CN105848970A - 乘员的存在和分类系统 - Google Patents

Abstract

乘员分类系统，其包括位于车辆座椅底部内的第一感测电极和位于车辆座椅靠背内的第二感测电极。该系统包括控制器，其配置成控制第一信号供应到第一电极，以及第二信号供应到所述第二电极。设置测量电路，其配置成测量所述第一信号的第一属性和第二信号的第二属性。所述控制器配置成使用第一属性和第二属性对乘员进行分类。

Description

乘员的存在和分类系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年1月23日提交的、申请号为61/930,893的美国临时专利申请的优先权和权益。前述临时申请通过引用以其全文并入本文。

背景技术

本申请总体涉及适于车辆座椅的乘员分类系统的领域。车辆座椅可包括乘员分类系统，以试图确定座椅是否由成人、儿童占用或未被人占用。车辆座椅也可包括其它辅助组件，诸如座椅加热器、空座椅检测器、和序列化组件。当前乘员分类系统使用座椅底部加热器来确定乘员分类，其有助于确定在发生碰撞事件期间是否将调用保护装置(例如，气囊)与否。控制算法将来自座椅底部加热器的数据分为两个区域以确定乘员分类；所述第一区域指示状态是空的或小的，以及第二区域指示所述状态是大的或被占用。

类似于座椅底部加热器，座椅靠背加热器也具有两个区域。座椅靠背加热器用于对象存在分类或座椅安全带提醒(SBR)。位于所述第一区域内的测量指示座椅安全带提醒将被禁用(即，关闭(OFF))，以及在第二区域内的测量指示座椅安全带提醒被启用(即，打开(ON))。

座椅靠背加热器算法还需要来自占用分类状态的输入以有助于座椅安全带提醒状态。在占用分类状态为空或小以及对象存在分类启用的情况下，占用分类状态优先于对象存在分类并禁用(即关闭)座椅安全带提醒。只有当占用分类是空的/小或未被占用时才会发生这种情况，否则对象存在分类报告其实际分类。

使用用于确定乘员分类和座椅安全带提醒状态的该方法适用于所有乘员和座椅位置，但它并不能足够好地减少电子装置。因此，存在这样的情况，其中电子装置会导致乘员分类的误分类，例如通过在乘员没有坐在座椅内的情况下启用气囊。

附图说明

本发明的特征、方面以及优点将通过下面的描述和附图中所示的伴随的示例性实施例变得显而易见，所述附图简述如下。

图1是根据示例性实施例的包括乘员分类系统的车辆座椅的示意性横截面视图。

图2是示出对应于座椅的各个乘员的座椅靠背传感器的几个区域的图表。

图3是示出对应于座椅的各个乘员的座椅底部传感器的几个区域的图表。

图4是示出用于将指令发送到车辆安全系统的示例性逻辑的表。

具体实施方式

这些附图详细地示出示例性实施例。然而，应当理解的是，本申请并不限于在说明书中阐述或在附图中所示的细节或方法。还应当理解的是，术语仅仅是为了描述的目的而不应当被视为是限制性的。

参照图1，示出根据示例性实施例的车辆座椅40。配置成接收乘员的一个或多个座椅可设置在车辆中。车辆座椅包括联接到车辆的大致水平的下部部分或座椅底部42和从座椅底部的后端部向上延伸的上部部分或座椅靠背41。座椅靠背41可通过允许座椅靠背相对于座椅底部倾斜或枢转的倾斜度调节机构而连接到座椅底部42。座椅底部和座椅靠背的每一个包括支撑框架、诸如联接到所述框架的泡沫垫的衬垫、和围绕衬垫的装饰罩。装饰罩可使用合适的紧固件(例如，钩环紧固件、C形环、成型为泡沫垫的其它附接方法等)附接到泡沫垫。装饰罩也联接到框架结构(例如，通过j形夹等)以便将框架构件、装饰罩、和衬垫联接到一起。

