CN102401686A - 沙发式座椅承重检测装置及包含该装置的车辆气囊系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种沙发式座椅承重检测装置及包含该装置的车辆气囊系统。该沙发式座椅承重检测装置包括：小线圈、大线圈、变流电源、信号转换模块和分析处理模块。该车辆气囊系统包括中央处理单元、副驾驶气囊和沙发式座椅承重检测装置。该沙发式座椅承重检测装置是根据电磁感应原理工作的，可分析出座椅的不同承重量，且结构简单，相应的座椅的改动较小，成本较低。该车辆气囊系统可分析出副驾驶位上承受的重量，可据此判断副驾驶位上是否有人或坐在副驾驶位上的是否是小孩，以此决定在车辆碰撞时副驾驶气囊是否弹出。

Description

沙发式座椅承重检测装置及包含该装置的车辆气囊系统

技术领域

本发明属于车辆安全领域，尤其涉及一种沙发式座椅承重检测装置及包含该装置的车辆气囊系统。

背景技术

在车辆的气囊系统中，前排座椅的驾驶位和副驾驶位都设有对应的气囊，在车辆碰撞时，气囊弹出，保护前排乘员。但是，有时副驾驶位没有乘员，这时，若车辆发生碰撞，则副驾驶位的气囊就不应该弹出，因此，一般车辆上都需要检测副驾驶位是否有人坐，以此决定副驾驶位的气囊是否弹出。现有技术中，检测副驾驶位上是否有人坐的方法是采用多个压力传感器、红外探测或超声波探测等。但是，上述的这些检测方式或设备成本较高，而且安装比较复杂，不适于大范围推广应用。

发明内容

本发明为解决上述的检测副驾驶位上是否有人坐的方法成本较高、安装比较复杂的问题，提供一种可检测沙发式座椅的承重量的沙发式座椅承重检测装置，且该沙发式座椅承重检测装置的结构简单，成本较低。

本发明还提供一种车辆气囊系统，该车辆气囊系统可判断副驾驶位上是否有人或坐在副驾驶位上的是否是小孩，以决定副驾驶位气囊在车辆碰撞时是否弹出。

本发明的沙发式座椅承重检测装置，包括：小线圈、大线圈、变流电源、信号转换模块和分析处理模块；所述小线圈和大线圈均设置在沙发式座椅的座垫中，且大线圈和小线圈沿沙发式座椅的高度方向设置在不同的位置；所述变流电源与大线圈电连接且向大线圈输出大小变化的电流信号，所述小线圈在大线圈的所述电流信号作用下产生感应电动势信号；所述小线圈与信号转换模块电连接且将所述感应电动势信号输出到信号转换模块；所述信号转换模块与分析处理模块电连接且将接收到的感应电动势信号转换成分析处理模块可接收的第二直流电压信号或第二方波电压信号，并将所述第二直流电压信号或第二方波电压信号输出到分析处理模块中；所述分析处理模块对接收的第二直流电压信号或第二方波电压信号进行处理，并与其内部预先存储的座垫承重量信息对照，以确定座垫的承重量，并输出承重量信号。

进一步地，所述小线圈安装在座垫的底部，大线圈位于小线圈的上方，小线圈与大线圈在沙发式座椅未承重时的高度差在80-110毫米之间。

进一步地，所述大线圈安装在座垫的底部，小线圈位于大线圈的上方，大线圈与小线圈在沙发式座椅未承重时的高度差在80-110毫米之间。

进一步地，所述小线圈与大线圈均成圆环状，二者同轴配置。

进一步地，所述沙发式座椅承重检测装置还包括位于座垫中且可相对运动的导向外套和导向内套，所述导向外套和导向内套中的一个安装在座垫的底部且位于小线圈的外围，所述导向外套和导向内套中的另一个安装在大线圈的外围且与大线圈固定，导向外套和导向内套沿小线圈的径向部分重叠，二者间隙配合。

进一步地，所述小线圈的外围半径在40-60毫米之间，所述大线圈的外围半径在200-270毫米之间。

进一步地，所述小线圈和大线圈均是用外部包覆有绝缘层的导电金属线绕制而成，所述小线圈的圈数在6000-12000之间，大线圈的圈数在6-12之间。

进一步地，所述变流电源包括三角波发生单元和幅值平移单元；三角波发生单元与幅值平移单元电连接并向幅值平移单元输出三角波电压信号；幅值平移单元与大线圈电连接，幅值平移单元将所述三角波电压信号进行幅值上移并转换成三角波电流信号再输入到大线圈中。

