DE102007004593B4

DE102007004593B4 - Insassendetektionssystem

Info

Publication number: DE102007004593B4
Application number: DE102007004593A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Kariya Kamizono; Eiichi Kariya Nishio
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: FR2897032A1; JP2007240515A; FR2897032B1; JP4539614B2; DE102007004593A1; US7701338B2; US20070182553A1

Abstract

Insassendetektionssystem zum Detektieren eines Insassen auf einem Sitz (1) eines Fahrzeugs, welches System folgendes aufweist:
eine Antennenelektrode (2) in einem Sitzboden (10) des Sitzes (1); und
eine elektronische Einheit, die mit der Antennenelektrode (2) und dem Fahrzeug verbunden ist, wobei
die elektronische Einheit der Antennenelektrode (2) einen Laststrom aufdrückt, um ein schwaches elektrisches Feld zu erzeugen, und einen Potentialstrom detektiert, der durch die Antennenelektrode (2) hindurchfließt,
die elektronische Einheit einen Insassen basierend auf einer ersten Impedanz (Z) und einer ersten Phasendifferenz (θ) detektiert, die auf dem Laststrom und dem Potentialstrom basieren und
die elektronische Einheit den Insassen durch Vergleichen der ersten Impedanz (Z) mit einem Schwellenwert detektiert, welcher der ersten Phasendifferenz (θ) entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Insassendetektionssystem zum Detektieren eines Insassen auf einem Fahrzeugsitz.
Eine Airbagvorrichtung ist in einem Fahrzeug montiert, um eine Verletzung eines Insassen zu mindern, wenn das Fahrzeug mit einem Objekt wie beispielsweise einem anderen Fahrzeug kollidiert. Die Airbagvorrichtung ist in einem Passagiersitz vorgesehen und zwar zusätzlich zu einem Fahrersitz. Die Airbagvorrichtung wird betätigt, wenn eine Berechnungseinheit der Airbagvorrichtung bestimmt, dass das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert. Die Berechnungseinheit führt Berechnungen basierend auf Signalen durch, die von einem Sensor ausgegeben werden beispielsweise von einem Beschleunigungssensor am Fahrzeug.
Die Airbagvorrichtung wird so eingestellt, dass sie betätigt wird wann immer das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert selbst wenn ein Insasse nicht auf einem Passagiersitz Platz genommen hat. Jedoch wird die Airbagvorrichtung nicht betätigt, wenn die Körpergröße eines Insassen klein ist. Ein Erwachsener kann durch die Airbagvorrichtung geschützt werden, wenn das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert. Im Gegensatz dazu wird beispielsweise ein Kind durch die Airbagvorrichtung nicht geschützt und es kann vielmehr der Kopf eines Kindes durch die Airbagvorrichtung verletzt werden, da der Kopf des Kindes niedriger angeordnet ist als derjenige eines Erwachsenen.
Um zu bestimmen, ob der Insasse aus einem Erwachsenen besteht oder nicht, wird ein Insassendetektionssystem vorgesehen mit einem Insassendetektionssensor an dem Passagiersitz. Beispielsweise offenbart das japanische Patent Nr. 3346464 B2 ein Insassendetektionssystem zum Detektieren eines Insassen und dessen Sitzzustand. Das Insassendetektionssystem enthält eine Vielzahl an Paaren von Antennenelektroden in dem Pas sagiersitz, so dass eines der Paare der Antennenelektroden den Insassen detektieren kann.
Wenn jedoch der Passagiersitz feucht ist, wird die Detektionsgenauigkeit des Systems gemindert. Da in diesem Fall der gesamte feuchte Teil als eine Antenne wirkt, kann eine fehlerhafte Ausgangsgröße, die größer ist als eine korrekte Ausgangsgröße, ausgegeben werden. Somit kann das System einen Insassen als Erwachsenen detektieren oder bestimmen, während jedoch der Insasse ein Kind ist. Als ein Ergebnis kann die Airbagvorrichtung in fehlerhafter Weise ausgelöst werden.
Im Gegensatz dazu offenbart das US Patent Nr. 6,816,077 B1 (entsprechend der JP-A-2002-347498 ) ein Insassendetektionssystem mit einem Feuchtigkeitssensor in einem Sitz. Dieses System kann eine hohe Detektionsgenauigkeit aufweisen, da fehlerhafte Detektionen aufgrund einer Feuchtigkeit in dem Sitz reduziert werden können. Jedoch verursacht der Feuchtigkeitssensor eine Erhöhung in den Produktionskosten.
Darüber hinaus offenbart die US 2005/0128082 A1 (entsprechend der JP-T-2003-504624 ) eine Insassendetektionsvorrichtung mit einen Sensor für ein elektrisches Feld und mit einer Detektorschaltung. Die Detektorschaltung legt Vibrationssignale an ein elektrisches Feld an und zwar in solcher Weise, dass die Vibrationssignale äußerst schwach durch die Feuchtigkeit in einem Sitz beeinflusst werden. Jedoch können die Einflüsse, die durch Feuchtigkeit verursacht werden, nicht vollständig beseitigt werden.
Aus der DE 603 08 252 T2 ist ein Fahrzeugpassagier-Erfassungssystem bekannt, welches einen Sensor umfasst, der wenigstens eine Elektrodenantenne und eine Vielzahl von Elektroden aufweist. Der Sensor ist in einem Sitz des Fahrzeuges angeordnet. Mit Hilfe der elektrischen Felderfassung werden winzige elektrische Felder zwischen zwei Elektroden erfasst, die im Fahrzeugsitz angeordnet sind. Das elektrische Feld wird infolge einer Potentialdifferenz zwischen den Elektroden erzeugt, wenn ein hochfrequentes Niederspannungssignal an eine Elektrode angelegt wird. Das elektrische Feld erzeugt einen Strom. Wenn sich ein Insasse im elektrischen Feld befindet, verändern Störungen im elektrischen Feld den Strom. Der Insasse wird auf Grund der Impedanz des Körpers oder einer Phasenänderung mittels eines Steuerprozessors detektiert.
