JP2004529313A

JP2004529313A - 磁場センサ

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Publication number: JP2004529313A
Application number: JP2001524074A
Authority: JP
Inventors: ティモシージェイ．ボムヤ，; アランジェイ．リッグス，
Original assignee: オートモーティブシステムズラボラトリーインコーポレーテッド
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 2000-09-15
Publication date: 2004-09-24
Also published as: US6317048B1; WO2001020570A1; EP1212735A1

Abstract

複数の磁気センシング要素（１２、１２．１、１２．２、１２．３）と、それによって生成される複数の信号（３０．１）からイメージ信号（３７）を生成する手段とを含む磁場センサ（１０）を利用して、ｉ）車両（４４）のボディ部分（４２）に近接する磁場（１４）を検知し、その磁気回路（４６）を調節するか、ｉｉ）車両（４４）のシート（１０８）内の乗員（１０６）を検知するか、またはｉｉｉ）車両のボディ部分の内部からそれに近接する磁場影響物体を検知する。別の態様においては、磁場センサ（１０）は、磁気イメージ（３８）の明瞭度を改善するための、磁気センシング要素（１２、１２．１、１２．２、１２．３）に近接する、複数の磁気フォーカシング要素（１２４）をさらに含む。

Description

【０００１】
車両には、乗員の傷害を軽減する目的で、車両の衝突に応答して作動する自動安全拘束アクチュエータを搭載することができる。このような自動安全拘束アクチュエータの例としては、エアバッグ、シートベルトプリテンショナおよび展開式ニーボルスタなどがある。自動拘束システムの目的の１つは、乗員の障害を軽減することであり、自動拘束システムの装備によって、この自動拘束システムが作動しなかった場合に引き起こされるよりも、障害を軽減することである。安全拘束システムの関連部品の交換に費用がかかること、また作動により乗員に傷害を与える可能性があることから、一般に傷害を軽減するときにのみ自動拘束アクチュエータを作動させることが望ましい。これは特にエアバッグ拘束システムについては当てはまるが、それはエアバッグの展開時に、エアバッグに近づきすぎている乗員、すなわち正規位置外の乗員は、エアバッグの展開によって、そのときの車両の衝突が比較的軽度である場合でも、負傷したり死亡したりしやすいからである。さらに、身長の低い乗員、あるいは子供、小柄な成人または華奢な骨格の持ち主などの虚弱な体格の乗員は、エアバッグのインフレータによる傷害を受けやすい。さらに、前列助手席側エアバッグに近接して、正常位置の後向き幼児シート（ＲＦＩＳ）に適切に固定された幼児も、幼児シートの背面がエアバッグのインフレータに近接するために、エアバッグの展開によって、死傷しやすい。
【０００２】
エアバッグのインフレータは、所与の拘束能力を持つように設計されている。この能力とは例えば、毎時３０マイルのバリヤ等価衝突が起きた場合、これによって正規位置外の乗員は傷害を受けるレベルのエネルギとパワーを発生するが、そのときにシートベルトを装着せず正常位置着座の５０パーセンタイル値の乗員を保護する拘束能力である。頻度は比較的少ないが、比較的軽い傷害で済んだと思われる衝突において、エアバッグのインフレータが原因で乗員が負傷したり、死亡したりする事例が動機となって、エアバッグのインフレータが、本来保護しようとする乗員に傷害を与えるという、潜在的可能性を低減あるいは排除しようとする動きとなった。
【０００３】
エアバッグのインフレータによる乗員への傷害を軽減する一つの手法は、乗員の存在と、その位置に応じてインフレータの作動を制御することによって、乗員がインフレータの関連するリスクゾーンの外に位置しているときにのみ、インフレータを作動させることである。このようなエアバッグインフレータを不能化するシステムは、そのような決定をするのに十分な感度とロバスト性を有し、一方で乗員の拘束が必要とするときにエアバッグインフレータを不能化することのない、乗員センサを必要とする。
【０００４】
エアバッグインフレータによる乗員への傷害を軽減するもう１つの手法は、乗員の存在および位置に応じてエアバッグインフレータの膨張速度または膨張容量を制御するものである。このような制御システムは、上記のような、衝突重大度に応じて制御可能な膨張システムと組み合わせて、最も優先的に利用される。このようなシステムでは、乗員位置入力を用いることによって、特定の衝突重大度レベルは有するが、身長または体重の小さい乗員、あるいは後向きシートの幼児に傷害を与える可能性のある、攻撃性の強すぎるエアバッグインフレータ制御を、オーバライドすることができる。このようなエアバッグインフレータを制御するシステムには、ロバストで、十分な正確さを有し、かつ様々な乗員の着座形態と状況を分類、区別することのできる乗員位置センサが必要となる。
【０００５】
乗員の検知には様々なセンサを利用することが可能であり、例えばアクティブ方式赤外線センサ、パッシブ方式赤外線センサ（熱検出装置）、超音波センサ、静電容量センサ、重量センサ（様々なセンサ技術および計測手法を含む）、チャイルドシート用［タグ］センサ、および画像式システムなどがある。これらのセンサの用法の１つは、乗員、特に正規位置外の乗員および後向きの幼児が、インフレータドアに非常に近接して、展開するエアバッグの経路にいるときを同定することである。乗員が検出されると、後向き幼児シートが存在するとき、または衝突発生時に人がインフレータドア近傍の指定領域内にいるときには、助手席側エアバッグを不能化する、正しいエアバッグの展開戦略が必要である。１つまたは２つ以上の乗員センサからの出力、および車両衝突加速度センサなどの、１つまたは２つ以上のその他のセンサからの出力を、プロセッサが処理して、センサ入力に応じて、拘束制御アルゴリズムに従い、例えばエアバッグインフレータの１つまたは２つ以上の段階の作動時間を制御することによって、安全拘束システムの作動を制御する。
