DE102019130746A1

DE102019130746A1 - Combined capacitive sensor and heating device for a steering input device, steering input device and method for operating a steering input device

Info

Publication number: DE102019130746A1
Application number: DE102019130746.5A
Authority: DE
Inventors: Georg Poslowsky
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-05-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung (10) für eine Lenkeingabevorrichtung (100) eines Fahrzeugs mit einer Heizeinrichtung und mit einer kapazitiven Sensoreinrichtung zum Erkennen einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels in einem Detektionsbereich der Sensoreinrichtung, insbesondere zum Erkennen einer Anwesenheit einer menschlichen Hand im Greifbereich (11) der Lenkeingabevorrichtung (100), sowie eine entsprechende Lenkeingabevorrichtung (100) mit einer solchen Sensor- und Heizvorrichtung (10) und ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkeingabevorrichtung (100), wobei die Sensor- und Heizvorrichtung (10) wenigstens ein elektrisch leitfähiges Element (16) aufweist, das zur Verwendung als Heiz- und/oder kapazitives Sensorelement (16) ausgebildet ist und das dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in eine Lenkeingabevorrichtung (100) mit einem elektrisch leitfähigen Kern (14) integriert zu werden und mit dem elektrisch leitfähigen Kern (14) der Lenkeingabevorrichtung (100) eine elektrische Kapazität (C) zu bilden, und wobei die Sensor- und Heizvorrichtung ferner eine Auswerteeinrichtung (20) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, die Kapazität (C) zwischen dem elektrisch leitfähigen Kern (14) der Lenkeingabevorrichtung (100) und wenigstens einem elektrisch leitfähigen Element (16) und/oder eine Änderung dieser zu ermitteln und in Abhängigkeit von dieser ermittelten Kapazität (C) und/oder ihrer Änderung einen ersten Temperatur-Istwert (T1) zu bestimmen.The present invention relates to a combined capacitive sensor and heating device (10) for a steering input device (100) of a vehicle with a heating device and a capacitive sensor device for detecting the presence of a capacitively active actuating means in a detection area of the sensor device, in particular for detecting a presence a human hand in the gripping area (11) of the steering input device (100), as well as a corresponding steering input device (100) with such a sensor and heating device (10) and a method for operating a steering input device (100), the sensor and heating device (10 ) has at least one electrically conductive element (16) which is designed for use as a heating and / or capacitive sensor element (16) and which is designed and set up to be integrated into a steering input device (100) with an electrically conductive core (14) to become and with the electric conductive core (14) of the steering input device (100) to form an electrical capacitance (C), and wherein the sensor and heating device furthermore has an evaluation device (20) which is set up to measure the capacitance (C) between the electrically conductive core ( 14) of the steering input device (100) and at least one electrically conductive element (16) and / or a change in this and to determine a first actual temperature value (T1) as a function of this determined capacitance (C) and / or its change.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung für eine Lenkeingabevorrichtung, insbesondere für ein Lenkrad, eines Fahrzeugs mit einer Heizeinrichtung, insbesondere zum Beheizen eines Greifbereichs einer Lenkeingabevorrichtung, und mit einer kapazitiven Sensoreinrichtung zum Erkennen einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels in einem Detektionsbereich der Sensoreinrichtung, insbesondere zum Erkennen einer Anwesenheit einer menschlichen Hand im Greifbereich der Lenkeingabevorrichtung, wobei die Sensor- und Heizvorrichtung wenigstens ein elektrisch leitfähiges Element aufweist, das zur Verwendung als Heiz- und/oder kapazitives Sensorelement ausgebildet ist, vorzugsweise als kombiniertes Heiz- und Sensorelement, und das dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in eine Lenkeingabevorrichtung mit einem elektrisch leitfähigen Kern integriert zu werden, insbesondere in einen Lenkradkranz eines Lenkrads mit einem elektrisch leitfähigen Lenkradkranzkern, vorzugsweise beabstandet zum elektrisch leitfähigen Kern, und das dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in einem in eine Lenkeingabevorrichtung integrierten Verwendungszustand mit dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung, insbesondere mit dem elektrisch leitfähigen Lenkradkranzkern eines Lenkrads, eine elektrische Kapazität zu bilden.The present invention relates to a combined, capacitive sensor and heating device for a steering input device, in particular for a steering wheel, of a vehicle with a heating device, in particular for heating a gripping area of a steering input device, and with a capacitive sensor device for detecting the presence of a capacitively active actuating means in one Detection area of the sensor device, in particular for detecting the presence of a human hand in the gripping area of the steering input device, the sensor and heating device having at least one electrically conductive element that is designed for use as a heating and / or capacitive sensor element, preferably as a combined heating and Sensor element, and which is designed and set up to be integrated in a steering input device with an electrically conductive core, in particular in a steering wheel rim of a steering wheel with an electrically conductive capable steering wheel rim core, preferably at a distance from the electrically conductive core, and which is designed and set up to form an electrical capacitance with the electrically conductive core of the steering input device, in particular with the electrically conductive steering wheel rim core of a steering wheel, in a state of use integrated in a steering input device.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung Lenkeingabevorrichtung mit einem elektrisch leitfähigen Kern für ein Fahrzeug, insbesondere Lenkrad mit einem Lenkradkranz und einem elektrisch leitfähigen Lenkradkranzkern, wobei die Lenkeingabevorrichtung eine kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung aufweist mit einer Heizeinrichtung, insbesondere zum Beheizen eines Greifbereichs der Lenkeingabevorrichtung, sowie mit einer kapazitiven Sensoreinrichtung zum Erkennen einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels in einem Detektionsbereich der Sensoreinrichtung, insbesondere zum Erkennen einer Anwesenheit einer menschlichen Hand im Greifbereich der Lenkeingabevorrichtung.The present invention also relates to a steering input device with an electrically conductive core for a vehicle, in particular a steering wheel with a steering wheel rim and an electrically conductive steering wheel rim core, the steering input device having a combined, capacitive sensor and heating device with a heating device, in particular for heating a gripping area of the steering input device , and with a capacitive sensor device for detecting the presence of a capacitively active actuating means in a detection area of the sensor device, in particular for detecting the presence of a human hand in the gripping area of the steering input device.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer vorbeschriebenen Lenkeingabevorrichtung.The present invention also relates to a method for operating a steering input device as described above.

Gattungsgemäße, kombinierte kapazitive Sensor- und Heizvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, auch für Lenkeingabevorrichtungen, beispielsweise aus der US 2017/0129499 A1 oder der US 2013/0009654 A1 . Verfahren zum Betrieb entsprechender Sensor- und Heizvorrichtungen bzw. entsprechender Lenkeingabevorrichtungen mit einer solchen Sensor- und Heizvorrichtung sind aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt.Generic, combined capacitive sensor and heating devices are known in principle from the prior art, also for steering input devices, for example from the US 2017/0129499 A1 or the US 2013/0009654 A1 . Methods for operating corresponding sensor and heating devices or corresponding steering input devices with such a sensor and heating device are also known from the prior art.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative kombinierte kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung bereitzustellen, insbesondere eine verbesserte kombinierte kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung bereitzustellen, welche insbesondere eine von einer Temperatur einer Lenkeingabevorrichtung abhängige Steuerung und/oder Regelung einer Komponente eines Fahrzeugs, beispielsweise der Heizvorrichtung der Sensor- und Heizvorrichtung und/oder einer Klimatisierungsvorrichtung, grundsätzlich ohne einen separaten Temperatursensor, wie beispielsweise einen NTC-Temperatursensor (Negative Temperature Coefficient Thermistor) oder dergleichen, ermöglicht. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Lenkeingabevorrichtung, insbesondere eine verbesserte Lenkeingabevorrichtung bereitzustellen, sowie ein alternatives, insbesondere verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Lenkeingabevorrichtung bereitzustellen.Against this background, it is an object of the invention to provide an alternative combined capacitive sensor and heating device, in particular to provide an improved combined capacitive sensor and heating device which, in particular, enables control and / or regulation of a component of a vehicle as a function of a temperature of a steering input device, for example the heating device of the sensor and heating device and / or an air conditioning device, basically without a separate temperature sensor, such as an NTC temperature sensor (Negative Temperature Coefficient Thermistor) or the like. Furthermore, it is an object of the present invention to provide an alternative steering input device, in particular an improved steering input device, and to provide an alternative, in particular improved method for operating a steering input device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine kombinierte kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung, durch eine Lenkeingabevorrichtung und durch ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkeingabevorrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.According to the invention, this object is achieved by a combined capacitive sensor and heating device, by a steering input device and by a method for operating a steering input device having the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent claims, the description and the figures.

Eine erfindungsgemäße kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung ist für eine Lenkeingabevorrichtung, insbesondere für ein Lenkrad, eines Fahrzeugs ausgebildet und weist eine Heizeinrichtung, insbesondere zum Beheizen eines Greifbereichs einer Lenkeingabevorrichtung, 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 im Greifbereich der Lenkeingabevorrichtung. Die Sensor- und Heizvorrichtung weist dabei wenigstens ein elektrisch leitfähiges Element auf, das zur Verwendung als Heiz- und/oder kapazitives Sensorelement ausgebildet ist, vorzugsweise als kombiniertes Heiz- und Sensorelement, und welches dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in eine Lenkeingabevorrichtung mit einem elektrisch leitfähigen Kern integriert zu werden, insbesondere in einen Lenkradkranz eines Lenkrads mit einem elektrisch leitfähigen Lenkradkranzkern, vorzugsweise beabstandet zum elektrisch leitfähigen Kern, und mit dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung, insbesondere mit dem elektrisch leitfähigen Lenkradkranzkern eines Lenkrads, eine elektrische Kapazität zu bilden.A combined, capacitive sensor and heating device according to the invention is designed for a steering input device, in particular for a steering wheel, of a vehicle and has a heating device, in particular for heating a gripping area of a steering input device, and a capacitive sensor device for detecting the presence of a capacitively active actuating means in a detection area the sensor device, in particular for detecting the presence of a human hand in the gripping area of the steering input device. The sensor and heating device has at least one electrically conductive element, which is designed for use as a heating and / or capacitive sensor element, preferably as a combined heating and sensor element, and which is designed and configured to be connected to a steering input device with an electrical conductive core to be integrated, in particular in a steering wheel rim of a steering wheel with an electrically conductive steering wheel rim core, preferably at a distance from the electrically conductive core, and to form an electrical capacitance with the electrically conductive core of the steering input device, in particular with the electrically conductive steering wheel rim core of a steering wheel.

Eine erfindungsgemäße, kombinierte kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- und Heizvorrichtung ferner eine Auswerteeinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, in einem in eine Lenkeingabevorrichtung integrierten, funktionsgemäßen Verwendungszustand der Sensor- und Heizvorrichtung die Kapazität zwischen dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung und wenigstens einem elektrisch leitfähigen Element und/oder eine Änderung dieser zu ermitteln und in Abhängigkeit von dieser ermittelten Kapazität und/oder ihrer Änderung einen ersten Temperatur-Istwert zu bestimmen.A combined capacitive sensor and heating device according to the invention is characterized in that the sensor and heating device furthermore has an evaluation device which is designed and set up to measure the capacitance between the sensor and heating device in a functional state of use of the sensor and heating device integrated into a steering input device to determine the electrically conductive core of the steering input device and at least one electrically conductive element and / or a change in this and to determine a first actual temperature value as a function of this determined capacitance and / or its change.

Die Temperaturbestimmung mithilfe der sich ausbildenden elektrischen Kapazität zwischen dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung und wenigstens einem elektrisch leitfähigen Element und/oder ihrer Änderung ermöglicht den Entfall eines separaten Temperatursensors. Hierdurch kann ein einfacherer Aufbau einer Lenkeingabevorrichtung erreicht werden, welcher insbesondere eine Herstellung einer Lenkeingabevorrichtung zu geringeren Kosten ermöglicht, da ein Bauteil (in diesem Fall ein Temperatursensor) weniger erforderlich ist.The temperature determination with the aid of the electrical capacitance that develops between the electrically conductive core of the steering input device and at least one electrically conductive element and / or its change enables a separate temperature sensor to be dispensed with. In this way, a simpler construction of a steering input device can be achieved, which in particular enables a steering input device to be manufactured at lower costs, since one component (in this case a temperature sensor) is less required.

Eine sich in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung zwischen dem Kern einer zugehörigen Lenkeingabevorrichtung und dem wenigstens einen elektrisch leitfähigen Element ausbildende elektrische Kapazität C ändert sich mit der Temperatur, insbesondere umgekehrt proportional zu dieser, d.h. es gilt insbesondere C(T) =a/T, wobei a ein Proportionalitätsfaktor ist.An electrical capacitance that forms in a functional state of use of a sensor and heating device according to the invention between the core of an associated steering input device and the at least one electrically conductive element C. changes with the temperature, in particular inversely proportional to this, that is to say in particular C (T) = a / T, where a is a proportionality factor.

