KR20050106114A - 시트 점유 여부 감지 시스템 - Google Patents

시트 점유 여부 감지 시스템 Download PDF

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KR20050106114A
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KR1020057016945A
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하랄트 클로스
로랑 페데르스피엘
알로이세 스쿠스
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아이이이 인터내셔날 일렉트로닉스 앤드 엔지니어링 에스.에이.
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Abstract

차량의 시트 점유 여부 감지 시스템은, 제1 및 제2 용량성 전극(1, 2), 및 상기 제1 및 제2 용량성 전극에 작동 가능하게 연결된 드라이버 및 평가 회로(20)를 포함하며, 상기 제1 및 제2 용량성 전극은 상기 차량의 컴파트먼트 내에 배치되어 있다. 본 발명에 따르면, 상기 제1 용량성 전극(1)은 상기 차량의 시트(22) 내에 배치되고, 상기 제2 용량성 전극(2)은 상기 차량의 푸트 영역 내에 배치되고, 상기 드라이버 및 평가 회로는 상기 제1 용량성 전극을 작동시키고 상기 시트 상에 위치되는 전도성 물체와 용량성 연결을 감지하는 감지수단, 및 상기 제2 용량성 전극을 작동시키고 상기 제2 용량성 전극과 상기 제1 용량성 전극 사이의 용량성 연결을 감지하는 감지수단을 포함한다.

Description

시트 점유 여부 감지 시스템{SYSTEM FOR DETECTING SEAT OCCUPANCY}
본 발명은 일반적으로 점유 상태 신호를 안전 구속 시스템 제어장치에 제공하기 위하여, 시트의 물체 또는 승객의 존재 여부를 감지하는 자동차 점유 센서 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 시트 점유 여부 분류 시스템에 관한 것이다.
교통 사고 중 승객의 생명을 보호하기 위하여, 현대의 차량은 대체로, 사고에 기인한 충돌 중에 방출되는 승객의 에너지를 흡수하는데 사용되는, 다수의 에어백 또는 시트 벨트 프리텐셔너(seat belt pretensioners)를 포함하는 보호 시스템을 구비하고 있다. 이러한 보호 시스템은 실제 시트 점유의 특정 요구조건에 잘 맞을 때 가장 효과적이라는 점은 분명하다. 이것이, 예를 들면, 시트에 착석된 승객의 자세에 따른 함수로서, 에어백이 펼쳐지는 순간, 에어백이 팽창되는 볼륨, 충돌 등의 이후에 안전 벨트가 해제되는 순간에 적응할 수 있도록 하는, 여러 가지 작동 모드를 구비한, 마이크로프로세서-제어형 보호 시스템이 구성되어야 하는 이유이다. 제어 마이크로프로세서가 주어진 시트 점유 상태에 대한 최적의 작동 모드를 선택할 수 있도록 하기 위하여, 시트의 점유 상태의 특성을 나타내는 하나 또는 복수의 파라미터를 감지하고 점유를 여러 가지 분류 중 하나로 분류하는 것이 물론 필요하며, 이러한 각각 분류는 구속 시스템의 특정 작동 모드와 관련된다.
에어백의 장점이 대부분 승객 안전에 관계하는 것으로 인식되기는 하지만, 에어백의 전개가 필요하지 않거나 또는 에어백의 전개가 유해하거나 또는 심각한 위험을 일으킬 수 있는 상태가 있다. 예를 들면, 차량의 수선 비용을 줄이기 위하여, 해당되는 시트가 점유되어 있지 않을 때에는, 상기 시트와 관련된 에어백이 작동되지 않아야 한다. 또한, 승객 시트에 보조 유아 구속 시트가 존재하면, 에어백이 전개되지 않아야 하는 상황이라는 것을 나타낼 수 있다. 실제로, 차량의 주행 방향과 반대 방향으로 위치하는 유아 구속 시트 뒷쪽을 보도록 장착되는 유아 시트(rear facing infant seat)와 같은, 대부분의 보조 유아 구속 시트에 대하여, 에어백의 전개가 차량의 뒷쪽으로 시트와 더불어 유아에게 격렬하게 이루어지고 심한 부상의 원인으로 될 위험이 있다. 이러한 경우에 대한 점유 파라미터도 쉽게 감지되어야 한다.
