-
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Steuern zumindest eines Aktors eines elektronisch betreibbaren Geräts mittels Energiegewinnung aus einer Umgebung. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Betätigungssystem sowie ein Verfahren hierzu. In der Erfindung geht es also darum, mittels dem sogenannte Energy Harvesting das elektronisch betreibbare Gerät beziehungsweise dessen Aktor zu steuern, insbesondere zu betreiben.
-
Energy Harvesting (Energiegewinnung aus der Umgebung) ist bekannt als die Gewinnung kleiner Mengen von elektrischer Energie aus der Umgebung oder der Umwelt. Die gewonnene oder erzeugbare Energiemenge kann zum Beispiel in einem Bereich von etwa 50 Mikrowattsekunden liegen. Diese Energiemenge reicht dabei dazu aus, um elektronisch betreibbare Geräte mit einem entsprechen geringen Leistungsbedarf zu steuern. Mittels Energy Harvesting kann das Gerät zumindest teilweise energieautark betrieben werden. Insbesondere für mobile Geräte, die einen eigenen Energiespeicher mitführen müssen, kann die autarke Energieversorgung von Vorteil sein.
-
Quellen für die Energiegewinnung können zum Beispiel eine Umgebungstemperatur, ein Umgebungslicht, Vibrationen oder Luftströmungen sein. Ein für das Energy Harvesting eingesetztes Bauteil wird als Energy Harvester oder Energiegewinnungseinrichtung bezeichnet. Die Energiegewinnungseinrichtung kann je nach Anwendungsbereich gemäß einer vorgegebenen Norm oder Verordnung genormt sein. In Deutschland sind Energy Harvester zum Beispiel nach der Norm IEC 62830 klassifiziert.
-
Für die Energiegewinnung nutzt die Energiegewinnungseinrichtung einen Energiewandler. Mittels des Energiewandlers kann die von der Energiequelle bereitgestellte Energie in die gewünschte elektrische Energie zum Betreiben des elektronisch betreibbaren Geräts umgewandelt werden. Der Energiewandler kann zum Beispiel als photovoltaisches, piezoelektrisches oder thermoelektrisches Modul ausgebildet sein. Die Funktionsweise eines solchen Energiewandlers und dessen Aufbau sind an sich bekannt.
-
Energy Harvester sind zum Beispiel von der Firma WAGO unter der Bezeichnung EnOcean bekannt. Es werden zum Beispiel Lichtschalter mit einem piezoelektrischen Modul herstellt. Bei Betätigung wird durch die aufgewendete Betätigungskraft ein Funksignal zum Aktivieren einer zugeordneten Beleuchtung erzeugt. Des Weiteren stellt die Firma WAGO zum Beispiel Sensoren her, die mittels Lichtenergie aus Sonnenlicht betrieben werden können.
-
Aus der
DE 10 2014 200 213 A1 ist zum Beispiel ein elektronisches Modul mit einer Photovoltaikzelle zur autarken Energieversorgung des Moduls bekannt. Die Photovoltaikzelle ist mit dem elektronischen Bauelement elektrisch leitfähig verbindbar. Mittels einem Lichtleitelement kann Licht auf die Photovoltaikzelle geleitet werden, und dieses in elektrischer Energie zum Versorgen des Bauteils gewandelt werden.
-
Die
DE 88 08 675 U1 offenbart zum Beispiel ein lichtsteuerbares Halbleiterbauelement mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Fotospannung. Das Halbleiterbauelement kann als Fotoschalter ausgebildet sein. Dazu umfasst die Einrichtung einen Lichtleiter über den Licht auf einen Halbleiterkörper, wie eine Fotodiodenkette, geleitet wird. Eine dadurch erzeugte Fotospannung kann zur an Anschlüssen abgegriffen werden.
-
Die US 2019 / 0 2000 439 A1 offenbart eine Energy Harvesting Einheit mit einem Photovoltaikmodul. Eine Steuerlogik kann detektieren, ob am Photovoltaikmodul aufgrund einer Abschattung eine Stromfluktuation vorliegt und abhängig davon verschiedene Vorrichtungen, wie z.B. eine Lichtquelle ansteuern.
-
Die US 2002 / 0 074 898 A1 offenbart einen drahtlosen Schalter mit einer Ernegy Harvester Anordnung, die zum Beispiel ein piezoelektrisches Element oder ein photovoltaisches Gerät.
-
Die
DE 197 55 620 A1 offenbart eine Fernbedienung zum Auslösen von Funktionen bei Kraftfahrzeugen. Die Fernbedienung nutzet einen integrierten, mechanisch aktivierbaren Generator, der die zum Auslösen notwendigen Signale erzeugt.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen jeweiligen Aktors eines elektronisch betreibbaren Geräts mittels Energiegewinnung aus einer Umgebung gezielt zu steuern.
-
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die Beschreibung sowie die Figur offenbart.
-
Zum gezielten Steuern des zumindest des Aktors des elektronisch betreibbaren Geräts mittels Energiegewinnung (Energy Harvesting) aus der Umgebung, schlägt die Erfindung eine im Folgenden näher beschriebene Betätigungsvorrichtung vor. Mit Steuern ist vorliegend insbesondere ein Betreiben und/oder ein Aktivieren bzw. Deaktivieren des jeweiligen Aktors gemeint. Zum Betreiben des Aktors kann die Betätigungsvorrichtung zum Beispiel als Energiequelle genutzt werden. Das heißt, die Betätigungsvorrichtung kann den Aktor zum Durchführen einer bestimmungsgemäßen Aktorfunktion mit elektrischer Energie versorgen. Zum (De)aktivieren kann die die Betätigungsvorrichtung zum Beispiel einen Energiespeicher für den Betrieb des Aktor aktivieren oder deaktivieren. Es kann zum Beispiel einen elektrische Verbindung zwischen Aktor und Energiespeicher mittels der Betätigungsvorrichtung freigeschaltet werden.
-
Dazu umfasst die Betätigungsvorrichtung eine Betätigungseinrichtung mit einem Bedienelement zum Betätigen durch eine Bedienperson. Durch das Betätigen kann die Steuerung des zumindest einen Aktors initiiert, ausgelöst oder eingeleitet werden. Die Betätigung gibt somit einen Steuerungswunsch für den Aktor vor. Mit Betätigung ist vorliegend insbesondere ein manuelles oder mechanisches Betätigen gemeint.
