KR100491187B1 - 차량승객감지시스템및방법 - Google Patents

차량승객감지시스템및방법 Download PDF

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KR100491187B1
KR100491187B1 KR10-1998-0706432A KR19980706432A KR100491187B1 KR 100491187 B1 KR100491187 B1 KR 100491187B1 KR 19980706432 A KR19980706432 A KR 19980706432A KR 100491187 B1 KR100491187 B1 KR 100491187B1
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카주노리 지노
사이키치 세키도
필립 에이치. 리트무엘레
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엘리시스 노스 아메리카 인코포레이티드
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Abstract

제 1 전극(30)으로 부터 전기장(40)을 전송하고 복수의 수신기 전극(40, 50)에서 전기장(420, 430)에 의해 유도된 전류를 측정함으로써 승객의 존재 및 위치가 결정되는 차량 승객 감지시스템 및 방법이 발표된다. 다양한 수신기 전극(40, 50)에서 유도된 전류는 비교되어서 성인크기의 승객의 존재를 결정하고, 전방을 향한 아동 안전 시트에 있는 아동과 배면을 향하는 유아시트에 있는 아동을 구별하며, 승객이 위치에 벗어나 있을 때를 감지한다. 복수의 전극(511, 512, 516, 517, 521, 522)으로 부터 전기장을 선택적으로 전송하기 위해서 스위칭 회로(620)가 제공된다.

Description

차량 승객 감지 시스템 및 방법
본 발명은 차량승객 억제시스템, 특히 차량내에서 승객의 위치 및 존재를 탐지하는 승객감지시스템에 관계한다.
1980년대 후반에 에어백이 도입된 이래로 에어백은 자동차 사고로 인한 무수한 상해를 감소시켰고 생명을 구했다. 그러나, 에어백을 전개시키는 힘이 배면을 향하는 어린이 안전(유아) 시이트를 강타할 경우에 에어백은 생명을 앗아가고 매우 어린 아동에게 상처를 입힌다. 이러한 교통사고에 대한 반응으로 국립운송안전협회(NTSB)는 자동차 산업에 배면을 향하는 아동 안전 시이트를 탐지하여 인접 에어백을 자동으로 활성제거할 수 있는 “고성능” 승객 억제 시스템을 개발하라고 권고하였다. 본 발명은 NTSB의 권고에 대한 반응으로 제공된다.
여러 가지 승객 감지 시스템이 현재 알려진다. 제 1 감지 시스템은 차량 시트의 쿠션하에서 장착되는 하중 종속 스위치를 사용한다. 시트가 충분한 중량의 물체에 의해 점유될 때 스위치는 승객 억제 시스템을 제공하도록 활성화된다. 그러나 이 시스템의 단점은 점유된 아동 안전시트와 작은 승객을 구별할 수 없다. 이러한 시스템은 미국특허 제 3,863,209 호에 발표된다.
제 2 승객 감지 시스템은 광학적 또는 초음파 전송기 및 센서를 사용하여 승객의 위치 및 운동을 탐지한다. 그러나 광학적 초음파 전송기 및 센서는 비싸며 차량 객실내에 적절히 설치하기가 곤란하다. 이러한 시스템은 미국특허 제 5,446,661 호에 발표된다.
제 3 승객 감지 시스템은 승객을 탐지하기 위해서 차량시트상에 장착된 한쌍의 전극을 활용한다. 이 시스템 사용시 승객의 또는 부재는 전극간의 정전용량을 변화시킨다. 전극은 전극의 정전용량에 대한 반응으로 주파수가 변경되는 가변 오실레이터 회로에 연결된다. 가변 오실레이터 회로의 주파수를 측정해서 측정된 주파수를 한계값과 비교함으로써 승객의 존재 또는 부재가 결정된다. 탐지된 승객이 예정 크기보다 클 경우에 승객 억제 시스템이 활성화되고 탐지된 승객이 예정 크기보다 작을 경우에 활성제거되도록 한계값이 선택된다. 이러한 정전용량 승객 감지 시스템은 PCT 출원 WO 95/21752 에 발표된다.
상기 가변 오실레이터 승객 감지 시스템의 문제는 전방을 향하는 아동 안전시트가 사용될 경우와 같이 “안전한” 상황에서 조차 에어백이 활성제거된다는 것이다.
게다가, 이러한 가변 오실레이터 감지방법을 사용할 경우 물체가 전극간의 정전용량에 미치는 효과가 방향에 무관하다. 그러므로, 이 방법을 사용하면 전방을 향하는 아동 시트에 앉아있는 아동과 배면을 향하는 유아 시트에 앉아있는 아동을 구별하기가 어렵다. 즉, 아동이 배면을 향하는 유아시트에 앉아있든지 전방을 향하는 아동안전시트에 앉아있는지 관계없이 아동은 동일한 가변 오실레이터 주파수를 생성시킨다.
공지기술의 승객 억제 시스템의 단점에 비추어서 필요한 것은 전방을 향하는 아동시트와 배면을 향하는 유아시트를 구별할 수 있는 경제적인 승객 감지 시스템 및 방법이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 구체예에 따른 승객 감지 시스템의 다이아그램이다.
도 2 는 본 발명에 따라 사용되는 제 1 전극의 측부 단면도이다.
도 3a 및 3b 는 본 발명에 따라 사용되는 제 2 전극의 평면도 및 측부 단면도이다.
도 4 는 제 1 구체예에 따라서 승객의 존재를 탐지하는 방법을 보여준다.
도 5 는 본 발명의 제 2 구체예에 따른 승객 감지 시스템의 분해 사시도이다.
도 6 은 제 2 구체예에 따라서 승객 감지 시스템의 제어기와 전극간의 연결을 보여주는 단순화된 다이아그램이다.
도 7 은 제 2 구체예에 따른 제어기의 회로도이다.
도 8a, 8b, 8c 및 8d 는 도 7 에 도시된 제어기의 다양한 서브시스템의 회로도이다.
도 9 는 본 발명의 제 2 구체예에 따라 승객을 감지하기 위한 공정 순서도이다.
도 10a, 10b, 10c, 10d 는 보조 전극 배치를 나타내는 단순화된 다이아그램이다.