Insbesondere wenn zu Beginn eines Betriebs einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung und/oder zu definierten Zeitpunkten, insbesondere regelmäßig, besonders bevorzugt in definierten, sich wiederholenden Abständen, eine Kalibrierung durchgeführt wird und ein Referenzkapazitätswert bestimmt wird, kann somit mittels der Erfassung der Kapazität zwischen dem elektrisch leitfähigen Element und dem Kern der Lenkeingabevorrichtung auf besonders einfache Art und Weise ein erster Temperatur-Istwert der Lenkeingabe vorrichtung bestimmt werden.In particular, if a calibration is carried out at the start of operation of a sensor and heating device according to the invention and / or at defined times, in particular regularly, particularly preferably at defined, repeating intervals, and a reference capacitance value is determined, the capacitance between the electrically conductive element and the core of the steering input device in a particularly simple manner, a first actual temperature value of the steering input device can be determined.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensor- und Heizvorrichtung daher insbesondere dazu eingerichtet, zu Beginn eines Betriebs und/oder zu einem oder mehreren definierten Zeitpunkten, insbesondere regelmäßig, besonders bevorzugt in definierten, sich wiederholenden Abständen, kalibriert zu werden, wobei bei einer Kalibrierung insbesondere wenigstens ein Referenzkapazitätswert ermittelt werden kann, insbesondere ein einem zum Kalibrierungszeitpunkt aktuellen Kalibrierungs-Temperatur-Istwert zuordbarer oder zugeordneter Referenzkapazitätswert, wobei wenigstens ein im Rahmen einer Kalibrierung ermittelter Referenzkapazitätswert besonders bevorzugt auslesbar in einem Speicher hinterlegbar ist, beispielsweise in Form einer sogenannten „Look-Up-Tabelle“, insbesondere zusammen mit dem diesem Refrenzkapazitätswert zugeordneten „Kalibrierungs-Temperatur-Istwertes“ zur weiteren Verwendung für eine Bestimmung eines Temperatur-Istwertes der Lenkeingabevorrichtung. Dies ermöglicht eine besonders einfache Bestimmung eines ersten Temerpatur-Istwerts der Len keingabevorrichtung .In an advantageous embodiment of a combined sensor and heating device according to the present invention, the sensor and heating device is therefore particularly set up to start operation and / or at one or more defined times, especially regularly, especially preferably at defined, repetitive intervals to be calibrated, wherein in particular at least one reference capacitance value can be determined during a calibration, in particular a reference capacitance value that can be assigned or assigned to a calibration temperature actual value current at the time of calibration, at least one reference capacitance value determined in the course of a calibration particularly preferably being able to be read out in a memory , for example in the form of a so-called “look-up table”, in particular together with the “actual calibration temperature value” assigned to this reference capacitance value for further use for a determination an actual temperature value of the steering input device. This enables a particularly simple determination of a first actual temperature value of the steering input device.

Grundsätzlich ist auch eine Kalibrierung denkbar, insbesondere eine Vor-Kalibrierung, insbesondere eine nur einmalig durchzuführende Vor-Kalibrierung, die insbesondere vor einem Einbau einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung in eine Lenkeingabevorrichtung erfolgen kann und/oder vor einem Einbau einer Lenkeingabevorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung und/oder vor einer Erst-Inbetriebnahme und/oder nur bei einer erstmaligen Inbetriebnahme durchführbar ist oder durchzuführen ist. Hierfür ist eine erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung besonders bevorzugt dazu ausgebildet und eingerichtet, auf einem Prüfstand kalibriert zu werden, wobei in diesem Fall wenigstens ein zugehöriger Kalibrierungs-Temperatur-Istwert dabei mithilfe eines Temperatursensors des Prüftstands erfasst und bereitgestellt wird.In principle, a calibration is also conceivable, in particular a pre-calibration, in particular a pre-calibration to be carried out only once, which can take place in particular before a sensor and heating device according to the invention is installed in a steering input device and / or before a steering input device with a sensor according to the invention is installed - and heating device and / or can be carried out or is to be carried out before initial commissioning and / or only during initial commissioning. For this purpose, a sensor and heating device according to the invention is particularly preferably designed and set up to be calibrated on a test stand, in which case at least one associated calibration temperature actual value is recorded and provided with the aid of a temperature sensor of the test stand.

Da die sich zwischen dem Kern und dem elektrisch leitfähigen Element ausbildende Temperatur-Mess-Kapazität in der Regel deutlich größer ist als eine sich zwischen dem elektrisch leitfähigen Element und der Umgebung ausbildende Sensorkapazität (üblicherweise etwa 200µF zu 2pF) kann der Einfluss der Sensorkapazität auf die Kapazität zur Bestimmung des ersten Temperatur-Istwerts vernachlässigt werden.Since the temperature measuring capacitance that forms between the core and the electrically conductive element is usually significantly greater than a sensor capacitance that forms between the electrically conductive element and the environment (usually around 200µF to 2pF), the influence of the sensor capacitance on the Capacity for determining the first actual temperature value can be neglected.

Der Einfluss der Temperatur-Mess-Kapazität auf die Sensorkapazität kann durch geeignete Maßnahmen während der Erfassung der Sensor-Kapazität bzw. ihrer Änderung, insbesondere durch eine geeignete Verschaltung, Erfassung und Auswertung, erheblich reduziert werden, wozu aus dem Stand der Technik verschiedenen Lösungen bekannt sind, auf welche hiermit diesbezüglich für weitere Details verwiesen wird.The influence of the temperature measuring capacitance on the sensor capacitance can be considerably reduced by suitable measures during the detection of the sensor capacitance or its change, in particular by suitable interconnection, detection and evaluation, for which various solutions are known from the prior art to which reference is hereby made for further details.

Eine „kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung“ mit einer Heizeinrichtung und einer Sensoreinrichtung für eine Lenkeingabevorrichtung eines Fahrzeugs ist eine Vorrichtung, welche mittels der zugehörigen Heizeinrichtung sowohl ein Beheizen der Lenkeingabevorrichtung ermöglicht, insbesondere in einem Greifbereich der Lenkeingabevorrichtung, in welchem die Lenkeingabevorrichtung von einem Fahrer eines Fahrzeugs berührt oder gegriffen werden kann, und welche mithilfe der kapazitiven Sensoreinrichtung ferner das Erkennen einer Annäherung und/oder einer Berührung der Lenkeingabevorrichtung, ebenfalls insbesondere in einem Greifbereich, ermöglicht.A "combined, capacitive sensor and heating device" with a heating device and a sensor device for a steering input device of a vehicle is a device which enables the steering input device to be heated by means of the associated heating device, in particular in a gripping area of the steering input device in which the steering input device can be touched or gripped by a driver of a vehicle and which, with the help of the capacitive sensor device, also enables the detection of an approach and / or contact with the steering input device, also in particular in a gripping area.

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 besonders bevorzugt wenigstens ein Bauteil gemeinsam sowohl von der Sensoreinrichtung als auch von der Heizeinrichtung genutzt wird, in diesem Fall besonders bevorzugt das wenigstens eine elektrisch leitfähige Element, welches insbesondere ein kombiniertes Heiz- und Sensorelement ist.A “combined, capacitive sensor and heating device” is understood in the context of the present invention to mean a device which has both a capacitive sensor device and a heating device, with at least one component particularly preferably used jointly by both the sensor device and the heating device , in this case particularly preferably the at least one electrically conductive element, which is in particular a combined heating and sensor element.

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 ein zugehöriges Heizelement, in dem Fall bevorzugt durch wenigstens ein elektrisch leitfähiges Element, hindurch erzeugt werden kann und insbesondere an die Umgebung des Heiz- und Sensorelements abgegeben werden kann, wobei ein zugehöriges Heizelement, vorzugsweise das elektrisch leitfähige Element, insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet ist, als elektrischer Heizwiderstand zu dienen.In the context of the present invention, a “heating device” is understood to mean a device which is set up for at least temporarily emitting heating energy, the heating energy particularly preferably flowing through a current through an associated heating element, in this case preferably through at least one electrically conductive element can be generated and in particular can be emitted to the environment of the heating and sensor element, wherein an associated heating element, preferably the electrically conductive element, is in particular designed and set up to serve as an electrical heating resistor.

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.Corresponding heating devices, also for steering wheels of a vehicle, are known in principle from the prior art, to which reference is made for more detailed information on the basic mode of operation and on general requirements for the design of such heating devices.

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.A “capacitive sensor device” within the meaning of the present invention is a sensor device which is preferably designed and in particular designed to have a capacitance, i. H. to detect a variable of a capacitive coupling and / or a change in a capacitance and / or a corresponding variable which characterizes a capacitance and / or a change in a capacitance and preferably to evaluate it.

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.Capacitive sensor devices for detecting the presence of a capacitively active actuating means in a detection area of the sensor device are known in principle from the prior art, also for steering wheels of vehicles, in particular for detecting a human hand in a gripping area of a steering wheel, on which for more detailed information on the functioning and reference is made to general requirements for the design of facilities.

Die kapazitive Sensoreinrichtung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung ist dabei insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, eine kapazitive Kopplung des elektrisch leitfähigen Elements mit einer Umgebung des elektrisch leitfähigen Elements 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.The capacitive sensor device of a sensor and heating device according to the invention is designed and set up in particular to provide a capacitive coupling of the electrically conductive element with an environment of the electrically conductive element and / or with a reference electrode, in particular with a reference electrode to which a defined potential is applied, can be applied or is applied to detect and, in particular, evaluate a change in this capacitive coupling and / or a variable characterizing this capacitive coupling and / or the change in this capacitive coupling. The detection of the capacitive coupling or a change in it is basically possible in various ways, in particular in the usual ways generally known from the prior art, for example with a simple voltage measurement, a current measurement, with the aid of an oscillating circuit or with an impedance measurement.

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 elektrisch leitfähigen Element 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 elektrisch leitfähigen Elements 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.In one possible embodiment, the capacitive coupling or the change in this can be detected by means of the so-called CVD method (capacitive voltage divider method). From the detected capacitive coupling or its change, it can be concluded whether a capacitive actuating means is located in the detection area of the sensor device or not. Alternatively, in another possible embodiment of a combined sensor and heating device, the detection of the capacitive coupling or the change in this can also take place, for example, in that a defined voltage signal is applied to the electrically conductive element, and at the same time the resulting current flow is measured and a Phase shift between the voltage signal and the current flow is determined and from the phase shift, which occurs as a function of the capacitive coupling of the electrically conductive element with the environment and / or a reference electrode, the size of the capacitive coupling or a change in this are determined, for example by means of one or more ASICs (ASIC = application-specific IC) that are specially set up for this purpose.

Die Sensoreinrichtung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung ist dabei besonders bevorzugt zur „Hands-On-Off-Detektion“ ausgebildet, d.h. besonders bevorzugt zum Erkennen einer Anwesenheit einer menschlichen Hand in einem Greifbereich eines Lenkrads, 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.The sensor device of a sensor and heating device according to the invention is particularly preferably designed for “hands-on-off detection”, ie particularly preferably for recognizing the presence of a human hand in a gripping area of a steering wheel, in particular for recognizing an approach and / or a distance a human hand on the steering wheel or away from the steering wheel and / or to detect a touch of the steering wheel with a human hand, in particular for recognizing a change in a touch of the steering wheel by a human hand, for example a change in position of a hand on the steering wheel.

Eine „Lenkeingabevorrichtung“ im Sinne der Erfindung ist eine Vorrichtung, mittels welcher eine Lenkeingabe, insbesondere in einem Fahrzeug, vorgenommen werden kann, d.h. ein Lenkbefehl eingegeben werden kann, wobei eine Lenkeingabevorrichtung im Sinne der Erfindung insbesondere ein um eine Lenkachse drehbares Lenkrad sein kann oder beispielsweise ein Joystick, ein Steuerknüppel oder dergleichen.A "steering input device" within the meaning of the invention is a device by means of which a steering input, in particular in a vehicle, can be made, ie a steering command can be input, wherein a steering input device in the sense of the invention can in particular be a steering wheel rotatable about a steering axis or for example a joystick, a joystick or the like.

Ein „kapazitiv wirksames Betätigungsmittel“ im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Betätigungs- und/oder Eingabemittel, dass eine Änderung einer kapazitiven Kopplung eines elektrisch leitfähigen Sensorelements, insbesondere des elektrisch leitfähigen Elements, mit einer Umgebung und/oder einem weiteren, elektrisch leitfähigen Element bewirkt, beispielsweise einer Referenzelektrode, wenn es in den Detektionsbereich der Sensorvorrichtung gelangt, wie beispielsweise ein kapazitiver Eingabestift oder eine menschliche Hand oder Teile davon, wie beispielsweise ein Finger einer menschlichen Hand oder dergleichen.A “capacitively effective actuation means” in the sense of the invention is in particular an actuation and / or input means that causes a change in a capacitive coupling of an electrically conductive sensor element, in particular the electrically conductive element, with an environment and / or a further, electrically conductive element , for example a reference electrode when it comes into the detection range of the sensor device, such as a capacitive input pen or a human hand or parts thereof, such as a finger of a human hand or the like.

