CN117203484A - 电容式座椅传感器及其制造和使用方法 - Google Patents

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CN117203484A CN202280028583.1A CN202280028583A CN117203484A CN 117203484 A CN117203484 A CN 117203484A CN 202280028583 A CN202280028583 A CN 202280028583A CN 117203484 A CN117203484 A CN 117203484A
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J·K·乔纳斯
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Abstract

在实例中，交通工具座椅传感器系统包括交通工具座椅、柔性座椅传感器和电子单元。该交通工具座椅包括座椅表面。该柔性座椅传感器被安置在距座椅表面的可变形距离内，并且包括一个或多个信号电极、一个或多个接地电极、一个或多个介电层和一个或多个电容器。每个电容器由对应的信号电极和对应的接地电极的组合形成，其中对应的介电层定位在该对应的信号电极和该对应的接地电极之间。该电子单元被连接到该柔性座椅传感器并且被配置成与该柔性座椅传感器电通信。该柔性座椅传感器被配置成提供与施加到该柔性座椅传感器的压力量成比例的电容输出。

Description

电容式座椅传感器及其制造和使用方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年4月13日提出的名称为“电容式座椅传感器及其制造方法(CAPACITIVE SEAT SENSOR AND METHOD FOR MAKING SAME)”的美国实用新型专利申请第63/174,509号的优先权和权益，并将其整体并入本文。
技术领域
本公开涉及一种电容式座椅传感器及其制造和使用方法。
背景技术
除非另有指明，在此所描述的材料不是本申请的权利要求的现有技术，并且不通过包括在本部分中而被承认是现有技术。
一些座椅传感器在单个封装中使用电容式传感器，将其附接到交通工具座椅的多个点上，以测量在若干预选位置处的座椅变形(参见美国专利第10,131,249号；第9,631,987号)。所测量的电容输出又被输入公式中，根据该公式来估计诸如乘坐者的存在和/或重量的量。然而，这些量描述了座椅是否被占用，并且对于确定其他座椅参数可能不够敏感，诸如确定座椅姿势。
因此，需要一种可以提供关于多个交通工具座椅参数的信息的同步实时交通工具座椅传感器系统。因此，需要一种座椅传感器，其可以在变化的操作负载下提供关于交通工具座椅位置的选择区的应变和弯曲的信息。此类传感器系统可以用于实现更全面的交通工具座椅系统，以用于提高座椅舒适度。
发明内容
在示例实施例中，交通工具座椅传感器系统包括交通工具座椅、柔性座椅传感器和电子单元(an electronics unit)。该交通工具座椅包括座椅表面。该柔性座椅传感器被安置在距座椅表面的可变形距离内，并且包括一个或多个信号电极、一个或多个接地电极、一个或多个介电层和一个或多个电容器。每个电容器由对应的信号电极和对应的接地电极的组合形成，并且，对应的介电层定位在该对应的信号电极和该对应的接地电极之间。该电子单元被连接到该柔性座椅传感器并且被配置成与该柔性座椅传感器电通信。该柔性座椅传感器被配置成提供与施加到该柔性座椅传感器的压力量成比例的电容输出。
在另一示例实施例中，一种制造柔性传感器的方法包括从单个始极片上去除一个或多个预定区域。始极片的剩余部分包括具有导电结构的剩余区域和连续延伸穿过该剩余区域的介电层。导电结构全部在始极片的剩余部分的同一侧上。该方法包括按顺序折叠始极片的剩余部分，从而以堆叠方式布置剩余区域，其中指定剩余区域中的每个导电结构通过该指定剩余区域中的介电层或相邻剩余区域中的介电层中的至少一个与该堆叠中的一个或多个所述相邻剩余区域中的一个或多个其他导电结构间隔开。
在另一示例实施例中，一种用于确定交通工具座椅的乘坐者的坐姿的方法包括用直流电对交通工具座椅传感器系统的柔性座椅传感器进行充电。柔性座椅传感器定位在交通工具座椅的不同位置中并且在距交通工具座椅的不同位置的座椅表面的可变形距离内。柔性座椅传感器中的每一个包括电容式传感器、一个或多个信号电极、一个或多个接地电极和一个或多个介电层。该方法包括基于每个柔性座椅传感器的放电电荷量从柔性座椅传感器中的每一个中接收占用数据。该方法包括分析来自柔性座椅传感器的占用数据以确定交通工具座椅中的乘坐者的座椅姿势。
下面更详细地描述这些和其他实施例。
附图说明
图1A是示例性交通工具座椅传感器系统的立体图；
图1B是包括在图1A的交通工具座椅传感器系统中的交通工具座椅的立体图；
图1C示出包括在图1A的交通工具座椅传感器系统中的示例性柔性传感器垫；
图2是可以包括在交通工具座椅传感器系统中的示例性柔性座椅传感器的示意图；
图3A是可以包括在交通工具座椅传感器系统中的另一示例性柔性座椅传感器的示意图；
图3B是可以包括在交通工具座椅传感器系统中的另一示例性柔性座椅传感器的示意图；
图4是可以包括在交通工具座椅传感器系统中的另一示例性柔性座椅传感器的示意图；
图5是可以在交通工具座椅传感器系统中实施的另一示例性柔性传感器垫的示意图；
图6A是示例性交通工具座椅传感器系统的一部分的电路图；
图6B是另一示例性交通工具座椅传感器系统的一部分的电路图；
图7是另一示例性交通工具座椅传感器系统的一部分的示意图；
图8A至图8H示出制造柔性传感器的方法的实例；
图9A包括用于实验交通工具座椅传感器系统中的五个柔性座椅传感器中的每一个的实验电容放电强度；以及
图9B至图9F分别绘出柔性座椅传感器中的每一个的电容放电强度，
所有这些都是根据本文所描述的至少一个实施例来布置的。
具体实施方式
此处使用的“邻接”意指接近或实际接触。
此处使用的“夹持”意指插入或封入至少两个另一质量或特征的物体之间。
此处使用的“邻近”是指接近或布置成相邻。
此处使用的“直接电连接”是指电气部件(例如，接地电极)彼此之间的物理电连接，还指通过其他组成元件，例如，通过中间电气部件层，彼此电通信。
此处使用的“弹性的(resilient)”意指变形、压缩、弯曲、扭曲或旋转一定量并且能够继续返回到初始或基本上类似的形状或形态。
此处使用的“板”意指平坦的平面形元件。它可以包括允许其保持该形状的任何种类的材料。
图1A是根据本文所描述的至少一个实施例而布置的示例性交通工具座椅传感器系统100(在下文称为“系统100”)的立体图。系统100可以包括交通工具座椅102、一个或多个柔性座椅传感器104A至104E(在下文统称为“传感器104”或一般性地称为“传感器104”)和电子单元106。一个或多个柔性座椅传感器104可以并入柔性传感器垫108中作为系统100的一部分。图1B是根据本文所描述的至少一个实施例布置的交通工具座椅102的立体图。图1C示出根据本文所描述的至少一个实施例布置的柔性传感器垫108。
参考图1B，交通工具座椅102可以包括座位部分110、背部支撑部分112、腿部支撑部分114、一个或多个扶手(在图1A至图1B中未示出)，和/或其他部分。座位部分110和腿部支撑部分114可以包括在座垫116中。替代地或附加地，座垫116可以包括第一座垫软垫(bolster)118A和第二座垫软垫118B(在下文统称为“软垫118”或一般性地称为“软垫118”)。座位部分110可以从腿部支撑部分114延伸到背部支撑部分112，并且软垫118可以定位在座位部分110的相对侧。软垫118可以用作座垫116的乘坐者限制侧部分。背部支撑部分112可以包括下背部或腰部支撑部分112A和上背部支撑部分112B中的一个或两个。背部支撑部分112可以包括在背部组件120中，该背部组件120例如相对于座垫116可以固定或旋转。背部组件120还可以包括第一翼部122A和第二翼部122B(在下文统称为“翼部122”或一般性地称为“翼部122”)、从背部支撑部分112延伸的头枕124，和/或从翼部122延伸的一个或多个扶手(固定的或可旋转的)。翼部122可以用作背部组件120的乘坐者限制侧部分。交通工具座椅102可以包括或者可以是陆地交通工具座椅、空中旅行交通工具座椅、海上交通工具座椅或其他交通工具座椅。
参考图1A至图1C，柔性座椅传感器104可以布置在交通工具座椅102的一个或多个期望位置中。例如，如图所示，柔性座椅传感器104A定位在腿部支撑部分114中，在该腿部支撑部分处预期支撑乘坐者的右腿上部。柔性座椅传感器104B定位在腿部支撑部分114中，在该腿部支撑部分中预期支撑乘坐者的左腿上部。柔性座椅传感器104C定位在座位部分110中，在该座位部分中预期支撑乘坐者的臀部。柔性座椅传感器104D、104E定位在背部支撑部分112中，具体地定位在腰部部分112A中，朝向乘坐者的脊柱预期被支撑的位置的右侧和左侧。
柔性座椅传感器104和/或柔性传感器垫108可以安置在距交通工具座椅102的座椅表面的可变形距离内。座椅表面可以包括交通工具座椅102的各种部件的一个或多个表面，诸如座位部分110、背部支撑部分112和/或腿部支撑部分114的一个或多个表面。此处使用的“可变形距离”可以包括这样的距离，在该距离内，柔性座椅传感器104可以检测交通工具座椅102上的力(force)、压力(pressure)、应变(strain)等。在一些实施例中，距座椅表面的可变形距离可以在小于0.05毫米(mm)、小于0.1mm、小于1.0mm、小于5.0mm、小于7.5mm、小于10mm、小于25mm和/或上述值的任何组合或排列的范围内。
柔性传感器垫108和柔性座椅传感器104在图1A中可见和/或可以安置在交通工具座椅102的座椅表面上或形成交通工具座椅102的座椅表面的一部分。在其他实施例中，柔性传感器垫108和/或柔性座椅传感器104可以定位在交通工具座椅102的座椅表面下面和/或后面，使得柔性传感器垫108和/或柔性座椅传感器104从交通工具座椅102的外部是不可见的。
电子单元106可以例如电地和/或通信地连接到每个柔性座椅传感器104。电子单元106可以被配置成与每个柔性座椅传感器104通信。替代地或附加地，电子单元106可以被配置成通过直流电对每个柔性座椅传感器104和/或每个柔性传感器104的一个或多个电容器中的每一个充电，并且基于每个柔性座椅传感器104和/或一个或多个电容器中的每一个的放电电荷量来计算每个柔性座椅传感器104和/或一个或多个电容器中的每一个的静电容量的变化。
在一些实施例中，系统100可以是电容式传感器系统。在一些实施例中，系统100可以是柔性板电容式传感器系统。在一些实施例中，系统100可以是相容的、弹性的和/或变形传感器系统。在一些实施例中，柔性座椅传感器104可以以一维、二维或三维的方式提供与施加到其上的压力和/或力的量成比例的电容输出。在一些实施例中，每个柔性座椅传感器104可以提供与施加到其上的应变量成比例的电容输出。在一些实施例中，每个柔性座椅传感器104可以提供与施加到其上的应变和/或应力(stress)的量成比例的电容输出。在一些实施例中，每个柔性座椅传感器104可以提供与施加到其上的应变和/或应力的量的矢量分量(例如，x、y和z轴分量)成比例的电容输出。此处使用的x、y和z轴定义了三维坐标系，其中x、y和z轴彼此相互正交。
