WO2016074953A1 - Lenkrad mit einem sensoraufbau zur belegterkennung einer beheizten kontaktfläche, lenkradsystem und verfahren zur belegterkennung einer beheizten kontaktfläche - Google Patents

Lenkrad mit einem sensoraufbau zur belegterkennung einer beheizten kontaktfläche, lenkradsystem und verfahren zur belegterkennung einer beheizten kontaktfläche Download PDF

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steering wheel
potential
sensor
heating
layer
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PCT/EP2015/075313
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Stefan Heller
Michael Streifinger
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/06—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders

Definitions

  • Steering wheel with a sensor structure for occupancy detection of a heated contact surface Steering wheel with a sensor structure for occupancy detection of a heated contact surface, steering wheel system and method for occupancy detection of a heated contact surface
  • the technology disclosed herein relates to a steering wheel having a sensor structure for detecting the presence of a heated contact surface, a steering wheel system and a method for occupancy detection of a heated contact surface.
  • Steering wheels with a capacitive sensor element for occupancy detection or for hands-off detection (HOD) are known from the prior art. It is also known steering wheels with HOD detection in addition to electrical
  • Heating wire of a heating element to change depending on the temperature of the heating wire and thus are not controlled.
  • DE 10 201 1 084 903 A1 discloses a sensor system for a steering wheel of a motor vehicle with a flat design shielding element, which can be acted upon by an electrical potential.
  • Shielding element is arranged between a layer with the heating element and the further outwardly mounted sensor conductor.
  • the construction disclosed in this document comprises several layers. It is a
  • the heating layer is also arranged comparatively far inside.
  • the achievable heating power is therefore comparatively low. It also takes comparatively long, until the outer layers of the steering wheel warm up.
  • the technology disclosed herein relates to a steering wheel having a sensor structure for detecting occupancy of a heated contact surface.
  • the steering wheel can, for example, be a leather steering wheel.
  • the sensor structure may in particular be a structure of a capacitive sensor with which it can be detected whether a
  • Such sensors are also referred to as HOD sensors or as sensors for hands-off detection.
  • the steering wheel includes at least one contact layer (hereinafter, for convenience, the term “contact surface” is used) that forms at least a portion of the outer layer of the steering wheel, in other words, the outer layer or contact surface is the area with which the driver's hand comes into contact.
  • contact layer hereinafter, for convenience, the term “contact surface” is used
  • the steering wheel further includes a steering wheel skeleton, which is preferred
  • the steering wheel skeleton represents the structural core of the steering wheel
  • Steering wheel skeleton is usually made of a metallic material. At the steering wheel skeleton is usually a potential, which is unclear and which may also change due to an undefined resistance.
  • the steering wheel further comprises a sensor heating layer in which at least one sensor electrode for detecting occupancy and at least one heating wire are arranged.
  • the sensor heating layer is preferably direct
  • the at least one sensor electrode is the electrode of a capacitive sensor for occupancy detection. Such sensors per se are known. When the driver touches the surface of the steering wheel, the capacitance changes and the sensor electrode is able to detect this capacitance change.
  • the at least one heating wire may, for example, be part of a resistance heater.
  • the sensor heating layer is in particular designed in such a way that the at least one sensor electrode and the at least one heating wire extend substantially in one plane or layer.
  • the at least one sensor electrode and the at least one heating wire in the sensor heating layer are preferably at least
  • the at least one sensor electrode and the at least one heating wire preferably extend in such a way that they do not touch each other.
  • the steering wheel further comprises a potential shield (hereinafter, for convenience, the term “potential layer” is used) disposed between the sensor heating layer and the steering wheel skeleton A defined potential may be applied to the potential layer Foam material of
  • the potential layer surrounds the
  • a defined potential in this context means that the potential is fixed or known or predetermined by a controller.
  • the defined potential is therefore not an undefined changing potential, as it is to be found, for example, on the steering wheel skeleton.
