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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kapazitiven Detektion einer Berührung eines Lenkrades unter Verwendung einer im Lenkrad angeordneten Heizschleife als Sendeeelektrode und zugehörige Anordnung. Lenkräder haben sich weg von einfachen Eingabevorrichtungen für die Vornahme von manuellen Lenkeingaben einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs hin zu multifunktionalen Eingabegeräten gegebenenfalls mit Überwachung der Lenkkontrolle entwickelt. Es dient somit neben der lenkenden Steuerung eines Kraftfahrzeugs auch der Vornahme von berührbasierten Eingaben bis hin zu Gesteneingaben zur Steuerung von sonstigen Komponenten des Kraftfahrzeugs. Darüber hinaus ist es vermehrt zur Überwachung der Lenkkontrolle des Kraftfahrzeugführers beispielsweise beim Fahren des Kraftfahrzeugs aber insbesondere beim Wechsel in einen autonomen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs und zurück ausgebildet. Es ist bekannt, die in das Lenkrad integrierte zur Beheizung des Lenkradkranzes durch eine Heizelektronik in einer Heizphase mit einem Heizstrom beaufschlagbare Heizschleife in die Berührdetektion mit einzubinden, wobei beispielsweise zur Vermeidung von parasitären Effekten die Heizschleife in der zeitlich außerhalb der Heizphase liegenden Messphase allseitig elektrisch isoliert wird, was auch als allpolige Abschaltung bezeichnet wird. Ein Problem stellt jedoch die Verwendung der Heizschleife als Empfangselektrode dar, insbesondere wenn es zu Abstimmungsproblemen zwischen der Heizelektronik und der Auswertelektronik kommt und das Heizpotenzial ungewollt am Messeingang der Auswertelektronik anliegt bzw. der Heizstrom zumindest teilweise über die Auswertelektronik droht abzufließen. Dies führt gegebenenfalls dazu, dass die Berühreingabe gestört ist oder gar die Auswertelektronik geschädigt wird, was insbesondere bei einer Überwachung der Lenkkontrolle des Kraftfahrzeugführers oder beim Übergang von einem autonomen Fahrzustand zu einer Lenkkontrolle durch den Kraftfahrzeugführer oder umgekehrt nicht tolerierbar ist.
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Vor diesem Hintergrund bestand Bedarf nach einer Lösung, bei der eine Anordnung aus einem eine Heizschleife aufweisenden Lenkrad und einer Auswerteelektronik, welche die Heizschleife in die kapazitive Berührerkennung einbindet, verbessert vor Störungen der kapazitiven Berührung geschützt ist. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein gleichermaßen vorteilhaftes Verfahren zur Berührdetektion sowie eine Verwendung der vorgenannten Anordnung in einem Kraftfahrzeug sind jeweils Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung für ein Kraftfahrzeug, welche unter anderem ein eine Heizschleife und wenigstens eine erste Empfangselektrode aufweisendes Lenkrad aufweist, wobei die erste Empfangselektrode nicht elektrisch leitend, d.h. allenfalls hochohmig mit der Heizschleife verbunden ist, bevorzugt elektrisch isoliert von der Heizschleife ist. Der Begriff Kraftfahrzeug soll dabei auch eine softwaregestützte Simulation eines