【０００６】
エアバッグなどの車両安全装置用の公知の展開システムでは、展開の決定プロセスを開始する以前に、自車両が障害物または他車両に実際に衝突することが必要である。その時点で、センサが自車両の減速度を検出し、１つまたは複数の安全システムを展開させる。したがって、衝突は加速度対時間測定の特性だけに基づいて同定される。既存のポストクラッシュ検出システムの欠点は、アクティブ方式の安全装置を展開するまでの余裕時間が比較的短く、特に乗員拘束システムが大幅な安全効果を発揮することのできる、側面衝突や高速前面衝突においてそうであることである。このように時間範囲が短いために、エアバッグの膨張速度が非常に大きくなり、その結果乗員がエアバッグに対して適切に位置していない場合には、負傷や死亡につながる可能性がある。
【０００７】
理想としてはエアバッグが、正常に着座した乗員との相互作用を生じる以前に、かつ正規位置外の乗員が膨張するエアバッグによって負傷しない程度に低い速度で膨張することである。これには、十分高い重大度の衝突に対して、衝突検知システムが、内在的な衝突を予測することができる必要があり、というのは正規位置外の乗員に対して十分に安全な膨張速度でバッグを膨張させるのに必要な時間は、乗員が移動して膨張したエアバッグと相互作用を開始するのに要する時間、あるいは乗員を安全に減速させるのに要する時間よりも大きい可能性があるためである。
【０００８】
通常、衝突予測検知システムは、自車両に対するターゲットの距離と、可能であれば速度とを検知するレーダを利用する。レーダシステムは、連続的またはパルス状エネルギを有する波動ビームとターゲットとの相互作用の効果を検知することによって、ターゲットの距離および／または速度を計測するものであり、ターゲットまでの距離はレーダ信号の移動時間を測定して定量し、ターゲットの速度は、送信信号に対して受信した反射信号のドップラー周波数シフトを測定して定量する。
【０００９】
公知の車両衝突検出システムは、Ｂピラー、ロッカーパネル、補強ビーム、または車両のドアの上またはその近傍のその他の場所に装着した加速度計を用いて側面衝突を検出しようとするものである。その他の公知のシステムには、接触スイッチを利用するものや、ドア内部の圧力変化を検知するものがある。分散型検知システムも提案されている。これらのシステムは、十分に満足できるものであることがまだ証明されていない。より詳細には、加速度計や接触スイッチが受信する信号は、衝突の場所、大きさ、方向に応じて大きく変わる。これらの装置は、局所的な加速度および速度情報を提供するだけであり、これらの情報は必ずしも装置の装着位置から離れた所で生じていることを反映しない。例えば、センサ装着位置で発生する、時速１５マイルのポール衝突（典型的なエアバッグ展開場面の一つ）は、比較的大振幅の信号を生じ、適切にエアバッグの展開を始動させるが、同じ衝突が１フィートか２フィート離れて発生すると、センサ信号は大幅に小振幅となり、このためにエアバッグは展開されないことになる。このことは、多くの事例において、「起爆」状態と「非起爆」状態との区別を非常に困難にすることになる。
【００１０】
本発明は、改良型の乗員および衝突センサと、改良型磁気センサの開発とに利用可能な、磁場センサと、磁気イメージを形成かつ利用する方法とを提供することによって、上記の問題の内の少なくともいくつかを解決する。
車両のボディ部分の磁気イメージを形成かつ利用する方法は、複数の信号を生成するように、ボディ部分に近接する複数の場所における磁場を検知し、この複数の信号の各信号が前記複数の場所の１つにおける磁場強度に応答性を有すること、この複数の信号からイメージ信号を生成すること、この磁気イメージを、ボディ部分を含む磁気回路の調整に利用することを含む。例えば、磁気イメージを利用して磁気回路を調整する操作は、ボディ部分の内部に要素を配置することを含み、この要素は、車両のボディ部分を組み入れた磁気センサの一部であると共に、この要素は磁気センシング要素、コイル、および強磁性体要素から選択される。
【００１１】
車両のボディ部分の磁気イメージを形成かつ利用する方法は、複数の信号を生成するように、複数の場所における磁場をボディ部分の内部から検知し、この複数の信号の各信号が前記複数の場所の１つにおける磁場強度に応答性を有すること、複数の信号からイメージ信号を生成すること、このイメージ信号からボディ部分に近接する物体を検出することを含む。車両のボディ部分に近接する物体の検出に応じて、例えば検出された物体の位置が時間と共に変化し、衝突の可能性を示した場合に、安全拘束システムを作動させることができる。
【００１２】
車両内の乗員を検知する方法は、車両シートのシート基部内に配置した供給源からの磁場を生成するステップと、関連する複数の信号を生成するように、車両シートバック内の複数の場所において、磁場を検知するステップであって、各信号が複数の場所の１つにおける磁場に応答性を有するステップと、複数の信号からイメージ信号を生成するステップと、車両シート上の乗員の特性を識別するステップであって、特性が乗員の存在、乗員の寸法、および乗員の位置から選択されるステップとを含む。例えば、生成された磁場が、コイルドライバを介して発振器に動作可能に接続されたコイルによって生成される発振磁場を含んでもよい。
【００１３】
一態様によれば、磁場センサは、第１表面に配置された複数の磁気センシング要素と、複数の信号からイメージ信号を生成する手段と、イメージ信号からボディ部分に近接する物体を識別する手段とを含む。例えば、各磁気センシング要素は、ホール効果センサを含んでもよい。さらに、複数の磁気センシング要素を、第１表面上で２次元配列を形成するように配置してもよい。第１表面は、例えば車両のボディ部分の内部に配置され、各磁気センシング要素が、その磁気センシング要素での磁場に応答する信号を生成し、これによって複数の磁気センシング要素が、対応する複数の信号を生成する。イメージ信号を生成する手段には、スキャンコンバータを含めてもよく、このスキャンコンバータは、複数の信号を、ＲＳ−１７０形式信号、ＲＧＢ形式信号、あるいはラスタ表示信号などのイメージ信号に変換する。磁気センサには、さらにイメージ信号を表示するために、イメージ信号を生成する手段に動作可能に接続された表示装置を含めてもよい。安全拘束システムは、イメージ信号からボディ部分に近接する物体を識別する手段に応じて制御してもよい。
