專利名稱：基于電容傳感器和乘員感測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及嵌在車輛座椅中的基于電容傳感器(capacitance-based sensor)，也涉及根據(jù)基于電容傳感器的輸出確定座椅的占用狀態(tài)的乘員感測系統(tǒng)。
背景技術：
一種乘員感測系統(tǒng)包括基于電容傳感器和乘員感測電子控制單元(ECU)?；陔娙輦鞲衅鞲袦y電極產(chǎn)生的弱電場中的擾動，并且輸出作為相應電流或電壓的感測結果(例如，參看日本未審專利公開文獻No.H11-271463)。
具體而言，在沒有乘員坐在座椅中的空座椅的情形下，空氣介入基于電容傳感器的兩個電極之間。在兒童限制系統(tǒng)(CRS)安裝在座椅中的另一情形下，CRS介于基于電容傳感器的兩個電極之間。在乘員坐在座椅中的再一情形下，乘員的身體介于基于電容傳感器的兩個電極之間。
這里，空氣的介電常數(shù)約為1。盡管CRS的介電常數(shù)可根據(jù)CRS的材料而改變，但是通常約為2到5。并且，人體的介電常數(shù)約為50。如上所述，空氣的介電常數(shù)、CRS的介電常數(shù)、和人體的介電常數(shù)彼此不同。這樣，基于電容傳感器的兩個電極之間的電容根據(jù)介于兩個電極之間的介入對象的類型而不同。
根據(jù)電容的不同，乘員感測ECU執(zhí)行乘員確定。具體而言，乘員感測ECU確定座椅是否是空的，CRS是否安裝在座椅中，和/或是否成人坐在座椅中。氣囊ECU根據(jù)乘員感測ECU的確定結果確定氣囊展開的允許/禁止。具體而言，在空座椅的狀態(tài)下或CRS安裝在座椅中的狀態(tài)下，氣囊的展開被禁止。另一方面，在成人坐在座椅中的狀態(tài)下，允許氣囊的展開。
在乘員坐在座椅中的狀態(tài)下利用基于電容傳感器測量的電容包括乘員就座于座椅中時產(chǎn)生的電容、和由于座椅的空狀態(tài)一直存在的電容。將參看圖34描述這種情況。圖34是示意性示出前面提出的基于電容傳感器的電路結構的示意圖。在圖34中，“Cb”是電極120和車輛接地(即通過人體的GND(或接地到車輛接地的座椅框架))之間的電容，“Co”是由于座椅的空狀態(tài)存在于電極120和車輛GND之間的電容(空座椅電容)。電流感測裝置(電流感測電路)131測量作為電容Cb和電容Co之和的電容。乘員感測電極120和車輛GND之間的電容(空座椅電容)Co在整個電容(電容Cb和電容Co之和)中占有較大比值，且空座椅電容Co的變化直接造成整個電容的變化，從而降低了乘員確定的精度等級。并且，每個車輛中的基于電容傳感器的測量電容的變化的調整造成工廠工作負荷的大幅增加。
并且，參看圖35，在日本未審專利公開文獻No.H11-271463中所述的乘員感測系統(tǒng)的情形下，乘客傳感器514設置在乘客座椅的座椅底部510的頂面上。乘客傳感器514包括第一電極512和第二電極513。在第一電極521和第二電極513之間產(chǎn)生電場。當乘員坐在座椅底部510上時，第一電極512和第二電極513之間的電容改變，造成第一電極512和第二電極513之間的電流變化。通過測量電流變化，感測到座椅底部510上的乘員的存在。
然而，僅設置了單組電極512、513。從而，不可能覆蓋各種乘員就座圖樣。例如，當乘員與單組電極512、513錯位時，不能有效感測到座椅底部510上的乘員的存在。

發(fā)明內容
鑒于上述缺點，作出本發(fā)明的基于電容傳感器和乘員感測系統(tǒng)。這樣，本發(fā)明的一個目的是提供一種能提高座椅占用確定精度的基于電容傳感器和乘員感測系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)上述目的，提供了一種布置在車輛座椅中用于感測座椅中乘員的存在的基于電容傳感器。基于電容傳感器包括乘員感測電極、空座椅電容減少電極、電流感測裝置、和驅動裝置。乘員感測電極嵌在座椅中?？兆坞娙轀p少電極與乘員感測電極相對，位于乘員感測電極和座椅的座椅框架之間，其中座椅電連接至車輛接地。電流感測裝置測量電流，并且放在第一位置和第二位置的其中之一中。乘員感測電極位于第一位置的一側上，空座椅電容減少電極位于第一位置的另一側上，從而第一位置介于和電連接在乘員感測電極和空座椅電容減少電極之間。車輛接地位于第二位置的一側上，且空座椅電容減少電極和第一位置位于第二位置的另一側上，從而第二位置介于和電連接在車輛接地和空座椅電容減少電極和第一位置之間。驅動裝置產(chǎn)生驅動電壓，并且位于第一和第二位置的另一中。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，進一步提供了一種布置在車輛座椅中用于感測座椅中乘員的存在的基于電容傳感器?；陔娙輦鞲衅靼ㄇ对谧沃械慕殡妼?、乘員感測電極、空座椅電容減少電極、驅動裝置、和電流感測裝置。乘員感測電極包括布置在介電層的第一側上的第一組電極部和第二組電極部。空座椅電容減少電極與乘員感測電極相對布置在介電層的另一側上，從而空座椅電容減少電極介于乘員感測電極和座椅的座椅框架之間。第一組電極部的至少一個和第二組電極部的至少一個中的其中之一位于驅動裝置的一側上，且空座椅電容減少電極和第一組電極部的至少一個和第二組電極部的至少一個中的另一個位于驅動裝置的另一側上，從而驅動裝置在第一組電極部的至少一個和第二組電極部的至少一個中的所述之一和空座椅電容減少電極和空座椅電容減少電極和第一組電極部的至少一個和第二組電極部的至少一個中的所述另一個之間施加電壓。電流感測裝置測量第一組電極部的至少一個和第二組電極部的至少一個之間的電流。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，也提供了一種布置在車輛座椅中用于感測座椅中的乘員的存在的基于電容傳感器?；陔娙輦鞲衅靼ㄇ对谧沃械慕殡妼?、乘員感測電極、輔助電極、空座椅電容減少電極、驅動裝置、和電流感測裝置。乘員感測電極包括布置在介電層的第一側上的第一組電極部和第二組電極部。第一組電極部和第二組電極部交替排列。輔助電極在每個第一組電極部和相鄰的一個第二組電極部之間延伸，而不與介電層的第一側上的第一組電極部和第二組電極部電接觸?？兆坞娙轀p少電極與乘員感測電極和輔助電極相對布置在介電層的第二側上，從而空座椅電容減少電極介于乘員感測電極和座椅的座椅框架之間。驅動裝置在乘員感測電極和輔助電極之間施加電壓。電流感測裝置測量乘員感測電極和輔助電極之間的電流。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，也提供了一種乘員感測系統(tǒng)，該乘員感測系統(tǒng)包括上述基于電容傳感器的任何一個和根據(jù)基于電容傳感器的輸出確定座椅的占用狀態(tài)的乘員感測ECU。


根據(jù)以下描述、所附權利要求書、以及附圖，將更好地理解本發(fā)明及其另外的目的、特性、和優(yōu)點，其中在附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的具有基于電容傳感器的乘員感測系統(tǒng)的整體結構的示意圖；圖2是前排乘客座椅的示意圖，表示基于電容傳感器的電極單元的安裝位置；圖3是電極單元的示意性頂視圖；圖4是沿圖3中的線IV-IV得到的截面圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的具有基于電容傳感器的乘員感測系統(tǒng)的整體結構的示意圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的具有基于電容傳感器的乘員感測系統(tǒng)的整體結構的示意圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的具有基于電容傳感器的乘員感測系統(tǒng)的整體結構的示意圖，該第四實施例是第一實施例的修改；圖8是示出圖7中所示的基于電容傳感器的修改的示意圖；圖9是示出根據(jù)第五實施例的具有基于電容傳感器的乘員感測系統(tǒng)的整體結構的示意圖；圖10是根據(jù)第六實施例的電極單元的截面圖；圖11是根據(jù)第七實施例的電極單元的截面圖；圖12是示出根據(jù)第七實施例的具有基于電容傳感器的乘員感測系統(tǒng)的整體結構的示意圖；圖13是根據(jù)第八實施例的電極單元的截面圖；圖14是示出第一實驗的結果的曲線圖；圖15是示出第二實驗的結果的曲線圖；圖16是示出根據(jù)第九實施例的具有基于電容傳感器的乘員感測系統(tǒng)的整體結構的示意圖，該乘員感測系統(tǒng)處于乘員狀態(tài)感測工作模式中；圖17是根據(jù)第九實施例的類似于圖16的示意圖，示出故障感測工作模式；圖18是示出根據(jù)第九實施例的基于電容傳感器的線路選擇開關裝置電路結構的部分示意圖；圖19是類似于圖16的示意圖，示出根據(jù)第九實施例的基于電容傳感器的修改；圖20是類似于圖19的示意圖，示出該修改的故障感測工作模式；圖21是示出根據(jù)第十實施例的具有基于電容傳感器的乘員感測系統(tǒng)的整體結構的示意圖；圖22是具有高電勢電極部、低電勢電極部、和空座椅電容減少電極的傳感器的平面圖；圖23是沿圖22中的線XXIII-XXIII得到的截面圖；圖24是示出第十實施例的第一修改的平面圖；圖25A和25B是用于描述第一修改的示范性用途的曲線圖；圖26A和26B是用于描述第一修改的另一示范性用途的曲線圖；圖27是示出第十實施例的第二修改的平面圖；圖28是沿圖27中的線XXVIII-XXVIII得到的截面圖；圖29是示出第十實施例的第三修改的平面圖；圖30A是沿圖29中的線XXXA-XXXA得到的截面圖；圖30B是示出圖30A的修改的截面圖；圖31是示出根據(jù)本發(fā)明的第十一實施例的基于電容傳感器的平面圖；圖32是示出根據(jù)本發(fā)明的第十二實施例的具有基于電容傳感器的乘員感測系統(tǒng)的整體結構的示意圖；圖33是第十二實施例的傳感器的平面圖；圖34是示出前面提出的具有基于電容傳感器的乘員感測系統(tǒng)的整體結構的示意圖；以及圖35是示出現(xiàn)有技術乘員感測系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
