一种离手检测方向盘的制作方法

1.本实用新型涉及汽车方向盘领域，特别涉及一种离手检测方向盘。


背景技术：

2.随着国内外汽车厂商对汽车自动驾驶级别的深入开发，及欧盟法规要求，澄清车辆控制的交接不能依赖于单一的信号源，需要两个及以上信号源的输入，例如离手检测、相机、按键、踏板、扭矩等，因此离手检测方向盘作为关键的传感器，此需求将必不可少。
3.离手检测方向盘关键点是自动驾驶和手动驾驶模式的安全切换。当车辆在两种模式间切换，汽车就会在规定时间内根据驾驶员手势情况评估是否具备接管能力，以保证车辆安全切换。
4.目前离手检测技术越来越成熟，除了能监测驾驶员人手触摸方向盘的情况外，还能区分正常姿态下的单、双手抓握。为了追求更多操作场景的识别和减小误判及对手握位置的跟踪定位，需要开发一种多区采样的离手检测方向盘。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实现多区传感器采样的离手检测方向盘，从而实现更多操作场景的识别和减小误判及对手握位置的跟踪定位。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
7.一种离手检测方向盘，包括方向盘本体，在方向盘本体内设有传感器垫和控制器，所述传感器垫粘贴在方向盘本体的发泡层和皮革包覆层之间或者二层发泡层之间，所述传感器垫包括感应层、支撑基材和屏蔽层，其特殊之处是：所述控制器集成在方向盘本体上的多功能按键电路板上；所述感应层在方向盘本体的轮圈正面、背面或内、外侧分成多个分区，且分区数量大于等于四个，每个分区的感应层分别与控制器电连接。
8.作为进一步优选，所述方向盘本体包括由内至外依次布置的方向盘骨架、发泡层和皮革包覆层。
9.作为进一步优选，所述感应层为铜镍合金金属丝按照预定位置和间距绣到支撑基材的外侧。
10.作为进一步优选，所述的支撑基材的材质为pu弹力棉、pe或无纺布；所述屏蔽层为采用含导电金属的聚酰胺线编织成的网格布制成，并使用无基胶粘贴到支撑基材的内侧。
11.作为进一步优选，所述感应层和屏蔽层在对应位置装配线束，线束另一端装配接插件，并通过接插件与控制器电连接，以实现通过控制器对每个分区的传感器信号进行独立检测，并判断人手是否握住方向盘。
12.作为进一步优选，所述分区数量为四个，其中第一分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈正面左侧半区，第二分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈背面左侧半区，用于区分左手抓握或左手的正面接触、侧面接触和背面接触；第三分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈正面右侧半区，第四分区为以过轮圈中心点的x轴
中线为分界线的轮圈背面右侧半区，用于区分右手抓握或右手的正面接触、侧面接触和背面接触。
13.作为进一步优选，所述分区数量为五个，其中第一分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈正面左侧半区，第二分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈正面右侧半区，第三分区为以过轮圈中心点的y轴中线为分界线的轮圈背面前侧半区，第四分区为以过轮圈中心点的y轴中线为分界线的轮圈背面后侧左半区，第五分区为以过轮圈中心点的y轴中线为分界线的轮圈背面后侧右半区；用于区分左、右手抓握或左、右手的正面接触、侧面接触和背面接触。
14.作为进一步优选，所述分区数量为四个，其中第一分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈外侧左半区，第二分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈内侧左半区，用于区分左手抓握或左手的侧面接触和正面、背面接触；第三分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈外侧右半区，第四分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈内侧右半区，用于区分右手抓握或右手的侧面接触和正面、背面接触。
15.作为进一步优选，所述分区数量为五个，其中第一分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈外侧左半区，第二分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈外侧右半区，第三分区为以过轮圈中心点的y轴中线为分界线的轮圈内侧前半区，第四分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈内侧左后半区，第五分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈内侧右后半区；用于区分左、右手抓握或左、右手的外侧面接触、内侧面接触和正面、背面接触。