Kraftfahrzeugs beinhalten, bei der das Lenkrad eine Eingabevorrichtung zur Bewirkung einer virtuellen Lenkbewegung eines simulierten Kraftfahrzeugs ausbildet. Im Allgemeinen handelt es sich bei dem Lenkrad um eine Komponente einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs, mit dem der Kraftfahrzeugführer durch Drehen eine Richtungsänderung des reellen oder virtuellen Kraftfahrzeugs bewirkt, indem beispielsweise ein oder mehrere Räder des Kraftfahrzeugs ihre Lenkstellung ändern. Das Lenkrad weist beispielsweise eine Lenkradnabe auf, die zur lösbaren Befestigung an einer Lenkwelle des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Beispielsweise ist eine Schraubverbindung zwischen der Lenkwelle und der Lenkradnabe vorgesehen. Beispielsweise wird die Schraubverbindung durch einen Pralltopf abgedeckt. Beispielsweise ist ferner ein an der Lenkradnabe festgelegter Lenkradkranz vorgesehen, der dem Kraftfahrzeugführer als Grifffläche beim Lenken des Kraftfahrzeugs dient. Beispielsweise ist der Lenkradkranz ringförmig oder alternativ als ein oder mehrere Ringsegmente ausgebildet. Der Lenkradkranz wird beispielsweise durch eine oder mehrere Lenkradspeichen an der Lenkradnabe festgelegt. Beispielsweise sind die erste Empfangselektrode und die Heizschleife in den Lenkradkranz des Lenkrads integriert. Beispielsweise sind die erste Empfangselektrode und die Heizschleife auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet, welches sich durch den Lenkradkranz erstreckt, welcher die Grifffläche für einen Kraftfahrzeuglenker vorgibt. Bevorzugt sind die erste Empfangselektrode und die Heizschleife auf unterschiedlichen Seiten eines gemeinsamen Substrats angeordnet. Beispielsweise ist die Heizschleife aus Kupfer, einer Kupfer-Nickel-Legierung, wie einer Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung oder einer Nickel-Chrom-Legierung ausgebildet. Erfindungsgemäß weist die Anordnung eine Auswertelektronik mit einem ersten Messeingang auf, mit dem die erste Empfangselektrode elektrisch leitend verbunden ist. Bevorzugt ist die erste Empfangselektrode ausschließlich mit dem ersten Messeingang verbunden.
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Erfindungsgemäß ist ferner eine Heizelektronik vorgesehen, die ausgebildet ist, die Heizschleife in einer Heizphase mit einem Heizstrom zu beaufschlagen und in einer zeitlich außerhalb der Heizphase liegenden Sensierphase die Heizschleife von den den Heizstrom bewirkenden Heizpotenzialen elektrisch zu isolieren. Bevorzugt ist die Heizelektronik außerhalb des Lenkrads angeordnet. Bevorzugt ist jedes Ende der Heizschleife über ein elektrisches Schaltelement der Heizelektronik an das zugehöriges Heizpotenzial der Heizspannungsquelle angeschlossen, um in der Sensierphase jeweils durch das Schaltelement die elektrische Verbindung zwischen der Heizschleife und dem Heizpotenzial zu unterbrechen oder hochohmig zu schalten, um die Heizschleife gegenüber den Heizpotenzialen zu isolieren. Beispielsweise ist das elektrische Schaltelement jeweils ein Leistungshalbleitbauelement, wie ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor.
