DE102022205309A1 - Verfahren zum Betrieb eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (38) zum Betrieb eines Innenraums (8) eines Kraftfahrzeugs (2), der einen Schallausgeber (28), eine damit verbundene Gegenschalleinheit (56) und einen Radarsensor (18) aufweist. Mittels des Radarsensors (18) wird eine Position (42) eines Kopfes (44) eines Insassen (46) ermittelt, und ein an der Position (42) vorhandener Schall (50) wird bestimmt. Mittels der Gegenschalleinheit (56) wird ein Gegenschallsignal (54) erzeugt und an den Schallausgeber (28) geleitet, um einen Gegenschall (58) zu erzeugen, wobei das Gegenschallsignal (54) derart erzeugt wird, dass bei einer Überlagerung des Schalls (50) mit dem Gegenschall (58) an der Position (42) zumindest teilweise eine destruktive Interferenz erfolgt. Ferner betrifft die Erfindung einen Innenraum (8) eines Kraftfahrzeugs (2) sowie ein Computerprogrammprodukt (36).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs sowie ein Computerprogrammprodukt.
  • Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen (Pkw), dienen zumindest teilweise dem Transport von Personen. Diese befinden sich dabei meist in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs, in dem eine oder mehrere Sitze für die Personen angeordnet sind. Während des Betriebs des Kraftfahrzeugs entstehen Geräusche, die von den sich in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs befindenden Personen als störend empfunden werden. Auch ist es möglich, dass derartige Geräusche, insbesondere sofern diese vergleichsweise monoton sind, zu einer vorzeitigen Ermüdung der sich in dem Innenraum befindenden Personen führen. Ferner ist es möglich, dass aufgrund derartiger Geräusche ein Fahrer des Kraftfahrzeugs von dem Geschehen um das Kraftfahrzeug herum abgelenkt wird, sodass die Wahrscheinlichkeit eines Unfalls erhöht ist. Derartige Geräusche treten beispielsweise bei Betrieb einer elektromotorischen Sitzverstellung auf, oder bei diesen Geräuschen handelt es sich um Fahrtgeräusche, wie beispielsweise Windgeräuschen oder Abrollgeräusche eines Reifens auf der Fahrbahn.
  • Zur Verringerung derartige Geräusche ist beispielsweise vorgesehen, mittels eines Mikrofons einen Schall in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zu erfassen und an eine Gegenschalleinheit zu leiten. Mittels dieser wird ein Gegenschallsignal erzeugt, das mittels eines Lautsprechers in den Innenraum ausgegeben wird. Das Gegenschallsignal ist derart ausgestaltet, dass nach Ausgabe mittels des Lautsprechers als Gegenschall eine destruktive Interferenz mit dem in dem Innenraum vorherrschenden Schall in einem vorbestimmten Bereich des Innenraums erfolgt.
  • Die Größe des Bereichs ist abhängig von der Wellenlänge des Schalls bzw. Gegenschalls. Dabei ist bei verringerten Wellenlängen und somit höheren Frequenzen des Schalls der Bereich verkleinert. Der Bereich wird üblicherweise derart gewählt, dass sich dieser in Kopfhöhe oberhalb eines Sitzes in dem Innenraum befindet, sodass sich darin ein Kopf einer auf dem Sitz sitzenden Person befindet.
  • Wenn jedoch die Person ihren Kopf bewegt und beispielsweise den Oberkörper vergleichsweise weit nach vorne oder zur Seite neigt, und/oder wenn der Sitz vergleichsweise weit verstellt ist, ist es möglich, dass im Bereich deren Kopfes keine destruktive Interferenz mehr stattfindet, falls der Bereich vergleichsweise kleinen gewählt wird. Vielmehr wird nunmehr zusätzlich zu dem Schall auch der Gegenschall von der Person wahrgenommen, was eine zusätzliche Geräuschbelastung darstellt. Infolgedessen ist der Komfort vergleichsweise stark geschmälert. Zur Vermeidung hiervon wird daher eine maximale Frequenz des Gegenschalls und somit auch des Gegenschallsignals derart gewählt, dass der Bereich vergleichsweise groß ist, sodass auch bei ungünstigen Positionierung des Kopfes der Person und auch des Sitzes der Kopf dennoch in dem Bereich verbleibt. Infolgedessen werden lediglich Geräusch mit vergleichsweise tiefen Frequenzen mittels des Gegenschallsignals berücksichtigt. Hochfrequente Geräusche hingegen, wie Windpfeifen, werden nicht berücksichtigt, und diese sind auch weiterhin von der sich in dem Innenraum befindenden Person wahrnehmbar, was den Komfort schmälert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs sowie einen besonders geeigneten Innenraums eines Kraftfahrzeugs als auch ein besonders geeignetes Computerprogrammprodukt anzugeben, wobei vorteilhafterweise ein Komfort erhöht ist.
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich des Innenraums durch die Merkmale des Anspruchs 5 und hinsichtlich des Computerprogrammprodukts durch die Merkmale des Anspruchs 6 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Das Verfahren dient dem Betrieb eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere landgebunden und vorzugsweise mehrspurig ausgestaltet. Hierbei ist es geeigneterweise möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen frei zu positionieren, insbesondere auf einer entsprechenden Fahrbahn. Hierfür weist das Kraftfahrzeug zum Beispiel entsprechende Räder auf. Zusammenfassend ist es bevorzugt möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen unabhängig von sonstigen Gegebenheiten an Land zu positionieren. Mit anderen Worten ist das Kraftfahrzeug geeigneterweise nicht schienengeführt. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen (Pkw) oder ein Nutzkraftwagen, wie ein Lastkraftwagen (Lkw) oder Bus.
