CN102463953A - 用于汽车乘客的分类装置 - Google Patents

Abstract

提供一种用于汽车乘客的分类装置，该装置能够在不受干扰检测乘客的外部条件影响的情况下分类座椅中的对象。根据本发明典型实施例的用于汽车乘客的分类装置，包括：车体；第一电极，该第一电极被设置在所述车体内部的座椅中；第二电极，该第二电极被设置在所述座椅中；和开关，该开关允许第一电极和第二电极具有不同极性或相同极性使得在第一电极和第二电极之间产生第一电场或在第一电极及第二电极与车体之间产生第二电场。

Description

用于汽车乘客的分类装置

技术领域

本发明涉及一种用于汽车乘客的分类装置，尤其涉及一种利用两电极之间的电容分类座椅中的乘客的用于汽车乘客的分类装置。

背景技术

通常，车辆装配有用于乘客的各种安全装置，例如，其中之一是在车辆碰撞中通过在乘员和车辆结构之间膨胀来保护乘员的气囊。

在车辆碰撞中，气囊在通过利用从气体产生器产生的气体的压力膨胀的同时保护乘员。

然而，气囊被设计成在用于保护普通成年人的压力下膨胀。因此，当座椅中的乘员是具有普通身体的成年人时没什么问题，然而，当乘员是婴儿、儿童或小型成年人时，气囊的高膨胀压力可能是威胁座椅中的乘员的一个因素。

通常，尽管具有普通身体的成年人坐在驾驶员座椅中，不仅具有小型身体的成年人，而且婴儿、儿童或小型成年人可能坐在乘员座椅中。

因此，需要通过将乘员座椅中的乘员分成具有普通身体的成年人、婴儿、儿童和小型成年人使得气囊的膨胀压力不同。

在法律中规定使得气囊的膨胀压力根据乘员座椅中具有普通身体的成年人、小于一岁的婴儿、小于三岁的婴儿、小于六岁的儿童和全部妇女中5％的小型妇女而不同。

因此，车辆装配有用于将乘员座椅中的乘员分类的乘客分类装置。

发明内容

本发明已经做出努力以提供一种用于汽车乘客的分类装置，该装置能够在不受干扰检测乘员的外部条件影响的情况下分类座椅中的乘客。

本发明的目的不限于上述目的，从下面的描述中，本领域技术人员将清楚地理解上面没陈述的其它目的。

本发明的典型实施例提供一种用于汽车乘客的分类装置，包括：车体；第一电极，所述第一电极被设置在所述车体内部的座椅中；第二电极，所述第二电极被设置在所述座椅中；和开关，所述开关允许所述第一电极和所述第二电极具有不同极性或相同极性使得在所述第一电极和所述第二电极之间产生第一电场或在所述第一电极及所述第二电极与所述车体之间产生第二电场。

其它典型实施例的细节被包括在详细描述和附图中。

根据本发明的典型实施例，由于开关被设置成使得设置在座椅中的第一电极和第二电极具有不同极性或相同极性，通过利用在第一电极和第二电极之间产生的第一电场和在第一及第二电极与车体之间产生的第二电场，能够在不受干扰检测乘员的外部条件影响的情况下分类座椅中的对象。

本发明的效果不限于上述效果，本领域技术人员从权利要求中将清楚地理解上面没陈述的其它效果。

附图说明

图1是说明根据本发明典型实施例的用于汽车乘客的分类装置的原理的视图；

图2是示出在图1中示出的第一电极、第二电极和控制单元的视图；

图3是图2的方框图；

图4是示出通过根据本发明典型实施例的用于汽车乘客的分类装置的控制器预先设定的分类模式和该分类模式的结果；和

图5是说明控制根据本发明典型实施例的用于汽车乘客的分类装置的方法的流程图。

具体实施方式

将从下面参考附图详细描述的典型实施例中，本发明的优势和特征以及用于实现这些的方法将是清楚的。然而，本发明不限于这里描述的典型实施例，而是将被以各种形式实施。典型实施例仅通过示例方式提供，从而本领域普通技术人员能够完全理解本发明公开的内容和本发明的范围。因此，本发明将仅由所附权利要求的范围限定。在整个说明书中相同的附图标记表示相同的组件。