  • the defined potential is preferably a changing signal that follows the variable signal of the sensor electrode. This builds up in the
  • the defined potential is a potential which is different from the reference ground of the motor vehicle.
  • the ground reference of the motor vehicle is not suitable due to the unknown resistance to be used for the sensor as a reference potential.
  • Ground reference itself is too undefined.
  • the reference potential of the motor vehicle acts from outside, preferably only via the driver, on the measuring system and changes the capacity.
  • the shielding potential shields the measuring system against the reference potential
  • the potential of the potential layer is between about 0V to 14V, further preferably between about 0V and about 12V, and most preferably between about 0V and about 5V.
  • a potential with a sinusoidal profile is applied to the potential layer.
  • Warm-up speed and the performance of the steering wheel heating can be increased.
  • the subjective heating power can be increased because the heated surface is brought closer to the steering wheel surface.
  • the accuracy of the measured values can also be increased by the fact that at the potential layer between the sensor heating layer and the
  • Lenkradskelett a defined and known potential can be applied, which does not change significantly by any disturbances, as is the case, for example, the steering wheel skeleton.
  • the at least one sensor electrode and the at least one heating wire run meander-shaped or loop-shaped in the sensor heating layer.
  • the at least one sensor electrode and the at least one heating wire can be helically wound onto the potential layer, which extends at least partially along the steering wheel skeleton.
  • Potential layer and the sensor heating layer is still an insulating layer provided.
  • the heating and sensor surface preferably lies outside directly on the steering wheel shell and is also preferred inside by a
  • the sensor heating layer may comprise at least one further potential electrode or shielding wire. At least one more
  • Potential electrode may be applied at least during the occupancy detection phase, a potential. It can therefore be provided more wire loops that can control the propagation of an electric field by a circuit with defined electrical potentials. In particular, the potential electrodes can also shield the electric field.
  • Potential of the potential electrodes preferably follows the voltage curve of the sensor thus has the same potential as the shielding.
  • the function of the further potential electrode is comparable to the function of the shielding layer.
  • the further potential electrode shields here against the potential of the heating wire.
  • the technology disclosed herein further includes a steering wheel system with the steering wheel disclosed herein and a controller.
  • control means any suitable control or regulating means. It may include one or more control means.
  • the controller can control the at least one heating wire in such a way that the at least one heating wire heats the steering wheel only in the heating phase (ie not during the occupancy detection phase). Furthermore, the controller can preferably control the at least one sensor electrode in such a way that the at least one sensor electrode determines the potential only in the occupancy detection phase (ie, not during the heating phase). Preferably, therefore, heating wire and sensor electrode are connected sequentially. The selective switching of the heating wire and sensor electrode during the heating phase and the occupancy detection phase further increases the accuracy of the measured values obtained.
  • the heating phase is the phase during which the at least one heating wire heats the steering wheel.
  • Occupancy detection phase is the phase in which the at least one sensor electrode detects any potential changes caused by the
  • the controller may be configured such that the signals detected during a heating phase with the at least one sensor electrode are not taken into account in the determination of the occupancy detection.
  • the controller can control the at least one heating wire and the at least one sensor electrode in such a way that, in a detection phase, a potential is applied to the at least one heating wire which essentially corresponds to the potential of the sensor electrode. This allows the influence of the heating electrode on the
  • the potential of the heating wire in the occupancy detection phase deviates max. 10%, and more preferably max. 5% of the potential of the sensor electrode.
  • the potential of the at least one heating wire in the occupancy detection phase corresponds to the potential of the sensor electrode.
  • the sensor in the case of a capacitive sensing, to determine the capacitance without disturbing influences or with only slight disturbing influences.
  • the technology disclosed herein further includes a method for
  • Occupancy detection of a heated contact area comprising the steps:
  • Sensor electrode and the at least one heating wire “comprises in this case that the controller controls the at least one heating wire such that the heated at least one heating wire only in the heating phase, the steering wheel, and that the controller can control the at least one sensor electrode such that the at least one sensor electrode only in the
  • Occupancy detection phase determines the potential.
