CN113183909A - 一种车载儿童安全座椅和车载儿童感知探测装置及方法 - Google Patents

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CN113183909A CN202110423258.2A CN202110423258A CN113183909A CN 113183909 A CN113183909 A CN 113183909A CN 202110423258 A CN202110423258 A CN 202110423258A CN 113183909 A CN113183909 A CN 113183909A
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Abstract

本发明提供了一种车载儿童安全座椅、车内儿童感知探测装置及方法，属于车辆安全领域。所述儿童安全座椅坐垫中具有导电层，用于与座椅中的儿童身体间形成第一电容，与设置于车内座椅或附加坐垫绝缘表面下的三号电容极板间形成第二电容及对地电容；所述儿童感知探测装置包括车内儿童安全座椅、设置于车内座椅或附加坐垫绝缘表面下的三号电容极板、电容激励与传感探测模块及判断模块；电容激励与传感探测模块对三号电容极板及导电层进行电容激励，并对所有电容值进行探测，判断模块根据总电容值判断是否乘坐有儿童或其他乘客。本发明监测结果准确，当儿童有遮盖时仍能准确感知到车内的儿童，提高了儿童乘坐的安全性。

Description

一种车载儿童安全座椅和车载儿童感知探测装置及方法
技术领域
本发明属于车辆安全领域，具体涉及一种用于儿童安全座椅的儿童感知探测装置及方法。
背景技术
汽车已经成为人们生活及生产中必不可少的交通及运输工具。在对车辆的使用过程中，必不可少的会有儿童的参与，由于儿童及其他生命体处于弱势或不够成熟，无法照顾自己，一般通过在车内增加儿童安全座椅的方式增加儿童乘坐的安全性。但是即便有了儿童安全座椅，也存在儿童被遗忘在车内或发生其他事故时无法自救的危险。
现有技术中，针对儿童安全座椅，通常采用红外、雷达、生物感知等方式对车内儿童进行探测或危险报警。但是，当车内儿童被覆盖物遮挡时，会影响红外、雷达等探测效果，无法保证车内儿童的安全。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种车载儿童安全座椅和车载儿童感知探测装置及方法，通过在汽车座椅及儿童安全座椅间形成串联电容，通过对电容变化的感知，从而探测到儿童安全座椅中是否有儿童乘坐，监测结果准确，当儿童有遮盖时仍能准确感知到遗留在车内的儿童，提高儿童乘坐的安全性。
为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种车载儿童安全座椅，所述儿童安全座椅坐垫中具有导电层，所述导电层用于与儿童安全座椅中的儿童身体间形成第一电容，还用于与设置于车内座椅或附加坐垫绝缘表面下的三号电容极板间形成第二电容，同时形成对地电容。
作为本发明的一个优选实施例，所述导电层包括五号电容极板、六号电容极板及设置于所述五号电容极板与六号电容极板间的间隔层；所述六号电容极板设置在儿童安全座椅远离车辆座椅的一侧，用于与儿童身体形成第一电容，同时形成对地的第三电容；所述五号电容极板设置在儿童安全座椅靠近车辆座椅的一侧，用于与三号电容极板形成第二电容，同时形成对地的第四电容；其中，第一电容极板与第二电容极板之间为等电位电连接。
第二方面，本发明实施例还提供了一种车内儿童感知探测装置，所述儿童感知探测装置包括上述的车内儿童安全座椅，还包括设置于车内座椅或附加坐垫绝缘表面下的三号电容极板、电容激励与传感探测模块及判断模块；其中，
所述第三电容极板用于形成对地的第五电容、与座椅内的非儿童乘客身体间形成第六电容；