상기 점유 파라미터의 감지는, 예를 들면, 시트의 표면을 따라 분포되어 있는 복수의 압력 센서를 포함하는, 시트 점유 센서에 의하여 달성될 수 있다. 상기 압력 센서는 감압성 리지스터(pressure sensitive resistors)를 포함하는데, 센서에 인가되는 압력에 따라 이들 압력 센서의 저항이 변화된다. 따라서, 개개의 압력 센서의 저항값은 각 셀(cell)에 인가되는 압력을 나타내며 따라서 시트에 작용하는 무게와 관련될 수 있다. 또한 시트의 표면을 따른 압력값의 분포는 시트를 점유하는 사람 또는 물체의 크기 또는 형상과 관련될 수 있다. 시트에 작용하는 압력 프로파일(pressure profile)을 감지하는 여러 가지 점유 센서가, 예를 들면 WO-A-98/14345, WO-A-99/39168호 및 EP-A-0 891 898호에 개시되어 있다.
그러나, 무게의 일부는 차량의 바닥면에 지지되는 승객의 다리에 의하여 지지되고, 무게의 나머지 일부분은 시트의 등받이에 의해 지지되기 때문에, 승객의 전체 무게는 시트의 표면에만 인가되는 것은 아니다. 또한, 여러 부품 사이의 비율이 시트의 승객의 위치에 따라 상당히 변화된다. 그러므로, 어떤 임계 착석 위치에서는, 승객으로부터 발생하는 압력 패턴은 압력 패턴 시스템의 사용에 의하여 분류될 수 있을 정도로 충분히 구별되지 않을 수 있다.
시트 점유의 관련 파라미터를 수집하는 다른 접근 방식은 시트에 배치된 하나 또는 복수의 전극에 대한 신체의 용량성 연결(capacitive coupling)의 감지에 의한 방식이다. 이러한 측정 시스템은 예를 들면, LU-A-88 828호에 개시되어 있다. 이 측정 시스템은 적어도 하나의 송신 전극과, 도전체(conductive body)에 의하여 용량적으로 연결된 적어도 하나의 수신 전극을 포함한다. 상기 수신 전극은 측정된 신호를 기준 신호와 비교함으로써 도전체와 송신 안테나의 용량성 연결을 감지하는 분석 회로에 연결된다. 시트 점유의 존재 및/또는 상태를 감지하고, 점유 상태를 복수의 분류 중 하나의 분류로 구분하기 위하여, 승객 컴파트먼트(compartment)의 여러 위치에 배치된 전극을 갖는 여러 가지 다른 시스템이 개시되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시트 점유 감지 장치의 측정 원리의 개략적인 도면을 도시한다.
도 2는 시트 전극으로서 사용되는 전극 어셈블리를 도시한다.
도 3은 주위 상태 측정 장치를 도시한다.
본 발명의 목적은 개선된 시트 점유 여부 감지 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명은, 제1 및 제2 용량성 전극(capacitive electrodes), 및 상기 제1 및 제2 용량성 전극에 작동 가능하게 연결된, 드라이버(driver) 및 평가 회로(evaluation circuit)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 용량성 전극은 차량의 컴파트먼트(compartment) 내에 배치되어 있는, 차량의 시트 점유 여부 감지 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 제1 용량성 전극은 상기 차량의 시트 내에 배치되고, 상기 제2 용량성 전극은 상기 차량의 푸트 영역(foot area) 내에 배치되며, 상기 드라이버 및 평가 회로는, 상기 제1 용량성 전극을 작동시키고 상기 시트 상에 위치된 몸체 또는 물체와 상기 제1 용량성 전극의 용량성 연결을 감지하는 감지수단, 및 상기 제2 용량성 전극을 작동시키고 상기 제2 용량성 전극과 상기 제1 용량성 전극 사이의 용량성 연결을 감지하는 감지수단을 포함한다.
따라서 본 발명은 2개의 상이한 작동 모드에서 작동될 수 있는, 필드 감지 시스템을 제공한다.
소위 로딩 모드(loading mode)에서는, 차량의 시트 내에 배치된 제1 용량성 전극은, 제1 주파수의 AC 전압에 의하여 작동되고, 전기 도전체 또는 물체에 대한 용량성 연결이 감지된다. 상기 연결은 시트 상에 위치된 몸체 또는 물체의 유전체 특성에 의존한다. 시트가 점유되어 있지 않다면, 즉, 어떠한 전기전도성 물체가 존재하지 않는다면, 현저한 용량성 연결이 발생되지 않는다. 한편, 시트가 성인에 의하여 점유된다면, 용량성 연결이 시트에 착석한 어린이의 경우보다도 더 높게 일어난다. 또한, 용량성 연결은 제1 용량성 전극과 도전체 사이의 거리에 달려 있어, 보조 유아 구속 시스템에 앉아 있는 유아가 시트의 착석면에 직접 앉아 있는 유아보다 더 낮은 신호를 제공한다. 한편, 유아 시트가 금속 프레임 또는 다른 금속 부품을 포함하고 있다면, 로딩 모드 측정에서 얻은 신호는, 성인의 존재에서 생성되는 신호보다 매우 높을 것이다. 따라서, 매우 낮은 신호 및 매우 높은 신호는 시트에 유아 시트가 존재한다는 표시이다. 따라서 이러한 보조 유아 시트의 존재가 확실하게 감지될 수 있어, 신호의 레벨이 각종 유아 시트 사이의 차이를 인정한다. 그러므로 장치의 부하 모드 작동에서의 상기 감지된 용량성 연결은 시트 점유를 분류하기 위하여 사용될 수도 있다.
