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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen für das Erkennen eines Fahrzeuginsassen auf einem Sitz eines Fahrzeugs, insbesondere zur Feststellung, ob der Insasse auf dem Sitz eine erwachsene Person ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In vielen Fahrzeugen ist ein Luftkissensystem (Airbagsystem) eingebaut. Das Luftkissensystem wird nicht nur für den Fahrersitz eingebaut sonderne auch für den dem Fahrersitz zunächst gelegenen Beifahrersitz. Das Luftkissensystem bläst ein Luftkissen auf, wenn es mittels eines Beschleunigungssensors im Fahrzeug eine Kollision eines Fahrzeugs mit einem Objekt feststellt.
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Das Luftkissensystem ist im allgemeinen derart eingestellt, daß es bei der Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt das Luftkissen auf der Seite des Fahrersitzes aufblast, ohne Rücksicht darauf, ob sich ein Insasse auf dem Beifahrersitz befindet. In den letzten Jahren wurde jedoch der Wunsch danach laut, daß das Luftkissensystem das Luftkissen auf der Basis der physischen Größe einer auf dem Sitz befindlichen Person steuert. Falls eine erwachsene Person auf dem Sitz sitzt, kann das Luftkissensystem bei der Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt die Person durch das Aufblasen des Luftkissens schützen. Falls jedoch ein Kind in einem Kindersicherungssystem derart sitzt, daß es sich in einer nach hinten blickenden Position befindet, kann das Luftkissen das Kind nicht wirksam schützen.
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Um dieses Problem zu bewältigen, wird ein System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen geschaffen, um mittels eines Sensors am Fahrzeugsitz festzustellen, ob eine Person in einem Fahrzeugsitz eine erwachsene Person oder ein Kind in einem Kindersicherheitssitz ist. Im japanischen Patent
JP 3346464 B2 ist ein Beispiel des Systems zum Erkennen von Fahrzeuginsassen offenbart, bei dem mehrere Antennenelektroden in den Sitz eingebaut sind und das durch die Anwendung eines Elektrodenpaars einen Insassen auf einem Sitz erkennt.
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Jedoch kann das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen nach dem
JP 3346464 B2 nicht mit ausreichender Genauigkeit feststellen, ob der Insasse auf dem Sitz eine erwachsene Person ist oder nicht, wenn der Sitz feucht wird. Das liegt daran, daß ein feuchter Bereich des Sitzes als eine Antennenelektrode wirkt und eine Ausgangsleistung der Elektroden am Sitz zunimmt. Die Zunahme der Ausgangsleistung kann das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen veranlassen, ein Kind im Kindersicherheitssitz fälschlicherweise als eine erwachsene Person zu erkennen. In diesem Falle neigt das Luftkissen dazu, sich fehlerhaft aufzublasen.
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Ein anderes System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen, welches einen Wassersensor und/oder einen Feuchtigkeitssensor aufweist und selbst nahe dem Naßwerden des Sitzes mit großer Genauigkeit feststellt, ob der Insasse auf dem Sitz eine erwachsene Person ist, ist durch die
US 6 816 077 B1 ,
US 2004/0196150 A1 und
US 2004/0199318 A1 offenbart (die alle mit der
JP 2002-347498 A übereinstimmen). Jedoch erhöht der zum Erkennen von Wasser auf dem Sitz bestimmte Sensor die Fertigungskosten des Systems zum Erkennen von Fahrzeuginsassen.
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Aus der
DE 195 47 842 A1 ist ein Verfahren zur Belegungserkennung bekannt, bei welchem zur Feststellung der Belegung eines Fahrzeugsitzes mit einem Fahrzeuginsassen zeitabhängige Änderungen der Schwingungsfrequenz eines Schwingkreises ausgewertet werden, dessen Schwingungsfrequenz von einer zwischen Sitz und Karosserie des Fahrzeugs gebildeten Kapazität abhängig ist.
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Die
DE 695 02 091 T2 offenbart ein Verfahren und ein System zum Erfassen der Gegenwart eines Sitzenden auf einem Fahrzeugsitz, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Versehen des Fahrzeugsitzes mit einer ersten Elektrode; Bereitstellen einer Erfassungsschaltung mit der ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode einen Kondensator mit einer Kapazität bilden, wobei die zweite Elektrode bezüglich der ersten Elektrode derart angeordnet ist, dass zumindest ein Abschnitt des Sitzenden die Kapazität zwischen den Elektroden beeinflusst, wenn der Sitzende den Sitz besetzt; Verwenden der Erfassungsschaltung zum Bestimmen der Kapazität zwischen der ersten und zweiten Elektrode; und Vergleichen der Kapazität mit einem vorbestimmten Wert, wobei der Schritt gekennzeichnet ist durch ein Isolieren der Elektroden der Erfassungsschaltung sowie der Erfassungsschaltung im Wesentlichen von dem Chassis des Fahrzeuges und seinem elektrischen System zumindest dann, wenn die Erfassungsschaltung in einem aktiven Zustand ist.