(第一實施例)圖1是示出根據(jù)第一實施例的具有基于電容傳感器10的乘員感測系統(tǒng)的整體結構的示意圖。圖2是示出表示電極單元1的安裝位置的前排乘客座椅9的示意圖，該電極單元用作基于電容傳感器10的感測裝置。
如圖1中所示，本實施例的基于電容傳感器10包括乘員感測電極20、空座椅電容減少電極21、電流感測裝置(電流感測電路)31、和驅動裝置(驅動電路)32。乘員感測電極20嵌在座椅底部12和前排乘客座椅9的椅背17的至少一個中，該前排乘客座椅用作本發(fā)明的車輛座椅。在此具體實施例中，如圖1中所示，乘員感測電極20嵌在座椅底部12中?？兆坞娙轀p少電極21與乘員感測電極20相對，布置在乘員感測電極20和電連接至車身的座椅框架26(即，用作接地電極的車輛接地(GND)42)之間。電流感測裝置31感測電流，并且電連接在乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間的圖示位置(本發(fā)明的第一位置)處。驅動裝置32電連接在車輛接地42和空座椅電容減少電極21和電流感測裝置31之間的圖示位置(本發(fā)明的第二位置)處。具體而言，電導線(第一導線)27從乘員感測電極20延伸到交叉點30，且電流感測裝置31介于電導線27中乘員感測電極20和交叉點30之間。電導線(第二導線)28從車輛GND 42延伸到交叉點30，且驅動裝置32介于車輛GND 42和交叉點30之間。并且，電導線(第三導線)29從空座椅電容減少電極21延伸到交叉點30?；陔娙輦鞲衅?0和乘員感測ECU 3形成本實施例的乘員感測系統(tǒng)。
這里，如圖2中所示，其中安裝基于電容傳感器10的乘客座椅9具有由金屬制成的座椅框架26、緩沖件91、和外罩件(外罩片或外罩皮)90。金屬座椅框架26包括座椅底部和椅背部。座椅框架26的座椅底部固定到車身，座椅框架26的椅背部在座椅底部的后端被可樞軸轉動地支承，允許椅背部在車輛的前后方向上作樞轉運動。緩沖件91分別設置到座椅框架26的座椅底部和椅背部，并且舉例來說由泡沫樹脂制成。每個外罩件90都覆蓋相應的緩沖件91。座椅框架26形成前排乘客座椅9的骨架結構。電極單元1形成為片狀體，并且包括乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21。電極單元1介于外罩件90和乘客座椅9的座椅底部的緩沖件91之間。
乘員感測ECU 3布置在車輛地板上，并且通過屏蔽線24連接至電極單元1。乘員感測ECU 3包括電流感測裝置31、驅動裝置32、未示出的CPU、和未示出的通信接口(I/F)。電流感測裝置31構成基于電容傳感器10的部分。CPU包括模數(shù)(A/D)轉換器。CPU根據(jù)對基于電容傳感器10的測量和輸出的測量電容進行A/D轉換獲得的值確定乘客座椅9是否是空的，兒童限制系統(tǒng)(CRS)是否安裝在乘客座椅9中，和/或成人是否坐在乘客座椅9中。接著，CPU通過通信I/F將乘員確定結果輸出到未示出的氣囊ECU。此后，氣囊ECU根據(jù)從乘員感測ECU 3接收的乘員確定氣囊的展開允許還是禁止。
圖3是電極單元1的示意性頂視圖，圖4是沿圖3中的線IV-IV得到的截面圖。如圖3和4中所示，電擊單元1形成為具有片狀體的單元構件，并且包括乘員感測電極20、空座椅電容減少電極21、帶基薄膜(膜件)22、屏蔽線連接器23、屏蔽線24、和外部連接器25。
在圖4中，為了提供更好的理解，乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21的帶基薄膜22的垂直尺寸不是按比例尺繪制的，而是被放大。并且，在圖4中，以簡化方式示出乘員感測電極20的銀電極元件、空座椅電容減少電極21的銀電極元件、和帶基薄膜22。
帶基薄膜22是介電基件(介電薄膜、介電片、或介電層)，具有設置有乘員感測電極20的頂面(位于帶基薄膜22的第一側或上側上的第一表面)和設置有空座椅電容減少電極21的底面(位于帶基薄膜22的第二側或下側上與第一表面相對的第二表面)。帶基薄膜22形成為矩形片狀體，并且舉例來說由例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等介電樹脂制成。濕感測電極202繞帶基薄膜22頂面上的乘員感測電極20設置，以感測水灑到座椅上。在本發(fā)明的描述中，省略對濕感測電極202的詳細描述。
乘員感測電極20包括碳電極元件200和銀電極元件201。乘員感測電極20在帶基薄膜22的頂面上形成，使得乘員感測電極20大體布置在帶基薄膜22的中央中。碳電極元件200成形為矩形形狀。銀電極元件201稍向著碳電極元件200的外周的內部設置。
空座椅電容減少電極21包括碳電極元件210和銀電極元件211?？兆坞娙轀p少電極21在帶基薄膜22的底面上形成，使得空座椅電容減少電極21與乘員感測電極20相對。這樣，乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21通過帶基薄膜22彼此電絕緣。碳電極元件210成形為矩形形狀。銀電極元件211稍向著碳電極元件210的外周的內部設置。
屏蔽線連接器23和外部連接器25布置在乘客座椅9的后側上。乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21通過連通孔(未示出)連接至屏蔽線連接器23，其中該連通孔穿過乘客座椅9的緩沖件91。屏蔽線24連接在屏蔽線連接器23和外部連接器25之間。外部連接器25連接至乘員感測ECU 3。
接下來，將參看圖1描述在測量電容時具有基于電容傳感器10的乘員感測系統(tǒng)的每個部分的操作。在乘客座椅9的乘員就座狀態(tài)(即，乘員就座，也就是坐在乘客座椅9中的狀態(tài))中，乘員的身體放在外罩件90上。這樣，人體存在于乘員感測電極20和座椅框架26之間的路徑中。當驅動裝置32產(chǎn)生高頻低壓驅動輸出(驅動電壓)時，乘員感測電極20受驅動具有較低電勢(以下簡稱為低電勢)。這樣，在乘員感測電極20和車輛GND 42(座椅框架26)之間通過人體產(chǎn)生電容Cb，該電容具有較高電勢(以下簡稱為高電勢)。同時，通過電流感測裝置31測量在車輛GND 42和乘員感測電極20之間流動的電流。并且，空座椅電容減少電極21受驅動具有與乘員感測電極20相同的電勢(低電勢)。這樣，不是在乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間產(chǎn)生電容，而是在空座椅電容減少電極21和車輛GND42之間產(chǎn)生電容。更確切地說，通過電流感測裝置31有效測量到在乘員坐在乘客座椅中的狀態(tài)下通過人體產(chǎn)生的電容Cb。然而，通過電流感測裝置31沒有測量到由于乘客座椅的空狀態(tài)一直存在的電容Co。
因此，根據(jù)本實施例，能減少在乘客座椅的空狀態(tài)下測量的測量電容的變化(例如由于車輛座椅的尺寸和/或材料的差異引起的變化)。因此，乘員感測ECU 3的CPU可根據(jù)基于電容傳感器10的測量電容以高精度作出乘員確定。并且，當本實施例的乘員感測系統(tǒng)安裝在不同類型的車輛中時，不要求執(zhí)行額外工作，例如調節(jié)乘客座椅的空狀態(tài)下基于電容傳感器10的測量電容(空座椅的測量電容)。
并且，電連接在乘員感測電極20和電流感測裝置31之間的導線27的部分由屏蔽線24形成，電連接在車輛GND 42和驅動裝置32之間的導線28的部分由屏蔽線24形成。這樣，可能減少噪聲影響。
并且，乘員感測電極20布置在帶基薄膜22(為介電體)的一個表面(頂面)上，且空座椅電容減少電極21布置在帶基薄膜22的另一表面(底面)上，從而形成片狀形式布置。這樣，容易形成其中乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21通過介電體彼此相對的結構。并且，容易將乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21安裝在車輛座椅中。
