DE102018211123A1

DE102018211123A1 - Verfahren zur Auswertung von Berührungssensordaten von einem Lenkrad und Lenkrad

Info

Publication number: DE102018211123A1
Application number: DE102018211123.5A
Authority: DE
Inventors: Holger Forst; Diana Schif
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2020-01-09
Also published as: WO2020007680A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung von Berührungssensordaten von einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs mit einer kapazitiven Sensoranordnung zur Berührungserkennung eines Fahrers an einem Lenkradkranz, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Auswerteeinrichtung für die Berührungssensordaten auf diese eine Programmroutine zur Temperaturkompensation der Lenkradtemperatur anwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung von Berührungssensordaten von einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
In einem Kraftfahrzeug ist es unter anderem durch direkt im Lenkradkranz platzierte Sensoren möglich, eine Berührungserkennung eines Fahrers des Fahrzeugs mit dem Lenkrad darzustellen und diese Information mittels elektrischer Signale zum Beispiel vom Lenkrad zu einem im Fahrzeugbordnetz angeschlossenen Steuergerät zu übertragen. Eine solche Einrichtung zur Berührungserkennung wird auch oft mit dem Begriff „Hands-Off-Detection-System“ bezeichnet.
Für Berührungssensoren wird bei Lenkrädern derzeit zum Beispiel eine Vliesmatte verwendet, die mit Hilfe von kapazitiver Sensorik ermittelt, ob sich eine Hand oder Finger am Lenkrad befinden. Diese Matte ist unterhalb des Lenkradobermaterials, zum Beispiel einem Lederüberzug, angebracht, ebenso wie eine Matte für die Lenkradheizung. Letztere ist mit leitenden Fäden durchsetzt, welche bei Bedarf das Lenkrad erwärmen können. Diese Heizdrähte können auch direkt auf den Lenkradrohling aufgedruckt werden.
Die DE 10 2011 084 903 A1 beschreibt eine Integration sowohl eines Heizelementes als auch eines kapazitiven Sensorelementes in eine Fahrzeugkomponente, wie zum Beispiel in einem Lenkradkranz. Hier ist es anzustreben, eine gegenseitige kapazitive Beeinflussung von Heizelement und kapazitivem Sensorelement zu vermeiden oder zumindest zu minimieren. Ein Problem stellt dabei der Umstand dar, dass parasitäre Kapazitäten zwischen einem kapazitiven Sensorelement und einem Heizdraht eines Heizelementes sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Heizdrahtes verändern und dadurch nicht zu kontrollieren sind. Um dies zu verhindern wird ein Sensorsystem beschrieben, das ein flächig ausgebildetes Schirmungselement aufweist, das elektrisch leitfähig und mit einem elektrischen Potential beaufschlagbar ist. Mindestens ein Heizelement ist auf einer ersten Seite des Schirmungselementes angeordnet und mindestens ein kapazitives Sensorelement, das eine elektrisch leitende Struktur aufweist, ist auf einer zweiten Seite des Schirmungselementes angeordnet. Dadurch werden das Heizelement und das Sensorelement kapazitiv entkoppelt. Insbesondere wird weitestgehend verhindert, dass das kapazitive Feld des kapazitiven Sensorelementes durch das Heizelement und insbesondere dessen temperaturabhängige parasitäre Kapazität beeinflusst wird. Das Heizelement wird vielmehr durch das Schirmungselement in kapazitiver Hinsicht ausgeblendet. Dieses Ausblenden von Kapazitäten und damit verbundenen Störungen im Feld des kapazitiven Sensorelements kann neben dem Ausblenden der Kapazität des Heizelements und das Ausblenden der Kapazität weiterer metallischer Gegenstände wie beispielsweise das Ausblenden der Kapazität eines Lenkradskeletts umfassen, sofern solche weiteren metallischen Gegenstände ebenfalls aus Sicht des kapazitiven Sensorelements hinter dem Schirmungselement liegen.
Ausgehend also von einem Hands-Off-Detection-System, das über eine kapazitive Messung am Lenkrad ermittelt, ob das Lenkrad berührt wird oder nicht, besteht die Problematik, dass eine Temperaturänderung zu einer Kapazitätsänderung führt, die eine solche Auswertung beeinträchtigt und deren Behebung nach dem Stand der Technik den Aufbau des Lenkrads aufwändig und daher teuer macht.
Mehrere, unterhalb des Bezugs angebrachte, insgesamt mehrere Millimeter dicke Matten für Heizung und Hands-off-Detection können dafür sorgen, dass der Lederbezug des Lenkrads Falten wirft, wodurch dessen Qualität gemindert wird. Außerdem ist eine aufwändige Auswertung für das Spannungsdelta im Steuergerät notwendig, durch den Abstand der leitenden Schichten der kapazitiven Erkennung.
Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Lenkrad mit einer Einrichtung zur Auswertung von Berührungssensordaten mit einer Auswertemethode bereitzustellen, die eine temperaturbedingte Störbeeinflussung eines kapazitiven Sensorelements auf einfache Weise eliminiert, um ein Lenkrad mit einer Berührungserkennungsfunktion preiswert und einfach mit zuverlässiger Qualität in einer Serienfertigung herstellen zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Auswertung von Berührungssensordaten von einem Lenkrad nach dem ersten Patentanspruch gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens und ein spezielles Lenkrad zur Anwendung des Verfahrens werden in den abhängigen Ansprüchen verfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Auswertung von Berührungssensordaten von einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs mit einer kapazitiven Sensoranordnung zur Berührungserkennung eines Fahrers an einem Lenkradkranz ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinrichtung für die Berührungssensorausgangswerte auf diese eine Programmroutine zur Temperaturkompensation der Lenkradtemperatur anwendet.
Das hat den Vorteil, dass der Temperatureinfluss auf die Kapazitätsmessung eines Hands-Off-Detection-Systems eines Lenkrads kompensiert wird und so die Messgenauigkeit verbessert ist. Hierdurch kann bei gleichbleibender Qualität eines Hands-On-Signals die Anforderung an die Güte des Berührungssensors reduziert werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinrichtung mittels eines für eine Lenkradheizung im Lenkrad verbauten Temperatursensors eine aktuelle Temperatur des Lenkrads als Eingangsgröße für die Programmroutine verwendet, die mit dieser aktuellen Temperatur einen aktuell gemessenen Kapazitätswert als weitere Eingangsgröße von der Sensoranordnung zur Berührungserkennung so korrigiert, dass der Auswerteeinrichtung für die Berührungserkennung ein temperaturunabhängiger Vergleichswert als Rechengröße zur Ermittlung einer Berührung des Lenkrads vorliegt.
Da zwischen der Kapazitätsänderung und der Temperaturänderung am unberührten Lenkrad ein Zusammenhang besteht, derart, dass bei bekannter Temperatur eine vorhersagbare Kapazität vorliegt, wenn keine Berührung am Lenkrad stattfindet, kann vorteilhafterweise über einen für die Lenkradheizung im Lenkrad verbauten Temperatursensor (NTC) ein aktuell ermittelter Temperaturwert des Lenkrads als Eingangsgröße für die Programmroutine verwendet werden, um mit diesem Temperaturwert einen aktuell gemessenen Kapazitätswert zu korrigieren, zum Beispiel mittels in einem Speicher der Auswerteeinrichtung hinterlegten Datentabellen oder mittels jeweils ablaufenden hinterlegten Rechenfunktionen, so dass ein temperaturunabhängiger Vergleichswert für die Auswertung der Hands-Off-Erkennung vorliegt.
Wenn die Auswerteeinrichtung im Lenkrad eingebaut ist, hat das den Vorteil, dass Ausgangswerte zur Berührungserkennung, die vom Lenkrad an ein Fahrzeugsteuergerät ausgegeben werden, bereits temperaturkompensiert sind, und so auf einfache Weise verschiedene Lenkräder, je nach Kundenwunsch, in ein Fahrzeug eingebaut werden können, ohne dass jeweils, für jedes Lenkrad, spezielle Daten zur Temperaturkompensation im Fahrzeugsteuergerät bereitgehalten oder in dieses, je nach verwendetem Lenkrad, aufgespielt werden müssen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011084903 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Auswertung von Berührungssensordaten von einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs mit einer kapazitiven Sensoranordnung zur Berührungserkennung eines Fahrers an einem Lenkradkranz, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinrichtung für Berührungssensorausgangswerte auf diese eine Programmroutine zur Temperaturkompensation der Lenkradtemperatur anwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung mittels eines für eine Lenkradheizung im Lenkrad verbauten Temperatursensors eine aktuelle Temperatur des Lenkrads als Eingangsgröße für die Programmroutine verwendet, die mit dieser aktuellen Temperatur einen aktuell gemessenen Kapazitätswert als weitere Eingangsgröße von der Sensoranordnung zur Berührungserkennung so korrigiert, dass der Auswerteeinrichtung für die Berührungserkennung ein temperaturunabhängiger Vergleichswert als Rechengröße zur Ermittlung einer Berührung als Ausgangsgröße vorliegt.
Lenkrad, mit einer Auswerteeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung im Lenkrad eingebaut ist.