DE112018004105T5

DE112018004105T5 - Insassendetektionssystem

Info

Publication number: DE112018004105T5
Application number: DE112018004105.0T
Authority: DE
Inventors: David Wilson; Phillip Maguire
Original assignee: Joyson Safety Systems Acquisition LLC
Current assignee: Joyson Safety Systems Acquisition LLC
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2020-07-09
Also published as: US20190047441A1; US10696186B2; WO2019033060A1; CN111065543B; CN111065543A

Abstract

Ein System zum Erfassen der Anwesenheit eines Insassen eines Sitzes. Das System umfasst eine Sensormatte, die eine obere leitende Schicht und eine untere leitende Schicht umfasst. Mindestens eine der leitenden Schichten umfasst eine gedruckte elektronische Schaltung, die durch mindestens eine Widerstandszone in leitende Zonen getrennt ist. Die Matte enthält auch eine Vielzahl von Erfassungszonen, und jede der Erfassungszonen enthält eine leitende Zone von der oberen leitenden Schicht und eine leitende Zone von der unteren leitenden Schicht. Jede der leitenden Schichten ist mit einer Steuerung verbunden, die konfiguriert ist, um eine Änderung der Kapazität jeder der Erfassungszonen zu erfassen, die sich aus einer Änderung des Abstands zwischen der oberen leitenden Schicht und der unteren leitenden Schicht ergibt. Die Steuerung ist mit einem Fahrzeugnetzwerk verbunden und so konfiguriert, dass sie dem Netzwerk Daten bereitstellt, die die Abwesenheit oder Anwesenheit des Insassen anzeigen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil und die Priorität der am 10. August 2017 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/543,627 . Die vorstehende vorläufige Anmeldung wird durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen.
HINTERGRUND
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein System zum Erfassen der Anwesenheit eines Insassen eines Sitzes. Insbesondere betrifft die Anmeldung ein kapazitives Erfassungssystem zum Erfassen der Anwesenheit einer Person. In einer offenbarten Ausführungsform wird das System zum Erfassen der Anwesenheit eines Insassen auf einem Fahrzeugsitz verwendet.
Leitfähiges Tintensiebdrucken sowie andere Abgabeverfahren wurden zum Drucken von Leitern zur Verwendung in Sensormatten verwendet. Die vorliegende Anmeldung offenbart jedoch den zusätzlichen neuartigen Ansatz des Erzeugens mehrerer Erfassungszonen in der Sensormatte durch Drucken oder Sieben einer oder mehrerer Widerstandszonen in Reihe mit der Leiterbahn. Beispielsweise offenbart die vorliegende Anmeldung das Bedrucken oder Sieben von hochleitendem Material (z. B. Silber (Ag)) mit variierenden Lücken. Ein Material auf Kohlenstoffbasis mit niedrigerer Leitfähigkeit kann über das Silber und eine Lücke gesiebt werden, um eine Widerstandszone zu erzeugen, die als ein Widerstand in Reihe wirkt. Die Widerstandswerte der Widerstandszonen können durch eine Reihe von Faktoren wie Lückenlänge, Kohlenstoffgeometrie usw. gesteuert werden. Ein diskretes Widerstandsnetzwerk kann unter Verwendung des Druckprozesses entworfen werden. Der Wert jeder Widerstandszone kann je nach Betrieb und Konfiguration des Systems gleich oder unterschiedlich sein.
Beispielsweise kann das System unter Verwendung von nur zwei verschiedenen Leitfähigkeits-Sieb-/Drucktinten gebildet werden, um mehrere Widerstandszonen mit verschiedenen Widerstandswerten zu erzeugen, die beim Bilden eines Netzwerks von Erfassungszonen verwendet werden sollen. Eine hochleitfähige Silbertinte und eine viel weniger leitfähige Kohlenstofftinte können gedruckt werden, um ein mehrzoniges Einzelblattnetzwerk zu erzeugen, das verwendet werden könnte, um die Position eines Insassen auf einem Sitz zu erfassen. Die vorliegende Anmeldung offenbart diesen neuen Ansatz zum Aufbau eines Netzwerks von Widerstandszonen (und dadurch mehrerer Erfassungszonen) auf einem einzelnen Substrat oder einer einzelnen Basisschicht.
Bestehende Mehrzonensensoren sind sehr kompliziert mit vielen elektrischen Verbindern oder Anschlüssen, um die mehreren Zonen zu berücksichtigen. Beispielsweise kann jede Zone einen oder mehrere elektrische Verbinder erfordern, wodurch die Systeme weniger zuverlässig und teurer werden. Die vorliegende Anmeldung offenbart ein verbessertes Verfahren zum integrierten Verbinden der Erfassungszonen unter Verwendung von Widerstandsmaterial.
Durch Verbinden der verschiedenen Erfassungszonen miteinander über ein Widerstandsnetzwerk kann die Steuerung konfiguriert werden, um die aktiven Zonen (d.h. das Erfassen der Anwesenheit eines Insassen) zu bestimmen und zu bestimmen, wieviel Gewicht aufgebracht ist, unter Verwendung von Verfahren und Technologie, die ähnlich sind wie bei vorhandenen kapazitiven oder elektrischen Feldsensoren. Bei einem Netzwerk von Widerstandszonen, die als Widerstände in Reihe mit den Erfassungszonen wirken, sind nur zwei elektronische Steckverbinder für möglicherweise eine beliebige Anzahl von Zonen erforderlich. Das System ist nur durch die Anzahl der Widerstände und Erfassungszonen begrenzt, die durch die zugehörige Hardware und Software isoliert und analysiert werden können.
