DE102008062653A1

DE102008062653A1 - Elektrostatisches Sitzbelegungs-Detektionssystem

Info

Publication number: DE102008062653A1
Application number: DE102008062653A
Authority: DE
Inventors: Shoichi Kariya Yamanaka; Tsutomu Kariya Kamizono; Masahiro Kariya Ishikawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: US20090164070A1; JP4428444B2; US8078362B2; JP2009150783A; DE102008062653B4

Abstract

Ein elektrostatisches Sitzbelegungs-Detektionssystem eines Fahrzeugs umfasst einen Fahrzeugkörper (12) und einen Sitz (9). Das elektrostatische Sitzbelegungs-Detektionssystem enthält eine Antenneneinheit (2), die eine Hauptelektrode (21) und eine Sub-Elektrode (22) enthält, welche nahe bei der Hauptelektrode (21) angeordnet ist, ferner eine Wechselstromquelle (3), eine Schaltereinheit (4) zum Schalten der Zufuhr der Wechselspannung zu der Antenneneinheit (2), um ein Feld gemäß einem ersten elektrischen Feld zwischen dem Fahrzeugkörper (12) und der Hauptelektrode auszubilden, um dadurch einen Sitzbelegung-Detektionsmodus zu realisieren, und ein zweites elektrisches Feld zwischen der Hauptelektrode (21) und der Sub-Elektrode (22) auszubilden, um dadurch einen Feuchtzustand-Detektionsmodus zu realisieren, und eine Sitzbelegung-Detektions-ECU (14). Die oben erwähnte Sitzbelegung-Detektions-ECU (14) enthält einen Schein-Leitwert-Berechnungsabschnitt (5), der einen ersten Schein-Leitwert (Y1) des ersten elektrischen Feldes und einen zweiten Schein-Leitwert (Y2) des zweiten elektrischen Feldes berechnet, enthält einen Leitwert-Blindleitwert-Trennungsabschnitt (6), der den Leitwert (Re) des ersten und des zweiten Schein-Leitwertes von dem Blindleitwert (Im) des ersten und des zweiten Schein-Leitwertes trennt, einen Wassergehalt-Schätzabschnitt (7), der eine Menge oder Größe des Wassergehaltes (L) des Sitzes schätzt, und zwar basierend auf dem Leitwert (Re) und dem ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Detektionssystem für einen Insassen-Sitz eines Fahrzeugs, welches in einem Passagier-Schutzsystem verwendet wird.
Die JP-A-11-271463 offenbart ein elektrostatisches Sitzbelegung-Detektionssystem, welches einen kapazitiven Sensor und eine Passagier-Detektions-ECU verwendet. Der kapazitive Sensor liefert ein Ausgangssignal in Form eines Strombetrages oder eines Spannungspegels, wenn sich ein elektrisches Feld zwischen einer Hauptelektrode und einem Fahrzeugkörper ändert.
Jedoch kann solch ein Insassen-Detektionssystem nicht richtig arbeiten, wenn ein Sitz eines Fahrzeugs mit Wasser befeuchtet wird, da der Zustand des elektrischen Feldes durch Wasser in beträchtlicher Weise beeinflusst wird.
Die JP-A-2006-27591 oder das Gegenstück dazu in Form der US 2005/0275202 A1 offenbart ein anderes Insassen-Detektionssystem, welches einen Fahrer über eine Anormalität warnt und welches einen Anormalitäts-Prozess durchführt, wenn ein Sitz feucht wird. Es ist jedoch für dieses System nicht möglich in exakter Weise eine Sitzbelegung zu detektieren, wenn ein Sitz eines Fahrzeugs feucht wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Insassen-Detektionssystem zu schaffen, welches in exakter Weise eine Sitzbelegung detektieren kann und zwar selbst dann, wenn ein Sitz eines Fahrzeugs feucht wird.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung enthält ein elektrostatisches Sitzbelegung-Detektionssystem eine Antenneneinheit, die eine Hauptelektrode und eine Sub-Elektrode enthält, die Seite an Seite angeordnet sind, ferner eine elektrische Stromversorgungsquelle zum Zuführen einer Wechselspannung zu der Antenneneinheit, eine Schaltereinheit zum Schalten der Zufuhr der Wechselspannung zu der Antenneneinheit, um selektiv ein erstes elektrisches Feld zwischen dem Fahrzeugkörper und der Hauptelektrode auszubilden, um dadurch einen Sitzbelegungs-Detektionsmodus vor zusehen, oder ein zweites elektrisches Feld zwischen der Hauptelektrode und der Sub-Elektrode zu erzeugen, um dadurch einen Feuchtzustand-Detektionsmodus vorzusehen, eine Sitzbelegung-Detektions-ECU, die einen Schein-Leitwert-Berechnungsabschnitt enthält, der einen ersten Schein-Leitwert des ersten elektrischen Feldes berechnet, und einen zweiten Schein-Leitwert des zweiten elektrischen Feldes berechnet, einen Leitfähigkeits-Blindleitwert-Trennungsabschnitt, der die Leitfähigkeit des ersten und des zweiten Schein-Leitwertes von dem Blindleitwert des ersten und des zweiten Schein-Leitwertes trennt, einen Schätzabschnitt für den Wassergehalt, der einen Betrag des Wasserinhaltes des Sitzes basierend auf der Leitfähigkeit und dem Blindleitwert des zweiten Schein-Leitwertes schätzt, und einen Beurteilungsabschnitt, der eine Beurteilung dahingehend durchführt, ob ein Sitzinsasse vorhanden ist oder nicht und zwar basierend auf einer der Größen gemäß der Leitfähigkeit und dem Blindleitwert des ersten Schein-Leitwertes und basierend auf dem geschätzten Betrag des Wassergehaltes oder Wasserinhalts des Sitzes.
