车辆方向盘系统和车辆

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，特别是涉及一种车辆方向盘系统和车辆。

背景技术

随着智能车辆技术的发展，汽车具有越来越丰富的各项功能。其中，对车辆乘员，尤其是驾驶员的健康监测是一种新的功能需求，对驾驶员进行健康监测有助于及时发现驾驶员的非健康状态或疾病状态，从而不仅可以提升驾驶员的生命健康水平和驾驶体验，还有利于改善交通安全状况。

在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。

发明内容

本公开提供了一种车辆方向盘系统和车辆。

根据本公开的一方面，提供了一种车辆方向盘系统。该车辆方向盘系统包括：方向盘本体，方向盘本体包括第一握持部分和第二握持部分；第一导电部，第一导电部设置在第一握持部分上；第二导电部，第二导电部设置在第二握持部分上，并且与第一导电部电绝缘；第三导电部，第三导电部设置在第二握持部分上，并且与第一导电部和第二导电部两者电绝缘；以及心电监测电路，心电监测电路包括电连接第一导电部的第一心电信号电极、电连接第二导电部的第二心电信号电极和电连接第三导电部的参考电极。心电监测电路被配置为在用户的双手分别握持第一握持部分和第二握持部分时：通过第一心电信号电极和第二心电信号电极接收来自用户的电信号；对电信号进行处理，以获取用户的心电信号和电信号中的噪声；以及通过参考电极将电信号中的噪声反馈至用户以抑制通过用户输入心电监测电路的噪声，从而对用户进行心电监测。

根据本公开的另一方面，提供了一种车辆。该车辆包括上述的车辆方向盘系统。

根据在下文中所描述的实施例，本公开的这些和其它方面将是清楚明白的，并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。

附图说明

在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：

图1是图示出根据示例性实施例的车辆方向盘系统的主视图；

图2是图示出根据示例性实施例的图1中的车辆方向盘系统的后视图；

图3是图示出根据示例性实施例的图1中的车辆方向盘系统的俯视图；

图4是图示出根据示例性实施例的图1中的车辆方向盘系统的沿A-A’方向剖切的截面视图；以及

图5是图示出可应用于根据示例性实施例的图1中的车辆方向盘系统的心电监测电路的示意图。

具体实施方式

在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系，这种术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。在一些示例中，第一要素和第二要素可以指向该要素的同一实例，而在某些情况下，基于上下文的描述，它们也可以指代不同实例。

在本公开中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，如果不特意限定要素的数量，则该要素可以是一个也可以是多个。如本文使用的，术语“多个”意指两个或更多，并且术语“基于”应解释为“至少部分地基于”。此外，术语“和/或”以及“……中的至少一个”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。

如上文所述，对驾驶员进行健康监测有助于及时发现驾驶员的非健康状态或疾病状态，从而不仅可以提升驾驶员的生命健康水平和驾驶体验，还有利于改善交通安全状况。在驾驶车辆的过程中，驾驶员的健康状况可能处于危险水平，而暂未出现危险状态的外在表征。例如，驾驶员可能由于疲劳而承受较大的心脏负担，在驾驶过程中可能发生心梗、房颤、心脏骤停等危险状况。一旦发生上述危险状况，将对驾驶员或其他交通参与者的生命健康安全构成威胁。

在一些实施方式中，可以通过测量驾驶员的身体机能参数来监测驾驶员的众多非健康状况或疾病状况。例如，可以通过设置在车辆方向盘上的心电监测装置来实时监测驾驶员的心电信号，当心电信号出现异常时，可以在出现危险状态的外在表征之前，及时提示驾驶员注意身体健康和行驶安全。

人体的心电信号(ECG信号，Electrocardiogram)是极微弱的电信号，为了达到准确监测驾驶员心电水平的目的，需要对这种极微弱的心电信号进行准确的测量。然而，在周围的电磁环境中，人体本身的电学特征(例如人体电阻)会对心电信号的测量产生干扰。此外，本公开的发明人发现，由于车辆系统包括众多电子元器件，在车辆行驶过程中，一些电子元器件将产生众多复杂的电信号，从而对本就微弱的人体心电信号的测量产生叠加的干扰，上述种种因素使得利用车辆上的设施测量驾驶员心电水平的测量结果与真实值之间存在巨大误差，而无法对车辆中的驾驶员的心电水平进行准确监测。

