CN105936224B - 用于分类座椅乘员类型的车辆座椅热敏电阻 - Google Patents

用于分类座椅乘员类型的车辆座椅热敏电阻 Download PDF

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Abstract

提供了用于区分成人和儿童乘客、以及就坐在儿童约束系统中的那些儿童乘客和就坐在儿童加高座椅中的那些儿童乘客的基于热敏电阻的系统和方法。本发明包括至少一个分类热敏电阻/温度传感装置、至少一个参考热敏电阻、计算和将状况分类的算法、以及相关的配线和硬件。分类热敏电阻/温度传感装置设置在座椅垫层组件和座椅靠背内。温度传感器用于检测在通过座椅饰面与垫层接触的对象和——如果适用的话——一些座椅舒适基底材料之间的热传递。可以设置参考热敏电阻以提高分类测定的鲁棒性。根据至少在分类传感器和参考传感器之间的温度变化的大小和/或速率，算法计算和将状况分类。

Description

用于分类座椅乘员类型的车辆座椅热敏电阻
技术领域
本发明总体涉及车辆座椅和安全系统。更具体地说，本发明涉及将座椅乘员类型之间的差异分类的方法和系统，借此在儿童座椅中的儿童可以与在加高座椅中的儿童和成人区分开。
背景技术
机动车辆的安全系统给在前和后座椅上就坐的乘客提供被动和主动的保护。这些系统的效果依赖于一些因素，包括就座乘客的类型。在后座椅中，一些乘客是成人而另一些是儿童。对于儿童，一些可能位于儿童约束系统(CRS)中而其他儿童可能位于加高座椅(booster seat)中。理想的安全系统将适合区分这些乘客和——在儿童的情况下——其座椅类型。
建议儿童占用后座椅达某一点，因此需要对后座椅识别系统的改进。然而，这样的改进也可以应用于前座椅分类。这样的部件结合其它现有系统还可以给目前的分类方法增加额外置信度或粒度，或根据最终的执行或许作为那些系统的替代物。
因此，提供能够区分三种状况——就坐的成人相比于就坐的儿童，以及如果是儿童，就坐在CRS中的儿童相比于就坐在加高座椅中的儿童——的安全系统是需要的。
发明内容
本发明针对区分成人和儿童车辆乘客以及就坐在CRS中的儿童和就坐在加高座椅中的儿童的需求的解决方案。此处披露的本发明依赖于，即使在有衣服的情况下，人类与非生命物体不同地传递和吸收热量的事实。
特别地，本发明提供了用于最低限度地分开三种状况——成人相比于在CRS中的儿童相比于在加高座椅上的儿童——的基于温度的方法。尽管热敏电阻是这样的传感器的优选的非限制性示例，但可以使用不同的热传感器。因为热敏电阻的电阻比常规电阻器的电阻随温度变化更大，因此该类型的电阻器对局部温度的变化高度敏感。然而，应当理解的是常规的电阻器和电阻式温度检测器(RTD)可以适合在本发明中使用。
本发明包括至少一个分类热敏电阻/温度传感装置、至少一个参考热敏电阻、计算和将状况分类的算法、以及相关的配线和硬件。
分类热敏电阻/温度传感装置位于车辆的座椅垫层组件内并且一个设置在座椅靠背组件内。温度传感器用于检测在通过座椅饰面与垫层接触的对象和——如果适用的话——一些座椅舒适基底材料(例如泡沫)之间的热传递。
可以提供参考热敏电阻以提高分类测定的鲁棒性。例如，现有热敏电阻的使用可以用于参考值比较并且测量“参考”和每个“分类”传感器之间的变化率以及测量温度差的大小，现有热敏电阻例如是提供车辆外部温度的那些、与车辆的一或多个排中的内部气候控制有关的那些。
算法根据至少一个分类传感器和一个或多个参考传感器之间的至少温度变化的大小和/或变化率计算和将状况分类。
本发明提供了比已知的系统具有较少的复杂性并且更有效地区分就坐乘客的类型的先进的技术。本发明将新的算法和现今的改进的热敏电阻与现有车辆技术结合。
当结合附图时，从以下详细说明的优选实施例中，以上优势和其它优势和特征将是显而易见的。
附图说明
为了更完整地理解本发明，现在参照附图中更详细说明并且通过本发明的示例在以下描述的实施例，其中：
图1是具有本发明的传感器布置的座椅的侧视图；
图2说明了本发明的图1的座椅，其示出了就坐的成人乘客；
图3说明了本发明的图1的座椅，其示出了在加高座椅中就坐的儿童乘客；
图4说明了本发明的图1的座椅，其示出了在儿童约束系统中就坐的儿童乘客；
图5是根据本发明的车辆座椅的传感器布置的第一可供选择的实施例的透视图；
