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TECHNISCHES GEBIET
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Das offenbarte erfindungsgemäße Konzept bezieht sich allgemein auf Fahrzeugsitze und -sicherheitssysteme. Insbesondere betrifft das offenbarte erfindungsgemäße Konzept ein Verfahren und ein System zum Klassifizieren von Unterschieden zwischen Sitzinsassentypen, wobei ein Kind in einem Kindersitz von einem Kind auf einer Sitzerhöhung und von einem Erwachsenen unterschieden wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Sicherheitssysteme für Automobilfahrzeuge liefern sowohl passiven als auch aktiven Schutz für sitzende Passagiere sowohl auf Vorder- wie auch auf Rücksitzen. Die Wirksamkeit dieser Systeme hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich des Typs des sitzenden Passagiers. Auf Rücksitzen sind einige Passagiere Erwachsene während andere Kinder sind. Von den Kindern sind manche möglicherweise in einem Kinderrückhaltesystem (CRS – Child Restraint System) positioniert, während andere möglicherweise auf einer Sitzerhöhung positioniert sind. Das ideale Sicherheitssystem wäre dafür maßgeschneidert, zwischen diesen Passagieren und, im Falle von Kindern, deren Sitztyp zu unterscheiden.
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Es wird empfohlen, dass Kinder bis zu einem gewissen Punkt Rücksitze benutzen, wodurch Verbesserungen an Identifikationssystemen für Rücksitze gewünscht sind. Allerdings könnten derartige Verbesserungen auch auf eine Frontsitzklassifikation angewandt werden. Solche Eigenschaften können auch zusätzliches Vertrauen oder Detailgenauigkeit zu den aktuellen Klassifizierungsverfahren hinzufügen, in Kombination mit anderen existierenden Systemen oder, in Abhängigkeit von der endgültigen Ausführung, vielleicht als eine Alternative zu jenen Systemen.
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Dementsprechend wird die Bereitstellung eines Sicherheitssystems gewünscht, das in der Lage ist, zwischen drei Bedingungen zu unterscheiden – einem sitzenden Erwachsenen gegenüber einem sitzenden Kind und, falls es sich um ein Kind handelt, einem in einem CRS sitzenden Kind gegenüber einem auf einer Sitzerhöhung sitzenden Kind.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Das offenbarte erfindungsgemäße Konzept stellt eine Lösung für das Bedürfnis zum Unterscheiden zwischen Erwachsenen und Kindern als Fahrzeugpassagieren sowie zwischen einem in einem CRS sitzenden Kind und einem Kind, das auf einer Sitzerhöhung sitzt, bereit. Das hier offenbarte erfindungsgemäße Konzept stützt sich auf die Tatsache, dass Menschen, selbst mit Bekleidung, Wärme anders als leblose Objekte übertragen und absorbieren.
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Insbesondere stellt das erfindungsgemäße Konzept ein temperaturbasiertes Verfahren zum minimalen Trennen dreier Bedingungen bezüglich Erwachsener gegenüber Kind-in-CRS gegenüber Kind-auf-Sitzerhöhung bereit. Eine Vielzahl von Thermosensoren kann angewandt werden, obwohl der Thermistor ein bevorzugtes, nicht beschränkendes Beispiel für einen derartigen Sensor ist. Da sich der Widerstand eines Thermistors stärker als bei konventionellen Widerständen mit der Temperatur ändert, ist dieser Widerstandstyp hochempfindlich auf Änderungen lokaler Temperaturen. Es versteht sich allerdings, dass konventionelle Widerstände und Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs) zur Verwendung in dem offenbarten erfindungsgemäßen Konzept geeignet sein können.
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Das offenbarte erfindungsgemäße Konzept beinhaltet mindestens eine Thermistor- oder temperaturfühlende Klassifikationsvorrichtung, mindestens einen Referenz-Thermistor, einen Algorithmus, um die Bedingungen zu berechnen und zu klassifizieren und dazugehörige Verdrahtung und Hardware.
