JP2007329866A - 閾値校正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用搭載機器の閾値の修正を自動的に行えるようにした閾値校正装置を提供する。
【解決手段】エンジンの始動及び停止のためのプッシュスタートスイッチにドライバー等の指のタッチにより、プッシュスタートスイッチ内の静電容量センサの検出の有無を判定し（Ｓ１０１）、静電容量センサの静電容量をマイコンにより算出し（Ｓ１０３）、この静電容量に基づいて閾値を校正する（Ｓ１０４）。更に、静電容量センサを備えたエアコン、オーディオ装置等の車両用搭載機器に校正した閾値をマイコンにより設定する（Ｓ１０５）。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用搭載機器の静電容量センサ方式による操作スイッチの閾値を校正する閾値校正装置に関する。

従来より、車両用エンジンの始動・停止は、回転式のスイッチをキーで回すことにより行っているが、キーを用いずにエンジンの始動・停止が行えるようにして、操作性の向上を図ることが考えられている。

例えば、操作スイッチに静電容量センサを組み込み、操作スイッチの先端部に指で触れることによりエンジンを始動させ、また、操作スイッチを押すことによりエンジンを停止できるようにした操作スイッチ及びエンジンの始動・停止システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

更に、車両に搭載される空調装置、オーディオ装置等の機器には、操作性の向上のため、可動部を有するメカニカルな操作スイッチに代えて、静電容量センサを用いたものがある。

また、静電容量センサに接続される回路の一例として、例えば、患者等の指が触れたことに基づいて生成した検出信号によりセンサ回路を動作させ、該センサ回路による検出値と閾値との比較結果に応じて親機に通知を行うと共に、閾値を所定時間毎或いは電源供給時に可変制御し、湿度や温度の変化或いは経年変化に影響されることなく、タッチ動作を正確に検出できるようにしたナースコール装置がある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−６３７７３号公報 特開２００５−１５９４６１号公報

しかし、特許文献１の構成は、静電容量センサをエンジンの始動／停止の制御にのみ用いており、車両内の他の機器との連携やシステム化は図られていない。また、特許文献２の構成の場合、閾値の可変は当該機器に限定される。

一般に、静電容量方式のタッチセンサによる操作スイッチは、温度、湿度等のほか、指の乾き具合、手袋の有無等の状態によってセンサに発生する静電容量に差異が生じるため、センサの検出感度に差異が生じる。このため、乗員差により、或いは天候等により車両用搭載機器の制御を困難にすることがある。この問題は、センサまたはセンサ回路の閾値を上記状態に応じて修正すればよいが、車両用搭載機器ごとに閾値の変更を行うことは煩わしく、実用的ではない。

従って、本発明の目的は、車両用搭載機器の閾値の修正を自動的に行えるようにした閾値校正装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、乗員によって手動操作される操作部材と、前記操作部材に内蔵された静電センサと、前記静電容量センサの出力に基づいて車両用搭載機器を操作する閾値を校正する校正手段を備えたことを特徴とする閾値校正装置を提供する。

このような構成によれば、校正手段は、操作部材に乗員が接触した際の静電容量の値から車両用搭載機器の静電容量センサの閾値を校正し、校正した閾値が車両用搭載機器に設定されるので、乗員が代わっても、車両用搭載機器により個別に閾値の校正を行う必要がなくなる。

本発明の閾値校正装置によれば、車両用搭載機器の閾値の修正を、エンジン始動用のスタートスイッチを用いて自動的に行うことができる。

（制御システムの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る車両制御システムを示す。この車両制御システム１は、車両の全体を制御する制御部として、また、閾値校正装置としてのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）１１を主体に構成されている。マイコン１１には、静電容量センサ１２、メカニカルスイッチ１３、車速センサ１４、ブレーキ位置検出センサ１５、シフトレバー位置検出センサ１６、車両用搭載機器としてのエアコンディショナ（以下、「エアコン」という）１７、車両用搭載機器としてのオーディオ装置１８、エンジンを始動させる始動装置１９が接続されている。なお、車種等によっては、更に搭載機器が増える場合がある。

