgesehen sein.
Die Steuerschaltung 13 kann beispielsweise als ein so genanntes eCall-Steuergerät ausgestaltet sein. Durch die Steuerschaltung 13 kann die Telekommunikationsverbindung 12 aufgebaut oder erzeugt werden, falls ein Auslösesignal oder Crashsignal 24 durch die Steuerschaltung 13 empfangen wird. Das Crashsignal 24 kann beispielsweise aus einem Airbag oder allgemein einer Crashsensorik 24' des Kraftfahrzeugs 10 empfangen werden, welche den Crash erkennen kann.
Um den erfassten Sprachschall 19 im Innenraum 18 zu erfassen, kann die Kommunikationsvorrichtung 11 eine Mikrofoneinrichtung 25 aufweisen, die in 1 noch einmal in einer vergrößerten Darstellung 26 veranschaulicht ist.
Die Mikrofoneinrichtung 25 kann mehrere Richtmikrofone 27 aufweisen, von denen jedes durch ein jeweiliges Mikrofonsymbol veranschaulicht oder repräsentiert ist. Jedes Richtmikrofon 27 kann mehr als eine, beispielsweise zwei oder drei oder mehr als drei Mikrofonkapseln aufweisen. In dem in 1 veranschaulichten Beispiel ist jedes Richtmikrofon 27 über ein eigenes Mikrofonkabel 28 mit der Steuerschaltung 13 verbunden. Die Mikrofoneinrichtung 25 kann beispielsweise in einem Frontbereich zwischen einem Fahrersitz 29 und einem Beifahrersitz 30 beispielsweise im Bereich eines so genannten Dachmoduls, welches auch einen Rückspiegel bereitstellen kann, integriert sein.
Die Steuerschaltung 13 kann dagegen beispielsweise unter einem Fahrzeugsitz und/oder im Heck des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein. Die Mikrofonkabel 28 können jeweils zumindest ein Mikrofonsignal 31 der Mikrofoneinrichtung 25 an die Steuerschaltung 13 übertragen. Die Steuerschaltung 13 kann eine Speisespannung 32 für den Betrieb der Richtmikrofone in den Mikrofonkabeln 28 bereitstellen. Durch jedes Richtmikrofon 27 kann eine jeweilige Richtcharakteristik 33 bereitgestellt sein, deren jeweiliges Maximum 34, also die Richtung der sensitivsten Schallerfassung, auf jeweils eine Sprecherposition 35 ausgerichtet sein kann, also beispielsweise auf ein jeweiliges Kopfteil des Fahrersitzes 29 und des Beifahrersitzes 30. Hin zur jeweils anderen Sprecherposition 35 weist dieses Richtmikrofon 27 eine geringere Sensitivität als das Maximum 34 auf. Jedes Mikrofon erfasst hierdurch Sprachschall 35', der von der jeweiligen Sprecherposition 35 beispielsweise durch eine sprechende Person erzeugt wird. Insbesondere kann jede Richtcharakteristik 33 als Nierencharakteristik ausgestaltet sein (Nieren-Richtcharakteristik) wie es in 1 veranschaulicht ist.