进一步地，所述信号转换模块包括整流单元和放大单元；所述小线圈与整流单元电连接且将所述感应电动势信号输出到整流单元中，所述整流单元将所述感应电动势信号整流成第一直流电压信号或第一方波电压信号；整流单元与放大单元电连接且将所述第一直流电压信号或第一方波电压信号输出到放大单元中，放大单元将所述第一直流电压信号或第一方波电压信号放大成第二直流电压信号或第二方波电压信号；放大单元与分析处理模块电连接且将所述第二直流电压信号或第二方波电压信号输出到分析处理模块中。

进一步地，所述分析处理模块为单片机。

本发明的车辆气囊系统，包括中央处理单元和副驾驶气囊，其中，所述气囊系统还包括用于检测车辆副驾驶位的且如上面任一项所述的沙发式座椅承重检测装置，所述中央处理单元与分析处理模块电连接，中央处理单元接收所述承重量信号并将所述承重量信号与自身存储的基准值进行比较，在所述承重量信号小于基准值时发出第一控制信号使副驾驶位气囊在车辆碰撞时不弹出,并在所述承重量信号大于或等于基准值时不发出第一控制信号。

进一步地，所述基准值对应的重量为20KG-40KG之间的任一值。

进一步地，所述基准值对应的重量为30KG。

本发明的有益效果是：本发明的沙发式座椅承重检测装置是根据电磁感应原理工作的，当沙发式座椅的座垫的承重量不同时，座垫的向下变形量也不同，大线圈和小线圈之间的距离也不同，对应的第二直流电压信号或第二方波电压信号的大小也是不同的，分析处理模块进行内部处理后，可分析出座垫的不同承重量，可判断是否有人坐到该沙发式座椅上或是否有重物压到沙发式座椅的座垫上，并且可分析出沙发式座椅上的重物或人的重量。本发明的沙发式座椅承重检测装置，只有小线圈和大线圈是要安装在座垫中的，其它部件均可安装到座垫之外，因此结构简单，相应的座垫的改动较小，成本较低。

对本发明的车辆气囊系统而言，由于可分析出副驾驶位上承受的重量，可据此判断副驾驶位上是否有人或坐在副驾驶位上的是否是小孩，当副驾驶位上无人或坐在副驾驶位上的是小孩时，副驾驶气囊在车辆碰撞时不弹出，保护了小孩。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的沙发式座椅承重检测装置的原理示意图。

图2是本发明一种实施方式的沙发式座椅承重检测装置中变流电源的原理示意图。

图3是本发明一种实施方式的沙发式座椅承重检测装置中信号转换模块的原理示意图。

图4是本发明一种实施方式中沙发式座椅没有承重时的状态示意图。

图5是本发明一种实施方式中沙发式座椅承重时的状态示意图。

图6是本发明一种实施方式中三角波发生单元产生的三角波电压信号的示意图。

图7是本发明一种实施方式中将三角波发生单元产生的三角波电压信号通过幅值平移单元处理后的示意图。

图8是本发明一种实施方式中小线圈产生的感应电动势信号的示意图。

图9是本发明一种实施方式中第一直流电压信号的示意图。

图10是本发明一种实施方式中第一方波电压信号的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一般座椅都包括座垫，有的座椅还包括靠背。所谓沙发式座椅，是指其座垫是弹性的，在承重时，座垫被压缩并向下变形。比如说当有人坐在座垫上时，座垫向下变形，以此增加人的舒适感。汽车上的座椅一般都是沙发式座椅。沙发式座椅的座垫内一般都填充有海绵或其它软性物质，以此形成弹性。一般座椅在正常放置时，其座垫的上表面(即人坐时接触的那个表面)是水平或大致水平的，靠背位于座垫的斜上方。本发明中，所述的上下是相对座椅正常放置时而言的，所述座椅的高度方向是指与座垫上表面垂直的方向，所述的高度是相对所述座椅的高度方向而言的。