* 부호 설명
10 ... 차량 20 ... 시트
22 ... 베이스부위 24 ... 등받이 부위
30 ... 전송기 전극 40,50 ... 수신기 전극
60 ... 제어기 70 ... 승객 억제 제어기
75 ... 에어백 80 ... 신호 발생기
231 ... 전도성 직물 233 ... 편직 직물
235 ... 발포층 341 ... 금속층
342 ... 절연층 343 ... 절연층
344 ... 금속층 345 ...
510 ... 전극 어셈블리 511 ... 제 1 전극
512 ... 제 2 전극 513 ... 편직 직물 쉬이트
514 ... 와이어 장치 515 ... 커넥터
516,517 ... 전극 518 ... 와이어 장치
519 ... 커넥터 520 ... 전극 어셈블리
521 ... 제 3 전극 522 ... 제 4 전극
523 ... 편직 직물 쉬이트 524 ... 와이어 장치
525 ... 커넥터 530 ... 발포물 시트 쿠션
531 ... 시트부위 532 ... 전방부위
533,534,535 ... 호 540 ... 발포물 등받이 쿠션
541,542 ... 호 550 ... 시트 프레임
551 ... 베이스 부위 552 ... 등받이 부위
553,554 ... 스프링 555 ... 제어기
556,557 ... 소켓 558 ... 접지라인
610 ... A.C. 신호 발생기 620 ... 스위칭 회로
630 ... CPU 631,632 ... 라인
633 ... 버스 635 ... EEPROM
703 ... 리셋 회로 705 ... 전류 감지회로
710 ... 스위치 배열 720 ... 증폭기 블럭
730 ... 복조회로 740 ... 위상탐지회로
750,760 ... 증폭기 755 ... 오프셋 교환회로
770 ... 스위치 배열
본 발명에 따르면 전송기 전극으로 부터 전기장 신호를 전송하고 복수의 수신기 전극에서 전류를 측정함으로써 승객의 존재 및 위치가 결정되는 차량 승객 감지 시스템이 발표된다. 수신기 전류의 크기는 전송기 및 수신기 전극간의 “경로”에 있는 승객의 존재에 의해 영향을 받는다. 복수의 수신기 전극에서 수신기 전류를 측정 및 비교함으로써 전방을 향하는 아동 안전시트에 있는 아동과 배면을 향하는 유아시트에 있는 아동을 구별할 수 있으므로 승객 억제 시스템의 "세련된" 제어를 제공한다.
본 발명의 제 1 구체예에 따르면 제 1 및 제 2 전극이 차량시트의 베이스 부위에 장착된다. 제 1 전극은 전기장 신호가 시트 근처에서 발생되도록 교류 신호 발생기에 연결된다. 제 3 전극은 시트의 등받이 부위에 장착된다. 전기장은 제 2 및 제 3 전극에서 증폭, 측정 및 제어기에 의해 비교되는 수신기 전류를 발생한다. 측정된 수신기 전류의 크기가 배면을 향하는 유아 시트에서 아동의 존재를 나타낼 때 승객 감지 시스템은 승객 억제 시스템에 의해 사용되는 지령신호를 발생하여 충돌시 에어백이 전개되지 않도록 안전시트에 인접 위치된 에어백을 활성제거한다. 측정된 전기장의 크기가 성인 승객이나 전방을 향하는 아동시트의 존재를 표시할 때 에어백을 활성화시키도록 승객 억제 시스템이 활성화된다.
제 1 구체예의 또다른 측면에 따르면, 제 1, 제 2 및 제 3 전극은 절연층에 의해 접지면으로 부터 분리된 전도층을 포함한다. 제 1 구체예에서 전도층은 발포층상에 장착되는 편직 비전도성 직물상에 장착된 부직 전도성 직물을 포함한다. 전도성 직물은 신호 발생기나 제어기에 연결된다. 차량 시트의 금속 지지 구조물 (금속 프레임 또는 스프링)은 접지면으로 작용한다. 제 2 구체예에서 각 전극은 절연층에 의해 분리된 한쌍의 금속층을 포함한다. 금속층중 하나는 신호발생기 또는 제어기에 연결되며 다른 하나는 접지에 연결된다.
본 발명의 제 2 구체예에 따르면, 복수의 전극이 차량시트상에 장착되며 스위칭 회로에 연결된다. 스위칭 회로는 선택된 전극을 신호 발생기에 연결시켜 선택된 전극이 전기장을 발생하도록 한다. 스위칭 회로는 또한 제 1 세트의 나머지 전극을 제어기에 연결시켜 이들 전극에서 전기장의 크기를 측정하게 한다. 스위칭 회로는 또다른 전극을 신호 공급원에 연결시켜 제 2 세트의 전극에서 전기장 크기를 측정한다. 이 과정은 모든 전극이 전송기 전극으로 사용되도록 주기적으로 계속된다. 싸이클동안 측정된 전기장의 크기가 예정된 기준을 만족시키면 승객 억제시스템이 제어기에 의해 활성화된다.
본 발명에 따라 차량 시트에 있는 승객을 감지하는 방법은 시트상의 제 1 지점으로 부터 전기장을 전송하고, 시트상의 두 개이상의 지점에서 전기장의 세기를 측정하고, 이후에 측정된 세기를 비교하여 승객의 존재 및 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
도 1 에서 본 발명의 제 1 구체예에 따른 승객 감지/억제 시스템이 차량(10)과 관련하여 도시된다. 차량(10)의 모양이 자동차로 나타날지라도 본 발명의 승객 감지/억제 시스템은 버스, 비행기 및 보트를 포함하는 임의의 승객 차량에 포함될 수 있다.
차량(10)은 공지기술을 사용하여 차량(10)에 부착되는 시트(20)를 포함한다. 시트(20)는 베이스 부위(22)와 등받이 부위(24)를 포함한다. 전송기 전극(30) 및 제 1 수신기 전극(40)은 베이스 부위(22)상에 장착되고 전송기 전극(30)은 수신기 전극(40)과 등받이 부위(24) 사이에 위치된다. 제 2 수신기 전극(50)은 등받이 부위(24)상에 장착된다.