Das offenbarte System verwendet eine kostengünstige Kombination von leitfähigen Tinten, um das System herzustellen. Die Verwendung bekannter und selbstverständlicher Herstellungsverfahren passt gut zu Zeitpunkt, Qualität und Kosten eines solchen Systems. Die Reduzierung elektronischer Steckverbinder erhöht die Zuverlässigkeit des Systems erheblich und reduziert den Draht- und Steckverbindergehalt. All diese Vorteile führen zu einem sehr erschwinglichen System mit einer größeren Fähigkeit, die Größe und Position der Insassen für die Airbag-Entfaltung zu erkennen und zu unterscheiden.
Es wäre wünschenswert, ein System zu haben, das eine kostengünstige Kombination von leitenden und resistiven Tinten und eine verringerte Anzahl von elektronischen Verbindern verwendet, um ein wirtschaftlicheres Insassendetektionssystem herzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Hierin offenbart und beansprucht ist ein System zum Erfassen der Anwesenheit eines Insassen eines Sitzes. Eine offenbarte Ausführungsform ist auf ein System gerichtet, das eine Sensormatte umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie in dem Sitz angeordnet ist, wobei die Matte eine obere leitende Schicht und eine untere leitende Schicht umfasst, wobei mindestens eine der leitenden Schichten eine gedruckte elektronische Schaltung umfasst, die in leitende Zonen durch Widerstandszonen unterteilt ist; wobei die Matte mehrere Erfassungszonen enthält und jede der Erfassungszonen eine leitende Zone von der oberen leitenden Schicht und eine leitende Zone von der unteren leitenden Schicht enthält, und wobei jede der beiden leitenden Schichten mit einer Steuerung verbunden ist, die zum Erfassen einer Änderung der Kapazität jeder der Erfassungszonen konfiguriert ist, die sich aus einer Änderung des Abstands zwischen der oberen leitenden Schicht und der unteren leitenden Schicht ergibt; und wobei die Steuerung mit einem Fahrzeugnetzwerk verbunden ist und konfiguriert ist, um Daten an das Netzwerk bereitzustellen, und wobei die Daten die Abwesenheit oder Anwesenheit des Insassen auf dem Sitz anzeigen.
Jede der Widerstandszonen kann ein Widerstandsmaterial enthalten, das auf eine der leitenden Schichten gedruckt ist. Jede der leitenden Zonen kann ein leitendes Material enthalten, das auf eine der leitenden Schichten gedruckt ist. Eine elektronische Schaltung kann konfiguriert sein, um ein Signal durch mindestens zwei leitende Zonen und mindestens eine Widerstandszone zu leiten, die sich zwischen den mindestens zwei leitenden Zonen befindet. Jede der leitenden Schichten kann elektronische Verbinder oder Anschlüsse zum Verbinden der Sensormatte mit einem Kabelbaum enthalten, um eine Verbindung mit der Steuerung herzustellen. Alternativ kann die Sensormatte direkt mit einer Steuerung verbunden sein.
Die Steuerung, die die empfangenen Signale analysiert hat, kann konfiguriert sein, um dem Netzwerk weitere Daten bereitzustellen, wobei die weiteren Daten die Position des Insassen auf dem Sitz basierend auf der Mehrzonenanordnung der Sensormatte oder des Sensorkissens angeben. Jede Erfassungszone, die einen Insassen des Sitzes in dieser Zone erfasst hat, liefert eine eindeutige Änderung der Impedanz des durch die elektronische Schaltung übertragenen Signals. Die Steuerung kann konfiguriert sein, um basierend auf dem Gesamtimpedanz-Einfluss auf das Signal zu bestimmen, welche Erfassungszonen sich in der Nähe des Insassen befinden.
Eine offenbarte Ausführungsform umfasst eine elektrische Schaltungskomponente, wobei die elektrische Schaltungskomponente auf ein Substrat gedruckt ist und umfasst: ein auf das Substrat gedrucktes leitendes Material, so dass mindestens eine Lücke zwischen Abschnitten des leitenden Materials besteht, und Widerstandsmaterial, das auf das Substrat in einer Position aufgedruckt ist, um die Lücke zwischen den Abschnitten des leitenden Materials zu überbrücken, wobei der Widerstandswert des Widerstandsmaterials durch Einstellen der Form des Widerstandsmaterials oder der Größe der Lücke gesteuert wird. In einer anderen Ausführungsform ist die elektrische Schaltungskomponente konfiguriert, um ein elektrisches Signal durch die Abschnitte aus leitendem Material und über die Lücke durch das Widerstandsmaterial zu führen. Das leitende Material kann Silber umfassen und das Widerstandsmaterial kann Kohlenstoff umfassen.
Das Widerstandsmaterial kann in einem Zick-Zack- oder Wellenmuster gedruckt sein. In einer anderen Ausführungsform ist die Dicke des Widerstandsmaterials, das sich in der Lücke befindet, geringer als die jeder der Abschnitte des leitenden Materials.