(第二實施例)
如圖5中所示，第二實施例的特征在于，驅動裝置32電連接在乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間的圖示位置(本發(fā)明的第一位置)處，且電流感測裝置31電連接在空座椅電容減少電極21和驅動裝置32之間的圖示位置(本發(fā)明的第二位置)處。
將參看圖5描述在測量電容時基于電容傳感器10的每個部分的操作。當電連接在乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間的驅動裝置32產(chǎn)生高頻低壓驅動輸出時，乘員感測電極20受驅動具有高電勢。這樣，在乘員感測電極20和車輛GND 42(座椅框架26)之間通過人體產(chǎn)生電容Cb，該電容具有低電勢。同時，通過驅動裝置32測量在乘員感測電極20和車輛GND 42之間流動的電流?？兆坞娙轀p少電極21具有與車輛GND 42相同的電勢(低電勢)。這樣，沒有在空座椅電容減少電極21和車輛GND 42之間產(chǎn)生電容。并且，在乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間產(chǎn)生電容。然而，由于電容Co產(chǎn)生的電流沒有流經(jīng)電流感測裝置31，因此利用電流感測裝置31沒有測量到電流。更確切地說，通過電流感測裝置31有效測量到在乘員坐在乘客座椅中的狀態(tài)下通過人體產(chǎn)生的電容。然而，通過電流感測裝置31沒有測量到由于乘客座椅的空狀態(tài)一直存在的電容(空座椅電容)。
這樣，與第一實施例類似，根據(jù)本實施例，能減少在乘客座椅的空狀態(tài)下測量的測量電容的變化(例如由于車輛座椅的尺寸和/或材料的差異引起的變化)。
(第三實施例)第三實施例的特征在于如下所述修改第一或第二實施例的結構。即，如圖6中所示，電流感測裝置31具有運算放大器31a，該運算放大器用于保持在相應的兩個電極之間的相同電勢和電絕緣，其中電流感測裝置31介于這兩個電極之間。這樣，在電流感測裝置31連接在乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間的結構(第一實施例)中，可使得這些電極20、21處于由運算放大器31a在電極20、21之間有效提供相同電勢和電絕緣的狀態(tài)中。在此狀態(tài)下，利用伏特計測量電阻R產(chǎn)生的電壓降V。根據(jù)關系V＝i·R，用簡單結構就可以高精度感測流經(jīng)人體(測量對象)的電流i。在第二實施例的情形下，之間放置電流感測裝置31的相應的兩個電極是空座椅電容減少電極21和車輛GND 42，從而通過運算放大器31a在電極21和車輛GND 42之間有效提供相同電勢和電絕緣。
(第四實施例)第四實施例的特征在于如下所述修改第一或第二實施例的結構。電連接在乘員感測電極與電流感測裝置和驅動裝置中的相應一個之間的導線(第一導線)的至少部分由屏蔽線形成，且電連接在車輛接地與電流感測裝置和驅動裝置中的另一個之間的導線(第二導線)的至少部分由屏蔽線形成。這里，使得屏蔽線的屏蔽部(圍繞導線的屏蔽物)具有與空座椅電容減少電極相同的電勢。這里，將相同的單根屏蔽線用于形成第一和第二導線的部分?？蛇x地，可分別設置兩根分開的屏蔽線，以形成第一和第二導線的部分，并且這些分開的屏蔽線的屏蔽部可電連接至空座椅電容減少電極。
具體而言，在第一實施例的情形下，如圖7中所示，電連接在乘員感測電極20和電流感測裝置31之間的導線(第一導線)27的部分可由屏蔽線24形成，且電連接在車輛接地42和驅動裝置32之間的導線(第二導線)28的部分由屏蔽線24形成。屏蔽線24的部分連接至空座椅電容減少電極21，以具有與空座椅電容減少電極21相同的電勢。在第二實施例的情形下，如圖8中所示，電連接在乘員感測電極20和驅動裝置32之間的導線(第一導線)27的部分可由屏蔽線24形成，且電連接在車輛接地42和電流感測裝置31之間的導線(第二導線)28的部分由屏蔽線24形成。屏蔽線24的部分連接至空座椅電容減少電極21，以具有與空座椅電容減少電極21相同的電勢。利用上述結構，各根導線27、28的至少部分通過屏蔽線24形成，從而可減少噪聲影響。并且，使得屏蔽線24的屏蔽部具有與空座椅電容減少電極21相同的電勢。這樣，減少了各根導線27、28和屏蔽線24中的屏蔽部之間的電容Co’。因此，能進一步減少所測量的空座椅電容的變化。
(第五實施例)第五實施例的特征在于如下所述修改第四實施例的結構。即，如圖9中所示，空座椅電容減少電極21通過屏蔽線24的屏蔽部電連接至電流感測裝置31和驅動裝置32。利用本實施例的結構，不需要提供將空座椅電容減少電極21連接至電流感測裝置31和驅動裝置32的單獨的導線。這樣，簡化了結構，從而可降低成本。
(第六實施例)第六實施例的特征在于如下所述修改第一或第二實施例的結構。即，如圖10中所示，乘員感測電極20的外表面用樹脂薄膜(介電材料)221覆蓋，且空座椅電容減少電極21的外表面用樹脂薄膜(介電材料)221覆蓋。在上述結構中，樹脂薄膜221通過介電粘合劑223結合到帶基薄膜22。這樣，乘員感測電極20的表面和空座椅電容減少電極21的表面用介電材料覆蓋。利用這種結構，在水灑到和浸濕乘客座椅9(車輛座椅)時，能限制水與電極20、21的接觸，從而限制電極20、21的損壞。
(第七實施例)第七實施例的特征在于如下所述修改第六實施例的結構。即，如圖11中所示，使得乘員感測電極20的表面面積大于空座椅電容減少電極21的表面面積。圖12是示出根據(jù)本實施例的具有基于電容傳感器10的乘員感測系統(tǒng)的整體結構的示意圖。利用本實施例，通過使得乘員感測電極20的表面面積大于空座椅電容減少電極21的表面面積，能提高在乘客座椅的空狀態(tài)下測量的測量電容和在乘客座椅的乘員就座狀態(tài)下測量的測量電容之差。并且，通過提高乘員感測精度，能區(qū)分乘客座椅的空狀態(tài)和乘客座椅的CRS已安裝的狀態(tài)。
(第八實施例)第八實施例的特征在于如下所述修改第六實施例的結構。即，如圖13中所示，使得空座椅電容減少電極21的表面面積大于乘員感測電極20的表面面積。利用本實施例，通過使得空座椅電容減少電極21的表面面積大于乘員感測電極20的表面面積，能減少乘員感測電極20和座椅框架26之間的電容Co。因此，能進一步減少測量的空座椅電容的變化。
已經(jīng)就這幾個實施例描述了本發(fā)明的基于電容電容器和乘員感測系統(tǒng)。然而，本發(fā)明不限于上述實施例。根據(jù)本領域的技術人員的知識，可以多種方式對上述實施例進行修改，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
例如，可修改第一或第二實施例的結構，使得當乘員感測ECU 3根據(jù)帶扣開關裝置的輸出感測座椅安全帶的未扣狀態(tài)時，乘員感測ECU3可確定乘客座椅是空的，并且其中沒有安裝CRS(乘客座椅的空和CRS不存在狀態(tài))。利用這種布置，通過使用來自帶扣開關裝置的輸出，能區(qū)分乘客座椅的空和CRS缺少狀態(tài)(即，乘員和CRS不存在的狀態(tài))。在僅依靠所測量的電容時，這有時是困難的。這樣，例如，在檢測到乘客座椅的乘員和CRS不存在狀態(tài)時，可關閉發(fā)光以表示氣囊展開禁止狀態(tài)的氣囊關閉燈。這樣，可減少由于不必要的警告燈發(fā)光引起的煩惱。
下面，將參看附圖描述用于測試上述每個實施例的基于電容傳感器10的實驗結果。執(zhí)行第一實驗，以檢驗所測量的根據(jù)第一和第二實施例的每個的空座椅電容與前面提出的結構相比的減少。在本實施例中，對于每個比較實例(第一實施例和第二實施例)，在各種測量條件下測量電容。在比較實例中，使用前面提出的圖34中所示的基于電容傳感器。測量條件包括座椅空狀態(tài)、CRS已安裝的狀態(tài)、三層防寒衣狀態(tài)(即，穿三層防寒衣)、兩層防寒衣狀態(tài)(即，穿三層防寒衣)、單層防寒衣狀態(tài)(即，穿單層防寒衣)、和AF05(AF05身體大小，身材小的美國女性)。圖14是示出第一實驗的結果的曲線圖。檢驗出，在第一和第二實驗中測量的空座椅電容減少到比較實例的二分之一。并且，對于每個不同于座椅空狀態(tài)的其他條件，檢驗出，在第一和第二實驗中測量的電容相對于比較實例減少相應于空狀態(tài)的電容量。
在第二實驗中，對于第一和第二實施例的每個，將乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間的表面積比設定為1∶1、2∶1、1∶2。在此設定下，類似于第一實驗，使用圖34中所示的基于電容傳感器。測量條件包括座椅空狀態(tài)、CRS已安裝狀態(tài)、和AF50(AF50身體大小，身材標準的美國男性)。圖15是示出第二實驗的結果的曲線圖。在2∶1的頂部-底部電極表面積比的情形下，所測量的電容根據(jù)測量條件顯著不同，并且檢驗出，乘員確定中的精度較高。在1∶2的頂部-底部電極表面積比的情形下，空座椅電容最小，并且檢驗出進一步有效減少所測量的空座椅電容的變化。
