JP6441813B2 - シートバックセンサを備える乗員分類システム - Google Patents

Description

関連特許出願の相互参照

本願は、２０１３年１月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／７５１，７５０号に対する優先権及び利益を主張する。前記仮出願は本明細書において参照によりその全体が組み込まれる。

本願は、概して乗員分類システムの分野に関する。より具体的に、本願は、静電容量又は電界に基づく自動車座席用の乗員分類システムに関する。

現存するいくつかの座席乗員分類システムは、一般に、物体存在測定（ＯＰＭ）用の重量測定又は圧力測定を用いて大人と導電物体とを区別している。例えば、液体で満たされた袋体がシートクッション内に備えられる。座席乗員又は物体の下方向の力が液体を加圧する。液体への圧力は、物体の重量は座席の大人の乗員よりも少ないという前提で測定される。

シート上の導電物体と乗員を区別するための圧力又は重量に基づく測定の必要性及びこれらの測定に関連するコストを取り除くことは有益である。

本発明の特徴、形態及び利点は、以下の記述及び以下に簡単に説明される図面に示す添付の例示的な実施例から明らかになるだろう。

図１は、座席乗員分類システムを備える座席の概略断面図である。

図２は、シートバックに配置された独立した導電性電極対を含む座席乗員分類システムを備える座席の概略断面図である。

図３は、シートボトムセンサ及びシートバックセンサを有する座席乗員分類システムによりシートベルトリマインダシステムに送信される指示の例示的なロジックを示す表である。

上述した概要及び後述する詳細な説明は具体例であり、例示のみを目的としていることが理解されるべきである。

概して図１〜３を参照して、乗員分類（ＯＣ）システムは、シートバック（背部）に電界式センサとして機能するコンダクタ又は電極２１０を備える。加えて、電界を発生可能なコンダクタ又は電極２２０が座席の底部に配置されてもよい。シートバックセンサ２１０は、座席上の導電物体と乗員を区別するためにシートボトムのセンサとは別に監視される。シートバックセンサ２１０からの信号を監視することにより検出される測定値は、座席上の物体と、座席上の乗員のシートバックセンサ２１０からの信号の測定値とは異なるため、ＯＣシステムは物体と乗員との区別にシートバックセンサ２１０を使用することができ、若しくは、シートボトムに設置されたセンサのみを含むシステムを動作させるようにしてもよい。

シートボトム及びシートバックを有する車両シート用のＯＣシステムを図１及び図２に示す。ＯＣシステムは、シート座部又はボトム２０に第一電極２２０を備える。電極又はコンダクタ２２０は、静電容量又は電界に基づくセンシング用の感知電極として用いられてもよい。シートボトムセンサ２２０は、他のシステムに組み込まれていてもよい。システムは、シートバック１０に配置されたコンダクタ又は電極２１０を備えていてもよい。図１及び図２に示したように、シートボトム２０及びシートバック１０に配置されたコンダクタ又は電極２１０，２２０は加熱装置として用いられてもよい。座席は、シートボトム２０及び／又はシートバック１０にヒータ２１０，２２０を制御する加熱制御器２４０を備えていてもよいし、座席上の物体又は乗員を検出及び分類するためにシートボトム２０及び／又はシートバック１０にセンサ２１０，２２０に接続された電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３０を備えていてもよい。ＥＣＵは感知回路及び測定回路を備えていてもよい。
センサがヒータシステムと一体の場合、例えば、加熱制御器２４０からＥＣＵ２３０を通じて、電力及び／又は制御信号がコンダクタ（つまり、感知及び加熱装置）に提供されるように、加熱制御器２４０及びＥＣＵ２３０は直列に接続されていてもよい。加熱制御器２４０及びＥＣＵは、シートボトム２０の下に設置されるように、図１及び図２に概略が示されているが、様々な実施形態によれば、加熱制御器２４０及び／又はＥＣＵ２３０は、車両ダッシュボード、センターコンソール等、車両の他の場所に設置されていてもよい。他の例示的な一実施形態によれば、座席は加熱される座席でなくてもよく、加熱装置及び加熱制御器等の構成要素を省略してもよい。

