用于分類座椅乘員類型的車輛座椅熱敏電阻的制作方法
【專利摘要】提供了用于區分成人和兒童乘客、以及就坐在兒童約束系統中的那些兒童乘客和就坐在兒童加高座椅中的那些兒童乘客的基于熱敏電阻的系統和方法。本發明包括至少一個分類熱敏電阻/溫度傳感裝置、至少一個參考熱敏電阻、計算和將狀況分類的算法、以及相關的配線和硬件。分類熱敏電阻/溫度傳感裝置設置在座椅墊層組件和座椅靠背內。溫度傳感器用于檢測在通過座椅飾面與墊層接觸的對象和——如果適用的話——一些座椅舒適基底材料之間的熱傳遞。可以設置參考熱敏電阻以提高分類測定的魯棒性。根據至少在分類傳感器和參考傳感器之間的溫度變化的大小和/或速率，算法計算和將狀況分類。
【專利說明】
用于分類座椅乘員類型的車輛座椅熱敏電阻
技術領域
[0001 ]本發明總體涉及車輛座椅和安全系統。更具體地說，本發明涉及將座椅乘員類型之間的差異分類的方法和系統，借此在兒童座椅中的兒童可以與在加高座椅中的兒童和成人區分開。
【背景技術】
[0002]機動車輛的安全系統給在前和后座椅上就坐的乘客提供被動和主動的保護。這些系統的效果依賴于一些因素，包括就座乘客的類型。在后座椅中，一些乘客是成人而另一些是兒童。對于兒童，一些可能位于兒童約束系統(CRS)中而其他兒童可能位于加高座椅
(booster seat)中。理想的安全系統將適合區分這些乘客和--在兒童的情況下--其座椅類型。
[0003]建議兒童占用后座椅達某一點，因此需要對后座椅識別系統的改進。然而，這樣的改進也可以應用于前座椅分類。這樣的部件結合其它現有系統還可以給目前的分類方法增加額外置信度或粒度，或根據最終的執行或許作為那些系統的替代物。
[0004]因此，提供能夠區分三種狀況一一就坐的成人相比于就坐的兒童，以及如果是兒童，就坐在CRS中的兒童相比于就坐在加高座椅中的兒童一一的安全系統是需要的。
【發明內容】
[0005]本發明針對區分成人和兒童車輛乘客以及就坐在CRS中的兒童和就坐在加高座椅中的兒童的需求的解決方案。此處披露的本發明依賴于，即使在有衣服的情況下，人類與非生命物體不同地傳遞和吸收熱量的事實。
[0006]特別地，本發明提供了用于最低限度地分開三種狀況一一成人相比于在CRS中的兒童相比于在加高座椅上的兒童——的基于溫度的方法。盡管熱敏電阻是這樣的傳感器的優選的非限制性示例，但可以使用不同的熱傳感器。因為熱敏電阻的電阻比常規電阻器的電阻隨溫度變化更大，因此該類型的電阻器對局部溫度的變化高度敏感。然而，應當理解的是常規的電阻器和電阻式溫度檢測器(RTD)可以適合在本發明中使用。
[0007]本發明包括至少一個分類熱敏電阻/溫度傳感裝置、至少一個參考熱敏電阻、計算和將狀況分類的算法、以及相關的配線和硬件。
[0008]分類熱敏電阻/溫度傳感裝置位于車輛的座椅墊層組件內并且一個設置在座椅靠背組件內。溫度傳感器用于檢測在通過座椅飾面與墊層接觸的對象和一一如果適用的話一一一些座椅舒適基底材料(例如泡沫)之間的熱傳遞。
[0009]可以提供參考熱敏電阻以提高分類測定的魯棒性。例如，現有熱敏電阻的使用可以用于參考值比較并且測量“參考”和每個“分類”傳感器之間的變化率以及測量溫度差的大小，現有熱敏電阻例如是提供車輛外部溫度的那些、與車輛的一或多個排中的內部氣候控制有關的那些。
[0010]算法根據至少一個分類傳感器和一個或多個參考傳感器之間的至少溫度變化的大小和/或變化率計算和將狀況分類。
[0011]本發明提供了比已知的系統具有較少的復雜性并且更有效地區分就坐乘客的類型的先進的技術。本發明將新的算法和現今的改進的熱敏電阻與現有車輛技術結合。
[0012]當結合附圖時，從以下詳細說明的優選實施例中，以上優勢和其它優勢和特征將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0013]為了更完整地理解本發明，現在參照附圖中更詳細說明并且通過本發明的示例在以下描述的實施例，其中:
[0014]圖1是具有本發明的傳感器布置的座椅的側視圖；
[0015]圖2說明了本發明的圖1的座椅，其示出了就坐的成人乘客；
[0016]圖3說明了本發明的圖1的座椅，其示出了在加高座椅中就坐的兒童乘客；
[0017]圖4說明了本發明的圖1的座椅，其示出了在兒童約束系統中就坐的兒童乘客；
[0018]圖5是根據本發明的車輛座椅的傳感器布置的第一可供選擇的實施例的透視圖；
[0019]圖6是根據本發明的車輛座椅的傳感器布置的第二可供選擇的實施例的透視圖；