Eine andere offenbarte Ausführungsform umfasst eine elektrische Schaltung, wobei die elektrische Schaltung auf ein Substrat gedruckt ist und umfasst: ein auf das Substrat gedrucktes leitendes Material, so dass eine Vielzahl an Lücken zwischen Abschnitten des leitenden Materials existiert, und Widerstandsmaterial, das auf das Substrat in einer Position gedruckt ist, um die Vielzahl an Lücken zwischen den Abschnitten des leitenden Materials zu überbrücken. Der Widerstandswert des Widerstandsmaterials für jede Lücke der Vielzahl an Lücken kann individuell gesteuert werden, indem die Form des Widerstandsmaterials oder die Größe jeder Lücke der Vielzahl an Lücken eingestellt wird, und die elektrische Schaltung kann konfiguriert sein, um ein elektrisches Signal zu führen durch die Abschnitte aus leitendem Material und über die Vielzahl an Lücken durch das Widerstandsmaterial hindurch. Das leitende Material kann Silber umfassen und das Widerstandsmaterial kann Kohlenstoff umfassen. Das Widerstandsmaterial, das mindestens eine der mehreren Lücken überbrückt, kann unter anderem in einem Zick-Zack- oder Wellenmuster gedruckt werden. Die Dicke des Widerstandsmaterials, das mindestens eine der mehreren Lücken überbrückt, kann geringer sein als die jeder der Abschnitte des leitenden Materials.
Andere Aspekte, Merkmale und Techniken werden dem Fachmann angesichts der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen offensichtlich sein.
Figurenliste
Die Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten beispielhaften Ausführungsformen ersichtlich, die in den Zeichnungen gezeigt sind, die nachstehend kurz beschrieben werden.

1 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugsitzes, der ein Insassendetektionssystem enthält.
2 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Sensorkissens und einer Steuerung, die in dem Insassendetektionssystem von 1 eingesetzt werden können.
3 ist eine Explosionsansicht des Sensorkissens und der Steuerung gemäß 2.
4 ist eine nach oben gerichtete perspektivische Ansicht der oberen Basisschicht, die in dem Sensorkissen von 3 verwendet wird.
5 ist eine Draufsicht auf verschiedene Ausführungsformen eines Teils des Leiters, der auf den in 4 gezeigten Basisschichten verwendet wird.
6 ist eine Draufsicht auf einen Teil des Leiters, der in den in 4 gezeigten Basisschichten verwendet wird.
7 ist ein vereinfachtes Schaltbild, das zwei Erfassungszonen zeigt, die durch eine Widerstandszone getrennt sind.
8 ist ein Graph der komplexen Impedanzkomponenten, die in der Schaltung von 7 erfasst werden, für verschiedene Belegungszustände eines Fahrzeugsitzes.
9A und 9B sind vereinfachte Schaltbilder, die zwei Erfassungszonen zeigen, die durch eine oder zwei Widerstandszonen getrennt sind.
10A und 10B sind vereinfachte Schaltbilder, die drei Erfassungszonen zeigen, die durch zwei oder mehr Widerstandszonen getrennt sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein Aspekt der Offenbarung ist darauf gerichtet, einen voll differentiellen Verstärker mit programmierbarer Verstärkung mit verbesserter Leistung und verringerten Komponentenanforderungen bereitzustellen. Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Akzeptieren von zwei differentiellen Eingangsspannungen und zum Erzeugen von zwei differentiellen Ausgangsspannungen bereitgestellt, wobei die Differenz zwischen den zwei Ausgangsspannungen gleich der Differenz zwischen den zwei Eingangsspannungen ist.
Gemäß einer hierin offenbarten beispielhaften Ausführungsform kann eine Sensormatte zur Verwendung in einem kapazitiven Erfassungssystem einen Leiter aufweisen, der auf ein Substrat gedruckt ist. Der Leiter ist betriebsmäßig mit einer Erfassungsschaltung gekoppelt, die konfiguriert ist, um das Vorhandensein eines Objekts unter Verwendung eines Maßes des Stroms durch den Leiter zu erfassen. Der Leiter ist durch Widerstandsmaterial, das auf das Substrat zwischen Abschnitten des Leiters gedruckt ist, in mehrere Zonen unterteilt. Der Leiter und das Widerstandsmaterial umfassen beide Tinte. Die Erfassungsschaltung ist konfiguriert, um das Vorhandensein eines Objekts in der Nähe jeder der Zonen des Leiters unabhängig zu erfassen.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet der Begriff „gekoppelt“ das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten (elektrisch, mechanisch oder magnetisch) miteinander. Eine solche Verbindung kann stationär oder beweglich sein. Ein solches Verbinden kann erreicht werden, indem die zwei Komponenten (elektrisch oder mechanisch) und irgendwelche zusätzlichen Zwischenelemente einstückig als ein einziger einheitlicher Körper miteinander definiert sind oder indem die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und irgendein zusätzliches Element aneinander befestigt sind. Eine solche Verbindung kann dauerhaft sein oder kann alternativ entfernbar oder lösbar sein.
Beispielhafte Ausführungsformen können Programmprodukte umfassen, die computer- oder maschinenlesbare Medien zum Tragen oder Aufnehmen von maschinenausführbaren Anweisungen oder darauf gespeicherten Datenstrukturen umfassen. Beispielsweise kann das Insassendetektionssystem computergesteuert sein. In den Verfahren der Figuren veranschaulichte beispielhafte Ausführungsformen können durch Programmprodukte gesteuert werden, die computer- oder maschinenlesbare Medien umfassen, um maschinenausführbare Anweisungen oder darauf gespeicherte Datenstrukturen zu tragen oder zu haben. Solche computer- oder maschinenlesbaren Medien können alle verfügbaren Medien sein, auf die von einem Universal- oder Spezialcomputer oder einer anderen Maschine mit einem Prozessor zugegriffen werden kann. Beispielsweise können solche computer- oder maschinenlesbaren Medien RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM oder einen anderen optischen Plattenspeicher, einen Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium umfassen, das zum Tragen oder Speichern von gewünschtem Programmcode in Form von maschinenausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen verwendet werden kann und auf die von einem Universal- oder Spezialcomputer oder einer anderen Maschine mit einem Prozessor zugegriffen werden kann. Kombinationen des Obigen sind auch unter dem Begriff der computer- oder maschinenlesbaren Medien enthalten. Computer- oder maschinenausführbare Anweisungen umfassen beispielsweise Anweisungen und Daten, die bewirken, dass ein Universalcomputer, ein Spezialcomputer oder Spezialverarbeitungsmaschinen eine bestimmte Funktion oder Gruppe von Funktionen ausführen. Softwareimplementierungen des offenbarten Systems könnten mit Standardprogrammiertechniken mit regelbasierter Logik und anderer Logik ausgeführt werden, um die verschiedenen Verbindungsschritte, Verarbeitungsschritte, Vergleichsschritte und Entscheidungsschritte auszuführen.