【００１４】
別の態様によれば、磁場センサは、第１表面に配置された複数の磁気センシング要素と、第１表面に近接する第２表面上に配置された複数の磁気フォーカシング要素と、複数の信号からイメージ信号を生成する手段とを含む。各磁気センシング要素は、磁気センシング要素での磁場に応じて信号を生成し、これによって複数の磁気センシング要素が、対応する複数の信号を生成する。例えば、各磁気センシング要素には、ホール効果センサまたはコイルのいずれかを含めてもよい。一例として、第１表面は、車両のボディ部分に近接して配置してもよい。別の例として、第１表面は、車両シートのシートバック内部に配置して、車両シートのシート基部内に磁場供給源を含めてもよい。
【００１５】
複数の磁気フォーカシング要素の、各磁気フォーカシング要素は、空気よりも大幅に大きな透磁率を有する材料を含み、この材料は強磁性体材料、フェライト材料、およびミューメタル材料から選択され、複数の磁気フォーカシング要素のそれぞれが、複数の磁気センシング要素の１つに近接しており、磁場からの磁束が複数の磁気センシング要素の１つに集中するように成形されている。イメージ信号を生成する手段には、スキャンコンバータを含めてもよく、スキャンコンバータは複数の信号を、例えばＲＳ−１７０形式信号、ＲＧＢ形式信号、またはラスタ表示信号などの、１つのイメージ信号に変換する。磁気センサにはさらに、イメージ信号を表示するための、イメージ信号を生成する手段に動作可能に接続された表示装置を含めてもよい。
【００１６】
一実施態様によれば、複数の磁気センシング要素は、第１表面上に１次元配列を形成するように配置され、磁気センサは、この１次元配列を１次元配列の横断方向に移動させる手段と、１次元配列の移動位置を、イメージ信号を生成する手段に提供する手段とを含み、イメージ信号は移動位置に応答性を有する。別の実施態様によれば、複数の磁気センシング要素は、第１表面上で２次元配列を形成するように配列される。
本発明の、以上およびその他の目的、特徴および利点は、以下の好適な実施態様の詳細な説明を添付の図面と合わせ読み、添付の特許請求の範囲にしたがって考察すれば、より完全に理解されるであろう。
【００１７】
図１を参照すると、磁場センサ１０は、磁場１４の測定値を提供するための、それぞれの複数の場所に、複数の磁気センシング要素１２．１を備えている。例えば一実施態様によれば、この複数の磁気センシング要素１２．１は、コラム１６に沿って１次元配列１５に配設され、このコラムは位置決め装置２２によってトラック２０に沿って移動（ｔｒａｎｓｌａｔｅ：並進）する、台車１８で支持されている。例えば位置決め装置２２は、台車１８に動作可能に連結されたナット２８に係合するネジ２６を回転させるモータ２４を備える。位置決め装置２２の位置は、位置コントローラ２９によって制御される。位置コントローラ２９は台車１８の位置を、動作可能に接続された位置センサ（図示せず）によって直接的にモニタするか、あるいはネジ２６の回転位置から間接的にモニタし、ネジの回転位置の測定は、例えばそれに取り付けたエンコーダによるか、モータ２４またはネジ２６に取り付けたタコメータから、あるいはステップモータ２４．１に加えられたステップを計数してモータ位置を推定することによって可能である。
【００１８】
各磁気センシング要素１２は、そこにおける磁場１４の強度に応じた信号３０を生成する。各磁気センシング要素１２は例えば、ホール効果センサ、コイル、あるいは直接支持コラム１６に取り付けるか、またはプリント回路基板またはフレキシブル回路などの基板に取り付けたＳＱＵＩＤを含む。複数の磁気センシング要素１２．１は、１次元配列１５に沿った磁場１４の測定量を提供する。磁場１４のマップ化は、磁気センシング要素１２．１群からの磁場強度の１次元測定値を連続的に測定し、測定値をメモリ３２に記録し、かつ位置コントローラ２９からの対応する台車位置を記録することによって行われる。次いで台車は、位置コントローラ２９の制御の下で、位置決め装置２２によって新しい場所に移動させられ、その後に磁気センシング要素１２．１からの磁場強度の１次元測定値の測定と記録、および台車位置の記録が反復される。これらの操作を、連続する台車位置について反復することにより、対象とする領域３４の磁場１４の測定を行う。スキャンコンバータ３６は、例えばイメージ表示装置４０上に表示するのに適当な形式で、磁場１４の磁気イメージ３８を、信号３０．１から生成する。
【００１９】
図１に示すように、磁場センサ１０は、例えばドア４２．１などの車両４４のボディ部分４２に近接する磁場の検知に有用である。図２を参照すると、磁場センサ１０は、磁気センサ４８の磁気回路４６の一部であるドア４２．１の磁気イメージ３８を形成するのに利用することができる。ドア４２．１は、第１ピラー５０に対して、複数のヒンジ５２の回りにヒンジ結合され、第２ピラー５８上のストライカ５６と噛合うラッチ／ロック機構５４を有する。ドア４２．１は、通常は磁気透過性の鋼で製造されるが、固有の磁気特性を有する。例えば、ドア４２．１は磁束を導通するため、磁石をそれに接着させることができる。ヒンジ５２は、ドア４２．１と第１ピラー５０の間の比較的磁気抵抗の低い通路となる。さらに、ラッチ／ロック機構５４とストライカ５６は、係合状態において、ドア４２．１と第２ピラー５８との間の、比較的磁気抵抗の低い通路となる。
【００２０】
その他の場所では、ドア４２．１は、付随する空隙６２によって、通常は車両４４のボディ６０から分離されている。したがって、ヒンジ５２とストライカ５６は、ドア４２．１に沿った第１磁気通路６４によって、磁気的に接続されている。さらに、第１ピラー５０および第２ピラー５８（これらにヒンジ５２およびストライカ５６がそれぞれ取り付けられている）は、第１磁気通路６４とは別個の第２磁気通路６６によって接続されており、この第２磁気通路には、ボディ６０、構造物６８、あるいは車両４４のパワートレイン７０が含まれる。したがって、ドア４２．１は、図２に示すように、変圧器の磁心と本質的に類似する磁気回路４６の一部であり、第１磁気通路６４および第２磁気通路６６が合わさって１つの閉ループ磁気通路７２を構成している。磁気回路４６には、磁気回路４６によって導通される磁束７６を検知するための、少なくとも１つの磁気センシング要素７４がさらに含まれる。磁気回路４６には、その中に起磁力を生成するための１つまたは複数のコイル７８をさらに含めてもよい。
