DE102019124294A1

DE102019124294A1 - Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung, Verfahren zum Betrieb einer Sensor- und Heizvorrichtung, Lenkradbaugruppe mit einer Sensor- und Heizvorrichtung und Fahrzeug mit einer Lenkradbaugruppe

Info

Publication number: DE102019124294A1
Application number: DE102019124294.0A
Authority: DE
Inventors: Sascha Staude; Georg Poslowsky; Iordanis Tsinitidis; Markus Hartmueller; Raphael Mack
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: CN112550423B; CN112550423A; DE102019124294B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10) mit einer Heizeinrichtung und einer kapazitiven Sensoreinrichtung zum Erkennen einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels in einem Detektionsbereich der Sensoreinrichtung für eine Lenkradbaugruppe (100) eines Kraftfahrzeugs mit einem lenkradseitigen Teil (1) und einem fahrzeugaufbauseitigen Teil (2), ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung, eine Lenkradbaugruppe (100) und ein Fahrzeug, wobei die erste Baugruppe (11) und die zweite Baugruppe (12) über eine elektrische Verbindungseinrichtung (13) elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10) wenigstens ein gemeinsam nutzbares, kombiniertes Heiz- und Sensorelement (4) mit einem ersten Anschluss (5) und einem zweiten Anschluss (6) aufweist, wobei der erste Anschluss (5) über eine erste und eine dritte Schalteinrichtung (S1, S3) mit einem ersten Pol (V+) einer Spannungsquelle elektrisch verbindbar ist und der zweite Anschluss (6) über eine zweite und eine mit dieser in Reihe geschaltete vierte Schalteinrichtung (S2, S4) mit einem zweiten Pol (GND), wobei die erste Schalteinrichtung (S1) und/oder die zweite Schalteinrichtung (S2) Teil der ersten Baugruppe (11) ist, und das kombinierte Heiz- und Sensorelement (4), die dritte Schalteinrichtung (S3) und die vierte Schalteinrichtung (S4) Teile der zweiten Baugruppe (12) sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung mit einer Heizeinrichtung, insbesondere mit einer Heizeinrichtung für ein Lenkrad eines Fahrzeugs, und einer kapazitiven Sensoreinrichtung zum Erkennen einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels in einem Detektionsbereich der Sensoreinrichtung, insbesondere zum Erkennen einer Anwesenheit einer menschlichen Hand in einem Greifbereich eines Lenkrads, für eine Lenkradbaugruppe eines Kraftfahrzeugs mit einem lenkradseitigen Teil und einem fahrzeugaufbauseitigen Teil, wobei die kombinierte Sensor- und Heizvorrichtung eine erste Baugruppe aufweist, welche zur Integration im fahrzeugaufbauseitigen Teil einer Lenkradbaugruppe ausgebildet und eingerichtet ist, und eine zweite Baugruppe, welche zur Integration im lenkradseitigen Teil einer Lenkradbaugruppe ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die erste Baugruppe und die zweite Baugruppe über eine elektrische Verbindungseinrichtung elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung ein elektrisches, kombiniertes Heiz- und Sensorelement aufweist, welches sowohl von der Heizeinrichtung als elektrisches Heizelement als auch von der Sensoreinrichtung als kapazitives Sensorelement, insbesondere als kapazitive Sensorelektrode, nutzbar ist, wobei das kombinierte Heiz- und Sensorelement einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, wobei der erste Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements über eine erste Schalteinrichtung und eine, mit der ersten Schalteinrichtung in Reihe geschaltete, dritte Schalteinrichtung mit einem ersten Pol einer Spannungsquelle elektrisch verbindbar und von diesem elektrisch trennbar ist, und wobei der zweite Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements über eine zweite Schalteinrichtung und eine, mit der zweiten Schalteinrichtung in Reihe geschaltete, vierte Schalteinrichtung mit einem zweiten Pol der Spannungsquelle elektrisch verbindbar und von diesem elektrisch trennbar ist.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Sensor- und Heizvorrichtung.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Lenkradbaugruppe für ein Fahrzeug mit einem lenkradseitigen Teil, der insbesondere wenigstens ein Lenkradmodul aufweist, insbesondere ein Lenkrad mit einem Lenkradmodul, und einem fahrzeugaufbauseitigen Teil, insbesondere einem Lenksäulenmodul, wobei in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Lenkradbaugruppe in einem Fahrzeug der lenkradseitige Teil relativ gegenüber dem fahrzeugaufbauseitigen Teil bewegbar ist, insbesondere drehbar gegenüber dem fahrzeugaufbauseitigen Teil, insbesondere um eine Drehachse einer Lenkwelle, wobei die Lenkradbaugruppe eine kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung aufweist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Lenkradbaugruppe.
Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtungen mit einem kombinierten Heiz- und Sensorelement sind als solche aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, wobei unterschiedlichste Ausgestaltungen zur Verschaltung und Ansteuerung des kombinierten Heiz- und Sensorelements bekannt sind.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung bereitzustellen, insbesondere eine verbesserte Sensor- und Heizvorrichtung, sowie ferner ein alternatives, insbesondere verbessertes Verfahren zum Betrieb einer solchen Sensor- und Heizvorrichtung, eine alternative, insbesondere verbesserte Lenkradbaugruppe und ein alternatives, insbesondere verbessertes Fahrzeug mit einer Lenkradbaugruppe.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung, durch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Sensor- und Heizvorrichtung, durch eine Lenkradbaugruppe mit einer solchen Sensor- und Heizvorrichtung und durch ein Fahrzeug mit einer Lenkradbaugruppe gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Eine kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Heizeinrichtung, insbesondere eine Heizeinrichtung für ein Lenkrad eines Fahrzeugs, und eine kapazitive Sensoreinrichtung zum Erkennen einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels in einem Detektionsbereich der Sensoreinrichtung auf, insbesondere zum Erkennen einer Anwesenheit einer menschlichen Hand in einem Greifbereich eines Lenkrads, und ist für eine Lenkradbaugruppe eines Kraftfahrzeugs, welche einen lenkradseitigen Teil und einen fahrzeugaufbauseitigen Teil aufweist, ausgebildet. Die kombinierte Sensor- und Heizvorrichtung weist dabei eine erste Baugruppe auf, welche zur Integration im fahrzeugaufbauseitigen Teil einer Lenkradbaugruppe ausgebildet und eingerichtet ist, und eine zweite Baugruppe, welche zur Integration im lenkradseitigen Teil der Lenkradbaugruppe ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die erste Baugruppe und die zweite Baugruppe über eine elektrische Verbindungseinrichtung elektrisch miteinander verbunden sind. Die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung weist dabei wenigstens ein elektrisches, kombiniertes Heiz- und Sensorelement auf, welches sowohl von der Heizeinrichtung als elektrisches Heizelement als auch von der Sensoreinrichtung als kapazitives Sensorelement, insbesondere als kapazitive Sensorelektrode, nutzbar ist. Das kombinierte Heiz- und Sensorelement weist einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf, wobei der erste Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements über eine erste Schalteinrichtung und eine, mit der ersten Schalteinrichtung in Reihe geschaltete, dritte Schalteinrichtung mit einem ersten Pol einer Spannungsquelle, vorzugsweise mit einem ersten Pol einer Gleichspannungsquelle, insbesondere mit einem Pol, an dem eine positive Betriebsspannung anliegt, elektrisch verbindbar und von diesem elektrisch trennbar ist, und wobei der zweite Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements über eine zweite Schalteinrichtung und eine, mit der zweiten Schalteinrichtung in Reihe geschaltete, vierte Schalteinrichtung mit einem zweiten Pol der Spannungsquelle, vorzugsweise mit dem zweiten Pol einer Gleichspannungsquelle, insbesondere mit einem Pol, an dem eine Referenzpotential anliegt, insbesondere ein Nullpotential, d.h. Masse, elektrisch verbindbar und von diesem elektrisch trennbar ist.
Erfindungsgemäß ist die erste Schalteinrichtung und/oder die zweite Schalteinrichtung Teil der ersten Baugruppe, und das kombinierte Heiz- und Sensorelement, die dritte Schalteinrichtung und die vierte Schalteinrichtung sind jeweils Teile der zweiten Baugruppe, wobei die erste und die zweite Baugruppe der kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung derart über die elektrische Verbindungseinrichtung miteinander elektrisch verbunden sind, dass, wenn die erste Schalteinrichtung Teil der ersten Baugruppe ist, die erste Schalteinrichtung und die mit dieser in Reihe geschaltete, dritte Schalteinrichtung zur Signal- und/oder Energieübertragung elektrisch miteinander verbunden sind, und wenn die zweite Schalteinrichtung Teil der ersten Baugruppe ist, die zweite Schalteinrichtung und die mit dieser in Reihe geschaltete, vierte Schalteinrichtung zur Signal- und/oder Energieübertragung elektrisch miteinander verbunden sind.
Die Verwendung eines kombinierten Heiz- und Sensorelements sowohl als elektrisches Heizelement als auch als kapazitive Sensorelektrode erfordert zum Betrieb der Heizeinrichtung, insbesondere zum Erzeugen von Heizwärme, eine elektrische Verbindung des Heiz- und Sensorelements mit einer Spannungsquelle, insbesondere einen Stromfluss durch das Heiz- und Sensorelement hindurch, insbesondere einen geschlossenen Stromkreis. Zum Betrieb einer kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung als Sensoreinrichtung hingegen, d.h. für eine Nutzung des Heiz- und Sensorelements als kapazitive Sensorelektrode, ist eine allpolige elektrische Trennung des Heiz- und Sensorelements von der Spannungsversorgung erforderlich, d.h. eine elektrische Trennung des Heiz- und Sensorelements von beiden Polen der zugehörigen Spannungsquelle. Dazu sind wenigstens zwei Schalteinrichtungen erforderlich.
Bei einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung sind dazu insbesondere die erste Schalteinrichtung, über welche das kombinierte Heiz- und Sensorelement, insbesondere dessen erster Anschluss, mit dem ersten Pol einer Spannungsquelle elektrisch verbindbar ist oder von diesem elektrisch trennbar ist, sowie die zweite Schalteinrichtung, über welche das kombinierte Heiz- und Sensorelement, insbesondere dessen zweiter Anschluss, mit dem zweiten Pol der Spannungsquelle elektrisch verbindbar ist oder von diesem elektrisch trennbar ist, vorgesehen.
Die Kopplung des ersten Anschlusses bzw. des zweiten Anschlusses des Heiz- und Sensorelements über jeweils zwei in Reihe geschaltete Schalteinrichtungen, insbesondere die Kopplung des ersten Anschlusses über die erste Schalteinrichtung und die dritte Schalteinrichtung mit einem ersten Pol einer Spannungsversorgung und die Kopplung des zweiten Anschlusses über die zweite Schalteinrichtung und die vierte Schalteinrichtung mit dem zweiten Pol der Spannungsversorgung, ermöglicht darüber hinaus ferner eine zumindest teilweise Kompensation parasitärer Kapazitäten, insbesondere eine zumindest teilweise Kompensation von durch die Schalteinrichtungen verursachten, parasitären Kapazitäten, was im Folgenden noch näher erläutert wird.
Die erfindungsgemäße Verschaltung des kombinierten Heiz- und Sensorelements, insbesondere die erfindungsgemäße Reihenschaltung des kombinierten Heiz- und Sensorelements mit den Schalteinrichtungen ermöglicht ferner einen hohen Bauteilausnutzungsgrad, insbesondere eine gemeinsame Nutzung von weiteren Komponenten neben der gemeinsamen Nutzung des Heiz- und Sensorelements von der Heizeinrichtung und die Sensoreinrichtung, insbesondere von zumindest einigen der Schalteinrichtungen, wobei insbesondere die erste Schalteinrichtung und die zweite Schalteinrichtung neben dem kombinierte Heiz- und Sensorelement gemeinsam nutzbar sind, insbesondere derart, dass weiterhin eine sichere Abschaltung bei einem Kurzschluss in der zweiten Baugruppe und/oder in der elektrischen Verbindungseinrichtung möglich ist.
Durch die Aufteilung in wenigstens zwei Baugruppen kann eine Sensor- und Heizvorrichtung mit einer zweiten, zur Integration in einen lenkradseitigen Teil ausgebildeten Baugruppe bereitgestellt werden, welche im Vergleich zu einer Ausgestaltung mit nur einer, komplett in den lenkradseitigen Teil zu integrierenden Baugruppe einen geringeren, lenkradseitigen Bauraumbedarf aufweist aufgrund einer geringeren Anzahl an der zweiten Baugruppe zugeordneten Komponenten, welche aber dennoch eine hohe Erfassungsgenauigkeit ermöglicht.
Ferner ermöglicht eine erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung eine einfache Integration der kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung in eine Lenkradbaugruppe, insbesondere eine einfache Aufteilung der einzelnen Komponenten in verschiedene Baugruppen. Die erfindungsgemäße Reihenschaltung der Schalteinrichtungen ermöglicht dabei eine besonders einfache, flexible Aufteilung, insbesondere je nach Bedarf.
Die erfindungsgemäße elektrische Verbindung von wenigstens zwei Schalteinrichtungen verschiedener Baugruppen über die elektrische Verbindungseinrichtung, insbesondere von der ersten Schalteinrichtung mit der dritten Schalteinrichtung und/oder der zweiten Schalteinrichtung mit der vierten Schalteinrichtung, ermöglicht eine baugruppenübergreifende, gemeinsame Nutzung der Schalteinrichtungen sowohl für die Heizeinrichtung als auch für die Sensoreinrichtung.
Die geringe Anzahl an Schalteinrichtungen wirkt sich ferner vorteilhaft auf eine Verlustleistung der Sensor- und Heizvorrichtung aus.
