用于机动车辆的控制装置和控制方法与流程

本发明涉及用于机动车辆的控制装置和用于命令所述控制装置的方法。

背景技术：

在近年中，随着新出现技术(例如，动力转向、ABS、巡航控制、停车传感器等)的显现，汽车变得越来越容易驾驶。但是，矛盾地，在驾驶时要被控制的功能的数量也明显增多。这可产生与不熟悉这些功能用途以及它们的多样性相关的一定复杂度。汽车已经成为真正的生活空间，被认为是互连的个人通信中心：例如通过MP3播放器和GPS功能以及与移动电话连接。

这些新功能的引入导致汽车乘客舱仪表板上的按钮数量的增加。但是，按钮数量不能无限地增加，特别是由于产生的复杂度、空间限制、可访问性或认知负荷。此外，驾驶员与汽车中的车载系统的交互可产生一种注意力超负荷的情形，在该情形下，驾驶员不能理想地处理驾驶任务的所有信息，导致错误和过长的检测时间。

一种选择是通过将按钮用触摸屏取代而使按钮集中。这使得功能的数量继续增加，取决于背景或被激发功能，所述功能变为可编程的和可重新构造的，且被临时或永久地显示。屏幕由此允许多功能，同时使按钮虚拟化且可被定制。此外，屏幕具有三个其他主要优势：一方面，它们允许直接交互(显示器和输入器是共同定位的)，另一方面，它们是灵活的(显示器可容易地被构造用于一定数量的功能)，最后是，它们是直观的(可使用熟悉的交互方法，诸如指示器)。

但是，与按钮的情况相反，当驾驶员与触摸屏交互时，除了他的压靠屏幕的手指的简单接触之外，他没有接收到与他在界面上的动作直接相关的反馈。

为了补偿触摸屏取代传统机械界面导致的信息损失，提出添加激励，诸如触觉激励，以便从系统向用户提供反馈。该激励允许关于用户的动作是否已经被系统登记的任何模糊性，且其对应被避免的危险情形出现有帮助。但是，必须还避免已经在驾驶任务中负担过重的驾驶员视觉和听觉路径过载。特别地，触摸屏在机动车辆中的使用必须不能使驾驶员分心。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种控制装置和用于命令所述控制装置的方法，其改善用户的激励而没有干涉他驾驶，被用户容易感知和意识，且能够与用于满足汽车约束的触摸屏应用的其他信号区别。

为此目的，本发明的一个主题是一种用于机动车辆的控制装置的命令方法，在该装置中，用户在触摸表面上的按压的压力变化被测量，其特征在于，当按压压力的在预确定持续时间上的变化包含在预限定范围内时，传感激励包括至少一个振动激励，且在于，当按压压力的在预确定持续时间上的变化偏离预限定范围时，传感激励被替代的声学激励取代。

特别地，已经观察出，当用户非常快速地按压和/或释放触摸表面时，即以他的手指按压触摸表面少于80ms就离开的方式，振动激励的感知可被阻碍，因为皮肤和振动的触摸表面之间的接触的丧失。由此，用户可能不会感知到被传送的触觉信号，因为他的手指在产生振动的时刻丧失接触。在这些情况下，其中，按压或释放非常快速，取代的声学激励可以模拟通过与触摸表面的振动接触而得到的感知。替代的声学激励由此为用户提供已经感觉到触觉激励的印象。

根据一个示例性实施例，当按压压力的在预确定持续时间上的变化包含在预限定范围内、即，足够长的按压时，传感激励包括振动激励和相关联的声学激励。当按压压力的在预确定持续时间上的变化偏离预限定范围时，则用替代的声学激励取代声学-触觉激励。

将替代的声学激励的频率范围设置为和与振动激励相关联的声学激励的频率范围不同，由此允许标准按压的声学激励、即足够长度的按压，与模拟触觉激励的取代声学激励区分开。

根据一个示例性实施例，取代的声学激励的频率范围与振动激励的频率范围大体相同。通过保留用于产生取代的声学激励的振动激励的频率，与触觉激励的相似通过用户对振动激励的记忆的声音的模拟改进。替代的声学激励由此使得可以经由听道模拟等同于对标准按压产生的声学-触觉传感激励的声学-触觉感觉。