(第九實施例)將參看圖16至18描述第九實施例。除了線路選擇開關裝置60外，本實施例與圖5中所示的第二實施例大體相同。開關裝置60用于允許檢測乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間的電容器的故障(例如，短路、線路制動)。更具體地，在第二實施例中，通過電流感測裝置31沒有測量到由于乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間的電容Co存在而產(chǎn)生的電流。因此，在某些情形下，當乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間的電容器(或電連接)出現(xiàn)故障時，不可能通過電流感測裝置21正確檢測到電容器的故障。如果在確定座椅的乘員狀態(tài)時不能檢測到電容器故障，則它可能降低座椅的乘員狀態(tài)的確定結果的精度。第九實施例以開關裝置60的形式提供了另外的措施來克服上述缺點，從而進一步提高座椅的乘員狀態(tài)的確定結果的精度。這樣，在以下描述中，第九實施例集中于開關裝置60的結構和操作，并且沒有詳細描述除開關裝置60外的結構的其它部分。
開關裝置60用于改變導線27-29的連接狀態(tài)。如圖18中所示，開關裝置60包括第一至第四端子61-64、和第一和第二開關元件66-67。第一端子61和第四端子64從導線29叉開，第二端子62和第三端子63從導線28叉開。第一開關元件66和第二開關元件67同時切換。
具體而言，驅動裝置32介于導線(第一導線)27的第一端和第二端之間。導線27的第一端直接連接至乘員感測電極20。電流感測裝置31介于導線(第二導線)28的第一端和第二端之間。導線28的第一端直接連接至車輛GND 42，導線28的第二端在交叉點30連接至導線27的第二端。導線(第三導線)29的第一端直接連接至空座椅電容減少電極21，導線29的第二端在交叉點30連接至導線27的第二端和導線28的第二端。開關裝置60執(zhí)行對導線28和導線29的切換。更具體地，開關裝置60將導線28分成第一部分28a和第二部分28b。第一部分28a包括直接連接至車輛GND 42的導線28的第一端。第二端子62和第三端子63從導線28的第一部分28a叉開。第二部分28b包括導線28的第二端和電流感測裝置31。并且，開關裝置60將導線29分成第一部分29a和第二部分29b。第一部分29a包括直接連接至空座椅電容減少電極21的導線29的第一端。第一端子61和第四端子64從導線29的第一部分29a叉開。第二部分29b包括導線29的第二端，該第二端在交叉點30連接至導線27的第二端和導線28的第二端。
接著，將描述本實施例的操作。
首先，將描述本實施例的乘員狀態(tài)感測操作。
在感測座椅的乘員狀態(tài)時(感測乘員的就座時)，圖18的開關裝置60放在第一位置中，從而第一和第二開關元件66、67位于其用圖18中的實線表示的相應位置中。開關裝置60的第一位置在圖16中示意性示出。在圖16中，為了簡潔和清楚理解起見，未示出乘員感測ECU3。除了如上所述的開關裝置60的存在外，這種布置與圖5中所示的第二實施例相同。具體而言，第一開關元件66連接至第一端子61，第二開關元件67連接至第三端子63。換句話說，連接在此狀態(tài)下，開關裝置60電連接在導線28的第一部分28a和導線28的第二部分28b之間，并且也電連接在導線29的第一部分29a和導線29的第二部分29b之間。當乘員就座于座椅9中時，乘員身體的下半部分放置在外罩件90上(圖2)，且乘員身體介于乘員感測電極20和座椅框架26之間。當從驅動裝置32產(chǎn)生高頻低電壓(驅動電壓)時，乘員感測電極20受驅動具有高電勢，且車輛GND 42和空座椅電容減少電極21受驅動具有低電勢。這樣，與第二實施例類似，在乘員感測電極20和車輛GND 42之間通過人體產(chǎn)生電容Cb，且利用電流感測裝置31測量車輛GND 42和乘員感測電極20之間的電流。
由于空座椅電容減少電極21受驅動裝置32的驅動具有與車輛GND42相同的電勢(低電勢)，所以沒有在車輛GND 42和空座椅電容減少電極21之間產(chǎn)生電容。在空座椅電容減少電極21和乘員感測電極20之間產(chǎn)生電容Co。然而，如第二實施例中參看圖5描述的，利用電流感測裝置30沒有感測到此電容Co。
接著，將描述本實施例的故障感測操作。
在感測故障時，將圖18的開關裝置60放在第二位置中，從而第一和第二開關元件66、67位于其用圖18中的虛線表示的相應位置中。開關裝置60的第二位置在圖17中示意性示出。具體而言，第一開關元件66連接至第二端子66，第二開關元件67連接至第四端子64。導線27在交叉點30連接至導線28。這里，驅動裝置32位于乘員感測電極20和車輛GND 42之間，且電流感測裝置31位于車輛GND 42和空座椅電容減少電極21之間。換句話說，開關裝置60電連接在導線29的第一部分29a和導線28的第二部分28b之間，從而，乘員感測電極20通過驅動裝置32和電流感測裝置31電連接至空座椅電容減少電極21。
驅動裝置32驅動乘員感測電極20到高電勢，驅動空座椅電容減少電極21到低電勢，并且利用電流感測裝置31測量乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間的電容。利用上述布置，當在乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間發(fā)生短路時，可限制電容的錯誤感測，即，乘員狀態(tài)的錯誤感測。并且，當導線27和/或導線29的制動(開路)發(fā)生時，可限制電容的不檢測，即，乘員狀態(tài)的不檢測。
本實施例的傳感器10提供了下述優(yōu)點。首先，在感測座椅中的乘員狀態(tài)時，減少(消除)空座椅電容Co，從而可根據(jù)在乘員感測電極20和座椅框架26之間通過人體產(chǎn)生的電容Cb正確感測座椅中的乘員狀態(tài)。電極單元1(圖3)形成為片狀體，從而可容易分別在帶基薄膜22的頂面和底面上形成乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21。
并且，可事先在座椅的空狀態(tài)下感測到在乘員存在時在乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21之間的電流的不檢測的故障。這樣，可確保傳感器10的正常操作。并且，當需要將工作模式從乘員狀態(tài)感測工作模式改變到故障感測工作模式時，僅需要將開關從第一位置換到第二位置。
圖19和20示出圖16-18中所示的上述布置的修改。在此修改中，電流感測裝置31設置在導線27中，其中該導線從乘員感測電極20延伸到交叉點30。導線29從空座椅電容減少電極21延伸到交叉點30。驅動裝置32設置在導線28中，該導線從車輛GND 42延伸到交叉點30。換句話說，在圖19和20中所示的修改中切換在圖16-18中表示的驅動裝置32的位置和電流感測裝置31的位置。結構的其余部分與上述實施例相同。更具體地，除了類似于圖18的開關裝置60的開關裝置60外，該結構與參看圖1至4示出和描述的第一實施例相同。
在此修改中，在圖19中所示的乘員狀態(tài)感測工作模式中，將低電勢應用于乘員感測電極20和空座椅電容減少電極21，并且將高電勢應用于車輛GND 42。在圖20中所示的故障感測工作模式中，將開關裝置60放置在第二位置中。這樣，導線27在交叉點30連接至導線29。結果，將低電勢應用于乘員感測電極20，將高電勢應用于空座椅電容減少電極21。根據(jù)此修改，可獲得類似于上述實施例的優(yōu)點。
(第十實施例)圖21是示出根據(jù)第十實施例的具有基于電容傳感器(乘員傳感器)325的乘員感測系統(tǒng)。如圖21中所示，前排乘客座椅310包括座椅底部312和椅背316。座椅底部312包括緩沖件(緩沖墊)313和外罩件(緩沖罩)314。座椅310的座椅框架326形成座椅底部312和椅背316的骨架結構。
傳感器325包括乘員感測電極330、空座椅電容減少電極345、驅動裝置(驅動電路)32、和電流感測裝置(電流感測電路)31。乘員感測電極330包括一組高電勢電極部(第一組電極部)334a-334c、和一組低電勢電極部(第二組電極部)338a-338c。引線(第一導線)336連接至高電勢電極部334a-334c，引線(第二導線)341連接至低電勢電極部338a-338c。驅動裝置32和電流感測裝置31串聯(lián)在引線336和引線341之間。驅動裝置32在高電勢電極部334a-334c和低電勢電極部338a-338c之間應用高頻電壓(驅動電壓)。電流感測裝置31測量在高電勢電極部334a-334c和低電勢電極部338a-338c之間流動的電流。從空座椅電容減少電極345延伸的引線(第三導線)346連接至驅動裝置32和電流感測裝置31之間的交叉點(中間點)347。高電勢電極部334a-334c和低電勢電極部338a-338c布置在介電帶基薄膜332的頂面(位于介電帶基薄膜332的第一側或上側上的第一表面)上，并且與座椅框架326電絕緣。