Durch die Zuordnung der ersten Schalteinrichtung und/oder der zweiten Schalteinrichtung, über welche insbesondere jeweils eine anliegende Last geschaltet werden kann, zur ersten Baugruppe, welche insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in einem fahrzeugaufbauseitigen Teil einer Lenkradbaugruppe integriert zu werden, kann eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit der Sensor- und Heizvorrichtung und infolgedessen auch einer Lenkradbaugruppe erreicht werden, insbesondere eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit des lenkradseitigen Teils einer erfindungsgemäßen Lenkradbaugruppe, welche insbesondere dadurch erreicht werden kann, dass die hochbelastete erste und/oder zweite Schalteinrichtung, derjenigen Baugruppe zugeordnet sind, die zur fahrzeugaufbauseitigen Integration in eine Lenkradbaugruppe eingerichtet ist. Aufgrund des in der Regel größeren, fahrzeugsaufbauseitig zur Verfügung stehenden Bauraums, lässt sich dadurch in der Regel eine elektromagnetische Abschirmung fahrzeugaufbauseitig einfacher realisieren als lenkradseitig. Ebenso können die erste Schalteinrichtung und/oder die zweite Schalteinrichtung bei einer derartigen Ausgestaltung mit einem größeren Abstand zu einer Zündvorrichtung eines Airbags positioniert werden, wodurch die elektromagnetische Störung der Zündvorrichtung durch die erste Schalteinrichtung und/oder die zweite Schalteinrichtung reduziert werden kann.
Statt Teil der ersten Baugruppe zu sein, kann die zweite Schalteinrichtung in einer möglichen, alternativen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung aber auch der zweiten Baugruppe zugeordnet sein und insbesondere Teil dieser sein, wobei in diesem Fall jedoch wenigstens die erste Schalteinrichtung der ersten Baugruppe zugeordnet ist. Dies kann in einigen Fällen durchaus vorteilhaft sein. Denkbar ist auch die Zuordnung der ersten Schalteinrichtung zur zweiten Baugruppe, wobei in diesem Fall jedoch die zweite Schalteinrichtung Teil der ersten Baugruppe ist.
Unter einer „kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung verstanden, welche sowohl eine kapazitive Sensoreinrichtung als auch eine Heizeinrichtung aufweist, wobei insbesondere wenigstens ein Bauteil gemeinsam sowohl von der Sensoreinrichtung als auch von der Heizeinrichtung genutzt wird.
Ein „kombiniertes Heiz- und Sensorelement“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein elektrisch leitfähiges Element, welches sowohl als elektrisches Heizelement der Heizeinrichtung als auch als kapazitive Sensorelektrode der Sensoreinrichtung betreibbar ist, vorzugsweise wenigstens zeitlich nacheinander versetzt.
Unter einer „Heizeinrichtung“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung verstanden, welche zur zumindest zeitweisen Abgabe von Heizwärme eingerichtet ist, wobei die Heizwärme besonders bevorzugt durch einen Stromfluss durch das kombinierte Heiz- und Sensorelement hindurch erzeugt werden kann und insbesondere an die Umgebung des Heiz- und Sensorelements abgegeben werden kann, wobei das kombinierte Heiz- und Sensorelement insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet ist, als elektrischer Heizwiderstand zu dienen.
Entsprechende Heizeinrichtungen, auch für Lenkräder eines Fahrzeugs, sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, auf welchen für nähere Informationen zur grundsätzlichen Funktionsweise sowie zu allgemeinen Anforderungen an die Ausgestaltung derartiger Heizeinrichtungen verwiesen wird.
Zum Einschalten der Heizeinrichtung und damit zum Erzeugen von Heizwärme, insbesondere zum Erzeugen des Stromflusses durch das kombinierte Heiz- und Sensorelement hindurch, können die erste Schalteinrichtung, die zweite Schalteinrichtung, die dritte Schalteinrichtung und die vierte Schalteinrichtung geschlossen werden, insbesondere sämtliche Schalteinrichtungen, mit welchen das kombinierte Heiz- und Sensorelement zwischen dem ersten Pol einer Spannungsquelle und dem zweiten Pol der Spannungsquelle in Reihe geschaltet ist, besonders bevorzugt jeweils gleichzeitig und/oder derart, dass sie zumindest zeitweise gleichzeitig geschlossen sind, wodurch der erste Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements mit dem ersten Pol der Spannungsquelle elektrisch verbunden wird und der zweite Pol der Spannungsquelle mit dem zweiten Anschluss des Heiz- und Sensorelements, so dass ein Stromfluss durch das Heiz- und Sensorelement, gespeist von der Spannungsquelle, möglich ist.
Die Spannungsquelle ist vorzugsweise eine Versorgungsspannungsquelle, insbesondere eine Gleichspannungsquelle, wobei der erste Pol vorzugsweise ein Pol ist, an dem eine positive Betriebsspannung anliegt oder anlegbar ist, beispielsweise +12V oder 24V wie in einem Fahrzeug, und der zweite Pol insbesondere ein Pol, an dem ein Nullpotential anliegt, d.h. Masse (0V).
Zum Abschalten der Heizeinrichtung und damit zum Beenden der Erzeugung von Heizwärme, insbesondere zum Beenden des Stromflusses durch das Heiz- und Sensorelement hindurch, kann wenigstens eine Schalteinrichtung geöffnet werden, wobei besonders bevorzugt zum Abschalten der Heizeinrichtung wenigstens die erste Schalteinrichtung und/oder die zweite Schalteinrichtung geöffnet werden kann, vorzugsweise wenigstens die erste Schalteinrichtung und die zweite Schalteinrichtung, insbesondere sämtliche Schalteinrichtungen, mit welchen das kombinierte Heiz- und Sensorelement zwischen dem ersten Pol einer Spannungsquelle und dem zweiten Pol der Spannungsquelle in Reihe geschaltet ist, insbesondere jeweils gleichzeitig und/oder derart, dass sie zumindest zeitweise gleichzeitig geöffnet sind, wodurch der erste Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelement von dem ersten Pol der Spannungsquelle elektrisch getrennt wird und/oder der zweite Pol der Spannungsquelle von dem zweiten Anschluss des Heiz- und Sensorelements.
Eine „kapazitive Sensoreinrichtung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Sensoreinrichtung, welche vorzugsweise dazu ausgebildet und insbesondere dazu eingerichtet ist, eine Kapazität, d. h. eine Größe einer kapazitiven Kopplung, und/oder eine Änderung einer Kapazität und/oder eine entsprechende Größe, welche eine Kapazität und/oder eine Änderung einer Kapazität charakterisiert, zu erfassen und vorzugsweise auszuwerten.
Kapazitive Sensoreinrichtungen zum Erkennen einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels in einem Detektionsbereich der Sensoreinrichtung sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, auch für Lenkräder von Fahrzeugen, insbesondere zum Erkennen einer menschlichen Hand in einem Greifbereich eines Lenkrads, auf welchen für nähere Informationen zur Funktionsweise und zu allgemeinen Anforderungen an die Ausgestaltung Einrichtungen verwiesen wird.
Die kapazitive Sensoreinrichtung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung ist dabei insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, eine kapazitive Kopplung des kombinierten Heiz- und Sensorelements mit einer Umgebung des Heiz- und Sensorelements und/oder mit einer Referenzelektrode, insbesondere mit einer Referenzelektrode, an welcher ein definiertes Potenzial anliegt, anlegbar ist oder angelegt wird, eine Änderung dieser kapazitiven Kopplung und/oder eine diese kapazitive Kopplung und/oder die Änderung dieser kapazitiven Kopplung charakterisierenden Größe zu erfassen und insbesondere auszuwerten. Das Erfassen der kapazitiven Kopplung beziehungsweise einer Änderung dieser ist dabei grundsätzlich auf verschiedene Arten möglich, insbesondere auf die üblichen, aus dem Stand der Technik allgemein bekannten Arten und Weisen, beispielsweise mit einer einfachen Spannungsmessung, einer Strommessung, mithilfe eines Schwingkreises oder mittels einer Impedanzmessung.
In einer möglichen Ausgestaltung kann die Erfassung der kapazitiven Kopplung bzw. der Änderung dieser mittels des sogenannten CVD-Verfahrens (Capacitive Voltage Divider-Verfahrens) erfolgen. Aus der erfassten kapazitiven Kopplung bzw. deren Änderung lässt sich schließen, ob sich ein kapazitives Betätigungsmittel im Detektionsbereich der Sensoreinrichtung befindet oder nicht. Alternativ dazu kann in einer anderen möglichen Ausgestaltung einer kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung die Erfassung der kapazitiven Kopplung bzw. der Änderung dieser beispielsweise auch erfolgen, in dem an dem kombinierten Heiz- und Sensorelement ein definiertes Spannungssignal angelegt wird, gleichzeitig der dabei entstehende Stromfluss gemessen wird und eine Phasenverschiebung zwischen dem Spannungssignal und dem Stromfluss ermittelt wird und aus der Phasenverschiebung, welche sich in Abhängigkeit von der kapazitiven Kopplung des Heiz- und Sensorlements mit der Umgebung und/oder einer Referenzelektrode einstellt, die Größe der kapazitiven Kopplung bzw. eine Änderung dieser bestimmt werden, beispielsweise mittels eines oder mehrerer ASICs (ASIC = anwendungsspezifischer IC), die speziell hierzu eingerichtet sind.
Die Sensoreinrichtung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung ist besonders bevorzugt zum Erkennen einer Anwesenheit einer menschlichen Hand in einem Greifbereich eines Lenkrads ausgebildet, insbesondere zum Erkennen einer Annäherung und/oder einer Entfernung einer menschlichen Hand an das Lenkrad bzw. vom Lenkrad weg und/oder zum Erkennen einer Berührung des Lenkrads mit einer menschlichen Hand, insbesondere zum Erkennen einer Änderung einer Berührung des Lenkrads durch eine menschliche Hand, beispielsweise einer Positionsänderung einer Hand am Lenkrad.
Das kombinierte Heiz- und Sensorelement einer erfindungsgemäßen kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung ist dabei insbesondere dazu ausgebildet, mit einer Umgebung und/oder einer Referenzelektrode eine definierte Kapazität auszubilden, welche sich bei Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels im Detektionsbereich des Heiz- und Sensorelements gegenüber einem Referenzzustand ändert, wobei die Änderung der Kapazität und damit die Änderung der kapazitiven Kopplung zwischen dem Heiz- und Sensorelement und der Umgebung und/oder der Referenzelektrode insbesondere proportional zu einem Abstand des Betätigungsmittels zum Sensorelement ist.
Eine erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung kann dabei ein kombiniertes Heiz- und Sensorelement aufweisen oder mehrere kombinierte Heiz- und Sensorelemente, welche vorzugsweise jeweils nach dem gleichen Prinzip mit einer zugehörigen Spanungsquelle verschaltet sind. Dies ermöglicht eine ortsaufgelöste Detektion und damit beispielsweise eine Unterscheidung, ob ein oder zwei Hände eines Fahrers eines Fahrzeugs an einem Lenkrad anliegen und/oder wo in einem Greifbereich eines Lenkrads ein Fahrer das Lenkrad greift.
Das kombinierte Heiz- und Sensorelement ist besonders bevorzugt eine elektrisch leitfähige Struktur, welche einen oder mehrere elektrische Leiter aufweist, wobei im Fall von mehreren elektrischen Leitern diese insbesondere geeignet elektrisch miteinander gekoppelt sind, insbesondere geeignet miteinander kontaktiert und/oder verschaltet sind.
Ein kombiniertes Heiz- und Sensorelement kann beispielsweise ein länglicher Draht- oder fadenähnlicher Leiter sein, welcher insbesondere um einen Kern eines Lenkradkranzes herum angeordnet werden kann, beispielsweise mäanderförmig. Das Heiz- und Sensorelement kann dabei auf einem Trägerkörper angeordnet und/oder aufgebracht sein, beispielsweise aufgestickt und/oder aufgeklebt, oder in einen Trägerkörper eingearbeitet sein und beispielsweise in diesen eingewebt oder eingebettet sein oder dergleichen, vorzugsweise jeweils derart, dass sich das Heiz- und Sensorelement über eine möglichst große Fläche erstreckt.
Wenigstens ein Heiz- und Sensorelement kann auch eine Heizmatte sein, insbesondere ein Gewebe aus elektrischen Leitern oder dergleichen oder ein Gitter aus mehreren einzelnen Leitern, die gitterförmig angeordnet sind oder anordbar sind oder gitterförmig auf einem Träger angeordnet oder in einen Träger eingearbeitet sind.
Der erste Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements ist dabei vorzugsweise ein Eingangsanschluss und der zweite Anschluss des Heiz- und Sensorelements ist insbesondere ein Ausgangsanschluss.
Zum Betreiben der kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung als Sensoreinrichtung und damit des kombinierten Heiz- und Sensorelements als kapazitive Sensorelektrode kann das Heiz- und Sensorelement vorzugsweise sowohl vom ersten Pol einer Spannungsquelle als auch vom zweiten Pol der Spannungsquelle elektrisch getrennt werden, insbesondere, indem wenigstens die erste Schalteinrichtung und die zweite Schalteinrichtung geöffnet werden, vorzugsweise jeweils gleichzeitig und/oder derart, dass sie zumindest zeitweise gleichzeitig geöffnet sind. Darüber hinaus können zusätzlich bevorzugt auch die dritte Schalteinrichtung und/oder die vierte Schalteinrichtung geöffnet werden.
Eine „Baugruppe“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Gruppe von wenigstens zwei Bauteilen, insbesondere ein Zusammenbau aus wenigstens zwei Bauteilen.
Eine „Lenkradbaugruppe“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Baugruppe, welche wenigstens einen lenkradseitigen Teil aufweist mit wenigstens einem, zur lenkradseitigen Anordnung ausgebildeten Bauteil, sowie einem fahrzeugaufbauseitigen Teil mit wenigstens einem, zur fahrzeugaufbauseitigen, insbesondere lenksäulenseitigen, Anordnung ausgebildeten Bauteil, wobei in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Lenkradbaugruppe in einem Fahrzeug der lenkradseitige Teil der Lenkradbaugruppe insbesondere relativ gegenüber dem fahrzeugaufbauseitigen Teil bewegbar ist, insbesondere drehbar gegenüber dem fahrzeugaufbauseitigen Teil, insbesondere um eine Drehachse einer Lenkwelle. Der lenkradseitige Teil kann dabei auch eine oder mehrere, zur lenkradseitigen Anordnung ausgebildete Baugruppen aufweisen. Der fahrzeugaufbauseitige Teil kann entsprechend auch eine oder mehrere, zur fahrzeugaufbauseitigen Anordnung ausgebildet Baugruppen aufweisen.
Bevorzugt ist die erste Baugruppe einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet, in ein, insbesondere an einem Fahrzeugaufbau befestigbares, Lenksäulenmodul, insbesondere in ein sogenanntes „Top Column Modul (TCM)“ integriert zu werden, d. h. zumindest teilweise in diesem angeordnet und oder von diesem aufgenommen zu werden.