Gemäß dem zuvor erläuterten Merkmal der Erfindung kann eine Sitzbelegung oder ein auf einem Sitz befindlicher Insasse in exakter Weise detektiert werden und zwar selbst dann, wenn der Sitz mit frischem Wasser oder Salzwasser feucht wird.
Bei dem zuvor erläuterten Detektionssystem für einen elektrostatischen Insassensitz sei folgendes angenommen: die Menge an Wassergehalt sei L; die Leitfähigkeit des zweiten Schein-Leitwertes sei Re; und der Blindleitwert des zweiten Schein-Leitwertes sei Im, dann lässt sich die Menge an Wassergehalt L gemäß dem folgenden Ausdruck berechnen: L = (Re² + Im²)^1/2. Die Anntenneneinheit kann ferner eine Schutz- oder Überwachungselektrode enthalten, die zwischen einem Sitzkissenrahmen und der Hauptelektrode angeordnet ist und somit der Hauptelektrode gegenüberliegt, wobei die Schutz- oder Überwachungselektrode den gleichen Potenzialwert wie die Hauptelektrode besitzt. Der Beurteilungsabschnitt kann eine Schwellenwertlinie vorsehen, das heißt eine Funktion von einer Größen gemäß der Leitfähigkeit und dem Blindleitwert des ersten Schein-Leitwertes und kann beurteilen, dass ein Erwachsener auf dem Sitz Platz genommen hat, wenn die Menge an Wassergehalt, die durch den Wassergehalt-Schätzabschnitt geschätzt wird, unter die Schwellenwertlinie fällt. Der Beurteilungsabschnitt beurteilt, ob eine Sitzbelegung durch einen Insassen vorhanden ist oder nicht und zwar basierend auf der Leitfähigkeit des ersten Schein-Leitwertes und liefert eine Schwellenwertebene, das heißt eine Funktion der Leitfähigkeit und des Blindleitwertes des ersten Schein-Leitwertes. Der Beurteilungsabschnitt beurteilt, dass ein Erwachsener auf dem Sitz Platz genommen hat, wenn die Menge an Wassergehalt, die durch den Wassergehalt-Schätzabschnitt geschätzt wurde, unter die Schwellenwertebene fällt.
Gemäß einem noch anderen Merkmal der Erfindung enthält ein Passager-Schutzsystem das Detektionssystem für den elektrostatischen Insassen-Sitz, welches in der oben erläuterten Weise ausgebildet ist, eine Airbag-ECU und eine Airbag-Einheit. Bei dem Passagier-Schutzsystem betätigt die Airbag-ECU die Airbag-Einheit gemäß dem Beurteilungsergebnis durch den Beurteilungsabschnitt des oben erläuterten Insassen-Detektionssystems.
Andere Ziele, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung als auch Funktionen von damit in Beziehung stehenden Teilen der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer anhand eines Studiums der folgenden detaillierten Beschreibung, der anhängenden Ansprüche und der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein schematisches Diagramm, welches ein Detektionssystem für einen elektrostatischen Insassen-Sitz gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
2 ein Blockdiagramm des Detektionssystems für den Insassen-Sitz gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3 ein schematisches Diagramm, welches eine Antenne 2 wiedergibt;
4 eine Querschnittsansicht der Antenne, die in 3 veranschaulicht ist, und zwar gemäß einem Schnitt entlang der Linie IV-IV;
5 einen Graphen, der eine Im-Re-Charakteristik eines Schein-Leitwertes darstellt;
6 ein Flussdiagramm des Betriebes des Detekionssystems für einen elektrostatischem Insassen-Sitz;
7 einen Graphen, der eine Im-Re-Charakteristik eines ersten Schein-Leitwertes zeigt;
8 einen Graphen, der eine Im-Re-Charakteristik eines zweiten Schein-Leitwertes wiedergibt;
9 einen Graphen, der eine Re-Im-Le-Charakteristik zeigt;
10 einen Graphen, der eine Im-L-Charakteristik veranschaulicht; und
11 einen Graphen, der eine Re-L-Charakteristik darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Fahrzeuginsassen-Detektionssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Hinweis auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben.
Ein Passagier-Schutzsystem 100 ist in 1 wiedergegeben. Das Passagier-Schutzsystem 100 enthält ein Detektionssystem für einen elektrostatischen Insassen-Sitz, ein Kommunikations-Interface 15, eine Airbag-ECU 16 und eine Airbag-Einheit 17.
Wie in 2 gezeigt ist, enthält das Sitzbelegungs-Detektionssystem 1 eine Antenne 2, einen Fahrzeugsitz 9, ein Verbindungskabel 13 und eine Insassen-Detektions-ECU 14. Die Antenne 2, der Fahrzeugsitz 9 und das Kabel 13 bilden eine Insassen-Detektionsschaltung. Der Fahrzeugsitz 9 enthält ein Sitzkissen 91, in welchem ein Sitzkissenrahmen 91a angeordnet ist, ein Sitzrückenteil oder Sitzlehne 92, in welcher ein Sitzrücken-Rahmen 92a angeordnet ist. Der Sitzkissen-Rahmen 91a und der Sitzrücken-Rahmen 92a sind elektrisch mit einem Fahrzeugkörper 12 verbunden, um eine Körpererdung oder einen Massepegel vorzusehen.
Die Antenne 2 ist zwischen einer Sitzabdeckung und einem Kissenteil des Sitzkissens 91 angeordnet und liegt somit dem Sitzkissen-Rahmen 91a gegenüber. Die Antenne 2 enthält eine Hauptelektrode 21 und eine Sub-Elektrode 22, die an der Sitzabdeckungsseite angeordnet sind, und eine Schutz- oder Überwachungselektrode 23, die auf der Kissenteil-Seite angeordnet ist.