根据一个示例性实施例，替代的声学激励的持续时间基本上等于振动激励的持续时间。通过保留用于产生取代的声学激励的振动激励的持续时间，触觉激励的模拟通过用户对振动激励的记忆的感觉的模拟改进。

根据一个示例性实施例，当按压压力的在预确定持续时间上的变化的值高于或等于预限定临界值时，传感激励包括至少一个振动激励，且当按压压力的在预确定持续时间上的变化的值小于预限定临界值时，传感激励被替代的声学激励取代。

例如，当按压压力在小于80ms内减小到零时，传感激励被替代的声学激励取代。特别地，低于80ms的情况，控制装置难以在剩余的持续时间上处理信息和响应触觉激励传递到用户，该剩余的持续时间允许用户享受良好的接触感知条件。

本发明的另一主题是一种用于机动车辆的控制装置的命令方法，其中，

-用户在触摸表面上的按压的第一压力变化被测量，且第一传感激励产生；

-然后，当被测量的按压压力停止增加并减小时，且当在第二预确定持续时间上的第二按压压力变化包含在第二预限定范围内时，包括至少一个振动激励的第二传感激励产生，当在第二预确定持续时间上的第二按压压力变化偏离第二预限定范围时，用第二替代的声学激励取代第二传感激励。

本发明的另一主题是一种用于机动车辆的控制装置的命令方法，其中，

-用户在触摸表面上的按压的第一压力变化被测量，且当在第一预确定持续时间上的第一按压压力变化包含在第一预限定范围内时，包括至少一个振动激励的第一传感激励产生，当在第一预确定持续时间上的第一按压压力变化偏离第一预限定范围时，用第一替代的声学激励取代第一传感激励；

-然后，当被测量的按压压力停止增加并且减小时，第二传感激励产生。

本发明的另一主题是一种用于机动车辆的控制装置的命令方法，其中，

-用户在触摸表面上的按压的第一压力变化被测量，且当在第一预确定持续时间上的第一按压压力变化包含在第一预限定范围内时，包括至少一个振动激励的第一传感激励产生，当在第一预确定持续时间上的第一按压压力变化偏离第一预限定范围时，用第一替代的声学激励取代第一传感激励；

-然后，当被测量的按压压力停止增加并减小时，且当在第二预确定持续时间上的第二按压压力变化包含在第二预限定范围内时，包括至少一个振动激励的第二传感激励产生，当在第二预确定持续时间上的第二按压压力变化偏离第二预限定范围时，用第二替代的声学激励取代第二传感激励。

第一和第二传感激励由此允许推钮的按压和释放被模拟。当替代第一和/或第二振动或声学-触觉传感激励时，替代的声学激励的产生可以，在被测量的压力变化过快地减小(表示非常快速的按压或释放)的情况下，确保用户具有已经感觉到触觉激励的印象。

本发明的另一主题是一种用于机动车辆的控制装置，包括：

-触摸表面，包括接触传感器，其能够测量在触摸表面上的按压压力；和

-传感激励模块，被构造为响应与触摸表面的接触而产生传感激励；

其特征在于，传感激励模块被构造为，当按压压力的在预确定持续时间上的变化包含在预限定范围中时，包括至少一个振动激励的传感激励产生，并且，当按压压力的在预确定持续时间上的变化偏离预限定范围时，以替代的声学激励取代传感激励。

附图说明

其他优点和特征将通过阅读本发明说明书和附图而变得清楚，所述附图示出本发明的非限制性示例实施例，且其中：

图1示出用于机动车辆的示例控制装置；

图2示出对于标准按压(曲线1)和对于具有非常快速的释放的按压(曲线2)的用户在触摸表面上的按压压力随时间变化的函数的图表；和

图3示出用于控制装置的示例性命令方法。

在这些附图中，相同的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

术语“触觉”是指触摸感觉的激励。由此，触觉激励例如是通过与触摸表面接触而被感觉到的触摸表面的振动。术语“振动激励”或“振动”是指，允许触觉激励被传递到操作触摸表面的用户的触摸表面的振动，即，经由他的触摸感觉。

图1示出用于机动车辆1的控制装置，例如布置在车辆的仪表板中。

控制装置1包括触摸表面2和传感激励模块4，该传感激励模块构造为，响应例如改变或选择一指令的用户的手指或任何其他激发器件(例如手写笔)与触摸表面2的接触而产生传感激励。