소위 연결 모드(coupling mode)에서는, 차량의 컴파트먼트의 푸트 영역 내에 배치되는, 제2 용량성 전극은 제2 주파수의 AC 전압에 의하여 작동되고, 상기 제2 용량성 전극과 상기 제1 용량성 전극 사이의 용량성 연결이 감지된다. 상기 용량성 연결은, 상기 제1 및 제2 용량성 전극과 상기 각 전극들로부터 몸체의 거리 사이에 전기 도전체의 존재에 의하여 강하게 영향을 받는다. 즉, 연결 모드 측정은, 시트 상에 위치되는 전도성 물체가 플로어 컴파트먼트 등, 예를 들면 성인 점유자의 다리 및 발쪽으로 돌출되는지 여부에 대한 확실한 정보를 제공한다. 따라서, 유아는 그 발이 다수의 착석 위치에서 플로어 아래에까지 도달되지 않기 때문에, 연결 모드 측정에서 매우 낮은 신호 레벨을 생성한다. 따라서, 성인과 유아의 구별은 대부분의 착석 위치에서 매우 유효하게 된다. 점유자가 루프 핸들을 이용하여 상체를 바로 펴거나 또는 시트 등받침(seat backrest)과 플로어 사이에 자신을 움직이지 않게 함으로써 시트로부터 압력을 해제하는 임계 위치에서도, 점유자는 높은 커플링 신호(coupling signal)를 생성하도록 필드 감지 시스템의 양 부품에 충분히 근접되며 따라서 정확하게 감지되고 분류될 수 있다. 한편, 유아 시트가 시트 상에 위치되면, 상기 제2 용량성 전극과 제1 용량성 전극 사이에 어떠한 용량성 연결도 발생되지 않는다. 로딩 모드 측정이 물체가 시트 상에 위치된 것을 나타내면, 2개의 전극 사이에 연결 신호의 부재는 감지된 물체가 유아 구속 시트인 것을 나타내는 확실한 표시이다.
또한 로딩 모드 및 연결 모드에서 본 시스템을 작동시킴으로써, 2개의 작동 모드의 결과는 시트 점유의 확실한 분류를 보장하기 위하여 조합될 수 있다. 시트 점유 여부 감지 시스템은, 로딩 모드뿐만 아니라 연결 모드와도 동일한 AC 전압으로 작동되거나, 또는 로딩 모드 및 연결 모드와 다른 AC 전압 및/또는 AC 주파수로 작동될 수 있다. 또한, 하나의 각 작동 모드에서, AC 주파수는, 측정 사이클 동안 특정 주파수와 관련될 수 있는, 노이즈 또는 간섭 신호를 제거하기 위하여 특정 범위 내에서 변경될 수 있다. 특성 범위 내의 AC 주파수를 스캐닝함으로써, 상기 시스템은 최적의 신호를 얻기 위하여 조절될 수 있으며, 따라서 실제 시트 점유 상태를 더욱 확실하게 식별할 수 있다.
로딩 모드 동안, 전기 도전체에 연결은 바람직하게는 제1 용량성 전극으로부터 흐르는 부하 전류를 측정함으로써 감지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상기 시트 상에 위치된 물체와 용량성 연결을 감지하는 감지수단은 상기 제1 용량성 전극으로부터 흐르는 부하 전류를 측정하는 수단을 포함한다.
연결 모드 동안, 제2 용량성 전극과 제1 용량성 전극 사이의 용량성 연결은 상기 제1 용량성 전극으로의 연결 전류를 측정함으로써 감지될 수 있다. 따라서, 제2 용량성 전극과 제1 용량성 전극 사이의 용량성 연결을 감지하는 감지수단은, 바람직하게는 상기 제1 용량성 전극으로의 연결 전류를 측정하는 수단을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상기 제2 용량성 전극은 상기 차량의 플로어 카펫트 아래에 배치된다. 이 위치에서, 상기 제2 용량성 전극은 차량 점유자에 의하여, 보이지 않고 기계적 마모에 대하여 양호하게 보호된다. 플로어 카펫트의 마모에 의하여 발생되는 측정 오차는, 한 방향으로만의 연결 모드를 측정함으로써, 즉 단지 이미터(emitter)로서 플로어 전극을 사용하고 이 특히 변조된 신호에서 측정함으로써, 본 감지 시스템에서 최소화된다.