Unter dem Begriff „Detektionsbereich“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei ein Bereich, insbesondere ein räumlicher Bereich verstanden, innerhalb dessen ein kapazitiv wirksames Betätigungsmittel eine detektierbare, d.h. erkennbare Änderung einer Kapazität bewirken kann, insbesondere einer Sensorkapazität, welche sich zwischen einem Sensorelement, insbesondere dem elektrisch leitfähigen Element, und einer Umgebung oder einem weiteren elektrischen Element ausbildet, beispielsweise einer Referenzelektrode, beispielsweise durch eine Annäherung eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels an eine entsprechende Bedienoberfläche und/oder durch eine Berührung einer entsprechenden Bedienoberfläche, der wenigstens ein kapazitives Sensorelement zugeordnet ist.In the context of the present invention, the term “detection area” is understood to mean an area, in particular a spatial area, within which a capacitively active actuating means can effect a detectable, ie recognizable, change in a capacitance, in particular a sensor capacitance, which is located between a sensor element, in particular the electrically conductive element, and an environment or a further electrical element, for example a reference electrode, for example by approaching a capacitive actuating means to a corresponding user interface and / or by touching a corresponding user interface to which at least one capacitive sensor element is assigned.

Das elektrisch leitfähige Element einer Sensor- und Heizvorrichtung kann insbesondere eine Elektrode sein, welche als Heizelement ausgebildet ist und/oder als kapazitives Sensorelement, wobei das elektrisch leitfähige Element besonders bevorzugt als kombiniertes Heiz- und Sensorelement ausgebildet ist. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung mit besonders wenigen Bauteilen, da statt einem separaten Heizelement und einem separaten Sensorelement nur ein kombiniertes Heiz- und Sensorelement erforderlich ist.The electrically conductive element of a sensor and heating device can in particular be an electrode which is designed as a heating element and / or as a capacitive sensor element, the electrically conductive element particularly preferably being designed as a combined heating and sensor element. This enables the provision of a combined sensor and heating device with particularly few components, since only a combined heating and sensor element is required instead of a separate heating element and a separate sensor element.

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 kapazitives Sensorelement, insbesondere als kapazitive Sensorelektrode, der Sensoreinrichtung betreibbar ist, vorzugsweise wenigstens zeitlich nacheinander versetzt.A “combined heating and sensor element” in the sense of the present invention is in particular an electrically conductive element which can be operated both as an electrical heating element of the heating device and as a capacitive sensor element, in particular as a capacitive sensor electrode, of the sensor device, preferably at least staggered in time.

Das elektrisch leitfähige Element einer erfindungsgemäßen kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung, insbesondere, wenn es als kombiniertes Heiz- und Sensorelement ausgebildet ist, 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 elektrisch leitfähigen Elements gegenüber einem Referenzzustand ändert, wobei die Änderung der Kapazität und damit die Änderung der kapazitiven Kopplung zwischen dem elektrisch leitfähigen Element und der Umgebung und/oder der Referenzelektrode insbesondere proportional zu einem Abstand des Betätigungsmittels zum Sensorelement ist.The electrically conductive element of a combined sensor and heating device according to the invention, in particular when it is designed as a combined heating and sensor element, is in particular designed to form a defined capacitance with an environment and / or a reference electrode, which capacitance develops in the presence of a effective actuation means in the detection area of the electrically conductive element changes compared to a reference state, the change in capacitance and thus the change in the capacitive coupling between the electrically conductive element and the environment and / or the reference electrode is in particular proportional to a distance between the actuation means and the sensor element.

Eine erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung kann dabei nur ein elektrisch leitfähiges Element, insbesondere ein kombiniertes Heiz- und Sensorelement, aufweisen oder jeweils mehrere, insbesondere jeweils als kombiniertes Heiz- und Sensorelement ausgebildete elektrisch leitfähige Elemente, welche vorzugsweise jeweils nach dem gleichen Prinzip mit einer zugehörigen Spannungsquelle 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.A sensor and heating device according to the invention can have only one electrically conductive element, in particular a combined heating and sensor element, or a plurality of electrically conductive elements, in particular each designed as a combined heating and sensor element, which are preferably each based on the same principle with an associated Voltage source are connected. This enables spatially resolved detection and thus, for example, a distinction as to whether one or two hands of a driver of a vehicle are resting on a steering wheel and / or where a driver is gripping the steering wheel in a gripping area of a steering wheel.

Das elektrisch leitfähige Element, insbesondere wenn es als kombiniertes Heiz- und Sensorelement ausgebildet ist, 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.The electrically conductive element, in particular when it is designed as a combined heating and sensor element, is particularly preferably an electrically conductive structure which has one or more electrical conductors, wherein in the case of multiple electrical conductors these are particularly suitably electrically coupled to one another, particularly suitable are contacted and / or interconnected with one another.

Ein elektrisch leitfähiges Element kann beispielsweise ein länglicher Draht- oder fadenähnlicher Leiter sein, welcher insbesondere um einen Kern der Lenkeingabevorrichtung, beispielsweise einen Kern eines Lenkradkranzes, herum angeordnet werden kann, beispielsweise mäanderförmig. Das elektrisch leitfähige Element 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 elektrisch leitfähige Element über eine möglichst große Fläche erstreckt.An electrically conductive element can, for example, be an elongated wire or thread-like conductor, which can be arranged in particular around a core of the steering input device, for example a core of a steering wheel rim, for example in a meandering manner. The electrically conductive element can be arranged and / or applied to a carrier body, for example embroidered and / or glued on, or in one Carrier bodies can be incorporated and, for example, woven or embedded in them or the like, preferably in each case such that the electrically conductive element extends over as large an area as possible.

Wenigstens ein elektrisch leitfähiges Element 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.At least one electrically conductive element can also be a heating mat, in particular a fabric made of electrical conductors or the like or a grid of several individual conductors which are arranged or can be arranged in a grid shape or are arranged in a grid shape on a carrier or are incorporated into a carrier.

Zum Betreiben der kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung als Sensoreinrichtung mit einem kombinierten Heiz- und Sensorelement als kapazitive Sensorelektrode kann das Heiz- und Sensorelement vorzugsweise sowohl vom ersten Pol einer zugehörigen Spannungsquelle als auch vom zweiten Pol der Spannungsquelle elektrisch getrennt werden, während es für den Betrieb als Heizeinrichtung entsprechend mit der Spannungsquelle derart elektrisch verbindbar ist, dass ein elektrischer Strom durch das elektrische Element hindurchfließen kann zur Erzeugung von Heizwärme.To operate the combined sensor and heating device as a sensor device with a combined heating and sensor element as a capacitive sensor electrode, the heating and sensor element can preferably be electrically separated from both the first pole of an associated voltage source and from the second pole of the voltage source, while it is being used for operation As a heating device, it can be electrically connected to the voltage source in such a way that an electrical current can flow through the electrical element to generate heat.

Der elektrisch leitfähige Kern einer zugehörigen Lenkeingabevorrichtung, mit welchem das elektrisch leitfähige Element einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung eine Kapazität ausbilden kann, bildet dabei besonders bevorzugt eine tragende Struktur und damit insbesondere ein Skelett der Lenkeingabevorrichtung, wobei der elektrisch leitfähige Kern insbesondere Metall aufweisen kann oder aus Metall bestehen kann. Denkbar ist aber auch ein Kern aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, wobei die Leitfähigkeit beispielsweise durch entsprechende, in den Kunststoff eingebrachte, elektrisch leitfähige (Metall-)Partikel und/oder durch eine in den Kunststoff eingebettete elektrische Struktur erreicht werden kann. Alternativ kann der Kern als solches auch aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material hergestellt sein und an seiner Oberfläche eine elektrisch leitfähige Struktur und/oder Beschichtung aufweisen, beispielsweise eine auf die Oberfläche aufgebrachte Elektrodenstruktur, welche insbesondere aufgeklebt sein kann.The electrically conductive core of an associated steering input device, with which the electrically conductive element of a sensor and heating device according to the invention can form a capacitance, particularly preferably forms a load-bearing structure and thus in particular a skeleton of the steering input device, wherein the electrically conductive core can in particular comprise metal or can be made of metal. However, a core made of an electrically conductive plastic is also conceivable, the conductivity being achieved, for example, by corresponding electrically conductive (metal) particles introduced into the plastic and / or by an electrical structure embedded in the plastic. Alternatively, the core as such can also be made from an electrically non-conductive material and have an electrically conductive structure and / or coating on its surface, for example an electrode structure applied to the surface, which in particular can be glued on.

Ist eine erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung für eine Lenkeingabevorrichtung in Form eines Lenkrads mit einem Lenkradkranz (dem ringförmigen Bereich, welcher in der Regel den Greifbereich des Lenkrads bildet) und einem elektrisch leitfähigen Lenkradkranzkern ausgebildet, ist das elektrisch leitfähige Element einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet, mit diesem Lenkradkranzkern eine elektrische Kapazität auszubilden, mittels der und/oder mittels ihrer Änderung dann wenigstens ein erster Temperatur-Istwert bestimmt werden kann.If a sensor and heating device according to the invention for a steering input device is designed in the form of a steering wheel with a steering wheel rim (the ring-shaped area which usually forms the gripping area of the steering wheel) and an electrically conductive steering wheel rim core, the electrically conductive element is a sensor and heating device according to the invention preferably designed to form an electrical capacitance with this steering wheel rim core, by means of which and / or by means of its change, at least one first actual temperature value can then be determined.

Die Auswerteeinrichtung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung kann dabei insbesondere hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein und insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Steuereinheit mit einem oder mehreren Mikroprozessoren (CPU) und/oder einem oder mehreren Computerprogrammen oder Computerprogrammmodulen aufweisen oder ein entsprechend ausgebildeter Mikrocontroller sein. Wenigstens ein Mikrocontroller (CPU) kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, so dass wenigstens ein Mikrocontroller die entsprechenden, erforderlichen Schritte zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Heiz- und Sensorvorrichtung ausführen kann.The evaluation device of a sensor and heating device according to the invention can in particular be designed in terms of hardware and / or software and in particular a processing, in particular control unit with one or more, preferably data or signal connected to a memory and / or bus system, in particular digital processing units Have microprocessors (CPU) and / or one or more computer programs or computer program modules or be a correspondingly designed microcontroller. At least one microcontroller (CPU) can be designed to process commands that are implemented as a program stored in a memory system, to acquire input signals from a data bus and / or to output output signals to a data bus. A storage system can have one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid and / or other non-volatile media. The program can be designed in such a way that it embodies or is capable of executing the method described here, so that at least one microcontroller can execute the corresponding, necessary steps for operating a heating and sensor device according to the invention.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensor- und Heizvorrichtung, insbesondere die Auswerteinrichtung, insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, den bestimmten ersten Temperatur-Istwert und/oder wenigstens ein in Abhängigkeit von dem bestimmten ersten Temperatur-Istwert erzeugtes Steuersignal auszugeben, vorzugsweise zur Steuerung und/oder Regelung wenigstens einer Komponente eines Fahrzeugs, insbesondere um wenigstens eine Fahrzeugkomponente in Abhängigkeit von dem mithilfe der elektrischen Kapazität zwischen dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung und dem Heiz- und/oder Sensorelement und/oder ihrer Änderung ermittelten ersten Temperatur-Istwert zu steuern und/oder zu regeln. Dies ermöglicht einen besonders effizienten, insbesondere energieeffizienten Betrieb wenigstens einer temperaturabhängig zu steuernden und/oder regelnden Fahrzeugkomponente wie beispielsweise der Heizeinrichtung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung und/oder einer KlimatisierungsvorrichtungIn an advantageous embodiment of a sensor and heating device according to the present invention, the sensor and heating device, in particular the evaluation device, is designed and set up in particular to receive the determined first actual temperature value and / or at least one as a function of the determined first actual temperature value output generated control signal, preferably to control and / or regulate at least one component of a vehicle, in particular to at least one vehicle component depending on the use of the electrical capacitance between the electrically conductive core of the steering input device and the heating and / or sensor element and / or its change to control and / or regulate determined first actual temperature value. This enables a particularly efficient, in particular energy-efficient operation of at least one vehicle component to be controlled and / or regulated as a function of temperature, such as the heating device of a sensor and heating device according to the invention and / or an air conditioning device

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensor- und Heizvorrichtung, insbesondere die Auswerteinrichtung, insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, in Abhängigkeit von dem bestimmten ersten Temperatur-Istwert wenigstens ein Steuersignal zur Steuerung und/oder Regelung der Heizvorrichtung und/oder einer Klimatisierungsvorrichtung eines Fahrzeugs auszugeben, insbesondere um die Heizvorrichtung und/oder die Klimatisierungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem mithilfe der elektrischen Kapazität zwischen dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung und dem Heiz- und/oder Sensorelement und/oder ihrer Änderung bestimmten ersten Temperatur-Istwert zu steuern und/oder zu regeln.In a further advantageous embodiment of a sensor and heating device according to the present invention, the sensor and heating device, in particular the evaluation device, is designed and set up, in particular, depending on the determined first temperature Actual value to output at least one control signal for controlling and / or regulating the heating device and / or an air conditioning device of a vehicle, in particular to use the heating device and / or the air conditioning device as a function of the electrical capacitance between the electrically conductive core of the steering input device and the heating and / or to control and / or regulate the sensor element and / or its change in certain first actual temperature value.

Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Steuerung und/oder Regelung der Heizeinrichtung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung erreicht werden. Durch die Verwendung wenigstens eines mittels der Kapazität bestimmten ersten Temperatur-Istwerts, welcher nicht wie ein mittels eines lokal platzierten Temperatursensors ermittelter Temperatur-Istwert nur eine sehr lokal begrenzte Temperatur charakterisiert, sondern eine vorzugsweise über die gesamte Lenkeingabevorrichtung hin geltenden Temperatur, welche vorzugsweise (je nach gewählter Auswertung) beispielsweise in etwa einer mittleren Temperatur entspricht, kann eine verbesserte Steuerung und/oder Regelung einer zugehörigen Fahrzeugkomponente, insbesondere der Heizeinrichtung und/oder einer Klimatisierungsvorrichtung erreicht werden, insbesondere eine energieeffizientere Steuerung und/oder Regelung, beispielsweise eine Steuerung und/oder Regelung, deren Energiebedarf sich im Vorfeld besser abschätzen lässt und somit ein vorteilhaftes Energiemanagement im Energiebordnetz eines jeweiligen Fahrzeugs ermöglicht. Beispielsweise lassen sich auf diese Weise intelligente Klimatisierungskonzepte umsetzen, welche beispielsweise auf einer Schätzung eines Energiebedarfs zur Erwärmung einer Umgebung der Lenkeingabevorrichtung, beispielsweise eines Fahrzeuginnenraums, auf eine Solltemperatur basieren und/oder eines Energiebedarfs zur Kühlung/Entwärmung bei Sonneneinstrahlung und beispielsweise das Anheben einer Soll-Generatorspannung und/oder eines Spannungsniveaus im Energiebordnetz vor Beginn der Erwärmung/Entwärmung beinhalten, um den geschätzten elektrischen Leistungsbedarf zum Erreichen der gewünschten Solltemperatur zunächst sicherzustellen und beispielsweise einen unerwünschten Spannungsabfall des Energiebordnetzes zu vermeiden.In this way, particularly advantageous control and / or regulation of the heating device of a sensor and heating device according to the invention can be achieved. By using at least one first actual temperature value determined by means of the capacitance, which, unlike an actual temperature value determined by means of a locally placed temperature sensor, characterizes only a very locally limited temperature, but a temperature that preferably applies over the entire steering input device, which preferably (depending on according to the selected evaluation), for example, roughly corresponds to an average temperature, an improved control and / or regulation of an associated vehicle component, in particular the heating device and / or an air conditioning device, can be achieved, in particular a more energy-efficient control and / or regulation, for example a control and / or Regulation, the energy requirement of which can be better estimated in advance and thus enables advantageous energy management in the on-board power supply of a respective vehicle. For example, intelligent air conditioning concepts can be implemented in this way, which are based, for example, on an estimate of an energy requirement for heating an environment of the steering input device, for example a vehicle interior, on a target temperature and / or an energy requirement for cooling / cooling in the event of solar radiation and, for example, raising a target temperature. Generator voltage and / or a voltage level in the on-board power supply system before the start of heating / cooling, in order to initially ensure the estimated electrical power requirement to achieve the desired target temperature and, for example, to avoid an undesirable voltage drop in the on-board power supply.

Besonders bevorzugt kann mittels wenigstens eines in Abhängigkeit von wenigstens einem bestimmten ersten Temperatur-Istwert erzeugten und ausgegebenen Steuersignals insbesondere eine elektrische Leistung der Heizeinrichtung und/oder einer Klimatisierungsvorrichtung und/oder einer Komponente des Energiebordnetzes, wie beispielsweise ein Generator, gesteuert und/oder geregelt werden.Particularly preferably, by means of at least one control signal generated and output as a function of at least one specific first actual temperature value, in particular an electrical power of the heating device and / or an air conditioning device and / or a component of the on-board power supply system, such as a generator, can be controlled and / or regulated .

Eine „Klimatisierungsvorrichtung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei ein Vorrichtung, welche dazu ausgestaltet ist, beheizte oder gekühlte Luft in einen die Lenkeingabevorrichtung umgebenden Raum, insbesondere eine Fahrzeuginnenraum, auszugeben, vorzugsweise mithilfe wenigstens einer Gebläsevorrichtung.An “air conditioning device” in the sense of the present invention is a device which is designed to output heated or cooled air into a space surrounding the steering input device, in particular a vehicle interior, preferably with the aid of at least one blower device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensor- und Heizvorrichtung ferner vorzugsweise zusätzlich wenigstens einen Temperatursensor auf, welcher insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet ist, wenigstens einen zweiten Temperatur-Istwert zu erfassen und insbesondere auszugeben, wobei die Auswerteinrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet ist, den bestimmten ersten Temperatur-Istwert wenigstens mithilfe des zweiten Temperatur-Istwertes zu plausibilisieren. Hierdurch können höhere Sicherheitsanforderungen erfüllt werden, d.h. beispielsweise eine höhere ASIL-Stufe, insbesondere Sicherheitsanforderungen, welche eine redundante Temperatur-Bestimmung erfordern, auch Sicherheitsanforderungen, welche eine redundante Temperatur-Bestimmung mittels abweichender (Mess-)Methoden erfordern.In a further advantageous embodiment of a sensor and heating device according to the present invention, the sensor and heating device also preferably additionally has at least one temperature sensor, which is in particular designed and set up to detect and in particular to output at least one second actual temperature value, the Evaluation device is designed and set up in particular to check the plausibility of the determined first actual temperature value at least with the aid of the second actual temperature value. In this way, higher safety requirements can be met, i.e. for example a higher ASIL level, in particular safety requirements that require redundant temperature determination, also safety requirements that require redundant temperature determination using different (measuring) methods.

Der zusätzliche Temperatursensor kann insbesondere z.B. ein Thermoelement sein, ein NTC-Sensor oder ein PTC-Sensor, wobei der Temperatursensor vorzugsweise dazu ausgebildet ist, im Inneren der Lenkeingabevorrichtung angeordnet zu werden, beispielsweise am Kern oder knapp unterhalb einer Oberfläche der Lenkeingabevorrichtung zur Erfassung einer Oberflächentemperatur, insbesondere in einem Greifbereich. Durch eine oberflächennahe Anordnung kann beispielsweise ein zu starkes Aufheizen der Lenkeingabevorrichtung vermieden werden und infolgedessen die Gefahr von Verbrennungen einer Hand eines Fahrers reduziert bzw. vermieden werden.The additional temperature sensor can in particular be, for example, a thermocouple, an NTC sensor or a PTC sensor, the temperature sensor preferably being designed to be arranged inside the steering input device, for example on the core or just below a surface of the steering input device for detecting a surface temperature especially in a gripping area. An arrangement close to the surface can avoid excessive heating of the steering input device, for example, and consequently the risk of burns to a driver's hand can be reduced or avoided.

Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung, insbesondere die Auswerteinrichtung dabei dazu ausgebildet den mittels der Kapazität bestimmten ersten Temperaturwert durch einen absoluten Vergleich mit dem wenigstens einen zweiten erfassten Temperatur-Istwert zu plausibilisieren. Denkbar ist aber auch, insbesondere alternativ oder zusätzlich, auch eine Plausibilisierung beispielsweise durch einen Vergleich einer Änderung des ersten Temperatur-Istwerts mit einer Änderung des zweiten Temperatur-Istwerts.A sensor and heating device according to the invention is particularly preferred, in particular the evaluation device designed to check the plausibility of the first temperature value determined by means of the capacitance by an absolute comparison with the at least one second recorded actual temperature value. A plausibility check is also conceivable, in particular alternatively or additionally, for example by comparing a change in the first actual temperature value with a change in the second actual temperature value.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensor- und Heizvorrichtung, insbesondere die Auswerteinrichtung, vorzugsweise dazu ausgebildet und eingerichtet, ein örtliche Temperaturverteilung zu bestimmen, vorzugsweise innerhalb einer Lenkeingabevorrichtung oder in einer an die Lenkeingabevorrichtung angrenzenden Umgebung, und insbesondere auszugeben, wobei die Sensor- und Heizvorrichtung, insbesondere die Auswerteinrichtung, dazu vorzugsweise mehrere elektrisch leitfähige Elemente aufweist, insbesondere mehrere als Heiz- und/oder Sensorelemente ausgebildete elektrische Elemente, welche insbesondere jeweils verteilt in einer Lenkeingabevorrichtung anordbar sind, insbesondere über einen Greifbereich einer Lenkeingabevorrichtung verteilt, und welche vorzugsweise dazu ausgebildet und eingerichtet sind, jeweils eine elektrische Kapazität mit dem elektrisch leitfähigen Kern einer Lenkeingabevorrichtung auszubilden, wobei die Auswerteeinrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet ist, jeweils zwischen jedem der Heiz- und/oder Sensorelemente und dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung die Kapazität und/oder eine Änderung dieser zu ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Kapazität und/oder ihrer Änderung jeweils einen zugehörigen ersten Temperatur-Istwert zu bestimmen und aus den einzelnen ersten Temperatur-Istwerten eine örtliche Temperaturverteilung zu ermitteln. Hierdurch kann mit den vorhandenen Bauteilen einer kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung, insbesondere ohne eine Vielzahl von Temperatursensoren vorsehen zu müssen, auf besonders einfache Art und Weise eine Temperaturverteilung in der Lenkeingabevorrichtung erfasst werden.In a further advantageous embodiment of a sensor and heating device according to the present invention, the sensor and heating device, in particular the evaluation device, is preferably designed and set up for this purpose to determine the local temperature distribution, preferably within a steering input device or in an environment adjacent to the steering input device, and in particular to output it, the sensor and heating device, in particular the evaluation device, preferably having several electrically conductive elements for this purpose, in particular several as heating and / or sensor elements formed electrical elements, which can be arranged in particular distributed in a steering input device, in particular distributed over a gripping area of a steering input device, and which are preferably designed and set up to each form an electrical capacitance with the electrically conductive core of a steering input device, the evaluation device being designed in particular to do so and is set up, the capacitance and / or a change in each case between each of the heating and / or sensor elements and the electrically conductive core of the steering input device to determine this and, depending on the determined capacitance and / or its change, to determine an associated first actual temperature value and to determine a local temperature distribution from the individual first actual temperature values. As a result, with the existing components of a combined sensor and heating device, in particular without having to provide a large number of temperature sensors, a temperature distribution in the steering input device can be recorded in a particularly simple manner.

Grundsätzlich kann eine Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch mehrere Temperatursensoren zur Erfassung von mehreren zweiten Temperatur-Istwerten für weitere Plausibilisierungen aufweisen, welche ebenfalls vorzugsweise verteilt in einer Lenkeingabevorrichtung anordbar sind bzw. angeordnet sein können.In principle, a sensor and heating device according to the present invention can also have a plurality of temperature sensors for detecting a plurality of second actual temperature values for further plausibility checks, which can also be or can be arranged preferably distributed in a steering input device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Auswerteeinrichtung bevorzugt dazu ausgebildet und eingerichtet, in eine Lenkeingabevorrichtung integriert zu werden, beispielsweise bei einem Lenkrad in einem Mittenbereich wie ein Airbag. Die Auswerteinrichtung einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung kann auch in eine Airbag-Steuerungsvorrichtung integriert sein trennbar mit den entsprechenden Komponenten wie insbesondere dem elektrisch leitfähigen Kern und dem elektrisch leitfähigen Element und ggf. mit einem Temperatursensor signal- und/oder energieverbunden sein.In a further advantageous embodiment of a sensor and heating device according to the present invention, the evaluation device is preferably designed and set up to be integrated into a steering input device, for example in a steering wheel in a central area such as an airbag. The evaluation device of a sensor and heating device according to the invention can also be integrated into an airbag control device, separable with the corresponding components such as in particular the electrically conductive core and the electrically conductive element and possibly with a signal and / or energy connection to a temperature sensor.