Die zweite Baugruppe einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet und eingerichtet, in ein Lenkrad eines Fahrzeugs integriert zu werden, wobei besonders bevorzugt das kombinierte Heiz- und Sensorelement dazu ausgebildet ist, in einen Lenkradkranz eines Lenkrads integriert und/oder eingebracht zu werden und wenigstens die jeweiligen Schalteinrichtungen der zweiten Baugruppe insbesondere zur Integration in ein Lenkradmodul ausgebildet und eingerichtet sind, wobei das Lenkradmodul besonders bevorzugt zur Anordnung und/oder Integration einem Lenkrad ausgebildet ist.
Eine „Schalteinrichtung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine elektrische Verbindung zwischen zwei Komponenten einer elektrischen Schaltungsanordnung herzustellen oder elektrisch zu trennen, wobei in einem geöffneten Zustand der Schalteinrichtung die elektrische Verbindung getrennt ist und in einem geschlossenen Zustand der Schalteinrichtung die elektrische Verbindung hergestellt ist. Eine Schalteinrichtung kann dabei eine Baugruppe sein, welche mehrere elektronische Bauteile aufweist, insbesondere mehrere Schaltelemente, oder aber auch nur ein einzelnes Schaltelement, d. h. einen einzelnen Schalter, wobei ein Schaltelement beispielsweise ein Feldeffekttransistor sein kann.
Wenigstens eine Schalteinrichtung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung ist eine elektronische Schalteinrichtung, d.h. keine mechanische Schalteinrichtung, und weist insbesondere wenigstens ein Halbleiterbauteil auf, wobei wenigstens eine Schalteinrichtung insbesondere von einer Steuerungseinrichtung ansteuerbar ist, vorzugsweise mittels wenigstens eines Steuersignals, wobei insbesondere wenigstens die erste Schalteinrichtung und/oder die zweite Schalteinrichtung und/oder die dritte Schalteinrichtung und/oder die vierte Schalteinrichtung elektronische Schalteinrichtungen sind, insbesondere sämtliche Schalteinrichtungen einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung ist die erste Schalteinrichtung vorzugsweise eine sogenannte High-Side-Schalteinrichtung (HSS), insbesondere die einzige High-Side-Schalteinrichtung zur Verbindung des kombinierten Heiz- und Sensorelements mit dem ersten Pol einer Spannungsquelle, wobei die erste Schalteinrichtung und/oder die dritte Schalteinrichtung besonders bevorzugt als sogenannte P-MOS-Schalteinrichtung ausgebildet ist. Alternativ können die erste Schalteinrichtung und/oder die dritte Schalteinrichtung grundsätzlich aber auch als eine sogenannte N-MOS-Schalteinrichtung ausgebildet sein, eine geeignete Kontaktierung vorausgesetzt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung ist die zweite Schalteinrichtung vorzugsweise eine sogenannte Low-Side-Schalteinrichtung (LSS), insbesondere die einzige Low-Side-Schalteinrichtung zur Verbindung des kombinierten Heiz- und Sensorelements mit dem zweiten Pol der Spannungsquelle, wobei die zweite Schalteinrichtung und/oder die vierte Schalteinrichtung besonders bevorzugt als sogenannte N-MOS-Schalteinrichtung ausgebildet ist. Alternativ können die zweite Schalteinrichtung und/oder die vierte Schalteinrichtung grundsätzlich aber auch als eine sogenannte P-MOS-Schalteinrichtung ausgebildet sein, eine geeignete Kontaktierung vorausgesetzt.
High-Side-Schalteinrichtungen (HS-Schalteinrichtungen), Low-Side-Schalteinrichtungen (LS-Schalteinrichtungen), P-MOS- und N-MOS-Schalteinrichtungen sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, wobei in einer Schaltungsbaugruppe mit einer Gleichspannungsquelle als High-Side-Schalteinrichtung insbesondere diejenige Schalteinrichtung bezeichnet wird, welche dem Pol einer Spannungsquelle am nächsten ist, an dem das höhere Potential anliegt, während in einer Schaltungsbaugruppe mit einer Gleichspannungsquelle insbesondere diejenige Schalteinrichtung eine Low-Side-Schalteinrichtung ist, die dem Pol mit dem niedrigeren Potential am nächsten ist.
N-MOS- und P-MOS-Schalteinrichtungen sind jeweils spezielle, grundsätzlich aus dem Stand bekannte Schalteinrichtungen mit wenigstens einem Halbleiterbauelement, insbesondere mit wenigstens einem Transistor, insbesondere mit wenigstens einem MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor-Feldeffektransistor (FET)), wobei ein P-MOS-Transistor ein sogenannter p-Kanal-MOS-FET ist und ein N-MOS-Transistor ein sogenannter n-Kanal-MOS-FET ist.
Um einen entsprechenden Verpolungsschutz zu ermöglichen, kann eine erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung ferner eine Verpolungsschutzeinrichtung aufweisen, wobei die Verpolungsschutzeinrichtung bevorzugt der ersten Baugruppe zugeordnet ist und insbesondere mit der zweiten Schalteinrichtung auf der vom zweiten Anschluss des Heiz- und Sensorelements abgewandten Anschlussseite der zweiten Schalteinrichtung in Reihe geschaltet ist. Durch die erfindungsgemäße Reihenschaltung zur elektrischen Verbindung der beiden Baugruppen, wobei die zweite Baugruppe besonders bevorzugt nur über die erste Baugruppe und die elektrische Verbindungseinrichtung signal- und/ energieversorgt wird, ist in vielen Fällen eine einzige Verpolungsschutzeinrichtung ausreichend.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung weist die elektrische Verbindungseinrichtung eine Wickelfeder auf oder ist eine Wickelfeder.
Eine „Wickelfeder“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine elektrische Verbindungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, ein zur fahrzeugaufbauseitigen Befestigung ausgebildetes Bauteil und/oder eine zur fahrzeugaufbauseitigen Befestigung ausgebildete Baugruppe, beispielsweise einen mit einer Lenkwelle drehfest verbindbaren Stator und/oder ein Lenksäulenmodul, mit einem zur lenkradseitigen Befestigung ausgebildeten Bauteil und/oder einer zur lenkradseitigen Befestigung ausgebildeten Baugruppe, beispielsweise mit einem, mit dem Lenkrad drehfest verbindbaren Rotor und/oder mit einem in ein Lenkrad integrierbares Lenkradmodul, elektrisch zu verbinden, insbesondere zur Signal- und/oder Energieübertragung, wobei das zur lenkradseitigen Befestigung ausgebildete Bauteil bzw. die zur lenkradseitigen Befestigung ausgebildete Baugruppe in einem funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Fahrzeug relativ gegenüber dem zur fahrzeugaufbauseitigen Befestigung ausgebildeten Bauteil bzw. der zur fahrzeugaufbauseitigen Befestigung ausgebildeten Baugruppe beweglich ist, insbesondere drehbar, vorzugsweise um eine Drehachse einer Lenkwelle.
Eine Wickelfeder und damit eine elektrische Verbindungseinrichtung weist vorzugsweise ein oder mehrere elektrisch leitfähige und voneinander isolierte Leiterbahnen auf, welche in einer oder mehreren Ebenen angeordnet sein können, wobei eine Wickelfeder besonders bevorzugt ein Flachleiter mit einer oder mehreren Leiterbahnebenen sein kann, wobei die Wickelfeder besonders bevorzugt dazu ausgebildet ist, zumindest teilweise von einer sogenannten Wickelfeder-Kassette aufgenommen zu werden, insbesondere zumindest teilweise in einer Wickelfeder-Kassette aufgerollt zu werden. Wickelfeder und Wickelfeder Kassetten sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, auf welchen für nähere Ausführungen zur allgemeinen Funktionsweise und Ausgestaltung von Wickelfedern verwiesen wird.
Grundsätzlich ist jede beliebige Ausgestaltung der elektrischen Verbindungseinrichtung möglich, wobei die elektrische Verbindungseinrichtung jedoch besonders bevorzugt derart ausgebildet ist, dass die erste Baugruppe einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung mit der zweiten Baugruppe der Sensor- und Heizvorrichtung derart verbunden werden kann, dass die erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung in eine Lenkradbaugruppe mit einem lenkradseitigen Teil und einem fahrzeugaufbauseitigen Teil integriert werden kann, wobei die Baugruppe in den fahrzeugaufbauseitigen Teil integriert werden kann und die zweite Baugruppe in den lenkradseitigen Teil.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die kombinierte Sensor- und Heizvorrichtung wenigstens eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung wenigstens einer Schalteinrichtung und/oder zur zumindest teilweisen Steuerung der Heizeinrichtung, insbesondere zur Steuerung wenigstens einer Heizfunktion, und/oder zur zumindest teilweisen Steuerung der Sensoreinrichtung, insbesondere zur Steuerung wenigstens einer Sensorfunktion, auf, wobei die Steuerungseinrichtung insbesondere Teil der ersten Baugruppe oder Teil der zweiten Baugruppe ist. Die wenigstens eine Steuerungseinrichtung ist dabei besonders bevorzugt zur Steuerung von wenigstens der ersten Schalteinrichtung und/oder der zweiten Schalteinrichtung eingerichtet, vorzugsweise zur Steuerung der ersten Schalteinrichtung und der zweiten Schalteinrichtung, und/oder zur Steuerung von wenigstens der dritten Schalteinrichtung und/oder der vierten Schalteinrichtung, vorzugsweise zur Steuerung der dritten und vierten Schalteinrichtung. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, insbesondere eine besonders vorteilhafte Ansteuerung der Schalteinrichtungen der ersten Baugruppe und/oder der zweiten Baugruppe erreichen.
Die wenigstens eine Steuerungseinrichtung kann dabei der Heizeinrichtung zugeordnet sein und zur zumindest teilweisen oder vollständigen Steuerung einer Heizfunktion ausgebildet und eingerichtet sein und/oder der Sensoreinrichtung und zur zumindest teilweisen oder vollständigen Steuerung einer Sensorfunktion ausgebildet und eingerichtet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eine Steuerungseinrichtung zur zumindest teilweisen Steuerung der Heizeinrichtung, insbesondere nahezu zur vollständigen Steuerung der Heizeinrichtung, der kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung eingerichtet, insbesondere eine erste Steuerungseinrichtung, wobei diese Steuerungseinrichtung vorzugsweise wenigstens zur Ansteuerung der ersten Schalteinrichtung und/oder der zweiten Schalteinrichtung eingerichtet ist und insbesondere Teil der ersten Baugruppe ist. Dabei ist die Steuerungseinrichtung besonders bevorzugt dazu eingerichtet, die erste Schalteinrichtung und/oder die zweite Schalteinrichtung zum Einschalten der Heizeinrichtung derart anzusteuern, dass die erste Schalteinrichtung und/oder die zweite Schalteinrichtung geschlossen wird, insbesondere beide, und zum Abschalten der Heizeinrichtung derart, dass die erste Schalteinrichtung und/oder die zweite Schalteinrichtung geöffnet wird, ebenfalls bevorzugt beide.
In einer weiteren vorteilhafte Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eine Steuerungseinrichtung zur zumindest teilweisen Steuerung der Sensoreinrichtung, insbesondere nahezu zur vollständigen Steuerung der Sensoreinrichtung, der kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung eingerichtet, insbesondere eine zweite Steuerungseinrichtung, wobei diese Steuerungseinrichtung, vorzugsweise wenigstens zur Ansteuerung der dritten Schalteinrichtung und/oder der vierten Schalteinrichtung eingerichtet ist und insbesondere Teil der zweiten Baugruppe ist. Dazu ist diese Steuerungseinrichtung besonders bevorzugt separat zu einer Steuerungseinrichtung ausgebildet, die zur zumindest teilweisen Steuerung der Heizeinrichtung der kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung eingerichtet ist.
Diese Steuerungseinrichtung ist dabei ferner besonders bevorzugt dazu eingerichtet, die dritte Schalteinrichtung und/oder die vierte Schalteinrichtung zum Betreiben der Sensoreinrichtung derart anzusteuern, dass die dritte Schalteinrichtung und/oder die vierte Schalteinrichtung geöffnet wird, und zum Betreiben der Heizeinrichtung derart, dass die dritte Schalteinrichtung und die vierte Schalteinrichtung geschlossen werden.
Ist die zweite Schalteinrichtung ebenfalls Teil der zweiten Baugruppe, was sie in einer möglichen Ausführung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung sein kann, ist die zweite Steuerungseinrichtung insbesondere, vorzugsweise anstatt der ersten Steuerungseinrichtung, ferner zur Steuerung der zweiten Schalteinrichtung ausgebildet und eingerichtet.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind, wenn die Sensor- und Heizvorrichtung mehr als eine Steuerungseinrichtung aufweist, insbesondere wenigstens eine erste Steuerungseinrichtung und eine zweite Steuerungseinrichtung, diese unterschiedlichen Baugruppen zugeordnet, wobei vorzugsweise eine Steuerungseinrichtung zur zumindest teilweisen, insbesondere nahezu vollständigen Steuerung der Heizeinrichtung eingerichtete Steuerungseinrichtung, insbesondere die erste Steuerungseinrichtung, der ersten Baugruppe zugeordnet ist und eine zur zumindest teilweisen Steuerung der Sensoreinrichtung, insbesondere zur nahezu vollständigen Steuerung der Sensoreinrichtung eingerichtete Steuerungseinrichtung, insbesondere die zweite Steuerungseinrichtung, der zweiten Baugruppe.
Besonders bevorzugt sind die Steuerungseinrichtungen, insbesondere die erste Steuerungseinrichtung und die zweite Steuerungseinrichtung, dabei ebenfalls über die elektrische Verbindungseinrichtung elektrisch miteinander verbunden, insbesondere zur Signal- und/oder Energieübertragung, wobei besonders bevorzugt zur Signalübertragung wenigstens eine von einer Energieübertragungsleitungen getrennte Signalübertragungsleitung vorgesehen ist, wobei insbesondere jeweils getrennte Signalübertragungs- und/oder Energieübertragungsleitungen vorgesehen sein können.