전송기 전극(30)은 신호 발생기(80)로 부터 수신된 교류 신호(특히 50 내지 100㎑)에 반응하여 전기장(r)을 발생한다. 도 1 에서 전기장(r)은 시트(20)위에 위치된 반원 점선으로 표시되며 전기장(r)은 전송기 전극(30)위에 위치된 반구형 영역이다.
전기장 “전류 경로”(도 1 에서 라인(r40, r50)으로 표시된)는 전송기 전극(30)으로 부터 수신기 전극(40, 50)으로 연장된다. 전류 경로 표시는 전송기 전극에 의해 발생된 전기장에 대한 반응으로 전류가 측정된 수신기 전극을 식별한다. 예컨대, 도 1 에서 경로(r40)는 전극(30)으로 부터 전송된 전기장에 반응하여 생성된 전극(40)에서의 전류를 나타낸다.
수신기 전극(40, 50)에서의 수신기 전류의 크기는 전송기 전극(30)으로 부터의 거리에 반비례하며 전극(안테나)의 면적, 전송 주파수 및 신호전력에 비례한다. 게다가, 승객이 전류경로(r40, r50)에 위치되는 정도는 수신기 전류 크기에 영향을 미친다. 예컨대, 성인 승객이 전송기 전극(30) 및 수신기 전극(40)상에 앉아있고 수신기 전극(50)을 기대고 있다면 수신기 전류(r40, r50)는 최대값 근처에 있다. 그러나, 승객이 전송기 전극(30)으로 부터 떨어져 있으나 전류 경로내에 있다면 (아동안전시트에 있는 아동의 경우처럼) 승객은 전기장에 더 적은 영향을 미치므로 수신기 전류는 최대값보다 작고 “빈 시트” 값보다는 크다.
본 발명에 따라서 수신기(40, 50)에서 수신기 전류가 측정되고 저장된 정보와 비교되어서 정상적으로 앉아있는 승객(최대 전류값으로 나타남)과 아동안전시트에 있는 아동(중간 전류값으로 나타남)을 구별한다. 게다가, 예정된 기준을 사용하여 전류 경로(r40, r50)에 대한 중간 전류값을 비교함으로써 본 발명은 전방을 향하는 안전 시트에 있는 아동과 배면을 향하는 유아 시트에 있는 아동을 구별하는 방법을 제공한다. 예컨대, 아동이 배면을 향하는 유아 시트에 앉아있을 경우 아동의 신체는 시트(20)의 베이스 부위(22)에 평행하다(도 1 참조). 이러한 배치는 경로(r50)상의 전류에 비해서 경로(r40)상에 더 높은 전류를 발생시킨다. 역으로 전방을 향하는 시트에 있는 아동은 경로(r40)상의 전류에 비해서 경로(r50)상에 더 높은 전류를 발생시킨다. 측정된 전류를 비교함으로써 사용되는 아동 안전 시트의 타입을 결정할 수 있다. 배면을 향하는 유아시트가 탐지될 경우에 승객 억제 시스템은 인접 에어백을 활성제거시킨다.
도 2 는 본 발명에 따른 승객 감지 시스템에서 사용가능한 제 1 전극을, 도 3a 및 3b 는 제 2 전극을 보여준다. 이들 도면에 발표된 전극은 절연층에 의해 분리되는 접지면으로 부터 분리된 전도층을 포함한다. 전도층은 전송 안테나 및 수신 안테나로서 사용된다. 이들 전극에 의해 발생된 전기장의 안정성은 접지면과 전송 주파수에 달려있다. 발표된 전극사용시 전송 주파수는 50 내지 100㎑, 특히 100㎑이다. 접지면은 전송/수신된 신호를 안정화시키지만 약화시킨다. 높은 전송 주파수가 사용될 경우에 낮은 접지면 임피던스가 필요하다. 그러므로, 접지면의 약화효과를 감소시키기 위해서 전도층과 접지면 사이에 절연층이 제공된다.
도 2 는 편직 직물(233)상에 장착된 전도성 직물(231)을 포함하는 제 1 형태의 전극(30, 40, 50)을 보여주는데, 편직 직물은 발포층(235)상에 장착된다. 차량 시트상에 장착될 경우 차량시트의 금속 프레임 또는 스프링 배열은 접지면으로서 작용한다. 한 구체예에서 각 전극의 전도성 직물(231)은 300㎜의 길이와 170㎜의 폭을 가진다. 전도성 직물(231)로서 사용하기에 적합한 재료는 Seiren, Co., Ltd. (Osaka, Japan)에 의해 제조된다. 편직 직물(233)은 폴리에스테르로 제조된다. 전도성 재료(231)는 접착 또는 바느질에 의해 편직 직물(233)에 부착된다.
도 3a 및 3b 는 제 2 형태의 전극(30, 40, 50)의 평면도 및 측부 단면도이다. 수신기 전극은 상부 절연층(342)위로 형성된 상부 금속층(341)(특히 구리포일)을 포함한다. 상부 절연층(342)은 하부 절연층(343)(특히 0.254㎜ 두께의 FR4 쉬이트)과 하부 금속층(344)(특히 0.254㎜ 두께의 구리)위로 형성된다. 상부금속층(341)과 상부 절연층(342)은 300㎜ 길이와 50㎜ 폭이며 하부 절연층(343)과 하부 금속층(344)은 350㎜ 길이와 110㎜ 폭이다. 상부 절연층(342)으로 10㎜ 두께의 실리콘 고무가 선호되지만 플라스틱유리, 테프론 또는 폴리아미드와 같은 다른 유전재료일 수 있다.
도 4 는 본 발명의 제 1 구체예에 따라서 승객의 존재를 측정하는 방법을 보여주는 순서도이다.
초기 단계(410)에서 전송기 전극(30)은 전기장(r)을 전송한다. 전송동안 신호발생기에서 나오는 교류 신호(도 1 참조)는 전도층(231/341)에 적용된다. 이것은 전도층(231/341)이 전도층(231/341)보다 위에 위치된 전기장을 발생하게 한다.
단계(420)에서 경로(r40)를 따른 전기장의 크기가 수신기 전극(40)의 전도층(231/341)에 전류를 흐르게 한다. 이 전류는 도선을 통해(특히 증폭기를 경유하여) 제어기(60)로 전송된다.