圖22和23示出高電勢電極部334a-334c、低電勢電極部338a-338c、和空座椅電容減少電極345的細節(jié)。介電帶基薄膜332舉例來說由例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等介電樹脂制成。三個高電勢電極部334a-334c和三個低電勢電極部338a-338c交替排列在座椅底部312即車輛的前后方向(圖22中的頂部-底部方向)上。在高電勢電極部334a-334c和低電勢電極部338a-338c中，高電勢電極部334c和低電勢電極部338c放置在座椅底部312即車輛的前側上。高電勢電極部334a-334c的每個都形成為細長矩形形狀，并且高電勢電極部334a-334c的縱向與座椅底部312即車輛的橫向一致。三個高電勢電極部334a-334c通過在一側(圖22中的右側)的連接器335互連在一起，且引線336從后側高電勢電極部334a向后延伸。
低電勢電極部338a-338c的每個都形成為細長矩形形狀，并且低電勢電極部338a-338c的縱向與座椅底部312即車輛的橫向一致。三個低電勢電極部338a-338c通過在另一側(圖22中的左側)的連接器339連在一起，且引線341從后側高電勢電極部338a向后延伸。布置在帶基薄膜332的底面(位于帶基薄膜332的第二側或下側上的第二表面)上的空座椅電容減少電極345由導電金屬材料制成，并且形成為大體覆蓋帶基薄膜332的整個底面的矩形形狀。引線346從空座椅電容減少電極345的后沿向后延伸。
接著，將描述第十實施例的操作。驅動裝置32在低電勢電極部338a-338c和高電勢電極部334a-334c之間施加高頻電壓，從而產(chǎn)生弱電場E(圖23)。參看圖21，當乘員沒有就座時，即，不在座椅底部312上時，在高電勢電極部334a-334c和低電勢電極部338a-338c之間產(chǎn)生電容器C2。并且，在高電勢電極部334a-334c和空座椅電容減少電極345之間產(chǎn)生電容器(未示出)。
當乘員坐在座椅底部312上時，乘員身體的部分(臀部)放置在電場E的通道上，從而改變電容器C2的電容?？兆坞娙轀p少電極345位于座椅框架326和高和低電勢電極部334a-334c、338a-338c之間。空座椅電容減少電極345的電勢與低電勢電極部338a-338c的電勢相同。并且，電流感測裝置31未放置在高電勢電極部334a-334c和空座椅電容減少電極345之間。利用這種結構，通過電流感測裝置31測量低電勢電極部338a-338c和高電勢電極部334a-334c之間的電容。然而，通過電流感測裝置31沒有測量到空座椅電容減少電極345和高電勢電極部334a-334c之間的人體側電容分量(參看表示圖21中的電流的箭頭“a”)。因此，根據(jù)電容變化，即，由于乘員存在于座椅310中而引起并且由電流感測裝置31測量到的測量電流值的變化，可有效感測座椅底部312上乘員的存在。
第十實施例提供了下述優(yōu)點。首先，即使乘員在座椅底部312上的位置在前后方向偏離，仍可能有效并精確地感測座椅底部312上的乘員存在，并且由于乘員的位置或姿勢引起的變化影響將對這個感測到的結果具有較少影響。具體而言，三個高電勢電極部334a-334c通過連接器335互連，三個低電勢電極部338a-338c通過連接器339互連。這樣，只要乘員的臀部B存在于高電勢電極部334a-334c的至少之一和低電勢電極部338a-338c的至少之一之間，則能感測到乘員存在于座椅底部312上。
例如，臀部B可位于前側高電勢電極部334c和前側低電勢電極部338c之間，或可位于后側高電勢電極部334a和后側低電勢電極部338a之間。并且，臀部B可位于中央側低電勢電極部338b和中央側高電勢電極部334b或后側高電勢電極部334a之間。由于三個高電勢電極部334a-334c和三個低電勢電極部338a-338c存在于帶基薄膜332的頂面上，而使得這成為可能。
并且，盡管三個高電勢電極部334a-334c和三個低電勢電極部338a-338c布置在帶基薄膜332的頂面上，但是僅測量在低電勢電極部338a-338c和高電勢電極部334a-334c之間產(chǎn)生的電容的人體側電容分量。即，通過空座椅電容減少電極345沒有測量到在緩沖件313的影響下容易改變的緩沖件313側電容分量C1。這樣，可有效感測座椅310中乘員的存在。這通過以下布置變?yōu)榭赡?。即，空座椅電容減少電極345位于帶基薄膜332的底面上，且使得空座椅電容減少電極345的電勢與低電勢電極部338a-338c的電勢相同，并且電流感測裝置31沒有介于高電勢電極部334a和空座椅電容減少電極345之間。
接著，將描述第十實施例的修改。
將參看圖24描述第十實施例的第一修改。
在圖24中所示的第一修改中，三個高電勢電極部(第一組電極部)350a-350c和三個低電勢電極部(第二組電極部)354a-354c交替布置在空座椅電容減少電極345上方的帶基薄膜332的頂面上。三個高電勢電極部(后側、中央側、和前側電極部)350a-350c彼此電分離。導線351a從后側高電勢電極部350a向后延伸。導線351b從中央側高電勢電極部350b向后延伸。并且，導線351c從前側高電勢電極部350c向后延伸。
并且，三個低電勢電極部(后側、中央側、和前側電極部)354a-354c彼此電分離。導線355a-355c分別從低電勢電極部354a-354c向后延伸。并且，設置了兩個開關(第一和第二電極部選擇開關裝置)352、356。開關352用于選擇和電連接三個高電勢電極部350a-350c的其中之一到導線336，從而到圖21的驅動裝置32，并且開關356用于選擇和電連接三個低電勢電極部354a-354c的其中之一到導線341，從而到圖21的電流感測裝置31。
根據(jù)此修改，舉例來說可根據(jù)座椅底部312上的乘員的身體大小選擇高電勢電極部350a-350c中最好的一個和低電勢電極部354a-354c中最好的一個。例如，當嬰兒在座椅310中時，嬰兒的臀部不可能放置在座椅底部312的整個頂面上。因此，在這種情形下，可假定嬰兒通常存在于座椅底部312的中央，并且可通過第一開關352選擇中央側高電勢電極部350b，可通過第二開關356選擇中央側低電勢電極部354b。在兒童座椅安裝在座椅底部312中且嬰兒在兒童座椅中時也是如此。這樣，應通過第一開關352對中央側高電勢電極部350b作出上述選擇，通過第二開關356對中央側低電勢電極部354b作出上述選擇。
圖25A至26B示出第一修改的示范性用途，其中乘員感測電極包括第一組電極部(高電勢電極部)和第二組電極部(低電勢電極部)，并且通過類似于開關352、356的開關有選擇地切換這兩組電極部。具體而言，在圖25A和25B中，在座椅底部312上沿前后方向一個接一個布置乘員感測電極的五組電極部(高電勢電極部和低電勢電極部)。具體而言，在圖25A和25B中，分別在橫軸上表示五組電極部，在縱軸上表示所測量的電容。當開關從一個位置順序移動到另一位置通過全部的五個位置時，分別通過這五組電極部測量電容。具體而言，圖25A示出乘員穿外衣(或厚衣服)的情形。在此情形下，由于外衣的存在，乘員的臀部離乘員感測電極的電極部較遠，并且在每組電極中測量的電容較小。更具體地，僅中央側組電極部的測量電容和隨之的前側組電極的測量電容稍微超過閾值th。與此相反，圖25B示出兒童座椅存在于乘客座椅中的情形。在此情形下，靠近中央側組電極部放置兒童臀部，從而中央側組電極部的測量電容和隨之的前側組電極部的測量電容超過閾值th。
圖26A和26B示出在座椅底部312上沿橫向(車輛的橫向)一個接一個布置五組電極部的情形。更具體地，圖26A示出乘員穿外衣(厚衣服)的情形，圖26B示出兒童坐在沒有使用兒童座椅的座椅底部312上的情形。在成人的情形下，較遠離乘員感測電極的電極部放置臀部。這樣，中央側組電極部的測量電容和隨之的右側組電極的測量電容稍微超過閾值th。在兒童直接坐在座椅底部上的情形下，較靠近中央側組電極部放置臀部，從而中央側組電極部的測量電容和下一個右側組電極部的測量電容超過閾值th較多。
接著，將參看圖27和28描述第十實施例的第二修改。類似于上述參看圖21至23描述的第十實施例，三個高電勢電極部(第一組電極部)360a-360c通過連接器361連接在一起，三個低電勢電極部(第二組電極部)364a-364c通過連接器365連接在一起。輔助電極370分別在每個電極部360a-360c和相應的各電極部354a-364c之間限定的空間中延伸。更具體地，輔助電極370以曲折形式在空間367和空間368、369中延伸，其中空間367限定在相鄰的電極部360a-360c、364a-364c之間，空間368、369限定在電極部360a-360c、364a-364c、和連接器361、365之間。
通過彎曲單個細長電極形成輔助電極370，并且輔助電極370包括五個部分371a、兩個右側部分371b、和兩個左側部分371c。例如，驅動裝置32將較高電勢應用于三個電極部360a-360c和三個電極部364a-364c，并且將較低電勢應用于輔助電極370。
