CN1882460A - 用于座位占用分类的装置 - Google Patents

Abstract

一种座位占用传感器(12)包括与座椅乘坐表面相连的传感层(14)，其具有至少一种响应于施加到所述传感层(14)的压力和/或变形而改变的电特性。该装置还包括多个在传感区***处连接到所述传感层(14)的电极(18)，和连接到所述电极(18)的控制单元(20)，所述控制单元(20)包括通过确定选自所述多个电极中的几对电极(18)之间的所述至少一种电特性评估作用在所述传感层(14)上的压力轮廓的装置。本发明还涉及一种用来探测座位占用的方法，所述方法包括如下步骤：a)确定位于传感区***几对不同位置之间的所述传感层(14)的所述至少一种电特性，和b)基于确定的电特性值评估作用在所述传感层(14)上的压力轮廓。

Description

用于座位占用分类的装置

技术领域

本发明涉及一种座位占用分类的方法和装置。本发明更特别地涉及一种用来评估作用在车辆座位表面的压力轮廓的装置，所述压力轮廓适用于分类算法中。

背景技术

在交通事故期间为了保护乘客生命，现代化的车辆一般合身配置有包括几个气囊和座椅安全带预拉伸器的保护***，它们用于在事故导致的碰撞期间吸收乘客释放的能量。显然，这种保护***在它们很好地适于实际的座位占用的特定需求时最有效。这就是为什么已经设计出了微处理器控制的保护***，该***提供了几种运行模式，作为座椅上乘客身材的函数，允许例如适应气囊展开的瞬间，气囊膨胀的体积，膨胀后安全带释放的瞬间等。为了使得控制微处理器对给定的座位占用状态选择最佳的运行模式，当然有必要探测一个或多个描述座位占用状态的参数并且将占用状态分为几种类别的其中一种，每种类别都与约束***的特定运行模式相关。

用于乘客座位占用分类的一种公知技术基于压力轮廓的记录，所述压力轮廓由占用座位的人或物体作用在座椅上。这种压力轮廓通常通过包括一排独立压力传感器的压力传感垫记录，这些压力传感器在几个位置处连接到车辆座椅的乘坐表面。压力传感器包括压力敏感电阻器，即，这些压力传感器的电阻随着施加在传感器上的压力而改变。因此，单个压力传感器的电阻值读数给出了作用在各个单元上的压力指示并且相应地可以与作用在座椅上的重量相关。此外，座椅表面上的压力值分布可以与占用座椅的人或物体的尺寸和形式相关。例如在国际申请WO-A-99/38731、WO-A-03/016100和WO-A-03/023335中公开了基于从记录的压力轮廓中提取出的几个参数的座位占用分类的不同方法。

在文献DE-A-42 37 072中公开了一种典型的座位占用传感器，其可用于探测座位占用。该适于记录作用在座椅乘坐表面上的压力轮廓的占用传感器包括多个独立的压力传感器，这些压力传感器排列成排并且在几个位置处与车辆座椅的乘坐表面相关联。独立的压力传感器形成在两个载体薄片上并且通过这些载体薄片制成的条带互连。这些载体薄片条带也承载导线，这些导线有必要以合适的配置电互连所述独立的压力传感器。

典型座位占用传感器的这种配置导致传感器垫和互连条带由于生产需要具有更复杂的设计，应该防止电导线的交叉。显然，该问题随着传感垫的独立传感器单元的数量而指数性增加。因此，分类座位占用传感器中的独立压力单元的数量受到传感垫设计约束的限制。

显然，独立传感器的数量限制形成了传感空间分辨率的限制，这可能减小这些传感器的应用领域。实际上，为了能够基于座椅上的压力轮廓来分类乘客，优选地要以高的几何分辨率记录压力轮廓。为了分离出乘客类别的正确特性，只有这种高几何分辨率的压力轮廓才可以确保压力轮廓模式分析的高可靠性。

因此，对于乘客分类，优选地使用具有比分类座位占用传感垫更高空间分辨率的座位占用探测器。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的座位占用探测器。

为了克服上述问题，本发明提出了一种用来探测座位占用的装置，包括与座椅乘坐表面相关联的传感层，所述传感层使其至少一个电特性响应于施加到所述传感层的压力和/或变形而局部变化。除了所述传感层，所述装置还包括多个在传感区***处与所述传感层相关联的电极，和连接到所述电极的控制单元，所述控制单元包括通过确定选自所述多个电极中的几对电极之间的所述至少一个电特性来评估作用在所述传感层上的压力轮廓的装置。