柔性座椅传感器104中的一个或多个可以包括柔性板电容器构造。在一些实施例中，柔性板电容器构造可以是片状的。在一些实施例中，柔性板电容器构造可以是矩形形状的。在一些实施例中，柔性板电容器构造可以包括信号电极、接地电极和插入的介电层。在一些实施例中，信号电极、接地电极和介电层可以彼此电通信。在一些实施例中，信号电极、接地电极和介电层可以彼此选择性地电通信，例如，在通过介电层的弹性构造和/或变形而超过柔性板电容器构造的电容阈值时电通信。在一些实施例中，介电层可以夹持在信号电极和接地电极之间。在一些实施例中，介电层可以与信号电极邻接。在一些实施例中，介电层可以与接地电极邻接。在一些实施例中，介电层可以与接地电极和/或信号电极物理接触。在一些实施例中，柔性板电容器结构可以包括一个或多个信号电极、一个或多个接地电极和一个或多个介电层。在一些实施例中，信号电极中的至少一个可以与介电层中的至少一个物理通信。在一些实施例中，接地电极中的至少一个可以安置在介电层的外侧和/或与信号电极相对的一侧，并且与介电层的外表面物理通信。在一些实施例中，柔性板电容器构造可以安置在距座椅表面的可变形距离内。在一些实施例中，柔性板电容器构造可以提供与施加到柔性板电容器构造的三维压力、应力和/或应变的量成比例的电容输出。
在一些实施例中，系统100可以包括一个或多个粘合剂或其他耦合器或紧固件，以将柔性座椅传感器104、柔性传感器垫108、电子单元106和/或其他元件粘结到交通工具座椅102空腔内或交通工具座椅102的外部座椅表面的对应期望位置。在一些实施例中，粘合剂是热塑性粘合剂。
图2是根据本文所描述的至少一个实施例布置的示例性柔性座椅传感器200的示意图。柔性座椅传感器200可以包括、被包括在或对应于本文中的其他柔性座椅传感器。例如，柔性座椅传感器104中的一个或多个可以具有与图2的柔性座椅传感器200相同、类似或不同的配置。
通常，柔性座椅传感器200可以包括信号电极202或信号电极层、接地电极204或接地电极层，和布置在信号电极202和接地电极204之间的插入的介电层206。因此，柔性座椅传感器200可以被认为或称为三层柔性座椅传感器。信号电极202、接地电极204和介电层206中的每一者可以具有小于等于0.1吉帕斯卡(GPa)的杨氏模量。在其他实施例中，信号电极202、接地电极204和/或介电层206中的一者或多者的杨氏模量可以大于0.1GPa。
在一些实施例中，信号电极202或接地电极204中的一者或两者包括传导材料和/或传导粒子(例如，纳米粒子，诸如碳黑、镍纳米绞线、银纳米粒子、石墨烯纳米片、石墨烯氧化物等)，该传导材料和/或传导粒子集成在弹性体基材或层内、或者形成在弹性体基材或层上、或者形成在弹性体基材或层中，该弹性体基材或层(诸如硅酮)可以与信号电极202或接地电极204一起包括在对应的信号电极层或接地电极层中。例如，传导材料和/或传导粒子可以印刷在弹性体基材或层上。此处使用的术语“传导”在没有其他修饰语(例如，电、热)的情况下是指导电性，即，传导材料和/或传导粒子是导电材料和/或导电粒子。在实例中，弹性体基材或层是介电层206，并且信号电极202或接地电极204中的一者或两者形成或定位在介电层206的相对侧上。
信号电极202和/或接地电极204的传导材料和/或传导粒子可以连续地分布在整个弹性体基材或层上或分布在弹性体基材或层上，和/或可以布置在其上或其中，从而在信号电极202和/或接地电极204中限定一个或多个孔。例如，传导材料和/或传导粒子可以布置成用于限定孔的阴影线(hatched)、网格或栅格图案或结构。此类阴影线、网格或格栅图案或结构的详细视图示于图2的208。
尽管未在图2中示出，但是，信号电极202或接地电极204中的一者或两者可以包括或耦合到印刷电路板(PCB)接口和/或一个或多个导电迹线焊盘以用于附接电迹线、PCB或其他电子器件，该其他电子器件是用于操作和控制柔性座椅传感器200的对应电子单元的电子器件或其中的电子器件。
介电层206可以包括诸如硅酮等的弹性体材料。在一些实施例中，介电层206可以具有集成在其内的一些传导材料，这还取决于介电常数(permittivity)等的预期或期望的量。
在一些实施例中，接地电极204可以耦合到电气接地(electrical ground)(例如，电子单元的电气接地)并且因此可以称为接地电极。信号电极202和接地电极204与插入的介电层206可以形成电容器。
图3A是根据本文所描述的至少一个实施例布置的另一示例性柔性座椅传感器300A的示意图。柔性座椅传感器300A可以包括、被包括在或对应于本文中的其他柔性座椅传感器。例如，柔性座椅传感器104中的一个或多个可以具有与图3A的柔性座椅传感器300A相同、类似或不同的配置。
通常，柔性座椅传感器300A可以包括信号电极302或信号电极层、第一接地电极304A或第一接地电极层、第二接地电极304B或第二接地电极层，以及插入的第一介电层306A和第二介电层306B，其分别布置在信号电极302和对应的第一接地电极304A和第二接地电极304B中的一个之间。因此，柔性座椅传感器300A可以被认为或称为五层柔性座椅传感器。如图所示，第一介电层306A被插入在信号电极302和第一接地电极304A之间，并且第二介电层306B被插入在信号电极302和第二接地电极304B之间。信号电极302、第一接地电极304A、第二接地电极304B、第一介电层306A和第二介电层306B中的每一者可以具有0.1吉帕斯卡(GPa)或更小的杨氏模量。在其他实施例中，信号电极302、第一接地电极304A和第二接地电极304B和/或第一介电层306A和第二介电层306B中的一者或多者的杨氏模量可以大于0.1GPa。
在一些实施例中，信号电极302、第一接地电极304A或第二接地电极304B中的一者或多者包括传导材料和/或传导粒子(例如，纳米粒子，诸如碳黑、镍纳米绞线、银纳米粒子、石墨烯纳米片、石墨烯氧化物等)，该传导材料和/或传导粒子集成在弹性体基材或层内、或者形成在弹性体基材或层上、或者形成在弹性体基材或层中，该弹性体基材或层(诸如硅酮)可以与信号电极302或第一接地电极304A或第二接地电极304B一起包括在对应的信号电极层或接地电极层中。例如，传导材料和/或传导粒子可以印刷在弹性体基材或层上。在一些实施例中，在其上或其中形成信号电极302和/或第一接地电极304A的弹性体基材或层是第一介电层306A。在一些实施例中，在其上或其中形成信号电极302和/或第二接地电极304A的弹性体基材或层是第二介电层306B。
信号电极302、第一接地电极304A和/或第二接地电极304B的传导材料和/或传导粒子可以连续地分布在整个对应的弹性体基材或层上或分布在对应的弹性体基材或层上，和/或可以布置在其上或其中，以在信号电极302、第一接地电极304A和/或第二接地电极304B中限定一个或多个孔。例如，传导材料和/或传导粒子可以布置成限定孔的阴影线、网格或栅格图案或结构。此类阴影线、网格或格栅图案或结构的详细视图示于图2的208。
在一些实施例中，第一信号电极304A和第二信号电极304B例如通过直接电连接器(direct electrical connector)308彼此电耦合。直接电连接器308可以包括一个或多个电迹线、周边电极和/或将第一接地电极304A和第二接地电极304B电耦合在一起的其他传导结构。在这个和其他实施例中，将信号电极302定位在第一接地电极304A和第二接地电极304B之间并且将第一接地电极304A和第二接地电极304B直接电连接在一起可以形成围绕信号电极302的法拉第笼(Faraday cage)。信号电极302周围的法拉第笼可以将信号电极302与周围环境电隔离，以改善由柔性传感器300A生成并输出的信号的信噪比(SNR)。
尽管未在图3A中示出，但是，信号电极302、第一接地电极304A和/或第二接地电极304B中的一者或多者可以包括或耦合到印刷电路板(PCB)接口和/或一个或多个导电迹线焊盘以用于附接电迹线、PCB、或其他电子器件，该其他电子器件是用于操作和控制柔性座椅传感器300A的对应电子单元的电子器件或其中的电子器件。
第一介电层306A和第二介电层306B可以包括诸如硅酮等的弹性体材料。在一些实施例中，第一介电层306A和第二介电层306B可以具有集成在其内的一些传导材料，这还取决于介电常数等的预期或期望的量。
在一些实施例中，第一接地电极304A和第二接地电极304B可以耦合到电气接地(例如，电子单元的电气接地)并且因此可以称为接地电极。信号电极302和第一接地电极304A与插入的第一介电层306A可以在柔性座椅传感器300A中形成第一电容器。信号电极302和第二接地电极304B与插入的第二介电层306B可以在柔性座椅传感器300A中形成第二电容器。
图3B是根据本文所描述的至少一个实施例布置的另一示例性柔性座椅传感器300B的示意图。柔性座椅传感器300B可以包括、被包括在或对应于本文中的其他柔性座椅传感器。例如，柔性座椅传感器104中的一个或多个可以具有与图3B的柔性座椅传感器300B相同、类似或不同的配置。
柔性座椅传感器300B包括与图3A的柔性座椅传感器300A相同布置的相同元件，包括信号电极302、第一接地电极304A、第二接地电极304B、安置在信号电极302和第一接地电极304A之间的第一介电层306A、安置在信号电极302和第二接地电极304B之间的第二介电层306B，以及将第一信号电极304A和第二信号电极304B电耦合在一起的直接电连接器308。
图3B的柔性座椅传感器300B进一步包括安置在或耦合到第一接地电极304A的外表面的第一绝缘层310A和安置在或耦合到第二接地电极304B的外表面的第二绝缘层310B。因此，柔性座椅传感器300B可以被认为或称为七层柔性座椅传感器。此处使用的术语“绝缘”在没有其他修饰语(例如，电、热)的情况下是指电绝缘，即，第一绝缘层310A和第二绝缘层310B是电绝缘层。第一绝缘层310A和第二绝缘层310B可以保护第一接地电极304A和第二接地电极304B不与其他物体、表面等发生不必要的接触，和/或可以使第一接地电极304A和第二接地电极304B与外部环境电绝缘。以类似的方式，图2的柔性座椅传感器200可以包括安置在或耦合到信号电极202和接地电极204的外表面的第一绝缘层和第二绝缘层。
图4是根据本文所描述的至少一个实施例布置的另一示例性柔性座椅传感器400的示意图。柔性座椅传感器400可以包括、被包括在或对应于本文中的其他柔性座椅传感器。例如，柔性座椅传感器104中的一个或多个可以具有与图4的柔性座椅传感器400相同、类似或不同的配置。
通常，柔性座椅传感器400可以包括第一信号电极402A或第一信号电极层、第二信号电极402B或第二信号电极层、第一接地电极404A或第一接地电极层、第二接地电极404B或第二接地电极层、第三接地电极404C或第三接地电极层，以及插入的第一介电层406A、第二介电层406B、第三介电层406C和第四介电层406D。第一介电层406A被插入在第一信号电极402A和第一接地电极404A之间。第二介电层406B被插入在第一信号电极402A和第二接地电极404B之间。第三介电层406C被插入在第二信号电极402B和第二接地电极404B之间。第四介电层406D被插入在第二信号电极402B和第三接地电极404C之间。
第一信号电极402A和第二信号电极402B、第一接地电极、第二接地电极和第三接地电极404A至404C以及第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层406A至406D中的每一者可以具有0.1吉帕斯卡(GPa)或更小的杨氏模量。在其他实施例中，第一信号电极402A和第二信号电极402B、第一接地电极、第二接地电极和第三接地电极404A至404C以及第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层406A至406D中的一者或多者的杨氏模量可以大于0.1GPa。