根據(jù)第二修改，通過在輔助電極370和第一和第二組電極部360a-360c、364a-364c之間產(chǎn)生的電容器形成電場。由于輔助電極370的布置，在與僅由圖21至23的電極部360a-360c、364a-364c形成的電場相比更靠近帶基薄膜332的頂面的區(qū)域中形成電場E。例如，當水濺到座椅底部312從而弄濕乘員傳感器325時，可感測到由于水的濺灑引起的電容變化。并且，當座椅底部312的溫度或濕度變得較高時，可感測到由于較高溫度或高濕度引起的電容變化。由上述外部干擾引起的電容變化可用于糾正乘員確定中使用的閾值，或用于提供在很可能有錯誤的乘員確定的任何時候提供警報。在某些情形下，可改變電路構造，以使采用輔助電極370、電極部360a-360c、364a-364c的上述操作切換到僅使用高電勢電極部360a-360c和低電勢電極部364a-364c的參看圖21至23描述的操作。
將參看圖29至30B描述第十實施例的第三修改。在第三修改中，三個電勢電極部375a-375c和三個低電勢電極部377a-377c以類似于第二修改的方式布置，且與第二修改中同樣產(chǎn)生空間378。然而，代替圖27的輔助電極370，上部壓敏電極(第一壓敏電極)381以曲折形式在帶基薄膜332的頂面上的空間378中延伸。下部壓敏電極(第二壓敏電極)382與上部壓敏電極381相對布置在帶基薄膜332的第二側上。上部壓敏電極381和下部壓敏電極382形成多個壓敏開關380。如圖30A中所示，在此修改中，空座椅電容減少電極345布置在下部壓敏電極382下方，使得介電樹脂333介于下部壓敏電極382和空座椅電容減少電極345之間。在此情形下，如果需要，帶基薄膜332和介電樹脂333可一體形成?；陔娙輦鞲衅骺梢暂^精確地感測乘員身體的靠近。然而，基于電容傳感器感測物體(例如，兒童座椅，而不是乘員身體)靠近的精度不是與感測乘員身體的靠近的精度一樣高。鑒于此，除了基于電容傳感器外，還設置了壓敏開關380。
具體而言，在其中示出沿圖29中的線XXXA-XXXA得到的截面圖的圖30A的情形下，上部壓敏電極381布置在帶基薄膜332的頂面上的高電勢電極部375a和低電勢電極部377b之間。下部壓敏電極382布置在帶基薄膜332的底面上與上部壓敏電極381相對的位置處。多個通孔384穿過介于上部壓敏電極381和下部壓敏電極382之間的帶基薄膜332的區(qū)域。每個壓敏開關380都由上部壓敏電極381、下部壓敏電極382、和帶基薄膜332的相應通孔384形成?？梢子谟妙愃朴谛纬筛唠妱蓦姌O部375a-375c和低電勢電極部377a-377c的方式形成上部壓敏電極381和下部壓敏電極382。
例如，當兒童座椅安裝在前排乘客座椅中時，兒童座椅向下壓上部壓敏電極381，并且上部壓敏電極381接觸下部壓敏電極382，造成上部壓敏電極381和下部壓敏電極382之間的短路。在感測上部壓敏電極381和下部壓敏電極382之間的短路時，乘員感測ECU感測到兒童座椅安裝在前排乘客座椅中。例如，如果在安裝兒童座椅時沒有系牢座椅安全帶，則可根據(jù)壓敏開關380的感測結果提供警報以要求系牢座椅安全帶。并且，可容易形成壓敏開關380，從而可使成本的增加最小。
可以圖30B中所示的方式進一步修改圖29和30A中所示的上述修改。具體而言，在圖29和30A的情形下，空座椅電容減少電極345放置在低壓敏電極382下面，以便將介電樹脂333放置在下部壓敏電極382和空座椅電容減少電極345之間?？蛇x地，如圖30B中所示，具有相應于低壓敏電極382的形狀的曲折形狀的空間可在空座椅電容減少電極345中形成，并且可在此曲折形空間中布置低壓敏電極382，而不接觸空座椅電容減少電極345。利用這種布置，與圖30A相比，可減少乘員傳感器325在垂直方向上的厚度。這樣，與圖30A相比，傳感器上的乘員可獲得更舒適的乘坐感覺。并且，如圖30B中所示，與第六實施例的樹脂薄膜221相同，如果想要或需要，可另外在高和低電勢電極部375a-375c、377a-377c的上側和空座椅電容減少電極345和低壓敏電極382的下側上設置兩個介電薄膜332(介電片或介電層)。類似地，在上述其它實施例及其修改的每個中，可另外在乘員感測電極的上側上設置一個介電薄膜，并且另外在空座椅電容減少電極的下側上設置另一介電薄膜。并且，這些薄膜的一個或多個可一體形成。
(第十一實施例)圖31中所示的第十一實施例與圖21至23中所示的第十實施例的區(qū)別在于高和低電勢電極部的布置。具體而言，乘員感測電極包括三個分開的高電勢電極部(第一組電極部)402a-402c和三個分開的低電勢電極部(第二組電極部)405a-405c。高電勢電極部402a-402c布置在帶基薄膜332(和空座椅電容減少電極345的)的頂面的前側上，且低電勢電極部405a-405c布置在帶基薄膜332(和空座椅電容減少電極345的)的頂面的后側上。并且，設置有第一和第二開關(第一和第二電極部選擇開關裝置)403、406。第一開關403用于選擇和電連接三個高電勢電極部402a-402c的其中之一到導線336，從而到圖21的驅動裝置32，且第二開關406用于選擇和電連接三個低電勢電極部405a-405c的其中之一到導線341，從而到圖21的電流感測裝置31。
空座椅電容減少電極345布置在帶基薄膜332的底面上。驅動裝置32(參看圖21)在高電勢電極部402a-402c中選擇的一個和低電勢電極部405a-405c中選擇的一個之間施加電壓。電流感測裝置31測量高電勢電極部402a-402c中選擇的一個和低電勢電極部405a-405c中選擇的一個之間的電流。高電勢電極部402a-402c和低電勢電極部405a-405c與座椅框架326電絕緣。
根據(jù)第十一實施例，可感測到各種就座圖樣。例如，位于座椅底部312的中央側上的沿前后方向的高電勢電極部402a和位于座椅底部312的后側上沿前后方向的低電勢電極部405a可用于感測座椅底部312上乘員的存在。并且，中間側高電勢電極部402b和中間側低電勢電極部405b可用于感測座椅底部312上乘員的存在。此外，前側高電勢電極部402c和后側低電勢電極部405c可用于感測座椅底部312上乘員的存在。
布置在帶基薄膜332的底面上的空座椅電容減少電極345允許高電勢電極部402a-402c中選擇的一個和低電勢電極部405a-405c中選擇的一個之間的電容減少。應指出，第一開關403可用于順序選擇高電勢電極部402a-402c，第二開關406可用于順序選擇低電勢電極部405a-405c。
(第十二實施例)圖32和33示出第十二實施例。除了乘員感測電極的布置外，第十二實施例與圖5中所示的第二實施例相似。具體而言，第十二實施例的乘員感測電極僅包括布置在帶基薄膜332上的高電勢電極410a-410f。電連接至車輛GND 42的座椅框架26用作低電勢電極(或低電勢電極部)。更具體地，六個高電勢電極410a-410f彼此平行隔開，并且在前后方向上一個接一個排列，并且高電勢電極部410a-410f的每個都具有細長矩形形狀。引線(引導部)412a-412f分別從高電勢電極410a-410f的側面延伸。開關(電極部選擇開關裝置)414有選擇地電連接高電勢電極410a-410f的其中之一到導線27，從而到驅動裝置32。
空座椅電容減少電極345布置在帶基薄膜332的底面上。驅動裝置32在高電勢電極部410a-410f中選擇的一個和座椅框架26之間施加電壓。電流感測裝置31測量在高電勢電極部410a-410f中選擇的一個和低電勢電極(座椅框架)26之間流動的電流。
根據(jù)第十二實施例，舉例來說根據(jù)乘員的身體大小，通過切換開關414選擇高電勢電極部410a-410f的其中之一。通過使用高電勢電極部410a-410f中選擇的一個和座椅框架26有效感測乘員的存在。并且，布置在帶基薄膜332的底面上的空座椅電容減少電極345允許減少高電勢電極部410a-410c中選擇的一個和低電勢電極(座椅框架)26之間的電容。并且，由于將最初存在于座椅310中的座椅框架26有效用作低電勢電極，所以不需要提供另外的低電勢電極。
本領域的技術人員將易于想到另外的優(yōu)點和修改。因此，本發(fā)明以其較寬廣的術語不限于具體細節(jié)、典型設備、和所示出和描述的說明性實例。并且，可將在上述實施例和修改中的其中之一中描述的傳感器或乘員感測系統(tǒng)的任何特性與上述實施例和修改的另一的任何一個或多個特性組合或用其替換。例如，在圖32和33中所示的第十二實施例中，將高電勢應用于乘員感測電極的電極部410a-410f?？蛇x地，乘員感測電極的電極部410a-410f和圖32和33中所示的開關414可用圖1至4中所示的第一實施例的乘員感測電極20替換。這樣，低電勢應用于乘員感測電極的電極部410a-410f。并且，圖18中所示的第九實施例的線路選擇開關裝置60可應用于圖32和33中所示的第十二實施例或上述實施例和修改的任何一個。進而，應指出，上面使用的術語高電勢(較高電勢)和低電勢(較低電勢)不應限于任何具體值，而是應認為是表示這兩種電勢之間的關系，即，高電勢比低電勢高，反之亦然。
權利要求
