(57)【要約】  座席に掛かる垂直力を検知するための複数のセンサからの信号を受け取るように構成されたコントローラを備えた、車両座席上に配置する乗員を分類するためのシステム。コントローラは、検知された垂直力が座席の重量および車両座席上に配置する乗員の重量を示しているかどうかを決定するように構成される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両座席の下に配置された複数の力センサと、
コントローラと、
を備えた、車両座席上に配置する物体を分類するためのシステムであって、
前記力センサの各々が、各センサの垂直力に対応する信号を前記コントローラに提供し、前記システムの正常動作中に、全ての前記センサの全垂直力が前記座席の重量および乗員の重量を示し、
前記コントローラは、前記力センサの前記垂直力が前記座席の重量および前記車両座席上に位置する乗員の重量を示していないときにその状況を識別するように構成される、
システム。
【請求項２】
前記コントローラは、前記座席に掛かる垂直力のかなりの部分が前記車両座席の下に位置する物体によって前記センサの１つの辺りで変えられることによって、前記状況が発生するときにそれを識別するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記座席に掛かる垂直力が前記座席の重量または乗員の重量以外の力によって増減されることによって、前記状況が発生するときにそれを識別するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記車両座席に掛かる全力が閾値より低いかどうかを決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数力センサの各々が前記車両座席と座席レールとの間に位置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数の力センサが、前記車両座席の下に位置される少なくとも３個のセンサを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の力センサが前部センサおよび後部センサを含み、各センサがチャネル内の前記コントローラに力信号を提供する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、前記力センサの垂直力が前記座席の重量および前記車両座席上に配置する乗員の重量を示さない場合に、障害システム信号を送信するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
車両座席の下に配置された複数の力センサと、
コントローラと、
を備えた、車両座席上に位置する乗員を分類するためのシステムであって、
前記力センサの各々が、各センサの垂直力に対応する信号を提供し、全ての前記センサの全垂直力が前記座席および前記座席の乗員の重量を示し、
前記コントローラは、前記センサの全垂直力に基づいて乗員分類計算を達成し、前記座席の全垂直力の測度が閾値未満であるかどうかを決定し、かつ前記測度が一貫して前記閾値未満である場合に、乗員分類計算の潜在的エラーを示す信号を送信するように構成される、システム。
【請求項１０】
前記コントローラは、干渉物体が全垂直力の決定に影響を及ぼしているかどうかを決定するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
車両の特性を感知するための追加センサをさらに備え、前記コントローラが、前記力センサおよび前記追加センサからの入力に基づいて、前記車両座席に加えられる外力の方向を決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記追加センサが車両の速度、車両座席の位置、車両の加速度、またはシートベルトの張力の１つを感知する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記センサの垂直力の変動を検知し、かつ前記変動の重心が前記コントローラによって計算される乗員分類に対応する予想重心と一致するかどうかを決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記コントローラは、前記複数の力センサの各々からの信号の変動を検知し、かつ単一のセンサからの予想外の低レベルの変動が前記座席の下に配置された干渉物体によって生じているかどうかを決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
車両座席上に位置する乗員を分類するためのシステムであって、座席に掛かる垂直力を検知するための複数のセンサから信号を受け取り、かつ前記検知された垂直力が前記座席の重量および前記車両座席上に位置する乗員の重量を示しているかどうかを決定するように構成されたコントローラを備えた、システム。
【請求項１６】
前記コントローラが前記検知された垂直力は乗員の重量を示していないと決定したときに、前記コントローラが車両の乗員のためのインジケータを始動する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