Wie hier verwendet, soll der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ eins oder mehr als eins bedeuten. Der Begriff „Vielzahl“ soll zwei oder mehr als zwei bedeuten. Der Begriff „ein anderer“ wird als ein Zweiter oder mehr definiert. Die Begriffe „einschließen“ und/oder „haben“ sind nicht abschließend zu verstehen (z. B. umfassend). Der Begriff „oder“, wie er hier verwendet wird, ist so zu interpretieren, dass er einschließt oder eine beliebige Kombination bedeutet. Daher bedeutet „A, B oder C“ alles Folgende: A; B; C; A und B; A und C; B und C; A, B und C. Eine Ausnahme von dieser Definition tritt nur auf, wenn sich eine Kombination von Elementen, Funktionen, Schritten oder Handlungen in gewisser Weise gegenseitig ausschließt.
Die Bezugnahme in diesem Dokument auf „eine einzige Ausführungsform“, „bestimmte Ausführungsformen“, „eine Ausführungsform“ oder einen ähnlichen Begriff bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wurden, in mindestens einer Ausführungsform enthalten ist. Somit beziehen sich solche Ausdrücke an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform. Darüber hinaus können die besonderen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in irgendeiner geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen ohne Einschränkung kombiniert werden.
Es ist auch wichtig anzumerken, dass der Aufbau und die Anordnung der Elemente des Systems, wie sie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt sind, nur veranschaulichend sind. Obwohl in dieser Offenbarung nur eine bestimmte Anzahl von Ausführungsformen ausführlich beschrieben worden ist, wird der Fachmann, der diese Offenbarung prüft, ohne weiteres erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne von den neuen Lehren und Vorteilen des angegebenen Gegenstands materiell abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als einstückig dargestellt sind, aus mehreren Teilen aufgebaut sein, oder Elemente, die als einstückig dargestellt sind, können einstückig ausgebildet sein, der Betrieb der Baugruppen kann umgekehrt oder auf andere Weise variiert werden, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbinder oder andere Elemente des Systems können variiert werden, die Art oder Anzahl von Einstell- oder Befestigungspositionen, die zwischen den Elementen vorgesehen sind, können variiert werden. Es ist zu beachten, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus einer Vielzahl an Materialien hergestellt werden können, die eine ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bieten. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten sein. Die Reihenfolge oder Abfolge von beliebigen Prozess- oder Verfahrensschritten kann gemäß alternativen Ausführungsformen variiert oder neu geordnet werden. Andere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können in der Gestaltung, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Geist des vorliegenden Gegenstands abzuweichen.
Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen sind hierin offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und die offenbarten Vorrichtungen, Systeme und Verfahren in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Funktionen können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten darzustellen. Daher sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Basis, um den Fachmann zu lehren, die offenbarten Innovationen auf verschiedene Weise einzusetzen.
1 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugsitzes, der ein Insassendetektionssystem enthält. Das offenbarte Insassendetektionssystem 100 ist konfiguriert, um das Vorhandensein eines Insassen 10 in einem Fahrzeugsitz 20 zu erfassen. In einer Ausführungsform umfasst der Sitz 20 eine Sitzlehne 22 und ein Sitzunterteil 24. Das Sitzunterteil 24 kann eine Sensormatte 150 umfassen, die mindestens einen Leiter oder Sensor umfasst. In einer anderen Ausführungsform kann ein Sitzpolster oder Sitzschaum 26 das Sitzunterteil 24 und die Sensormatte 150 bedecken. Die Sensormatte 150 kann ein integrierter Schaumsensor sein, der in einer flachen Schaumtasche des Sitzschaums 26 angeordnet ist.
Das System 100 kann eine Steuerung 110 umfassen, die dazu konfiguriert ist, Änderungen in der Kapazität der Erfassungszonen in der Sensormatte 150 zu erfassen und Daten an ein Netzwerk oder einen Fahrzeugkommunikationsbus (nicht gezeigt) über leitende Drähte in einem Kabelbaum 120, der mit den Fahrzeugenergie- und Fahrzeugkommunikationssystemen mittels eines Verbinders 125 verbunden oder gekoppelt ist, zu liefern. Wie hierin beschrieben, kann die Erfassungszone vorzugsweise durch ein Paar leitender Zonen gebildet sein. Alternativ wird in der hier beschriebenen Ausführungsform mit einer leitenden Schicht eine Erfassungszone durch eine einzelne leitende Zone des leitenden Materials gebildet, das auf der Matte (z. B. auf einem PET-Substrat) abgeschieden ist.
