CN110696693B - 一种用于汽车座椅头枕调节的系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于汽车座椅头枕调节的系统，包括压力传感器、安全带提醒装置、执行机构、与所述执行机构相连的霍尔传感器、与所述压力传感器、安全带提醒装置、霍尔传感器电连接的处理器、以及与执行机构和处理器均相连的控制器；所述压力传感器的数量为多个，布置在头枕的面套和发泡之间，其布置方式为矩阵式分布，设置为采集乘员头部对于头枕的压力传感信号。本发明还提供了用于汽车座椅头枕调节的系统的控制方法。本发明的用于汽车座椅头枕调节的系统将矩阵式的压力传感器设置在头枕上，实现了头部位置的识别，以智能化地调节头枕。

Description

一种用于汽车座椅头枕调节的系统及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车内饰领域，具体涉及一种汽车座椅头枕调节的系统及其控制方法。

背景技术

汽车头枕是汽车座椅的重要组成部分，其性能直接关系到座椅系统对乘员的保护效果。车辆发生碰撞时，车辆的加速或减速的压力都集中在人体脆弱的颈部和头部，而头枕的作用就是限制乘员的头部相对于躯干有较大的位移，且吸收碰撞带来的冲击力。合适的头枕位置也能让乘员在乘坐时，更加舒适。因此开车前要调整好驾驶员座椅的头枕位置。头枕应安装在至少与耳朵上沿平行的地方或者乘员头下约8.89厘米的地方。

乘用车普通头枕的作用一般是为乘员头部提供支撑，随着人们对舒适度的不断追求，现在的头枕可以电动进行上下高度、前后的调节，并且有手动调节和自动调节两种方式，但现有多数头枕只能在发生前后撞击或颠簸时可以进行颈部的保护，但正常驾驶途中，无法根据驾驶员的头部运动对头枕进行左右及上下的调节，舒适感欠佳。为了解决头枕的上述问题，设计一种新的头枕调节装置是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于汽车座椅头枕调节的系统及其控制方法，以根据驾驶员的头部运动对头枕进行上下调节。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于汽车座椅头枕调节的系统，包括压力传感器、安全带提醒装置、执行机构、与所述执行机构相连的霍尔传感器、与所述压力传感器、安全带提醒装置、霍尔传感器电连接的处理器、以及与执行机构和处理器均相连的控制器；所述压力传感器的数量为多个，布置在头枕的面套和发泡之间，其布置方式为矩阵式分布，设置为采集乘员头部对于头枕的压力传感信号。

相邻的压力传感器之间的距离为等距。

所述压力传感器为薄膜式压力传感器。

所述压力传感器的形状为圆形、长条状和矩形中的至少一种；当压力传感器的形状为长条状时，压力传感器的排布方式为前后两层结构，位于前后两层上的压力传感器均为平行排布，且前后两层的压力传感器之间互相垂直；当压力传感器的形状为矩形时，压力传感器的排布方式为单层结构，且该单层结构上的压力传感器均取向一致。

所述安全带提醒装置设置在座椅坐垫上，设置为检测是否有乘员坐在座椅上，并根据检测结果发送安全带提醒装置信号。

所述执行机构包括头枕的运动机构，且该运动机构的运动方向为上下方向，设置为带动头枕上下运动。

所述霍尔传感器设置在所述头枕的运动机构的电机中，设置为检测所述电机的运动圈数，并发送霍尔传感器信号。

所述控制器包括输入端和输出端，该控制器输入端与所述处理器连接，输出端与所述执行机构连接，控制器设置为对受到的信号进行处理得到控制信号并发送给执行机构，使得执行机构能够根据接收到的控制信号，静止或驱动头枕向上运动或向下运动。

另一方面，本发明提供一种根据上文所述的用于汽车座椅头枕调节的系统的控制方法，包括：

S1：处理器接收压力传感器的压力传感信号并判断压力传感信号是否为正增长且其增加速度是否超过一设定阈值；

S2：处理器根据步骤S1的判断结果、所述压力传感器的压力传感信号处理得到的压力分布图像和安全带提醒装置的安全带提醒装置信号判定是否存在乘员；

S3：处理器根据步骤S2的判定结果，若均判定为存在乘员，则处理器根据所述压力分布图像，计算乘员头部的中心位置点，否则，回到步骤S1；

S4：处理器计算乘员头部的中心位置点与头枕的中心位置点的上下关系及距离，根据计算结果判定执行机构静止或驱动头枕向上运动或向下运动；

S5：处理器根据步骤S4的判定结果向控制器输出控制信号，以使得执行机构静止或驱动头枕向上运动或向下运动，同时采用霍尔传感器监控运动行程，当运动行程等于步骤S4中计算的距离时，向控制器输出运动停止命令。