マイコン１１は、校正手段としてのＣＰＵ１１ａと、閾値を校正する処理を実行するプログラムが格納されたＲＯＭ１１ｂと、データ等を記憶するＲＡＭ１１ｃと、上記センサ１２，１４〜１６及びメカニカルスイッチ１３が接続された入力インターフェース（入力Ｉ／Ｆ）１１ｄと、始動装置１９が接続された出力インターフェース(出力Ｉ／Ｆ)１１ｅと、エアコン１７及びオーディオ装置１８が接続された入出力インターフェース(入出力Ｉ／Ｆ)１１ｆと、閾値等のデータを格納する不揮発性メモリ１１ｇとを備えて構成されている。不揮発性メモリ１１ｇとして、例えば、フラッシュメモリがある。

また、マイコン１１は、エアコン１７及びオーディオ装置１８が電源オフの時でも通信が行えるように、ＣＰＵ１１ａ、入力Ｉ／Ｆ１１ｄ及び入出力Ｉ／Ｆ１１ｆのそれぞれの必要最小限の回路が常時動作するように構成されており、その電源は図示しないバッテリーから直接供給されている。

静電容量センサ１２は、エンジンを始動させるためのスイッチを構成する部材であり、後述するプッシュスタートスイッチ（スタートスイッチ）に内蔵されており、アース電位（車体）との間に形成された静電容量を検出できるように構成されている。静電容量センサ１２とＣＰＵ１１ａの間には、増幅回路、波形整形回路、比較回路等が接続されるが、ここでは図示を省略している。

メカニカルスイッチ１３は、プッシュスタートスイッチに内蔵されたエンジン停止用のスイッチであり、乗員の指等の押圧力によりオン／オフ動作をするように構成されている。

車速センサ１４は、車両の走行速度を検出するセンサである。また、ブレーキ位置検出センサ１５は、ドライバーがブレーキを踏んだ際、その踏み込みを検出するセンサである。

エアコン１７は、例えば、電源オン／オフ用等の静電容量センサ２０を有するとともに、温度調整レバー、吹出口切替レバー等を備えるほか、車室内の温度及び湿度を制御する制御部（図示せず）と、マイコン１１との間で通信を行うインターフェース回路（図示せず）を備えている。上記制御部は、静電容量センサ２０の検出出力を処理するための最小限の回路が常時動作するように構成されており、その電源は車両に搭載のバッテリーから直接供給される。

オーディオ装置１８は、例えば、ラジオ、ＣＤ／ＤＶＤプレーヤ、カセットプレーヤ等が一体化された複合装置であり、図示しないインストルメントパネルに取り付けられている。更に、オーディオ装置１８は、電源オン／オフ用等の静電容量センサ２１を有する。また、エアコン１７と同様に制御部（図示せず）と、マイコン１１との間で通信を行うインターフェース回路（図示せず）を備えている。上記制御部は、静電容量センサ２１の出力を処理するための最小限の回路が常時動作するように構成されており、その電源は車両に搭載のバッテリーから直接供給される。

始動装置１９は、上記バッテリーを電源として動作するスタータ、点火回路等を備えて構成され、マイコン１１により制御される。

静電容量センサ２０は、例えば、電源スイッチ用としてエアコン１７の前面パネルの操作スイッチ（図示せず）内に設けられており、乗員の指等が触れたときに、アース電位との間に静電容量を形成するものである。なお、エアコン１７に付属する静電容量センサ２０及び上記操作スイッチは、複数であってもよい。

静電容量センサ２１は、例えば、電源スイッチ用としてオーディオ装置１８の前面パネルの操作スイッチ内に設けられており、乗員の指等が触れたときに、アース電位との間に静電容量を形成するものである。なお、オーディオ装置１８に付属する静電容量センサ２１及び上記操作スイッチは、複数であってもよい。

（車両用搭載機器の静電容量センサ及びその周辺構成）
図２は、車両用搭載機器の静電容量センサ及びその周辺構成を示す。なお、静電容量センサ２０，２１は同一構成であるので、ここでは静電容量センサ２１について説明する。

静電容量センサ２１は、オーディオ装置１８の前面パネル６に取り付けられたプラスチック等の絶縁物により構成され、操作スイッチ５の表面近傍に埋設された金属導体等からなる。静電容量センサ２１には、操作スイッチ５に埋設された棒状の導電体５１に接続されており、導電体５１には静電容量センサ２１に生じた電圧を増幅するアンプ７が接続されている。更に、アンプ７には、その出力電圧Ｖａと閾値Ｖｓとを比較し、Ｖａ＞Ｖｓのときに出力信号Ｖｄをマイコン１１へ出力する比較器８が接続されている。