  • Der Innenraum ist geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, dass sich eine oder mehrere Personen, die auch als Insassen bezeichnet werden, und insbesondere einen Fahrer des Kraftfahrzeugs umfassen, darin zumindest zeitweise aufhalten. Wenn das Kraftfahrzeug bewegt wird, werden dabei auch die sich in dem Innenraum befindenden Personen, also die Insassen, bewegt. Zweckmäßigerweise ist mittels einer Tür eine Öffnung des Innenraums des Kraftfahrzeugs abgedeckt oder zumindest abdeckbar. Vorzugsweise ist es daher möglich, die Tür bezüglich einer etwaigen Karosserie des Kraftfahrzeugs zu verstellen, sodass die Öffnung freigegeben ist. Somit ist es für die Person möglich, über die Öffnung in den Innenraum oder aus diesem zu gelangen. Beispielsweise ist die Tür schwenkbeweglich und/oder transversal verstellbar an der etwaigen Karosserie des Kraftfahrzeugs gelagert. Beispielsweise handelt es sich bei der Tür um eine Heckklappe oder besonders bevorzugt um eine Seitentür. Vorzugsweise umfasst der Innenraum einen oder mehrere Sitze, die von dem Insassen genutzt werden können. Hierbei ist es möglich, dass sich der Insasse auf dem Sitz sitzt, was dessen Komfort erhöht.
  • Der Innenraum umfasst einen Schallausgeber. Der Schallausgeber ist beispielsweise ein Lautsprecher. Der Lautsprecher ist vorzugsweise zur Ausgabe von Schallwellen in den Innenraum des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Hierfür ist der Lautsprecher geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Der Lautsprecher ist beispielsweise ein sogenannter Tieftöner, ein Mitteltöner oder ein Hochtöner oder umfasst zumindest einen oder mehrere hiervon. Alternativ hierzu ist der Schallausgeber beispielsweise zur Ausgabe von Körperschall geeignet, sowie vorgesehen und eingerichtet. Mit anderen Worten dient der Schallausgeber dem Ausgeben von Körperschall. Zum Beispiel ist der Schallausgeber nach Art einer Vibrationseinheit gefertigt. Hierbei weist der Schallausgeber insbesondere einen Elektromotor auf, mittels dessen ein Stempel oder dergleichen angetrieben ist, das mechanisch an einem Bauteil befestigt ist, beispielsweise an einer Membran oder dergleichen. Zumindest ist es möglich, mittels des Schallausgebers den Körperschall auf das oder ein weiteres Bauteil aufzubringen.
  • Der Innenraum weist ferner eine Gegenschalleinheit auf, die mit dem Schallausgeber verbunden ist, insbesondere signaltechnisch und/oder elektrisch. Mittels der Gegenschalleinheit ist es möglich, ein Gegenschallsignal zu erzeugen. Das Gegenschallsignal basiert hierbei insbesondere auf einem Schall. Wenn das Gegenschallsignal zu dem Schallausgeber geleitet wird, wird mittels dessen Gegenschall erzeugt und somit in den Innenraum ausgegeben, wobei der Gegenschall zu dem Gegenschallsignal korrespondiert.
  • Auch weist der Innenraum einen Radarsensor auf, der beispielsweise in einen Dachhimmel des Innenraums, vorzugsweise eines Fahrgastraums, den der Innenraum umfasst, integriert ist. Alternativ hierzu ist der Radarsensor beispielsweise in ein Armaturenbrett oder dergleichen integriert. Der Radarsensor weist einen oder mehreren Sender und/oder Empfänger auf, sodass es mittels des Radarsensors möglich ist, ein Objekt in dem Innenraum zu erfassen. Der Radarsensor ist dabei geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, die Position eines Kopfes eines Insassen des Innenraums zu ermitteln. Hierfür werden insbesondere mittels des Radarsensors ausgesandten und an dem Kopf reflektierte/gestreute Radarwellen verwendet. Vorzugsweise erfolgt zunächst eine Bestimmung des Abstandes des Kopfes von bestimmten Orten und nachfolgend eine Triangulation oder Trilateration, sodass die Position des Kopfes 2- oder 3-dimensional ermittelt wird.
  • Gemäß dem Verfahren wird mittels des Radarsensor die Position eines des Kopfes des Insassen ermittelt. Insbesondere wird das Verfahren lediglich dann durchgeführt, wenn sich der Insasse in dem Innenraum befindet. Vorzugsweise wird hierfür ein Zustand des Kraftfahrzeugs überwacht, und/oder das Verfahren wird lediglich dann durchgeführt, wenn das Kraftfahrzeug bewegt wird.
  • Zudem wird ein an der Position vorhandener Schall bestimmt, also der Schall, der sich an der Position des Kopfes befindet oder ergibt. Der Schall ist insbesondere ein Störgeräusch und es handelt sich somit bei dem Schall um zumindest ungewünschte Geräusche. Es ist jedoch möglich, dass in dem Innenraum weiterer Schall vorhanden ist, der beispielsweise seitens des Insassen gewünscht ist, oder der zur Realisierung einer Sicherheit erforderlich ist. Gemäß dem Verfahren wird nachfolgen jedoch lediglich der Schall weiterverwendet, der unerwünscht ist, oder von dem angenommen wird, dass dieser seitens des Insasse unerwünscht ist.
  • Basierend auf dem Schall wird ein Gegenschallsignal erzeugt, wofür die Gegenschalleinheit verwendet wird. Das Gegenschallsignal ist beispielsweise ein analoges oder digitales Signal. Mittels des Schallausgebers wird das Gegenschallsignal ausgegeben. Beispielsweise umfasst der Schallausgeber hierfür zusätzlich einen Verstärker, oder das Gegenschallsignal wird über einen Verstärker zu dem Schallausgeber geleitet. Alternativ ist kein derartiger Verstärker vorhanden. Zusammenfassend wird somit mittels des Schallausgebers der Gegenschall erzeugt, der zu dem Gegenschallsignal korrespondiert. Hierbei wird der Gegenschall beispielsweise an die Luft abgegeben und somit mittels dieser übertragen, insbesondere sofern der Schallausgeber der Lautsprecher ist oder diesen umfasst. Falls der Schallausgeber als Körperschallausgeber ausgestaltet ist, wird mittels des Gegenschalls insbesondere das etwaige Bauteil angeregt, sodass dieses entsprechend des Gegenschalls schwingt.