  • the method can be such that the at least one heating wire and the at least one sensor electrode are controlled in such a way that, in a detection phase, a potential is applied to the at least one heating wire which essentially corresponds to the potential of the sensor electrode.
  • Fig. 1 shows a structure according to the technology disclosed herein in the
  • FIG. 2 shows a cross section through a steering wheel rim.
  • Fig. 1 shows a partial section of the steering wheel along the line A-A of Fig. 2, wherein only an upper portion is shown up to a symmetry line B-B.
  • the contact surface 1 10 which forms the outer layer of the steering wheel rim.
  • the sensor heating layer 140 Arranged below is the sensor heating layer 140, in which the at least one
  • Sensor electrode 142 for occupancy detection and the at least one heating wire 144 are arranged.
  • the sensor electrode 142 and the heating wire 144 are not shown in FIG. 1.
  • Below the sensor heating layer 140 is an insulating layer 160 which isolates the potential layer 150 from the sensor heating layer 140.
  • the potential layer 150 is disposed between the sensor heating layer 140 and the steering wheel skeleton 120.
  • Potential layer 150 can be applied by means of suitable connections and devices a defined potential.
  • the insulating layer 130 is a Foam material that isolates the potential layer 150 from the steering wheel skeleton 130. It should be noted that Fig. 1 shows only schematically the sensor structure. The individual layer thicknesses are shown here enlarged only for illustrative purposes. The actual preferred layer thicknesses may differ significantly from this.
  • the individual layers and the steering wheel skeleton 120 are in the cross section of FIG. 1 as in
  • Fig. 2 shows a cross section through the steering wheel rim.
  • the layer structure corresponds to the layer structure according to FIG. 1.

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Lenkrad (10) mit einem Sensoraufbau (100) zur Belegterkennung einer beheizten Kontaktfläche (110), ein Lenkradsystem und ein Verfahren zur Belegterkennung einer beheizten Kontaktfläche. Das Lenkrad umfasst: 1) eine Kontaktfläche (110), die zumindest einen Teil der Außenschicht des Lenkrades (10) ausbildet; 2) ein Lenkradskelett (120); 3) eine Sensor-Heizschicht (140), in der mindestens eine Sensorelektrode (142) zur Belegterkennung und mindestens ein Heizdraht (144) angeordnet sind; und 4) eine Potentialschicht (150), die zwischen der Sensor-Heizschicht (140) und dem Lenkradskelett (120) angeordnet ist, wobei an der Potentialschicht (150) ein definiertes Potential anlegbar ist. Ferner offenbart ist ein Lenkradsystem und ein Verfahren zur Belegterkennung.

Description

Lenkrad mit einem Sensoraufbau zur Belegterkennung einer beheizten Kontaktfläche, Lenkradsystem und Verfahren zur Belegterkennung einer beheizten Kontaktfläche
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Lenkrad mit einem Sensoraufbau zur Belegterkennung einer beheizten Kontaktfläche, ein Lenkradsystem sowie ein Verfahren zur Belegterkennung einer beheizten Kontaktfläche. Aus dem Stand der Technik sind Lenkräder mit einem kapazitiven Sensorelement zur Belegterkennung bzw. zur Hands-off-Detection (HOD) bekannt. Auch ist bekannt, Lenkräder mit HOD-Erkennung zusätzlich mit elektrischen
Heizelementen zu versehen. Dabei kann es vorkommen, dass parasitäre Kapazitäten zwischen einem kapazitiven Sensorelement und einem
Heizdraht eines Heizelementes sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Heizdrahtes verändern und dadurch nicht zu kontrollieren sind.