与已知的座位占用传感垫相比，本发明的装置基于覆盖所述装置传感区的传感层局部变化的电特性的确定。在传感区***处连接到传感层的几对电极之间感知电特性的该局部变化。通过测量多对电极之间的电特性，可记录电特性的二维轮廓，其与座椅中的座椅乘客的2D压力轮廓相关。该压力轮廓可随后用于分类算法以将占用状态分类为与其相关的特定气囊展开模式类别中的一种类别。

应该注意，本装置的空间分辨率或几何分辨率主要通过几对电极之间电特性的不同测量的数量和通过相邻对电极之间的距离即通过传感区***处的电极几何密度来确定。由此可见，为了以高分辨率记录压力轮廓，优选地提供了很多数量的电极，这些电极优选地等距离地安排在传感区***。

应该理解，用来探测座位占用的本装置的电极在传感区***与传感层关联。因此，这些电极不需要安排在传感区内部并且因此为了使电极接触控制单元不需要复杂设计的电线。因此，被提供的电极的最大数量不受适用于分类压力传感垫的设计约束所限制。

因此，相对于分类探测器，本发明的探测装置的几何分辨率可容易地增加，因此座位占用探测装置可对乘客分类优化。这导致了压力轮廓产生更好的图像并且导致了座椅乘客分类显著的改进。

由此可见，本发明的乘客探测装置能够显著增加汽车座椅中压力轮廓确定的几何分辨率。几何分辨率的这种增加没有复杂的传感器设计也行。相反，由于电极仅安排在传感器传感区***，甚至减小了传感器设计工作。此外，本探测装置的简单设计降低了座位占用感知装置的开发时间，因为集成问题，即，传感器设计与特定座椅设计的适应，被显著减小。

应该理解，本发明还设计一种用来探测座位占用的方法，所述方法采用与座椅乘坐表面相连的传感层，所述传感层具有至少一种响应于施加到所述传感层的压力和/或变形而变化的电特性，所述方法包括如下步骤：

a)确定位于传感区***几对不同位置之间的所述传感层的所述至少一种电特性，和

b)基于确定的电特性值评估作用在所述传感层上的压力轮廓。

压力轮廓的评估优选地基于传感层电特性的二维轮廓实现。该二维电特性分布优选地通过断层摄影成像方法得到，这样所述控制单元优选地包括利用断层摄影成像方法评估所述压力轮廓的装置。

所述方法包括例如施加电压到第一电极并且随后测量一个或多个一般位于第一电极相反处的电极的电压或电流。然后，对多个电极连续重复该操作以得到所述传感层多个区域的测量值。然后处理这些测量值以在传感层中绘制电特性分布。然后，该电特性分布与作用在传感层上的压力轮廓相关。

研究中的电特性应该优选地随施加的压力均匀变化，并且电特性和压力之间的关系优选地通过简单的方程描述。在优选实施例中，传感层如此设计以至于电特性与局部作用在传感层上的压力成比例。

该电特性可以例如包括所述传感层的电阻抗。如果控制单元用DC电压操作，则至少一种电特性包括所述传感层的电阻或电导率。电阻抗断层摄影EIT(这里阻抗可以是电阻或电容)或电阻断层摄影ERT是基于从1971年以来目前在医疗成像中使用的经典X射线断层摄影的技术。该X射线断层摄影的原理可扩展到适用于2D或3D成像的任何简单物理参数(阻抗，介电常数，电阻，电容，光参数，流动粘性，微波衰减等等)。所有这些方法属于非侵入测试种类。

基于ERT，能够随压力/变形局部成比例改变其电阻的任何均质电阻层可用作2D压力传感器。相似地，结合了能够随压力/变形成比例改变其阻抗的任何均质电阻抗层的EIT可用作2D压力传感器。

在可能的实施例中，传感层可包括橡胶材料，所述橡胶材料具有根据材料变形而变化的内电阻抗。在不同的实施例中，传感层包括泡沫材料，所述泡沫材料具有根据材料变形而变化的内电阻抗。该泡沫材料可以例如包括座椅衬垫的泡沫材料。在这种情况下，座椅衬垫的泡沫材料构成了座位占用探测装置的传感层。

在备选实施例中，传感层包括第一载体薄片，其具有至少一个由电阻材料覆盖的表面；和第二载体薄片，其具有至少一个表面，所述表面包括多个由导体材料覆盖的区域。所述第一和第二载体薄片通过间隔材料彼此隔开一定距离安排，这样所述第二载体薄片的由导体材料覆盖的所述区域面对所述第一载体薄片的所述电阻材料涂层。