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Erfindungsgemäß weist die Anordnung ferner eine Treiberstufe auf, die ausgebildet ist, in der Sensierphase die von den Heizpotenzialen elektrisch isolierte Heizschleife in vorgegebener zeitlicher Abfolge mit wenigstens zwei unterschiedlichen Sendepotenzialen zu beaufschlagen, so dass die Heizschleife als Sendeelektrode fungiert. Beispielsweise ist ein Sendepotenzial das Massepotenzial. Durch die Beaufschlagung wird ein zugehöriges Empfangspotenzial in die erste Empfangselektrode kapazitiv eingekoppelt. Die Auswertelektronik ist ausgebildet, einen Messwert zu ermitteln, die einer zwischen der ersten Empfangselektrode und der Heizschleife wirkenden Messkapazität zugeordnet ist. Dies setzt nicht zwingend eine unmittelbare Bestimmung einer momentanen Messkapazität voraus, sondern sieht beispielsweise die Messung und Integration eines Messwertes über mehrere der zeitlich vorgegebenen Abfolgen zur Erhöhung des Rauschabstandes vor. Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise unter dem Begriff Mutual-Capacitance-Sensing bekannt. Die Auswertelektronik ist ferner ausgebildet, dann positiv eine Berührung des Lenkrades zu detektieren, falls eine vorgegebene Mindeständerung des Messwertes überschritten wurde. Andernfalls wird beispielsweise keine Berührung detektiert. Das Ergebnis wird beispielsweise als Datenausgabe, beispielsweise über einen Kraftfahrzeugbus, an eine übergeordnete Steuereinheit ausgegeben. Dadurch, dass erfindungsgemäß die allpolig abgeschaltete Heizschleife als Sendeelektrode verwendet wird, kann vorteilhaft deren üblicherweise zu Heizzwecken gleichmäßig in Umfangsrichtung entlang der Oberfläche des Lenkradkranzes verteilte Struktur vorteilhaft für eine effiziente Feldausbreitung entlang des Lenkradkranzes in der Sensierphase eingesetzt werden. Das Verteilen des Sendens auf die Heizschleife und des Empfangens auf die nicht mit der Heizschleife verbundene, bevorzugt ausschließlich mit dem ersten Messeingang elektrisch leitend verbundene, erste Empfangselektrode in der Sensierphase vermeidet bei der erfindungsgemäßen Lösung gänzlich, dass bei Fehltaktung der Heizphase Heizstrom zum Messeingang der Auswertelektronik gelangen kann. Eine Schädigung der Auswerteelektronik durch elektrische Überlastung in der Heizphase ist daher ausgeschlossen.
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Bevorzugt weist die Treiberstufe zwei Treiberschaltelemente auf, die ausgebildet sind, durch die Auswertelektronik, bevorzugt unabhängig voneinander, getriggert ihren Schaltzustand zu ändern, um die Heizschleife in der vorgegebenen zeitlichen Abfolge mit den unterschiedlichen Sendepotenzialen zu beaufschlagen. Beispielsweise entspricht der zugehörige Sendepotenzialverlauf einem Rechtecksignal. Die unabhängige Triggerung der Schaltzustandsänderung der Treiberschaltelemente wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die Auswerteelektronik zwei zugehörige Triggerausgänge aufweist, die über zugehörige Signalleitungen mit dem Steueranschluss, beispielsweise dem Gate, der Treiberschaltelementen verbunden ist.
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Bevorzugt ist das Treiberschaltelement jeweils ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit vertikaler Gate-Struktur, bevorzugter ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit Trench-Gate-Struktur. Dadurch werden Schaltverluste vermindert und die Schaltvorgänge beschleunigt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Lenkrad mindestens eine zweite Empfangselektrode auf, die jeweils mit einem zweiten Messeingang der Auswertelektronik elektrisch leitend verbunden ist, um ortsaufgelöst eine Berührung des Lenkrads positiv zu detektieren. Bevorzugt wird die erste Empfangselektrode in einer ersten Sensierphase und die zweite Empfangselektrode in einer zur ersten Sensierphase zeitlich versetzten, zweiten Sensierphase ausgewertet. Der Begriff „Empfangselektrode“ für die erste und zweite Empfangselektrode soll nicht ausschließen, dass diese in einer weiteren, zeitlich außerhalb der ersten und zweiten Sensierphase liegenden dritten Sensierphase als auch jeweils als Sendeelektroden fungieren können, beispielsweise in einem sogenannten Single-Ended-Sensing-Betrieb, um beispielsweise die in der ersten und/oder zweiten Sensierphase detektierte Berührung zu verifizieren. Beispielsweise wird in der dritten Sensierphase die Heizschleife mit Erdpotenzial beaufschlagt.