ＯＣシステムは、時変電圧を信号感知要素又はセンサに出力する静電容量式感知システムを採用してもよい。センサは、例えば、図１に示した一方又は両方の電極でもよい。ＯＣシステムは、感知コンダクタ又は感知要素に提供された電圧信号を監視することにより、感知要素から接地への負荷電流（又はインピーダンス）等の特性を測定する。この測定には、信号又は被測定対象（つまり、インピーダンス又は電流）の所望の特性の代表値である測定値特性を用いてもよい。この測定において、人間の乗員は接地に対して低インピーダンスを有し、空席又は物体（例えば、財布、リュックサック、ブリーフケース、食料品、チャイルドシート等）が載置された座席は接地に対して高インピーダンスを有する。ＯＣシステムは、エアバッグシステムやシートベルトリマインダ（ＳＢＲ）システム等、他の車両システムに入力を提供するためにこの測定値を用いてもよい。例えば、ＯＣシステムが大人の乗員を示す低インピーダンスをシートボトムセンサから検出すると、ＯＣシステムは、エアバッグシステムに対し衝突時にその座席に関連する１つ又は複数のエアバッグを作動させるように指示してもよい。一方で、ＯＣシステムがシートボトムセンサから高インピーダンスを検出した場合、ＯＣシステムは、高インピーダンス測定値は空席又はチャイルドシート等の物体を含む座席であると解釈できるため、衝突時にその座席に関連する１つ又は複数のエアバッグシステムを作動させないように指示してもよい。

センサに印加される時変電圧は、好ましくは約５０ｋＨｚ〜約１５０ｋＨｚの間の周波数を有する正弦波信号であるが、様々な形状が可能である。この負荷電流は、座席上に大人の乗員がいる場合は大幅に増加し、車両シートにチャイルドシートがある場合は僅かに増加する。

感知システムは、電圧信号を介して感知電極に供給される電流の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）を測定する測定システムを用いてもよい。このような測定システムにおいて、大人とＲＦＩＳ／濡れた座席状態との分離は保たれる。したがって、センサシステムは、通常の座席状態及び濡れた座席状態の両方において、座席上の大人とＲＦＩＳ（後ろ向き幼児用シート）とを区別することができる。Ｉ及びＱの測定値を用いることで、感知電極と車両シートの濡れた座席用フォームとの直接接触を遮断し、座席構造物がＲＦＩＳ／濡れた座席と通常に着席する大人のケースとを分離できるような接地を確実にする。

座席が濡れている場合に接地に対するインピーダンスの性質は変化するため、感知システムは、濡れた座席状態で乗員の分類を行うためにＩ及びＱの測定値をマイクロプロセッサに送る電流測定回路により測定されたＩ及びＱの測定値の両方を用いることができる。Ｉ及びＱの両方を用いない場合、ＲＦＩＳ（幼児ケース）と小柄な大人（「標準的な小柄な大人」とは「５％ケース」と呼ばれ、約１０８ｌｂｓの乗員）と重複する場合がある。Ｉ及びＱの測定値の両方は、ＲＦＩＳケースと小柄な大人ケースの分離を認識するために用いられる。

他の方法では、Ｉ及びＱの測定値を必要としない。代わりに、例えば、同等の情報を得るために、感知電極に送信される電流の位相及び振幅を測定することも可能である。一実施形態によれば、感知電極から接地へのインピーダンスは、インピーダンスの静電容量要素が測定値に与える影響とインピーダンスの抵抗要素が測定値に与える影響とが異なるような特徴を有するべきである。Ｉ及びＱの測定値／評価値（又は他の適切な測定値）が得られると、対応の測定信号が、好ましくは分類システムのＥＣＵに配置されるコントローラ又はマイクロプロセッサに供給される。コントローラは、乗員分類判定を行うように構成してもよい（例えば、図３参照）。