所述电阻材料可以施加到、粘附到或沉积到所述第一载体薄片上。然而，在优选实施例中，所述电阻材料印制到所述第一载体薄片的所述至少一个表面上。同样，所述导体材料可以施加到、粘附到或沉积到所述第二载体薄片上。然而，在优选实施例中，所述导体材料印制在所述第二载体薄片所述至少一个表面上。

优选地，所述间隔材料包括粘合剂，所述粘合剂安排在所述第一和第二载体薄片之间的多个局部化区域中。在优选实施例中，所述间隔材料包括可印制的粘合剂，所述粘合剂印制在其中一个所述载体薄片上的多个局部化区域中。

应该注意，所述传感层还可包括一个或多个上述不同实施例的组合。还应该注意，本发明的传感层可以整合到座椅泡沫中、整合到座椅镶边中、整合到座椅泡沫和座椅镶边之间、或者甚至整合在座椅泡沫之下。

附图说明

参考附图，根据以下几个非限制性的实施例，本发明将更加显而易见，其中：

图1示意性地示出了具有座位占用探测装置实施例的车辆座椅的俯视图；

图2说明了作为施加压力函数的传感层电特性的变化；

图3说明了压力轮廓评估的测量方法；

图4以俯视图和剖视图示出了传感层的实施例。

具体实施方式

图1示意性地示出了配备有座位占用探测装置12实施例的车辆座椅10的俯视图。座位占用探测装置12一般包括与座椅乘坐表面16相关联的传感层14。均质的传感层14具有至少一种电特性，例如电阻，该电特性取决于传感层14的压缩变形。

在限定传感层的传感区***的边缘处，传感层14配备有多个电极18。电极18沿传感层14的纵向边缘并且沿横向边缘等距离布置。

应该注意，在示出的实施例中，电极18沿各边缘的整个长度分布。然而，应该理解的是，没有电极安排在传感层角落中的其他实施例也是可能的。此外，应该注意，虽然图1示出的传感层具有矩形形状，但是其他形状的传感层也是可能的，例如椭圆形或圆形或专门适用于特定乘坐表面的任何其他形式。

不同的电极通过电导体22连接到利用2D压力轮廓重构的断层摄影方法的控制单元20。电导体22(为了图的简化，图1仅示出了它们中的几个)不延伸穿过传感层14的传感区，而是可以简单地沿着各边缘布置在传感层14***。该布置避免了导线的复杂设计并且从而减小了座位占用探测装置12的开发时间。

优选地，传感层14如此设计以使得研究中的电特性例如电阻随着施加的压力均匀变化。这意味着传感层的任何区域中的局部更低的电阻表示在各自的区域中作用在传感层14上更高的压力。电特性和由乘客22作用在传感层14上的压力之间的这种关系在图2中示意性地示出，其在下部示出了对应于图2上部示出的座位占用状态的电特性曲线。

传感层14可例如包括均质橡胶片，其电阻抗随着橡胶片的压力和/或变形而变化。这些橡胶材料在本领域是众所周知的并且因此不需要更详细地描述。备选地，传感层14可包括具有力感知电阻的薄片型开关垫，将在下文参考图4描述。

控制单元包括通过确定例如选自所述多个电极18中的几对电极18之间的电阻来评估作用在传感层14上的压力轮廓的装置。优选地，压力轮廓24的评估基于传感层14电特性的二维轮廓实现。该二维电特性轮廓优选地通过图3示例的断层摄影成像方法得到。

该方法包括例如施加电压到横向边缘的第一电极并且随后在纵向的对接电极处测量电压或电流。然后，沿着横向边缘对所有电极连续重复该操作以得到传感层14多个横向相邻区域的测量值26。同样，沿纵向边缘的电极被连续驱动并且得到传感层14多个纵向相邻区域的测量值28。

然后，处理测量值26和28以在传感层内绘制电特性分布。然后，该电特性分布与作用在传感层上的压力轮廓相关。

应该注意，虽然示出的方法使用了沿传感层14横向和纵向的扫描，但是通过简单地围绕压力传感层选择任何其他对的电极，其他的扫描方向也是可能的。

如上所述，压力传感层14包括具有随乘客22施加的局部压力而局部改变电特性(电阻或电导率)的材料。图4中示出了合适的多层材料的实施例(图4的上部示出了剖视图，下部示出了其中一个载体薄片上布置的几个元件)。