Im Hinblick auf das vorangegangen Gesagte und im Hinblick auf andere Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Insassendetektionssystem und ein Verfahren zum Bestimmen eines Insassen zu schaffen, welches fehlerhafte Detektionen und Bestimmungen reduzieren kann.
Gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält ein Insassendetektionssystem zum Detektieren eines Insassen auf einem Sitz eines Fahrzeugs eine Antennenelektrode in einem Sitzboden des Sitzes, und eine elektronische Einheit, die an die Antennenelektrode und das Fahrzeug angeschlossen ist. Die elektronische Einheit legt einen Laststrom an die Antennenelektrode an, um dadurch ein schwaches elektrisches Feld zu erzeugen, und detektiert einen Potentialstrom, der durch die Antennenelektrode fließt. Die Elektronikeinheit detektiert einen Insassen basierend auf einer Impedanz und einer Phasendifferenz, die auf dem Laststrom und dem Potentialstrom basieren. Weiterhin detektiert die elektronische Einheit den Insassen durch Vergleichen der ersten Impedanz mit einem Schwellenwert, welcher der ersten Phasendifferenz entspricht.
Gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält ein Insassendetektionssystem zum Detektieren eines Insassen auf einem Sitz eines Fahrzeugs eine Antennenelektrode in einem Sitzboden des Sitzes, und eine elektronische Einheit, die an die Antennenelektrode und das Fahrzeug angeschlossen ist. Die elektronische Einheit legt einen Laststrom an die Antennenelektrode an, um ein schwaches elektrisches Feld zu erzeugen und detektiert einen Potentialstrom, der durch die Antennenelektrode fließt. Die elektronische Einheit detektiert einen Insassen basierend auf der Leitfähigkeit und dem Blindleitwert eines Scheinleitwertes, der auf dem Laststrom und dem Potentialstrom basiert. Weiterhin detektiert die elektronische Einheit den Insassen durch Vergleichen des Blindwertes mit einem Schwellenwert entsprechend der Leitfähigkeit.
Die oben erläuterten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen.
1 eine Seitenansicht, die einen Sitz mit einem Insassendetektionssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine Draufsicht eines Sitzbodens des Sitzes in 1;
3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 2;
4 ein Diagramm, welches eine Fern-Detektion des Systems darstellt;
5 ein Diagramm, welches eine Nah-Detektion des Systems wiedergibt;
6 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer Phasendifferenz und einer Impedanz für die Fern-Detektion zeigt;
7 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen der Phasendifferenz und einer Impedanz für die Nah-Detektion veranschaulicht;
8 ein Flussdiagramm einer Insassendetektion bei der ersten Ausführungsform;
9 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer Leitfähigkeit und einem Blindleitwert für eine Fern-Detektion in einem Insassendetektionssystem gemäß der zweiten Ausführungsform wiedergibt;
10 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer Leitfähigkeit und einem Blindleitwert für eine Nah-Detektion in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht; und
11 ein Flussdiagramm einer Insassendetektion bei der zweiten Ausführungsform.
(Erste Ausführungsform)
Wie in 1 gezeigt ist enthält ein Fahrzeugsitz 1 einen Sitzboden 10 und eine Sitzlehne 15. Eine Antennenelektrode 2 ist in dem Sitzboden 10 angeordnet.
Eine Konstruktion einer Antennenelektrode 2 wird nun unter Hinweis auf die 2 und 3 beschrieben. Die Antennenelektrode enthält einen Isolationsfilm 20, der aus einem Harz hergestellt ist. Ein erster Leiter 21 ist auf dem Isolationsfilm 20 angeordnet, indem eine trocknende Silbertinte darauf aufgetragen wird. Der erste Leiter 21 wird in ein angenähert kreisförmiges Rechteck gestaltet. Zwei erste Leiter 21 sind über einen vorbestimmten Spielraum zwischen diesen in einer Richtung gemäß einer kleineren Länge des Rechtecks angeordnet, das heißt in 2 in einer Aufwärts-und-Abwärts-Richtung. Die ersten Leiter 21 sind elektrisch miteinander über die Silbertinte verbunden. Eine erste Elektrode 22 ist so ausgebildet, dass sie den ersten Leiter 21 bedeckt, indem eine Kohlenstofftinte aufgetragen und getrocknet wird. Die Gestalt der ersten Elektrode 22 ist angenähert die gleiche wie diejenige des ersten Leiters 21 und die erste Elektrode 22 besitzt eine Öffnung 22a um eine angenähert zentrale Achse des ersten Leiters 21 herum.
Ein zweiter Leiter 24 ist entlang einem Umfangsteil des ersten Leiters 21 ausgebildet, indem die Silbertinte aufgetragen und dann getrocknet wird. Eine zweite Elektrode 25 ist so ausgebildet, dass sie den zweiten Leiter 24 abdeckt, indem die Kohlenstofftinte aufgetragen und dann getrocknet wird. Die erste und die zweite Elektrode 22, 25 sind benachbart zueinander angeordnet, so dass sie einander nicht kontaktieren. Die erste und die zweite Elektrode 22, 25 sind mit einem Isolationsklebemittel 23 beschichtet und ein Isolationsfilm 26, der aus einem Harz hergestellt ist, ist auf das Isolationsklebemittel 23 aufgeschichtet.
Die Antennenelektrode 2 ist in dem Sitzboden 10 in solcher Weise angeordnet, dass die zwei ersten Elektroden 22 in einer Rückwärts-und-Vorwärts-Richtung des Fahrzeugs angeordnet sind. Der erste und der zweite Leiter 21, 24 sind elektrisch mit einer elektronischen Einheit (nicht gezeigt) verbunden. Die Antennenelektrode 2 ist zwischen einem Kissen 12 und einer Kissenabdeckung 11 angeordnet. Die Kissenabdeckung 11 ist zusammenhängend oder einstückig mit einem Abdeckteil 110 und einem Laminatteil 111 konstruiert.