Um im Falle eines Crashs, wenn also beispielsweise das Crashsignal 24 vorliegt, auch für den Fall, dass eines der Mikrofonkabel 28 eine Unterbrechung 36 aufweist, das heißt eine Übertragung des Mikrofonsignals 31 über das Mikrofonkabel 28 mit der Unterbrechung 36 unmöglich ist, dennoch für beide oder alle Sprecherpositionen 35 eine Schallerfassung für den erfassten Sprachschall 19 zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass die Mikrofoneinrichtung 25 für die Schallerfassung auf eine omnidirektionale Schallerfassung, das heißt eine Kugelcharakteristik 37 umgeschaltet wird. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass jedes Richtmikrofon 27 eine Erkennungseinrichtung 38 aufweist, um einen Ausfall der Speisespannung 32 im jeweiligen Mikrofonkabel 28 zu erkennen, sodass hierdurch die Unterbrechung 36 erkannt wird. Die Richtmikrofone 27 können über ein Verbindungskabel 39 miteinander verbunden sein, durch welches mittels eines Unterbrechungssignals 39' dem jeweils anderen Richtmikrofon 27 mitgeteilt oder signalisiert werden kann, dass die Unterbrechung 36 vorliegt. Das verbleibende Richtmikrofon 27 kann dann seine Richtcharakteristik 33 deaktivieren und stattdessen die Kugelcharakteristik 37 aktivieren, indem beispielsweise nur mittels einer einzigen, omnidirektional erfassenden Mikrofonkapsel im Innenraum 18 Sprachschall 35' erfasst wird. Für dieses Umschalten kann eine Umschalteinrichtung 40 im jeweiligen Richtmikrofon 27 vorgesehen sein. Dies kann beispielsweise durch Deaktivieren aller Mikrofonkapseln bis auf eine erreicht werden. Das ausgehende Mikrofonsignal 31, das über das noch intakte Mikrofonkabel 28 übertragen wird, weist dann bereits die Kugelcharakteristik 37 auf.
In einem Normalbetrieb, wenn das Crashsignal 24 nicht vorliegt, also die Telekommunikationsverbindung 12 nicht notwendig ist, kann die Steuerschaltung 13 zumindest eines der empfangenen Mikrofonsignale 31 an eine Fahrzeuganwendung 41 weiterleiten, bei der es sich beispielsweise um eine Telefoniefunktion und/oder eine Sprachbedienfunktion handeln kann.
2 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, das bis auf die im Folgenden erläuterten Unterschiede in derselben Weise wie das Kraftfahrzeug 10 von 1 ausgestaltet sein kann.
Der Unterschied der Kraftfahrzeuge 10 ergibt sich durch eine Konstruktionsweise der Mikrofoneinrichtung 25. Gemäß 2 kann die Mikrofoneinrichtung 25 ein Richtmikrofon 27 mit mehreren Mikrofonkapseln 42 aufweisen, wobei mindestens drei Mikrofonkapseln 42 vorgesehen sind. Eine Kombinationsschaltung 43 kann Kapselsignale 44 zu Mikrofonsignalen 31 kombinieren, sodass die Mikrofonsignale 31 bereits die unterschiedlichen Richtcharakteristiken 33 aufweisen können. Somit kann mit drei Mikrofonkapseln 42 zwei unterschiedliche Mikrofonsignale 31 erzeugt werden, jeweils eines mit einer der Richtcharakteristiken 33. Eine Richtcharakteristik 33 kann in einem Mikrofonsignal 31 oder allgemein in einem Signal daran erkannt werden, dass eine Dämpfung eines Signals, also dessen Signalpegel, vom Einfallswinkel des entsprechenden Schalls auf das Richtmikrofon 27 abhängig ist.
Durch die Erkennungseinrichtung 38 wird die Unterbrechung 36 in einem der Mikrofonkabel 28 erkannt, so können beispielsweise die Mikrofonkapseln 42 alle bis auf eine deaktiviert werden und/oder die Kombinationsschaltung 43 deaktiviert und/oder überbrückt werden, sodass das Mikrofonsignal 31, was über das noch intakte Mikrofonkabel 28 übertragen wird, die Kugelcharakteristik 37 aufweist. Dies kann durch die Umschalteinrichtung 40 durchgeführt werden.
Ein Richtmikrofon 27 kann auch als digitales Richtmikrofon ausgestaltet sein, wozu es einen Analog-Digital-Wandler 45 und für jedes angeschlossene Mikrofonkabel 28 jeweils einen Buscontroller 46 aufweisen kann.
