WO2024256319A1 - Verfahren zum betreiben einer lenkradvorrichtung mit einer kombinierten heiz- und detektionseinrichtung sowie heiz- und detektionseinrichtungen - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer lenkradvorrichtung mit einer kombinierten heiz- und detektionseinrichtung sowie heiz- und detektionseinrichtungen Download PDF

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WO2024256319A1
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steering wheel
electrodes
heating
mode
wheel device
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PCT/EP2024/065895
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English (en)
French (fr)
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Mohamed ELAMIN
David SEGUIN
Iordanis Tsinistidis
Benjamin Dietz
Sascha Staude
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/04—Hand wheels
    • B62D1/046—Adaptations on rotatable parts of the steering wheel for accommodation of switches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/04—Hand wheels
    • B62D1/06—Rims, e.g. with heating means; Rim covers
    • B62D1/065—Steering wheels with heating and ventilating means

Definitions

  • the invention relates to two methods for operating a steering wheel device with a combined heating and detection device.
  • the invention also relates to two combined heating and detection devices for a steering wheel device for a motor vehicle, a steering wheel device with a combined heating and detection device and a motor vehicle with a steering wheel device.
  • a motor vehicle can have a steering wheel device in which a detection device is integrated.
  • the detection device is designed to determine whether or not a user of the motor vehicle is currently touching the steering wheel device with at least part of a hand or is gripping it with at least one hand.
  • the detection device can therefore provide a hand detection function, which can alternatively be referred to as hands-on detection (HOD).
  • HOD hands-on detection
  • a check to see whether the user is touching the steering wheel device with at least part of the hand or is gripping the steering wheel device with at least the hand can be carried out, for example, in order to determine whether the user is ready to take over manual steering of the motor vehicle again if the steering of the motor vehicle is currently being carried out by an at least partially automatic, in particular fully automatic function, for example a driver assistance system.
  • the user is therefore preferably a driver of the motor vehicle.
  • the detection device can be designed as a capacitive detection device. It typically has a capacitive sensor.
  • the capacitive sensor comprises at least one electrode and preferably several electrodes.
  • the at least one electrode can be designed, for example, as a mat that is arranged around a steering wheel skeleton of the steering wheel device.
  • a heating function for the steering wheel can also be implemented.
  • the heating function can, for example, specify and implement an increase in the temperature of the steering wheel to a predetermined target temperature.
  • the detection device can therefore actually be a combined heating and detection device.
  • such a combined heating and detection device has different operating modes in which it is operated alternately. For example, it can be controlled alternately for a first time window in a heating mode to heat the steering wheel device and for a second time window in a detection mode to detect the presence of at least part of the hand in a gripping area of the steering wheel device.
  • this leads to relatively long interruptions in heating during the detection mode. It can therefore be energy-intensive to bring the steering wheel device to a predetermined target temperature, for example, and to keep it there.
  • the combined heating and detection device is therefore not very efficient.
  • a first aspect of the invention relates to a method for operating a steering wheel device with a combined heating and detection device.
  • the steering wheel device can alternatively be referred to as a steering wheel.
  • the steering wheel device is intended for a motor vehicle. In particular, it is installed in the motor vehicle. This method can be referred to as the first method.
  • the heating and detection device has at least two electrodes which are arranged distributed on a steering wheel rim of the steering wheel device.
  • the respective electrode can be designed as a mat, in particular as a sensor mat.
  • a first electrode of the at least two electrodes can be arranged in at least one partial area of an inner side of the steering wheel device which faces a steering wheel hub of the steering wheel device.
  • a second electrode of the at least two electrodes can be arranged on at least one partial area of an outer side of the steering wheel device opposite the inner side. This makes it clear that electrodes can, for example, be opposite one another, for example in relation to a steering wheel skeleton of the steering wheel device.
  • one of the electrodes can be arranged at least on a partial area of an underside of the steering wheel device which faces a steering wheel column of the steering wheel device, and/or on at least one partial area of an upper side of the steering wheel device opposite the underside.
  • Steering wheel device which faces a driver's seat of the motor vehicle when the steering wheel device is installed in a designated installation position in the motor vehicle.
  • the at least two electrodes are controlled alternately in a heating mode for heating the steering wheel device and in a first detection mode for detecting the presence of at least part of a hand in a gripping area of the steering wheel device.
  • the electrodes can be operated in heating mode for a first time window of, for example, 8 milliseconds and then in the first detection mode for a second time window of, for example, 2 milliseconds.
  • the two time windows can be of the same length. Time windows other than those mentioned are possible.
  • a switch of the heating and detection device can be provided, by means of which it is possible to switch between the modes.
  • a first measured value is recorded together for the at least two electrodes.
  • the first measured value depends, for example, on whether at least part of the hand is present in the gripping area or not.
  • the first measured value also varies, for example, depending on whether only individual fingers of the hand touch the steering wheel rim or whether the hand is gripping the steering wheel rim.
  • the first measured value is influenced, for example, by whether a single hand or two hands are present in the gripping area.
  • the gripping area is, for example, a surface of the steering wheel device that is arranged in the detection area of at least one of the several electrodes of the heating and detection device.
  • the first measured value is recorded together for all electrodes, i.e. at least for the two electrodes.
  • the reference value can be specified, for example, depending on an activated driver assistance system. It can therefore be selected, for example, in such a way that the deviation from the The reference value is used to detect whether the steering wheel rim is gripped with both hands or whether no part of the hand is present in the gripping area. Depending on whether touching and/or gripping the steering wheel rim is currently required or not, the reference value can be selected accordingly.
  • the first measured value deviates from the specified reference value if it is larger or smaller than this.
  • a reference value range can be specified, i.e. an interval of several reference values. If the first measured value is outside the specified reference value range, the system switches to the second detection mode.
  • the heating and detection device switches back to heating mode.
  • the alternating control in heating mode and first detection mode is therefore continued. In this case, there is no switch to the second detection mode.
  • a second measured value is recorded and evaluated individually for each of the at least two electrodes.
  • self measurements take place for each of the at least two electrodes.
  • the second measured value for the first electrode is recorded first and then the second measured value for the second electrode, or vice versa.
  • this takes more time than the joint measurement in the first detection mode. This extends the time interval between two heating phases, which at least makes heating efficient.
  • mutual measurements can be carried out with more than two electrodes, in which at least two electrodes are always measured against each other.
  • the respective second measured value is also evaluated.
  • the evaluation includes, for example, comparing each of the second measured values with another reference value and/or another reference value range. For example, as a result of the measurements in the second detection mode, it is determined whether the presence or absence of the hand in the gripping area specified by the reference value or the reference value range can also be detected in the individual measurements on the electrodes, i.e. can be determined or not. A detailed measurement of the individual electrodes therefore only takes place if the previously performed joint measurement showed an anomaly. This makes the detection function of the heating and detection device efficient. Overall, both the detection of the presence of the hand in the gripping area of the steering wheel device and its heating are carried out efficiently.
  • the influence of the measurement due to mutual influence of the electrodes is reduced. This is at least because the at least two electrodes are operated in parallel with the same potential when they are measured together.
  • the reference value or the reference value range can also include the influence.
  • shielding of the electrodes and/or electronics of the steering wheel device i.e. a so-called SHIELD signal, can be improved because the electrodes are operated in parallel with the same potential in the first detection mode. This causes the electrodes to be charged homogeneously. This improves the measurement of a change in capacitance when at least part of the hand is present in the gripping area.
  • One embodiment provides that by evaluating the respective second measured value recorded, the electrode of the at least two electrodes in whose detection area at least part of the hand is present is determined. During the individual measurements in the second detection mode, it can thus be determined in which part of the steering wheel rim the hand is located and in which it is not. This is particularly useful with more than two electrodes that are distributed around the steering wheel rim and divide it into several zones. The presence or absence of at least part of the hand can then be individually detected and provided for each zone.
  • the respective measured value can be used to distinguish whether individual fingers or the entire hand are present in the gripping area.
  • Known methods for evaluating measured values from a detection device of a steering wheel device can be used here.
  • one embodiment provides that the at least two electrodes are controlled in heating mode again after being controlled in the second detection mode. After each of the electrodes has been measured individually, the mode changes back to heating mode. The first detection mode can then be used again, for example. The heating and detection device therefore always tries to switch between heating mode and the first detection mode, provided that the first measured value allows this. If a switch to the second However, if detection mode is necessary, it will return to heating mode as soon as possible and return to alternating operation in heating mode and first detection mode. This helps to ensure that both the detection of the presence of the hand in the gripping area of the steering wheel device and its heating are always carried out efficiently.
  • a further aspect of the invention relates to a method for operating a steering wheel device with a combined heating and detection device, which has at least two electrodes that are distributed on a steering wheel rim of the steering wheel device.
  • the steering wheel device corresponds in terms of the arrangement and design of the electrodes, for example, to the steering wheel device described above.
  • a measuring mode a measurement is carried out between two of the at least two electrodes in order to detect the presence of at least part of a hand in a gripping area of the steering wheel device. This method can be referred to as a second method.
  • the heating and detection device is therefore designed to carry out a measurement between two electrodes of the at least two and thus several electrodes in order to detect or determine the presence of the hand.
  • the heating and detection device can have a measuring unit for this purpose that records the measurement information. No independent measurement of the respective electrode is therefore carried out, but rather the joint measurement using at least two electrodes mentioned above. This makes the detection of the presence of the hand in the gripping area particularly reliable and accurate compared to pure independent measurements.
  • the measurement between the two electrodes can be understood as a coupling of the two electrodes.
  • the heating and detection device is preferably operated with an alternating voltage, so that the steering wheel device can have an alternating voltage source for the heating and detection device or the steering wheel device is supplied with energy by means of an alternating voltage source external to the steering wheel, which can be a component of the motor vehicle.
  • the measurement information can therefore describe an impedance, in particular a capacitive component of the impedance, wherein the heating and detection device has the impedance when it is operated with alternating current
  • This operation with alternating voltage can also be provided in the first aspect of the invention.
  • a first electrode of the two electrodes When measuring between the two electrodes, a first electrode of the two electrodes is controlled to heat the steering wheel device. Heating and detection of the presence of at least part of the hand in the gripping area of the steering wheel device thus take place simultaneously.
  • the measuring mode or detection mode of the heating and detection device is therefore combined with the heating mode of the heating and detection device.
  • a second electrode of the two electrodes is not controlled to heat, but only serves to detect the presence of the hand.
  • the detection of the presence of the hand and thus the measurement between the two electrodes takes place in particular at the beginning and/or at the end of the heating. It therefore takes place during a phase of switching on and/or switching off the first electrode as the electrode for heating. In this phase, a voltage applied to the first electrode is, for example, increased or reduced.
  • the first electrode is operated in an excitation mode in which a temporal variation of an electrical charge of the first electrode is specified.
  • the first electrode is consequently excited or stimulated in the excitation mode. It can therefore alternatively be referred to as a transmitting electrode.
  • the charge of the first electrode is consequently not constant in the excitation mode, so that, for example, a temporally changing electromagnetic field is generated in the heating and detection device.
  • the second electrode of the two electrodes is simultaneously operated in a receiving mode in which capacitive measurement information describing the second electrode can be detected. The second electrode can therefore be referred to as a receiving electrode.
  • the capacitive measurement information is, for example, a capacitance, in particular a capacitive component of the impedance.
  • the detected measurement information is influenced by the stimulated first electrode, that is, by the temporally changing electromagnetic field generated. Since at least the first electrode influences the second electrode, a measurement is carried out between at least these two electrodes and thus a joint measurement.
  • the recorded capacitive measurement information is influenced at least by the temporal variation of the electrical charge of the first electrode, so that the presence of at least part of the hand is recognizable, i.e. can be recognized, by evaluating the recorded capacitive measurement information. It is therefore intended that the first electrode stimulates the second electrode by changing its charge. It is assumed here that the two electrodes are arranged in such a way that the electromagnetic field generated by the change in charge affects the capacitive measurement information recorded by the second electrode and thus the second electrode. Taking into account the predetermined temporal variation of the charge, it is at least possible to estimate which capacitive measurement information is expected for the second electrode, i.e. which capacitive measurement information is stimulated. If the hand now moves into the gripping area of the steering wheel, this has an effect on the capacitive measurement information recorded for the second electrode. This effect can be determined by evaluating the measurement information. This illustrates how the presence of the hand can be detected and thus identified.
  • the first electrode used for heating is in excitation mode due to the voltage applied to it for heating.
  • the second electrode in reception mode, the presence of at least part of the hand is detected in addition to heating, so that the heating and detection functions occur simultaneously. Heating takes place, for example, in an area or zone of the first electrode and the hand is detected in the area or zone of the second electrode.
  • one embodiment provides that a mode of the respective electrode is continuously changed between the excitation mode and the reception mode, whereby only the respective electrode that is operated in the excitation mode is always controlled to heat the steering wheel device.
  • the first electrode is initially controlled for a first time window and then the second electrode for a second time window for heating. After the second time window, the first electrode is again controlled for the first time window for heating and so on.