在一些实施例中，第一信号电极402A、第二信号电极402B、第一接地电极404A、第二接地电极404B或第三接地电极404C中的一者或多者包括传导材料和/或传导粒子(例如，纳米粒子，诸如碳黑、镍纳米绞线、银纳米粒子、石墨烯纳米片、石墨烯氧化物等)，该传导材料和/或传导粒子集成在弹性体基材或层内、形成在弹性体基材或层上或形成在弹性体基材或层中，该弹性体基材或层，诸如硅酮，可以与第一信号电极402A、第二信号电极402B、第一接地电极404A、第二接地电极404B或第三接地电极404C一起包括在对应的信号电极层或接地电极层中。例如，传导材料和/或传导粒子可以印刷在弹性体基材或层上。在一些实施例中，在其上或其中形成第一信号电极402A和/或第一接地电极404A的弹性体基材或层是第一介电层406A。在一些实施例中，在其上或其中形成第一信号电极402A和/或第二接地电极404A的弹性体基材或层是第二介电层406B。在一些实施例中，在其上或其中形成第二信号电极402B和/或第二接地电极404B的弹性体基材或层是第三介电层406C。在一些实施例中，在其上或其中形成第二信号电极402B和/或第三接地电极404C的弹性体基材或层是第四介电层406D。
第一信号电极402A、第二信号电极402B、第一接地电极404A、第二接地电极404B和/或第三接地电极404C的传导材料和/或传导粒子可以连续地分布在整个对应的弹性体基材或层上或分布在对应的弹性体基材或层上，和/或可以布置在其上或其中，以在第一信号电极402A、第二信号电极402B、第一接地电极404A、第二接地电极404B和/或第三接地电极404C中限定一个或多个孔。例如，传导材料和/或传导粒子可以布置成限定孔的阴影线、网格或栅格图案或结构。此类阴影线、网格或格栅图案或结构的详细视图示于图2的208。
在一些实施例中，第一信号电极404A和第二信号电极404B例如通过第一直接电连接器408A彼此电耦合。在一些实施例中，第二信号电极404B和第三信号电极404C例如通过第二直接电连接器408B彼此电耦合。第一直接电连接器408A和/或第二直接电连接器408B可以包括一个或多个电迹线、周边电极和/或将第一接地电极404A和第二接地电极404B和/或第二接地电极404B和第三接地电极404C电耦合在一起的其他传导结构。在这个和其他实施例中，将第一信号电极402A定位在第一接地电极404A和第二接地电极404B之间、将第二信号电极402B定位在第二接地电极404B和第三接地电极404C之间、将第一接地电极404A和第二接地电极404B直接电连接在一起，以及将第二接地电极404B和第三接地电极404C直接电连接在一起可以形成围绕第一信号电极402A和第二信号电极402B的法拉第笼。围绕第一信号电极402A和第二信号电极402B的法拉第笼可以将第一信号电极402A和第二信号电极402B与周围环境电隔离，以改善由柔性传感器400生成和输出的信号的信噪比(SNR)。
图4的柔性座椅传感器400进一步包括安置在或耦合到第一接地电极404A的外表面的第一绝缘层410A和安置在或耦合到第三接地电极404B的外表面的第二绝缘层410B。因此，柔性座椅传感器400可以被认为或称为十一层柔性座椅传感器。在一些实施例中，第一绝缘层410A和第二绝缘层410B可以安置在第一接地电极404A和第三接地电极404C上并且与其邻接。第一绝缘层410A和第二绝缘层410B可以保护第一接地电极404A和第三接地电极404B不与其他物体、表面等发生不必要的接触，和/或可以使第一接地电极404A和第三接地电极404C与外部环境电绝缘。替代地，可以省略第一绝缘层410A或第二绝缘层410B中的一者或两者，从而产生十层或九层柔性座椅传感器。
尽管未在图4中示出，但是，第一信号电极402A、第二信号电极402B、第一接地电极404A、第二接地电极404B和/或第三接地电极404C中的一个或多个可以包括或耦合到PCB接口和/或一个或多个导电迹线焊盘以用于附接电迹线、PCB，或其他电子器件，该其他电子器件用于操作和控制柔性座椅传感器400的对应电子单元的电子器件或其中的电子器件。
第一介电层、第二介电层、第三介电层和第四介电层406A至406D可以包括诸如硅酮等的弹性体材料。在一些实施例中，第一介电层、第二介电层、第三介电层或第四介电层406A至406D中的一个或多个可以具有集成在其内的一些传导材料，这还取决于介电常数等的预期或期望的量。
在一些实施例中，第一接地电极、第二接地电极和第三接地电极404A至404C可以耦合到电气接地(例如，电子单元的电气接地)并且因此可以称为接地电极。第一信号电极402A和第一接地电极404A与插入的第一介电层406A可以在柔性座椅传感器400中形成第一电容器。第一信号电极402A和第二接地电极404B与插入的第二介电层406B可以在柔性座椅传感器400中形成第二电容器。第二信号电极402B和第二接地电极404B与插入的第三介电层406C可以在柔性座椅传感器400中形成第三电容器。第二信号电极402B和第三接地电极404C与插入的第四介电层406D可以在柔性座椅传感器400中形成第四电容器。
如图3A至图4所示，在一些实施例中，信号电极302或第一信号电极402A可以与第一介电层306A、406A和第二介电层306B、406B电通信。在一些实施例中，第一介电层306A、406A和第二介电层306B、406B可以安置在信号电极上和/或与其邻接。在一些实施例中，信号电极302或第一信号电极402B可以夹持在第一介电层306A、406A和第二介电层306B、406B之间。在一些实施例中，第一介电层306A、406A和第二介电层306B、406B可以分别与第一接地电极304A、404A和第二接地电极304B、404B电通信。在一些实施例中，第一介电层306A、406A和第二介电层306B、406B可以定位在第一接地电极304A、404A和第二接地电极304B、404B附近和/或内部。在一些实施例中，第一接地电极304A、404A和第二接地电极304B、404B可以分别与第一介电层306A、406A和第二介电层306B、406B邻接和/或安置其上。在一些实施例中，第一介电层306A、406A和第二介电层306B、406B可以分别夹持在信号电极302或第一信号电极402A和第一接地电极和第二接地电极304A、304B、404A、404B之间。在一些实施例中，第一接地电极和第二接地电极304A、304B、404A、404B彼此直接电接触。在一些实施例中，直接电连接器308或第一直接电连接器408A直接连接第一接地电极和第二接地电极304A、304B、404A、404B。如图3B所示，在一些实施例中，第一接地电极和第二接地电极304A、304B可以分别夹持在第一绝缘层310A或第二绝缘层310B和第一介电层306A或第二介电层306B之间。第一绝缘层和第二绝缘层310A、310B、410A、410B可以(1)保护第一接地电极层304A、404A和第二接地电极层304B或第三接地电极层404C免受机械损伤，和/或(2)改善柔性座椅传感器300B、400与传感器垫和/或交通工具座椅位置(例如座椅表面或座椅内部)的粘结。例如，第一绝缘层和第二绝缘层310A、310B、410A、410B可以是硅酮弹性体、改性硅酮橡胶弹性体和/或附加介电层材料。在一些实施例中，附加介电层具有与第一介电层和第二介电层306A、306B、406A、406B(和/或第三介电层和第四介电层406C、406D)的材料不同的电容特性。
在一些实施例中，柔性座椅传感器200、300A、300B、400可以包括插入的层(未示出)，该插入的层是模量高于用于传导层和介电层的材料的模量的片材。此类插入的层可以提供两个电容器之间的垂直间隔(垂直空隙)，理想的是，对电容器施力，使其位于中性平面(neutral plane)的相对侧。根据定义，中性平面可以是既不处于压缩状态也不处于延伸状态的平面。垂直空隙可以提高传感器弯曲变形的灵敏度。
在一些实施例中，信号电极202、302、402A、402B和/或接地电极204、304A、304B、404A、404B、404C可以包括金属化聚合物、介电层206、306A、306B、406A至406C的表面上的传导油墨、金属箔、传导填料，例如，镍纳米绞线等。在一些实施例中，接地电极204、304A、304B、404A、404B、404C可以包括安置在介电层306A、306B、406A至406C的对应表面上的断续规则图案。如图2在208处所示，信号电极202、302、402A、402B和/或接地电极204、304A、304B、404A、404B、404C中的每一者可以包括以栅格图案布置的传导材料或粒子，其中暗区包括传导材料或粒子，并且亮区为无传导材料或粒子的非传导区。在一些实施例中，栅格图案可以是相对于柔性座椅传感器200、300A、300B、400的轴线的斜纹图案。在一些实施例中，斜纹图案可以是相交线和/或规则间隔的点或不完整线的交叉影线图案。
在一些实施例中，每个电极层(信号电极层、接地电极层)可以包括其中或其上布置有传导材料或粒子的聚合物基质。在一些实施例中，聚合物可以是软质热塑性聚合物。在一些实施例中，热塑性聚合物比将它安置在其上和/或其内的交通工具座椅更可变形。在一些实施例中，软质热塑性聚合物可以是硅酮聚合物。在一些实施例中，传导材料或粒子可以沉积在聚合物基质上或在聚合物基质中产生。在一些实施例中，传导材料或粒子可以是沉积在聚合物基质上或在聚合物基质中产生的离散层或元件。在一些实施例中，传导材料或粒子可以分散在聚合物基质内或分散在整个聚合物基质中。在一些实施例中，每个电极层包括安置在硅酮聚合物基质内的传导纳米粒子。在一些实施例中，每个电极层可以在整个电极层中具有基本上均匀量的传导材料或粒子。在一些实施例中，一定量的传导材料或粒子和/或聚合物基质材料可以在选择区中去除或不在选择区中制造。
在一些实施例中，柔性座椅传感器200、300A、300B、400中的每一者可以包括各向异性材料，该各向异性材料被定向以在所期望维度上减少挠曲或变形，例如横向挠曲或杯突(cupping)。在一些实施例中，各向异性材料可以是机械各向异性的。在一些实施例中，将各向异性材料层施加到柔性座椅传感器200、300A、300B、400，以在所期望的减小的挠曲维度上减小挠曲。在一些实施例中，柔性座椅传感器200、300A、300B、400可以包括各向异性材料以影响在正交维度上电容活性的减小，例如，在具有在x方向上的纵向尺寸的柔性座椅传感器中在y方向上拉伸。在一些实施例中，每个柔性座椅传感器200、300A、300B、400可以包括机械各向异性材料，该机械各向异性材料与沿着柔性座椅传感器200、300A、300B、400的长度对齐的各向异性材料的较低模量轴对齐。在一些实施例中，每个柔性座椅传感器200、300A、300B、400可以包括机械各向异性材料，该机械各向异性材料与沿着柔性座椅传感器200、300A、300B、400的宽度对齐的各向异性材料的较高模量轴对齐。
在一些实施例中，各向异性材料可以是拉伸的聚偏二氟乙烯(PVDF)。在一些实施例中，各向异性材料的纵向尺寸(所感知的减小变形的轴)可以与所感知的柔性座椅传感器200、300A、300B、400的尺寸对齐和/或平行，以表现出较高的变形或所期望的测量变形。
在一些实施例中，介电层206、306A、306B、406A至406D可以是弹性的、可扩张的和/或可压缩的。在一些实施例中，介电层206、306A、306B、406A至406D包括硅酮泡沫材料、橡胶材料、合成橡胶材料、氯丁橡胶、聚氨酯泡沫和聚四氟乙烯(PTFE)泡沫。每个介电层206、306A、306B、406A至406D可以是弹性的，通常是非传导的，并且在重复压缩和膨胀之后不失去其弹性。在一些实施例中，介电层206、306A、306B、406A至406D可以在其中包括气穴，诸如在硅酮泡沫材料中。
