CN117598026A - 电加热和电容式感测装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种电加热和电容式感测装置，包括：布置在平面基板的表面上的导电加热轨道，该导电轨道能够连接至电流源，使得在加热操作期间电流流过该导电轨道，并且该导电轨道能够连接至电容式感测电路，使得在感测操作期间电容式感测信号被施加到该导电轨道。该导电轨道至少包括在基板上沿彼此以一定距离延伸的第一加热轨道区段和第二加热轨道区段，由此在第一加热轨道区段与第二加热轨道区段之间形成间隙。加热和感测装置还包括布置在第一加热轨道区段与第二加热轨道区段之间的间隙中的、基板的表面上的导电材料层。
Description
技术领域
本发明涉及一种特别用于汽车应用的电加热和电容式感测装置，以及制造这样的电加热和电容式感测装置的方法。
背景技术
在汽车传感器应用领域中使用用于所谓的脱手检测(Hands off Detection，HOD)系统的传感器是已知的，其中，一个或若干个传感器提供关于驾驶员的手是否放在方向盘上的信息。该信息可以作为自动驾驶辅助系统(Automatic Driver Assistance System，ADAS)的输入提供，自动驾驶辅助系统例如是自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)，其可以基于所提供的传感器信号警告驾驶员并提醒他再次重新控制方向盘。还已知在HOD系统中使用电容式传感器，其中，电容式传感器用于检测天线电极附近的导体或导体部分的存在和/或位置。
如本文所使用的，术语“电容式感测装置”表示传感器，其响应于被感测物(人、人身体的一部分、宠物、物体等)对电场的影响而生成信号。一般而言，电容式感测装置通常包括至少一个天线电极，在感测装置工作的同时，向该天线电极施加振荡电信号并且随后该天线电极将电场发射到邻近天线电极的空间区域中。该传感器包括至少一个感测电极——其可以与发射天线电极相同或不同——在该感测电极处检测物体或生物对电场的影响。
在一些(所谓的“加载模式”)电容式传感器中，该至少一个天线电极同时用作感测电极。在这种情况下，测量电路响应于振荡电压被施加到该至少一个天线电极来确定流入该至少一个天线电极的电流。电压与电流的关系产生该至少一个天线电极与地电势之间的复阻抗。在电容式传感器的替代版本(“耦合模式”电容式传感器)中，发射天线电极和感测电极与彼此分离。在这种情况下，测量电路确定当至少一个发射天线电极正在被操作时在感测电极中感应的电流或电压。
电容式感测装置通常布置在车辆座椅加热器或车辆方向盘加热器中所包括的电加热装置附近。由于加热器构件，例如加热器线，被定期电气连接至车辆接地，因此它们可能对待测量的电容式传感器信号具有很大影响。
电加热装置广泛用于汽车工业中。这样的加热设备的基本必要性在于，只要所述加热装置不工作，车辆使用者就不会看到或感知到它们。一般而言，电加热装置可以被集成在另一组件中或被另一组件覆盖，另一组件例如方向盘的装饰罩。另一要求是在加热装置已经被启动之后提供均匀或一致的加热，例如在指定的时间间隔内遵循可预先确定的若干摄氏度的加热速率进行加热。均匀加热防止热点和/或冷区的生成。这些要求通常禁止使用传统的加热丝，例如基于铜或铜镍(锰)基合金的加热丝，其提供相当低的电阻率温度依赖性并且也可能被驾驶员感知。
发明内容
发明目的
因此，期望提供一种改进的电加热和电容式感测装置，特别是用于汽车应用的电加热和电容式感测装置，其中，所述电加热和感测装置防止在加热操作期间出现热点，同时提供增强的感测功能。该目的通过独立权利要求的主题来实现。
发明概述
在本发明的一个方面，该目的通过一种电加热和电容式感测装置来实现，该装置包括：平面基板；导电加热轨道，其被布置在所述基板的表面上，该导电轨道能够连接至电流源，使得在加热操作期间电流流过该导电轨道。该导电轨道能够连接至电容式感测电路，使得在感测操作期间电容式感测信号被施加到该导电轨道。该导电轨道至少包括在所述基板上沿彼此以一定距离延伸的第一加热轨道区段和第二加热轨道区段，由此在所述第一加热轨道区段与所述第二加热轨道区段之间形成间隙。加热和感测装置还包括被布置在第一加热轨道区段与第二加热轨道区段之间的间隙中的、基板的表面上的导电材料层。导电材料层的宽度小于所述第一加热轨道区段与所述第二加热轨道区段之间的间隙的宽度。该层被布置成与第一加热轨道区段和第二加热轨道区段分离。加热和感测装置还包括导电材料的门构件，所述门构件被布置在间隙的一部分内并且在导电材料层与第一加热轨道区段和第二加热轨道区段中的单一一者之间延伸以便将导电材料层局部地连接至第一加热轨道区段和第二加热轨道区段中的所述一者。