【００２１】
作動時には、上記の磁気センサ４８は、磁気回路４６の変化に応答性を有し、その変化は、例えばドア４２．１の変位または変形の結果であったり、あるいは磁気回路４６の範囲を超えて、例えば磁気回路４６内の空隙６２に近接して広がる漏洩磁束に影響を与える、他車両のような強磁性体物体がドア４２．１に近接する結果によるものである。磁気センサ４８の性能は、その磁気回路４６を調整するか、あるいは対応する磁気センシング要素７２の場所を調整することによって調整可能である。例えば磁気回路４６は、その回路の要素を配置または再配置することによって、その強磁性体構造を修正するか、あるいはその回路内に起磁力を発生させる付随のコイル７６の場所を変更することによって調整可能である。
【００２２】
磁場センサ１０は、磁気回路４６の磁気イメージ３８、例えばドア４２．１に近接する磁場１４の磁気イメージを提供して、関連する磁気センサ４８の性能を調節可能にするために、利用することができる。したがって、車両４４のボディ部分４２の磁気イメージを形成、利用する方法は、ボディ部分４２に近接する複数の場所で磁場１４を検知して、複数の信号３０．１を生成することを含み、この複数の信号３０．１の各信号３０は、複数の場所の１つの磁場強度に応答性がある。この方法はさらに、複数の信号３０．１からイメージ信号３７を生成すること、および磁気センサ４８によって検知されるボディ部分４２を含む磁気回路４６を調節するために、イメージ信号３７からの磁気イメージ３８を利用することを含む。
【００２３】
図３を参照すると、磁場センサ１０の別の実施態様によれば、複数の磁気センシング要素１２．２は、行（ｉ）と列（ｊ）の２次元配列８０に配設され、この配列を利用して、磁場センサ１０をイメージ化しようとする物体に対して移動させる必要がなく、磁気イメージ３８を形成することができる。例えば、複数の磁気センシング要素１２．２の各磁気センシング要素１２は、ホール効果センサ要素１２．９を含み、このホール効果センサ要素は４端子の半導体デバイスであり、４端子のうちの２端子であるソース端子８２の間の電流と、磁場が相互作用し、残りの２つの端子であるセンス端子８４間に電圧を発生させる。ここで電流、磁場、および結果として生ずる電圧を生成する電場の方向は互いに直交している。各ホール効果センサ要素１２．３に対して、２つのソース端子８２が電圧または電流供給源に動作可能に接続され、センス端子８４の一方は、行スキャナ／マルチプレクサ（ＭＵＸ）８６に接続され、センス端子８４の他方は、列スキャナ／マルチプレクサ（ＭＵＸ）８８に接続されている。
【００２４】
スキャンコントローラ９０の制御下で、２次元配列８０の特定の場所（ｉ，ｊ）における、特定のホール効果要素１２．３のそれぞれのセンス端子は、増幅器９２に動作可能に接続され、そこからの出力はイメージ表示装置４０に接続されている。ホール効果センサ要素１２．３の２次元配列８０は、例えば回路基板またはその他の基板に装着してもよい。スキャンコントローラ９０と、関連する行スキャナ／ＭＵＸ８６および列スキャナ／ＭＵＸ８８とは、例えばＲＳ−１７０時間標準にしたがって動作するように適合されており、これによって標準の放送ビデオモニタと互換性があるか、またはイメージ表示装置４０内のＲＳ−１７０互換フレームグラバーによって処理される、イメージ信号３７を提供する。例えば、２次元配列８０の磁気センシング要素１２．２は、ホール効果センサ要素１２．３の５２５ｘ１００配列を含んで、それぞれのホール効果センサ要素をスキャンコントローラ９０で、逐次読み出しすることによって、直接ＲＳ−１７０形式信号を直接提供するようにしてもよい。
【００２５】
例えばＲＳ−１７０形式は、既存のビデオ表示装置と直接互換性がある。代替案として、イメージ表示装置４０の形式と直接互換性のない、２次元配列８０またはスキャンコントローラ９０に対して、スキャンコンバータ３６を、増幅器９２とイメージ表示装置４０との間に動作可能に接続して、イメージ表示装置４０で表示するのに適したイメージ信号３７を提供するように、磁気センシング要素１２．３からの磁気イメージ３８をフォーマットしてもよい。例えばスキャンコンバータ３６は、イメージ表示装置４０に互換性のあるイメージ信号３７を生成する過程において、磁気センシング要素１２．２からの信号３０．１について、時間ベースの変換、ロジック変換、外挿、または線形もしくは非線形処理を行うことができる。図３の磁場センサ１０は、図１および２に示すように、車両４４のボディ部分４２に近接する磁場を検知するのに用いてもよい。
【００２６】
磁場センサ１０は、少なくとも１つの磁気センシング要素１２のサブセットとして実施することができることを理解すべきであり、この磁気センシング要素を例えばＸ、Ｙの２方向に移動させて、対象領域３４に対応する複数の信号３０．１を提供し、これから、関連するスキャンコンバータ３６によって、複数の信号３０．１および少なくとも１つの磁気センシング要素１２の関連するＸ、Ｙ位置から磁気イメージ３８が形成される。
複数の磁気センシング要素１２．１、１２．２を利用するときには、対応する磁気センシング要素１２からの対応する信号３０．１は、スキャンコンバータ３６によるか、またはその他の磁気イメージ３８形成手段によって、逐次的または並列に読み出してもよいことを理解すべきである。
【００２７】
