CN1910071A - 在汽车中用于座位占用识别和安全带告警的电路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在汽车(1)中用于座位占用识别和安全带告警的一种电路装置。在此，在汽车座位(2)上，尤其在传感器座垫(PPD)上平面分布地设置有电阻元件(R1、R2、R3、R_SBR_1、R_SBR_2)，其中所述电阻元件在比如垂直于汽车座位表面的力的作用下或者弯曲时就改变其电阻值。这些重力敏感的电阻元件(R1、R2、R3、R_SBR_1、R_SBR_2)包括所谓的第一电阻(R1、R2、R3)和所谓的其他电阻元件(R_SBR_1、R_SBR_2)，其电阻值可以在各个不同的测量回路中被测量，而第一电阻元件(R1、R2、R3)的测量结果不会影响其他电阻元件(R_SBR_1、R_SBR_2)的测量结果。

Description

在汽车中用于座位占用识别和安全带告警的电路装置
本发明涉及在汽车中用于座位占用识别和安全带告警的一种电路装置。这里在汽车座位上平面分布地设置有电阻元件，在正常力的影响下，比如通过垂直于汽车座位表面的重力和/或弯曲，这些电阻元件就改变其电阻值。在该意义中重力敏感(和弯曲敏感)的电阻元件一方面包含有用于座位占用识别的所谓第一电阻元件和用于安全带告警的所谓其他电阻元件，其中所述第一电阻元件在一个第一测量回路中在第一测量端子和第二测量端子之间分别相互并联连接。通过所述其他电阻元件识别出是否有人或物体位于汽车座位上，如果被识别的人此外还没有系上安全带，则输出告警。
在汽车中采用重力敏感的电阻元件来进行座位占用识别按照汽车技术是充分已知的。比如借助由重力敏感(在前述意义上的弯曲敏感)的电阻元件组成的传感器座垫，在汽车座位的座位表面上电阻元件的与正常力有关的(与弯曲有关的)电阻值变化被用作座位占用信息。根据该信息在必要时匹配乘客保持装置的启动，比如开启或关断前气囊或侧气囊。
这种作为传感器座垫的电阻装置在德国实用新型DE 200 14 200 U1中和文章“Occupant Classification System for Smart RestraintSystem”汽车工程公司协会1999，BNSDOCID XP-002184965中已经公开过。用作传感器座垫的传感器元件的合适的重力敏感的电阻元件比如在欧洲专利文件0 758 741 B1中已公开过。
已知的是，与当前所采用的用于座位占用识别的传感器座垫的可变电阻元件相平行地，设置了两个串联连接的其他电阻元件，其中这两个元件比如如同通常的电子元件一样可以在结构上相同地进行构造，如此使得实现了对汽车乘客与重物体的可靠区分。把所述两个其他电阻元件的每一个都安装在汽车座位的支撑面上的一个位置，这比如可能是有意义的，其中在该位置上通常承载了汽车乘客的两个盆骨。如果是这种情况，那么所述两个其他重力敏感的电子元件的电阻值就降低。由此被视为有人，如果同时在汽车座位上与被识别的人相对应的安全带没有被系上，那么向乘客或至少向驾驶者输出一个告警通知。相应的安全带告警比如可以在汽车仪表中通过信号音或者也通过相应的告警灯来实现。
通过使两个电阻元件种类的电阻值范围不相同，实现了用于安全带告警的电阻元件的被降低的电阻值与用于座位占用识别的电阻元件的电阻值变化之间的区分。
因此，上述的装置所具有的缺点是，用于安全带告警的所述两个其他电阻元件和其余的座位占用识别电阻元件必须构造为不相同的，从而它们具有不同的测量范围。为此在其制造在必要时需要额外的工作耗费。