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Die Thermistor- oder temperaturfühlende Klassifikationsvorrichtung befindet sich in einer Fahrzeugsitzkissenbaugruppe und eine weitere in einer Fahrzeugsitzrücklehnenbaugruppe. Die Temperatursensoren werden dafür verwendet, Wärmeübertragung zwischen einem mit dem Kissen in Kontakt befindlichen Objekt durch den Sitzüberzug und, falls anwendbar, auch durch eine gewisse Menge von Sitzkomfortbasismaterial, wie etwa Schaum, hindurch zu detektieren.
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Der Referenzthermistor kann vorgesehen sein, die Robustheit der Klassifikationsbestimmung zu erhöhen. Zum Beispiel können existierende Thermistoren, wie etwa jene, die Fahrzeugaußentemperaturen liefern, oder jene, die mit der Innenraumklimasteuerung in einer oder mehreren Sitzreihen eines Fahrzeugs assoziiert sind, für Referenzwertvergleiche und zum Messen der Änderungsrate zwischen „Referenz“ und jedem „Klassifikations“-Sensor sowie der Größe der Temperaturdifferenz verwendet werden.
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Der Algorithmus berechnet und klassifiziert Bedingungen, die auf mindestens der Größe und/oder der Temperaturänderungsrate zwischen mindestens einem Klassifikationssensor und einem oder mehreren Referenzsensoren basiert.
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Das offenbarte erfindungsgemäße Konzept liefert fortgeschrittene Technologie, die weniger komplex und kosteneffizienter beim Unterscheiden von Typen von sitzenden Passagieren ist als bekannte Systeme. Das offenbarte erfindungsgemäße Konzept schließt neue Algorithmen und heutige verbesserte Thermistoren mit existierenden Fahrzeugtechnologien zusammen.
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Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale sind ohne Weiteres der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun auf die Ausführungsformen Bezug genommen, die in den beiliegenden Zeichnungen detaillierter veranschaulicht und im Folgenden beispielhaft für die Erfindung beschrieben werden:
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1 ist eine Seitenansicht eines Sitzes mit der Sensoranordnung des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts;
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2 veranschaulicht den Sitz der 1 des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts, der einen sitzenden erwachsenen Passagier zeigt;
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3 veranschaulicht den Sitz der 1 des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts, der einen sitzenden Kinder-Passagier auf einer Sitzerhöhung zeigt;
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4 veranschaulicht den Sitz der 1 des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts, der einen sitzenden Kinder-Passagier in einem Kinderrückhaltesystem zeigt;
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5 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten alternativen Ausführungsform der Sensoranordnung für einen Fahrzeugsitz gemäß dem offenbarten erfindungsgemäßen Konzept;
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6 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform der Sensoranordnung für einen Fahrzeugsitz gemäß dem offenbarten erfindungsgemäßen Konzept; und
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7 ist eine perspektivische Ansicht einer dritten alternativen Ausführungsform der Sensoranordnung für einen Fahrzeugsitz gemäß dem offenbarten erfindungsgemäßen Konzept.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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In den folgenden Figuren werden zur Bezeichnung derselben Komponenten dieselben Bezugszahlen verwendet. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Betriebsparameter und Komponenten für unterschiedlich aufgebaute Ausführungsformen beschrieben. Diese spezifischen Parameter und Komponenten werden beispielhaft angeführt und sollen nicht als Einschränkung aufgefasst werden.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines Sitzes des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts. Der Sitz, der allgemein als 10 gekennzeichnet ist, beinhaltet eine Sitzrücklehne 12 und eine Sitzbasis 14. Es versteht sich, dass der Sitz 10 nur aus Gründen der Veranschaulichung gezeigt ist und dass Formen und Größen der Sitzrücklehne 12 und der Sitzbasis 14 demnach nicht als einschränkend auszulegen sind.