（プッシュスタートスイッチの構成）
図３は、静電容量センサ及びメカニカルスイッチを内蔵するプッシュスタートスイッチの構成を示し、（ａ）は指を触れたときの断面図、（ｂ）は押圧したときの断面図である。

操作部材としてのプッシュスタートスイッチ３は、例えば、ステアリングの近傍のインストルメントパネル２に設けられており、凹部３１ａを有するノブ取付部３１と、凹部３１ａ内に往復動可能に支持された軸部３２と、樹脂成型によって軸部３２に一体化されたボタン形のスイッチノブ３３と、凹部３１ａに内嵌されて軸部３２を付勢するスプリング３４と、スイッチノブ３３に取り付けられた押し部材３５の移動に応じてアクチュエータ１３ａがオン／オフ動作をする上記メカニカルスイッチ１３とを備えて構成されている。

スイッチノブ３３は、内部に静電容量センサ１２が配設されている。静電容量センサ１２は、指４がスイッチノブ３３の表面にタッチまたは接近したとき、十分な静電容量が静電容量センサ１２に形成できる位置に設置されている。なお、静電容量センサ１２には、マイコン１１の入力Ｉ／Ｆ１１ｄとの間にリード線等が接続されるが、図３では図示を省略している。

（車両制御システムの動作）
図４は、車両制御システムの動作を示す。また、図５は、図４におけるステップＳ１０４の詳細処理を示す。図１〜図５を参照して、以下に車両制御システム１の動作を説明する。

まず、乗員の指４がプッシュスタートスイッチ３に触れたか否かを検出する（Ｓ１０１）。図３の（ａ）に示すように、指４が静電容量センサ１２にタッチまたは接近すると（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、静電容量センサ１２と車体（アース電位）との間に、乗員による静電容量が接続された状態になることで入力Ｉ／Ｆ１１ｄに入力信号が印加され、ＣＰＵ１１ａは、静電容量が設定値以上のときにプッシュスタートスイッチ３へのタッチの有無を検出し、始動装置１９以外の機器への電源供給が可能なＡＣＣ（アクセサリー）電源をオン状態にする（Ｓ１０２）。これにより、オーディオ装置１８等が動作可能な状態になる。

一般に、静電容量センサで動作する車両用搭載機器は、予め閾値を設定しておき、静電容量センサが検出した静電容量の電圧変換値が上記閾値を超えたときに、車両用搭載機器に内蔵のマイコンがスイッチオンを判定する。しかし、静電容量は、乗員の体質、体格、性別、年齢等により、また、天候や季節等により変化する。そのため、指がスイッチに触れても、乗員差により車両用搭載機器が正常に動作しない場合が生じる。

そこで、本実施の形態では、通常、車両用搭載機器を頻繁に操作するのは乗員、特に、ドライバーであることから、ドライバーの指４がプッシュスタートスイッチ３に触れたとき、その時点でドライバーに応じた閾値で各車両用搭載機器を校正する処理、換言すれば、乗車時に毎回校正を行うようにしている。

即ち、ＣＰＵ１１ａは、静電容量センサ１２の出力に生じた静電容量を算出し（Ｓ１０３）、この静電容量と、不揮発性メモリ１１ｇに格納されている前回検出した静電容量の算出値とを比較し、最適な閾値を新たに算出する（Ｓ１０４）。

図５に示すように、まず、ＣＰＵ１１ａは、静電容量センサ１２で検出した今回の静電容量Ｃ１と不揮発性メモリ１１ｇから読み出した前回の静電容量Ｃ２とを比較し、Ｃ１≧Ｃ２であれば（Ｓ１０４１：Ｙｅｓ）、（Ｃ１−Ｃ２）＝ΔＣａを算出し（Ｓ１０４２）、偏差ΔＣａに応じて前回の閾値を上方修正することにより新たな閾値Ｖｓを設定し（Ｓ１０４３）、処理をステップＳ１０５へ移行させる。