  • the two time windows can be selected to be the same length or different lengths. It is therefore not intended that the first electrode is constantly operated in the excitation mode and the second electrode in the reception mode, but rather the two electrodes repeatedly switch between the two possible modes.
  • the change between the modes takes place after an interval in the range of milliseconds, for example between 100 and 300 milliseconds.
  • the hand grasps the steering wheel, it is typically in the detection range of two electrodes arranged around the steering wheel rim. The presence of the hand is therefore detected for, for example, the electrode that is currently in receive mode.
  • This can be used to detect, for example, a grasp of the steering wheel rim or the steering wheel by alternately recording and evaluating the capacitive measurement information for the first and second electrodes, with the presence of the hand then being detected for both electrodes in receive mode.
  • more than two electrodes are provided, in particular four electrodes.
  • the other three electrodes can each be operated at least temporarily in the reception mode.
  • the second electrode can be controlled for heating at least partially at the same time, with, for example, a third and fourth electrode of the four electrodes now each being operated in the reception mode.
  • a preferred embodiment provides that the first electrode experiences a voltage change.
  • the first electrode can first be switched off for a predetermined time interval and then switched on.
  • a voltage drop or voltage value is specified via the first electrode, for example when switching on, so that if at least part of the hand is present in the gripping area of the steering wheel device during the voltage change, in particular when switching on, a measured value of the measurement between the two electrodes depends on which part of the steering wheel rim at least part of the hand is present in.
  • connections for two electrodes for example, run at a first location on the steering wheel rim.
  • the voltage drop or voltage value is now specified at the connections for the first electrode, i.e. this electrode is controlled for heating and operated in excitation mode.
  • a high voltage can be applied to a first connection of the two connections of this electrode compared to the voltage applied to a second connection of the two connections.
  • the voltage applied to the second connection is, for example, 0 volts.
  • a maximum measurable value can now be recorded when measuring between the two electrodes.
  • a minimum measurable value is recorded when measuring between the two electrodes.
  • a measurement value is recorded that lies between the maximum and the minimum measurable measurement value. If the second location is opposite the first location, the measurement value is, for example, 50 percent of the maximum measurable measurement value. However, if the second location is, for example, midway between the first location and the opposite location, the measurement value is 25 percent or 75 percent of the maximum measurable measurement value, depending on whether this second location is further away from the first connection or closer to it compared to the opposite location.
  • the location on the steering wheel rim where the hand grips the steering wheel rim can be determined. This means that three or more partially overlapping electrodes are not necessary for this location-accurate detection. This simplifies the heating and detection device compared to other location-accurate detection techniques.
  • the voltage is preferably first reduced to zero by switching the first electrode off and then increased again to the maximum by switching it on.
  • smaller voltage changes without switching it off and then on are possible.
  • Such a voltage change can be specified, for example, by the control device of the steering wheel device.
  • the voltage change can occur when the engine is started, when an energy-intensive driver assistance system of the motor vehicle is activated or deactivated and/or when a vehicle battery of the motor vehicle is charged in recuperation mode and can be used for the location-specific detection of the presence of the hand at the time of this voltage change.
  • a phase of noise in the voltage of the power supply of the steering wheel can be used to carry out the location-specific detection.
  • the second electrode is operated synchronously with the voltage change in receive mode.
  • the described method for spatially resolved detection of the presence of a hand can be transferred to any capacitive sensor that is based, for example, on capacitively detected touches.
  • a touch-sensitive switch for which sliding a finger along the switch is to be detected and evaluated.
  • a slide function can therefore be implemented.
  • the volume of an audio output in the vehicle and/or the temperature of an air conditioning system in the vehicle can be set by detecting a location of the touch on the switch and linking it to a specified setting parameter for the audio output or the air conditioning system.
  • An additional embodiment provides that the spatially resolved determination described above is checked.
  • a voltage change is again applied to the first electrode, for example by first switching it off again for a predetermined time interval and then switching it on.
  • a reverse voltage drop in particular a charge change in the opposite direction, is specified via the first electrode than before, particularly when switching it on.
  • the higher voltage is now applied to the second connection compared to the first connection. This changes the proportions of the maximum measurable measured value that are expected at the individual locations on the steering wheel rim when the hand grasps the steering wheel rim there.
  • the evaluation of the measured value is now repeated, whereby only if the same part of the steering wheel rim is determined in both evaluations is presence information describing this part provided.
  • both measurement values indicate the same location on the steering wheel rim. This is then described by the presence information.
  • the respective location is understood here as a partial area of the steering wheel rim, since the hand that grips the steering wheel rim always covers a certain area (partial area) and thus more than one specific point (location). This ensures that the location-resolved detection of the hand's presence has been carried out reliably before the presence information is provided, for example, to a currently activated driver assistance system in the vehicle.
  • an embodiment provides that after the at least two electrodes have been controlled in the second detection mode, the at least two electrodes are controlled in the measuring mode.
  • the heating and detection device switches to the measuring mode, in which heating takes place and the presence of the hand is detected at the same time, with the joint measurement being carried out for this purpose. It is now checked whether a result relating to the presence of at least part of the hand in the gripping area of the steering wheel device, which was obtained in the second detection mode, matches such a result in the measuring mode.
  • Such a result in the measuring mode is a result relating to the presence of at least part of the hand in the gripping area of the steering wheel device.
  • the two described methods for operating the steering wheel device with the combined heating and detection device are therefore applied one after the other to ensure that no measurement error has occurred when applying the first or second method of the two methods.
  • the method with the measurement mode represents a verification level and a redundant method to the method with the detection modes. This is particularly suitable for driver assistance systems with safety requirements that require or require a redundant design of components and/or functions of the motor vehicle.
  • a further embodiment provides that if the presence of at least part of the hand in the gripping area of the steering wheel device was detected when the at least two electrodes were activated in the measuring mode, the at least two electrodes are then activated in the first detection mode and/or in the second detection mode. It is then checked whether the presence of at least part of the hand in the gripping area of the steering wheel device is also detected by means of the first or second detection mode.
  • the heating and detection device is initially operated according to the second method, which provides the measuring mode in which heating and the presence of the hand are detected at the same time, with the joint measurement being carried out for this purpose. If the presence of the hand is detected here, this result is checked, for which the first method is used.
  • the two described methods for operating the steering wheel device with the combined heating and detection device are therefore applied one after the other to ensure that no measurement error has occurred when applying the second of the two methods.
  • the method with the detection modes represents a verification level and a redundant method to the method with the measurement mode. This is particularly suitable for driver assistance systems with safety requirements that require or require a redundant design of components and/or functions of the motor vehicle.
  • the trigger can be set to detect or determine the absence of the hand instead of detecting or recognizing the presence of at least part of the hand in the gripping area of the steering wheel device.
  • the trigger depends, for example, on the activated driver assistance system.
  • An additional embodiment provides that only if a match was found during the check, result information describing the presence or absence of at least part of the hand in the gripping area of the steering wheel device is recognized and provided, in particular by means of a control device of the steering wheel device. It can therefore be provided that the result of one of the two methods alone is not sufficient to be used further. This leads to a consistently reliable detection of the presence of at least part of the hand, in particular the entire hand, in the gripping area, since this presence is only provided as result information, for example for the activated driver assistance system, if it is detected twice.
  • Advantages of the described methods include: a reduction in the effects of cross talking between the electrodes when detecting the presence of the hand; cross talking can be used to detect moisture in the steering wheel device by taking into account the increase in coupling due to the impedance between the electrodes; improvement of the Heating performance either by optimizing the detection mode measurement periods and/or by using the measurement mode measurement periods; optimizing the quiescent current, since the time for the hand presence measurement is less when the first detection mode is activated; reducing the load on the SHIELD signals; and/or improving electromagnetic interference (EMI) performance, for example by reducing radiated noise (RF noise), since in the first detection mode all electrodes are measured simultaneously.
  • EMI electromagnetic interference
  • a further aspect of the invention relates to a combined heating and detection device for a steering wheel device for a motor vehicle, wherein the heating and detection device has at least two electrodes and is designed to control the at least two electrodes alternately in a heating mode for heating the steering wheel device and in a first detection mode for detecting the presence of at least part of a hand in a gripping area of the steering wheel device.
  • the heating and detection device is designed to record a first measured value jointly for the at least two electrodes in the first detection mode, to check whether the recorded first measured value deviates from a predetermined reference value, and only if this is the case, to control the at least two electrodes in a second detection mode for detecting the presence of at least part of the hand in the gripping area of the steering wheel device, in which a respective second measured value is recorded and evaluated individually for each of the at least two electrodes.
  • At least the embodiments that were described for the first method apply analogously to this heating and detection device.
  • a further aspect of the invention relates to a combined heating and detection device for a steering wheel device for a motor vehicle, wherein the heating and detection device has at least two electrodes and is designed to carry out a measurement between two electrodes of the at least two electrodes in a measuring mode in order to detect the presence of at least part of a hand in a gripping area of the steering wheel device.
  • the heating and detection device is designed to control a first electrode of the two electrodes for heating the steering wheel device during this measurement.
  • At least the embodiments that were described for the second method apply analogously to this heating and detection device.
  • An additional aspect of the invention relates to a steering wheel device for a motor vehicle with a combined heating and detection device as described above.
  • the at least two electrodes of the heating and detection device are arranged distributed on a steering wheel rim of the steering wheel device.
  • One aspect of the invention relates to a motor vehicle with a steering wheel device as described above.
  • the motor vehicle is, for example, a passenger car, a truck, a bus, a motorcycle and/or a moped.
  • the motor vehicle can have the control device described.
  • a further aspect of the invention relates to a control device for the steering wheel device and/or the heating and detection device.
  • the control device is designed to carry out the respective described method.
  • the control device carries out the respective described method, in particular an embodiment or a combination of embodiments of the respective described method.
  • the control device has a processor device.
  • the processor device can have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor).
  • the processor device can have program code, which can alternatively be referred to as a computer program product.
  • the program code can be stored in a data memory of the processor device.
  • a further aspect of the invention relates to a computer program product.
  • the computer program product is a computer program.
  • the computer program product comprises instructions which, when the program is executed by a computer, such as by the control devices, cause the computer to carry out the corresponding steps of the respective method described.
  • the detection of the presence of the hand or at least part of the hand can alternatively be referred to as determining, determining or ascertaining the presence within the meaning of the invention.
  • the detection of the presence of the hand can be understood here as the detection of the presence of at least part of the hand and vice versa.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle with a steering wheel device
  • Fig. 2 is a schematic representation of a steering wheel device
  • Fig. 3 is a schematic representation of a first method for operating a steering wheel device with a combined heating and detection device
  • Fig. 4 is a schematic representation of switch positions for the method in Fig. 3;
  • Fig. 5 is a schematic representation of a second method for operating a steering wheel device with a combined heating and detection device
  • Fig. 6 is a schematic representation of an embodiment of the method according to Fig. 5;
  • Fig. 7 shows a schematic representation of a signal flow graph of a method for the precise location detection of the presence of a hand in a gripping area of a steering wheel device
  • Fig. 8 shows a schematic representation of a signal flow graph of a method for checking the methods according to Fig. 3 and Fig. 5 or Fig. 6.
  • Fig. 8 shows a schematic representation of a signal flow graph of a method for checking the methods according to Fig. 3 and Fig. 5 or Fig. 6.
  • functionally identical components are provided with the same reference symbols.
  • Fig. 1 shows a section of an interior of a motor vehicle 1.
  • the motor vehicle 1 has a steering wheel device 2.
  • the steering wheel device 2 has a heating and detection device 3 which is integrated into the steering wheel device 2 and is therefore a component of the steering wheel device 2 which is arranged below a surface of the steering wheel device 2.
  • the steering wheel device 2 can alternatively be referred to as a steering wheel.
  • the steering wheel device 2 has a steering wheel rim 4 and a central steering wheel cup 9.
  • An axis A runs perpendicular to the surface of the steering wheel device 2.
  • the steering wheel rim 4 or the steering wheel device 2 has an inner side 5 that faces the steering wheel cup 9. It or she also has an outer side 6 that is opposite the inner side 5 and thus faces away from the steering wheel cup 9. The outer side 6 faces an area surrounding the steering wheel device 2.
  • two hands 7 of a user 8 grasp the steering wheel device 2, wherein they encompass the steering wheel rim 4 in two different partial regions of the steering wheel rim 4.
  • Fig. 2 shows the steering wheel device 2 with the combined heating and detection device 3.
  • This has at least two electrodes 10, 11, which are arranged distributed on a steering wheel rim 4 of the steering wheel device 2.
  • two electrodes 10, 11 are sketched as an example.
  • a first electrode 10 of the two electrodes 10, 11 faces the inner side 5.
  • a second electrode 11 of the two electrodes 10, 11 faces the outer side 6.
  • the two electrodes 10, 11 are thus opposite one another.
  • a respective electrode 10, 11 can be arranged on an underside of the steering wheel device 2, which faces a steering wheel column of the steering wheel device 2, and/or on an upper side of the steering wheel device 2 opposite the underside, which faces the user 8.
  • the respective electrode 10, 11 can only face a partial area of the respective side.