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Zur Ladungserhöhung auf der als Sendeelektrode fungierenden Heizschleife weist die Treiberstufe bevorzugt ferner eine Ladungspumpe auf, die beispielsweise der Heizschleife elektrisch vorgeschaltet ist, so dass wenigstens ein Sendepotenzial über einer maximalen Versorgungsspannung der Auswertelektronik liegt. Beispielsweise wird die Ladungspumpe durch ein pulsweitenmoduliertes Signal der Auswertelektronik betrieben.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der Anordnung in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Detektion einer Berührung eines Lenkrades mit den folgenden Schritten. In einem Bereitstellungsschritt wird eine Anordnung bereitgestellt, die ein eine Heizschleife und wenigstens eine erste, nicht mir der Heizschleife elektrisch verbundene Empfangselektrode aufweisendes Lenkrad, eine Auswertelektronik mit einem ersten Messeingang, mit dem die erste Empfangselektrode elektrisch leitend verbunden ist, eine Heizelektronik sowie eine Treiberstufe aufweist.
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Während einer Heizphase erfolgt ein Beaufschlagen der Heizschleife mit einem Heizstrom mittels der Heizelektronik. Während einer Sensierphase, die zeitlich außerhalb der Heizphase liegt, erfolgt ein elektrisches Isolieren der Heizschleife von den den Heizstrom bewirkenden Heizpotenzialen und dabei ein Beaufschlagen der Heizschleife in zeitlich vorgegebener Abfolge mit wenigstens zwei unterschiedlichen Sendepotenzialen mittels der Treiberstufe, wodurch ein zugehöriges Empfangspotenzial in die erste Empfangselektrode kapazitiv eingekoppelt wird. Dabei wird ein Messwert, der einer Änderung einer zwischen der Heizschleife und der ersten Empfangselektrode wirkenden Kapazität zugeordnet ist, durch die Auswertelektronik ermittelt.
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Für den Fall, dass eine vorgegebene Mindeständerung des ermittelten Messwertes überschritten wurde, wird nachfolgend durch die Auswertelektronik eine Berührung detektiert und das Detektionsergebnis ausgegeben. Andernfalls wird beispielsweise keine Berührung detektiert. Das Ergebnis wird beispielsweise über einen Kraftfahrzeugbus an eine übergeordnete Steuereinheit ausgegeben.
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Dadurch, dass erfindungsgemäß die allpolig abgeschaltete Heizschleife als Sendeelektrode verwendet wird, kann vorteilhaft deren üblicherweise zu Heizzwecken gleichmäßig in Umfangsrichtung entlang der Oberfläche des Lenkradkranzes verteilte Struktur vorteilhaft für eine effiziente Feldausbreitung entlang des Lenkradkranzes in der Sensierphase eingesetzt werden. Das Verteilen des Sendens auf die Heizschleife und des Empfangens auf die nicht mit der Heizschleife verbundene, bevorzugt ausschließlich mit dem ersten Messeingang elektrisch leitend verbundene, erste Empfangselektrode in der Sensierphase vermeidet bei der erfindungsgemäßen Lösung gänzlich, dass bei Fehltaktung der Heizphase Heizstrom zum Messeingang der Auswertelektronik gelangen kann. Eine Schädigung der Auswerteelektronik durch elektrische Überlastung in der Heizphase ist daher ausgeschlossen.
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Bevorzugt ist jedes Ende der Heizschleife über ein elektrisches Schaltelement der Heizelektronik an das zugehöriges Heizpotenzial der Heizspannungsquelle angeschlossen, um in der Sensierphase jeweils durch das Schaltelement die elektrische Verbindung zwischen der Heizschleife und dem Heizpotenzial zu unterbrechen oder hochohmig zu schalten, um die Heizschleife gegenüber den Heizpotenzialen zu isolieren. Beispielsweise ist das elektrische Schaltelement jeweils ein Leistungshalbleitbauelement, wie ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor.