車両の速度、車両座席の位置、車両の加速度、および車両座席に加えられるシートベルトの張力の少なくとも１つを検知するための追加センサをさらに備えた、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
車両座席の下に配置された複数の力センサと、
コントローラと、
を備えた、車両座席上に位置する乗員を分類するためのシステムであって、
前記力センサの各々が各センサの垂直力に対応する変動信号を提供し、全ての前記センサの全垂直力が前記座席および前記座席の乗員の重量を示し、
前記コントローラは、前記センサの全垂直力に基づいて乗員分類計算を達成し、かつ前記力センサの１個によって提供される信号の変動と残りのセンサの信号の変動との間の差が予め定められた値を超える場合に、障害システム信号を送信するように構成される、システム。
【請求項１９】
車両座席の下に位置する複数の力センサと、
コントローラと、
を備えた、車両座席上に位置する乗員を分類するためのシステムであって、
前記力センサの各々が各センサの垂直力に対応する信号を提供し、全ての前記センサの全垂直力が前記座席および前記座席の乗員の重量を示し、
前記コントローラは、前記センサの全垂直力に基づいて乗員分類計算を達成し、かつ前記センサによって提供される信号から決定される前記座席の垂直力の分布が、前記計算された乗員の分類に予想される力の分布の範囲から外れる場合、障害システム信号を送信するように構成される、システム。
【請求項２０】
前記コントローラは前記乗員分類計算で障害センサを補償するように構成される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
車両座席に位置する乗員を検知しかつ分類するための方法であって、
乗員分類計算を提供すること、
複数の力センサを設け、各力センサが前記力センサの垂直力に対応する信号を提供すること、
前記センサの全垂直力を決定すること、
全垂直力が閾値未満であるかどうかを決定すること、
前記座席の全垂直力が一貫して閾値未満である場合、前記乗員分類計算の潜在的エラーを示す信号を送信すること、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２００４年６月１０日に出願した米国特許仮出願第６０／５７８，３０４号（その内容全体を参照して本書に組み込まれる）の優先権およびその利益を主張する。
【０００２】
（背景）
本発明は、車両座席の乗員を分類するための乗員分類システムおよび方法に向けられる。特に、本発明の少なくとも一実施形態は、自動車の座席に位置する乗員の分類に向けられる。特に、該システムおよび方法は、車両座席に位置する乗員のタイプを分類し、それに応じて乗員拘束システム（例えばエアバッグまたはシートベルト）の展開を制御することに向けられる。
【０００３】
以下の米国特許（全てを参照して本書に組み込まれる）は、様々な加速度および変動に基づく乗員感知および分類システムを開示している。米国特許第６，４３８，４７７号、第６，２４６，９３６号、第６，５４２，８０２号、第６，１６１，４３９号、および第６，２５９，１６７号。
【０００４】
現在の乗員分類システム（ＯＣＳ）は、干渉物体を検知してフラグを立てる能力を含まない。そのような物体は通常、乗員分類モジュールの出力に影響し、不適切な乗員分類が行われる原因となる。
【０００５】
干渉物体のため、従来の乗員分類システムは、車両座席に位置する乗員または物体のタイプを誤って分類することがある。その結果、対応する乗員拘束システムの性能は悪影響を受けることがある。したがって、干渉が乗員検知システムに影響を及ぼしているかどうかを決定するシステムおよび方法が必要である。
【０００６】
（概要）
本発明の実施形態では、車両座席に位置する乗員を検知しかつ分類するためのシステムを提供する。該システムは車両座席の下に配置された複数の力センサ、およびコントローラを含むことができる。力センサの各々が、正常な動作中には、車両座席の検知された垂直力に対応する信号をコントローラに提供する。コントローラは、力センサの垂直力が座席の重量および車両座席に位置する乗員の重量を示していないときにその状況を識別するように構成される。
【０００７】
代替的実施形態では、複数の力センサの各々が車両座席と座席レールとの間に位置される。さらに、該システムは少なくとも３個の力センサを含むことができる。各力センサは、そのセンサの力を示す測定値をコントローラに提供することができる。
【０００８】
本発明のさらに別の実施形態では、車両座席上に位置する物体を分類するためのシステムは、複数のセンサから信号を受け取り、車両座席に掛かる垂直力が座席の重量および車両座席上に位置する乗員の重量を示しているかどうかを決定するように構成されたコントローラを含む。センサは、車両の速度、車両座席の位置、シートベルトの張力、水平または垂直方向の車両の加速度、および車両座席に加えられる垂直力を検知するように構成することができる。
【０００９】
本発明の別の代替的実施形態では、車両座席に位置する物体を分類するための方法を提供する。該方法は、複数の力センサを設け、各力センサがそのセンサを介して車両座席に加えられた測定垂直力に対応する信号を提供するステップと、全ての複数の力センサからの信号に基づいて座席の全垂直力を決定するステップと、車両座席の全力が閾値未満であるかどうかを決定するステップとを含むことが好ましい。
