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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugvorrichtung mit einem Basisfahrzeug und mindestens einem Zusatzelement, das mit dem Basisfahrzeug verbunden oder verbindbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Sitzeinheit, die als Zusatzelement in einer Fahrzeugvorrichtung ausgebildet ist, nach Anspruch 15.
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Fahrzeuge mit einem verstellbaren Sitzsystem sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise können in vielen Transportern oder Kleinbussen einzelne Sitze oder Sitzbänke in verschiedenen Positionen und/oder Ausrichtungen innerhalb des Basisfahrzeugs montiert und/oder vollständig aus diesem entfernt werden. Zu diesem Zweck ist das Basisfahrzeug häufig mit Sitzbefestigungsschienen ausgestattet. Nach den in dieser Patentanmeldung gewählten Definitionen wird ein System, das mindestens einen solchen Sitz und das Basisfahrzeug (das Fahrzeug ohne diesen Sitz) umfasst, als „Fahrzeugvorrichtung“ bezeichnet.
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Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, einen Fahrzeugsitz mit mindestens einem Sensor, insbesondere mit einem Sitzbelegungssensor und einem Gurtschloss-Sensor auszustatten, so dass das Steuergerät des Fahrzeugs „weiß“, welcher Fahrzeugsitz mit einer Person besetzt ist und ob diese Person angeschnallt ist oder nicht. Bei herkömmlichen Fahrzeugen, bei denen jeder Sitz eine im Wesentlichen feste Position hat, können die Sensorinformationen leicht mit Hilfe von Stromkabeln übertragen werden.
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Schwieriger wird die Situation im oben beschriebenen Fall, d.h. bei einer Fahrzeugvorrichtung mit einem Basisfahrzeug und mindestens einem Fahrzeugsitz, der in unterschiedlichen Positionen und/oder unterschiedlichen Ausrichtungen in das Basisfahrzeug eingebaut oder sogar ganz aus dem Basisfahrzeug ausgebaut werden kann. Dabei besteht unter anderem das Problem, dass das Steuergerät ohne zusätzliche Maßnahmen nicht „weiß“, ob und wo ein Fahrzeugsitz eingebaut ist.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeugvorrichtung mit einem Basisfahrzeug und mindestens einem Zusatzelement (das insbesondere eine Sitzeinheit sein kann) derart bereitzustellen, dass die Position und/oder Orientierung dieses Zusatzelements innerhalb des Basisfahrzeugs durch die Elektronik der Fahrzeugvorrichtung ermittelt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß umfasst das Basisfahrzeug mindestens eine NF-Sendeantenne und das Zusatzelement eine Elektronikeinheit mit einer NF-Empfangsantenne, sodass die NF-Sendeantenne und die NF-Empfangsantenne einen unidirektionalen ersten Signalpfad definieren. Die von der NF-Antenne übertragenen niederfrequenten elektromagnetischen Wellen liegen im Bereich zwischen 10 kHz und 400 kHz. Dieser erste Signalpfad kann für verschiedene Zwecke genutzt werden, wie nun beschrieben wird:
- Zunächst kann der erste Signalpfad zur Bestimmung des Vorhandenseins und der Position des Zusatzelements (in der Regel eine Fahrzeugsitzeinheit) relativ zur NF-Sendeantenne und damit innerhalb des Basisfahrzeugs verwendet werden.
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Im einfachsten Fall wird nur der Abstand zwischen der NF-Sendeantenne und der NF-Empfangsantenne durch Messung des Absolutwertes der Feldstärke des von der NF-Empfangsantenne empfangenen NF-Signals bestimmt. Da die Feldstärke natürlich in bekannter Weise mit der Entfernung von der NF-Sendeantenne abnimmt, kann der Abstand zwischen der NF-Sendeantenne und der NF-Empfangsantenne bei Kenntnis der Feldstärke am Ort der NF-Sendeantenne und der Feldstärke am Ort der NF-Empfangsantenne leicht berechnet werden. In vielen Anwendungen kann diese einfache Messung ausreichend sein.
