BR0200575B1 - detecção de ocupação de veìculo por múltiplos sensores para o controle do desdobramento do air bag. - Google Patents

Description

"DETECÇÃO DE OCUPAÇÃO DE VEÍCULO POR MÚLTIPLOS SENSORES PARA O CONTROLE DO DESDOBRAMENTO DO AIR BAG"

Fundamentos

A presente invenção é relacionada a sistemas de detecção de passageiros, e em particular aos sistemas de de- tecção de passageiros que podem classificar prontamente um atributo de um passageiro de um automóvel no qual um dispo- sitivo de air bag é instalado.

Os dispositivos de air bag facilitam o choque que um passageiro sofre durante uma colisão de automóvel. Os air bags são instalados na frente dos assentos do motorista e do passageiro. Os air bags podem ser instalados em outros lo- cais, tais como no lado de um passageiro virado para a fren- te .

Em um sistema típico de air bag, o sistema de con- trole inclui um circuito de controle que recebe um sinal de um sensor de aceleração elétrica (sensor de detecção de cho- que) , e transmite os sinais de controle para as portas dos elementos semicondutores de comutação normalmente abertas.

Os elementos de comutação são conectados respectivamente em caminhos paralelos entre uma voltagem de operação de sistema e o terra. Cada caminho inclui um sensor de segurança, um circuito detonador e um elemento de comutação. Os circuitos detonadores são conectados a fontes de gás dos dispositivos de air bag.

Em operação, o sistema de controle de air bag ape- nas desdobra os air bags quando ambos os sensores de segu- rança se fecham, e quando o sensor de aceleração elétrica se fecha. Corrente flui da voltagem de operação de sistema para o terra através de cada um dos circuitos detonadores, fazen- do, dessa forma, com que as respectivas fontes de gás desdo- brem (inflem) os air bags.

Muitos air bags são projetados para desdobrar na frente do dorso de um passageiro adulto sentado no assento. Quando um assento de criança voltado para trás (doravante RFIS) está localizado no assento dianteiro de passageiro, é desejável que o air bag lateral do passageiro não se desdo- bre. Pode ser desejável também que o air bag lateral do pas- sageiro não desdobre para um assento de criança voltado para a frente (doravante "FFCS") ou para uma criança. Da mesma forma, o desdobramento pode ser limitado para air bags de impacto lateral com base no fato de a criança ou pessoa bai- xa estar se inclinando na direção do air bag.

Os tipos de sensor de detecção de passageiro foram propostos para a detecção de um RFCS, um FFCS ou uma crian- ça. Os sistemas utilizando campos elétricos para detectar as características de uma carga em um assento são descritos na patente U.S. No. 5.948.031, No. de série 09/413.099, deposi- tado em 5 de outubro de 1999, e No. de série 09/678.215, de- positado em 29 de setembro de 2000. Outros sistemas utili- zando sensor capacitivo, tais como os sistemas que detectam uma mudança de fase ou freqüência decorrente da presença de um passageiro, também foram propostos. Ambos os tipos de sistemas se baseiam na transmissão e recepção de uma ou mais antenas ou eletrodos. Visto que os air bags se desdobram forçosa e rapi- damente, os sensores para a determinação correta de se qual- quer passageiro está em um local desejável ou indesejável são desejados. Tais sensores podem evitar ferimentos. Evi- tando-se de forma correta o desdobramento do air bag quando nenhum passageiro está presente pode-se evitar os custos com substituição.

Sumário

A presente invenção é definida pelas reivindica- ções a seguir, e nada nessa seção deve ser considerado como limitação dessas reivindicações. Por meio de introdução, a modalidade preferida descrita abaixo inclui uma detecção de ocupantes de veículo com múltiplos sensores para o controle do desdobramento do air bag.

Um sensor de umidade atmoférica (humidity) e/ou umidade causada pela água (moisture) é utilizado além dos sensores para a detecção da característica de uma carga ou passageiro. As medições dos sensores para detectar a carac- terística do passageiro são alteradas para compensar a umi- dade no ar ou umidade adjacente ao eletrodo. As leituras de umidade atmosférica também podem ser alteradas com base na umidade adjacente ao sensor de umidade atmosférica.

Uma conexão dos ocupantes com a terra também é utilizada além dos sensores para detectar as características de uma carga ou ocupante. A conexão com a terra de qualquer ocupante é medida utilizando-se os sensores de detecção de características do ocupante. As medições referentes às ca- racterísticas do ocupante são alteradas em resposta ao nível detectado de conexão com a terra.

De acordo com um primeiro aspecto, um sistema de detecção de passageiro de veículo e método associado para perceber um passageiro em uma área de assento de passageiro é fornecido. O sistema inclui um sistema de detecção de pas- sageiro e um sensor de umidade atmosférica conectado ao sis- tema de detecção de passageiro. O sistema de detecção de passageiro responde ao sensor de umidade atmosférica.

De acordo com um segundo aspecto, outro sistema de detecção de passageiro de veículo e método associado para perceber um passageiro em uma área de assento de passageiro é fornecido. O sistema inclui um sistema de detecção de pas- sageiro e um sensor de umidade causada pela água conectado ao sistema de detecção de passageiro. O sistema de detecção de passageiro responde ao sensor de umidade causada pela água.

De acordo com um terceiro aspecto, um método de detecção de passageiro de veículo e sistema associado para perceber um passageiro em uma área de assento de passageiro é fornecido. O método compreende as etapas de: a) conectar um primeiro eletrodo ao terra; b) medir um primeiro sinal em um segundo eletrodo enquanto o primeiro eletrodo é conectado ao terra; c) desconectar o primeiro eletrodo do terra; d) medir um segundo sinal no segundo eletrodo com o segundo eletrodo desconectado do terra; e e) determinar um estado aterrado do passageiro como uma função dos primeiro e segun- do sinais. Aspectos e vantagens adicionais são descritos abaixo.

Breve Descrição dos Desenhos

As Figuras 1(a) e 1 (b) apresentam diagramas ilus- trando a operação básica de um sistema de detecção de passa- geiro utilizando transmissões de campo elétrico, onde a fi- gura 1 (a) ilustra uma distribuição de campo elétrico não perturbado entre dois eletrodos, e a figura 1(b) ilustra uma distribuição de campo elétrico quando um objeto está presen- te entre dois eletrodos.

A Figura 2 ilustra uma representação gráfica de uma modalidade de uma disposição de uma pluralidade de ele- trodos ;

A Figura 3 apresenta um diagrama de blocos ilus- trando uma modalidade de um sistema de detecção de passagei- ro;

A Figura 4 apresenta um diagrama de blocos ilus- trando outra modalidade de um sistema de detecção de passa- geiro;

A Figura 5 inclui vistas superior e lateral de uma modalidade de uma disposição de eletrodos;

A Figura 6 ilustra um fluxograma representando uma modalidade de um método de detecção de um passageiro;

A Figura 7 ilustra uma representação gráfica do posicionamento das camadas de eletrodo com relação a uma carga em uma modalidade;

A Figura 8 ilustra um fluxograma representando uma modalidade de um método para classificar um passageiro; A Figura 9 ilustra uma representação gráfica de uma modalidade de uma disposição de eletrodos;

A Figura 10 ilustra uma representação gráfica de outra modalidade de uma disposição dos eletrodos;

A Figura 11 ilustra um diagrama de circuito de uma modalidade de um canal receptor com um sensor de umidade at- mosférica.

Descrição Detalhada da Invenção

As figuras ilustram várias modalidades que utili- zam eletrodos para detectar a presença ou características de um passageiro. As medições dos eletrodos podem ser alteradas em resposta aos sensores de umidade atmosférica e/ou causada pela água. As medições também podem ser alteradas em respos- ta a uma quantidade de conexão terra ao passageiro determi- nado a partir das medições do eletrodo, tais medições em di- ferentes freqüências. As detecções de aterramento e umidade atmosférica e/ou causada pela água se referem às condições ambientais que mudam as medições para a detecção de passa- geiro.

Como representado nas figuras I(A) e I(B), campos elétricos pequenos entre dois eletrodos posicionados no as- sento de passageiro são detectados. Um campo elétrico é cri- ado como resultado da diferença de potencial entre os ele- trodos quando um sinal de alta freqüência e baixa voltagem é aplicado a um eletrodo e o outro eletrodo é conectado ao terra. Esse campo elétrico produz uma corrente (corrente de recepção) que flui de um eletrodo (não transmissor") para o terra. Se um corpo (passageiro ou ocupante) estiver presente no campo elétrico, distúrbios no campo elétrico alteram a corrente. Da mesma forma, uma corrente (corrente de carga) fornecida para o eletrodo de transmissão também é alterada em resposta à presença do corpo.

corpo age como um capacitor possuindo um termi- nal conectado ao terra. A impedância (resistência e capaci- tância) do corpo deriva o campo elétrico à terra. Quando o corpo está no assento de veículo, mudanças na corrente que flui durante a transmissão e quaisquer eletrodos receptores ocorrem em resposta às características elétricas do corpo. Por exemplo, a corrente de carga é maior para corpos mais próximos e/ou maiores. Utilizando-se esse fenômeno, a pre- sença de um passageiro no assento é detectada pela compara- ção da corrente detectada com um valor conhecido. Em parti- cular, uma ou mais características do objeto no assento são obtidas, incluindo se ou não o objeto é uma pessoa adulta sentada normalmente no assento. Pela utilização dos eletro- dos a distâncias conhecidas ou diferentes e previsíveis do objeto, mais informação adicional é obtida. Portanto, a pre- sença e localização de um passageiro no assento é precisa- mente detectada.