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Der Sitz 10 beinhaltet thermische Klassifikationssensoren zum Erfassen des Vorhandenseins und des Typs eines Passagiers. Die thermischen Klassifikationssensoren können von einem beliebigen Typ eines Temperatursensors sein, obwohl, als nicht einschränkende Beispiele, Thermistoren bevorzugt sind. Insbesondere ist die Sitzrücklehne 12 mit mindestens einem thermischen Klassifikationssensor 16 ausgestattet und die Sitzbasis 14 ist mit mindestens einem thermischen Klassifikationssensor 18 ausgestattet. Die Anzahl und die Positionen der thermischen Klassifikationssensoren 16 und 18 sind wie gezeigt lediglich als Andeutung zu verstehen, da zusätzliche thermische Sensoren an anderen Orten in der Sitzrücklehne 12 und der Sitzbasis 14 vorgesehen sein können. Die thermischen Klassifikationssensoren 16 und 18 sind vorzugsweise zwischen dem Sitzschaum und dem Sitzbezug positioniert und können im Sitzschaum eingebettet sein.
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Die thermischen Klassifikationssensoren 16 und 18 stellen Ausgangssignale für eine Steuerung 20 bereit. Die Steuerung 20 kann auch zusätzliche Informationen von Referenzsensoren empfangen, wie unter anderem einem Außentemperatursensor 22, einem Innenraumklimasensor 24, der in einer oder mehreren Reihen oder Orten bereitgestellt ist, einem glasmontierten Temperatursensor 26, der zum Beispiel an der Windschutzscheibe, einem Schiebedach oder einem anderen Glasdach, einer Seiten- oder Heckscheibe angebracht sein kann, um Sonnenbelastung zu detektieren, einem sitzinternen Klimasteuerungs-Temperatursensor 28, einem Gurtschlosssensor 30, einem ersten Insassengewichtssensor 32, der sich in der Sitzrücklehne 12 befindet und einem zweiten Insassengewichtssensor 34, der sich in der Sitzbasis 14 befindet. Einer oder mehrere dieser Sensoren können Teil des Insassenklassifikationssystems (OCS) sein, das gemeinhin in heutigen Fahrzeugen zu finden ist. Die Referenzsensoren 22, 24, 26, 28, 30, 32 und 34 können einzelfunktional oder multifunktional sein und können sehr nahe am Sitz 10 platziert sein oder können, in Abhängigkeit von ihrer Funktion, entfernt vorgesehen sein. Die Referenzsensoren 22, 24, 26, 28, 30, 32 und 34 können auf, innerhalb oder an der Sitzrücklehne 12 oder der Sitzbasis 14 angrenzend platziert sein. Zusätzlich können sie einzeln oder kombiniert verwendet werden. Diese Referenzsensoren vergleichen die Größe oder die Änderungsrate der mit den thermischen Klassifikationssensoren 16 und 18 assoziierten thermischen Bedingungen. Wie die thermischen Klassifikationssensoren 16 und 18, können die Referenzsensoren 22, 24, 26, 28, 30, 32 und 34 von beliebigem Sensortyp sein, wie etwa unter anderem Thermistoren.
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Die Steuerung 20 empfängt die von den thermischen Klassifikationssensoren 16 und 18 erzeugten Informationen sowie die von den Referenzsensoren 22, 24, 26, 28, 30, 32 und 34 erzeugten Informationen und berechnet und klassifiziert unter Verwendung eines programmierten Algorithmus Bedingungen, die mindestens auf der Größe und/oder der Temperaturänderungsrate zwischen mindestens einem der thermischen Klassifikationssensoren 16 und 18 und einem oder mehreren der Referenzsensoren 22, 24, 26, 28, 30, 32 und 34 basieren. Das in dem Algorithmus der Steuerung 20 eingebettete thermische Klassifikationssystem kann mit nicht-thermischen Informationen kombiniert werden, wie etwa Informationen, die von einem Gurtschlosschalterdetektor, einem Sitzgewichtssensor, thermischen Bildern, sichtbasierter Form-/Muster-Detektion oder anderen Insassenklassifikationssystemen erzeugt werden, um ferner die Robustheit und/oder die Detailgenauigkeit der Klassifikation zu verbessern.