此外在已公开的系统中还应当附加识别至座垫电阻元件之一的引线是否存在断路。这通过与传感器座垫的重力敏感的电阻元件并联一个诊断电阻或一个诊断二极管来实现。然而对于诊断二极管或诊断电阻的电阻值的测量结果，其由于重力敏感的安全带告警电阻元件和座位占用识别电阻元件而大受影响。因此诊断电阻或诊断二极管的测量范围与重力敏感的电阻元件的测量范围也必须是不相同的。
一方面，本发明装置的任务在于，在座位占用识别的电阻座垫中，在安全带告警电阻元件上的电阻测量可以与座位占用识别的电阻元件上的相应测量无关地被执行，并实现引线的断路识别，其中该断路识别不会同时受安全带告警电阻元件和座位占用识别电阻元件的影响。
该任务通过按照权利要求1所述的一种电路装置而得到解决。
本发明的用于在汽车中进行座位占用识别和安全带告警的电路装置具有重力敏感的、通常还有弯曲敏感的第一电阻元件和其他电阻元件，其中所述第一电阻元件用于乘客保护系统的座位占用识别，而所述其他电阻元件的信号用于比如在必要时给汽车乘客启动告警指示没有系上安全带。所述第一电阻元件在第一测量回路中分别相互并联连接到第一测量端子和第二测量端子之间。按照本发明，一个第一其他电阻元件在第二测量回路中连接到第一测量端子和第三测量端子之间，一个第二其他电阻元件在第三测量回路中连接到第二测量端子和第四测量端子之间。由此，在第一其他电阻元件的电阻测量中在第一和第三测量端子上，以及在第二其他电阻元件的电阻测量中在所述电路装置的第二和第四测量端子上分别电桥接传感器座垫的第一电阻元件，如此使得在测量时间点时一个暂时施加到第一电阻元件上的力不可能导致所述其他电阻元件的各测量结果的错误。
本发明的电路装置的其他实施例参见从属权利要求。
比如，在汽车中设置所有的电阻元件、也即第一电阻元件和其他电阻元件来作为用于座位占用的传感器座垫上的传感器元件，那么这是有利的。在此，如果第一电阻元件和其他电阻元件具有相同的构造，那么这是尤其有利的，因为这样它们就可以以非常简单的方式在相同的生产过程中被制造。
与第一其他电阻元件并联设置一个第一诊断电阻，以及必要时与第二其他电阻附加并联设置一个第二诊断电阻，这是更加有利的。通过第二测量回路和第三测量回路电桥接第一电阻元件，第一电阻元件的变化的电阻值也不会影响这两个诊断电阻的测量。因此在生产中需要注意的仅仅是，用于安全带告警的并联的其他电阻元件的测量范围被设计得足够大，并从而可与两个诊断电阻的电阻值相区分。
可选择的是，可以与用于座位占用识别的传感器座垫的第一电阻元件相并联地还设置一个诊断电阻，如此使得它的电阻值不影响用于安全带告警的所述两个其他电阻元件，并仅足够大，并从而可与并联设置的第一电阻元件的总电阻的值范围相区分。
在所谓的“通过模式(Through-Mode)”技术中生产用于座位占用识别的电阻元件，这是更加有利的：
一个传感器座垫通常由第一和第二载体膜组成，这两个载体膜通过隔离物相互保持间隔。在传感器元件的位置上相互面对地在第一载体膜上涂敷了第一导体结构和在第二载体膜上涂敷了第二导体结构，其中两个导体结构分别具有第一和第二电端子。在载体膜上施加一个正常力或一个弯曲的情况下，这两个导体结构相互靠近，并最后通过接触按照施加的力的大小或弯曲的大小及种类形成具有变化通过电阻的接触面。“通过模式”技术在此是表示：通过从第一导体结构的第一电端子经两个导体结构的在施加重力时导电的接触面再到第二导体结构的第二端子之间的导电段，来构成与重力有关的电阻元件、即传感器元件。“通过模式”技术能够在一个载体膜上设置至与重力有关的电阻元件的引线，并在相应的对面的载体膜上设置电阻元件的回线。与其他技术相比，“通过模式”技术因此允许有足够大发展的自由度以便在传感器座垫上分布电阻元件，而不必在传感器座垫上设置由于位置原因而非常接近地组合的引线，或甚至引线的交叉，后者可能降低传感器座垫的机械强度，并且电阻元件的信号对于电磁干扰影响将可能更敏感。