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Die
DE 103 11 132 A1 offenbart eine Einrichtung zum Erkennen einer Einwirkung auf einen Sitz, wie einen Fahrzeugsitz, durch einen Fahrzeuginsassen, wobei der Sitz als kapazitive Erkennung ausgebildet ist, die mindestens eine unter der Umhüllung, zum Beispiel zwischen dem Sitzbezug und der Polsterung, angeordnete Elektrode aufweist, die mit der Fahrzeugmasse des Fahrzeugs zusammenwirkt.
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Die
DE 43 01 000 C2 offenbart ein kapazitatives Detektorsystem, das eine Masseelektrode, eine der Masseelektrode gegenübergesetzte Sensorelektrode, die mit derselben einen ersten Kondensator bildet, dessen Kapazität sich in Abhängigkeit von dem Vorhandensein eines Dielektrikums ändert, eine zwischen die Masseelektrode und die Sensorelektrode eingefügte Mittelelektrode, die einen zweiten Kondensator zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode und einen dritten Kondensator zwischen der Mittelelektrode und der Sensorelektrode in der Weise bildet, dass die elektrische Kapazität des zweiten Kondensators oder des dritten Kondensators dazu dient, ein anderes Dielektrikum zu erfassen, und einen Rechenverstärker aufweist, der das elektrische Potential der Mittelelektrode an dasjenige der Sensorelektrode angleicht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen vorzusehen, um einen Insassen auf einem Sitz des Fahrzeugs zu erkennen, während ein durch äußere Einflüsse verursachter Ermittlungsfehler unterdrückt wird.
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Ein System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen für eine Person auf einem Sitz des Fahrzeugs umfaßt einen ersten Kapazitätssensor zum Messen einer ersten Kapazität zwischen einem Sitzabschnitt des Sitzes und dem Fahrzeugkörper, einen zweiten Kapazitätssensor zum Messen einer zweiten Kapazität innerhalb des Sitzes und eine Ermittlungseinheit, die einen Insassen auf dem Sitz auf der Basis der gemessenen ersten und zweiten Kapazität erkennt.
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Das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen kann einen Zustand des Sitzes (z. B. einen Grad zur Anzeige, wie weit der Sitz naß geworden ist, Feuchtigkeit) mittels des zweiten Kapazitätssensors feststellen. Das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen kann dadurch die Anwesenheit/Abwesenheit eines Insassen auf dem Sitz oder eine physikalische Größe des Insassen feststellen. Somit kann das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen mit einer hohen Genauigkeit auf der Basis der ersten Kapazität und des Zustandes des Sitzes den Insassen auf dem Sitz erkennen, selbst wenn sich der Zustand ändert.
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Beispielsweise erkennt die Ermittlungseinheit den Insassen dadurch, daß auf der Basis der gemessenen zweiten Kapazität ein Schwellenwert festgestellt wird und dieser Schwellenwert mit der gemessenen ersten Kapazität verglichen wird.
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Der erste und der zweite Kapazitätssensor sind mit einer Mehrzahl von Elektroden ausgebildet, die im Sitz angeordnet sind, wobei der erste Kapazitätssensor als erste Kapazität eine Kapazität zwischen dem Fahrzeugkörper und den Elektroden mißt und der zweite Kapazitätssensor als zweite Kapazität eine Kapazität zwischen dem Fahrzeugkörper und den Elektroden mißt. In diesem Falle weisen die Elektroden das gleiche elektrische Potential auf und sind elektrisch vom Fahrzeugkörper getrennt.
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Alternativ sind der erste und der zweite Kapazitätssensor mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode ausgebildet, deren Oberflächen unterschiedliche Größe aufweisen. In diesem Falle mißt der zweite Kapazitätssensor als zweite Kapazität eine Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Elektrode und die erste Elektrode weist eine größere Oberfläche auf als die zweite Elektrode. Beispielsweise weist die erste oder die zweite Elektrode das gleiche elektrische Potential auf wie der Fahrzeugkörper.
