JP2008542777A - シート占有を識別するための方法と装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、シート占有を識別するための方法と装置に関する。装置は第１のセンサ素子（Ａ）および第２のセンサ素子（Ｂ）を有し、これらのセンサ素子（Ａ，Ｂ）はそれぞれシート（１）の面（２）に対応付けられており、またこれらのセンサ素子（Ａ，Ｂ）において重量に依存する第１および第２のセンサ信号を電気的に取り出すことができる。本発明によれば、シート占有を識別するために、第１のセンサ信号または第２のセンサ信号が周囲温度に依存して使用される。

Description

本発明はシート占有を識別するための方法と装置に関する。装置は第１のセンサ素子および第２のセンサ素子を有し、これらのセンサ素子はそれぞれシートの着座面に対応付けられており、且つそれらセンサ素子の第１のセンサ信号および第２のセンサ信号を電気的に取り出し可能であり、それらのセンサ信号はセンサ素子に加えられる重量にそれぞれ依存する。本発明による方法はその種の装置を使用する。

今日では多数の技術的な用途において、シートの占有状態に関する情報を取得し、相応の追従機能をそれらの情報に依存させて実施することが重要である。

殊にこれは乗員拘束システムに関し、その効率的な使用、すなわち人間の負傷を回避する使用、また乗員保護手段のコストを意識した使用は多くの場合車両シートの占有状態に依存する。まさにこの分野においては、乗員拘束手段、例えばフロントエアバック、サイドエアバック、ニーエアバック、カーテンエアバックなどのトリガを乗員拘束手段の展開領域における車両乗員に適合させ、一方では修理コストを節約し、シートが占有されていない場合には乗員拘束手段を最初からトリガせず、また他方では所定のグループの人間、例えば子供または非常に小さい大人が乗員拘束手段の不適切なトリガ特性によって付加的に危険に曝されないようにすることが近年ますます重要になってきている。

車両シート上の人間の存在を識別することだけが重要なのではなく、さらには人間の分類された特性、殊に体重を識別することが頻繁に重要となる。この関係において、車両製造メーカによって遵守されることがますます要求されており、また衝突の際には乗員拘束手段の制御を識別された人間に必要に応じて適切に適合させるために人間の分類をその人間の重量に応じて規定した、ヨーロッパ衝突安全基準（Crash-Norm）ＦＭＶ２０８を言及しておく。

車両シート上の人間の重量または重量分布の測定を種々のセンサを用いて実施することができる。

例えば、ドイツ連邦共和国特許明細書DE 199 25 877 A1からは、車両乗員の重量をその車両シートと共に、車両シートと車両シャーシとの間の負荷センサによって検出することが公知である。この検出の際に使用されるセンサは例えば容量性の測定原理を使用することができる（第７列第３０行を参照されたい）。しかしながら、例えば誘導性または圧電性のセンサまたは他の重量センサを使用することができる。さらには例えば、超音波、赤外線もしくはさらにマイクロ波のための送受信ユニットを備えたシステムも使用することができる。

殊に自動車におけるシート占有識別のためにセンサ素子として重量感応式の抵抗素子を使用することは自動車工学において広く知られている。

例えば刊行物DE 200 14 200 U1からは、自動車におけるシート占有識別のために、複数の圧力感応式のセンサ素子から構成されているいわゆるセンサシートマットを使用することが公知である。このセンサシートマットは車両シートの着座面一面にわたり配置されており、したがって車両シート上に着座している人間または車両シート上に存在する物体によってその車両シートに加えられる力を検出することができる。センサ素子は加えられる重量に応じて抵抗が変化する抵抗素子である。これらの抵抗変化を重量に依存するセンサ信号として抵抗素子において個別に取り出すことができる。したがって評価ユニットにおいてセンサ信号を評価することによって着座プロファイルを作成することができ、この着座プロファイルに基づき車両乗員の着座位置を推量することができるが、シート上に置かれた物体も推量することができる。