2 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Sensorkissens und einer Steuerung, die in dem Insassendetektionssystem von 1 eingesetzt werden können. 3 ist eine Explosionsansicht des Sensorkissens und der Steuerung gemäß 2. Die Sensormatte 150 kann eine obere Leiterschicht 160 und eine untere Leiterschicht 170 aufweisen. Die Leiterschichten 160 und 170 können voneinander beabstandet sein und auf einem ersten Substrat 157 angebracht sein, das Filz aufweisen kann. Die auf dem ersten Substrat 157 montierten Elemente können dann auf einem zweiten Substrat 155 montiert werden, das Polyestergewebe oder Polyethylen hoher Dichte (HDPE) umfassen kann. In einer anderen Ausführungsform wird eine einzelne Leiterschicht bereitgestellt. Im Fall einer einzelnen Schicht kann die Leiterschicht auf ähnliche Weise wie die hier beschriebene Struktur konfiguriert sein, wie sie beispielsweise in 4 gezeigt ist.
Die Kapazität zwischen den Leiterschichten kann überwacht werden, um ein Maß für die Kraft auf den Sitz 20 zu bestimmen, die einer auf dem Sitz 20 sitzenden Person zugeordnet sein kann. Jede der Leiterschichten ist mit der Steuerung 110 verbunden oder gekoppelt durch elektronische Verbinder 162 und 172. Die elektronischen Verbinder 162 und 172 führen ein elektronisches Signal zu und von jeder der Leiterschichten 160 und 170. Die an die Leiterschichten gelieferten elektronischen Signale können ein sich zeitlich änderndes Spannungssignal sein, wie zum Beispiel ein sinusförmiges Signal. In der einschichtigen Ausführungsform kann die Impedanz oder der Strom in der Leitung überwacht werden, um die Anwesenheit des Insassen zu bestimmen.
Jede der Leiterschichten 160 und 170 ist vorzugsweise ein einzelnes Blatt aus Kunststoff-Filmmaterial. Beispielsweise kann ein Polyethylenterephthalat (PET)-Film für eine oder beide der Leiterschichten verwendet werden. Alternativ können andere Filme auf Poly-Basis wie PEN, PC, PI oder PEI für die Leiterschicht verwendet werden. Jede der Leiterschichten enthält vorzugsweise ein gedrucktes leitendes Material, das den Leiter, die Leiterbahn oder den „Draht“ bildet, der das elektronische Signal durch die Leiterschicht führt. Vorzugsweise ist der Leiter ein Material auf Tintenbasis, das auf den Film gedruckt werden kann. Die leitfähige Tinte kann zum Beispiel Silber (Ag), Silber / Silberchlorid (Ag/AgCl) und/oder Kohlenstoff enthalten. Wie weiter unten beschrieben, kann Kohlenstoff verwendet werden, um die Widerstandszonen oder Widerstände in der Erfassungsschaltung auszubilden. Die leitfähige Tinte wird vorzugsweise in einem Muster auf die Filmgrundschicht gedruckt.
Die obere und die untere Leiterschicht 160 und 170 können voneinander beabstandet sein und können durch eine Abstandsschicht getrennt sein. Die Abstandsschicht enthält dielektrisches Material. Das dielektrische Material kann ein Material auf Tintenbasis sein, das auf die untere Leiterschicht 170 gedruckt sein kann. Wenn eine Kraft auf den Fahrzeugsitz 20 (z. B. das Sitzunterteil 24) ausgeübt wird, kann der Abstand zwischen mindestens einem Teil der oberen Leiterschicht 160 und der unteren Leiterschicht 170 abnehmen.
Die Steuerung 110 umfasst eine Erfassungsschaltung und/oder einen Prozessor, die ein Maß für die Kapazität zwischen der oberen und der unteren Leiterschicht 160 und 170 bestimmen. Eine Änderung des Maßes der Kapazität kann von dem System 100 verwendet werden, um das Vorhandensein eines Insassen 10 im Fahrzeugsitz 20 anzuzeigen.
4 zeigt einen Leiter 165, der auf die obere Leiterschicht 160 gedruckt ist. Verschiedene Teile des Leiters 165 können durch Widerstandszonen 163 und 167 getrennt sein, die als Widerstände in Reihe mit dem Rest der Schaltung wirken können. Sowohl der Leiter 165 als auch die Widerstandszonen 163 und 167 werden vorzugsweise durch Drucken von Tinte auf die Basisschicht gebildet. Es ist anzumerken, dass, obwohl es eine umfangreiche Offenbarung bezüglich der Bildung der Widerstandszonen unter Verwendung von Druckmaterial (z. B. Kupfertinte) gibt, es auch möglich ist, die Widerstandszonen unter Verwendung von Standardwiderständen auszubilden, die an das Substrat- oder Mattenmaterial gelötet sind. Die Standardwiderstände können für eine verbesserte Genauigkeit des Detektors sorgen. Der Leiter 165 könnte charakterisiert werden als ein in Zonen unterteiltes Widerstandsmaterial oder als Widerstandszone. Daher wird hier in einigen Fällen auf die Leitung 165 als leitende Zone 165 Bezug genommen.