乘员分类系统通常可包括传感器、屏蔽件、以及用于感测和分类座椅占用的电子装置。例如，传感器可用于提供对应于由于对象的电导率和重量而导致的对象对传感器影响的测量。来自传感器的测量可被评估以确定对象或乘员在所述座椅内的存在。乘员分类系统可包括或配置成与适于车辆座椅的座椅加热系统和/或其它系统结合操作。示例性的乘员分类系统在于2012年10月2日提交的申请号为13/633,590的美国临时专利申请以及于2014年1月10日提交的申请号为14/152,471的美国专利申请中公开。上述申请通过引用并入本文。本文所公开的系统例如可并入到在申请号为14/152,471的申请中公开的系统内。或者，在申请号为14/152,471的申请中公开的系统可被变型以便并入本文所公开的功能。

图1中示出适于具有座椅底部42和座椅靠背41的车辆座椅的乘员分类系统。乘员分类系统包括在所述座椅基部或底部42内的第一电极20，示出为座椅底部加热器或乘员分类(OC)传感器。如图1中所示，加热丝或加热电极也可用作传感器(即“作为传感器的加热器”或“HAS”)。电极或导体可用作用于基于电容或电场感测的感测电极。座椅底部传感器可被集成到另一个系统内。该系统还可包括位于座椅靠背内的导体或电极20，示出为座椅靠背加热器或乘员存在(OP)传感器。如图1中所示，位于座椅底部和座椅靠背内的导体或电极可用作加热装置。座椅可包括加热器控制器(例如，加热器ECU)52和电子控制单元(ECU)51，加热器控制器用于控制和调节供应到座椅底部和/或座椅靠背内的加热器(即，电极)的电压，电子控制单元耦联到座椅底部和/或座椅靠背内的传感器以便检测和分类在座椅内的对象或乘员。ECU 51可包括感测和测量电路。

如果传感器被集成到所述加热器系统(例如，同一电极用于加热和感测两者)，则加热器控制器52与ECU 51可串联连接，使得功率和/或控制信号例如凭借加热器控制器52通过ECU 51可提供给导体(即，感测和加热器装置)。虽然加热器控制器和ECU在图1中示意性地示出为在座椅底部之下提供，但是在各种实施例中，加热器控制器和/或ECU可设置在车辆中的其它地方，诸如设置在车辆仪表板内，设置在中央控制台内等。加热器和乘员感测控制器51，52可被集成到单个控制器内。在其它示例性实施例中，座椅可以不是加热座椅并且可以缺少诸如加热器装置和加热器控制器的组件。该系统包括接口60以便连接到各个组件，诸如电源、接地和车辆控制器局域网(CAN)。该系统将例如经由CAN-L和CAN-H信号提供通过CAN携载的数据。

在所述座椅靠背和座椅底部内的每个电极可并入到传感器垫内。传感器垫可包括层状结构。传感器垫和感测电极可以各种方式来构造，并且构造方法不被认为是限制性的。例如，传感器垫可使用已知的印刷电路板技术使用刚性或柔性电路板来构造，诸如将导电材料蚀刻或沉积而施加到电介质基材。备选地，传感器垫可以是泡沫垫或本身具有作为感测元件的离散导体主导电薄膜、片材或网状物的座椅垫。如上所述，感测电极可用作座椅加热元件以便给乘员提供舒适就座环境。如果包括加热，则温度传感器可设置所述加热元件一部分的附近，其可用于控制座椅温度。控制器52可包括温度控制器，其并入温度测量电路，所述温度测量电路可接收来自温度传感器的测量，以确定传感器垫的温度和温度产生电路的温度，所述温度产生电路可提供信号给加热元件以便控制其操作，因此可在闭环过程中保持座椅的所需温度。传感器垫还可包括屏蔽电极，用于屏蔽传感电极以便避免收到周围导电组件的干扰。

乘员分类系统可使用电容传感系统，其将随时间变化的电压输出发送到单个感测元件或传感器。传感器例如可以是图1中所示电极中的一个或二者。该系统包括测量电路以测量属性，诸如通过监测提供到感测导体或元件的电压信号来测量从感测元件到接地的负载电流(或阻抗)。该测量可利用代表将被测量的所需属性(即，阻抗或电流)的测量信号或属性。施加到传感器的随时间变化的电压可采取多种形状，但优选的形状是在约50千赫至约150千赫之间的频率下的正弦信号。这种负载电流当成年人乘员坐在座椅上时显著增大，而当存在儿童座椅时，诸如在车辆上的面向后方的婴儿座椅(RFIS)时这种负载电流只略微增大。优选地，施加到车辆座椅内电极的所述信号(例如，随时间变化的电压)由控制器51来控制。