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Wenn die erste Kapazität kleiner ist als der erste Schwellenwert, der sich in Übereinstimmung mit der zweiten Kapazität verändert, stellt die Ermittlungseinheit fest, daß der Insasse ein Kind ist oder sich auf dem Sitz kein Insasse befindet. Im Gegensatz hierzu stellt die Ermittlungseinheit fest, daß der Insasse eine erwachsene Person ist, wenn die erste Kapazität größer ist als ein zweiter Schwellenwert, der sich in Übereinstimmung mit der zweiten Kapazität verändert und größer ist als der erste Schwellenwert. Außerdem stellt, falls die erste Kapazität zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert liegt, die Ermittlungseinheit fest, daß der Insasse eine erwachsene Person ist, wenn die erste Kapazität kleiner ist als ein dritter Schwellenwert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird zusammen mit ihr zugeordneten zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen am besten anhand der folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und begleitenden Zeichnungen verständlich. In den Zeichnungen ist
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1 eine Seitenansicht eines Sitzes, in den eine Elektrode eines Systems zum Erkennen von Fahrzeuginsassen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einbezogen ist;
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2A eine Draufsicht, die einen Sitzbereich des Sitzes nach dem Abstreifen eines schmiegsamen Überzugs zeigt;
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2B eine vergrößerte Ansicht zur Darstellung der Elektrode;
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3 ein Querschnitt durch den Sitz längs einer Linie III-III in 2A;
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4 eine schematische Ansicht, die eine Verfahrensweise zeigt, bei der das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen eine Fernbereichskapazität feststellt;
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5 eine schematische Ansicht, die eine Verfahrensweise zeigt, bei der das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen eine Nahbereichskapazität feststellt;
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6 ein Diagramm, das die festgestellte Fernbereichskapazität und die festgestellte Nahbereichskapazität zeigt;
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7 ein Diagramm, das Bereiche der Fernbereichskapazität und der Nahbereichskapazität des System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen zeigt;
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8 ein Ablaufdiagramm einer Aktion des Systems zum Erkennen von Fahrzeuginsassen und
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9 eine schematische Ansicht, die eine andere Verfahrensweise zeigt, bei der das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen die Nahbereichskapazität feststellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie in 1 gezeigt, ist ein System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einen Insassensitz 1 eines Fahrzeugs eingebaut.
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Das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen schließt eine Elektrode 2 ein, die in einen Sitzabschnitt 10 des Sitzes 1 eingebaut ist.
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Wie in den 2A bis 4 gezeigt, schließt die Elektrode 2 eine Harzfolie 20 und erste leitende Abschnitte 21a (21) und 21b (21) sowie einen zweiten leitenden Abschnitt 24 ein. Die ersten leitenden Abschnitte 21a und 21b sind aus einer Silber + enthaltenden Tinte gefertigt. Die Silber enthaltende Tinte wird auf die Harzfolie 20 aufgetragen, um auf dieser zu trocknen, so daß die ersten leitenden Abschnitte 21a und 21b gebildet werden. Die Harzfolie 20 ist ein Beispiel eines Isolierfilms. Jeder der ersten leitenden Abschnitte 21a und 21b besitzt die Form einer im allgemeinen rechteckigen Schleife. Die ersten leitenden Abschnitte 21a und 21b sind mit einem Zwischenraum zwischen ihnen angeordnet und dann miteinander durch die Silber enthaltende Tinte verbunden. Dann wird eine Kohlenstoff enthaltende Tinte auf die ersten leitenden Abschnitte 21a und 21b aufgetragen und auf diese aufgetrocknet, um erste Elektrodenabschnitte 22a (22) und 22b (22) zu bilden; die die ersten leitenden Abschnitte 21a bzw. 21b überziehen. Die ersten Elektrodenabschnitte 22a und 22b weisen Formen auf, die denen der ersten leitenden Abschnitte 21a und 21b ähnlich sind. Insbesondere weist jeder der ersten Elektrodenabschnitte 22a und 22b die Form einer im allgemeinen rechteckigen Schleife auf, die in ihrer Kernachse einen Hohlraum aufweist, in dessen Bereich sich der erste leitende Abschnitt 21a oder 21b befindet. Die ersten Elektrodenabschnitte 22a und 22b sind mit einem zwischen ihnen in der kürzeren Richtung ihrer rechteckigen Schleifen vorhandenen Abstand angeordnet.
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Der zweite leitende Abschnitt 24 ist mittels einer Silber enthaltenden Tinte hergestellt. Die Silber enthaltende Tinte wird auf die Harzfolie 20 längs der Umfange der ersten leitenden Abschnitte 21a und 21b aufgetragen und auf die Harzfolie 20 derart aufgetrocknet, daß sie den zweiten leitenden Abschnitt 24 bildet. Kohlenstoff enthaltende Tinte wird dann auf den zweiten leitenden Abschnitt 24 aufgetragen und aufgetrocknet, um einen zweiten, den zweiten leitenden Abschnitt 24 überziehenden Elektrodenabschnitt 25 zu bilden. Der zweite Elektrodenabschnitt 25 ist derart angeordnet, daß er von den ersten Elektrodenabschnitten 22a und 22b getrennt, aber ihnen eng benachbart ist. Ein isolierender Klebstoff 23 ist auf die Oberfläche der ersten Elektrodenabschnitte 22a, 22b und des zweiten Elektrodenabschnitts 25 aufgetragen und dann wird eine Harzfolie 26 auf den isolierenden Klebstoff 23 aufgelegt. Es wird auf diese Weise die Elektrode 2 gebildet, die die Harzfolie 20, die ersten leitenden Abschnitte 21a, 21b, die ersten Elektrodenabschnitte 22a, 22b, den isolierenden Klebstoff 23, den zweiten leitenden Abschnitt 24, den zweiten Elektrodenabschnitt 25 und die Harzfolie 26 einschließt. Es sind demnach die Elektrodenabschnitte 22a, 22b und 25 auf dem Isolierfilm derart ausgebildet, daß die ersten Elektrodenabschnitte 22a und 22b vom zweiten Elektrodenabschnitt 25 getrennt sind.
