JP2008081040A - 乗員検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールド線の断線が発生した場合にそれを確実に検出することができる乗員検出装置を提供する。
【解決手段】容量Ｃ２を測定する場合、スイッチＳＷ２を点Ａ側に、スイッチＳＷ１、ＳＷ３をＤＣ側に接続し、スイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓをオペアンプ１６の出力側に接続し、容量測定を行う。これにより、オペアンプ６から出力される交流信号がシールドケーブル３−２の芯線に加えられ、オペアンプ１６から出力される交流信号がシールドケーブル３−１〜３−３のシールドに加えられる。次に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を上記と同じにし、スイッチＳＷ２ＳをＤＣ側に、スイッチＳＷ１Ｓ、ＳＷ３Ｓをオペアンプ１６の出力側に接続し、容量測定を行う。上記の測定において、測定結果に差が生じれば断線がないと判断でき、差が生じなければ断線ありと判断できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のシートに着席している乗員の着席状況を検出する乗員検出装置に係り、特に、検出装置本体（コントロールボックス）とセンサを接続するシールド線の断線を検出することができる乗員検出装置に関する。

近年、乗用車等の車両においては、助手席に大人が座っているか、子供が座っているか、チャイルドシートが設置されているのか等の着席状況を検出することが要求される。これは、例えば、助手席にエアバッグ装置を設置した場合に、助手席の着席状況に応じてエアバッグを動作可にしたり動作不可にしたりする制御を行う必要があるからである。
従来、上述した着席状況を検出するための乗員検出装置が開発されている（特許文献１参照）。この乗員検出装置は、車両のシートに検出用のセンサを取り付け、このセンサへ高周波低電圧を加え、該センサを流れる電流がシートの乗員の状況によって変化することを利用して乗員の着席状況を検出するようになっている。
特許第３３５３８１７号公報

ところで、この従来の乗員検出装置においては高周波低電圧が使用されるため、コントロールボックスとセンサの接続にシールド線が使用されが、このシールド線に断線が発生すると精度良く乗員検出をできなくなる虞がある。そこで、シールド線の断線を検出するための技術が要請されるが、複数のシールドケーブルが束ねられて互いに接近した状態では、シールド線の断線を正しく検出することができなくなる場合がある。その理由は、複数のシールドケーブルが互いに接近していると、断線が発生したシールド線とその周囲のシールドケーブルのシールド線との間の浮遊容量が顕在化し、この浮遊容量を介して、断線が発生したシールド線に周囲のシールド線の電圧が現れる結果、断線が発生したシールド線にあたかもシールド電圧が正常に印加されているかのように見えるためである。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、周囲のシールドケーブルの影響を受けることなく、シールド線の断線を確実に検出することができる乗員検出装置を提供することにある。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、車両のシートに配置された複数のセンサと、前記複数のセンサにそれぞれ芯線の一端が接続された複数のシールドケーブルと、測定用交流信号を出力する測定信号出力手段と、前記測定信号出力手段の出力電流を検出する電流検出手段と、前記測定用交流信号と同位相かつ同レベルの容量キャンセル用交流信号を出力するキャンセル信号出力手段と、前記各シールドケーブルの芯線の他端へ前記測定用交流信号または直流電圧を選択的に加える第１の選択手段と、前記各シールドケーブルのシールドへ前記容量キャンセル用交流信号または直流電圧を選択的に加える第２の選択手段とを具備する乗員検出装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の乗員検出装置において、前記第１、第２の選択手段を制御する制御手段を更に具備し、前記制御手段は、測定対象の前記センサへ前記シールドケーブルの芯線を介して前記測定用交流信号を加えると共に、他のセンサへ前記シールドケーブルの芯線を介して直流電圧を加えるよう前記第１の選択手段を制御し、前記シールドケーブルの各シールドへ前記容量キャンセル用交流信号を加えるように前記第２の選択手段を制御する第１の処理と、測定対象の前記センサへ前記シールドケーブルの芯線を介して前記測定用交流信号を加えると共に、他のセンサへ前記シールドケーブルの芯線を介して直流電圧を加えるよう前記第１の選択手段を制御し、測定対象の前記センサに接続されたシールドケーブルのシールドへ直流電圧を加え、他のセンサに接続されたシールドケーブルのシールドへ前記容量キャンセル用交流信号を加えるよう前記第２の選択手段を制御する第２の処理を実行することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の乗員検出装置において、前記測定用交流信号および前記容量キャンセル用交流信号のレベルを調整する調整手段を設けたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の乗員検出装置において、前記第２の選択手段は、前記制御手段の制御に応じて前記容量キャンセル用交流信号をオン／オフする複数のスイッチ手段と、前記スイッチ手段がオン状態の時前記容量キャンセル用交流信号を増幅して前記シールドケーブルのシールドへ加え、前記スイッチ手段がオフ状態の時直流電圧を増幅して前記シールドへ加える増幅器とを具備することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の乗員検出装置において、前記第２の選択手段は、前記容量キャンセル用交流信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の入力端を前記制御手段の制御に応じて接地するトランジスタとから構成されていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の乗員検出装置において、前記第２の選択手段は、前記容量キャンセル用交流信号を前記シールドケーブルのシールドへ加える抵抗器と、前記抵抗器とシールドケーブルとの間を前記制御手段の制御に応じて接地するトランジスタとから構成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１または２に記載の乗員検出装置において、前記第２の選択手段は、前記容量キャンセル用交流信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の入力端を前記制御手段の制御に応じて正電圧端子に接続するトランジスタとから構成されていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１または２に記載の乗員検出装置において、前記第２の選択手段は、前記容量キャンセル用交流信号を前記シールドケーブルのシールドへ加える抵抗器と、前記抵抗器とシールドケーブルとの間を前記制御手段の制御に応じて正電圧端子に接続するトランジスタとから構成されていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１または２に記載の乗員検出装置において、前記測定用交流信号と波形が異なる交流信号を出力する交流信号出力手段を有し、前記第２の選択手段は、直流電圧に代えて前記交流信号出力手段の出力を前記シールドケーブルのシールドに加えるものであり、前記制御手段は、直流電圧に代えて前記交流信号出力手段の出力を前記シールドケーブルのシールドに加えるように前記第２の制御手段を制御することを特徴とする。