図４を参照すると、図３の磁場センサ１０の２次元配列８０は、車両のボディ部分４２に衝突センサ９４として組み込んでもよい。例えば、磁気センシング要素１２．２、特にホール効果センサ要素の２次元配列８０は、ドア４２．１の外板、例えばプラスチックまたは複合材料のドア外板に組み込んでもよい。各ホール効果センサ要素１２．３について、２つのソース端子８２は電圧または電流供給源に動作可能に接続され、センス端子８４の一方は行スキャナ／マルチプレクサ（ＭＵＸ）８６に接続され、センス端子８４の他方は列スキャナ／マルチプレクサ（ＭＵＸ）８８に接続されている。スキャンコントローラ９０の制御下で、２次元配列８０の特定の場所（ｉ，ｊ）における特定のホール効果センサ要素のそれぞれのセンス端子は、増幅器９２に動作可能に接続されており、ここからの出力はイメージ信号３７を含み、この信号はコントローラ９０に動作可能に接続されると共に、このコントローラも、イメージ信号３７を２次元配列８０の特定の場所（ｉ，ｊ）に関連づけるために、スキャンコントローラ９０と通信する。磁場１４を生成する必要からドア４２．１にコイル９８を設け、この磁場を磁気センシング要素１２．２が検知するが、用途によってはドア内の残留磁気が、十分に強い起磁力となり、このために別個のコイル９８が不要になることもある。コントローラ９６に動作可能に接続された発振器１００によって生成された発振信号が、コイルドライバ１０２によってコイル９８に動作可能に連結される。
【００２８】
動作に際して、ドア４２．１の磁場のイメージが、イメージ信号３７からコントローラ９６によって検知される。磁場１４の生成は、ドア４２．１の残留磁気、ドア４２．１内の永久磁石（図示せず）、周辺の磁気、または印加された電圧または電流信号に応答してドア４２．１内のコイル９８が生成する磁束によって行われる。例えば他車両などの強磁性体物体などの磁場影響物体が、ドア４２．１に近接する磁場１４と相互作用することによって、磁場に外乱が発生し、これが磁気センシング要素１２．２によって検知され、そしてこれがコントローラ９６によって、イメージ信号３７の関連する磁気イメージ３８の変化として検知される。コントローラは、この磁気イメージ３８を、様々な事態についての関連する記憶磁気イメージ３８．１の１つまたは複数と、時間経過で比較し、衝突または差し迫った衝突の検出に応じて、車両４４の対応する乗員の傷害を軽減するように、関連する安全拘束アクチュエータ１０４、例えば側面衝突エアバッグインフレータの作動を制御する。
【００２９】
したがって、磁場センサ１０の別の実施態様は、第１表面１０５に配置された複数の磁気センシング要素１２．２と、複数の信号からイメージ信号３７を生成する手段と、このイメージ信号３７からボディ部分４２に近接する物体を識別する手段とを含む。例えば、各磁気センシング要素１２．２に、ホール効果センサ要素１２．３を含めてもよい。複数の磁気センシング要素１２．２は、例えば第１表面１０５上で２次元配列８０を形成するように配置する。この第１表面１０５を、例えば車両４４のボディ部分４２の内部に配置し、これによって各磁気センシング要素１２が、その位置での磁場１４に応じた信号を生成することによって、複数の磁気センシング要素１２．２が対応する複数の信号を生成する。複数の信号からのイメージ信号３７は、衝突予測、衝突安全化、または衝突検出用として、ボディ部分４２に近接する磁場１４を可視化するために利用してもよい。安全拘束アクチュエータ１０４は、イメージ信号３７からボディ部分４２に近接する物体を識別する手段に応じて制御してもよい。この識別手段には、例えばイメージ処理ソフトウエアを実装したマイクロプセッサを含めてもよい。
【００３０】
イメージ信号３７を生成する手段には、例えばスキャンコンバータ３６を含めてもよく、このスキャンコンバータは、磁気センシング要素１２．２からの複数の信号を、例えばＲＳ−１７０形式信号、ＲＧＢ形式信号、またはラスタ表示信号などのイメージ信号３７に変換する。別法として、スキャニング変換を必要とすることなく、関連するスキャニング工程から直接的にイメージ信号３７を生成するように、複数の磁気センシング要素１２．２を適合させてもよい。磁場センサ１０には、関連する磁気イメージ３８を表示するためのイメージ信号３７を生成する手段に動作可能に接続されたイメージ表示装置４０を含めてもよい。
【００３１】
車両４４のボディ部分４２からの磁気イメージ３８を形成し、利用する方法は、複数の信号を３０．１を生成するために、例えば場所の２次元配列８０などの複数の場所における磁場１４を、ボディ部分４２内部から検知することを含み、この複数の信号３０．１の各信号３０は、複数の場所の１つにおける磁場強度に応答性を有する。複数の信号３０．１からイメージ信号３７が生成され、このイメージ信号３７から、ボディ部分４２に近接する物体が検出される。安全拘束アクチュエータ１０４の作動は、車両４４のボディ部分４２に近接する物体の検出、例えば検出された物体の位置が時間と共に変化して衝突の可能性を示す場合に、行うことができる。
【００３２】
図５を参照すると、シート１０８中の乗員１０６を、鉄分を含有する血液のパーミアンスに応じて検知するのに、別の実施態様の磁場センサ１０が用いられており、このパーミアンスは、磁気センシング要素１２．１、１２．２の１次元配列１５または２次元配列８０によって検出されるほど、磁気回路１１２内の磁束１１０に影響を与えるのに十分である。磁束１１０は、例えばシート基部１１４内に配置された、少なくとも１つのコイル９８によって生成され、例えばシートバック１１６内の別の場所の磁気センシング要素１２．２によって検知される。
【００３３】
少なくとも１つのコイル９８が、発振器１００によって生成された正弦波電圧からなる対応する信号１１８に動作可能に接続されている。例えば、発振器１００は、コントローラ９６で生成されて、その後バンドバスフィルタでフィルタリングされた、水晶安定化（すなわち実質的にドリフトのない）ＴＴＬ方形波信号を含んでもよい。発振器１００の発振周波数は、システム性能を向上させるために、予期されるノイズ源の関数として選択される。例えば、ＡＣ電源線の周波数（例えば６０Ｈｚ）と異なる周波数、例えば超音波周波数を、ＡＣ電源線の干渉を避けるために選択しもよい。発振器１００は、振幅、周波数、またはバースティングによって変調してもよい。発振器１００からの信号は、例えば緩衝増幅器を介して、コイルドライバ１０２に供給される。
【００３４】
少なくとも１つのコイル９８は、関連する少なくとも１つのコイルドライバ１０２によって駆動され、このコイルドライバは少なくとも１つのコイル９８に適合したインピーダンスで、十分な電力を供給することによって、結果として生じる磁場は、磁気センシング要素１２．１、１２．２で検出するのに十分なほど強くなる。少なくとも１つのコイルドライバ１０２には、例えば短絡保護も設けて、信号１１８の飽和やクリッピングが起こらないように動作させる。少なくとも１つのコイルドライバ１０２は、自動車環境で作動するように、例えば関連する可能なバッテリ電圧範囲で作動するに設計されている。少なくとも１つのコイルドライバ１０２からの信号１１８は、例えば電圧信号でも、電流信号でもよい。