对应的信号电极202、302、402A、402B和对应的接地电极204、304A、304B、404A至404C邻接地定位在每个介电层(例如介电层206、306A、306B、406A至406D)中的任一侧上，并且将介电层206、306A、306B、406A至406D夹持在其间。粘合剂(未示出)可以用于保持信号电极202、302、402A、402B和接地电极204、304A、304B、404A至404C与对应的介电层206、306A、306B、406A至406D紧密接触。在另一实施例中，各个层和电极可以在卷到卷制造工艺中连续地彼此联结。在另一实施例中，各个层和电极可以通过热压结合在一起。
在一些实施例中，在介电层206、306A、306B、406A至406D中使用的相同或不同的介电材料可以用于绝缘层310A、310B、410A、410B中。在一些实施例中，绝缘层310A、310B、410A、410B可以包括硅酮弹性体或改性硅酮弹性体。在一些实施例中，绝缘层310A、310B、410A、410B可以安置在对应的信号电极202或接地电极204、304A、304B、404A、404C上和/或与其邻接地接触。
图5是另一示例柔性传感器垫500的示意图，该柔性传感器垫500可以在根据本文所描述的至少一个实施例布置的交通工具座椅传感器系统中实施。柔性传感器垫500可以包括、被包括在或对应于本文中的其他柔性传感器垫。例如，柔性传感器垫108可以具有与图5的柔性传感器垫500相同、类似或不同的配置。
柔性传感器垫500可以包括一个或多个柔性座椅传感器502A、502B(在下文统称为“柔性座椅传感器502”或一般性地称为“柔性座椅传感器502”)。如本文别处所描述的那样，每个柔性座椅传感器502可以包括一个或多个信号电极、一个或多个接地电极、一个或多个介电层和/或一个或多个绝缘层。如图5所示,柔性传感器垫500可以包括柔性基材504。通常，柔性基材504可以包括诸如硅等的弹性体材料。柔性基材504可以包括至少一个弹性部分(未示出)和至少一个刚性部分(未示出)。弹性部分可以包括软弹性体，例如硅酮弹性体和/或硅酮泡沫。刚性部分可以包括模制弹性体，例如硅酮弹性体。在一些实施例中，刚性部分可以与柔性座椅传感器502或其部分垂直对齐。
柔性传感器垫500还可以包括将柔性座椅传感器502电连接到电子单元508的电迹线506A、506B。电子单元508可以包括、被包括在或对应于本文其他电子单元。电子单元508可以与每个柔性座椅传感器502电通信(例如，经由电迹线506A、506B)，并且可以测量每个柔性座椅传感器502的电容，以感测空间距离的变化或相应电容器的压缩。电子单元508可以被配置成用于确定或提供与各个电容器之间的距离或各个电容器的压缩成比例的信号。在一些实施例中，此类成比例的信号可以用于确定实施柔性传感器垫500的交通工具座椅的乘坐者定位、当与基于测量的电容施加到座位部分的角位移或应力结合使用时乘坐者姿势，或其他参数。
在一些实施例中，任何或所有以上所描述的层和/或电极可以是弹性的。弹性意指所描述的层或电极在释放或去除使所描述的层和/或电极变形或扩张的压力或张力时可以基本上恢复到原始尺寸。在一些实施例中，任何或所有以上所描述的层和/或电极可以是柔性的。在一些实施例中，层和/或电极可以在多个方向上同时可扩张。在一些实施例中，层和/或电极可以响应于多个力，例如，偏转(x)、滚动(y)和/或俯仰(z)力或其组合，而同时可扩张。在一些实施例中，层和/或电极可以响应于多个力或具有沿着多个轴线的分量的力，例如，沿着x、y和/或z轴安置的三维力或其组合，而同时可扩张。在一些实施例中，层和/或电极可以是可压缩的和/或可膨胀的，例如，给定层或电极的厚度可以因施加在层或电极上的力而减小或增加，和/或一个或多个信号电极、接地电极或介电层之间和/或沿着一个或多个信号电极、接地电极或介电层的距离可以减小或增加。在一些实施例中，层和/或电极可以是可压缩的和/或可膨胀的，例如，每个层和/或电极的长度、宽度和/或横向尺寸可以因施加在层和/或电极上的力或其x、y或z分量而减小或增加，和/或电极的横向位置之间的距离可以减小或增加。在一些实施例中，层和/或电极可以基于各自距交通工具座椅表面的距离而被有差别地压缩。来自座椅压缩的相同应用，即，在一个实时时刻坐在座椅中的同一人，的此类差分压缩可以提供不同的电容输出，该电容输出允许确定倾斜角度、座椅姿势等。
如在别处所指示的那样，本文中的每个柔性座椅传感器可以包括一个或多个电容器，每个电容器通过使信号电极与接地电极间被介电层隔开而形成。电极可以保持传导性，并且可测量地响应于小和大的变形，该小和大的变形响应于小和大的拉伸和/或应变。每个电容器可以由平行板电容器表示或近似为平行板电容器，其具有可以根据等式1确定或计算的电容c：
c＝kε0 A/D 等式1。
在等式1中，k是相对介电常数，∈0是自由空间的介电常数，A是电极的面积，并且D是介电层的厚度或两个电极之间的距离。因此，每个电容器生成的电容可以是介电层厚度或两个电极之间距离的函数。电容器在交通工具座椅的特定位置处的扩张或压缩以及电容器的两个电极之间的距离所产生的变化可以提供施加到座椅的特定位置的力的量度。
应变和拉伸描述了事物如何弹性变形。应变∈是物体被拉伸或变形多少的量度，并且等于物体长度的变化除以物体的原始长度。因此，应变∈可以根据等式2来描述：
∈＝(l-L0)/L0 等式2。
在等式2中，l是物体的总长度，并且L0是物体的原始长度。拉伸，或特别是拉伸比λ，是物体的外延或正常应变的量度。拉伸比λ可以根据等式3描述：
λ＝l/L0 等式3。
术语“应变”可以用于描述小变形(例如，在张力下的金属杆)，而拉伸可以用于描述较大变形(例如，在张力下的橡胶带)。应变可以是三维量度(∈x,∈y,∈z)或一维值，其中，应变是沿着拉伸应变的轴线测量的。在张力中，应变是正的。在压缩中，应变是负的。除非另有描述，本文中拉伸和应变可以同义使用。当处于张力拉伸度(λ)并且假设泊松比为0.5(因为弹性体是相对不可压缩的)时，可以根据等式4描述以下电容-应变关系：
c(λ)＝c0λ等式4。
在等式4中，c0是未应变状态下的电容器的电容，λ是如上定义的拉伸(或应变)，并且c(λ)是拉伸或应变下的电容。在一些实施例中，c(λ)是应变的线性函数并且对于小应变和大应变两者(即，对于如上定义的应变和拉伸两者)都是有效的。
在一些实施例中，每个柔性座椅传感器可以测量应变。在一些实施例中，每个柔性座椅传感器可以测量拉伸。在一些实施例中，至少可以提供来自两个柔性座椅传感器的数据。在一些实施例中，可以由横向安置的柔性座椅传感器对，例如，沿着x和/或y轴彼此平行且间隔开布置的一对柔性座椅传感器)提供数据。在一些实施例中，可以由垂直安置的柔性座椅传感器对(例如，沿着z轴彼此平行且间隔开布置的一对柔性座椅传感器)提供数据。在一些实施例中，来自至少两个柔性座椅传感器的数据可以用于计算角位移。在一些实施例中，每个柔性座椅传感器可以测量应变、应力和/或角位移中的一个或多个。
图6A是根据本文所描述的至少一个实施例布置的示例性交通工具座椅传感器系统600(在下文称为“系统600”)的一部分的电路图。系统600可以包括、被包括在或对应于本文中的其他交通工具座椅传感器系统。例如，系统100可以具有与图6A的系统600相同、类似或不同的配置。
图6A中描绘的系统600的部分包括柔性传感器垫602和电子单元604的一部分。柔性传感器垫602包括具有电容器608的柔性座椅传感器606。电容器608具有可变电容或可变静电容量C传感器，其至少因电容器608的变形而可变。在一些实施例中，电容器608的静电容量C传感器在60至600皮法(pF)之间变化。电容器608通过电迹线610电耦合到电子单元604。柔性座椅传感器606单独或与电迹线610组合可以具有可变内阻R内。
图6A中所示出的电子单元604包括可以形成在例如电子单元604的PCB(未示出)上或耦合到其上的各种电路元件。更详细而言，电子单元604可以包括测量节点612、具有电阻R放电的放电电阻器614、具有静电容量C缓冲的缓冲电容器616和节点618。节点618可以耦合到控制器的数字输出引脚，该控制器可以被包括作为图6A的电子单元604的一部分。
通常，可以通过对电容器608进行充电和放电来测量电容器608的电容。电容器608可以由直流电(DC)或交流电(AC)进行充电。
利用AC激励源进行的测量可以计算复阻抗。可以使用运算放大器和仪器放大器、可编程门阵列(PGA)、模数转换器(ADC)和离散傅立叶变换(DFT)的组合来计算复阻抗。对于来自AC激励源的基于复阻抗的测量，DFT的硬件功率需求和计算功率需求的组合可能消耗大量功率。用于测量来自AC激励源的复阻抗的示例单个芯片方案表现出10毫安(mA)的典型电流消耗。
在本文的一些实施例中，数字电荷积分用于直接测量存储在电容式传感器，诸如电容器608，上的电荷。下面解释该技术。
根据等式5，电容(c)或静电容量被定义为存储电荷量(Q)除以充电电压(V)：
c＝Q/V 等式5。
如果已知充电电压并且计算了总电荷，则可以测量电容。图6A示出根据该技术用于测量电容器608上的总电荷的一个电路。
在图6A的电路中，电容器608具有可变电容C传感器和可变内阻R内，它们都是应变相关的。图6A的电路可以例如经由节点618由来自控制器的DC方波620驱动。在图6A中，DC方波620具有最大充电电压(Vcc)和对地放电(Gnd)。充电电流经由充电电流(i充电)对电容器608进行充电，该充电电流可以根据等式6经由放电电阻器614上的电压降间接测量：
i充电＝(Vcc–V测量)/R放电 等式6。
在等式6中，V测量是测量节点612处的电压，该电压可以由可以耦合到测量节点612的电子单元604的电压测量电路(未示出)来测量。在一些实施例中，V测量被提供给电子单元604的控制器的模拟输入引脚。
电容器608上的总电荷可以通过使用梯形法则，例如，根据等式7，对放电电阻器614上的测量电流进行数值积分来得到：
然后可以使用总电荷和充电电压，例如，使用等式5，来计算电容器608的电容或静电容量(例如，通过电子单元604的控制器)。
与传统的复阻抗测量相反，使用数字电荷积分来确定电容器608的电容或静电容量消除了DFT和复模拟仪器的计算上复杂的操作。与传统的复阻抗测量相比，当使用数字电荷积分来确定电容或静电容量时，这使得功率消耗显著降低。
图6B是根据本文所描述的至少一个实施例布置的另一示例性交通工具座椅传感器系统622(在下文称为“系统622”)的一部分的电路图。系统622可以包括、被包括在或对应于本文中的其他交通工具座椅传感器系统。例如，系统100可以具有与图6B的系统622相同、类似或不同的配置。此外，并且与图6A的系统600类似，图6B的系统622可以通过DC或AC进行充电和放电，并且在一些实施例中可以适合使用数字电荷积分来确定电容或静电容量。
图6B中描绘的系统622的部分包括柔性传感器624和电子单元626的一部分。柔性传感器垫602可以包括具有一个堆叠在另一个顶部上的两个电容器628、630的柔性座椅传感器。电容器628、630中的每一个具有可变静电容量C1或C2，其至少因电容器628、630的变形而可变。在一些实施例中，电容器628、630中的每一个的静电容量C传感器在约100至700pF之间变化。电容器628、630中的每一个通过对应的前端电阻器632、634电耦合到电子单元626的输入/输出引脚636。前端电阻器632、634中的每一个可以具有330千欧姆(kΩ)的电阻或其他合适的电阻。