【００１０】
上記の概略説明および以下の詳細説明は両方とも単なる例証および解説であって、本発明の請求を制限するものではないことを理解されたい。
【００１１】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明、添付の請求の範囲、および図面の簡単な説明の部分で簡単に説明する図面に示す付随の例示的実施形態から明らかになるであろう。
【００１２】
（詳細な説明）
本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら下述する。以下の説明は本発明の例示的実施形態を記述するように意図されたものであって、発明を限定するものではないことを理解されたい。
【００１３】
図１は車両用の自動車座席１を示す。自動車座席１の底部は２本のレール１０、２０を含み（レール２０は図示せず）、各々がシートトラック２と、センサ６０と、ライザー４とを有する。一般的に、自動車座席１は車両の床部にボルト止めされ、自動車座席１はライザー４を介して車両の床から部分的に持ち上げられる。シートトラック２は一般的に、自動車座席１の位置を変えるために使用される。センサ６０は、車両座席１に加えられる垂直力を検知することによって車両座席１に着座している乗員の重量を検知するために、乗員分類システム１００（図示せず）によって使用されるセンサである。
【００１４】
本発明の１つの目的は、自動車座席１の乗員の分類を妨害する状態を検知するための機構を提供することである。例えば、物体（例えばボール、本、または子供の玩具）が自動車座席１の下でつっかえ、あるいは自動車座席１システムのベースフレーム内に嵌まり込み、それにより力の測定が妨害されることがある。さらに、例として、座席の隅に着座している大きい塊のように、物体が座席１の表面に載っていることがある。この場合、力センサは座席に掛かる実際の垂直力を感知するが、全力は乗員の重量を示さない。別の例で、シートベルトの張力はセンサに余分の力をもたらすことがあり、それにより力は乗員の重量を示さなくなる。各状況で、センサの間の垂直力の分布は予想外となる。本発明の別の実施形態では、ひとたび干渉物体または異常な力分布が検知されると、乗員分類システム１００は、センサ６０によって検知された垂直力を乗員分類の信頼できる計算に使用できないことを認識する。
【００１５】
コントローラ３０は、センサによって提供される信号から決定された座席の垂直力の分布が、計算された乗員の分類に予想される力の分布の範囲を外れる場合、障害システム信号を送信するように構成することができる。障害システム信号は、インジケータを始動させることができる。例えば、障害システム信号は、車両の計器盤または車両の乗員に見える他の場所にあるランプまたは同様のインジケータを点灯させることができる。代替的に、障害システム信号は可聴インジケータまたはアラームを鳴らすことができる。
【００１６】
図２Ａは乗員分類システム１００のブロック図である。図２Ａに示すように、複数のセンサがコントローラ３０に動作可能に接続される。複数のセンサは、垂直力、車両の速度、車両座席１の位置、車両の加速度（水平または垂直方向）、およびシートベルトの張力を検知するために使用することができる。複数のセンサは、センサがどのような状態を測定するように設計されるかに基づいて、車両全体に取り付けられる。例えば、車両座席１に加えられる垂直力を検知するためのセンサ６０は、車両座席１の下の図１に示した位置に配置される。センサ６０は、座席に掛かる力を検知するのに適した多数の周知のセンサのいずれかとすることができる。例えば、センサ６０は、磁石の相対変位を感知するホール効果センサ、ひずみゲージ、または座席に掛かる力を検知するためのいずれかのセンサとすることができる。本発明の一実施形態では、乗員分類システム１００は少なくとも３個の力センサ６０を有する。
【００１７】
図２Ｂに示すように、本発明の実施形態では、乗員検知および分類システムは４個の力センサ６０を含むことができる。図２Ａは、２個の前部力センサ１２、２１および２個の後部力センサ１１、２２を示す。前部および後部力センサは、座席１の前部および後部にそれぞれ加えられる垂直力を検知する。前部および後部力センサの位置は、図示するようにレール１０および２０の隅に限定されないことに留意されたい。加えて、前部および後部力センサは、レール１０および２０の各々に沿って位置することができる。
【００１８】
図２Ｂは、本発明の一実施形態に係る自動車座席１の構成のブロック図である。該実施形態では、内側後部力センサ１１は、車両の内側近くのレール上の自動車座席１の後部付近に配置することができる。内側前部力センサ１２は、車両の内側近くのレール上の座席１の前部付近に位置することができる。外側後部力センサ２２は、車両の外側近くのレール上の座席１の後部付近に位置することができる。外側前部力センサ２１は、車両の外側近くのレール上の車両座席１の前部付近に位置することができる。
【００１９】
図２Ｂに示すように、力センサは、各レール１０、２０に配置された少なくとも２つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１３、２３の１つに動作可能に接続することができる。ＡＳＩＣ１３、２３は、各センサによって捕獲された垂直力測定値を電子制御ユニット（ＥＣＵ）またはコントローラ３０に送信する。ＥＣＵ３０は、乗員分類方法を計算するように構成される。加えて、ＥＣＵ３０は、例えば車両のエアバッグをはじめとする、車両の安全拘束システムを制御するように構成することができる。