-
Des Weiteren umfasst die Bedienvorrichtung eine Energiegewinnungseinrichtung (Energy Harvester) mit zumindest einem Photovoltaikmodul zum Erfassen von Umgebungslicht, also Licht aus der Umgebung. Die Umgebung kann ein Umgebungsbereich um das Photovoltaikmodul oder die Bedienvorrichtung herum sein. Zudem umfasst die Bedienvorrichtung eine Steuereinrichtung zum Steuern des zumindest einen Aktors. Die Steuereinrichtung kann eine Steuerelektronik für die Energiegewinnungseinrichtung ausbilden. Zum Steuern des Aktors sind die vorgenannten Bauelemente der Bedienvorrichtung nun wie folgt ausgebildet:
- Das Photovoltaikmodul ist dazu eingerichtet, beim Erfassen des Umgebungslichts ein Versorgungssignal zum Versorgen mit elektrischer Energie an die Steuereinrichtung einerseits und/oder an eine elektrische Energiespeichereinrichtung zum Betreiben des elektronisch betreibbaren Geräts, insbesondere des Aktors, andererseits bereitzustellen. Das Photovoltaikmodul kann somit elektrische Energie zur (elektrischen) Energieversorgung erzeugen und bereitstellen. Die erzeugte Energie wird in dem Versorgungssignal transportiert. Die erzeugte Energie kann zum Betreiben der Steuereinrichtung und zusätzlich oder alternativ zum Laden der Energiespeichereinrichtung eingesetzt werden.
-
Das Bedienelement ist dazu eingerichtet, durch das Betätigen in einer Betätigungsstellung einen Lichterfassungsbereich, also eine lichtsensitive Fläche, des Photovoltaikmoduls zumindest bereichsweise gegenüber dem Umgebungslicht zu überdecken. Das heißt, der Lichterfassungsbereich kann teilweise oder vorzugsweise vollständig gegenüber dem Umgebungslicht abgedeckt oder abgeschirmt werden. In der Betätigungsstellung fällt somit kein Umgebungslicht oder zumindest eine geringere Lichtmenge des Umgebungslichts auf den Lichterfassungsbereich. Somit verändert sich ein Verlauf des Versorgungssignals, und dadurch die Energiemenge an elektrischer Energie, die von dem Photovoltaikmodul bereitgestellt werden kann.
-
Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, das Versorgungssignal gemäß einem vorgegebenen Überdeckungskriterium auszuwerten, um zu erkennen, ob die Überdeckung vorliegt. Nur dann, wenn die Überdeckung gemäß dem Überdeckungskriterium vorliegt, ist die Steuereinrichtung weiterhin dazu eingerichtet, ein Steuersignal zum Aktivieren des zumindest einen Aktors bereitzustellen. Das heißt, die Steuereinrichtung kann den Aktor mit dem Steuersignal ansteuern, um diesen zu betreiben und/oder dessen Betrieb freizuschalten. Das Steuersignal kann somit die elektrische Energie für den Betrieb umfassen oder transportieren.
-
Die durch die Betätigung ausgelöste Überdeckung kann somit als logisches Bestätigungssignal oder Aktivierungssignal, also als Trigger verstanden werden, um den Betrieb des Aktors auszulösen oder zu (de)aktivieren. Durch Nutzen des Photovoltaikmoduls kann zudem im Betrieb der Betätigungsvorrichtung auch ohne die Betätigung Energie aus dem Umgebungslicht zum Laden des Energiespeichers rückgewonnen werden. Insgesamt kann so eine gezielte Steuerung des jeweiligen Aktors umgesetzt werden.
-
Mit einem elektronisch betreibbaren Gerät ist vorliegend ein elektrisches oder elektronisches Bauteil oder System gemeint, das mittels elektrischer Energie versorgt und/oder betrieben werden kann. Das Gerät kann vorliegend zum Beispiel ein Kraftfahrzeug sein. Weitere Beispiel für ein solches Gerät sind später noch näher beschrieben.
-
Der Aktor oder Aktuator kann ein Bauteil oder Bauelement des Geräts sein. Bei entsprechender Aktivierung oder Betätigung kann durch den Aktor die gewünschte Gerätefunktion ausgeführt werden. Der Aktor kann zum Beispiel ein Stellglied für eine Gerätekomponente oder Gerätebaugruppe des Geräts sein. Es sind verschiedenen Arten von Aktoren, wie beispielsweise mechanische, optische, akustische, thermische oder chemische Aktoren bekannt. Bekannte Beispiele für Aktoren sind unter anderem ein Stellmotor, ein Leuchtmittel oder ein Lautsprecher. In einem Kraftfahrzeug kann der Aktor zum Beispiel ein Stellglied für eine Klimaanlage, beispielsweise zum Einstellen einer Luftzuführung, einer Luftstromverteilung oder einer Luftstrommischung sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Aktor zum Beispiel ein Stellglied für eine elektrische Handbremse (Feststellbremse) oder eine Innenraumbeleuchtung oder ein Infotainmentsystem eines Kraftfahrzeugs sein.
-
Die Betätigungseinrichtung kann eine durch manuelle Betätigung bedienbares oder betätigbares Bauteil oder Element des Geräts sein. Zum Beispiel als ein Schalter oder ein Bildschirm ausgebildet sein. Das Bedienelement kann eine Schnittstelle zur Interaktion für die Bedienperson mit dem Gerät sein. Das Bedienelement kann dazu die Bedieneingabe, also die Betätigung der Bedienperson aufnehmen. Die Bedieneingabe kann vorliegend zumindest ein Berühren einer Bedienfläche des Bedienelements mit einer vorgegebenen Betätigungskraft umfassen. Die Bedieneingabe kann zum Beispiel ein Drücken oder ein Drehen oder ein Wischen oder eine Kombination davon umfassen. Verschiedene, konkrete Ausgestaltungsmöglichkeiten für das Bedienelement sind im späteren Verlauf noch näher beschrieben.
-
Durch die Bedieneingabe kann das Bedienelement zumindest zwischen zwei Stellungen oder Zuständen verstellbar sein oder verstellt werden kann. Eine der Stellungen ist die vorgenannte Betätigungsstellung, eine weitere Stellung kann eine Neutralstellung sein. In der Betätigungsstellung ist das Bedienelement betätigt. In der Neutralstellung ist das Bedienelement unbetätigt, es liegt also keine Bedieneingabe vor.