如图1-图10所示，本发明一种实施方式的沙发式座椅承重检测装置，包括：小线圈1、大线圈2、变流电源3、信号转换模块4和分析处理模块5；所述小线圈1和大线圈2均设置在沙发式座椅6的座垫7中，且大线圈2位于小线圈1的上方；所述变流电源3与大线圈2电连接且向大线圈2输出交流电流，所述小线圈1在大线圈2的交流电流作用下产生感应电流；所述小线圈1与信号转换模块4电连接且将所述感应电流输出到信号转换模块4；所述信号转换模块4与分析处理模块5电连接且将接收到的感应电流转换成数据信号，并将所述数据信号输出到分析处理模块5中；所述分析处理模块5接收所述数据信号并进行分析处理，并输出反映沙发式座椅6承重量的承重信号。

优选地，所述小线圈1安装在座垫7的底部，大线圈2位于小线圈1的上方，小线圈1与大线圈2在沙发式座椅6未承重时的高度差在80-110毫米之间。进一步优选，所述高度差为100毫米。

优选地，所述小线圈1和大线圈2均是用外部包覆有绝缘层的导电金属线绕制而成，优选用铜线。所述小线圈1的圈数在6000-12000之间，大线圈2的圈数在6-12之间。进一步优选，小线圈1的圈数是10000，大线圈2的圈数是10。小线圈1与大线圈2均成圆环状，二者同轴配置。

优选地，所述小线圈1的外围半径在40-60毫米之间，所述大线圈2的外围半径在200-270毫米之间。由于小线圈1和大线圈2均是由导电金属线绕制而成，它们大致成圆环状，因此，所述的外围半径是指圆环状的外半径，即最大半径。

优选地，所述沙发式座椅承重检测装置还包括相互配合且可相对运动的导向外套8和导向内套9，所述导向外套8和导向内套9中的一个固定安装在座垫7的底部且位于小线圈1的外围，所述导向外套8和导向内套9中的另一个安装在大线圈2的外围。具体地，导向内套9成圆环状，固定安装在座垫7的底部且位于小线圈1的外围；导向外套8成带底板的圆环状，安装在大线圈2的外围，且大线圈2固定安装在导向外套8的底板上。沿小线圈1的径向看，导向外套8和导向内套9部分重叠，导向内套9部分位于导向外套8的内部，二者之间间隙配合。当座垫向下变形时，大线圈2和导向外套8一起向下运动，由于有导向内套9的限制，大线圈2和导向外套8只能向下运动，不能向侧面运动，因此大线圈2与小线圈1可一直保持同轴。

优选地，所述变流电源3包括三角波发生单元301和幅值平移单元302。三角波发生单元301与幅值平移单元302电连接，幅值平移单元302与大线圈2电连接。三角波发生单元301产生如图6所示的三角波电压信号。由图6可知，所述三角波电压信号存在负值(即电压信号的方向是变化的)，因此通过幅值平移单元302，将图6所示的三角波上移，变成图7所示的三角波，即无负值的三角波电压信号(即电压信号的方向不变)，这即是所谓的幅值上移。然后通过幅值平移单元302中的电阻等，将三角波电压信号转换成三角波电流信号，输入到大线圈2中，即在大线圈2中通入变化的电流，使大线圈2中产生变化的磁场。通过电磁感应作用，小线圈1中产生如图8所示的感应电动势信号(也可以叫电压信号)。

优选地，所述信号转换模块4包括整流单元402和放大单元403，小线圈1与整流单元402电连接，整流单元402与放大单元403电连接，放大单元403与分析处理模块5电连接。当小线圈1中产生如图8所示的感应电动势信号时，由于该感应电动势信号存在负值，因此通过整流单元402将该感应电动势信号进行整流，去掉其负值部分。整流可采用两种方式，一种是用单向全波整流电路，将所述感应电动势信号整流成图9所示的第一直流电压信号；另一种是用单向半波整流电路，将所述感应电动势信号整流成图10所示的第一方波电压信号。然后通过放大单元403将该第一直流电压信号或第一方波电压信号放大成分析处理模块5可接收的第二直流电压信号或第二方波电压信号。分析处理模块5接收该第二直流电压信号或第二方波电压信号并进行处理，然后与其内部预先存储的座垫7的承重量信息对照，以确定座垫7的承重量，并输出承重量信号。