所述步骤S2包括：

S21：根据步骤S1的判断结果，处理器尝试获取安全带提醒装置的安全带提醒装置信号或回到步骤S1；

S22：若处理器成功获取安全带提醒装置的安全带提醒装置信号，则根据安全带提醒装置信号判定是否有乘员，否则跳过此判定；

S23：处理器处理所述步骤S1中的压力传感器信号，得到压力分布图像，处理器根据该压力分布图像，判定压力来源是否是乘员；

S24：处理器综合所述步骤S22和所述步骤S23中的所有判定结果，判定是否存在乘员。

本发明的用于汽车座椅头枕调节的系统将矩阵式的压力传感器设置在头枕上，实现了头部位置的识别，以智能化地调节头枕。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施例的用于汽车座椅头枕调节的系统的结构示意图。

图2A-2D为如图1所示的用于汽车座椅头枕调节的系统的压力传感器的排布方式示意图，其中，图2A和图2B示出了长条状的压力传感器1的前视图和后视图，图2C示出了矩形的压力传感器的排布方式，图2D示出了矩形和长条状的压力传感器的排布方式。

图3A-图3B为根据本发明的一个实施例的用于汽车座椅头枕调节的系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

如图1所示为根据本发明的一个实施例的用于汽车座椅头枕调节的系统，包括压力传感器1、安全带提醒装置2、执行机构3、与所述执行机构3相连的霍尔传感器4、与所述压力传感器1、安全带提醒装置2、霍尔传感器4电连接的处理器5、以及与执行机构3和处理器5均相连的控制器6。

所述压力传感器1的数量为多个，布置在头枕的面套和发泡之间，其布置方式为矩阵式分布，设置为采集乘员头部对于头枕的压力传感信号，其中，相邻的压力传感器1之间的距离为等距。压力传感器1为薄膜式压力传感器，其形状可以为圆形、长条状和矩形中的至少一种。

其中，长条状的压力传感器1的具体排布方式如图2A-图2B所示，压力传感器1的排布方式为前后两层结构，位于前后两层上的压力传感器1均为平行排布，且前后两层的压力传感器1之间互相垂直。压力传感器1的感应区域为整个长条状薄膜，输出电阻值根据所有感应区域受到压力的大小而比变化。

矩形的压力传感器1的具体排布方式如图2C所示，压力传感器1的排布方式为单层结构，且该单层结构上的压力传感器1均取向一致，压力传感器1的感应区域为矩形状薄膜区域，原理与条状压力传感器相同，输出电阻值根据所有感应区域受到压力的大小而变化，且输出电阻值与所有感应区域受到压力的大小反相关。不同类型的传感器可测量范围不同，根据输出电阻值随所有感应区域受到压力的大小的变化曲线可以计算得到相应压力值。

此外，如图2D所示，压力传感器1还可以同时包括矩形的压力传感器11和与长条状的位置压力传感器12。长条状的位置压力传感器12的输出电阻值与受到的压力大小无关，仅仅与受力点在整条位置压力传感器12的位置相关，受力点越接近接口处输出阻值越小，远离接口处输出阻值越大；

再请参见图1，安全带提醒装置2设置在座椅坐垫上，设置为检测是否有乘员坐在座椅上，并根据检测结果发送安全带提醒装置信号。执行机构3包括头枕的运动机构，且该运动机构的运动方向为上下方向，设置为带动头枕上下运动。霍尔传感器4设置在所述头枕的运动机构的电机中，设置为检测电机的运动圈数，并发送霍尔传感器信号。

处理器5设置在头枕中，分别与压力传感器1，安全带提醒装置2和霍尔传感器4通过CAN总线电连接，设置为接收压力传感器信号，安全带提醒装置信号和霍尔传感器信号，并对接收的信号进行分析，以得到处理信号。

控制器6，其设置在头枕中，包括输入端和输出端，该控制器6的输入端与所述处理器5连接，输出端与所述执行机构3连接，控制器6设置为对受到的信号进行处理得到控制信号并发送给执行机构3，使得执行机构3能够根据接收到的控制信号，带动头枕上下运动。

如图3A-图3B所示，根据上文所述的用于汽车座椅头枕调节的系统，所实现的用于汽车座椅头枕调节的系统的控制方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：处理器5接收压力传感器1的压力传感信号并判断压力传感信号是否为正增长且其增加速度是否超过一设定阈值。

步骤S2：处理器5根据步骤S1的判断结果、所述压力传感器1的压力传感信号处理得到的压力分布图像和安全带提醒装置2的安全带提醒装置信号判定是否存在乘员；

其中，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：根据步骤S1的判断结果，处理器5尝试获取安全带提醒装置(SBR系统)2的安全带提醒装置信号或回到步骤S1；

其中，若该压力传感信号判断为正增长且其增加速度判断为超过设定阈值，则处理器5尝试获取安全带提醒装置(SBR系统)2的安全带提醒装置信号，否则回到步骤S1；

步骤S22：若处理器5成功获取安全带提醒装置2的安全带提醒装置信号，则根据安全带提醒装置信号判定是否有乘员，否则跳过此判定，直接进行步骤S23；

步骤S23：处理器5处理所述步骤S1中的压力传感器信号，得到压力分布图像，该压力分布图像包含了触发的压力传感器1的位置，处理器5根据该压力分布图像，判定压力来源是否是乘员；