Die DE 10 201 1 084 903 A1 offenbart ein Sensorsystem für ein Lenkrad eines Kraftfahrzeuges mit einem flächig ausgebildeten Schirmungselement, das mit einem elektrischen Potential beaufschlagbar ist. Das
Schirmungselement ist zwischen einer Schicht mit dem Heizelement und dem weiter außen angebrachten Sensorleiter angeordnet. Der in dieser Schrift offenbarte Aufbau umfasst mehrere Schichten. Es ist ein
vergleichsweise komplexer und kostenintensiver Fertigungsprozess nötig, um die mehreren Schichten an den gewünschten Stellen am Lenkrad zu befestigen. Die vielen einzelnen Schichten weisen jeweils Toleranzen auf, sowohl hinsichtlich ihrer Schichtdicke als auch ihrer Längen- und
Breitenabmaße. Diese Toleranzen der Einzellagen addieren sich zu einer vergleichsweise großen Gesamttoleranz, wodurch die verfügbare
Sensorfläche und beheizbare Fläche unverhältnismäßig schrumpft. Die Heizschicht ist ferner vergleichsweise weit innen angeordnet. Die erzielbare Heizleistung ist daher vergleichsweise gering. Ferner dauert es vergleichsweise lange, bis die äußeren Schichten des Lenkrads sich erwärmen.
Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, den/die Nachteil(e) der vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen
Patentansprüche. Die abhängigen Patentansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen der hier offenbarten Technologie dar.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Lenkrad mit einem Sensoraufbau zur Belegterkennung einer beheizten Kontaktfläche. Das Lenkrad kann bspw. ein Lederlenkrad sein. Der Sensoraufbau kann insbesondere ein Aufbau eines kapazitiven Sensors sein, mit dem erkannt werden kann, ob ein
Kraftfahrzeugführer seine Hände am Lenkrad hat. Solche Sensoren werden auch als HOD-Sensoren bzw. als Sensoren zur Hands-off-Detection bezeichnet.
Das Lenkrad umfasst mindestens eine Kontaktfläche bzw. Kontaktschicht (nachstehend wird vereinfachend der Begriff„Kontaktfläche" verwendet), die zumindest einen Teil der Außenschicht des Lenkrades ausbildet. Mit anderen Worten ist die Außenschicht bzw. die Kontaktfläche diejenige Fläche, mit der die Hand des Fahrers in Kontakt kommt.
Das Lenkrad umfasst ferner ein Lenkradskelett, welches bevorzugt
zumindest bereichsweise von einem Schaumstoffmaterial umgeben ist. Das Lenkradskelett stellt den strukturellen Kern des Lenkrades dar. Das
Lenkradskelett ist in der Regel aus einem metallischen Material hergestellt. An dem Lenkradskelett liegt meistens ein Potential an, welches unklar ist und welches sich aufgrund eines Undefinierten Widerstandes auch ändern kann. Das Lenkrad umfasst ferner eine Sensor-Heizschicht, in der mindestens eine Sensorelektrode zur Belegterkennung und mindestens ein Heizdraht angeordnet sind. Bevorzugt ist die Sensor-Heizschicht unmittelbar
benachbart zur Kontaktfläche angeordnet. Mit anderen Worten liegt in einer bevorzugten Ausgestaltung die Kontaktfläche direkt auf der Sensor- Heizschicht auf. Die mindestens eine Sensorelektrode ist die Elektrode eines kapazitiven Sensors zur Belegterkennung. Solche Sensoren an sich sind bekannt. Wenn der Fahrzeugführer die Oberfläche des Lenkrades berührt, so verändert sich die Kapazität und die Sensorelektrode ist in der Lage, diese Kapazitätsänderung zu erfassen. Der mindestens eine Heizdraht kann bspw. Teil einer Widerstandsheizung sein. Die Sensor-Heizschicht ist insbesondere derart ausgestaltet, dass die mindestens eine Sensorelektrode und der mindestens eine Heizdraht im Wesentlichen in einer Ebene bzw. Schicht verlaufen. Bevorzugt sind die mindestens eine Sensorelektrode und der mindestens eine Heizdraht in der Sensor-Heizschicht zumindest
bereichsweise nebeneinanderliegend angeordnet. Bevorzugt verlaufen die mindestens eine Sensorelektrode und der mindestens eine Heizdraht derart, dass sie sich nicht berühren.
