带有座椅背部传感器的乘客分类系统.pdf

一种用于确定车辆座椅的占用状态的分类系统。该分类系统包括设置于座椅的背部部分中的第一感测电极和设置于座椅的底座部分中的第二感测电极。系统包括被配置用于测量与第一感测电极相关的第一特性和与第二电极相关的第二特性的测量电路。控制器被配置用于基于所测得的与第一感测电极和第二感测电极相关的特性而发送代表座椅占用状态的占用信号。该控制器可被配置为发送占用信号至座椅安全带提醒(SBR)系统。

1.  一种分类系统，用于确定车辆座椅的占用状态，所述系统包括：
设置于座椅的背部部分中的第一感测电极；
设置于座椅的底座部分中的第二感测电极；
测量电路，其被配置用于测量与第一感测电极相关的第一特性和与第二电极相关的第二特性；
控制器，其被配置用于基于所测得的与第一感测电极和第二感测电极相关的特性而发送代表座椅占用状态的占用信号。

2.  根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置用于发送所述占用信号到座椅安全带提醒(SBR)系统。

3.  根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器和测量电路被设置于同一电子控制单元中。

4.  根据权利要求1所述的系统，其中，所述测量电路提供第一测得信号至控制器，并且所述第一测得信号代表所述第一特性。

5.  根据权利要求4所述的系统，其中，所述测量电路提供第二测得信号至控制器，并且所述第二测得信号代表所述第二特性。

6.  根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器被配置用于基于第一测得信号和第二测得信号来确定座椅的占用状态。

7.  根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器被配置为在第一测得信号和第二测得信号指示座椅被占用的情况下确定座椅被占用。

8.  根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器被配置用于在第二测得信号指示座椅未被占用的情况下确定座椅未被占用。

9.  根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置用于在第一测得信号指示座椅未被占用而第二测得信号指示座椅被占用的情况下确定座椅未被占用。

10.  根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制器的确定结果被以所述占用信号的形式提供至座椅安全带提醒(SBR)系统。

11.  根据权利要求1所述的系统，其中，所述测量电路被配置用于测量由第一感测电极承载的第一电流的同相和正交分量以及测量由第二感测电极承载的第二电流的同相和正交分量。

12.  根据权利要求1所述的系统，还包括被设置于座椅底部中的加热元件。

13.  根据权利要求12所述的系统，其中，所述加热元件被集成在所述第二导体中。

14.  一种分类系统，用于确定车辆座椅的占用状态，所述系统包括：
设置于座椅的背部部分中的第一电极；
设置于座椅的底座部分中的第二电极；
控制单元，其被配置用于发送电压信号至第一电极和第二电极中的每一个；
测量电路，其被配置用于测量被提供至第一电极和第二电极的电压信号的特性；
控制器，其被配置用于基于所检测到的这些电压信号的变化而发送代表座椅的占用状态的占用信号，其中，所述控制器被配置用于，在被提供至第一电极的电压信号的被测得特性和被提供至第二电极的电压信号的被测得特性都指示座椅被占用的情况下，确定座椅被占用；并且
所述控制器被配置用于发送所述占用信号至座椅安全带提醒(SBR) 系统。