-
Das Bedienelement kann gegenüber der Umgebung der Bedienvorrichtung vor oder über der Energiegewinnungseinrichtung, insbesondere vor oder über dem Photovoltaikmodul angeordnet sein. Dazu kann die Betätigungseinrichtung zum Beispiel ein Gehäuseelement umfassen, in dessen Innenraum die Energiegewinnungseinrichtung angeordnet ist. Bevorzugt umschließt das Gehäuseelement die Energiegewinnungseinrichtung vollständig. Das Bedienelement kann in eine Gehäusewand des Gehäuseelements integriert oder von dieser umfasst sein.
-
Die Energiegewinnungseinrichtung kann den eingangs beschriebenen Energy Harvester für die Betätigungsvorrichtung ausbilden. Mittels der vorliegenden Energiegewinnungseinrichtung kann vorliegend zum Beispiel elektrische Energie in einem Bereich von wenigen Mikrowattsekunden (µWs) erzeugt werden. Vorzugsweise kann die Energiemenge in einem Bereich bis 50 µWs, insbesondere bis 100 µWs liegen.
-
Das Photovoltaikmodul (photovoltaisches Modul) kann den eingangs beschriebenen Energiewandler für den Energy Harvester ausbilden. Das heißt, das Photovoltaikmodul kann elektromagnetische Energie, vorliegend das Umgebungslicht, in elektrische Energie umwandeln. Die elektrische Energie kann in Form von elektrischem Strom (Photostrom) oder elektrischer Spannung (Photospannung) von dem Photovoltaikmodul in Form des Versorgungssignals bereitgestellt oder abgegriffen werden.
-
Das Photovoltaikmodul kann zumindest eine, also eine oder mehrere photovoltaische Zellen umfassen. Eine photovoltaische Zelle oder Photovoltaikzelle ist ein an sich bekanntes elektronisches Bauelement. Die photovoltaische Zelle kann beispielsweise als Halbleiterbauelement ausgebildet sein.
-
Die Steuereinrichtung kann eine Datenverarbeitungseinrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen. Die Prozessoreinrichtung kann zum Beispiel einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Die Steuereinrichtung kann Programmcode aufweisen, durch den eine Auswerte- und Steuerroutine zum Auswerten des Versorgungssignals und Steuern des zumindest einen Aktors realisiert sein kann. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
-
Zum Auswerten nutzt die Steuereinrichtung das zuvor beschriebene Überdeckungskriterium. Das Überdeckungskriterium gibt an, ob die Überdeckung und somit die Betätigung des Bedienelements vorliegt oder nicht. Zum Beispiel kann gemäß dem Überdeckungskriterium ein Grenzwert oder Vergleichswert für das Versorgungssignal vorgegeben sein. Falls der Grenzwert überschritten ist (Versorgungssignalwert des Versorgungssignals ist größer als der oder gleich dem Grenzwert), liegt keine Überdeckung vor. Falls der Grenzwert unterschritten ist (Versorgungssignalwert des Versorgungssignals ist kleiner als der Grenzwert), liegt die Überdeckung vor.
-
Vorzugsweise wird das Versorgungssignal an die Steuereinrichtung und die Energiespeichereinrichtung bereitgestellt. Das heißt, die mittels des Versorgungssignals bereitgestellte Energie kann aufgeteilt werden. Die Steuereinrichtung kann einen Bereitschaftsmodus, also einen an sich bekannten Sleep-Mode (Schlafmodus) oder Ruhemodus aufweisen. In dem Bereitschaftsmodus ist ein Energiebedarf der Steuereinrichtung im Vergleich zu einem Steuerungsmodus zu reduzieren. In dem Steuerungsmodus kann das Auswerten und Steuern erfolgen. In dem Sleep-Modus führt die Steuereinrichtung hingegen kein Programm aus, sondern wartet auf ein Aktivierungssignal (Interrupt). Durch den Interrupt kann die Steuereinrichtung von dem Sleep-Mode in den Steuerungsbetrieb versetzt werden. Der Interrupt kann zum Beispiel durch Betätigen des Betätigungselements vorgegeben werden.
-
Bevorzugt kann das Steuersignal in Abhängigkeit von dem Versorgungssignal eine vorgegebene Aktoreinstellung oder Aktorfunktion für den Aktor vorgeben. Die Steuereinrichtung kann in einer Zuordnungsroutine eine dem Verlauf des Versorgungssignals zugeordnete Aktoreinstellung auswählen. Beispielsweise kann das Bedienelement mehr als eine, zum Beispiel zwei oder mehrere verschiedene Betätigungsstellungen aufweisen. In jeder der Stellungen kann zum Beispiel ein verschieden großer Bereiche des Lichterfassungsbereichs des Photovoltaikmoduls überdeckt sein. Somit ergeben sich abhängig von der Betätigungsstellung verschiedene Versorgungssignalverläufe, die in unterschiedlichen Aktoreinstellungen resultieren können.
-
Die Energiespeichereinrichtung kann vorliegend zum Beispiel ein Akkumulator oder eine Batterie oder ein anderer an sich bekannter elektrischer Energiespeicher zum Betreiben eines elektronischen Geräts beziehungsweise dessen Aktors sein.
-
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Betätigungsvorrichtung eine Kommunikationseinrichtung zur kabellosen Übertragung des Steuersignals an den zumindest einen Aktor. Somit kann eine kabellose, insbesondere drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen der Betätigungsvorrichtung und dem Gerät hergestellt werden. Der zumindest eine Aktor kann ferngesteuert werden.
-
Das Steuersignal kann zum Beispiel ein Funksignal gemäß einem vorgegebenen Kommunikationsstandard oder einer vorgegebenen Funktechnologie sein. Das Steuersignal kann zum Beispiel ein WLAN-Signal, ein Mobilfunksignal, ein Bluetooth-Signal oder ein NFC-Signal (NFC: Nearfield Communication - Nahfeldkommunikation) sein.
-
Um das Steuersignal zu übertragen, kann die Steuereinrichtung die Kommunikationseinrichtung ansteuern. Das Gerät kann zum Herstellen der Kommunikationsverbindung eine zu der Kommunikationseinrichtung der Betätigungsvorrichtung komplementäre Kommunikationseinrichtung umfassen. Die jeweilige Kommunikationseinrichtung kann zum Beispiel ein an den gewählten Kommunikationsstandard angepasstes Funkmodul, wie zum Beispiel eine Antenne, umfassen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Betätigungseinrichtung eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung für das Bedienelement. Die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung ist dazu eingerichtet, das Umgebungslicht für das Photovoltaikmodul bereitzustellen. Insbesondere wird nur ein Anteil oder Bruchteil des mittels der Hintergrundbeleuchtungseinrichtung bereitgestellten Lichts als das Umgebungslicht durch das Photovoltaikmodul erfasst.