  • the steering wheel device 2 and/or the combined heating and detection device 3 has a control device 19.
  • the switch unit 12 is designed to specify a mode for the respective electrode 10, 11.
  • two connections 13 are provided for each of the electrodes 10, 11, which connect the switch unit 12 to a start and an end of the respective electrode 10, 11. Four connecting cables are therefore sketched here.
  • the mode of the respective electrode 10, 11 can be, for example, a heating mode 14, a first detection mode 15, a second detection mode 16 and/or a measuring mode 17.
  • the control device 19 can have a microcontroller 18. This can be referred to as MCU.
  • Fig. 3 illustrates a first method for operating the steering wheel device 2 with the combined heating and detection device 3.
  • the at least two electrodes 10, 11 are controlled alternately in the heating mode 14 for heating the steering wheel device 2 and in the first detection mode 15 for detecting the presence of at least part of the hand 7 in a gripping area of the steering wheel device 2.
  • a voltage U or a current I is plotted against time t. It is clear that here in the heating mode 14 a higher voltage U is applied or a higher current I flows than in the first detection mode 15. In addition, the heating mode 14 lasts longer here than the first detection mode 15.
  • a first measured value is recorded together for the at least two electrodes 10, 11. This takes place, for example, in a method step S1.
  • a check is then carried out in a method step S2 to see whether the recorded first measured value deviates from a predetermined reference value. This is determined here during the second activation in the first detection mode 15.
  • a reference value deviation 20 therefore occurs. Only if this occurs, i.e. only if the recorded first measured value deviates from the predetermined reference value, are the at least two electrodes 10, 11 activated in a method step S3 in the second detection mode 16.
  • the second detection mode 16 is designed to detect the presence of at least part of the hand 7 in the gripping area of the steering wheel device 2.
  • a respective second measured value is recorded and evaluated individually for each of the at least two electrodes 10, 11.
  • a single measurement is carried out for the first electrode 10 and for the second electrode 11.
  • the electrode 10, 11 of the at least two electrodes 10, 11 can be determined in whose detection range at least part of the hand 7 is present.
  • the at least two electrodes 10, 11 can be controlled again in the heating mode 14 in a method step S4.
  • the mode then changes back to the first detection mode 15, for example, and so on.
  • Fig. 4 illustrates the difference between the first detection mode 15 and the second detection mode 16.
  • individual switches 21 are sketched for each of the two electrodes 10, 11, via which the respective electrode 10, 11 can be connected to or disconnected from an alternating current source 22 at its input and output.
  • the alternating current source 22 is, for example, a component of the control device 19.
  • the first detection mode 15 all individual switches 21 are closed so that both electrodes 10, 11 are measured together. The result is the first measured value.
  • the same potential is applied to both electrodes 10, 11.
  • the individual switches 21 are open for one of the two electrodes 10, 11 and closed for the other. In the upper illustration, the second electrode 11 can therefore be measured individually and in the lower illustration the first electrode 10.
  • Fig. 5 illustrates a second method for operating the steering wheel device 2 with the combined heating and detection device 3.
  • the heating and detection device 3 is operated in measuring mode 17.
  • a measurement is carried out between two electrodes 10, 11 of the at least two electrodes 10, 11 in order to detect the presence of at least part of a hand 7 in the gripping area of the steering wheel device 2.
  • the first electrode 10 of the two electrodes 10, 11 is controlled to heat the steering wheel device 2.
  • the first electrode 10 is in an excitation mode in which a temporal variation of an electrical charge of the first electrode 10 is specified.
  • the second electrode 11 is simultaneously operated in a receiving mode in which capacitive measurement information describing the second electrode 11 can be recorded.
  • the recorded capacitive measurement information is influenced at least by the temporal variation of the electrical charge of the first electrode 10.
  • a mode of the respective electrode 10, 11 can be continuously switched between the excitation mode and the reception mode, whereby only the respective electrode 10, 11 that is operated in the excitation mode is controlled to heat the steering wheel device 2.
  • heating is initially achieved using the first electrode 10, which is operated in excitation mode.
  • This electrode 10 is therefore symbolically assigned to heating mode 14.
  • the measurement information is recorded for the second electrode 11, which is operated in reception mode. This therefore measures the presence or absence of the hand 7. It is therefore marked as measurement mode 17.
  • the two electrodes 10, 11 then change modes, so that the second electrode 11 now contributes to heating and the first electrode 10 contributes to detecting the hand 7, i.e. to recognizing the presence of the hand 7.
  • heating can be carried out continuously using one of the electrodes 10, 11.
  • the outlined time sequence is then repeated, for example.
  • Fig. 6 shows a schematic of the second method with more than two electrodes 10, 11.
  • a third electrode 23 and a fourth electrode 24 are provided.
  • the steering wheel device 2 therefore has four electrodes 10, 11, 23, 24. More than four electrodes 10, 11, 23, 24 can be provided.
  • heating is initially carried out with the third electrode 23 and a measurement is taken between this and the first electrode 10 to detect the presence of the hand 7. While the third electrode 23 is still heating, heating can already begin with the fourth electrode 24 and measuring can be taken between this and the second electrode 11 to detect the presence of the hand 7.
  • a measurement can also be carried out with one of the other electrodes 10, 11, 23, 24 in receive mode to detect the presence of the hand 7.
  • a measurement can also be carried out together with the second electrode 11 or the fourth electrode 24 for detecting the presence of the hand 7 when the excitation mode of the third electrode 23 is switched off. Since a time duration of the respective measurement for detecting the presence of the hand 7, which is again marked here as measurement mode 17, is shorter than the respective heating duration, which is marked here as heating mode 14, two measurements can therefore be carried out together with several electrodes 10, 11, 23, 24 in the reception mode during heating.
  • the steering wheel device 2 can be heated simultaneously in several sub-areas, since the individual heating phases can at least partially overlap in time.
  • Fig. 7 shows further method steps for the second method.
  • the first electrode 10 is first switched off for a predetermined time interval and then switched on in a method step S6, wherein a voltage drop or voltage value is specified via the first electrode 10 when switched on.
  • a measured value of the measurement between the two electrodes 10, 11 depends on which part of the steering wheel rim 4 at least part of the hand 7 is present in.
  • the presence of at least part of the hand 7 is now detected in a spatially resolved manner by evaluating the measured value. Partial area information 25 can therefore be determined which indicates the part of the steering wheel rim 4 for which presence was detected.
  • a method step S7 the first electrode 10 is first switched off again for a predetermined time interval and then switched on in a method step S8.
  • a reverse voltage drop in particular a charge change in the opposite direction, is specified via the first electrode 10 than before and the evaluation of the measured value is repeated. Therefore, a further partial area information 25' is determined here.
  • the two partial area information items 25, 25' are therefore compared with one another. Only if the same partial area of the steering wheel rim 4 was determined in both evaluations is presence information 26 describing this partial area provided in a method step S10.
  • the presence information 26 can correspond to the partial area information 25, 25' or contain additional information, for example an indication that the partial area was determined twice.
  • step S5 can be repeated or the method can be terminated without the presence information 26 being provided.
  • Fig. 8 shows that after controlling the at least two electrodes 10, 11 in the second detection mode 16, the at least two electrodes 10, 11 are controlled in the measuring mode 17. It can then be checked in a method step S11 whether a result concerning the presence of at least part of the hand 7 in the gripping area of the steering wheel device 2, which was obtained in the second detection mode 16, matches such a result in the measuring mode 17. If this is the case, result information describing the two results is determined and provided in a method step S12.
  • the at least two electrodes 10, 11 can then be activated in the first detection mode 15 and/or in the second detection mode 16.
  • the result information 27 which describes the presence or absence of at least part of the hand 7 in the gripping area of the steering wheel device 2, is determined and provided.
  • the result information 27 can then be provided by the control device 19 of the steering wheel device 2 for a control unit of the motor vehicle 1. For this purpose, it can be transmitted to the control unit.
  • the examples show a cross-talk and heating improvement for a hand recognition function with several zones, i.e. with several electrodes 10, 11.

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Abstract

Die Erfindung betrifft zwei Verfahren zum Betreiben einer Lenkradvorrichtung (2) mit einer kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung (3), die zumindest zwei Elektroden (10, 11) aufweist. Im ersten Verfahren werden die Elektroden (10, 11) abwechselnd in einem Heizmodus (14) und in einem ersten Detektionsmodus (15) zum Erkennen einer Anwesenheit einer Hand (7) angesteuert, in dem gemeinsam für die Elektroden (10, 11) ein erster Messwert erfasst (S1) und überprüft wird (S2), ob der erfasste erste Messwert von einem Referenzwert abweicht, wobei nur, falls dies der Fall ist, die Elektroden (10, 11) in einem zweiten Detektionsmodus (16) angesteuert werden (S3), in dem für jede der Elektroden (10, 11) einzeln ein jeweiliger zweiter Messwert erfasst und ausgewertet wird. Im zweiten Verfahren wird eine Messung zwischen zwei Elektroden (10, 11) durchgeführt, um die Anwesenheit zu erkennen, wobei bei dieser Messung eine erste Elektrode (10) der zwei Elektroden (10, 11) zum Heizen der Lenkradvorrichtung (2) angesteuert wird.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Lenkradvorrichtung mit einer kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung sowie Heiz- und Detektionseinrichtungen
Die Erfindung betrifft zwei Verfahren zum Betreiben einer Lenkradvorrichtung mit einer kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung. Zudem betrifft die Erfindung zwei kombinierte Heiz- und Detektionseinrichtung für eine Lenkradvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, eine Lenkradvorrichtung mit einer kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkradvorrichtung.
Ein Kraftfahrzeug kann eine Lenkradvorrichtung aufweisen, in die eine Detektionseinrichtung integriert ist. Die Detektionseinrichtung ist dazu ausgebildet, festzustellen, ob ein Benutzer des Kraftfahrzeugs zu einem aktuellen Zeitpunkt die Lenkradvorrichtung mit zumindest einem Teil einer Hand berührt beziehungsweise mit zumindest einer Hand umgreift oder nicht. Die Detektionseinrichtung kann also eine Handerkennungsfunktion, die alternativ als Hands-On-Detection (HOD) bezeichnet werden kann, bereitstellen. Ein Überprüfen, ob der Benutzer mit zumindest dem Teil der Hand die Lenkradvorrichtung berührt beziehungsweise mit zumindest der Hand die Lenkradvorrichtung umgreift, kann beispielsweise durchgeführt werden, um festzustellen, ob der Benutzer bereit ist, eine manuelle Lenkung des Kraftfahrzeugs wieder zu übernehmen, falls die Lenkung des Kraftfahrzeugs aktuell von einer zumindest teilautomatischen, insbesondere vollautomatischen Funktion, beispielsweise einem Fahrerassistenzsystem, durchgeführt wird. Der Benutzer ist daher bevorzugt ein Fahrer des Kraftfahrzeugs.
Die Detektionseinrichtung kann als kapazitive Detektionseinrichtung ausgebildet sein. Sie weist typischerweise einen kapazitiven Sensor auf. Der kapazitive Sensor umfasst zumindest eine Elektrode und bevorzugt mehrere Elektroden. Die zumindest eine Elektrode kann beispielsweise als eine Matte ausgebildet sein, die um ein Lenkradskelett der Lenkradvorrichtung herum angeordnet ist.
Mittels der Matte und somit mittels der Elektrode oder Elektroden kann beispielsweise zudem eine Heizfunktion für das Lenkrad realisierbar sein. Die Heizfunktion kann beispielsweise ein Erhöhen einer Temperatur des Lenkrads auf eine vorgegebene Solltemperatur vorgeben und umsetzen. Die Detektionseinrichtung kann also eigentlich eine kombinierte Heiz- und Detektionseinrichtung sein. Typischerweise weist eine solche kombinierte Heiz- und Detektionseinrichtung verschiedene Betriebsmodi auf, in denen sie abwechselnd betrieben wird. Beispielsweise kann sie abwechselnd für ein erstes Zeitfenster in einem Heizmodus zum Heizen der Lenkradvorrichtung angesteuert werden und für ein zweites Zeitfenster in einem Detektionsmodus zum Erkennen der Anwesenheit zumindest des Teils der Hand in einem Greifbereich der Lenkradvorrichtung. Dies führt jedoch im Falle von mehreren Elektroden, die alle vermessen werden müssen, zu relativ langen Unterbrechungen des Heizens während des Detektionsmodus. Es kann daher energieintensiv sein, die Lenkradvorrichtung zum Beispiel auf eine vorgegebene Solltemperatur zu bringen und dort zu halten. Die kombinierte Heiz- und Detektionseinrichtung ist daher wenig effizient.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels derer sowohl ein Erkennen einer Anwesenheit einer Hand in einem Greifbereich einer Lenkradvorrichtung als auch deren Heizen effizient durchgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkradvorrichtung mit einer kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung. Die Lenkradvorrichtung kann alternativ als Lenkrad bezeichnet werden. Die Lenkradvorrichtung ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Insbesondere ist sie im Kraftfahrzeug verbaut. Dieses Verfahren kann als erstes Verfahren bezeichnet werden.