Das Lenkrad umfasst ferner eine Potentialschicht bzw. Abschirmschicht (nachstehend wird vereinfachend der Begriff„Potentialschicht" verwendet), die zwischen der Sensor-Heizschicht und dem Lenkradskelett angeordnet ist. An der Potentialschicht kann ein definiertes Potential angelegt werden. Die Potentialschicht kann bspw. an dem Schaumstoffmaterial des
Lenkradskeletts anliegen. Bevorzugt umgibt die Potentialschicht das
Lenkradskelett. Ein definiertes Potential bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Potential festgelegt bzw. bekannt bzw. von einer Steuerung vorgegeben ist. Das definierte Potential ist also kein sich Undefiniert änderndes Potential, wie es bspw. am Lenkradskelett vorzufinden ist. Das definierte Potential ist bevorzugt ein sich änderndes Signal, das dem veränderlichen Signal der Sensorelektrode folgt. Dadurch baut sich im
Inneren des Lenkrades von der Sensormatte zum Lenkradskelett hin kein bzw. ein nur sehr geringes elektrisches Feld auf. Damit wird das elektrische Feld„gezwungen", sich von der Sensorelektrode zur umgebenden
Fahrzeugmasse, Karosserie etc. aufzubauen.
Bevorzugt ist das definierte Potential ein Potential, welches unterschiedlich von der Bezugsmasse des Kraftfahrzeuges ist. Die Bezugsmasse des Kraftfahrzeuges ist aufgrund des unbekannten Widerstandes nicht geeignet, für den Sensor als Bezugspotential herangezogen zu werden. Die
Bezugsmasse selbst ist dafür zu Undefiniert. Das Bezugspotential des Kraftfahrzeuges wirkt von außen, vorzugsweise nur über den Fahrer, auf das Messsystem ein und verändert die Kapazität. Das Potential der Abschirmung dagegen schirmt das Messsystem gegen das Bezugspotential / der
Bezugsmasse ab und ist in der Regel unterschiedlich von der
Fahrzeugmasse. Bevorzugt liegt das Potential der Potentialschicht zwischen ca. 0V bis 14V, ferner bevorzugt zwischen ca. 0V und ca. 12V, und besonders bevorzugt zwischen ca. 0V und ca. 5V. Bevorzugt liegt an der Potentialschicht ein Potential mit einem sinusförmigen Verlauf an.
Durch das Einsparen von mehreren Funktionsschichten können sich die Kosten der Entwicklung wie auch der Fertigung für ein Lenkrad mit Heizung und Belegterkennung deutlich verringern. Die Heizdrähte können nun näher an der Oberfläche untergebracht werden. Dadurch kann die
Aufwärmegeschwindigkeit und die Leistung der Lenkradheizung gesteigert werden. Gleichzeitig kann die subjektive Heizleistung vergrößert werden, da die beheizte Fläche näher an die Lenkradoberfläche gebracht wird.
Die Genauigkeit der Messwerte kann ferner dadurch gesteigert werden, dass an der Potentialschicht zwischen Sensor-Heizschicht und dem
Lenkradskelett ein definiertes und bekanntes Potential anlegbar ist, welches sich nicht durch etwaige Störgrößen signifikant ändert, wie es bspw. beim Lenkradskelett der Fall ist. Besonders bevorzugt verlaufen die mindestens eine Sensorelektrode und der mindestens eine Heizdraht mäanderförmig oder schleifenförmig in der Sensor-Heizschicht. In einer weiteren Ausgestaltung können die mindestens eine Sensorelektrode und der mindestens eine Heizdraht helixförmig auf die Potentialschicht gewickelt sein, die sich zumindest bereichsweise entlang des Lenkradskeletts dieses umschließend erstreckt. Zwischen der
Potentialschicht und der Sensor-Heizschicht ist noch eine Isolierschicht vorzusehen.