유사하게 단계(430)에서 경로(r40)를 따라 일정 크기의 전기장이 수신기 전극(50)에 전류를 일으킨다. 이 전류는 수신기 전극(50)으로 부터 제어기(60)로 전송된다.
단계(440)에서 경로(r40, r50)와 관련된 전류가 사전설정된 최소값과 비교된다. 만약 경로(r40, r50)로 부터 측정된 전류가 최소값 미만이라면(비점유 시트를 나타냄) 제어기(60)는 “활성제거” 지령신호를 발생시킨다(단계(460)). 만약 측정된 세기가 최소값보다 크면 단계(450)에서 경로(r40, r50)로 부터 나오는 전류가 비교된다. 만약 비교가 배면을 향한 유아 시트를 표시한다면 (예컨대, 경로(r50)상에서 측정된 전류가 경로(r40)상의 측정 전류보다 작을 경우) 제어기(60)는 “활성제거” 지령 신호를 발생한다(단계(460)). 역으로, 경로(r50)상에서 측정된 전류가 경로(r40)상에서 측정된 전류 이상일 경우에 제어기(60)는 “활성” 지령 신호를 발생한다.
도 1 에서, 제어기(60)에 의해 발생된 “활성” 및 “활성제거” 지령신호가 승객 억제 제어기(70)에 전송된다. “활성” 지령신호에 반응하여 승객 억제 제어기(70)는 예컨대 충돌 탐지기(72)에서 나오는 수신된 충돌신호에 응답하여 에어백(75)을 활성화시킨다.
도 1 에서는 전송기 전극(30)이 시트부위(22)상에 장착된 것으로 도시될지라도 전송기 전극(30)은 시트(20)의 등받이 부위(24)상에 장착될 수 있다.
도 5 는 본 발명의 제 2 구체예에 따른 승객 감지 장치의 분해 사시도이다. 승객 감지 시스템은 발포물 시트 쿠션(530)과 발포물 등받이 쿠션(540)상에 각각 장착되는 하부전극 어셈블리(510)와 상부 전극 어셈블리(520)를 포함한다. 발포물 시트 쿠션(530)과 발포물 등받이 쿠션(540)은 시트 프레임(550)에 의해 지지된다.
하부 전극 어셈블리(510)는 편직 직물(비전도성) 쉬이트(513)상에 형성된 제 1 전극(511)과 제 2 전극(512)을 포함한다. 제 1 전극(511)과 제 2 전극(512)은 와이어장치(514)에 제공된 각 도체를 경유하여 커넥터(515)에 연결된다. 도체는 전도성 접착제나 다른 구조물을 사용하여 전극에 부착될 수 있다. 제 1 전극은 또한 와이어 장치(518)에 제공된 각 도체를 경유하여 커넥터(519)에 부착된 제 1 절반크기의 (제 5) 전극(516)과 제 2 절반크기의 (제 6) 전극(517)을 포함한다.
상부 전극 어셈블리(520)는 편직 직물(비전도성) 쉬이트(513)상에 형성된 제 3 전극(521) 및 제 4 전극(522)을 포함한다. 제 3 전극(521)과 제 4 전극(522)은 와이어 장치(524)에 제공된 각 도체를 경유하여 커넥터(525)에 부착된다.
발포물 쿠션(530, 540)에는 쉬이트(513, 523)와 와이어 장치(514, 518, 524) 가장자리를 감추어서 승객에게 안락한 시트를 제공하도록 호가 제공된다. 특히 하부 전극 어셈블리(510)가 장착될 경우에 쉬이트(513)의 외부 가장자리를 수용하는 호(533)가 시트부위(531)에 형성된다. 유사하게 와이어 장치(514, 518)를 감추기 위해서 발포물 시트 쿠션(530)의 시트 부위(531)와 전방부위(532)에 제 1 와이어 장치 호(534) 및 제 2 와이어 장치 호(535)가 형성된다. 유사하게 발포물 등받이 쿠션(540)은 상부 전극 어셈블리(520)가 장착될 때 와이어 장치(524)를 수용하기 위한 와이어 장치 호(542)와 쉬이트(523) 외부 가장자리를 수용하는 호(541)를 포함한다.
시트 프레임(550)은 베이스 부위(551)와 등받이 부위(552)를 포함한다. 베이스 부위(551)는 발포물 시트 쿠션(530)을 지지하기 위한 복수의 스프링(553)을 포함하며 등받이 부위(552)는 등받이 쿠션(540)을 지지하는 스프링(554) 매트릭스를 포함한다. 마지막으로 제어기(551)는 베이스 부위(551)의 전방 단부에 인접한 시트 프레임(550)상에 고정 장착된다. 제어기(555)는 커넥터(515, 519, 525)를 수용하기 위한 제 1 소켓(556)과 별도의 도체(도시안된)를 통해 차체상에 장착된 승객 억제 제어기에 신호를 전송하는 제 2 소켓(557)을 포함한다. 제어기(555)의 접지라인(558)은 스프링(554)에 연결되지만 시트프레임에 직접 연결될 수도 있다(점선으로 표시됨).
도 6 은 제 2 구체예에 따라 전극과 제어기(555)간의 연결을 표시하는 개략도이다. 제어기(555)는 교류 신호 발생기(610), 스위칭 회로(620) 및 마이크로프로세서 또는 중앙연산장치(CPU)(630)를 포함한다. 스위칭 회로(620)는 전극(511, 512, 521, 522)과 신호 발생기(610) 사이에 연결된다. 스위칭 회로(620)는 전극(511, 512, 521, 522)중 하나를 CPU(630)으로 부터 수신된 제어신호에 반응하여 신호 발생기(610)에 선택적으로 연결시킨다. 추가로, 스위칭 회로(620)는 전극(511, 512, 516, 517, 521, 522)과 CPU(630)사이에 연결되어서 프로세서(630)로 부터 수신된 제어신호에 응답하여 하나이상의 전극을 프로세서(630)의 입력에 연결시킨다.