Die Heiz- und Detektionseinrichtung weist zumindest zwei Elektroden auf, die verteilt auf einem Lenkradkranz der Lenkradvorrichtung angeordnet sind. Die jeweilige Elektrode kann als Matte, insbesondere als Sensormatte, ausgebildet sein. Zum Beispiel kann eine erste Elektrode der zumindest zwei Elektroden in zumindest einem Teilbereich einer Innenseite der Lenkradvorrichtung, die einem Lenkradtopf der Lenkradvorrichtung zugewandt ist, angeordnet sein. Eine zweite Elektrode der zumindest zwei Elektroden kann an zumindest einem Teilbereich einer der Innenseite gegenüberliegenden Außenseite der Lenkradvorrichtung angeordnet sein. Hierdurch wird deutlich, dass sich Elektroden zum Beispiel gegenüberliegen können, bezogen beispielsweise auf ein Lenkradskelett der Lenkradvorrichtung. Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine der Elektroden zumindest an einem Teilbereich einer Unterseite der Lenkradvorrichtung angeordnet sein, die einer Lenkradsäule der Lenkradvorrichtung zugewandt ist, und/oder an zumindest einem Teilbereich einer der Unterseite gegenüberliegenden Oberseite der Lenkradvorrichtung, die einem Fahrersitz des Kraftfahrzeugs zugewandt ist, wenn die Lenkradvorrichtung in einer vorgesehenen Einbaulage im Kraftfahrzeug verbaut ist.
Die zumindest zwei Elektroden werden abwechselnd in einem Heizmodus zum Heizen der Lenkradvorrichtung und in einem ersten Detektionsmodus zum Erkennen einer Anwesenheit zumindest eines Teils einer Hand in einem Greifbereich der Lenkradvorrichtung angesteuert. Zum Beispiel können die Elektroden für ein erstes Zeitfenster von beispielsweise 8 Millisekunden im Heizmodus betrieben werden und danach für ein zweites Zeitfenster von beispielsweise 2 Millisekunden im ersten Detektionsmodus. Die beiden Zeitfenster können alternativ dazu gleich lang sein. Andere Zeitfenster als die genannten sind möglich. Zum Einstellen des jeweiligen Modus kann ein Schalter der Heiz- und Detektionseinrichtung vorgesehen sein, mittels dessen zwischen den Modi gewechselt werden kann.
Es ist vorgesehen, dass im ersten Detektionsmodus gemeinsam für die zumindest zwei Elektroden ein erster Messwert erfasst wird. Der erste Messwert hängt zum Beispiel davon ab, ob zumindest der Teil der Hand im Greifbereich anwesend ist oder nicht. Der erste Messwert variiert zudem zum Beispiel abhängig davon, ob nur einzelne Finder der Hand den Lenkradkranz berühren oder ob mit der Hand der Lenkradkranz umgriffen wird. Ferner wird der erste Messwert beispielsweise davon beeinflusst, ob eine einzige Hand oder zwei Hände im Greifbereich anwesend sind. Der Greifbereich ist beispielsweise eine Oberfläche der Lenkradvorrichtung, die im Erfassungsbereich zumindest einer der mehreren Elektroden der Heiz- und Detektionseinrichtung angeordnet ist. Der erste Messwert wird für alle Elektroden, das heißt zumindest für die zwei Elektroden, zusammen erfasst. Dies bedeutet, dass er für die Elektroden gleichzeitig erfasst wird. Hierfür finden beispielsweise für alle Elektroden parallel Messungen statt, wobei genau ein einziger Wert ermittelt wird, der all diese Messungen zusammengenommen beschreibt. Dieser einzige Wert ist der erste Messwert. Im ersten Detektionsmodus werden die zumindest zwei Elektroden beispielsweise parallel mit demselben Potenzial betrieben.
Es wird überprüft, ob der erfasste erste Messwert von einem vorgegebenen Referenzwert abweicht, wobei nur falls dies der Fall ist die zumindest zwei Elektroden in einem zweiten Detektionsmodus zum Erkennen der Anwesenheit zumindest des Teils der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung angesteuert werden. Der Referenzwert kann zum Beispiel abhängig von einem aktivierten Fahrerassistenzsystem vorgegeben werden. Er kann daher beispielsweise derart gewählt sein, dass anhand der Abweichung vom Referenzwert erkannt wird, ob der Lenkradkranz beidhändig umgriffen wird oder ob kein Teil der Hand im Greifbereich anwesend ist. Je nachdem, ob aktuell ein Berühren und/oder Umgreifen des Lenkradkranzes verlangt wird oder nicht, kann also der Referenzwert entsprechend gewählt werden. Der erste Messwert weicht vom vorgegebenen Referenzwert ab, wenn er größer oder kleiner als dieser ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein Referenzwertebereich vorgegeben sein, also ein Intervall von mehreren Referenzwerten. Falls der erste Messwert außerhalb des vorgegebenen Referenzwertebereichs liegt, wird in den zweiten Detektionsmodus gewechselt.
Falls der erste Messwert nicht vom vorgegebenen Referenzwert abweicht, das heißt mit diesem übereinstimmt, beziehungsweise falls er im vorgegebenen Referenzwertebereich liegt, wechselt die Heiz- und Detektionseinrichtung zurück in den Heizmodus. Das abwechselnde Ansteuern im Heizmodus und ersten Detektionsmodus wird also fortgesetzt. In diesem Fall findet kein Wechsel in den zweiten Detektionsmodus statt.
Im zweiten Detektionsmodus wird für jede der zumindest zwei Elektroden einzeln ein jeweiliger zweiter Messwert erfasst und ausgewertet. Es finden im zweiten Detektionsmodus zum Beispiel Eigenmessungen (self measurements) für jede der zumindest zwei Elektroden statt. Bei genau zwei Elektroden wird also zuerst der zweite Messwert für die erste Elektrode und anschließend der zweite Messwert für die zweite Elektrode erfasst oder umgekehrt. Dies beansprucht jedoch mehr Zeit als die gemeinsame Messung im ersten Detektionsmodus. Hierdurch wird ein zeitlicher Abstand zwischen zwei Heizphasen verlängert, wodurch zumindest das Heizen effizient wird. Alternativ oder zusätzlich zur Eigenmessung können bei mehr als zwei Elektroden Gemeinschaftsmessungen (mutual measurements) durchgeführt werden, bei denen jeweils immer mindestens zwei Elektroden gegenseitig vermessen werden. Diese Gemeinschaftsmessungen ermöglichen ebenfalls, dass für jede der Elektroden ein jeweiliger zweiter Messwert bestimmt wird.
Der jeweilige zweite Messwert wird zudem ausgewertet. Das Auswerten umfasst beispielsweise, dass für jeden der zweiten Messwerte ein Abgleich mit einem weiteren Referenzwert und/oder einem weiteren Referenzwertebereich erfolgt. Es wird also beispielsweise als ein Ergebnis der Messungen im zweiten Detektionsmodus festgestellt, ob die mittels des Referenzwerts beziehungsweise des Referenzwertebereichs vorgegebene Anwesenheit oder Abwesenheit der Hand im Greifbereich ebenfalls bei den einzelnen Messungen an den Elektroden erkannt, das heißt festgestellt werden kann oder nicht. Ein detailliertes Messen der einzelnen Elektroden finden also nur dann statt, wenn die zuvor erfolgte gemeinsame Messung eine Auffälligkeit gezeigt hat. Hierdurch wird die Detektionsfunktion der Heiz- und Detektionseinrichtung effizient. Insgesamt wird also sowohl das Erkennen der Anwesenheit der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung als auch deren Heizen effizient durchgeführt.
Weitere Vorteile sind, dass zumindest im ersten Detektionsmodus eine Beeinflussung der Messung durch ein gegenseitiges Beeinflussen der Elektroden (cross talk) reduziert wird. Dies liegt zumindest daran, dass die zumindest zwei Elektroden parallel mit demselben Potenzial betrieben werden, wenn sie gemeinsam vermessen werden. Außerdem kann der Referenzwert beziehungsweise der Referenzwertebereich die Beeinflussung mitumfassen. Ferner kann eine Abschirmung der Elektroden und/oder einer Elektronik der Lenkradvorrichtung, das heißt ein sogenanntes SHIELD-Signal, verbessert werden, da die Elektroden im ersten Detektionsmodus parallel mit demselben Potential betrieben werden. Dies bewirkt eine homogene Ladung der Elektroden. Hierdurch wird das Messen einer Kapazitätsveränderung im Falle der Anwesenheit zumindest des Teils der Hand im Greifbereich verbessert.
Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass durch jeweiliges Auswerten des jeweiligen erfassten zweiten Messwerts diejenige Elektrode der zumindest zwei Elektroden ermittelt wird, in deren Erfassungsbereich zumindest der Teil der Hand anwesend ist. Bei den einzelnen Messungen im zweiten Detektionsmodus kann somit festgestellt werden, in welchem Teilbereich des Lenkradkranzes die Hand angeordnet ist und in welchem nicht. Dies ist besonders sinnvoll bei mehr als zwei Elektroden, die verteilt am Lenkradkranz angeordnet sind und dieses in mehrere Zonen unterteilen. Es kann dann für jede Zone individuell die Anwesenheit oder Abwesenheit des zumindest Teils der Hand erkannt und bereitgestellt werden. Außerdem kann anhand des jeweiligen Messwerts unterschieden werden, ob einzelne Finger oder die ganze Hand im Greifbereich anwesend sind. Es kann hierbei auf bekannte Methoden zum Auswerten von Messwerten einer Detektionseinrichtung einer Lenkradvorrichtung zurückgegriffen werden.
Zudem sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass die zumindest zwei Elektroden nach dem Ansteuern im zweiten Detektionsmodus wieder im Heizmodus angesteuert werden. Nachdem jede der Elektroden einzeln vermessen wurde, findet also ein Wechsel des Modus zurück zum Heizmodus statt. Anschließend kann beispielsweise erneut der erste Detektionsmodus vorgesehen sein. Die Heiz- und Detektionseinrichtung versucht somit stets, sofern dies der erste Messwert zulässt, abwechselnd zwischen dem Heizmodus und dem ersten Detektionsmodus zu wechseln. Falls dennoch ein Wechsel in den zweiten Detektionsmodus nötig ist, wird jedoch so bald wie möglich zurück in den Heizmodus sowie zurück zum abwechselnden Betreiben im Heizmodus und ersten Detektionsmodus zurückgekehrt. Dies trägt dazu bei, dass stets sowohl das Erkennen der Anwesenheit der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung als auch deren Heizen effizient durchgeführt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkradvorrichtung mit einer kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung, die zumindest zwei Elektroden aufweist, die verteilt auf einem Lenkradkranz der Lenkradvorrichtung angeordnet sind. Die Lenkradvorrichtung entspricht von der Anordnung und Ausgestaltung der Elektroden her zum Beispiel der oben beschriebenen Lenkradvorrichtung. In einem Messmodus wird eine Messung zwischen zwei Elektroden der zumindest zwei Elektroden durchgeführt, um eine Anwesenheit zumindest eines Teils einer Hand in einem Greifbereich der Lenkradvorrichtung zu erkennen. Dieses Verfahren kann als zweites Verfahren bezeichnet werden.
Die Heiz- und Detektionseinrichtung ist also dazu ausgebildet, eine Messung zwischen zwei Elektroden der zumindest zwei und somit mehreren Elektroden durchzuführen, um die Anwesenheit der Hand zu erkennen beziehungsweise zu bestimmen. Durch Auswerten einer Messinformation, die bei der Messung zwischen den zwei Elektroden ermittelt wird, kann also die Anwesenheit der Hand oder die Abwesenheit der Hand im Greifbereich erkannt werden. Die Heiz- und Detektionseinrichtung kann hierfür eine Messeinheit aufweisen, die die Messinformation erfasst. Es wird also keine Eigenmessung der jeweiligen Elektrode durchgeführt, sondern die oben bereits genannte Gemeinschaftsmessung mittels zumindest zwei Elektroden. Hierdurch wird das Erkennen der Anwesenheit der Hand im Greifbereich im Vergleich zur reinen Eigenmessungen besonders zuverlässig und genau. Die Messung zwischen den zwei Elektroden kann als Kopplung der beiden Elektroden verstanden werden.
Die Heiz- und Detektionseinrichtung wird bevorzugt mit einer Wechselspannung betrieben, sodass die Lenkradvorrichtung eine Wechselspannungsquelle für die Heiz- und Detektionseinrichtung aufweisen kann beziehungsweise die Lenkradvorrichtung mittels einer lenkradexternen Wechselspannungsquelle, die eine Komponente des Kraftfahrzeugs sein kann, mit Energie versorgt wird. Die Messinformation kann daher eine Impedanz, insbesondere einen kapazitiven Anteil der Impedanz, beschreiben, wobei die Heiz- und Detektionseirichtung die Impedanz aufweist, wenn sie mit Wechselstrom beaufschlagt wird. Dieses Betreiben mit Wechselspannung kann zudem im ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen sein.