鉴于此，本公开的实施例提供一种车辆方向盘系统和车辆。

下面结合附图详细描述本公开的示例性实施例。

图1是图示出根据示例性实施例的车辆方向盘系统100的主视图；并且图2是图示出根据示例性实施例的图1中的车辆方向盘系统100的后视图。

参考图1，车辆方向盘系统100包括：

方向盘本体110，方向盘本体110包括第一握持部分和第二握持部分；

第一导电部120，第一导电部120设置在第一握持部分上；

第二导电部130，第二导电部130设置在第二握持部分上，并且与第一导电部120电绝缘。

进一步地，参考图2，在图2所示的车辆方向盘系统100的后视图中，第一导电部120位于右侧的第一握持部分上。此外，车辆方向盘系统100还包括第三导电部140，第三导电部140设置在第二握持部分上，并且与第一导电部120和第二导电部130两者电绝缘。

继续参考图2，车辆方向盘系统100还包括心电监测电路150，心电监测电路150包括电连接第一导电部120的第一心电信号电极151、电连接第二导电部130的第二心电信号电极152和电连接第三导电部140的参考电极153。心电监测电路150被配置为在用户的双手分别握持第一握持部分和第二握持部分时：

通过第一心电信号电极151和第二心电信号电极152接收来自用户的电信号；

对电信号进行处理，以获取用户的心电信号和电信号中的噪声；以及

通过参考电极153将电信号中的噪声反馈至用户以抑制通过用户输入心电监测电路150的噪声，从而对用户进行心电监测。

可见，设置在方向盘本体110上的第一导电部120、第二导电部130和第三导电部140彼此电绝缘，因此在被用户接触时，可以相互独立地采集用户的人体电信号。在用户的双手分别握持方向盘的第一握持部分和第二握持部分时，来自一只手的电信号(例如模拟电信号)可以通过第一导电部120和第一心电信号电极151输入到心电监测电路150中；并且来自另一只手的电信号(例如模拟电信号)可以通过第二导电部130和第二心电信号电极152输入到心电监测电路150中。此外，发明人发现，来自用户双手的电信号中的共模信号(噪声)会干扰心电信号的测量，从而使测量结果发生偏差。通过对该电信号进行处理，获取用户的心电信号和电信号中的噪声，并通过参考电极153和第三导电部140将电信号中的噪声反馈至用户，可以抑制通过用户输入心电监测电路150中的噪声(噪声例如包括人体自身及外界环境的共模信号)，从而能够提升心电监测电路150的信号监测准确率。由此，在驾驶车辆的过程中，驾驶员仅需要双手握持方向盘的第一握持部分和第二握持部分，无需进行额外的设置或操作，便可以对心电信号进行更加准确的监测，从而保障驾驶员或其他交通参与者的生命健康安全，极大提升驾驶员的用户体验。

将理解的是，虽然图1和图2中示出了具有圆环形本体的方向盘，但是，根据本公开实施例的方向盘系统的方向盘本体还可以具有其他形状，例如，方向盘本体可以具有椭圆环形状或其他不规则形状。在一些示例中，第一握持部分为用户的一只手通常握持的方向盘部分，第二握持部分为用户的另一只手通常握持的方向盘部分。例如，第一握持部分可以是方向盘本体的左半侧本体，并且第二握持部分可以是方向盘本体的右半侧本体。

方向盘本体110可以由绝缘材料形成，因此，设置在方向盘本体110上的第一导电部120、第二导电部130和第三导电部140之间可以物理地隔开从而实现彼此之间的电绝缘。在一些示例中，可以在第一导电部120、第二导电部130和第三导电部140之间设置绝缘件(例如皮革件或橡胶件)来实现它们彼此之间的电绝缘。

此外，第一导电部120、第二导电部130和第三导电部140可以具有相同或不同的材质。

在一些示例中，心电监测电路150可以设置在方向盘本体110中(例如方向盘本体110的中部区域)。在一些示例中，心电监测电路150可以作为独立的模块与方向盘本体110分开设置，并且与设置在方向盘本体110上的第一导电部120、第二导电部130和第三导电部140之间保持电连接。

图5示出了根据一些实施例的心电监测电路150。心电监测电路150例如包括仪表放大器IA(Instrumentation Amplifier)、驱动放大器(DA，Driver Amplifier)、低通滤波器(LPF，Low Pass Filter)以及高分辨率模数转换器(ADC，Analog-to-DigitalConverter)。仪表放大器IA用于为微伏级的ECG信号建立系统接地和差分增益，驱动放大器DA和低通滤波器LPF用于获取差分放大的ECG信号，为高分辨率ADC提供充分的驱动和滤波，ADC用于进行数据采集。仪表放大器IA、驱动放大器DA、低通滤波器LPF以及高分辨率模数转换器ADC为心电监测领域熟知的元器件，在此对其具体结构不再赘述。可理解的是，心电监测电路可以通过其他的形式实现，并不局限于图5所示的示例。