-
Die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung ist somit die Lichtquelle des Umgebungslichts. Mittels der Hintergrundbeleuchtungseinrichtung kann eine Hintergrundbeleuchtung (sogenanntes backlight) für das Bedienelement realisiert sein. Eine solche Hintergrundbeleuchtung ist zum Beispiel von Bildschirmen oder hinterleuchteten Schaltern an sich bekannt.
-
Zum Bereitstellen des Lichts kann die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung zum Beispiel ein Leuchtmittel, wie zum Beispiel eine LED, umfassen. Das Leuchtmittel kann gemeinsam mit dem Photovoltaikmodul im Gehäuseinnenraum der Betätigungseinrichtung angeordnet sein. Alternativ kann das Leuchtmittel außerhalb des Gehäuseinnenraums angeordnet sein. Die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung kann beispielsweise einen Lichtleiters oder Lichtwellenleiter umfassen, der mit dem Bedienelement optisch gekoppelt ist und über den Licht aus der Umgebung zur Hintergrundbeleuchtung an das Bedienelement geleitet oder übertragen werden kann.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bedienelement einen Lichtdurchlassbereich zu einer Umgebung der Bedienvorrichtung. Der Lichterfassungsbereich des Photovoltaikmoduls ist dabei in dem Lichtdurchlassbereich angeordnet. Das heißt, der Lichterfassungsbereich und der Lichtdurchlassbereich können sich vollständig oder zumindest bereichsweise überlappen. Dadurch ist das Umgebungslicht für das Photovoltaikmodul durch den Lichtdurchlassbereich aus der Umgebung der Bedienvorrichtung bereitstellbar.
-
Somit kann zum Beispiel Sonnenlicht oder ein Licht einer Innenraumbeleuchtung eines Kraftfahrzeugs oder in einem Gebäude in der Umgebung der Bedienvorrichtung von dem Photovoltaikmodul durch den Lichtdurchlassbereich hindurch als Umgebungslicht erfasst werden. Der Lichtdurchlassbereich kann auch als Lichteinfallsbereich bezeichnet werden. Bei dem Lichtdurchlassbereich kann es sich um eine Öffnung oder ein Fenster mit einem für Licht durchlässigen oder transparenten Bereich handeln. Durch den Lichtdurchlassbereich kann somit Licht aus der Umgebung in den Gehäuseinnenraum gelangen und umgekehrt. Ein entsprechender Lichtdurchlassbereich ist zum Beispiel von Schaltern oder Bildschirmen zum Abstrahlen einer Hintergrundbeleuchtung an eine Bedienperson bekannt.
-
Alternativ oder zusätzlich zu dem Lichtdurchlassbereich kann ein Lichtleiter oder Lichtwellenleiter vorgesehen sein, um das Umgebungslicht an das Photovoltaikmodul zu übertragen oder zu transportieren. Der Lichtleiter kann dazu an einem Ende mit dem Photovoltaikmodul und an einem anderen Ende mit der Umgebung optisch gekoppelt sein.
-
Um eine optimale Energiegewinnung aus dem Umgebungslicht erzielen zu können, kann das Photovoltaikmodul einen Wirkungsgrad aufweisen, der an ein Lichtspektrum der jeweiligen Lichtquelle angepasst sein kann. Zum Beispiel kann das Photovoltaikmodul einen maximalen Wirkungsgrad in einem Spektralbereich von infrarotem Licht und/oder ultraviolettem Licht und/oder für den Menschen sichtbares Licht umfassen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Photovoltaikmodul eine photoaktive Schicht, die einen photosensitiven Farbstoff enthält. Das Photovoltaikmodul kann somit als Farbstoff-Solarzelle, insbesondere als Solid State-Farbstoff-Solarzelle ausgebildet sein. Im Unterschied zu herkömmlichen Photovoltaikmodulen, die Photovoltaikzellen aus Halbleiterbauelementen umfassen, wird der Farbstoff zur Energiewandlung genutzt.
-
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Photovoltaikmodul nicht an eine vorbestimmte geometrische Form oder einen Grundkörper gebunden ist. Der Farbstoff kann auf jede beliebige Form oder Körper aufgetragen werden. Zum Beispiel kann der Farbstoff als Photovoltaik-Lack oder Photovoltaik-Beschichtung bereitgestellt werden. Durch Verbinden mit elektrischen Kontakten kann somit eine funktionsfähige Photovoltaikzelle gebildet werden.
-
Die photoaktive Schicht kann auch als lichtempfindliche oder lichtsensitive Schicht bezeichnet werden. Die photoaktive Schicht gibt den Lichterfassungsbereich des Photovoltaikmoduls vor oder grenzt diese ein.
-
Erfindungsgemäß umfasst die Energiegewinnungseinrichtung zusätzlich ein piezoelektrisches Modul. Das Bedienelement ist dazu eingerichtet, das piezoelektrische Modul in der Betätigungsstellung mit einer Betätigungskraft zu beaufschlagen. Die Betätigungskraft ist insbesondere eine Kraft, die von der Bedienperson durch die Betätigung des Bedienelements ausgeübt wird. Beim Beaufschlagen mit der Betätigungskraft ist das piezoelektrische Modul dazu eingerichtet, ein weiteres Versorgungssignal zum Versorgen mit elektrischer Energie an die Steuereinrichtung bereitzustellen oder zu erzeugen. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, das Steuersignal zusätzlich in Abhängigkeit von dem weiteren Versorgungssignal bereitzustellen.
-
Das piezoelektrische Modul ist somit ein zusätzlicher Energiewandler, der für das Energy Harvesting mittels der Energiegewinnungseinrichtung eingesetzt werden kann. Die elektrische Energieversorgung der Steuereinrichtung und/oder der Energiespeichereinrichtung kann durch das Photovoltaikmodul und das piezoelektrische Modul zusammen erfolgen. Das weitere Versorgungssignal ist zudem ein (zusätzliches) logisches Bestätigungssignal, also ein Trigger, um den Aktor zu steuern.