图6是根据本发明的车辆座椅的传感器布置的第二可供选择的实施例的透视图；
图7是根据本发明的车辆座椅的传感器布置的第三可供选择的实施例的透视图。
具体实施方式
在以下附图中，相同的附图标记用于表示相同的部件。在以下的说明书中，不同的操作参数和部件被描述用于不同构造的实施例。这些具体的参数和部件是被包括作为示例并且不意味着限制。
参照图1，显示了本发明的座椅的侧视图。总体表示为10的座椅包括座椅靠背12和座椅底座14。应当理解的是，示出的座椅10仅用于说明的目的并且因此座椅靠背12和座椅底座14的形状和大小不是为了限制。
座椅10包括用于感测乘客的存在和类型的分类热传感器。分类热传感器可以是任何类型的温度传感器，但热敏电阻是优选的非限制性示例。特别地，座椅靠背12配备有至少一个分类热传感器16并且座椅底座14配备有至少一个分类热传感器18。所示的分类热传感器16和18的数量和位置仅是示意的，因为在座椅靠背12和座椅底座14中的不同位置可以设置额外的热传感器。分类热传感器16和18优选位于座椅泡沫和座椅饰面之间并且可以嵌入座椅泡沫中。
分类热传感器16和18给控制器20提供输出信号。控制器20还可以接收来自参考传感器的额外的信息，例如但不限于外部温度传感器22、设置在一或多个排或位置中的内部气候传感器24、例如安装在挡风玻璃、天窗或其它玻璃顶部、侧面或后玻璃上以检测阳光照度的安装在玻璃上的温度传感器26、座椅中的气候控制温度传感器28、插扣传感器30、位于座椅靠背12中的第一乘员重量传感器32、以及位于座椅底座14中的第二乘员重量传感器34。这些传感器的一个或多个可以是当今车辆中常见的乘员分类系统(OCS)的一部分。参考传感器22、24、26、28、30、32和34可以是单一功能或多功能的并且可以非常靠近座椅10放置或可以根据它们的功能相隔较远地设置。参考传感器22、24、26、28、30、32和34可以放置在座椅靠背12或座椅底座14上、其内或邻近座椅靠背12或座椅底座14处。另外，单独或结合使用。这些参考传感器比较与分类热传感器16和18有关的热状况的大小或变化率。如同分类热传感器16和18，参考传感器22、24、26、28、30、32和34可以是任何类型的传感器，例如但不限于热敏电阻。
控制器20接收由分类热传感器16和18产生的信息以及由参考传感器22、24、26、28、30、32和34产生的信息，以及使用编程的算法根据分类热传感器16和18的至少一个和参考传感器22、24、26、28、30、32和34的一个或多个之间的至少温度变化的大小和/或变化率来计算并且分类状况。嵌入在控制器20的算法中的热分类系统可以与非热信息结合，例如由插扣开关检测器、座椅重量传感器、热图像、基于视觉的形状/图案检测、或其它乘员分类系统产生的信息，以进一步增强分类的鲁棒性和/或粒度。
一旦根据来自分类热传感器16和18和来自参考传感器22、24、26、28、30、32和34的输入对乘客的类型进行分类，就坐的乘员被分类并且然后该信息传递给车辆的安全系统36的一个或多个元件，例如安全气囊展开控制器。
图2、3和4说明了其中具有不同的就坐乘客的座椅10。图2说明了在座椅10中就坐的成人乘员O。对于该类型的乘客，分类热传感器16和18都感测温度增高。该信息被传递给控制器20，并且根据接收自参考传感器22、24、26、28、30、32和34的信息，座椅乘员被分类为成人乘员。
图3说明了在位于座椅10中的加高座椅B中就坐的更大的儿童乘员LC。对于在加高座椅B中的该类型的乘客，仅位于座椅靠背12中的分类热传感器16感测温度。由于加高座椅B，位于座椅底座14中的分类热传感器18与儿童乘员LC的体温隔离以及因此没有感测到温度的变化。该信息被传递给控制器20，并且根据接收自参考传感器22、24、26、28、30、32和34的信息，座椅乘员被分类为在加高座椅中就坐的儿童。
图4说明了在设置在座椅10中的儿童约束系统CRS中就坐的更小的儿童乘员SC。对于在儿童约束系统CRS中的该类型的乘客，位于座椅靠背12中的分类热传感器16或位于座椅底座14中的分类热传感器18都没有感测到温度，因为由于儿童约束系统CRS使分类热传感器16和18都与儿童乘员SC的体温隔离。该信息连同由乘员分类系统产生的信息一起传递给控制器20并且座椅乘员被分类为在儿童约束系统中就坐的儿童。