アメリカ合衆国特許明細書US 2001/0040056 A1には類似する装置の複数の実施形態が記載されているが、この明細書においては前述の刊行物DE 200 14 200 U1と比較するとセンサ信号を各センサ素子において取り出せるのではなく、並列に結線された抵抗素子の１つまたは複数のネットワークの和信号として取り出せることが記載されているだけである。

センサ素子が個別的に使用されるか、１つまたは複数のネットワークと接続されているセンサ素子として使用されるかに依存せずに、信号評価のためのいわゆるトリガ閾値を規定することができる。センサ素子の和信号または個別信号がこのトリガ閾値を上回ると、センサ素子がトリガされる。すなわちセンサ素子が例えば人間によって覆われているとみなされる。

重量に依存して変化するセンサ素子としての抵抗は通常の場合、一緒に積層化された２つのキャリアフィルムの間に挿入されている。センサ素子は中空部を包囲し、この中空部内にはフィルム上に対向して配置されている導電性の層が設けられており、この導電性の層は圧力が加えられると相互に接近し、圧力がさらに高まると最終的には面状に接触するので、これによりセンサ素子の２つの接触部における圧力に依存する電気抵抗の変化を取り出すことができる。

しかしながら、センサ素子のその種の構造または類似する構造に基づき、また車両シート上または車両シート内への取り付けに基づき、重量感応式の抵抗素子の応答特性は周囲温度に応じて変化するので、乗員識別装置が使用されるべき温度領域内で加えられている重量が一定である場合においてもセンサ信号は変化する。

通常の場合、低い周囲温度でのセンサ信号は高い周囲温度でのセンサ信号よりも低い。これにより以下の問題が生じる可能性がある：シート占有識別装置は非常に低い、殊にマイナスの温度におけるセンサ信号に基づき車両における人間、殊に非常に軽い人間を場合によってはもはや検出できない可能性がある。他方では温度が比較的高い場合には、車両シート上に人間が存在しないにもかかわらず、その車両シート上に人間が存在すると誤って検出される可能性がある。このことは例えば張設された車両カバーによって既に惹起される可能性がある。これを本明細書においては、確かに測定されるが、センサ素子上に加えられる重量には起因しない事前負荷と称する。

これら２つの矛盾する問題により、シート占有識別部がその種の温度に依存するセンサ信号に基づき全ての温度領域、通常の場合−４０℃から＋８０℃の温度領域では最適なシート占有識別を実現することができないという結果がしばしば生じる。

EP 1 210 571 B1（［００１８］〜［００２４］を参照されたい）からは、第１のセンサ素子と第２のセンサ素子とを備えた装置が公知であり、それらのセンサ素子はそれぞれシートの着座面に対応付けられており、且つそれらセンサ素子の第１のセンサ信号および第２のセンサ信号を電気的に取り出し可能であり、それらのセンサ信号はセンサ素子に加えられる重量にそれぞれ依存する。さらにはEP 1 210 571 B1から、少なくとも１つの第２のセンサ素子を用いて温度の影響を補償できることが公知である。

DE 199 47 733 B4（［００１６］〜［００２０］を参照されたい）からは、ニューラルネットワークを用いてシートセンサ素子の出力信号の評価時に温度を一緒に考慮する装置が公知である。

さらにDE 101 44 878 A1（図１；［００１５］〜［００１６］を参照されたい）からは、外部温度センサを用いてシートセンサの信号を補正できる装置が公知である。