由于所述的两个安全带告警电阻元件通常接近传感器座垫的边缘布置，如前所述通常在汽车乘客的盆骨的坐落位置上，所以它的数目及其引线的长度相对来说被最大程度减少，如此使得安全带告警电阻元件也可以在传统的“旁路模式(Shunt-Mode)”技术中被构造：在此，例如通过从第一载体膜上的电阻元件的第一导体结构的第一电端子经第二载体膜上的由于施加重力而导电的接触面再到电阻元件的第二导体结构的第二端子之间的导电段，来构成与重力有关的电阻元件、即传感器元件，然而所述的第二导体结构再次被布置到第一载体膜上。所述的在第二载体膜上的接触面因此在受压力和/或弯曲时仅用作电阻元件的桥接电阻、也即旁路电阻。
下面借助一个实施例和多个附图来解释本发明。其中：
附图1示出了按照本发明的一种电路装置，
附图2示出了已公开的一种电路装置，
附图3示出了具有传感器座垫PPD的一个汽车座位2，其中该传感器座垫具有第一电阻元件(R1、R2、R3、...)和其他与重力有关的电阻元件R_SBR_1、R_SBR_2，
附图4示出了在“通过模式”技术中用于座位占用识别的电阻元件R1，
附图5示出了按照附图4所示的用于座位占用识别的电阻元件R1的断面，
附图6示出了在“旁路模式”技术中用于安全带告警的电阻元件R_SBR1，以及
附图7示出了按照附图6所示的用于安全带告警的电阻元件R_SBR1的断面。
附图3示出一个汽车座位3，在其支撑面上设置有一个传感器座垫PPD。该传感器座垫具有第一电阻元件R1、R2、R3、...，其中这些电阻元件具有与重力有关的可变电阻值，在汽车中用作用于座位占用识别的传感器元件1。该传感器座垫PPD此外还具有两个其他电阻元件R_SBR_1和R_SBR_2，其中这些电阻元件同样具有与重力有关的可变电阻值。这两个其他电阻元件R_SBR_1和R_SBR_2布置在汽车座位2的位置处，在该位置上通常承载了乘客的两个盆骨。因此通过人在座位上而在所述两个其他电阻元件R_SBR_1和R_SBR_2上施加大的力，而这种负载通常不会通过物体而引起。这种在人与物体之间的区别被汽车的控制单元所采用，以便如果坐到汽车座位上的人同时还没有系上他的安全带，那么在人坐座位时输出一个告警指示。
附图2示出了在已公开的电路装置中按照附图3的传感器座垫的两个第一和两个其他电阻元件R1、R2、R_SBR_1、R_SBR_2。这两个所示的第一电阻元件R1和R2在此仅示例地表示传感器座垫PPD的多个第一电阻元件，这通过至两个电阻元件R1、R2的第一和第二电端子3、4的断开的连接线来表示。
这两个电阻元件R1、R2利用它的相应第一电端子3通过一个定值电阻R_F_1与一个第一测量端子C1相连接，以及利用它的相应第二电端子4通过第二定值电阻R_F_2与一个第二测量端子C2相连接。此外在这两个测量端子C1和C2之间相互串联连接了两个其他电阻元件R_SBR_1和R_SBR_2。
通过这两个测量端子C1和C2，借助一个未示出的测量电路来测量电阻，该电阻决定性地通过第一电阻元件R1和R2和两个其他电阻元件R_SBR_1和R_SBR_2来确定。
在未被占用的状态下，第一电阻元件R1和R2具有一个MΩ范围内的电阻值。一旦一个足够大的重力施加到传感器元件R1和R2上，那么每个传感器元件R1和R2的电阻值位于40和60kΩ之间。在附图2的当前情况下，所述两个传感器元件R1和R2的总电阻值约为25kΩ。所述两个其他电阻元件R_SBR_1和R_SBR_2在被重压的状态具有在0.5kΩ和1.5kΩ之间的一个共同的电阻值。如果现在有一个人位于该汽车座位上，不但第一电阻元件R1、R2，而且其他电阻元件R_SBR_1和R_SBR_2都被加载。通过两个测量端子C1和C2可测量出的该电阻装置的总电阻在此显然不同于比如仅第一电阻元件R1、R2被施加重力的情况。这可以推断出在该汽车座位上有人。