根据一些实施例，心电监测电路150可以被进一步配置为：对电信号进行差分放大处理，以获取心电信号；对噪声进行反相放大；以及将经反相放大的噪声反馈至用户。

例如，继续参考图5，经过仪表放大器IA和驱动放大器DA，可以获取经差分放大处理的心电信号以用于心电监测。此外，噪声可以被反相放大(例如通过图5中的右腿驱动电路RLD)后反馈至用户。

根据一些实施例，心电监测电路150可以包括右腿驱动电路(RLD)，在此参考电极153可以是右腿驱动电路的电极。右腿驱动电路被配置为对电信号中的噪声进行反相放大。由此，右腿驱动电路可以对用户人体自身及外界环境的共模噪声信号进行负反馈，通过差分运算，以抵消共模信号(噪声)对于信号质量的影响。

在示例中，右腿驱动电路150可以对共模信号(噪声)进行180度反相，并且经放大幅度后与人体或外界环境的共模信号至少部分地抵消，从而抑制该共模信号，以提升心电监测电路150的共模抑制比。

图3是图示出根据示例性实施例的图1中的车辆方向盘系统100的俯视图。结合图1至图3，根据一些实施例，第二导电部130和第三导电部140分别沿方向盘本体110的周向方向在第二握持部分的表面上延伸，其中，第二导电部130和第三导电部140沿周向方向的延伸范围至少部分地重合，以使得在用户单手握持第二握持部分时，能够同时接触第二导电部130和第三导电部140。

在图3中，方向盘本体110的下侧为车辆方向盘系统100的前侧(即面向驾驶员的一侧)，方向盘本体110的上侧为车辆方向盘系统100的后侧(即背向驾驶员的一侧)。并且图1和图3中的双向箭头示意了沿方向盘本体110的周向方向。可见，第二导电部130和第三导电部140分别沿方向盘本体110的周向方向在图3中右侧的第二握持部分的表面上延伸，并且在图3的示例中，第二导电部130和第三导电部140沿周向方向的延伸范围发生重合，即，沿着箭头所示的周向方向，方向盘本体110的靠近前侧的表面设置有第二导电部130，并且方向盘本体110的靠近后侧的表面设置有第三导电部140，这使得在用户单手握持第二握持部分时，能够同时接触第二导电部130和第三导电部140。由此，噪声通过参考电极153和与参考电极153电连接的第三导电部140被反馈至用户。由此，可以避免当用户握持方向盘而开始采集其心电信号时，无法向用户反馈噪声的情况的发生，从而能够在提升心电测量准确性的前提下进一步提升心电测量的可靠性。

将理解的是，在未示出的实施例中，第二导电部130和第三导电部140的位置可以互换，即，第二导电部130可以设置在背向驾驶员的一侧，并且第三导电部140可以设置在面向驾驶员的一侧。此外，还可以将第二导电部130设置在方向盘本体的第二握持部分的内侧，并且将第三导电部140设置在方向盘本体的第二握持部分的外侧，只要第二导电部130和第三导电部140之间电绝缘并且在用户单手握持第二握持部分时，能够同时接触第二导电部130和第三导电部140即可。

根据一些实施例，方向盘本体110可以包括沿周向延伸的方向盘骨架，并且第一握持部分是方向盘骨架的左半部分，第二握持部分是方向盘骨架的右半部分。第一导电部120设置在方向盘骨架的整个左半部分的表面上，并且第二导电部130和第三导电部140彼此电绝缘地设置在方向盘骨架的整个右半部分的表面上。

由此，方向盘骨架的整个左半部分的表面上设置有可以采集驾驶员左手电信号的第一导电部120；并且方向盘骨架的整个右半部分的表面上设置有可以采集驾驶员右手电信号的第二导电部130和能够反馈噪声的第三导电部140，使得在驾驶过程中驾驶员无需刻意地握持方向盘的某个部分就可以方便地监测心电信号，使得驾驶员能够专心于驾驶，从而进一步提升了驾驶员的用户体验。