【００３５】
少なくとも１つのコイルドライバ１０２は、少なくとも１つのコイル９８を、センス／テスト回路１２０を介して駆動し、この回路は、少なくとも１つのコイル９８から、電流もしくは電圧、または補助センスコイル１２２からの信号、または３つの組合せを検知し、少なくとも１つのコイル９８の動作を確認あるいは試験する。例えば、補助センスコイル１２２は、少なくとも１つのコイル９８が生成する磁束を直接検知することになる。センス／テスト回路１２０はまた、例えば少なくとも１つのコイル９８の開放または短絡について試験することによって、特に安全拘束アクチュエータ１０４の作動を制御するときの磁場センサ１０の信頼性を向上させて、誤った展開または必要時に展開しないことを防止する。少なくとも１つのコイル９８の完全性、または健全性は、例えば各測定サイクルにおいて試験される。センス／テスト回路１２０は、少なくとも１つのコイル９８に分配された電力の測定量を提供することもでき、これはシート１０８上の物体の存在と種類についての兆候となる。
【００３６】
少なくとも１つのコイル９８は、例えばその中の電流を増加させるために直列共振させて、少なくとも１つのコイル９８が生成する磁束１１０を増加させてもよい。少なくとも１つのコイル９８からの磁束１１０は、少なくとも１つのコイル９８に近接する、シート１０８上方の着座領域を含む、空間領域中に広がり、シートの中の比較的パーミアンスの高い材料、例えばシートフレームやシートスプリングなどの鋼部品にひきつけられる。少なくとも１つのコイル９８は、シート着座領域を経由して磁気センシング要素２１．１，１２．２まで達する、磁気回路１１２の一部である。磁気回路１１２内の磁束が増加すると、磁場センサ１０によって受信または検出される信号、または信号群における、Ｓ／Ｎ比が高くなる。少なくとも１つのコイル９８は、随伴する温度センサを組み込むことによって、温度の変動を補償してもよい。
【００３７】
磁気センシング要素１２．１、１２．２は、磁束１１０から磁気回路１１２の磁気抵抗に応じて変調された正弦搬送波を検知する。磁気センシング要素１２．１、１２．２からの信号は、増幅、復調、デジタル形式変換されて、コントローラ９６で読み取られる。
作動に際しては、関連する少なくとも１つのコイルドライバ１０２によって、関連する少なくとも１つのコイル９８に動作可能に連結された信号１１８は、少なくとも１つのコイル９８内に電流を生じさせ、この電流が磁気回路１１２内で磁束を生成させる。磁気回路１１２は、磁気抵抗Ｒで特徴づけられ、ある磁気回路において起磁力Ｆが与えられると、その磁束量φは、φ＝Ｆ／Ｒで求められる。直列の磁気回路の磁気抵抗は、その直列回路のそれぞれの要素の磁気抵抗の和となる。空気の磁気抵抗は、強磁性体材料よりもはるかに大きく、磁気回路１１２に進入する強磁性体材料は、磁気回路１１２の磁気抵抗Ｒに影響を与え、この磁気抵抗は磁気センシング要素１２．１、１２．２が曝される磁束量に影響を与えて、この磁束量が検知される。
【００３８】
発振器１００からの信号１１８は、関連するコイルドライバ１０２によって増幅され、関連するセンス／テスト回路１２０を介して、少なくとも１つのコイル９８に動作可能に連結されている。少なくとも１つのコイル９８は、磁気回路１１２内で、磁束１１０を生成し、磁束１１０の少なくとも一部が、磁気センシング要素１２．１、１２．２によって検知され、これによってイメージ信号３７が生成される。少なくとも１つのコイル９８の健全性と完全性については、センス／テスト回路１２０によるか、または別個のセンスコイル１２２を用いて少なくとも１つのコイル９８によって生成された磁束を検出することによって、短絡または開放状態を試験することができる。
シートフレームなどのシート１０８の強磁性体は、検知しようとする領域内に磁束１１０を集中させるか、あるいは焦点を合わせる、磁気的レンズとして作用させることができる。磁束１１０は、通常最小磁気抵抗の通路に追従し、これは通常、磁気的透過性材料が最大量となる断面と一致することになる。したがって、磁気回路１１２を、フェライトもしくはミューメタル要素、または永久磁石によって強化し、磁束場の形状と範囲をさらに調整することができる。
【００３９】
少なくとも１つのコイル９８に印加された電力、および信号１１８に対する磁気センシング要素１２．１、１２．２からの信号のゲインおよび／または位相を、連続的にモニタして、シート着座状態のリアルタイム磁気特性図として、コントローラ９６のメモリ３２に記憶させることができる。安全拘束アクチュエータに近くに位置しすぎて、安全拘束システムの展開によって傷害を受けやすい、正規位置外乗員１０５の傷害を防止する目的で、関連する安全拘束アクチュエータ１０４を不能化すべきかどうかを決定するために、このリアルタイム磁気特性図を、少なくとも１つの他の比較可能な磁気特性図、例えば空のシートを表す磁気特性図や、様々な正常に着座した乗員１０６や、正規位置外の乗員１０６などを表す様々な磁気特性図と比較する。少なくとも１つの正常な磁気特性図には、シート位置の変動または温度の変動の結果としての磁束１１０の変動を説明する磁気特性図を含めてもよい。この正常特性図は、時間経過と共に更新して、シート１０８、または車両４４の内装の小さな動揺を追跡するようにしてもよい。
【００４０】
別個の磁気センシング要素１２．１、１２．２からの別個の信号を用いることで、各磁気センシング要素１２の計測の自由度が増加する。つまり、磁気センシング要素１２．１、１２．２の２次元配列８０は、乗員１０６の大きさと位置を決定するためのイメージ信号を提供する。
磁場センサ１０はさらに、シート上の生物と無生物物体とを識別できるように、シート１０８上の乗員１０６の検出を、乗員１０６の脈動血流に応答する磁束周波数のドップラーシフトから行うように適合させてもよい。幼児は、比較的早い心拍数を有することが知られており、このため大きなドップラーシフトを示すと考えられる。
【００４１】