Die Hauptelektrode 21 und die Sub-Elektrode 22 sind in einem vorgeschriebenen Abstand Seite an Seite angeordnet und die Schutz- oder Überwachungselektrode 23 ist zwischen der Hauptelektrode 21 und dem Sitzkissen-Rahmen 91a angeordnet und liegt somit der Hauptelektrode 21 gegenüber. Das Verbindungskabel 13 kann aus einem Drahtkabel oder ähnlichem bestehen, um die Sitzbelegung-Detektions-ECU 14 anzuschließen.
Die Sitzinsassen- oder Sitzbelegungs-Detektions-ECU 14 enthält eine elektrische Stromversorgungsquelle 3, eine Schaltereinheit 4, einen Schein-Leitwert-Berechnungsabschnitt 5, einen Trennabschnitt 6 für eine Real-Imaginär-Komponente, einen Wassergehalt-Schätzabschnitt 7 und einen Beurteilungsabschnitt 8. Die elektrische Stromversorgungsquelle 3 enthält eine Oszillatorschaltung, die eine Wechselspannung mit einer festen Frequenz liefert.
Gemäß der Darstellung in 2 enthält die Schaltereinheit 4 einen beweglichen Kontakt 41 und ein Paar von stationären Kontakten 4a, 4b.
Wenn der bewegliche Kontakt 41 in Berührung mit dem stationären Kontakt 4a gebracht wird, werden die Hauptelektrode und die Sub-Elektrode 21 bzw. 22 mit der elektrischen Stromversorgungsquelle 3 verbunden, um einen Sitzbelegung-Detektionsmodus vorzusehen. Es werden daher elektrische Felder zwischen der Hauptelektrode 21 und dem Fahrzeugkörper 12 ausgebildet, welcher den Sitzkissen-Rahmen 91a und den Sitzrücken-Rahmen 92a enthält, und zwischen der Sub-Elektrode 22 und dem Fahrzeugkörper 12. In dem Sitzbelegung-Detektionsmodus wird eine Vorspann-Spannung an die Überwachungselektrode 23 über einen Operationsverstärker oder ähnlichem von der Stromversorgungsquelle 3 angelegt, um die Schutz- oder Überwachungselektrode 23 auf den gleichen Potenzialwert wie die Hauptelektrode 21 zu bringen.
Wenn der bewegliche Kontakt 41 in Kontakt mit dem stationären Kontakt 4b gebracht wird, werden die Hauptelektrode 21 und die Schutz- oder Überwachungselektrode 23 mit Masse verbunden oder geerdet und lediglich die Sub-Elektrode 22 wird mit der elektrischen Stromversorgungsquelle 3 verbunden. Demzufolge wird ein elektrisches Feld zwischen der Sub-Elektrode 22 und der Hauptelektrode 21 ausgebildet, um einen Feuchtzustand-Detektionsmodus zu realisieren.
Der Schein-Leitwert-Berechnungsabschnitt 5 ist mit der elektrischen Stromversorgungsquelle 3, der Schaltereinheit 4 und dem Trennungsabschnitt 6 für die Real-Imaginär-Komponente verbunden. Der Schein-Leitwert-Berechnungsabschnitt 5 enthält eine Spannungsdetektorschaltung 51, eine Stromdetektorschaltung 52 und einen Z-Wert-(oder Impedanz-)Berechnungsabschnitt 53. Die Spannungsdetektorschaltung 51 ist mit der elektrischen Stromversorgungsquelle 3 verbunden, um die Amplitude der Wechselspannung zu detektieren, die über der elektrischen Stromversorgungsquelle und der Schaltereinheit 4 angelegt wird, und die Stromdetektorschaltung 52 detektiert den Strombetrag, der in einer Schaltung fließt, welche zwischen der elektrischen Stromversorgungsquelle 3 und der Schaltereinheit 4 ausgebildet ist.
Der Z-Wert-Berechnungsabschnitt 53 ist mit der Spannungsdetektorschaltung 51, der Stromdetektorschaltung 52 und dem Trennungsabschnitt 6 für die Real-Imaginär- Komponente verbunden. Der Z-Wert-Berechnungsabschnitt 53 berechnet einen Schein-Leitwert (das heißt Y = 1/Z) der Insassen-Detektorschaltung, die die Antenne 2, den Sitz 9 und die Schaltereinheit 4 enthält, und zwar aus der Amplitude der Spannung, welche durch die Spannungsdetektorschaltung 51 detektiert wird, und aufgrund des Strombetrages, der durch die Stromdetektorschaltung 52 detektiert wird. Wenn der Sitzbelegung-Detektionsmodus realisiert ist, berechnet der Z-Wert-Berechnungsabschnitt 53 einen ersten Schein-Leitwert Y₁. Andererseits berechnet der Z-Wert-Berechnungsabschnitt 53 einen zweiten Schein-Leitwert Y₂, wenn der Feuchtzustand-Detektionsmodus realisiert wird.
Der erste Schein-Leitwert ändert sich mit der Änderung der Impedanz zwischen einer Einheit der Haupt- und Sub-Elektrode 21, 22 und dem Fahrzeugkörper 12, und der zweite Schein-Leitwert ändert sich mit der Impedanz zwischen der Sub-Elektrode 22 und der Hauptelektrode 21.