In einer weiteren, insbesondere alternativen aber ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensor- und Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Auswerteeinrichtung aber auch dazu ausgebildet und eingerichtet sein, in eine Vorrichtung außerhalb der Lenkeingabevorrichtung integriert zu werden, insbesondere in eine andere Steuerungsvorrichtung, vorzugsweise in eine ortsfest an einem Fahrzeugaufbau oder einer Lenksäule befestigbare Steuerungsvorrichtung, wie beispielsweise in ein Lenksäulenmodul, wobei die Auswerteeinrichtung dazu vorzugsweise über eine elektrische Verbindungseinrichtung, vorzugsweise eine Wickelfeder, mit dem wenigstens einen elektrischen Element elektrisch verbunden oder verbindbar ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht in einigen Fällen eine besonders vorteilhafte Systemarchitektur, insbesondere, wenn beispielsweise die Steuerung und/oder Regelung der Heizeinrichtung der erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung mittels einer anderen Steuerungsvorrichtung erfolgt, insbesondere mittels einer ortsfest an einem Fahrzeugaufbau oder einer Lenksäule befestigbaren Steuerungsvorrichtung, beispielsweise mittels einer in ein Lenksäulenmodul integrierten Steuerungsvorrichtung, welche mit einem zugehörigen Heizelement, insbesondere einem kombinierten Heiz- und Sensorelement, welches in diesem Fall das elektrisch leitfähige Element der erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung bildet, über eine Wickelfeder wenigstens energieverbunden ist.In a further, particularly alternative but also advantageous embodiment of a sensor and heating device according to the present invention, the evaluation device can also be designed and configured to be integrated into a device outside the steering input device, in particular into another control device, preferably into a stationary one Control device attachable to a vehicle body or a steering column, for example in a steering column module, the evaluation device being electrically connected or connectable to the at least one electrical element preferably via an electrical connecting device, preferably a clock spring. Such a configuration enables a particularly advantageous system architecture in some cases, in particular if, for example, the control and / or regulation of the heating device of the sensor and heating device according to the invention is carried out by means of another control device, in particular by means of a control device that can be fixedly attached to a vehicle body or a steering column, for example by means of a control device integrated in a steering column module, which is at least energy-connected to an associated heating element, in particular a combined heating and sensor element, which in this case forms the electrically conductive element of the sensor and heating device according to the invention, via a coil spring.

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 einem Lenkrad drehfest verbindbaren Rotor und/oder mit einem in ein Lenkrad integrierbaren 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.A "coil spring" within the meaning of the present invention is in particular an electrical connection device which is designed to connect a component designed for fastening on the vehicle body side and / or an assembly designed for fastening on the vehicle body side, for example a stator that can be connected non-rotatably to a steering shaft and / or a steering column module, to be electrically connected with a component designed for fastening on the steering wheel side and / or with an assembly designed for fastening on the steering wheel side, for example with a rotor that can be connected non-rotatably to a steering wheel and / or with a steering wheel module that can be integrated into a steering wheel, in particular for signal and / or energy transmission , wherein the component designed for fastening on the steering wheel side or the assembly designed for fastening on the steering wheel side in a functional installation state in a vehicle relative to the component designed for fastening on the vehicle body side l or the assembly designed for fastening on the vehicle body side is movable, in particular rotatable, preferably about an axis of rotation of a steering shaft.

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.A coil spring and thus an electrical connection device preferably has one or more electrically conductive and mutually insulated conductor tracks, which can be arranged in one or more planes, wherein a coil spring can particularly preferably be a flat conductor with one or more conductor track planes, the coil spring being particularly preferred to is designed to be at least partially received by a so-called clock spring cassette, in particular to be rolled up at least partially in a clock spring cassette. Clock spring and clock spring cassettes are basically known from the prior art, to which reference is made for more detailed information on the general mode of operation and design of clock springs.

Eine erfindungsgemäße Lenkeingabevorrichtung ist für ein Fahrzeug ausgebildet und weist einen elektrisch leitfähigen Kern auf, wobei eine erfindungsgemäße Lenkeingabevorrichtung insbesondere ein Lenkrad mit einem Lenkradkranz und einem elektrisch leitfähigen Lenkradkranzkern sein kann. Ferner weist eine erfindungsgemäße Lenkeingabevorrichtung eine kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung auf mit einer Heizeinrichtung, insbesondere zum Beheizen eines Greifbereichs der Lenkeingabevorrichtung, sowie mit einer kapazitiven Sensoreinrichtung zum Erkennen einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels in einem Detektionsbereich der Sensoreinrichtung, insbesondere zum Erkennen einer Anwesenheit einer menschlichen Hand im Greifbereich der Lenkeingabevorrichtung.A steering input device according to the invention is designed for a vehicle and has an electrically conductive core, wherein a steering input device according to the invention can in particular be a steering wheel with a steering wheel rim and an electrically conductive steering wheel rim core. Furthermore, a steering input device according to the invention has a combined, capacitive sensor and heating device with a heating device, in particular for heating a gripping area of the steering input device, and with a capacitive sensor device for detecting the presence of a capacitively active actuating means in a detection area of the sensor device, in particular for detecting a presence a human hand in the gripping area of the steering input device.

Eine Lenkeingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung der Lenkeingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und derart in die Lenkeingabevorrichtung integriert ist, im Fall eines Lenkrads insbesondere in den Lenkradkranz eines Lenkrads mit einem elektrisch leitfähigen Lenkradkranzkern, dass wenigstens ein elektrisch leitfähiges Element der kombinierten kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung mit dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung, insbesondere mit dem elektrisch leitfähigen Lenkradkranzkern eines Lenkrads, eine elektrische Kapazität bildet.A steering input device according to the present invention is characterized in that the combined capacitive sensor and heating device of the steering input device is designed according to the present invention and is integrated in the steering input device in this way, in the case of a steering wheel in particular in the steering wheel rim of a steering wheel with an electrically conductive steering wheel rim core, that at least one electrically conductive element of the combined capacitive sensor and heating device forms an electrical capacitance with the electrically conductive core of the steering input device, in particular with the electrically conductive steering wheel rim core of a steering wheel.

Eine erfindungsgemäße Lenkeingabevorrichtung kann insbesondere, wie vorstehend bereits erläutert, ein Lenkrad sein, wobei in diesem Fall das Lenkrad dabei besonders bevorzugt einen metallischen, elektrisch leitfähigen, umlaufend um eine Drehachse des Lenkrads ausgebildeten Lenkradkranzkern aufweist, welcher mit dem in das Lenkrad integrierten elektrisch leitfähigen Element der erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung eine elektrische Kapazität ausbildet.A steering input device according to the invention can in particular, as already explained above, be a steering wheel, in which case the steering wheel particularly preferably has a metallic, electrically conductive steering wheel rim core which is formed circumferentially around an axis of rotation of the steering wheel and which is connected to the electrically conductive element integrated in the steering wheel the sensor and heating device according to the invention forms an electrical capacitance.

Besonders bevorzugt weist die Lenkeingabevorrichtung, insbesondere wenn sie als Lenkrad ausgebildet ist, ferner außerdem eine, insbesondere geschlossene, äußere Umhüllung auf, vorzugsweise aus Leder und/oder aus Kunststoff, vorzugsweise mit einer Greiffläche, welche sich insbesondere über nahezu die gesamte Umhüllung erstreckt. Der Detektionsbereich kann sich dabei über die gesamte Greiffläche der Lenkeingabevorrichtung oder nur über einen Teil der Greiffläche erstrecken.Particularly preferably, the steering input device, especially if it is designed as a steering wheel, also has an, in particular closed, outer cover, preferably made of leather and / or plastic, preferably with a gripping surface that extends over almost the entire cover. The detection area can extend over the entire gripping surface of the steering input device or only over part of the gripping surface.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Lenkeingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das wenigstens eine elektrische Element dabei in radialer Richtung zwischen einer äußeren Umhüllung der Lenkeingabevorrichtung und einem Dielektrikum angeordnet, welches besonders bevorzugt den Kern der Lenkeingabevorrichtung umgibt, insbesondere vollständig, wobei wenn die Lenkeingabevorrichtung mehrere elektrisch leitfähige Elemente aufweist, vorzugsweise sämtliche der elektrisch leitfähigen Elemente jeweils zwischen einer äußeren Umhüllung der Lenkeingabevorrichtung und dem Dielektrikum angeordnet sind. Hierdurch kann zum einen eine besonders gute Beheizung einer Oberfläche der Lenkeingabevorrichtung und/oder eine besonders genau Erkennung einer Annäherung und/oder Berührung ermöglicht werden, sowie außerdem eine besonders genaue Erfassung der Kapazität zwischen dem Kern und den elektrisch leitfähigen Elementen und damit eine genaue Bestimmung eines ersten Temperatur-Istwerts erreicht werden.In a further advantageous embodiment of a steering input device according to the present invention, the at least one electrical element is arranged in the radial direction between an outer casing of the steering input device and a dielectric, which particularly preferably surrounds the core of the steering input device, in particular completely, wherein if the steering input device has several electrical Has conductive elements, preferably all of the electrically conductive elements are each arranged between an outer casing of the steering input device and the dielectric. In this way, on the one hand, a particularly good heating of a surface of the steering input device and / or a particularly precise detection of an approach and / or contact can be made possible, as well as a particularly precise detection of the capacitance between the core and the electrically conductive elements and thus a precise determination of a first actual temperature value can be reached.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Lenkeingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung der Lenkeingabevorrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, wenigstens einen ersten Temperatur-Istwert zu bestimmen, der eine Temperatur der Lenkeingabevorrichtung angibt, vorzugsweise eine Ist-Temperatur im Bereich einer Oberfläche der Lenkeingabevorrichtung, insbesondere in einem Greifbereich der Lenkeingabevorrichtung, oder eine Ist-Temperatur des elektrisch leitfähigen Kerns der Lenkeingabevorrichtung. Die Ermittlung des ersten Temperatur-Istwerts über die Kapazität hat dabei den Vorteil, dass der auf diese Weise bestimmte, erste Temperatur-Istwert kein nur sehr begrenzt lokal gültiger Temperatur-Istwert ist, sondern, sofern der bestimmte erste Temperatur-Istwert nicht nur mittels sich nur teilweise über einen Teil der Lenkeingabevorrichtung, insbesondere nur über einen Teil des Greifbereich erstreckenden elektrischen Elements ermittelt worden ist, repräsentativ für eine Temperatur über die gesamte Lenkeingabevorrichtung ist, insbesondere in einem Lenkradkranzkern und insbesondere einer mittleren Kerntemperatur ähnlich ist oder dieser entspricht, je nach Auswertung der Kapazität.In an advantageous embodiment of a steering input device according to the present invention, the combined, capacitive sensor and heating device of the steering input device is designed and set up in particular to determine at least one first actual temperature value, which indicates a temperature of the steering input device, preferably an actual temperature in the range a surface of the steering input device, in particular in a gripping area of the steering input device, or an actual temperature of the electrically conductive core of the steering input device. Determining the first actual temperature value via the capacitance has the advantage that the first actual temperature value determined in this way is not an actual temperature value that is only locally valid to a very limited extent, but, provided that the determined first actual temperature value is not just by means of itself has only partially been determined over part of the steering input device, in particular only over a part of the gripping area extending electrical element, is representative of a temperature over the entire steering input device, in particular in a steering wheel rim core and in particular is similar to or corresponds to a mean core temperature, depending on the evaluation the capacity.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Lenkeingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die kombinierte, kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung der Lenkeingabevorrichtung bevorzugt mehrere elektrisch leitfähige Elemente auf, welche insbesondere jeweils zur Verwendung als Heiz- und/oder kapazitives Sensorelement ausgebildet sind, wobei die elektrisch leitfähigen Elemente insbesondere verteilt in der Lenkeingabevorrichtung angeordnet sind, insbesondere über einen Greifbereich der Lenkeingabevorrichtung verteilt, vorzugsweise gleichmäßig verteilt, und jeweils mit dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung eine elektrische Kapazität bilden, wobei die Auswerteeinrichtung der kombinierten, kapazitiven Sensor- und Heizvorrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet ist, jeweils zwischen jedem der Heiz- und/oder Sensorelemente und dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung die Kapazität und/oder eine Änderung dieser zu ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Kapazität und/oder ihrer Änderung jeweils einen zugehörigen ersten Temperatur-Istwert zu bestimmen und aus den einzelnen ersten Temperatur-Istwerten eine örtliche Temperaturverteilung zu ermitteln. Hierdurch kann mit den vorhandenen Bauteilen einer kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung, insbesondere ohne eine Vielzahl von Temperatursensoren vorsehen zu müssen, auf besonders einfache Art und Weise eine Temperaturverteilung in der Lenkeingabevorrichtung erfasst werden. Die Kapazität kann dabei gleichmäßig verteilt oder in einigen Bereich höher aufgelöst und in anderen geringer aufgelöst erfasst werden, insbesondere je nach Anzahl, Ausgestaltung und Anordnung der zugehörigen elektrisch leitfähigen Elemente. Die Verwendung mehrerer elektrisch leitfähiger Elemente erlaubt darüber hinaus eine ortsaufgelöste HOD (Hands-On-Off-Detektion).In a further advantageous embodiment of a steering input device according to the present invention, the combined, capacitive sensor and heating device of the steering input device preferably has a plurality of electrically conductive elements, each of which is in particular used as a heating and / or capacitive sensor element are formed, wherein the electrically conductive elements are arranged in particular distributed in the steering input device, in particular distributed over a gripping area of the steering input device, preferably evenly distributed, and each form an electrical capacitance with the electrically conductive core of the steering input device, the evaluation device of the combined, capacitive sensor - and heating device is particularly designed and set up to determine the capacitance and / or a change in this between each of the heating and / or sensor elements and the electrically conductive core of the steering input device and depending on the determined capacitance and / or its change to determine an associated first actual temperature value and to determine a local temperature distribution from the individual first actual temperature values. As a result, with the existing components of a combined sensor and heating device, in particular without having to provide a large number of temperature sensors, a temperature distribution in the steering input device can be recorded in a particularly simple manner. The capacitance can be evenly distributed or with a higher resolution in some areas and with a lower resolution in others, in particular depending on the number, design and arrangement of the associated electrically conductive elements. The use of several electrically conductive elements also allows spatially resolved HOD (hands-on-off detection).