また、感知電極への電圧信号は、正弦波信号ではない時変形状が用いられてもよい。この場合には、インピーダンスの特徴を識別する他の方法を用いてもよい。例えば、方形波が感知電極に送信されてもよい。感知電極に送信された電流は測定され、ピーク及び電流波の立ち上がり時間等の特徴は、感知電極の接地へのインピーダンスを特徴付けるために用いることも可能である。また、異なる長さの複数のパルスが感知電極に送信されてもよい。インピーダンスの特徴は、ピーク電流とパルス長を備える電流変化との関係を分析することにより生成されてもよい。一般に、ここに説明した静電容量式（つまり、電界式）センサの操作の原則は、米国特許公開第２００７／０１９２００７号（ここに、参照によりその全体が組み込まれる）に記載されたものと同様である。

しかしながら、シートボトムセンサは、座席上の物体が接地に対し低インピーダンスを有する接地された導電物体である場合に、誤判定を検出する可能性があり、座席の大人の乗員と区別できないことがある（例えば、ラップトップコンピュータ、ポータブルＤＶＤプレイヤー等）。これにより、他の車両システムにより意図しない動作、例えば、ＳＢＲステムを鳴らす、座席上に導電物体が置かれた場合に他の信号を供給する等、を引き起こす可能性がある。

したがって、ＯＣシステムは、シートバック１０内に配置されＥＣＵ２３０に接続される車両シート用の第二センサ（つまり、シートバックコンダクタ又はセンサ２１０）をさらに備える。例示的な一実施形態によれば、シートバックセンサ２１０は静電容量又は電界に基づくセンサであって、シートボトムセンサから独立して感知される。図１に示したように、一実施形態において、シートバックセンサ２１０は、加熱されるシートバックに配置されるヒータ要素として機能してもよい。図２に示したように、シートバックセンサ３１０は、シートバックのヒータ要素３２０とは別に設置されていてもよい。

図示したように、ヒータ要素及び感知電極はワイヤーハーネス３２０，２９０，２８０を介してＥＣＵ２３０に接続される。加熱制御器２４０は、信号搬送コンダクタ２６０によりＥＣＵに接続される。個別のヒータ要素３２０が備えられる場合、加熱制御器２４０は信号搬送コンダクタ２７０を介して、システムＥＣＵ２３０と連携せずに、ヒータ要素３２０と直接接続してもよい。システムＥＣＵ２３０は、信号搬送コンダクタ２５０を介して電源及び車両ＬＡＮに接続される。したがって、ＥＣＵ２３０は、エアバッグを含む車両安全システム等、様々な車両システムに出力信号を提供する。

感知電極及びヒータ電極は感知マットに含まれていてもよい。感知要素及びヒータ要素は、信号コンダクタに組み込まれていてもよいし、個別にマットに設置されていてもよい。感知要素及びヒータ要素は、従来のワイヤ又は他の車両シート利用に適した導電素材により構成されていてもよい。上述したように、感知要素は、車両シートに座っている乗員からどのタイプの乗員が座席にいるかを示す静電容量測定値を得るように構成される。ヒータ要素は、車両シートを温めるように構成され、乗員に暖を提供する。

感知要素及びヒータ要素は感知マットに縫合されていてもよい。また、感知要素及び／又はヒータ要素に加え、ヒータ要素の温度を計るために、感知マットにサーミスタを取り付けてもよい。図２に示したように、感知要素３１０及びヒータ要素３２０は、個別に設置する場合には、感知マットに所定の距離をとって配置してもよい。

感知要素３１０とヒータ要素３２０との間の距離は、ヒータ要素３２０により生成されるヒータ信号が感知要素３１０により生成される感知信号にほとんど影響しなければ十分である。例えば、米国特許公開第２００７／０１９２００７号（ここに、参照により組込まれる）に開示された配置及び操作を採用するようにしてもよい。