术语“基板”通常是指被配置为支撑导电加热轨道的具有平坦形状的材料。基板可以例如包括塑料箔，该塑料箔包含以下至少之一：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚氨酯(PU)、塑料、聚合物或其混合物。
术语“分离”通常是指空间分离或隔离。由于宽度不同，在导电材料层与第一加热轨道区段和第二加热轨道区段之间形成通道状结构。因此，导电材料层可以与导电加热轨道(分别与第一加热轨道区段和第二加热轨道区段)空间分离。
术语“门构件”通常是指由导电材料形成的元件。应当注意的是，门构件可以基本上在第一轨道区段和第二轨道区段的延伸方向上延伸。门构件相对于导电材料层的延伸可以特别小，使得电感测信号可以从相应的加热轨道区段穿过门构件，同时没有加热电流流过导电材料层。
术语“局部”通常是指特定位置，分别是指形成在导电材料层与第一加热轨道或第二加热轨道之间的狭窄通道状结构内的门构件的位置。门构件可以被布置在导电材料层与第一加热轨道区段或第二加热轨道区段之间的间隙的一部分内。换言之，门构件可以与导电材料和相邻加热轨道区段之一接触。
所提出的电加热和电容式感测装置的一个优点是，由于门构件的小尺寸，电感测信号可以通过门构件，同时去往导电材料层的电加热电流的流动被阻止。这可以允许在电容式感测操作期间，提供相对高的表面电导率的导电层可以用作有助于生成电容式感测装置的有源区域的天线的一部分。换言之，在电容式感测操作期间，电加热和电容式感测装置的有源区域可以由加热轨道以及导电层限定。
所提出的电加热和电容式感测装置的另一优点是其结构不易被用户感知。由于导电材料层被填充在第一加热轨道区段与第二加热轨道区段之间的间隙中，因此相邻加热轨道之间不存在生成可感知的弯曲的深度。加热装置还可以有利地被安装在诸如纺织方向盘罩之类的罩下方。
由于布置在加热轨道区段之间的导电材料层，所提出的电加热装置的另一优点是可以在加热操作期间提供在散热方面的增强的均匀性。加热轨道之间的基板上的导电材料可以提供类似于热桥的功能。导电层可以通过为源自加热轨道和/或受热基板的热传递提供仅具有小阻力的路径来促进所述热传递，例如，基于传导的热传递。因此，电加热装置的热阻降低，并且由加热轨道提供的热能可以经由导电材料层、相应地所述材料的表面而被均匀地消散。因此，可以减少或完全防止由加热轨道引起的热点和/或由间隙引起的冷区的生成。
本发明特别可用于汽车应用领域，但也可有利地用于建筑构造或医疗应用。本专利申请中使用的术语“汽车”应特别理解为适用于包括客车、卡车、半挂卡车和公共汽车的车辆。
在优选实施例中，门构件、导电加热轨道和/或导电材料层由相同材料形成。在如果门构件、导电加热轨道和/或导电材料层由相同材料制成的情况下，电加热和电容式感测装置可以在电容式感测方面提供增加的均匀性。替代地，门构件、导电加热轨道和/或导电材料层可以由不同材料形成。
应当领会，为了防止在加热操作期间加热电流通过导电材料层消散，门构件在第一轨道区段和第二轨道区段的延伸方向上的长度延伸应当基本上小于导电材料层在该方向上的长度延伸。门构件的长度延伸可以例如比导电材料层在该方向上的长度延伸小至少50倍，优选比导电材料层的长度延伸小至少100倍，并且甚至更优选比导电材料层的长度延伸小至少200倍。在导电材料层延伸50cm距离的可能实施例中，门构件优选地具有在若干mm范围内的长度，例如1mm到10mm之间。由于门构件的长度特别小，因此没有加热电流可以穿过门构件到达导电材料层，然而门构件使得在电容式感测操作期间导电层能够用作有源感测区域。应当领会，门构件的长度延伸应当足够高，以使能导电材料层与相应的加热轨道区段之间的低欧姆路径(low ohmic path)，并且承受安装或组装过程中的机械应力。这意味着门构件的长度可以取决于装置的安装过程。例如，在其中预期高应力可能在电加热和电容式感测装置安装在另一组件(例如方向盘)上期间施加到电加热和电容式感测装置的情况下，门构件也可以被构造为具有大约3mm的长度。长度为3mm或更长的门构件可以提供对外部机械力的更高的抵抗力。同时，门构件的长度延伸应当足够低以避免整个加热轨道和第二加热轨道区段的抵抗力变化。如果门构件的长度延伸优选地比导电材料层的长度延伸小至少200倍，则最好地实现该要求。
在优选实施例中，导电材料层的厚度和第一加热轨道区段和/或第二加热轨道区段的厚度基本相等。术语“厚度”可以指加热轨道相对于基板的表面的高度尺寸。由于导电材料层与第一加热轨道区段和/或第二加热轨道区段的厚度相同，因此电加热和电容式感测装置不易被用户感知。此外，相等的厚度还可以导致更一致的散热以及电容式感测功能的增强的均匀性。