下文参考附图描述根据本发明典型实施例的用于汽车乘客的分类装置。

图1是说明根据本发明典型实施例的用于汽车乘客的分类装置的原理，图2是示出在图1中示出的第一电极20、第二电极30和控制单元40的视图，图3是图2的方框图。

参考图1到图3，根据本发明典型实施例的用于汽车乘客的分类装置包括车体10、设置在车体10内的座椅1中的第一电极20、设置在座椅1中的第二电极30和控制单元40。

第一电极20和第二电极30被嵌入传感器垫50中，彼此有预定距离，且与控制单元40电连接，并且制成模块。如上所述制成模块的第一电极20、第二电极30和控制单元40能够被容易地安装在座椅1中。控制单元40可不必需以这种构造被安装在座椅中。即控制单元40可以是作为车辆的典型控制装置的ECU(电子控制单元)。

车体10、第一电极20、第二电极30和控制单元40与车辆中的电池电连接。即，电池的负极被连接到车体10，使得由车体10、第一电极20、第二电极30和控制单元40组成的电路能够被实施。

座椅1具有作为安置对象7的臀部之处的座位部3和支撑对象7的后背的靠背5。第一电极20和第二电极30可以被设置在座椅1的座位部3或靠背5中。下文中，假定第一电极20和第二电极30被设置在座椅1的座位部3中且座椅1暗含座位部3。此外，对象7是安置在座椅1上对象的例子，安置于座椅1上的对象是可变的。即座位1可以是空的、具有普通身体的成年人可能座在座椅1中、具有小型身体的成年人在其与座椅之间有衬垫或厚织物的状态下可能坐在座椅1中，具有婴儿的CRS(儿童限制系统)可能被安装到座椅1上，诸如移动电话的电子装置可能被放置在座椅1上，水可能溅到座椅1上。

根据本发明典型实施例的用于汽车乘客的分类装置是用于根据座椅1中的乘客的分类控制气囊膨胀和膨胀压力的技术的一部分，下文中，座椅1中的对象被赋予附图标记7，与被描述的座椅1中的乘客和对象7相同。

控制单元40包括开关42、电流测量装置44和控制器46。开关42、电流测量装置44和控制器46可与ECU成为一体。此外，开关42和电流测量装置44可以被安装在座椅1中的电路板45上，且控制器46可被设置在ECU中且与电路板45连接。

开关42是包括在控制单元40中的模拟开关。

开关42被连接到第一电极20和第二电极30，且将电池的AC功率传递到第一电极20和第二电极30。开关42被激励使得第一电极20和第二电极30具有不同极性或相同极性。

当开关42被激励使得第一电极20和第二电极30具有不同极性时，第一电极20和第二电极30交替地操作为正电极和负电极。下文中，为了理解描述方便，假定当第一电极20和第二电极30具有不同极性时，第一电极20是正电极而第二电极30是负电极。

此外，当开关42被激励使得第一电极20和第二电极30具有相同极性时，第一电极20、第二电极30和车体10交替地操作为正电极和负电极。下文中，为了理解描述方便，假定当第一电极20和第二电极30具有相同极性时，第一电极20和第二电极30都是正电极，而车体10是负电极。

当第一电极20是正电极而第二电极30是负电极时，在第一电极20和第二电极30之间产生第一电场E1。

此外，当第一电极20和第二电极30都是正电极而车体10是负电极时，在第一电极20及第二电极30与车体10之间产生第二电场E2。

开关42在极短时间内被周期性地激励，使得能够交替地产生第一电场E1和第二电场E2。

控制器46利用当座椅1中的对象7被暴露到第一电场E1时由于第一电场E1的分布输出的值和当座椅1中的对象7被暴露到第二电场E2时由于第二电场E2的分布输出的值分类座椅1中的对象7。

由于第一电场E1的分布输入的值和由于第二电场E2而输出的值可以是通过电流测量装置44测量的电流I或通过控制器46从电流I计算的电容C。在典型实施例中，控制器46从电流I计算电容C且基于电容C计算座椅1中的对象7。

电流测量装置44测量当座椅1中的对象7被暴露到第一电场E1时由于第一电场E1的分布的电流I和座椅1中的对象7被暴露到第二电场E2时由于第二电场E2的分布的电流I。

控制器46通过从由于通过电流测量装置44测量的第一电场E1的分布的电流I计算电容C、从由于第二电场E2的分布的电流I计算电容C和将电容C与控制器46中的预定临界值进行比较来分类座椅1中的对象7。