したがって本発明の課題は、可能な限り広範な温度領域にわたり可能な限り確実なシート占有識別を実現する、シート占有識別のための装置と方法を提供することである。

この課題は、第１のセンサ素子および第２のセンサ素子を備えた、請求項１記載のシート占有識別のための装置によって解決され、前述のセンサ素子はシートの着座面に対応付けられており、またそれらのセンサ素子の第１のセンサ信号ないし第２のセンサ信号は電気的に取り出し可能であり、それらのセンサ信号はセンサ素子に加えられる重量にそれぞれ依存する。本発明によれば装置が、シート占有の検出のために第１のセンサ信号および／または第２のセンサ信号を周囲温度に依存して選択する選択回路を包含する。これによって、装置がその完全な機能を発揮しなければならない種々の温度領域における使用に関してその都度可能な限り最善に適合されている第１のセンサ素子および第２のセンサ素子を使用することができる。温度領域に応じて選択回路は周囲温度に依存して第１の センサ信号または第２のセンサ信号をシート占有識別のために選択し、それらの信号のうちのどちらかを選択することによりそれぞれの温度領域において乗員の最も確実な識別を期待することができる。選択的に、乗員の確実な識別を第１のセンサ信号および第２のセンサ信号に基づいて期待することができる周囲温度の領域においては、センサ信号を２つともシート占有識別のために使用することができる。

選択回路を電子回路として構成することができる。しかしながら有利には選択回路は、少なくとも一部または完全に計算ユニット内の機能シーケンスとして、殊にマイクロプロセッサ内、有利には装置の評価ユニット内のソフトウェアとして構成されている。

有利には第１のセンサ素子および第２のセンサ素子は同一の面に対応付けられている。このために車両シートにおいてはセンサ素子が有利にはセンサシートマット上に配置されており、このセンサシートマットは面状に車両シートの着座面に取り付けられている。種々の温度領域において第１のセンサ信号も第２のセンサ信号も識別自体のために使用することができるので、センサ素子は有利には空間的に相互に非常に近接して配置されており、その結果センサ素子は可能な限り同等な重量負荷に曝されている。

有利には、以下のようにして少なくとも１つの第１のセンサ素子と少なくとも１つの第２のセンサ素子が区別される。すなわち、第１のセンサ素子の第１のセンサ信号の絶対値が、同一の重量負荷において装置によって検出されるべき重量領域内では装置の測定精度分だけ第２のセンサ素子の第２のセンサ信号の絶対値よりも大きいことによって区別される。したがって重量負荷に対するセンサ素子の異なる感度は既に原理的にセンサ素子の構造によって実現されている。さらに本発明の課題は、請求項５記載の方法によって解決される。

本方法は第１のセンサ素子および第２のセンサ素子を用いて実施され、これらのセンサ素子はそれぞれシートの着座面に対応付けられており、またセンサ素子の第１のセンサ信号および第２のセンサ信号を電気的に取り出し可能であり、それらのセンサ信号はセンサ素子に加えられる重量にそれぞれ依存する。シート占有識別は周囲温度に依存して第１のセンサ信号または第２のセンサ信号に基づき行われる。

有利には、上記において既に説明した装置が使用される。

有利には、複数の周囲温度領域、殊に３つの周囲温度領域において本方法を実施することができる。何故ならば、センサ信号の評価および対応付けに関する計算の手間を僅かなものにとどめることができるからである。

有利には、殊に第１のセンサ信号が考察すべき温度領域において第２のセンサ信号よりも比較的高いセンサ信号を出力する場合には、第１のセンサ信号の評価に基づき比較的低い周囲温度を有する周囲温度領域においてシート占有識別が行われる。したがって第１のセンサ素子の選択はこの周囲温度領域において殊に確実なシート占有識別を実現する。

相応に、殊に第２のセンサ信号が第１のセンサ素子に比べて低いセンサ信号を有し、且つ事前負荷が識別される危険が低減される場合には、比較的高い周囲温度を有する周囲温度領域において乗員識別が有利には第２のセンサ信号に基づき行われる。有利には、先ず少なくとも１つの重量値が乗員識別のために選択された少なくとも１つの第１のセンサ信号または第２のセンサ信号から形成され、続けてこの重量値が閾値と比較され、重量値が閾値を上回る場合には機能をトリガする本発明による方法が使用される。