車両内の乗員を検知する方法は、シート１０８のシート基部１１４内に配置した供給源からの磁場１４を生成するステップと、関連する複数の信号を生成するように、シートバック１１６内部の複数の場所で磁場１４を検知するステップであって、各信号が複数の場所の１つにおける磁場１４に応答性を有するステップと、複数の信号からイメージ信号３７を生成するステップと、シート１０８上の乗員の特性を識別するステップであって、その特性が例えば乗員１０６の存在、乗員１０６の大きさ、乗員１０６の位置であるステップとを含む。生成された磁場１４は、例えば、コイルドライバ１０２を介して発振器１００に動作可能に接続されたコイル９８によって生成される発振磁場１４を含んでもよい。
【００４２】
図６を参照すると、磁場センサ１０の別の実施態様は、第１表面１０５に配置された複数の磁気センシング要素１２．１、１２．２と、第１表面１０５に近接する第２表面１２６上に配置された複数の磁気フォーカシング要素１２４と、複数の信号からイメージ信号３７を生成する手段とを含む。
各磁気センシング要素１２、例えばホール効果センサ要素１２．３またはコイルは、磁気センシング要素１２における磁場１４に応じて信号を生成し、それによって複数の磁気センシング要素１２．１、１２．２が対応する複数の信号を生成する。一例として、第１表面１０５は、車両４４のボディ部分４２に近接して配置してもよい。別の例では、第１表面はシート１０８のシートバック１１６内部に配置され、磁場１４の供給源はシート１０８のシート基部１１４に組み込まれる。
【００４３】
一態様によれば、複数の磁気センシング要素１２．１は、第１表面上に１次元配列１５を形成するように配置され、磁場センサ１０はさらに、１次元配列１５をその横断方向に移動させる手段と、その移動位置をイメージ信号３７を生成する手段に提供する手段とを含み、イメージ信号は移動位置に応答性を有する。別の態様によれば、複数の磁気センシング要素１２．２は、第１表面１０５上に２次元配列８０を形成するように配置される。
【００４４】
複数の磁気フォーカシング要素１２４の各磁気フォーカシング要素１２４は、空気よりも大幅に大きな透磁率を有する材料、例えば強磁性体材料、フェライト材料、またはミューメタル材料を含む。複数の磁気フォーカシング要素１２４のそれぞれは、複数の磁気センシング要素１２．２の１つに近接し、かつ磁場１４からの磁束１１０をそこに集中させるために、例えば光学レンズの形状のように、成形されている。磁気フォーカシング要素１２４は、磁気センシング要素１２．２の検知側または反対側のいずれかに配置したシート材料の一部とすることができる。磁気フォーカシング要素１２４は、結果的に得られる磁気イメージ３８の明瞭度を向上させるように作用する。さらに、明瞭度を向上させるために、補助的な静的または動的な磁場１４を利用することもできる。
【００４５】
磁場センサ１０に関連する信号は、様々な方法で生成、適合、処理が可能であり、それに限定されるものではないが、以下がその例である。
１．磁気特性図のＡＭ、ＦＭ、またはパルス変調。
２．マルチトーン、マルチフェーズ電子回路。
３．低コスト、純正弦波生成用の、磁気的に偏奇させた位相発振器。
４．コヒーレント合成または位相固定式搬送波ハードウエアシステムまたはマイクロプロセッサ搭載システム。
５．Ｄ／Ａ、次いでＡ／Ｄ自己調整または自己診断アルゴリズムによるマイクロプロセッサのゲインまたはオフセット同調システム。
６．磁気較正のため、システム安全化フィールド内への「標準」の設置。
７．不可聴域周波数。
８．コヒーレント正弦波生成のためのマイクロプロセッサＤ／Ａ変換器を含む、安定化のための、マイクロプセッサ生成の水晶安定化周波数。
９．広帯域システム電子回路。
【００４６】
１０．ソースコイル９８への信号の閉回路ゲインおよび位相制御（すなわち磁気回路を遅延線として備えるＡＧＣ）、ここでゲインおよび位相制御信号はセンサ出力として利用される。
１１．コイルドライバ１０２によって分配される電力のモニタリング。
１２．Ｓ／Ｎ比を改善するために、コイル９８に流れる電流を増加させる直列共振コイルドライバ１０２回路であって、コイル９８への関連する電流をモニタすることによって、コイル９８で消費される電力の測定量を提供すると共に、コイル９８の連続自己診断を行う
１３．個々の磁気センシング要素１２．１、１２．２、１２．３は、様々な方向に向けることが可能であり、例えば１つまたは複数の方向、例えば１つ、または２つ、または３つの直交する方向において磁場１４を検知する。さらに、磁気センシング要素１２．１、１２．２、１２．３の配列は、同一方向または様々な異なる方向に配設可能である。
【００４７】
上記の磁場センサ１０は、様々な方法で実施可能である。具体的な回路は、アナログ、デジタル、光学式のいずれであるかは、限定するものではなく、本願の教示に従って当業者であれば設計が可能である。例えば、利用するときには、発振器、増幅器、論理要素、変調器、復調器、Ａ／Ｄ変換器は、どのような形式のものでもよく、例えばフィールド効果またはバイポーラなどのトランジスタを利用するもの、または他のディスクリート部品、集積回路、オペアンプ、論理回路、またはカスタム集積回路などを利用するものでよい。さらに、利用する場合には、マイクロプロセッサは任意の演算装置でよい。
上記の詳細な説明において具体的な実施態様を詳細に説明し、かつ添付の図面で示したが、当業者であれば、これらの詳細に対して様々な修正態様および変更態様が、本開示の全般的教示を参考にすれば可能であることを理解するであろう。したがって、開示した具体的な配設は、説明のためのものであり、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明には添付の特許請求の範囲の全範囲とその等価物を含めるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両のボディ部分に近接する磁場を測定するための磁場センサの、一実施態様を示す図である。
【図２】車両のボディ部分内に位置する磁気センサを示す図である。
【図３】磁気センシング要素の２次元配列を含む磁場センサの、一実施態様を示す図である。
【図４】車両のボディ部分内に位置する磁気センシング要素の２次元配列を含む、磁場センサの一実施態様を示す図である。
【図５】車両のシート内の乗員を検知するための磁場センサの、一実施態様を示す図である。
【図６】複数の磁気フォーカシング要素を随伴する、複数の磁気センシング要素を示す図である。