小线圈1和大线圈2之间的距离与所述感应电动势信号的大小有关，在其它参数(比如说三角波电压信号的大小和频率、座垫7的材料等)不变时，小线圈1和大线圈2之间的距离越小，所述感应电动势信号越大，对应的第二直流电压信号或第二方波电压信号也越大。由于座垫7是弹性的，在承重(有人坐或放了重物)时，座垫7被压缩并向下变形，在座垫7向下变形时，大线圈2会随之向下移动，而小线圈1几乎不会移动，因此小线圈1和大线圈2之间的距离变小。与未承重时相比，座垫7承重时，小线圈1和大线圈2之间的距离变小，其它参数没有变化，所述感应电动势信号变大，对应的第二直流电压信号或第二方波电压信号也变大。

第二直流电压信号的大小与座垫7的承重量之间的具体关系可通过一定的方法确定并预先存储在分析处理模块5中。比如，当座垫7未承重时，对应的第二直流电压信号大小为U0；当座垫7的承重量未5KG时，对应的第二直流电压信号大小为U1；当座垫7的承重量未10KG时，对应的第二直流电压信号大小为U2；依此类推，即可找出第二直流电压信号的大小与座垫7的承重量之间的关系并形成关系曲线，将此关系曲线存入分析处理模块5中，以后分析处理模块5即可根据第二直流电压信号的大小确定座垫7的承重量。当然，确定第二直流电压信号的大小与座垫7的承重量之间的关系还会有其它的方法，本实施方式中不一一列举。

优选地，所述分析处理模块5为单片机，单片机型号选用DZ60。

本实施方式中，导向外套8和导向内套9通过螺钉或螺栓固定在座垫7上。小线圈1和大线圈2通过金属丝线或其它强度较好的丝线固定在座垫7或导向外套8上。

本实施方式的沙发式座椅承重检测装置，可检测出沙发式座椅上是否有人坐或是否有重物放在上面，并可检测出坐在上面的人的重量或重物的重量，即可检测沙发式座椅上的承重量，在一些需要检测沙发式座椅承重的场合，都可应用本实施方式的沙发式座椅承重检测装置。另外，本实施方式的沙发式座椅承重检测装置，只有小线圈1和大线圈2是要安装在座垫7中的，其它部件均可安装到座垫7之外，因此结构简单，相应的座垫7的改动也很小，成本较低。

本实施方式的车辆气囊系统，包括中央处理单元11、副驾驶位气囊和上述的沙发式座椅承重检测装置，中央处理单元11与上述沙发式座椅承重检测装置的分析处理模块5电连接，中央处理单元11接收所述承重量信号并将所述承重量信号与自身存储的基准值进行比较，并在所述承重量信号小于基准值时发出第一控制信号使副驾驶位气囊在车辆碰撞时不弹出。当然，如果所述承重量信号大于或等于基准值，则在车辆碰撞时中央处理单元11不发出第一控制信号，副驾驶位气囊正常弹出。中央处理单元11在有的专业领域也被称为气囊ECU。

优选地，所述基准值对应的重量为20KG-40KG之间的任一值。进一步优选，所述基准值对应的重量为30KG。

设置所述基准值的目的是为了判断坐在副驾驶位上的是否是年龄较小的小孩，如果所述承重量信号小于基准值，则认为坐在副驾驶位上的是年龄较小的小孩或没有人坐，则在车辆碰撞时副驾驶位气囊不弹出，保护小孩。因为如果坐在副驾驶位上的是小孩，在车辆碰撞时气囊弹出可能对小孩造成较大的伤害。因此本实施方式的车辆气囊系统可对副驾驶位的乘员进行更好的保护。基准值的设置可参考一般经验，通常10岁以下小孩的重量在40KG以下，8岁以下小孩的重量在30KG以下。

本实施方式中，大线圈2位于小线圈1的上方。在其它实施方式中，也可以将小线圈1设置在大线圈2的上方。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种沙发式座椅承重检测装置，其特征在于，包括：小线圈、大线圈、变流电源、信号转换模块和分析处理模块；