所述电容激励与传感探测模块与三号电容极板相连，用于对三号电容极板及导电层进行电容激励，并用于对三号电容极板对地的第五电容值、三号电容极板与导电层之间的第二电容值、三号电容极板与非儿童乘客身体之间的第六电容值、导电层与儿童身体间的第一电容值以及导电层的对地电容值进行探测，获得总电容值并发送给所述判断模块；
所述判断模块与所述电容激励与传感探测模块相连，用于判断车内是否载有儿童安全座椅，并根据所述总电容值和是否载有儿童安全座椅判断儿童安全座椅中是否有儿童及车内是否载有非儿童乘客。
作为本发明的一个优选实施例，所述判断模块进一步用于通过车内儿童安全座椅连接扣判断车内是否载有儿童安全座椅：当连接扣处于扣紧状态时，则判定为车内载有儿童安全座椅；当连接扣处于未扣紧状态时，则判定为车内无儿童安全座椅。
作为本发明的一个优选实施例，还包括报警模块；所述报警模块与所述判断模块相连；
所述判断模块还用于当判断出非预期锁闭期间或车辆停止、车门锁闭情况下有儿童遗留在儿童安全座椅上时，向所述报警模块发送报警信息；
所述报警模块用于接收所述判断模块的报警信息，并进行报警。
作为本发明的一个优选实施例，所述报警模块的报警模式包括：
非预期锁闭时，所述电容激励与探测传感模块开启，探测车内是否有儿童遗留，当探测到有儿童遗留时，通过声、光、止锁信号和/ 或通信信号发出报警；
当车辆停止，车门锁闭有儿童或者有生命特征时，所述电容激励与探测传感模块开启，探测车内是否有儿童遗留，当探测到有儿童遗留时，通过声、光、止锁信号和/或通信信号发出报警。
作为本发明的一个优选实施例，还包括急救模块，所述急救模块与所述报警模块相连，同时与汽车内的闭锁装置、换气装置相连；当报警模块出现报警时，所述急救模块启动，将车内环境调节为适宜生存模式。
作为本发明的一个优选实施例，所述电容激励与探测传感模块通过自电容传感器电路实现；
所述判断模块通过微控制器MCU实现，且所述自电容传感器电路和微处理器MCU均整合在电子控制器ECU中。
第三方面，本发明实施例又提供了一种车内儿童感知探测方法，所述探测方法包括：
在车内设置电容激励与传感探测模块及判断模块；在车内座椅或附加坐垫绝缘表面下设置三号电容极板；以及，在儿童座椅的坐垫中设置导电层；
电容激励与传感探测模块激励三号电容极板形成对地的第五电容，与导电层之间形成第二电容，与座椅中非儿童乘客形成第六电容，同时间接激励导电层与儿童安全座椅中的儿童身体之间形成第一电容、导电层形成对地电容；同时，电容激励与传感探测模块监测所有电容获得的总电容值，并将所述总电容值发送给所述判断模块；
电容激励与传感探测模块判断车内是否载有儿童安全座椅；当载有儿童安全座椅时，再通过第一阈值与总电容值比较，判断儿童安全座椅内是否有儿童乘客；当无儿童安全座椅时，再通过第二阈值与总电容值比较，判断车内是否载有非儿童乘客。
作为本发明的一个优选实施例，所述导电层包括五号电容极板和六号电容极板，六号电容极板形成对地的第三电容C6-X，五号电容极板形成对地的第四电容C5-X，所述第一电容值C6-t、第二电容值C3-5、第五电容值C3-x及第六电容值C3-t与所探测的总电容值Call间存在如下关系：
当儿童安全座椅中有儿童时，五个电容同时存在，关系如下：
Call-3＝C3-x+C3-5×(C5-x+C6-x+C6-t)/(C3-5+C5-x+C6-x+C6-t)；
当儿童安全座椅中无儿童时，第一电容不存在，关系如下：
Call-2＝C3-x+C3-5×(C5-x+C6-x)/(C3-5+C5-x+C6-x)；
当汽车中未安装儿童座椅且没有非儿童乘客时，关系如下：
Call-1＝C3-x；
当汽车中未安装儿童座椅且乘坐有非儿童乘客时，关系如下：
Call-4＝C3-x+C3-t。
本发明实施例所提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明通过在汽车座椅及儿童安全座椅间形成并联及串联电容，通过对电容值或电容变化的感知，从而探测到儿童安全座椅中是否有儿童乘坐，监测结果准确，当儿童有遮盖时仍能准确感知到遗留在车内的儿童，提高了儿童乘坐的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是本发明实施方式中车内儿童感知探测装置结构示意图；