도 5 및 도 6 에 도시된 구체예에 따라서 전극(511, 512, 521, 522)중 선택된 전극이 신호 발생기(610)에 연결되어서 선택된 전극에 전기장을 전송하고 하나이상의 나머지 전극은 선택된 경로를 따라 전기장 세기를 탐지하는 수신기로 작용한다. 예컨대, 전극(512)이 스위칭 회로(620)에 의해 신호 발생기(610)에 연결될 경우 전극(511, 521, 522)은 스위칭 회로(620)를 통해 CPU(630)의 입력에 연결된다. 유사하게 전극(521)이 스위칭 회로(620)에 의해 신호발생기(610)에 연결되면 전극(511, 512, 522)은 스위칭 회로(620)를 통해 CPU(630)의 입력에 연결된다. 이러한 방식으로 N(N-1) 전송 전극을 교대함으로써 (N은 전극의 수이다) 승객 감지를 위해 전류 경로 측정이 이용가능하다. 예컨대, 도 6 에 도시된 바와 같이 4개의 전극(511, 512, 521, 522)은 12번의 전류 경로 측정을 제공한다(전극간에 연장된 이중화살표선으로 표시됨). 그러나, 전송 전극으로 부터 측정치를 얻는 것이 가능하므로 승객의 존재/위치를 감지하는데 사용될 수 있는 전류 측정의 총수가 N2 (즉, 도 6 의 경우에 16번)로 증가된다. 그러므로, 도 5 및 도 6 에 도시된 구체예의 승객 감지 시스템은 추가 전류(전기장 경로)가 측정될 수 있어서 승객 감지 과정의 해상도를 증가시키고 배면을 향한 유아 시트가 존재할 때 에어백의 활성화를 방지하는 시스템의 능력을 향상시킨다는 점에서 제 1 구체예(도 1 에 도시된)에 비해서 장점을 제공한다. 게다가, 전극(516, 517)이 위치밖 성인승객을 탐지하는데 사용될 수 있어서 성인 승객이 차량의 계기판에 너무 근접해 있을 경우 에어백이 전개되어 야기되는 상해를 막아준다. 센서(516, 517)의 활용은 아래에 기술된다.
도 7 은 도 6 에 도시된 제어기(555)의 회로도이다. 제어기(555)는 신호발생기(610), 스위칭회로(620) 및 CPU(630)를 포함한다.
추가적으로, 제어기(555)는 Vcc(5볼트)와 CPU(630) 사이에 연결된 리셋회로(703)를 포함한다. 리셋회로는 CPU(630)의 “런어웨이”에 반응하여 또는 Vcc의 변화에 반응하여 CPU를 리셋시킨다. 특히, 리셋회로(703)는 Vcc를 모니터하고 Vcc에서 정상적이지 않은 감소가 탐지될 경우 CPU(630)에 리셋 신호를 전송하여서 CPU(630)의 “런어웨이” 상태를 방지한다. 추가로, 리셋회로(703)는 Vcc와 시스템 클록진동의 불안정성으로 인해 야기된 전력상승에서 “런어웨이” 상태를 방지한다. 마지막으로, 리셋회로(703)는 정상 작동을 표시하는 CPU(630)에 의해 발생된 감시기 펄스신호를 모니터함으로써 감시기 타이머 회로로서 작용한다. 감시기 펄스 신호가 중단될 때 리셋 회로(703)는 런어웨이 상태로 가정하고 리셋신호를 CPU(630)에 전송한다.
신호 발생기(610)에 의해 발생된 교류 전송신호(약 100㎑)는 선택된 전극에 적용되기 전에 전류감지회로(SENSE, 705)를 통과한다. 전류 감지회로(705)의 목적은 선택된 전극에 가해진 전류의 양을 탐지하는데, 이것은 승객의 존재 또는 부재에 따라 변한다. 전송신호 전류를 탐지함으로써 승객 감지 시스템에 의해 활용되는 전극의 수를 증가시키지 않고도 승객의 앉아있는 위치를 상세히 탐지할 수 있다. 전류 감지회로(705)의 예를 보여주는 상세한 회로도는 도 8a 에 도시된다.
CPU(630)에 의해 제어되는 제 1 스위치 배열(710)을 통해 전극으로 그리고 전극으로 부터 전송 및 수신 신호가 전송된다. 전극(511, 512, 521, 522)(도 6 참조)은 제 1 스위치배열(710)의 한면에 연결된 터미날(TX/RX1, TX/RX2, TX/RX3, TX/RX4)에 연결된다. 전류 감지회로(705)로 부터 나오는 전송신호는 CPU(630)로 부터 나오는 전송 제어 신호에 응답하여 제 1 스위치 배열(710)의 제 1 스위치 세트를 통해 전극(511, 512, 521, 522)중 하나에 선택적으로 적용된다. 전극(516, 517)은 각각 터미날(RX5, RX6)에 연결된다. 선택된 전극에서 발생된 수신 신호(전류)는 CPU(630)에 의해 발생된 수신 제어 신호에 반응하여 제 1 스위치 배열의 제 2 스위치 세트를 통해 선택적으로 전송된다.
증폭기 블럭(720)은 제 1 스위치 배열(710)에 연결되고 전극(511, 512, 521, 522)에서 발생된 수신 신호 전류를 전압 신호 V(V는 전류의 10,000배이다)로 변환시키고 전압 V를 이득률 6으로 증폭시킨다.
증폭된 전압신호는 증폭기 블럭(720)으로 부터 복조기(DEMOD) 회로(730) 및 위상 탐지회로(740)에 출력된다.
복조회로(730)는 증폭기블럭(720) 및 전류감지회로(705)에서 나오는 신호를 수신한다. 복조회로(730)는 수신된 신호(교류신호)의 진폭값을 CPU(630)에 의해 판독될 수 있는 직류로 변화시킨다. 복조회로(730)의 세부적인 회로도는 도 8b 에 도시된다.