尽管图1-4说明了本发明的具有安装在基础座椅中的分类热传感器16和18的基础座椅，应当理解的是其它布置也许是可能的。图5-7说明了在车辆座椅上的分类传感器的数量和布置的一些可能的变化方案。图5-7所示的传感器阵列被提供用于更精确的检测，或提供用于检测可以表示与小的成人乘员截然相反的大的成人乘员的渐变的网格，其中辐射热模式被传播开，或表面区域上的热表示乘员的大小。该阵列还可以进行调整以应对衣服的影响。应当理解的是图5-7所示的变化方案仅是作为说明性的并且不作为限制，因为在不偏离本发明的精神或范围的情况下其它变化方案是可能的。
参照图5，显示了总体表示为40的根据本发明的第一变化方案的座椅的透视图。座椅40包括座椅靠背42和座椅底座44。多个分类热传感器46设置在座椅靠背42中。多个分类热传感器48设置在座椅底座44中。分类热传感器46和48的数量和布置仅是为了说明的目的并且不作为限制。
参照图6，显示了总体表示为50的根据本发明的第二变化方案的座椅的透视图。座椅50包括座椅靠背52和座椅底座54。分类热传感器56设置在座椅靠背52中而一对分类热传感器58和58’设置在座椅底座54中。示出的有关分类热传感器56、58和58’的同心环说明了与就坐的乘员最直接接触具有最大的热传感效应的事实。
参照图7，显示了总体表示为60的根据本发明的第三变化方案的座椅的透视图。座椅60包括座椅靠背62和座椅底座64。分类热传感器66设置在座椅靠背62中而一对分类热传感器68和68’设置在座椅底座64中。因此，尽管图7所示的分类热传感器66、68和68’与上述的有关图6的分类热传感器56、58和58’的形状和布置类似，但它们比分类热传感器56、58和58’大并且因此能够对热阶的变化更敏感。正如分类热传感器56、58和58’，示出的有关分类热传感器66、68和68’的同心环说明了与就坐的乘员最直接接触具有最大的热传感效应的事实。
变化方案和额外的注意事项
为了进一步提高鲁棒性，一个或多个参考传感器22、24、26、28、30、32和34可以设置为邻近座椅垫层、设置在车门面板中或车辆座椅垫层的侧面内，在该侧面处，乘员不与垫层接触并且传感器不暴露于阳光。可供选择地，理想的位置可以在垫层或座椅框架下面。位置可以在座椅垫层的前下部区域上、头枕区域下方或附近的垫层顶部或在座椅靠背上。对于不同的车辆环境和封装条件可以优化位置。
还应当注意的是，可能简单地重新安置现有的内部气候控制温度传感器以提供优化的双重或多目的功能，起到参考的内部气候控制温度传感器和近似参考温度传感器的作用，该近似参考温度传感器用于确定相对于分类热传感器的最精确的速率和差值大小。
目前，比后座椅更多的前座椅具有内置在座椅总成中的基于座椅的垫层和/或座椅靠背气候控件。据推测随着时间的推移更多的后座椅将具有可用的该选项。在任何情况下，另外可能集成或结合与座椅内气候控制系统关联的可能基于热敏电阻的温度控件的功能，或许使用一些相同的硬件提供双重或多目的的功能。首先，具有启用的加热器或冷却器的座椅有可能被占用，但单独基于座椅内气候控制系统的启用不能确保这一点。如果发出或吸收热能的对象与就坐表面接触，热变化的速率或大小将受到影响。在低温时，如果乘员坐在座椅上，则座椅相对于外部或内部空气温度可以更快地达到目标温度。在夏天，具有在几度内的恒定体温的乘员坐在座椅上时座椅可以更慢的冷却。这些考虑可以编程至计算机算法中并且可能需要一些开发以通过所包含的无论什么技术来进行优化。相对于给定的车辆可用的参考传感器的任何适合的组合，对于分类传感器，目前或未来可能设置在车辆中的检测玻璃上的阳光照度或热量的传感器的使用还可以用于算法的温度速率和大小的变化。
公开的用于乘员分类的基于热传感器的系统可能最低限速地检测在座椅垫层和座椅靠背处热传递的成人乘员、仅将热量传递给座椅靠背的加高的儿童以及空座椅/在CRS情况中的儿童之间的差异。如果与插扣传感器、座椅重量传感器、光路交换、热图像、基于视觉、形状或图案的识别、或其它乘员分类系统结合使用，进一步增强分类的鲁棒性和/或粒度。
从这样的讨论和从附图和权利要求中，本领域技术人员将很容易认识到在不脱离由以下权利要求所限定的本发明真实精神和合理的范围的情况下可以作出不同的变化、修改和改变。