在优选实施例中，基板包括传导织物或箔。织物或箔的使用可以增强电加热和电容式感测装置的可拉伸性、相应的延展性和灵活性。因此，便于将所述电加热和电容式感测装置安装在另一组件上，例如安装在方向盘上。
在实施例中，绝缘材料可以被布置在导电材料层与第一加热轨道区段和/或第二加热轨道区段之间的、基板的表面上。绝热材料可以具有相当弱的绝热性能，使得特定的可预先确定的热量可以通过所述绝热材料消散。另外，绝缘材料还可以防止导电材料层与第一加热轨道区段和/或第二加热轨道区段之间的短路。此外，绝缘材料在导电材料层与第一加热轨道之间的、基板的表面上的布置可以进一步有助于感知可感知的不均匀性、相应的弯曲。
在优选实施例中，第一加热轨道区段和第二加热轨道区段中的每一者均具有沿着电加热装置的长度方向延伸的第一波状形状。术语“长度方向”可以指由电加热和电容式感测装置的长度维度限定的方向。波状形状可以进一步增加加热装置的可拉伸性。此外，所述波浪形状还进一步增强了散热的均匀性。
在优选实施例中，第一加热轨道区段具有相对于所述加热轨道区段的第一边缘处的内顶点的内半径，其中，所述内半径在第一加热轨道区段的一部分上延伸至第一加热轨道区段的第二边缘；并且其中，第一加热轨道区段具有相对于第二边缘处的外顶点的外半径，其中，所述外半径在间隙的一部分上延伸至第二加热轨道区段的第一边缘；并且其中，内半径和外半径相等。术语“顶点”可以指加热轨道区段的边缘上的峰点。例如，顶点可以是边缘上的在该处边缘不具有斜率的点。数学术语“斜率”，相应的梯度，可以指描述线的方向和陡度的数字。内半径可以从第一加热轨道区段的第一边缘在所述第一加热轨道区段的一部分上延伸。进一步例如，内顶点和外顶点可以与彼此对齐。外半径可以从第一加热轨道区段的第二边缘在间隙的一部分上，相应地布置在间隙中的导电材料，延伸至第二加热轨道区段的第一边缘。这种布置可以允许从加热轨道区段到导电材料的特别均匀的热传递，同时进一步增强可拉伸性。
在优选实施例中，导电轨道包括以下至少之一：Cu、Ni、Ag、Al或其混合物。包括铜(Cu)、镍(Ni)、银(Ag)或铝(Al)的加热轨道可以提供增强的导电性和导热性。
在优选实施例中，导电加热轨道包括彼此以并联方式电气连接的多条加热迹线，其中，所述多个加热迹线中的第一加热迹线包括第一加热轨道区段，并且其中，所述多条加热迹线中的第二加热迹线包括第二加热轨道区段。若干条加热迹线的布置可以进一步增强特别快速的散热并且允许提供特别大的有源感测区域。
在优选实施例中，所述导电加热轨道具有曲折形状或U形，其中，所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段由所述曲折形状或U形的相邻分支形成。第一加热轨道区段和第二加热轨道区段可以各自形成曲折形状或U形的分支，分别地，区段。加热轨道的曲折形状或U形允许相对较大的待加热区域的覆盖范围并且还提供扩大的有源区域。
在实施例中，电加热和电容式感测装置可以包括控制单元，该控制单元被配置用于通过端子接触导电轨道来确定施加到加热和感测装置的加热功率。控制单元还可以被配置为处理电容式感测。另外，控制单元可以例如允许加热操作和电容式感测操作之间的切换。
在本发明的另一方面中，该目的通过用于汽车应用的方向盘加热器来实现，该方向盘加热器包括根据本发明的电加热和电容式感测装置。方向盘加热器还包括：电流源，其能够连接至导电加热轨道的接触端子的；控制单元，其被配置用于将所述电流源连接至所述端子，以相应地控制加热操作；以及电容式感测电路，其用于发送所述电容式感测信号。
在根据本发明所提出的电加热和电容式感测装置的上下文中描述的益处也完全适用于所提出的方向盘加热器。
根据另一方面，本发明涉及一种制造电加热和电容式感测装置的方法，该方法至少包括以下步骤：提供平面基板，在基板的表面上施加导电加热轨道，导电加热轨道至少包括第一加热轨道区段和第二加热轨道区段，所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段在所述基板上沿彼此以一定距离延伸，由此在所述第一加热轨道区段与所述第二加热轨道区段之间形成间隙。该方法还包括以下步骤：在间隙中的、基板的表面上施加导电材料层，其中，所述导电材料层的宽度小于第一加热轨道区段与第二区段加热轨道区段之间的所述间隙的宽度，其中，导电材料层位于基板上，以便与第一加热轨道区段和第二区段加热轨道区段分离。该方法还包括以下步骤：施加导电材料，以便在间隙中的、基板的表面上形成门构件，其中，门构件被布置在间隙的一部分内并且在导电材料层与第一加热轨道区段和第二加热轨道区段中的单一一者之间延伸，以便将导电材料层局部地连接至所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段中的所述一者。