[0020]圖7是根據本發明的車輛座椅的傳感器布置的第三可供選擇的實施例的透視圖。
【具體實施方式】
[0021]在以下附圖中，相同的附圖標記用于表示相同的部件。在以下的說明書中，不同的操作參數和部件被描述用于不同構造的實施例。這些具體的參數和部件是被包括作為示例并且不意味著限制。
[0022]參照圖1，顯不了本發明的座椅的側視圖。總體表不為10的座椅包括座椅靠背12和座椅底座14。應當理解的是，示出的座椅10僅用于說明的目的并且因此座椅靠背12和座椅底座14的形狀和大小不是為了限制。
[0023]座椅10包括用于感測乘客的存在和類型的分類熱傳感器。分類熱傳感器可以是任何類型的溫度傳感器，但熱敏電阻是優選的非限制性示例。特別地，座椅靠背12配備有至少一個分類熱傳感器16并且座椅底座14配備有至少一個分類熱傳感器18。所不的分類熱傳感器16和18的數量和位置僅是示意的，因為在座椅靠背12和座椅底座14中的不同位置可以設置額外的熱傳感器。分類熱傳感器16和18優選位于座椅泡沫和座椅飾面之間并且可以嵌入座椅泡沫中。
[0024]分類熱傳感器16和18給控制器20提供輸出信號。控制器20還可以接收來自參考傳感器的額外的信息，例如但不限于外部溫度傳感器22、設置在一或多個排或位置中的內部氣候傳感器24、例如安裝在擋風玻璃、天窗或其它玻璃頂部、側面或后玻璃上以檢測陽光照度的安裝在玻璃上的溫度傳感器26、座椅中的氣候控制溫度傳感器28、插扣傳感器30、位于座椅靠背12中的第一乘員重量傳感器32、以及位于座椅底座14中的第二乘員重量傳感器34。這些傳感器的一個或多個可以是當今車輛中常見的乘員分類系統(OCS)的一部分。參考傳感器22、24、26、28、30、32和34可以是單一功能或多功能的并且可以非常靠近座椅10放置或可以根據它們的功能相隔較遠地設置。參考傳感器22、24、26、28、30、32和34可以放置在座椅靠背12或座椅底座14上、其內或鄰近座椅靠背12或座椅底座14處。另外，單獨或結合使用。這些參考傳感器比較與分類熱傳感器16和18有關的熱狀況的大小或變化率。如同分類熱傳感器16和18，參考傳感器22、24、26、28、30、32和34可以是任何類型的傳感器，例如但不限于熱敏電阻。
[0025]控制器20接收由分類熱傳感器16和18產生的信息以及由參考傳感器22、24、26、28、30、32和34產生的信息，以及使用編程的算法根據分類熱傳感器16和18的至少一個和參考傳感器22、24、26、28、30、32和34的一個或多個之間的至少溫度變化的大小和/或變化率來計算并且分類狀況。嵌入在控制器20的算法中的熱分類系統可以與非熱信息結合，例如由插扣開關檢測器、座椅重量傳感器、熱圖像、基于視覺的形狀/圖案檢測、或其它乘員分類系統產生的信息，以進一步增強分類的魯棒性和/或粒度。
[0026]一旦根據來自分類熱傳感器16和18和來自參考傳感器22、24、26、28、30、32和34的輸入對乘客的類型進行分類，就坐的乘員被分類并且然后該信息傳遞給車輛的安全系統36的一個或多個元件，例如安全氣囊展開控制器。
[0027]圖2、3和4說明了其中具有不同的就坐乘客的座椅10。圖2說明了在座椅1中就坐的成人乘員O。對于該類型的乘客，分類熱傳感器16和18都感測溫度增高。該信息被傳遞給控制器20，并且根據接收自參考傳感器22、24、26、28、30、32和34的信息，座椅乘員被分類為成人乘員。
[0028]圖3說明了在位于座椅10中的加高座椅B中就坐的更大的兒童乘員LC。對于在加高座椅B中的該類型的乘客，僅位于座椅靠背12中的分類熱傳感器16感測溫度。由于加高座椅B，位于座椅底座14中的分類熱傳感器18與兒童乘員LC的體溫隔離以及因此沒有感測到溫度的變化。該信息被傳遞給控制器20，并且根據接收自參考傳感器22、24、26、28、30、32和34的信息，座椅乘員被分類為在加高座椅中就坐的兒童。
[0029]圖4說明了在設置在座椅10中的兒童約束系統CRS中就坐的更小的兒童乘員SC。對于在兒童約束系統CRS中的該類型的乘客，位于座椅靠背12中的分類熱傳感器16或位于座椅底座14中的分類熱傳感器18都沒有感測到溫度，因為由于兒童約束系統CRS使分類熱傳感器16和18都與兒童乘員SC的體溫隔離。該信息連同由乘員分類系統產生的信息一起傳遞給控制器20并且座椅乘員被分類為在兒童約束系統中就坐的兒童。