위상탐지회로(740)는 증폭기 블럭(720)에서 나오는 수신신호와 전류감지회로(705)에서 나오는 전송신호를 수신한다. 위상탐지회로(740)는 전송신호에 대한 수신신호의 차이를 탐지한다. 이것은 승객 감지 시스템에 의해 활용되는 전극의 수를 증가시키지 않고도 승객이 앉아있는 위치에 대해 상세히 탐지할 수 있게 한다. 위상탐지회로의 상세한 회로도는 도 8c 에 도시된다. 전송 및 수신신호는 사각파 신호로 전환된다. 전송신호의 상승 가장자리는 D-형 플립 플롭(IC1)의 클록 입력을 트리거링시켜 높은 출력신호를 발생시킨다. 수신신호의 상승 가장자리는 플립 플롭(IC2)가 인버터를 통해 IC1의 리셋 터미날에 적용되는 일발의 낮은 신호를 발생시키도록 한다. 결과적으로 IC1은 적분기를 통해 CPU(630)에 적용되는 수신 및 전송 신호간의 위상차를 나타내는 출력신호를 발생한다.
복조회로(730)에서 출력된 직류신호는 미세 증폭기(750) 및 거친 증폭기(760)를 통해 전송된다. 미세 증폭기(750)의 이득은 오프셋 교환회로(755)를 통해 CPU(630)에 의해 조절된다. 이것은 차량시트상의 승객위치에 관한 상세한 정보를 제공하는 수신신호의 사소한 변화를 탐지할 수 있게 한다. 미세증폭기(750)와 오프셋 교환회로(755)의 상세한 회로도는 도 8d 에 도시된다.
마지막으로, 위상 탐지회로(740), 미세증폭기(750) 및 거친 증폭기(760)로부터 출력된 신호는 CPU(630)에 의해 제어받는 제 2 스위치 배열(770)을 통해 CPU(630)에 선택적으로 전송된다.
CPU(630)는 제 2 스위치 배열(770)을 통해 적용된 신호에 응답하여 라인(632)상의 승객 억제 시스템(도시안된)과 통신한다. CPU(630)는 또한 작동상태를 표시하는데 사용될 수 있는 LED 제어신호를 라인(631)상에 발생시키며 버스(633)상에서 EEPROM(635)과 통신한다. 선호되는 제어기(630)는 NEC 코포레이션(Tokyo, Japan)에 의해 제조된 μPD78052CG 마이크로프로세서이다. 물론 제어기(630)의 기능은 다른 디지탈 프로세서에 의해 발휘될 수 있다. 게다가, 스위칭 회로(620)의 기능은 응용 특수 집적회로(ASIC)에서 실현될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이 제어기(630)는 제어신호를 스위칭 회로(620)에 전송함으로써 한 전극을 신호발생기(610)에 연결하고 하나이상의 나머지 전극상의 수신신호를 제어기(630)의 입력에 연결한다. 수신신호는 전류의 크기에 의해 선택된 최대 전류값에 비례하여 그 값이 결정되는 8비트 디지탈 신호로 바뀐다. 이러한 8비트 디지탈 신호는 수학적 연산처리가 되고 저장된 데이타와 비교되어서 전극이 장착되는 시트가 비어있는지(비점유인지), 정상적으로 앉아있는 승객에 의해 점유되는지, 배면을 향한 유아시트에 아동이 점유하는지, 전방을 향한 아동안전시트 또는 보조시트에 아동이 점유하는지 여부를 결정한다. 시트의 점유 여부를 결정하는데 사용되는 저장데이타는 제어기(630)에 의해 사용되는 지시코드도 저장하는 EEPROM(635)에 저장된다. 이러한 결정이 완료되면 제어기(630)는 라인(632)상에서 승객 억제시스템(도시안된)에 전송되는 승객 억제 지령신호를 발생한다.
도 9 는 본 발명의 제 2 구체예에 따라서 승객억제제어기를 제어하는 방법을 보여주는 순서도이다. 전류 경로 표시는 전송 전극과 전류가 측정되는 수신전극을 식별한다. 예컨대, 경로(r12)는 전극(511)(전극 배치에 대해서는 도 5 를 참조)으로 부터 전송된 전기장에 응답하여 생성된 전극(512)의 전류를 나타낸다.
먼저 단계(901)에서 리셋회로(703)로 부터 CPU(630)에 리셋지령을 보냄으로써 시스템이 개시된다(도 7 참조).
다음에 단계(910)에서 CPU(630)는 제 1 스위치 배열(710)을 제어하여 선택된 전극쌍(511, 512, 521, 523)을 형성하며, 각 선택된 전극쌍은 신호발생기(610)에 연결된 전송전극과 전류가 측정되는 수신전극으로 형성된다. 특히, 전극(511)으로부터 전송하고 전극(512)에서 결과의 전류를 측정함으로써 전류 경로(r12)가 측정된다. 유사하게 전류 경로(r13)(전극(511)으로 부터 전송 전극(521)에서 수신), r21(전극(512)으로 부터 전송 전극(511)에서 수신), r24(전극(512)으로 부터 전송 전극(522)에서 수신), r31(전극(521)으로 부터 전송 전극(511)에서 수신)이 측정된다. 각 측정치는 실험적으로 결정되어 EEPROM(635)에 저장되거나 제 1 및 제 2 차 함수를 사용하여 계산된 제 1 세트의 한계값(TP1, TP2)과 비교된다. 다음 논리표현이 만족될 때 사람이 “탐지된다”. (단계(910)의 예스 브렌치): (r12〉TP1)이고 (r13〉TP1)이고 (r21〉TP1)이고 (r24〉TP2)이고 (r31〉TP1)임. 만약 사람이 “탐지되면” LED 또는 다른 표시기를 사용하여 탐지를 나타내는 보조단계(915)로 진행한다. 이후에 단계(960)로 진행하여 CPU(630)로 부터 “전개” 신호가 승객억제시스템으로 전송되어서 충돌시 에어백을 전개시킨다. 만약 상기 논리표현이 만족되지 않으면 단계(920)로 진행한다.
