用于对车辆乘客进行分类的系统的制作方法

专利名称：用于对车辆乘客进行分类的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对车辆乘客进行分类的系统，该系统对坐在车辆 座位上的乘客进行分类，从而只为一定年龄或比该年龄大的乘客或者 具有一定身体条件的乘客展开安全气囊。
背景技术：
最近，在许多情况下，为了车辆乘客的安全，在乘客座位和驾驶 员座位中安装了安全气囊。当车辆之间发生碰撞时，这样的安全气囊 展开从而保护车辆的乘客。对于成人的情况，使用安全气囊方面没有 问题，但是对于小孩的情况，展开的安全气囊可能是威胁其生命的危 险因素。
因此，在国外一些国家建立了针对安全气囊展开的坐在乘客座位 上的实际车辆乘客的安全评估标准，例如FMVSS 208， CMVSS 208等。
图1显示了安全气囊展开的标准，大多数车辆制造公司采用该标准以 满足FMVSS 208标准。参考图l，对于成人的情况，安全气囊展开； 但对于6岁或更小的小孩，则防止安全气囊展开。这是为了利用单独 的儿童约束系统(CRS)而不是利用安全气囊来保护六岁或更小的小孩 免受意外。
如上所述，为了在成人和小孩之间单独地控制安全气囊的展开， 必须在座位上安装能够识别坐在车辆座位上的乘客的车辆乘客分类系 统。目前使用的一些车辆乘客分类系统另外利用了成人和小孩的臀部 形状的差别，但是所有的系统基本上都利用了成人和小孩的体重差别。
但是，以上述成人和小孩之间的体重差别为分类标准的传统车辆
乘客分类系统是有问题的，因为其对不同情况和条件的适应性较差。
图2中显示了一个这样的例子。即通常，分辨成人和六岁或更小的儿 童所需的体重差设置好了。然而，当成人没有以很好的姿势和/或位置 坐好的时候，传统的车辆乘客分类系统存在错误地将这样的成人判定 为六岁左右的小孩的风险。在这种情况下，如果发生车祸，该成人将 不会被安全气囊保护。相反地，也存在六岁左右的儿童被错误地判定 为成人从而展开安全气囊的风险。
此外，传统车辆乘客分类系统的问题在于其未提供用于诊断内部 错误的方法。由于当意外发生时安全气囊是否应被展开对于车祸中的 乘客来说可以是一个因素，因此必须消除这种错误的风险。
另外，传统的车辆乘客分类系统的一些缺点在于其限制了座位的 设计，因为必须在座位覆盖面下安装其中具有传感器的塑料垫子，或 必须在座位中安装单独的结构，。

发明内容
因此，针对现有技术中存在的上述问题，本发明意在提供用于对 车辆乘客进行分类的系统，该系统降低了错误的乘客分类的可能性， 从而可以在需要时正确地展开安全气囊。
本发明还意在提供用于对车辆乘客进行分类的系统，该系统具有 自诊断能力，从而防止在各种情况下发生的错误的乘客分类。
本发明还意在提供用于对车辆乘客进行分类的系统，该系统具有 不限制车辆座位设计的新结构。
为了实现上述改进，本发明提供了用于对车辆乘客进行分类的系 统，该系统测量当车辆乘客坐在座位上时电流中发生的变化，并利用 测得的电流变化判定乘客是否就坐以及就坐的是哪种乘客。电流变化 的测量可以以这种方式执行，即对形成于车辆车体和安装在座位覆盖 面下的导体之间、根据乘客的介电常数变化的电容以及随该电容变化 的电荷量进行测量。
由于本发明的车辆乘客分类系统通过测量电流而不是通过测量乘 客的体重来对乘客进行分类，因此可以使用覆盖有具有优良导电性的 材料的薄的导电箔或片作为系统的材料，从而提高了设计座位方面的自由度。此外，通过测量电流变化，系统具有自诊断的能力。需要周 期性地执行系统的自诊断。
优选地，乘客类型的判定或系统的自诊断通过将连续几次测得的 电流值和预设的比较值作比较来执行。此执行方式用来使得条件变化 时可能会偶然发生的系统的错误判定最小化。