图2是本发明一个具体实施例中一体式儿童座椅结构示意图；
图3是本发明一个具体实施例中基于后向一体式儿童座椅的车内儿童感知探测装置结构示意图；
图4是本发明一个具体实施例中基于前向一体式儿童座椅的车内儿童感知探测装置结构示意图；
图5是本发明一个具体实施例中分体式儿童安全座椅结构立体图；
图6是图5所示分体式儿童安全座椅的连接示意图；
图7是本发明一个具体实施例中基于大龄儿童座椅的车内儿童感知探测装置结构示意图；
图8是本发明实施方式的感知探测方法中车内无儿童座椅且无非儿童乘客时的等效电路图；
图9是本发明实施方式的感知探测方法中车内无儿童座椅且有非儿童乘客时的等效电路图；
图10是本发明实施方式的感知探测方法中车内有儿童座椅且座椅内无儿童时的等效电路图；
图11是本发明实施方式的感知探测方法中车内有儿童座椅且座椅内有儿童时的等效电路图。
附图标记说明：
1-座椅座垫；11-座垫承载层；12-座椅绝缘层；2-ECU；3-三号电容极板；4-儿童座椅；41-基座间隔层；42-座垫间隔层；43-衬垫；44- 基座；45-座椅本体；5-五号电容极板；6-六号电容极板；7-连接导体； 8-座椅靠背。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例提供了一种车载儿童安全座椅，所述儿童安全座椅坐垫中具有导电层，所述导电层与儿童安全座椅中的儿童身体间形成第一电容，与设置于车内座椅或附加坐垫绝缘表面下的三号电容极板间形成第二电容，同时形成对地电容。这里的导电层，可以是单独的柔性电容极板，也可以是与座椅加热器共用导体回路的柔性电容极板，或设置于绝缘表面下带有导电物质的面套。所述柔性电容极板，可采用金属/非金属导电薄膜、导电织物层、金属丝软垫、金属薄膜或石墨薄层等材料。
在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述导电层包括六号电容极板6、五号电容极板5及设置于所述五号电容极板与六号电容极板间的间隔层4；所述六号电容极板6设置在儿童座椅远离车辆座椅或靠近儿童身体的一侧，所述五号电容极板5设置在儿童座椅8 靠近车辆座椅或远离儿童身体的一侧；其中，六号电容极板6与五号电容极板5间通过连接导体7建立等电位电连接，六号电容极板6与五号电容极板5成等电位体；六号电容极板6与儿童身体间形成第一电容，形成对地的第三电容，五号电容极板5与三号电容极板3间形成第二电容，同时形成对地的第四电容。这里的三号电容极板3设置于车内座椅或附加坐垫绝缘表面1下，三号电容极板3形成对地的第五电容。所述附加坐垫可以是一个单独的坐垫，当需要时放置于车内，且进行相应的电连接。
所述间隔层4，可以为绝缘层，如儿童安全座椅中的发泡层，此时通过外部导线连接五号和六号电容极板，使两个极板形成等电位体；也可以为导电材料，此时五号电容极板、六号电容极板通过导电材料直接相连，形成等电位体。
所述间隔层4也可以具有导电特性，此时间隔层4既作为间隔层使用还可以作为权一种的导电层使用。当间隔层局部具有导电特性时，可以作为连接五号电容极板和六号电容极板的导电材料使用。所述六号电容极板6与五号电容极板5间建立等电位电连接关系，通过在二者之间设置二极管或阻尼器实现。
本实施例中的车载儿童安全座椅，作为装置的一部分，需要与车内儿童感知探测装置配合使用。下面通过另一个实施例，详细说明一下车内儿童感知探测装置的结构。
需要说明的是，本发明中涉及到的三号电容极板、五号电容极板和六号电容极中的编号描述并不构成对本发明的限制，五号和六号以及三号或者上下等词语用于描述附图，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者标号、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，本实施例所提供的车内儿童感知探测装置，包括：车载儿童安全座椅、设置于车内座椅或附加坐垫绝缘表面下的三号电容极板、电容激励与传感探测模块及判断模块；其中，