5 ist eine Draufsicht auf verschiedene Ausführungsformen eines Teils des Leiters, der auf den Basisschichten gemäß 4 verwendet wird, und zeigt fünf Beispiele von Geometrien für Materialien mit hoher Leitfähigkeit und niedriger Leitfähigkeit, die auf die Basisschichten für Erfassungszonen und Widerstandszonen gedruckt werden können. Die Beispiele zeigen einen Leiter 165, der durch eine Widerstandszone 161 getrennt ist. Die Widerstandszone 161 kann unter Verwendung von Kohlenstofftinte gebildet werden. In einer Ausführungsform kann die leitende Zone unter Verwendung von Silber- oder Silberchloridtinte gebildet werden. Beispiel 1 zeigt einen großen Spalt (Lücke) zwischen Teilen des Leiters 165, wobei der Spalt mit Kohlenstofftinte gefüllt ist. Beispiel 2 zeigt einen relativ kleineren Spalt, der Widerstandsmaterial zwischen Abschnitten des Leiters 165 enthält. Beispiel 3 zeigt eine Widerstandszone, die unter Verwendung einer Zick-Zack-Konfiguration der Kohlenstofftinte gebildet wird. Beispiel 4 zeigt eine Widerstandszone, die unter Verwendung einer Menge an Kohlenstofftinte gebildet wird, die zu einer Widerstandszone 161 mit einem engen Querschnitt relativ zum Querschnitt des Leiters 165 führt. Beispiel 5 zeigt eine Widerstandszone 161, die unter Verwendung einer wellenförmigen Konfiguration der Kohlenstofftinte gebildet wird.
6 ist eine Draufsicht auf einen Teil des Leiters, der in den in 4 gezeigten Basisschichten verwendet wird, und offenbart eine Widerstandszone 169, die zwei leitende Zonen 165 verbindet. Obwohl in 6 nur eine Widerstandszone 169 gezeigt ist, könnten eine oder mehr Widerstandszonen verwendet werden, um einen Widerstand zwischen den Abschnitten des Leiters 165 bereitzustellen. In einer Ausführungsform ist der Widerstandswert einer Widerstandszone 169 direkt proportional zu ihrer Länge. In ähnlicher Weise ist es möglich, eine oder mehrere Widerstandszonen 169 in Reihe zu verwenden, um einen gewünschten Widerstandswert zu erzielen. Wenn beispielsweise eine Widerstandszone 169 0,5 mm lang ist und einen Widerstand von 5.000 Ohm liefert, könnte man entweder die Länge der Widerstandszone 169 auf 2,0 mm erhöhen oder vier Instanzen der Widerstandszone 169 in Reihe konfigurieren, um einen Gesamtwiderstandswert von 20.000 Ohm zu erreichen.
Gemäß einer Ausführungsform könnte die Tinte unter Verwendung eines Siebgitters abgeschieden werden. Somit könnte eine leitende Zone oder Widerstandszone einen quadratischen Abschnitt eines Siebgitters darstellen. Die Tinte könnte durch ein Quadrat des Gitters aufgebracht oder gesiebt werden. Gemäß einer Ausführungsform könnte Tinte mit einer Spezifikation von 2,5 kOhm/sq/25,4 µm verwendet werden. Die Tinte könnte auf eine Dicke von 12 µm gesiebt werden, was ungefähr der Hälfte der in der Spezifikation angegebenen Dicke entspricht (d.h. 25,4 µm), was zu einem Widerstand für jedes Quadrat von 5 kOhm führt. Widerstandstinten können beispielsweise im Detail auf eine Dicke von 12 µm gedruckt werden, um die Auswirkung der Siebvarianz zu verringern.
Somit kann der Hersteller gemäß einer Ausführungsform leitende oder resistive Tinte durch ein Quadrat eines Siebgitters auftragen, um eine leitende Zone 165 oder eine resistive Zone 169 zu erzeugen. Gemäß einer Ausführungsform ist der Widerstandswert einer resistiven Zone 169 direkt proportional zur Dicke der Tintenablagerung. Ähnlich zu obigem ist es möglich, den Widerstandswert der Widerstandszone 169 durch Steuern der Dicke der Widerstandstintenablagerung unter Beibehaltung einer festen Oberfläche zu konfigurieren. Umgekehrt ist es möglich, den Widerstandswert der Widerstandszone 169 zu konfigurieren, indem der Oberflächenbereich der Widerstandstintenablagerung gesteuert wird, während eine feste Dicke beibehalten wird.
7 ist ein vereinfachtes Schaltbild, das zwei Erfassungszonen zeigt, die durch eine Widerstandszone getrennt sind, und zeigt einen einfachen beispielhaften Leiter, der zwei Zonen oder Zellen aufweist, die durch einen Widerstand getrennt sind. In einer Ausführungsform kann der Leckstrom (der über die Kondensatoren C1 und C2 fließt) zur Erde gemessen werden, um den Belegungszustand der Zone zu bestimmen (d. h., ob sich ein Insasse über der Zone befindet oder nicht). Eine Spannungsquelle (nicht gezeigt) legt ein Signal an den Widerstand an, um einen Strom in dem Leiter zu erzeugen.
8 ist ein Graph der komplexen Impedanzkomponenten, die in der Schaltung von 7 für verschiedene Belegungszustände eines Fahrzeugsitzes erfasst wurden, dargestellt in Einheiten von 107 Ohm. In einer Ausführungsform werden diese Impedanzkomponenten als reeller (Re) und imaginärer (Im) Strom für den Strom durch die verschiedenen Leiterzonen dargestellt. Die Belegungszustände für die zwei Zonen oder Zellen werden durch Punkte in der Grafik dargestellt, wobei das Dreieck darstellt, dass beide Zellen leer sind, der Kreis darstellt, dass beide Zellen besetzt (besessen) sind, das Quadrat darstellt, dass die erste Zelle C1 leer und die zweite Zelle C2 besetzt ist, und der Diamant darstellt, dass die erste Zelle C1 besetzt und die zweite Zelle C2 leer ist.