Hierdurch lässt sich eine vorteilhafte Architektur einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung erreichen, insbesondere ein einfacher und kostengünstiger Aufbau. Dies ermöglicht vor allem, dass die Lastpfade zur Energieübertragung an das kombinierte Heiz- und Sensorelement, welche zur Übertragung hoher Ströme ausgelegt sein müssen, von den Pfaden zur Signalübertragung und den Pfaden zur Energieversorgung, beispielsweise einer der zweiten Baugruppe zugeordneten Steuerungseinrichtung, über welche im Verhältnis nur geringe Ströme übertragen werden müssen, getrennt werden können. Dies ermöglicht eine einfache Absicherung, beispielsweise gegenüber Überlastung, insbesondere von der geringer belasteten Baugruppe mit geringer dimensionierten Bauteilen, wodurch sich ein Kostenvorteil erreichen lässt.
Zur Kommunikation der Steuerungseinrichtungen können die Steuerungseinrichtungen, insbesondere zusätzlich, über einen Bus gekoppelt sein, insbesondere über einen LIN-Bus, einen CAN-Bus oder einen FlexRay-Bus. Besonders bevorzugt kann die zweite Baugruppe, insbesondere die zweite Steuerungseinrichtung, nur über die elektrische Verbindungseinrichtung und die erste Baugruppe, mit einer oder mehreren weiteren Komponenten kommunikationsverbunden werden, beispielsweise mit einem am Fahrzeugaufbau befestigten Steuergerät. Grundsätzlich ist aber auch eine direkte Anbindung der zweiten Baugruppe möglich, d.h. ohne ein Durchschleifen der Signal- und/oder Energie-Übertragungspfade durch die erste Baugruppe.
In einer weiteren vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensor- und Heizvorrichtung ferner eine Synchronisierungseinrichtung auf zur zumindest teilweisen Synchronisierung einer Ansteuerung von zumindest einigen der der ersten Baugruppe zugeordneten Teilen und von zumindest einigen der der zweiten Baugruppe zugeordneten Teilen, insbesondere zur Synchronisierung einer Ansteuerung der ersten Schalteinrichtung und/oder der zweiten Schalteinrichtung mit einer Ansteuerung der dritten Schalteinrichtung und/oder der vierten Schalteinrichtung, wobei die Synchronisierungseinrichtung insbesondere zur Synchronisierung der ersten Steuerungseinrichtung mit der zweiten Steuerungseinrichtung ausgebildet und eingerichtet ist.
Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die jeweiligen Schalteinrichtungen baugruppenübergreifend aufeinander abgestimmt, insbesondere zeitlich aufeinander abgestimmt, geschaltet werden, wobei die einzelnen Schalteinrichtungen nicht zwingend synchron im Sinne von zeitgleich geschaltet werden müssen (aber können). Vielmehr kommt es lediglich darauf an, dass sie für eine ordnungsgemäße Funktion den Sensor- und Heizvorrichtung entsprechend zeitlich geeignet aufeinander abgestimmt gesteuert werden.
Die Synchronisierungseinrichtung kann dabei Teil der ersten Baugruppe sein oder Teil der zweiten Baugruppe, wobei die Synchronisierungseinrichtung insbesondere Teil der ersten Steuerungseinrichtung sein kann oder Teil der zweiten Steuerungseinrichtung oder Teil einer weiteren Steuerungseinrichtung.
Ist die Synchronisierungseinrichtung Teil der ersten Steuerungseinrichtung, ist die erste Steuerungseinrichtung vorzugsweise als eine sogenannte Master-Steuerungseinrichtung ausgebildet und eingerichtet, während eine insbesondere darüber hinaus vorhandene, zweite Steuerungsvorrichtung in diesem Fall insbesondere als eine sogenannte Slave-Steuerungseinrichtung ausgebildet und eingerichtet ist.
Ist hingegen die Synchronisierungseinrichtung Teil der zweiten Steuerungseinrichtung, ist diese vorzugsweise als Master-Steuerungseinrichtung ausgebildet und eingerichtet, während die erste Steuerungseinrichtung als Slave-Steuerungseinrichtung ausgebildet und eingerichtet ist.
Ist die Synchronisierungseinrichtung Teil einer weiteren Steuerungseinrichtung, d. h. weder Teil der ersten Steuerungseinrichtung noch Teil der zweiten Steuerungseinrichtung, ist vorzugsweise diese weitere Steuerungseinrichtung als Master-Steuerungseinrichtung ausgebildet und die erste Steuerungseinrichtung und die zweite Steuerungseinrichtung sind vorzugsweise jeweils als Slave-Steuerungseinrichtung ausgebildet.
Alternativ kann die Synchronisierung, d. h. die zeitliche Abstimmung der Ansteuerung der Schalteinrichtungen, insbesondere die Synchronisierung der ersten Steuerungseinrichtung und der zweiten Steuerungseinrichtung, auch über eine Busschnittstelle erfolgen und/oder mithilfe einer Takteinrichtung, und oder vordefiniert in Abhängigkeit von einem vordefinierten Takt, in welchem insbesondere die Heizeinrichtung betrieben wird, wobei die Heizeinrichtung besonders bevorzugt jeweils für einen gleichen, konstanten Zeitraum eingeschaltet und anschließend für einen gleichen, jeweils konstanten Zeitraum abgeschaltet wird, wobei in dem Zeitraum, in welchem die Heizeinrichtung abgeschaltet ist, jeweils ein Betrieb der Sensor- und Heizvorrichtung als Sensoreinrichtung möglich ist und jeweils die kapazitive Kopplung des Heiz- und Sensorelements mit der Umgebung und/oder einer Referenzelektrode bzw. eine Änderung dieser kapazitiven Kopplung erfasst werden kann.
Als Synchronisierungssignal kann beispielsweise ein von der ersten Baugruppe moduliertes und über die Lastpfade zur Energieversorgung des kombinierten Heiz- und Sensorelements übertragbares Signal genutzt werden, wobei dazu die Synchronisierungseinrichtung vorzugsweise Teil der ersten Baugruppe ist insbesondere Teil der ersten Steuerungseinrichtung, wobei das Synchronisierungssignal besonders bevorzugt über eine Versorgungsleitung zur Energieversorgung des kombinierten Heiz- und Sensorelements während eines Heizzyklus übertragen werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung ferner einen zwischen der dritten Schalteinrichtung und dem ersten Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements angeordneten, ersten Anschlussknoten auf, der mit dem ersten Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements elektrisch verbunden ist, und wenigstens eine Steuerungseinrichtung, vorzugsweise eine zur zumindest teilweisen Steuerung einer Sensorfunktion eingerichtete Steuerungseinrichtung, insbesondere die zweite Steuerungseinrichtung, dazu ausgebildet und eingerichtet ist, zur Erkennung einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels in einem Detektionsbereich der Sensoreinrichtung am ersten Anschlussknoten ein definiertes Eingangs-Messsignal einzuspeisen und/oder ein Ausgangs-Messsignal abzugreifen und insbesondere auszuwerten, wobei die Steuerungseinrichtung dazu vorzugsweise wenigstens einen Ausgang und/oder Eingang aufweist, der über den ersten Anschlussknoten mit dem ersten Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements elektrisch verbunden oder verbindbar ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache und vorteilhafte Erfassung einer kapazitiven Kopplung des Heiz- und Sensorelements mit der Umgebung und/oder einer Referenzelektrode bzw. einer Änderung dieser zur Erkennung einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels im Bereich des Lenkrades.
Ein „Anschlussknoten“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Leitungsabzweig oder eine Leitungsverzweigung einer elektrischen Leitung.
In einer weiteren vorteilhafte Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung ferner einen zwischen dem zweiten Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements und der vierten Schalteinrichtung angeordneten, zweiten Anschlussknoten auf, der mit dem zweiten Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelement elektrisch verbunden ist, und wenigstens eine Steuerungseinrichtung, vorzugsweise eine zur zumindest teilweisen Steuerung einer Sensorfunktion eingerichtete Steuerungseinrichtung, insbesondere die zweite Steuerungseinrichtung, ist dazu ausgebildet und eingerichtet, zur Erkennung einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels im Bereich des Lenkrades am zweiten Anschlussknoten ein definiertes Eingangs-Messsignal einzuspeisen und/oder ein Ausgangs-Messsignal abzugreifen und insbesondere auszuwerten, wobei die Steuerungseinrichtung dazu vorzugsweise wenigstens einen Eingang und/oder Ausgang aufweist, der über den zweiten Anschlussknoten mit dem zweiten Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Hierdurch kann beispielsweise über den ersten Anschlussknoten an dem kombinierten Heiz- und Sensorelement ein definiertes Spannungssignal angelegt werden, gleichzeitig der dabei entstehende Stromfluss gemessen werden und eine Phasenverschiebung zwischen dem Spannungssignal und dem Stromfluss ermittelt werden und aus der Phasenverschiebung, welche sich in Abhängigkeit von der kapazitiven Kopplung des Heiz- und Sensorelements mit der Umgebung und/oder einer Referenzelektrode einstellt, die Größe der kapazitiven Kopplung bzw. eine Änderung dieser bestimmt werden, beispielsweise mittels eines oder mehrerer ASICs (ASIC = anwendungsspezifischer IC), die speziell hierzu eingerichtet sind.
Durch einen Vergleich der am ersten Anschlussknoten und der am zweiten Anschlussknoten ermittelten Ergebnisse lässt sich die kapazitive Kopplung des Heiz- und Sensorelementes mit der Umgebung und/oder einer Referenzelektrode bzw. eine Änderung dieser plausibilisieren, insbesondere auf übliche und grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise.
Die Schalteinrichtungen erzeugen jeweils parasitäre Kapazitäten (bzw. diese sind vielmehr technisch bedingt stets vorhanden), über welche beim Betrieb der kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung als Sensoreinrichtung jeweils ein Anteil eines während einer Erfassung einer kapazitiven Kopplung des Heiz- und Sensorelements mit der Umgebung und/oder einer Referenzelektrode aufgebrachten Eingangs-Messsignals, welches insbesondere zwischen der ersten Schalteinrichtung und dem ersten Anschluss des Heiz- und Sensorelements und/oder zwischen dem zweiten Anschluss des Heiz- und Sensorelements und der zweiten Schalteinrichtung aufgebracht wird, abfließen kann, wodurch das erfasste Ausgangs-Messsignal und damit eine erfasste kapazitive Kopplung des Heiz- und Sensorelements mit der Umgebung und/oder einer Referenzelektrode unerwünscht verfälscht werden kann.
Dem Abfluss eines Anteils eines zwischen der ersten Schalteinrichtung und dem ersten Anschluss des Heiz- und Sensorelements aufgebrachten Eingangs-Messsignals kann insbesondere, wie bei einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung vorgesehen, durch die zusätzliche dritte Schalteinrichtung entgegengewirkt werden, die zwischen dem ersten Anschluss des Heiz- und Sensorelements und der ersten Schalteinrichtung mit der ersten Schalteinrichtung in Reihe geschaltet ist, vorzugsweise indem diese geöffnet werden und zwischen der ersten Schalteinrichtung und der dritten Schalteinrichtung, vorzugsweise zwischen der zweiten Schalteinrichtung und der dritten Schalteinrichtung, insbesondere an einem dritten Anschlussknoten, ein Kompensationssignal angelegt und oder eingespeist wird, wobei das Kompensationssignal insbesondere dem Eingangs-Messsignal entspricht und vorzugsweise identisch zu diesem ist und/oder zusätzlich einen entsprechenden Kompensationsanteil aufweist. Dadurch kann ein Abfluss eines Anteils eines aufgebrachten Eingangs-Messignals und/oder eines Kompensationssignals in Richtung des ersten Pols erheblich reduziert werden, wodurch der Einfluss der durch die Schalteinrichtung verursachten parasitären Kapazität reduziert werden kann, wenn auch nicht ganz nicht kompensiert werden. Es lässt sich jedoch eine höhere Erfassungsgenauigkeit der Sensoreinrichtung erreichen.
Dem Abfluss eines Anteils eines zwischen dem zweiten Anschluss des Heiz- und Sensorelements und der zweiten Schalteinrichtung aufgebrachten Eingangs-Messignalskann insbesondere, wie bei einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung vorgesehen, insbesondere durch die zusätzliche vierte Schalteinrichtung entgegengewirkt werden, die zwischen dem zweiten Anschluss des Heiz- und Sensorelements mit der zweiten Schalteinrichtung in Reihe geschaltet ist, indem diese geöffnet wird und zwischen der vierten Schalteinrichtung und der zweiten Schalteinrichtung, insbesondere an einem vierten Anschlussknoten, ein Kompensationssignal angelegt und oder eingespeist wird, wobei das Kompensationssignal insbesondere dem Eingangs-Messsignal entspricht und vorzugsweise identisch zu diesem ist und/oder zusätzlich einen entsprechenden Kompensationsanteil aufweist. Dadurch kann ein Abfluss eines Anteils eines Eingangs-Messignals und/oder eines Kompensationssignals in Richtung des zweiten Pols erheblich reduziert werden, wodurch der Einfluss der durch die Schalteinrichtungen verursachten parasitären Kapazität reduziert werden kann, wenn auch nicht ganz nicht kompensiert werden. Es lässt sich jedoch eine höhere Erfassungsgenauigkeit der Sensoreinrichtung erreichen.
Die in Reihe zu der ersten Schalteinrichtung beziehungsweise zu der zweiten Schalteinrichtung jeweils zusätzlich vorhandene dritte Schalteinrichtung bzw. die vierte Schalteinrichtung ermöglicht das Beaufschlagen des Stromkreises mit einem Kompensationssignal, insbesondere das Anlegen und/oder Einspeisen eines Kompensationssignals zwischen zwei Schalteinrichtungen, insbesondere zwischen der ersten und der dritten Schalteinrichtung sowie zwischen der vierten Schalteinrichtung und der zweiten Schalteinrichtung, ohne dass das Kompensationssignal über den jeweiligen, zugehörigen Pol unmittelbar ausgeglichen wird, wenn die zusätzliche Schalteinrichtung beim Betrieb der Sensoreinrichtung geöffnet wird, sodass durch das Kompensationssignal ein ansonsten an der dritten bzw. vierten Schalteinrichtung anliegendes Potentialungleichgewicht ausgeglichen werden kann. Je kleiner das Potentialungleichgewicht an einer Schalteinrichtung ist, desto kleiner ist der Einfluss der von dieser verursachten, parasitären Kapazität.