在根据本发明所提出的电加热和电容式感测装置的上下文中描述的益处也完全适用于所提出的方法。
本发明还涉及制造电加热和电容式感测装置的另外的方法，该方法至少包括以下步骤：提供平面基板，在基板的表面上施加导电材料层，选择性去除所述导电材料的部分，以便形成导电加热轨道，该导电加热轨道至少包括在所述基板上沿彼此以一定距离延伸的第一加热轨道区段和第二加热轨道区段、以及布置在所述第一加热轨道区段与所述第二加热轨道区段之间的传导材料中间区段。所述传导材料中间区段的宽度小于所述第一加热轨道区段与所述第二加热轨道区段之间的间隙的宽度。以使得传导材料中间区段与所述第一加热轨道区段和所述第二区段加热轨道区段二者分离的方式执行，导电材料的选择性去除，并且其中，选择性去除被进一步执行，以便在间隙中的、基板的表面上形成门构件，其中，门构件被布置在间隙的一部分内并且在导电材料层与所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段中的单一一者之间延伸，以便将导电材料层局部地连接至所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段中的所述一者。
术语“中间区段”可以指导电材料层。
在根据本发明所提出的电加热和电容式感测装置的上下文中描述的益处也完全适用于所提出的另外的方法。
在优选实施例中，选择性去除导电材料的步骤是通过使用切割工艺、激光切割工艺、部分吻切工艺、轮廓切割工艺或蚀刻工艺来执行的，由此导电材料从外侧到基板至少部分地被切割或蚀刻。术语“外侧”是指导电材料面向外部环境的一侧。切割过程可能会导致部分切割，该部分切割是指将待切割材料切掉至预定深度的切割。
参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得显而易见并被阐明。
应当指出的是，在前面的描述中单独详述的特征和措施可以以任何技术上有意义的方式彼此组合，并且示出本发明的进一步的实施例。该描述特别结合附图来表征和详细说明本发明。
附图说明
通过以下参照附图对非限制性实施例的详细描述，本发明的进一步细节和优点将变得显而易见，其中：
图1以俯视图示意性地示出了现有技术的加热装置的一部分；
图2示意性地示出了依据图1的现有技术的加热装置的两个相邻加热线的横截面，其中，附加罩被安装；
图3示意性地示出了根据实施例的电加热和电容式感测装置的俯视图的一部分；
图4示意性地示出了图3的剖视图，其中，两个加热轨道区段和导电材料层被示出，并且其中，装饰罩被安装在电加热和电容式感测装置上；
图5示意性地示出了根据另一实施例的电加热和电容式感测装置的截面俯视图；
图6示意性地示出了根据实施例的包括电加热和电容式感测装置的方向盘加热器的俯视图；
图7是图6的G区段的放大图；
图8是根据本发明的制造依据图3至图6中的任一者的电加热和电容式感测装置的方法的流程图。
图9是根据本发明的制造依据图3至图6中的任一者的电加热和电容式感测装置的另一方法的流程图。
具体实施方式
图1是现有技术的加热设备1的示意性俯视图，其中，设备1由形成加热轨道(未示出)的一部分的多条导电加热线2组成。以并联方式电气连接加热线2。加热线2被设置在支撑基板4上。加热和电容式感测设备还具有多个凹槽6，其中，每个凹槽被布置在两条相邻的加热线2之间，从而暴露出基板4。从图1可以进一步得出，加热线2沿与加热设备1的长度方向X平行的方向呈现不规则的蛇形形状。蛇形加热线2相对于所述加热线2的第一边缘上的内顶点7的内半径R1与相对于外顶点9的外半径R2不同。加热线2的宽度L1在沿着加热线2的每个点处略有变化。因此，在加热装置1的操作期间，该加热和电容式感测设备可能容易生成热点和/或冷区。
图2是图1所示的现有技术的电加热设备1的示意性剖视图，其中，示出了两条相邻布置的加热线2。图2还示出了安装在加热设备1上的方向盘(未示出)的装饰罩8。如从图2中可以得出的，加热线2之间的凹槽6内没有材料使得罩8在加热装置1上不均匀地延伸。因此，在罩8接触基板4的位置处，罩形成弯曲10。这些弯曲10是用户可感知的，并且也可能易于散热的不均匀性。
加热线2可以用作用于执行电容式感测的天线。然而，在这样的电容式感测期间，凹槽6不形成有源区域的一部分。
图3示意性地示出了根据实施例的电加热和电容式感测装置100的俯视图的一部分，其中，门构件110将导电层103局部地连接至相应的相邻加热轨道区段102。在该上下文中，图4是图3所示的电加热和电容式感测装置100的示意性剖视图，其中，示出了两个加热轨道区段102和导电材料层103。还应当注意的是，图4中未示出门构件110。图3示出的实施例中示出的加热轨道区段102可以是单个加热轨道的一部分，其中，加热轨道区段102与彼此并行连接。导电加热轨道能够连接至电流源(未示出)，使得在加热操作期间，加热电流流过所述导电加热轨道和多个加热轨道区段102。