同时，在本发明中，不展开安全气囊的目标从六岁或更小的儿童 变为一岁或更小的婴儿。在这种情况下，由于甚至对于三岁或六岁的 小孩来说都必须展开安全气囊，因此存在需要降低由展开安全气囊引 起的儿童的伤害水平的责任。然而，最近已开发出比传统安全气囊软 的安全气囊，因此选择不展开安全气囊的目标的标准已经朝着更好的 方向改变。另外，由于不展开安全气囊的目标被设为一岁或更小的婴 儿，系统可以更可靠地防止由于乘客的姿势和/或位置的变化错误地把 成人判定为小孩的问题。通过参考图3可以容易地理解该标准变化的 用处。即由于小孩和成人之间的差异比现有技术中的差异大得多，因 此可以降低系统的错误乘客分类的可能性。后面将具体描述识别落入 差异区域中，即灰色区域中的乘客的方法。
在附图以及后面的具体实施方式
中，本发明的上述特征和优点将 显而易见，或者说在附图以及后面的具体实施方式
中更加具体地展示 了本发明的上述特征和优点，附图合并于此构成本说明书的一部分，具体实施方式
以例子的方式和附图一起解释了本发明的原理。


现在将参考附图所示的本发明的某些例示性实施方案，具体描述 本发明的上述和其他特征，在下文中例示性实施方案仅以说明性的方 式给出，而不是对本发明的限制，其中
图1是显示传统安全气囊展开标准的图； 图2是显示图1所示的安全气囊展开标准的问题的图； 图3是显示根据本发明的用于对车辆乘客进行分类的系统中安全 气囊展开标准的图4是显示根据本发明的车辆乘客分类系统的构造的示意图5是显示根据本发明的如图4所示的车辆乘客分类系统的使用
的示意图6是显示利用根据本发明的如图4所示的车辆乘客分类系统对 车辆乘客进行分类的过程的流程图7是显示当乘客的识别较为模糊时应用于基于图6的流程图的 乘客分类的特征化车辆乘客分类方法的图8是显示图4所示的车辆乘客分类系统的自诊断过程的流程以及
图9是显示根据本发明的图4所示的车辆乘客分类系统中的另一 自诊断过程的流程图。
然而，应了解的是，附图不必按比例绘制，而是呈现说明本发明 的基本原理的各种优选特征的简化的表现形式。此处揭示的本发明的 具体设计特征，包括例如具体尺寸、方向、位置和形状，将部分地由 具有特定目的的应用方式和使用环境所确定。
在附图中，附图标记在所有附图中指代本发明中相同或相等的部件。
具体实施例方式
以下将具体地以本发明的不同实施方案为参考，实施方案的例子 在附图和下面的描述中说明。在结合例示性实施方案对本发明进行描 述时，应该了解到，这种描述并不使得将本发明限制于那些例示性实 施方案中。相反的，本发明不只包含例示性实施方案，还包函各种替 代形式、修改形式、等效形式和其他实施方案，这些都可以包含在所 附权利要求所限定的本发明的精神和范畴内。
参考图4和图5，根据本发明，描述了用于对车辆乘客进行分类的 系统的构造的实施方案。
该系统包括用于测量当乘客坐在车辆座位上时发生的电流中的变 化的检测器50，以及用于根据检测器50测得的电流量识别乘客的控制 器60。
检测器50包括用于测量电流中的变化的感测单元10、电流表20、 AC电源30和开关电路40。
感测单元10安装在座位的覆盖面下，适合于把电荷的量的变化传
递至电流表20，当乘客坐在该座位上时这种电荷产生于感测单元10 的上部。感测单元10通过利用一种结构来实现，在该结构中，在彼此 电气连接的上感测导体11和下防护导体(guard conductor)12之间插入 绝缘体13。上感测导体11可以由具有优良导电性的金箔或银箔形成， 或者由覆盖这种导电材料的片形成。下防护导体12是允许上感测导体 11仅仅将由于乘客坐在上感测导体11上而导致的电流中的变化传递给 电流表20的元件。这样的下防护导体12可以由与上感测导体11的材 料相同或类似的材料制成。然而，下防护导体12必须比上感测导体11 大，从而上感测导体11可以与上感测导体11下面的车体1或类似物 件绝缘。