제2 용량성 전극이 그 작동 위치로부터 이동되는 것을 방지하기 위하여, 바람직하게는, 상기 제2 용량성 전극은 차량 컴파트먼트에 고정된다. 바람직한 실시예에서는, 상기 제2 용량성 전극은, 예를 들면 접착제, 가열-실링, 포밍(foaming) 프로세스 또는 임의의 다른 연결 기술에 의하여 상기 플로어 카펫트에 부착된다.
상기 제2 용량성 전극 자체는 금속박(metal foil), 금속 와이어 직물(wire fabric), 금속-코팅 직물 또는 부직포 및/또는 금속 코팅 열가소성 필름을 포함한다. 여기에서, "직물 재질(fabric material)"은 임의의 직조(knitted) 재질, 니트 재질, 또는 펠트 재질(felted material)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 상기 제2 용량성 전극은 카펫트 플로어의 일체형 부품일 수 있다. 실제로 상기 제2 용량성 전극은 플로어 카펫트의 금속 코팅(바람직하게는 그 하면에) 또는 직조되거나 또는 그렇지 않으면 카펫트에 일체로 통합된 복수의 금속 섬유(metal fibres)를 포함할 수 있다.
주위 상태로부터 상기 전극을 보호하기 위하여, 상기 제2 용량성 전극은 보호 커버를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제2 용량성 전극은, 예를 들면 열가소성 필름, 고무, 또는 다른 플라스틱 재질로 제조되거나 또는 포밍-인(foaming-in)에 의하여 제조되는 보호 시스(protective sheath)에 의하여 주위 상태로부터 보호될 수 있다.
상기 제1 용량성 전극은 시트의 등받이 내에 일체로 통합될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서는, 상기 제1 용량성 전극은 상기 시트의 시트면에 배치된다. 이 배치는, 사람이 전방으로 구부리며 따라서 상기 시트의 등받이에 접촉되지 않을지라도 상기 시트 상에 위치한 사람의 존재의 확실한 감지를 보장한다.
바람직하게는, 상기 제1 용량성 전극은 적어도 하나의 감지 전극 및 적어도 하나의 차폐 전극을 포함하며, 상기 감지 전극은 상기 차폐 전극과 대향 관계로 배치되어 있고, 상기 감지 전극은 상기 시트 상에 위치되는 물체를 향하고 있고, 상기 차폐 전극은 상기 물체로부터 멀어지는 방향으로 위치하고 있다. 작동시, 상기 차폐 전극은 상기 감지 전극과 동일한 AC 전압을 공급받는다. 또한 상기 감지 전극으로부터 방사되는 전계는 가능한 시트 점유자만을 향하고 상기 차량의 플로어쪽을 향하지 않는다. 따라서 전도성 물체의 감지가 방지된다.
상기 제2 용량성 전극 자체의 상기 감지 전극 및/또는 상기 차폐 전극은, 예를 들면 금속박, 금속 와이어 직물, 금속-코팅 직물 또는 부직포 및/또는 금속 코팅 열가소성 필름을 포함할 수 있다. 여기에서, "직물 재질"은 임의의 직조 재질, 니트 재질, 또는 펠트 재질을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
시트 점유 감지 시스템의 가장 바람직한 실시예에서는, 전술한 바와 같은 필드 감지 시스템은 시트 상의 물체 또는 사람에 의하여 인가되는 압력 프로파일의 감지 장치와 조합된다. 이것은, 상기 시스템이 차량의 시트에 배치된 압력 감지 매트(pressure sensing mat)를 추가로 포함하는 것을 의미한다. 상기 압력 감지 매트는 시트 점유 감지용으로 흔히 사용되는 본 기술에서 잘 알려져 있다(예를 들면, 국제특허 WO-A-98/14345, WO-A-99/39168호 및 유럽 특허 EP-A-0 891 898호 참조). 바람직하게는, 상기 필드 감지 시스템 및 압력 감지 매트의 측정 데이터는 실제 시트 점유의 매우 확실한 분류를 제공하기 위하여 조합된 평가 및 분류 알고리즘(algorithm)에 공급된다. 상기 분류 알고리즘은, 예를 들면 상기 필드 감지 시스템의 드라이버 및 평가 회로에서 실행될 수 있는데, 이 경우 바람직하게는, 상기 압력 감지 매트는 상기 드라이버 및 평가 회로에 작동 가능하게 연결된다. 바람직하게는, 상기 시스템 중의 하나 시스템에 의하여 얻어진 분류가 다른 시스템에 의하여 변경될 수 있기 때문메, 상기 필드 감지 시스템과 압력 감지 매트의 조합은 시트 점유의 확실성을 증가시킨다. 예를 들면, 상기 유아 구속 시트에 의하여 발생된 일반적인 압력 프로파일은 상기 압력 감지 매트에 의하여 감지되고, 상기 필드 감지의 로딩 모드 및 연결 모드 작동에 의하여 얻어진 "유아 시트" 분류에 의하여 얻어진 "유아 시트" 분류를 확인하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 분류의 신뢰성이 상당히 향상될 수 있다.