每个加热轨道区段102沿着基板104上的相邻加热轨道区段102延伸一定距离，由此在两个间隔开的加热轨道区段102之间形成并分别限定间隙106。这也在图3和图4中通过第一加热轨道102'和第二加热轨道区段102”示出。导电材料层103被布置在加热轨道区段102(分别是第一加热轨道区段102'和第二加热轨道区段102”)之间的所述间隙106中的、基板104的所述表面上。导电材料层103的厚度和加热轨道区段102的厚度基本相等。基板104包括柔性织物或箔。
从图4可以得出，所述导电材料层103的宽度W1小于两个加热轨道区段102之间的所述间隙106的宽度W2。因此，导电材料层103被布置成与其相邻布置的加热轨道区段102分离，这在图3中通过黑线条示出。换言之，在导电材料层103的边缘与相应的、相邻的加热轨道区段102'、102”之间形成窄通道状结构。因此，导电材料层103与相邻的加热轨道区段分离。
门构件110由导电材料形成并且被布置在所述间隙106的一部分内，使得门构件110在导电材料层103与相邻的第一加热轨道区段102'或第二加热轨道区段102”之间延伸。换言之，门构件110被布置在形成于导电材料层103的边缘与相邻加热轨道102之间的狭窄通道状结构内。由此，门构件110将单个加热轨道区段局部地连接至导电材料层103。门构件110、层103以及加热轨道由相同材料形成。
在加热操作期间，加热电流流过导电轨道和多个加热轨道区段102。在电容式感测操作期间，电容式感测信号被施加到导电轨道。虽然加热电流可能不穿过门构件110，但是在电容式感测操作期间电容式感测信号被发送。因此，导电材料层103扩大了感测区域。
由于宽度Wl和W2的特别小的差异以及导电层103的导热性，在加热装置100的操作期间，由相邻加热轨道区段102发出的热量可以被导电材料层103吸收。这可以获得特别均匀的散热。
还应当注意的是，每个加热轨道区段可以具有在2mm至10mm范围内的宽度，优选在4mm至8mm范围内，最优选为6mm。波长在12mm至18mm的范围内，优选在14mm至16mm的范围内，最优选为15mm。
图4示出了安装在电加热和电容式感测装置100上的装饰罩108，其中，装饰罩108被配置用于方向盘(未示出)。装饰罩108在加热轨道区段102以及导电层103上均匀地扩展。装饰罩108可以包括绝缘材料。装饰罩108的部分在导电材料层103与基板104的表面上的相邻加热轨道区段102之间的通道状结构中突出。因此，电加热和电容式感测装置100不易于被用户感知到或者根本不会被用户感知到，并且弯曲的形成显著减少。另外，装饰罩108的所述突出部分还可以在导电材料层103与不通过门构件110连接至层103的相邻加热轨道区段102之间提供电气隔离。在替代实施例中(未示出)，可以仅将绝缘材料布置在导电材料层103和加热轨道区段之间的、基板104的表面上。
图5是根据本发明的另一实施例的电加热和电容式感测装置200的示意性俯视图。除了在图5所示的实施例中是相等的内半径R1和外半径R2之外，图5所示的实施例与图3和图4所示的实施例类似。应当注意的是，门构件在图5中未示出。每个加热轨道区段202具有沿着电加热和电容式感测装置200的长度方向X延伸的波状形状。在图5所示的实施例中，第一加热轨道区段202'具有相对于所述第一加热轨道区段202'的第一边缘212处的内顶点207的内半径R1。内半径R1在第一加热轨道区段202'的一部分上延伸至第一加热轨道区段202'的第二边缘214。第一加热轨道区段202'还具有相对于所述第一加热轨道区段202'的第二边缘214处的外顶点209的外半径R2。外半径R2在间隙206的一部分上，分别地在布置在间隙206内的导电材料层203上，延伸至第二加热轨道区段202”的第一边缘222。内半径R1和外半径R2二者可以具有在2mm至10mm范围内的相等长度，优选在4mm至8mm范围内，最优选长度为6mm。而且，每个加热轨道区段202的宽度L1是恒定的。宽度L1在2mm至10mm的范围内。
图6以示意性俯视图示出了电加热和电容式感测装置300的另一实施例，分别是包括电加热和电容式感测装置的方向盘加热器。图6所示的实施例适合于安装在方向盘(未示出)上。电加热装置300包括多个区段A、B、C，每个区段呈现根据图5所示的实施例的结构。可以看出，在例如B区段中，导电材料层303在相邻加热轨道区段302之间的间隙中延伸。门构件310(图6中未示出)将每个导电材料层303连接至单个相邻加热轨道区段302。这在图7中示出，示出了图6的G区段的放大图。