Um die vorstehend beschriebene, zumindest teilweise Kompensation parasitärer Kapazitäten zu ermöglichen, weist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Sensor- und Heizvorrichtung ferner einen zwischen der ersten Schalteinrichtung und der dritten Schalteinrichtung angeordneten, weiteren Anschlussknoten auf, insbesondere einen dritten Anschlussknoten, der über die dritte Schalteinrichtung mit dem ersten Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements elektrisch verbindbar ist, und/oder einen zwischen der vierten Schalteinrichtung und der zweiten Schalteinrichtung angeordneten, weiteren Anschlussknoten, insbesondere einen vierten Anschlussknoten, der über die vierte Schalteinrichtung mit dem zweiten Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements elektrisch verbindbar ist, wobei wenigstens eine Steuerungseinrichtung, vorzugsweise eine zur zumindest teilweisen Steuerung einer Sensorfunktion eingerichtete Steuerungseinrichtung, insbesondere die zweite Steuerungseinrichtung, ist dazu ausgebildet und eingerichtet, an diesem Anschlussknoten ein Kompensationssignal anzulegen, vorzugsweise ein Kompensationssignal, welches dem Eingangs-Messignal entspricht, wobei die Steuerungseinrichtung dazu vorzugsweise wenigstens einen Ausgang aufweist, der mit dem weiteren Anschlussknoten elektrisch verbunden oder verbindbar ist. Der dritte Anschlussknoten und der vierte Anschlussknoten können dabei mit demselben Ausgang einer zugehörigen Steuerungseinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar sein oder aber auch mit unterschiedlichen Ausgängen.
Der weitere Anschlussknoten, insbesondere der dritte Anschlussknoten und/oder der vierte Anschlussknoten, ist dabei bevorzugt jeweils der zweiten Baugruppe zugeordnet, und insbesondere zwischen der elektrischen Verbindungseinrichtung, über welche die erste Schalteinrichtung und die dritte Schalteinrichtung elektrisch miteinander verbunden sind, und der dritten bzw. vierten Schalteinrichtung angeordnet. Eine derartige Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung ermöglicht auf besonders einfache Art und Weise eine zumindest teilweise Kompensation parasitärer Kapazitäten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die kombinierte Sensor- und Heizvorrichtung ferner eine zwischen der ersten Schalteinrichtung und der dritten Schalteinrichtung angeordnete und mit der ersten Schalteinrichtung und der dritten Schalteinrichtung in Reihe geschaltete, weitere, insbesondere fünfte, Schalteinrichtung auf, wobei diese weitere Schalteinrichtung vorzugsweise ebenfalls Teil der zweiten Baugruppe ist und besonders bevorzugt insbesondere ebenfalls eine P-MOS-Schalteinrichtung ist. Denkbar ist aber auch eine als N-MOS ausgebildete fünfte Schalteinrichtung.
Diese weitere, insbesondere fünfte Schalteinrichtung ist dabei vorzugsweise zwischen der elektrischen Verbindungseinrichtung, über welche der die erste Schalteinrichtung und die dritte Schalteinrichtung elektrisch miteinander verbunden sind, insbesondere zwischen der elektrischen Verbindungseinrichtung und einem zugehörigen Anschlussknoten, insbesondere dem dritten Anschlussknoten, angeordnet und besonders bevorzugt von wenigstens einer Steuerungseinrichtung ansteuerbar, vorzugsweise von einer zur zumindest teilweisen Steuerung der Sensoreinrichtung eingerichteten Steuerungseinrichtung, insbesondere von der zweiten Steuerungseinrichtung. Diese fünfte Schalteinrichtung ermöglicht eine weitere Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung, da diese eine Entkopplung von unerwünschten Potenzialschwankungen am ersten Pol ermöglicht, welche jeweils mit einer Änderung der kapazitiven Kopplung des kombinierten Heiz- und Sensorelements mit der Umgebung und oder einer Referenzelektrode einhergehen und ebenfalls zu einer Verfälschung der erfassten kapazitiven Kopplung bzw. einer Änderung dieser führen können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensor- und Heizvorrichtung ferner eine zwischen der vierten Schalteinrichtung und der zweiten Schalteinrichtung angeordnete und mit der vierten Schalteinrichtung und der zweiten Schalteinrichtung in Reihe geschaltete, weitere, insbesondere sechste, Schalteinrichtung auf, wobei diese weitere Schalteinrichtung vorzugsweise ebenfalls Teil der zweiten Baugruppe ist und besonders bevorzugt insbesondere ebenfalls eine N-MOS-Schalteinrichtung ist. Denkbar ist aber auch eine als P-MOS ausgebildete sechste Schalteinrichtung.
Diese weitere, insbesondere sechste Schalteinrichtung ist dabei vorzugsweise zwischen der elektrischen Verbindungseinrichtung, über welche der die vierte Schalteinrichtung und die zweite Schalteinrichtung elektrisch miteinander verbunden sind, insbesondere zwischen der elektrischen Verbindungseinrichtung und einem zugehörigen Anschlussknoten, insbesondere dem vierten Anschlussknoten, angeordnet und besonders bevorzugt von wenigstens einer Steuerungseinrichtung ansteuerbar, vorzugsweise von einer zur zumindest teilweisen Steuerung der Sensoreinrichtung eingerichteten Steuerungseinrichtung, insbesondere von der zweiten Steuerungseinrichtung. Diese sechste Schalteinrichtung ermöglicht eine weitere Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung, insbesondere eine Entkopplung von unerwünschten Potenzialschwankungen am zweiten Pol, welche jeweils mit einer Änderung der kapazitiven Kopplung des kombinierten Heiz- und Sensorelements mit der Umgebung und oder einer Referenzelektrode einhergehen und ebenfalls zu einer Verfälschung der erfassten kapazitiven Kopplung bzw. einer Änderung dieser führen können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche insbesondere wenigstens eine weitere Schalteinrichtung aufweist, insbesondere eine fünfte Schalteinrichtung und/oder eine sechste Schalteinrichtung, weist die Sensor- und Heizvorrichtung ferner einen zwischen der fünften Schalteinrichtung und der ersten Schalteinrichtung angeordneten, weiteren, insbesondere fünften, Anschlussknoten auf, der über die fünfte Schalteinrichtung und die dritte Schaltenrichtung mit dem ersten Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorlements elektrisch verbindbar ist, und/oder einen zwischen einer sechsten Schalteinrichtung und der zweiten Schalteinrichtung angeordneten und/oder einen zwischen der zweiten Schalteinrichtung und dem zweiten Pol angeordneten, weiteren, insbesondere sechsten, Anschlussknoten, der über die sechste Schalteinrichtung und die vierte Schalteinrichtung mit dem zweiten Anschluss des kombinierten Heiz- und Sensorelements elektrisch verbindbar ist, wobei wenigstens eine Steuerungseinrichtung, insbesondere die zweite Steuerungseinrichtung, dazu ausgebildet und eingerichtet ist, an diesem Anschlussknoten ein definiertes Stabilisierungspotential anzulegen, beispielsweise +5V oder dergleichen, vorzugsweise jedoch ein Nullpotential, d. h. Masse (OV), wobei die Steuerungseinrichtung dazu vorzugsweise wenigstens einen Ausgang aufweist, der mit dem weiteren Anschlussknoten elektrisch verbunden oder verbindbar ist, insbesondere über wenigstens eine weitere Schalteinrichtung, insbesondere über eine siebte Schalteinrichtung oder eine achte Schalteinrichtung, wobei der fünfte Anschlussknoten insbesondere über eine siebte Schalteinrichtung mit der Steuerungseinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar ist und der sechste Anschlussknoten über eine achte Schalteinrichtung. Der fünfte Anschlussknoten und der sechste Anschlussknoten können dabei mit demselben Ausgang einer zugehörigen Steuerungseinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar sein oder aber auch mit unterschiedlichen Ausgängen. Ein Stabilisierungspotential, das am fünften Anschlussknoten angelegt wird und ein Stabilisierungspotential, das am sechsten Anschlussknoten angelegt wird, sind besonders bevorzugt gleich, um einen besonders guten Stabilisierungseffekt zu erreichen.
Die siebte Schalteinrichtung und/oder die achte Schalteinrichtung können zum Betrieb der Sensor- und Heizvorrichtung als Sensoreinrichtung insbesondere jeweils geschlossen werden und zum Betrieb der Sensor- und Heizvorrichtung als Heizeinrichtung vorzugsweise jeweils geöffnet werden, wobei die siebte Schalteinrichtung und/oder die achte Schalteinrichtung beim Betrieb der Sensor- und Heizvorrichtung als Heizeinrichtung besonders bevorzugt stets geöffnet werden und besonders bevorzugt beim Betrieb der Sensor- und Heizvorrichtung als Sensoreinrichtung stets geschlossen werden.
Eine derartige Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung ermöglicht das Anlegen eines definierten Stabilisierungspotentials am fünften und/oder sechsten Anschlussknoten, wodurch die kapazitive Kopplung des kombinierten Heiz- und Sensorelements mit der Umgebung und/oder einer Referenzelektrode stabilisiert werden kann, insbesondere auf einem definierten Referenzniveau eingestellt werden kann. Dadurch kann die Größe der kapazitiven Kopplung von der tatsächlich an der Spannungsquelle anliegenden Betriebsspannung entkoppelt werden, so dass Betriebsspannungsschwankungen nicht mehr zu einer Änderung der kapazitiven Kopplung führen, wodurch die Erfassungsgenauigkeit der Sensoreinrichtung verbessert werden kann. Wird als Stabilisierungspotential ein Nullpotential gewählt, können die achte Schalteinrichtung, der sechste Anschlussknoten und die sechste Schalteinrichtung entfallen, wobei in diesem Fall am fünften Anschlussknoten ebenfalls ein Nullpotential als Stabilisierungspotential angelegt werden muss. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung mit einer hohen Erfassungsgenauigkeit.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung wahlweise, insbesondere wechselweise, insbesondere mit einem definierten Takt, als Heizeinrichtung oder als Sensoreinrichtung betrieben wird, wobei zum Betreiben der Sensor- und Heizvorrichtung als Heizeinrichtung das kombinierte Heiz- und Sensorelement als elektrisches Heizelement betrieben wird, wobei zum Einschalten der Heizeinrichtung sämtliche Schalteinrichtungen, mit denen das kombinierte Heiz- und Sensorelement in Reihe geschaltet ist, geschlossen werden und zum Abschalten der Heizeinrichtung wenigstens die erste Schalteinrichtung und/oder die zweite Schalteinrichtung geöffnet wird, und wobei zum Betreiben der Sensor- und Heizvorrichtung als Sensoreinrichtung das kombinierte Heiz- und Sensorelement als kapazitive Sensorelektrode betrieben wird und wenigstens die erste Schalteinrichtung und/oder die zweite Schalteinrichtung geöffnet werden, insbesondere sämtliche Schalteinrichtungen, mit denen das kombinierte Heiz- und Sensorelement in Reihe geschaltet ist.
Dazu werden die Schalteinrichtungen der Sensor- und Heizvorrichtung von wenigstens einer Steuerungseinrichtung entsprechend angesteuert, wobei wenigstens die erste Schalteinrichtung, und/oder die zweite Schalteinrichtung vorzugsweise von einer ersten, insbesondere der ersten Baugruppe zugeordneten Steuerungseinrichtung entsprechend angesteuert werden und die übrigen Schalteinrichtungen, insbesondere die dritte Schalteinrichtung und/oder die vierte Schalteinrichtung und/oder die fünfte Schalteinrichtung und/oder die sechste Schalteinrichtung und/oder die siebte Schalteinrichtung und/oder die achte Schalteinrichtung, vorzugsweise von einer zweiten, insbesondere der zweiten Baugruppe zugeordneten Steuerungseinrichtung. Besonders bevorzugt werden dabei die erste Steuerungseinrichtung und die zweite Steuerungseinrichtung zeitlich aufeinander abgestimmt betrieben, d. h. insbesondere synchronisiert, insbesondere mithilfe einer Synchronisierungseinrichtung, welche besonders bevorzugt dazu ausgebildet und eingerichtet ist, wenigstens ein Synchronisierungssignal zu erzeugen und vorzugsweise auszugeben.
In einer vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des Betriebs der Sensor- und Heizvorrichtung als Sensoreinrichtung zumindest zeitweise über den ersten Anschlussknoten ein definiertes Eingangs-Messsignal eingespeist und am zweiten Anschlussknoten ein definiertes Ausgangs-Messignal abgegriffen, welches insbesondere erfasst und ausgewertet wird, wobei gegebenenfalls ferner, insbesondere zeitgleich, an einem weiteren Anschlussknoten zwischen der ersten Schalteinrichtung und der dritten Schalteinrichtung, vorzugsweise zwischen einer fünften Schalteinrichtung und der dritten Schalteinrichtung, insbesondere an einem dritten Anschlussknoten, und/oder an einem weiteren Anschlussknoten zwischen der vierten Schalteinrichtung und der zweiten Schalteinrichtung, vorzugsweise zwischen der vierten Schalteinrichtung und einer sechsten Schalteinrichtung, insbesondere an einem vierten Anschlussknoten, ein definiertes Kompensationssignal angelegt wird, welches insbesondere dem Eingangs-Messsignal entspricht, und wobei gegebenenfalls ferner, insbesondere zeitgleich, an einem weiterem Anschlussknoten zwischen der ersten Schalteinrichtung und einer fünften Schalteinrichtung, insbesondere an einem fünften Anschlussknoten, und/oder an einem weiteren Anschlussknoten zwischen einer sechsten Schalteinrichtung und der zweiten Schalteinrichtung oder zwischen der zweiten Schalteinrichtung und dem zweiten Pol der Spannungsquelle, insbesondere an einem sechsten Anschlussknoten, ein definiertes Stabilisierungspotential angelegt wird, insbesondere in Nullpotential.
Hierdurch kann eine besonders hohe Erfassungsgenauigkeit der kapazitiven Kopplung des Heiz- und Sensorelements mit einer Umgebung und/oder einer Referenzelektrode erreicht werden. Das Stabilisierungspotential kann auch nur am fünften Anschlussknoten angelegt werden. Dies setzt allerdings eine geeignete Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung voraus, insbesondere eine Ausgestaltung, bei welcher am fünften Anschlussknoten ein Nullpotential angelegt werden kann bzw. wird und vorzugsweise keine sechste Schalteinrichtung vorhanden ist.
Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Sensor- und Heizvorrichtung bereitgestellt werden welche einen sehr einfachen Aufbau mit nur sehr wenigen Schalteinrichtungen ermöglicht.
Eine Lenkradbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung für ein Fahrzeug weist einen lenkradseitigen Teil, der insbesondere wenigstens ein Lenkradmodul aufweist, insbesondere ein Lenkrad mit einem Lenkradmodul, und einen fahrzeugaufbauseitigen Teil auf, insbesondere ein Lenksäulenmodul, wobei in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Lenkradbaugruppe in einem Fahrzeug der lenkradseitige Teil relativ gegenüber dem fahrzeugaufbauseitigen Teil bewegbar ist, insbesondere drehbar gegenüber dem fahrzeugaufbauseitigen Teil, insbesondere um eine Drehachse einer Lenkwelle, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkradbaugruppe eine erfindungsgemäße, kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung aufweist, wobei die erste Baugruppe der kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung in den fahrzeugaufbauseitigen Teil der Lenkradbaugruppe integriert ist und die zweite Baugruppe der kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung in den lenkradseitigen Teil der Lenkradbaugruppe.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Lenkradbaugruppe ist die elektrische Verbindungseinrichtung der kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung dabei insbesondere eine Wickelfeder.
In einer bevorzugten Ausgestaltung einer Lenkradbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Lenkradbaugruppe ferner vorzugsweise ein Lenkrad auf, wobei das kombinierte Heiz- und Sensorelement dabei besonders bevorzugt in das Lenkrad integriert ist, wobei das Lenkrad insbesondere einen metallischen Lenkradkern aufweist, welcher vorzugsweise elektrisch mit einem definierten Referenzpotential beaufschlagbar ist oder mit einem definierten Referenzpotential fest elektrisch kontaktiert ist, wobei der Lenkradkern insbesondere als Referenzelektrode ausgebildet oder eingerichtet ist und/oder als Abschirmeinrichtung, insbesondere als Abschirmelektrode, wobei der metallischen Lenkradkern besonders bevorzugt mit dem gleichen Potenzial beaufschlagt ist wie die fünfte Schalteinrichtung und/oder die sechste Schalteinrichtung, insbesondere mit einem Nullpotential, d. h. mit Masse.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine erfindungsgemäße Lenkradbaugruppe aufweist, wobei der lenkradseitige Teil relativ gegenüber dem Fahrzeug aufbaut seitigen Teil bewegbar ist, insbesondere drehbar, insbesondere um eine Drehachse einer Lenkwelle.
Die mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung vorgestellten vorteilhaften Ausgestaltungen und Ausführungsformen sowie deren Vorteile gelten entsprechend auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung, für eine erfindungsgemäße Lenkradbaugruppe sowie für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar, sofern diese Kombinationen ausführbar und insbesondere technisch sinnvoll sind.
Die Erfindung wird nun anhand einiger bevorzugter, nicht einschränkender Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei funktionsgleiche Bauelemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Es zeigen in schematischer Darstellung:

1 ein Prinzipschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lenkradbaugruppe mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung,
2 ein Prinzipschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lenkradbaugruppe mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung, und
3 ein Prinzipschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lenkradbaugruppe mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenkradbaugruppe 100 für ein Fahrzeug mit einem lenkradseitigen Teil 1, insbesondere mit einem Lenkrad 3, sowie einem hier nicht näher bezeichneten Lenkradmodul, welches dazu ausgebildet ist in das Lenkrad 3 integriert zu werden, sowie mit einem fahrzeugaufbauseitigen Teil 2, insbesondere einem Lenksäulenmodul 2, wobei in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Lenkbaugruppe 100 in einem Fahrzeug der lenkradseitige Teil 1 relativ gegenüber dem fahrzeugaufbauseitigen Teil 2 bewegbar ist, wobei der lenkradseitige Teil 1 insbesondere um eine Drehachse einer Lenkwelle des Fahrzeugs drehbar relativ gegenüber dem fahrzeugaufbauseitigen Teil 2 ist.
Erfindungsgemäß weist die Lenkradbaugruppe 100 eine erfindungsgemäße Sensor- und Heizeinrichtung 10 auf, welche eine erste Baugruppe 11 und eine zweite Baugruppe 12 aufweist, wobei die erste Baugruppe 11 in den fahrzeugaufbauseitigen Teil 2 der Lenkradbaugruppe 100 integriert ist und die zweite Baugruppe 12 in den lenkradseitigen Teil 1. Dabei sind die erste Baugruppe 11 und die zweite Baugruppe 12 über eine elektrische Verbindungseinrichtung 13 in Form einer Wickelfeder 13, welche insbesondere einen Flachleiter mit mehreren einzelnen, voneinander isolierten Leiterbahnen 13-1, 13-2, 13-3, 13-4, 13-5 und 13-6 aufweist, elektrisch miteinander verbunden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung 10 ein elektrisches, kombiniertes Heiz- und Sensorelement 4 auf, welches sowohl von einer hier nicht näher bezeichneten Heizeinrichtung, die Teil der erfindungsgemäßen, kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung 10 ist, als elektrisches Heizelement 4 als auch von einer kapazitiven Sensoreinrichtung, die ebenfalls nicht näher bezeichnet ist und die Teil der erfindungsgemäßen, kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung 10 ist, als kapazitives Sensorelement 4, insbesondere als kapazitive Sensorelektrode 4, genutzt werden kann.
Das kombinierte Heiz- und Sensorelement 4 weist einen ersten Anschluss 5 und einen zweiten Anschluss 6 auf, wobei der ersten Anschluss 5 über eine, mit der ersten Schalteinrichtung S1 in Reihe geschaltete, dritte Schalteinrichtung S3, eine erste Schalteinrichtung S1 und einen ersten Verbindungsanschluss A1 mit dem ersten Pol V+ einer Gleichspannungsquelle, an dem insbesondere eine positive Betriebsspannung V+ anliegt, vorzugsweise von etwa +12V, wie es in einem Fahrzeug üblich ist, elektrisch verbindbar ist und von diesem elektrisch trennbar ist. Zum elektrischen Verbinden des ersten Anschlusses 5 des Heiz- und Sensorelements 4 können die erste Schalteinrichtung S1 und die dritte Schalteinrichtung S3 geschlossen werden. Zum elektrischen Trennen von dem ersten Pol V+ kann wenigstens die erste Schalteinrichtung S1 gezielt, d.h. bei Bedarf, geöffnet werden, vorzugsweise bei diesem Ausführungsbeispiel ferner zusätzlich noch die dritte Schalteinrichtung S3.
Der zweite Anschluss 6 des kombinierten Heiz- und Sensorelements 4 ist über eine vierte Schalteinrichtung S4 und eine mit der vierten Schalteinrichtung S4 in Reihe geschaltete zweite Schalteinrichtung S2 und über einen zweiten Verbindunganschluss A2 mit einem zweiten Pol GND der Spannungsquelle elektrisch verbindbar und von diesem elektrisch trennbar, insbesondere mit einem zweiten Pol GND einer Gleichspannungsquelle, an dem ein Nullpotential GND anliegt, d.h. Masse (GND). Zum elektrischen Verbinden des zweiten Anschlusses 6 des Heiz- und Sensorelements mit dem zweiten Pol GND der Spannungsquelle können entsprechend die zweite Schalteinrichtung S2 sowie die vierte Schalteinrichtung S4 geschlossen werden und zum elektrischen Trennen entsprechend geöffnet.
Die erste Schalteinrichtung S1 ist dabei vorliegend eine sogenannte High-Side-Schalteinrichtung (HSS) und die zweite Schalteinrichtung S2 eine Low-Side-Schalteinrichtung (LSS), wobei die erste Schalteinrichtung S1 und die dritte Schalteinrichtung S3 bei diesem Ausführungsbeispiel in einer besonders vorteilhaften Ausführung jeweils wenigstens ein P-MOS-Schaltelement aufweisen. Die zweite Schalteinrichtung S2 und die vierte Schalteinrichtung S4 weisen vorzugweise jeweils wenigstens ein N-MOS-Schaltelement auf.
Erfindungsgemäß sind bei diesem Ausführungsbeispiel die erste Schalteinrichtung S1 und die zweite Schalteinrichtung S2 der ersten Baugruppe 11 zugeordnet und die dritte Schalteinrichtung S3 und die vierte Schalteinrichtung S4 der zweiten Baugruppe 12, wobei die dritte Schalteinrichtung S3 und die erste Schalteinrichtung S1 sowie die zweite Schalteinrichtung S2 und die vierte Schalteinrichtung S4 erfindungsgemäß jeweils mittels der elektrischen Verbindungseinrichtung 13, insbesondere über eine erste Leiterbahn 13-1 bzw. 13-2 der elektrischen Verbindungseinrichtung 13, elektrisch miteinander verbunden sind.
Zur Steuerung der Heizeinrichtung weist bei diesem Ausführungsbeispiel die erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung 10 ferner eine erste Steuerungseinrichtung 20 auf, welche zur Steuerung einer Heizfunktion eingerichtet ist, wobei diese erste Steuerungserrichtung 20 insbesondere zur Ansteuerung der ersten Schalteinrichtung S1 und der zweiten Schalteinrichtung S2 ausgebildet ist, was durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, welche von der ersten Steuerungseinrichtung 20 zu der ersten Schalteinrichtung S1 und der zweiten Schalteinrichtung S2 führt.
Über den Verbindungsanschluss A6 kann die erste Steuerungseinrichtung 20 beispielsweise mit einem LIN-Bus eines Fahrzeugs elektrisch verbunden werden sowie über einen Verbindungsanschluss A4 mit einem ersten Pol V+ einer Spannungsquelle, insbesondere mit einem ersten Pol V+ einer Gleichspannungsquelle, an welchem eine positive Betriebsspannung V+ anliegt. Über einen Verbindungsanschluss A5 kann die erste Steuerungseinrichtung 20 ferner mit einem zweiten Pol GND, insbesondere einem zweiten Pol GND einer Gleichspannungsquelle, an dem insbesondere ein Nullpotential GND, d. h. Masse GND, anliegt, elektrisch verbunden werden.
Zur Steuerung der Sensorfunktion ist bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung 10 ferner eine zweite Steuerungseinrichtung 30 vorgesehen, wobei diese zweite Steuerungseinrichtung 30 insbesondere zur Ansteuerung der dritten Schalteinrichtung S3 und der vierten Schalteinrichtung S4 ausgebildet ist, was durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, welche von der zweiten Steuerungseinrichtung 30 zu der dritten Schalteinrichtung S3 und der vierten Schalteinrichtung S4 führt.
Über die Leiterbahn 13-3 und den Verbindungsanschluss A3 kann die zweite Steuerungseinrichtung 30 zur Signalkommunikation, beispielsweise ebenfalls mit einem LIN-Bus, elektrisch verbunden werden.
Ebenfalls über den Verbindungsanschluss A4 sowie außerdem über die elektrische Verbindungseinrichtung 13, insbesondere über die zugehörige Leiterbahn 13-4, kann die zweite Steuerungseinrichtung 30 mit dem ersten Pol V+ der Gleichspannungsquelle elektrisch verbunden werden, wie die erste Steuerungseinrichtung 20, und über den Verbindungsanschluss A5 sowie die elektrische Verbindungseinrichtung 13, insbesondere über die Leiterbahn 13-5, kann die zweite Steuerungseinrichtung 30 mit dem zweiten Pol GND, d. h. mit Masse GND, elektrisch verbunden werden.
Der Lenkradkern 7 des Lenkrads 3 kann ebenfalls über die elektrische Verbindungseinrichtung 13, insbesondere über die Leiterbahn 13-5 sowie den Verbindungsanschluss A5, mit dem zweiten Pol GND elektrisch verbunden werden, insbesondere mithilfe einer weiteren Anschlussleitung 50. Dadurch kann der Lenkradkern 7 mit einem definierten Referenzpotential beaufschlagt werden, insbesondere mit einem Nullpotential GND.
Zur zeitlichen Abstimmung der Ansteuerung der ersten Schalteinrichtung S1 und der zweiten Schalteinrichtung S2 durch die erste Steuerungseinrichtung 20 und der Ansteuerung der dritten Schalteinrichtung S3 und der vierten Schalteinrichtung S4 durch die zweite Steuerungseinrichtung 30 weist dieses Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung 10 ferner eine Synchronisierungseinrichtung 40 auf, welche über eine Kommunikationsleitung 51 und die elektrische Verbindungseinrichtung 13, insbesondere über eine zugehörige Leiterbahn 13-6, mit der ersten Steuerungseinrichtung 20 elektrisch verbunden ist und über eine Kommunikationsleitung 52 mit der zweiten Steuerungseinrichtung 30. Statt wie hier gezeigt separat ausgebildet zu sein, kann die Synchronisierungseinrichtung 40 auch in die erste Steuerungseinrichtung 20 oder in die zweite Steuerungseinrichtung 30 integriert sein.
Zum Betreiben der Sensor- und Heizvorrichtung 10 als Heizeinrichtung, insbesondere zum Einschalten der Heizeinrichtung und damit zum Erzeugen von Heizwärme, können die erste Schalteinrichtung S1, die zweite Schalteinrichtung S2, die dritte Schalteinrichtung S3 und die vierte Schalteinrichtung S4 geschlossen werden, wobei dazu die erste Schalteinrichtung S1 und die zweite Schalteinrichtung S2 von der ersten Steuerungseinrichtung 20 entsprechend angesteuert werden können und die dritte Schalteinrichtung S3 und die vierte Schalteinrichtung S4 jeweils von der zweiten Steuerungseinrichtung 30, wobei mittels der Synchronisierungseinrichtung 40 die Ansteuerung der ersten und zweiten Schalteinrichtungen S1 und S2 sowie der dritten und vierten Schalteinrichtungen S3 und S4 zeitlich aufeinander abgestimmt werden kann, insbesondere mithilfe wenigstens eines Synchronisierungssignals.
Zum Abschalten der Heizeinrichtung und damit zum Beenden der Erzeugung von Heizwärme, insbesondere zum Beenden eines Stromflusses durch das Heiz- und Sensorelement 4 hindurch, können bei diesem Ausführungsbeispiel die erste Schalteinrichtung S1, die zweite Schalteinrichtung S2, die dritte Schalterrichtung S3 und die vierte Schalteinrichtung S4 geöffnet werden, wodurch das Heiz- und Sensorelement 4 allpolig von der Spannungsversorgung getrennt werden kann.