Bei der Messung zwischen den zwei Elektroden wird eine erste Elektrode der zwei Elektroden zum Heizen der Lenkradvorrichtung angesteuert. Es findet somit gleichzeitig das Heizen und das Erkennen der Anwesenheit zumindest des Teils der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung statt. Der Messmodus oder Detektionsmodus der Heiz- und Detektionseinrichtung wird also kombiniert mit dem Heizmodus der Heiz- und Detektionseinrichtung. Eine zweite Elektrode der zwei Elektroden wird nicht zum Heizen angesteuert, sondern diese dient nur dem Erkennen der Anwesenheit der Hand.
Das Erkennen der Anwesenheit der Hand und somit die Messung zwischen den zwei Elektroden erfolgt insbesondere an einem Anfang und/oder an einem Ende des Heizens. Es erfolgt somit während einer Phase eines Anschaltens und/oder Ausschaltens der ersten Elektrode als Elektrode zum Heizen. In dieser Phase wird eine an der ersten Elektrode angelegte Spannung beispielsweise erhöht beziehungsweise reduziert.
Hierdurch wird es möglich, dass sowohl das Erkennen der Anwesenheit der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung als auch deren Heizen effizient durchgeführt wird, da diese beiden Aufgaben der Heiz- und Detektionseinrichtung gleichzeitig und somit nicht zwangsläufig nacheinander durchgeführt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass als Messung zwischen den zwei Elektroden die erste Elektrode in einem Anregungsmodus, in dem eine zeitliche Variation einer elektrischen Ladung der ersten Elektrode vorgegeben ist, betrieben wird. Die erste Elektrode wird folglich im Anregungsmodus angeregt oder stimuliert. Sie kann daher alternativ als sendende Elektrode bezeichnet werden. Die Ladung der ersten Elektrode ist im Anregungsmodus folglich nicht konstant, sodass zum Beispiel ein sich zeitlich änderndes elektromagnetisches Feld in der Heiz- und Detektionseinrichtung erzeugt wird. Die zweite Elektrode der zwei Elektroden wird zeitgleich in einem Empfangsmodus, in dem eine die zweite Elektrode beschreibende kapazitive Messinformation erfassbar ist, betrieben. Die zweite Elektrode kann folglich als empfangende Elektrode bezeichnet werden. Die kapazitive Messinformation ist beispielsweise eine Kapazität, insbesondere ein kapazitiver Anteil der Impedanz. Die erfasste Messinformation wird durch die stimulierte erste Elektrode, das heißt durch das erzeugte sich zeitlich ändernde elektromagnetische Feld, beeinflusst. Da zumindest die erste Elektrode die zweite Elektrode beeinflusst, wird eine Messung zwischen zumindest diesen beiden Elektroden durchgeführt und somit eine Gemeinschaftsmessung.
Die erfasste kapazitive Messinformation ist zumindest von der zeitlichen Variation der elektrischen Ladung der ersten Elektrode beeinflusst, sodass durch Auswerten der erfassten kapazitiven Messinformation die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand erkennbar ist, das heißt erkannt werden kann. Es ist also vorgesehen, dass mit der ersten Elektrode durch Veränderung deren Ladung eine Stimulation der zweiten Elektrode erreicht wird. Hierbei wird angenommen, dass die beiden Elektroden derart zueinander angeordnet sind, dass das durch die Änderung der Ladung erzeugte elektromagnetische Feld sich auf die kapazitive Messinformation, die von der zweiten Elektrode erfasst wird, und somit auf die zweite Elektrode auswirkt. Unter Berücksichtigung der vorgegebenen zeitlichen Variation der Ladung kann zumindest abgeschätzt werden, welche kapazitive Messinformation für die zweite Elektrode erwartet wird, das heißt welche kapazitive Messinformation stimuliert wird. Bewegt sich nun die Hand in den Greifbereich des Lenkrads hat dies eine Auswirkung auf die kapazitive Messinformation, die für die zweite Elektrode erfasst wird. Diese Auswirkung kann durch Auswerten der Messinformation ermittelt werden. Dies verdeutlich, wie die Anwesenheit der Hand erkannt und somit festgestellt werden kann.
Die zum Heizen verwendete erste Elektrode ist hier aufgrund der zum Heizen an dieser angelegten Spannung im Anregungsmodus. Mittels der zweiten Elektrode im Empfangsmodus wird zusätzlich zum Heizen die Anwesenheit des zumindest Teils der Hand erkannt, sodass Heiz- und Detektionsfunktion gleichzeitig erfolgen. Das Heizen erfolgt hierbei beispielsweise in einem Bereich oder einer Zone der ersten Elektrode und das Detektieren der Hand im Bereich oder der Zone der zweiten Elektrode.
Zudem sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass kontinuierlich ein Modus der jeweiligen Elektrode zwischen dem Anregungsmodus und dem Empfangsmodus gewechselt wird, wobei immer nur die jeweilige Elektrode, die im Anregungsmodus betrieben wird, zum Heizen der Lenkradvorrichtung angesteuert wird. Bei genau zwei Elektroden wird also beispielsweise zunächst die erste Elektrode für ein erstes Zeitfenster und danach die zweite Elektrode für ein zweites Zeitfenster zum Heizen angesteuert. Nach dem zweiten Zeitfenster wird wieder die erste Elektrode für das erste Zeitfenster zum Heizen angesteuert und so weiter. Die beiden Zeitfenster können gleich lang oder unterschiedlich lang gewählt sein. Es ist also nicht vorgesehen, dass andauernd die erste Elektrode im Anregungsmodus und die zweite Elektrode im Empfangsmodus betrieben wird, sondern die beiden Elektroden wechseln immer wieder zwischen den beiden möglichen Modi. Es ist hierbei vorgesehen, dass beispielsweise der Wechsel zwischen den Modi nach einem Intervall erfolgt, das im Bereich von Millisekunden liegt, beispielsweise zwischen 100 und 300 Millisekunden. Falls beispielsweise die die Hand das Lenkrad umgreift, befindet sich diese typischerweise im Erfassungsbereich von zwei Elektroden, die um den Lenkradkranz herum angeordnet sind. Die Anwesenheit der Hand wird folglich für beispielsweise die Elektrode erkannt, die sich aktuell im Empfangsmodus befinden. Hierdurch kann beispielsweise ein Umgreifen des Lenkradkranzes beziehungsweise des Lenkrads nachgewiesen werden, indem abwechselnd für die erste und zweite Elektrode jeweilige die kapazitive Messinformation erfasst und ausgewertet wird, wobei dann für beide Elektroden im Empfangsmodus jeweils die Anwesenheit der Hand erkannt wird.
Bevorzugt sind mehr als zwei Elektroden vorgesehen, insbesondere vier Elektroden. Während oder zeitlich versetzt zu einem Betreiben beispielsweise der ersten Elektrode zum Heizen, können die anderen drei Elektroden jeweils zumindest temporär im Empfangsmodus betrieben werden. Zumindest teilweise zeitgleich kann beispielsweise die zweite Elektrode zum Heizen angesteuert werden, wobei zum Beispiel eine dritte und vierte Elektrode der vier Elektroden nun jeweils im Empfangsmodus betrieben werden. Es können somit mehrere Teilbereiche des Lenkradkranzes gleichzeitig geheizt werden, falls die Heiz- und Detektionseinrichtung mehr als zwei Elektroden aufweist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die erste Elektrode eine Spannungsänderung erfährt. Hierfür kann die erste Elektrode zunächst für ein vorgegebenes Zeitintervall ausgeschaltet werden und daraufhin eingeschalten werden. Es wird, zum Beispiel beim Einschalten, über die erste Elektrode ein Spannungsabfall bzw. Spannungswert vorgegeben, sodass, falls während der Spannungsänderung, insbesondere des Einschaltens, zumindest der Teil der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung anwesend ist, ein Messwert der Messung zwischen den zwei Elektroden abhängig davon ist, in welchem Teilbereich des Lenkradkranzes zumindest der Teil der Hand anwesend ist. Durch Auswerten des Messwerts wird die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand ortsaufgelöst erkannt. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass an einem ersten Ort des Lenkradkranzes, Anschlüsse für beispielsweise zwei Elektroden verlaufen. An den Anschlüssen für die erste Elektrode wird nun der Spannungsabfall bzw. Spannungswert vorgegeben, das heißt diese Elektrode wird zum Heizen angesteuert und im Anregungsmodus betrieben. Zum Beispiel kann an einem ersten Anschluss der zwei Anschlüsse dieser Elektrode eine im Vergleich zur Spannung, die an einem zweiten Anschluss der zwei Anschlüsse angelegt ist, hohe Spannung angelegt sein. Die am zweiten Anschluss angelegte Spannung liegt beispielsweise bei 0 Volt. Im Bereich des ersten Anschlusses kann nun bei der Messung zwischen den zwei Elektroden ein maximal messbarer Messwert erfasst werden. Im Bereich des zweiten Anschlusses wird jedoch bei der Messung zwischen den zwei Elektroden ein minimal messbarer Messwert erfasst.
Befindet sich nun zumindest der Teil der Hand an einem zweiten Ort am Lenkradkranz, der vom ersten Ort verschieden ist, wird ein Messwert erfasst, der zwischen dem maximal und dem minimal messbaren Messwert liegt. Befindet sich der zweite Ort gegenüber dem ersten Ort beträgt der Messwert beispielsweise 50 Prozent des maximal messbaren Messwerts. Befindet sich der zweite Ort jedoch beispielsweise mittig zwischen dem ersten Ort und dem gegenüberliegenden Ort, beträgt der Messwert 25 Prozent oder 75 Prozent des maximal messbaren Messwerts, je nachdem ob dieser zweite Ort weiter entfernt vom ersten Anschluss liegt beziehungsweise näher an diesem liegt verglichen mit dem gegenüberliegenden Ort. Mit beispielsweise zwei Elektroden kann also der Ort am Lenkradkranz ermittelt werden, an dem die Hand den Lenkradkranz umgreift. Es sind also nicht beispielsweise drei oder mehr sich teilweise überlappende Elektroden für diese ortsgenaue Erfassung nötig. Dies führt zu einer Vereinfachung der Heiz- und Detektionseinrichtung verglichen mit anderen ortsgenauen Erkennungstechniken.
Alternativ oder zusätzlich zum Aus- und Einschalten der ersten Elektrode kann es vorgesehen sein, dass eine andere, im Vergleich dazu kleinere Spannungsänderung an der ersten Elektrode vorgegeben wird. Desto größer diese Spannungsänderung ist, desto besser kann die ortsgenaue Erkennung erfolgen. Daher wird bevorzugt die Spannung zunächst auf null reduziert, indem die erste Elektrode ausgeschaltet wird, und danach wieder maximal erhöht, indem sie eingeschaltet wird. Kleinere Spannungsänderungen ohne das Aus- und anschließende Einschalten sind jedoch möglich. Ein solche Spannungsänderung kann beispielsweise von der Steuervorrichtung der Lenkradvorrichtung vorgegeben werden. Ferner kann die Spannungsänderung bei einem Motorstart, einem Aktivieren oder Deaktivieren eines energieintensiven Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs und/oder bei einem Laden einer Fahrzeugbatterie des Kraftfahrzeugs in einem Rekuperationsbetrieb auftreten und zur ortsgenauen Erkennung der Anwesenheit der Hand zum Zeitpunkt dieser Spannungsänderung verwendet werden. Es kann eine Phase eines Rauschens in der Spannung der Energieversorgung des Lenkrads genutzt werden, um die ortsgenaue Erkennung durchzuführen. In diesen Beispielen wird davon ausgegangen, dass die zweite Elektrode synchron zur Spannungsänderung im Empfangsmodus betrieben wird. Das beschriebene Verfahren zum ortsaufgelösten Erkennen der Anwesenheit der Hand kann auf beliebig gestaltete kapazitive Sensoren übertragen werden, die beispielsweise auf kapazitiv erfassten Berührungen basieren. Es eignet sich beispielsweise für einen berührungsempfindlichen Schalter, für den ein Entlanggleiten mit einem Finger über den Schalter erfasst und ausgewertet werden soll. Es kann also eine Slide-Funktion realisiert werden. Mittels dieses Schalters kann beispielsweise eine Lautstärke einer Audioausgabe im Kraftfahrzeug und/oder eine Temperatur einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs eingestellt werden, indem ein Ort des Berührens auf dem Schalter erkannt und mit einem vorgegebenen Einstellungsparameter der Audioausgabe beziehungsweise der Klimaanlage verknüpft wird.
Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel sieht vor, dass das ortsaufgelöste Ermitteln, das oben beschrieben wurde, überprüft wird. Hierfür wird an der ersten Elektrode wieder eine Spannungsänderung angelegt, zum Beispiel indem diese zunächst wieder für ein vorgegebenes Zeitintervall ausgeschaltet und daraufhin eingeschalten wird. Es wird, insbesondere beim Einschalten, über die erste Elektrode ein umgekehrter Spannungsabfall, insbesondere eine Ladungsänderung in entgegengesetzter Richtung, vorgegeben als zuvor. Es wird nun also beispielsweise am zweiten Anschluss die höhere Spannung angelegt verglichen mit dem ersten Anschluss. Hierdurch verändern sich die Anteile des maximal messbaren Messwerts, die an den einzelnen Orten am Lenkradkranz erwartet werden, wenn dort die Hand den Lenkradkranz umgreift. Es wird nun das Auswerten des Messwerts wiederholt, wobei nur falls bei beiden Auswertungen der gleiche Teilbereich des Lenkradkranzes ermittelt wird, eine diesen Teilbereich beschreibende Anwesenheitsinformation bereitgestellt wird. Wurden beispielsweise vor dem Überprüfen 75 Prozent des maximal messbaren Messwerts erfasst und somit ein Ort der Hand mittig zwischen dem ersten Ort und dessen gegenüberliegendem Ort ermittelt, wird nun beim erneuten Auswerten erwartet, dass nur noch 25 Prozent des maximal messbaren Messwerts erfasst werden. Ist dies der Fall deuten beide Messwerte auf den gleichen Ort am Lenkradkranz hin. Dieser wird daraufhin von der Anwesenheitsinformation beschrieben. Der jeweilige Ort wird hier als Teilbereich des Lenkradkranzes verstanden, da sich die Hand, die den Lenkradkranz umgreift, stets eine gewisse Fläche (Teilbereich) bedeckt und somit mehr als einen bestimmten Punkt (Ort). Hierdurch wird sichergestellt, dass das ortsaufgelöste Erkenne der Anwesenheit der Hand zuverlässig erfolgt ist, bevor die Anwesenheitsinformation beispielsweise einem aktuell aktivierten Fahrerassistenzsystem im Kraftfahrzeug bereitgestellt wird. Im Zusammenhang mit den beiden beschriebenen Aspekten der Erfindung sieht ein Ausführungsbeispiel vor, dass nach dem Ansteuern der zumindest zwei Elektroden im zweiten Detektionsmodus die zumindest zwei Elektroden im Messmodus angesteuert werden. Anschließend an den zweiten Detektionsmodus, in dem kein Heizen jedoch das einzelne Ansteuern der einzelnen Elektroden erfolgt, wechselt die Heiz- und Detektionseinrichtung also in den Messmodus, in dem gleichzeitig geheizt und die Anwesenheit der Hand erkannt wird, wobei hierfür die Gemeinschaftsmessung erfolgt. Es wird nun überprüft, ob ein Ergebnis betreffend die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung, das im zweiten Detektionsmodus erhalten wurde, mit einem derartigen Ergebnis im Messmodus übereinstimmt. Das derartige Ergebnis im Messmodus ist ein Ergebnis betreffend die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung. Die beiden beschriebenen Verfahren zum Betreiben der Lenkradvorrichtung mit der kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung werden also nacheinander angewendet, um sicherzustellen, dass kein Messfehler beim Anwenden des ersten oder zweiten Verfahrens der beiden Verfahren aufgetreten ist. Das Verfahren mit dem Messmodus stellt hier eine Überprüfungsebene sowie ein redundantes Verfahren zu dem Verfahren mit den Detektionsmodi dar. Dies eignet sich besonders für Fahrerassistenzsysteme mit Sicherheitsanforderungen, die eine redundante Ausgestaltung von Komponenten und/oder Funktionen des Kraftfahrzeugs voraussetzen oder verlangen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass falls beim Ansteuern der zumindest zwei Elektroden im Messmodus die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung erkannt wurde, anschließend die zumindest zwei Elektroden im ersten Detektionsmodus und/oder im zweiten Detektionsmodus angesteuert werden. Es wird dann überprüft, ob mittels des ersten beziehungsweise zweiten Detektionsmodus ebenfalls die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung erkannt wird. Mit anderen Worten wird hier die Heiz- und Detektionseinrichtung zunächst gemäß dem zweiten Verfahren betrieben, das den Messmodus vorsieht, in dem gleichzeitig geheizt und die Anwesenheit der Hand erkannt wird, wobei hierfür die Gemeinschaftsmessung erfolgt. Falls hierbei die Anwesenheit der Hand erkannt wird, wird dieses Ergebnis überprüft, wofür das erste Verfahren angewendet wird. Dieses kann zunächst abwechselnd im Heizmodus und ersten Detektionsmodus betrieben werden. Falls hierbei die Abweichung vom Referenzwert festgestellt wird, kann in den zweiten Detektionsmodus gewechselt werden. Alternativ dazu kann direkt nach dem Messmodus in den zweiten Detektionsmodus gewechselt werden. Es kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Messmodus und dem ersten Detektionsmodus kein Wechsel in den Heizmodus erfolgt. Es kann überprüft werden, ob ein Ergebnis betreffend die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung, das im Messmodus erhalten wurde, mit einem derartigen Ergebnis im ersten und/oder zweiten Detektionsmodus übereinstimmt.
Die beiden beschriebenen Verfahren zum Betreiben der Lenkradvorrichtung mit der kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung werden also nacheinander angewendet, um sicherzustellen, dass kein Messfehler beim Anwenden des zweiten Verfahrens der beiden Verfahren aufgetreten ist. Das Verfahren mit den Detektionsmodi stellt hier eine Überprüfungsebene sowie ein redundantes Verfahren zu dem Verfahren mit dem Messmodus dar. Dies eignet sich besonders für Fahrerassistenzsysteme mit Sicherheitsanforderungen, die eine redundante Ausgestaltung von Komponenten und/oder Funktionen des Kraftfahrzeugs voraussetzen oder verlangen.
In den Ausführungsbeispielen zum Überprüfen des jeweiligen Verfahrens kann als Auslöser anstelle des Feststellens oder Erkennens der Anwesenheit zumindest des Teils der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung das Feststellen oder Ermitteln der Abwesenheit der Hand vorgegeben sein. Der Auslöser ist beispielsweise abhängig vom aktivierten Fahrerassistenzsystem.
Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel sieht vor, dass nur falls beim Überprüfen eine Übereinstimmung festgestellt wurde, eine Ergebnisinformation, die die Anwesenheit oder eine Abwesenheit zumindest des Teils der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung beschreibt, erkannt und bereitgestellt wird, insbesondere mittels einer Steuervorrichtung der Lenkradvorrichtung. Es kann also vorgesehen sein, dass das Ergebnis eines der beiden Verfahren alleine nicht ausreicht um weiterverwertet zu werden. Dies führt zu einer stets zuverlässigen Erkennung der Anwesenheit zumindest des Teils der Hand, insbesondere der ganzen Hand, im Greifbereich, da erst bei zweifacher Erkennung diese Anwesenheit als Ergebnisinformation beispielsweise für das aktivierte Fahrerassistenzsystem bereitgestellt wird.
Vorteile der beschriebenen Verfahren sind beispielsweise: eine Verringerung der Auswirkungen des Übersprechens (Cross talking) zwischen den Elektroden beim Erkennen der Anwesenheit der Hand; Cross talking kann zur Erkennung von Feuchtigkeit in der Lenkradvorrichtung ausgewertet werden, indem die Erhöhung der Kopplung durch die Impedanz zwischen den Elektroden berücksichtigt wird; Verbesserung der Heizleistung entweder durch Optimierung der Detektionsmodus-Messperioden und/oder durch Nutzung der Messmodus-Messperioden; Optimierung des Ruhestroms, da die Zeit für die Messung zur Anwesenheit der Hand geringer ist, wenn der erste Detektionsmodus aktiviert ist; Verringerung der Belastung der SHIELD-Signale; und/oder Verbesserung von elektromagnetischen Störungen (EMI-Leistung), beispielsweise durch eine Verringerung des ausgestrahlten Rauschens (RF-Rauschen), da im ersten Detektionsmodus alle Elektroden gleichzeitig gemessen werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine kombinierte Heiz- und Detektionseinrichtung für eine Lenkradvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Heiz- und Detektionseinrichtung zumindest zwei Elektroden aufweist und dazu ausgebildet ist, die zumindest zwei Elektroden abwechselnd in einem Heizmodus zum Heizen der Lenkradvorrichtung und in einem ersten Detektionsmodus zum Erkennen einer Anwesenheit zumindest eines Teils einer Hand in einem Greifbereich der Lenkradvorrichtung anzusteuern. Die Heiz- und Detektionseinrichtung ist dazu ausgebildet, im ersten Detektionsmodus gemeinsam für die zumindest zwei Elektroden einen ersten Messwert zu erfassen, zu überprüfen, ob der erfasste erste Messwert von einem vorgegebenen Referenzwert abweicht, und nur falls dies der Fall ist die zumindest zwei Elektroden in einem zweiten Detektionsmodus zum Erkennen der Anwesenheit zumindest des Teils der Hand im Greifbereich der Lenkradvorrichtung anzusteuern, in dem für jede der zumindest zwei Elektroden einzeln ein jeweiliger zweiter Messwert erfasst und ausgewertet wird. Für diese Heiz- und Detektionseinrichtung gelten analog zumindest die Ausführungsbeispiele, die für das erste Verfahren beschrieben wurden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine kombinierte Heiz- und Detektionseinrichtung für eine Lenkradvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Heiz- und Detektionseinrichtung zumindest zwei Elektroden aufweist und dazu ausgebildet ist, in einem Messmodus eine Messung zwischen zwei Elektroden der zumindest zwei Elektroden durchzuführen, um eine Anwesenheit zumindest eines Teils einer Hand in einem Greifbereich der Lenkradvorrichtung zu erkennen. Die Heiz- und Detektionseinrichtung ist dazu ausgebildet, bei dieser Messung eine erste Elektrode der zwei Elektroden zum Heizen der Lenkradvorrichtung anzusteuern. Für diese Heiz- und Detektionseinrichtung gelten analog zumindest die Ausführungsbeispiele, die für das zweite Verfahren beschrieben wurden. Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung betrifft eine Lenkradvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung wie sie oben beschrieben wurde. Die zumindest zwei Elektroden der Heiz- und Detektionseinrichtung sind verteilt auf einem Lenkradkranz der Lenkradvorrichtung angeordnet.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkradvorrichtung, wie sie oben beschrieben wurden. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Motorrad und/oder ein Moped. Das Kraftfahrzeug kann die beschriebene Steuervorrichtung aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für die Lenkradvorrichtung und/oder die Heiz- und Detektionseinrichtung. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, das jeweilige beschriebene Verfahren durchzuführen. Die Steuervorrichtung führt das jeweilige beschriebene Verfahren, insbesondere ein Ausführungsbeispiel oder eine Kombination von Ausführungsbeispielen des jeweiligen beschriebenen Verfahrens, durch. Die Steuervorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung auf. Die Prozessoreinrichtung kann zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der alternativ als Computerprogrammprodukt bezeichnet werden kann. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt. Das Computerprogrammprodukt ist ein Computerprogramm. Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, wie beispielsweise durch die Steuervorrichtungen, diesen veranlassen, die entsprechenden Schritte des jeweiligen beschriebenen Verfahrens durchzuführen.
Die im Zusammenhang mit dem jeweiligen erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Ausführungsbeispiele, jeweils einzeln sowie in Kombination miteinander, gelten entsprechend, soweit anwendbar, für die jeweilige erfindungsgemäße Heiz- und Detektionseinrichtung, die erfindungsgemäße Lenkradvorrichtung, das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug, die erfindungsgemäße Steuervorrichtung sowie das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt. Die Erfindung umfasst Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Das Erkennen der Anwesenheit der Hand beziehungsweise zumindest des Teils der Hand kann im Sinne der Erfindung alternativ als Ermitteln, Bestimmen oder Feststellen der Anwesenheit bezeichnet werde. Unter dem Erkennen der Anwesenheit der Hand kann hier das Erkennen der Anwesenheit zumindest des Teils der Hand verstanden werden und umgekehrt.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Lenkradvorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Lenkradvorrichtung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines ersten Verfahrens zum Betreiben einer Lenkradvorrichtung mit einer kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung von Schalterstellungen für das Verfahren in Fig. 3;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines zweiten Verfahrens zum Betreiben einer Lenkradvorrichtung mit einer kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausgestaltungsform des Verfahrens nach Fig. 5;
Fig. 7 in schematischer Darstellung einen Signalflussgraphen eines Verfahrens zur ortsgenauen Erkennung einer Anwesenheit einer Hand in einem Greifbereich einer Lenkradvorrichtung; und
Fig. 8 in schematischer Darstellung einen Signalflussgraphen eines Verfahrens zum Überprüfen der Verfahren nach Fig. 3 sowie Fig. 5 oder Fig. 6. In den Figuren sind funktionsgleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Innenraums eines Kraftfahrzeug 1. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Lenkradvorrichtung 2 auf. Die Lenkradvorrichtung 2 weist eine Heiz- und Detektionseinrichtung 3 auf, die in die Lenkradvorrichtung 2 integriert ist und daher eine Komponente der Lenkradvorrichtung 2 ist, die unterhalb einer Oberfläche der Lenkradvorrichtung 2 angeordnet ist. Die Lenkradvorrichtung 2 kann alternativ als Lenkrad bezeichnet werden.