图6B中所示出的电子单元626包括可以形成在或耦合到例如PCB上的各种电路元件。如图所示，电子单元626可以包括由微芯科技公司(Microchip Technology)供应的控制器638，诸如SAML21或ATSAML21微控制器，或其他合适的控制器。
控制器638可以包括三个运算放大器(opamp)。运算放大器可以经由软件配置以形成具有可编程增益的仪器放大器，而不使用外部部件或路由。图6B的系统622的模拟前端可以包括具有各自电阻R1、R2的两个电阻器632、634、具有带堆叠电容器628、630的柔性座椅传感器(或多个柔性座椅传感器)的柔性传感器垫624、运算放大器(诸如SAML21运算放大器)和数模转换器(DAC)(诸如SAML21 DAC)。
前端电阻器632、634可以将通过输入/输出引脚636供应的电流转换为电压以对电容器628、630进行充电，并且控制器638的仪器放大器可以将来自电容器628、630的差分信号转换为单端电压。仪器放大器的输出在内部例如经由节点640路由到控制器638的ADC。ADC通过累加来自仪器放大器的输出的样本来执行数字积分。
图7是根据本文所描述的至少一个实施例布置的另一示例性交通工具座椅传感器系统700(在下文称为“系统700”)的一部分的示意图。系统700可以包括、被包括在或对应于本文中的其他交通工具座椅传感器系统。例如，系统100、600、622可以具有与图7的系统700相同、类似或不同的组成和/或配置。
如图7所示出的，系统700可以包括柔性座椅传感器702和电子单元704以及可选的电源706。电子单元704可以连接到柔性座椅传感器702和电源706。柔性座椅传感器702和电子单元704可以分别包括、被包括在或对应于柔性座椅传感器104和电子单元106和/或其他柔性座椅传感器或电子单元。
柔性座椅传感器702通常可以包括电容器。在一些实施例中，电容器和/或柔性座椅传感器702可以是柔性的、可伸展的、可扩张的、可变形的、分层的和/或层状的。
电源706可以包括电池、能量生成电路、能量收获系统(EHS)模块、介电弹性体生成材料、压电生成材料和/或感应充电单元的接收器线圈和电路。
电子单元704可以经由一个或多个对应的电连接器，诸如电迹线，与柔性座椅传感器702和电源706中的每一者电通信。在一些实施例中，电子单元704可以包括控制器708、存储器710和/或通信模块712。控制器708可以可操作地耦合到存储器710和通信模块712中的每一者，并且通常可以被配置成控制系统700的操作。例如，电子单元704一般和控制器708具体可以被配置成执行或控制操作的性能，该操作包括对系统700的每个电容器进行充电、计算每个电容器的静电容量在每个电容器放电期间的放电电荷量上的变化，和/或基于静电容量和/或静电容量的变化来估计至少一个交通工具座椅参数。在一些实施例中，控制器708可以估计、比较和/或以其他方式分析一个或多个交通工具座椅参数。在一些实施例中，交通工具座椅参数可以包括重量、乘坐者定位、乘坐者姿势、可变乘坐者接触、可变乘坐者施加压力(施加到交通工具座椅的不同区域的差压/接触)和/或其他交通工具座椅参数中的一个或多个。
在系统700包括多个柔性座椅传感器702的一些实施例中，控制器708可以选择性地从任何或所有柔性座椅传感器702或其部分接收乘坐者数据。这可以在交通工具处于运动中和/或在加速或减速或转弯的应力下时便于交通工具座椅参数分析。存储器可以存储与来自本文所描述的柔性座椅传感器的参数测量有关的信息。存储器710可以存储由柔性座椅传感器702生成的数据(例如，原始测量数据或信号)、由控制器708生成的数据(例如，计算的静电容量或静电容量的变化，或估计的交通工具座椅参数)，和/或其他数据。
并入传感器内计算元件，例如，控制器708，可以减少可以发送到外部或远程装置的原始数据，例如，应变和角位移数据，的量。这可以减少无线传输到外部或远程装置的存储器和能量消耗，并且可以减少反馈等待时间。在一些实施例中，控制器708可以选择性地降低至少一个柔性座椅传感器702的所生成的电容的采样频率。在一些实施例中，采样频率可以与交通工具速度、减速和/或交通工具行程的持续时间成比例地增加或减小。在一些实施例中，控制器708可以选择性地利用来自特定定位的柔性座椅传感器702的电容输出，以便于确定所选车辆座位部分的座椅表面或内部位移/角位移。
在一些实施例中，交通工具的一个或多个交通工具座椅各自包括一个或多个系统700，并且系统700中的每一个可以将其数据传送到交通工具的车载计算机，当在同一交通工具上时，该车载计算机仍然是关于系统700中的每一个的远程装置。车载计算机可以基于从系统700接收的数据向交通工具的驾驶员和/或其他乘坐者生成警报或其他通知、存储该数据、对该数据执行进一步处理、将该数据报告给车队或交通工具管理系统，或在该数据上、利用该数据或基于该数据执行一些其他操作。在一些实施例中，每个系统700可以连接(例如，联网)到局域网(LAN)、内联网、外联网或因特网中的外部或远程系统或装置。外部或远程系统或装置可以在客户端-服务器网络环境中以服务器或客户端机器的身份操作，或者作为对等(或分布式)网络环境中的对等机器操作。每个系统700可以包括或与个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、web设备、服务器、网络路由器、交换机或网桥、车载电路、车载计算机或能够执行指定该系统700要采取的动作的一组指令(顺序的或以其他方式)的任何机器通信。
控制器708可以包括任何合适的专用或通用计算机、计算实体或处理装置，和/或可以包括各种计算机硬件或软件模块，并且可以被配置成用于执行存储在任何适用的计算机可读存储介质上的指令。本文使用的术语“处理装置”是指包括一个或多个处理器(例如，一个或多个处理器核心)的一个或多个集成电路和/或封装的任何组合。因此，术语处理装置涵盖微控制器、单核CPU、多核CPU和包括许多互连的集成电路的大规模多核系统，该集成电路中的每一个可以包括多个处理器核。因此，处理装置可以包括多个处理器。处理装置可以包括复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实施其他指令集的处理器，或实施指令集组合的处理器。处理装置还可以是一个或多个专用处理装置，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器，或被配置成解释和/或执行计算机可执行指令和/或处理数据的任何其他数字或模拟电路。尽管被示出为单个控制器708，但是控制器708可以包括被配置成单独地或共同地执行或指导执行本公开中描述的任何数量的操作的任何数量的控制器。在一些实施例中，控制器708可以包括单独或集成的AI芯片，其可以用作传感器融合的中心。
在一些实施例中，控制器708可以被配置成解释和/或执行计算机可执行指令和/或处理存储在存储器710和/或其他数据储存器中的数据。在一些实施例中，控制器708可以从持久数据储存器获取计算机可执行指令，并且将计算机可执行指令加载到诸如存储器710等非持久储存器中。在计算机可执行指令被加载到存储器710中之后，控制器708可以执行计算机可执行指令。在一些实施例中，计算机可执行指令可以实施适当的算法来估计、比较和/或以其他方式分析各种交通工具座椅参数。
存储器710可以包括用于承载或具有存储在其上的计算机可执行指令或数据结构的计算机可读存储介质。此类计算机可读存储介质可以包括可以由诸如控制器708的通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为实例，此类计算机可读存储介质可以包括有形的或非暂时性计算机可读存储介质，其包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存装置(例如，固态存储器装置)，或可以用于携带或存储计算机可执行指令或数据结构形式的特定程序代码并且可以由通用或专用计算机访问的任何其他存储介质。以上组合也可以包括在计算机可读存储介质的范围内。计算机可执行指令可以包括例如被配置成使控制器708执行或控制特定操作或操作组的性能的指令和数据。
通信模块712可以包括被配置成便于系统700和一个或多个外部或远程装置之间的通信的一个或多个电路或装置。在一些实施例中，此类电路或装置可以包括发射器、接收器、收发器和/或天线。例如，通信模块712可以包括使用任何专有的或基于标准的无线协议进行无线通信的一个或多个无线芯片，其实例包括IEEE 807.11标准(例如，WiFi)、蓝牙、Zigbee等。
在一些实施例中，可以将系统700的计算的最终结果传送到终端用户接收方。在一些实施例中，终端用户接收方可以是智能电话。在一些实施例中，终端用户接收方可以是云服务器。在一些实施例中，终端用户接受方可以是交通工具本身或其一部分，例如未示出的座椅调节系统和/或视觉显示器或指示灯。在一些实施例中，输出可以被发送到交通工具的处理单元，该处理单元可以建议乘坐者重新调整其在交通工具座椅内的位置，例如重新定位乘坐者以符合改善的姿势。在一些实施例中，输出可以被发送到交通工具内的数据记录器。在一些实施例中，输出可以被发送到指示灯以指示给定阈值参数的实现。
详细描述的某些部分是根据对计算机存储器内的数据位的操作的算法(algorithm)和符号表示来呈现的。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地将他们工作的实质传达给本领域的其他技术人员的手段。并且在这里的算法通常被认为是用于获得期望结果的自相一致(self-consistent)的步骤序列。这些步骤是需要物理量的物理操纵的步骤。通常，尽管不是必须的，这些量采取能够被存储、传送、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。已经证明，主要是出于常用的原因，有时将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、项、数字等是方便的。
本文呈现的算法和显示并不固有地涉及任何特定的计算机或其他设备。各种通用系统可以与根据本文教导的程序一起使用，或者可以证明构造更专用的设备来执行所需的方法步骤是方便的。各种这些系统所需的结构将如上面的描述中所阐述的那样出现。另外，不参考任何特定编程语言来描述本实施例。应当理解，可以使用各种编程语言来实施本文所描述的实施例的教导。
本文的一些实施例包括制造柔性传感器的方法，诸如本文的柔性座椅传感器。图8A至图8H示出根据本文所描述的至少一个实施例布置的制造柔性传感器800(图8A、图8H)的方法的实例。通常，该方法可以包括通过去除预定区域并且按顺序折叠始极片的剩余部分使得剩余区域被堆叠在堆叠的剩余部分中，从而由布置在相同大小和/或形状的区域中的单个始极片制造堆叠构造。下面更详细地讨论该方法。
图8A示出包括作为基底或基材的介电层的示例性始极片802。始极片802布置在具有相同大小和/或形状的多个区域A至I中，介电层连续延伸穿过所有区域A至I。图8A至图8G中的虚线表示潜在的折叠或切割线和/或将区域A至I彼此定界。在沿着虚线的相邻区域之间可能存在或不存在实际的结构分离。区域A至I包括四个拐角区域A、C、G、I；定位在拐角区域A、C、G、I之间的四个中间区域B、D、F、H；以及由拐角区域A、C、G、I和中间区域B、D、F、H围绕的中心区域。该始极片802和区域A至I可以是矩形或其他形状。替代地或附加地，区域A至I中的每一个区域的覆盖区(footprint)在大小和/或形状上可以等于柔性传感器800的覆盖区。
区域A至I中的一些可以不在柔性传感器800中使用或不需要，并且可以被去除。在一些实施例中，从始极片802去除的区域，并且特别是在该实例中的拐角区域A、C和I被称为预定区域。