【００２０】
図３Ａは、自動車座席１に着座している乗員４０の斜視図である。一般的に、乗員４０は図示するように自然な着座位置にあり、後部力センサ１１、２２によって検知される力測定値は、前部力センサ１２、２１によって検知される力測定値より大きい。その結果、車両の動作中に、力の値の高い変動が、前部センサより後部センサによって記録される。
【００２１】
図３Ｂは、自動車座席１に着座している乗員４０の斜視図であり、ここでは自動車座席１の下に物体５０が位置されている。この場合、後部力センサ１１、２２によって検知される力測定値は、図３Ａの障害物が無い場合の力測定値より低くなる。図３Ｂに示す状況では、後部力センサ１１、２２は、車両の動作中に、前部力センサに比較して高い力の変動を記録する。この高い力の変動は、たとえ後部力センサ１１、２２によって検知される力測定値が前部力センサによって検知される力測定値より低くなり得る場合でも、発生し得る。測定されたより低い力によって生じるより高い変動は、干渉の兆候である。したがって、これらの特性に基づいて、乗員検知システム１００は、物体５０が自動車座席１の下に配置されている場合にその状況を識別することができる。
【００２２】
乗員検知システム１００および方法は、次の例示的分類すなわち空席、後ろ向きの幼児用シート、３歳児、６歳児、５パーセント女性、および／または５０パーセント男性の場合の安全拘束システムの展開の検知および制御のような様々な拘束展開基準を満たすように構成することができる。拘束システム（本書に記載する様々な実施形態を含む）の制御は、ＥＣＵ３０の使用により促進することができる。本発明の一実施形態では、ＥＣＵ３０は、下でさらに説明する機能を実行するように構成される。
【００２３】
本発明の一実施形態では、ＥＣＵは、力センサによって検知された力が乗員の重量に対応しない場合に、その状況を識別するように構成することができる。例えば、ＥＣＵは、センサによって提供される信号に関連付けられる様々な測度を監視し、相応して、座席の力の分布および／または変動が、信号を信頼できる乗員分類の計算に使用できないことを示すかどうかを決定するように構成することができる。例えば、２個のセンサの間で受け取る信号の大きさの差が閾値を超える場合、ＥＣＵは、乗員分類の計算を調整または中断することができるように、障害のフラグを立てることができる。代替的実施形態では、力センサから受け取る信号の他の測度を使用して、通常の力分布が存在するかどうかを決定することができる。各測度は予め定められた閾値を持つことができる。閾値を予め定められた回数超えた場合、傷害のフラグを立てることができる。上述の通り、障害のフラグを立てることにより、乗員分類計算を調整または中断させることができる。ＥＣＵは、力分布測度が適切な水準に戻った（つまりもはや閾値を超えなくなった）ときに、乗員分類計算を再開することができるように、乗員分類の計算を一時的に中断するように構成することができる。
【００２４】
本発明のシステムは、車両座席１に関連付けられる幾つかの異なるタイプの力測定値を検知することができる。第１に、乗員検知システム１００は、車両座席１に存在する全力を検知することができる。システムの正常動作中に、全てのセンサの全垂直力は座席の重量および乗員の重量を示す。第２に、乗員検知システムは、複数の垂直力センサ６０の１個に加えられる最小量の力を検知することができる。この測定値は、垂直力センサ６０が存在する単一点に加えられる最小量の力に相関する。
【００２５】
第３に、乗員検知システム１００は、車両座席１の後部を監視するように構成された垂直力センサ６０によって捕獲されるデータを捕獲しかつ処理することによって、座席１の後部付近に存在する全力を検知することができる。第４に、乗員検知システム１００は、車両座席１に掛かる全力に対する車両座席１の一部分に掛かる力の比を決定することができる。乗員検知システム１００によって捕獲される別の測定値として、１個のセンサ６０当たりの標準偏差がある。さらにシステムは、コントローラ３０が、複数のセンサ６０の各々の信号の変動を検知し、変動の中心が予想される重心と一致するかどうかを決定することができるように構成される。例えば、センサの１つから受け取る信号の変動が残りのセンサから受け取る信号の変動より実質的に小さい場合、そのセンサは故障しているかあるいは妨害されていると推測することができる。上述の通り、センサからの信号の特定の測度（例えば大きさ、勾配等）は、センサを比較するために使用することができる。一般的に、力の変動または偏差が一部のセンサ６０に存在し、他のセンサには存在しない場合、ＥＣＵは、偏差または変動の無いセンサ６０の下につっかえている物体が存在すると予測するように構成することができる。ＥＣＵまたはコントローラ３０は、力センサのいずれか１個によって提供される力信号の変動の測度が、残りのセンサからの変動の測度より予め定められた量だけ低い場合、障害システム信号を送信するように構成することができる。障害システム信号は、車両の計器盤または車両の乗員に見える他の場所にあるランプまたは同様のインジケータを点灯させることができる。
【００２６】