  • Das Gegenschallsignal wird hierbei mittels der Gegenschalleinheit, derart erstellt, das bei einer Überlagerung des Gegenschalls, der zu dem Gegenschallsignal korrespondiert, mit dem Schall an der Position des Kopfes zumindest teilweise, vorzugsweise vollständige, eine destruktive Interferenz zwischen diesen erfolgt, sodass durch den Insassen der Gegenschall vorzugsweise überhaupt nicht und der (ursprüngliche) Schall nicht oder lediglich in verringertem Maße wahrnehmbar ist. Zusammenfassend erfolgt die Auslöschung (destruktive Interferenz) des Schalls an der Position des Kopfes des Insassen, die zuvor ermittelt wurde.
  • Aufgrund des Verfahrens ist somit eine Geräuschbelastung in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs verringert, weswegen ein Komfort für den Insassen erhöht ist. Dabei erfolgt die Auslöschung des Schalls genau dort, wo sich der Kopf befindet. Falls somit der Insasse dessen Kopf bewegt, wird das Gegenschallsignal entsprechend angepasst. Somit wird der Schall stets ausgelöst, und auch der Gegenschall ist von dem Insassen nicht wahrnehmbar. Folglich ist auch bei einer ungünstigen Positionierung des Kopfes die Geräuschbelastung verringert und der Komfort erhöht. Aufgrund der Ermittlung der Position ist es dabei möglich, den Bereich, in dem die destruktive Interferenz erfolgt, vergleichsweise gering zu wählen, nämlich im Wesentlichen lediglich um den Kopf herum, wobei zwischen dem Kopf und dem Rand des Bereichs beispielsweise ein Abstand von 20cm, 10 cm oder 5cm vorhanden ist. Aufgrund des verringerten Größe des Bereichs ist es somit möglich, Schall auch mit vergleichsweise hohen Frequenzen mittels der destruktive Interferenz auszulöschen, weswegen ein Komfort weiter erhöht ist. Aufgrund des Abstands des Rands des Bereichs zu dem Kopf werden dabei auch geringfügige Bewegungen des Kopfes berücksichtigt. Insbesondere wird mittels des Gegenschallsignals und des darauf basierenden Gegenschalls der etwaig vorhandene zusätzliche Schall, der seitens des Insassen gewünscht ist, nicht beeinflusst, sodass dieser von dem Insassen stets wahrnehmbar ist.
  • Zweckmäßigerweise weist der Innenraum ein Steuergerät auf, mittels dessen das Verfahren zumindest teilweise ausgeführt wird. Zumindest wird mittels des Steuergeräts vorzugsweise der Schallausgeber angesteuert und/oder das Gegenschallsignal erzeugt. Hierfür weist das Steuergerät zweckmäßigerweise die etwaige Gegenschalleinheit auf. Das Steuergerät weist beispielsweise einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC) oder besonders bevorzugt einen Mikroprozessor auf, der zumindest teilweise programmierbar ausgestaltet ist. Insbesondere umfasst das Steuergerät einen Speicher, auf dem ein Computerprogrammprodukt abgespeichert ist, das mehrere Befehle umfasst, die bei Ausführung durch den Computer diesen veranlassen, das Verfahren durchzuführen. Vorzugsweise erfolgt mittels des Verfahrens eine Reduzierung der Belastung mit Schall mit Frequenzen zwischen 50 Hz und 1 kHz. Hierfür ist das Gegenschallsignal geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet.
  • Beispielsweise wird der Schall anhand einer Messung des Schalls an einem anderen Ort bestimmt. Beispielsweise wird zum Messen des Schalls ein Mikrofon oder ein Körperschallaufnehmer verwendet. Vorzugsweise ist das Mikrofon oder der Körperschallaufnehmer im Bereich einer Kopfstütze eines Sitzes integriert, auf dem der Insasse sitzt. Alternativ oder in Kombination hierzu ist das Mikrofon oder ein weiteres Mikrofon in einen Dachhimmel des Innenraums integriert. Auf diese Weise ist ein Abstand des Ort, an dem die Messung erfolgt, zu der Position des Kopfes vergleichsweise gering, sodass eine Genauigkeit beim Bestimmen des Schalls an der Position vergrößert ist.
  • Der Schall wird insbesondere kontinuierlich bestimmt, und auch das Gegenschallsignal wir kontinuierlich erzeugt, sodass der Gegenschall erzeugt wird. Somit ist im Wesentlichen kontinuierlich, zumindest solange das Verfahren durchgeführt wird, eine Geräuschbelastung reduziert.
  • Beispielsweise wird die Position lediglich einmalig ermittelt, zum Beispiel beim ersten Hinsetzen des Insassen auf den etwaigen Sitz, oder wenn beispielsweise davon auszugehen ist, dass die Position des Insassen endgültig ist, also insbesondere wenn das Kraftfahrzeug bewegt wird, oder bereits eine bestimmte Zeitspanne genutzt wird, wie zum Beispiel 1 Minute, 2 Minuten oder 5 Minuten. Auf diese Weise ist ein Energiebedarf vergleichsweise gering, und der Radarsensor kann beispielsweise nachfolgend für andere Aufgaben verwendet werden. Besonders bevorzugt jedoch wird die Position kontinuierlich ermittelt. Vorzugsweise wird hierbei das Gegenschallsignal in Abhängigkeit der jeweils neu bestimmten Position abgeändert. Somit ist auch einer Bewegung des Insassen, beispielsweise bei einem Vor- oder Zurseitebeugen die Geräuschbelastung verringert, weswegen ein Komfort erhöht ist.