Claims

ａ．複数の信号を生成するために、ボディ部分に近接する複数の場所において磁場を検知するステップであって、前記複数の信号の各信号が前記複数の場所の１つにおける磁場強度に応答性を有するステップと、
ｂ．前記複数の信号からイメージ信号を生成するステップと、
ｃ．該イメージ信号からの磁気イメージを利用して、前記ボディ部分を含む磁気回路を調整するステップとを含む、
車両のボディ部分の磁気イメージを形成し、かつ利用する方法。
複数の場所が、場所の１次元配列を含む、車両のボディ部分の磁気イメージを形成し、かつ利用する方法であって、
ａ．前記場所の１次元配列を、該１次元配列を横断する方向に移動させるステップと、
ｂ．該移動操作後に、結果として得られた複数の場所において、前記磁場検知操作を反復するステップと、
ｃ．前記移動操作を実行し、かつ少なくとも１度、繰り返すステップとをさらに含む、
請求項１に記載の前記磁気イメージを形成、かつ利用する方法。
複数の場所が、場所の２次元配列を含む、請求項１に記載の車両のボディ部分の磁気イメージを形成し、かつ利用する方法。
磁気イメージを利用して磁気回路を調整する操作が、ボディ部分の内部に要素を配置するステップであって、該要素が、車両の前記ボディ部分を組み入れた磁気センサの一部であると共に、該要素が、磁気センシング要素、コイル、および強磁性体要素から選択されるステップを含む、請求項１に記載の車両のボディ部分の磁気イメージを形成し、かつ利用する方法。
ａ．複数の信号を生成するために、複数の場所における磁場をボディ部分の内部から検知するステップであって、前記複数の信号の各信号が前記複数の場所の１つにおける磁場強度に応答性を有するステップと、
ｂ．前記複数の信号からイメージ信号を生成するステップと、
ｃ．該イメージ信号から、前記ボディ部分に近接する物体を検出するステップとを含む、
車両のボディ部分から磁気イメージを形成し、かつ利用する方法。
複数の場所が、場所の２次元配列を含む、請求項５に記載の車両のボディ部分から磁気イメージを形成し、かつ利用する方法。
ボディ部分に近接する物体をイメージ信号から検出する操作に応じて、安全拘束アクチュエータを制御するステップをさらに含む、請求項５に記載の車両のボディ部分から磁気イメージを形成し、かつ利用する方法。
ａ．シートのシート基部内に配置された供給源から磁場を生成するステップと、
ｂ．関連する複数の信号を生成するために、シートバック内部の複数の場所で磁場を検知するステップであって、各信号が、該複数の場所の内の１つにおける磁場に応答性を有するステップと、
ｃ．前記複数の信号からイメージ信号を生成するステップと、
ｄ．前記シート上の乗員の特性を識別するステップであって、該特性が乗員の存在、乗員の寸法、および乗員の位置から選択されるステップと、
を含む車両内の乗員を検知する方法。
磁場が発振している、請求項８に記載の車両内の乗員を検知する方法。
ａ．第１表面に配置された複数の磁気センシング要素であって、該第１表面が車両のボディ部分の内部に位置し、前記磁気センシング要素のそれぞれが、前記磁気センシング要素における磁場に応じて信号を生成し、それによって対応する複数の該信号を生成する前記複数の磁気センシング要素と、
ｂ．前記複数の前記信号から、イメージ信号を生成する手段と、
ｃ．該イメージ信号から、前記ボディ部分に近接する物体を識別する手段と、
を含む磁場センサ。
各磁気センシング要素が、ホール効果センサを含む、請求項１０に記載の磁場検知用のセンサ。
イメージ信号を生成する手段が、スキャンコンバータを含み、該スキャンコンバータが、複数の信号を、ＲＳ−１７０形式信号、ＲＧＢ形式信号、またはラスタ表示信号から選択したイメージ信号に変換する、請求項１０に記載の磁場検出用センサ。
複数の磁気センシング要素が、第１表面上に２次元配列を形成するように配置されている、請求項１０に記載の磁場検知用センサ。
ボディ部分に近接する物体をイメージ信号から識別する手段に応じて、安全拘束アクチュエータを制御する手段をさらに含む、請求項１０に記載の磁場検知用センサ。
ａ．第１表面上に配置された複数の磁気センシング要素であって、該磁気センシング要素のそれぞれが、該磁気センシング要素における磁場に応じて信号を生成し、それによって対応する複数の該信号を生成する前記複数の磁気センシング要素と、
ｂ．前記第１表面に近接する第２表面に配置された複数の磁気フォーカシング要素であって、該複数の磁気フォーカシング要素の各磁気フォーカシング要素が空気よりも大幅に大きい透磁率を有する材料を含み、該材料が強磁性体材料、フェライト材料、ミューメタル材料から選択され、前記磁気フォーカシング要素のそれぞれが、前記複数の磁気センシング要素の１つに近接していると共に、磁場からの磁束を前記複数の磁気センシング要素の前記１つに集中させるように整形されている前記複数の磁気フォーカシング要素と、
ｃ．前記複数の前記信号からイメージ信号を生成する手段と、を含む磁場センサ。
各磁気センシング要素がホール効果センサを含む、請求項１５に記載の磁場検知用センサ。
イメージ信号を生成する手段が、スキャンコンバータを含み、該スキャンコンバータが、複数の信号を、ＲＳ−１７０形式信号、ＲＧＢ形式信号、およびラスタ表示信号から選択されるイメージ信号に変換する、請求項１５に記載の磁場検知用センサ。
イメージ信号を表示するための、イメージ信号を生成する手段に動作可能に接続された表示装置をさらに含む、請求項１７に記載の磁場検知用センサ。
複数の磁気センシング要素が、第１表面上に１次元配列を形成するように配置され、該１次元配列を該１次元配列を横断する方向に移動させる手段と、該１次元配列の移動位置をイメージ信号を生成する手段に提供する手段とをさらに含む磁場検知用センサであって、該イメージ信号が前記移動位置に対して応答性を有する、請求項１５に記載の磁場検知用センサ。
第１表面が、車両のボディ部分に近接して配置されている、請求項１９に記載の磁場検知用センサ。
複数の磁気センシング要素が第１表面上で２次元配列を形成するように配置されている、請求項１５に記載の磁場検知用センサ。
第１表面がシートバック内部に配置された、磁場検知用センサであって、シートのシート基部内に磁場の供給源をさらに含む、請求項２１に記載の磁場検知用センサ。