Die elektronische Einheit legt einen Laststrom mit einer vorbestimmten Charakteristik an die Antennenelektrode 2 an, das heißt die erste und die zweite Elektrode 22, 25 und detektiert einen Potentialstrom entsprechend einer Schwankung oder Variation eines elektrischen Feldes, welches durch jede der Antennenelektroden 2 erzeugt wird. Ferner berechnet die elektronische Einheit eine Impedanz und auch eine Phasendifferenz basierend auf dem Laststrom, der an die Antennenelektrode 2 angelegt wird, und anhand des Potentialstromes, der durch die Antennenelektrode 2 fließt, um dadurch einen Insassen auf dem Sitz 1 zu detektieren.
Die Impedanz repräsentiert ein Ausmaß einer Interferenz eines Wechselstroms in einer elektrischen Komponente oder Schaltung bei einer vorbestimmten Frequenz. Bei der ersten Ausführungsform kann die Impedanz Z dadurch berechnet werden, indem man eine Amplitude V des Potentialstroms durch eine Amplitude I des Laststroms teilt (Z = V/I). Die Phasendifferenz repräsentiert eine Verzögerungs-(Nacheil)-Phasendifferenz von einer Spannung (dem Potentialstrom) zu einem Strom (dem Laststrom).
Die elektronische Einheit kann eine elektrische Steuereinheit (ECU) enthalten, die aus einem Mikrocomputer für das Fahrzeug bestehen kann. Jedoch kann die elektronische Einheit auch irgendwelche anderen Vorrichtungen umfassen, die dazu befähigt sind Stromsignale zu senden und zu empfangen und zwar mit der Antennenelektrode 2.
Das Insassendetektionssystem, welches die Antennenelektrode 2 und die elektronische Einheit enthält, führt eine Fern-Detektion und eine Nah-Detektion durch. Die Fern-Detektion repräsentiert Detektionsvorgänge einer Impedanz und einer Phasendiffe renz zwischen dem Sitzboden 10 und einem Fahrzeugchassis 30, welches mit Masse verbunden ist, wie in 3 gezeigt ist. Die Nah-Detektion repräsentiert Detektionsvorgänge einer Impedanz und einer Phasendifferenz zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 22, 25 der Antennenelektrode 2, wie in 5 gezeigt ist.
Wie in 4 gezeigt ist, wird bei der Fern-Detektion ein hochfrequentes und Niedrigspannungs-Signal von einer Signalquelle 40 her an die Antennenelektrode 2 in dem Sitzboden 10 angelegt. Es wird ein elektrisches Feld durch die Potentialdifferenz zwischen dem Fahrzeugchassis 30 und der Antennenelektrode 2 erzeugt. Als ein Ergebnis fließt ein Strom (Potentialstrom) in der Antennenelektrode 2. Der Potentialstrom wird in einem Shunt der Signalquelle 40 gemessen.
Wenn in dem elektrischen Feld ein Insasse vorhanden ist schwankt das elektrische Feld und die Schwankung generiert eine Variation in dem Potentialstrom. In ähnlicher Weise variiert der Laststrom, der an die Antennenelektrode 2 angelegt wird, im Ansprechen auf den Insassen. Da ein Körper des Insassen als ein Kondensator wirkt, shuntet eine Impedanz (Widerstand und Kapazität) des Insassen das elektrische Feld. Es werden somit der Laststrom und der Potentialstrom im Ansprechen auf die elektrischen Eigenschaften des Insassenkörpers variiert. Dadurch kann die Impedanz und kann die Phasendifferenz zwischen dem Sitzboden 10 und dem Fahrzeugchassis 30 gemessen werden.
Im Gegensatz dazu wird gemäß der Darstellung in 5 bei der Nah-Detektion ein hochfrequentes Niedrigspannungs-Signal von der Signalquelle 40 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 22, 25 angelegt. Es wird dann eine Impedanz und eine Phasendifferenz zwischen den Elektroden 22, 25 ähnlich wie bei der Fern-Detektion gemessen.
Hierbei wurde bei einer experimentellen Messung eine kleine weibliche erwachsene Person oder ein einjähriges Kind auf einem Kindersitz auf dem Sitz 1 gesetzt. Die kleine weibliche erwachsene Person belegt fünf Prozent unter den amerikanischen weiblichen Erwachsenen bei der Körpergrößenverteilung. Das einjährige Kind auf dem Kindersitz und der Kindersitz wurde an dem Sitz 1 fixiert, wie in 5 dargestellt ist. Es wurden dann die Impedanzen Z und die Phasenwinkel θ zwischen der Antennenelektrode 2 und dem Fahrzeugchassis 30 bei verschiedenen Bedingungen gemessen und die Experimentergebnisse in Verbindung mit einer kleinen weiblichen erwachsenen Person (AF05) oder dem einjährigen Kind, das heißt dem Kindersitz (CRS) sind in 6 gezeigt. Ferner wurden die Impedanzen Z und die Phasendifferenzen θ zwischen der Antennenelektrode 2 und dem Fahrzeugchassis 30 gemessen, wenn sich eine kleine weibliche erwachsene Person mit drei Winterkleidern (AF05C) auf den Sitz 1 gesetzt hatte. Ferner wurden die Impedanzen Z und die Phasendifferenzen θ zwischen der Antennenelektrode 2 und dem Fahrzeugchassis 30 gemessen, wenn irgendein Insasse sich nicht auf den Sitz 1 gesetzt hatte, das heißt wenn der Sitz 1 leer war (VAC).