所述电容激励与传感探测模块与三号电容极板相连，用于对三号电容极板及导电层进行电容激励，并用于形成三号电容极板的对地的第五电容值、三号电容极板与非儿童乘客身体间的第六电容值、三号电容极板与导电层之间的第二电容值、导电层的对地电容值以及导电层与儿童身体间的第一电容值进行探测，获得总电容值并发送给所述判断模块。其中，导电层电容取决于导电层的设置。当导电层设置一个电容极板时，则只具有一个由电容极板形成对地的第三电容；当导电层设置两个电容极板时，则包括分别由两个极板形成的对地的第三电容和第四电容。
以下以导电层包括两块极板为例进行说明。
所述电容激励与探测传感模块通过自电容传感器电路实现；所述判断模块通过微控制器MCU实现，且所述自电容传感器电路和微处理器MCU均整合在电子控制器ECU2中。优选地，这里的电容激励，通过电子控制器ECU2中的激励回路对三号电容极板进行脉冲电位振荡激励，从而使三号电容极板携带电荷，再通过感应使三号电容极板形成对地的第五电容，与导电层之间形成第二电容或与非儿童乘客的身体间形成第六电容。同时通过感应使导电层携带电荷，从而形成对地的第三电容和第四电容、与儿童座椅中的儿童身体间形成第一电容。
本发明中的第四电容、第五电容及第六电容的对地，都是相对于 ECU而言的，其中的“地”即为ECU本身的回路。
所述第一电容与第二电容之间形成串联关系，再与第三电容、第四电容、第五电容形成并联关系。因此，所述第一电容值C6-t、第二电容值C3-5、第六电容值C3-t及第五电容值C3-x与六号电容极板形成的第三电容值C6-X，五号电容极板对地形成的第四电容值C5-X，与所探测的总电容值Call间存在如下关系：
当儿童安全座椅中有儿童时，五个电容同时存在，关系如下：
Call-3＝C3-x+C3-5×(C5-x+C6-x+C6-t)/(C3-5+C5-x+C6-x+C6-t)；
当儿童安全座椅中无儿童时，第一电容不存在，关系如下：
Call-2＝C3-x+C3-5×(C5-x+C6-x)/(C3-5+C5-x+C6-x)；
当汽车中未安装儿童座椅且没有非儿童乘客时，关系如下：
Call-1＝C3-x；
当汽车中未安装儿童座椅且乘坐有非儿童乘客时，关系如下：
Call-4＝C3-x+C3-t。
进一步地，基于各个电容极板，电子控制器ECU不仅具有对座椅的电容传感探测功能，也可以具有座椅的其他电气管理功能，如控制座椅的加热、通风等。所述判断模块与所述电容激励与传感探测模块相连，用于根据电容激励与传感探测模块所采集的电容值判断车内是否有车载儿童安全座椅，并用于根据电容激励与传感探测模块所探测的总电容值判断车载儿童安全座椅中是否有儿童。判断模块首先判断车内是否载有儿童安全座椅；基于是否载有儿童安全座椅，再通过总电容值与阈值的比较，判断车内或儿童安全座椅中是否有乘客。
优选地，所述判断模块判断车内是否载有儿童安全座椅，通过车内儿童座椅连接扣进行判断：当连接扣处于扣紧状态时，则判定为车内载有儿童安全座椅；当连接扣处于未扣紧状态时，则判定为车内未载儿童安全座椅。这里对儿童座椅的判断，也可以通过在儿童安全座椅内设置感应模块来实现。
电容激励与传感探测模块判断出车内载有儿童安全座椅时，通过第一阈值与总电容值比较，判断儿童安全座椅内是否有儿童乘客；此时，第一电容与第二电容串联，再与第三电容并联。
所获得的总电容值，由于儿童乘客的乘坐会基于第二电容、第三电容、第四电容和第五电容产生增量电容，此时设置第一阈值，通过所监测的总电容值与第一阈值的比较，来判断是否乘坐有儿童。当总电容值大于或等于阈值时，儿童安全座椅内有儿童乘坐；当总电容值小于阈值时，儿童安全座椅内无儿童乘坐。当无儿童安全座椅时，第一电容、第二电容、第三电容和第四电容均不存在。当车内座位上有乘客时，可监测到第五电容及三号电容极板与乘客身体之间的第六电容。此时所获得的总电容值，由于乘客身体与三号电容极板间所产生的第六电容值产生增量电容，设置第二阈值，通过第二阈值与总电容值比较，判断车内是否载有非儿童乘客。当总电容值小于或等于第二阈值时，车内无非儿童乘客；当总电容值大于第二阈值时，车内有非儿童乘客。