该多层材料包括通过间隔材料34彼此隔开一定距离安排的第一载体薄片30和第二载体薄片32。第一载体薄片30包括多个在其内表面即面对第二载体薄片32的表面上用导体材料36覆盖的多个区域。导体材料可以例如在第一载体薄片30的内表面上印制为小的局部化的斑点或小岛。

第二载体薄片32的内表面即面对第一载体薄片30的表面均匀地覆盖有电阻材料。两个载体薄片30和32布置成这样，使得所述第一载体薄片30覆盖有导体材料36的区域面对所述第二载体薄片32的所述电阻材料38涂层。响应于作用在如此形成的多层材料上的压力，第一和第二载体薄片在力作用在传感层的区域中压在一起。如果压力超过特定的压力阈值，则传导性的小岛36受压与电阻材料38接触，这样穿过电阻层38的电阻就会降低。

应该注意，间隔的小岛34的表面密度和厚度部分确定了压力/感知***的机械灵敏度。导体材料和电阻材料之间的电阻差部分确定了电阻工作范围。最后，传导性的小岛36的表面密度确定了压力传感***的灵敏度。压力传感层14的空间分辨率取决于间隔小岛和传导性小岛二者的表面密度。因此，通过简单地调节各个上述参数，传感层的特性可在非常大的范围内调节。

应该注意，间隔材料优选地包括可印制的粘合剂，其用来将两个载体薄片叠层在一起。该可印制的粘合剂优选地与传导性的小岛一起在载体薄片叠层之前印制在第一载体薄片上。图4的下部示出了在两个载体薄片装配之前薄片30上分布的传导性小岛和间隔小岛。

附图标记列表

10车辆座椅

12座位占用探测装置

14传感层

16乘坐表面

18电极

20控制单元

22电导体

24压力轮廓

26测量值

28测量值

30第一载体薄片

32第二载体薄片

34间隔材料

36导体材料

38电阻材料

Claims (13)

1、一种用来探测座位占用的装置，包括：

与座椅乘坐表面相关联的传感层，所述传感层具有至少一种响应于施加到所述传感层的压力和/或变形而改变的电特性，

多个电极，所述电极在传感区***处与所述传感层相关联，和

连接到所述电极的控制单元，所述控制单元包括通过确定选自所述多个电极中的几对电极之间的所述至少一个电特性来评估作用在所述传感层上的压力轮廓的装置。

2、根据权利要求1所述的装置，其中所述控制单元包括利用断层摄影成像方法评估所述压力轮廓的装置。

3、根据权利要求1或2所述的装置，其中所述至少一种电特性包括所述传感层的电阻抗。

4、根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述至少一种电特性包括所述传感层的电阻或电导率。

5、根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其中所述传感层包括橡胶材料，所述橡胶材料具有根据材料变形而变化的内电阻抗。

6、根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述传感层包括泡沫材料，所述泡沫材料具有根据材料变形而变化的内电阻抗。

7、根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其中所述传感层包括：

第一载体薄片，其具有至少一个由电阻材料覆盖的表面，

第二载体薄片，其具有至少一个表面，所述表面包括多个由导体材料覆盖的区域，

所述第一和第二载体薄片通过间隔材料彼此隔开一定距离安排，这样所述第二载体薄片的由导体材料覆盖的所述区域面对所述第一载体薄片的所述电阻材料涂层。

8、根据权利要求7所述的装置，其中所述电阻材料印制在所述第一载体薄片的所述至少一个表面上。

9、根据权利要求7-8中任一项所述的装置，其中所述导体材料在所述区域中印制在所述第二载体薄片的所述至少一个表面上。

10、根据权利要求7-9中任一项所述的装置，其中所述间隔材料包括粘合剂，所述粘合剂布置在所述第一和第二载体薄片之间的多个局部化区域中。

11、根据权利要求7-10中任一项所述的装置，其中所述间隔材料包括可印制的粘合剂，所述粘合剂印制在其中一个所述载体薄片上的多个局部化区域中。

12、一种用来探测座位占用的方法，所述方法采用与座椅乘坐表面相关联的传感层，所述传感层具有至少一种响应于施加到所述传感层的压力和/或变形而变化的电特性，所述方法包括如下步骤：

a)确定位于传感区***几对不同位置之间的所述传感层的所述至少一种电特性，和

b)基于所确定的电特性值来评估作用在所述传感层上的压力轮廓。

13、根据权利要求12所述的方法，其中所述评估所述压力轮廓的步骤使用断层摄影成像方法。

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