电加热和电容式感测装置300包括导电加热轨道316，其包括多条加热迹线318'、318”、318”'，其中，所述加热迹线与彼此电气连接。加热轨道316在加热装置300的D区段和F区段处具有曲折形状。另外，加热轨道在区段E中具有U形部分。如从图6可以得出的，加热轨道316包括具有U形部分的加热迹线318'，其至少部分地由第一加热轨道区段302'和第二加热轨道区段302”形成。第一加热轨道区段302'和第二加热轨道区段302”均形成U形的分支二者。由于加热轨道的曲折形状和U形部分，因此电加热和电容式感测装置在特别大的区域上均匀地散热。
电加热和电容式感测装置300，分别地，包括电加热和电容式感测装置的方向盘加热器，还可以具有两个接触端子320、322。两个接触端子320、322能够连接至电源。接触端子被布置在导电加热轨道316的端部处。接触端子可以被连接至控制单元(未示出)，该控制单元被配置用于将所述电流源连接至所述端子320、322，以相应地控制加热操作。控制单元还可以控制和/或处理电容式感测操作。
图8是根据本发明的制造依据图3-7所示的任何实施例的电加热和电容式感测装置的方法的流程图。将参照图3和图4描述该方法的步骤。
制造电加热和电容式感测装置100的方法包括以下步骤：在一个步骤80中，提供平面基板104。在进一步的步骤82中，在所述基板104的表面上施加导电加热轨道。导电加热轨道至少包括在所述基板104上沿着彼此以距离W2延伸的第一加热轨道区段102'和第二加热轨道区段102”，由此在所述第一加热轨道区段102'和所述第二加热轨道区段102”之间形成间隙106。
在另一步骤84中，在所述间隙106中的、基板104的所述表面上施加导电材料层103，其中，所述导电材料层103的宽度W1小于所述第一加热轨道区段102'与所述第二加热轨道区段102”之间的间隙106的宽度W2。导电材料层103位于基板104上，以便与所述第一加热轨道区段102'和所述第二区段加热轨道区段102”分开。
在另一步骤86中，在间隙中的、基板的表面上施加导电材料，以便形成门构件110，其中，门构件110被布置在间隙106的一部分内并且在导电材料层103与第一加热轨道区段102'和第二加热轨道区段102”中的单一一者之间延伸，以便将所述导电材料层103局部地连接至第一加热轨道区段102'和第二加热轨道区段102”中的所述一者。
应当注意的是，步骤82、84和86可以同时或相继执行。还应当注意的是，步骤82、84和86的顺序可以被改变。
图9是根据本发明的制造依据图3-6所示的任何实施例的电加热和电容式感测装置的另一方法的流程图。下面将结合图3和图4描述该方法的步骤。
制造电加热和电容式感测装置100的另一方法包括以下步骤：在一个步骤90中，提供平面基板104。在进一步的步骤92中，在基板104的表面上施加导电材料层。在另一步骤94中，选择性去除所述导电材料的部分，以便形成导电加热轨道，该导电加热轨道至少包括：在所述基板104上沿彼此以距离W2延伸的第一加热轨道区段102'和第二加热轨道区段102”，以及布置在所述第一加热轨道区段102'与所述第二加热轨道区段102”之间的传导材料中间区段103。所述传导材料中间区段103的宽度W1小于所述第一加热轨道区段102'和所述第二加热轨道区段102”之间的间隙106的宽度W2。
以使得导电材料的中间区段103与所述第一加热轨道区段102'和所述第二区段加热轨道区段102”二者分离的方式，执行导电材料的选择性去除的步骤94。选择性去除导电材料的步骤94被进一步执行，以便在间隙106中的、基板104的表面上形成门构件110，其中，门构件110被布置在间隙106的一部分内并且在导电材料层103与第一加热轨道区段102'和第二加热轨道区段102”中的单一一者之间延伸，以便将所述导电材料层103局部地连接至第一加热轨道区段102'和第二加热轨道区段102”中的所述一者。
在优选实施例中，选择性去除导电材料103的步骤94是通过使用切割工艺、激光切割工艺、部分吻切工艺、轮廓切割工艺或蚀刻工艺来执行的，由此导电材料从外侧到基板104至少部分地被切割或蚀刻。