为了在所述其他电阻元件R_SBR_1和R_SBR_2不承载或仅很小承载的情况下在C1和C2之间的总电阻值不会下降到一个最小电阻值之下，在第一测量端子C1和第一电阻元件R1和R2的第一端子3之间的引线中设置有一个第一定值电阻R_F_1，在第二测量端子C2和第一电阻元件R1和R2的第二电端子4之间的引线中设置有一个第二定值电阻R_F_2，其中这两个定值电阻分别具有约20kΩ的固定的电阻值。
如果在其他电阻元件R_SBR_1和R_SBR_2不承载的情况下在第一测量端子C1和第一电阻元件R1和R2之间存在线路断路，或者可能附加地在第二测量端子C2和两个第一电阻元件R1和R2之间存在线路断路，那么在第一测量端子C1和第四测量端子C4之间可以测量出几MΩ或更高的一个电阻值。为了能够把这种线路断路与传感器座垫完全不承载清晰地区分，给第一电阻元件R1和R2并联一个诊断电阻R_D或一个诊断二极管D_D。诊断电阻R_D和诊断二极管D_D可选择地采用，这在附图2中在测量端子C1和C4之间用虚线绘制的诊断二极管D_D来表示。
附图1示出了按照本发明的电路装置的一个实施例。示出了三个并联的第一电阻元件R1、R2和R3，这些电阻元件利用其相应第一端子3不仅与第一测量端子C1，而且-通过一个第一诊断电阻R_D_1和之后串联的第一定值电阻R_F_1-与第三测量端子C3相连接。在其相应第二端子4上，并联的第一电阻元件R1、R2和R3不仅与第二测量端子C2，而且通过第二诊断电阻R_D_2和之后串联的第二定值电阻R_F_2与第四测量端子C4相连接。与第一诊断电阻R_D_1并联了一个第一其他电阻元件R_SBR_1，与第二诊断电阻R_D_2并联了一个第二其他电阻元件R_SBR_2。
在第一电阻元件R2和R3的第一端子3之间的连接线中间分别绘制了两个断开线，同样在这两个第一电阻元件R2和R3的第二端子4之间的连接线中间也绘制了两个断开线。如同附图2的已公开的实施方案中所表示的一样，这表示通常与所示的三个电阻元件R2、R3基本上并联多个第一电阻元件。在第一电阻元件R1、R2和R3与第一测量端子C1之间以及与第二测量端子C2之间的断开线表示引线也许可能很长。
利用附图1中所示的电路装置实现了在两个测量端子C1和C3之间的电阻测量，该测量体现为其他电阻元件R_SBR_1、诊断电阻R_D_1和定值电阻R_D_1连同引线电阻的总电阻值。该定值电阻R_F_1是可选择的，并如同附图2中为确定最小测量值而被插入到电路装置中。用于断路识别的诊断电阻R_D_1应当通过相应不同设计的测量范围而能够与被施压的安全带告警电阻元件S_SBR1进行区分。因此其电阻值在这里位于2和200kΩ之间。如果两个电阻R_SBR_1和R_D_1的并联电路的总电阻由于在电阻元件R_SBR_1上施加了压力而减小，那么就借助在两个测量端子C1和C3之间的总测量电阻的变化来确定所述变化。
与测量端子C1和C3之间的总电阻测量相类似地，也确定测量端子C4和C2之间的总电阻。与测量端子C1和C3之间的网络相比，在测量端子C2和C4之间的网络中与相应的电阻R_SBR_1、R_D_1和R_F_1相似地设置电阻R_SBR_2、R_D_2和R_F_2。在第二网络中的电阻测量与第一网络中的电阻测量相类似地进行，并因此不应详细解释。
与附图2的电路装置相比，不但可以测量第一，也可以测量第二其他电阻元件R_SBR_1和R_SBR_2，其中第一电阻元件R1、R2和R3在理想情况下不影响测量。因此所述两个电阻元件R_SBR_1和R_SBR_2可以有相同的测量范围并因而可以象第一电阻元件R1、R2和R3一样以完全相同的方式来生产。因此具有按照附图1的电路装置的用于座位占用识别的传感器座垫的生产比具有按照附图2的电路装置的座垫的生产要合适得多。