同时，在上感测导体11和下防护导体12之间布置二极管14。安 装二极管14以保持从下防护导体12流向上感测导体11的电流的向前 方向。也就是说，二极管14只允许电流以向前的方向流过，并在正常 状态下阻止电流以相反的方向流动。对于车辆乘客分类系统的自诊断 来说，这一点是有用的。
在本发明的一个典型实施例中，可安装电流表20以使上感测导体 11测量从上感测导体11传输的电流量。
通过使用具有四个开关41至44的电路来实现开关电路40，开关 电路40可以使得感测单元10和电流表20彼此连接，从而与感测单元 和电流表构成一个或多个闭合电路。通过选择性地打开或关闭四个开 关41至44可以构造一个或多个闭合电路。根据后面将具体描述的系 统的使用实例，开关电路40可以构成三个不同的闭合电路。
从AC电源30向开关电路40提供AC电能。AC电源30可以是 用于把电池的DC电能转换成AC电能的AC转换器。
控制器60通过将检测器50测得的电流量与比较值相比较来判定 乘客是否就坐以及就坐的是哪种乘客，并把判定结果传递至安全气囊 控制单元(Airbag Control Unit, ACU)，该传递是通过ACU接口 70进 行的。控制器60可以包括作为用于与ACU接口 70通信的组件的收发 电路。
同时，该系统可进一步包括用于降低电磁噪音的电磁干扰(EMI)滤 波电路。
参考图6和7以及上述附图，根据本发明，描述利用该车辆乘客 分类系统对车辆乘客进行分类的典型过程。
当乘客分类循环开始时，控制器60闭合第一和第二开关41和42， 打开第三和第四开关43和44，并通过将检测器50测得的电流值X和 下面的预设比较值相比较来判定乘客是否就坐以及就坐的是哪种乘 客。
零值当乘客没有坐在座位上时的电流值。
婴儿最大值(Acrs):当假设被儿童约束系统(CRS)保护的一岁或更 小的婴儿坐在座位上时的最大电流值。对于该值，可在多次试验和统 计记录的结果的基础上推导出最优值。
成人最小值(Aadt):当假设成人坐在座位上时的最小电流值。与婴 乂L最大值类似，该值可从试验和统计记录的结果中获得。
阈值(Athd):婴儿最大值(Acrs)和成人最小值(Aadt)之间的电流值， 其优选设置为婴儿最大值(Acrs)和成人最小值(Aadt)之间的中间值。
基于测得的电流值X和比较值的比较的判定标准如下所述。
如果X-零值则是乘客没有就坐的状态
如果零值〈X〈Athd，则是婴儿就坐的状态
如果Athd《X〈Aadt，则是成人就坐的状态
参考图6，部分地描述将测得的电流值X和预设的比较值相比较 并执行判定的方法。
控制器60连续几次判定测得的电流值X是否等于或大于成人最小 值(Aadt)。例如，控制器60判定检测器50连续三次测得的每一向前的 电流值是否等于或大于成人最小值(Aadt)。如果判定结果连续三次都选 择"是"，则控制器判定乘客是成人，并将乘客座位安全气囊打开信号 (Passenger Air Bag ON: PAB ON)传递至ACU。相反地，如果判定结果 连续三次都选择"否"，则控制器60连续三次判定测得的电流值是否 小于婴儿最大值(Acrs)。在这种情况下，如果连续三次判定测得的电流 值X小于婴儿最大值(Acrs)，则控制器判定乘客是一岁或更小的婴儿， 并将PAB OFF信号传递至ACU。
同时，如图7所示，当测得的电流值X存在于靠近阈值(Athd)的 区域X1或X2中时，系统的判定可能是不正确的。当测得值X靠近阈 值(Athd)时，存在系统对乘客的判定在任何时候甚至可能随乘客姿势的
轻微改变或类似情况而改变的风险。这样的判定错误发生在极端异常 的情况下，但可能导致用户不信任系统，因此必须除去这种判定错误。 因此，在本发明中，根据下面的标准对乘客分类从而判定乘客的类型。
对于AcrS《X<Athd:判定以这种方式变化，即只有当满足此条件 以后测得的电流值等于或大于成人最小值(Aadt)时，才判定乘客是成 人，随后把PABON信号传递至ACU。