虽然已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了本发明，但是这样的示出和描述应被认为是说明性或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，可以理解和实现要公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一个(an)”不排除多个，其意在表达至少两个的数量。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施这一事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
附图标记列表
1现有技术的加热设备
2加热线
4基板
6凹槽
7内顶点
8罩
9外顶点
100电加热和电容式感测装置
102加热轨道区段
103导电材料
104基板
106间隙
108罩
110门构件
200电加热和电容式感测装置
202加热轨道区段
203导电材料
206间隙
207内顶点
209外顶点
300电加热和电容式感测装置
310门构件
320接触端子
322接触端子
Claims (14)
1.一种电加热和电容式感测装置(100；200；300)，包括：
平面基板(104)；
导电加热轨道(316)，其被布置在所述基板(104)的表面上，所述导电轨道能够连接至电流源使得在加热操作期间电流流过所述导电轨道，并且所述导电轨道能够连接至电容式感测电路使得在感测操作期间电容式感测信号被施加到所述导电轨道，其中，所述导电轨道(316)至少包括在所述基板(104)上沿彼此以一定距离延伸的第一加热轨道区段(102'；202'；302')和第二加热轨道区段(102”；202”；302”)，由此在所述第一加热轨道区段与所述第二加热轨道区段之间形成间隙(106；206；306)；
其特征在于，所述加热和感测装置还包括：
导电材料层(103；203；303)，其被布置在所述第一加热轨道区段与所述第二加热轨道区段之间的所述间隙(106；206；306)中的、所述基板(104)的所述表面上；其中，所述导电材料层(103；203；303)的宽度(W1)小于所述第一加热轨道区段与所述第二加热轨道区段之间的所述间隙(106)的宽度(W2)；其中，所述层(103；203；303)被布置为与所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段分离；以及
导电材料的门构件(110；310)，所述门构件被布置在所述间隙的一部分内并且在所述导电材料层与所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段中的单一一者之间延伸，以便将所述导电材料层局部地连接至所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段中的所述一者。
2.根据权利要求1所述的加热和感测装置(100；200；300)，其中，所述门构件(110；310)、所述导电加热轨道(316)和/或所述导电材料层(103；203；303)是由相同的导电材料形成的。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的加热和感测装置(100；200；300)，其中，所述门构件(110；310)在所述第一轨道区段和所述第二轨道区段的延伸方向上的长度延伸比所述导电材料层在该方向上的长度延伸小至少50倍，优选地，所述门构件(110；310)的所述长度延伸比所述导电材料层的所述长度延伸小至少100倍，并且甚至更优选地，所述门构件(110；310)的所述长度延伸比所述导电材料层的所述长度延伸小至少200倍。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的加热和感测装置(100；200；300)，其中，所述导电材料层(103；203；303)的厚度和所述第一加热轨道区段和/或所述第二加热轨道区段的厚度基本相等。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的加热和感测装置(100；200；300)，其中，所述基板(104)包括传导织物或箔。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的加热和感测装置(100；200；300)，其中，所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段中的每一者均具有沿所述电加热和电容式感测装置的长度方向(X)延伸的第一波状形状。