通过上述总电容值，判断车内是否载有儿童安全座椅、是否载有成人乘客及儿童安全座椅上是否乘坐有儿童。
进一步地，所述车内儿童感知探测装置还包括报警模块；所述报警模块与所述判断模块相连；所述判断模块还用于当判断出非预期锁闭期间或车辆停止、车门锁闭情况下有儿童遗留在儿童安全座椅上时，向所述报警模块发送报警信息；所述报警模块用于接收所述判断模块的报警信息，并进行报警。
所述报警模块的报警模式包括：
非预期锁闭时，所述电容激励与探测传感模块开启，探测车内是否有儿童遗留，当探测到有儿童遗留时，通过声、光、止锁信号和/ 或通信信号发出报警；
当车辆停止，车门锁闭有儿童或者有生命特征时，所述电容激励与探测传感模块开启，探测车内是否有儿童遗留，当探测到有儿童遗留时，通过声、光、止锁信号和/或通信信号发出报警。
进一步地，所述车内儿童感知探测装置还包括急救模块，所述急救模块与所述报警模块相连，同时与汽车内的闭锁装置、换气装置相连；当报警模块出现报警时，所述急救模块启动，将车内环境调节为适宜生存模式。
当车内载有不止一个儿童安全座椅时，需要同时对多个车内座椅增加三号电容极板或增加具有三号电容极板的附加坐垫。当车内座椅为联排座椅时，可以设置为一块覆盖所有联排座椅的大的三号电容极板，此时仅设置一个ECU及电容激励与传感探测模块即可。也可以对每个座椅设置一块第三电容极板或增加一个附加坐垫，此时，每个座椅都需要一个单独的ECU及电容激励与传感探测模块；多个ECU之间可以通过总控ECU模块进行总体的控制和调度。ECU与总控ECU模块间可以通过Can bus、或者Lin bus、或车载以太网的方式进行通信联系。
总控ECU控制模块，汇集各个复合传感装置的信号，并监测和管控车内生命物体与各个座椅(包含座椅上的儿童安全座椅)的占用状态。同时，该总控ECU控制模块，通过监控车辆行驶及停车、驾驶者离开位置状态和车门锁闭状态，结合各个座椅的生命物体占用状态，进行非预期乘员遗留车内的提醒管控(发出车灯或喇叭的提醒信号、拒绝锁闭/解锁车门、语音提醒、信息通信提醒等)和应急操作(开启车窗、解锁车门、声光提醒等)。
所述车内儿童感知探测装置，具有不同的工作状态，包括第一工作状态和第二工作状态。
车辆停车熄火并锁闭车门状态下，执行第一工作状态：
在车辆熄火，驾驶者离座(可经过离座传感器探测)并锁闭车辆门窗的状态下，总ECU控制模块，在特定的时间(锁车之后的延时一定的时间，如0-60s)内，进行电容传感探测功能的启动和探测功能。通过各个座椅(含儿童安全座椅)内部的儿童感知探测装置进行探测，识别车内是否遗留有生命物体(如人、宠物、其他活体生物等)。
此时(在车门锁闭的状态下)，如发现车内仍存在生命物体，则 ECU系统发出提示(声光、拒绝锁闭车门、语音提示等)，或经过诸如蓝牙通信、互联网通信、局域网通信、无线短波通信等方式，经移动设备向异地车主(或特定被提醒人，如监护人。)发出提醒通知信息。
在所探测过程中，如未发现车内的座椅上仍存在生命物体，则ECU 系统随后关闭探测功能和通信功能，并进入节电休眠管理状态。此时，车辆执行正常的锁闭功能。
此状态下，总控ECU控制模块通过车载电瓶电源，进行限定时间内的各个座椅内复合传感装置的电容传感探测功能运行。以保障低功耗状态下的电节能管理，避免对车内电瓶的过度电量损耗。
车辆正常启动的行驶状态下，执行第二工作状态：
在车辆正常启动行驶使用时，座椅内部的电容传感装置，也起到可以发现车内各个座椅的人员乘坐占用情况。由此，可以根据各个不同座椅的乘员占用与否，决定发生交通事故时的诸如安全带预紧、安全气囊接触闭锁等安全功能的独立控制。
基于不同类型的儿童安全座椅类型，如一体式、分体式、大龄儿单用座椅等，在实现方式上会略有差别。