  • Beispielsweise wird lediglich der Radarsensor für das Verfahren verwendet. Somit ist ein Hardwarebedarf vergleichsweise gering. Besonders bevorzugt jedoch wird bei dem Verfahren ein weiterer Sensors verwendet. Der weitere Sensors ist beispielsweise ein zusätzliche Radarsensor, dessen Überwachungsbereich beispielsweise gleich dem Überwachungsbereich des Radarsensor oder zumindest teilweise überlappend mit diesem ist. Hierbei sind beispielsweise die Überwachungsbereiche in unterschiedliche Richtungen gerichtet. Hierfür sind die beiden Radarsensor zweckmäßigerweise entsprechend angeordnet. Alternativ hierzu wird von den beiden Radarsensor oder sämtlichen Radarsensoren des Innenraums lediglich derjenige zur Bestimmung der Position verwendet, bei dessen Überwachungsbereich die Position des Kopfes mittig oder am weitesten in der Mitte liegt. Somit ist eine Genauigkeit beim Bestimmen der Ermittlung der Position erhöht.
  • Alternativ hierzu wird mittels des weiteren Sensors die Position überprüft. Mit anderen Worten wird mittels des weiteren Sensors ebenfalls die Position des Kopfes ermittelt und mit der mittels des Radarsensor ermittelten Position verglichen. Lediglich wenn diese zueinander einen vergleichsweise geringen Unterschied aufweisen, wird die mittels Radarsensor ermittelte Position weiter verwendet. Anderenfalls wird die fehlerhaft ermittelte Position des Kopfes nicht zum Erzeugen des Gegenschallsignals verwendet wird. Auf diese Weise erfolgt keine zusätzliche Geräuschbelastung aufgrund eines fälschlich erstellten Gegenschalls, weswegen der Komfort nicht übermäßig geschmälert, auch wenn beispielsweise die destruktive Interferenz nicht erfolgt. Zusammenfassend wird somit insbesondere eine Sensorfusion durchgeführt, weswegen die Genauigkeit beim Ermitteln der Position des Kopfes verbessert ist.
  • Beispielsweise wird als weiterer Sensoren ebenfalls ein Radarsensor verwendet. in einer weiteren Alternative erfolgt die Überprüfung der Position mittels eines weiteren Sensors, bei dem das Messprinzip abgewandelt ist. Insbesondere ist der weitere Sensor ein kapazitiver Sensor, ein Ultraschallsensor oder besonders bevorzugt ein optischer Sensor, vorzugsweise eine Kamera. Aufgrund der unterschiedlichen Messprinzipien ist es somit möglich, eine fehlerhafte Ermittlung der Position des Kopfes auszuschließen.
  • Beispielsweise wird die ermittelte Position des Kopfes lediglich zum Erstellen des Gegenschallsignals verwendet. Besonders bevorzugt jedoch wird eine Stellung einer Kopfstütze in Abhängigkeit der Position angepasst. Die Kopfstütze ist dabei insbesondere dem Sitz zugeordnet, auf dem der Insasse sitzt. Vorzugsweise ist die Kopfstütze elektrisch verstellbar ausgestaltet, und ein Bestandteil eines elektromotorischen Verstellantriebs. Dieser weist zusätzlich zu der Kopfstütze und dem Elektromotor zum Beispiel ein Getriebe auf, wie ein Schneckenradgetriebe. Mittels des Getriebes sind der Elektromotor, beispielsweise ein bürstenbehafteter Kommutatormotor oder ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC), und die Kopfstütze mechanisch miteinander verbunden. Insbesondere ist die Kopfstütze mittels eines Lagers an weiteren Bestandteilen des Sitzes gelagert, sodass ein Verstellweg der Kopfstütze mittels des Lagers vorgegeben ist. Insbesondere erfolgt die Anpassung der Stellung der Kopfstütze derart, dass sich die Kopfstütze in Höhe des Kopfes befindet. Auf diese Weise ist einerseits ein Anlehnen des Kopfes an der Kopfstütze möglich, weswegen ein Komfort erhöht ist. Andererseits ist bei einem etwaigen Unfall mittels der Kopfstütze der Kopf abgestützt, sodass eine Verletzung des Insasse vermieden oder zumindest eine Schwere hiervon verringert ist.
  • Der Innenraum ist ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs, das insbesondere landgebunden ist, und das beispielsweise ein Lastkraftwagen (Lkw), Bus oder bevorzugt ein Personenkraftwagen (Pkw) ist. Der Innenraum weist einen Schallausgeber auf, der insbesondere der Ausgabe von Schall in den Innenraum des Kraftfahrzeugs dient. Beispielsweise ist der Schallausgeber ein Lautsprecher oder umfasst diesen. Mittels dessen wird bei Betrieb Schall in Luft abgegeben, nämlich Schallwellen, die sich in der Luft fortpflanzen. Alternativ hierzu ist der Schallausgeber ein Körperschallausgeber, mittels dessen ein Bauteil angeregt wird, sodass dieses schwingt. Mittels des Bauteils oder eines damit gekoppelten weiteren Bauteils wird hierbei nachfolgend Schall abgegeben, der zu dem mittels des Körperschallausgebers aufgebrachtem Schall korrespondiert.