对于Athd《X<Aadt:判定以这种方式变化，即只有当满足此条件 以后测得的电流值等于或小于婴儿最大值(Acrs)时，才判定乘客是婴 儿，随后把PAB OFF信号传递至ACU。
即使在上述情况下，也需将连续几次检测到的测得电流值和比较 值相比较。
同时，上述乘客分类过程中测得的电流值X和比较值是向前的电 流值。然而，应注意到，即使不提供二极管14也可执行乘客分类循环。
参考图8和图9以及上述附图，描述车辆乘客分类系统的自诊断 过程。
图8是显示诊断由于感测单元10中的过度潮湿而发生的系统错误 的过程的流程图。
当感测单元10中过度潮湿时，电流表20测得的电流值增加，从 而即使婴儿坐在座位上，系统也可能错误地判定乘客是成人。因此， 为了解决这一问题，系统周期性执行图8所示的潮湿错误诊断循环。
当潮湿错误诊断循环开始时，闭合第一和第三开关41和43，打开 第二和第四开关42和44。此外，当以反向流过二极管14的电流值Y 等于或大于预设的比较反向电流值L时，控制器60判定车辆乘客分类 系统中发生错误，并把警告信号传递至ACU。比较反向电流L是当不 存在潮湿错误时的反向电流值，由于二极管14的原因，其通常具有接 近0的值。即使在这种情况下，也要连续几次执行电流值Y的测量以 及电流值Y与预设的比较反向电流值L的比较。
图9是显示了诊断由于感测单元10的老化而发生的系统错误的过 程的流程图。
当感测单元10或开关电路40老化或损坏时，电阻值增加。在这
种情况下，即使婴儿坐在座位上，乘客也可能被错误地判定为成人。 因此，系统必须周期性地诊断老化错误。
当系统的老化错误诊断循环开始时，闭合第二和第四开关42和 44，打开第一和第三开关41和43。当以正向流过二极管14的电流值 Z等于或小于预设的比较正向电流值M时，控制器60判定车辆乘客分 类系统中发生错误，并把警告信号传递至ACU。在这种情况下，当感 测单元10处于良好状态下的时候，比较正向电流值M与二极管的正 向电流值相对应。连续几次执行电流值Y的测量以及电流值Z与预设 的比较正向电流值M的比较。
如上所述，本发明提供一种车辆乘客分类系统，其优点在于，由 于一岁或更小的婴儿与成人之间的体重差异，也就是灰色区域增加， 而这种差异是识别婴儿和成人所需要的，因此，错误的乘客分类的可 能性降低，并且可以在需要时正确地展开安全气囊。此外，本发明的 优点还在于，对于乘客具有接近阈值(Athd)的电流值的情况，防止了是 否展开安全气囊的判定根据乘客的姿势或其他状况频繁改变的现象， 从而在防止错误乘客分类的发生的同时增进客户对系统的信任度。
此外，本发明的车辆乘客分类系统的优点还在于，其对由于感测 乘客的传感器周围的潮湿而引起的或由于系统老化而引起的错误操作 进行诊断，并提供警告，从而增进客户对系统的信任度，并防止由错 误的乘客分类所导致的事故的发生。
此外，本发明的车辆乘客分类系统的优点还在于，其可以使用传 感器测量电流中的变化，并可使用以覆盖有金或银的片为例的材料作 为传感器的材料，从而车辆座位的设计不受传感器的限制。
虽然为了说明的目的揭示了本发明的优选实施方案，但本领域的 技术人员应认识到，不背离所附权利要求中揭示的本发明的范围和精 神，可以作出各种修改、添加和替换。
权利要求
1、一种用于对车辆乘客进行分类的系统，包括检测器，该检测器安装在车辆座位中，并适合于感测当乘客坐在座位上时产生的电流中的变化；以及控制器，该控制器用于利用所述检测器测得的电流值判定乘客是否就坐以及就坐的是哪种乘客，并把判定结果传递至安全气囊控制单元，所述控制器进行操作，其中，所述控制器将测得的电流值(X)与预设的零值、婴儿最大值(Acrs)、成人最小值(Aadt)以及存在于婴儿最大值和成人最小值之间的阈值(Athd)相比较，从而当X＝零值时判定没有乘客就坐，当零值＜X＜Athd时判定就坐的是婴儿，并且当Athd≤X＜Aadt时判定就坐的是成人，所述控制器以这样的方式改变其判定，即当Acrs≤X＜Athd时，当满足此条件后测得的电流值等于或大于成人最小值(Aadt)时，判定乘客是成人，以及所述控制器以这样的方式改变其判定，即当Athd≤X＜Aadt时，当满足此条件后测得的电流值等于或小于婴儿最大值(Acrs)时，判定乘客是婴儿。