まさに自動車において識別されたシート占有に基づき適合されるか起動される殊に重要な機能、したがって有利な機能とは、相応に深刻な車両事故の場合における乗員保護手段のトリガ特性である。識別された車両乗員を保護するためには、例えばフロントエアバック、サイドエアバック、ニーエアバックを必要に応じて適応的に膨張させることができる。

しかしながら識別された車両乗員に依存して他の機能もトリガすることができる。自動車においてこの機能としては例えば、安全ベルトが使用されておらず、それと同時に車両乗員が識別された場合の警告指示のアクティブ化が考えられる。しかしながら大抵の場合これらの機能は、乗員拘束手段のトリガと関係があり、可能な限り迅速に人命を救助する機能よりも優先度の低い重要な機能とみなされる。したがって通常の場合、それらの優先度の低い機能または類似する機能をアクティブ化する際には閾値が使用され、この閾値は乗員拘束手段のトリガ特性の前述の適合の際に使用される閾値に比べて高い絶対値を有する。

以下では本発明を複数の図面に基づき詳細に説明する。ここで、
図１は、本発明による装置の実施例を示し、
図２は、第１のセンサ信号または第２のセンサ信号の温度依存性の原理図を示し、また
図３は、温度に依存してセンサ素子に加えられる重量が一定の場合のセンサ信号と温度の関係を概略的にプロットしたものである。

以下においては、全ての図面を通した同一の参照符号はそれぞれ同一の対象または同一の機能を有するものを表す。

図１は本発明による装置の実施例を示す。着座面２および背もたれ１１を有する車両シート１にはセンサシートマット３が配置されており、このセンサシートマット３は重量感応式の第１のセンサ素子Ａおよび重量感応式の第２のセンサ素子Ｂを有し、これらのセンサ素子においては共通のセンサ信号Ｓを評価ユニット７によって取り出すことができ、このセンサ信号Ｓはセンサ素子ＡおよびＢに作用する重量Ｆに関する情報を表す。

択一的に、個々のセンサ信号Ｓを評価ユニット７によって取り出すことができるか、複数の一緒に接続されている第１または第２のセンサ素子Ａ，Ｂの１つの共通のセンサ信号Ｓをそれぞれ取り出すことができる装置も使用することができる。

評価ユニット７はトリガユニット８と接続されており、このトリガユニット８は（図示していない）衝突センサ、例えば加速度センサまたは圧力センサからの信号により衝突事故が推量される場合には、乗員保護手段９、例えばフロントエアバックのトリガを行うことができる。

図２は、第１または第２のセンサ信号Ｓの温度依存性の原理図を示す。縦軸には第１または第２のセンサ信号Ｓが任意の単位でプロットされており、横軸には第１または第２のセンサ素子Ａ，Ｂに加えられる力Ｆが単位ニュートンでプロットされている。

図示されているグラフにおいては、３つの異なる温度＋６５℃、＋２５℃および−２０℃に関してそれぞれ信号経過がプロットされている。これら３つ全ての曲線においては差し当たり測定可能な信号Ｓがセンサ素子Ａ，Ｂにおいて取り出せるようになるまで、最小の力Ｆが相応のセンサ素子Ａ，Ｂに加えられなければならない。この最小の力Ｆは６５℃の周囲温度Ｔにおいては約１５Ｎで最も低く、２５℃の周囲温度Ｔにおいては約２５Ｎで比較的高く、また−２０℃の周囲温度Ｔにおいては約４５Ｎで最も大きいことが分かる。これによってこの場合、比較的高い温度ではセンサ素子Ａ，Ｂ上の重量が比較的小さくても既に車両シート上の車両乗員を既に識別することができる。しかしながらこれにより、単に比較的小さい対象物が車両シート１上に置かれていたか、下方に、例えばシート表面２の近傍にセンサシートマット３が配置されているシート表面２における張力によって信号Ｓが惹起される場合には、センサ信号Ｓの評価に基づき車両シート上の車両乗員の存在が既に誤って推量される可能性が生じる。