触摸表面2例如是触摸屏。触摸屏是允许系统的用户通过触摸与之交互的输入外围设备。其允许用户与他希望选择用于各种目的的区域直接交互，例如选择目的地地址或通讯簿中的名字、调节空调系统、激发专门功能、从列表选择路径或大体地浏览选择列表，以选择、验证和纠正选择。

触摸表面2包括承载接触传感器的面板，接触传感器能够测量在预确定持续时间期间在触摸表面上的按压压力。

接触传感器例如是压力传感器，诸如利用力感电阻(FSR)技术、即利用压力敏感电阻的压力传感器。FSR技术具有非常好的抗性和稳健性，但却具有高的分辨率。此外，其非常活跃且准确，同时在时间上相对稳定。其可具有非常长的寿命，且可与任何类型的激发器件以相对低的成本一起使用。

在一种FSR技术中，传感器通过在两个导电层之间接触(例如在手指的动作下)时传感而工作。一个实施例包括用一层导电墨覆盖玻璃板，在该导电墨层上叠置有柔性聚酯片，其本身在其内部面上以一层导电墨覆盖。透明的绝缘垫将板与聚酯片绝缘。触摸表面的激发产生聚酯层的轻微压陷，这使得与玻璃板的导电层接触。两个导电层的局部接触引起施加到板的电流的改变，对应于电压梯度。

根据另一例子，接触传感器包括柔性的半导电层，其例如夹置在导电层和电阻层之间。通过在FSR层上施加压力或滑动，其欧姆电阻减小，由此通过施加适当电压而允许被施加的压力和/或压力被施加的位置的定位被测量。

根据另一例子，接触传感器基于电容技术。

传感激励模块4被构造为，当按压压力的在预确定持续时间上的变化包含在预限定范围中时，产生包括至少一个振动激励的传感激励，当按压压力的在预确定持续时间上的变化偏离预限定范围时，用替代的声学激励取代传感激励。

预确定持续时间例如比80ms短，诸如大约50ms。

特别地，已经观察出，当用户非常快速地按压和/或释放触摸表面2时，即以他的手指按压触摸表面少于80ms的方式，振动激励的感知可被阻碍，因为皮肤和振动的触摸表面2之间的接触丧失。由此，用户不可感知到被传送的触觉信号，因为他的手指在产生振动的时刻丧失接触。在这些情况下，其中，按压和/或释放非常快速，替代的声学激励可以模拟通过与触摸表面2的振动接触而得到的感知。替代的声学激励由此为用户提供已经感觉到触觉激励的印象。

命令方法和控制装置1可由此用于模拟推钮的非常快速的单次按压或按压和释放、或旋转控制钮或滑动件的操作，其中所述按压和/或释放非常快，而无法在良好的感知条件下传送触觉激励。

由此，传感激励模块4包括声学发射单元5和至少一个促动器3，其连接到触摸表面2的面板，以便取决于源自接触传感器的信号产生振动。振动例如沿触摸表面2的平面或正交于触摸表面2的平面被导向，或甚至沿这两个方向的组合被导向。

振动通过发送到促动器3的正弦命令信号或通过命令信号产生，其包括一个脉冲或一连串脉冲。在多个促动器的情况下，所述促动器在各个位置(在中心或在一侧)或以各个取向(沿在表面上按压的方向或在另一轴线上)被布置在触摸表面2下。

根据一个示例性实施例，促动器3基于类似于音圈(voice coil)技术的技术。其包括固定部分和可平移移动的部分，该可平移移动的部分平行于该可移动部分的纵向轴线在固定部分的间隙中在第一和第二位置之间可平移移动，例如大约200μm。可移动部分例如通过在固定线圈内滑动的可移动磁体或通过绕固定磁体滑动的可移动线圈形成，可移动部分和固定部分以电磁方式协作。可移动部分连接到面板，从而可移动部分的移动导致面板的平移移动，以便传递触觉激励到用户手指。该技术是可容易控制的，且允许大质量块(诸如屏幕的)以各种频率移动，且满足低成本、对大温度变化有高抗性且易于实施的非常严格的汽车工业约束。

根据一个示例性实施例，当按压压力在预确定持续时间上的变化包含在预限定范围内，即，足够长度的按压，则传感激励仅包括振动激励。当按压压力的在预确定持续时间上的变化偏离预限定范围时，用替代的声学激励取代传感激励。