Der Trennungsabschnitt 6 für die Real-Imaginär-Komponente ist mit dem Schein-Leitwert-Berechnungsabschnitt 5, dem Wassergehalt-Schätzabschnitt 7 und dem Beurteilungsabschnitt 8 verbunden. Der Trennungsabschnitt 6 für die Real-Imaginär-Komponente berechnet eine Leitfähigkeit oder Leitwert und einen Blindleitwert aus dem Schein-Leitwert, der durch den Schein-Leitwert-Berechnungsabschnitt 5 berechnet wurde. Um mehr in Einzelheiten zu gehen, so berechnet der Trennungsabschnitt 6 für die Real-Imaginär-Komponente den Leitwert und den Blindleitwert des ersten Schein-Leitwertes Y₁, wenn der Insassen-Detektionsmodus vorgesehen ist, und auch den Leitwert oder Leitfähigkeit und Blindleitwert des zweiten Schein-Leitwertes Y₂, wenn der Feuchtzustand-Detektionsmodus vorgesehen ist.
Der Wassergehalt-Schätzabschnitt 7 ist mit dem Real-Imaginär-Trennungsabschnitt 6 und dem Beurteilungsabschnitt 8 verbunden. Der Wassergehalt-Schätzabschnitt 7 schätzt die Menge eines Wassergehaltes des Sitzes basierend auf dem Leitwert oder der Leitfähigkeit und dem Blindleitwert des zweiten Schein-Leitwertes Y₂, der durch den Trennungsabschnitt 6 für die Real-Imaginär-Komponente berechnet wurde.
Die Menge an Wasser bzw. der Wassergehalt wird durch den zweiten Schein-Leitwert Y₂ wiedergegeben.
Der Beurteilungsabschnitt 8 ist mit dem Trennungsabschnitt 6 für die Real-Imaginär-Komponente und mit dem Wassergehalt-Schätzabschnitt 7 verbunden. Der Beurteilungsabschnitt 8 beurteilt, ob ein Sitzinsasse vorhanden ist oder nicht vorhanden ist und zwar aufgrund des Leitwertes und des Blindleitwertes des ersten Schein-Leitwertes Y₁ und dem geschätzten Wassergehalt des Sitzes.
Das Ergebnis der Beurteilung wird über das Kommunikations-Interface 15 zu der Airbag-ECU 16 gesendet. Die Airbag-ECU 16 steuert die Airbag-Einheit 17 basierend auf dem Ergebnis der Beurteilung. Mit anderen Worten bestimmt die Airbag-ECU 16, ob eine Betätigung der Airbag-Einheit 17 zugelassen wird oder nicht. Wenn beurteilt wird, dass der Sitzinsasse aus einer erwachsenen Person besteht, wird die Operation zugelassen. In diesem Fall betätigt die Airbag-ECU 16 die Airbag-Einheit 17, wenn eine Kollision durch einen Beschleunigungssensor (nicht gezeigt) detektiert wird. Auf der anderen Seite erlaubt die Airbag-ECU 16 nicht den Betrieb der Airbag-Einheit 17, wenn beurteilt wurde, dass der Sitz leer ist oder dass der Sitzinsasse aus einem Kind oder einem Kind-Rückhaltesystem (CRS) besteht.
Nebenbei bemerkt ist jeder der Abschnitte gemäß dem Z-Wert-Berechnungsabschnitt 53, dem Trennungsabschnitt 6 für die Real-Imaginär-Komponente, der Wassergehalt-Schätzabschnitt 7 und der Beurteilungsabschnitt 8 aus einer Verarbeitungsschaltung oder einem Verarbeitungsprogramm konstruiert.
Wie in 3 gezeigt ist, besteht die Antenne 2 aus einem Einheit-Teil, welches vier allgemein rechteckförmige Antennenabschnitte umfasst, die Seite an Seite angeordnet sind.
Gemäß der Darstellung in 4 ist jeder Abschnitt der Antenne 2 aus einem Abschnitt der Hauptelektrode 21, einem Abschnitt der Sub-Elektrode 22, einem Abschnitt der Schutz- oder Überwachungselektrode 23, einem Abschnitt einer Basisfilmschicht 24, einem Abschnitt einer oberen Filmschicht 25 und einem Abschnitt einer unteren Filmschicht konstruiert.
Die Basisfilmschicht 24, die obere Filmschicht 25 und die untere Filmschicht 26 sind aus PET (Polyethylenterephthalat) hergestellt und sind durch ein Klebemittelagens 27 aneinander gebondet.
Die Hauptelektrode 21 ist aus einem Kohlenstoffteil 210 und einem Silberteil 211 konstruiert und ist zwischen der oberen Filmschicht 22 und der Basisfilmschicht 24 angeordnet. Das Kohlenstoffteil 210 besitzt vier Elektrodenabschnitte, von denen jeder an dem zentralen Abschnitt von jedem Antennenabschnitt angeordnet ist und in einer rechteckförmigen Platte gestaltet ist. Das Silberteil 211 ist in dem Kohlenstoffteil 210 nahe den peripheren Abschnitten desselben angeordnet.
Die Sub-Elektrode 22 ist aus einem Kohlenstoffteil 220 und einem Silberteil 221 konstruiert und ist zwischen der oberen Filmschicht 22 und der Basisfilmschicht 24 angeordnet und umgibt oder umschließt die Hauptelektrode 21. Das Kohlenstoffteil 220 umfasst ebenfalls vier Elektrodenabschnitte, von denen jeder in einem rechteckförmigen Rahmen gestaltet ist, der einen der Antennenabschnitte umgibt, und das Silberteil 221 ist in dem Kohlenstoffteil 220 angeordnet, sodass es sich entlang der Zentrumslinie desselben erstreckt.