この発明によれば、センサと装置本体とを結ぶ複数のシールドケーブルが互いに接近した状態であっても、シールドケーブルのシールド線の断線を確実に検出することができる効果が得られる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、図面を参照し、この発明の第１の実施形態について説明する。
図１（ａ）はこの発明の第１の実施形態による乗員検出装置の構成を示す回路図である。この図において、符号１は車両のシートに座った乗員であり、導体とみなすことができる。２−１〜２−３はシートに取り付けられたセンサである。これらのセンサ２−１〜２−３はシート上に所定間隔をおいて取り付けられており、例えば、導電性の布地、細い金属線を織り込んだもの、金属板等によって構成されている。ＣＬ１はセンサ２−１と乗員１との間の容量、ＣＬ２はセンサ２−２と乗員１との間の容量、ＣＬ３はセンサ２−３と乗員１との間の容量であり、Ｃｇは乗員１とアース（車体）との間の容量である。

３−１〜３−３はそれぞれセンサ２−１〜２−３をコントロールボックス４に接続するシールドケーブルである。コントロールボックス４は、シートの内部あるいはダッシュボード内等に設置されるもので、シールドケーブルの芯線に流れる電流に基づいて、乗員１の状況を検出するための検出電圧を出力する。このコントロールボックス４において、５は高周波低電圧の正弦波交流信号を出力する交流発振器、６は交流発振器５の出力を増幅するオペアンプ、７はシールドケーブル３−１〜３−３の各芯線に流れる電流を検出するための電流検出抵抗である。オペアンプ６の反転入力端は電流検出抵抗７の他端（Ａ点）に接続されており、これによりＡ点の電圧が電流検出抵抗７の電圧降下によって変動するのを防いでいる。このオペアンプ６の出力が測定用交流信号として出力される。

８は電流検出抵抗７の両端電圧を増幅するオペアンプ、９はＡ点の電圧をオペアンプ８の非反転入力端へ入力する入力抵抗、１０は同非反転入力端へ正電圧バイアスを与える抵抗、１１は電流検出抵抗７の一端の電圧をオペアンプ８の反転入力端へ入力する入力抵抗、１２はオペアンプ８の出力を反転入力端へフィードバックする抵抗である。１４は全波整流または同期検波回路であり、オペアンプ８の出力を全波整流し、または同期検波し、その結果を乗員１の状況を示す検出電圧として出力する。