15.  根据权利要求14所述的系统，其中，所述第二电极被配置为用作加热元件。

16.  根据权利要求14所述的系统，其中，所述控制单元包括所述测量电路和所述控制器。

17.  根据权利要求14所述的系统，还包括设置于座椅背部中的单独的加热元件。

带有座椅背部传感器的乘客分类系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年1月11日交的美国临时专利申请No.61/751,750的优先权和权益。前述临时申请被整体以引用方式并入本文。
背景技术
本发明总体上涉及乘客分类系统领域。更具体地，本发明涉及用于汽车座椅的、基于电容或电场的乘客分类系统。
一些当前的座椅乘客分类系统通常利用重量或压力测量进行物体存在性测量(OPM)来区分成人和导电物体。例如，充满流体的囊体可被提供在座垫内。座椅乘客或物体的向下方向的力加压该流体。假设物体的重量小于座椅上的成人乘客，对流体的压力进行测量。
消除对基于压力或重量的测量来判别座椅上的导电物体与乘客以及与这些测量相关的成本的需要将是具有优势的。
附图说明
本发明的特征、方面和优势将在下面的描述以及在附图中示出的示例性实施例中变得显而易见，下面进行简要描述。
图1是包括座椅乘客分类系统的座椅的示意性截面图。
图2是包括座椅乘客分类系统的座椅的示意性截面图，该座椅乘客分类系统包括被定位于座椅背部中的一对分离的导电电极。
图3是示出了通过具有座椅底部传感器和座椅背部传感器的座椅乘客分类系统发送到座椅安全带提醒系统的指令的示例性逻辑的表格。
具体实施方式
应理解前述概述和下面的详细描述仅仅是示例性和说明性的。
总体上参考图1-3，乘客分类(OC)系统包括位于座椅背部中的、用作电场传感器的导体或电极210。另外，能够产生电场的导体或电极220 可设置在座椅的底部中。座椅背部传感器210被与位于座椅底部中的传感器独立地监控，以区别座椅上的导电物体与乘客。因为，通过监控来自座椅背部传感器210的信号而检测到的、用于座椅上的物体的测量结果不同于来自座椅背部传感器210的信号的、用于座椅上的乘客的测量结果，所以OC系统能够利用座椅背部传感器210来区分物体和乘客，否则，这两种情况都可以触发只包括设置在座椅底部中的传感器的系统。
用于具有座椅底部和座椅背部的车辆座椅的OC系统在图1和2中示出了。OC系统包括位于座椅底座或底部20中的第一电极220。该电极或导体220可被用作基于电容或电场进行感测的感测电极。座椅底部传感器220可被集成在另一系统中。该系统可还包括设置于座椅背部10中的导体或电极210。如图1和2中所示，设置于座椅底部20和座椅背部10中的导体或电极210，220可被用作加热装置。座椅可包括加热器控制器240用于调节座椅底部20和/或座椅背部10中的加热器210，220以及被耦合到座椅底部20和/或座椅背部10中的传感器210，220的电子控制单元(ECU)230用于检测和分类座椅上的物体或乘客。ECU可包括感测和测量电路。如果传感器被集成在加热器系统中，则加热器控制器240和ECU230可串联连接，使得电力和/或控制信号可被提供到该导体(也就是，感测和加热器装置)，例如被加热器控制器240通过ECU230提供。虽然加热器控制器240和ECU230在图1和2中被示意性示出为设置在座椅底部20下面，但在不同实施例中加热器控制器240和/或ECU230可设置在车辆内的其它地方，比如在车辆仪表板中，在中央控制台中等。在其它示例性实施例中，座椅可以不是被加热座椅，并且可以没有诸如加热器装置和加热器控制器的部件。