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Ist eine genauere Messung notwendig (z.B. um zusätzlich die Orientierung einer Sitzeinheit zu berechnen), kann als NF-Empfangsantenne eine sogenannte 3D-Antenne eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich können auch zwei NF-Sendeantennen und/oder zwei NF-Empfangsantennen verwendet werden, um eine Dreiecksmessung durchzuführen.
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Da es oft gewünscht sein wird, dass die Kommunikation zwischen dem Basisfahrzeug und dem Zusatzelement vollständig drahtlos erfolgt, wird es oft bevorzugt sein, dass die Elektronikeinheit des Zusatzelementes weiterhin eine von der NF-Empfangsantenne verschiedene weitere elementseitige drahtlose Signalübertragungseinrichtung aufweist und dass das Basisfahrzeug eine von der NF-Sendeantenne verschiedene fahrzeugseitige drahtlose Signalübertragungseinrichtung aufweist, so dass ein zweiter Signalpfad vorhanden ist. Je nach Anforderung kann dieser zweite Signalpfad entweder unidirektional - vom Zusatzelement zum Basisfahrzeug - oder bidirektional sein. Da in diesem Fall keine elektrische Verbindung zwischen der Sitzeinheit und dem Basisfahrzeug erforderlich ist, kann es bevorzugt sein, dass die Elektronikeinheit der Sitzeinheit ausschließlich durch eine Batterie oder einen anderen elektrischen Speicher, der Teil des Zusatzelements ist, mit Energie versorgt wird.
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Insbesondere im eben beschriebenen Fall (die Elektronikeinheit des Zusatzelements wird durch eine Batterie versorgt) ist es häufig gewünscht, elektrische Energie zu sparen, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Zu diesem Zweck kann der erste Signalpfad auch genutzt werden, um jedes Mal ein „Wecksignal“ vom Basisfahrzeug an das Zusatzelement zu senden, wenn das Basisfahrzeug den Status des Zusatzelementes überprüfen möchte. Da es oft nicht notwendig ist, dass eine kontinuierliche und permanente Kommunikation zwischen dem Basisfahrzeug und der Elektronikeinheit des Zusatzelements besteht, kann das Zusatzelement einen passiven ersten Zustand und einen aktiven zweiten Zustand haben, wobei der
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Stromverbrauch im ersten Zustand („Schlafzustand“) geringer ist als im aktiven zweiten Zustand. Der Übergang zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand kann durch das von der NF-Empfangsantenne empfangene NF-Signal ausgelöst werden. Die Elektronikeinheit befindet sich also nur dann in ihrem aktiven zweiten Zustand, wenn dies vom Basisfahrzeug angefordert wird, und kann insbesondere dauerhaft in ihrem stromsparenden ersten Zustand bleiben, wenn sie nicht am Basisfahrzeug montiert ist.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsformen mit Blick auf die Figuren beschrieben. Die Figuren zeigen:
- 1 eine Fahrzeugvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung in einer Draufsicht, wobei ein Dach des Basisfahrzeugs der Fahrzeugvorrichtung nicht dargestellt ist und wobei eine Sitzeinheit der Fahrzeugvorrichtung von dem Basisfahrzeug entfernt ist,
- 2 das in 1 Gezeigte, wobei die Sitzeinheit in einer ersten Position an den Montageschienen des Basisfahrzeugs befestigt ist,
- 3 das in 2 Gezeigte, wobei sich die Sitzeinheit in einer zweiten Position befindet,
- 4 eine schematische Darstellung der in den 1 bis 3 gezeigten Sitzeinheit, der NF-Sendeantenne und der HF-Empfangsantenne,
- 5 ein Flussdiagramm, das einen Betriebsmodus der drahtlosen Kommunikation zwischen dem Basisfahrzeug und der Sitzeinheit zeigt, und
- 6 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in einer Darstellung gemäß den 2 und 3.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrzeugvorrichtung. Diese Fahrzeugvorrichtung im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung umfasst ein Basisfahrzeug 10 und eine Sitzeinheit 30, die an dem Basisfahrzeug befestigt und von diesem entfernt werden kann. In 1 ist die Sitzeinheit 30 von dem Basisfahrzeug 10 entfernt. Das Basisfahrzeug 10 hat hier die Form eines Vans oder Kleinbusses und ist mit Sitzbefestigungsschienen 18 ausgestattet, so dass die Sitzeinheit 30 an verschiedenen Positionen entlang der Längsrichtung X des Basisfahrzeugs 10 am Basisfahrzeug 10 befestigt werden kann. Gemäß den in dieser Patentanmeldung gewählten Definitionen umfasst die Sitzeinheit 30 ein Sitzelement (mit einer Sitzfläche, einer Rückenlehne usw.), eine Elektronikeinheit und eine Batterie. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Elektronikeinheit eine NF-Empfangsantenne 42 und eine HF-Sendeantenne 44; die Batterie ist in 1 nicht dargestellt.