通常，根据库仑定律，电场的强度与两电极之间距离的平方成反比，使得两电极越靠近，电场的强度越大。因此，由于在根据本发明典型实施例的用于汽车乘客的分类装置中，第一电极20和第二电极30都被设置在座椅1中，第一电极20和第二电极30之间的距离小，使得第一电场E1的强度大，因此，当使用电场E1检测座椅1中的对象7时，测量灵敏感度可被提高。

此外，两电极之间的距离越大，电场更多地在所有方向上传播。因此，电场在所有方向上传播且使用仅有些电场检测座椅1中的对象7，当第一电极20和第二电极30之间的距离大时，使得检测灵敏度可降低。因此，座椅1设有绝缘器以当第一电极20和第二电极30之间的距离大时防止电场在所有方向上传播，然而，在根据本发明典型实施例的用于汽车乘客的分类装置中，当使用第一电场E1检测座椅1中的对象7时能够取消绝缘器，因为第一电极20和第二电极30被在座椅1中彼此靠近地设置。

此外，由于在第一电极20和第二电极30之间产生的第一电场E1被限制在座椅1中，当使用第一电场E1检测座椅1中的对象7时，能够最小化第一电场E1与来自电子装置和传播的电磁波的干涉，使得检测灵敏度被提高。

然而，当使用仅第一电场E1检测座椅1中的对象7时，应该看出当水被溅到座椅1上或电源适配器关闭的电子装置处于座椅1上时，即使座椅1是空的，座椅1中的对象7被错认为是成年人。此外，应该看出当具有小型身体的成年人在其与座椅之间有衬垫或厚织物的状态下坐在座椅1时，座椅1中的对象7不被识别为具有小型身体的成年人。

开关42被设置成防止座椅1中的对象7的错误识别，且被激励使得第一电极20和第二电极30具有不同极性，且在第一电极20和第二电极30之间产生第一电场E1，或第一电极20和第二电极30具有相同极性且在第一电极20及第二电极30与车体10之间产生第二电场E2以用于检测座椅1中的对象7。因此，即使水被溅到座椅1上，电源适配器关闭的电子装置被放置在座椅1或具有小型身体的成年人在其与座椅之间有衬垫或厚织物的状态下坐在座椅1上时，能够清楚地分类座椅1中的对象7。

电流I取决于在两电极之间产生的电场的分布。即，电流I取决于第一电极20和第二电极30之间产生的第一电场E1的分布，也取决于第一电极20及第二电极30与车体10之间产生的第二电场E2的分布。因此，电流I取决于座椅1中的对象7的介电常数。

通常，空气的介电常数约为1，水的介电常数约为80，湿气(气体)的介电常数是1，冰的介电常数是100，塑料的介电常数为2到3，这些具有不同值。

因此，从下面(公式1)能够看出，第一电极20和第二电极30之间的电容C取决于第一电极20和第二电极30之间的对象的介电常数。

[公式1]

$C=\mathrm{\ϵ}\frac{A}{d}$

其中C是电容，ε是介电常数，A是第一电极10和第二电极30的面积之和，d是第一电极20和第二电极30之间的距离。

控制器46能够利用通过电流测量装置44测量的电流I从下面的[公式2]获得电容C。

[公式2]

$I=C\frac{\mathrm{dV}}{\mathrm{dt}}$

其中I是通过电流测量装置44测量的电流，C是电容，V是AC功率的电压。即，通过电流测量装置44测量的电流I与通过AC功率的电压V关于时间的微分获得的值乘以第一电极20和第二电极30之间的电容C而获得的值相同。

控制器46通过将从由电流测量装置44测量的电流I计算的电容C与控制器46中的预定临界值比较来分类座椅1中的对象7。

此外，在控制器46中预先设定用于分类座椅1中的对象7的多种分类模式。通过选择分类模式之一，控制器46分类座椅1中的对象7。

图4是示出通过根据本发明典型实施例用于汽车乘客的分类装置的控制器预先设定的分类模式的表以及分类模式的结果。

参考图4，在控制器46中预先设定的分类模式包括成年人模式、空模式和CRS模式、电子装置开模式、电子装置关模式、衬垫或厚织物模式和水模式。

如果控制器46通过选择成年人模式将座椅1中的对象7分类为成年人，气囊被假定为膨胀，因为座椅1中的对象7是成年人。因此，当通过选择成年人模式分类座椅1中的对象7分类为成年人时，控制器46最后确定座椅1中的对象7为成年人，使得气囊能够膨胀。