Erfindungsgemäß wird also in die Fläche für den Heizdraht und die Fläche für den Sensordraht in eine Ebene gelegt. Dafür werden bspw. parallel zu den Schleifen der Sensorfläche versetzt weitere Schleifen für den Heizdraht gelegt. Dabei liegt die Heiz- und Sensorfläche außen bevorzugt direkt an der Lenkrad-Hülle an und wird ferner bevorzugt innen durch einen
Kunststoffschaum gestützt. Gegenüber dem Lenkradskelett ist diese Ebene durch die Potentialschicht abgeschirmt.
Die Sensor-Heizschicht kann mindestens eine weitere Potentialelektrode bzw. Abschirmdraht umfassen. An der zumindest einen weiteren
Potentialelektrode kann zumindest während der Belegterkennungphase ein Potential angelegt sein. Es können also weitere Drahtschleifen vorgesehen sein, die durch eine Beschaltung mit definierten elektrischen Potentialen die Ausbreitung eines elektrischen Feldes steuern können. Insbesondere können die Potentialelektroden ebenfalls das elektrische Feld schirmen. Das
Potential der Potentialelektroden folgt bevorzugt dem Spannungsverlauf des Sensors besitzt damit das gleiche Potential wie die Abschirmschicht. Die Funktion der weiteren Potentialelektrode ist vergleichbar mit der Funktion der Abschirmschicht. Die weitere Potentialelektrode schirmt hier gegen das Potential des Heizdrahtes. Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner ein Lenkradsystem mit dem hier offenbarten Lenkrad und einer Steuerung. Als Steuerung ist in diesem Zusammenhang jedes geeignete Steuerungs- bzw. Regelungsmittel zu verstehen. Es kann eine oder mehrere Steuermittel umfassen.
Die Steuerung kann den mindestens einen Heizdraht derart ansteuern, dass der mindestens eine Heizdraht nur in der Heizphase (also nicht während der Belegterkennungsphase) das Lenkrad erwärmt. Femer bevorzugt kann die Steuerung die mindestens eine Sensorelektrode derart ansteuern, dass die mindestens eine Sensorelektrode nur in der Belegterkennungsphase (also nicht während der Heizphase) das Potential ermittelt. Bevorzugt werden also Heizdraht und Sensorelektrode sequentiell geschaltet. Durch das selektive Schalten von Heizdraht und Sensorelektrode während der Heizphase und der Belegterkennungsphase lässt sich die Genauigkeit der gewonnenen Messwerte weiter erhöhen. Die Heizphase ist dabei die Phase, während der der mindestens eine Heizdraht das Lenkrad erwärmt. Die
Belegterkennungsphase ist dagegen die Phase, in der die mindestens eine Sensorelektrode etwaige Potentialänderungen erfasst, die durch das
Umgreifen des Lenkrads durch den Fahrzeugführer ausgelöst werden.
Ferner kann die Steuerung derart eingerichtet sein, dass die während einer Heizphase mit der mindestens einen Sensorelektrode erfassten Signale bei der Ermittlung der Belegterkennung unberücksichtigt bleiben. Es ist also gemäß der hier offenbarten Technologie zum einen möglich, die mindestens eine Sensorelektrode derart anzusteuern, dass die mindestens eine
Sensorelektrode während der Heizphase kein Potential ermittelt. Zum anderen ist es auch möglich, dass die Steuerungseinrichtung etwaige (evtl. ungewollt) während der Heizphase ermittelte Potentiale bei der Auswertung der Belegterkennung nicht berücksichtigt. Somit ist also auch ein
kontinuierliches Betreiben des Sensors möglich. Die Messwerte während einer Heizphase würden dann jedoch durch die Steuerung verworfen. Besonders bevorzugt kann die Steuerung den mindestens einen Heizdraht und die mindestens eine Sensorelektrode derart ansteuern, dass in einer Belegterkennungsphase an dem mindestens ein Heizdraht ein Potential anliegt, welches im Wesentlichen dem Potential der Sensorelektrode entspricht. Hierdurch lässt sich der Einfluss der Heizelektrode auf die
Sensorelektrode während der Belegterkennungsphase weiter reduzieren und ggf. sogar eliminieren. Bevorzugt weicht das Potential des Heizdrahtes in der Belegterkennungsphase max. 10 %, und besonders bevorzugt max. 5 % vom Potential der Sensorelektrode ab. Besonders bevorzugt entspricht das Potential des mindestens einen Heizdrahtes in der Belegterkennungsphase dem Potential der Sensorelektrode.
