-
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von Sitzkomfortsitzkomfortsystemen und einen Sitz.
-
Nach dem Stand der Technik ist zum Beispiel aus der
DE 10 2017 112 803 A1 eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Systems, insbesondere einer Lordosenstützen mit zumindest zwei Luftkissen bekannt. Die bekannte Schaltung ist somit für ein Sitzkomfortsystem geeignet. Für die Steuerung weiterer Sitzkomfortsysteme müssen weitere Schaltungsanordnungen zur Verfügung stehen.
-
1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung für ein Sitzkomfortsystem nach dem Stand der Technik. Ein Sitzkomfortsystem, beispielsweise mit einer pneumatischen Lordosestützvorrichtung und/oder Massagevorrichtung für einen Sitz, umfasst typischerweise eine Mehrzahl von Luftkissen, welche gefüllt und mit einem gewünschten ggf. zeitlich abhängigen Druck beaufschlagt werden können. Dazu umfasst das Sitzkomfortsystem eine Steuerung, eine Pumpe zum Beaufschlagen der Luftkissen mit Druck und eine Mehrzahl von Ventilen, wobei zweckmäßigerweise jedem Luftkissen zumindest ein Ventil zugeordnet ist. Jedes dieser Ventile kann nach dem Stand der Technik einen Aktuator mit einem SMA-Element (Formgedächtnis-Element) umfassen, welches je nach Bestromung das Ventil in einen geöffneten, teilgeöffneten oder geschlossenen Funktionszustand versetzt. Die zugeführte Leistung muss üblicherweise in einem sehr eng definierten Bereich gehalten werden, um eine zuverlässige Aktivierung des Aktuators zu gewährleisten und dennoch eine thermische Überlastung und somit eine dauerhafte Schädigung des SMA-Elementes zu vermeiden. Somit muss eine Steuervorrichtung zweckmäßigerweise über Sensoren zur Strom-, Spannungs- und/oder Temperaturüberwachung verfügen. Die Steuerungsvorrichtungen müssen über Kommunikationsschnittstellen verfügen, um über in einem Fahrzeug vorhandene Schalter und/oder einen Bordcomputer gesteuert zu werden. Die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung umfasst einen Eingang 1 zur Spannungsversorgung, der mit einem nachgeschaltetem Eingangsfilter 2 verbunden ist. Der Eingangsfilter 2 ist direkt und indirekt über einen LDO-Regulator 3 mit einem Mikrocontroller 4 verbunden.
-
Als weiteren Eingang weist die Schaltung eine LIN (Local Interconnect Network)-Kommunikationsschnittstelle 10, welche insbesondere einen Sendeempfänger aufweist, eine Schaltereingangsschnittstelle 12 und eine weitere Eingangsschnittstelle 14 auf. Die Schaltereingangsschnittstelle 12 ist insbesondere zum Verarbeiten widerstandsbasierter Schaltersignale geeignet, wobei die Schaltereingangsschnittstelle 12 für eine Mehrzahl von Schaltereingängen ausgelegt sein kann, z.B. Sitzverstellung, insbesondere Position und Lordose, und Massage. Die weitere Eingangsschnittstelle umfasst hier ein Kodierungsmittel. Die Eingänge LIN-Kommunikationsschnittstelle 10, Schaltereingangsschnittstelle 12 und weitere Eingangsschnittstelle 14 sind ebenfalls mit dem Mikrocontroller 4 verbunden. Weiterhin empfängt der Mikrocontroller 4 Daten von einem Temperatursensor 200, insbesondere für die Temperaturüberwachung, und einem Stromsensor 50.
-
An den Mikrocontroller 4 sind sechs SMA Treiber 20-1 bis 20-6 angeschlossen, welche jeweils über einen seriellen Vorwiderstand 21-1 bis 21-6 mit dem jeweiligen SMA-Element 100-1 bis 100-6 verbunden sind. Weiterhin ist ein Pumpentreiber 40 mit dem Mikrocontroller 4 verbunden, der zur Ansteuerung der Pumpe 300 dient. In diesen Kreis ist der Stromsensor 50 eingeschaltet. Eine Erweiterung um weitere Ventile, Pumpen oder weitere Elemente erhöht die Anzahl an notwendigen Komponenten. Die dafür erforderliche Vielzahl von elektronischen Komponenten benötigt einen großen Bauraum. Zusätzlich ist die notwendige Entwicklung, Validierung und der Einbau der Einzelkomponenten Zeit- und kostenintensiv.
-
Aus der
DE 60 112 595 T2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Gewichts einer Person auf einem Sitz bekannt. Das Dokument offenbart weiterhin, dass ein ASIC (Anwendungsspezifische integrierte Schaltung) das Sensorsignal aufbereiten kann.
-
Die
DE 10 2010 002 504 B4 betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung einer elektronischen Einrichtung. Die Druckschrift offenbart einen Sensor zur Bestimmung einer Belegung eines Fahrzeugsitzes durch einen Fahrzeug Insassen. Dabei kann es sich auch um eine Kombination aus einem Sensor und einem ASIC handeln.