조합된 필드 및 압력 감지 시스템에서는, 바람직하게는, 상기 제1 용량성 전극은 상기 압력 감지 매트의 상면에 부착된다. 상기 제1 용량성 전극은, 예를 들면 압력 감지 매트의 캐리어 포일(carier foils) 중의 하나에 차폐 전극으로서 전도성 플리스(fleece) 또는 직물 재질을 가열-실링(heat-sealing)함으로써 상기 압력 감지 매트 상에 고정될 수 있다. 따라서, 상기 제1 용량성 전극 및 상기 압력 감지 매트는, 상기 시트에 용이하게 장착되고 취급될 수 있는 일체형 유닛을 형성한다. 또한, 상기 제1 용량성 전극의 상기 차폐 전극은 상기 압력 감지 매트의 상부 캐리어 포일 상에 입혀지는 금속 코팅에 의하여 형성될 수 있고, 그 후 분리층과 감지 전극이 금속 코팅의 상부에 부착된다.
상기 제1 용량성 전극이 그 작동 위치로부터 이동되는 것을 방지하기 위하여, 바람직하게는 상기 차량 시트에 고정된다. 바람직한 실시예에서는, 상기 제1 용량성 전극은, 예들 들면 접착제, 가열 실링, 재봉(sewing) 또는 임의의 다른 연결 기술에 의하여 상기 시트의 시트 커버 또는 시트 내장품(seat upholstery)에 부착된다. 다른 실시예에서는, 상기 제1 용량성 전극 및 상기 압력 감지 매트는 포밍 프로세스에서 상기 시트의 시트 내장품에 직접 일체로 통합된다.
본 발명의 가능한 실시예에서는, 상기 제1 용량성 전극은 시트 가열 부재에 의하여 형성된다. 상기 시트 가열 부재는 대체로 적당한 지지 재질 상에 구불구불한 형상으로 배치되는 적어도 하나의 금속 와이어 또는 적어도 카본 라인(carbon line)으로 이루어진다. 또한, 시트 히터(seat heater)가 지지 재질 상에 복수의 전도성 트레이스(conductive traces)를 포함할 수 있다. 작동시, 전도성 가열 부재는 시트면을 가열하는데 필요한 열을 발생하기 위하여 DC 전류에 의하여 동력을 공급 받는다. 가열 부재가 AC 전류에 의하여 동력을 공급 받으면, 가열 부재는 제1 용량성 전극용 감지 전극으로서 작용될 수 있다.
시트 히터가 압력 감지 매트와 함께 사용되면, 가열 부재는 압력 감지 매트의 상부에 위치되어야 한다. 본 발명에 대하여, 시트 히터가 감지 전극으로서 작용되면, 상기 배치가 바람직하게 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 배치는, 전도성 차폐 전극이, 상기 감지 전극으로서 차폐 전극의 상부에 위치되는 시트 히터를 사용하고, 압력 감지 매트의 캐리어 포일 상에 고정되도록 되어 있다. 압력 감지 매트에 직접 부착되는 전도성 조직/직물 차폐 전극과 함께 감지 전극으로서 상기 시트 히터의 사용은 프로세스 작용을 감소시키고, 상기 시스템의 간결한 조립 및 카 시트에의 신속하고 용이한 통합을 가능하게 한다.