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Die Elektrode 2 ist in den Sitzabschnitt 10 derart einbezogen, daß die Elektrodenabschnitte 22a und 22b in der von vorn nach hinten verlaufenden Richtung des Fahrzeugs ausgerichtet sind. In der Elektrode 2 sind die ersten leitenden Abschnitte 21a und 21b und der zweite leitende Abschnitt 24 elektrisch mit einer Steuereinheit 50 verbunden. Insbesondere ist die Elektrode 2 zwischen einem Polsterkissen 12 und einer Überzug 11 angeordnet, in dem eine Außenhaut 110 und eine laminierte Schicht 111 zu einem einzigen Körper verbunden sind. Anschließend wird auf eine aus den ersten Elektrodenabschnitten 22a und 22b bestehende Gruppe als erster Elektrodenabschnitt 22 Bezug genommen.
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Die Steuereinheit 50 beaufschlagt den ersten Elektrodenabschnitt 22 und den zweiten Elektrodenabschnitt 25 mit vorgegebenen elektrischen Strömen und mißt das Ausmaß der Veränderung elektrischer Felder, die an verschiedenen Punkten in der Elektrode 2 erzeugt werden. Zusätzlich gibt die Steuereinheit 50 ein Signal an eine Klemme der Elektrode 2 aus, empfängt ein Signal von einer Klemme der Elektrode 2 und berechnet dadurch eine Kapazität in der Elektrode 2 (insbesondere eine Kapazität zwischen dem ersten Elektrodenabschnitt 22 und dem zweiten Elektrodenabschnitt 25), um einen Insassen auf dem Sitz 1 zu erkennen. Die Steuereinheit 50 kann jede Rechenvorrichtung sein, die ein Signal an die Elektrode 2 ausgibt, ein Signal von der Elektrode 2 empfängt und dadurch einen Insassen auf dem Sitz 1 erkennt. Bei dieser Ausführungsform dient eine ECU (elektronische Steuereinheit) für ein Kraftfahrzeug als Steuereinheit 50.
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Das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen mißt die Fernbereichskapazität durch Aufbringen eines Signals mit einer vorgegebenen hohen Frequenz und einer vorgegebenen niedrigen Spannung sowohl auf die Elektrode 2 als auch den Fahrzeugkörper und die Nabereichskapazität zwischen dem ersten Elektrodenabschnitt 22 und dem zweiten Elektrodenabschnitt 25. Die Messung der Fernbereichskapazität erfolgt durch Anlegen einer Spannung zwischen dem Sitzabschnitt 10 und dem Fahrzeugkörper. Die Messung der Nahbereichskapazität erfolgt durch das Anlegen einer Spannung zwischen dem ersten Elektrodenabschnitt 22 und dem zweiten Elektrodenabschnitt 25.
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Die Steuereinheit 50 mißt die Fernbereichskapazität durch Aufbringen eines Signals mit einer vorgegebenen hohen Frequenz und einer vorgegebenen niedrigen Spannung sowohl auf die Elektrode 2 als auch den Fahrzeugkörper und durch Messen des Ausmaßes der Veränderung eines elektrischen Stroms, der von der Steuereinheit 50 zur Elektrode 2 oder dem Fahrzeugkörper ausgegeben wird. Insbesondere veranlaßt die Steuereinheit 50, wie in 4 gezeigt, eine Spannungsquelle 30, das Signal über einen Schalter 31 und eine Leitung 32 auf eine an Masse liegende Elektrode 3 des Fahrzeugkörpers zu übertragen. Die Steuereinheit 50 veranlaßt die Spannungsquelle 30 auch, das Signal über eine Leitung 33 an den ersten Elektrodenabschnitt 22 zu übertragen. Außerdem veranlaßt die Steuereinheit 50 die Spannungsquelle 30, das Signal über einen Schalter 34 und eine Leitung 35 auf den zweiten Elektrodenabschnitt 25 zu übertragen.