1.一種布置在車輛座椅(9)中的基于電容傳感器，用于感測座椅(9)中乘員的存在，所述基于電容傳感器包括乘員感測電極(20，410a-410f)，嵌在座椅(9)中；空座椅電容減少電極(21，345)，與乘員感測電極(20，410a-410f)相對，位于乘員感測電極(20，410a-410f)和座椅(9)的座椅框架(26)之間，其中座椅電連接至車輛接地(42)；電流感測裝置(31)，用于測量電流，并且放在下述至少之一處第一位置，介于和電連接在乘員感測電極(20，410a-410f)和空座椅電容減少電極(21，345)之間；以及第二位置，介于和電連接在車輛接地(42)與空座椅電容減少電極(21，345)和第一位置之間；以及驅動裝置(32)，用于產(chǎn)生驅動電壓，并且位于第一和第二位置的另一中。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于電容傳感器，其中電流感測裝置(31)放置在第一位置處；以及驅動裝置(32)放置在第二位置處。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于電容傳感器，其中在驅動裝置(32)工作時，乘員感測電極(20)具有與空座椅電容減少電極(21)相同的電勢。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于電容傳感器，其中電流感測裝置(31)放置在第二位置處；以及驅動裝置(32)放置在第一位置處。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于電容傳感器，其中在驅動裝置(32)工作時，所述空座椅電容減少電極(21)具有與車輛接地(42)相同的電勢。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于電容傳感器，其中電流感測裝置(31)包括運算放大器(31a)，用于保持乘員感測電極(20)、空座椅電容減少電極(21)、和車輛接地(42)中相應的兩個之間的相同電勢和電絕緣，其中電流感測裝置(31)連接在所述相應的兩個之間。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于電容傳感器，其中乘員感測電極(20)與介于乘員感測電極(20)和空座椅電容減少電極(21)之間的電流感測裝置(31)和驅動裝置(32)的其中之一通過第一導線(27)彼此電連接；車輛接地(42)與電流感測裝置(31)和驅動裝置(32)的另一個通過第二導線(28)彼此電連接；第一導線(27)的至少部分和第二導線(28)的至少部分形成為具有屏蔽部的屏蔽線(24)，在驅動裝置(32)工作時所述屏蔽線具有與空座椅電容減少電極(21)相同的電勢。
8.根據(jù)權利要求7所述的基于電容傳感器，其中空座椅電容減少電極(21)通過屏蔽線(24)的屏蔽部電連接至電流感測裝置(31)和驅動裝置(32)。
9.根據(jù)權利要求1所述的基于電容傳感器，進一步包括介電層(22)，其中乘員感測電極(20)設置在介電層(22)的第一側上，且空座椅電容減少電極(21)設置在與介電層(22)的第一側相對的介電層(22)的第二側上。
10.根據(jù)權利要求9所述的基于電容傳感器，其中乘員感測電極(20)的表面和空座椅電容減少電極(21)的表面用介電材料(221)覆蓋。
11.根據(jù)權利要求1所述的基于電容傳感器，其中空座椅電容減少電極(21)的表面面積比乘員感測電極(20)的表面面積小。
12.根據(jù)權利要求1所述的基于電容傳感器，其中空座椅電容減少電極(21)的表面面積比乘員感測電極(20)的表面面積大。
13.根據(jù)權利要求1所述的基于電容傳感器，其中在基于電容傳感器的乘員狀態(tài)感測工作模式下，驅動裝置(32)在乘員感測電極(20)和車輛接地(42)之間施加電壓，且電流感測裝置(31)測量乘員感測電極(20)和車輛接地(42)之間的電流；以及在基于電容傳感器的故障感測工作模式下，驅動裝置(32)在乘員感測電極(20)和空座椅電容減少電極(21)之間施加電壓，且電流感測裝置(31)測量乘員感測電極(20)和空座椅電容減少電極(21)之間的電流。
14.根據(jù)權利要求13所述的基于電容傳感器，其中在基于電容傳感器的乘員狀態(tài)感測工作模式下，驅動裝置(32)和電流感測裝置(31)依此次序串聯(lián)在乘員感測電極(20)和車輛接地(42)之間，且空座椅電容減少電極(21)具有與車輛接地(42)相同的電勢；以及在基于電容傳感器的故障感測工作模式下，驅動裝置(32)和電流感測裝置(31)依此次序串聯(lián)在乘員感測電極(20)和空座椅電容減少電極(21)之間。
15.根據(jù)權利要求14所述的基于電容傳感器，其中在基于電容傳感器的乘員狀態(tài)感測工作模式和基于電容傳感器的故障感測工作模式的每個中，乘員感測電極(20)具有較高電勢，且空座椅電容減少電極(21)和車輛接地(42)具有較低電勢。
16.根據(jù)權利要求15所述的基于電容傳感器，進一步包括第一導線(27)，具有驅動裝置(32)，所述驅動裝置介于第一導線(27)的第一端和第二端之間，其中第一導線(27)的第一端直接連接至乘員感測電極(20)；第二導線(28)，具有電流感測裝置(31)，所述電流感測裝置(31)介于第二導線(28)的第一端和第二端之間，其中第二導線(28)的第一端直接連接至車輛接地(42)，第二導線(28)的第二端連接至第一導線(27)的第二端；第三導線(29)，具有直接連接至空座椅電容減少電極(21)的第一端、和連接至第一導線(27)的第二端和第二導線(28)的第二端的第二端；以及線路選擇開關裝置(60)，執(zhí)行對第二導線(28)和第三導線(29)的切換，其中線路選擇開關裝置(60)將第二導線(28)分成第一部分(28a)，包括直接連接至車輛接地(42)的第二導線(28)的第一端；以及第二部分(28b)，包括第二導線(28)的第二端和電流感測裝置(31)；線路選擇開關裝置(60)將第三導線(29)分成第一部分(29a)，包括直接連接至空座椅電容減少電極(21)的第三導線(29)的第一端；以及第二部分(29b)，包括第三導線(29)的第二端，所述第二端連接至第一導線(27)的第二端和第二導線(28)的第二端；在基于電容傳感器的乘員狀態(tài)感測工作模式下，線路選擇開關裝置(60)電連接在第二導線(28)的第一部分(28a)和第二導線(28)的第二部分(28b)之間，并且也電連接在第三導線(29)的第一部分(29a)和第三導線(29)的第二部分(29b)之間；以及在基于電容傳感器的故障感測工作模式下，線路選擇開關裝置(60)電連接在第三導線(29)的第一部分(29a)和第二導線(28)的第二部分(28b)之間，從而乘員感測電極(20)通過驅動裝置(32)和電流感測裝置(31)電連接至空座椅電容減少電極(21)。
17.根據(jù)權利要求13所述的基于電容傳感器，其中在基于電容傳感器的乘員狀態(tài)感測工作模式下，電流感測裝置(31)和驅動裝置(32)依此次序串聯(lián)在乘員感測電極(20)和車輛接地(42)之間，且乘員感測電極(20)具有與空座椅電容減少電極(21)相同的電勢；以及在基于電容傳感器的故障感測工作模式下，電流感測裝置(31)和驅動裝置(32)依此次序串聯(lián)在乘員感測電極(20)和空座椅電容減少電極(21)之間。
18.根據(jù)權利要求17所述的基于電容傳感器，其中在基于電容傳感器的乘員狀態(tài)感測工作模式中，車輛接地(42)具有較高電勢，且乘員感測電極(20)和空座椅電容減少電極(21)具有較低電勢；在基于電容傳感器的故障感測工作模式中，乘員感測電極(20)和車輛接地(42)具有較低電勢，且空座椅電容減少電極(21)具有較高電勢。
19.根據(jù)權利要求18所述的基于電容傳感器，進一步包括第一導線(27)，具有電流感測裝置(31)，所述電流感測裝置(31)介于第一導線(27)的第一端和第二端之間，其中第一導線(27)的第一端直接連接至乘員感測電極(20)；第二導線(28)，具有驅動裝置(32)，所述驅動裝置介于第二導線(28)的第一端和第二端之間，其中第二導線(28)的第一端直接連接至車輛接地(42)，且第二導線(28)的第二端連接至第一導線(27)的第二端；第三導線(29)，具有直接連接至空座椅電容減少電極(21)的第一端、和連接至第一導線(27)的第二端和第二導線(28)的第二端的第二端；以及線路選擇開關裝置(60)，執(zhí)行對第二導線(28)和第三導線(29)的切換，其中線路選擇開關裝置(60)將第二導線(28)分成第一部分(28a)，包括直接連接至車輛接地(42)的第二導線(28)的第一端；以及第二部分(28b)，包括第二導線(28)的第二端和驅動裝置(32)；線路選擇開關裝置(60)將第三導線(29)分成第一部分(29a)，包括直接連接至空座椅電容減少電極(21)的第三導線(29)的第一端；以及第二部分(29b)，包括第三導線(29)的第二端，所述第二端連接至第一導線(27)的第二端和第二導線(28)的第二端；在基于電容傳感器的乘員狀態(tài)感測工作模式下，線路選擇開關裝置(60)電連接在第二導線(28)的第一部分(28a)和第二導線(28)的第二部分(28b)之間，并且也電連接在第三導線(29)的第一部分(29a)和第三導線(29)的第二部分(29b)之間；以及在基于電容傳感器的故障感測工作模式下，線路選擇開關裝置(60)電連接在第三導線(29)的第一部分(29a)和第二導線(28)的第二部分(28b)之間，從而乘員感測電極(20)通過電流感測裝置(31)和驅動裝置(32)電連接至空座椅電容減少電極(21)。