此外，还可以分别相互独立地测量第一其他电阻元件R_SBR_1和第二其他电阻元件R_SBR_2。这所具有的优点是，在所述两个其他电阻元件R_SBR_1或R_SBR_2的仅一个中的不期望的测量值偏移也可以被确定，并从而可以更迅速更符合目的地识别电路装置中的误差并从而可以排除误差。
附图1的电路装置还具有其他的优点，即在C1和C3之间的第一网络以及在C4和C2之间的第二网络的线路断路不用诊断电阻元件R_D或诊断二极管D_D也可以被实施：通过两个测量端子C1和C2对第一电阻元件R1、R2和R3的电阻测量因此不象按照附图2的电路装置的情况一样受到附加的电阻值的影响。
如果应当通过在那儿的电路装置中在两个测量端子C1和C4之间的电阻测量而借助电流方向在具有诊断元件D_D和不具有诊断元件D_D的测量之间进行区分，那么比如在按照附图2的电路装置中首先代替诊断电阻R_D而采用诊断二极管D_D。这种电路耗费和测量耗费在按照附图1的电路装置中是不再必要的。此外在附图1的电路装置中通过在第一电阻元件R1、R2和R3的测量中变换电流方向可以实现相似的第二测量，该第二测量如同第一测量一样应当提供相同的测量结果。这可以作为第一测量的保证。
可相互独立测量的第一电阻元件R1、R2和R3和其他电阻元件R_SBR_1和R_SBR_2的另一优点在于，这两种电阻元件的测量范围不再必须被分开，以便在测量结果上能够区分是第一电阻元件R1、R2和R3的至少一个被施压，还是可能另外还有所述两个其他电阻元件R_SBR_1或R_SBR_2之一被施压。第一电阻元件R1、R2和R3的测量范围从而可以设置得较大。
附图4示出了用于座位占用识别的比如代表所有电阻元件R1、R2和R3的一个优选电阻元件R1，其在各两面的端子31和32或41和42之间具有导体轨3和4，这些端子分别被馈送到第一测量端子C1和第三测量端子C3或第四测量端子C4和第二测量端子C2。
第一导体轨3在所示的示意性图形中构成了拱向上侧端的第一圆弧，下面的导体轨4相应地构成了拱向下侧端的第二圆弧。第一导体轨3布置在第一载体膜PPD1上，第二导体轨4布置在第二载体膜PPD2上，这在下文中借助附图5中的电阻元件R1的断面图还要详细解释。
由两个圆弧所包围的、倾斜于书写方向的涂阴影的平面3′示意地表示在第一导体轨3下面所布置的半/导体层3′，垂直于书写方向的涂阴影的平面4′表示在第二导体轨4上面所布置的半/导体层4′，如此使得这两个半/导体层3′和4′向对着布置。半/导体层3′和4′比如是石墨层3′和4′。
与附图4所示的示意图不同，在第一电阻元件R1的真实实施方案中，第一和第二导体轨3和4完全充满了属于所示圆弧的相应圆面积，但这难以用清楚的图示来表示。
附图5示出了附图4的电阻元件R1的传感器座垫PPD的断面。第一导体轨3布置在第一载体膜PPD1上，第二导体轨4布置在第二载体膜PPD2上。载体膜PPD1和PPD2通过所谓的隔离物9相互保持间隔。在石墨层3′和4′之间代替隔离物9布置了空腔。
通过在空腔方向上对电阻元件R1的两侧压力，电阻元件R1变形，空腔变小，直到在第一导体轨3和第二导体轨4上所固定的石墨层3′、4′相接触。在压力继续增加的情况下，在所绘制的第一或第二导体轨3、4的端子31和34之间的电阻元件R1的电阻值继续下降。
在第一载体膜PPD1上，一个导线从端子31引到第一测量端子C1，一个导线从端子42沿第二载体膜PPD2引至第二测量端子C2：该电阻元件R1是“通过模式”技术中的电阻元件。
附图6和7示出了用于安全带告警的电阻元件R_SBR1。
