CN101439700A - 用于分类车辆乘客的装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于分类车辆乘员以判断是否要展开气囊的装置。该分类装置包括安装在车辆座椅上由交流(AC)电源供电的传感器，该传感器具有相互电连接的传感导体和保护导体，二者之间插入绝缘体。控制器将电流虚部值和电流实部值与一个预设阈值相比较从而分类坐在座椅上的乘员，电流虚部值取决于传感器电容的变化并在传感器的输出侧测得，电流实部值取决于传感器电阻的变化。根据该分类装置，即使湿气渗入座椅，也可以利用电流实部值和电流虚部值准确分类乘员。

Description

用于分类车辆乘客的装置
相关申请的交叉参考
本申请要求2007年11月21日提交的韩国申请NO.10-2007-0119342的优先权，在这里结合其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于分类车辆乘客的装置，其把坐在车辆座椅上的乘客进行分类，从而可以只对年龄等于或大于一定年龄或符合一定身体要求的乘客展开气囊。
背景技术
近来，在许多情况中，气囊安装于客座以及驾驶座以保护车辆乘员的安全。
这种气囊在车辆发生碰撞时展开，从而保护车辆乘客。在是成人的情况下，使用气囊没有问题，但是对于小孩来说，展开的气囊可能会是威胁其生命的一个危险因素。因此，是否展开客座的气囊必须依据车辆乘员的类型来决定。为实现这种决定，对于用来把坐在座椅上的车辆乘员进行分类的车辆乘员分类装置的研发一直在积极地进行着。
车辆乘员分类装置通常即时使用，其基本上通过测量座椅上乘客的重量来区分成年人和儿童，同时另外考虑乘员臀部的形状。然而，如图1所示，在这种传统的车辆乘员分类装置中，由于传感器基于乘员姿势的改变而测出的乘员重量间的差异很大，所以经常在分类乘员上出错。另外，传统的车辆乘客分类装置也问题重重，因为必须在座椅套(seat cover)下方安装一个内含传感器的硬塑料垫，或者在座椅上安装单独的结构，该塑料垫或单独的结构都成为了限制座椅设计的一个因素。
因此，在韩国专利申请No.2007-0067276(2007年7月4日提交)中提出了一种用于分类车辆乘员的新系统。该系统被构造为测量取决于坐在座椅上的乘员的电荷量的变化，即电流的变化，从而利用电流的变化来判断是否有乘员坐在上面以及所坐乘员是哪类。利用如下原理来进行电流变化的测量：车体和座椅套下面安装的导体之间形成的电容随着坐在座椅上乘员的介电常数而改变，电荷量随着电容的改变而变化。
本发明力图改善使用上述车辆乘员分类系统的乘员分类性能。如图2所示，在该车辆乘员分类系统中，当湿气渗透座椅时，对于乘员分类可能会发生故障。因为湿气具有高介电常数和相对较低的电阻，所以当湿气渗透进入座椅内时，座椅中的传感器所测量的电流值会增加。因此，即便乘员是个小孩，电流值也会由于湿气而增加(即，超过阈值)，从而存在误判乘员为成人并展开气囊的可能性。
在该发明背景部分公开的信息仅用于帮助理解本发明的背景，而不应被看作是承认或暗示该信息构成了已被本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
因此，本发明关注于现有技术中存在的上述问题，且本发明的一个目的是提供一种用于分类乘员的装置，其即使在湿气渗透进入座椅的情况下也可以分类车辆乘员而不会产生错误。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于分类车辆乘员的装置，其包括安装在车辆座椅上并由交流(AC)电源供电的传感器，该传感器具有相互电连接的传感导体和保护导体(guard conductor)，二者之间插入绝缘体；和控制器，用于将电流虚部(imaginary current)值和电流实部(real current)值与一个预设阈值相比较，从而分类坐在座椅上的乘客，电流虚部值归因于传感器电容变化，在传感器的输出侧测得，电流实部值归因于传感器电阻变化。
该车辆乘员分类装置的实施所基于的事实是：当湿气渗入座椅时，座椅内的传感器电路假设为是RC电路，当AC电压施加到该RC电路上时，电阻(R)输出电流的相位等于输入电压的相位，电容(C)输出电流的相位滞后于输入电压90°。