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Sobald der Passagiertyp auf der Basis von Eingaben von den thermischen Klassifikationssensoren 16 und 18 und von den Referenzsensoren 22, 24, 26, 28, 30, 32 und 34 klassifiziert ist, ist der sitzende Insasse klassifiziert und diese Informationen werden dann an das eine oder die mehreren Elemente des Fahrzeugsicherheitssystems 36 weitergeleitet, wie etwa die Airbag-Entfaltungssteuerung.
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Die 2, 3 und 4 veranschaulichen den Sitz 10 mit verschiedenen darin sitzenden Passagieren. 2 veranschaulicht einen erwachsenen Insassen O, der in dem Sitz 10 sitzt. Bei diesem Passagiertyp messen beide der thermischen Klassifikationssensoren 16 und 18 eine Temperaturzunahme. Diese Informationen werden an die Steuerung 20 übertragen und, basierend auf Informationen, die von den Referenzsensoren 22, 24, 26, 28, 30, 32 und 34 empfangen werden, wird der Sitzinsasse als ein erwachsener Insasse klassifiziert.
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3 veranschaulicht ein größeres Kind als Insassen LC, der auf einer Sitzerhöhung B sitzt, die auf dem Sitz 10 positioniert ist. Bei diesem Passagiertyp, der auf der Sitzerhöhung B sitzt, misst nur der in der Sitzrücklehne 12 befindliche thermische Klassifikationssensor 16 eine Temperatur. Der in der Sitzbasis 14 befindliche thermische Klassifikationssensor 18 ist gegenüber der Körperwärme des Kinder-Insassen LC aufgrund der Sitzerhöhung B isoliert und misst somit keine Veränderung der Temperatur. Diese Informationen werden an die Steuerung 20 übertragen und, basierend auf Informationen, die von den Referenzsensoren 22, 24, 26, 28, 30, 32 und 34 empfangen werden, wird der Sitzinsasse als ein auf einer Sitzerhöhung sitzendes Kind klassifiziert.
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4 veranschaulicht ein kleineres Kind als Insassen SC, der in einem Kinderrückhaltesystem CRS sitzt, das auf dem Sitz 10 positioniert ist. Bei diesem Passagiertyp in dem Kinderrückhaltesystem CRS messen weder der in der Sitzrücklehne 12 befindliche thermische Klassifikationssensor 16 noch der in der Sitzbasis 14 befindliche thermische Klassifikationssensor 18 eine Temperatur, da beide thermischen Klassifikationssensoren 16 und 18 gegenüber der Körperwärme des Kinder-Insassen SC aufgrund des Kinderrückhaltesystems CRS isoliert sind. Diese Informationen werden zusammen mit von dem Insassenklassifikationssystem erzeugten Informationen an die Steuerung 20 übertragen und der Sitzinsasse wird als ein in einem Kinderrückhaltesystem sitzendes Kind klassifiziert.