In einer Ausführungsform ist es möglich, die realen und imaginären Impedanzkomponenten eines elektrischen Signals so zu bestimmen, dass das System identifizieren kann, welche Zellen (z. B. eine Erfassungszone) der Sensormatte 150 belegt (d.h. einem Insasse nah) und welche nicht besetzt (d.h. kein Insasse in der Nähe) sind, basierend auf einem eindeutigen komplexen Impedanzwert.
Die 9 und 10 zeigen verschiedene beispielhafte Anordnungen für einen Leiter, der in einem Insassendetektionssystem verwendet wird. Der Leiter enthält verschiedene Widerstandszonen, um mehr Erfassungszonen oder Zellen im Leiter zu erzielen. 9 zeigt zwei Erfassungszonen, die durch mindestens einen Widerstand in der Sensorzuleitung und einen optionalen Widerstand in der Sensorrückleitung getrennt sind. Insbesondere zeigt 9A zwei Erfassungszonen 210, 220. Jede Erfassungszone wird durch ein Paar leitender Zonen 165 gebildet. Die leitenden Zonen 165 auf einer der Leiterschichten (die Oberseite wie in 9A gezeigt) sind durch einen Widerstand 169 getrennt. In der in 9B gezeigten vereinfachten Ausführungsform sind die leitenden Zonen 165 sowohl auf der oberen als auch der unteren Leiterschicht durch Widerstandszonen 169 getrennt. Die 10A und 10B sind zu den 9A und 9B ähnlich. Diese zwei Figuren stellen ein Erfassungssystem einer Sensormatte dar, die drei Erfassungszonen 210, 220 und 230 enthält. Wie oben für die in den 9A und 9B gezeigten Ausführungsformen erwähnt, können die leitenden Zonen 165, die die Erfassungszonen bilden, optional durch Widerstandszonen 169 getrennt sein, wie in den 10A und 10B gezeigt ist.
Wie oben beschrieben, kann die Sensorrückleitung (oder -zuleitung) ein separater Leiter oder eine separate Elektrode (wie z. B. die Abschirmelektrode) sein oder kann repräsentiert sein als das Messen eines Stromes, der als Leckstrom oder Ableitungsstrom infolge des Vorhandenseins oder des Nichtvorhandenseins eines Insassen in einem Fahrzeugsitz zur Erde fließt. Beispielsweise kann mit Bezug auf 3 die obere Leiterschicht 160 eine Erfassungselektrode oder einen Leiter, der auf deren Oberfläche gedruckt ist, aufweisen und die untere Leiterschicht 170 kann eine andere Erfassungselektrode oder einen anderen Leiter, der auf deren Oberfläche gedruckt ist, aufweisen. Jede dieser Elektroden oder Leiter kann unter Verwendung von Widerständen, wie sie beispielsweise in den 4, 9 und 10 gezeigt sind, in Zonen unterteilt werden.
Die vorliegende Offenbarung wurde unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Fachleute werden jedoch erkennen, dass Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang des offenbarten Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise wird, obwohl unterschiedliche beispielhafte Ausführungsformen als ein oder mehrere Merkmale aufweisend beschrieben worden sein können, die einen oder mehrere Vorteile bieten, in Betracht gezogen, dass die beschriebenen Merkmale ausgetauscht oder alternativ miteinander kombiniert werden können in den beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen oder in anderen oder alternativen Ausführungsformen. Die Technologie der vorliegenden Offenbarung ist relativ komplex und daher sind nicht alle Änderungen in der Technologie vorhersehbar. Die vorliegende Offenbarung, die unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, soll offensichtlich so breit wie möglich sein. Beispielsweise umfassen, sofern nicht speziell anders angegeben, die beispielhaften Ausführungsformen, die ein einzelnes bestimmtes Element angeben, auch eine Vielzahl solcher bestimmter Elemente.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62543627 [0001]

Claims

System zum Erfassen der Anwesenheit eines Insassen eines Sitzes, umfassend: eine Sensormatte, die dazu konfiguriert ist, in dem Sitz angeordnet zu werden, wobei die Matte eine obere leitende Schicht und eine untere leitende Schicht umfasst, wobei mindestens eine der leitenden Schichten eine gedruckte elektronische Schaltung umfasst, die durch mindestens eine Widerstandszone in leitende Zonen getrennt ist; wobei die Matte mehrere Erfassungszonen aufweist und jede der Erfassungszonen eine leitende Zone von der oberen leitenden Schicht und eine leitende Zone von der unteren leitenden Schicht aufweist, und wobei jede der zwei leitenden Schichten mit einer Steuerung verbunden ist, die konfiguriert ist, um eine Änderung der Kapazität jeder der Erfassungszonen zu erfassen, die sich aus einer Änderung des Abstands zwischen der oberen leitenden Schicht und der unteren leitenden Schicht ergibt; und wobei die Steuerung mit einem Fahrzeugnetzwerk verbunden ist und konfiguriert ist, um Daten an das Netzwerk bereitzustellen, und wobei die Daten die Abwesenheit oder Anwesenheit des Insassen auf dem Sitz angeben.
System nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Widerstandszone ein Widerstandsmaterial umfasst, das auf eine der leitenden Schichten gedruckt ist.
System nach Anspruch 2, wobei jede der leitenden Zonen ein leitendes Material umfasst, das auf eine der leitenden Schichten gedruckt ist.
System nach Anspruch 3, wobei eine elektronische Schaltung konfiguriert ist, um ein Signal durch mindestens zwei leitende Zonen und die mindestens eine Widerstandszone, die sich zwischen den mindestens zwei leitenden Zonen befindet, zu leiten.