Es wurde dann Wasser in einheitlicher Form auf dem Sitz 1 verteilt. Die Impedanzen Z und die Phasendifferenzen θ zwischen der Antennenelektrode 2 und dem Fahrzeugchassis 30 wurden gemessen, wenn eine Menge an Wasser von 0, 20, 40, 60, 80, 100 und 200 ml zur Anwendung gebracht worden waren. Wie in 6 gezeigt ist, sind dann, wenn der Sitz 1 nicht feucht war, das heißt wenn die Menge an Wasser bei 0 ml lag, die Phasendifferenzen θ von VAC, AF05, AF05C und CRS nahezu untereinander gleich. Im Gegensatz dazu waren die Impedanzen Z zwischen AF05 und CRS unterschiedlich, da die Körpergröße zwischen dem Erwachsenen und dem Kind verschieden war.
Wenn die Wassermenge erhöht wurde, nahmen die Impedanzen Z bei jeder der Bedingungen VAC, AF05, AF05C und CRS ab. Jedoch ist eine Differenz der Impedanzen Z zwischen dem Erwachsenen AF05, AF05C und dem Kind (Kindersitz) CRS groß, während die Impedanzen Z abgefallen sind. Das heißt die Differenz der Impedanzwerte Z können zwischen dem Erwachsenen und dem Kind gesichert werden während die Menge an Wasser erhöht wird. Somit kann der Insasse detektiert werden und zwar selbst dann, wenn der Sitz 1 feucht ist. Demzufolge kann der Insasse detektiert werden, indem man einen Fern-Schwellenwert vorsieht, wie dies durch eine einfach gepunktete Linie in 6 als Beispiel dargestellt ist.
Darüber hinaus wurden die Impedanzwerte Z und die Phasendifferenzwerte θ zwischen der Antennenelektrode 2 und dem Fahrzeugchassis 30 gemessen, wenn normale Salzlösungen (NSS), das heißt eine leitende Flüssigkeit einheitlich auf dem Sitz 1 ohne irgendeinen Insassen verteilt wurde oder versprüht wurde, wobei die Menge an der normalen Salzlösung NSS bei 0, 20, 40, 60, 80, 100 und 200 ml lag. Wie in 6 gezeigt ist, fällt dann, wenn die normale Salzlösung NSS auf den Sitz 1 versprüht wurde, die Impedanz Z von NSS in signifikanter Weise ab. Die Impedanz Z von NSS fällt in der Nachbarschaft von VAC zu einer Nachbarschaft von AF05 ab.
Als nächstes wurde eine Impedanz Z und eine Phasendifferenz θ zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 25 gemessen, wenn Wasser auf dem Sitz 1 versprüht wurde und zwar bei einer kleinen weiblichen erwachsenen Person AF05, AF05C. Ferner wurde die Impedanz Z und die Phasendifferenz θ zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 25 gemessen, wenn die normale Salzlösung NSS auf dem Sitz 1 ohne einen Insassen versprüht wurde. Die dabei erhaltenen Experimentergebnisse sind in 7 gezeigt.
Wenn der Sitz 1 nicht feucht ist, ist die Impedanz Z nahezu gleich bei AF05, AF05C und NSS. Wenn im Gegensatz dazu die normale Salzlösung NSS auf dem Sitz 1 versprüht wird, nimmt die Impedanz Z von NSS signifikant ab. Die Impedanz Z von NSS ist sehr viel kleiner als diejenigen von AF05, AF05C. Demzufolge kann ein Insasse dadurch detektiert werden, indem man einen Nah-Schwellenwert vorsieht, wie dies durch eine Zweipunkt-Linie in 7 dargestellt ist.
Das heißt, das Insassendetektionssystem der ersten Ausführungsform detektiert einen Insassen basierend auf der Impedanz und der Phasendifferenz in jeder der Detektionsarten gemäß der Fern-Detektion und der Nah-Detektion. Selbst wenn daher der Sitz 1 mit einer großen Menge an Wasser feucht gemacht wird, kann der Insasse detektiert werden.
Wenn das Insassendetektionssystem einen Fern- und Nah-Schwellenwert aufweist, wie in den 6 und 7 gezeigt ist, kann die Bestimmung des Insassen durch die elekt ronische Einheit durchgeführt werden, wie in 8 dargestellt ist. Erstens wird die Fern-Detektion (S1) in der oben beschriebenen Weise durchgeführt, um die Impedanz und die Phasendifferenz zwischen dem Sitzboden 10 und dem Fahrzeugchassis 30 zu liefern. Es wird dann ein Fern-Schwellenwert entsprechend der Impedanz basierend auf der Phasendifferenz bestimmt und es wird eine erste Bestimmung (S2) durchgeführt. Die Impedanz wird mit dem Fern-Schwellenwert verglichen. Wenn die Impedanz größer ist als der Fern-Schwellenwert, das heißt wenn die Impedanz in einem Bereich I liegt, was in 6 dargestellt ist, so wird bestimmt, dass der Sitz 1 leer ist oder dass ein Kindersitz auf dem Sitz 1 vorhanden ist und dies dann bestimmt wird (S7).
Wenn im Gegensatz dazu die Impedanz gleich ist mit oder kleiner ist als der Fern-Schwellenwert, das heißt wenn die Impedanz in einem Bereich II liegt, wie in 6 gezeigt ist, wird die Nah-Detektion (S3) danach durchgeführt. Ein Nah-Schwellenwert entsprechend einer Impedanz der Nah-Detektion wird basierend auf einer Phasendifferenz der Nah-Detektion bestimmt und es wird ein zweiter Bestimmungsvorgang (S4) durchgeführt. Die Impedanz der Nah-Detektion wird mit dem Nah-Schwellenwert verglichen. Wenn die Impedanz der Nah-Detektion größer ist als der Nah-Schwellenwert, das heißt wenn die Impedanz der Nah-Detektion in einem Bereich III liegt, was in 7 gezeigt ist, so wird bestimmt, dass der Insasse auf dem Sitz I aus einem Erwachsenen besteht (S6). Wenn die Impedanz der Nah-Detektion gleich ist mit oder kleiner ist als der Nah-Schwellenwert, das heißt wenn die Impedanz der Nah-Detektion in einem Bereich IV liegt, der in 7 gezeigt ist, so wird festgestellt, dass die Bestimmung eines Insassen unmöglich ist (S5).