-
Alternativ zu der beschriebenen Ausführungsform kann zum Beispiel nur das weitere Versorgungssignal als logisches Bestätigungssignal zum Aktivieren des Aktors genutzt werden Das Versorgungssignal des Photovoltaikmoduls wird hingegen nur zum Versorgen des Energiespeichers verwendet.
-
Das weitere Versorgungssignal kann analog zu dem Versorgungssignal ausgebildet sein. Zum Bereitstellen des Steuersignals kann die Steuereinrichtung das weitere Versorgungssignal gemäß einem weiteren Überdeckungskriterium, wie zuvor beschrieben, auswerten. Das weitere Überdeckungskriterium kann einen Grenzwert für die Betätigungskraft vorgeben. Falls der Grenzwert unterschritten ist (Versorgungssignalwert des weiteren Versorgungssignals ist kleiner als der Grenzwert), wurde das piezoelektrische Modul mit keiner oder keiner ausreichenden Betätigungskraft beaufschlagt. Falls der Grenzwert überschritten ist (Versorgungssignalwert des weiteren Versorgungssignals ist größer als der oder gleich dem Grenzwert), wurde das piezoelektrische Modul mit ausreichender Betätigungskraft beaufschlagt. Das Steuersignal wird bereitgestellt.
-
Das piezoelektrische Modul kann zum Beispiel mindestens ein, also einen oder mehrere piezoelektrische Sensoren umfassen. Ein piezoelektrischer Sensor nutzt den piezoelektrischen Effekt aus, um eine äußere Belastung, wie zum Beispiel eine Kraft oder einen Druck in elektrische Energie zu wandeln. Die Energiewandlung erfolgt dabei in an sich bekannter Weise, basierend auf der Verformung des Körpers des piezoelektrischen Sensors, die sich bei Belastungseinwirkung ergibt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bedienelement als eine berührungsempfindliche Bedienoberfläche ausgebildet. Entsprechend kann die Bedieneinrichtung zum Beispiel als Touchpad (Tastfeld) oder Touchscreen (Berührbildschirm) ausgebildet sein.
-
Eine solche Bedienoberfläche ist eine an sich bekannte Eingabeschnittstelle, um Bedieneingaben einer Bedienperson zu erfassen. Mittels der Bedienoberfläche kann eine Position eines Gegenstands, wie zum Beispiel eines Fingers ermittelt und insbesondere auch nachverfolgt werden. Die Berührungserkennung kann zum Beispiel mittels einer elektrischen Kapazität erfolgen. Natürlich sind aber auch andere Funktionsprinzipien zur Berührungserkennung, wie zum Beispiel das Messen einer elektrischen Induktivität, umsetzbar und bekannt.
-
Die zuvor beschriebenen Bedienstellung der berührungsempfindlichen Bedienoberfläche umfasst beispielsweise das Berühren der Oberfläche durch die Bedienperson. Die Neutralstellung umfasst hingegen keine Berührung.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bedienelement als Schaltelement ausgebildet. In Abhängigkeit von der Betätigung durch die Bedienperson ist das Schaltelement zwischen der Betätigungsstellung und einer Neutralstellung bewegbar. Das Bedienelement ist somit bewegbar oder verstellbar ausgebildet. Insbesondere ist das Bedienelement relativ zu dem Gehäuseelement bewegbar ausgebildet. In der Betätigungsstellung kann das Bedienelement zum Beispiel gedrückt sein und in Richtung des Gehäuseinnenraums bewegt werden. In der Neutralstellung findet hingegen keine Betätigung statt. Das Bedienelement ist ungedrückt. Das Bedienelement kann zum Beispiel ein Schalter, Taster oder Drehregler ausgebildet sein.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Betätigungssystem zum Steuern zumindest eines Aktors eines elektrisch betreibbaren Geräts. Das Betätigungssystem umfasst die zuvor beschriebene Betätigungsvorrichtung und das zuvor beschriebene elektronisch betreibbare Gerät mit dem zumindest einen Aktor. Das elektronisch betreibbare Gerät ist als ein Kraftfahrzeug oder ein Fahrzeugschlüssel für ein Kraftfahrzeug oder ein mobiles Endgerät, wie zum Beispiel ein Smartphone oder Tablet, ausgebildet.
-
Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet. Ist das Gerät ein Kraftfahrzeug, kann die Energiespeichereinrichtung zum Beispiel eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine 12-Volt-Batterie oder 48-V-Batterie oder eine Antriebsbatterie oder eine Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs sein. Durch Nutzen der Bedienvorrichtung kann somit die Fahrzeugbatterie geladen werden. Insbesondere auch dann, wenn sich das Fahrzeug im Standbetrieb oder Ruhezustand, also außerhalb des Fahrbetriebs, befindet.
-
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Steuern zumindest eines Aktors eines elektronisch betreibbaren Geräts mittels der Bedienvorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zunächst wird in Abhängigkeit von dem erfassten Umgebungslicht das Versorgungssignal mittels des Photovoltaikmoduls zum Versorgen der Steuereinrichtung und/oder des elektrischen Energiespeichers zum Betreiben des elektronisch betreibbaren Geräts bereitgestellt. Danach wird das Versorgungssignal gemäß dem vorgegebenen Überdeckungskriterium mittels der Steuereinrichtung ausgewertet, um zu erkennen, ob durch das Betätigen in der Betätigungsstellung des Bedienelements zumindest bereichsweisen die Überdeckung des Lichterfassungsbereichs des Photovoltaikmoduls vorliegt. Nur dann, wenn die Überdeckung vorliegt, wird schließlich das Steuersignal zum Steuern des zumindest einen Aktors mittels der Steuereinrichtung bereitgestellt.
-
Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.
-
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Betätigungssystems, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits in Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des Verfahrens und des Bediensystems hier nicht noch einmal beschrieben.
-
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
-
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur:
- Fig. ein Betätigungssystem zum Steuern zumindest eines Aktors eines elektronisch betreibbaren Geräts mittels Energy Harvesting.
-
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 der Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
-
Die Figur Fig. zeigt ein Betätigungssystem 1 zum Steuern zumindest eines Aktors 11 eines elektronisch betreibbaren Geräts 10 mittels sogenanntem Energy Harvesting, also der Energiegewinnung aus einer Umgebung. Mit Energy Harvesting ist vorliegend ein „Energie ernten“, also eine Energiegewinnung aus einer Umgebung gemeint. Es wird also Umgebungsenergie, wie zum Beispiel Umgebungslicht, oder eine Kraft genutzt, um den Aktor 11 anzusteuern. Das Steuern kann ein Betreiben und/oder ein Freischalten einer Aktorfunktion umfassen.