A detecção de umidade atmosférica , umidade causa- da pela água ou aterramento pode fornecer uma determinação mais precisa da presença e características do passageiro. Uma ou mais dessas condições ambientais é utilizada para al- terar as correntes medidas, um algoritmo aplicado, um cálcu- lo, uma tabela de comparação selecionada ou outro valor. Com base em experiência ou teoria, o efeito das condições de umidade atmosférica , umidade causada pela água e aterramen- to são removidas ou reduzidas a partir da detecção de um passageiro.

A figura 2 apresenta uma vista em perspectiva ilustrando um assento 1 incorporando os eletrodos El a E4 do sistema de detecção de passageiro de acordo com uma primeira modalidade. Os eletrodos El a E4 são formados a partir de folhas retangulares de material condutor. Os eletrodos El a E4 possuem formatos iguais ou diferentes de outros eletro- dos, e quaisquer formatos podem ser utilizados, incluindo formatos quadrados, espirais, retangulares, ovais, circula- res ou em forma de rosquinhas, retangular com um centro oco ou outros formatos poligonais e/ou arredondados. Os eletro- dos El a E4 incluem fibras metálicas costuradas no tecido de cobertura de assento, tinta condutora aplicada à superfície do assento, fita condutora, folhas condutoras ou placas me- tálicas instaladas sob a almofada do assento.

Os eletrodos El e E2 são montados na parte de base la do assento 1, e os eletrodos E3 e E4 são montados na par- te traseira Ib. Esses eletrodos são posicionados com relação às posições de assento antecipadas de um passageiro na área de assento, e são montados para facilitar o conforto de as- sento. Em modalidades alternativas, mais ou menos eletrodos nas mesmas posições ou em posições diferentes podem ser uti- lizados, tais como utilizando sete eletrodos na parte tra- seira do assento (por exemplo, seis dispostos verticalmente no centro do encosto do assento e um em uma borda de assento mais perto da porta) sem quaisquer eletrodos na parte do fundo de assento ou eletrodos na parte inferior do assento Ib sem quaisquer eletrodos na parte de encosto de assento la. Em outras modalidades, os eletrodos são posicionados em outros locais dentro do compartimento de passageiro, tal como no chão, no painel, na porta e no teto ou combinações dos mesmos. Em outras modalidades alternativas, infraverme- lho, ultra-som ou outros mecanismos para a detecção da pre- sença e posição de um ocupante são utilizados.

0 assento 1 também inclui um sensor de umidade at- mosférica Hl e um sensor de umidade causada pela água Wl. O sensor de umidade atmosférica Hl e o sensor de umidade cau- sada pela água Wl são posicionados no assento 1, tal como um ou mais dos eletrodos adjacentes El a E4 dentro de uma aber- tura na espuma do assento.

Detecção de Passageiro

A figura 3 ilustra uma modalidade geral para um sistema de detecção de passageiro 400. 0 sistema 400 inclui uma unidade de percepção de ocupante 402, um sistema de res- trição suplementar (SRS) 404 e um medidor de exibição 406. A unidade de sensor de ocupante 402 fornece sinais de controle para o SRS 404 para desativar ou ativar a ativação do air bag. Um sinal de aviso luminoso é fornecido para uma lâmpada de aviso de ocupante 408 do medidor de exibição 406. A lâm- pada de aviso de ocupante 408 indica a classificação do ocu- pante determinada pela unidade de sensor de ocupante 402. Alternativamente, a lâmpada de aviso de ocupante 408 indica se o SRS 404 está ativado ou desativado. Uma lâmpada de avi- so SRS 410 indica se o SRS 404 está operacional. A unidade de sensor de ocupante 4 02 inclui um sen- sor de ocupante 412 para detectar o tamanho e/ou postura ao sentar de um ocupante para determinar se ativa o SRS 4 04 em um baixo nível de energia para o desdobramento, um alto ní- vel de energia para o desdobramento ou desativa o SRS 404. Um bloco de comunicação 414 comunica de forma bidirecional ou unidirecional com o SRS 404. Um bloco de controle de lâm- pada de aviso 416 ativa a lâmpada de aviso de ocupante 408 como discutido acima. Um bloco de gravação opcional 418 gra- va quaisquer códigos de falha da unidade de sensor de ocu- pante 402 e/ou as várias caracterizações de qualquer ocupan- te determinado pela unidade de sensor de ocupante 402. Um bloco de diagnóstico de problemas opcional 42 0 determina se a unidade de sensor de ocupante 4 02 está operando de acordo e fornece comunicação externa.

O sensor de ocupante 412 inclui um conjunto de sensores de campo elétrico 422, um acionador e detector de campo elétrico 424 e um identificador de ocupante 426. Os sensores de campo elétrico 422 compreendem eletrodos distri- buídos como discutido acima. O driver de campo elétrico e detector 424 compreende um oscilador e um circuito de medi- ção de corrente para gerar os campos elétricos com os senso- res de campo elétrico e medir e/ou carregar as correntes, respectivamente. As correntes de recepção compreendem cor- rentes geradas em um eletrodo além do eletrodo utilizado para a transmissão. A corrente de carregamento compreende uma corrente em um eletrodo utilizado para a transmissão. O identificador de ocupante 42 6 compreende um processador ou circuito analógico para classificar qualquer ocupante como uma função das correntes medidas.

0 sistema 400 pode ser implementado com vários circuitos e/ou métodos. Alguns circuitos e métodos ilustra- tivos são discutidos nas patentes U.S. No. 5.94 8.031, 6.161.070, pedido de patente No. 09/413.099, depositado em 5 de outubro de 1999, e pedido de patente No. 09/678.215, de- positado em 29 de setembro de 2000, as descrições dos quais são incorporadas aqui por referência. Em modalidades alter- nativas, o sistema de detecção de passageiro compreende sis- temas capacitivo, por ultra-som, infravermelho, luz visível ou outros sistemas de sensor para detectar a presença de um passageiro.

Uma modalidade do sistema 400 da figura 3 é ilus- trada na figura 4. Em particular, um sistema 500 inclui um microprocessador 502, um detector 504, um circuito oscilante 506, condicionadores de sinal 508, sensores 510 e circuitos de seleção 512 e 514.

Dois ou mais caminhos para a geração e detecção de corrente de carga são fornecidos. Um desses caminhos é des- crito abaixo. Os outros caminhos compreendem os mesmos com- ponentes ou componentes diferentes. Em modalidades alterna- tivas, um ou mais desses caminhos são utilizados para medir correntes recebidas ou ambas as correntes de carregamento e recepção. No caminho, o circuito oscilante 506 compreende um oscilador que gera um sinal AC, tal como um sinal de fre- qüência de cerca de 100 - 120 kHz na faixa de 5 a 12 volts (por exemplo, 7 volts) ou em outra voltagem. Os condicionadores de sinal 508 compreendem ampli- ficadores operacionais 516, 518 e 520 e um resistor 522. O amplificador operacional 516 conectado ao circuito oscilante 506 armazena o sinal para fornecer uma fonte de voltagem constante. 0 sinal é fornecido através um cabo protegido 524 a um eletrodo 526 do sensor 510. Um campo elétrico é gerado em resposta ao sinal. Quando uma carga no sensor 510 aumen- ta, a voltagem através do resistor 522 aumenta. A quantida- de de mudança na voltagem é armazenada pelo amplificador operacional 518 conectado à proteção do cabo protegido 524. Esse amplificador operacional 518 possui preferivelmente uma alta impedância de entrada e uma baixa impedância de saída para manter o nível de voltagem da proteção no mesmo nível que o condutor central, protegendo o sensor 510 de materiais condutores adjacentes.

O amplificador operacional 520 conectado ao detec- tor 504 fornece um ganho de corrente na corrente de carrega- mento. O detector 504 compreende um circuito retificador de onda completa 528 e um circuito de filtro 530. A amplitude ou mudança na amplitude da corrente de carregamento é detec- tada pela retificação da saída do amplificador operacional 520. O sinal retificado é filtrado pelo circuito de filtro 530, tal como um filtro passa-baixa analógico.