Es ergibt sich insgesamt ein Verhalten von Freisprechmikrofonen einer Mikrofoneinrichtung im Falle eines Crashes, um den Anforderungen an eine positions-unabhängige Schallerfassung gerecht werden zu können, ohne auf die notwendigen Mikrofoneigenschaften für den Normalbetrieb (Richtcharakteristiken) verzichten zu müssen, welche für die Abbildung von in Serie befindlichen Telefon- und Sprachbedienungs-Features notwendig sind.
Die vorgestellte Lösung beschreibt das Verhalten der Freisprechmikrofone und die Änderung ihrer akustischen Charakteristik nach einem Crash im Falle einer Beschädigung von einem der zwei redundanten Mikrofonkabel.
Im Normalfall können das Fahrermikrofon- und Beifahrermikrofonsignal über zwei Mikrofonkabel getrennt zur eCall-Steuerschaltung hin übertragen und von dort aus weiter zur HeadUnit oder Infotainmentsystem geroutet werden und sind im Normalbetrieb in einer Nierencharakteristik bereitgestellt.
Das gespiegelte Szenario bezüglich der Mikrofonkabelbeschädigung gilt entsprechend ebenso.
Betrachtet werden insbesondere verschiedene Mikrofonkonzepte:

a) 2 getrennte Nieren-Freisprechmikrofone:
- In aktuellen Freisprechmikrofonen befinden sich jeweils 2 MEMS Kapseln (Mikrofonkapseln auf Basis von Mikro-Elektro-Mechanische-Systeme) mit einer Kugelcharakteristik. Aus diesen beiden Mikrofonkapseln wird über eine analoge Schaltung die geforderte Nierencharakteristik berechnet.
- Beide Mikrofone haben ein eigenes Mikrofonkabel hin zur Steuerschaltung eines eCall-Steuergeräts und werden über eine Phantomspannung für ihren Betrieb spannungsversorgt.
- Diese beiden Richtmikrofone, werden nun durch ein zusätzliches Verbindungskabel miteinander verbunden. Kommt es nun zu einem Crash und eines der beiden Mikrofonkabel wird beschädigt, fällt die Phantomspannung für das entsprechende Mikrofon aus. Dieser Ausfall ist nun das Ausfallsignal oder der Trigger, um dem zweiten Mikrofon, dessen Verbindung noch intakt ist, den Ausfall zu signalisieren. Aufgrund dieses Triggers schaltet das intakte Mikrofon eine seiner beiden Mikrofonkapsel ab und geht somit von einer Nieren- in eine Kugelcharakteristik über. Somit wird erreicht, dass dieses Mikrofon nun Fahrer- und Beifahrer mit dem gleichen Pegel aufnimmt und dies an das eCall-Steuergerät übermittelt.
b) Mikrofonmodul mit 3 MEMS-Mikrofonkapseln:
- Aktuell befindet sich eine neue Generation von Freisprechmikrofonen in der Entwicklung. Hierbei werden 3 MEMS Mikrofonkapseln in ein gemeinsames Gehäuse integriert, welche dazu benutzt werden, 2 Nierencharakteristiken jeweils auf Fahrer und Beifahrer auszubilden. Die Ausgangssignale für Fahrer und Beifahrer werden dann wieder über 2 redundante Verlegewege hin zum eCall Steuergerät verlegt.
- Im Crashfall wird vom Mikrofonmodul nun ebenfalls detektiert, dass von einer Signalleitung die Phantomspannung nicht mehr vorhanden ist. Das Mikrofonmodul wechselt nun von der Nierencharakteristik in die Kugelcharakteristik und macht nun ein gleichlautes Hören von Fahrer und Beifahrer möglich.
c) A2B oder einen anderen Datenbus vernetzte Mikrofone
- Über Datenbus angebundene Mikrofonlösungen sind entsprechend ebenfalls redundant angebunden. Hier detektiert der Bus-Master-Knoten im eCall Steuergerät, dass ein Slave-Knoten (im Mikrofon) nicht mehr erreichbar ist und schaltet nun intern das Routing der Signale, welche vom Datenbus kommen, automatisch auf den zweiten Datenbuspfad (also den zweiten redundanten Slave-Knoten) um. Das Mikrofonmodul detektiert ähnlich wie unter a) und b) die unterbrochene Buskommunikation und wechselt ebenfalls von der Nieren- in die Kugelcharakteristik.