-
Das Betätigungssystem 1 ist vorliegend als das elektronisch betreibbare Gerät ausgebildet. Das Gerät im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Kraftfahrzeug 10, insbesondere ein Personenkraftwagen. Das Kraftfahrzeug umfasst als den Aktor 11 vorliegend zum Beispiel einen Stellmotor für eine elektronische Handbremse oder Feststellbremse des Kraftfahrzeugs. Das Steuern des Aktors 11 umfasst somit ein Ansteuern des Stellmotors, um die Handbremse des Kraftfahrzeugs zu aktivieren (Handbremse ist festgestellt) oder deaktivieren (Handbremse ist gelöst).
-
Das Kraftfahrzeug 10 umfasst zur Energieversorgung vorliegend auch einen elektrischen Energiespeicher 12. Der Energiespeicher 12 bildet eine Energiespeichereinrichtung für das Kraftfahrzeug 10 aus. Der Energiespeicher 12 zum Beispiel als handelsübliche Fahrzeugbatterie, insbesondere als Akkumulator, ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Energiespeicher 12 eine 12 Volt-Batterie oder 48 Volt-Batterie oder eine an sich bekannte Antriebs- oder Traktionsbatterie ausbilden.
-
Zum Steuern des Aktors 11 umfasst das Betätigungssystem 1 in dem Ausführungsbeispiel eine Betätigungsvorrichtung 20. Die Betätigungsvorrichtung 20 ist vorliegend von dem Kraftfahrzeug 10 umfasst. Die Betätigungsvorrichtung 20 bildet eine Eingabeschnittstelle für eine Bedienperson des Kraftfahrzeugs 10, wie zum Beispiel einen Fahrer, aus. Mittels einer Betätigung der Betätigungsvorrichtung 20 durch die Bedienperson kann der Aktor 11 angesteuert werden.
-
Die Betätigungsvorrichtung 20 umfasst eine Betätigungseinrichtung 21. Die Betätigungseinrichtung 21 weist ein Bedienelement 22 Bedienelement zum Betätigung durch die Bedienperson und ein Gehäuseelement 23 auf. Durch das Gehäuseelement 23 ist ein Gehäuseinnenraum I der Betätigungseinrichtung 21 von einer Umgebung U abgegrenzt. Die Umgebung kann zum Beispiel ein Innenraum des Kraftfahrzeugs 10 sein. Das Bedienelement 22 ist in eine der Gehäusewände des Gehäuseelements 23 integriert oder eingebaut.
-
Vorliegend ist das Bedienelement 22 als Schalter, insbesondere als Kippschalter ausgebildet. Ein solcher Kippschalter ist zur Bedienung einer elektronischen Handbremse an sich bekannt. Das Bedienelement 22 ist zwischen zumindest zwei Stellungen bewegbar. Eine der Stellungen ist eine Neutralstellung. In der Neutralstellung ist das Bedienelement unbetätigt, das heißt, die Bedienperson übt keine Bedieneingabe auf das Bedienelement 22 aus. Die vorliegende Fig. zeigt das Bedienelement 22 in der Neutralstellung. Eine andere der Stellungen ist eine Betätigungsstellung. In der Betätigungsstellung findet eine Bedieneingabe durch die Bedienperson statt oder liegt vor. In der Betätigungsstellung kann das Bedienelement 22 relativ zu einer Ebene, die die Gehäusewand bildet, gekippt oder bewegt sein.
-
Zum Wechseln oder Verstellen zwischen den Stellungen kann die Bedienperson durch die Betätigung das Bedienelement 22 mit einer vorgegebenen Betätigungskraft beaufschlagen. Dadurch kann das Bedienelement 22 manuell oder mechanisch aus der Neutralstellung in die Betätigungsstellung bewegt werden und umgekehrt.
-
Neben der Betätigungseinrichtung 21 umfasst die Betätigungsvorrichtung 20 auch eine Energiegewinnungseinrichtung 24. Die Energiegewinnungseinrichtung 24 bildet einen Energy Harvester (Energieernter) der Betätigungsvorrichtung 20 aus.
-
Die Energiegewinnungseinrichtung 24 umfasst dazu vorliegend zwei Energiewandler. Der erste Energiewandler ist als Photovoltaikmodul 24a ausgestaltet. Das Photovoltaikmodul 24a kann zum Beispiel eine oder mehrere photovoltaische Zellen aufweisen. Das Photovoltaikmodul 24a ist in an sich bekannter Weise dazu eingerichtet, elektromagnetische Energie, also Umgebungslicht L, in elektrische Energie, zum Beispiel in Form von Strom und/oder Spannung zu wandeln. Die erzeugte elektrische Energie kann das Photovoltaikmodul 24a als Versorgungssignal V1 bereitstellen. Das Versorgungssignals V1 trägt die photoelektrisch erzeugte Energie und kann zum Beispiel in Form einer elektrischen Spannung (Photospannung) oder eines elektrischen Stroms (Photostrom) abgegriffen werden.
-
Der zweite Energiewandler ist als ein piezoelektrisches Modul 24b ausgebildet. Das piezoelektrische Modul 24b ist in an sich bekannter Weise dazu ausgebildet, sich beim Einwirken einer Betätigungskraft F zu verformen und die Verformungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Die erzeugte elektrische Energie kann das piezoelektrische Modul 24b als ein weiteres Versorgungssignal V2 bereitstellen. Das Versorgungssignals V2 trägt die piezoelektrisch erzeugte Energie und kann zum Beispiel in Form einer elektrischen Spannung (Piezospannung) oder eines elektrischen Stroms (Piezostrom) abgegriffen werden.
-
Wie in der Fig. gezeigt, sind das photovoltaische Modul 24a und das piezoelektrische Modul 24b in dem Innenraum des Gehäuseelements 23 angeordnet oder eingebracht. Dabei ist das piezoelektrische Modul 24b oberhalb des oder über dem Photovoltaikmodul 24a angeordnet. Das Bedienelement 22 schließt das Photovoltaikmodul 24a und das piezoelektrische Modul 24b in dem Innenraum I ein und gegenüber der Umgebung U ab. Das Bedienelement 22 ist auf oder über dem piezoelektrischen Modul 24b angeordnet.