此外，当通过选择空模式控制器46将座椅1中的对象7分类为空空间，气囊不被假设为膨胀，因为座椅1中的对象7为空空间。因此，当通过选择空模式将座椅1中的对象7分类为空空间时，控制器46最后确定座椅1中的对象7为空空间，使得气囊不膨胀。

此外，当通过选择CRS模式控制器46将座椅1中的对象7分类为CRS时，气囊不被假定为膨胀，使得婴儿不被气囊的膨胀压力伤害，因为座椅1中的对象7是躺在CRS中的婴儿。因此，当通过选择CRS模式将座椅1中的对象7分类为CRS时，控制器46最后确定座椅1中的对象7作为空空间使得气囊不膨胀。

此外，当通过选择电子装置开模式和电子装置关模式之一控制器46将座椅1中的对象7分类为电子装置时，气囊不被假定为膨胀，因为座椅1中的对象7是电子装置。因此，当通过选择电子装置开模式和电子装置关模式之一将座椅1中的对象7分类为电子装置时，控制器46最后确定座椅1中的对象7为空空间，使得气囊不膨胀。

此外，当通过选择衬垫或厚织物模式控制器46将座椅1中的对象7分类为衬垫或厚织物时，气囊被假定为膨胀，因为座椅1中的对象7可能是在座椅1中的衬垫或厚织物上的具有小型身体的乘员。因此，当通过选择衬垫或厚织物模式将座椅1中的对象7分类为衬垫或厚织物时，控制器46最后确定座椅1中的对象7为成年人使得气囊能够膨胀。

此外，当通过选择水模式控制器46确定座椅1中的对象7为水时，假定从座椅去除水以准确分类，因为在座椅1上有水。因此，通过选择水模式将座椅1中的对象分类为水，控制器46最后确定座椅1中的对象7为水且通过操作报警装置(灯或蜂鸣器)能够通知乘员座椅1上有水。

控制器46通过将由于第一电场E1的分布输出的值(在本典型实施例中的电容)与预定临界值比较、将由于第二电场E2的分布输出的值(在本典型实施例中的电容)与预定临界值比较并且选择分类模式之一分类座椅1中的对象7，这在下文中详细描述。

图5是说明控制根据本发明典型实施例的用于汽车乘客的分类装置的方法的流程图。

参考图5，在控制器46中，当座椅1空时由于第一电场E1的分布输出的值被存储为第一初始值I1，并且当座椅1空时由于第二电场E2的分布输出的值被存储为第二初始值I2(S10)。

之后，控制器46测量由于第一电场E1的分布输出的值C1以便分类座椅1中的对象7(S20)。

在控制器46中，通过从由于第一电场E1的分布输出的值C1减去第一初始值I1获得的值被存储为第一检测值D1(S30)。

之后，控制器46检测由于第二电场E2的分布输出的值C2以便分类座椅1中的对象7(S40)。

在控制器46中，通过从由于第二电场E2的分布输出的值C2减去第二初始值I2获得的值被存储为第二检测值D2(S50)。

之后，通过将第一测量值D1与预定临界值比较、将第二测量值D2与预定临界值比较和根据比较结果选择分类模式之一，控制器46分类座椅1中的对象7。在该典型实施例中，预定临界值是第一临界值T1、第二临界值T2、第三临界值T3和第四临界值T4。

详细地，当第一测量值D1大于第二临界值T2且第二测量值D2大于第一临界值T1时，通过从分类模式中选择成年人模式控制器46将座椅1中的对象7分类为成年人且最后确定座椅中的对象7为成年人，使得气囊膨胀(S60)。

此外，当第一测量值D1大于第二临界值T2且第二测量值D2小于第一临界值T1时，控制器46再次测量由于第一电场E1的分布输出的值C1(S21)。因此，在电控制器46中，通过从由于第一电场E1的分布输出的值C1减去第一临界值T1而获得的值被再次存储为第一测量值D1(S31)。之后，当第一测量值D1大于第三临界值T3时，通过从分类模式中选择水模式，控制器46将座椅1中的对象7分类为水，且最后确定座椅1中的对象7为水，使得报警装置能够操作(S61)。此外，当第一测量值D1小于第三测量值T3时，通过从分类模式中选择电子装置关模式控制器46将座椅1中的对象7分类为电子装置，且最后确定座椅1中的对象7为空空间，使得气囊不膨胀(S62)。