Eine genauere und insbesondere ortsaufgelöste Temperaturbestimmung der Temperatur in der Lenkeingabevorrichtung ermöglicht eine gezieltere, insbesondere energieeffizientere Steuerung von wenigstens einer Fahrzeugkomponente wie beispielsweise der Heizeinrichtung zum Beheizen der Lenkeingabevorrichtung und/oder einer Klimatisierungsvorrichtung zum Heizen und/oder Kühlen einer Umgebung der Lenkeingabevorrichtung. Dies ermöglicht beispielsweise, insbesondere in Verbindung mit einer HOD (Hands-On-Detektion), nur ein definiertes Beheizen der Lenkeingabevorrichtung auf eine gewünschte Temperatur in den Bereichen, welche gerade von einem Fahrer gegriffen werden, und damit einen besonders effizienten Betrieb der Heizeinrichtung.A more precise and in particular spatially resolved temperature determination of the temperature in the steering input device enables a more targeted, in particular more energy-efficient control of at least one vehicle component such as the heating device for heating the steering input device and / or an air conditioning device for heating and / or cooling the surroundings of the steering input device. This enables, for example, especially in connection with an HOD (hands-on detection), only a defined heating of the steering input device to a desired temperature in the areas that are currently being gripped by a driver, and thus a particularly efficient operation of the heating device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Lenkeingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das wenigstens eine elektrisch leitfähige Element beabstandet zum elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung angeordnet, insbesondere mit einem Dielektrikum dazwischen, wobei das Dielektrikum insbesondere eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist, als der Kern und das elektrisch leitfähige Element.In a further advantageous embodiment of a steering input device according to the present invention, the at least one electrically conductive element is arranged at a distance from the electrically conductive core of the steering input device, in particular with a dielectric in between, the dielectric in particular having a lower electrical conductivity than the core and the electrically conductive Element.

Das Dielektrikum ist insbesondere durch ein Füllmaterial gebildet, welches den Kern bevorzugt vollständig umschließt und kann insbesondere ein Kunststoff, Schaumstoff, Elastomer, Kautschuk, Holz und dergleichen aufweisen oder daraus bestehen oder aus einer Kombination daraus. Vorteilhaft ist die Wahl eines Materials, das erhöhte temperaturabhängige Permittivitätsänderungen zeigt, damit eine Änderung des Temperatur-Istwerts sich möglichst messbar auf die Kapazität auswirkt.The dielectric is in particular formed by a filler material which preferably completely encloses the core and can in particular comprise or consist of a plastic, foam, elastomer, rubber, wood and the like or a combination thereof. It is advantageous to choose a material that shows increased temperature-dependent changes in permittivity so that a change in the actual temperature value has a measurable effect on the capacitance.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Lenkeingabevorrichtung, insbesondere zum Erfassen wenigstens eines Temperatur-Istwerts in der Lenkeingabevorrichtung, vorzugsweise eines Temperatur-Istwerts im Bereich einer Oberfläche der Lenkeingabevorrichtung, insbesondere in einem Greifbereich der Lenkeingabevorrichtung, oder eines Temperatur-Istwert des elektrisch leitfähigen Kerns der Lenkeingabevorrichtung, ist gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Erfassen einer Kapazität und/oder ihrer Änderung zwischen dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung und wenigstens einem elektrisch leitfähigen Element,
b) Bestimmen wenigstens eines ersten Temperatur-Istwerts in Abhängigkeit von der ermittelten Kapazität und/oder ihrer Änderung.

A method according to the invention for operating a steering input device according to the invention, in particular for detecting at least one actual temperature value in the steering input device, preferably an actual temperature value in the area of a surface of the steering input device, in particular in a gripping area of the steering input device, or an actual temperature value of the electrically conductive core of the Steering input device, is characterized by the steps:

a) detecting a capacitance and / or its change between the electrically conductive core of the steering input device and at least one electrically conductive element,
b) Determining at least one first actual temperature value as a function of the determined capacity and / or its change.

Wenigstens ein Temperatur-Istwert wird dabei besonders bevorzugt mithilfe mindestens eines Referenzwerts bestimmt, welcher bei einer Kalibrierung der Sensor- und Heizvorrichtung für die Kapazität ermittelt worden ist.At least one actual temperature value is particularly preferably determined with the aid of at least one reference value which was determined for the capacitance during a calibration of the sensor and heating device.

In einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Sensor- und Heizvorrichtung insbesondere zu Beginn eines Betriebs und/oder zu einem oder mehreren definierten Zeitpunkten, insbesondere regelmäßig, besonders bevorzugt in definierten, sich wiederholenden Abständen, kalibriert, wobei insbesondere wenigstens ein Referenzkapazitätswert ermittelt wird, insbesondere ein einem zum Kalibrierungszeitpunkt aktuellen Kalibrierungs-Temperatur-Istwert zugeordneter Referenzkapazitätswert, wobei wenigstens ein im Rahmen einer Kalibrierung ermittelter Referenzkapazitätswert besonders bevorzugt auslesbar in einem Speicher hinterlegt wird, vorzugsweise in Form einer sogenannten „Look-Up-Tabelle“, insbesondere zusammen mit dem diesem Refrenzkapazitätswert zugeordneten „Kalibrierungs-Temperatur-Istwertes“ zur weiteren Verwendung für eine Bestimmung eines Temperatur-Istwertes der Lenkeingabevorrichtung. Dies ermöglicht eine besonders einfache Bestimmung eines ersten Temerpatur-Istwerts der Lenkeingabevorrichtung.In an advantageous embodiment of a method according to the present invention, the sensor and heating device is calibrated in particular at the beginning of an operation and / or at one or more defined times, in particular regularly, particularly preferably in defined, repeating intervals, with in particular at least one reference capacitance value is determined, in particular a reference capacitance value assigned to a calibration temperature actual value that is current at the time of calibration, at least one reference capacitance value determined in the course of a calibration being particularly preferably stored in a memory so as to be readable, preferably in the form of a so-called “look-up table”, in particular together with the “actual calibration temperature value” assigned to this reference capacitance value for further use for determining an actual temperature value of the steering input device. This enables a particularly simple determination of a first actual temperature value of the steering input device.

Der Kalibrierungs-Temperatur-Istwert kann dabei von einem der kombinierten Sensor- und Heizvorrichtung zugeordneten Temperatursensor erfasst und bereitgestellt werden, oder aber auch von jedem anderen Temperatursensor, der eine Temperatur erfasst, die eine sinnvolle Kalibrierung ermöglicht. Beispielsweise kann der Kalibrierungs-Temperatur-Istwert mittels eines einer Klimatisierungsvorrichtung zugeordneten Temperatursensors oder eines Sonneneinstrahlungssensors erfasst und/oder bestimmt und bereitgestellt werden. Weist eine erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung einen Temperatursensor auf, insbesondere einen Temperatursensor, der zur Erfassung eines zweiten Temperatur-Istwerts ausgebildet und eingerichtet ist, wird bei einer Kalibrierung besonders bevorzugt der zweite Temperatur-Istwert jeweils als Kalibrierungs-Temperatur-Istwert einem entsprechenden, erfassten Referenzkapazitätswert zugeordnet bzw. umgekehrt.The actual calibration temperature value can be detected and provided by a temperature sensor assigned to the combined sensor and heating device, or by any other temperature sensor that detects a temperature that enables meaningful calibration. For example, the actual calibration temperature value can be detected and / or determined and provided by means of a temperature sensor assigned to an air conditioning device or a solar radiation sensor. If a sensor and heating device according to the invention has a temperature sensor, in particular a temperature sensor which is designed and set up to detect a second actual temperature value, the second actual temperature value is particularly preferably recorded as a calibration actual temperature value of a corresponding one during calibration Reference capacitance value assigned or vice versa.

Grundsätzlich ist auch eine Kalibrierung denkbar, insbesondere eine Vor-Kalibrierung, insbesondere eine nur einmalig durchzuführende Vor-Kalibrierung, die insbesondere vor einem Einbau einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung in eine Lenkeingabevorrichtung erfolgt und/oder vor einem Einbau einer Lenkeingabevorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung und/oder vor einer Erst-Inbetriebnahme und/oder nur bei einer erstmaligen Inbetriebnahme durchgeführt wird, wobei dazu eine erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung besonders bevorzugt auf einem Prüfstand kalibriert wird. In diesem Fall wird vorzugsweise wenigstens ein zugehöriger Kalibrierungs-Temperatur-Istwert mithilfe eines Temperatursensors des Prüftstands erfasst und bereitgestellt werden.In principle, a calibration is also conceivable, in particular a pre-calibration, in particular a pre-calibration to be carried out only once, which takes place in particular before a sensor and heating device according to the invention is installed in a steering input device and / or before a steering input device with a sensor according to the invention is installed. and heating device and / or before initial start-up and / or only during initial start-up, with a sensor and heating device according to the invention being particularly preferably calibrated on a test stand for this purpose. In this case, at least one associated calibration temperature actual value is preferably recorded and provided with the aid of a temperature sensor of the test stand.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird, vorzugsweise in einem weiteren Schritt, in Abhängigkeit von wenigstens einem bestimmten ersten Temperatur-Istwert vorzugsweise wenigstens ein Steuersignal erzeugt und insbesondere ausgeben, vorzugsweise wenigstens ein Steuersignal zur Steuerung und/oder Regelung wenigstens einer Komponente eines Fahrzeugs, insbesondere um wenigstens eine Fahrzeugkomponente in Abhängigkeit von dem mithilfe der elektrischen Kapazität zwischen dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung und dem Heiz- und/oder Sensorelement und/oder ihrer Änderung wenigstens einen ermittelten ersten Temperatur-Istwert zu steuern und/oder zu regeln.In a further advantageous embodiment of a method according to the present invention, preferably in a further step, depending on at least one specific first actual temperature value, preferably at least one control signal is generated and in particular output, preferably at least one control signal for controlling and / or regulating at least one Component of a vehicle, in particular to control and / or to control at least one determined first actual temperature value with the aid of the electrical capacitance between the electrically conductive core of the steering input device and the heating and / or sensor element and / or its change regulate.

Alternativ oder zusätzlich zum Steuersignal kann auch wenigstens ein bestimmter erster Temperatur-Istwert ausgegeben werden und zur Steuerung und/oder Regelung verwendet werden.As an alternative or in addition to the control signal, at least one specific first actual temperature value can also be output and used for control and / or regulation.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird insbesondere wenigstens ein, in Abhängigkeit von wenigstens einem bestimmten ersten Temperatur-Istwert, der in Abhängigkeit von der ermittelten elektrischen Kapazität und/oder ihrer Änderung zwischen dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung und wenigstens einem elektrisch leitfähigen Element bestimmt worden ist, erzeugtes Steuersignal in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand der Lenkeingabevorrichtung in einem Fahrzeug zur Steuerung und/oder Regelung der Heizvorrichtung der Lenkeingabevorrichtung und/oder zur Steuerung und/oder Regelung einer Klimatisierungsvorrichtung des Fahrzeugs verwendet, wobei insbesondere eine Leistung der Heizvorrichtung und/oder einer Klimatisierungsvorrichtung geregelt wird.In a further advantageous embodiment of a method according to the present invention, in particular at least one, as a function of at least one specific first actual temperature value, that as a function of the determined electrical capacitance and / or its change between the electrically conductive core of the steering input device and at least one electrically conductive element has been determined, generated control signal in a functional state of use of the steering input device in a vehicle for controlling and / or regulating the heating device of the steering input device and / or for controlling and / or regulating an air conditioning device of the vehicle, in particular a power of the heating device and / or an air conditioning device is regulated.

In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird, vorzugsweise in einem weiteren Schritt, vorzugsweise wenigstens ein in Abhängigkeit von der ermittelten elektrischen Kapazität und/oder ihrer Änderung zwischen dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung und wenigstens einem elektrisch leitfähigen Element bestimmter erster Temperatur-Istwert mithilfe eines zweiten ermittelten Temperatur-Istwerts plausibilisiert, wobei der zweite Temperatur-Istwert vorzugsweise mithilfe eines separaten, in der Lenkeingabevorrichtung angeordneten Temperatursensors ermittelt wird oder worden ist.In a further, particularly advantageous embodiment of a method according to the present invention, preferably in a further step, preferably at least one is determined depending on the determined electrical capacitance and / or its change between the electrically conductive core of the steering input device and at least one electrically conductive element first actual temperature value checked for plausibility using a second actual temperature value determined, the second actual temperature value preferably being or having been determined using a separate temperature sensor arranged in the steering input device.