-
Zum Bereitstellen des Umgebungslicht L für das Photovoltaikmodul 24a, umfasst die Betätigungsvorrichtung 20 eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 27. Die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 27 kann ein Leuchtmittel, zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED) oder eine Leuchtdiodenschaltung umfassen, um das Umgebungslicht L zu erzeugen. Die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 27, insbesondere das Leuchtmittel in dem Gehäuseinnenraums I zwischen dem piezoelektrischen Modul 24b und dem Bedienelement 22 angeordnet.
-
Die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 27 ist dazu ausgebildet, eine Hintergrundbeleuchtung für das Bedienelement 22 umzusetzen. Dazu umfasst das Bedienelement 22 einen Lichtdurchlassbereich 22a. Der Lichtdurchlassbereich 22a kann zum Beispiel eine für das Umgebungslicht L transparente Öffnung oder ein transparenter Bereich in der Oberfläche des Bedienelements 22 sein. Durch den Lichtdurchlassbereich 22a kann das bereitgestellte Umgebungslicht L aus dem Gehäuseinnenraum I in die Umgebung U und umgekehrt austreten oder einfallen.
-
Zudem ist die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 27 dazu ausgebildet, das Umgebungslicht L zum Erfassen für die Energiewandlung an das Photovoltaikmodul 24a bereitzustellen. Insbesondere wird dabei nur der Anteil des mittels der Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 27 erzeugten Umgebungslichts L bereitgestellt, der nicht für die Funktion der Hintergrundbeleuchtung des Bedienelements benötigt wird. Es wird also nur ein überschüssiger Umgebungslichtanteil in elektrische Energie gewandelt.
-
Das piezoelektrische Modul 24b kann bevorzugt aus einem für das Umgebungslicht zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig transparenten Material gebildet sein. So kann sichergestellt werden, dass das der Umgebungslichtanteil durch das piezoelektrische Modul 24b hindurch zum Lichterfassungsbereich des Photovoltaikmoduls 24 gelangen kann.
-
Schließlich umfasst die Betätigungsvorrichtung 20 noch ein Energiemanagementsystem 28. Das Energiemanagementsystem 28 umfasst eine Steuereinrichtung 25 und eine Kommunikationseinrichtung 26. Die Steuereinrichtung 25 ist dazu ausgebildet, ein Steuersignal S zum Steuern des Aktors 11 zu erzeugen und insbesondere bereitzustellen. Die Kommunikationseinrichtung 26 ist dazu ausgebildet, eine Kommunikationsverbindung zum Übertragen des Steuersignals S mit dem Aktor 11, insbesondere einer komplementären Kommunikationseinrichtung des Aktors 11, auszubilden, insbesondere bereitzustellen.
-
Wie in der Fig. gezeigt, wird das Steuersignal S dabei kabellos, also zum Beispiel als Funksignal, an den Aktor 11 übertragen. Die Kommunikationseinrichtung 26 kann somit zum Beispiel ein Funkmodul, das nach einem vorgegebenen Funkübertragungsstandard ausgebildet ist, umfassen. Das Funkmodul kann zum Beispiel ein WLAN-Modul, ein Bluetooth-Modul oder ein Mobilfunkmodul sein. Mit dem in der Fig. gezeigten Betätigungssystem 1 kann nun folgende Funktion realisiert werden. Bei aktivierter Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 27, also wenn die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung das Umgebungslicht L abstrahlt, kann das Umgebungslicht L auf den Lichterfassungsbereich, also eine photosensitive Schicht des Photovoltaikmoduls 24a fallen. Das Photovoltaikmodul 24a kann das Umgebungslicht L erfassen und unter Verwendung des photovoltaischen Effekts die bereitgestellte Lichtenergie die elektrische Energie umwandeln. Die erzeugte elektrische Energie kann das Photovoltaikmodul 24a in Form des Versorgungssignals V1 ausgeben.
-
Das Versorgungssignal V1 kann das Photovoltaikmodul 24a einerseits zum elektrischen Versorgen an die Steuereinrichtung 25 übermitteln. Das heißt, das Photovoltaikmodul 24a bildet einen Energieversorger für die Steuereinrichtung 25 aus.
-
Andererseits kann das Photovoltaikmodul 24a das Versorgungssignal V1 zusätzlich oder alternativ an den elektrischen Energiespeicher 12 übermitteln. Der Energiespeicher 12 kann somit mittels des Photovoltaikmoduls 24a aufgeladen werden. So kann aus der überschüssigen Lichtmenge der Hintergrundbeleuchtung Energie zum Laden des Energiespeichers 12 rückgewonnen werden. Ist das Photovoltaikmodul 24a kein Energieversorger für die Steuereinrichtung 25, kann diese Funktion von dem Energiespeicher 12 übernommen werden. Der Energiespeicher 12 kann das Versorgungssignal V1 mittels der vorgenannten Kommunikationseinrichtung empfangen. Alternativ kann der Energiespeicher 12 kabelgebunden, insbesondere drahtgebunden an das Photovoltaikmodul 24a angeschlossen sein. So können Energieverluste bei der Übertragung reduziert werden.
-
Wird nun das Bedienelement 22 durch die Bedienperson betätigt und in die Bestätigungsstellung gebracht, ist das Bedienelement 22 ausgebildet, den Lichterfassungsbereich des Photovoltaikmoduls 24a bereichsweise oder vollständig gegenüber dem Umgebungslicht L zu überdecken. Das heißt, das Bedienelement 22 kann in der Betätigungsstellung das Photovoltaikmodul 24a gegenüber dem Umgebungslicht L abschirmen oder abdecken, so dass kein oder zumindest eine geringere Lichtmenge des Umgebungslichts L auf den Lichterfassungsbereich des Photovoltaikmoduls 24a fällt.
-
Durch das Überdecken verändert sich der Verlauf des Versorgungssignals V1. Zum Beispiel wird ein Photostrom oder eine Photospannung des Photovoltaikmoduls 24a im Vergleich zu einem Basiswert (Basissignal) reduziert. Diese Veränderung kann die Steuereinrichtung 25 detektieren.