一方、上記ステップＳ１０４１でＣ１＜Ｃ２が判定された場合（Ｓ１０４１：Ｎｏ）、（Ｃ２−Ｃ１）＝ΔＣｂを算出し（Ｓ１０４４）、偏差ΔＣｂに応じて前回の閾値を下方修正することにより新たな閾値Ｖｓを設定し（Ｓ１０４５）、処理をステップＳ１０５へ移行させる。

ＣＰＵ１１ａは、上記ステップＳ１０４による算出値、即ちステップＳ１０４１〜ステップＳ１０４５による処理結果をマイコン１１内の不揮発性メモリ１１ｇに格納する。次に、ＣＰＵ１１ａは、入出力Ｉ／Ｆ１１ｆを介してエアコン１７及びオーディオ装置１８に閾値Ｖｓを設定する（Ｓ１０５）。

静電容量センサ２０，２１を備えたエアコン１７、オーディオ装置１８は、その制御部がＣＰＵ１１ａと定期的に通信を行っているので、マイコン１１は、図２の比較器８に閾値Ｖｓとして設定することができる。従って、ＣＰＵ１１ａで設定した閾値Ｖｓは、各車両用搭載機器を電源オンする時点では、既に各車両用搭載機器の制御部に設定済みになっている。なお、エアコン１７やオーディオ装置１８を電源オンの後、エアコン１７及びオーディオ装置１８側からマイコン１１をアクセスして閾値Ｖｓを取得してもよい。

この状態で、例えば、オーディオ装置１８の静電容量センサ２１を有する電源用の操作スイッチ５（図２参照）にタッチすると、アンプ７によって静電容量が検出され、その値が閾値Ｖｓを超えるときに比較器８から出力信号Ｖｄが発生してオーディオ装置１８が電源オンになり（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、オーディオ装置１８は動作状態になる（Ｓ１０７）。その後、操作スイッチ５に指４を触れると、電源オフになる（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）。なお、新たに設定された閾値Ｖｓは、同一車両に搭載され、かつ静電容量センサを備えてマイコン１１に接続されている各車両用搭載機器に共通に使用される。なお、機器ごとに最適な値になるように異なる値に設定してもよい。

一方、ＣＰＵ１１ａはエンジンを始動させる操作の有無を判定する。即ち、上記ステップＳ１０１でプッシュスタートスイッチ３にドライバーが指４を触れた後、再度、プッシュスタートスイッチ３に指４が触れたか否かを判定する（Ｓ１０９）。ＣＰＵ１１ａは、プッシュスタートスイッチ３に指４のタッチ有りを判定すると（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、次に、エンジンを始動させるための始動条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１１０）。始動条件は、以下の４つからなる。
（１）エンジンの回転が停止している（図示しないエンジン回転計により検出）。
（２）車速が０である（車速センサ１４により検出）。
（３）ブレーキが踏み込まれている（ブレーキ位置検出センサ１５により検出）。
（４）シフトレバーがパーキング（Ｐ）位置にある（シフトレバー位置検出センサ１６により検出）。

上記４つの条件が同時に成立するとき（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１ａは始動装置１９を制御してエンジンを始動させる（Ｓ１１１）。エンジンの始動により、ドライバーは車両を走行させることが可能になる。

次に、エンジンを停止させたい場合、ドライバーは、図３の（ｂ）に示すように、プッシュスタートスイッチ３のスイッチノブ３３を押す。これにより、押し部材３５がアクチュエータ１３ａを押し、メカニカルスイッチ１３がオンになる（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）。これを検知したＣＰＵ１１ａは、エンジンを停止させるための停止条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１１３）。停止条件は、以下の２つからなる。

（ｉ）車速が０である（車速センサ１４により検出）。
（ii）シフトレバーがパーキング（Ｐ）位置にある（シフトレバー位置検出センサ１６により検出）。
上記２つの条件が同時に成立するとき（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１ａは始動装置１９を制御し、エンジンを停止させる（Ｓ１１４）。