Besonders bevorzugt erfolgt das Plausibilisieren dabei insbesondere durch einen Vergleich eines in Abhängigkeit von der erfassten Kapazität und/oder ihrer Änderung bestimmten ersten absoluten Temperatur-Istwerts mit wenigstens einem zweiten absoluten Temperatur-Istwert, wobei insbesondere ein Flag gesetzt werden kann „Temperaturistwert nicht plausibel“, wenn der in Abhängigkeit von der Kapazität und/oder ihrer Änderung bestimmte erste absolute Temperatur-Istwert in Kelvin um 15%, bevorzugt um 10%, besonders bevorzugt um 5% von dem zweiten, insbesondere mithilfe eines separaten Temperatursensors ermittelten zweiten absoluten Temperatur-Istwert abweicht. Denkbar ist aber auch, insbesondere alternativ oder zusätzlich, auch eine Plausibilisierung beispielsweise durch einen Vergleich einer Änderung des ersten Temperatur-Istwerts mit einer Änderung des zweiten Temperatur-Istwerts durchzuführen.The plausibility check is particularly preferably carried out in particular by comparing a first absolute actual temperature value, determined as a function of the recorded capacitance and / or its change, with at least one second absolute actual temperature value, with a flag being able to be set “actual temperature value not plausible”, if the first absolute actual temperature value determined as a function of the capacity and / or its change in Kelvin deviates by 15%, preferably by 10%, particularly preferably by 5%, from the second, in particular, second absolute temperature value determined with the aid of a separate temperature sensor . However, it is also conceivable, in particular as an alternative or in addition, to also carry out a plausibility check, for example by comparing a change in the first actual temperature value with a change in the second actual temperature value.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann, insbesondere zusätzlich, eine Temperaturverteilung in der Lenkeingabevorrichtung ermittelt werden, wobei die Temperaturverteilung vorzugsweise mithilfe von mehreren elektrisch leitfähigen Elementen ermittelt werden kann, welche insbesondere jeweils zur Verwendung als Heiz- und/oder kapazitives Sensorelement ausgebildet sind, wobei die elektrisch leitfähigen Elemente verteilt in der Lenkeingabevorrichtung angeordnet sind, insbesondere über einen Greifbereich der Lenkeingabevorrichtung verteilt, und jeweils mit dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung eine elektrische Kapazität bilden, wobei insbesondere jeweils eine zwischen jedem der Heiz- und/oder Sensorelemente und dem elektrisch leitfähigen Kern der Lenkeingabevorrichtung ausgebildete Kapazität und/oder ihre Änderung ermittelt wird und in Abhängigkeit von der ermittelten Kapazität und/oder ihrer Änderung jeweils ein zugehöriger erster Temperatur-Istwert bestimmt wird und insbesondere aus den einzelnen, bestimmten ersten Temperatur-Istwerten eine örtliche Temperaturverteilung ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Temperaturverteilung auch mithilfe einer oder mehrerer separater Temperatursensoren ermittelt werden, wobei diese hierfür vorzugsweise entsprechend verteilt in der Lenkeingabevorrichtung angeordnet sind.In a further advantageous embodiment of a method according to the present invention, in particular in addition, a temperature distribution in the steering input device can be determined, the temperature distribution preferably being able to be determined with the aid of several electrically conductive elements, which are in particular for use as heating and / or capacitive Sensor elements are formed, wherein the electrically conductive elements are arranged distributed in the steering input device, in particular distributed over a gripping area of the steering input device, and each form an electrical capacitance with the electrically conductive core of the steering input device, in particular one between each of the heating and / or Sensor elements and the electrically conductive core of the steering input device formed capacitance and / or its change is determined and depending on the determined capacitance and / or its change, an associated first actual temperature value is determined and in particular one from the individual, determined first actual temperature values local temperature distribution is determined. As an alternative or in addition, a temperature distribution can also be determined with the aid of one or more separate temperature sensors, these preferably being distributed accordingly in the steering input device.

Die mit Bezug auf eine erfindungsgemäße, kombinierte kapazitive Sensor- und Heizvorrichtung vorgestellten und beschriebenen, insbesondere bevorzugten Ausgestaltungen und deren Vorteile gelten entsprechend auch für eine erfindungsgemäße Lenkeingabevorrichtung sowie für ein erfindungsgemäßes Verfahren und umgekehrt.The particularly preferred embodiments presented and described with reference to a combined capacitive sensor and heating device according to the invention and their advantages also apply accordingly to a steering input device according to the invention and to a method according to the invention and vice versa.

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 sie technisch möglich und ausführbar sind.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. All of the features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified, but also in other combinations or on their own, provided they are technically are possible and feasible.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenkeingabevorrichtung in Form eines Lenkrads mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung in einer Ansicht auf das Lenkrad aus Sicht eines Fahrers eines Fahrzeugs und
2 einen Schnitt durch den Lenkradkranz des Lenkrads aus 1.

The invention will now be explained in more detail using a preferred, non-limiting exemplary embodiment and with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 an embodiment of a steering input device according to the invention in the form of a steering wheel with an embodiment of a sensor and heating device according to the invention in a view of the steering wheel from the perspective of a driver of a vehicle and
2 a section through the steering wheel rim of the steering wheel 1 .

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenkeingabevorrichtung 100 in Form eines drehbar um eine Lenkachse in Fahrzeug befestigbaren Lenkrads 100 mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung 10 in einer Ansicht auf das Lenkrad 100 aus Sicht eines Fahrers eines Fahrzeugs. 2 zeigt einen Schnitt durch den Lenkradkranz des Lenkrads aus 1. 1 shows an embodiment of a steering input device according to the invention 100 in the form of a steering wheel that can be rotated about a steering axis in the vehicle 100 with an embodiment of a sensor and heating device according to the invention 10 in a view of the steering wheel 100 from the point of view of a driver of a vehicle. 2 shows a section through the steering wheel rim of the steering wheel 1 .

Dieses Lenkrad 100 weist einen Lenkradkranz 12 mit einem Greifbereich 11 und einem metallischen, elektrisch leitfähigen Lenkradkranzkern 14 auf. Der Lenkradkranzkern 14 ist über eine elektrische Leitung mit einer Auswerteeinrichtung 20 verbunden und von einem dielektrischen Füllmaterial 15 aus Kunststoff umgeben und vollständig umschlossen und bildet mit einer als kombiniertes Sensor- und Heizelement ausgebildeten elektrisch leitfähigen Elektrodenstruktur 16 eine elektrische Kapazität C aus, welche hier nur exemplarisch als Kondensator dargestellt ist. Ein realer Kondensator ist an dieser Stelle hingegen nicht verbaut.This steering wheel 100 has a steering wheel rim 12th with a gripping area 11 and a metallic, electrically conductive steering wheel rim core 14th on. The steering wheel rim core 14th is via an electrical line with an evaluation device 20th connected and of a dielectric filler material 15th Surrounded by plastic and completely enclosed and forms with an electrically conductive electrode structure designed as a combined sensor and heating element 16 an electrical capacitance C. which is shown here as an example as a capacitor. A real capacitor, however, is not installed at this point.

Die das kombinierte Sensor- und Heizelement bildende Elektrodenstruktur 16 ist dabei durch einen elektrisch leitfähigen Draht gebildet, welcher mäanderförmig um das Füllmaterial gewickelt ist in Umfangsrichtung und sich auch in Dickenrichtung zumindest teilweise um das Füllmaterial 15 und damit auch um den Kern 14 herum erstreckt (vgl. 2). Das elektrisch leitfähige Element 16 könnte aber auch geschlossen in Dickenrichtung um den Kern 14 bzw. das Dielektrikum 15 ausgebildet sein.The electrode structure that forms the combined sensor and heating element 16 is formed by an electrically conductive wire which is wound in a meandering shape around the filler material in the circumferential direction and also at least partially around the filler material in the thickness direction 15th and thus also to the core 14th extends around (cf. 2 ). The electrically conductive element 16 but could also be closed in the direction of the thickness around the core 14th or the dielectric 15th be trained.

Umgeben wird das elektrisch leitfähige Element 16 bzw. der ganze Lenkradkranz 12 von einer Hülle 17 aus Leder.The electrically conductive element is surrounded 16 or the whole steering wheel rim 12th from a shell 17th of leather.

Das elektrisch leitfähige Element 16 bzw. das kombinierte kapazitive Sensor- und Heizelement 16 ist ebenfalls über eine elektrische Leitung mit der Auswerteeinrichtung 20 verbunden. Wird es mit einer hier nicht gezeigten Spannungsquelle derart verbunden, dass ein Strom hindurchfließt, kann das elektrisch leitfähige Element 16 Heizwärme an die Umgebung abgeben und somit auf diese Weise insbesondere eine Oberfläche des Lenkrads 100, insbesondere im Greifbereich 11, beheizen.The electrically conductive element 16 or the combined capacitive sensor and heating element 16 is also connected to the evaluation device via an electrical line 20th connected. If it is connected to a voltage source, not shown here, in such a way that a current flows through it, the electrically conductive element can 16 Give off heat to the environment and thus in particular a surface of the steering wheel 100 , especially in the gripping area 11 , heat.

Wird das elektrisch leitfähige Element 16 hingegen allpolig von der Spannungsquelle getrennt, kann es als kapazitives Sensorelement genutzt werden zum Erkennen einer Annäherung eines hier nicht dargestellten kapazitiv wirksamen Betätigungsmittels, wie beispielsweise einer menschlichen Hand und/oder einer Berührung des Lenkrads 100 damit, wobei mittels der Auswerteinrichtung 20 insbesondere eine kapazitive Kopplung des Sensorelements 16 mit der Umgebung des Lenkrads 100 erfasst und ausgewertet werden kann.Becomes the electrically conductive element 16 on the other hand, disconnected from the voltage source at all poles, it can be used as a capacitive sensor element to detect an approach of a capacitively active actuating means, not shown here, such as a human hand and / or a touch of the steering wheel 100 thus, by means of the evaluation device 20th in particular a capacitive coupling of the sensor element 16 with the surroundings of the steering wheel 100 can be recorded and evaluated.

Erfindungsgemäß ist die Auswerteinrichtung 20 dabei dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die Kapazität C zwischen dem elektrisch leitfähigen Kern 14 des Lenkrad 100 und dem elektrisch leitfähigen Element 16 und/oder eine Änderung dieser zu ermitteln und in Abhängigkeit von dieser ermittelten Kapazität C und/oder ihrer Änderung einen ersten Temperatur-Istwert T1 zu bestimmen.According to the invention, the evaluation device 20th is designed and set up for this purpose, the capacity C. between the electrically conductive core 14th of the steering wheel 100 and the electrically conductive element 16 and / or to determine a change in this and as a function of this determined capacity C. and / or their change a first actual temperature value T1 to determine.

Die Bestimmung der Kapazität C erfolgt dabei besonders bevorzugt mithilfe einer Look-Up-Tabelle, welche auslesbar in einem entsprechenden Speicher hinterlegt ist, insbesondere in der Auswerteeinrichtung, und in welcher für mehrere, definierte Kalibrierungs-Temperatur-Istwerte jeweils zugehörige Referenzkapazititätswerte hinterlegt sind, wobei die Referenzkapazitätswerte jeweils im Rahmen einer Vor-Kalibrierung der Lenkeingabevorrichtung 100 auf einem Prüfstand bestimmt worden sind.Determining the capacity C. takes place particularly preferably with the help of a look-up table which is stored in a corresponding memory so that it can be read out, in particular in the evaluation device, and in which associated reference capacitance values are stored for several defined actual calibration temperature values, the reference capacitance values in each case within the framework a pre-calibration of the steering input device 100 have been determined on a test bench.

Dieses Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenkeingabevorrichtung 100 weist ferner einen Temperatursensor 18 in Form eines NTC-Elements (Heißleiters) auf, der ebenfalls mit der Auswerteeinrichtung 20 elektrisch verbunden ist, insbesondere signalverbunden ist, und mit dem ein zweiter Temperatur-Istwert T2, insbesondere oberflächennah, erfasst werden kann.This embodiment of a steering input device according to the invention 100 also has a temperature sensor 18th in the form of an NTC element (thermistor), which is also connected to the evaluation device 20th is electrically connected, in particular signal-connected, and with which a second actual temperature value T2 , especially near the surface, can be detected.

Die Auswerteeinrichtung 20 ist ferner dazu ausgebildet und eingerichtet, den mithilfe der Kapazität C bestimmten ersten, absoluten Temperatur-Istwert T1 mittels des erfassten, zweiten, absoluten Temperatur-Istwerts T2 durch einen direkten Vergleich zu plausibilisieren, wobei ein Fehler ausgegeben wird, insbesondere in dem ein entsprechendes Flag gesetzt wird, wenn die Abweichung zwischen den beiden Temperatur-Istwerten T1 und T2 einen definierten Wert überschreitet, insbesondere eine Abweichung von mehr als 5% in Kelvin.The evaluation device 20th is also designed and set up to use the capacitance C. certain first, absolute actual temperature value T1 by means of the recorded, second, absolute actual temperature value T2 to check plausibility by a direct comparison, with an error being output, in particular in that a corresponding flag is set when the discrepancy between the two actual temperature values T1 and T2 exceeds a defined value, in particular a deviation of more than 5% in Kelvin.