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Die Spannung zwischen der Elektrode 2 und dem Fahrzeugkörper erzeugt ein elektrisches Feld. Das elektrische Feld erzeugt einen elektrischen Strom zwischen dem Sitzabschnitt 10 und dem Fahrzeugkörper. Falls sich der Körper eines Fahrzeuginsassen auf dem Sitz 1 im elektrischen Feld befindet, wird das elektrische Feld gestört und der elektrische Strom ändert sich entsprechend. Zur gleichen Zeit verändert sich ein der Elektrode 2 zugeführter elektrischer Strom (d. h. ein Ladestrom) als Reaktion auf die Anwesenheit des Körpers zwischen den Elektroden 2 und 3. Der Körper eines Insassen auf dem Sitz 1 wirkt somit als Kondensator. Das elektrische Feld erfährt wegen einer Impedanz (einen Widerstand und eine Kapazität einschließend) des Körpers einen Nebenschluß. Die Elektroden 2 und 3 dienen dadurch als ein Sensor für die Fernbereichskapazität. Die Elektrode 2 und die Elektrode 3 im Bereich der Rückenlehne des Sitzes 1 sind elektrisch getrennt. Die 4 zeigt nicht, ob der Körper elektrisch mit dem Sitzabschnitt 10 verbunden ist.
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Die Steuereinheit 50 mißt als Nahbereichskapazität eine Kapazität zwischen dem ersten Elektrodenabschnitt 22 und dem zweiten Elektrodenabschnitt 25 durch Aufbringen eines Signals mit einer vorgegebenen hohen Frequenz und einer vorgegebenen niedrigen Spannung sowohl auf den ersten Elektrodenabschnitt 22 als auch den zweiten Elektrodenabschnitt 25 und durch Messen des Ausmaßes der Veränderung eines elektrischen Stroms, der von der Steuereinheit 50 zum ersten Elektrodenabschnitt 22 oder dem zweiten Elektrodenabschnitt 25 ausgegeben wird. Insbesondere veranlaßt die Steuereinheit 50, wie in 5 gezeigt, die Spannungsquelle 30 zur Übertragung des Signals über eine Leitung 33 auf den ersten Elektrodenabschnitt 22. Die Steuereinheit 50 veranlaßt die Spannungsquelle 30 auch zur Übertragung des Signals über eine Leitung 36, einen Schalter 34 und die Leitung 35 auf den zweiten Elektrodenabschnitt 25. Die Steuereinheit 50 betätigt auch den Schalter 31 zur Trennung der Spannungsquelle 30 von der Leitung 32. Insbesondere setzt die Steuereinheit 50 den ersten Elektrodenabschnitt 22 auf ein elektrisches Potential, das niedriger ist als das des zweiten Elektrodenabschnitts 25, dessen Oberfläche kleiner ist als jene des ersten Elektrodenabschnitts 22. Der erste Elektrodenabschnitt 22 und der zweite Elektrodenabschnitt 25 dienen damit als Nahbereichskapazitätssensor, der ein Sensor der Kapazitätsbauart ist.
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Die Nahbereichskapazität ist von einer Störung im Sitzbereich 10 abhängig. Beispielsweise besteht die Störung im Ausmaß der Befeuchtung oder der Veränderung der Dielektrizitätskonstante des Sitzbereichs 10, verursacht durch die Feuchtigkeit im Umkreis des Sitzes 1.
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Wie in 6 gezeigt, werden Beispiele für die Fernbereichskapazität und die Nahbereichskapazität in verschiedenen Situationen gemessen. In den Situationen werden Messungen durchgeführt für einen Mann mit großer Körpergröße (insbesondere eine Größe, die der von 95 Prozent der Männer, für eine Frau mit geringer Körpergröße (insbesondere eine Größe, die 5 Prozent der Frauen in den Vereinigten Staaten von Amerika entspricht) und für ein einjähriges Kind.
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Der Doppelkreis ⌾ in
6 zeigt ein Paar aus einer Fernbereichskapazität und einer Nahbereichskapazität, das in einer Situation gemessen ist, in der der Mann mit großer Körpergröße in normaler Weise auf dem Sitz
1 sitzt. Das Sternsymbol
in
6 zeigt ein Paar aus einer Fernbereichskapazität und einer Nahbereichskapazität, das in einer Situation gemessen ist, in der die Frau mit geringer Körpergröße in normaler Weise auf dem Sitz
1 sitzt.
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Jeder der einfachen Kreise O in 6 zeigt ein Paar aus einer Fernbereichskapazität und einer Nabereichskapazität, das in einer Situation gemessen ist, in der der Mann mit großer Körpergröße den Fahrzeugkörper berührt, während er auf dem Sitz 1 sitzt. Jedes der Dreiecke Δ in 6 zeigt ein Paar aus einer Fernbereichskapazität und einer Nahbereichskapazität, das in einer Situation gemessen ist, in der die Frau mit geringer Körpergröße den Fahrzeugkörper berührt, während sie auf dem Sitz 1 sitzt. In den durch die einfachen Kreise O und die Dreiecke Δ gezeigten Situationen wirkt der Körper des Mannes oder der Frau als Masse, weil er mit dem an Masse liegenden Fahrzeugkörper in Verbindung steht.