Die Schutz- oder Überwachungselektrode 23 ist aus einem Kohlenstoffteil 230 und einem Silberteil 231 konstruiert. Die Schutz- oder Überwachungselektrode 23 ist zwischen der Basisfilmschicht 24 und der unteren Filmschicht 26 angeordnet und liegt der Hauptelektrode 21 über die Basisfilmschicht 24, die aus einem isolierenden Teil besteht, gegenüber. Das Kohlenstoffteil 230 umfasst vier Elektrodenabschnitte, von denen jeder an dem zentralen Abschnitt von jedem Antennenabschnitt angeordnet ist, um einem der Elektrodenabschnitte der Hauptelektrode 21 gegenüber zu liegen, und ist in einer rechteckförmigen Platte ausgebildet oder gestaltet. Das Silberteil 231 ist in dem Kohlenstoffteil 230 nahe den peripheren Abschnitten desselben angeordnet.
Es wird nun die Betriebsweise des Sitzinsassen-Detektionssystems 1 unter Hinweis auf ein Vektordiagramm erläutert, welches in 5 gezeigt ist.
Eine Impedanz Z lässt sich wie folgt ausdrücken:
Z = 1/Re + j·Im), worin: Re eine Leitfähigkeit oder Leitfähigkeitswert ist; Im ein Blindleitwert ist; und j eine Einheit einer imaginären Zahl angibt.
Die Länge Y des Vektors Z lässt sich wie folgt ausdrücken: Y = (Re2 + Im2)1/2
Bei dem ersten Schritt S101 verbindet die Schaltereinheit 4 die Hauptelektrode 21 mit dem stationären Kontakt 4a, sodass ein elektrisches Feld zwischen der Einheit der Hauptelektrode 21 und der Sub-Elektrode 22 und dem Fahrzeugkörper 12 ausgebildet werden kann, wodurch dann auch ein Sitzbelegung-Detektionsmodus realisiert wird.
Es werden dann die Impedanz Za und der erste Schein-Leitwert Y₁ (der aus 1/Za besteht) zwischen der Einheit der Hauptelektrode 21 und der Sub-Elektrode 22 und dem Fahrzeugkörper 12 berechnet und zwar mit Hilfe des Schein-Leitwert-Berechnungsabschnitts 5, was bei einem Schritt S102 erfolgt, bei dem die Leitfähigkeit oder der Leitwert Re und der Blindleitwert Im durch den Trennungsabschnitt 6 für die Real-Imaginär-Komponente getrennt werden.
Der erste Schein-Leitwert ändert sich entsprechend dem Zustand des Sitzes, wie in einem orthogonalen Koordinatensystem-Graphen in 7 gezeigt ist.
In einem Fall, bei dem der Sitz trocken ist (das heißt der Wassergehalt des Sitzes liegt bei null Milliliter): wenn kein Erwachsener oder lediglich ein Kinder-Rückhaltesystem (CRS) auf dem Sitz ist, wird (Re, Im) des ersten Schein-Leitwertes an dem Punkt P1 positioniert und zwar nahe bei (6, 16) in dem Graphen; und, wenn ein Erwachsener Platz genommen hat, wird (Re, Im) bei P2 nahe von (1, 63) positioniert. Es wird somit der Blindleitwert des ersten Schein-Leitwertes Y₁, wenn ein Erwachsener Platz genommen hat, sehr viel größer als der Blindleitwert, wenn kein Erwachsener Platz genommen hat. Nebenbei bemerkt kann ein Sitzinsasse dadurch detektiert werden, indem überprüft wird, ob der Wert (Re, Im) oberhalb einer Zweipunkt-Kettenlinie T positioniert ist oder nicht und zwar in einem Fall, bei welchem der Sitz trocken ist.
In einem Fall, bei dem der Sitz feucht wird und zwar mit frischem Wasser gilt: wenn kein Erwachsener oder lediglich ein Kinder-Rückhaltesystem (CRS) auf dem Sitz vorhanden ist, wird (Re, Im) des ersten Schein-Leitwertes Y₁ entlang der Pfeillinie A positioniert; und, wenn ein Erwachsener Platz genommen hat, wird (Re, Im) des ersten Schein-Leitwertes Y₁ entlang der Pfeillinie B positioniert. Es sei darauf hingewiesen, dass (Re, Im) des ersten Schein-Leitwertes nicht linear anwächst, wenn der Wassergehalt über 200 ml ansteigt.
In einem Fall, bei dem der Sitz mit Salzwasser befeuchtet wird, gilt: wenn kein Erwachsener oder lediglich ein Kinder-Rückhaltesystem (CRS) auf dem Sitz vorhanden ist, wird (Re, Im) des ersten Schein-Leitwertes Y₁ an dem Punkt P₃ positioniert, der sich nahe bei (5, 50) befindet und zwar entlang der Pfeillinie C; und, wenn ein Erwachsener Platz nimmt, wird (Re, Im) des ersten Schein-Leitwertes an einem Punkt nahe bei (7, 107) positioniert, der entlang einer Pfeillinie D gelegen ist. Es sei darauf hingewiesen, dass: der Blindleitwert Im anwächst und zwar mit der Zunahme des Gehaltes an Salzwasser; und dass der Punkt P3 nahe bei dem Punkt P2 liegt. Nebenbei bemerkt betragen die Werte (Re, Im) des ersten Schein-Leitwertes Y₁ in einem Fall, bei dem der Salzwassergehalt etwa 200 ml erreicht, jeweils (5, 45), wenn kein Erwachsener oder lediglich ein Kinder-Rückhaltesystem (CRS) auf dem Sitz vorhanden ist, und liegt bei (10, 100), wenn eine erwachsene Person Platz nimmt.
In dem Sitzbelegungs-Detektionsmodus werden die Daten (Re, Im) zu dem Beurteilungsabschnitt 8 gesendet. Nachfolgend schaltet die Schaltereinheit 4 den bewegbaren Kontakt 41 von dem stationären Kontakt 4a zu dem stationären Kontakt 4b um, um einen Feuchtzustand-Detektionsmodus bei dem Schritt S103 vorzusehen.