本発明の一実施形態では、ＥＣＵは、一定の期間にわたって決定された各センサの検知された力の平均値に依存するように構成することができる。システムはまた、現在の乗員分類をも含むように構成することもできる。例えば、乗員は次の種類すなわち空席、子供、小柄の成人、中柄の成人、および大柄の成人のうちの１つとして分類することができる。
【００２７】
加えて、本発明の一実施形態では、システムは、急な長い旋回中または長時間の減速中に、障害のフラグが立てられないことを確実にするように構成することができる。
【００２８】
図４は、乗員分類システム１００の動作を記述する例示的フローチャートである。最初に、システム１００は、測定値をコントローラ３０に報告するように構成された全てのセンサ６０を含めて、初期化される（ステップ１１０）。次に、ステップ１１５で、各センサによって捕獲された力の測定値に対応する信号が取得され、コントローラ３０に報告される。次いで、乗員分類を取得することができる（ステップ１２０）。ステップ１２５に示す通り、本発明の別の実施形態では、１個のセンサ６０当たりの力測定値の偏差は、センサ６０から受け取る情報に基づいて、コントローラ３０によって決定される。
【００２９】
次に、センサ６０によって検知される力測定値（例えば車両座席１の全力、力測定値の偏差）は複数の閾値と比較される（ステップ１３０）。コントローラ３０は閾値を使用して、乗員分類システム１００が正常に動作しているかどうかを決定する（ステップ１３５）。例えば比較に基づいて、コントローラは、力センサ６０に加えられている垂直力が座席１および座席１に位置する乗員の全力を示していないかどうかを決定することができる。比較における異常は、例えば力センサ６０に加えられている垂直力のかなりの部分が、車両座席１の下に位置されるかあるいは車両座席１の上に異常に位置された物体によって変えられていることを示し得る。本発明の別の実施形態では、システムは車両の特性を感知するための追加センサを備え、コントローラ３０は力センサおよび追加センサからの入力に基づいて、車両座席１に加えられている外力の方向を決定するように構成される。例えば、追加センサは車両の速度、車両座席の位置、車両の加速度（水平または垂直方向）、またはシートベルトの張力を検知することができる。最後に、力の測定値６０および複数の閾値の比較に基づいて、コントローラは、捕獲された力測定値のいずれかが一貫して閾値より低い場合、障害システム信号を送信する（ステップ１４０）。本発明の別の実施形態では、コントローラ３０は、閾値を超える回数または超えない回数が障害成熟限度（fault maturity limit）より高くなると、障害システム信号を送信するように構成される。代替的には、障害信号は送信されない（ステップ１４５）。
【００３０】
障害システム信号は、外部物体または外力が座席１に加えられていることを乗員検知システム１００に示す。さらに該信号は、この外力の性質がセンサ６０の正常な動作に干渉していることを示す。センサの正常な動作が影響を受けるので、乗員分類は正しくなくなる。したがって、この情報に基づいて、乗員検知システム１００はそれに応じて車両安全拘束システムを構成することができる。
【００３１】
本発明の別の実施形態では、システムは、単数または複数の障害センサまたは干渉を受けている単数または複数のセンサを補償するように構成される。例えば、コントローラは、障害のあるセンサまたは干渉を受けているセンサからの入力を無視するような仕方で、座席に掛かる全力を計算するように構成することができる。
【００３２】
本発明の開示を前提として、本発明の範囲および精神内で他の実施形態および変形があり得ることを、当業者は理解されるであろう。したがって、本開示から本発明の範囲および精神内で当業者によって達成可能な全ての変形は、本発明のさらなる実施形態として含まれる。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載する通り定義される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両座席の斜視図である。
【図２Ａ】乗員分類システムのブロック図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に係る乗員分類システムの平面図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る、座席に着座した乗員の側面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係る、座席に着座した乗員の側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る乗員を分類するための方法を示すフローチャートである。
【図１】
2008502539.tif 000002
【図２Ａ】
2008502539.tif 000003
【図２Ｂ】
2008502539.tif 000004
【図３Ａ】
2008502539.tif 000005
【図３Ｂ】
2008502539.tif 000006
【図４】
2008502539.tif 000007
【国際調査報告】
2008502539.tif 000008
2008502539.tif 000009
2008502539.tif 000010