[0030]盡管圖1-4說明了本發明的具有安裝在基礎座椅中的分類熱傳感器16和18的基礎座椅，應當理解的是其它布置也許是可能的。圖5-7說明了在車輛座椅上的分類傳感器的數量和布置的一些可能的變化方案。圖5-7所示的傳感器陣列被提供用于更精確的檢測，或提供用于檢測可以表示與小的成人乘員截然相反的大的成人乘員的漸變的網格，其中輻射熱模式被傳播開，或表面區域上的熱表示乘員的大小。該陣列還可以進行調整以應對衣服的影響。應當理解的是圖5-7所示的變化方案僅是作為說明性的并且不作為限制，因為在不偏離本發明的精神或范圍的情況下其它變化方案是可能的。
[0031]參照圖5，顯示了總體表示為40的根據本發明的第一變化方案的座椅的透視圖。座椅40包括座椅靠背42和座椅底座44。多個分類熱傳感器46設置在座椅靠背42中。多個分類熱傳感器48設置在座椅底座44中。分類熱傳感器46和48的數量和布置僅是為了說明的目的并且不作為限制。
[0032]參照圖6，顯示了總體表示為50的根據本發明的第二變化方案的座椅的透視圖。座椅50包括座椅靠背52和座椅底座54。分類熱傳感器56設置在座椅靠背52中而一對分類熱傳感器58和58，設置在座椅底座54中。示出的有關分類熱傳感器56、58和58，的同心環說明了與就坐的乘員最直接接觸具有最大的熱傳感效應的事實。
[0033]參照圖7，顯示了總體表示為60的根據本發明的第三變化方案的座椅的透視圖。座椅60包括座椅靠背62和座椅底座64。分類熱傳感器66設置在座椅靠背62中而一對分類熱傳感器68和68’設置在座椅底座64中。因此，盡管圖7所示的分類熱傳感器66、68和68’與上述的有關圖6的分類熱傳感器56、58和58’的形狀和布置類似，但它們比分類熱傳感器56、58和58，大并且因此能夠對熱階的變化更敏感。正如分類熱傳感器56、58和58 ’，示出的有關分類熱傳感器66、68和68，的同心環說明了與就坐的乘員最直接接觸具有最大的熱傳感效應的事實。
[0034]變化方案和額外的注意事項
[0035]為了進一步提高魯棒性，一個或多個參考傳感器22、24、26、28、30、32和34可以設置為鄰近座椅墊層、設置在車門面板中或車輛座椅墊層的側面內，在該側面處，乘員不與墊層接觸并且傳感器不暴露于陽光。可供選擇地，理想的位置可以在墊層或座椅框架下面。位置可以在座椅墊層的前下部區域上、頭枕區域下方或附近的墊層頂部或在座椅靠背上。對于不同的車輛環境和封裝條件可以優化位置。
[0036]還應當注意的是，可能簡單地重新安置現有的內部氣候控制溫度傳感器以提供優化的雙重或多目的功能，起到參考的內部氣候控制溫度傳感器和近似參考溫度傳感器的作用，該近似參考溫度傳感器用于確定相對于分類熱傳感器的最精確的速率和差值大小。
[0037]目前，比后座椅更多的前座椅具有內置在座椅總成中的基于座椅的墊層和/或座椅靠背氣候控件。據推測隨著時間的推移更多的后座椅將具有可用的該選項。在任何情況下，另外可能集成或結合與座椅內氣候控制系統關聯的可能基于熱敏電阻的溫度控件的功能，或許使用一些相同的硬件提供雙重或多目的的功能。首先，具有啟用的加熱器或冷卻器的座椅有可能被占用，但單獨基于座椅內氣候控制系統的啟用不能確保這一點。如果發出或吸收熱能的對象與就坐表面接觸，熱變化的速率或大小將受到影響。在低溫時，如果乘員坐在座椅上，則座椅相對于外部或內部空氣溫度可以更快地達到目標溫度。在夏天，具有在幾度內的恒定體溫的乘員坐在座椅上時座椅可以更慢的冷卻。這些考慮可以編程至計算機算法中并且可能需要一些開發以通過所包含的無論什么技術來進行優化。相對于給定的車輛可用的參考傳感器的任何適合的組合，對于分類傳感器，目前或未來可能設置在車輛中的檢測玻璃上的陽光照度或熱量的傳感器的使用還可以用于算法的溫度速率和大小的變化。
[0038]公開的用于乘員分類的基于熱傳感器的系統可能最低限速地檢測在座椅墊層和座椅靠背處熱傳遞的成人乘員、僅將熱量傳遞給座椅靠背的加高的兒童以及空座椅/在CRS情況中的兒童之間的差異。如果與插扣傳感器、座椅重量傳感器、光路交換、熱圖像、基于視覺、形狀或圖案的識別、或其它乘員分類系統結合使用，進一步增強分類的魯棒性和/或粒度。
[0039]從這樣的討論和從附圖和權利要求中，本領域技術人員將很容易認識到在不脫離由以下權利要求所限定的本發明真實精神和合理的范圍的情況下可以作出不同的變化、修改和改變。
【主權項】