一般に、シートバックセンサ２１０，３１０は、シートボトムセンサ２２０による測定によって、座席上の大人の乗員と導電物体が同様のインピーダンスを有する場合においても、両者を比較して座席に置かれた導電物体の異なるインピーダンスを感知する。したがって、シートバックセンサ２１０，３１０は、シートボトムセンサのみを用いるＯＣシステムと比較して、座席の物体又は乗員の特性のより正確な判定を可能にする。したがって、より正確な指示が、例えば、エアバッグシステムやＳＢＲシステム等、他の車両システムに伝達される。例えば、シートバックセンサにより集められた測定値を用いて、ＯＣシステムはシートボトムセンサが高インピーダンス（例えば、ＯＮ信号）を測定した場合でも、シートバックセンサが低インピーダンス（例えば、ＯＦＦ信号）を測定した場合には、座席用のＳＢＲシステムを機能しないようにすることができる。

シートボトムセンサ及びシートバックセンサの両方を有するＯＣシステムにより、ＳＢＲシステムに送信する指示を決定するロジック表の一例を図３に示す。ＯＣシステムコントローラは、上述の通り、乗員の分類を決定又は乗員の存在を決定するために、図３に示したロジックを採用してもよい。コントローラは、ＳＢＲシステム等、他の車両システムに適切な信号を提供してもよい。コントローラ及びＥＣＵは、車両のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を介してそれら他の車両システムと通信してもよい。ＥＣＵは、導電線２５０を介してＬＡＮに接続されてもよい。図３において、例えば、車両センサ「ＯＮ」の指示は、座席に乗員が存在することを示す測定信号に対応している。したがって、ＳＢＲシステムは、シートボトムセンサ及びシートバックセンサの両方が乗員の存在を示す信号を提供する場合にのみ作動されるべきである。

他の例示的な実施形態によると、ＯＣシステムは、シートバックの電界式センサに加えて又は代えて、シートボトムに力感知抵抗器（ＦＳＲ）を用いてもよい。ＦＳＲは、シートボトムセンサに組み込まれていてもよいし、シートボトムセンサとは別に備えられていてもよい（例えば、センサの上面又は下面に結合される）。ＦＳＲの抵抗は、シートボトムに加えられる下方向の力との関係により変動する。シートボトムに印加された閾値力によって生じた抵抗が決定されてもよく、したがって、ＦＳＲの抵抗は、座席がＦＳＲに比較的大きい力を加える大人によって占有されたか、又は、接地に対し低インピーダンスであるがＦＳＲに比較的小さい力を加える物体によって占有されたか、を判断するために用いられてもよい。

シートバックセンサの追加により、ＯＣシステムによる乗員分類システムに用いることのできる追加的情報が提供される。例えば、シートバックセンサにより提供されたデータは、５パーセンタイルの女性乗員から９５パーセンタイルの男性乗員の間で区別するためにＯＣシステムによって用いられてもよい。ＯＣシステムに提供された追加的情報は、エアバッグシステム等、他の車両システムのより効果的な使用を可能にし得る。

様々な例示的な実施形態で示される乗員分類システムの構成及び配置は、説明のためであることに注意すべきである。本開示ではいくつかの実施例を詳細に説明したが、ここに説明する本発明の新規な教示及び効果から大きく逸脱することなく、様々な変形が可能であることを当該技分野における技術者であれば容易に理解されるだろう（例えば、様々な要素の大きさ、寸法、構造、形及び割合、パラメータの値、取付方法、使用する部材、色、向き等）。例えば、一体に形成されると示されている要素は、複数のパーツ又は要素で構成されてもよく、構成要素の位置は反転又は変更されてもよく、個別要素の性質、数、位置は変更又は変化してもよい。処理又は方法の順序及び配列は、変更又は並び替えられてもよい。様々な例示的な実施形態の設計、処理状態及び配置は、本発明の範囲を逸脱することなく、代替、変形、変更、省略してもよい。

Claims (17)