Das Insassendetektionssystem ist dazu befähigt, das Bestimmungsergebnis in eine Insassen-Rückhaltevorrichtung, das heißt eine Airbagvorrichtung zu senden. Es kann daher die Insassen-Rückhaltevorrichtung in exakter Weise in Übereinstimmung mit dem Insassen betätigt werden. Spezifischer ausgedrückt, wenn der Sitz 1 so bestimmt wird, dass er leer ist oder wenn bestimmt wird, dass ein Kindersitz auf dem Sitz 1 vorgesehen ist (S7), wird die Insassen-Rückhaltevorrichtung vor einer Betätigung außer Bereitschaft gesetzt (S10) selbst dann, wenn das Fahrzeug mit einem Objekt kollidiert.
Wenn die Bestimmung des Insassen unmöglich wird (S5) wird ein Alarm ausgelöst und es wird die Insassen-Rückhaltevorrichtung vor einer Betätigung außer Bereitschaft gesetzt (S8). Die Insassen-Rückhaltevorrichtung wird für eine Betätigung in Bereitschaft gesetzt, um einen Insassen zu schützen (S9) und zwar lediglich dann, wenn bestimmt wurde, dass der Insasse aus einem Erwachsenen besteht (S6). In einem Fall, bei dem ein Kind sich auf dem Kindersitz auf dem Sitz 1 befindet, wird die Insassen-Rückhaltevorrichtung vor einer Betätigung außer Bereitschaft gesetzt (S10), da das Kind durch die Betätigung der Insassen-Rückhaltevorrichtung verletzt werden kann.
Gemäß der ersten Ausführungsform enthält das Insassendetektionssystem die Antennenelektrode 2 und die elektronische Einheit. Es kann ein Insasse auf dem Sitz 1 detektiert werden, indem die Impedanz und die Phasendifferenz basierend auf dem Potentialstrom verwendet werden.
Spezifischer ausgedrückt legt die elektronische Einheit Elektrizität (den Ladestrom) an die Antennenelektrode 2 an, um dadurch ein schwaches elektrisches Feld zu erzeugen. Das elektrische Feld erzeugt einen Potentialstrom, der durch die Antennenelektrode 2 verläuft, da ein Potential zwischen der Antennenelektrode 2 und dem Fahrzeugchassis 30 verschieden ist. Die Impedanz und die Phasendifferenz zwischen dem Fahrzeugchassis 30 und der Antennenelektrode 2 werden basierend auf dem Laststrom und dem Potentialstrom vorgesehen. Der Insasse kann basierend auf der Impedanz und der Phasendifferenz detektiert werden.
Wenn hierbei ein Wechselstromkreis eine größere Impedanz besitzt, wird die Größe oder Menge des Stromes in dem Wechselstromkreis reduziert. Die Impedanz ist klein, wenn der Sitz 1 feucht ist. Die Impedanz nimmt ab, wenn die Menge an Wasser zunimmt. Das heißt der Insasse kann basierend auf der Impedanz detektiert werden selbst wenn der Sitz 1 feucht ist. Im Gegensatz dazu repräsentiert die Phasendifferenz eine Verzögerungs-(Nacheil)-Phasendifferenz von einer Spannung zu einem Strom. Die Phasendifferenz ist groß, wenn der Sitz 1 feucht ist. Die Phasendifferenz wird erhöht, wenn die Wassermenge erhöht wird.
Die Antennenelektrode 2 enthält eine Nah-Elektrode zum Messen der Impedanz und der Phasendifferenz in dem Sitzboden 10 des Sitzes 1. Ein Insasse auf dem Sitz 1 kann basierend auf der Impedanz und der Phasendifferenz in dem Sitzboden 10 detektiert werden. Wenn eine leitende Flüssigkeit in dem Sitzboden 10 enthalten ist, wird die Impedanz zwischen der Antennenelektrode 2 und dem Fahrzeugchassis 30 reduziert, wodurch fehlerhafte Detektionen erhöht werden können. Es kann jedoch ein Zustand des Sitzbodens 10 detektiert werden, da die Nah-Elektrode die Impedanz und die Phasendifferenz in dem Sitzboden 10 liefern kann. In diesem Fall kann der Nah-Schwellenwert in Einklang mit dem Zustand des Sitzbodens 10 eingestellt werden.
Das heißt der Insasse kann basierend auf der Impedanz und der Phasendifferenz in dem Sitzboden 10 detektiert werden, anders als mit Hilfe der Impedanz und der Phasendifferenz zwischen dem Sitzboden 10 und dem Fahrzeugchassis 30. Es kann somit die Detektionsgenauigkeit verbessert werden.
Eine spezifische Konstruktion des Insassendetektionssystems ist nicht auf das oben angegebene Beispiel begrenzt. Beispielsweise kann eine Elektrode und eine elektronische Einheit, die in einem herkömmlichen kapazitiven Insassendetektionssystem enthalten sind, bei der ersten Ausführungsform verwendet werden.
Die Antennenelektrode 2 ist in dem Sitzboden 10 des Sitzes 1 angeordnet. In typischer Weise enthält ein Sitzboden einen Rahmen, eine Feder in dem Rahmen, ein Kissen auf der Feder und eine Kissenabdeckung auf dem Kissen. Die Antennenelektrode 2 kann zwischen der Feder und dem Kissen angeordnet sein, während die Antennenelektrode 2 zwischen dem Kissen 12 und der Kissenabdeckung 11 bei dieser Ausführungsform angeordnet ist. Wenn die Antennenelektrode 2 zwischen der Feder und dem Kissen angeordnet ist, kann ein Insasse konform auf dem Sitzboden 10 gesessen sein und zwar entsprechend dem Kissen. Da zusätzlich die erste Elektrode 22 die Öffnung 22a besitzt, kann die Steifigkeit der Antennenelektrode 2 abgesenkt werden. Somit kann ein Insasse komfortabler auf dem Sitzboden 10 sitzen.