  • Der Innenraum weist ferner eine Gegenschalleinheit auf, die mit dem Schallausgeber verbunden ist, insbesondere signaltechnisch. Insbesondere ist es hierbei möglich, mittels der Gegenschalleinheit in Schallausgeber anzusteuern, sodass mittels dessen Schall ausgegeben wird. Mittels der Gegenschalleinheit ist es möglich, ein Gegenschallsignal zu erzeugen, insbesondere in Abhängigkeit eines vorhandenen Schalls und/oder basierend auf dem vorhandenen Schall. Hierfür ist die Gegenschalleinheit geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Das Gegenschallsignal, das mittels der Gegenschalleinheit erzeugt wird, ist dabei insbesondere derart, dass ein Gegenschall erzeugt wird, wenn das Gegenschallsignal mittels des Schallausgebers ausgegeben wird. Der Gegenschall interferiert mit dem vorhandenen Schall destruktiv, nämlich an einem bestimmten Ort oder in einem bestimmten Bereich. Der Ort/Bereich ist dabei einstellbar sowie Abhängig von einer Frequenz des Gegenschalls/Gegenschallsignals/Schalls.
  • Der Innenraum umfasst ferner einen Radarsensor. Der Radarsensor ist dabei geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, einen Kopf eines Insassen des Innenraums zu erfassen und daraus die Position des Kopfes des Insassen zu ermitteln. Der Radarsensor weist hierfür zweckmäßigerweise einen Sender und einen Empfänger auf, wobei mittels diesen beispielsweise jeweils eine Antenne zugeordnet ist. Zum Beispiel sind hierbei die Antennen zueinander beabstandet angeordnet oder ein Abstand zwischen diesen ist geringer als 1 cm, was eine Montage erleichtert. Alternativ hierzu ist die gleiche Antenne sowohl dem Sender als auch den Empfänger zugeordnet, wobei diese zeitlich abwechselnd von diesen genutzt wird.
  • Mittels des Senders werden bei Betrieb insbesondere Signale erzeugt, die mittels der Antenne als elektromagnetische Wellen, nämlich die Radarwellen, abgestrahlt werden. Sofern diese an einem Objekt, wie dem Kopf der Insassen, reflektiert und/oder gestreut werden, wird ein Teil davon zu dem Empfänger zugeordneten Antenne geleitet, sodass diese erfasst werden können. Anhand einer Veränderung der Wellenform und/oder der anhand der Laufzeit zwischen Aussenden und Empfangen der Radarwellen wird geeigneterweise der Abstand des Objekts, insbesondere des Kopfes, ermittelt. Vorzugsweise weist der Radarsensor mehrere derartige Empfänger auf, wobei jedem Empfänger beispielsweise jeweils ein Sender zugeordnet ist. Alternativ hierzu ist lediglich ein einziger Sender vorhanden. Aufgrund der Mehrzahl an Empfängern ist es möglich, mittels Triangulation oder Trilateration die Position des Kopfes zu bestimmen.
  • Der Innenraum ist gemäß einem Verfahren betrieben, bei dem mittels des Radarsensors eine Position eines Kopfes eines Insassen ermittelt wird. Ein an der Position vorhandener Schall wird bestimmt, und mittels der Gegenschalleinheit wird ein Gegenschallsignal erzeugt und an den Schallausgeber geleitet wird, um einen Gegenschall zu erzeugen. Das Gegenschallsignal wird dabei derart erzeugt, dass bei einer Überlagerung des Schalls mit dem Gegenschall an der Position zumindest teilweise eine destruktive Interferenz erfolgt.
  • Zweckmäßigerweise weist der Innenraum ein Steuergerät auf, das geeignet, insbesondere vorgesehen eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen. Das Steuergerät umfasst beispielsweise einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC) oder besonders bevorzugt einen Computer, der geeigneterweise programmierbar ausgestaltet ist. Insbesondere umfasst das Steuergerät ein Speichermedium, auf dem ein Computerprogrammprodukt, das auch als Computerprogramm bezeichnet ist, gespeichert ist, wobei bei Ausführung dieses Computerprogrammprodukts, also des Programms, der Computer veranlasst wird, das Verfahren durchzuführen.
  • Geeigneterweise umfasst der Innenraum einen Sitz, auf dem der Insasse sitzen und somit nutzen kann. Vorzugsweise umfasst der Innenraum mehrere derartige Sitze, wobei zumindest ein Teil davon zu einer gemeinsamen Bank zusammengefasst sind. Zweckmäßigerweise weist einer oder alle der Sitze eine Kopfstütze auf, die insbesondere verstellbar ist, vorzugsweise mittels eines Elektromotors. Geeigneterweise wird bei Betrieb die Stellung der Kopfstütze in Abhängigkeit der Position angepasst. Beispielsweise besteht der Innenraum lediglich aus dem Raum, in dem die Sitze angeordnet sind, also insbesondere einem Fahrgastraum. Alternativ hierzu weist der Innenraum noch weitere Bestandteile auf, die nicht zu dem Fahrgastraum gehören, die jedoch insbesondere mittels einer Karosserie des Kraftfahrzeugs umgeben sind.
  • Vorzugweise umfasst der Innenraum einen Schallempfänger, insbesondere ein Mikrofon, mittels dessen der in dem Innenraum vorhandene Schall erfasst werden kann. Vorzugsweise weist der Innenraum mehrerer derartige Mikrofone auf. Vorzugsweise sind die Mikrofone in den etwaigen Fahrgastraum angeordnet. Anhand des mittels der Mikrofone erfassten Schalls ist es dabei möglich, den an der Position vorhandenen Schall zu bestimmen. Insbesondere werden hierfür Schallwellen des Schalls verwendet, wobei anhand der Mikrofone eine Wellenlänge und ein Phasenversatz erfasst werden kann, sodass hieraus der Schall, insbesondere der Verlauf der Schallwellen, an der Position bestimmt werden kann.
  • Geeigneterweise umfasst der Innenraum eine Multimediaanlage, wie ein Radio. Geeigneterweise ist dieses mit dem Schallausgeber verbunden, sodass mittels dessen auch mittels der Multimediaanlage bereitgestellte Medieninhalte ausgegeben werden können, wie beispielsweise Musikstücke. Somit wird der Schallausgeber für mehrere Aufgaben verwendet, weswegen ein Komfort vergrößert, jedoch ein Gewicht und Herstellungskosten nicht erhöht sind.