步骤S24：处理器5综合所述步骤S22和所述步骤S23中的所有判定结果，判定是否存在乘员。

其中，若所述步骤S22判定为有乘员且所述步骤S23判定为压力来源是乘员，则判定为存在乘员，否则，判定为不存在乘员。

步骤S3：处理器5根据步骤S2的判定结果，若均判定为存在乘员，则处理器5根据所述压力分布图像，计算乘员头部的中心位置点；否则，回到步骤S1。

步骤S4：处理器5计算乘员头部的中心位置点与头枕的中心位置点的上下关系及距离，根据计算结果判定执行机构3静止或驱动头枕向上运动或向下运动；

步骤S5：处理器5根据步骤S4的判定结果向控制器6输出控制信号，以使得执行机构3静止或驱动头枕向上运动或向下运动，同时采用霍尔传感器4监控运动行程，当运动行程等于步骤S4中计算的距离时，向控制器6输出运动停止命令。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的筒单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (8)

1.一种用于汽车座椅头枕调节的系统，其特征在于，包括压力传感器（1）、安全带提醒装置（2）、执行机构（3）、与所述执行机构（3）相连的霍尔传感器（4）、与所述压力传感器（1）、安全带提醒装置（2）、霍尔传感器（4）电连接的处理器（5）、以及与执行机构（3）和处理器（5）均相连的控制器（6）；所述压力传感器（1）的数量为多个，布置在头枕的面套和发泡之间，其布置方式为矩阵式分布，设置为采集乘员头部对于头枕的压力传感信号；所述压力传感器（1）为薄膜式压力传感器；

所述压力传感器（1）的形状为长条状，压力传感器（1）的排布方式为前后两层结构，位于前后两层上的压力传感器（1）均为平行排布，且前后两层的压力传感器（1）之间互相垂直；压力传感器（1）的感应区域为整个长条状薄膜，输出电阻值根据所有感应区域受到压力的大小而比变化。

2.根据权利要求1所述的用于汽车座椅头枕调节的系统，其特征在于，相邻的压力传感器（1）之间的距离为等距。

3.根据权利要求1所述的用于汽车座椅头枕调节的系统，其特征在于，所述安全带提醒装置（2）设置在座椅坐垫上，设置为检测是否有乘员坐在座椅上，并根据检测结果发送安全带提醒装置信号。

4.根据权利要求1所述的用于汽车座椅头枕调节的系统，其特征在于，所述执行机构（3）包括头枕的运动机构，且该运动机构的运动方向为上下方向，设置为带动头枕上下运动。

5.根据权利要求4所述的用于汽车座椅头枕调节的系统，其特征在于，所述霍尔传感器（4）设置在所述头枕的运动机构的电机中，设置为检测所述电机的运动圈数，并发送霍尔传感器信号。

6.根据权利要求1所述的用于汽车座椅头枕调节的系统，其特征在于，所述控制器（6）包括输入端和输出端，该控制器（6）输入端与所述处理器（5）连接，输出端与所述执行机构（3）连接，控制器（6）设置为对受到的信号进行处理得到控制信号并发送给执行机构（3），使得执行机构（3）能够根据接收到的控制信号，静止或驱动头枕向上运动或向下运动。

7.一种根据权利要求1-6之一所述的用于汽车座椅头枕调节的系统的控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1：处理器（5）接收压力传感器（1）的压力传感信号并判断压力传感信号是否为正增长且其增加速度是否超过一设定阈值；

步骤S2：处理器（5）根据步骤S1的判断结果、所述压力传感器（1）的压力传感信号处理得到的压力分布图像和安全带提醒装置（2）的安全带提醒装置信号判定是否存在乘员；

步骤S3：处理器（5）根据步骤S2的判定结果，若均判定为存在乘员，则处理器（5）根据所述压力分布图像，计算乘员头部的中心位置点，否则，回到步骤S1；

步骤S4：处理器（5）计算乘员头部的中心位置点与头枕的中心位置点的上下关系及距离，根据计算结果判定执行机构（3）静止或驱动头枕向上运动或向下运动；

步骤S5：处理器（5）根据步骤S4的判定结果向控制器（6）输出控制信号，以使得执行机构（3）静止或驱动头枕向上运动或向下运动，同时采用霍尔传感器（4）监控运动行程，当运动行程等于步骤S4中计算的距离时，向控制器（6）输出运动停止命令。

8.根据权利要求7所述的用于汽车座椅头枕调节的系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

步骤S21：根据步骤S1的判断结果，处理器（5）尝试获取安全带提醒装置（2）的安全带提醒装置信号或回到步骤S1；

步骤S22：若处理器（5）成功获取安全带提醒装置（2）的安全带提醒装置信号，则根据安全带提醒装置信号判定是否有乘员，否则跳过此判定；

步骤S23：处理器（5）处理所述步骤S1中的压力传感器信号，得到压力分布图像，处理器（5）根据该压力分布图像，判定压力来源是否是乘员；

步骤S24：处理器（5）综合所述步骤S22和所述步骤S23中的所有判定结果，判定是否存在乘员。

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