Bei einem Schritt S104 wird ein Feuchtzustand gemäß den Charakteristika des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ in einem orthogonalen Koordinatensystem-Graphen detektiert, der in 8 gezeigt ist.
In dem Feuchtzustand-Detektionsmodus wird ein elektrisches Feld zwischen der Sub-Elektrode 22 und der Hauptelektrode 21 ausgebildet. Das elektrische Feld ändert sich, wenn ein Abschnitt des Sitzkissens 91 in dem elektrischen Feld feucht wird.
In einem Fall, bei dem der Sitz trocken ist (oder der Wassergehalt des Sitzes bei null Milliliter liegt) gilt: es wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ an einer Position nahe bei (1, 30) in dem Graphen positioniert und zwar ungeachtet davon, ob ein Erwachsener oder ein CRS auf dem Sitz vorhanden ist oder nicht.
In einem Fall, bei dem der Sitz mit frischem Wasser von 100 ml befeuchtet wird, gilt: wenn kein Erwachsener Platz genommen hat, wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ nahe bei (35, 60) positioniert; wenn das CRS auf dem Sitz vorhanden ist, wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ nahe bei (110, 125) positioniert; und, wenn ein Erwachsener Platz genommen hat, wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ nahe bei (130, 125) positioniert.
In einem Fall, bei dem der Sitz mit frischem Wasser von 200 ml feucht wird, gilt: wenn kein Erwachsener Platz genommen hat, wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ nahe bei (110, 100) positioniert; wenn das CRS auf dem Sitz vorhanden ist, wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ nahe bei (195, 140) platziert; und, wenn ein Erwachsener Platz genommen hat, wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ nahe bei (235, 130) positioniert.
In einem Fall, bei welchem der Sitz mit Salzwasser von 100 ml feucht wird, gilt: wenn kein Erwachsener Platz genommen hat, wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ nahe bei (75, 155) positioniert; wenn das CRS auf dem Sitz vorhanden ist, wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ nahe bei (125, 190) positioniert; und, wenn ein Erwachsener Platz genommen hat, wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ nahe bei (150, 185) positioniert.
In einem Fall, bei dem der Sitz mit Salzwasser von 200 ml feucht wird, gilt: wenn kein Erwachsener Platz genommen hat, wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ nahe bei (110, 175) positioniert; wenn das CRS auf dem Sitz vorhanden ist, wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ nahe bei (190, 205) positioniert; und, wenn ein Erwachsener Platz genommen hat, wird (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ nahe bei (245, 195) positioniert.
Wenn somit der Gehalt an frischem Wasser oder Salzwasser zunimmt, verschiebt sich der Wert (Re, Im) in 8 nach rechts. Es sei darauf hingewiesen, dass der Wassergehalt durch den Abstand des Wertes (Re, Im) vom Ursprung des orthogonalen Koordinatensystem-Graphen geschätzt werden kann, der in 8 gezeigt ist.
Der Wassergehalt-Schätzabschnitt 7 schätzt den Wassergehalt L entsprechend dem Wert (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂. Hierbei wird der Wassergehalt L wie folgt ausgedrückt: L = (Re² + Im²)^1/2. Das heißt, der Wassergehalt L ist der gleiche wie bzw. entsprechend der Länge des zweiten Schein-Leitwertes Y₂.
Die Daten des Wassergehaltes L werden zu dem Beurteilungsabschnitt 8 gesendet und es wird eine Insassen-Detektion bei einem Schritt S105 in einer Weise durchgeführt, die im Folgenden unter Hinweis auf die 9 bis 11 beschrieben wird.
Der Beurteilungsabschnitt 8 beurteilt, ob ein Sitzinsasse vorhanden ist oder nicht vorhanden ist und zwar entsprechend dem Wert (Re, Im) des zweiten Schein-Leitwertes Y₂ und des Wassergehaltes L, die in dem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem-Graphen, der in 9 gezeigt ist, aufgetragen werden können.
In 9 sind der Punkt P2, der anzeigt, dass ein Erwachsener auf einem trockenen Sitz Platz genommen hat, und der Punkt P3, der anzeigt, dass kein Erwachsener auf dem Sitz Platz genommen hat, der mit Salzwasser befeuchtet worden ist, eng beieinan der positioniert. Jedoch ist der Wassergehalt L des Punktes P3 sehr viel größer als der Gehalt an dem Punkt P2, wie in 10 gezeigt ist, wobei vielfältige Werte der Leitfähigkeit auf einer Linie E-E oder die gleiche Leitfähigkeit oder Leitfähigkeitwert Re aufgetragen sind. Mit anderen Worten können die Punkte P3 und P2 in einfacher Weise beurteilt werden und zwar durch Vergleichen der Gehalte oder Inhalte L der Punkte P2 und P3 mit einer Schwellenwertlinie (Strichlierungslinie) T_IL.
Wenn der Blindleitwert Im in einem Bereich zwischen dem Ursprung und einem Voreinstellpunkt G gelegen ist, beträgt der Schwellenwert der Schwellenwertlinie T_IL. gleich 0. Mit anderen Worten nimmt der Schwellenwert der Schwellenwertlinie T_IL mit der Zunahme des Blindleitwertes Im zu.
Wenn der Wassergehalt L kleiner ist als die Schwellenwertlinie, wird beurteilt, dass der Blindleitwert Im durch einen Erwachsenen geändert wurde, der auf dem Sitz Platz genommen hat. Beispielsweise ist der Wassergehalt L bei dem Punkt P2, der anzeigt, dass ein Erwachsener auf dem Sitz Platz genommen hat, welcher trocken ist, kleiner ist als die Schwellenwertlinie T_IL.