附图6示出了电阻元件R_SBR1的顶视图。它是“旁路技术”中的电阻元件R_SBR1：
与附图4的电阻元件R1不同，两个导体轨3和4呈半圆形相对地布置在第一载体膜PPD1下面。为了简化图示，直接位于导体轨3和4下面的、与书写方向倾斜的涂阴影的各个石墨层3′和4′被示为半圆，而不是象通常在这种电阻元件R_SBR1的真实实施方案中那样是面覆盖的。
在附图6中被垂直涂阴影的面是与所述两个石墨层3′和4′相对的在导体轨5上的石墨层5′，其中该导体轨5被布置在第二载体膜PPD2上。
象附图4和5的第一电阻元件R1的情况中一样，这两个载体膜PPD1和PPD2通过隔离物9相互保持间隔，由此第一载体膜PPD1的石墨层3′和4′通过一个空腔与第二载体膜上的石墨层5′相隔离。如果石墨层3′和4′被压到相对的石墨层5′上，那么在测量端子C1和C3之间就可以流过电流，其中这两个端子与两个导体轨3及4相连接。
如果把括号中所示的测量端子C2和C4代替当前所解释的测量端子，那么结合附图6和7中的第一电阻元件S_BR1所描述的也同样适用于第二电阻元件S_BR2。

Claims (4)

1.在汽车中用于座位占用识别和安全带告警的电路装置，其具有在汽车座位(2)上平面分布地设置的重力敏感的电阻元件(R1、R2、R3、R_SBR_1、R_SBR_2)，其中
-所述重力敏感的电阻元件(R1、R2、R3、R_SBR_1、R_SBR_2)具有第一电阻元件(R1、R2、R3)和其他电阻元件(R_SBR_1、R_SBR_2)，以及
-所述第一电阻元件(R1、R2、R3)在一个第一测量端子(C1)和一个第二测量端子(C2)之间的一个第一测量回路中分别相互并联，
其特征在于，在所述第一测量端子(C1)和一个第三测量端子(C3)之间的一个第二测量回路中连接有一个第一其他电阻元件(R_SBR_1)，在所述第二测量端子(C2)和一个第四测量端子(C4)之间的一个第三测量回路中连接有一个第二其他电阻元件(R_SBR_2)。
2.按照权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述第一电阻元件(R1、R2、R3)被布置作为用于座位占用识别的传感器元件，所述其他电阻元件(R_SBR_1、R_SBR_2)被布置作为公共传感器座垫(PPD)上的用于安全带告警的传感器元件，以在汽车中进行座位占用识别和安全带告警。
3.按照权利要求1或2之一所述的电路装置，其特征在于，与所述第一其他电阻元件(R_SBR_1)并联设置一个第一诊断电阻(R_D_1)，与所述第二其他电阻元件(R_SBR_2)并联设置一个第二诊断电阻(R_D_2)。
4.按照权利要求2所述的电路装置，其特征在于，
-所述传感器座垫(PPD)具有一个第一和一个第二载体膜(PPD1、PPD2)，所述载体膜通过隔离物(9)相互保持间隔，
-一个用于座位占用识别的传感器元件(R1、R2、R3)具有两个相对布置的导体结构(3、4)，其中一个被布置到所述第一载体膜(PPD1)上，第二个被布置到所述第二载体膜(PPD2)上，其中每个导体结构(3、4)在两个末端都具有电端子(31、32、41、42)，并且其中所述两个导体结构(3、4)通过对所述载体膜(PPD1、PPD2)的力作用可以电接触，
-所述第一导体结构(3)的第一端子(31)与所述第一测量端子(C1)相连接，所述第一导体结构(3)的第二端子(32)与所述第三测量端子(C3)相连接，以及
-所述第二导体结构(4)的第一端子(41)与所述第四测量端子(C4)相连接，所述第二导体结构(4)的第二端子(42)与所述第二测量端子(C2)相连接。
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