System nach Anspruch 1, wobei jede der leitenden Schichten einen Anschluss zum Verbinden der Sensormatte mit der Steuerung umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Widerstandszone ein Widerstandsmaterial umfasst, das auf das Substrat in einer Position gedruckt ist, um eine Lücke zwischen mindestens zwei Abschnitten eines leitfähigen Materials zu überbrücken, wobei der Widerstandswert des Widerstandsmaterials bestimmt wird durch die Form des Widerstandsmaterials und die Größe jeder Lücke.
System zum Erfassen des Vorhandenseins und Bestimmen der Position eines Insassen eines Sitzes, umfassend: eine Sensormatte, die dazu konfiguriert ist, in dem Sitz angeordnet zu werden, wobei die Matte eine obere leitende Schicht und eine untere leitende Schicht umfasst, wobei mindestens eine der leitenden Schichten eine gedruckte elektronische Schaltung umfasst, die durch Widerstandszonen in leitende Zonen getrennt ist; wobei die Matte mehrere Erfassungszonen aufweist und jede der Erfassungszonen eine leitende Zone von der oberen leitenden Schicht und eine leitende Zone von der unteren leitenden Schicht aufweist, und wobei jede der zwei leitenden Schichten mit einer Steuerung verbunden ist, die konfiguriert ist, um eine Änderung der Kapazität jeder der Erfassungszonen zu erfassen, die sich aus einer Änderung des Abstands zwischen der oberen leitenden Schicht und der unteren leitenden Schicht ergibt; und wobei die Steuerung mit einem Fahrzeugnetzwerk verbunden ist und konfiguriert ist, um Daten an das Netzwerk bereitzustellen, und wobei die Daten die Abwesenheit oder Anwesenheit des Insassen auf dem Sitz angeben, und wobei die Steuerung, nachdem sie festgestellt hat, dass sich ein Insasse auf dem Sitz befindet, konfiguriert ist, dem Netzwerk weitere Daten bereitzustellen, und wobei die weiteren Daten die Position des Insassen auf dem Sitz angeben.
System nach Anspruch 7, wobei jede der Widerstandszonen ein Widerstandsmaterial aufweist, das auf eine der leitenden Schichten gedruckt ist.
System nach Anspruch 8, wobei jede der leitenden Zonen ein leitendes Material umfasst, das auf eine der leitenden Schichten gedruckt ist.
System nach Anspruch 9, wobei eine elektronische Schaltung konfiguriert ist, um ein Signal durch mindestens zwei leitende Zonen und mindestens eine Widerstandszone zu leiten, die sich zwischen den mindestens zwei leitenden Zonen befindet.
System nach Anspruch 10, wobei die Sensorzonen, die einen Insassen des Sitzes in dieser Zone erfasst haben, eine eindeutige Änderung der Impedanz des durch die elektronische Schaltung übertragenen Signals bereitstellen.
System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung basierend auf dem Gesamtimpedanz-Einfluss auf das Signal bestimmt, welche Sensorzonen belegt sind.
System nach Anspruch 7, wobei jede der leitenden Schichten einen Anschluss zum Verbinden der Sensormatte mit der Steuerung umfasst.
System nach Anspruch 7, wobei die gedruckte elektrische Schaltung umfasst: ein leitfähiges Material, das auf ein Substrat gedruckt ist, so dass eine Vielzahl von Lücken zwischen Abschnitten des leitfähigen Materials bestehen; und ein Widerstandsmaterial, das auf das Substrat in einer Position gedruckt ist, um die Vielzahl von Lücken zwischen den Abschnitten des leitenden Materials zu überbrücken, wobei der Widerstandswert des Widerstandsmaterials für jede Lücke in der Vielzahl von Lücken individuell durch Einstellen der Form des Widerstandsmaterials oder die Größe jeder Lücke in der Vielzahl von Lücken gesteuert wird; wobei die elektrische Schaltung so konfiguriert ist, dass sie ein elektrisches Signal durch die Abschnitte aus leitendem Material und über die Vielzahl von Lücken durch das Widerstandsmaterial führt.
Elektrische Schaltung, wobei die elektrische Schaltung auf ein Substrat gedruckt ist, umfassend: ein leitendes Material, das auf das Substrat gedruckt ist, so dass eine Vielzahl von Lücken zwischen Abschnitten des leitenden Materials vorhanden ist; und ein Widerstandsmaterial, das auf das Substrat in einer Position gedruckt ist, um die Vielzahl von Lücken zwischen den Abschnitten des leitenden Materials zu überbrücken, wobei der Widerstandswert des Widerstandsmaterials für jede Lücke in der Vielzahl von Lücken individuell durch Einstellen der Form des Widerstandsmaterials oder die Größe jeder Lücke in der Vielzahl von Lücken gesteuert wird; wobei die elektrische Schaltung so konfiguriert ist, dass sie ein elektrisches Signal durch die Abschnitte aus leitendem Material und über die Vielzahl von Lücken durch das Widerstandsmaterial führt.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 15, wobei das leitende Material Silber umfasst.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 15, wobei das Widerstandsmaterial Kohlenstoff umfasst.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 15, wobei das Widerstandsmaterial, das mindestens eine der mehreren Lücken überbrückt, in einem Zick-Zack-Muster gedruckt ist.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 15, wobei die Dicke des Widerstandsmaterials, das mindestens eine der mehreren Lücken überbrückt, geringer ist als jeder der Abschnitte des leitenden Materials.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 15, wobei das Widerstandsmaterial, das mindestens eine der mehreren Lücken überbrückt, in einem Wellenmuster gedruckt ist.