Andererseits wird beurteilt, dass kein Erwachsener, jedoch ein CRS auf dem Sitz vorhanden ist, da der Wassergehalt L bei dem Punkt P1 größer ist als die Schwellenwerlinie T_IL. Da ferner der Wassergehalt L bei dem Punkt P3 größer ist als die Schwellenwertlinie T_IL, wird beurteilt, dass kein Erwachsener, jedoch das CRS auf dem Sitz vorhanden ist, der mit Salzwasser feucht geworden ist.
In einem Fall, bei welchem der Sitz mit Salzwasser feucht geworden ist, nimmt der Blindleitwert Im mit der Zunahme des Wassergehaltes L zu. Jedoch kann eine Beurteilung in korrekter Weise durchgeführt werden, da der Schwellenwert anwächst und zwar wenn der Blindleitwert Im größer wird.
Es sind in 11 verschiedene Werte der Leitfähigkeit Re auf einer Strichlierungslinie F-F oder der gleiche Blindleitwert, der in 9 gezeigt ist, aufgetragen. Es sei darauf hingewiesen, dass der Schwellenwert entlang der Schwellenwertlinie T_RL anwächst, wenn der Wert der Leitfähigkeit Re größer wird. Wie durch eine Pfeillinie B in den 7 und 9 angezeigt ist, nimmt der Wert der Leitfähigkeit Re zu, wenn der Wassergehalt L anwächst, obwohl der Wert des Blindleitwertes Im nicht zunimmt. Mit anderen Worten nehmen die Werte der Leitfähigkeit Re und des Wassergehaltes L zu, wenn der Gehalt an frischem Wasser anwächst, wenn der Blindleitwert Im einen bestimmten Wert hat. Wenn somit ein Erwachsener auf dem Sitz Platz genommen hat, der mit frischem Wasser befeuchtet worden ist, fällt der Wassergehalt L unter die Schwellenwertlinie T_RL.
Ein weißer (oder blanker) Balken P4 in 11 zeigt einen Wert des Wassergehalts L an, wenn kein Erwachsener, jedoch das CRS auf einem Sitz vorhanden ist, der mit Salzwasser befeuchtet worden ist. Das heißt, dieser Wert des Wassergehaltes L ist an einem Kreuzungspunkt (nicht gezeigt) des Fortsatzes der Pfeillinie C und der Strichlierungslinie F-F in 9 gelegen. Es sei erwähnt, dass der Wassergehalt L, der durch einen weißen Balken P4 angezeigt ist, sehr viel höher ist als die Schwellenwertlinie T_RL, sodass auf einen "leeren Sitz oder auf ein CRS" in klarer Form geurteilt werden kann.
Wie in 9 gezeigt ist, ist die Schwellenwertlinie T_RL in einer Schwellenwertebene T_RIL enthalten, die eine Diskriminierung eines Sitzes bedeutet, der durch einen Erwachsenen besetzt ist, der durch geschwärzte (oder ausgezogene) Balken angezeigt ist, die unterhalb der Schwellenwertebene T_RIL gelegen sind, also eine Diskriminierung hinsichtlich eines leeren Sitzes oder eines Sitzes mit einem CRS vornimmt, was durch weiße Balken angezeigt ist, die über der Schwellenwertebene T_RIL gelegen ist.
Der Beurteilungsabschnitt 8 beurteilt den Zustand des Sitzes durch Vergleichen des Wertes von Re, Im und L mit der Schwellenwertebene T_RIL. Beispielsweise beurteilt der Beurteilungsabschnitt 8, dass ein Erwachsener Platz genommen hat, wenn der Wassergehalt L, der durch den Wassergehalt-Schätzabschnitt 7 geschätzt wird, kleiner ist als ein Wert auf der Schwellenwertebene T_RIL und zwar bei dem ersten Schein-Leitwert Y₁, der durch den Trennungsabschnitt 6 für die Real-Imaginär-Komponente berechnet wurde.
Der Wassergehalt L kann durch Verwenden eines orthogonalen Koordinaten-Graphen berechnet werden, in welchem ein leerer trockener Sitz an dem Ursprung desselben platziert ist oder gesetzt ist.
Es sei angenommen, dass der zweite Schein-Leitwert (Re, Im) des leeren trockenen Sitzes gleich ist (Re₀, Im₀), sodass sich dann der Wassergehalt L in der folgenden Weise ausdrücken lässt: L = {Re – Re0}2 + (Im – Im0)2}1/2
Bei einem Schritt S106 wird das Ergebnis der Beurteilung zu der Airbag-ECU 16 über eine Kommunikation I/F übertragen. Danach werden die Schritte 1 bis 6 wiederholt.
Die Airbag-Einheit 17 wird entsprechend dem Beurteilungsergebnis gesteuert. Wenn beispielsweise das Ergebnis anzeigt, dass ein Erwachsener auf einem Sitz Platz genommen hat, erlaubt die Airbag-ECU 16 den Betrieb oder die Betätigung der Airbag-Einheit 17, sodass der Airbag entfaltet werden kann, wenn eine Kollision detektiert wird. Wenn der Sitz leer ist oder wenn ein CRS darauf angeordnet ist, verbietet die Airbag-ECU 16 die Betätigung oder den Betrieb der Airbag-Einheit 17.
Das Passier-Detektionssystem 100 kann eine Alarmeinrichtung enthalten. Wenn die Elektroden kurzgeschlossen werden und zwar aufgrund einer großen Wassermenge, die den Sitz bedeckt, kann ein Fahrer oder ein Passagier die Störung durch einen Alarm wahrnehmen.
Bei der vorangegangenen Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde der Gegenstand der Erfindung unter Hinweis auf spezifische Ausführungsformen derselben offenbart. Es ist jedoch offensichtlich, dass vielfältige Modifikationen und auch Änderungen bei den spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich sind, ohne jedoch dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er sich aus den anhängenden Ansprüchen ergibt.