-
Aufgabe der Erfindung ist es eine Schaltungsanordnung für Sitzkomfortsysteme und einen Sitz mit Sitzkomfortsystemen anzugeben, welche die Nachteile nach dem Stand der Technik verbessert.
-
Die Aufgabe wird bezüglich der Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bezüglich des Sitzes mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
-
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Steuerung von Sitzkomfortfunktionen, umfasst
- - einen Eingang,
- - einen Ausgang und
- - einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC),
wobei der ASIC dazu ausgelegt ist, eine oder mehrere Sitzkomfortfunktionen steuern.
-
Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst eine Sitzkomfortfunktion zumindest eine Massagefunktion oder eine Lordosestützfunktion.
-
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung liegt insbesondere im geringeren Bauraumbedarf.
-
In Ausgestaltung ist der ASIC zur Steuerung von einem oder mehreren SMA-Elementen, insbesondere zur Steuerung von SMA-Elementen umfassenden Ventilen, ausgelegt.
-
In weiterer Ausgestaltung ist der ASIC weiterhin geeignet, einen Widerstand des oder der SMA-Elemente zu messen und als Eingangssignal für die Steuerung zu verwenden.
-
Zweckmäßigerweise kann der ASIC mit einem oder mehreren Sensoren, insbesondere zur Temperaturmessung, Druckmessung, Lagebestimmung oder Positionsbestimmung verbunden werden und die daraus erfassten Daten zur Steuerung der Sitzkomfortfunktion(en) verwenden. Bei den Sensoren zur Druckmessung kann es sich insbesondere um Sensoren zur Bestimmung eines Drucks in Luftkissen des Sitzkomfortsystems handeln. Die mittels einem oder mehrerer Sensoren ermittelten Werte können ebenfalls als Eingangssignal für die Steuerung verwendet werden.
-
In weiterer Ausgestaltung umfasst der ASIC weiterhin, eine Schnittstelle für einen widerstandsbasierten Schalter und/oder eine LIN-Kommunikationsschnittstelle und/oder eine weitere Schnittstelle, insbesondere eine CAN-Schnittstelle und/oder I2C Schnittstelle und/oder eine Schnittstelle für drahtlose Kommunikation und/oder einen Bus oder ist damit verbindbar. Unter einer Schnittstelle für drahtlose Kommunikation ist insbesondere eine Schnittstelle für eines der bekannten Verfahren WLAN, Bluetooth, NFC etc. zu verstehen.
-
Weiterhin kann der ASIC einen Mikrocontroller umfassen oder mit einem Mikrocontroller verbindbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann der ASIC ein Speicherelement umfassen oder mit einem Speicherelement verbindbar sein.
-
Zweckmäßigerweise ist der ASIC weiterhin geeignet, einen oder mehrere Motoren für Sitzkomfortfunktionen, insbesondere Motoren von Luftkompressoren, insbesondere einer Pumpe, oder Motoren für mechanische Lordosen, zu steuern und/oder mit Strom zu versorgen, wobei der ASIC insbesondere dafür geeignet ist, eine Motordrehzahl zu regeln und/oder einen Leistungszustand des Motors zu erkennen und/oder eine Fehlfunktion des Motors zu erkennen. In Ausgestaltung ist der ASIC auch geeignet, weitere Motoren für die Verstellung einer Sitzposition, z.B. Position, Höhe, Neigung, zu steuern.
-
In Ausgestaltung ist der ASIC für eine Pulsweitenmodulation geeignet. Dabei kann insbesondere eine Ansteuerung der SMA-Elemente mittels Pulsweitenmodulation erfolgen, wobei in Abhängigkeit von der gemessenen Versorgungsspannung und Temperatur der Duty-Cycle der Pulsweitenmodulation, also das Verhältnis von Pulsweite zu Periodendauer, eingestellt wird. Eine Schaltung für eine Pulsweitenmodulation ist beispielsweise aus der
DE 10 2017 112 803 A1 bekannt.
-
In weiterer Ausgestaltung kann der ASIC für eine Laufzeitsteuerung des einen oder der mehreren Motoren und/oder Pumpen ausgelegt sein. Eine Steuerung einer Luftfüllmenge von Luftkissen in einem Fahrzeugsitz ist beispielsweise aus der
DE 10 2015 113 029 A1 bzw.