Duas possíveis modalidades são ilustradas na figu- ra 4 para os caminhos de dois ou mais sensores 510 para o detector 504. Em uma modalidade, cada caminho inclui compo- nentes separados exceto pelo microprocessador 502 (como re- presentado pelo caminho rotulado sensor individual S) . Em uma modalidade alternativa, cada caminho também compartilha o circuito oscilante 506 e o detector 504. Alternativamente, uma combinação dos caminhos compartilhados e caminhos indi- viduais, como ilustrado, é utilizada.

Preferivelmente, os caminhos compartilhados são utilizados. O caminho individual é removido. Os circuitos de seleção 512 e 514 compreendem multiplexadores ou um multi- plexador compartilhado controlado pelo microprocessador 502. Um circuito de seleção conecta o circuito oscilante 506 para cada caminho de sensor e o outro circuito de seleção conecta o detector 504 para cada caminho de sensor. Para a classifi- cação com correntes de carregamento, um circuito de seleção que conecta ambos o circuito oscilante 506 e o detector 504 ao mesmo caminho podem ser utilizados. Para a classificação com correntes de recepção ou combinações de ambas as corren- tes de recepção e carregamento, os circuitos de seleção 514 e 512 operam de forma independente.

A saída do detector 504 é conectada ao micropro- cessador 502. 0 microprocessador 502 compreende um ASIC, processador, processador de sinal digital ou outro disposi- tivo digital para gerar sinais de controle de sistema de restrição de segurança (SRS). Por exemplo, um microprocessa- dor PD78052CG(A) fabricado pela NEC Corporation do Japão é utilizado e inclui um conversor analógico para digital.

O microprocessador 502 converte o sinal analógico em um sinal digital. O microprocessador 502 mede as corren- tes de carregamento e/ou recepção para classificar qualquer ocupante. As amplitudes de corrente de carregamento pequenas indicam a presença de uma carga. A amplitude e/ou mudança na amplitude representa mudanças na impedância da carga. A im- pedância de carga varia como uma função da superfície efeti- va da carga (tamanho) e a distância entre a carga e o ele- trodo 526. A fase ou freqüência também pode ser medida para indicar adicionalmente a impedância da carga.

Com base nos valores digitais resultantes, tais como valores de 8 bits, representando as correntes recebi- das, o microprocessador 502 determina o tamanho, formato, posição e/ou outras características de um passageiro. A ca- racterística é determinada como uma função de um algoritmo matemático ou uma comparação. Por exemplo, utilizando a EEPROM, RAM ou outro dispositivo de memória, os valores di- gitais são comparados com os limites ou dados que represen- tam a característica baseada em experiência.

A carga é caracterizada como uma função do conjun- to de eletrodos. Qualquer disposição de um ou mais eletrodos pode ser utilizada. A figura 5 ilustra uma modalidade de uma disposição 100 dos eletrodos. Uma pluralidade de eletrodos 102, 104, 106, 108, 110 e 112 são dispostos em duas camadas. As camadas são separadas por um isolador 114. Preferivelmen- te, o isolador 114 compreende uma almofada de assento (por exemplo, uma espuma de polietileno com 0,95 cm (3/8 polega- das) de espessura), um corpo rígido, ar ou outros dispositi- vos que são permeáveis à energia eletromagnética. Nessa mo- dalidade, OS eletrodos 102, 104, 106, 108, 110 e 112 compre- endem um filme condutor, mas pode ser um tecido condutor, folha ou outro material condutor. Os eletrodos 102, 104, 106, 108, 110, e 112 são conectados com uma parte de base do assento, tal como centralizados na parte de base e alinhados em um conjunto a partir da frente para a parte traseira do assento.

O formato criado pelos eletrodos em cada camada pode ser diferente. Por exemplo, eletrodos de formatos dife- rentes são utilizados para cada camada. Cada camada é prefe- rivelmente disposta em um plano, mas pode ser disposta em uma disposição não plana. Para disposições não planas, uma camada em pontilhado de eletrodos é criada como uma função dos eletrodos utilizados para criar uma medição.

A disposição 100 é conectada ao assento estando dentro do assento, adjacente à superfície externa do assento ou na superfície externa do assento. A disposição 100 é des- sa forma adjacente à área de assento do passageiro. As duas ou mais camadas possuem distâncias diferentes a partir da superfície externa do assento (isso é, distâncias diferentes da área de assento de passageiro).

Em uma modalidade, as correntes de carregamento de uma pluralidade de eletrodos são medidas. Por exemplo, as correntes de carregamento são medidas de forma seqüencial a partir de cada eletrodo utilizando o sistema da figura 4. Nesse exemplo, enquanto a corrente de carregamento de um eletrodo é medida, os outros eletrodos são aterrados. Alter- nativamente, um ou mais dos outros eletrodos são eletrica- mente isolados (não conectados ao terra).

A figura 6 ilustra um fluxograma de uma modalidade preferida para perceber uma característica de um passageiro. Esse processo é repetido em tempo real. Na etapa 202, um campo elétrico é gerado. Por exemplo, um sinal AC é forneci- do para um dos pelo menos dois eletrodos a distâncias dife- rentes de uma superfície externa de um assento de veículo. 0 circuito de oscilação 506 (figura 4) gera o sinal de corren- te alternada (AC) possuindo uma amplitude e freqüência de voltagem conhecidas. O sinal AC faz com que o eletrodo emita o campo elétrico pequeno na área de passageiro adjacente ao assento. As características elétricas de um objeto sentado ou colocado no assento (isso é, nas proximidades do eletrodo de antena) rompem o campo elétrico. Esse rompimento do campo elétrico altera a quantidade de corrente que flui no ele- trodo de antena e faz com que a fase do sinal AC gerado no eletrodo de antena difira do sinal AC original gerado pelo circuito de oscilação.

Na etapa 204, o sinal em um dos pelo menos dois eletrodos ê medido. Por exemplo, a corrente de carregamento ou uma corrente recebida é detectada e convertida em uma voltagem. Na modalidade da figura 4, um elemento de impedân- cia ou resistência e um amplificador diferencial (ou outro amplificador) é utilizado para medir a corrente no eletrodo. Um elemento de impedância/resistência é um RR1220P-103-D fa- bricado por Susumukougyou do Japão, que é conectado ao ele- trodo.O amplificador diferencial é conectado através do elemento de impedância/resistência e gera o sinal de corren- te com base no diferencial de voltagem através do elemento de impedância/resistência. Em particular, o amplificador di- ferencial de corrente compara o nível de voltagem do sinal de saída do circuito de oscilação com o nível de voltagem gerado no eletrodo de antena, e gera o sinal de corrente que indica a diferença.

Note-se que a corrente de detecção do circuito de detecção de corrente aumenta quando uma pessoa está sentada no assento. Isso diminui quando a bagagem está no assento, ou quando o assento está vazio. Em qualquer caso, existe uma diferença no nível de corrente detectado entre essas condi- ções ocupada e desocupada. 0 mesmo é verdadeiro para o dife- rencial de fase.

Na etapa 205, o sinal em outro dos pelo menos dois eletrodos é medido. Por exemplo, a corrente de carregamento ou uma corrente recebida é detectada e convertida em uma voltagem. A medição em cada eletrodo pode ser medições de corrente de carregamento seqüencial ou medições de corrente de recepção seqüencial. Alternativamente, uma corrente de carregamento é medida em um eletrodo e uma corrente de re- cepção é medida em outro eletrodo de forma simultânea ou se- qüencial.

A corrente e/ou diferencial de fase são comparados com os valores armazenados para identificar com precisão se um passageiro adulto está ou não sentado no assento diantei- ro de passageiro.

As correntes medidas são utilizadas para determi- nar a altura, posição, tamanho, orientação, movimento e/ou outras características de um passageiro. Outras caracterís- ticas podem ser determinadas, tais como descritas na patente U.S. No. 5.914.610, a descrição da qual é incorporada aqui por referência. Por exemplo, a mudança na distância R como uma função do tempo mostra o movimento.

A figura 7 representa o uso de duas camadas 600 e 602 para determinar o tamanho A e distância R de uma carga 604. Por exemplo, a carga 604 compreende um ocupante em um assento em uma área de assento de passageiro. A carga 604 está a uma distância R da camada superior 600 de eletrodos. As camadas superior e inferior 600 e 602 são separadas por uma distância d.