Innerhalb der Belegterkennungsphase ist es dem Sensor also möglich, im Falle einer kapazitiven Sensierung die Kapazität ohne Störeinflüsse bzw. mit lediglich geringen Störeinflüssen zu bestimmen.
Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner ein Verfahren zur
Belegterkennung einer beheizten Kontaktfläche, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Lenkrades gemäß der hier offenbarten Technologie; und
- Ausschließen von während einer Heizphase mit der mindestens einen Sensorelektrode erfassten Signale bei der Ermittlung der
Belegterkennung und/oder zeitlich hintereinander Betreiben der mindestens einen Sensorelektrode und des mindestens einen
Heizdrahts.
Der Begriff„zeitlich hintereinander Betreiben der mindestens einen
Sensorelektrode und des mindestens einen Heizdrahts" umfasst dabei, dass die Steuerung den mindestens einen Heizdraht derart ansteuert, dass der mindestens eine Heizdraht nur in der Heizphase das Lenkrad erwärmt, und dass die Steuerung die mindestens eine Sensoreiektrode derart ansteuern kann, dass die mindestens eine Sensorelektrode nur in der
Belegterkennungsphase das Potential ermittelt.
Ferner kann das Verfahren dergestalt sein, dass der mindestens eine Heizdraht und die mindestens eine Sensorelektrode derart angesteuert werden, dass in einer Belegterkennungsphase an dem mindestens einen Heizdraht ein Potential anliegt, welches im Wesentlichen dem Potential der Sensorelektrode entspricht.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein Aufbau gemäß der hier offenbarten Technologie in der
Querschnittsansicht, und
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Lenkradkranz.
Fig. 1 zeigt einen Teilausschnitt des Lenkrades entlang der Linie A-A der Fig. 2, wobei lediglich ein oberer Abschnitt bis zu einer Symmetrielinie B-B gezeigt ist. In Kontakt mit einem Fahrzeugführer kommt die Kontaktfläche 1 10, die die Außenschicht des Lenkradkranzes bildet. Darunter angeordnet befindet sich die Sensor-Heizschicht 140, in der die mindestens eine
Sensorelektrode 142 zur Belegterkennung und der mindestens ein Heizdraht 144 angeordnet sind. Die Sensorelektrode 142 und der Heizdraht 144 sind in der Fig. 1 nicht gezeigt. Unterhalb der Sensor-Heizschicht 140 befindet sich eine Isolationsschicht 160, die die Potentialschicht 150 von der Sensor- Heizschicht 140 isoliert. Die Potentialschicht 150 ist zwischen der Sensor- Heizschicht 140 und dem Lenkradskelett 120 angeordnet. An der
Potentialschicht 150 ist mittels geeigneter Anschlüsse und Vorrichtungen ein definiertes Potential anlegbar. Die Isolierschicht 130 ist ein Schaumstoffmaterial, dass die Potentialschicht 150 vom Lenkradskelett 130 isoliert. Es wird darauf hingewiesen, dass die Fig. 1 lediglich schematisch den Sensoraufbau zeigt. Die einzelnen Schichtdicken sind hier lediglich zu illustrativen Zwecken vergrößert dargestellt. Die tatsächlich bevorzugten Schichtdicken können hiervon erheblich abweichen. Die einzelnen Schichten sowie das Lenkradskelett 120 sind im Querschnitt der Fig. 1 als im
Wesentlichen gerade verlaufende Schichten dargestellt. Wie insbesondere in Zusammenschau mit Fig. 2 ersichtlich ist, verlaufen die einzelnen Schichten in der Regel auf gekrümmten Bahnen in Abhängigkeit vom Durchmesser des Lenkrades.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Lenkradkranz. In der hier
dargestellten Querschnittsansicht sind in der Sensor-Heizschicht 140 abwechseln nebeneinander der mindestens eine Heizdraht 144 und das mindestens eine Sensorelement 142 angeordnet. Ansonsten entspricht der Schichtaufbau dem Schichtaufbau gemäß Fig. 1.