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Bevorzugt weist die Treiberstufe der bereitgestellten Anordnung zwei Treiberschaltelemente auf, die ausgebildet sind, durch die Auswertelektronik, bevorzugt unabhängig voneinander, getriggert ihren Schaltzustand zu ändern, um die Heizschleife in der vorgegebenen zeitlichen Abfolge mit den unterschiedlichen Sendepotenzialen zu beaufschlagen. Beispielsweise entspricht der zugehörige Sendepotenzialverlauf einem Rechtecksignal. Die unabhängige Triggerung der Schaltzustandsänderung der Treiberschaltelemente wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die Auswerteelektronik zwei zugehörige Triggerausgänge aufweist, die über zugehörige Signalleitungen mit dem Steueranschluss, beispielsweise dem Gate, der Treiberschaltelementen verbunden ist.
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Bevorzugt ist das Treiberschaltelement jeweils ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit vertikaler Gate-Struktur, bevorzugter ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit Trench-Gate-Struktur, um Schaltverluste zu vermeiden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Lenkrad mindestens eine zweite Empfangselektrode auf, die jeweils mit einem zweiten Messeingang der Auswertelektronik elektrisch leitend verbunden ist, um ortsaufgelöst eine Berührung des Lenkrads positiv zu detektieren. Bevorzugt wird die erste Empfangselektrode in einer ersten Sensierphase und die zweite Empfangselektrode in einer zur ersten Sensierphase zeitlich versetzten, zweiten Sensierphase ausgewertet. Der Begriff „Empfangselektrode“ für die erste und zweite Empfangselektrode soll nicht ausschließen, dass diese in einer weiteren, zeitlich außerhalb der ersten und zweiten Sensierphase liegenden dritten Sensierphase als auch als Sendeelektroden fungieren können, beispielsweise in einem sogenannten Single-Ended-Sensing-Betrieb, um beispielsweise die in der ersten und/oder zweiten Sensierphase detektierte Berührung zu verifizieren. Beispielsweise wird in der dritten Sensierphase die Heizschleife mit Erdpotenzial beaufschlagt.
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Zur Ladungserhöhung auf der als Sendeelektrode fungierenden Heizschleife weist die Treiberstufe bevorzugt ferner eine Ladungspumpe auf, die beispielsweise der Heizschleife elektrisch vorgeschaltet ist, so dass wenigstens ein Sendepotenzial über einer maximalen Versorgungsspannung der Auswertelektronik liegt. Beispielsweise wird die Ladungspumpe durch ein pulsweitenmoduliertes Signal der Auswertelektronik betrieben.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen jeweils lediglich eine bevorzugte Ausführungsvariante dar. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung;
- 2 eine Detailansicht zur Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung aus 1.
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1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 1. Die erfindungsgemäße Anordnung 1 umfasst ein Lenkrad 2 sowie eine außerhalb des Lenkrads 2 angeordnete Auswertelektronik 3, eine außerhalb des Lenkrads 2 angeordnete Heizelektronik 6 sowie eine außerhalb des Lenkrads 2 angeordnete Treiberstufe 4. Das Lenkrad 2 der Anordnung 1 weist unter anderem eine Heizschleife 5, eine erste Empfangselektrode 11 und eine zweite, optionale Empfangselektrode 12 auf. Dabei sind die erste Empfangselektrode 11 und die optionale zweite Empfangselektrode 12 nicht elektrisch leitend verbunden, bevorzugt elektrisch isoliert zueinander. Das Lenkrad 2 weist beispielsweise eine nicht dargestellte Lenkradnabe auf, die zur lösbaren Befestigung an einer nicht dargestellten Lenkwelle des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Der Lenkradkranz 2a des Lenkrads dient dem Kraftfahrzeugführer als Grifffläche beim Lenken des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise ist der Lenkradkranz 2a wie gezeigt ringförmig oder alternativ als ein oder mehrere Ringsegmente ausgebildet. Der Lenkradkranz 2a wird beispielsweise durch eine oder mehrere Lenkradspeichen an der Lenkradnabe festgelegt. Die erste Empfangselektrode 11, die optionale zweite Empfangselektrode 12 und die Heizschleife 5 sind in den Lenkradkranz 2a des Lenkrads 2 integriert. Beispielsweise sind diese auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet, welches sich durch Lenkradkranz 2a erstreckt. Beispielsweise ist die Heizschleife 5 aus Kupfer, einer Kupfer-Nickel-Legierung, wie einer Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung oder einer Nickel-Chrom-Legierung ausgebildet. Die zur Anordnung 1 gehörige Auswertelektronik 3 weist einen ersten Messeingang 9 auf, mit dem die erste Empfangselektrode 11 elektrisch leitend verbunden ist. Bevorzugt ist die erste Empfangselektrode 11 ausschließlich mit dem ersten Messeingang 9 verbunden. Die Auswertelektronik 3 weist einen optionalen zweiten Messeingang 10 auf, mit dem die optionale zweite Empfangselektrode 12 elektrisch leitend und bevorzugt ausschließlich verbunden ist.