제1 용량성 전극이 작동되는 주위 상태를 감지하기 위하여, 그리고 필요하다면 감지된 값을 수정하려면, 바람직하게는, 드러이버 및 평가 회로는 상기 적어도 하나의 감지 전극과 상기 적어도 하나의 차폐 전극 사이의 저항을 측정하는 수단을 포함한다. 상기 2개의 전극 사이의 저항은 주로 상기 감지 전극과 상기 차폐 전극 사이에 위치되는 절연층의 습도에 의존한다. 상기 2개의 전극 사이의 저항을 감지함으로써, 상기 제1 용량성 전극이 최적의 주위 상태 하에서 작용되는지를 모니터하는 것도 가능하다. 이러한 최적 상태가 주어지지 않는다면, 상기 제1 용량성 전극에 대해 감지된 용량성 연결값이 따라서 수정되거나 또는 작동불량 신호(malfunction signal)가 발생될 수 있다. 또한, 상기 전극의 외형 주위에 배치된, 추가의, 별개의 동력식의, 전극 와이어는 시트 프레임에 대한 누설 전류를 측정하는데 사용될 수 있다. 상기 누설 전류가 특정 임계값을 초과한다면, 작동불량 신호가 생성될 수 있고, 상기 장치는, 예를 들면 추가의 다른 손상에 대해 상기 시스템을 보호하기 위하여 작동되지 않도록 될 수 있다.
또한 본 발명은 차량의 시트 점유 여부의 감지 방법에 있어서, 상기 차량의 시트 내에 배치된 제1 용량성 전극을 작동시키고, 상기 시트 상에 위치된 물체와 용량성 연결을 감지하는 단계, 및 상기 차량의 푸트 영역 내에 배치된 제2 용량성 전극을 작동시키고, 상기 제2 용량성 전극과 상기 제1 용량성 전극 사이의 용량성 연결을 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부의 감지 방법에 관한 것이다.
바람직한 실시예에서는, 상기 시트 점유 여부의 감지 방법은, 상기 시트 상에 위치된 물체에 의하여 인가되는 압력 프로파일(profile)을 감지하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 상기 감지된 물체와의 용량성 연결, 상기 제2 용량성 전극과 상기 제1 용량성 전극 사이의 상기 감지된 용량성 연결 및 상기 감지된 압력 프로파일은, 조합된 시트 점유 분류 알고리즘(algorithm)에 공급되는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 제한되지 않은 다수의 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 시트 점유 감지 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한다. 상기 감지 장치는 차량의 시트(22)에 배치된 제1 용량성 전극(1) 및 차량 컴파트먼트(vehicle compartment)의 푸트 영역(foot area)에 배치된 제2 용량성 전극(2)을 포함하는 필드 감지 시스템(field detection system)을 포함한다. 바람직하게는, 상기 제1 용량성 전극(1), 또는 시트 전극은 시트의 시트면 내에 배치되고, 상기 제2 용량성 전극(2), 또는 푸트 전극은 차량 컴파트먼트의 바닥 카펫트(floor carpet) 아래에 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 용량성 전극(1, 2)은 에어백 제어 장치(도시하지 않음)의 내부 구성요소일 수 있는, 드라이버(driver) 및 평가 회로(evaluation circuit)(20)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 대안으로, 드라이버 및 평가 회로는 점유 분류에 관련된 데이터를 상기 에어백 제어 장치에 공급하기 위하여 상기 에어백 제어 장치에 작동 가능하게 연결된다.
상기 드라이버 및 평가 회로(20)는 상기 제1 용량성 전극(capacitive electrode)(1)을 작동시키는 수단(4) 및 상기 시트(22) 상에 위치되는 도전체 또는 물체에 대한 용량성 연결(capacitive coupling)을 감지하는 감지수단(6)을 포함한다. 상기 제1 용량성 전극(1)을 작동시키는 수단(4)은, 예를 들면 주파수(f2)를 갖는 AC 신호를 생성하는 AC 전압 소스(4)를 포함한다. 상기 시트(22) 상에 위치되는 도전체 또는 물체와 용량성 연결을 감지하는 감지수단(6)은, 상기 제1 용량성 전극(1)이 AC 전압 소스(4)에 의하여 작동될 때, 상기 제1 용량성 전극(1)으로부터 상기 시트 상에 위치되는 물체로 흐르는 부하 전류(loading current)를 측정하는 전류계(current meter)(6)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 드라이버 및 평가 회로(20)는 상기 제2 용량성 전극(2)을 작동시키는 수단(3), 상기 제2 용량성 전극(2)과 상기 제1 용량성 전극(1) 사이의 용량성 연결을 감지하는 감지수단(5)을 포함한다. 상기 제2 용량성 전극(2)을 작동시키는 수단(3)은, 예를 들면 주파수(f1)를 갖는 AC 신호를 생성하는 AC 전압 소스(3)를 포함한다. 상기 제2 용량성 전극(2)과 상기 제1 용량성 전극(1) 사이의 용량성 연결을 감지하는 감지수단(5)은, 상기 제2 용량성 전극(2)이 AC 전압 소스(3)에 의하여 작동될 때, 상기 제2 용량성 전극(2)으로부터 상기 제1 용량성 전극(1)으로 흐르는 연결 전류를 측정하는 전류계(5)를 포함할 수 있다.