16.作为进一步优选，所述分区数量为16个，其中在轮圈正面和背面分别均布8个分区，且位于轮圈正面和背面的分区相互错位布置。
17.本实用新型的有益效果为：
18.由于所述感应层在方向盘本体的轮圈正面、背面或内、外侧分成多个分区，每个分区的感应层分别与控制器电连接，通过控制器对每个分区的传感器信号进行检测，根据信号值计算出人手与方向盘接触的位置，对接触位置相对应的分区进行逻辑判断，从而计算出人手的状态是接触还是抓握；同现有技术相比，该离手检测方向盘能监测驾驶员人手触摸方向盘的情况外，还能区分正常姿态下的单、双手抓握；能够实现更多操作场景的识别和减小误判及对手握位置的跟踪定位。
附图说明
19.图1是本实用新型的结构示意图；
20.图2是图1的a-a局部剖视图。
21.图3是传感器垫的结构剖面图。
22.图4是本实用新型实施例1的感应层展开示意图。
23.图5是本实用新型实施例2的感应层展开示意图。
24.图6是本实用新型实施例3的感应层展开示意图。
25.图7是本实用新型实施例4的感应层展开示意图。
26.图8是本实用新型实施例5的感应层展开示意图。
27.图中：方向盘骨架1，发泡层2，传感器垫3，控制器4，皮革包覆层5，感应层301，支撑
基材302，屏蔽层303，第一分区301-1，第二分区301-2，第三分区301-3，第四分区301-4，第五分区301-5。
具体实施方式
28.实施例1
29.如图1-图4所示，本实用新型涉及的一种离手检测方向盘，包括方向盘本体，所述方向盘本体包括由内至外依次布置的方向盘骨架1、发泡层2和皮革包覆层5。在方向盘本体内设有传感器垫3和控制器4，所述传感器垫3粘贴在方向盘本体的发泡层2和皮革包覆层5之间或者二层发泡层2之间，本实施例以设置在发泡层和皮革包覆层之间为例。
30.所述控制器4为电子控制单元且集成在设置于方向盘本体上的多功能按键电路板上；所述传感器垫3的信号输出端通过线束与所述控制器4电连接，用于检测人手与方向盘轮圈的接触状态，并将检测信号传递给控制器4，由控制器4根据内置算法判断人手状态并输出给整车执行器。
31.所述传感器垫包括由外至内依次布置的感应层301、支撑基材302和屏蔽层303，所述感应层301为铜镍合金金属丝按照预定位置和间距绣到支撑基材的外侧；感应层301在方向盘本体的轮圈正面、背面或内、外侧分成多个分区，且分区数量大于等于四个，每个分区分别与控制器4电连接。
32.所述的支撑基材302的材质为pu弹力棉、pe或无纺布；所述屏蔽层303为采用含导电金属的聚酰胺线编织成的网格布制成，并使用无基胶粘贴到支撑基材的内侧。所述感应层301和屏蔽层303在对应位置装配线束(图中未示出)，线束另一端通过接插件与控制器4电连接，以实现通过控制器4对每个分区的传感器信号进行独立检测，并判断人手是否握住方向盘。
33.所述分区数量为四个，其中第一分区301-1为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈正面左侧半区，第二分区301-2为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈背面左侧半区，用于区分左手抓握或左手的正面接触、侧面接触和背面接触；第三分区301-3为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈正面右侧半区，第四分区301-4为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈背面右侧半区，用于区分右手抓握或右手的正面接触、侧面接触和背面接触。
34.所述的轮圈正面和轮圈背面是以轮圈外缘最大直径处为分界线，面对驾驶员一侧为轮圈正面，背对驾驶员一侧为轮圈背面。所述x轴与车辆行驶方向平行。
35.上述分区方式能识别驾驶员特殊场景下的误判，例如左、右膝盖的碰触；膝盖碰触的同时单手或者双手接触第一分区301-1或/和第三分区301-3，以及其它非正常操作引起的非相同半区的正面和背面都有接触的情况。
36.该离手检测方向盘在具体使用时，通过控制器设定三个系统设定阈值1～3，通过控制器检测每个分区的压力信号值并与系统设定阈值比较；
37.若某一分区的信号值＜系统设定阈值1，则控制器判定人手与对应分区无接触，状态表示为no touchu；
38.若某一分区的信号值＞系统设定阈值1且＜系统设定阈值2，则控制器判定人手与对应分区轻接触，状态表示light touchu；
39.若某一分区的信号值＞系统设定阈值2且＜系统设定阈值3，则控制器判定人手与对应分区接触，状态表示touchu；
40.若某一分区的信号量＞系统设定阈3，则控制器判定人手与对应分区牢固接触，状态表示firm touchu。