20.根據(jù)權利要求1所述的基于電容傳感器，其中乘員感測電極(410a-410f)包括一組電極部(410a-410f)，其中每個電極部都與此組的其他電極部(410a-410f)電分離；以及基于電容傳感器進一步包括電極部選擇開關裝置(414)，所述電極部選擇開關裝置將這組的電極部(410a-410f)的其中之一電連接到驅動裝置(32)和電流感測裝置(31)。
21.根據(jù)權利要求20所述的基于電容傳感器，其中在驅動裝置(32)工作時，空座椅電容減少電極(345)具有與車輛接地(42)相同的電勢。
22.根據(jù)權利要求20所述的基于電容傳感器，其中這組電極部(410a-410f)在車輛的前后方向和車輛的橫向的其中之一上平行排列，并且彼此隔開。
23.一種布置在車輛座椅(310)中的基于電容傳感器，用于感測座椅(310)中乘員的存在，所述基于電容傳感器包括介電層(332)，嵌在座椅(310)中；乘員感測電極(330)，包括第一組電極部(334a-334c，350a-350c，360a-360c，375a-375c，402a-402c)和第二組電極部(338a-338c，354a-354c，364a-364c，377a-377c，405a-405c)，這兩組電極部布置在介電層(332)的第一側上；空座椅電容減少電極(345)，與乘員感測電極(330)相對地布置在介電層(332)的第二側上，從而空座椅電容減少電極(345)介于乘員感測電極(330)和座椅(310)的座椅框架(326)之間；驅動裝置(32)，用于在下述之間施加電壓第一組電極部(334a-334c，350a-350c，360a-360c，375a-375c，402a-402c)的至少一個和第二組電極部(338a-338c，354a-354c，364a-364c，377a-377c，405a-405c)的至少一個的其中之一；以及空座椅電容減少電極(345)以及第一組電極部(334a-334c，350a-350c，360a-360c，375a-375c，402a-402c)的至少一個和第二組電極部(338a-338c，354a-354c，364a-364c，377a-377c，405a-405c)的至少一個的其中另一個；以及電流感測裝置(31)，用于測量第一組電極部(334a-334c，350a-350c，360a-360c，375a-375c，402a-402c)的至少一個和第二組電極部(338a-338c，354a-354c，364a-364c，377a-377c，405a-405c)的至少一個之間的電流。
24.根據(jù)權利要求23所述的基于電容傳感器，其中在驅動裝置(32)工作時，空座椅電容減少電極(345)具有與第一組電極部(334a-334c，350a-350c，360a-360c，375a-375c，402a-402c)的至少一個和第二組電極部(338a-338c，354a-354c，364a-364c，377a-377c，405a-405c)的至少一個的其中另一個相同的電勢。
25.根據(jù)權利要求23所述的基于電容傳感器，其中第一組電極部(334a-334c，350a-350c，360a-360c，375a-375c，402a-402c)和第二組電極部(338a-338c，354a-354c，364a-364c，377a-377c，405a-405c)在車輛的前后方向和車輛的橫向的其中之一上平行排列，并且彼此隔開。
26.根據(jù)權利要求23所述的基于電容傳感器，其中第一組電極部(334a-334c，360a-360c，375a-375c)的每個都電連接至第一組電極部(334a-334c，360a-360c，375a-375c)的其它電極部；以及第二組電極部(338a-338c，364a-364c，377a-377c)的每個都電連接至第二組電極部(338a-338c，364a-364c，377a-377c)的其它電極部。
27.根據(jù)權利要求23所述的基于電容傳感器，進一步包括形成壓敏開關裝置(380)的第一和第二壓敏電極(381，382)，其中多個通孔(384)在介電層(332)中從介電層(332)的第一側延伸到第二側；第一壓敏電極(381)布置在介電層(332)的第一側上的多個通孔(384)上方；以及第二壓敏電極(381)布置在介電層(332)的第二側上的多個通孔(384)上方。
28.根據(jù)權利要求23所述的基于電容傳感器，進一步包括第一和第二電極選擇開關裝置(352，356，403，406)，其中第一組電極部(350a-350c，402a-402c)的每個都與第一組電極部(350a-350c，402a-402c)的其它電極部電分離；第二組電極部(338a-338c，354a-354c，364a-364c，377a-377c，405a-405c)的每個都與第二組電極部(338a-338c，354a-354c，364a-364c，377a-377c，405a-405c)的其它電極部電分離；第一電極部選擇開關裝置(352，403)將第一組電極部(350a-350c，402a-402c)的一個電連接到驅動裝置(32)和電流感測裝置(31)；以及第二電極選擇開關裝置(356，406)將第二組電極部(354a-354c，405a-405c)的一個電連接到驅動裝置(32)和電流感測裝置(31)。
29.根據(jù)權利要求28所述的基于電容傳感器，其中在驅動裝置(32)工作時，空座椅電容減少電極(345)的電勢與第二組電極部(354a-354c，405a-405c)的一個的電勢相同。
30.根據(jù)權利要求28所述的基于電容傳感器，其中第一組電極部(350a-350c，402a-402c)和第二組電極部(354a-354c，405a-405c)在車輛的前后方向和車輛的橫向的其中之一上平行排列，并且彼此隔開。
31.根據(jù)權利要求28所述的基于電容傳感器，其中第一組電極部(402a-402c)位于座椅(310)的座椅底部(312)的前側和后側的其中之一中；以及第二組電極部(405a-405c)位于座椅(310)的座椅底部(312)的前側和后側的其中另一個中。
32.根據(jù)權利要求28所述的基于電容傳感器，其中第一組電極部(350a-350c)和第二組電極部(354a-354c)交替布置。
33.一種布置在車輛座椅(310)中的基于電容傳感器，用于感測座椅(310)中乘員的存在，所述基于電容傳感器包括介電層(332)，嵌在座椅(310)中；乘員感測電極(330)，包括第一組電極部(360a-360c)和第二組電極部(364a-364c)，這兩組電極部布置在介電層(332)的第一側上，其中第一組電極部(360a-360c)和第二組電極部(364a-364c)交替布置；輔助電極(370)，在第一組電極部(360a-360c)的每個和第二組電極部(364a-364c)的相鄰一個之間延伸，而不與在介電層(332)的第一側上的第一組電極部(360a-360c)和第二組電極部(364a-364c)電接觸；空座椅電容減少電極(345)，與乘員感測電極(330)和輔助電極(370)相對地布置在介電層(332)的第二側上，從而空座椅電容減少電極(345)介于乘員感測電極(330)和座椅(310)的座椅框架(326)之間；驅動裝置(32)，用于在乘員感測電極(330)和輔助電極(370)之間施加電壓以及電流感測裝置(31)，用于測量乘員感測電極(330)和輔助電極(370)之間的電流。
34.一種乘員感測系統(tǒng)，包括根據(jù)權利要求1至33中任一所述的基于電容傳感器(10)；以及乘員感測ECU(3)，用于根據(jù)基于電容傳感器(10)的輸出確定座椅(9，310)的乘員狀態(tài)。
35.根據(jù)權利要求34所述的乘員感測系統(tǒng)，其中乘員感測ECU(3)接收座椅(9，310)的帶扣開關裝置的輸出；以及當乘員感測ECU(3)根據(jù)帶扣開關裝置的輸出感測座椅(9，310)的座椅安全帶的未扣狀態(tài)時，乘員感測ECU(3)確定座椅(9，310)是空的，并且其中沒有安裝兒童限制系統(tǒng)。
全文摘要
乘員感測電極(20，330，410a－410f)嵌在座椅中?？兆坞娙轀p少電極(21，345)與乘員感測電極(20，330，410a－410f)相對放置在乘員感測電極(20，330，410a－410f)和座椅的座椅框架(26，326)之間。介電帶基薄膜(22，332)可介于乘員感測電極(20，330，410a－410f)和空座椅電容減少電極(21，345)之間。乘員感測電極(330，410a－410f)可包括多個電極部(334a－334c，350a－350c，360a－360c，375a－375c，402a－402c；338a－338c，354a－354c，364a－364c，377a－377c，405a－405c)。電極部可包括高電勢電極部和低電勢電極部。
文檔編號B60R21/16GK1877365SQ20061000627
公開日2006年12月13日 申請日期2006年1月24日 優(yōu)先權日2005年1月24日
發(fā)明者神園勉, 和波真吾, 安藤真司 申請人:株式會社電裝, 株式會社日本自動車部品綜合研究所