图8B和图8C描绘了在去除预定区域A、C、I之后始极片802的剩余部分804。未从始极片802去除并且保留在剩余部分804中的区域，并且特别是在该实例中的区域B和D至H被称为剩余区域。
图8A和图8C所描绘的始极片802的一侧或始极片802的剩余部分804被称为第一侧。图8C所描绘的与第一侧相对的始极片802的一侧或始极片802的剩余部分804被称为第二侧。
参考图8B，剩余区域B、D至F、H中的每一个包括在该实例中标识为电极的导电结构。每个电极被指定为信号电极或接地电极，因为每个电极可以是柔性传感器800中的对应的信号电极或接地电极。每个电极可以形成在介电层上或介电层中，该介电层连续延伸穿过剩余部分804的剩余区域B、D至F、H，例如以与关于图2至4所描述的相同或类似的方式或以其他合适的方式。所有电极位于剩余部分804的同一侧，例如第二侧。
参考图8C，剩余区域B、D至F、H中的每一个被标记为“电介质”，其指示介电层位于剩余部分804的第一侧。
通常，并且如图8C至8F所示出的，该方法然后可以包括按顺序折叠始极片802的剩余部分804以将剩余区域B、D至F、H布置在堆叠中，其中指定剩余区域中的每个导电结构通过指定剩余区域中的介电层或相邻剩余区域中的介电层中的至少一个与堆叠的一个或多个相邻剩余区域中的一个或多个其他导电结构间隔开。一些实施例还可以包括沿着共享边界将剩余区域B、D至H中的两个或更多个彼此分离，同时保持到这样分离的剩余区域中的每一个的剩余部分804的连接。例如，图8C包括在中间区域D和拐角区域G的共享边界处的实线，指示中间区域D和拐角区域G已经沿着它们的共享边界被分离。然而，表示中间区域D和中心区域E之间的共享边界以及拐角区域G和中间区域H之间的共享边界的虚线指示保持了中间区域D和拐角区域G到中心区域E和中间区域H的连接。
该方法可以包括在剩余区域B、D至H中的一个或多个的第一侧上添加或形成电迹线或其他传导结构。可以在将预定区域A、C、I从始极片802去除之前、在折叠剩余部分804之前、在进行一些折叠之后但在进行所有折叠之前，或在进行所有折叠之后添加电迹线或其他传导结构。图8C至图8G示出示例电迹线806A、806B(在下文统称为“迹线806”或一般性地称为“迹线806”)，其可以形成在拐角区域G的电介质侧上，其中小部分延伸到中间区域H上。迹线806可以电耦合到柔性传感器800中的一个或多个接地电极。
替代地或附加地，区域E、F、H的接地电极可以例如通过在区域E和F的接地电极之间和/或在区域E、F、H的第二侧上的区域E和H的接地电极之间耦合一个或多个直接电连接器(诸如直接电连接器308、408A、408B)而电耦合在一起。
替代地或附加地，迹线接触焊盘可以形成在电极中的两个或多个上以将电极电耦合到迹线806。例如，图8D示出形成在区域D的信号电极上以将区域D的信号电极电耦合到迹线806B的迹线接触焊盘808A。例如，图8E示出形成在区域F的接地电极上以将区域F的接地电极电耦合到迹线806A的迹线接触焊盘808B。在一些实施例中，可以通过区域F和B中的一个或多个形成一个或多个孔，以容纳金属化或其他传导材料或粒子，从而将迹线接触焊盘808连接到迹线806。
在一些实施例中，按顺序折叠剩余部分804以将剩余区域B、D至F、H布置在堆叠中包括如图8C中的810处所指示的，将中间区域D折叠到中心区域E上以形成第一居中堆叠812(图8D)、如图8D中的814处所指示的，将中间区域F折叠到第一居中堆叠812上以形成第二居中堆叠816(图8E)、如图8E中的818处所指示的，将中间区域B折叠到第二中间第二堆叠816上以形成第三居中堆叠820(图8F)，以及如图8F中的822处所指示的，将第三居中堆叠820折叠到中间区域H上以形成柔性传感器800(图8G)。
图8H示出如关于图8C至图8G所描述的折叠剩余部分804之后的堆叠剩余区域B、D至F、H。在该实施例中按顺序折叠剩余部分804导致具有信号电极的剩余区域D定位在剩余区域E和剩余区域F之间，每个区域具有对应的接地电极。按顺序折叠还使得电介质被插入在剩余区域D的信号电极和剩余区域E和F中的每一个的接地电极之间。例如，剩余区域D和E的介电层定位在剩余区域D的信号电极和剩余区域E的接地电极之间，而剩余区域F的介电层定位在剩余区域D的信号电极和剩余区域F的接地电极之间。具有信号电极的剩余区域B同样最终定位在具有接地电极的剩余区域F和剩余区域H之间，剩余区域B的信号电极通过剩余区域B和H的介电层与剩余区域F或H的接地电极分离。
因此，根据图8A至图8H的方法形成的柔性传感器800包括与图4的接地电极404和信号电极402类似布置的三个接地电极和两个信号电极。
在一些实施例中，柔性传感器800的覆盖区大约为1厘米(cm)×1cm。在该实施例和其他实施例中，始极片802的区域A至I的覆盖区可以各自为1cm×1cm。
本文的一种或多种方法还可以包括将一个或多个柔性传感器，诸如本文的柔性传感器800或其他柔性传感器(例如柔性座椅传感器)，组装到柔性传感器垫，诸如柔性传感器垫108、500，中，并且将每个柔性传感器电耦合到电子单元，诸如本文的电子单元106或其他电子单元。替代地或附加地，此类方法还可以包括将柔性传感器垫安装在交通工具座椅中，其中柔性传感器在交通工具座椅的不同位置中。虽然区域A至I被描述为矩形，但是更一般地，区域A至I可以具有任何形状，只要它们可以以某种方式连接以能够彼此折叠和堆叠。在一些实施例中，每个区域A至I可以具有与柔性传感器800基本相同的面积。
在一些实施例中，一种用于确定座椅应变的方法包括通过在没有乘坐者或重量安置在柔性座椅传感器上的情况下确定参考电容式传感器振幅输出来校准以上所描述的柔性座椅传感器、柔性传感器和/或交通工具座椅传感器系统。在一些实施例中，该方法可以包括接收由实际的，例如，实时的，交通工具座椅参数，例如，乘坐者、儿童或成人乘坐者的存在、乘坐者在座椅表面上的姿势和/或物理定位、乘坐者与座椅表面的接触等，生成的电容式传感器振幅输出。在一些实施例中，该方法可以包括确定姿势、乘坐者和/或乘坐者身体的倾斜角度，例如，通过将接收的放电振幅和/或特定应变传感器振幅输出与已知的重量值阈值、正确的姿势或定位接触和量相关。
在一些实施例中，一种用于确定交通工具座椅的乘坐者的坐姿的方法包括用直流电对交通工具座椅传感器系统的柔性座椅传感器进行充电。柔性座椅传感器和/或交通工具座椅传感器系统可以包括本文所描述的任何柔性座椅传感器和/或交通工具座椅传感器系统。柔性座椅传感器可以定位在交通工具座椅的不同位置中，并且在距交通工具座椅的不同位置的座椅表面的可变形距离内。交通工具座椅的不同位置可以包括以下中的至少两个：座位部分、背部支撑部分、腿部支撑部分或扶手部分。柔性座椅传感器中的每一个可以包括电容式传感器，并且可以包括一个或多个信号电极、一个或多个接地电极和一个或多个介电层。在一些实施例中，该方法包括基于每个柔性座椅传感器的放电电荷量从柔性座椅传感器中的每一个中接收占用数据。在一些实施例中，该方法包括分析来自柔性座椅传感器的占用数据以确定交通工具座椅中的乘坐者的座椅姿势。分析占用数据可以包括比较来自柔性座椅传感器的占用数据。在一些实施例中，该方法包括将所确定的座椅姿势传达给乘坐者和/或将座椅姿势的推荐变化传送给乘坐者。占用数据可以包括来自柔性座椅传感器的量化的电容放电输出，每个柔性座椅传感器的量化的电容放电与对应的柔性座椅传感器所经历的压缩、扩张和/或位移的量成比例。
在一些实施例中，描述了一种用于确定交通工具座椅内的正确坐姿的方法。该方法可以用柔性座椅传感器、电子单元和/或本文所描述的其他部件中的一个或多个来实施。在一些实施例中，该方法包括在交通工具座椅中的一个或多个所选位置内提供一个或多个柔性座椅传感器；从该柔性座椅传感器接收占用数据；和/或比较所接收的占用数据以确定期望的占用特性，例如，当前座椅姿势、占用、乘坐者年龄。在一些实施例中，所接收的占用数据可以是来自电容器构造的量化的电容放电输出，该量化的电容放电与柔性座椅传感器所经历的压缩、扩张和/或位移的量成比例。在一些实施例中，可以将量化的电容放电与对应于正确姿势的预定放电量进行比较，例如，正确坐着和/或具有正确姿势的人将提供来自柔性座椅传感器的预定量化的电容放电量。在一些实施例中，该方法还可以包括将所确定的占用姿势传送给乘坐者。在一些实施例中，交通工具座椅中的位置包括交通工具座椅的内侧上靠背内的位置。在一些实施例中，交通工具座椅中的位置可以包括至少一个其他第二交通工具座椅，例如，乘客座椅，的内侧上靠背内的位置。在一些实施例中，交通工具座椅中的位置可以包括位于至少一个其他第二交通工具座椅，例如，乘客座椅，的内侧上靠背内的传感器。在一些实施例中，该位置可以在本文所描述的交通工具座椅区段中的任一个或一些中。在一些实施例中，交通工具座椅可以是陆地交通工具座椅，例如汽车、卡车、休闲车、摩托车、机动自行车、公共汽车、吊车；空中旅行交通工具座椅，例如飞机、直升机；或海上交通工具座椅，例如小船上、轮船上、驳船上，渡船上。
实例
实例–1柔性传感器垫的形成
基本上如图2至4中的一个或多个所描绘的层的实施例，以与用于制造1轴软弯曲传感器(Soft Flex Sensor)(美国犹他州盐湖城(Salt Lake City,Utah,USA)的BendLabs)(美国专利第8,941,281号；第9,476,692号；第9,874,431号)和《轮胎和轮胎系统(TIRE AND TIRE SYSTEM)》(国际专利公布WO/2021/168286；基于在2020年11月25日提交的美国临时申请第63/118,561号)类似的方式制造和构造并且组装在柔性传感器垫中。上述专利、出版物和/或申请中的每一个通过引用整体并入本文。形成/制造了五个柔性座椅传感器(10个通道)并且将其布置在交通工具座椅中，如图1A所示出的。可以根据需要确定柔性座椅传感器的数量。
实例–2柔性传感器垫的形成
基本上如图3A至4中的一个或多个所描绘的层的实施例，以与用于制造1轴软弯曲传感器(美国犹他州盐湖城的Bend Labs)(美国专利第8,941,281号；第9,476,692号；第9,874,431号)和《轮胎和轮胎系统》(国际专利公布WO/2021/168286；基于在2020年11月25日提交的美国临时申请第63/118,561号)类似的方式进行所描绘的制造和构造并且组装在柔性传感器垫中。虽然在该实施例中，形成/制造了五个传感器区域(10个通道)，但是可以根据需要确定传感器区域的数量。另外，由于减少了传感器区域的数量，因此本文不需要多路复用电路。另外，在该实施例中，在非传感器区域中，接地电极相对于传感器的纵轴以约45°交叉阴影线。通过在各个介电层上沉积传导油墨，将接地电极安置在其他层上。另外，注意，柔性座椅传感器104A和104B的位置对应于被放置在交通工具座垫内，柔性座椅传感器104D和104E的位置对应于被放置在对应于交通工具座椅乘坐者的腰部区域的背部支撑部分112内。以类似的方式制造其他介电层和传导层(或电极)以产生包括一对应变传感器(或电容器)的五层层压件，其一个在另一个顶部上以产生如图3A所示的堆叠层压件。其它实施例包括与图3B和图4中构造类似的七、十一和/或多层层压材料。
实例-3传感器系统的形成。
如以上实例1中所描述的柔性传感器垫接线到9伏电池和包括RF天线的蓝牙通信电路。在膝上型计算机上查看原始数据输出。
实例-5应变和位移测试