41.具体判定规则如下：若(第一分区＝touch or firm touchu)&(第二分区＝touch or firm touchu)，则系统判定为左手抓握。
42.若(第一分区＝no touchu)&(第二分区＝no touchu)，则系统判定为无接触；若(第一分区＝no touchu)&(第二分区＝light touchu)，则系统判定为轮圈左侧背面轻接触；若(第一分区＝no touchu)&(第二分区＝touchu or firm touchu)，则系统判定为轮圈左侧背面接触。
43.若(第一分区＝light touchu)&(第二分区＝no touchu)，则系统判定为正面轻接触；若(第一分区＝light touchu)&(第二分区＝light touchu)，则系统判定为轮圈左侧轻抓握；若(第一分区＝light touchu)&(第二分区＝touchu or firm touchu)，则系统判定为轮圈左侧背面接触；若(第一分区＝touchu or firm touch)&(第二分区＝no touchu or light touchu)，则系统判定为轮圈左侧正面接触。
44.对于轮圈右侧对应第三分区301-3和第四分区301-4的信号，其具体抓握判定和非抓握判定规则同轮圈左侧。
45.实施例2
46.如图1-图3和图5所示，本实施例基本结构同实施例1，不同之处在于：
47.所述分区数量为五个，其中第一分区301-1为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈正面左侧半区，第二分区301-2为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈正面右侧半区，第三分区301-3为以过轮圈中心点的y轴中线为分界线的轮圈背面前侧半区，第四分区301-4为以过轮圈中心点的y轴中线为分界线的轮圈背面后侧左半区，第五分区301-5为以过轮圈中心点的y轴中线为分界线的轮圈背面后侧右半区；用于区分左、右手抓握或左、右手的正面接触、侧面接触和背面接触。
48.工作时，具体判定规则如下：若(第一分区＝touch or firm touchu)&[(第三分区＝touch or firm touchu)或者(第四感应器＝touch or firm touchu)]，则系统判定为左手抓握；若(第一分区＝touch or firm touchu)&(第三分区＝touch or firm touchu)&(第四感应器＝touch or firm touchu)，则系统判定为左手牢固抓握轮圈9h位置。
[0049]
左手非抓握判定：如果(第一分区＝no touchu)&(第三分区＝no touchu)&(第四分区＝no touchu)，系统判定为无接触；若(第一分区＝no touchu)&[(第三分区＝light touchu or touchu)&(第四分区＝light touchu or touchu or firm touchu)]，则系统判定为轮圈左侧背面轻接触。
[0050]
若(第一分区＝light touchu)&(第三分区＝no touchu)&(第四分区＝no touchu)，则系统判定为正面轻接触；若(第一分区＝light touchu)&(第三分区＝light touchu)&(第四分区＝light touchu)，则系统判定为左侧轻抓握；若(第一分区＝light touchu)&(第二分区＝touchu or firm touchu)&(第四分区＝touchu or firm touchu)，则系统判定为左侧背面接触。
[0051]
轮圈右侧对应第二、第三和第五分区信号，其抓握判定和非抓握判定同轮圈左侧。
[0052]
实施例3
[0053]
如图1-图3和图6所示，本实施例基本结构同实施例1，不同之处在于：
[0054]
所述分区数量为四个，其中第一分区301-1为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈外侧左半区，第二分区为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈内侧左半区，用于区分左手抓握或左手的侧面接触和正面、背面接触；第三分区301-3为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈外侧右半区，第四分区301-4为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈内侧右半区，用于区分右手抓握或右手的侧面接触和正面、背面接触。
[0055]
所述的轮圈内侧和轮圈外侧是以轮圈z向最高点所在的圆周线为分界线，靠近轮圈外缘的一侧为外侧面，靠近轮圈内缘的一侧为内侧面。
[0056]