US 2016/0297333A1 bekannt. Dabei wird ausgehend von einem bekannten Volumen des Luftkissens und einer bekannten Fördermenge pro Zeit der Pumpe eine feste Befüllzeit bzw. Laufzeit der Pumpe erwartet, um das Luftkissen vollständig zu füllen. Zwischenpositionen, zu denen das Luftkissen teilweise gefüllt ist, werden durch entsprechend geringere Laufzeiten erreicht. Mit Hilfe der Steuer- und Auswerteeinheit der bekannten Steuerung wird also eine Laufzeit der Pumpe erfasst und unter Berücksichtigung der Fördermenge der Pumpe eine dem wenigstens einen Luftkissen zugeführte Luftmenge bzw. ein zugeführtes Luftvolumen ermittelt. In Abhängigkeit von der Laufzeit der Pumpe und der Menge an zugeführter Luft ist somit eine bestimmte Kontur bzw. Ausprägung des Fahrzeugsitzes einstellbar. Die zur Einstellung einer gewünschten Kontur des Fahrzeugsitzes erforderliche Luftmenge wird von der Steuer- und Auswerteeinheit ermittelt und dementsprechend durch Ansteuerung der Pumpe zugeführt. Die Funktion der Steuer- und Auswerteeinheit ist in der vorliegenden Ausgestaltung in den ASIC integriert.
-
Mittels des ASIC kann in Ausgestaltung die Befüllung der Luftkissen sowohl über eine Ventilsteuerung als auch über die Laufzeit der Pumpe(n) des Sitzkomfortsystems erfolgen.
-
Der erfindungsgemäße Fahrzeugsitz umfasst eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und weiterhin eine Sitzkomfortfunktion, insbesondere eine Massagevorrichtung und/oder Lordosestützvorrichtung, wobei die Sitzkomfortfunktion mittels der Schaltungsanordnung gesteuert werden kann.
-
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
- 1 eine Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik,
- 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und
- 3 schematische Darstellung der im ASIC integrierten Komponenten.
-
2 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Eingang 1 in Reihe mit einem Eingangsfilter 2. Der Eingangsfilter 2 umfasst zweckmäßigerweise einen Versorgungsverpolschutz. Die Versorgungsspannung liegt am ASIC 5 an. Die SMA-Elemente 100, insbesondere SMA-Drähte, werden über den ASIC 5 gesteuert, der die Funktion der SMA-Treiber 20 übernimmt. Mit den SMA-Drähten können optional Vorwiderstände in Reihe geschaltet sein.
-
Der ASIC 5 kann weiterhin mit einem LIN oder mit einem oder mehreren Schaltern verbunden sein und somit die Funktion der LIN-Kommunikationsschnittstelle 10 und dem Schaltereingangsschnittstelle 12 sowie einer weiteren Eingangsschnittstelle 14, optional mit Kodierungsmittel, übernehmen. Optional umfasst der ASIC eingangsseitig einen nicht dargestellten ESD-Schutz 11. Mit dem ASIC 5 ist optional weiterhin ein Temperaturnetzwerk 201 verbunden, welches ein oder mehrere Temperatursensoren 200 umfassen kann (nicht dargestellt). Das Temperaturnetzwerk kann insbesondere zum Überwachen der Temperatur der SMA-Elemente verwendet werden. Weiterhin umfasst der ASIC 5 einen Pumpentreiber 40 für eine Pumpe 300 und kann Ausgangsseitig optional mit einem ESD Schutz 41 (nicht dargestellt) versehen sein, welcher alternativ oder zusätzlich als Freilaufpfad dient. Im Pumpentreiber 40 kann eine Laufzeitsteuerung integriert sein.
-
Weiterhin kann der ASIC 5 eine Pulsweitenregulierung 60 aufweisen, welche insbesondere die im ASIC 5 aufgenommene Funktion der SMA-Treiber 20 ergänzt, und somit die SMA-Elemente 100 mittels Pulsweitenregulierung steuert.
-
3 zeigt schematische Darstellung der im ASIC 5 integrierten Komponenten. Im ASIC 5 können ein oder mehrere SMA-Treiber 20, ein oder mehrere Pumpentreiber 40, ein Mikrocontroller 4, eine LIN-Kommunikationsschnittstelle 10, eine Schaltereingangsschnittstelle 12, eine weitere Eingangsschnittstelle 14, sowie eine Steuerung für Sitzfunktionen 70 aufgenommen sein. Die Sitzfunktionssteuerung 70 dient insbesondere zur Steuerung von Einstellmöglichkeiten einer Sitzposition z.B. Höhe oder Neigung. Dabei können alle oder nur einzelne der vorgenannten Komponenten im ASIC aufgenommen sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Eingang
- 2
- Eingangsfilter
- 3
- LDO
- 4
- Mikrocontroller
- 5
- ASIC
- 10
- LIN-Kommunikationsschnittstelle
- 11
- ESD-Schutz
- 12
- Schaltereingangsschnittstelle
- 14
- weitere Eingangsschnittstelle
- 20
- SMA Treiber
- 21
- Vorwiderstand
- 40
- Pumpentreiber
- 41
- ESD-Schutz
- 50
- Stromsensor
- 60
- Pulsweitenregulierung
- 70
- Sitzfunktionssteuerung
- 100
- SMA-Element
- 200
- Temperatur-Sensor
- 201
- Temperatur-Netzwerk
- 300
- Pumpe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102017112803 A1 [0002, 0019]
- DE 60112595 T2 [0006]
- DE 102010002504 B4 [0007]
- DE 102015113029 A1 [0020]
- US 2016/0297333 A1 [0020]