该感测系统利用测量系统来测量被提供给电极的信号属性。例如，该系统可利用测量系统，其测量经由电压信号供给到感测电极的电流的同相(I)和正交(Q)分量。作为替代，不必进行I和Q测量。例如相反，发送到感测电极的电流的相位和幅度可被测量以获得等效信息。根据一个实施例，从所述感测电极到接地的阻抗应被表征，使得阻抗的电容性分量与阻抗的电阻分量相比不同地影响测量。一旦得到I和Q测量/值(或其它合适的测量值)，则相应的测量信号被提供给优选位于乘员分类系统的ECU 51内的控制器或微处理器。所述控制器可配置成进行乘员分类判定(例如参见图4)。

而且，对于到感测电极的电压信号而言，可使用不是正弦信号的随时间变化的形状。如果是这种情况，可使用识别阻抗特性的替代方法。例如，方形脉冲可被发送到感测电极。发送出到感测电极的电流可被测量，并且可以使用诸如电流脉冲的峰值和上升时间特性来表征感测电极到接地的阻抗。备选地，不同长度的几个脉冲可被发送出到感测电极。可通过分析峰值电流和具有脉冲长度的电流变化之间的关系来获得阻抗的特性。通常而言，本文所述的电容(即，电场)传感器的操作原理可与在公开号为2007/0192007的美国专利公开中描述的相同，其全部内容通过引用并入本文。

座椅靠背传感器被独立于所述座椅底部内的传感器地进行监测，以将座椅上的导电对象与乘员加以鉴别。因为通过监测来自座椅靠背传感器的信号而检测的测量对于座椅内的对象不同于对于座椅内乘员的来自座椅靠背传感器信号的测量，乘员分类系统可利用座椅靠背传感器来在对象和乘员之间进行区分，这两者否则可提供信号，该信号将触发系统，该系统仅包括在座椅底部内设置的传感器。乘员分类系统可利用所感测到的数据来提供输入到其它车辆系统，诸如车辆安全系统(例如，气囊系统)或座椅安全带提醒(SBR)系统。例如，如果乘员分类系统检测到指示成人乘员的信号，则它可提供信号，该信号将导致气囊系统激活与发生碰撞的座椅相关联的一个或多个气囊。然而，如果乘员分类系统检测到指示空座椅或包含对象的座椅(诸如儿童安全座椅)的信号，则它可提供信号，该信号将导致气囊系统禁用与发生碰撞的座椅相关联的一个或多个气囊。

如图2中所示，使用来自OP传感器的信号的I和Q分量，确定建立第一区域和第二区域的阈值300(例如，第三阈值)。根据一个示例性实施例，阈值300使用对应于座椅前倾的乘员的数据点加上附加余量来确定。第一区域包括对应于电子装置、儿童约束座椅和空座椅的信号。第二区域包括对应于其它乘员的信号，所述乘员包括座椅前倾的体型大的乘员、接触框架的座椅的体型大的乘员、在11毫米毯子上的座椅的体型大的乘员、以及座椅的所有其它乘员。

如图3中所示，使用来自OC传感器的信号的I和Q分量，确定建立第一区域、第二区域和第三区域的第一阈值100和第二阈值200。根据一个示例性实施例，第一阈值或主要阈值100使用对应于安置于具有11毫米厚度毯子上的座椅乘员的数据点外加余量来确定。所述第二阈值或辅助阈值200使用对应于所述座椅前倾的乘员的数据点外加余量来确定，类似于上述的OP阈值。第一区域包括对应于电子装置、儿童约束座椅和空座椅的信号。第二区域包括对应于其它乘员的信号，所述乘员包括座椅前倾的体型大的乘员，接触框架的座椅的体型大的乘员，在11毫米毯子上的座椅的体型大的乘员，以及座椅的所有其它乘员。第三区域包括对应于电子装置、在11毫米毯子上的座椅的体型大的乘员、以及其它一些乘员的信号。