Claims (19)

1.一种用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，包含：
座椅，所述座椅具有座椅靠背和座椅底座；
被安装到所述座椅靠背的信号发生分类热传感器；
被安装到所述座椅底座的信号发生分类热传感器；
信号发生参考传感器；以及
控制器，所述传感器与所述控制器可操作地连接；
其中，当所述热传感器识别出所述座椅靠背和所述座椅底座的温度都增高时，所述控制器将占用所述车辆座椅的物体分类为成人；当所述热传感器识别出单独所述座椅靠背的温度增高时，所述控制器将占用所述车辆座椅的物体分类为在加高座椅中的儿童；或者当所述热传感器识别出所述座椅靠背和所述座椅底座的温度都没有增高时，所述控制器将占用所述车辆座椅的物体分类为在儿童约束系统中的儿童。
2.根据权利要求1所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述热传感器是热敏电阻。
3.根据权利要求1所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述参考传感器与所述座椅相关联。
4.根据权利要求1所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述参考传感器被定位在所述车辆上的远离所述座椅的位置中。
5.根据权利要求1所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述参考传感器是外部温度传感器。
6.根据权利要求1所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述参考传感器是内部气候传感器。
7.根据权利要求1所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述参考传感器是安装到玻璃的温度传感器。
8.根据权利要求1所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述参考传感器是座椅内气候控制温度传感器。
9.根据权利要求1所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述参考传感器是插扣传感器。
10.根据权利要求1所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述参考传感器是乘员重量传感器。
11.一种用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，包含：
座椅，所述座椅具有座椅靠背和座椅底座；
信号发生分类热传感器，所述信号发生分类热传感器与所述座椅相关联；
信号发生参考传感器；以及
控制器，所述传感器与所述控制器可操作地连接；
其中，当所述热传感器识别出所述座椅靠背和所述座椅底座的温度都增高时，所述控制器将占用所述车辆座椅的物体分类为成人；当所述热传感器识别出单独所述座椅靠背的温度增高时，所述控制器将占用所述车辆座椅的物体分类为在加高座椅中的儿童；或者当所述热传感器识别出所述座椅靠背和所述座椅底座的温度都没有增高时，所述控制器将占用所述车辆座椅的物体分类为在儿童约束系统中的儿童。
12.根据权利要求11所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述信号发生分类热传感器被安装到所述座椅靠背。
13.根据权利要求11所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述信号发生分类热传感器被安装到所述座椅底座。
14.根据权利要求11所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，包括两个所述信号发生分类热传感器，其中一个所述信号发生分类热传感器被安装到所述座椅靠背并且另一个所述信号发生分类热传感器被安装到所述座椅底座。
15.根据权利要求1所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述热传感器是热敏电阻。
16.根据权利要求1所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述参考传感器与所述座椅相关联。
17.根据权利要求1所述的用于将占用车辆座椅的对象分类的系统，其中所述参考传感器被定位在所述车辆上的远离所述座椅的位置中。
18.一种与车辆座椅相关的用于区分成人和儿童、以及在加高座椅中的儿童和在儿童约束系统中的儿童的方法，所述方法包含以下步骤：
形成车辆，所述车辆具有含座椅靠背和座椅底座的座椅、安装到所述靠背和所述底座的至少一个热传感器、参考传感器和控制器；以及
使所述控制器根据传感器输入将对象分类；
其中，当所述至少一个热传感器识别出所述座椅靠背和所述座椅底座的温度都增高时，所述控制器将占用所述车辆座椅的物体分类为成人；当所述至少一个热传感器识别出单独所述座椅靠背的温度增高时，所述控制器将占用所述车辆座椅的物体分类为在加高座椅中的儿童；或者当所述至少一个热传感器识别出所述座椅靠背和所述座椅底座的温度都没有增高时，所述控制器将占用所述车辆座椅的物体分类为在儿童约束系统中的儿童。
19.根据权利要求18所述的与车辆座椅相关的方法，其中所述参考传感器选自由以下组成的组：外部温度传感器、内部气候传感器、安装到玻璃的温度传感器、座椅内气候控制温度传感器、插扣传感器以及重量传感器。
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