所述小线圈和大线圈均设置在沙发式座椅的座垫中，且大线圈和小线圈沿沙发式座椅的高度方向设置在不同的位置；

所述变流电源与大线圈电连接且向大线圈输出大小变化的电流信号，所述小线圈在大线圈的所述电流信号作用下产生感应电动势信号；

所述小线圈与信号转换模块电连接且将所述感应电动势信号输出到信号转换模块；

所述信号转换模块与分析处理模块电连接且将接收到的感应电动势信号转换成分析处理模块可接收的第二直流电压信号或第二方波电压信号，并将所述第二直流电压信号或第二方波电压信号输出到分析处理模块中；

所述分析处理模块对接收的第二直流电压信号或第二方波电压信号进行处理，并与其内部预先存储的座垫承重量信息对照，以确定座垫的承重量，并输出承重量信号。

2.如权利要求1所述的沙发式座椅承重检测装置，其特征在于，所述小线圈安装在座垫的底部，大线圈位于小线圈的上方，小线圈与大线圈在沙发式座椅未承重时的高度差在80-110毫米之间。

3.如权利要求1所述的沙发式座椅承重检测装置，其特征在于，所述大线圈安装在座垫的底部，小线圈位于大线圈的上方，大线圈与小线圈在沙发式座椅未承重时的高度差在80-110毫米之间。

4.如权利要求2所述的沙发式座椅承重检测装置，其特征在于，所述小线圈与大线圈均成圆环状，二者同轴配置。

5.如权利要求4所述的沙发式座椅承重检测装置，其特征在于，所述沙发式座椅承重检测装置还包括位于座垫中且可相对运动的导向外套和导向内套，所述导向外套和导向内套中的一个安装在座垫的底部且位于小线圈的外围，所述导向外套和导向内套中的另一个安装在大线圈的外围且与大线圈固定，导向外套和导向内套沿小线圈的径向部分重叠，二者间隙配合。

6.如权利要求4所述的沙发式座椅承重检测装置，其特征在于，所述小线圈的外围半径在40-60毫米之间，所述大线圈的外围半径在200-270毫米之间。

7.如权利要求4所述的沙发式座椅承重检测装置，其特征在于，所述小线圈和大线圈均是用外部包覆有绝缘层的导电金属线绕制而成，所述小线圈的圈数在6000-12000之间，大线圈的圈数在6-12之间。

8.如权利要求1所述的沙发式座椅承重检测装置，其特征在于，所述变流电源包括三角波发生单元和幅值平移单元；三角波发生单元与幅值平移单元电连接并向幅值平移单元输出三角波电压信号；幅值平移单元与大线圈电连接，幅值平移单元将所述三角波电压信号进行幅值上移并转换成三角波电流信号再输入到大线圈中。

9.如权利要求1所述的沙发式座椅承重检测装置，其特征在于，所述信号转换模块包括整流单元和放大单元；所述小线圈与整流单元电连接且将所述感应电动势信号输出到整流单元中，所述整流单元将所述感应电动势信号整流成第一直流电压信号或第一方波电压信号；整流单元与放大单元电连接且将所述第一直流电压信号或第一方波电压信号输出到放大单元中，放大单元将所述第一直流电压信号或第一方波电压信号放大成第二直流电压信号或第二方波电压信号；放大单元与分析处理模块电连接且将所述第二直流电压信号或第二方波电压信号输出到分析处理模块中。

10.如权利要求1所述的沙发式座椅承重检测装置，其特征在于，所述分析处理模块为单片机。

11.一种车辆气囊系统，包括中央处理单元和副驾驶气囊，其特征在于，所述气囊系统还包括用于检测车辆副驾驶位的且如权利要求1-10中任一项所述的沙发式座椅承重检测装置，所述中央处理单元与分析处理模块电连接，中央处理单元接收所述承重量信号并将所述承重量信号与自身存储的基准值进行比较，在所述承重量信号小于基准值时发出第一控制信号使副驾驶位气囊在车辆碰撞时不弹出,并在所述承重量信号大于或等于基准值时不发出第一控制信号。

12.如权利要求11所述的车辆气囊系统，其特征在于，所述基准值对应的重量为20KG-40KG之间的任一值。

13.如权利要求12所述的车辆气囊系统，其特征在于，所述基准值对应的重量为30KG。

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