现在参照图2和图3，由针对所述OC传感器和OP传感器二者确定的阈值建立的区域可用于将座椅的乘员分类并控制各种相关的系统，诸如气囊系统或SBR系统。图4中示出用于确定指令的逻辑表的一个实例，所述指令由具有OC传感器和OP传感器两者的乘员分类系统发送到SBR系统。

如图2中所示，通过OC传感器在区域1中的测量指示座椅被体型小的乘员占用或是空的。这可用于禁用与座椅相关联的气囊系统。通过OC传感器在区域2中的测量指示座椅被体型大的乘员占用。这可用于激活与座椅相关联的气囊系统。通过OC传感器在区域3中的测量是不确定的，并且使用通过OP传感器的测量进一步分类。

如图3中所示，通过OC传感器在区域1中的测量指示座椅被体型小的乘员占用或是空的。这可用于禁用与座椅相关联的SBR系统。通过OC传感器在区域2中的测量指示座椅被体型大的乘员占用。如果OP传感器也指示体型大的乘员，这可用于激活与座椅相关联的SBR系统。

OP传感器和OC传感器的区域3用于缓解下述情况，其中电子装置可导致对占用分类的误分类。在数据位于在如由第一阈值100和第二阈值200所限定的适于所述OC传感器的区域3内的情况下，算法将使用OP测量来帮助确定乘员的分类。如果OP数据位于区域1内，诸如通过电子装置，该算法将乘员分类成小的/空的，并将其以与具有在区域1内的OC数据的乘员相同的方式进行处理。如果座椅包括导电装置并且否则在儿童约束保护系统中为空或包括儿童，则上述可能会发生。如果OP数据位于区域2内，诸如在毯子上具有体型大的乘员，则算法将乘员分类为体型大的，并将其以具有在区域2内的OC数据的乘员相同的方式进行处理。如果座椅包括导电装置，而且还包括成年人乘员，则上述可能会发生。一旦针对该测量确定乘员分类，则该算法将禁用对象存在分类防止其运行，并将该对象存在分类与乘员分类相关联。

参照图4，如果所述OC数据是在区域1内(即小/空乘员)，则气囊系统可被禁用。如果所述OC数据是在区域2内(即大乘员)，则气囊系统可被启用。如果OP数据是在区域2中，则SBR系统也可被启用。增加适于乘员分类(OC)的第三区域以及座椅靠背加热器的输入将提供附加的输入，以确定适于乘员分类和安全带提醒这两者的正确分类。当所述OC数据落入区域3内时，该算法则将着眼于座椅靠背传感器，以帮助确定该系统的分类。该算法也将强制由乘员分类状态来确定SBR系统的状态。因此，如果OP传感器检测到大(或体型大)的乘员，则SBR系统连同气囊系统一起被启用。如果OP传感器检测到小的乘员或乘员为空，则SBR系统连同气囊系统一起被禁用。

由OP和OC系统执行的测量和分类结果可经由车辆控制器局域网(CAN)提供给车辆安全系统。例如，所述OC和OP系统控制器可经由CAN发送数据到气囊控制模块，所述气囊控制模块将根据图4的表中所示的算法结果指示气囊应当是被启用或禁用。此外，OP和OC系统控制器可经由CAN发送数据到车辆座椅安全带提醒(SBR)控制器，其将指示SBR是否应提供指示到座椅乘员以便固定座椅安全带系统。

为了改善占用分类而建立适于占用分类的辅助阈值以及集成使用座椅靠背加热器。该系统可合适地对座椅内的乘员进行分类并防止因电子装置和其它变体而误分类。该系统可提供更稳健的分类状态，特别是通过电子装置和最坏情况下的乘员位置(例如，坐在毯子上的乘员)。该系统提供更精确地启用和禁用气囊，并且防止由于在座椅上存在电子装置而激活座椅安全带提醒。使用位于不同位置处的两个传感器(例如，感测电极)可减少从乘员位于最坏情况下的位置造成的任何分类问题，因此改善性能和稳健性。