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Das Basisfahrzeug 10 umfasst eine NF-Sendeantenne 22 und eine HF-Empfangsantenne 24, die beide zumindest indirekt mit der ECU des Basisfahrzeugs verbunden sind (in den Abbildungen nicht dargestellt). In dieser Ausführungsform befindet sich die NF-Sendeantenne am hinteren Ende des Basisfahrzeugs 10.
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2 zeigt das in 1 Gezeigte, wobei die Sitzeinheit 30 an den Sitzbefestigungsschienen 18 des Basisfahrzeugs 10 befestigt ist und sich in einer vorderen Position befindet. Wenn die NF-Sendeantenne 22 ein NF-Signal sendet, wird es von der NF-Empfangsantenne 42 der Sitzeinheit 30 empfangen. Natürlich ist die Feldstärke des NF-Signals aufgrund des Abstands zwischen der NF-Sendeantenne 22 und der NF-Empfangsantenne 42 am Ort der NF-Empfangsantenne 42 geringer als am Ort der NF-Sendeantenne 22. Wenn die Sitzeinheit 30 in Richtung des Hecks des Basisfahrzeugs 10 bewegt wird (siehe 3), verringert sich der Abstand zwischen der NF-Sendeantenne 22 und der NF-Empfangsantenne 42, so dass sich die Feldstärke des von der NF-Empfangsantenne 42 empfangenen NF-Signals im Vergleich zu der in 2 dargestellten Situation erhöht. Es ist leicht zu erkennen, dass mittels einer Messung der von der NF-Empfangsantenne 42 empfangenen Feldstärke die Position der Sitzeinheit 30 relativ zur NF-Sendeantenne und damit zum Basisfahrzeug 10 berechnet werden kann. In dem in den 1 bis 3 gezeigten einfachen Beispiel ist die Messung des Absolutwerts der Feldstärke ausreichend, da das Problem eindimensional ist. Aber wie später anhand einer anderen Ausführungsform gezeigt wird, ist mit dieser Technik natürlich auch eine zweidimensionale Positionsmessung möglich.
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Die NF-Sendeantenne 22 und die NF-Empfangsantenne 42 bilden einen ersten Kommunikationspfad. Wie beispielsweise in 2 angedeutet, bilden die HF-Sendeantenne 44 der Sitzeinheit 30 und die HF-Empfangsantenne 24 des Basisfahrzeugs 10 einen zweiten Kommunikationspfad, der in der dargestellten Ausführungsform ebenfalls unidirektional ist, nämlich von der Sitzeinheit 30 zum Basisfahrzeug 10, wobei anzumerken ist, dass es auch möglich wäre, dass dieser zweite Kommunikationspfad bidirektional ist, beispielsweise in Form einer bidirektionalen Bluetooth-Verbindung. Die von der HF-Sendeantenne abgestrahlte HF-Frequenz liegt typischerweise zwischen ... und ....