Zum Betreiben der kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung 10 als Sensoreinrichtung und damit des kombinierten Heiz- und Sensorelement als kapazitive Sensorelektrode kann das Heiz- und Sensorelement über einen ersten, zwischen der dritten Schalteinrichtung S3 und dem ersten Anschluss 5 des Heiz- und Sensorelements 4 angeordneten Anschlussknoten K1 von der zweiten Steuerungseinrichtung 30 mit einem definierten Eingangs-Messsignal beaufschlagt werden, welches insbesondere am ersten Anschlussknoten K1 eingespeist werden kann. Ebenfalls kann über den ersten Anschlussknoten K1 ein entsprechendes Ausgangs-Messsignal abgegriffen werden, was durch den Doppelpfeil an den zugehörigen, nicht näher bezeichneten Anschlussleitungen symbolisiert ist.
Über einen zweiten Anschlussknoten K2 kann die zweite Steuerungseinrichtung 30 ebenfalls ein definiertes Eingangs-Messsignal einspeisen und ein Ausgangs-Messsignal abgreifen und auswerten, insbesondere jedoch erst, wenn die Messung am ersten Anschlussknoten K1 beendet ist, wobei dabei bevorzugt das am zweiten Ausgangsknoten K2 erfasste Ausgangs-Messignal insbesondere mit dem am ersten Anschlussknoten K1 erfassten Messignal verglichen werden kann.
Gelangt ein kapazitiv wirksames Betätigungsmittel, beispielsweise eine menschliche Hand, in den Detektionsbereich der Sensoreinrichtung, wird eine Änderung der kapazitiven Kopplung des Heiz- und Sensorelement 4 mit der Umgebung und/oder einer Referenzelektrode bewirkt, was anhand des Ausgangs-Messsignals messtechnisch erfasst werden kann. Somit kann anhand des empfangenen Ausgangs-Messsignals auf die Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels im Detektionsbereich der Sensoreinrichtung geschlossen werden.
Die erste Schalteinrichtung S1, die zweite Schalteinrichtung S2, die dritte Schalteinrichtung S3, und die vierte Schalteinrichtung S4 bewirken jeweils die Entstehung einer jeweils zugehörigen parasitären Kapazität, welche hier nur gestrichelt angedeutet sind und mit C1 bis C4 bezeichnet sind, über welche jeweils, wenn die zugehörige Schalteinrichtung S1, S2, S3 bzw. S4 geöffnet ist, ebenfalls ein Strom abfließen kann, wodurch es zu einer unerwünschten Verfälschung des Ausgangs-Messsignals kommen kann.
Um dem entgegenzuwirken, ist bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung 10 die zweite Steuerungseinrichtung 30 ferner dazu ausgebildet, an einem dritten Anschlussknoten K3, welcher sich zwischen der ersten Schalteinrichtung S1 und der dritten Schalteinrichtung S3 befindet, insbesondere zwischen der elektrischen Verbindungseinrichtung 13 und der dritten Schalteinrichtung S3, sowie an einem vierten Anschlussknoten K4, welcher sich zwischen der zweiten Schalteinrichtung S2 und der vierten Schalteinrichtung S4 befindet, insbesondere zwischen der elektrischen Verbindungseinrichtung 13 und der vierten Schalteinrichtung S4, ein definiertes Kompensationssignal anzulegen, welches insbesondere dem Eingangs-Messsignal entspricht. Dadurch kann eine Potenzialdifferenz zwischen dem ersten Anschlussknoten K1 und dem dritten Anschlussknoten K3 sowie zwischen dem zweiten Anschlussknoten K2 und dem vierten Anschlussknoten K4 nahezu aufgehoben werden, wodurch ein unerwünschter Abfluss des Eingangs-Messsignals über die dritte Schalteinrichtung S3 und weiter über die erste Schalteinrichtung S1 bzw. ein unerwünschter Abfluss des Ausgangs-Messsignals über die vierte Schalteinrichtung S4 und weiter über die zweite Schalteinrichtung S2 deutlich reduziert werden kann, was mit einer erheblich geringeren Verfälschung des Ausgangs-Messignals und damit einer verbesserten Erfassungsgenauigkeit der Heiz- und Sensorvorrichtung 10 einhergeht.
2 zeigt ein Prinzipschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lenkradbaugruppe 200 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung 60, wobei diese Heiz- und Sensorvorrichtung 60 auf der in 1 dargestellten, erfindungsgemäßen Heiz- und Sensorvorrichtung 10 basiert, zusätzlich jedoch eine fünfte Schalterrichtung S5 mit einer fünften parasitären Kapazität C5 sowie eine sechste Schalterrichtung S6 mit einer sechsten parasitären Kapazität C6 aufweist, wobei die fünfte Schalteinrichtung S5 mit der ersten Schalteinrichtung S1 und der dritten Schalteinrichtung S3 in Reihe geschaltet ist und insbesondere zwischen der elektrischen Verbindungseinrichtung 13 und der dritten Schalteinrichtung S3 angeordnet ist und insbesondere der zweiten Baugruppe 12 zugeordnet ist. Die sechste Schalteinrichtung S6 ist mit der zweiten Schalteinrichtung S2 und der vierten Schalteinrichtung S4 in Reihe geschaltet, insbesondere zwischen der elektrischen Verbindungseinrichtung 13 und der vierten Schalteinrichtung S4.
Mittels der zweiten Steuerungseinrichtung 30 kann an einem fünften Anschlussknoten K5 zwischen der ersten Schalteinrichtung S1 und der fünften Schalteinrichtung S5, insbesondere zwischen der elektrischen Verbindungseinrichtung 13 und der fünften Schalteinrichtung S5, sowie zwischen der zweiten Schalteinrichtung S2 und der sechsten Schalteinrichtung S6, insbesondere zwischen der elektrischen Verbindungseinrichtung 13 und der sechsten Schalteinrichtung S6, jeweils ein definiertes Referenzpotenzial als Stabilisierungspotential angelegt werden, wenn die gegenüber der in 1 abgebildeten Heiz- und Sensorvorrichtung 10 ebenfalls zusätzlich vorhandenen weiteren, siebten und achten Schalteinrichtungen S7 und S8 geschlossen sind. Hierdurch kann eine Entkopplung der kapazitiven Kopplung der Sensorelektrode 4, d. h. des Heiz- und Sensorelements 4, mit der Umgebung und/oder einer Referenzelektrode, wie beispielsweise dem Lenkradkern 7, von einem Zustand einer anliegenden Betriebsspannung erreicht werden. Eine besonders vorteilhafte Entkopplung ergibt sich, wenn das Stabilisierungspotential, welches am fünften Anschlussknoten K5 und am sechste Anschlussknoten K6 angelegt wird, ein Nullpotential ist, d. h. Masse ist.
Beträgt das Stabilisierungspotential 0V, d.h. Masse, kann der Lenkradkern 7 statt wie in 1 gezeigt über den Verbindungsanschluss A5 an Masse GND angebunden zu sein, auch über die mit der Schalteinrichtung S7 verbundene Anschlussleitung angebunden sein.
Ein derartiges Stabilisierungspotential mit 0V, d.h. an GND, ermöglicht, wie beispielhalber in 3 dargestellt, welche ein Prinzipschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lenkradbaugruppe 300 mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung 70 zeigt, den Entfall der sechsten Schalteinrichtung S6, der achten Schalteinrichtung S8 sowie des sechsten Anschlussknotens K6. Die zweite Schalteinrichtung S2 kann insbesondere und wie beispielhalber anhand der erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung 70 aus 3 gezeigt, statt der ersten Baugruppe 11, der zweiten Baugruppe 12 zugeordnet sein.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine erfindungsgemäße kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung 10, 60, 70 wahlweise, insbesondere wechselweise, insbesondere mit einem definierten Takt, als Heizeinrichtung oder als Sensoreinrichtung betrieben, wobei zum Betreiben der Sensor- und Heizvorrichtung 10, 60, 70 als Heizeinrichtung das kombinierte Heiz- und Sensorelement 4 als elektrisches Heizelement betrieben wird, wobei zum Einschalten der Heizeinrichtung sämtliche Schalteinrichtungen S1 bis S6, mit denen das kombinierte Heiz- und Sensorelement 6 in Reihe geschaltet ist, geschlossen werden und zum Abschalten der Heizeinrichtung wenigstens die erste Schalteinrichtung S1 und/oder die zweite Schalteinrichtung S2 geöffnet wird, und wobei zum Betreiben der Sensor- und Heizvorrichtung 10, 60, 70 als Sensoreinrichtung das kombinierte Heiz- und Sensorelement 4 als kapazitive Sensorelektrode betrieben wird und wenigstens die erste Schalteinrichtung S1 und/oder die zweite Schalteinrichtung S2 geöffnet werden, insbesondere sämtliche Schalteinrichtungen S1 bis S6, mit denen das kombinierte Heiz- und Sensorelement 4 in Reihe geschaltet ist.
Dazu werden die Schalteinrichtungen S1 bis S6 der Sensor- und Heizvorrichtung 10, 60, 70 von wenigstens einer Steuerungseinrichtung 20, 30 entsprechend angesteuert, wobei wenigstens die erste Schalteinrichtung S1 und/oder die zweite Schalteinrichtung S2 vorzugsweise von einer ersten, insbesondere der ersten Baugruppe 11 zugeordneten Steuerungseinrichtung 20 entsprechend angesteuert werden und die übrigen Schalteinrichtungen S3 bis S6, insbesondere die dritte Schalteinrichtung S3 und/oder die vierte Schalteinrichtung S4 und/oder die fünfte Schalteinrichtung S5 und/oder die sechste Schalteinrichtung S6 und/oder die siebte Schalteinrichtung S7 und/oder die achte Schalteinrichtung S8, vorzugsweise von einer zweiten, insbesondere der zweiten Baugruppe 12 zugeordneten Steuerungseinrichtung 30. Besonders bevorzugt werden dabei die erste Steuerungseinrichtung 20 und die zweite Steuerungseinrichtung 30 zeitlich aufeinander abgestimmt betrieben, d. h. insbesondere synchronisiert, insbesondere mithilfe einer Synchronisierungseinrichtung 40, welche besonders bevorzugt dazu ausgebildet und eingerichtet ist, wenigstens ein Synchronisierungssignal zu erzeugen und vorzugsweise auszugeben.
In einer vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des Betriebs der Sensor- und Heizvorrichtung 10, 60, 70 als Sensoreinrichtung zumindest zeitweise am ersten Anschlussknoten K1 ein definiertes Eingangs-Messsignal eingespeist, insbesondere mittels der zweiten Steuerungseinrichtung 30, und am zweiten Anschlussknoten K2 ein definiertes Ausgangs-Messsignal abgegriffen, insbesondere ebenfalls mittels der zweiten Steuerungseinrichtung 30, welches insbesondere erfasst und ausgewertet wird, insbesondere ebenfalls mittels der zweiten Steuerungseinrichtung 30. Dabei wird gegebenenfalls ferner, insbesondere zeitgleich, an einem dritten Anschlussknoten K3 zwischen der ersten Schalteinrichtung S1 und der dritten Schalteinrichtung S3, vorzugsweise an einem Anschlussknoten zwischen der fünften Schalteinrichtung S5 und der dritten Schalteinrichtung S3, und/oder an einem vierten Anschlussknoten K4 zwischen der vierten Schalteinrichtung S4 und der zweiten Schalteinrichtung S2, vorzugsweise zwischen der vierten Schalteinrichtung S4 und der sechsten Schalteinrichtung S6, ein definiertes Kompensationssignal angelegt, welches insbesondere dem Eingangs-Messsignal entspricht. Gegebenenfalls wird ferner, insbesondere zeitgleich, an einem fünften Anschlussknoten K5 zwischen der ersten Schalteinrichtung S1 und der fünften Schalteinrichtung S5, und/oder an einem sechsten Anschlussknoten K6 zwischen der sechsten Schalteinrichtung S6 und dem zweiten Pol GND der Spannungsquelle, insbesondere zwischen der sechsten Schalteinrichtung S6 und der zweiten Schalteinrichtung S2, ein definiertes Stabilisierungspotential angelegt, insbesondere in Nullpotential GND, wobei dazu insbesondere die siebte und achte Schalteinrichtung S7 und S8 geschlossen werden.
Darüber hinaus sind im Rahmen weitere Ausgestaltungen möglich, welche von den Patentansprüchen umfasst sind, hier jedoch nicht gezeigt sind.