OC系统可采用电容感测系统，将随时间变化的电压发送到单一感测元件或传感器。例如该传感器可以是在图1中示出的电极之一或两者。系统通过监控被提供到感测导体或元件的电压信号而由感测元件来测量特性，比如到地的负载电流(或阻抗)。此测量可利用代表待测量的预期特性(也就是，阻抗或电流)的测量信号或特性。对于本测量来说，人乘客具有到地的低阻抗，而空座椅或具有放置于其上的物体(例如，钱包，背包，公文包，食品，儿童安全座椅等)的座椅具有到地的高阻抗。OC系 统可利用本测量对其它车辆系统、比如气囊系统或座椅安全带提醒(SBR)系统提供输入。例如，如果OC系统检测到来自座椅底部传感器的低阻抗，表示成人乘客，那么在撞击过程中它可指示气囊系统来激活与该座椅相关的一个或多个气囊。然而，如果OC系统检测到来自座椅底部传感器的高阻抗，那么在撞击过程中它可指示气囊系统来失效与该座椅相关的一个或多个气囊，因为高阻抗测量结果可被解析为空座椅或座椅包含物体、比如儿童安全座椅。
被应用到传感器的随时间变化的电压可采用许多波形，但优选的波形是频率在约50kHz和约150kHz之间的正弦信号。当成人乘客位于座椅上时此负载电流显著增大，而当车辆座椅上具有儿童座椅时此负载电流仅轻微增大。
感测系统可以利用测量被通过电压信号应用到感测电极的电流的同相(I)和正交(Q)分量的测量系统。利用这种测量系统，在成人和RFIS/湿座椅情况之间存在区别(separation)。这样，传感器系统在正常情况和湿座椅情况两种情况下都能够区分座椅上的成人和RFIS(面部朝后的婴儿座椅)。利用I和Q测量结果，密封感测电极使其不与车辆座椅的湿座椅泡沫直接接触，并且确保座椅结构被接地以允许RFIS/湿座椅和正常就坐成人情况之间的区别。
感测系统可以利用由电流测量电路测量的I和Q两个测量结果，该电流测量电路将I和Q测量结果发送到微处理器，以在湿座椅情况下进行乘客分类，因为当座椅湿时对地的阻抗的特性会变化。如果不利用I和Q这两者，RFIS(婴儿情形)和小成人(“标准小成人”被称为“第五百分比”情形，约108磅的乘客)之间将会重叠情况。I和Q测量结果都被使用以识别RFIS情形和小成人情形之间的区别。
作为可选方式，I和Q测量结果不需要测量。例如，被发送至感测电极的电流的相位和振幅可被测量以获取等效的信息。根据一实施例，感测电极到地的阻抗应被表征，使得阻抗的电容性分量对该测量结果的影响不同于阻抗的电阻分量对该测量结果的影响。一旦I和Q测量结果/数值(或其它适当的测量结果)被获得，相应地测量的信号被提供到优选设置在乘客分类系统的ECU内的控制器或微处理器。该控制器可被配置用于进行 乘客分类确定(例如参考图3)。
而且，对于被提供到感测电极的电压信号，可使用不是正弦信号的随时间变化的波形。如果是这种情况，可使用识别阻抗特征的可选方法。例如，矩形脉冲可被发送到感测电极。被发送到感测电极的电流可被测量，并且特征、比如电流脉冲的峰值和上升时间可被用于表征感测电极的对地阻抗。可选地，不同长度的多个脉冲可被发送到感测电极。通过分析峰值电流与电流随脉冲长度的变化之间的关系，可得到阻抗的特征。一般来说，这里描述的电容(也就是，电场)传感器的工作原理可以与在美国专利文献No.2007/0192007中描述的系统相同，本专利文献被以引用方式并入本文。
然而，如果座椅上的物体是接地的导电物体(例如，便携式计算机，便携式DVD播放器等)，其可具有对地的低阻抗并且不能与座椅上的成人乘客区别开来，则座椅底部传感器可能检测到错误肯定。这可能导致其它车辆系统的非故意动作，比如导致SBR系统在导电物体被置于座椅上时使蜂鸣器发出声音或提供另一信号。
因此OC系统还包括设置于座椅背部10中并且被耦合到ECU230的、用于车辆座椅的第二传感器(也就是，座椅背部导体或传感器210)。根据示例性实施例，座椅背部传感器210是基于电容或电场的传感器，其被独立于座椅底部传感器进行感测。如图1中所示，在一个实施例中，座椅背部传感器210还可用作设置于被加热的座椅的背部中的加热器元件。如图2中所示，座椅背部传感器310可独立于座椅背部中的加热器元件320提供。
如附图中示出的，加热元件和感测电极被经由线束320，290，280连接到ECU230。加热器控制器240通过信号承载导体260连接到ECU。当单独的加热元件320被提供时，加热器控制器240可经由信号承载导体270与加热元件320直接连接，而不与系统ECU230协调。系统ECU230经由信号承载导体250连接到电源和车辆LAN。因此，ECU230可提供输出信号到各车辆系统，例如，车辆安全系统，比如气囊系统。