Die Antennenelektrode 2 ist als eine Folie gestaltet, die angenähert parallel zu dem Sitzboden 10 verläuft. Wenn der Laststrom auf die Antennenelektrode 2 aufgebracht wird, wird ein schwaches elektrisches Feld von jeder der Flächen gemäß einer oberen Fläche und einer Bodenfläche der Antennenelektrode 2 nach oben hin und nach unten hin jeweils erzeugt. Die zwei elektrischen Felder erzeugen den Potentialstrom in der Antennenelektrode 2. Die elektronische Einheit, die an die Antennenelektrode 2 und das Fahrzeugchassis 30 angeschlossen ist, legt den Laststrom an die Antennenelektrode 2 an, um die elektrischen Felder zu erzeugen und detektiert den Potentialstrom, der durch die Antennenelektrode 2 fließt.
Das Insassendetektionssystem kann eine Berechnungsschaltung enthalten, um die Impedanz und die Phasendifferenz basierend auf dem Laststrom und dem Potentialstrom zu berechnen. Das Insassendetektionssystem kann ferner eine Bestimmungsschaltung enthalten, um einen Insassen basierend auf der Impedanz und der Phasendifferenz zu bestimmen bzw. zu ermitteln. Die Berechnungsschaltung und die Bestimmungsschaltung können in einer Einheit integriert sein.
Das Insassendetektionssystem kann eine Insassen-Rückhaltevorrichtung wie zum Beispiel eine Airbagvorrichtung enthalten. Da das Insassendetektionssystem exakt einen Insassen detektieren kann, kann eine Fehlfunktion der Insassen-Rückhaltevorrichtung reduziert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Bei dieser Ausführungsform ist die Antennenelektrode 2 in dem Sitzboden 10 des Fahrzeugsitzes 1 angeordnet, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Die Antennenelektrode 2 ist elektrisch mit der elektronischen Einheit verbunden. Die elektronische Einheit legt einen Laststrom mit einer vorbestimmten Charakteristik an die Antennenelektrode 2 an, das heißt an die erste und die zweite Elektrode 22, 25 und detektiert einen Potentialstrom, der eine Variation eines elektrischen Feldes repräsentiert, welches durch jede der Antennenelektroden 2 erzeugt wird. Ferner berechnet die elektronische Einheit den Scheinleitwert, das heißt die Leitfähigkeit G und den Blindleitwert B, basie rend auf dem Laststrom und dem Potentialstrom, um dadurch den Insassen zu detektieren. Die elektronische Einheit enthält eine elektrische Steuereinheit (ECU) für das Fahrzeug. Jedoch können irgendwelche anderen Vorrichtungen, die Stromsignale senden und empfangen können als elektronische Einheit verwendet werden.
Die Menge an Wasser in dem Sitz 1 und der Scheinleitwert haben eine Korrelation zwischen sich. Das heißt ein Insasse kann basierend auf dem Scheinleitwert detektiert werden und zwar selbst dann, wenn der Sitz 1 feucht ist.
Mathematisch gesehen besteht der Scheinleitwert Y aus einem Reziprokwert einer Impedanz Z. Die Impedanz Z repräsentiert das Ausmaß einer Interferenz eines Wechselstromes in einer elektrischen Komponente oder Schaltung bei einer vorbestimmten Frequenz. Die Impedanz Z wird als eine Vektorgröße auf einer komplexen Ebene verwendet. Die Impedanz Z kann durch die folgende Formel 1 ausgedrückt werden, in welcher R ein Widerstand ist, der einem realen Anteil entspricht, und X eine Reaktanz angibt entsprechend einem imaginären Anteil. Z = R + iX (Formel 1)
Da der Scheinleitwert Y der Reziprokwert der Impedanz Z ist, kann der Scheinleitwert Y in der folgenden Formel 2 zum Ausdruck gebracht werden, in welcher G die Leitfähigkeit repräsentiert und B den Blindleitwert angibt. Y = 1/Z = 1/(R + iX) = G + iB (Formel 2)
Das heißt der Scheinleitwert Y repräsentiert einen Zustand, in welchem der Widerstand R und die Reaktanz X parallel geschaltet sind. Wenn hierbei der Sitz 1 feucht ist, sind der Widerstand R und die Reaktanz X parallel geschaltet. Das Insassendetektionssystem gemäß der zweiten Ausführungsform detektiert den Insassen basierend auf dem Scheinleitwert Y. Daher müssen die Ergebnisse (Daten) des Scheinleitwertes Y nicht weiter verarbeitet werden. Somit kann ein Insasse in einfacher Weise detektiert werden.
Das Insassendetektionssystem führt eine Fern-Detektion und eine Nah-Detektion aus, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Die Fern-Detektion repräsentiert Detektionsvorgänge des Leitwertes G und des Blindleitwertes B zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 22, 25 der Antennenelektrode 2.