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Jedes der Kreuze ✕ in 6 zeigt ein Paar aus einer Fernbereichskapazität und einer Nabereichskapazität, das in einer Situation gemessen ist, in der ein einjähriges Kind in einem am Sitz 1 befestigten Kindersicherheitssitz sitzt. Jede der Rauten ♢ in 6 zeigt ein Paar aus einer Fernbereichskapazität und einer Nabereichskapazität, das in einer Situation gemessen ist, in der eine Frau mit geringer Größe auf dem Sitz 1 sitzt, während sie ein dickes Tuch (z. B. Skikleidung oder einen Jeansstoff) mit einer Dicke von etwa 6 mm trägt.
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Eine Zahl in der Nähe einer jeden der Rauten ♢ und eines jeden der Kreuze ✕ zeigt einen Betrag (in Milliliter) von Wasser, das in der Situation, die der Raute ♢ oder dem Kreuz ✕ entspricht, gleichmäßig auf den gesamten Sitz 1 versprüht ist. Die Worte „TROCKEN” in der Nähe einer jeden der Rauten ♢ und eines jeden der Kreuze ✕ zeigen an, daß in der Situation, die der Raute ♢ oder dem Kreuz ✕ entspricht, kein Wasser versprüht ist.
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In der Situation, in der kein Wasser versprüht ist, sind die Nahbereichskapazitäten Null oder nahe bei Null, und die gemessenen Fernbereichskapazitäten nehmen zu, wenn die Größe der sitzenden Körper zunimmt.
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Zusätzlich erscheint in jedem Teil des ganzen Bereichs der Nahbereichskapazität in 6 deutlich ein Unterschied zwischen der Fernbereichskapazität für Frauen mit dem dicken Tuch und der Fernbereichskapazität für das einjährige Kind. Es ist deshalb möglich, unter Anwendung einer Schwellenlinie 39 in 6 die Situationen von einander zu unterscheiden, in denen die Frau mit dem dicken Tuch Platz genommen hat oder das kleine Kind auf dem Sicherheitssitz für Kinder sitzt.
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In 6 ist auch gezeigt, daß die Nahbereichskapazität und die Fernbereichskapazität größer werden, wenn die Menge des versprühten Wassers zunimmt (d. h. der Grad des Naßwerdens, die Feuchtigkeit im Umkreis des Sitzes). Insbesondere bei jeder der beiden Situationsgruppen, für die Frau im dicken Tuch beziehungsweise das einjährige Kind im Kindersicherheitssitz, ist das Verhältnis der Zunahme der Fernbereichskapazität zur Zunahme der Nahbereichskapazität groß, falls die Nahbereichskapazität kleiner als 150 pF ist, und klein, falls die Nahbereichskapazität größer als 150 pF ist (d. h. der Sitz 1 ausreichend naß ist). Die Verhältnisse sind für die beiden Situationsgruppen ♢ und X nahezu gleich. Das deutet an, daß die Nahbereichskapazität und die Fernbereichskapazität eine Beziehung aufweisen, die nahezu unabhängig von der Größe einer Person auf dem Sitz 1 ist.
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Auf der Basis der obigen Charakteristika benutzt die Steuereinheit 50 die in 7 gezeigte erste Schwellenlinie TH1, die zweite Schwellenlinie TH2 und die dritte Schwellenlinie TH3 um die Person auf dem Sitz 1 zu erkennen. Die dritte Schwellenlinie TH3 ist eine vertikale Linie, längs der die Nahbereichskapazität konstant 150 pF ist.
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Die erste Schwellenlinie TH1 weist in dem Bereich, in dem die Nahbereichskapazität kleiner ist als die dritte Schwellenlinie ZH3 (d. h. 150 pF), einen im allgemeinen geradlinigen Verlauf mit einem ersten Gefälle auf. Die erste Schwellenlinie TH1 besitzt auch in einem Bereich, in dem die Nahbereichskapazität größer ist als die dritte Schwellenlinie TH3 (d. h. 150 pF) einen anderen geradlinigen Verlauf mit einem zweiten Gefälle auf, das einen geringeren Neigungswinkel als jenen des ersten Gefälles besitzt.
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Die zweite Schwellenlinie TH2 ist eine Linie, die gegenüber der ersten Schwellenlinie TH1 nach oben um etwa 25 pF in der Fernbereichskapazität verschoben ist. Die zweite Schwellenlinie TH2 ist so festgelegt, daß sie die Fernbereichskapazitäten aufweist, die größer sind als eine Fernbereichskapazität, die für das einjährige Kind gemessen wird, wenn der Sitz ausreichend naß (d. h. feucht) ist. Die zweite Schwellenlinie TH2 ist auch auf der Basis der Tatsache festgelegt, daß die gemessene Fernbereichskapazität kaum zunimmt, während die Nahbereichskapazität in dem Falle zunimmt, daß der Sitz ausreichend naß ist.