Bezugszeichenliste

100, 200, 300: Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenkradbaugruppe
10, 60, 70: Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung
1: lenkradseitiger Teil der Lenkradbaugruppe
2: fahrzeugaufbauseitiger Teil der Lenkradbaugruppe
3: Lenkrad
4: kombiniertes Heiz- und Sensorelement
5: erster Anschluss des Heiz- und Sensorelements
6: zweiter Anschluss des Heiz- und Sensorelements
7: Lenkradkern
11: erste Baugruppe
12: zweite Baugruppe
13: elektrische Verbindungseinrichtung
13-1... 13-6: Leiterbahnen der elektrischen Verbindungseinrichtung
20: erste Steuerungseinrichtung
30: zweite Steuerungseinrichtung
40: Synchronisierungseinrichtung
50: Anschlussleitung
51, 52: Kommunikationsleitung, insbesondere LIN-Bus-Leitung
A1 ... A6: Verbindungsanschluss
C1 ... C6: parasitäre Kapazität der zugehörigen Schalteinrichtung
GND: zweiter Pol einer Spannungsquelle, an dem insbesondere ein Nullpotential (0V) anliegt, d.h. Masse
K1 ... K6: Anschlussknoten
LIN: Kommunikationsanschluss (LIN-Bus)
S1 .. S8: Schalteinrichtung
V+: erster Pol einer Spannungsquelle, an dem insbesondere eine positive Betriebsspannung anliegt

Claims

Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) mit einer Heizeinrichtung, insbesondere mit einer Heizeinrichtung für ein Lenkrad (3) eines Fahrzeugs, und einer kapazitiven Sensoreinrichtung zum Erkennen einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels in einem Detektionsbereich der Sensoreinrichtung, insbesondere zum Erkennen einer Anwesenheit einer menschlichen Hand in einem Greifbereich eines Lenkrads (3), für eine Lenkradbaugruppe (100, 200, 300) eines Kraftfahrzeugs mit einem lenkradseitigen Teil (1) und einem fahrzeugaufbauseitigen Teil (2), wobei die kombinierte Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) eine erste Baugruppe (11) aufweist, welche zur Integration im fahrzeugaufbauseitigen Teil (2) einer Lenkradbaugruppe (100, 200, 300) ausgebildet und eingerichtet ist, und eine zweite Baugruppe (12), welche zur Integration im lenkradseitigen Teil (1) einer Lenkradbaugruppe (100, 200, 300) ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die erste Baugruppe (11) und die zweite Baugruppe (12) über eine elektrische Verbindungseinrichtung (13) elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) wenigstens ein elektrisches, kombiniertes Heiz- und Sensorelement (4) aufweist, welches sowohl von der Heizeinrichtung als elektrisches Heizelement als auch von der Sensoreinrichtung als kapazitives Sensorelement, nutzbar ist, wobei das kombinierte Heiz- und Sensorelement (4) einen ersten Anschluss (5) und einen zweiten Anschluss (6) aufweist, wobei der erste Anschluss (5) des kombinierten Heiz- und Sensorelements (4) über eine erste Schalteinrichtung (S1) und eine, mit der ersten Schalteinrichtung (S1) in Reihe geschaltete, dritte Schalteinrichtung (S3) mit einem ersten Pol (V+) einer Spannungsquelle elektrisch verbindbar und von diesem elektrisch trennbar ist, wobei der zweite Anschluss (6) des kombinierten Heiz- und Sensorelements (4) über eine zweite Schalteinrichtung (S2) und eine, mit der zweiten Schalteinrichtung (S2) in Reihe geschaltete, vierte Schalteinrichtung (S4) mit einem zweiten Pol (GND) der Spannungsquelle elektrisch verbindbar und von diesem elektrisch trennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinrichtung (S1) und/oder die zweite Schalteinrichtung (S2) Teil der ersten Baugruppe (11) ist, und das kombinierte Heiz- und Sensorelement (4), die dritte Schalteinrichtung (S3) und die vierte Schalteinrichtung (S4) Teile der zweiten Baugruppe (12) sind, wobei die erste Baugruppe (11) und die zweite Baugruppe (12) der kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) derart über die elektrische Verbindungseinrichtung (13) miteinander elektrisch verbunden sind, dass, wenn die erste Schalteinrichtung (S1) Teil der ersten Baugruppe (11) ist, wenigstens die erste Schalteinrichtung (S1) und die mit dieser in Reihe geschaltete, dritte Schalteinrichtung (S3) zur Signal- und/oder Energieübertragung elektrisch miteinander verbunden sind, und wenn die zweite Schalteinrichtung (S2) Teil der ersten Baugruppe (11) ist, die zweite Schalteinrichtung (S2) und die mit dieser in Reihe geschaltete, vierte Schalteinrichtung (S4) zur Signal- und/oder Energieübertragung elektrisch miteinander verbunden sind.
Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindungseinrichtung (13) eine Wickelfeder aufweist oder eine Wickelfeder ist.
Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) wenigstens eine Steuerungseinrichtung (20, 30) zur Steuerung wenigstens einer Schalteinrichtung (S1, ..., S6) und/oder zur zumindest teilweisen Steuerung der Heizeinrichtung und/oder zur zumindest teilweisen Steuerung der Sensoreinrichtung aufweist, wobei die Steuerungseinrichtung (20, 30) insbesondere Teil der ersten Baugruppe (11) oder Teil der zweiten Baugruppe (12) ist.
Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Steuerungseinrichtung (20) zur zumindest teilweisen Steuerung der Heizeinrichtung der kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) eingerichtet ist, insbesondere eine erste Steuerungseinrichtung (20), wobei diese Steuerungseinrichtung (20) wenigstens zur Ansteuerung der ersten Schalteinrichtung (S1) und/oder der zweiten Schalteinrichtung (S2) eingerichtet ist und insbesondere Teil der ersten Baugruppe (11) ist.
Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Steuerungseinrichtung (30) zur zumindest teilweisen Steuerung der Sensoreinrichtung der kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) eingerichtet ist, insbesondere eine zweite Steuerungseinrichtung (30), wobei diese Steuerungseinrichtung (30) wenigstens zur Ansteuerung der dritten Schalteinrichtung (S3) und/oder der vierten Schalteinrichtung (S4) eingerichtet ist und insbesondere Teil der zweiten Baugruppe (12) ist.
Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) ferner eine Synchronisierungseinrichtung (40) aufweist zur zumindest teilweisen Synchronisierung einer Ansteuerung von zumindest einigen der der ersten Baugruppe (11) zugeordneten Teilen und von zumindest einigen der der zweiten Baugruppe (12) zugeordneten Teilen, insbesondere zur Synchronisierung einer Ansteuerung der ersten Schalteinrichtung (S1) und/oder der zweiten Schalteinrichtung (S2) mit einer Ansteuerung der dritten Schalteinrichtung (S3) und/oder der vierten Schalteinrichtung (S4), wobei die Synchronisierungseinrichtung (40) insbesondere zur Synchronisierung der ersten Steuerungseinrichtung (20) mit der zweiten Steuerungseinrichtung (30) ausgebildet und eingerichtet ist.
Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) ferner einen zwischen der dritten Schalteinrichtung (S3) und dem ersten Anschluss (5) des kombinierten Heiz- und Sensorelements (4) angeordneten, ersten Anschlussknoten (K1) aufweist, der mit dem ersten Anschluss (5) des kombinierten Heiz- und Sensorelements (4) elektrisch verbunden ist, und wenigstens eine Steuerungseinrichtung (30), insbesondere die zweite Steuerungseinrichtung (30), dazu ausgebildet und eingerichtet ist, zur Erkennung einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels im Bereich des Lenkrades am ersten Anschlussknoten (K1) ein definiertes Eingangs-Messsignal einzuspeisen und/oder ein Ausgangs-Messsignal abzugreifen und insbesondere auszuwerten.
Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) ferner einen zwischen dem zweiten Anschluss (6) des kombinierten Heiz- und Sensorelements (4) und der vierten Schalteinrichtung (S4) angeordneten, zweiten Anschlussknoten (K2) aufweist, der mit dem zweiten Anschluss (6) des kombinierten Heiz- und Sensorelements (4) elektrisch verbunden ist, und wenigstens eine Steuerungseinrichtung (30), insbesondere die zweite Steuerungseinrichtung (30), dazu ausgebildet und eingerichtet ist, zur Erkennung einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels im Bereich des Lenkrades am zweiten Anschlussknoten (K2) ein definiertes Eingangs-Messsignal einzuspeisen und/oder ein Ausgangs-Messsignal abzugreifen und insbesondere auszuwerten.
Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) ferner einen zwischen der ersten Schalteinrichtung (S1) und der dritten Schalteinrichtung (S3) angeordneten, weiteren Anschlussknoten (K3) aufweist, insbesondere einen dritten Anschlussknoten (K3), der über die dritte Schalteinrichtung (S3) mit dem ersten Anschluss (5) des kombinierten Heiz- und Sensorelements (4) elektrisch verbindbar ist, und/oder einen zwischen der vierten Schalteinrichtung (S4) und der zweiten Schalteinrichtung (S2) angeordneten, weiteren Anschlussknoten (K4), insbesondere einen vierten Anschlussknoten (K4), der über die vierte Schalteinrichtung (S4) mit dem ersten Anschluss (5) des kombinierten Heiz- und Sensorelements (4) elektrisch verbindbar ist, und wenigstens eine Steuerungseinrichtung (30), insbesondere die zweite Steuerungseinrichtung (30), dazu ausgebildet und eingerichtet ist, an diesem Anschlussknoten (K3, K4) ein Kompensationssignal anzulegen, vorzugsweise ein Kompensationssignal, welches dem Eingangs-Messignal entspricht.
Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) ferner eine zwischen der ersten Schalteinrichtung (S1) und der dritten Schalteinrichtung (S3) angeordnete und mit der ersten Schalteinrichtung (S1) und der dritten Schalteinrichtung (S3) in Reihe geschaltete, weitere, insbesondere fünfte, Schalteinrichtung (S5) aufweist, wobei diese weitere Schalteinrichtung (S5) vorzugsweise ebenfalls Teil der zweiten Baugruppe (12) ist.
Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) ferner eine zwischen der vierten Schalteinrichtung (S4) und der zweiten Schalteinrichtung (S2) angeordnete und mit der vierten Schalteinrichtung (S4) und der zweiten Schalteinrichtung (S2) in Reihe geschaltete, weitere, insbesondere sechste, Schalteinrichtung (S6) aufweist, wobei diese weitere Schalteinrichtung (S6) vorzugsweise ebenfalls Teil der zweiten Baugruppe (12) ist.
Kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) nach einem der Ansprüche 3 bis 9 in Verbindung mit Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) ferner einen zwischen der fünften Schalteinrichtung (S5) und der ersten Schalteinrichtung (S1) angeordneten, weiteren, insbesondere fünften, Anschlussknoten (K5) aufweist, der über die fünfte Schalteinrichtung (S5) und die dritte Schalteinrichtung (S3) mit dem ersten Anschluss (5) des kombinierten Heiz- und Sensorelements (4) elektrisch verbindbar ist, und/oder einen zwischen einer sechsten Schalteinrichtung (S6) und der zweiten Schalteinrichtung (S2) angeordneten, weiteren, insbesondere sechsten, Anschlussknoten (K6), der über die sechste Schalteinrichtung (S6) und die vierte Schalteinrichtung (S4) mit dem zweiten Anschluss (6) des kombinierten Heiz- und Sensorelements (4) elektrisch verbindbar ist, und wenigstens eine Steuerungseinrichtung (30), insbesondere die zweite Steuerungseinrichtung (30), dazu ausgebildet und eingerichtet ist, an diesem Anschlussknoten (K5, K6) ein definiertes Stabilisierungspotential anzulegen, vorzugsweise ein Nullpotential.
Verfahren zum Betrieb einer kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung(10, 60, 70), die nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) wahlweise, insbesondere wechselweise, insbesondere mit einem definierten Takt, als Heizeinrichtung oder als Sensoreinrichtung betrieben wird, wobei zum Betreiben der Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) als Heizeinrichtung das kombinierte Heiz- und Sensorelement (4) als elektrisches Heizelement betrieben wird, wobei zum Einschalten der Heizeinrichtung sämtliche Schalteinrichtungen (S1, ..., S6), mit denen das kombinierte Heiz- und Sensorelement (4) in Reihe geschaltet ist, geschlossen werden und zum Abschalten der Heizeinrichtung wenigstens die erste Schalteinrichtung (S1) und/oder die zweite Schalteinrichtung (S2) geöffnet wird, und wobei zum Betreiben der Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) als Sensoreinrichtung das kombinierte Heiz- und Sensorelement (4) als kapazitive Sensorelektrode betrieben wird und wenigstens die erste Schalteinrichtung (S1) (S1) und die zweite Schalteinrichtung (S2) geöffnet werden, insbesondere sämtliche Schalteinrichtungen (S1, ..., S6) mit denen das kombinierte Heiz- und Sensorelement (4) in Reihe geschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 15, insbesondere zum Betrieb einer kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70), die nach einem der Ansprüche 6 bis 14 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) als Sensoreinrichtung zumindest zeitweise über den ersten Anschlussknoten (K1) ein definiertes Eingangs-Messsignal eingespeist wird und am zweiten Anschlussknoten (K2) ein definiertes Ausgangs-Messignal abgegriffen wird, welches insbesondere erfasst und ausgewertet wird, wobei gegebenenfalls ferner, insbesondere zeitgleich, an einem weiteren Anschlussknoten (K3) zwischen der ersten Schalteinrichtung (S1) und der dritten Schalteinrichtung (S3), insbesondere an einem dritten Anschlussknoten (K3), und/oder an einem weiteren Anschlussknoten (K4) zwischen der vierten Schalteinrichtung (S4) und der zweiten Schalteinrichtung (S2), insbesondere an einem vierten Anschlussknoten (K4), ein definiertes Kompensationssignal angelegt wird, welches insbesondere dem Eingangs-Messsignal entspricht, und wobei gegebenenfalls ferner, insbesondere zeitgleich, an einem weiterem Anschlussknoten (K5) zwischen der ersten Schalteinrichtung (S1) und einer fünften Schalteinrichtung (S5), insbesondere an einem fünften Anschlussknoten (K5), und/oder an einem weiteren Anschlussknoten (K6) zwischen einer sechsten Schalteinrichtung (S6) und der zweiten Schalteinrichtung (S2) oder zwischen der zweiten Schalteinrichtung (S2) und dem zweiten Pol (GND) der Spannungsquelle, insbesondere an einem sechsten Anschlussknoten (K6), ein definiertes Stabilisierungspotential angelegt wird, insbesondere in Nullpotential.
Lenkradbaugruppe (100, 200, 300) für ein Fahrzeug mit einem lenkradseitigen Teil (1), der insbesondere wenigstens ein Lenkradmodul aufweist, insbesondere ein Lenkrad (3) mit einem Lenkradmodul, und einem fahrzeugaufbauseitigen Teil (2), insbesondere einem Lenksäulenmodul, wobei in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Lenkradbaugruppe (100, 200, 300) in einem Fahrzeug der lenkradseitige Teil (1) relativ gegenüber dem fahrzeugaufbauseitigen Teil (2) bewegbar ist, insbesondere drehbar gegenüber dem fahrzeugaufbauseitigen Teil (2), insbesondere um eine Drehachse einer Lenkwelle, wobei die Lenkradbaugruppe (100, 200, 300) eine kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist, wobei die erste Baugruppe (11) der kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) in den fahrzeugaufbauseitigen Teil (2) der Lenkradbaugruppe (100, 200, 300) integriert ist und die zweite Baugruppe (12) der kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung (10, 60, 70) in den lenkradseitigen Teil (1) der Lenkradbaugruppe (100, 200, 300).
Fahrzeug mit einer Lenkradbaugruppe (100, 200, 300), dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkradbaugruppe (100, 200, 300) nach Anspruch 15 ausgebildet ist, wobei der lenkradseitige Teil (1) relativ gegenüber dem fahrzeugaufbauseitigen Teil (2) bewegbar ist, insbesondere drehbar gegenüber dem fahrzeugaufbauseitigen Teil (2), insbesondere um eine Drehachse einer Lenkwelle.