图4是图示出根据示例性实施例的图1中的车辆方向盘系统100的沿A-A’剖切的截面视图。

如图4所示，根据一些实施例，在方向盘本体110的第二握持部分的至少一个截面A-A’中，第二导电部130和第三导电部140可以对称地设置在第二握持部分的表面上。

发明人还发现，在相关技术中，心电监测方向盘的表面导电材料在经过多次摩擦后容易发生磨损，或经驾驶员汗液浸润后发生化学变化而产生损耗或变质，由此导致心电监测的准确率下降。鉴于此，本公开的实施例在这方面做出了进一步改善。

根据一些实施例，第一导电部120、第二导电部130和第三导电部140中的至少一者可以包括相互短接的复合导电层220和至少一个导电骨架结构210，至少一个导电骨架结构210将相应导电部分割成多个区域，并且复合导电层220设置在多个区域中。

进一步参考图4，图4中的截面A-A’是图1中方向盘本体110的第二握持部分的截面，因此，从图4中可以看到设置在第二握持部分的表面上的第二导电部130和第三导电部140，第二导电部130和第三导电部140彼此电绝缘。此外，第二导电部130和第三导电部140均包括相互短接的复合导电层220和导电骨架结构210。并且第二导电部130被两个导电骨架结构210分割成三个区域，每个区域均设置有复合导电层220。

由此，由于导电骨架结构210的加固作用，可以减少摩擦造成的导电材料损耗。并且一旦复合导电层220发生磨损，导电骨架结构210仍然可以较好地接触用户皮肤而继续接收用户的心电信号。

将理解的是，虽然图4中示出了第二导电部130中的两个导电骨架结构以及第三导电部140中的两个导电骨架结构，但是根据本公开实施例的车辆方向盘系统100可以在第一导电部120、第二导电部130和第三导电部140中的至少一者中，例如第一导电部120、第二导电部130和第三导电部140的每一者中，包括任意数量的导电骨架结构。此外，导电骨架结构可以沿着方向盘本体110的周向方向(例如图3中双向箭头所示的周向方向)设置，也可以沿着其他方向设置，只要能够对相应的导电部起到加固作用即可。

根据一些实施例，复合导电层220和至少一个导电骨架结构210可以形成相应导电部的高度齐平的表面，以使得在用户接触该导电部时，能够同时接触复合导电层220和至少一个导电骨架结构210。

在示例中，进一步参考图4，复合导电层220和每个导电骨架结构210分别形成第二导电部130和第三导电部140的高度齐平的表面，在用户接触第二导电部130或第三导电部140时，能够同时接触复合导电层220和至少一个导电骨架结构210。因此，对于驾驶员而言，当驾驶员的双手握持到相应导电部时，由于该部分的表面是齐平的(而非凹凸不平的表面)，握持感受更好，从而不仅减少导电材料的磨损，还不影响用户的驾驶体验。

在一些示例中，可以根据复合导电层220和导电骨架结构210二者的材料特性来调整二者表面的相对高度。例如，在复合导电层220相较于导电骨架结构210更软或更具有弹性的情况下，可以将复合导电层220的表面高度设置为稍高于导电骨架结构210的表面高度，由此，当用户握持相应导电部时，复合导电层220更易被按压，从而表面高度可以下降至与导电骨架结构210大致齐平，从而增大用户皮肤与相应导电部的接触面积，以保障心电测量的准确性和可靠性。

根据一些实施例，至少一个导电骨架结构210可以包括导电网格结构，并且导电复合层220可以填充在导电网格结构210的每个网格中。在示例中，导电骨架结构210可以包括导电蜂窝结构，并且导电复合层220可以填充在导电蜂窝结构的每个蜂窝格子中，从而进一步提升导电部的耐磨性。

根据一些实施例，至少一个导电骨架结构可以包括电镀塑料、导电金属和导电陶瓷中的至少一者。

根据一些实施例，复合导电层可以包括以下中的至少一者：真皮材料与导电浆料形成的复合导电层；聚合物与导电介质形成的导电纤维。

在示例中，导电浆料可以包括金属粉、玻璃粉和合成树脂的混合物。该混合物与真皮材料进行复合反应可以生成具有导电功能的类真皮效果的“导电皮”。

在示例中，导电纤维可以是指在聚合物中混入导电介质所纺制成的化学纤维或金属纤维、或碳纤维。

根据本公开的一方面，提供了一种车辆，该车辆包括上述任一实施例的车辆方向盘系统100。

应当理解的是，在本说明书中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系或尺寸为基于附图所示的方位或位置关系或尺寸，使用这些术语仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，并且因此不能理解为对本申请的保护范围的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“安装”等术语应做广义理解，例如，可以是安装连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