根据另一示例性实施例，当按压压力的在预确定持续时间上的变化包含在预限定范围内时，传感激励包括振动激励和相关联的声学激励。当按压压力的在预确定持续时间上的变化偏离预限定范围时，则用替代的声学激励取代声学-触觉激励。

例如，将替代的声学激励的频率范围设置为和与振动激励相关联的声学激励的频率范围不同，由此允许标准按压的声学激励，即，足够长度的按压，与模拟触觉激励的替代的声学激励区分开。

根据一个示例性实施例，替代的声学激励的频率范围与振动激励的频率范围大体相同，且例如包含在60至200Hz之间。通过保留用于产生替代的声学激励的振动激励的频率，与触觉激励的相似通过用户对振动激励的记忆的声音的模拟得到改进。替代的声学激励由此使得可以经由听道模拟等同于对标准按压产生的声学-触觉传感激励的声学-触觉感觉。

根据一个示例性实施例，替代的声学激励的持续时间大致上等于振动激励的持续时间。通过保留用于产生替代的声学激励的振动激励的持续时间，触觉激励的模拟通过用户对振动激励的记忆的感觉的模拟改进。

根据一个示例性实施例，传感激励是否被替代的声学激励取代取决于按压压力在预确定持续时间上的变化的临界值。例如，当按压压力在80ms内减小到零时，传感激励被替代的声学激励取代。特别地，低于80ms情况下，控制装置难以在剩余的持续时间上处理信息和响应触觉激励传递到用户，该剩余的持续时间允许用户享受良好的接触感知条件。

传感激励模块4可还设置为被构造为评价按压压力变化速度，以及可替代地或除了与按压压力变化临界值比较之外、根据按压压力变化速度图形(press pressure variation speed profile)，用替代的声学激励取代传感激励。

等同地，传感激励模块4可还设置为被构造为评价按压压力变化加速度，以及，可替代地或除了与按压压力变化速度和/或按压压力变化临界值比较之外，根据按压压力变化加速度轮廓，用替代的声学激励取代传感激励。

图2和3示出控制装置的命令方法的示例性实施例，其模拟按键类型按钮的“推压和释放”。

在操作中，测量在触摸表面2上的按压压力。当按压压力变化变为可检测时，按压压力在第一预确定持续时间dt1上被测量(步骤104)，例如通过获得在第一预确定持续时间dt1上的按压压力平均值而被测量。

第一预确定持续时间dt1例如大约80毫秒。

如果在第一预确定持续时间dt1上的第一按压压力变化dp1包含在第一预限定范围内，则包括至少一个振动激励的第一传感激励产生(步骤105)。

相反地，如果在第一预确定持续时间dt1上的第一按压压力变化dp1偏离第一预限定范围，则第一传感激励用第一替代声学激励取代(步骤106)。

例如，当按压压力在小于80ms中减小到零时，包括振动的传感激励被替代的声学激励取代。

接下来，当按压压力停止增加并且减小时，按压压力在可例如与第一预确定持续时间dt1长度相同的第二预确定持续时间dt2上被测量(步骤101)。

如果在第二预确定持续时间dt2上的第二按压压力变化dp2包含在第二预限定范围内，则包括至少一个振动激励的第二传感激励产生(步骤102)。

相反地，如果在第二预确定持续时间dt1上的第二按压压力变化dp2’偏离第二预限定范围，则第二传感激励用第二替代声学激励取代(步骤103)。

图2由此示出一例子，其中，压力按压变化dp2在第二预确定持续时间期间是小的，这意味着，释放缓慢完成，允许产生将被用户手指感觉到的触觉激励(曲线1)。这种情况已经被示出，其中，尽管非常大，按压压力变化dp2’实际上在第二预确定持续时间dt2结束时已经减小到零，这意味着，释放过快地完成，传感器激励模块4无法在良好接触感知条件下产生会被用户感知的振动激励(曲线2)。

第一和第二传感激励由此允许推钮的按压和释放被模拟。当替代的第一和/或第二振动或声学-触觉传感激励时，替代的声学激励的产生能够，在被测量的压力变化过快地减小(表示非常快速的按压或释放)的情况下，确保用户具有已经感觉到触觉激励的印象。