Dieses Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung 10, insbesondere deren Auswerteeinrichtung 20, ist ferner dazu ausgebildet und eingerichtet, aus dem bestimmten, ersten Temperatur-Istwert T1, insbesondere dem plausibilisierten ersten Temperatur-Istwert T1, ein Steuersignal S1 zur Steuerung und/oder Regelung wenigstens einer Fahrzeugkomponente zu erzeugen und auszugeben, insbesondere an eine zugehörige Steuerungsvorrichtung 30, bei welcher es sich in diesem Fall um die Steuerungsvorrichtung 30 einer Klimatisierungsvorrichtung handelt.This embodiment of a sensor and heating device according to the invention 10 , in particular their evaluation device 20th , is also designed and set up to use the determined, first actual temperature value T1 , in particular the plausibility-checked first actual temperature value T1 , a control signal S1 to generate and output to control and / or regulate at least one vehicle component, in particular to an associated control device 30th , which in this case is the control device 30th an air conditioning device acts.

In diesem Fall kann außerdem auch der bestimmte erste Temperatur-Istwert T1 an die Steuerungsvorrichtung 30 ausgegeben werden.In this case, the determined first actual temperature value can also be used T1 to the control device 30th are issued.

Bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und Heizvorrichtung ist die Auswertungseinrichtung 20 dabei zur Anordnung beziehungsweise Integration in die Lenkeingabevorrichtung 100 ausgebildet, insbesondere zur Integration und Anordnung in einem Mittenbereich 13 des Lenkrads 100, während die Steuerungsvorrichtung 30 der Klimatisierungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, fahrzeugaufbauseitig, beispielsweise in einem Lenksäulenmodul oder im Bereich einer Instrumententafel oder einer Mittelkonsole eines Fahrzeugs angeordnet zu werden, wobei die Auswerteeinrichtung 20 und die Steuerungsvorrichtung 30 dabei insbesondere über eine hier nicht näher bezeichnete elektrische Verbindungseinrichtung miteinander elektrisch verbunden sind, wenigstens signalverbunden, insbesondere auch energieverbunden, wobei die elektrische Verbindungseinrichtung insbesondere abschnittsweise auch eine Wickelfeder sein kann.In this exemplary embodiment of a sensor and heating device according to the invention, the evaluation device is 20th for arrangement or integration in the steering input device 100 designed, in particular for integration and arrangement in a central area 13th of the steering wheel 100 while the control device 30th of the air conditioning device is designed to be arranged on the vehicle body side, for example in a steering column module or in the area of an instrument panel or a center console of a vehicle, the evaluation device 20th and the control device 30th are in particular electrically connected to one another via an electrical connection device, not designated in any more detail here, at least signal-connected, in particular also energy-connected, wherein the electrical connection device can also be a coil spring, in particular in sections.

Die Klimatisierungsvorrichtung kann dabei unter anderem mithilfe des ersten Temperatur-Istwerts T1 und mithilfe des Steuersignals S1 gesteuert bzw. geregelt werden.The air conditioning device can, among other things, use the first actual temperature value T1 and using the control signal S1 controlled or regulated.

Statt wie bei diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, kann eine erfindungsgemäße Sensor- und Heizvorrichtung 10 auch mehrere elektrisch leitfähige Elemente 16 statt nur einem aufweisen. Dies ermöglicht eine ortsaufgelöste Hands-On-Off-Detektion sowie eine ortsaufgelöste Bestimmung von verschiedenen ersten Temperatur-Istwerten in Abhängigkeit von einer erfassten Kapazität und damit die Ermittlung einer Temperaturverteilung. Ebenso können auch ein oder mehrere weitere Temperatursensoren 18 vorgesehen sein.Instead of as shown in this exemplary embodiment, a sensor and heating device according to the invention 10 also several electrically conductive elements 16 instead of just one. This enables spatially resolved hands-on-off detection as well as spatially resolved determination of various first actual temperature values as a function of a recorded capacitance and thus the determination of a temperature distribution. One or more additional temperature sensors can also be used 18th be provided.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100: Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenkeingabevorrichtung in Form eines LenkradsEmbodiment of a steering input device according to the invention in the form of a steering wheel
1010: Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensor- und HeizvorrichtungEmbodiment of a sensor and heating device according to the invention
1111: GreifbereichGripping area
1212th: LenkradkranzSteering wheel rim
1313th: Mittenbereich des LenkradsCentral area of the steering wheel
1414th: elektrisch leitfähiger Kern (Lenkradkranzkern)electrically conductive core (steering wheel rim core)
1515th: Dielektrikumdielectric
1616: elektrisch leitfähiges Element (ausgebildet als Heizelement und kapazitives Sensorelement)electrically conductive element (designed as a heating element and capacitive sensor element)
1717th: Lenkradumhüllung (Leder)Steering wheel cover (leather)
1818th: separater Temperatursensor (NTC-Element)separate temperature sensor (NTC element)
2020th: Auswerteeinrichtung der erfindungsgemäßen Sensor- und HeizvorrichtungEvaluation device of the sensor and heating device according to the invention
3030th: Steuerungsvorrichtung einer Fahrzeugkomponente (Klimatisierungsvorrichtung)Control device of a vehicle component (air conditioning device)
CC.: elektrische Kapazität zwischen dem Lenkradkranzkern und dem elektrisch leitfähigen Heiz- und Sensorelementelectrical capacitance between the steering wheel rim core and the electrically conductive heating and sensor element
T1T1: erster Temperatur-Istwertfirst actual temperature value
T2T2: zweiter Temperatur-Istwertsecond actual temperature value
S1S1: SteuersignalControl signal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 2017/0129499 A1 [0004]
US 2013/0009654 A1 [0004]

Claims

Combined, capacitive sensor and heating device (10) for a steering input device (100), in particular for a steering wheel (100), of a vehicle with a heating device, in particular for heating a gripping area (11) of a steering input device (100), and with a capacitive sensor device for detecting the presence of a capacitively active actuating means in a detection area of the sensor device, in particular for detecting the presence of a human hand in the gripping area (11) of the steering input device (100), the sensor and heating device having at least one electrically conductive element (16) which is designed for use as a heating and / or capacitive sensor element (16) and which is designed and set up to be integrated into a steering input device (100) with an electrically conductive core (14) and which is designed and set up with the electrically conductive core (14) of the steering input device ng (100) to form an electrical capacitance (C), characterized in that the sensor and heating device (10) furthermore has an evaluation device (20) which is designed and set up in an integrated in a steering input device (100), Functional state of use of the sensor and heating device (10) to determine the capacitance (C) between the electrically conductive core (14) of the steering input device (100) and at least one electrically conductive element (16) and / or a change in this and as a function of this determined capacity (C) and / or its change to determine a first actual temperature value (T1).

Sensor and heating device (10) according to Claim 1 , characterized in that the sensor and heating device (10) is set up to be calibrated at the beginning of an operation and / or at one or more defined times, wherein in particular at least one reference capacitance value can be determined during a calibration, in particular one at the calibration time Current calibration temperature actual value assignable or assigned reference capacitance value, wherein preferably at least one reference capacitance value determined in the context of a calibration can be read out in a memory for further use for determining a first temperature actual value (T1) of the steering input device.

Sensor and heating device (10) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the sensor and heating device (10), in particular the evaluation device (20), is designed and set up to the determined first temperature actual value (T1) and / or at least one depending on the determined first temperature Output control signal (S1) generated actual value (T1), preferably for controlling and / or regulating at least one component of a vehicle (30).

Sensor and heating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor and heating device (10), in particular the evaluation device (20), is designed and set up for this purpose as a function of the determined first actual temperature value (T1 ) to output at least one control signal (S1) for controlling and / or regulating the heating device and / or an air conditioning device (30) of a vehicle.

Sensor and heating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor and heating device (10) furthermore additionally has at least one temperature sensor (18) which is designed and set up to provide at least one second actual temperature value (T2 ) and in particular to output it, the evaluation device (20) being designed and set up in particular to check the plausibility of the determined first actual temperature value (T1) at least with the aid of the second actual temperature value (T2).

Sensor and heating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor and heating device (10), in particular the evaluation device (20), is designed and set up to determine a local temperature distribution, wherein the sensor and Heating device (10) has a plurality of electrically conductive elements (16) for this purpose, each of which can be arranged in a distributed manner in a steering input device (100), and which are designed and configured to each have an electrical capacitance (C) with the electrically conductive core (14) Form steering input device (100), wherein the evaluation device (20) is designed and set up between each of the heating and / or sensor elements (16) and the electrically conductive core (14) of the steering input device (100) the capacitance (C) and / or to determine a change in this and, depending on the determined capacity (C) and / or its change, one associated in each case To determine the first actual temperature value (T1) and to determine a local temperature distribution from the individual first actual temperature values (T1).

Sensor and heating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that that the evaluation device (20) is designed and set up to be integrated into a steering input device (100).

Sensor and heating device (10) according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the evaluation device (20) is designed and set up to be integrated in a device outside the steering input device (100), in particular in another control device (30), preferably in a control device that can be fixedly attached to a vehicle body or a steering column (30), wherein the evaluation device (20) is for this purpose electrically connected or connectable to the at least one electrical element (16) preferably via a coil spring.

Steering input device (100) with an electrically conductive core (14) for a vehicle, in particular a steering wheel (100) with a steering wheel rim (12) and an electrically conductive steering wheel rim core (14), the steering input device (100) being a combined, capacitive sensor and heating device (10) with a heating device, in particular for heating a gripping area (11) of the steering input device (100), and with a capacitive sensor device for detecting the presence of a capacitively active actuating means in a detection area of the sensor device, in particular for detecting the presence of a human hand in the Gripping area (11) of the steering input device (100), characterized in that the combined capacitive sensor and heating device (10) according to one of the Claims 1 to 8th and is integrated into the steering input device (100) in such a way that at least one electrically conductive element (16) of the combined capacitive sensor and heating device (10) forms an electrical capacitance (C) with the electrically conductive core (14) of the steering input device.

Steering input device (100) Claim 9 , characterized in that the combined, capacitive sensor and heating device (10) of the steering input device (100) is designed and set up to determine at least one first actual temperature value (T1) which indicates a temperature of the steering input device (100), preferably an actual temperature in the area of a surface of the steering input device (100), in particular in a gripping area (11) of the steering input device, or an actual temperature of the electrically conductive core (14) of the steering input device (100).

Steering input device (100) Claim 9 or 10 , characterized in that the combined, capacitive sensor and heating device (10) of the steering input device has a plurality of electrically conductive elements (16), each of which is designed for use as a heating and / or capacitive sensor element (16), the electrically conductive elements (16) are arranged distributed in the steering input device (100) and each form an electrical capacitance (C) with the electrically conductive core (14) of the steering input device, the evaluation device (20) of the combined, capacitive sensor and heating device (10) to this is designed and set up to determine the capacitance (C) and / or a change in this between each of the heating and / or sensor elements (16) and the electrically conductive core (14) of the steering input device and depending on the determined capacitance (C ) and / or their change to determine an associated first actual temperature value (T1) and from the individual ers th actual temperature values (T1) to determine a local temperature distribution.

A method for operating a steering input device (100) according to one of the Claims 9 to 11 is designed, in particular for detecting at least one actual temperature value (T1, T2) in the steering input device (100), preferably an actual temperature value (T2) in the area of a surface of the steering input device (100), in particular in a gripping area (11) of the steering input device (100), or an actual temperature value (T1) of the electrically conductive core (14) of the steering input device (100), characterized by the steps: c) Detecting a capacitance (C) and / or its change between the electrically conductive core (14 ) the steering input device (100) and at least one electrically conductive element (16), d) determining at least one first actual temperature value (T1) as a function of the determined capacitance (C) and / or its change.

Procedure according to Claim 12 , characterized in that, preferably in a further step, at least one control signal (S1) is generated and preferably output as a function of at least one specific first actual temperature value (T1), in particular at least one control signal (S1) for open-loop and / or closed-loop control at least one component of a vehicle (30).

Procedure according to Claim 13 , characterized in that at least one, as a function of at least one specific first actual temperature value (T1), which as a function of the determined electrical capacitance (C) and / or its change between the electrically conductive core (14) of the steering input device (100) and at least one electrically conductive element (16) has been determined, generated control signal (S1) in a functional state of use of the steering input device (100) in a vehicle for control and / or control of the heating device of the steering input device (100) and / or for controlling and / or regulating an air conditioning device (30) of the vehicle is used.

Method according to one of the Claims 12 to 14th , characterized in that, preferably in a further step, at least one depending on the determined electrical capacitance (C) and / or its change between the electrically conductive core (14) of the steering input device (100) and at least one electrically conductive element (16 ) a certain first actual temperature value (T19) is checked for plausibility using a second actual temperature value (T2) determined, the second actual temperature value (T2) preferably being or having been determined using a separate temperature sensor (18) arranged in the steering input device (100) is.