优选地，控制器可以在不同时间点测量传感器的输出电流值，从而获得电流虚部值和电流实部值。特别地，控制器在对应于传感器输入电压幅值为峰值、及幅值为零的时间点处测量传感器的输出电流，从而获得电流虚部值和电流实部值。
优选地，该阈值可以是对应于测得的假想电流值和测得的电流实部值的参考电流虚部值和参考电流实部值的结合。
优选地，该阈值可以是前面从电流虚部值和电流实部值得出的实验值，这些值是在乘员类型改变时根据座椅潮湿程度测出的，且该阈值可根据座椅的潮湿程度而改变。
优选地，该装置还包括插在传感导体和保护导体之间的二极管。
附图说明
现根据附图中的特定实施例来介绍本发明的上述的及其它特征，附图是通过举例说明的方式给出的，而不是对本发明的限制，附图中：
图1和2是表示使用传统的乘员分类装置来判断展开气囊的条件时发生的问题的图；
图3是概略示出了本发明实施例的分类车辆乘员的装置的结构图。
图4是表示传感器电路的简单等效电路形式的图，当湿气进入装有图3分类装置的座椅时传感器会受到影响；
图5A至5D是表示基于图4的等效电路，输出电流相对于输入电压的波形特性图；
图6是表示使用根据本发明实施例的车辆乘员分类装置时气囊展开条件的判断准则图；
图7是表示根据本发明实施例产生可变阈值的过程示图；
图8和9是表示根据本发明实施例的实验结果图。
图10示出了座椅湿度在从0到200ml范围内改变时，对空座椅、1岁或更小婴儿的CRS、成人测量的输出电流的结果数据。
应当理解附图不必须成比例，其只给出说明本发明基本原理的各种优选特征的简化表示。这里公开的本发明的特定设计特征，例如包括特定尺寸、方向、位置及形状，部分地通过特定应用和使用环境来确定。
在附图中，附图标记指的是本发明在几幅图中通用的相同或等效部件。
具体实施方式
下面参考附图详细介绍本发明的优选实施例，其一个实例在附图中被示出并在下文中进行介绍。尽管本发明是结合该典型实施例进行介绍的，但是应当理解该说明不用于限制本发明于该典型实施例。相反，本发明倾向于涵盖不仅该典型实施例，而且还有各种替换、改型、等效装置及其它实施方式，其可包括在由所附权利要求限定的本发明的宗旨和保护范围内。
参考图3，详细介绍用于分类车辆乘员的装置的基本构造。
该车辆乘员分类装置被构造成：交流电源20给安装在座椅套(未示出)下面的传感器10供电，控制器30利用传感器的输出电流来分类车辆乘员。传感器10的结构为：相互电连接的上传感导体11和下保护导体12相对布置，在二者之间插入绝缘体13。
传感导体11可以由具有优良的导电性的金箔或银箔构成，或者由覆盖有这种导电材料的片构成。保护导体12用于将传感导体11绝缘从而不受保护导体12下方产生的电荷量变化的影响，因而传感导体11可以将取决于坐在传感导体11上的乘客的电流变化传递给电表31。另外，保护导体12可以由和传感导体11相同或类似的材料构成。然而，保护导体12优选大于传感导体11，从而传感导体11可以与传感导体11下方的车体1隔开。
在传感导体11和保护导体12之间可以设置二极管。该二极管被构造成电流只从下保护导体12向上传感导体11方向流动，而反方向几乎没有电流流动。这对于该车辆乘员分类装置的自诊断是有用的。在韩国专利申请No.2007-0067276中公开了关于其的具体说明。
控制器30利用安装在传感器10输出端上的电表31测量输出电流，并比较该输出电流和一个预设阈值，从而判断乘员类型。判断结果传递给气囊单元。
与图3一起参考图4至9，现在介绍利用传感器10输出电流的控制器30的乘员分类逻辑规则。
如图4所示，当水渗入座椅内时，传感器电路可被看作是一RC阻容电路的等效电路。即，传感器10的传感导体11和保护导体12可以由电容器C代表，而受湿气影响而减小的传感导体11和保护导体12之间的电阻可以通过图4等效电路中的电阻R表示。
在电阻R处，测出了电阻上受湿气影响而引起的电流增加，在电容C处，由坐在座椅上的乘员引起的介电常数和电流的增加量也被测量出了。当然，电容C的电流值反映了由于潮湿而增加的介电常数。该RC阻容电路的输入电流是电阻R和电容C的电流值的和，从而电表31测得的传感器10的输出电流I可以是电阻R的电流实部Ireal和电容C的电流虚部Iimag的和。