虽然在附图和前面的描述中已经详细地说明和描述了本公开，但是这样的说明和描述应当被认为是说明性的和示意性的，而非限制性的；本公开不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附的权利要求书，本领域技术人员在实践所要求保护的主题时，能够理解和实现对于所公开的实施例的变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除未列出的其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个，术语“多个”是指两个或两个以上，并且术语“基于”应解释为“至少部分地基于”。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施的仅有事实并不表明这些措施的组合不能用来获益。

以下将描述本公开的一些示例性方面。

方面1，一种车辆方向盘系统，包括：

方向盘本体，所述方向盘本体包括第一握持部分和第二握持部分；

第一导电部，所述第一导电部设置在所述第一握持部分上；

第二导电部，所述第二导电部设置在所述第二握持部分上，并且与所述第一导电部电绝缘；

第三导电部，所述第三导电部设置在所述第二握持部分上，并且与所述第一导电部和所述第二导电部两者电绝缘；以及

心电监测电路，所述心电监测电路包括电连接所述第一导电部的第一心电信号电极、电连接所述第二导电部的第二心电信号电极和电连接所述第三导电部的参考电极，其中，所述心电监测电路被配置为在用户的双手分别握持所述第一握持部分和第二握持部分时：

通过所述第一心电信号电极和所述第二心电信号电极接收来自用户的电信号；

对所述电信号进行处理，以获取用户的心电信号和所述电信号中的噪声；以及

通过所述参考电极将所述电信号中的噪声反馈至用户以抑制通过用户输入所述心电监测电路的噪声，从而对用户进行心电监测。

方面2，根据方面1所述的车辆方向盘系统，其中，所述第二导电部和所述第三导电部分别沿所述方向盘本体的周向方向在所述第二握持部分的表面上延伸，其中，所述第二导电部和所述第三导电部沿所述周向方向的延伸范围至少部分地重合，以使得在用户单手握持所述第二握持部分时，能够同时接触所述第二导电部和所述第三导电部。

方面3，根据方面2所述的车辆方向盘系统，其中，在所述方向盘本体的第二握持部分的至少一个周向横截面中，所述第二导电部和所述第三导电部对称地设置在所述第二握持部分的表面上。

方面4，根据方面1至方面3中任一项所述的车辆方向盘系统，其中，所述第一导电部、所述第二导电部和所述第三导电部中的至少一者包括相互短接的复合导电层和至少一个导电骨架结构，所述至少一个导电骨架结构将相应导电部分割成多个区域，并且所述复合导电层设置在所述多个区域中。

方面5，根据方面4所述的车辆方向盘系统，其中，所述复合导电层和所述至少一个导电骨架结构形成相应导电部的高度齐平的表面，以使得在用户接触该导电部时，能够同时接触所述复合导电层和至少一个导电骨架结构。

方面6，根据方面4所述的车辆方向盘系统，其中，所述至少一个导电骨架结构包括导电网格结构，并且所述导电复合层填充在所述导电网格结构的每个网格中。

方面7，根据方面4所述的车辆方向盘系统，其中，所述至少一个导电骨架结构包括电镀塑料、导电金属和导电陶瓷中的至少一者。

方面8，根据方面4所述的车辆方向盘系统，其中，所述复合导电层包括以下中的至少一者：

真皮材料与导电浆料形成的复合导电层；和

聚合物与导电介质形成的导电纤维。

方面9，根据方面1至方面3中任一项所述的车辆方向盘系统，其中，所述方向盘本体包括沿周向延伸的方向盘骨架，并且所述第一握持部分是所述方向盘骨架的左半部分，所述第二握持部分是所述方向盘骨架的右半部分，

其中，所述第一导电部设置在所述方向盘骨架的整个左半部分的表面上，并且所述第二导电部和所述第三导电部彼此电绝缘地设置在所述方向盘骨架的整个右半部分的表面上。

方面10，根据方面1至方面3中任一项所述的车辆方向盘系统，其中，所述心电监测电路被进一步配置为：

对所述电信号进行差分放大处理，以获取所述心电信号；

对所述噪声进行反相放大；以及

将经反相放大的噪声反馈至用户。

方面11，根据方面1至方面3中任一项所述的车辆方向盘系统，其中，所述心电监测电路包括右腿驱动电路，并且所述参考电极是所述右腿驱动电路的电极，其中，所述右腿驱动电路被配置为对所述电信号中的噪声进行反相放大。

方面12，一种车辆，包括如方面1至方面11中任一项所述的车辆方向盘系统。