此外，当第一测量值D1小于第二临界值T2且第二测量值D2小于第一临界值T2时，通过从分类模式中选择空模式或CRS模式控制器46将座椅1中的对象7分类为空空间或CRS，且最后确定座椅1中的对象7为空空间使得气囊不膨胀(S63)。

此外，当第一测量值D1小于第二临界值T2且第二测量值D2大于第一临界值T1时，控制器46再次测量由于第一电场E1的分布输出的值C1(S22)。因此，在控制器46中，通过从由于第一电场E1的分布输出的值C1减去第一初始值T1获得的值被再次存储为第一测量值D1(S32)。之后，当第一测量值D1小于第四临界值T4时，通过从分类模式中选择电子装置开模式，控制器46将座椅1中的对象7分类为电子装置，且最后确定座椅1中的对象7作为空空间，使得气囊不膨胀(S64)。此外，当第一测量值D1大于第四临界值T4时，通过从分类模式中选择衬垫或厚织物模式，控制器46将座椅1中的对象7分类为衬垫或厚织物，并且最后确定座椅1中的对象7为成年人，使得气囊能够膨胀(S65)。

本领域技术人员应该理解，在不改变本发明必要特征的精神的情况下，本发明可以不同方式实施。因此，上述实施例在全部方面被提供为示例且不限制本发明。本发明的范围被限定在所附权利要求中，从权利要求的意思和范围中派生出的所有变化或变型以及其等价概念应该被构成为包括在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种用于汽车乘客的分类装置，其特征在于，该装置包括：

车体；

第一电极，所述第一电极被设置在所述车体内部的座椅中；

第二电极，所述第二电极被设置在所述座椅中；和

开关，所述开关允许所述第一电极和所述第二电极具有不同极性或相同极性，使得在所述第一电极和所述第二电极之间产生第一电场或在所述第一电极及所述第二电极与所述车体之间产生第二电场。

2.如权利要求1所述的用于汽车乘客的分类装置，其特征在于，进一步包括：

控制单元，所述控制单元包括所述开关，以根据由于所述第一电场的分布输出的值和由于所述第二电场的分布输出的值分类所述座椅中的对象，所述分布通过所述对象在所述座椅中的暴露产生。

3.如权利要求2所述的用于汽车乘客的分类装置，其特征在于，所述控制单元还包括控制器，通过将由于所述第一电场的分布输出的值和由于所述第二电场的分布输出的值与预定临界值比较，所述控制器分类所述座椅中的所述对象。

4.如权利要求3所述的用于汽车乘客的分类装置，其特征在于，在所述控制器中，当所述座椅是空时由于所述第一电场的分布输出的值被存储为第一临界值和当所述座椅是空时由于所述第二电场的分布输出的值被存储为第二临界值。

5.如权利要求4所述的用于汽车乘客的分类装置，其特征在于，在所述控制器中，通过从由于所述第一电场的分布输出的值减去所述第一临界值获得的值被存储为第一测量值，通过从由于所述第二电场的分布输出的值减去所述第二临界值获得的值被存储为第二测量值。

6.如权利要求5所述的用于汽车乘客的分类装置，其特征在于，在所述控制器中预先设定用于分类所述座椅中的所述对象的多个分类模式，和

通过将所述第一测量值与所述预定临界值比较，将所述第二测量值与所述预定临界值比较，并且选择所述分类模式之一，所述控制器分类所述座椅中的所述对象。

7.如权利要求6所述的用于汽车乘客的分类装置，其特征在于，所述分类模式包括成年人模式、空模式、CRS模式、电子装置开模式、电子装置关模式、衬垫或厚织物模式和水模式。

8.如权利要求7所述的用于汽车乘客的分类装置，其特征在于，当通过选择所述成年人模式和所述衬垫或厚织物模式之一分类所述座椅中的所述对象时，所述控制器最后确定所述座椅中所述对象为成年人，当通过选择所述空模式、所述CPS模式、所述电子装置开模式和所述电子装置关模式之一分类所述座椅中的所述对象时，最后确定所述座椅中的所述对象为空空间，当通过选择所述水模式分类所述座椅中的所述对象时，最后确定所述座椅中的所述对象为水。

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