7.根据权利要求6所述的加热和感测装置(100；200；300)，其中，所述第一加热轨道区段(202')具有相对于所述加热轨道区段(202')的第一边缘(212)处的内顶点(207)的内半径(R1)，其中，所述内半径(R1)在所述第一加热轨道区段(202')的一部分上延伸至所述第一加热轨道区段的第二边缘(214)；并且其中，所述第一加热轨道区段具有相对于所述第二边缘(214)处的外顶点(209)的外半径(R2)，其中，所述外半径(R2)在所述间隙(206)的一部分上延伸至所述第二加热轨道区段(202”)的第一边缘(222)；并且其中，所述内半径(R1)和所述外半径(R2)相等。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的加热和感测装置(100；200；300)，其中，所述导电轨道(316)包括以下至少之一：Cu、Ni、Ag、Al或其混合物。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的电加热装置(100；200；300)，其中，所述导电加热轨道(316)包括彼此以并联方式电气连接的多条加热迹线(318'；318”；318”')，其中，所述多条加热迹线中的第一加热迹线包括所述第一加热轨道区段，并且其中，所述多条加热迹线中的第二加热迹线包括所述第二加热轨道区段。
10.根据权利要求1至8中的任一项所述的电加热装置(100；200；300)，其中，所述导电加热轨道(316)具有曲折形状或U形，并且其中，所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段由所述曲折形状或U形的相邻分支形成。
11.用于汽车应用的方向盘加热器(300)，包括根据权利要求1至10中的任一项所述的电加热和电容式感测装置(100；200；300)，所述方向盘加热器还包括：电流源，其能够连接至所述导电加热轨道(316)的接触端子(320；322)；控制单元，其被配置用于将所述电流源连接至所述端子，以相应地控制加热操作；以及电容式感测电路，其用于发送所述电容式感测信号。
12.制造电加热和电容式感测装置的方法，所述方法至少包括以下步骤：
提供平面基板；
在所述基板的表面上施加导电加热轨道，所述导电加热轨道至少包括第一加热轨道区段和第二加热轨道区段，所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段在所述基板上沿彼此以一定距离延伸，由此在所述第一加热轨道区段与所述第二加热轨道区段之间形成间隙；
在所述间隙中的、所述基板的所述表面上施加导电材料层；其中，所述导电材料层的宽度小于所述第一加热轨道区段与所述第二区段加热轨道区段之间的所述间隙的宽度；并且其中，所述导电材料层位于所述基板上，以便与所述第一加热轨道区段和所述第二区段加热轨道区段分离；
施加导电材料以便在所述间隙中的、所述基板的所述表面上形成门构件，所述门构件被布置在所述间隙的一部分内并且在所述导电材料层与所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段中的单一一者之间延伸，以便将所述导电材料层局部地连接至所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段中的所述一者。
13.制造电加热和电容式感测装置的方法，所述方法至少包括以下步骤：
提供平面基板；
在所述基板的表面上施加导电材料层；
选择性去除所述导电材料的部分，以便形成导电加热轨道，所述导电加热轨道至少包括在所述基板上沿彼此以一定距离延伸的第一加热轨道区段和第二加热轨道区段、以及布置在所述第一加热轨道区段与所述第二加热轨道区段之间的传导材料中间区段；其中，所述传导材料中间区段的宽度小于所述第一加热轨道区段与所述第二加热轨道区段之间的间隙的宽度；并且
其中，以使得所述传导材料中间区段与所述第一加热轨道区段和所述第二区段加热轨道区段二者分离的方式，执行导电材料的所述选择性去除，
并且其中，所述选择性去除被进一步执行，以便在所述间隙中的、所述基板的所述表面上形成门构件，所述门构件被布置在所述间隙的一部分内并且在所述导电材料层和所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段中的单一一者之间延伸，以便将所述导电材料层局部地连接至所述第一加热轨道区段和所述第二加热轨道区段中的所述一者。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述导电材料的选择性去除的步骤是通过使用切割工艺、激光切割工艺、部分吻切工艺、轮廓切割工艺或蚀刻工艺来执行的，由此所述导电材料从外侧到所述基板至少部分地被切割或蚀刻。
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