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Die Heizelektronik 3 der Anordnung 1 ist vorgesehen und ausgebildet, die Heizschleife 5 in einer Heizphase mit einem Heizstrom, beispielsweise einem pulsweitenmodulierten Heizstrom, zu beaufschlagen und in einer zeitlich außerhalb der Heizphase liegenden Sensierphase die Heizschleife 5 von den den Heizstrom bewirkenden Heizpotenzialen V1, V2 elektrisch zu isolieren. V2 entspricht hier Erdpotenzial. Dazu weist die Heizelektronik 6 zwei Schaltelemente 7, 8 in Form von Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren auf, die jeweils, wie 2 zeigt, in integrierte Schaltkreise integriert sind. Dadurch kann jedes Ende der Heizschleife 5 mittels des elektrischen Schaltelements 7, 8 der Heizelektronik mit dem zugehörigen, den Heizstrom bewirkenden Heizpotenzial V1, V2 der Heizspannungsquelle in der Heizphase beaufschlagt werden, wohingegen während der Sensierphase jeweils durch das Schaltelement 7, 8 die elektrische Verbindung zwischen der Heizschleife 5 und den Heizpotenzialen V1, V2 unterbrochen wird, um die Heizschleife 5 gegenüber den Heizpotenzialen V1, V2 zu isolieren. Das Umschalten in den jeweils anderen Schaltzustand der Heizphase bzw. der Sensierphase der Schaltelemente 7, 8 erfolgt durch ein Steuersignal der Auswertelektronik 3.
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Die zur Anordnung 1 gehörige Treiberstufe 4 ist ausgebildet, in der von der Auswertelektronik 3 über eine weitere Steuerleitung getriggerte Sensierphase die von den Heizpotenzialen V1, V2 elektrisch isolierte Heizschleife 5 in vorgegebener zeitlicher Abfolge mit wenigstens zwei unterschiedlichen Sendepotenzialen VS1, VS2 zu beaufschlagen, so dass die Heizschleife 5 als Sendeelektrode fungiert. Beispielsweise ist eines der Sendepotenziale, hier VS2, das Erdpotenzial. Durch die Beaufschlagung wird ein zugehöriges Empfangspotenzial VR1 bzw. VR2 in die erste Empfangselektrode 11 kapazitiv eingekoppelt. Die Auswertelektronik 3 ist ausgebildet, einen Messwert zu ermitteln, die einer zwischen der ersten Empfangselektrode und der Heizschleife wirkenden Messkapazität zugeordnet ist. Dies setzt nicht zwingend eine unmittelbare Bestimmung einer momentanen Messkapazität voraus, sondern sieht beispielsweise die Messung und Integration eines Messwertes über mehrere der zeitlich vorgegebenen Abfolgen zur Erhöhung des Rauschabstandes vor. Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise unter dem Begriff Mutual-Capacitance-Sensing bekannt. Die Auswertelektronik 3 ist ferner ausgebildet, ausschließlich dann positiv eine Berührung des Lenkrades 2 zu detektieren, falls eine vorgegebene Mindeständerung des Messwertes überschritten wurde. Andernfalls wird keine Berührung detektiert. Das Ergebnis wird beispielsweise als Datenausgabe, beispielsweise über einen nicht dargestellten Kraftfahrzeugbus, an eine ebenfalls nicht dargestellte, übergeordnete Steuereinheit ausgegeben. Dadurch, dass erfindungsgemäß die allpolig abgeschaltete Heizschleife 5 als