  • Besonders bevorzugt wird bei dem Verfahren mittels des Radarsensors, oder mehrere Radarsensoren, die Position des Kopfes jedes Insassen in dem Innenraum ermittelt. Zudem wird der der jeweiligen Position vorhandenen Schall bestimmt. Mittels der Gegenschalleinheit oder mehreren Gegenschalleinheit wird für jede dieser Position jeweils ein Gegenschallsignal erzeugt und an den Schallausgeber oder mehrere oder unterschiedliche Schallausgeber geleitet, um den Gegenschall zu erzeugen. Hierbei ist der Gegenschallsignal derart, dass bei jeder Position zumindest teilweise eine destruktive Interferenz erfolgt.
  • Insbesondere wird hierbei an einer der Position der Gegenschall, der zur destruktive Interferenz mit dem Schall an einer anderen Position verwendet wird, ebenfalls ausgelöscht, sodass der Gegenschall von keinem der Insasse wahrnehmbar ist. Beispielsweise wird hierbei ein an einer der Positionen gewünschter Schall, der beispielsweise mittels basierend auf der Ausgabe der etwaigen Multimediaanlage erzeugt wurde, als Schall verwendet, der an einer anderen Position mittels des entsprechenden Gegenschallsignals destruktive interferiert. Somit ist es beispielsweise möglich, dass in dem Innenraum für zwei Insassen unterschiedliche Inhalte mittels der Multimediaanlage ausgegeben werden.
  • Zusammenfassend ist es somit möglich, um die Position jedes Kopfes jedes Insassen des Innenraums einen Bereich zu bestimmen, indem aufgrund des erstellten Gegenschalls lediglich der von der jeweiligen Person gewünschte Schall wahrnehmbar ist. Hierbei ist es möglich, dass sich der gewünschte Schall zwischen den einzelnen Insassen unterscheidet. Auf diese Weise ist eine Individualisierung möglich und ein Komfort für sämtliche Insassen erhöht. Beispielsweise sind hierfür mehrere Radarsensor und/oder Schallausgeber und/oder Gegenschalleinheiten vorhanden, sodass eine Genauigkeit beim Erstellen der Bereiche verbessert ist.
  • Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Innenraum. Die Erfindung betrifft ferner insbesondere ein Steuergerät. Das Steuergerät ist hierbei geeignet, insbesondere vorgesehen eingerichtet, das Verfahren durchzuführen. Das Steuergerät umfasst vorzugsweise die Gegenschalleinheit, mittels derer bei Betrieb das Gegenschallsignal erstellt wird. Mit anderen Worten ist die Gegenschalleinheit in das Steuergerät integriert. Beispielsweise ist die Gegenschalleinheit mittels einer Softwareroutine oder bestimmten elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen des Steuergeräts zumindest teilweise gebildet.
  • Das Computerprogrammprodukt umfasst eine Anzahl an Befehlen, die bei der Ausführung des Programms (Computerprogrammprodukts) durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren zum Betrieb eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs, der einen Schallausgeber eine damit verbundene Gegenschalleinheit und einen Radarsensor aufweist durchzuführen. Bei dem Verfahren wird mittels des Radarsensors eine Position eines Kopfes eines Insassen ermittelt wird, und ein an der Position vorhandener Schall wird bestimmt wird. Mittels der Gegenschalleinheit wird ein Gegenschallsignal erzeugt und an den Schallausgeber geleitet wird, um einen Gegenschall zu erzeugen. Das Gegenschallsignal wird dabei derart erzeugt, dass bei einer Überlagerung des Schalls mit dem Gegenschall an der Position zumindest teilweise eine destruktive Interferenz erfolgt.
  • Der Computer ist zweckmäßigerweise ein Bestandteil eines Steuergeräts und beispielsweise mittels dessen gebildet. Der Computer umfasst vorzugsweise einen Mikroprozessor oder ist mittels dessen gebildet. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise eine Datei oder ein Datenträger, der ein ausführbares Programm enthält, das bei einer Installation auf einem Computer das Verfahren automatisch ausführt.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist. Ein derartiges Speichermedium ist beispielsweise eine CD-ROM, eine DVD oder eine Blu-Ray Disc. Alternativ hierzu ist das Speichermedium ein USB-Stick oder ein sonstiger Speicher, der zum Beispiel wiederbeschreibbar oder lediglich einmalig beschreibbar ist. Ein derartiger Speicher ist beispielsweise ein Flash Speicher, ein RAM oder ein ROM.
  • Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf den Innenraum / das Kraftfahrzeug / das Steuergerät / das Computerprogrammprodukt / das Speichermedium sowie untereinander zu übertragen und umgekehrt.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    • 1 in einer Seitenansicht schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem Innenraum, und
    • 2 ein Verfahren zum Betrieb des Innenraums.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist schematisch vereinfacht in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug 2 in Form eines Personenkraftwagens (Pkw) dargestellt. Das Kraftfahrzeug 2 weist mehrere Räder 4 auf, mittels derer ein Kontakt zu einer nicht näher dargestellten Fahrbahn erfolgt. Die Räder 4 sind mittels eines Fahrwerks an einer Karosserie 6 des Kraftfahrzeugs 2 angebunden, mittels derer ein Innenraum 8 umgeben ist. Innerhalb des Innenraums 8 ist ein Fahrgastraum 10 angeordnet, innerhalb dessen sich mehrere Sitze 12 befinden, von denen lediglich ein einziger dargestellt ist. Der Sitz 12 umfasst eine Kopfstütze 14, die an eine Lehne 16 mittels eines nicht dargestellten Lagers beweglich gelagert ist. Zudem ist die Kopfstütze 14 entlang des mittels des Lagers vorgegebenen Verstellwegs mittels eines Elektromotors über ein Getriebe angetrieben. Somit sind die Kopfstütze 14 und der Elektromotor sowie das Getriebe Bestandteile eines nicht näher bezeichneten elektromotorischen Verstellantriebs.