Com dois eletrodos separados da superfície externa do assento pela distância d, a carga Aea distância R são determinadas. A corrente de carregamento S, a carga Aea distância R são relatadas como representadas por S=K (A/R), onde K é uma constante. Utilizando-se pelo menos duas medições de corrente de carregamento diferentes, uma para o eletrodo mais próximo do passageiro (por exemplo, o eletrodo superior) (St) e uma para o eletrodo mais distante do passa- geiro (por exemplo, eletrodo inferior) (Sb), a carga e a distância são determinadas como uma função da distância en- tre os eletrodos d. Dessa forma, a característica do ocupan- te é determinada como uma função da diferença nas distâncias entre os eletrodos da superfície externa do assento. St = Kl (A/R) e Sb = K2 (A/(R + d)). Solucionando-se AeR, A = (d*Sb*St)/(St-Sb) e R = (d*Sb)/(St-Sb). Dessa forma, o tama- nho da carga e a distância dos eletrodos é determinada. Em modalidades alternativas, o A e R são solucionados sem a distância escalonada d e/ou como uma função das correntes recebidas nos eletrodos não transmissores. Preferivelmente, mais de dois eletrodos são utili- zados, tal como seis eletrodos ilustrados na figura 5. Com um conjunto de eletrodos, a distribuição de uma carga é de- terminável. Por exemplo, a carga Aea distância R são de- terminadas utilizando-se pares diferentes de eletrodos, for- necendo cargas e distâncias adjacentes a vários locais do conjunto. Utilizando-se os seis eletrodos, três cargas e distâncias diferentes são determinadas. Um número maior de eletrodos no conjunto ou adicionalmente a utilização de cor- rentes recebidas nos eletrodos não transmissores fornecem uma resolução espacial maior.

Em uma modalidade, o isolante 114 é macio ou semi- rígido, permitindo que a distância entre as camadas do ele- trodo varie de forma previsível. Por exemplo, os eletrodos são posicionados em diferentes lados de uma almofada ou iso- lador de espuma. Como resultado disso, a distância entre as camadas varia como uma função da carga como apresentada por d= f (A). A distância varia como uma função do peso do pas- sageiro. Em uma modalidade, d = c - kA, onde c e k são cons- tantes determinadas, pelo menos em parte, como uma função da capacidade de compressão do isolador e/ou experiência. Re- presentações alternativas da distância d podem ser utiliza- das, tal como d=c-(kl)A-(k2)A2, onde c, kl e k2 são constan- tes. Utilizando-se as equações discutidas acima, a carga e a distância da disposição 100 são determinadas como uma função da distância entre os eletrodos. Isso pode seguir para uma determinação mais precisa da carga responsável pelo impacto de carga no sistema. Com base na informação de carga e distância deter- minada, a carga é caracterizada. Por exemplo, a carga é classificada como (1) um adulto em uma ou mais posições, (2) uma criança ou adulto pequeno em uma ou mais posições, (3) uma criança em um FFCS, (4) um bebê em um RFCS, ou (5) outro objeto. A classificação é determinada preferivelmente pela comparação com as medições esperadas. Alternativamente, um algoritmo que localiza o pescoço de um passageiro pela de- terminação da distribuição de carga é utilizado para classi- ficar o ocupante como grande o suficiente para a ativação do air bag ou pequeno para a ativação do air bag. Em outra mo- dalidade alternativa, uma função das medições determina a classificação.

A figura 8 ilustra um fluxograma de uma modalidade para utilizar os sinais medidos para ativar ou desativar um sistema de air bag ou para fornecer sinais de controle como uma função da classificação. 0 fluxograma é otimizado para operar com a disposição de eletrodo 100 da figura 5 posicio- nada em uma parte de base do assento de veículo, mas outras disposições de eletrodo também podem ser utilizadas.

0 sistema determina se o assento está vazio no processo 302. No processo 304, o sistema determina se o as- sento está ocupado por um assento de criança. No processo 306, o sistema determina se o assento está ocupado por um adulto ou uma criança. No processo 308, o sistema realiza várias verificações cruzadas ou outros processos para aumen- tar a confiabilidade para a classificação. Os processos po- dem ser realizados em qualquer ordem ou combinados, tal como a realização de uma ou mais verificações cruzadas do proces- so 308 como parte de um ou mais dos outros processos 302, 304 e/ou 306. Alguns processos podem ser pulados em resposta à determinação realizada em outros processos, tal como pular todas as outras determinações após uma classificação do as- sento como vazio. Processos, algoritmos ou cálculos diferen- tes para a classificação podem ser utilizados.

No processo 302 para determinar se o assento está vazio, o sistema inicializa uma contagem até 0 na etapa 310. As etapas 314 e 316 são repetidAs para cada um dos seis ele- trodos (i) como representado pelo circuito 312. Na etapa 314, o valor para cada corrente de carregamento é comparado com um limite vazio. Se a corrente de carregamento estiver acima do limite, o processo 302 incrementa o próximo ele- trodo na etapa 312. Se a corrente de carregamento estiver abaixo do limite, uma variável de contagem vazia é aumentada em um. Dessa forma, o processo 302 fornece uma contagem do número de valores de corrente de carregamento em qualquer momento determinado que estiverem abaixo do limite de vazio. Em uma modalidade, se qualquer um dos valores de corrente de carregamento estiver acima do limite, então o assento é classificado como ocupado.

Em uma modalidade para o processo 302 e/ou outros processos, as correntes de carregamento de dois ou mais ele- trodos são medidas para representar uma corrente de carrega- mento de eletrodo fantasma. Por exemplo, no caso do projeto emparelhado ilustrado na figura 5, quatro correntes de car- regamento fantasma, duas para cada camada, são determinadas pela realização da média de diferentes agrupamentos de cor- rentes de carregamento de eletrodo. A rotulação dos eletro- dos 102, 104, 106, 108, 110 e 112 como eletrodos SI, S2, S3, S4, S5 e S6 (onde SI, S3 e S5 compreendem uma primeira cama- da e S2, S4 e S6 compreendem uma segunda camada), as quatro correntes de carregamento fantasma são calculadas como se segue:

Savgl = (SI + S3) /2

Savg2 = (S2 + S4)/2

Savg3 = (S3 + S5) /2

Savg4 = (S4 + S6) /2

No processo 304 para a determinação de se o assen- to está ocupado por um assento de criança, o sistema inicia- liza uma contagem de assento de criança para zero na etapa 320. As etapas 322, 324, 326 e 328 são repetidas para cada uma das quatro seções (i) como representado pelo circuito 322. As quatro seções correspondem a quatro combinações sin- gulares de pelo menos dois eletrodos e medições de corrente de carregamento associadas. Por exemplo, as quatro seções compreendem correntes de carregamento a partir de quatro combinações de eletrodos:

(1) eletrodos 1, 2 e 3, (2) eletrodos 2, 3 e 4,

(3) eletrodos 3, 4 e 5, e (4) eletrodos 4, 5 e 6. Outras combinações podem ser utilizadas.

Na etapa 324, a carga Aea distância R são deter- minadas a partir das correntes de carregamento em uma pri- meira seção. Os cálculos são determinados como discutido acima. Em uma modalidade, os cálculos da carga A são deter- minados como se segue:

AO = (SavgI*S2 ) / (SavgI-S2 ) * (S2) ~y; Al = (S3*Savg2) / (S3-Savg2) * (Savg2) "y; A2 = (Savg3*S4) / (Savg3-S4) * (S4) "y; e A3 = (S5*Savg4) / (S5-Savg4) * (Savg4) "y,

onde um fator de correção (Sb)~y é utilizado. Com base na experiência, um valor preferido é y = 0,4. Se qualquer carga A for inferior a ou igual a 0, o valor é designado como -1.

R é calculado como se segue: RO = AO/SavgI; Rl = A1/S3; R2 = A2/Savg3; e R3 = A3/S5,

Onde qualquer valor de distância R é designado como 99999 se o valor A correspondente for igual a -1.

Preferivelmente, a distância entre as camadas de eletrodos varia como uma função da carga. Na etapa 326, a distância R dos eletrodos para a carga é comparada com um limite de assento de criança. Se a distância R estiver acima do limite, o processo 304 incrementa para a próxima seção na etapa 322. Se a distância R estiver abaixo do limite, a va- riável de contagem de assento de criança é aumentada por um. Dessa forma, o processo 304 conta o número de seções com uma distância R em qualquer momento determinado que é superior ao limite do assento de criança. Em outras palavras, o núme- ro de seções com valores de distância correspondente a um objeto espaçado do assento é determinado. Em uma modalidade, se três das quatro seções corresponderem às distâncias R que estão acima do limite, então o assento é classificado como ocupado por um assento de criança. O assento de criança pode ser adicionalmente classificado como FFCS se Rl < R2 < R3, e como um RFIS se R0> Rl > R2 ou outros métodos.