感测和加热电极可包含在感测垫体中。感测和加热元件可集成在信号导体中或独立地提供于该垫体中。感测元件和加热元件可由传统的线制成 或由适合于车辆座椅应用的其它导电材料制成。如上所述，感测元件被配置用于从坐在车辆座椅上的乘客获得代表哪种类型的乘客位于座椅上的电容测量结果。加热元件被配置用于加热车辆座椅并且因而对乘客提供温暖。
感测元件和加热元件可缝在感测垫体内。而且，除感测元件和/或加热元件之外，热敏电阻可被安装在感测垫体上，用于测量加热元件的温度。如果单独提供的话，比如在图2中所示的，感测元件310和加热元件320可被定位于感测垫体中间隔开预定的距离。
感测元件310和加热元件320之间的距离足以使由加热元件320产生的加热信号对由感测元件310产生的感测信号产生的影响有限。例如，在美国专利申请文献No.2007/0192007(在这里被以引用方式并入)中公开的布置和操作可被采用可。
通常，座椅背部传感器210，310感测到的被放置在座椅上的导电物体的阻抗与座椅的成人乘客相比不相同，即便这两者在通过座椅底部传感器220测量时具有相同的阻抗。与仅利用座椅底部中的传感器的OC系统相比，座椅背部传感器210，310允许更精确地确定座椅上的物体或乘客的特性。更准确的指令可被通信至其它车辆系统，比如气囊系统或SBR系统。例如，利用由座椅背部传感器收集的测量结果，OC系统可允许SBR系统对于车辆座椅失效，当座椅背部传感器测量到低阻抗时(例如，关信号)，即使座椅底部传感器测量大阻抗(例如，开信号)。
用于确定由具有座椅底部传感器和座椅背部传感器两者的OC系统发送至SBR系统的指令的逻辑表的一个例子在图3中示出了。如上述，OC系统控制器可采用在图3中示出的逻辑来确定乘客的类别或确定乘客是否存在。控制器可提供合适的信号给其它车辆系统、比如SBR系统。控制器和ECU可经由车辆局域网络(LAN)与这些其它车辆系统通信。ECU可经由导电线250连接到LAN。在图3中，车辆传感器“ON”的指定可对应于表示座椅上存在乘客的测量信号。这样，SBT系统应只在座椅底部传感器和座椅背部传感器都提供表示乘客存在的信号时才被激活。
在另一示例性实施例中，除座椅背部中的电场传感器之外或代替座椅背部中的电场传感器，OC系统可利用座椅底部中的力敏电阻器(FSR)。 FSR可集成到座椅底部传感器中或可与座椅底部传感器分开提供(例如，耦合到该传感器的顶或底表面)。FSR的电阻与被应用于座椅底部的向下的力有关地变化。由被应用于座椅底部的临界力导致的电阻可被确定，因此FSR的电阻可被用于确定座椅是被施加相对较大的力到FSR的成人占用还是被具有对地的低阻抗但施加相对较小的力到FSR的物体占用。
座椅背部传感器的添加提供了可被OC系统用于乘客分类的附加数据。例如，由座椅背部传感器提供的数据可被OC系统用于识别占百分之5的男性乘客和占百分之95的女性乘客。被提供给OC系统的附加数据可允许更有效地利用其它车辆系统，比如气囊系统。
很重要地，应指出在各示例性实施例中示出的乘客分类系统的结构和布置方式仅仅是示意性的。虽然在本公开中仅详细描述了几个实施例，但阅读了本公开的本领域内的那些技术人员很容易认识到，在本质上没有偏离这里描述的要点的教导和优势的情况下，很多修改也是可能的(例如，各元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化，参数值的变化，安装布置方式的变化，材料使用的变化，颜色的变化，定向的变化等)。例如，被示出为一体地形成的元件可被构造为多个部分或元件，元件的位置可颠倒或以其它方式改变，离散的元件或部分的特性或数量可被改变或变化。根据可选实施例，任何过程或方法步骤的次序或顺序可被改变或重新改变顺序。在不偏离本发明的范围的情况下，也可以对各示例性实施例的设计、操作条件和布置方式进行其它替代、修改、变化和省略。