Das unter b) beschriebene Mikrofonmodul kann hier auch so ausgelegt werden, dass die Signale der 3 Mikrofonkapseln nicht intern im Mikrofonmodul zu den entsprechenden Nieren berechnet werden, sondern 3 Kapselsignale unverarbeitet an das eCall-Steuergerät übertragen werden. Hier werden dann die Nierencharakteristiken mittels eines Algorithmus in der Steuerschaltung berechnet (das Ergebnis ist mit der analogen Schaltung identisch). In diesem Falle muss dann nur auf den redundanten Datenbuspfad ausgewichen werden, um die 3 Kapselsignale als Mikrofonsignale weiter empfangen zu können. Der Mikrofoneinrichtung bleibt dann die Umsetzung der eigenständigen Umschaltung der Charakteristik erspart und sämtliche Logik ist im eCall-Steuergerät (Steuerschaltung) verortet.
eCall-Speaker (Lautsprecher):
Eine redundante Verkabelung des Lautsprechers (Speaker) erweist sich als vorteilhaft, da es nur einen Speaker gibt, welcher von der Endstufe des eCall Steuergerätes gespeist wird.
Ein Lösungsansatz ergibt sich über einen Doppelschwingspulen Lautsprecher mit 2 Anschlüssen. Das eCall-Steuergerät ist in diesem mit 2 Endstufen (Verstärkerstufen) ausgestattet, welche beide redundanten Verkabelungswege hin zum Speaker versorgen. Über die permanente Diagnose der Verkabelung detektiert das Steuergerät eine Beschädigung der Leitung und schaltet dann automatisch auf den zweiten Pfad intakten Pfad um.
Ein Lösungsansatz ergibt sich über eine intelligente Lautsprechverkabelung. Das eCall-Steuergerät braucht in diesem Fall mit nur einer Endstufe ausgestattet und der Speaker mit einer Spule ausgestattet zu sein. Es existiert wieder die redundante Verkabelung, wobei nun direkt hinter dem eCall-Steuergerät und vor dem Speaker eine Schaltung existiert, welche über eine Kurzschlussdetektion den entsprechend beschädigten Pfad vom eCall-Speaker und vom eCall Steuergerät auftrennt. Es ist somit möglich, das Abschalten der Endstufe im Falle eines Kurzschlusses zu schützen und um auch den parallelen Speakerpfad nicht negativ zu beeinflussen.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Freisprechmikrofonverhalten nach einem Crash eingestellt und eine redundante Anbindung des eCall-Lautsprechers bereitgestellt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013019194 A1 [0009]
DE 102010034237 A1 [0010]
DE 102011008555 A1 [0011]

Claims

Kommunikationsvorrichtung (11) zum Betreiben einer Telekommunikationsverbindung (12) in einem Kraftfahrzeug (10), aufweisend: eine Mikrofoneinrichtung (25), die dazu eingerichtet ist, einen jeweiligen Sprachschall (35') aus unterschiedlichen Sprecherpositionen (35) zu erfassen, und eine Steuerschaltung (13), die dazu eingerichtet ist, Mikrofonsignale (31) der Mikrofoneinrichtung (25) zu empfangen, wobei die Mikrofoneinrichtung (25) und/oder die Steuerschaltung (13) dazu eingerichtet ist, mittels der Mikrofoneinrichtung (25) zumindest zwei unterschiedliche, jeweils auf eine der Sprecherpositionen (35) ausgerichtete Richtcharakteristiken (33) bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofoneinrichtung (25) zum Übertragen der Mikrofonsignale (31) über zumindest zwei Mikrofonkabel (28) mit der Steuerschaltung (13) verbunden ist und eine Erkennungseinrichtung (38) bereitgestellt und dazu eingerichtet ist, eine Unterbrechung (36) eines der Mikrofonkabel (28) zu erkennen und mittels eines Unterbrechungssignals (39') zu signalisieren, und eine Umschalteinrichtung (40) bereitgestellt und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Unterbrechungssignal (39') die Mikrofoneinrichtung (25) auf eine Kugelcharakteristik (37) umzuschalten, und die Steuerschaltung (13) dazu eingerichtet ist, den mittels der Kugelcharakteristik (37) erfassten Sprachschall (19) jeder Sprecherposition (35) in die Telekommunikationsverbindung (12) mittels eines Telekommunikationssignals (19') weiterzuleiten.