No processo 3 06 para a determinação de se o assen- to está ocupado por uma criança ou um adulto, o sistema ini- cializa um índice de área para 0 na etapa 334. As etapas 338 e 340 são repetidas para cada uma das três vezes para fins de comparação dos valores de carga A para cada uma das qua- tro seções como representado pelo circuito 336. Na etapa 338, a carga de uma seção é comparada com a carga de outra seção, tal como a comparação da carga de uma seção definida pela contagem de circuito da etapa 33 6 com a carga de uma seção definida pelo índice de área. Por exemplo, a carga da seção 1 é comparada com a carga da seção zero. Se a carga da seção definida pelo contador de circuito for menor do que a carga definida pelo índice de área, o processo 306 incremen- ta para a próxima seção e o contador de circuito associado na etapa 336. Se a carga da seção definida pelo contador de circuito é maior do que a carga definida pelo índice de área, a variável de índice de área é determinada como igual à variável do contador de circuito de corrente. Dessa forma, o processo 306 determina o valor de carga máxima e seção as- sociada. O valor de carga máxima é comparado com um limite para determinar se a carga corresponde a um adulto ou uma criança. Em uma modalidade, o valor de carga A correspon- dente ao valor de distância máxima R é excluído para a rea- lização do processo 306. Essa exclusão pode eliminar dados falsos causados pela realização da média das correntes de carregamento a partir de dois eletrodos adjacentes na moda- lidade da corrente de carregamento discutida acima.

No processo 308, uma ou mais verificações e/ou ou- tras etapas são realizadas para se verificar e/ou limitar a classificação. Por exemplo, os resultados numéricos dos pro- cessos 302, 304 e/ou 306 são medidos como uma função do tem- po. Essa média de funcionamento é utilizada para classificar qualquer ocupante. Alternativamente ou adicionalmente, as medições da corrente de carregamento são medidas como uma função do tempo antes da comparação com os limites e/ou cãl- culos.

Como outro exemplo, uma vez que as características são classificadas, a classificação é travada por um período de tempo, tal como 5 segundos. À medida que os processos 302, 304 e 306 são repetidos para conjuntos diferentes de medições seqüenciais, classificações subsequentes diferentes são descartadas ou medidas e ignoradas até depois de um pe- ríodo de tempo. A classificação fornecida como um sinal de controle não é alterada até depois do período de tempo li- mite. Adicionalmente ou alternativamente, a classificação não é alterada a menos que determinados números de classifi- cações consecutivas ou substancialmente consecutivas indicam que a característica foi alterada. Em uma modalidade alter- nativa, uma classificação para criança, RFCS e/ou FFCS é travada até que o veículo seja desligado ou uma classifica- ção vazia seja determinada.

Como outro exemplo, os limites sobrepostos são utilizados para se priorizar um tipo de classificação. Em uma modalidade, os limites são determinados para mudar mais facilmente a classificação de um adulto para uma criança do que de uma criança para um adulto. Por exemplo, se a classi- ficação for de um adulto, então o limite de carga máxima para a classificação do ocupante como uma criança é determi- nado mais alto do que se a classificação começasse com uma criança. Da mesma forma, o limite ou número de seções neces- sárias para uma classificação de assento de carro pode ser diferente em função da classificação anterior mais recente, resultando na priorização entre um adulto e/ou criança em um assento de carro. Essa priorização fornece uma zona cinza ou área entre os limites. Por exemplo, o limite inferior pode ser baseado na carga para uma criança de 6 anos e o limite superior pode ser baseado em uma fêmea adulta de 5o. percen- til. Qualquer ocupante classificado dentro da zona cinza é classificado de acordo com a prioridade, tal como a classi- ficação como uma criança.

Em uma modalidade, uma verificação é realizada para se verificar que uma classificação de adulto não é o resultado de uma criança em pé em um ponto ou um saco de compras na parte de base do assento. Visto que a classifica- ção como adulto é baseada, em parte, na carga em uma seção ou área do assento, essa verificação verifica que a carga é distribuída como seria para um adulto sentado. As razões da carga máxima para a carga de cada seção adjacente são compa- radas com um limite de distribuição de carga. Por exemplo, se a carga máxima Amax for a carga Al e (Al >13 5% de AO ou A2<120% de A3), uma classificação "IRREGULAR" é utilizada.

Da mesma forma, se Amax = A2 e (A2 > 135% de Al ou A2 > 200 % de A3) ou se Amax = A3 e (A3 > 135% de A2) , a condição também é julgada como "IRREGULAR". Alternativamente, a carga para outras seções, tais como as associadas com as áreas adjacen- tes, são comparadas com o mesmo limite ou um limite de carga inferior como carga máxima. Se a distribuição da carga cor- responder a um adulto, a classificação é verificada. Do con- trário, a classificação é alterada para uma criança. Os si- nais de controle que desativam o air bag são fornecidos em resposta a uma classificação irregular.

Outras verificações podem ser realizadas. Se a carga máxima A for a carga AO, o ocupante é considerado fora da posição ou sentado na borda do assento. Essa classifica- ção é considerada "IRREGULAR".

Preferivelmente, um LED ou outro dispositivo de saída é fornecido para indicar a condição dos sinais de con- trole. Por exemplo, o LED é iluminado quando o air bag é de- sativado.

Em uma modalidade para uso com os materiais de as- sento de automóveis típicos, a distância entre as camadas é medida. Os assentos de automóveis tipicamente são fabrica- dos, em parte, a partir de espuma de poliuretano de célula aberta. A espuma é utilizada como isolador entre as camadas de eletrodo. Essa abordagem pode permitir um conforto aper- feiçoado e permite uma moldagem mais fácil ou mais conveni- ente dos sensores dentro de um assento. Outros materiais, tais como materiais mais rígidos ou mais macios, podem ser utilizados.

Nessa modalidade, a compressão da camada de isola- mento (por exemplo, compressão da espuma de poliuretano de célula aberta) é de responsabilidade do cálculo da massa A e distância R. Adicionalmente, a compressão pode ser utilizada para determinar um peso W do ocupante. 0 peso é utilizado para a caracterização da carga e do controle associado do sistema de air bag.

A compressão da camada de isolamento é realizada pela medição da distância d entre as camadas. Os sensores S são somados a um lado oposto da camada de isolamento para cada eletrodo como ilustrado na figura 9. A espessura dos eletrodos é negligenciável em comparação com a espessura d do isolante, mas são ilustrados como substanciais na figura 9 para facilitar a referência. Em modalidades alternativas, um sensor S é somado oposto a poucos, um talvez, eletrodos ou a um subconjunto de todos os eletrodos E. Por exemplo, os sensores S são colocados em oposição à camada superior de eletrodos, mas não à camada inferior de eletrodos. Nas moda- lidades alternativas, outros eletrodos E são utilizados ao invés do sensor adicional S.

Os sensores S compreendem eletrodos, tais como fo- lha metálica, rede ou outros materiais como discutido acima. Cada um dos sensores S possuem qualquer formato e/ou tamanho incluindo formatos similares ou diferentes e/ou tamanhos que os outros sensores S ou eletrodos E. Em uma modalidade, os sensores S compreendem um mesmo formato mas uma área menor do que a dos respectivos eletrodos opostos. Por exemplo, a área de cada sensor S é aproximadamente 1/10 da área do res- pectivo eletrodo oposto Ε. A figura 9 ilustra tal disposi- ção. Como ilustrado, os sensores S são posicionados perto do centro dos eletrodos opostos Ei mas outras posições relati- vas podem ser utilizadas.

A disposição dos sensores S e eletrodos E dessa modalidade é utilizada para medir a distância d. Em uma pri- meira modalidade, duas medições são realizadas para pelo me- nos um dos eletrodos E, um onde o sensor oposto S está flu- tuando (isso é, não está conectado eletricamente) e o outro onde o sensor oposto S está aterrado. Em uma segunda modali- dade, a corrente de carregamento ou outra corrente é medida para o sensor S onde o eletrodo oposto E é aterrado.

Com referência à essa primeira modalidade, um ele- trodo inferior E é utilizado como um exemplo. As mesmas me- dições podem ser utilizadas para outras das combinações de eletrodo e sensor. A medição flutuante é representada como:

B = K(A/(R+d)+Sfloat/d)

onde B é a corrente recebida ou de carregamento do eletrodo inferior E (Sb nas equações similares discutidas acima) e Sfloat representa a carga causada pelo sensor de espessura S em uma condição flutuante. Sfloat é uma constante determina- da como uma função dos tamanhos e formatos relativos do sen- sor S e eletrodo oposto E. A medição com o sensor S aterrado é representada

como:

<formula>formula see original document page 31</formula>

onde Ba é a corrente recebida ou corrente de car- regamento do eletrodo inferior E (Sb nas equações similares discutidas acima) e Sgnd representa a carga causada pelo sensor de espessura S em uma condição aterrada. Sgnd também é uma constante determinada como uma função dos formatos e tamanhos relativos do sensor Sea conexão aterrada.

Os eletrodos podem flutuar ou podem ser aterrados utilizando o comutador 702. O comutador compreende um tran- sistor, um multiplexador ou outro dispositivo de comutação, tal como descrito acima.