Die Lenkradvorrichtung 2 weist einen Lenkradkranz 4 sowie einen mittigen Lenkradtopf 9 auf. Senkrecht zur Oberfläche der Lenkradvorrichtung 2 verläuft eine Achse A. Der Lenkradkranz 4 beziehungsweise die Lenkradvorrichtung 2 weist eine Innenseite 5, die dem Lenkradtopf 9 zugewandt ist, auf. Er beziehungsweise sie weist zudem eine Außenseite 6 auf, die der Innenseite 5 gegenüberliegt und somit dem Lenkradtopf 9 abgewandt ist. Die Außenseite 6 ist einer Umgebung der Lenkradvorrichtung 2 zugewandt.
In Fig. 1 umgreifen exemplarisch zwei Hände 7 eines Benutzers 8, insbesondere eines Fahrers des Kraftfahrzeugs 1 , die Lenkradvorrichtung 2, wobei sie den Lenkradkranz 4 in zwei verschiedenen Teilbereichen des Lenkradkranzes 4 umfassen.
Fig. 2 zeigt die Lenkradvorrichtung 2 mit der kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung 3. Diese weist zumindest zwei Elektroden 10, 11 auf, die verteilt auf einem Lenkradkranz 4 der Lenkradvorrichtung 2 angeordnet sind. Hier sind genau zwei Elektroden 10, 11 exemplarisch skizziert. Eine erste Elektrode 10 der beiden Elektroden 10, 11 ist hier der Innenseite 5 zugewandt. Eine zweite Elektrode 11 der beiden Elektroden 10, 11 ist hier der Außenseite 6 zugewandt. Die beiden Elektroden 10, 11 liegen sich somit gegenüber. Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine jeweilige Elektrode 10, 11 an einer Unterseite der Lenkradvorrichtung 2 angeordnet sein, die einer Lenkradsäule der Lenkradvorrichtung 2 zugewandt ist, und/oder an einer der Unterseite gegenüberliegenden Oberseite der Lenkradvorrichtung 2, die dem Benutzer 8 zugewandt ist. Die jeweilige Elektrode 10, 11 kann nur einem Teilbereich der jeweiligen Seite zugewandt sein. Die Lenkradvorrichtung 2 und/oder die kombinierte Heiz- und Detektionseinrichtung 3 weist eine Steuervorrichtung 19 auf. Diese umfasst hier eine Schaltereinheit 12, die alternativ als Schalter oder Decoupling Modul bezeichnet werden kann. Die Schaltereinheit 12 ist dazu ausgebildet, einem Modus für die jeweilige Elektrode 10, 11 vorzugeben. Hierfür sind jeweils zwei Anschlüsse 13 für jede der Elektroden 10, 11 vorgesehen, die die Schaltereinheit 12 mit einem Anfang und einem Ende der jeweiligen Elektrode 10, 11 verbinden. Hier sind daher vier Verbindungskabel skizziert.
Der Modus der jeweiligen Elektrode 10, 11 kann beispielsweise ein Heizmodus 14, ein erster Detektionsmodus 15, ein zweiter Detektionsmodus 16 und/oder ein Messmodus 17 sein. Für den ersten Detektionsmodus 15, den zweiten Detektionsmodus 16 und/oder den Messmodus 17 kann die Steuervorrichtung 19 einen Mikrocontroller 18 aufweisen. Dieser kann als MCU bezeichnet werden.
Fig. 3 veranschaulicht ein erstes Verfahren zum Betreiben der Lenkradvorrichtung 2 mit der kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung 3. Die zumindest zwei Elektroden 10, 11 werden abwechselnd im Heizmodus 14 zum Heizen der Lenkradvorrichtung 2 und im ersten Detektionsmodus 15 zum Erkennen einer Anwesenheit zumindest eines T eils der Hand 7 in einem Greifbereich der Lenkradvorrichtung 2 angesteuert. Hier ist eine Spannung U beziehungsweise ein Strom I gegen die Zeit t aufgetragen. Es wird deutlich, dass hier im Heizmodus 14 eine höhere Spannung U angelegt wird beziehungsweise ein höherer Strom I fließt als im ersten Detektionsmodus 15. Zudem dauert der Heizmodus 14 hier länger als der erste Detektionsmodus 15.
Im ersten Detektionsmodus 15 wird gemeinsam für die zumindest zwei Elektroden 10, 11 ein erster Messwert erfasst. Dies erfolgt zum Beispiel in einem Verfahrensschritt S1. Es wird daraufhin in einem Verfahrensschritt S2 überprüft, ob der erfasste erste Messwert von einem vorgegebenen Referenzwert abweicht. Dies wird hier bei dem zweiten Ansteuern im ersten Detektionsmodus 15 festgestellt. Es tritt also eine Referenzwertabweichung 20 auf. Nur falls diese eintritt, das heißt nur falls der erfasste erste Messwert vom vorgegebenen Referenzwert abweicht, werden die zumindest zwei Elektroden 10, 11 in einem Verfahrensschritt S3 im zweiten Detektionsmodus 16 angesteuert. Der zweite Detektionsmodus 16 ist zum Erkennen der Anwesenheit zumindest des Teils der Hand 7 im Greifbereich der Lenkradvorrichtung 2 ausgebildet. Im zweiten Detektionsmodus 16 wird für jede der zumindest zwei Elektroden 10, 11 einzeln ein jeweiliger zweiter Messwert erfasst und ausgewertet. Hier erfolgen im zweiten Detektionsmodus 16 also nacheinander eine einzelne Messung für die erste Elektrode 10 und für die zweite Elektrode 11 . Durch jeweiliges Auswerten des jeweiligen erfassten zweiten Messwerts kann diejenige Elektrode 10, 11 der zumindest zwei Elektroden 10, 1 1 ermittelt werden, in deren Erfassungsbereich zumindest der Teil der Hand 7 anwesend ist.
Die zumindest zwei Elektroden 10, 11 können nach dem Ansteuern im zweiten Detektionsmodus 16 in einem Verfahrensschritt S4 wieder im Heizmodus 14 angesteuert werden. Anschließend wechselt der Modus beispielsweise wieder in den ersten Detektionsmodus 15 und so weiter.
Fig. 4 verdeutlicht den Unterschied zwischen dem ersten Detektionsmodus 15 und dem zweiten Detektionsmodus 16. Hier sind für jede der beiden Elektroden 10, 1 1 Einzelschalter 21 skizziert, über die die jeweilige Elektrode 10, 11 an ihrem Eingang und Ausgang mit einer Wechselstromquelle 22 verbunden oder von dieser getrennt werden kann. Die Wechselstromquelle 22 ist beispielsweise eine Komponente der Steuervorrichtung 19.
Im ersten Detektionsmodus 15 sind alle Einzelschalter 21 geschlossen, sodass beide Elektroden 10, 1 1 gemeinsam vermessen werden. Als Ergebnis liefert dies den ersten Messwert. An beiden Elektroden 10, 11 ist hier ein gleiches Potential angelegt. Im zweiten Detektionsmodus 16 sind die Einzelschalter 21 für eine der beiden Elektroden 10, 11 geöffnet und für die andere geschlossen. Somit kann in der oberen Darstellung die zweite Elektrode 1 1 einzeln vermessen werden und in der unteren Darstellung die erste Elektrode 10. Diese beiden Messungen ergeben jeweils einen von hier insgesamt zwei zweiten Messwerten. Die beiden Messungen erfolgen zeitlich betrachtet nacheinander und somit getrennt voneinander.
Fig. 5 veranschaulicht ein zweites Verfahren zum Betreiben der Lenkradvorrichtung 2 mit der kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung 3. Hier wird die Heiz- und Detektionseinrichtung 3 im Messmodus 17 betrieben. In diesem erfolgt eine Messung zwischen zwei Elektroden 10, 11 der zumindest zwei Elektroden 10, 1 1 , um eine Anwesenheit zumindest eines Teils einer Hand 7 im Greifbereich der Lenkradvorrichtung 2 zu erkennen. Bei dieser Messung im Messmodus 17 wird die erste Elektrode 10 der zwei Elektroden 10, 1 1 zum Heizen der Lenkradvorrichtung 2 angesteuert.
Als Messung zwischen den zwei Elektroden 10, 11 wird hier die erste Elektrode 10 in einem Anregungsmodus, in dem eine zeitliche Variation einer elektrischen Ladung der ersten Elektrode 10 vorgegeben ist, betrieben Die zweite Elektrode 11 wird hier gleichzeitig in einem Empfangsmodus betrieben, in dem eine die zweite Elektrode 11 beschreibende kapazitive Messinformation erfassbar ist. Die erfasste kapazitive Messinformation wird zumindest von der zeitlichen Variation der elektrischen Ladung der ersten Elektrode 10 beeinflusst. Durch Auswerten der erfassten kapazitiven Messinformation kann die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand 7 erkannt und somit ermittelt werden.
Es kann kontinuierlich ein Modus der jeweiligen Elektrode 10, 11 zwischen dem Anregungsmodus und dem Empfangsmodus gewechselt werden, wobei immer nur die jeweilige Elektrode 10, 11 , die im Anregungsmodus betrieben wird, zum Heizen der Lenkradvorrichtung 2 angesteuert wird.
Hier wird also zunächst mittels der ersten Elektrode 10, die im Anregungsmodus betrieben wird, das Heizen realisiert. Diese Elektrode 10 ist hier daher symbolisch dem Heizmodus 14 zugeordnet. Gleichzeitig wird für die zweite Elektrode 11 , die im Empfangsmodus betrieben wird, die Messinformation erfasst. Diese misst somit die Anwesenheit oder Abwesenheit der Hand 7. Sie ist daher als Messmodus 17 markiert. Anschließend wechseln die beiden Elektroden 10, 11 ihre Modi, sodass nun die zweite Elektrode 11 zum Heizen beiträgt und die erste Elektrode 10 zum Detektieren der Hand 7, das heißt zum Erkennen der Anwesenheit der Hand 7. Hier kann kontinuierlich mittels einer der Elektroden 10, 11 geheizt werden. Danach wiederholt sich der skizzierte zeitliche Ablauf beispielsweise.
Fig. 6 zeigt schematisch das zweite Verfahren mit mehr als zwei Elektroden 10, 11. Hier sind beispielsweise eine dritte Elektrode 23 und eine vierte Elektrode 24 vorgesehen. Die Lenkradvorrichtung 2 weist hier also vier Elektroden 10, 11 , 23, 24 auf. Es können noch mehr als vier Elektroden 10, 11 , 23, 24 vorgesehen sein. Es wird hier beispielsweise zunächst mit der dritten Elektrode 23 geheizt und zwischen dieser und der ersten Elektrode 10 zum Erkennen der Anwesenheit der Hand 7 gemessen. Während noch mit der dritten Elektrode 23 geheizt wird, kann bereits damit begonnen werden, mit der vierten Elektrode 24 zu heizen und zwischen dieser und der zweiten Elektrode 11 zum Erkennen der Anwesenheit der Hand 7 zu messen. Außerdem kann gegen Ende des jeweiligen Heizens, mit einer der anderen Elektroden 10, 11 , 23, 24 im Empfangsmodus ebenfalls eine Messung erfolgen, um die Anwesenheit der Hand 7 zu erkennen. Während des Heizens mit der dritten Elektrode 23 kann also zudem eine Messung zusammen mit der zweiten Elektrode 11 oder der vierten Elektrode 24 zum Erkennen der Anwesenheit der Hand 7 beim Abschalten des Anregungsmodus der dritten Elektrode 23 erfolgen. Da eine zeitliche Dauer der jeweiligen Messung zum Erkennen der Anwesenheit der Hand 7, die hier wieder als Messmodus 17 markiert ist, kürzer ist als die jeweilige Dauer des Heizens, die hier als Heizmodus 14 markiert ist, können während des Heizens also zwei Messungen zusammen mit mehreren Elektroden 10, 11 , 23, 24 im Empfangsmodus erfolgen. Hier kann die Lenkradvorrichtung 2 zeitgleich in mehreren Teilbereichen geheizt werden, da sich die einzelnen Heizphasen zumindest teilweise zeitlich überlappen können.
In Fig. 5 und Fig. 6 ist die Spannung U beziehungsweise der Strom I gegen die Zeit t aufgetragen. Es wird deutlich, dass hier jeweils zum Heizen eine höhere Spannung U angelegt wird beziehungsweise ein höherer Strom I fließt als zum Erkennen der Anwesenheit der Hand 7. Zudem dauert das Heizen hier länger als das Erkennen der Anwesenheit der Hand 7.
Fig. 7 zeigt weitere Verfahrensschritte für das zweite Verfahren. In einem Verfahrensschritt S5 wird die erste Elektrode 10 zunächst für ein vorgegebenes Zeitintervall ausgeschaltet und daraufhin in einem Verfahrensschritt S6 eingeschalten, wobei beim Einschalten über die erste Elektrode 10 ein Spannungsabfall bzw. Spannungswertvorgegeben wird. Falls während des Einschaltens zumindest der Teil der Hand 7 im Greifbereich der Lenkradvorrichtung 2 anwesend ist, ist ein Messwert der Messung zwischen den zwei Elektroden 10, 11 abhängig davon, in welchem Teilbereich des Lenkradkranzes 4 zumindest der Teil der Hand 7 anwesend ist. Es wird nun durch Auswerten des Messwerts die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand 7 ortsaufgelöst erkannt. Es kann daher eine Teilbereichsinformation 25 ermittelt werden, die den Teilbereich des Lenkradkranzes 4 angibt, für den die Anwesenheit erkannt wurde.