参考图5A至5D，介绍供给RC电路的电压和电流相位之间的关系。电流实部Ireal具有与输入电压V相同的相位，电流虚部Iimag具有滞后于输入电压90°的相位。另外，输出电流I的幅值是电流实部和电流虚部幅值的和。因此，当利用这种关系时，电流实部和电流虚部的各自值可以从传感器10的输出电流I获得。即，在电流实部为峰值的时间点处，电流虚部的幅值为零。在电流实部的幅值为零的时间点处，电流虚部为峰值。因此，导出了测量电流虚部和电流实部的时间点，在这些时间点测量传感器10的输出电流，从而可以获得电流实部值和电流虚部值。
参考图6和图7，介绍分类车辆乘员所需的阈值的导出方法。
首先，该车辆乘员分类装置仅通过判断坐在座椅上的乘员是成人还是小于1岁的婴儿来把乘员分类。在现有技术中，气囊不展开的对象是小于等于6岁的儿童。然而，当对象改为一岁婴儿或者更小时，婴儿和成人之间的差距相比现有技术大大增加，如图6所示，从而这种装置分类乘员出错的可能性大大降低。在这种情况下，由于气囊对于即便是3或6岁的小孩也会展开，气囊展开引起对小孩的伤害程度需要充分降低，这是一种负担。然而，近来的气囊已研制成比传统气囊更软，从而气囊不展开的选择对象的准则已经变得更好了。
通过对空座椅、用于1岁或更小的婴儿的儿童保护系统(CRS)以及成人假人的重复试验来获得阈值。该试验可以这样进行，当座椅的湿度量改变时测量传感器10的输出电流值，从而获得电流实部值和电流虚部值。通过这些实验，可以获得电流虚部相对电流实部的数据，如图7所示，在成人假人和CRS的电流虚部之间的一个中间值用作区分婴儿和成人所需的阈值。该阈值是参考电流虚部值和参考电流实部值的结合，这两个值分别对应于电流虚部值和电流实部值，并与座椅的潮湿度成比例增加。
此时，控制器30测量传感器10输出端的电流虚部值和电流实部值，同时改变时间间隔，并比较测量电流值和阈值，从而分类乘员。例如，在测得电流实部值匹配参考电流实部值后，如果测量电流虚部值大于参考电流虚部值，则判断乘员为成人，如果测量电流虚部值小于参考电流虚部值，则判断乘员是1岁或更小的婴儿。
图8至10示出了实验结果数据。
图8是表示利用示波器对干座椅测出的传感器输出电流曲线图，图9是表示利用示波器对湿座椅测出的传感器输出电流曲线图。如图所示，对湿座椅测出的传感器输出电流幅值大于对干座椅测出的传感器输出电流幅值。
为了分类乘员，因乘员的介电常数而导致的电流变化，必须尽可能准确地从图9的输出电流波形中获得。这可以通过测量电流虚部值实现，如上文所述。电流虚部值可以通过测量时间点0.18、0.5、0.84处的输出电流值来获得，参考图9。在对应于0.34和0.67时间点处测量的输出电流值是取决于湿气电阻的电流实部值。
图10示出了座椅湿度(amount of wetting)在从0到200ml范围内改变时，对空座椅、1岁或更小婴儿的CRS、成人测量的输出电流的结果数据。通过重复实验，可以从图表中获得向右上方方向增加的可变阈值，其中水平轴表示电流实部，垂直轴表示电流虚部。
根据上述分类车辆乘员的装置，即使湿气渗入座椅，也可以利用电流实部值和电流虚部值来准确分类车辆乘员。
尽管公开了用于说明目的的本发明的优选实施例，但是本领域技术人员可以理解在不偏离由所附权利要求公开的本发明的宗旨和范围的情况下，各种改型、添加、和替代都是可以的。

Claims (6)

1、一种分类车辆乘员的装置，包括：
安装在车辆座椅上并由交流(AC)电源供电的传感器，该传感器具有相互电连接的传感导体和保护导体，二者之间插入绝缘体；和
控制器，用于将电流虚部值和电流实部值与一个预设阈值相比较，从而分类坐在座椅上的乘员，电流虚部值取决于传感器电容的变化，在传感器的输出侧测得，电流实部值取决于传感器电阻的变化。
2、根据权利要求1的装置，其中该控制器在不同时间点测量传感器的输出电流值，从而获得电流虚部值和电流实部值。
3、根据权利要求1的装置，其中控制器在对应于传感器输入电压幅值为峰值、及幅值为零的时间点处测量传感器的输出电流值，从而获得电流虚部值和电流实部值。
4、根据权利要求1的装置，其中该阈值是对应于测得的电流虚部值和测得的电流实部值的参考电流虚部值和参考电流实部值的结合。
5、根据权利要求4的装置，其中该阈值是前面从电流虚部值和电流实部值得出的实验值，这些值是在乘员类型改变时根据座椅潮湿程度测出的，且该阈值随座椅的潮湿程度而改变。
6、根据权利要求1的装置，其中还包括插在传感导体和保护导体之间的二极管。
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