-
Mit Überdecken kann ein Abschatten oder Abschirmen oder ein Wegleiten des Umgebungslichts L gemeint sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Überdeckung dadurch realisiert werden, dass das Bedienelement 22 durch das Kippen in der Betätigungsstellung mit einem Ende zwischen der Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 27 und dem piezoelektrischen Modul 24b angeordnet wird. Alternativ das Überdeck kann das Bedienelement 22 zum Beispiel eine Reflexions- und Transmissionsstruktur aufweisen, mittels welcher das Umgebungslicht L aus dem Innenraum I weggeleitet wird. Die Reflexions- und Transmissionsstruktur ist nur in der Betätigungsstellung aktiv.
-
Zusätzlich berührt das Betätigungselement 22 in der Betätigungsstellung das piezoelektrische Modul 24b. Dadurch wird das piezoelektrische Modul 24b durch das Bedienelement 22 in der Betätigungsstellung mit der Betätigungskraft F beaufschlagt. Das piezoelektrische Modul 24b verformt sich und wandelt die Verformungsenergie in an sich bekannter Weise in elektrische Energie um. Die elektrische Energie stellt das piezoelektrische Modul 24b in Form des weiteren Versorgungssignals V2 zur elektrischen Energieversorgung an die Steuereinrichtung 25 bereit. übertragen. Das heißt, piezoelektrische Modul 24b bildet einen weiteren Energieversorger für die Steuereinrichtung 25 aus.
-
Durch das Betätigen verändert sich der Verlauf des Versorgungssignals V2. Zum Beispiel wird ergibt sich ein Peak oder Puls in dem Piezostroms oder der Piezospannung. Der dem Piezostroms oder die Piezospannung wird aus einem Basiswert, zum Beispiel null, erhöht. Diese Veränderung kann die Steuereinrichtung 25 detektieren. Die Steuereinrichtung 25 ist dazu ausgebildet, die beiden Versorgungssignale V1, V2 auszuwerten. Durch das Auswerten soll erkannt werden, ob die Betätigungskraft F beziehungsweise die Überdeckung des Lichterfassungsbereichs des Photovoltaikmoduls 24a vorliegt oder nicht. Dadurch kann darauf rückgeschlossen werden, ob die Betätigung erfolgt ist und somit der Aktor 11 angesteuert werden soll oder nicht.
-
Dazu wertet die Steuereinrichtung 25 die Versorgungssignale V1, V2 gemäß einem jeweils vorgegebenen Überdeckungskriterium aus. Das jeweilige Überdeckungskriterium kann zum Beispiel einen Grenzwert für das jeweilige Versorgungssignal V1, V2 vorgeben. Im Fall des Versorgungssignals V1 kann der Grenzwert zum Beispiel ein Minimalwert für die Photospannung des Photovoltaikmoduls 24a sei, die mit der einfallenden Lichtmenge des Umgebungslichts L korreliert ist. Unterschreitet das Versorgungssignal V1 den Minimalwert, liegt die Überdeckung vor.
-
Im Fall des Versorgungssignals V2 kann der Grenzwert zum Beispiel ein Minimalwert für die Piezospannung des piezoelektrischen Moduls 24b sein, die mit der Betätigungskraft F korreliert ist. Überschreitet die Piezospannung den Minimalwert, wird ausreichend Betätigungskraft F auf das piezoelektrische Modul 24b ausgeübt, die Betätigungskraft F liegt vor.
-
Sind zum Beispiel das Vorliegen sowohl der Überdeckung als auch der Betätigungskraft F gemäß der Auswertung bestätigt, kann die Steuereinrichtung 25 die Betätigung bestätigen. Dann kann die Steuereinrichtung 25 das Steuersignal S zum Steuern des Aktors 11 erzeugen und diesen damit ansteuern.
-
Zum Übertragen des Steuersignals S an den Aktor 11 kann die Steuereinrichtung 25 die Kommunikationseinrichtung 26 zum Aufbauen der Kommunikationsverbindung ansteuern. Über die Kommunikationsverbindung kann das Steuersignal S an den Aktor 11 übertragen und somit der Aktor 11 angesteuert werden. Das Steuern des Aktors 11 kann im vorliegenden Fall das zum Beispiel das Betreiben des Stellmotors zum Aktivieren oder Deaktivieren der Handbremse oder Feststellbremse umfassen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Photovoltaikmodul 24a zum Beispiel als an sich bekanntes Halbleiterbauelement ausgebildet. Alternativ kann eine photoaktive oder lichtsensitive Schicht zum Beispiel durch einen photoaktiven Farbstoff realisiert sein. Das Photovoltaikmodul 24a kann somit zum Beispiel als Farbstoff-Solarzelle ausgestaltet sein.
-
Anders als in dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Bedienelement 22 zum Beispiel eine berührungssensitive Oberfläche ausbilden, wie sie zum Beispiel von einem Tastfeld oder Berührbildschirm bekannt ist. Des Weiteren kann das Umgebungslicht L zum Beispiel alternativ oder zusätzlich zu der Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 27 aus der Umgebung U an das Photovoltaikmodul 24a bereitgestellt werden. Dazu kann Licht aus der Umgebung U, wie zum Beispiel Sonnenlicht oder Licht einer Innenraumbeleuchtung des Kraftfahrzeugs, durch den Lichtdurchlassbereich 22a an das Photovoltaikmodul 24a übertragen werden.
-
Insgesamt zeigt das Ausführungsbeispiel, wie ein Funkschalter (Betätigungseinrichtung 21) und Sensoren (Steuereinrichtung 25) zur Energieversorgung die verfügbare Lichtenergie des Umgebungslichts L nutzen. Diese durch das so genannte Energy Harvesting erzeugte Energiemenge reicht dabei aus, um ein Funksignal, also das Steuersignal S, zu erzeugen. Durch das Funksignal kann der Aktor 11 angesteuert werden, um eine gewünschte Gerätefunktion auszuführen. Durch Betätigen des Schalters findet zudem eine Abdunkelung oder Reflexion statt, durch welche eine plötzlich messbare Schwankung in der Energiewandlung der Energiegewinnungseinrichtung 24 hervorgerufen wird. Diese Schwankung kann als logisches Betätigungssignal oder Bestätigungssignal genutzt werden, um die Ansteuerung des Aktors 11 auszulösen. Gleichzeitig kann während der ganzen Fahrt mit dem Kraftfahrzeug bei angeschalteter Hintergrundbeleuchtung (Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 27) Energie zurückgewonnen werden, indem zum Beispiel der Energiespeicher 12 geladen wird. Es kann somit ein Photovoltaiksensor zum Energy Harvesting für ein elektronisches Gerät realisiert sein kann.