Demzufolge ist die Beschreibung der vorliegenden Erfindung lediglich in einem veranschaulichenden Sinn und nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 11-271463 A [0002]
- JP 2006-27591 A [0004]
- US 2005/0275202 A1 [0004]

Claims

Elektrostatisches Sitzbelegungs-Detektionssystem eines Fahrzeugs, welches einen Fahrzeugkörper (12) und einen Sitz (9) aufweist, wobei das elektrostatische Sitzbelegung-Detektionssystem folgendes umfasst: eine Antenneneinheit (2), die eine Hauptelektrode (21) und eine Sub-Elektrode (22) enthält, die Seite an Seite angeordnet sind; eine elektrische Stromversorgungsquelle (3) zum Zuführen einer Wechselspannung zu der Antenneneinheit (2); eine Schaltereinheit (4) zum Schalten der Zufuhr der Wechselspannung zu der Antenneneinheit (2), um ein Feld gemäß einem ersten elektrischen Feld zwischen dem Fahrzeugkörper (12) und der Hauptelektrode auszubilden, wodurch ein Sitzbelegungs-Detektionsmodus realisiert wird, und ein zweites elektrisches Feld zwischen der Hauptelektrode (21) und der Sub-Elektrode (22) zu erzeugen, wodurch ein Feuchtzustand-Detektionsmodus realisiert wird; und eine Sitzbelegungs-Detektions-ECU (14), wobei die Sitzbelegungs-Detektions-ECU (14) folgendes aufweist: einen Schein-Leitwert-Berechnungsabschnitt (5), der einen ersten Schein-Leitwert (Y₁) des ersten elektrischen Feldes und einen zweiten Schein-Leitwert (Y₂) des zweiten elektrischen Feldes berechnet; einen Leitwert-Blindleitwert-Trennungsabschnitt (6), der einen Leitwert (Re) des ersten und des zweiten Schein-Leitwertes (Y₁, Y₂) von dem Blindleitwert (Im) des ersten und des zweiten Schein-Leitwertes (Y₁, Y₂) trennt; einen Wassergehalt-Schätzabschnitt (7), der eine Menge eines Wassergehaltes (L) des Sitzes basierend auf dem Leitwert (Re) und dem Blindleitwert (Im) des zweiten Schein-Leitwertes (Y₂) schätzt; und einen Beurteilungsabschnitt (8), der beurteilt, das ein Sitzinsasse vorhanden ist oder nicht vorhanden ist, basierend auf einer der Größen gemäß dem Leitwert (Re) und dem Blindleitwert (Im) des ersten Schein-Leitwertes (Y₁) und dem geschätzten Betrag (L) des Wassergehaltes des Sitzes.
Elektrostatisches Sitzbelegungs-Detektionssystem nach Anspruch 1, bei dem unter der Annahme, dass die Menge des Wassergehaltes gleich L ist; der Leitwert des zweiten Schein-Leitwertes (Y₂) gleich Re ist; und der Blindleitwert des zweiten Schein-Leitwertes (Y₂) gleich Im ist, die Menge des Wassergehaltes L gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet wird: L = (Re² + Im²)^1/2.
Elektrostatisches Sitzbelegungs-Detektionssystem nach Anspruch 1, bei dem: der Sitz einen Sitzrahmen (91a) enthält; die Antenneneinheit (2) ferner eine Schutzelektrode (23) enthält, die zwischen dem Sitzkissen-Rahmen (91a) und der Hauptelektrode (21) so angeordnet ist, dass sie der Hauptelektrode (21) gegenüberliegt; und die Schutzelektrode (23) so angeordnet ist, dass sie den gleichen Potenzialwert wie die Hauptelektrode (21) aufweist.
Elektrostatisches Sitzbelegungs-Detektionssystem nach Anspruch 1, bei dem der Beurteilungsabschnitt (8) eine Schwellenwertlinie (T_IL) liefert, die eine Funktion von einer der Größen gemäß dem Leitwert (Re) und dem Bindleitwert (Im) des ersten Schein-Leitwertes (Y₁) ist, und welcher beurteilt, dass ein Erwachsener auf dem Sitz Platz genommen hat, wenn die Größe des Wassergehaltes (L) die durch den Wassergehalt-Schätzabschnitt (7) geschätzt wurde, unter der Schwellenwertlinie (T_IL) fällt.
Elektrostatisches Sitzbelegung-Detektionssystem nach Anspruch 1, bei dem der Beurteilungsabschnitt (8) beurteilt, ob ein Sitzinsasse vorhanden ist oder nicht vorhanden ist und zwar basierend auf dem Leitwert (Re) des ersten Schein-Leitwertes (Y₁).
Elektrostatisches Sitzbelegungs-Detektionssystem nach Anspruch 1, bei dem der Beurteilungsabschnitt (8) eine Schwellenwertebene (T_RIL) liefert, die eine Funktion des Leitwertes (Re) und des Blindleitwertes (Im) des ersten Schein-Leitwertes (Y₁) ist, und beurteilt, dass ein Erwachsener auf dem Sitz Platz genommen hat, wenn die Menge oder der Betrag des Wassergehaltes (L), der durch den Wassergehalt-Schätzabschnitt (7) geschätzt wurde, unter die Schwellenwertebene (T_RIL) fällt.
Passagier-Schutzsystem, welches das elektrostatische Sitzbelegungs-Detektionssystem nach Anspruch 1, eine Airbag-ECU (16) und eine Airbag-Einheit (17) umfasst, wobei die Airbag-ECU (16) die Airbag-Einheit (17) entsprechend dem Beurteilungsergebnis des Beurteilungsabschnitts (8) betätigt.