Es kann nun überprüft werden, ob die Teilbereichsinformation 25 korrekt ist. Hierfür wird hier in einem Verfahrensschritt S7 die erste Elektrode 10 zunächst wieder für ein vorgegebenes Zeitintervall ausgeschaltet und daraufhin in einem Verfahrensschritt S8 eingeschalten. Beim Einschalten wird über die erste Elektrode 10 ein umgekehrter Spannungsabfall, insbesondere eine Ladungsänderung in entgegengesetzter Richtung, vorgegeben als zuvor und das Auswerten des Messwerts wird wiederholt. Es wird daher hier eine weitere Teilbereichsinformation 25‘ ermittelt. Es kann nun in einem Verfahrensschritt S9 überprüft werden, ob bei beiden Auswertungen der gleiche Teilbereich ermittelt wurde. Es werden also die beiden Teilbereichsinformationen 25, 25‘ miteinander abgeglichen. Nur falls bei beiden Auswertungen der gleiche Teilbereich des Lenkradkranzes 4 ermittelt wurde, wird in einem Verfahrensschritt S10 eine diesen Teilbereich beschreibende Anwesenheitsinformation 26 bereitgestellt. Die Anwesenheitsinformation 26 kann der Teilbereichsinformation 25, 25‘ entsprechen oder zusätzliche Informationen enthalten, beispielsweise einen Hinweis darauf, dass der Teilbereich zwei Mal ermittelt wurde.
Falls bei beiden Auswertungen unterschiedliche Teilbereiche des Lenkradkranzes 4 ermittelt wurden, kann der Verfahrensschritt S5 erneut erfolgen oder das Verfahren beendet werden, ohne dass die Anwesenheitsinformation 26 bereitgestellt wird.
Fig. 8 zeigt, dass nach dem Ansteuern der zumindest zwei Elektroden 10, 1 1 im zweiten Detektionsmodus 16 die zumindest zwei Elektroden 10, 11 im Messmodus 17 angesteuert werden. Es kann dann in einem Verfahrensschritt S11 überprüft werden, ob ein Ergebnis betreffend die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand 7 im Greifbereich der Lenkradvorrichtung 2, das im zweiten Detektionsmodus 16 erhalten wurde, mit einem derartigen Ergebnis im Messmodus 17 übereinstimmt. Falls dies der Fall ist wird in einem Verfahrensschritt S12 eine Ergebnisinformation, die die beiden Ergebnisse beschreibt, ermittelt und bereitgestellt.
Alternativ oder zusätzlich dazu können, falls beim Ansteuern der zumindest zwei Elektroden 10, 1 1 im Messmodus 17 die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand 7 im Greifbereich der Lenkradvorrichtung 2 erkannt wird, anschließend die zumindest zwei Elektroden 10, 1 1 im ersten Detektionsmodus 15 und/oder im zweiten Detektionsmodus 16 angesteuert werden. Im Verfahrensschritt S1 1 wird dann überprüft, ob im ersten Detektionsmodus 15 beziehungsweise im zweiten Detektionsmodus 16 ebenfalls die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand 7 im Greifbereich der Lenkradvorrichtung 2 erkannt wird. Falls dies der Fall ist wird im Verfahrensschritt S12 die Ergebnisinformation 27, die die Ergebnisse im Messmodus 17 sowie im jeweiligen Detektionsmodus 15, 16 beschreibt, ermittelt und bereitgestellt.
Es kann also vorgesehen sein, dass nur falls beim Überprüfen im Verfahrensschritt S1 1 die Übereinstimmung festgestellt wurde, die Ergebnisinformation 27, die die Anwesenheit oder die Abwesenheit zumindest des Teils der Hand 7 im Greifbereich der Lenkradvorrichtung 2 beschreibt, ermittelt und bereitgestellt wird. Die Ergebnisinformation 27 kann dann von der Steuervorrichtung 19 der Lenkradvorrichtung 2 für ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs 1 bereitgestellt werden. Hierfür kann sie an das Steuergerät übermittelt werden. Insgesamt zeigen die Beispiele eine Cross-Talk- und Heizungsverbesserung für eine Handerkennungsfunktion mit mehreren Zonen, das heißt mit mehreren Elektroden 10, 11.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer Lenkradvorrichtung (2) mit einer kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung (3), die zumindest zwei Elektroden (10, 11 ) aufweist, die verteilt auf einem Lenkradkranz (4) der Lenkradvorrichtung (2) angeordnet sind, wobei die zumindest zwei Elektroden (10, 11 ) abwechselnd in einem Heizmodus
(14) zum Heizen der Lenkradvorrichtung (2) und in einem ersten Detektionsmodus
(15) zum Erkennen einer Anwesenheit zumindest eines Teils einer Hand (7) in einem Greifbereich der Lenkradvorrichtung (2) angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Detektionsmodus (15) gemeinsam für die zumindest zwei Elektroden (10, 11 ) ein erster Messwert erfasst (S1 ) und überprüft wird (S2), ob der erfasste erste Messwert von einem vorgegebenen Referenzwert abweicht, wobei nur falls dies der Fall ist die zumindest zwei Elektroden (10, 1 1 ) in einem zweiten Detektionsmodus
(16) zum Erkennen der Anwesenheit zumindest des Teils der Hand (7) im Greifbereich der Lenkradvorrichtung (2) angesteuert werden (S3), in dem für jede der zumindest zwei Elektroden (10, 1 1 ) einzeln ein jeweiliger zweiter Messwert erfasst und ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch jeweiliges Auswerten des jeweiligen erfassten zweiten Messwerts diejenige Elektrode (10, 11 ) der zumindest zwei Elektroden (10, 1 1 ) ermittelt wird, in deren Erfassungsbereich zumindest der Teil der Hand (7) anwesend ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Elektroden (10, 11 ) nach dem Ansteuern im zweiten Detektionsmodus (16) wieder im Heizmodus (14) angesteuert werden (S4).
4. Verfahren zum Betreiben einer Lenkradvorrichtung (2) mit einer kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung (3), die zumindest zwei Elektroden (10, 11 ) aufweist, die verteilt auf einem Lenkradkranz (4) der Lenkradvorrichtung (2) angeordnet sind, wobei in einem Messmodus (17) eine Messung zwischen zwei Elektroden (10, 11 ) der zumindest zwei Elektroden (10, 1 1 ) durchgeführt wird, um eine Anwesenheit zumindest eines Teils einer Hand (7) in einem Greifbereich der Lenkradvorrichtung (2) zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, dass bei dieser Messung eine erste Elektrode (10) der zwei Elektroden (10, 11) zum Heizen der Lenkradvorrichtung (2) angesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Messung zwischen den zwei Elektroden (10, 11 ) die erste Elektrode (10) in einem Anregungsmodus, in dem eine zeitliche Variation einer elektrischen Ladung der ersten Elektrode (10) vorgegeben ist, und eine zweite Elektrode (11 ) der zwei Elektroden (10, 11) in einem Empfangsmodus, in dem eine die zweite Elektrode (11) beschreibende kapazitive Messinformation erfassbar ist, wobei die erfasste kapazitive Messinformation zumindest von der zeitlichen Variation der elektrischen Ladung der ersten Elektrode (10) beeinflusst ist, betrieben wird, sodass durch Auswerten der erfassten kapazitiven Messinformation die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand (7) erkennbar ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass kontinuierlich ein Modus der jeweiligen Elektrode (10, 11 ) zwischen dem Anregungsmodus und dem Empfangsmodus gewechselt wird, wobei immer nur die jeweilige Elektrode (10, 11), die im Anregungsmodus betrieben wird, zum Heizen der Lenkradvorrichtung (2) angesteuert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (10) eine Spannungsänderung erfährt und über die erste Elektrode (10) ein Spannungsabfall bzw. Spannungswert vorgegeben wird, sodass, falls während der Spannungsänderung zumindest der Teil der Hand (7) im Greifbereich der Lenkradvorrichtung (2) anwesend ist, ein Messwert der Messung zwischen den zwei Elektroden (10, 11 ) abhängig davon ist, in welchem Teilbereich des Lenkradkranzes (4) zumindest der Teil der Hand (7) anwesend ist, wobei durch Auswerten des Messwert die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand (7) ortsaufgelöst erkannt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das ortsaufgelöste Ermitteln überprüft wird, indem die erste Elektrode (10) erneut eine Spannungsänderung erfährt, über die erste Elektrode (10) ein umgekehrter Spannungsabfall, insbesondere eine Ladungsänderung in entgegengesetzter Richtung, vorgegeben wird als zuvor und das Auswerten des Messwerts wiederholt wird, wobei nur falls bei beiden Auswertungen der gleiche Teilbereich des Lenkradkranzes (4) ermittelt wird (S9), eine diesen Teilbereich beschreibende Anwesenheitsinformation (26) bereitgestellt wird (S10).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 sowie einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ansteuern der zumindest zwei Elektroden (10, 11 ) im zweiten Detektionsmodus (16) die zumindest zwei Elektroden (10, 11 ) im Messmodus (17) angesteuert werden und überprüft wird, ob ein Ergebnis betreffend die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand (7) im Greifbereich der Lenkradvorrichtung (2), das im zweiten Detektionsmodus (16) erhalten wurde, mit einem derartigen Ergebnis im Messmodus (17) übereinstimmt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 sowie einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass falls beim Ansteuern der zumindest zwei Elektroden (10, 11) im Messmodus (17) die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand (7) im Greifbereich der Lenkradvorrichtung (2) erkannt wird, anschließend die zumindest zwei Elektroden (10, 11 ) im ersten Detektionsmodus (15) und/oder im zweiten Detektionsmodus (16) angesteuert werden und überprüft wird, ob nun ebenfalls die Anwesenheit zumindest des Teils der Hand (7) im Greifbereich der Lenkradvorrichtung (2) erkannt wird.
11 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nur falls beim Überprüfen (S11) eine Übereinstimmung festgestellt wurde, eine Ergebnisinformation (27), die die Anwesenheit oder eine Abwesenheit zumindest des Teils der Hand (7) im Greifbereich der Lenkradvorrichtung (2) beschreibt, ermittelt und bereitgestellt wird (S12), insbesondere mittels einer Steuervorrichtung (19) der Lenkradvorrichtung (2).
12. Kombinierte Heiz- und Detektionseinrichtung (3) für eine Lenkradvorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), wobei die Heiz- und Detektionseinrichtung (3) zumindest zwei Elektroden (10, 11) aufweist und dazu ausgebildet ist, die zumindest zwei Elektroden (10, 11) abwechselnd in einem Heizmodus (14) zum Heizen der Lenkradvorrichtung (2) und in einem ersten Detektionsmodus (15) zum Erkennen einer Anwesenheit zumindest eines Teils einer Hand (7) in einem Greifbereich der Lenkradvorrichtung (2) anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz- und Detektionseinrichtung (3) dazu ausgebildet ist, im ersten Detektionsmodus(15) gemeinsam für die zumindest zwei Elektroden (10, 11) einen ersten Messwert zu erfassen, zu überprüfen, ob der erfasste erste Messwert von einem vorgegebenen Referenzwert abweicht, und nur falls dies der Fall ist die zumindest zwei Elektroden (10, 11) in einem zweiten Detektionsmodus (16) zum Erkennen der Anwesenheit zumindest des Teils der Hand (7) im Greifbereich der Lenkradvorrichtung (2) anzusteuern, in dem für jede der zumindest zwei Elektroden (10, 11) einzeln ein jeweiliger zweiter Messwert erfasst und ausgewertet wird.
13. Kombinierte Heiz- und Detektionseinrichtung (3) für eine Lenkradvorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), wobei die Heiz- und Detektionseinrichtung (3) zumindest zwei Elektroden (10, 11) aufweist und dazu ausgebildet ist, in einem Messmodus (17) eine Messung zwischen zwei Elektroden (10, 11) der zumindest zwei Elektroden (10, 11) durchzuführen, um eine Anwesenheit zumindest eines Teils einer Hand (7) in einem Greifbereich der Lenkradvorrichtung (2) zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz- und Detektionseinrichtung (3) dazu ausgebildet ist, bei dieser Messung eine erste Elektrode (10, 11 ) der zwei Elektroden (10, 11 ) zum Heizen der Lenkradvorrichtung (2) anzusteuern.
14. Lenkradvorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1 ) mit einer kombinierten Heiz- und Detektionseinrichtung (3) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die zumindest zwei Elektroden (10, 11) der Heiz- und Detektionseinrichtung (3) verteilt auf einem Lenkradkranz (4) der Lenkradvorrichtung (2) angeordnet sind.
15. Kraftfahrzeug (1) mit einer Lenkradvorrichtung (2) nach Anspruch 14.
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