  • Der Innenraum 8 weist ferner einen Radarsensor 18 auf, der dem Aussenden von Radarwellen 20 dient. Sofern diese an einem Objekt geeignet reflektiert und/oder gestreut werden, gelangen diese erneut zurück zu dem Radarsensor 18 sodass der Abstand des Objekts zu dem Radarsensor 18 und hieraus eine dreidimensionale Position des Objekts mittels Trilateration bestimmt werden kann. Hierfür weist der Radarsensor 18 mehrere nicht näher dargestellte Empfänger für die Radarwellen 20 auf. Der Radarsensor 18 ist in einen Dachhimmel 22 des Fahrgastraums 10 integriert, nämlich oberhalb des Sitzes 12. Dort ist ebenfalls ein Mikrofon 24 angeordnet, mittels dessen ein in dem Innenraum 8, nämlich in dem Fahrgastraum 10, vorhandener Schall erfasst werden kann.
  • Ferner ist in dem Fahrgastraum 10 ein weiterer Sensor 26, nämlich eine Kamera, angeordnet, die auf den Sitz 12 gerichtet ist. Auch weist der Innenraum 8 einen Schallausgeber 28 auf, der als Lautsprecher ausgestaltet ist. Zudem umfasst der Innenraum 8 ein Steuergerät 30, das jedoch im Vergleich zu dem Schallausgeber 28, zu dem weiteren Sensor 26, zu dem Mikrofon 24, zu dem Radarsensor 18 und zu dem Sitz 12 außerhalb des Fahrgastraums 10 angeordnet ist. Mittels des Steuergeräts 30 wird der Radarsensor 18 sowie der weitere Sensor 24, das Mikrofon 26 und der Schallausgeber 28 betrieben, wofür diese mit dem Steuergerät 30 verbunden sind, nämlich signaltechnisch sowie elektrisch. Hierbei wird mittels des Steuergeräts 30 auch die Bestromung dieser durchgeführt.
  • Das Steuergerät 30 weist einen Computer 32 in Form eines programmierbaren Mikroprozessors auf. Zudem weist das Steuergerät 30 ein Speichermedium in Form eines Speichers 34 auf, auf dem ein Computerprogrammprodukt 36 gespeichert ist. Das Computerprogrammprodukt 36 umfasst mehrere Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch den Computer 32 diesen veranlassen ein in 2 dargestelltes Verfahren 38 zum Betrieb des Innenraums 8 auszuführen. Mit anderen Worten ist der Innenraum 8, der den Schallausgeber 28 und den Radarsensor 18 aufweist, gemäß dem Verfahren 38 betrieben.
  • In einem ersten Arbeitsschritt 40 wird mittels des Radarsensors 18 eine Position 42 eines Kopfes 44 eines Insassen 46 ermittelt. Hierfür werden mittels des Radarsensor 18 die Radarwellen 20 ausgesandt, die an dem Kopf 44 des Insassen 46 reflektiert/gestreut werden, wenn dieser auf dem Sitz 12 sitzt. Ein Teil der reflektierten/gestreuten Radarwellen 20 treffen auf den Radarsensor 18 und werden von diesem empfangen. Anhand des zeitlichen Abstands zwischen dem Aussenden und dem Empfangen der Radarwellen 20 wird der räumliche Abstand und hieraus und mittels Trilateration die Position 42 ermittelt.
  • Mittels des weiteren Sensors 26 wird die auf diese Weise ermittelte Position 42 überprüft. Hierfür wird mittels des weiteren Sensors 26, also der Kamera, ein Bild des Fahrgastraums 10 erstellt und in dem Bild die Position 42 des Kopfes 44 ebenfalls ermittelt. Wenn sich die beiden auf diese Weise ermittelten Positionen um weniger als 4 cm unterscheiden, ist die mittels des Radarsensor 18 ermittelte Position 42 verifiziert. Anderenfalls wird die Position 42 mittels des Radarsensor 18 erneut ermittelt. Wenn mehrmals die Position 42 nicht mittels des weiteren Sensors 26 verifiziert werden kann, wird das Verfahren 38 abgebrochen.
  • In einem sich anschließenden zweiten Arbeitsschritt 48 wird ein an der ermittelten Position 42 vorhandener Schall 50 bestimmt. Hierfür wird mittels des Mikrofons 24 der in dem Fahrgastraum 10 vorhandene Schall erfasst, also gemessen. Anhand des bekannten Orts des Mikrofons 24 und der ermittelten Position 42 wird bestimmt, welche Phasenlage die einzelnen Schallwellen des Schalls 50 an der Position 42 aufweisen, sodass der an der Position 42 vorhandene Schall 50 bestimmt ist. Bei dem Schall 50 handelt es sich lediglich um ungewünschte Geräuschen, wie zum Beispiel um Windgeräusche oder Abrollgeräusche der Räder 4 auf der Fahrbahn. Es ist möglich, dass in dem Fahrgastraum 10 zusätzlicher Schall vorhanden ist, der jedoch bei dem Verfahren 38 nicht berücksichtigt wird. Dieser zusätzliche Schall basiert beispielsweise auf Signalen, die mittels einer nicht näher dargestellten Multimediaanlage erstellt wurden, und mittels derer insbesondere der Schallausgeber 28 oder ein anderer Lautsprecher beaufschlagt wurde.