Hierbei wird eine kleine weibliche erwachsene Person oder ein ein Jahr altes Kind auf einem Kindersitz auf den Sitz 1 gesetzt. Die kleine weibliche erwachsene Person belegt fünf Prozent unter den amerikanischen weiblichen erwachsenen Personen in einer Körpergrößenverteilung. Das ein Jahr alte Kind befindet sich auf dem Kindersitz und der Kindersitz wird auf dem Sitz 1 fixiert. Es werden dann die Leitfähigkeit G und der Blindleitwert B zwischen der Antennenelektrode 2 und dem Fahrzeugchassis 30 gemessen und diese dabei erhaltenen experimentellen Ergebnisse der kleinen weiblichen erwachsenen Person (AF05) oder des ein Jahr alten Kindes, das heißt der Kindersitz (CRS) sind in 9 gezeigt. Ferner werden die Leitfähigkeit G und der Blindleitwert B zwischen der Antennenelektrode 2 und dem Fahrzeugchassis 30 gemessen, wenn sich die kleine weibliche erwachsene Person, die drei Winterkleider trägt, auf den Sitz 1 gesetzt hat (AF05C). Ferner wird die Leitfähigkeit G und der Blindleitwert B zwischen der Antennenelektrode 2 und dem Fahrzeuggehäuse oder Fahrzeugchassis 30 gemessen, wenn irgendein Insasse nicht auf dem Sitz 1 Platz genommen hat, das heißt wenn der Sitz 1 leer gehalten ist (VAC).
Es wurde dann Wasser in einheitlicher Form auf den Sitz 1 gesprüht. Die Leitfähigkeit G und der Blindleitwert B zwischen der Antennenelektrode 2 und dem Fahrzeugchassis 30 wurden gemessen und zwar bei einer Menge an Wasser 0, 20, 40, 60, 80, 100 und 200 ml.
Ferner wurden die Leitfähigkeit G und der Blindleitwert B zwischen der Antennenelektrode 2 und dem Fahrzeugchassis 30 gemessen, wenn eine normale Salzlösung (NSS), das heißt eine leitende Flüssigkeit einheitlich auf den Sitz 1 versprüht wurden und zwar ohne irgendeinen Insassen, wobei die Menge an der normalen Salzlösung NSS 0, 20, 40, 60, 80, 100 und 200 ml betrug.
Wie in 9 gezeigt ist, erhöhte sich bei einer Erhöhung der Menge des Wassers jede der Größen gemäß der Leitfähigkeit G und dem Blindleitwert B in jedem der Fälle gemäß VAC, AF05, AF05C und CRS. Der Blindleitwert B von AF05 war sehr viel größer als diejenigen von VAC und CRS. Das heißt der Blindleitwert B wird größer, wenn das Gewicht eines Insassen zunimmt. Speziell gesagt ist eine Differenz des Blindleitwertes B zwischen einem Erwachsenen und einem Kind in einem hochleitfähigen Bereich groß, in welchem die Wassermenge groß ist. Daher kann der Insasse einfacher detektiert werden. Demzufolge kann ein Insasse detektiert werden, indem man einen Fern-Schwellenwert vorsieht, wie dies durch eine einfache Punktlinie in 9 gezeigt ist.
Als Nächstes wurden die Leitfähigkeit G und der Blindleitwert B zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 25 gemessen, wenn Wasser auf den Sitz 1 gesprüht wurde, wobei eine kleine weibliche erwachsene Person vorhanden war und zwar AF05, AF05C. Ferner wurde die Leitfähigkeit G und der Blindleitwert B zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 25 gemessen, wenn eine normale Salzlösung NSS auf den Sitz 1 gesprüht wurde und zwar ohne einen Insassen. Diese Experimentergebnisse sind in 10 gezeigt.
Wie in 10 gezeigt ist, ist dann, wenn der Sitz 1 nicht feucht ist, der Scheinleitwert, das heißt die Leitfähigkeit G und der Blindleitwert B angenähert der gleiche bei AF05, AF05C und NSS. Wenn im Gegensatz dazu die normale Salzlösung NSS aufgesprüht wurde, nimmt der Blindleitwert B von NSS in signifikanter Weise zu. Der Blindleitwert B von NSS ist sehr viel größer als diejenigen von AF05, AF05C. Demzufolge kann ein Insasse detektiert werden, indem ein Nah-Schwellenwert vorgesehen wird, wie dies durch eine Zweipunktlinie in 10 angezeigt ist. Fehlerhafte Detektionsvorgänge aufgrund der leitenden Flüssigkeit können reduziert werden, wenn die Fern-Detektion und die Nah-Detektion kombiniert werden, während der Blindleitwert B der Fern-Detektion nahezu gleich ist bei AF05, AF05C und NSS, wie aus 9 hervorgeht.
Das heißt, das Insassendetektionssystem der zweiten Ausführungsform detektiert einen Insassen basierend auf dem Scheinleitwert, das heißt der Leitfähigkeit G und dem Blindleitwert B. Selbst wenn daher der Sitz 1 mit einer großen Menge an Wasser feucht gemacht wurde, kann ein Insasse detektiert werden.
Wenn das Insassendetektionssystem die Fern- und Nah-Schwellenwerte aufweist, wie in den 9 und 10 gezeigt ist, kann die Bestimmung des Insassen gemäß der Darstellung in 11 durchgeführt werden. Erstens wird die Fern-Detektion (S11) in der oben beschriebenen Weise durchgeführt, um dadurch die Leitfähigkeit G und den Blindleitwert B zwischen dem Sitzboden 10 und dem Fahrzeugchassis 30 zu ermitteln. Es wird dann ein Fern-Schwellenwert entsprechend dem Blindleitwert B bestimmt und zwar basierend auf der Leitfähigkeit G und es wird die erste Bestimmung (S12) durchgeführt. Der Blindleitwert B wird mit dem Fern-Schwellenwert verglichen. Wenn der Blindleitwert B größer ist als der Fern-Schwellenwert, das heißt wenn der Blindleitwert B in einem Bereich V, der in 9 gezeigt ist, liegt, wird bestimmt, dass der Sitz 1 leer ist oder dass ein Kindersitz auf dem Sitz 1 vorhanden ist (S17).