2、 如权利要求l所述的系统，其中，当判定有至少一种乘客时， 所述控制器将连续几次测得的电流值与预设的比较值相比较，从而判 定乘客的种类。
3、 一种用于对车辆乘客进行分类的系统，包括检测器，该检测器安装在车辆座位中，并适合于感测当乘客坐在 座位上时产生的电流中的变化；以及控制器，该控制器用于利用所述检测器测得的电流值判定乘客是 否就坐以及就坐的是哪种乘客，并把判定结果传递至安全气囊控制单 元，其中，所述检测器包括 感测单元，该感测单元安装在座位的覆盖面下，其构造使得在彼此电气连接的感测导体和防护导体之间插入绝缘体；电流表，该电流表用于测量来自感测单元的电流量；以及 开关电路，该开关电路被提供有AC电能，并适合于把感测单元连接到电流表，从而与感测单元和电流表构成一个或多个闭合电路。
4、 如权利要求3所述的系统，其中所述控制器将测得的电流值PQ与预设的零值、婴儿最大值(Acrs)、 成人最小值(Aadt)以及婴儿最大值(Acrs)和成人最小值(Aadt)之间的阈 值(Athd)相比较，从而当乂=零值时判定没有乘客就坐，当零值〈X〈Athd 时判定就坐的是婴儿，并且当Athd《X<Aadt时判定就坐的是成人，所述控制器以这样的方式改变其判定，即当Acrs《X〈Athd时，当 满足此条件后测得的电流值等于或大于成人最小值(Aadt)时，判定乘客 是成人，以及所述控制器以这样的方式改变其判定，即当Athd《X〈Aadt时，当 满足此条件后测得的电流值等于或小于婴儿最大值(Acrs)时，判定乘客 是婴儿。
5、 如权利要求3所述的系统，其中，所述开关电路连接到二极管。
6、 如权利要求5所述的系统，其中，所述二极管布置在所述感测 导体和所述防护导体之间。
7、 如权利要求5所述的系统，其中，所述控制器选择性地打开/ 关闭开关电路的开关，判定以反方向流过所述二极管的电流值(Y)是否 等于或大于预设的比较反向电流值(L)，如果该电流值(Y)等于或大于该 比较反向电流值(L)，判定所述车辆乘客分类系统中发生了系统错误， 并把警告信号传递至安全气囊控制单元。
8、 如权利要求5所述的系统，其中，所述控制器选择性地打开/ 关闭开关电路的开关，判定以正方向流过所述二极管的电流值(Z)是否等于或小于预设的比较正向电流值(M)，如果该电流值(Z)等于或小于该 比较正向电流值(M)，判定所述车辆乘客分类系统中发生了系统错误， 并把警告信号传递至安全气囊控制单元。
9、如权利要求7或8所述的系统，其中，所述控制器将连续几次 测得的电流值和比较反向电流值(L)和比较正向电流值(M)的预设的比 较值相比较，从而判定是否发生了系统错误。
全文摘要
本发明涉及用于对车辆乘客进行分类的系统，该系统使安全气囊只为特定类型或特定状况的乘客展开。该系统包括检测器和控制器，所述检测器安装在车辆座位中，并适合于感测当乘客坐在座位上时产生的电流中的变化，所述控制器用于利用所述检测器测得的电流值判定乘客是否就坐以及就坐的是哪种乘客，并把判定结果传递至安全气囊控制单元。该系统降低了错误的乘客分类的可能性。
文档编号B60R21/015GK101337529SQ200710169258
公开日2009年1月7日 申请日期2007年11月7日 优先权日2007年7月4日
发明者赵英男, 金容善 申请人:现代自动车株式会社;起亚自动车株式会社