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Der ganze Bereich im Diagramm nach 7 wird durch die Schwellenlinien in drei Felder A1, A2 und A3 unterteilt. Das erste Feld A1 ist der Bereich unterhalb der ersten Schwellenlinie TH1. Die Steuereinheit 50 stellt fest, daß ein Kind auf dem Kindersicherheitssitz auf dem Sitz 1 sitzt, wenn das gemessene Paar aus der Fernbereichskapazität und der Nahbereichskapazität sich im ersten Feld A1 befindet.
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Das zweite Feld A2 schließt den Bereich oberhalb der zweiten Schwellenlinie TH2 ein. Das zweite Feld A2 schließt weiter einen Bereich zwischen den Schwellenlinien TH1 und TH2 ein, in dem die Nahbereichskapazität kleiner ist als jene der dritten Schwellenlinie TH3. Die Steuereinheit 50 stellt fest, daß sich eine erwachsene Person auf dem Sitz 1 befindet, wenn das gemessene Paar der Fernbereichskapazität und der Nahbereichskapazität sich im zweiten Feld A2 befindet.
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Das dritte Feld A3 ist ein Bereich zwischen den Schwellenlinien TH1 und TH2, in dem die Nahbereichskapazität größer ist als jene der dritten Schwellenlinie TH3. Die Steuereinheit 50 stellt fest, daß es nicht möglich ist, festzustellen, ob sich ein Insasse auf dem Sitz 1 befindet oder nicht, wenn das gemessene Paar der Fernbereichskapazität und der Nahbereichskapazität sich im dritten Feld A3 befindet.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zur Erkennung eines Insassen auf dem Sitz 1 unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
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Zunächst mißt die Steuereinheit 50 beim Schritt 510 eine Nahbereichskapazität Ca' und eine Fernbereichskapazität Ca auf die oben beschriebene Weise. Die Steuereinheit 50 stellt dann als ersten Schwellenwert th1 eine Fernbereichskapazität in einer Position auf der ersten Schwellenlinie TH1 fest, die einer gemessenen Nahbereichskapazität Ca' entspricht. Die Steuereinheit 50 vergleicht dann beim Schritt 520 den ermittelten ersten Schwellenwert th1 mit der gemessenen Fernbereichskapazität Ca. Wenn die Fernbereichskapazität Ca kleiner ist als der erste Schwellenwert th1, stellt die Steuereinheit 50 beim Schritt 550 fest, daß ein Kindersicherheitssitz sich auf dem Sitz 1 befindet oder der Sitz 1 frei ist.
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Wenn die Fernbereichskapazität Ca größer ist als der erste Schwellenwert th1, stellt die Steuereinheit 50 dann als einen zweiten Schwellenwert th2 eine Fernbereichskapazität Ca in einer Position auf der zweiten Schwellenlinie TH2 fest, die der gemessenen Nahbereichskapazität Ca' entspricht. Die Steuereinheit 50 vergleicht dann beim Schritt 530 den festgestellten zweiten Schwellenwert th2 mit der gemessenen Fernbereichskapazität Ca. Wenn die Fernbereichskapazität Ca größer ist als der zweite Schwellenwert th2, stellt die Steuereinheit 50 beim Schritt 560 fest, daß auf dem Sitz 1 eine erwachsene Person sitzt.
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Wenn die Fernbereichskapazität Ca kleiner ist als der zweite Schwellenwert th2, stellt die Steuereinheit 50 dann von einem dritten Schwellenwert th3 fest, daß er die Nahbereichskapazität der dritten Schwellenlinie TH3 ist. Die Steuereinheit 50 vergleicht dann beim Schritt 540 den festgestellten dritten Schwellenwert th3 mit der gemessenen Nahbereichskapazität Ca'. Wenn die gemessene Nahbereichskapazität Ca' kleiner ist als der dritte Schwellenwert th3, stellt die Steuereinheit 50 beim Schritt 560 fest, daß eine erwachsene Person auf dem Sitz 1 sitzt. Wenn die gemessene Nahbereichskapazität Ca' größer ist als der dritte Schwellenwert th3, stellt die Steuereinheit 50 beim Schritt 570 fest, daß es unmöglich ist, festzustellen, ob eine Person auf dem Sitz 1 sitzt oder nicht. Die Aktion basiert auf der Tatsache, daß die Meßgenauigkeit der Fernbereichskapazität und der Nahbereichskapazität abnimmt, wenn der Sitz übermäßig naß ist.
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Das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen gemäß der Ausführungsform ist in der Lage, das Ergebnis der Erkennung des Insassen auf dem Sitz 1 an eine Steuervorrichtung für eine Insassenschutzvorrichtung, wie ein Luftkissen, auszugeben. Durch die Ausgabe des Ergebnisses ist es möglich, die Insassenschutzvorrichtung an die individuellen Insassen angepaßt zu aktivieren. Insbesondere kann das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen beim Schritt 580 verhindern, daß bei einem Aufprall ein Luftkissen für den Sitz aufgeblasen wird, wenn der Insasse auf dem Sitz keine erwachsene Person ist.