Kommunikationsvorrichtung (11) nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (13) als ein eCall-Notrufmodul ausgestaltet ist, das die Telekommunikationsverbindung (12) aufbaut, falls ein vorbestimmtes Crashsignal (24) aus einer Crashsensorik (24') empfangen wird.
Kommunikationsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrofoneinrichtung (25) für eine oder einige oder jede der Richtcharakteristiken (33) jeweils ein eigenes Richtmikrofon (27) umfasst, von denen jedes über eines der Mikrofonkabel (28) mit der Steuerschaltung (13) verbunden und dazu eingerichtet ist, mittels mehrerer, jeweils omnidirektional erfassender Mikrofonkapseln (42) den gesamten Sprachschall (35) zu erfassen, wobei die Richtmikrofone (27) untereinander über zumindest ein Verbindungskabel (39) verbunden sind und die Erkennungseinrichtung (38) umfasst, dass jedes Richtmikrofon (27) dazu eingerichtet ist, einen Ausfall einer Speisespannung (32) in seinem Mikrofonkabel (28) zu detektieren und den detektierten Ausfall über das zumindest eine Verbindungskabel (39) an jedes übrige Richtmikrofon (27) mittels eines Ausfallsignals (39') zu signalisieren, und die Umschalteinrichtung (40) umfasst, dass jedes Richtmikrofon (27) dazu eingerichtet ist, falls es die Speisespannung (32) noch empfängt und das Ausfallsignal (39') eines anderen der Richtmikrofone (27) empfängt, mittels jeweils einer seiner ominidirektional erfassenden Mikrofonkapseln (42) ein Mikrofonsignal (31) mit Kugelcharakteristik (37) in sein Mikrofonkabel (28) einzuspeisen.
Kommunikationsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrofoneinrichtung (25) zum Bereitstellen mehrerer oder aller der Richtcharakteristiken (33) ein gemeinsames Richtmikrofon (25) aufweist, das zumindest drei omnidirektional erfassende Mikrofonkapseln (42) aufweist und dazu eingerichtet ist, mittels der Mikrofonkapseln (42) jeweils den gesamten Sprachschall (35) zu erfassen und in zumindest zwei der Mikrofonkabel (28) jeweils zumindest ein Mikrofonsignal (31) einzuspeisen, und die Erkennungseinrichtung (38) umfasst, dass das gemeinsame Richtmikrofon (27) dazu eingerichtet ist, einen Ausfall einer Speisespannung (32) in einem der Mikrofonkabel (28), in welches es einspeist, zu detektieren, und die Umschalteinrichtung (40) umfasst, dass das gemeinsame Richtmikrofon (27) dazu eingerichtet ist, falls der Ausfall der Speisespannung (32) in einem der Mikrofonkabel (28) detektiert ist, mittels einer seiner ominidirektional erfassenden Mikrofonkapseln (42) ein Mikrofonsignal (31) mit Kugelcharakteristik (37) für jedes andere Mikrofonkabel (28), in welches das Richtmikrofon (27) einspeist, bereitzustellen.
Kommunikationsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das jeweilige Richtmikrofon (27) dazu eingerichtet ist, die jeweilige Richtcharakteristik (33) mittels einer jeweiligen analogen Kombinationsschaltung (43) zu erzeugen, welche jeweilige Kapselsignale (44) der Mikrofonkapseln (42) zu einem der Mikrofonsignale (31) kombiniert, wobei die Umschalteinrichtung (40) umfasst, die Kombinationsschaltung (43) und/oder die übrigen Mikrofonkapseln (42) zu überbrücken und/oder zu deaktivieren.
Kommunikationsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrofoneinrichtung (25) ein digitales Richtmikrofon (27) umfasst, das über zumindest zwei der Mikrofonkabel (28) mit der Steuerschaltung (13) verbunden und dazu eingerichtet ist, mittels zumindest eines Analog-Digital-Wandlers (45) zumindest ein digitales Mikrofonsignal (31) aus Kapselsignalen (44) mehrerer Mikrofonkapseln (42) zu erzeugen, wobei die Steuerschaltung (13) dazu eingerichtet ist, die Mikrofonkabel (28) des digitalen Richtmikrofons (27) jeweils als digitalen Datenbus zu betreiben, wobei in dem digitalen Richtmikrofon (27) für jedes Mikrofonkabel (28) ein eigener Buscontroller (46) bereitgestellt ist, der dazu eingerichtet ist, als ein Bus-Slave des jeweiligen Datenbusses des Mikrofonkabels (28) das zumindest eine digitale Mikrofonsignal (31) in den Datenbus einzuspeisen, wobei die Erkennungseinrichtung (38) umfasst, dass die Steuerschaltung (13) einen Ausfall eines der Datenbusse erkennt, und die Umschalteinrichtung (40) umfasst, dass die Steuerschaltung (13) ein Routing zwischen einem noch intakten Datenbus und der Telekommunikationsverbindung (12) einstellt.
Kommunikationsvorrichtung (11) nach Anspruch 6, wobei das digitale Richtmikrofon (27) dazu eingerichtet ist, Kapselsignale (44) seiner Mikrofonkapseln (42) als jeweiliges digitales Mikrofonsignal (31) getrennt an die Steuerschaltung (13) zu übertragen, und die Steuerschaltung (13) dazu eingerichtet ist, die jeweilige Richtcharakteristik (33) durch Kombinieren der empfangenen digitalen Mikrofonsignale (31) zu erzeugen.
Kommunikationsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (13) über zumindest zwei unterschiedliche, redundante Lautsprecherkabel (23) mit einem Lautsprecher (21) verbunden und dazu eingerichtet ist, ein aus der Telekommunikationsverbindung (12) empfangenes Fernsprechsignal (20) in jedes der Lautsprecherkabel (23) einzuspeisen und damit den Lautsprecher (21) für eine Schallausgabe (21') anzutreiben.
Kommunikationsvorrichtung (11) nach Anspruch 8, wobei für jedes Lautsprecherkabel (23) in der Steuerschaltung (13) eine eigene Verstärkerstufe (23') vorgesehen ist und/oder in dem Lautsprecher (21) jedes Lautsprecherkabel (23) mit einer eigenen Schwingspule (22) des Lautsprechers (21) verbunden ist.
Kommunikationsvorrichtung (11) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Lautsprecherkabel (23) durch eine Kurzschlussdetektionsschaltung geführt sind, die dazu eingerichtet ist, für jedes der Lautsprecherkabel (23) eine vorbestimmte Kurzschlussdetektion durchzuführen und, falls sie einen Kurzschluss in einem der Lautsprecherkabel (23) erkennt, dieses elektrisch von der Steuerschaltung (13) und/oder dem Lautsprecher (21) zu trennen.
Kraftfahrzeug (10) mit einer Kommunikationsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Richtcharakteristik (33) der Kommunikationsvorrichtung (11) auf einen Fahrersitz (29) und eine weitere Richtcharakteristik (33) der Kommunikationsvorrichtung (11) auf einen von dem Fahrersitz (29) verschiedenen Fahrzeugsitz (30) ausgerichtet ist.