  • In einem sich anschließenden dritten Arbeitsschritt 52 wird basierend auf dem bestimmten Schall 50 ein Gegenschallsignal 54 erstellt. Hierfür werden mittels des Computers 32 durchgeführte Softwareroutinen verwendet, die in dem Computerprogramm hinterlegt sind. Somit wirkt das Steuergerät 30 als Gegenschalleinheit 56 mittels derer das Gegenschallsignal 54 erstellt wird. Mit anderen Worten weist der Innenraum 8 somit zudem die Gegenschalleinheit 56 auf, die mit dem Schallausgeber 28 verbunden ist. Das auf diese Weise erzeugte Gegenschallsignal 54 wird an den Schallausgeber 28 geleitet, sodass mittels dessen ein Gegenschall 58 ausgegeben wird. Der Gegenschall 58 korrespondiert hierbei zu dem Gegenschallsignal 54.
  • Das Gegenschallsignal 54 wird derart erzeugt, das bei einer Überlagerung des Schalls 50 mit dem Gegenschall 58 an der Position 42 eine destruktive Interferenz erfolgt. Mit anderen Worten wird der Schall 50 aufgrund des Gegenschalls 58 ausgelöscht. Hierbei handelt es sich bei dem Schall 50 um den angenommenen Wert des Schalls an der Position 42, der mittels des Mikrofons 24 gemessen wurde. Bei dem etwaig vorhandenen zusätzlichen Schall erfolgt keine destruktive Interferenz mit dem Gegenschall 58. Somit ist für den Insassen 46 der Schall 50 nicht wahrnehmbar, sodass eine Geräuschbelastung für den Insassen 46 reduziert ist. Der etwaig vorhandene zusätzliche Schall jedoch kann von dem Insassen 46 wahrgenommen werden.
  • Zudem wird in dem dritten Arbeitsschritt 52 eine Stellung 60 der Kopfstütze 14 in Abhängigkeit der Position 42 angepasst. Hierfür wird der die Kopfstütze 14 antreibende Elektromotor entsprechend angesteuert, sodass die Kopfstütze 14 auf die gleiche Höhe wie der Kopf 44 verbracht wird. Somit erfolgt bei einem etwaigen Unfall des Kraftfahrzeugs 2 ein Abstützen des Kopfes 44 mittels der Kopfstütze 14, und eine schwere Verletzung des Insassen 46 wird vermieden. Auch ist es möglich, dass der Insasse 46 seinen Kopf 44 an der Kopfstütze 14 anlehnt, was einen Komfort erhöht.
  • Nach Abschluss des dritten Arbeitsschritts 52 wird im Wesentlichen unverzüglich der erste Arbeitsschritt 40 erneut durchgeführt und anschließend wiederum der zweite und dritte Arbeitsschritt 48, 52, sodass die Position 42 im Wesentlichen kontinuierlich ermittelt wird. Auch wird kontinuierlich anhand der jeweils neu ermittelten Position 42 der Schall 50 bestimmt sowie das Gegenschallsignal 54 erzeugt. Folglich erfolgt auch bei einer Bewegung des Insassen 46 die destruktive Interferenz stets an der jeweils aktuelle Position 42 des Kopfes 44, so das eine Geräuschbelastung vermieden ist. Auf diese Weise ist es zudem möglich, vergleichsweise hochfrequente Geräusche mittels des Gegenschalls 58 zu unterdrücken. Auch wird die Stellung der Kopfstütze 14 jeweils entsprechend angepasst, sodass die Sicherheit und der Komfort durchgehend erhöht sind.
  • Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Kraftfahrzeug
    4
    Rad
    6
    Karosserie
    8
    Innenraum
    10
    Fahrgastraum
    12
    Sitz
    14
    Kopfstütze
    16
    Lehne
    18
    Radarsensor
    20
    Radarwelle
    22
    Dachhimmel
    24
    Mikrofon
    26
    weiterer Sensor
    28
    Schallausgeber
    30
    Steuergerät
    32
    Computer
    34
    Speicher
    36
    Computerprogrammprodukt
    38
    Verfahren
    40
    erster Arbeitsschritt
    42
    Position
    44
    Kopf
    46
    Insasse
    48
    zweiter Arbeitsschritt
    50
    Schall
    52
    dritter Arbeitsschritt
    54
    Gegenschallsignal
    56
    Gegenschalleinheit
    58
    Gegenschall
    60
    Stellung

Claims (6)

  1. Verfahren (38) zum Betrieb eines Innenraums (8) eines Kraftfahrzeugs (2), der einen Schallausgeber (28), eine damit verbundene Gegenschalleinheit (56) und einen Radarsensor (18) aufweist, bei welchem - mittels des Radarsensors (18) eine Position (42) eines Kopfes (44) eines Insassen (46) ermittelt wird, - ein an der Position (42) vorhandener Schall (50) bestimmt wird, und - mittels der Gegenschalleinheit (56) ein Gegenschallsignal (54) erzeugt und an den Schallausgeber (28) geleitet wird, um einen Gegenschall (58) zu erzeugen, wobei das Gegenschallsignal (54) derart erzeugt wird, dass bei einer Überlagerung des Schalls (50) mit dem Gegenschall (58) an der Position (42) zumindest teilweise eine destruktive Interferenz erfolgt.
  2. Verfahren (38) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position (42) kontinuierlich ermittelt wird.
  3. Verfahren (38) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Position (42) mittels eines weiteren Sensors (26) überprüft wird.
  4. Verfahren (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellung (60) einer Kopfstütze (14) in Abhängigkeit der Position (42) angepasst wird.
  5. Innenraum (8) eines Kraftfahrzeugs (2), der einen Schallausgeber (28), eine damit verbundene Gegenschalleinheit (56) und einen Radarsensor (18) aufweist, und der gemäß einem Verfahren (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 betrieben ist.
  6. Computerprogrammprodukt (36), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer (32) diesen veranlassen, das Verfahren (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10036435C1 (de) 2000-07-26 2001-09-20 Siemens Ag Aktives Geräuschunterdrückungssystem
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