시트 전극(1)과 차체 사이 및 플로어 전극(2)과 시트 전극(1) 사이에 각각, 상이하게 변조되는 전계의 교류 측정은, 전도성 물체가 시트에 위치되어 있는가, 및 상기 전도성 물체가 플로어 컴파트먼트 등, 예를 들면 성인 점유자의 다리 및 발쪽으로 돌출되어 있는지 여부에 대한 정보를 제공한다.
작동시, 상기 제1 및 제2 용량성 전극(1, 2)은 다음과 같이 사용된다:
소위 로딩 모드(loading mode)에서는, 상기 제1 용량성 전극(1)은 제1 주파수(f2)의 AC 전압 소스(4)에 의하여 작동되고 연결 전류 I(f2)는 전류계(6)에 의하여 측정된다. 상기 시트(22) 상에 위치되는 전기 도전체로의 연결은, 상기 시트 상에 위치되는 몸체 또는 물체의 유전체 성질에 의존한다. 상기 시트가 점유되어 있지 않다면, 즉 어떠한 전기전도성 물체가 존재하지 않는다면, 현저한 용량성 연결이 발생되지 않는다. 한편, 시트가 성인에 의하여 점유된다면, 용량성 연결이 시트에 착석한 어린이의 경우보다도 더 높게 일어난다.
소위 연결 모드(coupling mode)에서는, 상기 제2 용량성 전극(2)은 제2 주파수(f1)의 AC 전압 소스(3)에 의하여 작동되고, 상기 제2 용량성 전극과 상기 제1 용량성 전극 사이의 용량성 연결은 전류계(5)로 연결 전류 I(f1)를 측정함으로써 감지된다. 상기 용량성 연결은, 상기 제1 및 제2 용량성 전극과 상기 전극들로부터 몸체의 거리 사이에 전기 도전체의 존재에 의하여 강하게 영향을 받는다. 즉, 연결 모드 측정은, 시트 상에 위치되는 전도성 물체가 플로어 컴파트먼트 등, 예를 들면 성인 점유자의 다리 및 발쪽으로 돌출되는지 여부에 대한 확실한 정보를 제공한다.
2개의 작동 모드를 교대로 작동시킴으로써, 확실한 정보가 시트의 점유 상태에 대하여 수집될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상기 시스템은 차량의 시트(22)에 배치된 압력 감지 매트(pressure sensing mat)(24)(점선으로 도시함)를 추가로 포함한다. 상기 압력 감지 매트에 의하여 감지되는, 상기 시트 상에 작용하는 압력 프로파일은, 시트 점유의 분류를 더욱 향상시키는데 사용될 수도 있다.
압력 감지 매트(24)가 상기에서 설명된 필드 감지 시스템과 조합하여 사용되면, 압력 감지 매트 및 전극(1)은 단일체를 형성하도록 바람직하게 조립된다. 이 경우, 상기 전극(1)은, 예를 들면 상기 압력 감지 매트(24)의 상면에 직접 부착된다.
도 2는 시트 전극(1)의 바람직한 실시예를 도시한다. 시트 전극(1)은 시트 프레임을 향하는 차폐 전극(shielding electrode)(8)(보호 전극), 및 시트의 점유자를 향하는 감지 전극(7)을 포함한다. 상기 감지 전극(7)과 상기 차폐 전극(8) 사이에 분리층(isolating layer)(9)이 필요하다. 작동시, 상기 차폐 전극(8)과 감지 전극(7)은 동일한 AC 전압 소스(4)에 의하여 작동되어, 보호 전극(8)은 감지 전극(7)으로부터의 전계가 시트 프레임과 접속되는 것을 방지한다. 따라서, 감지 전극은 시트 점유자의 방향으로만 작용하고, 시트 아래에 위치되는 물체를 향하여 작용하지 않는다.
상기 제1 용량성 전극(1)이 압력 감지 매트(24)에 고정되면, 보호 전극(8)은 압력 감지 매트(24) 상에 전도성 플리스(fleece) 또는 직물 재질을 가열-실링(heat-sealing)으로써 제조될 수 있다. 시트 히터(seat heater)가 추가로 사용되면, 상기 시트 히터는 감지 전극(7)으로서 작용할 수도 있다. 또한, 상기 시트 히터의 외형의 별도의 출력 와이어(powered wire)가 시트 프레임에 대한 누설 전류를 측정하는데 사용되고 유아 시트 감지 시스템용 예비 전극으로서 사용될 수 있다.