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Wie bereits kurz erwähnt, ist eine Aufgabe des ersten Signalpfades die Messung der Feldstärke des NF-Signals, um die Position der Sitzeinheit 30 zu bestimmen. Das Ergebnis der Messung kann über den zweiten Signalpfad, der durch die HF-Sendeantenne 44 und die HF-Empfangsantenne 24 definiert ist, übertragen werden. Die beiden Signalpfade können aber, wie nun beschrieben wird, zusätzlich oder alternativ für weitere Zwecke genutzt werden.
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4 zeigt das wesentliche Element der Sitzeinheit 30 sowie die NF-Sendeantenne 22 und die HF-Empfangsantenne 24. Die Sitzeinheit 30 umfasst (natürlich) eine Sitzfläche 32 (da hier der Sitz einer Sitzeinheit 30 eine Dreier-Bank ist, sind drei Sitzflächen 32 vorgesehen, der Einfachheit halber ist aber nur eine dargestellt), eine Elektronikeinheit 40 und eine Batterie 46. Nach der in dieser Anmeldung gewählten Definition sind die NF-Empfangsantenne 42 und die HF-Sendeantenne 44 Teile der Elektronikeinheit 40, die ferner ein Steuergerät 41 umfasst. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Sitzfläche 32 einen Sitzbelegungssensor 34 und ein Gurtschloss-Sensor 39 ist im Gurtschloss der Sitzeinheit 30 vorgesehen.
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Der Sitzbelegungssensor 34 und der Gurtschloss-Sensor 39 sind mit dem Steuergerät 41 verbunden. Natürlich können auch andere Arten von Sensoren vorhanden sein, z. B. ein Gurtauszugs-Sensor.
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Mit Blick auf das Flussdiagramm in 5 wird nun beschrieben, wie das System funktioniert. Das Grundprinzip ist, dass die Sitzeinheit über den zweiten Signalpfad Informationen an das Basisfahrzeug sendet, nachdem - und nur nachdem - die NF-Empfangsantenne ein NF-Signal von der NF-Sendeantenne empfangen hat.
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Nach dem Start (dies kann z.B. nach dem Einschalten der Zündung und dem Schließen aller Türen sein) wird ein NF-Signal von der NF-Sendeantenne 22 ausgesendet. Befindet sich die Sitzeinheit 30 im Inneren des Basisfahrzeugs (2 und 3), wird dieses NF-Signal von der NF-Empfangsantenne 42 empfangen, andernfalls (1) wird es natürlich nicht empfangen. Im letzteren Fall endet der Vorgang an dieser Stelle und die ECU des Basisfahrzeugs 10 „weiß“ nun, dass die Sitzeinheit 30 nicht vorhanden ist (und auch nicht vorhanden sein wird, bis mindestens eine Tür des Basisfahrzeugs geöffnet wird).
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Wird das NF-Signal von der NF-Empfangsantenne 42 empfangen, so wird ein elektrisches Signal von dieser NF-Empfangsantenne 42 an das Steuergerät 41 übertragen und die Elektronikeinheit schaltet bei Empfang dieses Signals von einem Schlafmodus (auch als „erster Zustand“ bezeichnet) im einen Aktivmodus (auch als „zweiter Zustand“ bezeichnet) um.
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In diesem Zustand erfasst die Elektronikeinheit, nämlich das Steuergerät 41, die Stärke des NF-Feldes an der NF-Antenne, den Zustand des Gurtsensors 39 und den Zustand des Sitzbelegungssensors 34. Im nächsten Schritt werden die erfassten Daten von der HF-Sendeantenne 44 an die HF-Empfangsantenne 24 gesendet. Danach kehrt die Elektronikeinheit 40 (d.h. insbesondere ihr Steuergerät 41) in den Schlafmodus (erster Zustand) zurück. Nach einer Zeitk/erzögerung wird dieser Vorgang wiederholt, bis die Zündung des Basisfahrzeugs ausgeschaltet wird. Der Zeitgeber, der diese Zeitverzögerung definiert, ist Teil des Basisfahrzeugs 10.