1. 車両の座席の占有状態を決定する分類システムであって、
   前記座席の背部に配置された第一感知電極と、
   前記座席の座部に配置された第二感知電極と、
   前記第一感知電極に関連する第一特性及び前記第二感知電極に関連する第二特性を測定するように構成された測定回路と、
   前記第一感知電極及び前記第二感知電極に関連する測定された各特性に基づき前記座席の占有状態を示す占有信号を送信するように構成されたコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、前記第一特性が前記座席の背部に乗員が存在しないことを示す場合、前記占有信号は前記第二特性の測定結果にかかわらず、前記座席に乗員が存在しないことを示す、
   ことを特徴とする分類システム。
2. 前記コントローラは、シートベルトリマインダ（ＳＢＲ）システムに前記占有信号を送信するように構成されており、前記シートベルトリマインダ（ＳＢＲ）システムは、前記第一特性が前記座席の背部に乗員が存在しないことを示す場合、前記第二特性の測定結果にかかわらずＯＦＦである、請求項１に記載の分類システム。
3. 前記コントローラ及び前記測定回路は、同じ電子制御ユニット内に配置される、請求項１に記載の分類システム。
4. 前記測定回路は、前記コントローラに第一測定信号を提供し、前記第一測定信号は前記第一特性を表示している、請求項１に記載の分類システム。
5. 前記測定回路は、前記コントローラに第二測定信号を提供し、前記第二測定信号は前記第二特性を表示している、請求項４に記載の分類システム。
6. 前記コントローラは、前記第一測定信号及び前記第二測定信号に基づいて前記座席の占有状態を決定するように構成される、請求項５に記載の分類システム。
7. 前記コントローラは、前記第一測定信号及び前記第二測定信号の両方が前記座席の占有を表示する場合に、前記座席が占有されていると決定するように構成される、請求項６に記載の分類システム。
8. 前記コントローラは、前記第二測定信号が前記座席の非占有を表示する場合に、前記座席が占有されていないと決定するように構成される、請求項７に記載の分類システム。
9. 前記コントローラは、前記第一測定信号が前記座席の非占有を表示するとともに前記第二測定信号が前記座席の占有を表示する場合に、前記座席が占有されていないと決定するように構成される、請求項８に記載の分類システム。
10. 前記コントローラの決定は、前記占有信号の形式でシートベルトリマインダ（ＳＢＲ）システムに提供される、請求項９に記載の分類システム。
11. 前記測定回路は、前記第一感知電極に流れる第一電流の同相成分及び直交成分を測定し、前記第二感知電極に流れる第二電流の同相成分及び直交成分を測定するように構成される、請求項１に記載の分類システム。
12. 前記座席の座部に配置されたヒータ要素をさらに備える、請求項１に記載の分類システム。
13. 前記ヒータ要素は、前記第二感知電極に組み込まれる、請求項１２に記載の分類システム。
14. 車両の座席の占有状態を決定する分類システムであって、
    前記座席の背部に配置された第一電極と、
    前記座席の座部に配置された第二電極と、
    前記第一電極及び前記第二電極に電圧信号を送信するように構成された制御ユニットと、
    前記第一電極及び前記第二電極に提供される前記電圧信号の特性を測定するように構成された測定回路と、
    検出された前記電圧信号の変化に基づいて前記座席の占有状態を示す占有信号を送信するように構成されたコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、前記第一電極への前記電圧信号の測定値特性が前記座席の非占有を表示する場合、前記第二電極への前記電圧信号の測定値特性にかかわらず前記座席が占有されていないと決定するように構成され、
    前記コントローラは、シートベルトリマインダ（ＳＢＲ）システムに前記占有信号を送信するように構成されており、
    前記シートベルトリマインダ（ＳＢＲ）システムは、前記第一電極への前記電圧信号の測定値特性が前記座席の非占有を表示する場合、前記第二電極への前記電圧信号の測定値特性にかかわらずＯＦＦである、
    ことを特徴とする分類システム。
15. 前記第二電極は、ヒータ要素として機能するように構成される、請求項１４に記載の分類システム。
16. 前記制御ユニットは、前記測定回路と前記コントローラとを含む、請求項１４に記載の分類システム。
17. 前記座席の背部に配置された別のヒータ要素をさらに備える、請求項１４に記載の分類システム。