상기 전극(1)이 최적의 주위 상태에서 작용하는지, 즉 분리층(9)이 건조한지를 모니터하기 위하여, 상기 감지 전극(7)과 상기 차폐 전극(8) 사이의 저항 측정이 수행될 수 있다. 상기 저항 측정이 도 3에 개략적으로 도시된다.
본 발명은 시트의 물체 또는 승객의 존재 여부를 감지하는 자동차 점유 센서 장치, 특히 시트 점유 여부 분류 시스템에 이용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 차량의 시트 점유 여부 감지 시스템에 있어서,
    제1 및 제2 용량성 전극(capacitive electrodes), 및
    상기 제1 및 제2 용량성 전극에 작동 가능하게 연결된, 드라이버(driver) 및 평가 회로(evaluation circuit)
    를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 용량성 전극은 상기 차량의 컴파트먼트(compartment) 내에 배치되어 있고,
    상기 제1 용량성 전극은 상기 차량의 시트 내에 배치되고,
    상기 제2 용량성 전극은 상기 차량의 푸트 영역(foot area) 내에 배치되고,
    상기 드라이버 및 평가 회로는, 상기 제1 용량성 전극을 작동시키고 상기 시트 상에 위치된 몸체 또는 물체와 용량성 연결(capacitive coupling)을 감지하는 감지수단, 및 상기 제2 용량성 전극을 작동시키고 상기 제2 용량성 전극과 상기 제1 용량성 전극 사이의 용량성 연결을 감지하는 감지수단을 포함하는
    것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시트 상에 위치된 물체와의 용량성 연결을 감지하는 상기 감지수단은, 상기 제1 용량성 전극으로부터 흐르는 부하 전류(loading current)를 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 용량성 전극과 상기 제1 용량성 전극 사이의 용량성 연결을 감지하는 상기 감지수단은, 상기 제1 용량성 전극 내의 용량성 전류를 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 용량성 전극은 상기 차량의 플로어 카펫트(floor carpet) 아래에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 용량성 전극은 상기 플로어 카펫트에 부착되는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 용량성 전극은 금속박(metal foil), 금속 와이어 직물(wire fabric), 금속-코팅 직물 또는 부직포 및/또는 금속 코팅 열가소성 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 용량성 전극은 보호 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 용량성 전극은 상기 시트의 시트면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 용량성 전극은 적어도 하나의 감지 전극 및 적어도 하나의 차폐 전극을 포함하며,
    상기 감지 전극은 상기 차폐 전극과 대향 관계로 배치되어 있고,
    상기 감지 전극은 상기 시트 상에 위치되는 물체를 향하고 있고, 상기 차폐 전극은 상기 물체로부터 멀어지는 방향으로 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 감지 전극 및/또는 상기 차폐 전극은 금속박, 금속 와이어 직물, 금속-코팅 직물 또는 부직포 및/또는 금속 코팅 열가소성 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량의 상기 시트 내에 배치되는 압력 감지 매트(mat)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 용량성 전극은 상기 압력 감지 매트의 상면에 부착되는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 용량성 전극은 시트 커버 또는 상기 시트의 시트 내장품(seat upholstery)에 부착되는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 용량성 전극은 상기 시트의 시트 내장품 내에 통합되는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 용량성 전극은 시트 가열 부재에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 및 평가 회로는 상기 적어도 하나의 감지 전극과 상기 적어도 하나의 차폐 전극 사이의 저항을 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부 감지 시스템.
  17. 차량의 시트 점유 여부의 감지 방법에 있어서,
    상기 차량의 시트 내에 배치된 제1 용량성 전극을 작동시키고, 상기 시트 상에 위치된 물체와 용량성 연결을 감지하는 단계, 및
    상기 차량의 푸트 영역 내에 배치된 제2 용량성 전극을 작동시키고, 상기 제2 용량성 전극과 상기 제1 용량성 전극 사이의 용량성 연결을 감지하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부의 감지 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 시트 상에 위치된 물체에 의하여 인가되는 압력 프로파일(profile)을 감지하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부의 감지 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 감지된 물체와의 용량성 연결, 상기 제2 용량성 전극과 상기 제1 용량성 전극 사이의 상기 감지된 용량성 연결 및 상기 감지된 압력 프로파일은, 조합된 시트 점유 분류 알고리즘(algorithm)에 공급되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 점유 여부의 감지 방법.
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