如图2所示，在本发明一个具体实施例中，儿童安全座椅为一体式。如图3所示，对于后向一体式儿童安全座椅，所述包含电容激励与传感探测模块及判断模块的ECU设置于车内座椅下，与三号电容极板相连；三号电容极板设置于车内座椅的表层绝缘层下。五号电容极板设置于一体式儿童座椅下表面内侧；六号电容极板设置于所述一体式儿童座椅上表面下侧，且五号电容极板和六号电容极板间通过导线连接，形成等电位。
六号电容极板可以与儿童座椅的压触支撑座椅椅面的结构体合成为一体结构，如注塑、装配在压触支撑结构体的内部，也可以经粘贴、铆接、卡接等装配，暴露于儿童座椅的结构体底部。
当汽车座椅中的三号电容极板只设置在座椅座垫中时，导电层的电容极板也可以只设置在儿童座椅的座垫下侧，仅包括一个电容极板。
如图4所示，在本发明一个具体实施例中，儿童安全座椅为前向一体式，其儿童感知探测装置的结构与后向一体式基本相同，所不同的是，三号电容极板3同时设置于车内座椅座垫和靠背中，两个极板同时与电容激励与传感探测模块ECU相连。相对应的五号电容极板5 可以只是设置在儿童座椅的座垫的靠近汽车座椅的下侧，也可以设置在儿童座靠背靠近汽车座椅的位置。
六号电容极板6和五号电容极板5包括二者之间建立等电位连接的连接导体，可以附着在儿童座椅面套靠近间隔层的一侧。面套安装在儿童座椅上之后，靠近儿童人体的一侧的电容极板称之为六号电容极板6，靠近汽车座椅侧的电容极板称之为五号电容极板5。
如图3和图4所示，五号电容极板5、六号电容极板6设置在儿童座椅面套上，通过连接导体7进行等电位连接。五号电容极板5或者是六号电容极板6可以是独立的导电材料固定在儿童座椅的面套上。或，儿童座椅的面套本身具有导电特性，例如通过在面套内编制金属导电的经线或者纬线，或者在儿童座椅面套上渗碳，或者在儿童座椅面套上印刷导电物质等，那么在儿童座椅靠近儿童的一侧的导电面套部分即作为六号电容极板存在，靠近车辆座椅的导电面套部分作为五号电容极板存在，侧面连接上述两侧的导电面套的竖向导电面套部分作为连接导体7存在。
如图4所示，汽车座椅的靠背、座垫都设置有三号电容极板3，儿童座椅的座垫靠背部分同样都设置有五号电容极板5、六号电容极板6，也可以采用如下方案：三号电容极板3只设置在汽车座椅靠背部分，对应的五号电容极板5和六号电容极板6设置在儿童座椅的靠背部分。
如图5和图6所示，当采用分体式儿童座椅时，所述第二电容极板5设置于儿童座椅基座44下层，六号电容极板6设置于衬垫43表面下侧，六号电容极板6与五号电容极板5间为可拆卸电连接。分体式儿童座椅的座椅本体45和基座44是可拆卸的，座椅本体45安装在基座44上之后，座椅本体45相对基座44可以转动或者移动。座椅本体45拆卸时候，六号电容极板6与五号电容极板5之间的电连接关系也需要断开，两者的电连接采用可插接的接插件实现可拆卸的电连接。
如图7所示，当采用大龄儿童座椅时，所述第二电容极板5设置于儿童座椅4的下表面内侧，六号电容极板6设置于儿童座椅上表面内侧，六号电容极板6和五号电容极板5通过导体连接形成等电位。
本发明实施例还提供了一种车内儿童感知探测方法，基于上述车载儿童安全座椅及车内儿童感知探测装置，所述探测方法包括：
在车内设置电容激励与传感探测模块及判断模块；在车内座椅或附加坐垫绝缘表面下设置三号电容极板；以及，在儿童座椅的坐垫中设置导电层；
电容激励与传感探测模块激励三号电容极板形成对地的第五电容，与导电层之间形成第二电容，同时间接激励导电层与儿童安全座椅中的儿童身体之间形成第一电容、导电层形成对地电容；同时，电容激励与传感探测模块监测所有电容获得的总电容值，并将所述总电容值发送给所述判断模块；
探测模块判断车内是否载有儿童安全座椅；当载有儿童安全座椅时，通过第一阈值与总电容值比较，判断儿童安全座椅内是否有儿童乘客；当无儿童安全座椅时，通过第二阈值与总电容值比较，判断车内是否载有非儿童乘客。
导电层包括五号电容极板和六号电容极板，六号电容极板形成对地的第三电容C6-X，五号电容极板形成对地的第四电容C5-X，所述第一电容值C6-t、第二电容值C3-5、第六电容值C3-t及第五电容值C3-x与所探测的总电容值Call间存在如下关系：