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Obwohl 1 bis 4 einen Sitz gemäß dem grundlegenden offenbarten erfindungsgemäßen Konzept mit daran angebrachten thermischen Klassifikationssensoren 16 und 18 veranschaulichen, versteht sich, dass andere Anordnungen möglich sind. 5 bis 7 veranschaulichen einige mögliche Varianten von sowohl der Anzahl als auch der Platzierung der Klassifikationssensoren auf dem Fahrzeugsitz. Das Array von in den 5 bis 7 veranschaulichten Sensoren ist für eine genauere Detektion oder als ein Gitter vorgesehen, um Gradationen zu detektieren, die auf einen großen erwachsenen Insassen hindeuten, im Gegensatz zu einem kleinen erwachsenen Insassen, bei dem das Strahlungswärmemuster ausgebreitet ist oder Wärme über dem Oberflächengebiet eine Insassengröße anzeigt. Das Array kann auch abgestimmt werden, um Bekleidungseffekte zu berücksichtigen. Es versteht sich, dass die in 5 bis 7 gezeigten Varianten als lediglich veranschaulichend beabsichtigt sind und nicht als einschränkend auszulegen sind, da andere Varianten möglich sind, ohne von weder dem Wesen noch dem Schutzumfang des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts abzuweichen.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sitzes gemäß einer ersten Variante des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts, der allgemein mit 40 gekennzeichnet ist. Der Sitz 40 beinhaltet eine Sitzrücklehne 42 und eine Sitzbasis 44. Mehrere thermische Klassifikationssensoren 46 sind in der Sitzrücklehne 42 positioniert. Mehrere thermische Klassifikationssensoren 48 sind in der Sitzbasis 44 positioniert. Die Anzahl und die Platzierung der thermischen Klassifikationssensoren 44 und 46 dienen lediglich veranschaulichenden Zwecken und sind nicht als einschränkend anzusehen.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sitzes gemäß einer zweiten Variante des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts, der allgemein mit 50 gekennzeichnet ist. Der Sitz 50 beinhaltet eine Sitzrücklehne 52 und eine Sitzbasis 54. Ein thermischer Klassifikationssensor 56 ist in der Sitzrücklehne 52 vorgesehen, während ein Paar von thermischen Klassifikationssensoren 58 und 58' in der Sitzbasis 54 vorgesehen ist. Die relativ zu den thermischen Klassifikationssensoren 56, 58 und 58' gezeigten konzentrischen Ringe veranschaulichen die Tatsache, dass der direkteste Kontakt mit dem Sitzinsassen den größten thermischen Messeffekt aufweist.
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7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sitzes gemäß einer dritten Variante des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts, der allgemein mit 60 gekennzeichnet ist. Der Sitz 60 beinhaltet eine Sitzrücklehne 62 und eine Sitzbasis 64. Ein thermischer Klassifikationssensor 66 ist in der Sitzrücklehne 62 vorgesehen, während ein Paar von thermischen Klassifikationssensoren 68 und 68' in der Sitzbasis 64 vorgesehen ist. Obwohl die in 7 gezeigten thermischen Klassifikationssensoren 66, 68 und 68' den oben mit Bezug auf 6 erörterten thermischen Klassifikationssensoren 56, 58 und 58' hinsichtlich Form und Platzierung ähnlich sind, sind sie somit größer als die thermischen Klassifikationssensoren 56, 58 und 58' und folglich in der Lage, empfindlicher auf Änderungen von Wärmeniveaus zu sein. Wie bei den thermischen Klassifikationssensoren 56, 58 und 58' veranschaulichen die relativ zu den thermischen Klassifikationssensoren 66, 68 und 68' gezeigten konzentrischen Ringe die Tatsache, dass der direkteste Kontakt mit dem Sitzinsassen den größten thermischen Messeffekt aufweist.
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VARIANTEN UND ZUSÄTZLICHE BETRACHTUNGEN
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Zum Zwecke zusätzlicher Robustheit können einer oder mehrere der Referenzsensoren 22, 24, 26, 28, 30, 32 und 34 an das Sitzkissen angrenzend, in einer Türverkleidung oder innerhalb der Seite eines Fahrzeugsitzkissens platziert sein, wo der Insasse nicht in Kontakt mit dem Kissen ist und der Sensor nicht der Sonne ausgesetzt ist. Alternativ kann sich der ideale Ort unter einem Kissen oder Sitzrahmen befinden. Der Ort kann sich im vorderen unteren Gebiet eines Sitzkissens, oben auf der Oberseite des Kissens unter dem oder an das Kopfstützengebiet angrenzend oder auf einer Sitzrücklehne befinden. Der Ort kann für verschiedene Fahrzeugumgebungen und Packbedingungen optimiert sein.