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Man sieht also, dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems die Position und der Status einer Sitzeinheit drahtlos vom Basisfahrzeug erfasst werden kann, während der durchschnittliche Stromverbrauch der Batterie der Sitzeinheit gering ist, da sich die Elektronikeinheit der Sitzeinheit die meiste Zeit in ihrem Schlafmodus (erster Zustand) befindet, insbesondere wenn die Sitzeinheit nicht am Basisfahrzeug montiert ist und wenn das Basisfahrzeug geparkt ist.
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Das soeben Beschriebene lässt sich natürlich auch auf eine Fahrzeugvorrichtung mit mehr als einer Sitzeinheit anwenden. Da es oft erwünscht sein wird, die Sitzeinheiten voneinander zu unterscheiden, kann eine Kennung in die von der HF-Sendeantenne jeder Sitzeinheit ausgesendeten Signale codiert werden.
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zeigt eine Ausführungsform, bei der die Sitzeinheiten in Form von Einzelsitzen ausgeführt sind. Jeder Einzelsitz kann entweder auf der linken oder auf der rechten Seite des Basisfahrzeugs positioniert sein, so dass eine zweidimensionale Positionsbestimmung erforderlich ist oder zumindest bevorzugt wird. In der Ausführungsform der 6 wird eine solche zweidimensionale Positionsbestimmung durch die Verwendung von zwei NF-Sendeantennen 22a, 22b erreicht, die versetzt zueinander angeordnet sind, so dass eine Dreiecksmessung durchgeführt werden kann. Die Elektronikeinheit jeder Sitzeinheit 30 sollte in der Lage sein, die von diesen beiden NF-Sendeantennen 22a, 22b ausgesendeten Signale zu unterscheiden. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die NF-Sendeantennen 22a, 22b ihre Signale zeitversetzt und/oder mit unterschiedlichen Frequenzen und/oder unterschiedlichen Modulationen aussenden. Zusätzlich oder alternativ können die NF-Empfangsantennen so genannte 3D-Antennen sein, die nicht nur den Absolutwert, sondern auch die Richtung des empfangenen Signals messen können. Auf diese Weise kann natürlich nicht nur die Position, sondern auch die Orientierung einer Sitzeinheit bestimmt werden. Die Übertragung der Daten von den Sitzeinheiten zum Basisfahrzeug kann wie oben beschrieben erfolgen. Natürlich ist es auch möglich, mehr als zwei NF-Sendeantennen zu verwenden, was z.B. in Abhängigkeit von der Fahrzeuggröße, der Fahrzeugstruktur, der erforderlichen Genauigkeit und der Ausgangsleistung der NF-Sendeantennen vorteilhaft sein kann.
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Wie bereits beschrieben, ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung die Verwendung einer unidirektionalen NF-Verbindung vom Basisfahrzeug zur Sitzeinheit (oder einem anderen Zusatzelement) und deren Nutzung für eine Positionsmessung und/oder zum Aufwecken der Elektronikeinheit des Zusatzelements. Obwohl es oft bevorzugt wird, diese NF-Verbindung für beide Zwecke zu verwenden, muss erwähnt werden, dass es auch möglich sein könnte, sie nur für einen dieser Zwecke zu verwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Basisfahrzeug
- 12
- Fahrersitz
- 14
- Beifahrersitz
- 16
- Windschutzscheibe
- 18
- Sitzbefestigungsschiene
- 22, 22a, 22b
- NF-Sendeantenne
- 24
- HF-Empfangsantenne
- 30
- Sitzeinheit
- 32
- Sitzfläche
- 34
- Sitzbelegungssensor
- 35
- Sicherheitsgurt
- 36
- Zunge
- 38
- Gurtschloss
- 39
- Gurtschloss-Sensor
- 40
- Elektronikeinheit
- 41
- Steuergerät
- 42
- NF-Empfangsantenne
- 44
- HF-Sendeantenne
- 46
- Batterie