将如本文所描述构造的交通工具座椅传感器系统(包括如以上实例1和2)插入1975年日本丰田汽车(Toyota)的交通工具座椅中，其中将至少柔性座椅传感器104对应地定位在先前所描述的车辆座位部分上。将75千克(kg)的对象定位在装有传感器的交通工具座椅上，每个传感器以电容放电的形式发送出原始数据，在具有蓝牙接收器的膝上型计算机上观察该原始数据。施加到柔性座椅传感器104的乘坐者的位置是变化的，并且记录数据中的对应变化。图9A至图9F示出了由以上所描述的交通工具座椅传感器系统生成的电容放电强度。图9A包括根据本文所描述的至少一个实施例布置的所有柔性座椅传感器104的电容放电强度。在图9A中，用于柔性座椅传感器104A的电容放电强度被标记为“右腿”、用于柔性座椅传感器104B的电容放电强度被标记为“左腿”、用于柔性座椅传感器104C的电容放电强度被标记为“中心”、用于柔性座椅传感器104D的电容放电强度被标记为“右背部”，并且用于柔性座椅传感器104E的电容放电强度被标记为“左背部”。图9B至图9F单独地描绘了柔性座椅传感器104中的每一个的电容放电强度，并且附加地指示了根据本文所描述的至少一个实施例布置的给定测量的信噪比(SNR)。从图9A中可以看出，当对象坐在特定方位时，在相对于右背部位置(例如，由柔性座椅传感器104D检测)的左背部位置(例如，由柔性座椅传感器104E检测)处指示增加的压力。这指示坐姿可以矫正。
对于本文所公开的工艺和/或方法，在该工艺和方法中执行的功能可以以不同的顺序来实施，可以如上下文所指示的。此外，所概述的步骤和操作仅作为实例提供，并且一些步骤和操作可以是可选的，组合为更少的步骤和操作，或扩展为附加的步骤和操作。
本公开有时可以示出包含在不同的其他部件内或与不同的其他部件连接的不同部件。所描绘的此类架构仅仅是示例性的，并且可以实施实现相同或类似功能的许多其他架构。
除非另外指示，否则本说明书和实施例中使用的表示成分的量、诸如分子量的特性、反应条件等的所有数字应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。因此，除非有相反指示，否则本说明书和所附实施例中阐述的数值参数是近似值，其可以取决于寻求获得的期望特性而变化。至少，并且不试图将等同原则的应用限制于实施例的范围，每个数值参数应当至少根据所报告的有效数字的数量并且通过应用普通的四舍五入技术来解释。
在本公开和所附实施例中使用的术语(例如，所附实施例的主体)通常旨在作为“开放式”术语(例如，术语“包括(including)”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包括(includes)”应被解释为“包括但不限于”等)。另外，如果引入了特定数量的元素，则这可以被解释为意指至少所列举的数量，如可以通过上下文所指示的(例如，在没有其他修饰语的情况下，仅陈述“两个陈述”意指两个或更多个列举中的至少两个列举)。如在本公开中所使用的，呈现两个或更多个替代术语的任何析取性词语和/或短语应被理解为设想包括这些术语中的一个、这些术语中的任一个或两个术语的可能性。例如，阶段“A或B”：应理解为包括“A”或“B”或者“A和B”的可能性。
在描述本公开的上下文中(特别是在所附权利要求书的上下文中)使用的术语“一(a)”、“一个(an)”、“该(the)”和类似指示物应被解释为涵盖单数和复数，除非本文另有指示或与上下文明显矛盾。除非本文另有指示或与上下文明显矛盾，否则本文所描述的所有方法均可以以任何合适的顺序执行。本文提供的任何和所有实例或代表性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本公开，并且不对任何权利要求的范围造成限制。说明书中的语言不应被解释为指示对本公开的实践必不可少的任何未要求保护的元件。
本文所公开的替代元件或实施例的分组不应被解释为限制。每个组成员可以单独地或以与该组的其他成员或本文中找到的其他元件的任何组合来提及和要求保护。出于方便和/或专利性的原因，预期组的一个或多个成员可以包括在组中或从组中删除。当任何此类包括或删除发生时，说明书被认为含有修改的组，因此满足在所附权利要求中使用的所有马库什组的书面描述。
本文描述了某些实施例，包括发明人已知的用于实施本公开的最佳模式。当然，在阅读了前面的描述后，这些所描述的实施例的变化对于本领域的普通技术人员来说将变得显而易见。本发明人期望熟练的技术人员适当地采用此类变化，并且本发明人旨在以不同于本文具体描述的方式实践本公开。因此，本权利要求包括适用法律允许的所附权利要求中所列举主题的所有修改和等同物。此外，设想了以上所描述的元件在其所有可能的变化中的任何组合，除非本文另有指示或与上下文明显矛盾。
最后，应理解，本文所公开的实施例说明了权利要求的原理。可以采用的其他修改在权利要求的范围内。因此，作为实例而非限制，可以根据本文的教导来利用替代实施例。因此，权利要求并不限于精确所示和所描述的实施例。
实施例1.一种交通工具座椅传感器系统，包括：
交通工具座椅，所述交通工具座椅包括座椅表面；
柔性座椅传感器，所述柔性座椅传感器被安置在距所述座椅表面的可变形距离内，所述柔性座椅传感器包括：
一个或多个信号电极；
一个或多个接地电极；
一个或多个介电层；和
一个或多个电容器，每个电容器由对应的信号电极和对应的接地电极的组合形成，其中对应的介电层定位在所述对应的信号电极和所述对应的接地电极之间；以及
电子单元，所述电子单元被连接到所述柔性座椅传感器并且被配置成与所述柔性座椅传感器电通信，
其中所述柔性座椅传感器被配置成用于提供与施加到所述柔性座椅传感器的压力量成比例的电容输出。
实施例2.根据实施例1所述的交通工具座椅传感器系统，其中：
所述一个或多个信号电极包括第一信号电极；
所述一个或多个接地电极包括第一接地电极和第二接地电极；
所述一个或多个介电层包括定位在所述第一信号电极的相对侧上的第一介电层和第二介电层；
所述一个或多个电容器包括第一电容器和第二电容器，所述第一电容器由所述第一接地电极通过所述第一电介质层与所述第一信号电极间隔开而形成，所述第二电容器由所述第二接地电极通过所述第二介电层与所述第一信号电极间隔开而形成；并且
所述第一接地电极和所述第二接地电极彼此电耦合。
实施例3.根据实施例2所述的交通工具座椅传感器系统，其中：
所述一个或多个信号电极进一步包括第二信号电极；
所述一个或多个接地电极进一步包括第三接地电极；
所述一个或多个介电层进一步包括定位在所述第二信号电极的相对侧上的第三介电层和第四介电层；
所述一个或多个电容器进一步包括第三电容器和第四电容器，所述第三电容器由所述第二接地电极通过所述第三介电层与所述第二信号电极间隔开而形成，所述第四电容器由所述第三接地电极通过所述第四介电层与所述第二信号电极间隔开而形成；并且
所述第一接地电极、所述第二接地电极和所述第三接地电极彼此电耦合。
实施例4.根据实施例2所述的交通工具座椅传感器系统，其中所述柔性座椅传感器进一步包括以下各项中的至少一项：
第一绝缘层，所述第一绝缘层定位在所述第一接地电极的与所述第一介电层相对的表面上；或
第二绝缘层，所述第二绝缘层定位在所述第二接地电极的与所述第二介电层相对的表面上。
实施例5.根据实施例1至4中任一项所述的交通工具座椅传感器系统，其中所述一个或多个接地电极包括传导材料，所述传导材料限定所述传导材料中的多个孔。
实施例6.根据实施例1至5中任一项所述的交通工具座椅传感器系统，其中所述一个或多个接地电极的所述传导材料布置在限定所述多个孔的网格结构中。
实施例7.根据实施例1至6中任一项所述的交通工具座椅传感器系统，其中所述柔性座椅传感器包括在三维中柔性的材料。
实施例8.根据实施例1至7中任一项所述的交通工具座椅传感器系统，其中所述柔性座椅传感器包括在三维中能够弹性变形的材料。
实施例9.根据实施例1至8中任一项所述的交通工具座椅传感器系统，其中所述柔性座椅传感器包括单个折叠的始极片，所述始极片包括在所述始极片的剩余区域中具有导电结构的电介质，所述剩余区域被布置成堆叠，所述一个或多个信号电极和所述一个或多个接地电极中的每一者包括在所述堆叠的不同剩余区域中的对应的导电结构。
实施例10.根据实施例9所述的交通工具座椅传感器系统，其中所述剩余区域具有共同形状。
实施例11.根据实施例9至10中任一项所述的交通工具座椅传感器系统，其中所述剩余区域中的每一个具有大小和形状等于所述柔性座椅传感器的覆盖区的覆盖区。
实施例12.根据实施例1至11中任一项所述的交通工具座椅传感器系统，其中所述电子单元被配置成通过直流电对每个电容器进行充电，并且基于每个电容器的放电电荷量来计算每个电容器的静电容量的变化。
实施例13.根据实施例1至12中任一项所述的交通工具座椅传感器系统，其进一步包括安置在距所述座椅表面的所述可变形距离内的一个或多个附加柔性座椅传感器。
实施例14.根据实施例13所述的交通工具座椅传感器系统，其中：
所述交通工具座椅包括座位部分、背部支撑部分和腿部支撑部分；
所述座椅表面延伸穿过所述座位部分、所述背部支撑部分和所述腿部支撑部分中的每一者；
将所述柔性座椅传感器定位在所述座位部分中；并且
所述一个或多个附加柔性座椅传感器至少包括定位在所述背部支撑部分中的第一柔性座椅传感器和定位在所述腿部支撑部分中的第二柔性座椅传感器。
实施例15.根据实施例1至14中任一项所述的交通工具座椅传感器系统，其中所述交通工具座椅包括陆地交通工具座椅、空中旅行交通工具座椅或海上交通工具座椅。
实施例16.一种制造柔性传感器的方法，所述方法包括：
从单个始极片上去除一个或多个预定区域，所述始极片的剩余部分包括具有导电结构的多个剩余区域和连续延伸穿过所述剩余区域的介电层，所述导电结构全部在所述始极片的所述剩余部分的同一侧上；
按顺序折叠所述始极片的所述剩余部分以将所述剩余区域布置在堆叠中，其中指定剩余区域中的每个导电结构通过所述指定剩余区域中的所述介电层或相邻剩余区域中的所述介电层中的至少一个与所述堆叠的一个或多个所述相邻剩余区域中的一个或多个其他导电结构间隔开。
实施例17.根据实施例16所述的方法，其进一步包括将第一剩余区域的第一导电结构导电地耦合到第二剩余区域的第二导电结构。
实施例18.根据实施例16至17中任一项所述的方法，其中所述按顺序折叠包括按顺序折叠所述剩余部分，使得：
具有第三导电结构的第三剩余区域被定位在所述第一剩余区域和所述第二剩余区域之间；
至少所述第一剩余区域或所述第三剩余区域的所述介电层被定位在所述第一剩余区域的所述第一导电结构和所述第三剩余区域的所述第三导电结构之间；并且
至少所述第二剩余区域或所述第三剩余区域的所述介电层被定位在所述第二剩余区域的所述第二导电结构和所述第三剩余区域的所述第三导电结构之间。
实施例19.根据实施例16至18中任一项所述的方法，其中所述剩余区域中的每一个具有大小和形状等于所述柔性座椅传感器的期望覆盖区的覆盖区。
实施例20.根据实施例16至19中任一项所述的方法，其进一步包括在所述介电层上形成所述导电结构以形成所述单个始极片。
实施例21.根据实施例16至20中任一项所述的方法，其中所述单个始极片是矩形的，其具有布置成三行的九个区域，每行三个区域，所述九个区域包括第一拐角区域、第二拐角区域、第三拐角区域和第四拐角区域，并且去除所述一个或多个预定区域包括去除所述第一拐角区域、所述第二拐角区域和所述第三拐角区域。
实施例22.根据实施例21所述的方法，其中：
所述九个区域进一步包括第一中间区域、第二中间区域、第三中间区域和第四中间区域；
所述第一中间区域和所述第四中间区域被定位在所述第四拐角区域的相邻侧上；并且
所述方法进一步包括沿着所述第四拐角区域和所述第一中间区域之间的第一共享边界将所述第四拐角区域与所述第一中间区域分离，同时沿着所述第四拐角区域和所述第四中间区域之间的第二共享边界保持所述第四拐角区域与所述第四中间区域的连接。
实施例23.根据实施例22所述的方法，其中：
所述九个区域进一步包括中心区域；
所述剩余区域包括所述第一中间区域、所述第二中间区域、所述第三中间区域和所述第四中间区域以及所述中心区域；并且