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Wenn das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen ermittelt, daß es unmöglich ist, festzustellen, ob sich eine Person auf dem Sitz befindet oder nicht, kann das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen beim Schritt 590 an den Insassen im Fahrzeug eine entsprechende Warnung ausgeben und verhindern, daß bei einem Aufprall des Fahrzeugs das dem Sitz zugeordnete Luftkissen aufgeblasen wird. In diesem Falle kann das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen einen Insassen auffordern, einen Befehl abzugeben, ob im Falle eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs mit einen Gegenstand das Luftkissen aufgeblasen werden soll oder nicht.
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Somit kann das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen beim Schritt 585 das Luftkissen nur dann aufblasen, wenn ein Insasse auf dem Sitz eine erwachsene Person ist, von der angenommen werden kann, daß sie durch das Luftkissen geschützt wird. Zusätzlich kann das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen ein Kind, das durch das Luftkissen nicht geschützt ist, dadurch schützen, daß das Aufblasen des Luftkissens verhindert wird, wenn sich das Kind auf dem Sitz befindet.
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Das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen gemäß der vorliegenden Erfindung erkennt somit einen Insassen auf dem Sitz mittels Messungen durch den Fernbereichskapazitätssensor und den Nahbereichskapazitätssensor. Insbesondere ermittelt das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen auf der Basis der gemessenen Nahbereichskapazität einen Zustand (wie Feuchtigkeit oder einen Grad des Naßwerdens) des Sitzes 1 und erkennt den Insassen aufgrund des festgestellten Zustands und der gemessenen Fernbereichskapazität. Das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen stellt dadurch die Abwesenheit/Anwesenheit eines Insassen auf dem Sitz 1 und die physische Größe des Insassen fest.
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Die Erkennung des Insassen auf dem Sitz 1 erfolgt durch Spezifizierung eines Schwellenwertes auf der Basis der gemessenen Nabereichskapazität und durch den folgenden Vergleich des Schwellenwertes mit der gemessenen Fernbereichskapazität. Durch Verwendung des auf der Basis der Nahbereichskapazität festgestellten Schwellenwertes für die Fernbereichskapazität, kann die Erkennung des Insassen selbst ohne Korrektur der gemessenen Fernbereichskapazität erfolgen. In diesem Falle wird die Verarbeitung der gemessenen Daten einfach und es ist deshalb leicht, den Insassen auf dem Sitz 1 zu erkennen.
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Zusätzlich sind mehrere Elektroden 22 und 25 in den Sitzbereich 10 einbezogen und sie werden im allgemeinen zur Feststellung sowohl der Fernbereichskapazität und der Nahbereichskapazität benutzt. Deshalb wird die Anzahl der zur Herstellung des Fernbereichskapazitätssensors und des Nahbereichskapazitätssensors erforderlichen Einheiten reduziert,
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Zusätzlich wird die Nahbereichskapazität zwischen den Elektroden 22 und 25 gemessen, während eine der Elektroden 22 und 25, die eine größere Oberfläche besitzt, das gleiche elektrische Potential aufweist wie der Fahrzeugkörper.
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Der Zustand des Sitzes 1 verändert sich nicht nur, wenn der Sitz 1 naß wird, sondern auch, wenn sich die Temperatur des Sitzes 1 ändert. Das System zum Erkennen von Fahrzeuginsassen gemäß der vorliegenden Erfindung kann den Zustand des Sitzes 1 mittels des Nahbereichskapazitätssensors feststellen und kann dadurch mit hoher Genauigkeit den Insassen auf dem Sitz 1 erkennen.
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(Andere Ausführungsformen)
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Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die oben diskutierte und in der Zeichnung gezeigte Ausführungsform beschränkt bleiben, sondern kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise kann die Nahbereichskapazität in der in 9 dargestellten Weise ermittelt werden, wo der erste Elektrodenabschnitt 22, der eine größere Oberfläche als die des zweiten Elektrodenabschnitts 25 aufweist, mit der Masse über die Leitungen 33, einen Schalter 38 und den Schalter 31 verbunden wird. In 9 erhält der zweite Elektrodenabschnitt 25 durch die Spannungsquelle 30 über die Leitung 35 ein gegebenes hohes elektrisches Potential.
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Bei der obigen Ausführungsform dient der Lehnenabschnitt des Sitzes als Beispiel für den Fahrzeugkörper. Jedoch kann der Lehnenabschnitt durch einen anderen Abschnitt des Fahrzeugkörpers (z. B. den Fahrzeugrahmen) ersetzt werden, der das gleiche elektrische Potential wie der negative Pol der Fahrzeugbatterie aufweist.
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Solche Veränderungen und Abwandlungen werden als innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegend angesehen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