如在各种示例性实施例中所示的乘员存在和分类系统的元件的构造和布置仅仅是说明性的。尽管只有几个实施例在该公开中进行了详细的描述，但是对于阅读本公开的本领域内的那些技术人员而言可容易理解在实质上不偏离本文所述主题的新颖性教导和优点的情况下可进行许多变化(例如，在下述上的改变：各种元件的大小、维度、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等)。例如，示出为整体形成的元件可由多个部分或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其它方式改变，并且离散元件的性质或数目或者位置可以改变或变化。应当指出的是，系统的元件和/或组合件可由任何的各种各样的提供足够强度或耐用性的材料制成。诸如本文中所示那些的组件也可在非车辆应用中使用。在不脱离本发明范围的情况下，可在优选的和其它示例性实施例的设计、操作条件和布置上做出其它替换、变型、改变和省略。

Claims (15)

1.一种适于车辆的乘员分类系统，其包括：

位于车辆座椅底部内的第一感测电极；

位于车辆座椅靠背内的第二感测电极；

控制器，其配置成控制第一信号供应到所述第一电极以及第二信号供应到所述第二电极；

测量电路，其配置成测量所述第一信号的第一属性和所述第二信号的第二属性；

其中所述控制器配置成使用第一属性和第二属性对乘员进行分类。

2.根据权利要求1所述的乘员分类系统，其中所述控制器包括所述测量电路。

3.根据权利要求1所述的乘员分类系统，其中所述控制器配置成当第一属性的值超过第一阈值时而不管所述第二属性的值，将乘员分类信号提供到车辆以便启用保护装置。

4.根据权利要求3所述的乘员分类系统，其中所述控制器配置成将所述第一属性的值与第一阈值和第二阈值进行比较以及将第二属性与第三阈值进行比较，并且其中所述控制器配置成当所述第一属性的值超过第二阈值以及低于第一阈值时以及当所述第二属性的值超过第三阈值时将乘员分类信号提供到车辆以便启用保护装置。

5.根据权利要求1所述的乘员分类系统，其中所述控制器配置成当所述第二属性的值小于第三阈值时而不管所述第一属性的值，不将座椅安全带提醒信号提供给车辆。

6.根据权利要求5所述的乘员分类系统，其中所述控制器配置成当第一属性的值小于比第一阈值低的第二阈值以及第二属性的值高于第三阈值时，不将座椅安全带提醒信号提供给车辆。

7.根据权利要求1所述的乘员分类系统，其中所述第一属性代表第一信号的正交分量，以及所述第二属性代表第二信号的正交分量。

8.根据权利要求3所述的乘员分类系统，其中第一阈值取决于所述第一信号的同相分量而变化。

9.根据权利要求4所述的乘员分类系统，其中所述第一阈值和第二阈值取决于第二信号的同相分量而变化。

10.根据权利要求5所述的乘员分类系统，其中所述第三阈值取决于所述第二信号的同相分量而变化。

11.根据权利要求1所述的乘员分类系统，其中所述系统包括加热控制器，其用于将加热电压施加到第一感测电极和第二感测电极中的至少一个以便产生用于使所述座椅变暖的热量。

12.一种适于车辆的乘员分类和座椅加热系统，其包括：

位于车辆座椅底部内的第一感测和加热电极；

位于车辆座椅靠背内的第二感测和加热电极；

感测控制器，其配置成控制第一信号供应到所述第一电极，以及第二信号供应到所述第二电极；

加热控制器，其配置成控制加热电压供应到第一电极和第二电极；

测量电路，其配置成测量所述第一信号的第一属性和第二信号的第二属性；

其中所述感测控制器配置成使用第一属性和第二属性对乘员进行分类。

13.根据权利要求12所述的乘员分类和加热系统，其中所述感测控制器配置成将所述第一属性的值与第一阈值和第二阈值进行比较以及将第二属性与第三阈值进行比较，并且其中所述感测控制器配置成当所述第一属性的值超过第二阈值以及低于第一阈值时以及当所述第二属性的值超过第三阈值时将乘员分类信号提供到车辆以便启用保护装置。

14.根据权利要求12所述的乘员分类和加热系统，其中所述感测控制器配置成当所述第二属性的值小于第三阈值时而不管所述第一属性的值，不将座椅安全带提醒信号提供给车辆。

15.根据权利要求14所述的乘员分类系统，其中所述感测控制器配置成当第一属性的值小于比第一阈值低的第二阈值以及第二属性的值高于第三阈值时，不将座椅安全带提醒信号提供给车辆。