JP2006112959A - 自動車用物体近接・接触検知センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車体1の底面と大地との間に挟まれて設けられるセンサ電極3と、このセンサ電極3と車体1との間に挟まれて設けられセンサ電極3及び車体1間を電気的に絶縁する第1の絶縁体4と、車体1とセンサ電極3との間の静電容量を測定する静電容量測定手段6と、センサ電極3と静電容量測定手段6とを電気的に接続するセンサ電極リード線5とを備え、静電容量測定手段6が静電容量を測定することで、車体1に検知対象が近接・接触するのを検知するようになっている。
【選択図】図1
Description
例えば、中空形状にした車両ドアハンドル内に静電容量式センサを配設することにより、車両のユーザが車室内へ乗り込むべく近接し、ユーザの手がドアハンドルに接触する動作を検知することができる。これにより、ドアハンドルへの接触をトリガとして、ユーザが携帯する携帯機と車載器との間で通信を行うことで、ユーザ認識を行うことができる(特許文献1参照)。
このため、例えば自動車盗難、車上あらし等を未然に防ぐことができないという問題点があった。
図1はこの発明の実施の形態1の自動車用物体近接・接触検知センサ(以下、検知センサと略称する)の基本構成図である。
この検知センサは、車体1の底面の一部または全面を覆う状態で、車体1と大地との間に挟まれて設けられるセンサ電極3と、車体1とセンサ電極3との間に挟まれて、車体1とセンサ電極3との間を絶縁するために設けられた第1の絶縁体4と、センサ電極リード線5によってセンサ電極3と接続された静電容量測定手段6とを備えている。
電極部2は、車軸、ドライブシャフト、トランスミッション、排気管、燃料タンク、サスペンション、アーム、タイヤ等の車体1の底面に取り付けることで、自動車の走行に直接的に或いは間接的に関係する部品と干渉する等により自動車の性能を損ねてはならない。
このため、電極部2は、例えば図2の車体1の底面図において示すように、車体1の底面に設置された車両部品7を避けた領域8に設けられることが望ましい。
但し、センサ性能及び本来の自動車性能に支障がなければ、電極部2は、領域8以外の車両部品7に設置されてもよいのは勿論である。
また、電極部2は、アンダーガード9の他に、衝突による被害軽減のために車体1に装着するバンパやプロテクタ等の部品、或いは自動車の空気抵抗係数(CD値)を低減させ燃費消費効率を向上させるためのフラットボトムパネル、或いは空力性能向上を目的に装着されたエアロパーツ、或いは外観変更を目的に装着された自動車外装部品、或いはそれらに類する部品の底面に設置するか、或いはその一部が電極部として利用されてもよい。
また、センサ電極3の材質は、防錆性・機械的強度に優れた軽量の材質を使用することが望ましく、例えばアルミニウム或いはアルマイト加工を施したアルミニウムなどを用いることが好ましい。
図4は、電極部2を車体1の底面を覆うように設置した状態において、センサ電極3、車体1、大地20及び検知対象10間の電気的な相関を表した模式図である。
センサ電極3、検知対象10、車体1及び大地20は導体であり、各導体間の電気的な相関を示すと、各導体間には静電容量を定義することができる。
ここで、センサ電極3と車体1との間の静電容量をCsv、センサ電極3と検知対象10との間の静電容量をCso、検知対象10と車体1との間の静電容量をCov、センサ電極3と大地20との間の静電容量をCs、検知対象10と大地20との間の静電容量をCo、車体1と大地20との間の静電容量をCvとする。
従って、図4では図示されていないが、車体1とセンサ電極3とに接続された静電容量測定手段6により、車体1とセンサ電極3との間の静電容量を測定することにより、車体1に対する検知対象10の近接・接触を検知することができる。
静電容量測定手段6によって測定される静電容量をCとすると、この静電容量Cは、センサ電極3と車体1との間の静電容量Csv、センサ電極3と検知対象10との間の静電容量Cso、検知対象10と車体1との間の静電容量Cov、センサ電極3と大地20との間の静電容量Cs、検知対象10と大地20との間の静電容量Co、及び車体1と大地20との間の静電容量Cvによる合成静電容量であり、この静電容量Cは、次式で表すことができる。
静電容量測定手段6が測定する、この静電容量Cの値の変化から、検知対象10と車体1との間の静電容量Cov、車体1と大地20との間の静電容量Cvの変化を検出することによって、検知対象10の車体1に対する近接・接触を検知する。
従って、検知性能をより高くするためには、検知対象10と車体1との間の静電容量Cov、及び車体1と大地20との間の静電容量Cvのそれぞれの値の変化を、静電容量測定手段6が測定する静電容量Cの値の変化として検出し易くする必要がある。
静電容量測定手段6が測定する静電容量Cの値の変化を大ききして検出し易くするための具体的方策としては、センサ電極3と大地20との間の静電容量Csを大きくすることで、主に車体1と大地20との間の静電容量Cvの変化に対する静電容量Cの感度を高めることができる。その結果、検知対象10の車体1に対する近接・接触について、センサの検出感度を高めることができる。