단계(920)에서 CPU(630)는 제 1 스위치 배열(710)을 제어하여 제 2 선택된 전극쌍(511, 512, 521, 522)을 형성한다. 특히 측정은 전류 경로(r43)(전극(522)에서 전송 전극(521)에서 수신), r42(전극(522)로 부터 전송 전극(512)에서 수신), r41(전극(522)로 부터 전송 전극(511)에서 수신), r24(전극(512)으로 부터 전송 전극(522)에서 수신), r21(전극(512)으로 부터 전송 전극(511)에서 수신), r14(전극(511)으로 부터 전송 전극(522)에서 수신), r12(전극(511)으로 부터 전송 전극(512)에서 수신)에서 수행된다. 각 측정치는 실험적으로 결정되어 EEPROM(635)에 저장되거나 제 1 또는 제 2 차 함수를 사용하여 계산된 제 2 세트의 한계값(TF1, TF2, TF3, TF4, TF5, TF6, TF7, TF8)과 비교된다. 전방을 향하는 아동시트(FFCS)는 다음 논리표현이 만족될 때 “탐지된다” : (r43〉TF1)이고 (r42〉TF2)이고 (r41〉TF3)이고 ((r41-r42〉TF4) 또는 (r41-r43〉TF5) 또는 (r42-r43〉TF6))이고 (r24-r21〉TF7)이고 (r14-r12〉TF8)임. 만약 전방을 향하는 아동시트가 탐지된다면 LED 또는 다른 표시기를 사용하여 탐지를 나타내는 보조단계(925)로 진행한다. 이후에 단계(960)로 진행하여 CPU(630)로 부터 승객억제 시스템에 “전개” 신호가 전송되어 충돌시 에어백이 전개된다. 만약 상기 논리표현이 만족되지 않으면 단계(930)로 진행한다.
단계(930)에서 CPU(630)는 제 1 스위치 배열(710)을 제어하여 제 3 선택된 전극쌍(511, 512, 521, 522)을 형성한다. 특히 측정은 전류 경로(r13)(전극(511)에서 전송 전극(521)에서 수신), r31(전극(521)로 부터 전송 전극(511)에서 수신), r12(전극(511)로 부터 전송 전극(512)에서 수신), r21(전극(512)으로 부터 전송 전극(511)에서 수신), r34(전극(521)으로 부터 전송 전극(522)에서 수신), r43(전극(522)으로 부터 전송 전극(521)에서 수신)이 수행된다. 각 측정치는 실험적으로 결정되어 EEPROM(635)에 저장되거나 제 1 또는 제 2 차 함수를 사용하여 계산된 제 3 세트의 한계값(TB1, TB2, TB3)과 비교된다. 보조 시트는 다음 논리표현이 만족될 때 “탐지된다” (단계(930)의 예스 브랜치) : (r13〉TB1)이고 (r31〉TB1)이고 (r12〉TB2)이고 (r21〉TB2)이고 (r34〉TB3)이고 (r43〉TB3)임. 만약 보조 시트가 탐지된다면 LED 또는 다른 표시기를 사용하여 탐지를 나타내는 보조단계(935)로 진행한다. 이후에 단계(960)로 진행하여 CPU(630)로 부터 승객억제 시스템에 “전개” 신호가 전송되어 충돌시 에어백이 전개된다. 만약 상기 논리표현이 만족되지 않으면 단계(940)로 진행한다.
단계(940)에서 CPU(630)는 제 1 스위치 배열(710)을 제어하여 제 4 선택된 전극쌍(511, 512, 521, 522)을 형성한다. 특히 측정은 전류 경로(r12)(전극(511)에서 전송 전극(512)에서 수신), r13(전극(511)로 부터 전송 전극(521)에서 수신), r14(전극(511)로 부터 전송 전극(522)에서 수신), r31(전극(521)으로 부터 전송 전극(511)에서 수신), r43(전극(522)으로 부터 전송 전극(521)에서 수신)이 수행된다. 각 측정치는 실험적으로 결정되어 EEPROM(635)에 저장되거나 제 1 또는 제 2 차 함수를 사용하여 계산된 제 4 세트의 한계값(TR1, TR2, TR3, TR4, TR5)과 비교된다. 배면을 향하는 아동 시트(RFIS)는 다음 논리표현이 만족될 때 “탐지된다” (단계(940)의 예스 브랜치) : (r12〉TR1)이고 (r13〉TR2)이고 (r14〉TR3)이고 (r13-r14〉TR4)이고 (r31-r43〉TR5)임. 만약 배면을 향하는 아동시트가 탐지된다면 LED 또는 다른 표시기를 사용하여 탐지를 나타내는 보조단계(945)로 진행한다. 이후에 단계(970)로 진행하여 CPU(630)로 부터 승객억제시스템에 "비-전개" 신호가 전송되어 충돌시 시트에 인접한 에어백이 전개되지 않는다. 만약 상기 논리표현이 만족되지 않으면 단계(950)로 진행한다.
단계(950)에서 CPU(630)는 제 1 스위치 배열(710)을 제어하여 제 5 선택된 전극쌍(511, 512, 521, 522)을 형성한다. 특히 측정은 전류 경로(r12)(전극(511)에서 전송 전극(512)에서 수신), r13(전극(511)로 부터 전송 전극(522)에서 수신), r24(전극(512)로 부터 전송 전극(522)에서 수신), r34(전극(521)으로 부터 전송 전극(522)에서 수신)이 수행된다. 각 측정치는 1차 함수(y=ax+b) 또는 2차 함수(y=ax2+bx+c)를 사용하여 계산된 제 5 세트의 한계값(TE1, TE2, TE3, TE4, TE5, TE6)와 비교되고 EEPROM(635)에 저장된 제 6 한계값 세트(TE11, TE22, TE33, TE44, TE55, TE66)와 비교된다. 다음 논리표현이 만족될 때 “탐지된다” (단계(950)의 예스 브랜치) : (ABS(r12-TE1)〈TE11) 또는 (ABS(r12-TE2)〈TE22)이고 (ABS(r13-TE3)〈TE33)이고 (ABS(r14-TE4)〈TE44)이고 (ABS(r24-TE5)〈TE55)이고 (ABS(r34-TE6)〈TE66), 여기서 “ABS(r(i,j)-TE(K))”는 r(i,j)-TE(K)의 절대값이다. 만약 빈 시트가 탐지된다면 LED 또는 다른 표시기를 사용하여 탐지를 나타내는 보조단계(953)로 진행한다. 이후에 단계(970)로 진행하여 CPU(630)로 부터 승객억제 시스템에 “비전개” 신호가 전송되어 충돌시 시트에 인접한 에어백이 전개되지 않는다. 만약 상기 논리표현이 만족되지 않으면 그밖의 빈 시트가 탐지되는지 여부를 표시하는 보조단계(957)로 진행한다.