As equações discutidas acima são combinadas para fornecerem:

<formula>formula see original document page 31</formula>

Sfloat é preferivelmente pequeno. Por exemplo, o sensor S possui uma área menor como discutido acima, permi- tindo que Sfloat seja fabricado fora da determinação. A equação combinada então se torna:

Ba - B = K(Sgnd/d) ou d = K(Sgnd/(Ba-B))

Para se calcular AeR, as medições TeB para os

eletrodos superior e inferior são obtidos. As medições adi- cionais utilizando os sensores S podem ser utilizadas. A so- lução para os eletrodos superior e inferior E:

T = K(A/R) e R = K(A/T)

B = K (A (R + d) )

Solucionando para A: A = Const. * (TB/(T-B)))*(Sgnd/(Ba-B))

Da mesma forma, R é solucionado como discutido acima utilizando (Sgnd/(Ba-B)) para a distância d. A e R são utilizados como discutido acima para caracterizar qualquer ocupante e controle do air bag ou outro sistema. A constante na equação para A ou R é determinada através de experiência e pode responsabilizar por quaisquer fatores discutidos aqui.

Variáveis adicionais podem ser utilizadas, tais como multiplicação da equação por B"y para compensar pela compressão onde a distância d não é medida. 0,4 foi escolhi- do para y por experiência. Preferivelmente, a distância é medida como discutido aqui. Em outras modalidades alternati- vas, Sfloat é considerado como sendo significativo e utili- zado para calcular AeR.

Na segunda modalidade para medir a distância d, o sensor S é conectado a um sinal oscilante. Uma modalidade da configuração de sensor S é ilustrada na figura 10. Outras configurações podem ser utilizadas, tais como descrito acima ou como ilustrado na figura 9. A figura 10 ilustra três ele- trodos superiores E e dois eletrodos inferiores E. Três sen- sores S posicionados em oposição aos eletrodos superiores E são eletricamente conectados juntos. Em modalidades alterna- tivas, os sensores S são eletricamente independentes.

Seqüencialmente às medições de eletrodo como des- critas acima, os sensores S são utilizados para medir a es- pessura d. Por exemplo, os sensores S são conectados a um sinal oscilante e os eletrodos opostos E são conectados ao terra. Pelo aterramento dos eletrodos Ε, o impacto da cor- rente causado por qualquer ocupante é minimizado.

A corrente de carregamento é medida. A corrente de carregamento dos sensores S é maior para uma distância menor d. Utilizando-se valores determinados por experiência, a corrente de carregamento coincide com uma distância corres- pondente. A distância é utilizada nas equações discutidas acima para solucionar AeR.

O código de software ilustrativo para a implemen- tação dessa modalidade pode realizar as seguintes funções de uma forma serial: 1) leituras de saída são convertidas em voltagens e compensadas para o comprimento do cabo, 2) os cálculos são realizados para se verificar a condição de ocu- pante aterrado, 3) a impedância complexa da carga é calcula- da utilizando-se os dados de duas freqüências, 4) a distân- cia (d) associada aos eletrodos é calculada, 5) a área de superfície efetiva (A) da carga é calculada, 6) a distância (R) da carga sobre os eletrodos de camada superior é calcu- lada, 7) os parâmetros de julgamento a serem utilizados para a classificação de ocupante (por exemplo, média das áreas de superfície efetivas, máximo das áreas de superfície efeti- vas, capacitância total da carga, etc.) são calculados, e 8) os parâmetros de julgamento são utilizados para classificar o ocupante com base em limites predeterminados.

Em uma modalidade, a distância d é utilizada para determinar um peso correspondente de um ocupante. A quanti- dade de compressão representa um peso sendo aplicado pelo ocupante. A relação é determinada de forma experimental como discutido acima. Uma distância curta d indica um ocupante mais pesado.

Em uma modalidade, a distância é determinada como uma função das medições antes e depois de uma carga ser aplicada ao assento (isso é, antes e depois de um ocupante ocupar o assento). Por exemplo, a capacitância entre os sen- sores e os eletrodos é assumida como sendo linear como uma função da distância. Utilizando-se a disposição de sensor da figura 10, a voltagem sem carga Vi para os sensores é igual a k*3S/d0, e a voltagem de carga Vl para os sensores S é igual a k*3S/dL, onde d0 e dL são as distâncias sem carga e carregada, respectivamente, S é a área de superfície efetiva dos eletrodos em oposição ao sensor, e k é uma constante. A solução de dL, dL = d0 (VL/Vi) . Essa espessura geral do iso- lante sob condições de carga pode ser utilizada para deter- minar A, R e/ou valores de peso gerais.

O peso ou distância é utilizado com os valores A e R para caracterizar o ocupante e controlar o sistema de air bag. Por exemplo, os limites e relações lógicas são aplica- dos a cada variável (por exemplo, W, ReA) para determinar a característica, tal como tamanho e posição de qualquer ocupante. O peso W pode indicar se um ocupante é um adulto ou adulto pequeno/criança.

Como outro exemplo, uma combinação ponderada de duas ou mais dessas variáveis é utilizada. Várias combina- ções podem ser utilizadas, tais como baseadas em experiên- cia. Por exemplo, uma soma ponderada de 1/3 W + 1/3 Amax + 1/3 Avg é comparada com um limite para determinar se qual- quer ocupante é um adulto ou adulto pequeno/criança. R é utilizado logicamente para determinar se um assento reforça- dor de criança está sendo utilizado. Outras relações funcio- nais ou cálculos podem ser utilizados.

Em uma modalidade adicional, a distribuição e peso através do conjunto de eletrodo é determinada, ou A, R ou d separados são determinados para as seções em particular do assento. Por exemplo, a utilização da disposição de sensor da figura 10, as distâncias d2, d3, d4, d5 e d6 correspondem a cinco eletrodos respectivos. Onde Capi-2, Capi-4 e Cap1^ são a mudança de capacitância associada aos eletrodos 2, 4 e 6, respectivamente, a voltagem do sensor do canal medido 1 ou corrente associada CHi é igual a Capi^+Cap^+Capi-e, visto que a mudança na capacitância é representada pelas diferen- ças de corrente. Capi-2 é igual a kS (l/d2-l/d0) ; Capi-4 é igual a kS (l/d4-l/d0) ; e Capi-S é igual a kS (l/d6-l/d0) . As- sumindo-se que Capi-2, Capi.4, Capi-6a seja igual ou perto da voltagem ou corrente em cada canal respectivo CH2, CH4 e CH6 e definindo uma voltagem de canal total CHt que é igual a CH2 + CH4 + CH6, d2 é igual a (CHT*d0) / (CHT+m*CH1*CH2*d0) ; d4 é igual a (CHT*d0) / (CHT+m*CHi*CH4*d0) e d6 é igual a (CHT*d0) / (CHT+m*CH1*CH6*d0) , onde m é uma constante. d3 e d5 são considerados como sendo a média das distâncias associa- das aos eletrodos adjacentes. Os valores de A e R podem ser determinados separadamente para cada seção também.

Os valores separados de A, R e/ou d para as seções de assento são utilizados para caracterizar a carga. Por exemplo, os valores são utilizados para determinar quais li- mites ou algoritmos se aplicar, para designar uma distribui- ção do ocupante, para calcular os máximos, mínimos ou médi- as, para permitir as comparações para a caracterização de ocupante ou para corrigir outros valores ou outros usos. A distribuição de peso como uma função da distribuição de dis- tância pode ser utilizada para caracterizar adicionalmente o ocupante.

Quaisquer uma ou mais das várias medições, cálcu- los ou determinações podem responder a condições ambientais dentro do compartimento de passageiros. 0 sistema de detec- ção de passageiro responde à detecção de uma ou mais condi- ções ambientais, tais como o estado de aterramento do passa- geiro, umidade atmosférica e umidade causada pela água.

Detecção de Condição de Aterramento:

Na impedância baseada no sistema de detecção de passageiro descrito acima, os eletrodos não utilizados são aterrados durante as medições de carregamento. Os sistemas de detecção de passageiro de percepção capacitiva também po- dem aterrar os eletrodos não utilizados. Para se conciliar os diferentes estados de aterramento de um passageiro, uma medição adicional é realizada com os eletrodos não utiliza- dos desconectados do terra.

Um primeiro eletrodo é conectado ao terra enquanto um sinal é medido em um segundo eletrodo. 0 comutador ou multiplexador 514 (figura 4) conecta o eletrodo ao terra.

Uma corrente de carregamento ou de recepção é medida no se- gundo eletrodo. Por exemplo e com referência à figura 5, uma corrente de carregamento é medida em um eletrodo 102, 104, 106, 108, 110 ou 112 enquanto os outros eletrodos são ater- rados. Onde um sensor S (ver figuras 9 e 10) é fornecido, o sensor é conectado ao sinal oscilante suprido para o ele- trodo. Alternativamente, o sensor é aterrado ou deixado flu- tuar.