工作时，具体判定规则如下：若(第一分区＝touch or firm touchu)&(第二分区＝touch or firm touchu)，则系统判定为左手抓握。
[0057]
左手非抓握判定：若(第一分区＝no touchu)&(第二分区＝no touchu)，则系统判定为无接触；若(第一分区＝no touchu)&(第二分区＝light touchu)，则系统判定为轮圈左外侧轻接触；若(第一分区＝no touchu)&(第二分区＝touchu or firm touchu)，则系统判定为轮圈左外侧接触。
[0058]
若(第一分区＝light touchu)&(第二分区＝no touchu)，系统判定为左内侧轻接触；若(第一分区＝light touchu)&(第二分区＝light touchu)，则系统判定为轮圈左内侧轻接触；若(第一分区＝light touchu)&(第二分区＝touchu or firm touchu)，则系统判定为轮圈左内侧接触；若(第一分区＝touchu or firm touch)&(第二分区＝no touchu or light touchu)，则系统判定为轮圈左外侧接触。
[0059]
轮圈右侧对应第三分区301-3和第四分区301-4信号，抓握判定和非抓握判定规则同左侧。
[0060]
实施例4
[0061]
如图1-图3和图7所示，本实施例基本结构同实施例1，不同之处在于：
[0062]
所述分区数量为五个，其中第一分区301-1为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈外侧左半区，第二分区301-2为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈外侧右半区，第三分区301-3为以过轮圈中心点的y轴中线为分界线的轮圈内侧前半区，第四分区301-4为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈内侧左后半区，第五分区301-5为以过轮圈中心点的x轴中线为分界线的轮圈内侧右后半区；用于区分左、右手抓握或左、右手的外侧面接触、内侧面接触和正面、背面接触。所述的轮圈内侧和轮圈外侧是以轮圈z向最高点所在的圆周线为分界线，靠近轮圈外缘的一侧为外侧面，靠近轮圈内缘的一侧为内侧面。
[0063]
上述分区方式能识别驾驶员特殊场景的误判，例如左、右膝盖的碰触；膝盖碰触的同时单手或者双手接触轮圈的正面或侧面、以及其它非正常操作引起的非相同半区的内侧和外侧都有接触的情况。
[0064]
工作时，具体判定规则如下：若(第一分区＝touch or firm touchu)&[(第三分区＝touch or firm touchu)or(第四感应器＝touch or firm touchu)]，则系统判定为左手抓握；如果(第一分区＝touch or firm touchu)&(第三分区＝touch or firm touchu)&(第四感应器＝touch or firm touchu)，则系统判定为左手牢固抓握轮圈9h位置。
[0065]
左手非抓握判定：若(第一分区＝no touchu)&(第三分区＝no touchu)&(第四分
区＝no touchu)，则系统判定为无接触；若(第一分区＝no touchu)&[(第三分区＝light touchu or touchu)&(第四分区＝light touchu or touchu or firm touchu)]，则系统判定为轮圈左内侧轻接触。
[0066]
若(第一分区＝light touchu)&(第三分区＝no touchu)&(第四分区＝no touchu)，则系统判定为左外侧接触；若(第一分区＝light touchu)&(第三分区＝light touchu)&(第四分区＝light touchu)，则系统判定为左侧轻抓握；若(第一分区＝light touchu)&(第三分区＝touchu or firm touchu)&(第四分区＝touchu or firm touchu)，则系统判定为轮圈左内侧接触。
[0067]
轮圈右侧对应第二分区301-2、第三分区301-3和第五分区301-5信号，其抓握判定和非抓握判定同轮圈左侧。
[0068]
实施例5
[0069]
如图1-图3和图8所示，本实施例基本结构同实施例1，不同之处在于：所述感应层301在方向盘本体的轮圈正面、背面分成16个分区，其中在轮圈正面和背面分别均布8个分区，每个分区的长度为轮圈周长的1/8，在轮圈正面的两端分别设置半个分区并合并为一个分区，使位于轮圈正面和背面的分区相互错位布置。
[0070]
工作时，通过控制器对每个分区的压力感应信号进行检测，根据信号值计算出人手与方向盘轮圈接触的位置，对接触位置相应的分区进行逻辑判断，计算人手的状态是接触还是抓握。
[0071]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。