Sendeelektrode verwendet wird, kann vorteilhaft deren üblicherweise zu Heizzwecken gleichmäßig in Umfangsrichtung entlang der Oberfläche des Lenkradkranzes 2a verteilte Struktur vorteilhaft für eine effiziente Feldausbreitung entlang des Lenkradkranzes 2a in der Sensierphase eingesetzt werden. Die funktionale Verteilung des Sendens auf die Heizschleife 5 und des Empfangens auf die nicht mit der Heizschleife 5 verbundene, ausschließlich mit dem ersten Messeingang 9 elektrisch leitend verbundene, erste Empfangselektrode 11 in der Sensierphase vermeidet bei der erfindungsgemäßen Lösung gänzlich, dass bei Fehltaktung der Heizphase Heizstrom zum ersten Messeingang 9 der Auswertelektronik 3 gelangen kann. Eine Schädigung der Auswerteelektronik 3 durch elektrische Überlastung in der Heizphase ist daher ausgeschlossen. Gleiches gilt entsprechend für die zweite Empfangselektrode 12, die ausschließlich mit dem zweiten Messeingang 10 der Auswertelektronik 3 elektrisch leitend verbunden ist. Da die räumliche Verteilung der ersten Empfangselektrode 11 und der zweiten Empfangselektrode 12 entlang des Lenkradkranzes 2a unterschiedlich ist, ist eine ortsaufgelöste Detektion einer Berührung des Lenkradkranzes 2a möglich. Um wechselseitige Beeinflussungen zu vermeiden, wird die erste Empfangselektrode 11 in einer ersten Sensierphase und die zweite Empfangselektrode 12 in einer zur ersten Sensierphase zeitlich versetzten, zweiten Sensierphase ausgewertet.
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Wie 2 zeigt, weist die Treiberstufe 4 zwei Treiberschaltelemente 13, 14 auf, die ausgebildet sind, durch die Auswertelektronik 3 unabhängig voneinander, getriggert ihren Schaltzustand zu ändern, um die Heizschleife 5 in der vorgegebenen zeitlichen Abfolge mit den unterschiedlichen Sendepotenzialen VS1, VS2 zu beaufschlagen. Der zugehörige Sendepotenzialverlauf VS ist ein Rechtecksignal, wie es in 1 angedeutet ist. Die unabhängige Triggerung der Schaltzustandsänderung der Treiberschaltelemente 13, 14 wird dadurch erreicht, dass die Auswerteelektronik 3 zwei zugehörige Triggerausgänge aufweist, die über zugehörige Signalleitungen mit dem Steueranschluss, hier dem Gate, der Treiberschaltelementen 13, 14 verbunden ist. Das Treiberschaltelement 13, 13 ist jeweils ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit vertikaler Gate-Struktur, bevorzugt ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit Trench-Gate-Struktur. Dadurch werden Schaltverluste vermindert und die Schaltvorgänge beschleunigt.
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Zur Ladungserhöhung auf der als Sendeelektrode fungierenden Heizschleife 5 weist die Treiberstufe 4 optional eine Ladungspumpe auf, die beispielsweise der Heizschleife 5 elektrisch vorgeschaltet ist, so dass wenigstens eines der Sendepotenzial VS1, VS2 über einer maximalen Versorgungsspannung der Auswertelektronik 3 liegt. Beispielsweise wird die Ladungspumpe 4a durch ein pulsweitenmoduliertes Signal der Auswertelektronik 3 betrieben.