図３は、例えば２０Ｎの一定の重量値Ｆが加えられる場合の考えられる出力値Ｓと、−４０℃から＋８５℃の範囲の温度Ｔとの関係を概略的に示す。曲線の上方と下方にある平行線が引かれている２つの領域のうちの一方は過度に大きいセンサ信号Ｓにより車両乗員が誤って識別される可能性がある領域を表し、他方は確実なシート占有識別に関して過度に小さいセンサ信号Ｓが存在する領域を表す。

Ａが付されている曲線は第１のセンサ素子Ａのセンサ信号Ｓの経過を表す。この第１のセンサ信号Ｓはシート占有識別に使用され、この信号に依存して乗員拘束手段のトリガ特性が制御される。したがって、安全ベルト警告ランプのトリガのための基礎として使用される第２のセンサ素子Ｂの第２のセンサ信号Ｓよりも高い第１のセンサ信号Ｓは車両乗員の生命を保護するために直接的に重要である。

第１の領域、すなわち比較的低い周囲温度Ｔ、例えば−４０℃〜−２０℃の第１の周囲温度領域Ｉおよび−２０℃〜＋３０℃の第２の周囲温度領域ＩＩにおいて第１のセンサ信号Ｓの値はトリガ閾値ＡＳを下回る。

しかしながら＋３０℃〜＋８５℃の非常に高い周囲温度領域ＩＩＩにおいては、センサ素子Ａはトリガ閾値ＡＳを上回る平行線の引かれた領域にある第１のセンサ信号Ｓを出力する。この領域ではこのセンサ信号Ｓを乗員拘束手段のトリガ特性を適合させるための基礎として使用することができない。何故ならば、この場合センサ信号Ｓは過度に信頼性がないものと見なされなければならないからである。温度領域ＩＩＩにおいてはこのためにむしろ第２のセンサ素子Ｂの第２のセンサ信号Ｓが使用され、この第２のセンサ信号Ｓはこの温度領域ＩＩＩにおいて確実なシート占有識別を依然として保証するには十分な高さの信号を有している。

中間の温度領域ＩＩにおいては第１のセンサ信号Ａが通常の割り当てに応じて使用される。つまり乗員拘束手段のトリガを制御するための基礎として使用される。同様に、この中間の温度領域ＩＩにおいては第２のセンサ信号Ｂが安全ベルト警告ランプまたは安全ベルト警告ブザーのトリガに関する判定の基礎として使用されるか、優先順位の低い他の機能に関する判定の基礎として使用される。

−４０℃〜−２０℃の非常に低い温度を有する温度領域Ｉにおいては、しばしば第１および第２のセンサ信号Ｓを検出する際の測定精度に起因して、シートが占有されているか否かを確実に判定することができないほど第２のセンサ信号Ｂは低い。この温度領域では比較的高い第１のセンサ信号Ｓが乗員拘束手段のトリガ特性の制御のためにも安全ベルト警告機能のためにも使用される。

本発明による装置の実施例。 第１のセンサ信号または第２のセンサ信号の温度依存性の原理図。 温度に依存してセンサ素子に加えられる重量が一定の場合のセンサ信号と温度の関係。

Claims (13)