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Lenkrad (10) mit einem Sensoraufbau (100) zur Belegterkennung einer beheizten Kontaktfläche (110), umfassend:
- eine Kontaktfläche (110), die zumindest einen Teil der Außenschicht des Lenkrades (10) ausbildet;
- ein Lenkradskelett (120);
- eine Sensor-Heizschicht (140), in der mindestens eine
Sensorelektrode (142) zur Belegterkennung und mindestens ein Heizdraht (144) angeordnet sind; und
- eine Potentialschicht (150), die zwischen der Sensor-Heizschicht (140) und dem Lenkradskelett (120) angeordnet ist, wobei an der Potentialschicht (150) ein definiertes Potential anlegbar ist.
2. Lenkrad (10) nach Anspruch 1 , wobei das definierte Potential ein
Potential ist, welches unterschiedlich von der Bezugsmasse des
Kraftfahrzeuges ist.
3. Lenkrad (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine
Sensorelektrode (142) und der mindestens eine Heizdraht (144) in der Sensor-Heizschicht (140) zumindest bereichsweise nebeneinander liegend und mäanderförmig verlaufend angeordnet sind.
4. Lenkrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Sensor-Heizschicht (140) mindestens eine weitere Potentialelektrode vorgesehen ist, und wobei an der weiteren Potentialelektrode zumindest während einer Belegterkennungsphase ein Potential angelegt wird.
5. Lenkradsystem mit einem Lenkrad (10) nach einem der vorherigen
Ansprüche und einer Steuerung, wobei die Steuerung den mindestens einen Heizdraht (144) derart ansteuert, dass der mindestens eine Heizdraht (144) nur in der Heizphase das Lenkrad (10) erwärmt, und wobei bevorzugt die Steuerung die mindestens eine Sensorelektrode (142) derart ansteuert, dass die mindestens eine Sensorelektrode (142) nur in der Belegterkennungsphase das Potential ermittelt.
6. Lenkradsystem mit einem Lenkrad (10) nach einem der vorherigen
Ansprüche 1 bis 4 und einer Steuerung, wobei die Steuerung geeignet ist, die während einer Heizphase mit der mindestens einen
Sensorelektrode (142) erfassten Signale bei der Ermittlung der
Belegterkennung unberücksichtigt zu lassen.
7. Lenkradsystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuerung den
mindestens einen Heizdraht (144) und die mindestens eine
Sensorelektrode (142) derart ansteuert, dass in der
Belegterkennungsphase an dem mindestens einen Heizdraht (144) ein Potential anliegt, welches im Wesentlichen dem Potential der
Sensorelektrode (142) entspricht.
8. Verfahren zur Belegterkennung einer beheizten Kontaktfläche (1 10), umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Lenkrades (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und
- Ausschließen von während einer Heizphase mit der mindestens einen Sensorelektrode (142) erfassten Signale bei der Ermittlung der
Belegterkennung und/oder zeitlich hintereinander Ansteuern der mindestens einen Sensorelektrode (142) und des mindestens einen Heizdrahts (144).
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der mindestens eine Heizdraht (144) und die mindestens eine Sensorelektrode (142) derart angesteuert werden, dass in einer Belegterkennungsphase an dem mindestens einen Heizdraht (144) ein Potential anliegt, welches im Wesentlichen dem Potential der Sensorelektrode (142) entspricht.
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