如图8所示，当汽车中未安装儿童座椅且没有非儿童乘客时，关系如下：
Call-1＝C3-x；
如图9所示，当汽车中未安装儿童座椅且乘坐有非儿童乘客时，关系如下：
Call-4＝C3-x+C3-t；
如图10所示，当儿童安全座椅中无儿童时，第一电容不存在，关系如下：
Call-2＝C3-x+C3-5×(C5-x+C6-x)/(C3-5+C5-x+C6-x)；
如图11所示，当儿童安全座椅中有儿童时，五个电容同时存在，关系如下：
Call-3＝C3-x+C3-5×(C5-x+C6-x+C6-t)/(C3-5+C5-x+C6-x+C6-t)。
所述电容激励与探测传感模块通过自电容触摸传感器电路实现。所述自电容触摸传感器电路，通过第一电容极板来测量电极与触摸传感器电路的DC地之间的视在电容。基础电容由寄生电容、传感器电容和接地返回电容组合而成。这些电容组合形成“未触摸”电容，此电容在校准期间测量，并用作检测电容变化(指示接触点)的参考电容。这里的寄生电容、传感器电容和接地返回电容分别对应汽车座椅的第三电容、椅间的第二电容和感应的第一电容。
当儿童安全座椅中有乘客时，对应于上述电路的有触点状态。当形成接触点时，将通过“人体模型”引入一条平行于地的路径，从而增加传感器的视在电容。触摸电容Ct与HBM电容Ch和接地电容Cg形成串联组合。这种增加称为“触摸增量”。HBM电阻Rh不影响触摸灵敏度。其中， Ct为平行极板电容，电容极板为触摸传感器电极和人和身体，电解质为触摸覆盖层；Ch为人体模型电容，人体相对于地的自电容，其中成人为100pF至200pF，具体取决于体型；Cg为应用直流地与大地之间的耦合电容，取决于应用类型和电源系统，小型电池供电设备中低至约1pF，当直流地直接连接到大地时，电容无限大/短路，在串联电容中，起主导作用的是最小的电容。
例如：
Ct＝1pF，Ch＝100pF，Cg＝100pF
→CTotal＝0.98pF
→CTotal几乎等于Ct
但是在Cg非常小(例如2pF)的应用中，灵敏度将显著下降。
Ct＝1pF，Ch＝100pF，Cg＝2pF
→CTotal＝0.662pF
→测量的触摸增量减少约33％。
需要说明的是，本实施例的所述车内儿童感知探测方法，是基于所述车内儿童感知探测装置的，对所述感知探测装置的描述和限定，同样适用于所述感知探测方法，在此不再赘述。
由以上技术方案可以看出，本发明实施方式所提供的车载儿童安全座椅、车内儿童感知探测装置及方法，通过在汽车座椅及儿童安全座椅间形成并联及串联电容，通过对电容值或电容变化的感知，从而探测到儿童安全座椅中是否有儿童乘坐，监测结果准确，当儿童有遮盖时仍能准确感知到遗留在车内的儿童，提高了儿童乘坐的安全性。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于) 具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种车载儿童安全座椅，其特征在于，所述儿童安全座椅坐垫中具有导电层，所述导电层用于与儿童安全座椅中的儿童身体间形成第一电容，还用于与设置于车内座椅或附加坐垫绝缘表面下的三号电容极板间形成第二电容，同时形成对地电容。
2.根据权利要求1所述的车载儿童安全座椅，其特征在于，所述导电层包括五号电容极板、六号电容极板及设置于所述五号电容极板与六号电容极板间的间隔层；所述六号电容极板设置在儿童安全座椅远离车辆座椅的一侧，用于与儿童身体形成第一电容，同时形成对地的第三电容；所述五号电容极板设置在儿童安全座椅靠近车辆座椅的一侧，用于与三号电容极板形成第二电容，同时形成对地的第四电容；其中，第一电容极板与第二电容极板之间为等电位电连接。
3.一种车内儿童感知探测装置，其特征在于，所述儿童感知探测装置包括权利要求1或2所述的车内儿童安全座椅，还包括设置于车内座椅或附加坐垫绝缘表面下的三号电容极板、电容激励与传感探测模块及判断模块；其中，
所述第三电容极板用于形成对地的第五电容、与座椅内的非儿童乘客身体间形成第六电容；