1. 第１のセンサ素子（Ａ）および第２のセンサ素子（Ｂ）を有する、シート占有を識別する装置であって、
   前記第１のセンサ素子（Ａ）および前記第２のセンサ素子（Ｂ）はシート（１）の面に対応付けられており、前記第１のセンサ素子（Ａ）において第１のセンサ信号を電気的に取り出し可能であり、且つ前記第２のセンサ素子（Ｂ）において第２のセンサ信号を電気的に取り出し可能であり、前記第１のセンサ信号および前記第２のセンサ信号は前記第１のセンサ素子（Ａ）および前記第２のセンサ素子（Ｂ）に加えられる重量（Ｆ）にそれぞれ依存する形式のシート占有を識別する装置において、
   シート占有の識別に関して第１のセンサ信号および／または第２のセンサ信号を周囲温度に依存して選択する選択回路を有することを特徴とする、シート占有を識別する装置。
2. 前記第１のセンサ素子（Ａ）および前記第２のセンサ素子（Ｂ）は実質的に同一の面に対応付けられている、請求項１記載の装置。
3. 前記第１のセンサ素子（Ａ）の前記第１のセンサ信号（Ｓ）の絶対値が、同一の重量負荷（Ｆ）において装置によって検出されるべき重量領域内では装置の測定精度分だけ前記第２のセンサ素子（Ｂ）の前記第２のセンサ信号（Ｓ）の絶対値よりも大きいことによって、少なくとも１つの第１のセンサ素子（Ａ）と少なくとも１つの第２のセンサ素子（Ｂ）が区別される、請求項１または２記載の装置。
4. センサ素子が内部に配置されているセンサシートマットである、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 第１のセンサ素子（Ａ）および第２のセンサ素子（Ｂ）を用いてシート占有を識別する方法であって、
   前記第１のセンサ素子（Ａ）および前記第２のセンサ素子（Ｂ）はそれぞれシートの面に対応付けられており、前記第１のセンサ素子（Ａ）において第１のセンサ信号を電気的に取り出し可能であり、且つ前記第２のセンサ素子（Ｂ）において第２のセンサ信号を電気的に取り出し可能であり、前記第１のセンサ信号および前記第２のセンサ信号は前記第１のセンサ素子（Ａ）および前記第２のセンサ素子（Ｂ）に加えられる重量（Ｆ）にそれぞれ依存する形式のシート占有を識別する方法において、
   前記第１のセンサ信号または前記第２のセンサ信号に基づいて、周囲温度（Ｔ）に依存してシート占有識別を行うことを特徴とする、シート占有を識別する方法。
6. 請求項１から４までのいずれか１項記載の装置を使用する、請求項５記載の方法。
7. 複数の周囲温度領域、有利には３つの周囲温度領域において機能し、
   比較的低い周囲温度（Ｔ）を有する周囲温度領域において前記第１のセンサ信号（Ｓ）に基づきシート占有識別を行う、請求項５または６記載の方法。
8. 複数の周囲温度領域、有利には３つの周囲温度領域において機能し、
   比較的高い周囲温度（Ｔ）を有する周囲温度領域において前記第２のセンサ信号（Ｓ）に基づきシート占有識別を行う、請求項５または６記載の方法。
9. 乗員識別に関して選択された少なくとも１つの第１のセンサ信号または少なくとも１つの第２のセンサ信号から重量値を形成するステップと、
   前記重量値を閾値と比較するステップと、
   前記重量値が前記閾値（ＡＳ）を上回った場合には乗員保護機能をアクティブ化するステップとに基づき、シート占有識別を行う、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 第１の重量値、第１の閾値（ＡＳ）および第１の乗員保護機能を用いて、請求項７を引用する請求項９記載の第１の方法を実行し、第２の重量値、第２の閾値および第２の乗員保護機能を用いて、請求項８を引用する請求項９記載の第２の方法を実行する、シート占有識別を行う方法。
11. 前記第１の閾値は前記第２の閾値よりも低い絶対値を有する、請求項１０記載の方法。
12. 前記第１の乗員保護機能は事故時の乗員拘束手段（ＳＢＥ）のトリガ特性の適合を含む、請求項９または１０記載の方法。
13. 前記第２の乗員保護機能は、安全ベルト（ＳＢＲ）が使用されていない場合に車両乗員に対する警告指示の出力を含む、請求項９から１２までのいずれか１項記載の方法。

Images