O primeiro eletrodo é então desconectado do terra, permitindo que o primeiro eletrodo flutue (isso é, não seja conectado eletricamente). Por exemplo, o comutador ou multi- plexador 514 (figura 4) é aberto. Nas modalidades alternati- vas, o primeiro eletrodo é desconectado a partir do terra e conectado ao circuito oscilante 506 (figura 4) ou outra fon- te de sinal. Por exemplo, o mesmo sinal oscilante é aplicado a ambos os primeiro e segundo eletrodos. Uma corrente de carregamento ou de recepção é medida no segundo eletrodo en- quanto o primeiro eletrodo é desconectado do terra. Onde um sensor S (ver figuras 9 e 10) é fornecido, o sensor é conec- tado ao sinal oscilante suprido para o eletrodo. Alternati- vamente, o sensor é aterrado ou pode flutuar.

A conexão e desconexão acima com a seqüência de medições associada pode ser repetida para as medições em cada eletrodo. Por exemplo, duas medições são feitas para cada eletrodo, uma com um ou mais outros eletrodos aterrados e uma com um ou mais outros eletrodos desconectados do ter- ra. Nas modalidades alternativas, a conexão e desconexão com a seqüência de medições associada é realizada para um ele- trodo ou um subconjunto de todos os eletrodos.

As duas medições da seqüência são comparadas. As medições associadas com a mesma conexão de terra de outros eletrodos pode ser medida ou combinada. Tais medições simi- lares de diferentes eletrodos também podem ser medidas ou combinadas.

Se duas medições associadas com diferentes cone- xões de terra são substancialmente iguais, o passageiro é adequadamente aterrado. Se duas medições forem substancial- mente diferentes, o passageiro não será aterrado. Valores substancialmente diferentes compreendem valores que corres- pondem aos níveis de aterramento que resultam em diferentes determinações de característica de passageiro com base na experiência com o sistema de detecção de passageiro. Em uma modalidade, valores substancialmente diferentes compreendem valores de cerca de 5 a 100% diferentes a partir um do ou- tro, preferivelmente de 50 a 100%, e ainda mais preferivel- mente entre 75 e 100%. Nas modalidades alternativas, dois ou mais limites associados com três ou mais níveis de aterra- mento são fornecidos.

Onde o passageiro é determinado como sendo adequa- damente aterrado, as medições obtidas quando outros eletro- dos são aterrados são utilizadas para caracterizar o passa- geiro como discutido acima. Onde o passageiro é determinado como não sendo aterrado ou parcialmente aterrado, os sinais, algoritmos, valores de tabela, cálculos ou outro parâmetro são alterados para dar conta dos efeitos de impedância dimi- nuídos do passageiro. Por exemplo, os valores de sinal medi- dos são multiplicados por um peso, ou uma tabela utilizada para detectar um passageiro é selecionada como uma função do estado de aterramento. O peso pode ser aplicado de forma se- letiva, tal como apenas aos valores de sinal utilizados para a detecção de passageiro (por exemplo, valores de sinal as- sociados ao aterramento de outros eletrodos) ou a um subcon- junto de tais valores de sinal.

Em um exemplo para as modalidades das figuras 5, 9 e 10, os valores medidos para os eletrodos em uma camada mais próxima da área de assento de passageiro são multipli- cados por um peso e valores medidos para os eletrodos em uma camada adicional da área de assento de passageiro são multi- plicados por outro peso. Em uma modalidade, um peso menor, tal como 2/3, é aplicado às medições de camada superior, e um peso maior, tal como 9/10, é aplicado a medições de cama- da inferior. Outros pesos podem ser utilizados e outras fun- ções em adição ou como uma alternativa à multiplicação podem ser utilizadas.

Detecção de Umidade Atmosférica;

O sistema de detecção de passageiro pode ser sen- sível à umidade atmosférica. Com referência às figuras 2 e 10, um sensor de umidade atmosférica Hl detecta os níveis de umidade atmosférica. 0 sistema de detecção de passageiro responde ao sensor de umidade atmosférica, se responsabili- zando pelos efeitos da umidade atmosférica na detecção de um passageiro.

A figura 11 ilustra o circuito do sensor de umida- de atmosférica que conecta o circuito oscilante 506 e o de- tector 504 (figura 4). Um canal em adição aos canais para os eletrodos é fornecido para a conexão do sensor de umidade atmosférica 800 com o microprocessador 502. O sensor de umi- dade atmosférica 800 é conectado como um eletrodo ou antena no sistema de detecção de passageiro 500. O nível de umidade atmosférica é medido de forma seqüencial em cada ciclo da corrente de medição em cada eletrodo ou mais ou menos fre- güentemente.

O circuito de sensor de umidade atmosférica inclui o sensor de umidade atmosférica 800, resistores 802 e 804 e armazenadores temporários 806 e 808. 0 armazenamento tempo- rário de transmissão 806 conecta o circuito oscilante ou ou- tra fonte de sinal, e o armazenamento temporário de medição 808 conecta o detector 504.

O sensor de umidade atmosférica 800 compreende um sensor de umidade atmosférica tipo capacitivo. Por exemplo, o sensor de umidade atmosférica 800 compreende um sensor de umidade atmosférica capacitivo em estado sólido que opera em resposta a um sinal de acionamento oscilante. Outros tipos de sensores de umidade atmosférica podem ser utilizados. O sensor de umidade atmosférica 800 é posicionado entre o aca- bamento do assento e a espuma da almofada para sentir a quantidade de vapor d'água ou líquido no acabamento, área de assento ou compartimento de passageiro. Em uma modalidade, o sensor de umidade atmosférica 800 é posicionado de forma ad- jacente a pelo menos um eletrodo. Nas modalidades alternati- vas, o sensor de umidade atmosférica 800 é posicionado em uma abertura na espuma do assento, do lado do assento ou em outro local dentro do compartimento de passageiro. Em outra modalidade alternativa, o sensor de umidade atmosférica 800 compreende um sensor de umidade atmosférica posicionado den- tro de uma unidade de processamento de ar (por exemplo, aquecimento ou condicionamento de ar).

Um sinal, tal como um sinal oscilante, é aplicado ao sensor de umidade 800 a partir do armazenamento temporá- rio de transmissão 806. O sinal oscilante é periodicamente fornecido para o armazenamento temporário de transmissão 806 em qualquer freqüência, tal como 120 a 125 kHz.

Os resistores 802 e 804 compreendem um divisor de voltagem e são conectados em série entre o sensor de umidade atmosférica 800 e o armazenamento temporário de transmissão 806. Em uma modalidade, um ou ambos os resistores 802 e 804 compreendem termistores para a compensação de temperatura. A queda de voltagem através do resistor 802 adjacente ao sen- sor de umidade atmosférica 800 é fornecida para o armazena- is mento temporário de medição 808. A queda de voltagem corres- ponde à corrente no sensor de umidade atmosférica 800. Dessa forma, o divisor de voltagem, o armazenamento temporário de medição 808 e o detector 504 compreendem um detector de vol- tagem, mas outros detectores de voltagem podem ser utiliza- dos. Em uma modalidade, o resistor 802 conectado ao sensor de umidade atmosférica é um resistor de IK ohm, e o resistor 804 conectado ao armazenamento temporário de transmissão 806 é um resistor de 10K ohm. Outros resistores ou circuitos po- dem ser utilizados para a medição do nível de umidade atmos- férica.

O detector 504 converte a saída do armazenamento temporário de medição 808 em uma voltagem DC que representa o valor RMs da corrente no sensor de umidade atmosférica 800. Em uma modalidade, uma umidade atmosférica absoluta é calculada a partir do nível de umidade atmosférica medido e uma medição de temperatura. Utilizando a saída de um termô- metro posicionado dentro do compartimento de passageiro, o microprocessador 502 calcula a umidade atmosférica absoluta.

Nas modalidades alternativas, o nível de umidade atmosférica medido do detector 504 é utilizado sozinho ou em combinação com outros valores.

Os valores, algoritmos, processos ou tabelas medi- dos são alterados ou selecionados como uma função do nível de umidade atmosférica. Por exemplo, uma pluralidade de ta- belas, tais como vinte tabelas, associando as correntes me- didas à presença ou característica de um passageiro são for- necidos. Cada tabela corresponde a um nível ou faixa de ní- veis de umidade atmosférica diferente como uma função da re- lação entre umidade atmosférica e medindo a capacitância ou impedância. Como outro exemplo, os valores medidos que re- presentam a corrente no eletrodo são alterados como uma fun- ção do nível de umidade atmosférica. Em uma modalidade, os valores são alterados por cerca de 5% para a umidade atmos- férica máxima de acordo com uma temperatura entre 10 e 50°C.

Outras quantias de alteração podem ser fornecidas. A resolu- ção e as quantias de alteração associadas ou seleções de ta- bela é baseada na relação experimental ou teórica de umidade atmosférica para o valor medido.

Detecção de Umidade Causada pela Água:

O sistema de detecção de passageiro pode ser sen- sível a líquido adjacente à antena, eletrodos ou outros sen- sores. Um ou mais sensores de umidade causada pela água são fornecidos. 0 sistema de detecção de passageiro responde ao sensor de umidade causada pela água, se responsabilizando por efeitos de líquido na detecção de um passageiro.