按顺序折叠所述剩余部分包括：
将所述第一中间区域折叠到所述中心区域上以形成第一居中堆叠；
将所述第三中间区域折叠到所述第一居中堆叠上以形成第二居中堆叠；
将所述第二中间区域折叠到所述第二居中堆叠上以形成第三居中堆叠；以及
将所述第三居中堆叠折叠到所述第四中间区域上。
实施例24.根据实施例16至23中任一项所述的方法，其进一步包括将所述柔性传感器与一个或多个附加柔性传感器一起组装成柔性传感器垫，并且将每个柔性传感器电耦合到电子单元。
实施例25.根据实施例24所述的方法，其进一步包括将所述柔性传感器垫安装在交通工具座椅中，其中所述柔性传感器定位在所述交通工具座椅的不同位置中。
实施例26.一种用于确定交通工具座椅的乘坐者的坐姿的方法，所述方法包括：
用直流电对交通工具座椅传感器系统的柔性座椅传感器进行充电，所述柔性座椅传感器定位在交通工具座椅的不同位置中并且在距所述交通工具座椅的所述不同位置的座椅表面的可变形距离内，所述柔性座椅传感器中的每一个包括电容式传感器并且包括一个或多个信号电极、一个或多个接地电极，和一个或多个介电层；
基于每个柔性座椅传感器的放电电荷量从所述柔性座椅传感器中的每一个中接收占用数据；以及
分析来自所述柔性座椅传感器的所述占用数据以确定所述交通工具座椅中的所述乘坐者的座椅姿势。
实施例27.根据实施例26所述的方法，其进一步包括将所确定的座椅姿势传达给所述乘坐者。
实施例28.根据实施例26至27中任一项所述的方法，其进一步包括将座椅姿势的推荐变化传送给所述乘坐者。
实施例29.根据实施例26至28中任一项所述的方法，其中所述占用数据包括来自所述柔性座椅传感器的量化的电容放电输出，每个柔性座椅传感器的所述量化的电容放电与对应的柔性座椅传感器所经历的压缩、扩张和/或位移的量成比例。
实施例30.根据实施例26至29中任一项所述的方法，其中所述交通工具座椅的所述不同位置包括以下各项中的至少两项：座位部分、背部支撑部分、腿部支撑部分或扶手部分。
实施例31.根据实施例26至30中任一项所述的方法，其中分析所述占用数据包括比较来自所述柔性座椅传感器的所述占用数据。

Claims (31)

1.一种交通工具座椅传感器系统，包括：
交通工具座椅，所述交通工具座椅包括座椅表面；
柔性座椅传感器，所述柔性座椅传感器被安置在距所述座椅表面的可变形距离内，所述柔性座椅传感器包括：
一个或多个信号电极；
一个或多个接地电极；
一个或多个介电层；和
一个或多个电容器，每个电容器由对应的信号电极和对应的接地电极的组合形成，其中对应的介电层定位在所述对应的信号电极和所述对应的接地电极之间；以及
电子单元，所述电子单元被连接到所述柔性座椅传感器并且被配置成与所述柔性座椅传感器电通信，
其中，所述柔性座椅传感器被配置成用于提供与施加到所述柔性座椅传感器的压力量成比例的电容输出。
2.根据权利要求1所述的交通工具座椅传感器系统，其中：
所述一个或多个信号电极包括第一信号电极；
所述一个或多个接地电极包括第一接地电极和第二接地电极；
所述一个或多个介电层包括定位在所述第一信号电极的相对侧上的第一介电层和第二介电层；
所述一个或多个电容器包括第一电容器和第二电容器，所述第一电容器由所述第一接地电极通过所述第一电介质层与所述第一信号电极间隔开而形成，所述第二电容器由所述第二接地电极通过所述第二介电层与所述第一信号电极间隔开而形成；并且
所述第一接地电极和所述第二接地电极彼此电耦合。
3.根据权利要求2所述的交通工具座椅传感器系统，其中：
所述一个或多个信号电极进一步包括第二信号电极；
所述一个或多个接地电极进一步包括第三接地电极；
所述一个或多个介电层进一步包括定位在所述第二信号电极的相对侧上的第三介电层和第四介电层；
所述一个或多个电容器进一步包括第三电容器和第四电容器，所述第三电容器由所述第二接地电极通过所述第三介电层与所述第二信号电极间隔开而形成，所述第四电容器由所述第三接地电极通过所述第四介电层与所述第二信号电极间隔开而形成；并且
所述第一接地电极、所述第二接地电极和所述第三接地电极彼此电耦合。
4.根据权利要求2所述的交通工具座椅传感器系统，其中，所述柔性座椅传感器进一步包括以下各项中的至少一项：
第一绝缘层，所述第一绝缘层定位在所述第一接地电极的与所述第一介电层相对的表面上；或
第二绝缘层，所述第二绝缘层定位在所述第二接地电极的与所述第二介电层相对的表面上。
5.根据权利要求1所述的交通工具座椅传感器系统，其中，所述一个或多个接地电极包括传导材料，所述传导材料限定所述传导材料中的多个孔。
6.根据权利要求1所述的交通工具座椅传感器系统，其中，所述一个或多个接地电极的所述传导材料布置在限定所述多个孔的网格结构中。
7.根据权利要求1所述的交通工具座椅传感器系统，其中，所述柔性座椅传感器包括在三维中呈柔性的材料。
8.根据权利要求1所述的交通工具座椅传感器系统，其中，所述柔性座椅传感器包括在三维中能够弹性变形的材料。
9.根据权利要求1所述的交通工具座椅传感器系统，其中，所述柔性座椅传感器包括单个折叠的始极片，所述始极片包括在所述始极片的剩余区域中具有导电结构的电介质，所述剩余区域以堆叠方式被布置，所述一个或多个信号电极和所述一个或多个接地电极中的每一者包括在所述堆叠的不同剩余区域中的对应的导电结构。
10.根据权利要求9所述的交通工具座椅传感器系统，其中，所述剩余区域具有共同形状。
11.根据权利要求9所述的交通工具座椅传感器系统，其中，所述剩余区域中的每一个具有大小和形状等于所述柔性座椅传感器的覆盖区的覆盖区。
12.根据权利要求1所述的交通工具座椅传感器系统，其中，所述电子单元被配置成通过直流电对每个电容器进行充电，并且基于每个电容器的放电电荷量来计算每个电容器的静电容量的变化。
13.根据权利要求1所述的交通工具座椅传感器系统，其进一步包括布置在距所述座椅表面的所述可变形距离内的一个或多个附加柔性座椅传感器。
14.根据权利要求13所述的交通工具座椅传感器系统，其中：
所述交通工具座椅包括座位部分、背部支撑部分和腿部支撑部分；
所述座椅表面延伸穿过所述座位部分、所述背部支撑部分和所述腿部支撑部分中的每一者；
将所述柔性座椅传感器定位在所述座位部分中；并且
所述一个或多个附加柔性座椅传感器至少包括定位在所述背部支撑部分中的第一柔性座椅传感器和定位在所述腿部支撑部分中的第二柔性座椅传感器。
15.根据权利要求1所述的交通工具座椅传感器系统，其中，所述交通工具座椅包括陆地交通工具座椅、空中旅行交通工具座椅或海上交通工具座椅。
16.一种制造柔性传感器的方法，所述方法包括：
从单个始极片上去除一个或多个预定区域，所述始极片的剩余部分包括具有导电结构的多个剩余区域和连续延伸穿过所述剩余区域的介电层，所述导电结构全部在所述始极片的所述剩余部分的同一侧上；
按顺序折叠所述始极片的所述剩余部分，从而以堆叠方式布置所述剩余区域，其中，指定剩余区域中的每个导电结构通过所述指定剩余区域中的所述介电层或相邻剩余区域中的所述介电层中的至少一个与所述堆叠的一个或多个所述相邻剩余区域中的一个或多个其他导电结构间隔开。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括将第一剩余区域的第一导电结构导电地耦合到第二剩余区域的第二导电结构。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述按顺序折叠包括按顺序折叠所述剩余部分，使得：
具有第三导电结构的第三剩余区域被定位在所述第一剩余区域和所述第二剩余区域之间；
至少所述第一剩余区域或所述第三剩余区域的所述介电层被定位在所述第一剩余区域的所述第一导电结构和所述第三剩余区域的所述第三导电结构之间；并且
至少所述第二剩余区域或所述第三剩余区域的所述介电层被定位在所述第二剩余区域的所述第二导电结构和所述第三剩余区域的所述第三导电结构之间。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述剩余区域中的每一个具有大小和形状等于所述柔性座椅传感器的期望覆盖区的覆盖区。
20.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括在所述介电层上形成所述导电结构以形成所述单个始极片。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，所述单个始极片是矩形的，其具有布置成三行的九个区域，每行三个区域，所述九个区域包括第一拐角区域、第二拐角区域、第三拐角区域和第四拐角区域，并且去除所述一个或多个预定区域包括去除所述第一拐角区域、所述第二拐角区域和所述第三拐角区域。
22.根据权利要求21所述的方法，其中：
所述九个区域进一步包括第一中间区域、第二中间区域、第三中间区域和第四中间区域；
所述第一中间区域和所述第四中间区域被定位在所述第四拐角区域的相邻侧上；并且
所述方法进一步包括沿着所述第四拐角区域和所述第一中间区域之间的第一共享边界将所述第四拐角区域与所述第一中间区域分离，同时沿着所述第四拐角区域和所述第四中间区域之间的第二共享边界保持所述第四拐角区域与所述第四中间区域的连接。
23.根据权利要求22所述的方法，其中：
所述九个区域进一步包括中心区域；
所述剩余区域包括所述第一中间区域、所述第二中间区域、所述第三中间区域和所述第四中间区域以及所述中心区域；并且
按顺序折叠所述剩余部分包括：
将所述第一中间区域折叠到所述中心区域上以形成第一居中堆叠；
将所述第三中间区域折叠到所述第一居中堆叠上以形成第二居中堆叠；
将所述第二中间区域折叠到所述第二居中堆叠上以形成第三居中堆叠；以及
将所述第三居中堆叠折叠到所述第四中间区域上。
24.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括将所述柔性传感器与一个或多个附加柔性传感器一起组装成柔性传感器垫，并且将每个柔性传感器电耦合到电子单元。
25.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括将所述柔性传感器垫安装在交通工具座椅中，其中所述柔性传感器定位在所述交通工具座椅的不同位置中。
26.一种用于确定交通工具座椅的乘坐者的坐姿的方法，所述方法包括：
用直流电对交通工具座椅传感器系统的柔性座椅传感器进行充电，所述柔性座椅传感器定位在交通工具座椅的不同位置中并且在距所述交通工具座椅的所述不同位置的座椅表面的可变形距离内，所述柔性座椅传感器中的每一个包括电容式传感器，并且包括一个或多个信号电极、一个或多个接地电极，和一个或多个介电层；
基于每个柔性座椅传感器的放电电荷量从所述柔性座椅传感器中的每一个中接收占用数据；以及
分析来自所述柔性座椅传感器的所述占用数据以确定所述交通工具座椅中的所述乘坐者的座椅姿势。
27.根据权利要求26所述的方法，其进一步包括将所确定的座椅姿势传达给所述乘坐者。
28.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括将座椅姿势的推荐变化传送给所述乘坐者。
29.根据权利要求26所述的方法，其中，所述占用数据包括来自所述柔性座椅传感器的量化的电容放电输出，每个柔性座椅传感器的所述量化的电容放电与对应的柔性座椅传感器所经历的压缩、扩张和/或位移的量成比例。
30.根据权利要求26所述的方法，其中，所述交通工具座椅的所述不同位置包括以下位置中的至少两个：座位部分、背部支撑部分、腿部支撑部分或扶手部分。
31.根据权利要求26所述的方法，其中，分析所述占用数据包括比较来自所述柔性座椅传感器的所述占用数据。
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