1.一種用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，包含: 座椅，所述座椅具有座椅靠背和座椅底座； 被安裝到所述座椅靠背的信號發生分類熱傳感器； 被安裝到所述座椅底座的信號發生分類熱傳感器； 信號發生參考傳感器； 控制器，所述傳感器與所述控制器可操作地連接；以及 算法，所述算法用于根據由所述傳感器產生的信號將在所述車輛座椅中的所述對象分類。2.根據權利要求1所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述熱傳感器是熱敏電阻。3.根據權利要求1所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述參考傳感器與所述座椅相關聯。4.根據權利要求1所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述參考傳感器被定位在所述車輛上的遠離所述座椅的位置中。5.根據權利要求1所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述參考傳感器是外部溫度傳感器。6.根據權利要求1所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述參考傳感器是內部氣候傳感器。7.根據權利要求1所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述參考傳感器是安裝到玻璃的溫度傳感器。8.根據權利要求1所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述參考傳感器是座椅內氣候控制溫度傳感器。9.根據權利要求1所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述參考傳感器是插扣傳感器。10.根據權利要求1所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述參考傳感器是乘員重量傳感器。11.一種用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，包含: 座椅，所述座椅具有座椅靠背和座椅底座； 信號發生分類熱傳感器，所述信號發生分類熱傳感器與所述座椅相關聯； 信號發生參考傳感器； 控制器，所述傳感器與所述控制器可操作地連接；以及 算法，所述算法用于根據由所述傳感器產生的信號將在所述車輛座椅中的所述對象分類。12.根據權利要求11所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述信號發生分類熱傳感器被安裝到所述座椅靠背。13.根據權利要求11所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述信號發生分類熱傳感器被安裝到所述座椅底座。14.根據權利要求11所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，包括兩個所述信號發生分類熱傳感器，其中一個所述信號發生分類熱傳感器被安裝到所述座椅靠背并且另一個所述信號發生分類熱傳感器被安裝到所述座椅底座。15.根據權利要求1所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述熱傳感器是熱敏電阻。16.根據權利要求1所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述參考傳感器與所述座椅相關聯。17.根據權利要求1所述的用于將占用車輛座椅的對象分類的系統，其中所述參考傳感器被定位在所述車輛上的遠離所述座椅的位置中。18.—種與車輛座椅相關的用于區分成人和兒童、以及在加高座椅中的兒童和在兒童約束系統中的兒童的方法，所述方法包含以下步驟: 形成車輛，所述車輛具有含座椅靠背和底座的座椅、安裝到所述靠背和所述底座的熱傳感器、參考傳感器和控制器；以及 使所述控制器根據傳感器輸入將對象分類。19.根據權利要求18所述的與車輛座椅相關的方法，其中所述控制器包括用于根據所述傳感器輸入將在所述車輛座椅中的所述對象分類的算法。20.根據權利要求18所述的與車輛座椅相關的方法，其中所述參考傳感器選自由以下組成的組:外部溫度傳感器、內部氣候傳感器、安裝到玻璃的溫度傳感器、座椅內氣候控制溫度傳感器、插扣傳感器以及重量傳感器。
【文檔編號】B60N2/00GK105936224SQ201610108495
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年2月26日
【發明人】里奇·愛德華·露西諾夫斯基
【申請人】福特全球技術公司