図6はその実験結果を示す図であり、横軸は車体1から検知対象10までの距離、縦軸は検知対象10である人体が近接・接触した場合において、検知センサが測定する静電容量Cの値の変化量を示し、センサ電極3の地上高をパラメータとして表している。
図6より、センサ電極3の地上高が低いほど測定される静電容量の変化が大きくなることが分かる。ここで、静電容量に関する公知の原理により、センサ電極3の地上高が低いほど静電容量Csが大きいので、静電容量Csを大きくすればそれだけセンサの感度は高くなることが分かる。
そのような場合には、センサ電極3の地上高を適時変更可能とする地上高可変機構を追加して構成することにより、車両走行時には車両走行に支障のない地上高としつつ、駐車時には最適な検出感度を実現するのに十分低い地上高へと変更することができるようにすればよい。
例えば、地上高可変機構として、車体1の底面から大地20側に延びたパンダグラフ機構の端部に電極部2を取り付け、モータの駆動力を利用してパンダグラフ機構を伸縮するようにしてもよい。
図7はこの発明の実施の形態2の検知センサの基本構成図、図8は電極部2Aを車体1の底面を覆うように設置した状態において、センサ電極3、ガード電極11、車体1、大地20及び検知対象10間の電気的な相関を表した模式図である。
この検知センサは、車体1と大地20との間に挟まれて設けられるセンサ電極3と、このセンサ電極3と車体1の底面との間に挟まれて設けられたガード電極11と、車体1の底面とセンサ電極3との間に挟まれて、車体1とセンサ電極3との間を絶縁するために設けられた第1の絶縁体4とを備えている。
また、この検知センサは、ガード電極11とセンサ電極3との間に挟まれて、ガード電極11とセンサ電極3との間を絶縁するために設けられた第2の絶縁体12と、センサ電極リード線5によってセンサ電極3と接続された静電容量測定手段6と、ガード電極11を励振するためのガード電極励振手段13と、センサ電極3を静電容量測定手段6と電気的に接続するためのセンサ電極リード線5と、ガード電極11をガード電極励振手段13と電気的に接続するためのガード電極リード線14とを備えている。
センサ電極3、第1の絶縁体4、ガード電極11及び第2の絶縁体12で構成された電極部2Aは、車体1の底面の一部または全面を覆うように設けられる。
また、ガード電極励振手段13は、単一利得のバッファ増幅器15を含んで構成される回路で実現される。
しかしながら、センサ電極3の大地20に対向する面積が拡大することは、車体1に対するセンサ電極3の対向面積も拡大することになり、静電容量に関する公知の原理によって、センサ電極3と車体1との間の静電容量Csvも増加してしまい、センサの検知感度を高めることに対する効果が減じてしまうことになる。
これに対しては、ガード電極11及びガード電極励振手段13を用いることより、センサ電極3の大地20に対向する面積が拡大しても、センサ電極3と車体1との間の静電容量Csvを増大させることなくセンサの検知感度を高めることができる。
ガード電極11とセンサ電極3との間に電位差がなくなると、原理上これら導体間には静電容量が生じないので、センサ電極3と車体1との間の静電容量Csvを低減させることができる。
また、センサ電極3の面積が同じ場合でも、同様の原理により、十分なセンサ感度を維持するのに必要なセンサ電極3の地上高をガード電極11がない場合に比べて高くすることができる。これにより、例えば車両走行時の走行障害を低減できる。
なお、囲むような構成としては、例えば外導体としてのガード電極リード線14と、中心導体としてのセンサ電極リード線5とが同軸構造で構成するのが好適である。
また、電極部2Aの車体1への取り付け位置としては、実施の形態1の場合と同様であり、ガード電極11の材質としては、センサ電極3と同様の材質で構成することが望ましい。
Claims (4)
- 車体の底面と大地との間に挟まれて設けられるセンサ電極と、
このセンサ電極と前記車体との間に挟まれて設けられセンサ電極及び車体間を電気的に絶縁する第1の絶縁体と、
前記車体と前記センサ電極との間の静電容量を測定する静電容量測定手段と、
前記センサ電極と前記静電容量測定手段とを電気的に接続するセンサ電極リード線とを備え、
前記静電容量測定手段が前記静電容量を測定することで、前記車体に検知対象が近接・接触するのを検知するようになっている自動車用物体近接・接触検知センサ。 - 前記センサ電極と前記第1の絶縁体との間に挟まれて設けられるガード電極と、
このガード電極と前記センサ電極との間に挟まれて設けられガード電極及び前記センサ電極間を電気的に絶縁する第2の絶縁体と、
前記ガード電極を前記センサ電極と同振幅、同位相の電圧を励振するためのガード電極励振手段と、
前記ガード電極と前記ガード電極励磁手段とを電気的に接続するガード電極リード線とを備えた請求項1に記載の自動車用物体近接・接触検知センサ。 - 前記ガード電極リード線は、前記センサ電極リード線を囲むように構成されている請求項2に記載の自動車用物体近接・接触検知センサ。
- 前記車体と前記センサ電極の間には、前記センサ電極の地上高を変更可能とする地上高可変機構が設けられている請求項1ないし3の何れか1項に記載の自動車用物体近接・接触検知センサ。
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