Wenn im Gegensatz dazu der Blindleitwert B gleich ist mit oder kleiner ist als der Fern-Schwellenwert, das heißt wenn der Blindleitwert B in einem Bereich VI liegt, der in 9 gezeigt ist, wird danach die Nah-Detektion (S13) durchgeführt. Ein Nah-Schwellenwert entsprechend dem Blindleitwert B der Nah-Detektion wird basierend auf einer Leitfähigkeit G der Nah-Detektion bestimmt und es wird eine zweite Bestimmung (S14) durchgeführt. Der Blindleitwert B der Nah-Detektion wird mit dem Nah-Schwellenwert verglichen. Wenn der Blindleitwert B der Nah-Detektion größer ist als der Nah-Schwellenwert, das heißt wenn der Blindleitwert B in einem Bereich VII liegt, wie in 10 gezeigt ist, wird ein Insasse auf dem Sitz 1 als erwachsene Person bestimmt (S16). Wenn der Blindleitwert B der Nah-Detektion gleich ist mit oder kleiner ist als der Nah-Schwellenwert, das heißt wenn der Blindleitwert B in einem Bereich VIII liegt, der in 10 gezeigt ist, wird bestimmt, dass eine Bestimmung eines Insassen unmöglich ist (S15).
Ähnlich der ersten Ausführungsform ist das Insassendetektionssystem dazu befähigt das Detektionsergebnis zu einer Insassen-Rückhaltevorrichtung zum Beispiel einer Airbagvorrichtung zu senden. Es kann daher eine Insassen-Rückhaltevorrichtung in exakter Weise entsprechend dem Insassen betätigt werden. Spezifischer ausgedrückt, wenn der Sitz 1 als leer oder unbesetzt bestimmt wird oder wenn ein Kindersitz auf dem Sitz 1 als vorhanden bestimmt wird (S17), wird die Insassen-Rückhaltevorrichtung außer Bereitschaft gesetzt und wird nicht betätigt und zwar selbst dann nicht, wenn das Fahrzeug mit einem Objekt kollidiert (S20).
Wenn die Bestimmung eines Insassen als unmöglich bestimmt wird (S15), wird ein Alarm ausgelöst und die Insassen-Rückhaltevorrichtung wird an einer Betätigung gehindert bzw. außer Bereitschaft gesetzt (S18). Die Insassen-Rückhaltevorrichtung wird für eine Betätigung in Bereitschaft gesetzt, um den Insassen (S19) zu schützen und zwar nur dann, wenn der Insasse aus einer erwachsenen Person besteht (S16). In einem Fall, bei dem ein Kind auf einem Kindersitz auf den Sitz 1 gesetzt ist (S17) wird die Insassen-Rückhaltevorrichtung vor einer Betätigung außer Bereitschaft gesetzt (S20), da ein Kind durch die Betätigung der Insassen-Rückhaltevorrichtung verletzt werden kann.
Es können die erste Ausführungsform und die zweite Ausführungsform miteinander kombiniert werden. Solche Änderungen und Abwandlungen liegen selbstverständlich im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie sich dieser aus den anhängenden Ansprüchen ergibt.

Claims

Insassendetektionssystem zum Detektieren eines Insassen auf einem Sitz (1) eines Fahrzeugs, welches System folgendes aufweist: eine Antennenelektrode (2) in einem Sitzboden (10) des Sitzes (1); und eine elektronische Einheit, die mit der Antennenelektrode (2) und dem Fahrzeug verbunden ist, wobei die elektronische Einheit der Antennenelektrode (2) einen Laststrom aufdrückt, um ein schwaches elektrisches Feld zu erzeugen, und einen Potentialstrom detektiert, der durch die Antennenelektrode (2) hindurchfließt, die elektronische Einheit einen Insassen basierend auf einer ersten Impedanz (Z) und einer ersten Phasendifferenz (θ) detektiert, die auf dem Laststrom und dem Potentialstrom basieren und die elektronische Einheit den Insassen durch Vergleichen der ersten Impedanz (Z) mit einem Schwellenwert detektiert, welcher der ersten Phasendifferenz (θ) entspricht.
Insassendetektionssystem nach Anspruch 1, bei dem: die Antennenelektrode (2) eine Nah-Elektrode (22, 25) für eine Nah-Detektion in dem Sitzboden (10) enthält; und die elektronische Einheit einen Insassen basierend auf einer zweiten Impedanz (Z) und einer zweiten Phasendifferenz (θ) der Nah-Detektion detektiert.
Insassendetektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2 bei dem: die elektronische Einheit eine Signalquelle (40) zum Anlegen des Laststromes enthält; und der Potentialstrom in einem Shunt der Signalquelle (40) messbar ist.
Insassendetektionssystem zum Detektieren eines Insassen auf einem Sitz (1) eines Fahrzeugs, welches System folgendes aufweist: eine Antennenelektrode (2) in einem Sitzboden (10) des Sitzes (1); und eine elektronische Einheit, die an die Antennenelektrode (2) und das Fahrzeug angeschlossen ist, wobei die elektronische Einheit einen Laststrom der Antennenelektrode (2) aufdrückt, um ein schwaches elektrisches Feld zu erzeugen, und einen Potentialstrom detektiert, der durch die Antennenelektrode (2) hindurchfließt, und die elektronische Einheit einen Insassen basierend auf einer Leitfähigkeit (G) und einem Blindleitwert (B) eines ersten Scheinleitwertes (Y) detektiert, der auf dem Laststrom und dem Potentialstrom basiert und die elektronische Einheit den Insassen durch Vergleichen des Blindleitwertes (B) mit einem Schwellenwert entsprechend der Leitfähigkeit (G) detektiert.
Insassendetektionssystem nach Anspruch 4, bei dem: die Antennenelektrode (2) eine Nah-Elektrode (22, 25) für eine Nah-Detektion in dem Sitzboden (10) enthält; und die elektronische Einheit einen Insassen basierend auf einem zweiten Scheinleitwert (Y) der Nah-Detektion detektiert.
Insassendetektionssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 5, bei dem: die elektronische Einheit eine Signalquelle (40) zum Anlegen des Laststromes enthält; und der Potentialstrom in einem Shunt der Signalquelle (40) messbar ist.