CPU(630)가 “전개” 지령 (단계(960)) 또는 “비전개” 지령 (단계(970))을 보낸 이후에 단계(910)로 진행하고 과정이 반복된다. 이러한 방식으로 승객의 이동이 탐지되어서 예컨대 승객이 전방으로 기대고 있을 때 에어백이 전개되는 것을 방지할 수 있다.
상기 과정은 성인 승객, 전방을 향하는 아동시트, 보조시트, 배면을 향하는 유아시트, 빈시트 또는 “다른 어떤것”의 존재를 탐지하는데 전극(511, 512, 521, 522)만을 사용한다. 승객의 정확한 위치를 탐지하기 위해서 더욱 복잡한 전극쌍 조합을 사용함으로써 에어백 전개가 상해를 야기할 수 있는 위치에 승객이 있을 경우에 승객 억제 시스템을 무능화시킬 수 있다. 예컨대, 승객이 차량 시트의 최전방 위치에 앉아있을 때 에어백의 전개는 상해를 일으킬 수 있다. 그러므로, 단계(957)가 전류 경로 r15(전극(511)으로 부터 전송 전극(516)에서 수신) 및 r16(전극(511)으로 부터 전송 전극(517)에서 수신)상의 측정치를 고려함으로써 승객의 위치를 확인하도록 변경될 수 있다(도 5 참조). 이 정보는 승객의 최전방 위치를 확인하는데 사용될 수 있으며, 예컨대 승객 억제 시스템이 전개하도록 승객에게 시트상의 적절한 위치로 복귀하라고 알려주는 지시를 전송하는데 사용될 수 있다.
도 10a 내지 10d 에 도시된 바와 같이 하나이상의 전극(518, 519)이 계기판(도 10a 및 10b), 계기판과 머리받침(도 10c), 또는 계기판과 바닥(도 10d)상에 위치되어서 에어백 활성화에 의해 상해를 받을 수 있는 위치밖의 승객을 탐지하는 추가방법을 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 교류 전류 신호를 발생시키기 위한 신호 발생기(80),
    차량(10)에 장착되고 상기 신호 발생기(80)에 연결되어, 상기 교류 전류신호에 응답하여 전장을 발생시키는 제 1전극(30),
    상기 차량(10)에 장착되고 상기 제 1 전극으로부터 떨어져있어서 상기 전장과 상기 차량내 대상 물체에 응답하여 상기 제 2 전극에서 제 1 전류가 발생하도록 하는 제 2 전극(40), 그리고
    상기 제 1 전류를 측정하고 상기 제 1 전류의 크기에 따라 억제 시스템 명령신호를 발생시키기 위한 제어기(60)로 구성되는 차량 승객 감지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차량(10)에 장착되며 상기 제 1 및 제 2 전극(30, 40)으로부터 떨어져 있어서 제 2 전류가 상기 전장과 대상 물체에 응답하여 상기 제 3 전극에 발생되도록 하는 제 3 전극(50)을 더욱더 포함하고, 상기 제어기(60)가 상기 제 1 전류와 제 2 전류사이의 비교에 응답하여 상기 억제 시스템 명령 신호를 발생시킴을 특징으로 하는 차량 승객 감지 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1전극(30)이 절연층(342)에 의해 분리된 제 1 및 제 2 금속층(341, 344)를 포함하며, 상기 제 1 금속층(341)이 신호 발생기(80)에 연결되고 상기 제 2 금속층(344)은 전기적으로 고립되고, 상기 제 2 및 제 3전극(40, 50)이 절연층(342)에 의하여 분리된 제 3 및 제 4 금속층(341, 344)을 포함하며, 그리고 상기 제 4 금속층(344)은 접지에 연결됨을 특징으로 하는 차량 승객 감지 시스템,
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제 2 전극(40)이 시트(20)의 기저부(22)에 장착되며, 상기 제 3 전극(50)이 상기 시트(20)의 등받이부(24)상기 장착됨을 특징으로 하는 차량 승객 감지 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 대상 물체가 차량(10) 시트(20)내 승객을 포함하며,상기 억제 시스템 명령 신호가 에어백 명령 신호를 포함함을 특징으로 하는 차량 승객 감지 시스템.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 전극(30)과 제 2전극(40)을 상기 신호 발생기(80)에 선택적으로 연결하고, 그리고 상기 제 1 전극(30)과 제 2전극(40)을 상기 제어기(60) 입력 단자에 선택적으로 연결하기위한 스위칭 회로(620)를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 차량 승객 감지 시스템.
  7. 신호 소스에 의해 발생된 한 교류 신호를 제 1 전극(30)에 적용하므로써, 상기 차량(10)의 제 1 전극으로부터 한 전장을 전송하고(410),
    차량(10)의 제 2 전극(40)에서의 전장에 의해 유도된 제 1 전류를 측정하며 (420), 상기 제 2 전극(40)이 상기 제 1 전극으로부터 떨어져 있고 상기 제 1전류가 승객의 특징에 응답하며, 그리고
    상기 전류를 사전에 결정된 전류 값과 비교하는(440) 단계를 포함함을 특징으로 하는 차량시트(20)내 승객 감지 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 차량(10)의 세 번째 위치에서 전장에 의하여 유도된 제 2 전류를 측정하고(430), 상기 제 1, 제 2 및 제 3 위치가 서로 떨어져 있고, 그리고
    상기 제 1 및 제 2 위치 전류를 비교함(440)을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 차량시트(20)내 승객 감지 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 차량(10)에 있는 제 2위치로부터 전장을 전송하고(920),
    상기 차량(10)의 제 1위치 전장의세기를 측정하며(420),
    상기 차량(10)의 제 3위치 전장의 세기를 측정하고(430), 그리고
    상기 제 1 및 제 3 위치에서 측정된 전장 세기들을 비교함(440)을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 차량시트(20)내 승객 감지 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 전류가 상기 제 2전류보다 큰때 에어 백 제어 회로로 비활성 명령 신호를 전송하는(970) 단계를 더욱더 포함을 특징으로 하는 차량시트(20)내 승객 감지 방법.
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