所述电容激励与传感探测模块与三号电容极板相连，用于对三号电容极板及导电层进行电容激励，并用于对三号电容极板对地的第五电容值、三号电容极板与导电层之间的第二电容值、三号电容极板与非儿童乘客身体之间的第六电容值、导电层与儿童身体间的第一电容值以及导电层的对地电容值进行探测，获得总电容值并发送给所述判断模块；
所述判断模块与所述电容激励与传感探测模块相连，用于判断车内是否载有儿童安全座椅，并根据所述总电容值和是否载有儿童安全座椅判断儿童安全座椅中是否有儿童及车内是否载有非儿童乘客。
4.根据权利要求3所述的车内儿童感知探测装置，其特征在于，所述判断模块进一步用于通过车内儿童安全座椅连接扣判断车内是否载有儿童安全座椅：当连接扣处于扣紧状态时，则判定为车内载有儿童安全座椅；当连接扣处于未扣紧状态时，则判定为车内无儿童安全座椅。
5.根据权利要求3所述的车内儿童感知探测装置，其特征在于，还包括报警模块；所述报警模块与所述判断模块相连；
所述判断模块还用于当判断出非预期锁闭期间或车辆停止、车门锁闭情况下有儿童遗留在儿童安全座椅上时，向所述报警模块发送报警信息；
所述报警模块用于接收所述判断模块的报警信息，并进行报警。
6.根据权利要求5所述的车内儿童感知探测装置，其特征在于，所述报警模块的报警模式包括：
非预期锁闭时，所述电容激励与探测传感模块开启，探测车内是否有儿童遗留，当探测到有儿童遗留时，通过声、光、止锁信号和/或通信信号发出报警；
当车辆停止，车门锁闭有儿童或者有生命特征时，所述电容激励与探测传感模块开启，探测车内是否有儿童遗留，当探测到有儿童遗留时，通过声、光、止锁信号和/或通信信号发出报警。
7.根据权利要求6所述的车内儿童感知探测装置，其特征在于，还包括急救模块，所述急救模块与所述报警模块相连，同时与汽车内的闭锁装置、换气装置相连；当报警模块出现报警时，所述急救模块启动，将车内环境调节为适宜生存模式。
8.根据权利要求3所述的车内儿童感知探测装置，其特征在于，
所述电容激励与探测传感模块通过自电容传感器电路实现；
所述判断模块通过微控制器MCU实现，且所述自电容传感器电路和微处理器MCU均整合在电子控制器ECU中。
9.一种车内儿童感知探测方法，其特征在于，所述探测方法包括：
在车内设置电容激励与传感探测模块及判断模块；在车内座椅或附加坐垫绝缘表面下设置三号电容极板；以及，在儿童座椅的坐垫中设置导电层；
电容激励与传感探测模块激励三号电容极板形成对地的第五电容，与导电层之间形成第二电容，与座椅中非儿童乘客形成第六电容，同时间接激励导电层与儿童安全座椅中的儿童身体之间形成第一电容、导电层形成对地电容；同时，电容激励与传感探测模块监测所有电容获得的总电容值，并将所述总电容值发送给所述判断模块；
电容激励与传感探测模块判断车内是否载有儿童安全座椅；当载有儿童安全座椅时，再通过第一阈值与总电容值比较，判断儿童安全座椅内是否有儿童乘客；当无儿童安全座椅时，再通过第二阈值与总电容值比较，判断车内是否载有非儿童乘客。
10.根据权利要求9所述的车载儿童感知探测装置，其特征在于，所述导电层包括五号电容极板和六号电容极板，六号电容极板形成对地的第三电容C6-X，五号电容极板形成对地的第四电容C5-X，所述第一电容值C6-t、第二电容值C3-5、第五电容值C3-x及第六电容值C3-t与所探测的总电容值Call间存在如下关系：
当儿童安全座椅中有儿童时，五个电容同时存在，关系如下：
Call-3＝C3-x+C3-5×(C5-x+C6-x+C6-t)/(C3-5+C5-x+C6-x+C6-t)；
当儿童安全座椅中无儿童时，第一电容不存在，关系如下：
Call-2＝C3-x+C3-5×(C5-x+C6-x)/(C3-5+C5-x+C6-x)；
当汽车中未安装儿童座椅且没有非儿童乘客时，关系如下：
Call-1＝C3-x；
当汽车中未安装儿童座椅且乘坐有非儿童乘客时，关系如下：
Call-4＝C3-x+C3-t。
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