（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（イ）乗車時にプッシュスタートスイッチ３に触れたときに自動的に閾値を校正するようにしたので、温度、室度、季節等の環境や人の状態に影響されることなく、静電容量センサ２０，２１を備えた操作スイッチを同じタッチ感により確実に操作することが可能になる。
（ロ）ドライバーが乗車時に必ず触れるプッシュスタートスイッチ３に静電容量センサ１２を搭載することにより、ドライバーに意識させることなく、静電容量の変化から自動的に静電容量センサ２０，２１を備えた操作スイッチの閾値を１ヶ所から設定することができる。このため、各車両用搭載機器における個別の閾値設定を不要にすることができる。

なお、上記実施の形態では、乗員差による閾値差に関して説明したが、エンジンの始動毎に閾値を校正するようにしたので、乗車時の湿度、気温等の気象条件差に基づく静電容量値の変動に対応できることは説明するまでもない。

また、図４では、静電容量センサ１２への２度目のタッチによりエンジンを始動させたが、一度のタッチによってエンジンを始動させるとともに車両用搭載機器の閾値を校正するようにしてもよい。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、図３において、プッシュスタートスイッチ３に静電容量センサ１２を設ける構成にしたが、他の操作部材、例えば、運転席のドアのドアノブ内に設ける構成にしてもよい。このような構成により、乗車時にドアノブに触れるのみで、別途、プッシュスタートスイッチ３等の操作部材に触れることなく閾値を校正することができるので、操作性が向上する。

本発明の実施の形態に係る車両制御システムを示すブロック図である。 車両用搭載機器の静電容量センサ及びその周辺構成を示す構成図である。 静電容量センサ及びメカニカルスイッチを内蔵するプッシュスタートスイッチの構成を示し、（ａ）は指をスイッチノブに触れたときの断面図、（ｂ）は指でスイッチノブを押圧したときの断面図である。 本発明の実施の形態に係る閾値校正装置の動作を示すフローチャートである。 図４におけるステップＳ１０４の詳細処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両制御システム
２ インストルメントパネル
３ プッシュスタートスイッチ
４ 指
５ 操作スイッチ
６ 前面パネル
７ アンプ
８ 比較器
１１ マイコン（マイクロコンピュータ）
１１ａ ＣＰＵ
１１ｂ ＲＯＭ
１１ｃ ＲＡＭ
１１ｄ 入力Ｉ／Ｆ（入力インターフェース）
１１ｅ 出力Ｉ／Ｆ（出力インターフェース）
１１ｆ 入出力Ｉ／Ｆ（入出力インターフェース）
１１ｇ 不揮発性メモリ
１２ 静電容量センサ
１３ メカニカルスイッチ
１３ａ アクチュエータ
１４ 車速センサ
１５ ブレーキ位置検出センサ
１６ シフトレバー位置検出センサ
１７ エアコン（エアコンディショナ）
１８ オーディオ装置
１９ 始動装置
２０，２１ 静電容量センサ
３１ ノブ取付部
３１ａ 凹部
３２ 軸部
３３ スイッチノブ
３４ スプリング
３５ 押し部材
５１ 導電体

Claims (8)

1. 乗員によって手動操作される操作部材と、
   前記操作部材に内蔵された静電容量センサと、
   前記静電容量センサの出力に基づいて車両用搭載機器を操作する閾値を校正する校正手段を備えたことを特徴とする閾値校正装置。
2. 前記操作部材は、車両用エンジンを始動するスタートスイッチであることを特徴とする請求項１に記載の閾値校正装置。
3. 前記操作部材は、車両用ドアのドアノブであることを特徴とする請求項１に記載の閾値校正装置。
4. 前記校正手段は、前記車両用エンジンの始動時に前記閾値の校正を前記車両用搭載機器に行うことを特徴とする請求項２に記載の閾値校正装置。
5. 前記校正手段は、前記車両用搭載機器との間で通信を行うインターフェース回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の閾値校正装置。
6. 前記校正手段は、前記車両用搭載機器からの要求に応じて前記校正した閾値を前記車両用搭載機器へ提供することを特徴とする請求項１または５に記載の閾値校正装置。
7. 前記校正手段は、前記閾値の校正完了後に前記校正した閾値を前記車両用搭載機器に設定することを特徴とする請求項１または５に記載の閾値校正装置。
8. 前記車両用搭載機器は、複数台からなり、
   前記校正手段は、前記閾値の校正を前記複数の車両用搭載機器に対して同一の閾値により行うことを特徴とする請求項１または５に記載の閾値校正装置。

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