Em uma modalidade, um sensor de umidade causada pela água separado dos eletrodos do sistema de detecção de passageiro é fornecido. Com referência às figuras 2 e 10, o sensor de umidade causada pela água Wl detecta níveis de umidade causada pela água. 0 sensor de umidade causada pela água Wl compreende dois eletrodos separados por tecido ou outro material de absorção ou manutenção de umidade causada pela água. Por exemplo, dois eletrodos retangulares são se- parados por 1 mm de fita de tecido. Em uma modalidade alter- nativa, um dos dois eletrodos do sensor de umidade causada pela água Wl compreende um dos eletrodos do sistema de de- tecção de passageiro. Outros sensores de umidade causada pela água podem ser utilizados. O sensor de umidade causada pela água Wl é posicionado dentro da cobertura de tecido do assento 1, em uma superfície superior ou inferior do isolan- te de assento ou dentro do isolante. Em uma modalidade, o sensor de umidade causada pela água Wl é posicionado adja- cente a um ou mais dos eletrodos do sistema de detecção de passageiro.

A resistência entre os dois eletrodos do sensor de umidade causada pela água Wl é medida. Por exemplo, um sinal oscilante ou sinal DC é aplicado e uma queda de voltagem é medida. A resistência muda como uma função da quantidade de umidade causada pela água ou líquido absorvido entre os dois eletrodos.

Nas modalidades alternativas, o sensor de umidade causada pela água compreende um ou mais dos mesmos eletrodos utilizados para a detecção da presença de um ocupante. Para se detectar a umidade causada pela água, medições que res- pondem a duas freqüências de transmissão diferentes são rea- lizadas. Por exemplo, as medições de carregamento ou recep- ção que respondem à transmissão seqüencial de 125 kHz e 90 kHz são realizadas. Eletrodos não transmissores e não recep- tores são aterrados durante as medições.

O retardo de ângulo de fase de cada medição com relação à forma de onda transmitida é calculado pelo micro- processador 502 ou outro dispositivo digital ou analógico. Por exemplo, as seguintes equações são utilizadas:

<formula>formula see original document page 44</formula>

onde Vi1 e v0i são as voltagens medidas que respon- dem à transmissão de freqüência mais baixa, Vi2 e V02 são voltagens medidas que respondem à transmissão de freqüência mais alta, e coi e ω2 são as freqüências de transmissão.

A resistência R entre o eletrodo associado às me- dições e outros eletrodos aterrados é calculada como uma função do ângulo de fase: <formula>formula see original document page 45</formula>

onde R0 é a impedância de saída do canal associado com o eletrodo de medição. A capacitância pode ser solucio- nada da mesma forma:

<formula>formula see original document page 45</formula>

A resistência ou mudança de resistência entre os eletrodos indica um nível de umidade causada pela água asso- ciado com o eletrodo. Se a mudança de resistência exceder um limite, os eletrodos do sistema de detecção de passageiro são considerados molhados. Em uma modalidade, o nível de umidade causada pela água é medido separadamente para cada eletrodo do sistema de detecção de passageiro. Nas modalida- des alternativas, um ou um subconjunto de eletrodos são uti- lizados .

A determinação da presença de um passageiro res- ponde à umidade causada pela água medida. O microprocessador 502 ou outro dispositivo analógico ou digital implementa mu- danças como uma função da umidade causada pela água medida. Em uma modalidade, um sinal de falha é gerado em resposta a um nível de umidade causada pela água acima de um limite. A detecção da presença do passageiro é determinada como com falha como um resultado da quantidade de umidade causada pela água. Em outra modalidade, qualquer um dos valores, al- goritmos, tabelas ou cálculos discutidos acima para a detec- ção da presença de um passageiro são alterados ou seleciona- dos como uma função do nível de umidade causada pela água detectado. O tipo ou quantidade da alteração é baseado na experiência ilustrando os efeitos do nível de umidade causa- da pela água na detecção do passageiro.

A presente invenção não está limitada às modalida- des fornecidas acima. Por exemplo, a freqüência da saída do sinal do oscilador pode ser outra além da de 120 kHz, depen- dendo do objeto a ser detectado. Adicionalmente, a amplitude de voltagem do sinal pode estar fora da faixa de 5 a 12 volts, e a forma de onda resultante pode ser uma forma de onda diferente de uma onda de seno. Os eletrodos podem ser posicionados em locais diferentes adjacentes à área de as- sento de passageiro, tal como no forro do teto, no chão, no encosto do assento, no painel e/ou no assento na frente de um assento traseiro. O sistema pode ser utilizado para ope- rar com um ou mais dos muitos sistemas diferentes, incluindo air bags de impacto frontal, air bags de impacto lateral, controles de cinto de segurança, controles de temperatura e outros dispositivos de um veículo. As medições, de correntes de carregamento, correntes recebidas ou combinações das mes- mas, podem ser utilizadas com qualquer um dos vários algo- ritmos para classificar o passageiro. O sistema também pode ser utilizado para outras aplicações, tal como leitos hospi- talares para controlar dispositivos dependentes das caracte- rísticas de um ocupante. Mais de duas camadas de eletrodos pode ser utilizada. Qualquer combinação de nenhum, um ou mais sensores ambientais e seqüências de medição associadas podem ser utilizadas.

Embora várias modalidades tenham sido descritas aqui, mudanças e modificações podem ser feitas sem se dis- tanciar do escopo da presente invenção, que é definido pelas reivindicações em anexo e equivalências das mesmas.

Claims (23)

1. Sistema de detecção de passageiro de veículos para perceber um passageiro em uma área de assento de passa- geiro, o sistema compreendendo: um sistema de detecção de passageiro (400); e um sensor de umidade atmosférica (Hl) conectado ao sistema de detecção de passageiro (400); o sistema CARACTERIZADO pelo fato do sistema de detecção de passageiro (400) ser responsivo ao sensor de u- midade atmosférica (Hl).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do sistema de detecção de passageiro (400) compreender um sistema de sensor capacitivo (400) .

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do sistema de detecção de passageiro (400) compreender: pelo menos um eletrodo (E); e um conjunto de circuitos (504) operável para de- tectar uma corrente no pelo menos um eletrodo (E).

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de o conjunto de circuitos (504) compreender um controlador que opera para determinar a ca- racterística do passageiro como uma função de dados a partir do pelo menos um eletrodo (E).

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de o sensor de umidade atmosférica (H1) compreender um sensor de umidade atmosférica capacitivo em estado sólido (Hl).

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de o sensor de umidade atmosférica (Hl) ser posicionado em um assento.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de o sistema de detecção de passa- geiro (400) compreender um eletrodo (E) no assento.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de compreender: um oscilador (506) conectado de forma operacional ao sensor de umidade atmosférica; e um detector de tensão (504) conectado de forma o- peracional ao sensor de umidade atmosférica (Hl).

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato do detector de tensão compreender: dois resistores (802, 804) conectados em série en- tre o sensor de umidade atmosférica (Hl) e o oscilador (506); e um armazenamento temporário (806, 808) conectado entre os dois resistores (802, 804).

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de um valor medido do sistema de de- tecção de passageiro (400) ser alterado como uma função de uma saída do sensor de umidade atmosférica (Hl).

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de uma tabela para o sistema de de- tecção de passageiro (400) ser selecionada como uma função de uma saída do sensor de umidade atmosférica (Hl).

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de o sistema de detecção de passa- geiro (400) conectar de forma operacional um sistema de con- trole de air bag (400) .

13. Método de detecção de passageiro de veiculo, para perceber um passageiro em uma área de assento de passa- geiro, o método compreendendo as etapas de: (a) medir uma umidade atmosférica; e (b) determinar uma presença do passageiro na área de assento de passageiro; o método CARACTERIZADO pelo fato de (b) ser uma função da umidade atmosférica medida.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de (b) compreender determinar a pre- sença com um sistema de sensor capacitivo (400).

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de (b) compreender detectar uma cor- rente em pelo menos um eletrodo (E).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de compreender: (c) determinar uma característica do passageiro como uma função de dados a partir do pelo menos um eletrodo (E).

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de (a) compreender medir uma capaci- tância sensível à umidade atmosférica.

18. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de (a) compreender medir com um sen- sor posicionado em um assento.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de (b) compreender determinar em resposta a um sinal em um eletrodo (E) no assento.

20. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de (a) compreender: (al) aplicar um sinal de oscilação a um sensor de umidade atmosférica (Hl); e (a2) detectar uma tensão conectada ao sensor de umidade atmosférica (Hl).

21. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de um valor medido ser alterado como uma função de uma saída do sensor de umidade atmosférica (Hl) .

22. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de uma tabela ser selecionada como uma função de uma saída do sensor de umidade atmosférica (Hl) .

23. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de compreender: (c) controlar um sistema de air bag (404) em res- posta a (b) .