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Es sei auch angemerkt, dass es möglich sein kann, einen existierenden Innenraumklimasteuerungs-Temperatursensor zu versetzen, um optimale Doppel- oder Mehrzweckfunktionalität bereitzustellen, der sowohl als ein Referenz-Innenraumklimasteuerungs-Temperatursensor als auch als ein Nahreferenz-Temperatursensor zur Verwendung beim Bestimmen der genauesten Rate und Größe der Differenz relativ zu einem thermischen Klassifikationssensor dient.
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Zurzeit weisen mehr Vordersitze als Rücksitze sitzbasierte Kissen- und/oder Sitzrücklehnen-Klimasteuerungen auf, die in die Sitzbaugruppe eingebaut sind. Es wird gemutmaßt, dass diese Option mit der Zeit für mehr Rücksitze verfügbar sein wird. Auf jeden Fall kann es zusätzlich möglich sein, unter Verwendung von Teilen derselben Hardware, Funktionen der mutmaßlichen, mit sitzinterner Klimasteuerung assoziierten Thermistor-basierten Temperatursteuerungen zu integrieren oder zu kombinieren, um Doppel- oder Mehrzweckfunktionalität bereitzustellen. Als erstes wird wahrscheinlich ein Sitz mit aktivierter Heizung oder Kühlung belegt, kann aber nicht einzig basierend auf Aktivierung sitzinterner Klimasteuerung garantiert werden. Die Rate oder Größe einer thermischen Änderung wird beeinflusst, wenn sich ein Objekt, das Wärmeenergie emittiert oder absorbiert, in Kontakt mit der Sitzoberfläche befindet. Bei kalten Temperaturen kann der Sitz schneller eine Zieltemperatur relativ zu der Außen- oder Innenlufttemperatur erreichen, wenn ein Insasse auf dem Sitz sitzt. Der Sitz kann mit einem darauf sitzenden Insassen mit einer innerhalb von einigen Graden konstanten Körpertemperatur usw. im Sommer langsamer abkühlen. Diese Betrachtungen können in Computeralgorithmen programmiert werden und würden einige Entwicklung zum Optimieren mit welcher auch immer eingesetzten Technologie erfordern. Die Verwendung von Sensoren, die in aktuellen oder zukünftigen Fahrzeugen vorgesehen sein können, die Sonnenbelastung oder Wärme auf dem Glas detektieren, kann auch in algorithmischen Temperaturraten und -größenänderungen für einen Klassifikationssensor relativ zu jeglicher passenden Kombination von Referenzsensoren für ein gegebenes Fahrzeug verwendet werden.
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Das offenbarte auf thermischen Sensoren basierte System zur Insassenklassifikation könnte wahrscheinlich den Unterschied zwischen Wärmeübertragung am Sitzkissen und der Sitzrücklehne eines erwachsenen Insassen, einem sitzerhöhten Kind, das nur Wärme an die Sitzrücklehne überträgt, und einer Bedingung mit freiem Sitz/Kind in einem CRS detektieren. Wenn in Kombination mit einem Gurtschlosssensor, einem Sitzgewichtssensor, optischem Schaltungsschalten, thermischer Bildverarbeitung, Sicht-, Form- oder Muster-basierter Erkennung oder anderen Insassenklassifikationssystemen verwendet, werden Robustheit und/oder Detailgenauigkeit der Klassifikation weiter verbessert.
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Entsprechend wird der Fachmann leicht aus einer derartigen Beschreibung und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen erkennen, dass verschiedene Änderungen, Modifizierungen und Variationen daran vorgenommen werden können, ohne vom wahren Gedanken und angemessenen Schutzumfang der Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert, abzuweichen.