１６は交流発振器５の出力を増幅する、ボルテージホロアとして構成されたオペアンプであり、このオペアンプ１６の出力が容量キャンセル用交流信号として出力される。ＳＷ１〜ＳＷ３は半導体スイッチであり、スイッチＳＷ１の共通端子がシールドケーブル３−１の芯線に接続され、第１接点が電流検出抵抗７の他端（Ａ点）に接続され、第２接点が直流電圧ＤＣに接続されている。同様に、スイッチＳＷ２の共通端子がシールドケーブル３−２の芯線に接続され、第１接点が電流検出抵抗７の他端（Ａ点）に接続され、第２接点が直流電圧ＤＣに接続され、スイッチＳＷ３の共通端子がシールドケーブル３−３の芯線に接続され、第１接点が電流検出抵抗７の他端（Ａ点）に接続され、第２接点が直流電圧ＤＣに接続されている。

ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓも半導体スイッチであり、スイッチＳＷ１Ｓの共通端子がシールドケーブル３−１のシールドに接続され、第１接点がオペアンプ１６の出力端に接続され、第２接点が直流電圧ＤＣに接続されている。同様に、スイッチＳＷ２Ｓの共通端子がシールドケーブル３−２のシールドに接続され、第１接点がオペアンプ１６の出力端に接続され、第２接点が直流電圧ＤＣに接続されている。
上述したスイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓは図示しない制御手段によって切り替え制御される。ただし、各スイッチを手動により切り替えるものとしてもよい。

次に、上述した乗員検出装置の動作を説明する。
（１）各シールドケーブルが離れて配置されている場合（図１〜図５）
（１−１）シールドケーブルの断線がない場合（図１〜図３）
いま、スイッチＳＷ２の共通端子を第１接点に接続し、スイッチＳＷ１、ＳＷ３の共通端子をそれぞれ第２接点に接続し、スイッチＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓの各共通端子をそれぞれ第１接点に接続する（以下、第１の接続状態という）。この場合、Ａ点にはシールドケーブル３−２の芯線を介して容量ＣＬ２が接続され、この容量ＣＬ２の先に、図２に示すように、乗員１を介して容量ＣＬ１、ＣＬ３、Ｃｇが接続される。ここで、容量ＣＬ１、ＣＬ３の乗員１と反対側端部はシールドケーブル３−１、３−３の芯線およびスイッチＳＷ１Ｓ、ＳＷ３Ｓを介して直流電圧ＤＣに接続され、容量Ｃｇの乗員１と反対側端部は接地されている。いま、上述した容量ＣＬ２、ＣＬ１、ＣＬ３、Ｃｇの合成容量をＣ２とする。

また、シールドケーブル３−２の芯線とシールドの間には容量Ｃｓ２が存在し、シールドと接地の間には容量Ｃｓｇ２が存在する。しかし、シールドケーブル３−２のシールドがスイッチＳＷ２Ｓを介してオペアンプ１６の出力端に接続され、これによりシールドと芯線が同電位となっているので、容量Ｃｓ２には電流が流れず、従って、容量Ｃｓ２は測定に影響を与えない。

以上の結果、Ａ点からみえる容量の等価回路は図１（ｂ）に示すものとなり、Ａ点から見える容量は次のようになる。
Ａ点からみえる容量＝Ｃ２
したがって、交流発振器５から高周波低電圧の交流信号が出力されると、電流検出抵抗７に容量Ｃ２に対応する電流が流れ、この結果、オペアンプ８から容量Ｃ２に対応する電圧が出力され、全波整流または同期検波回路１４から容量Ｃ２に対応する検出電圧が出力される。

次に、図３（ａ）に示すように、スイッチＳＷ２の共通端子を第１接点に接続し、スイッチＳＷ１、ＳＷ３の共通端子をそれぞれ第２接点に接続し、スイッチＳＷ２Ｓの共通端子を第２接点に接続し、スイッチＳＷ１Ｓ、ＳＷ３Ｓの各共通端子をそれぞれ第１接点に接続する（以下、第２の接続状態という）。この場合、シールドケーブル３−２のシールドがスイッチＳＷ２Ｓを介して直流電圧ＤＣに接続されるので、容量Ｃｓ２に交流電流が流れ、この結果、容量Ｃｓ２が測定に影響を与える。すなわち、Ａ点からみえる容量の等価回路は図３（ｂ）に示す通りとなり、Ａ点からみえる容量は次の通りとなる。
Ａ点からみえる容量＝Ｃ２＋Ｃｓ２

（１−２）シールドケーブルへの配線に断線がある場合（図４、図５）
いま、シールドケーブル３−２のシールドとスイッチＳＷ２Ｓを接続する配線に断線が生じたとする（図４（ａ）参照）。この場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第１の接続状態とすると、断線のためシールドケーブル３−２のシールドとオペアンプ１６の出力端とが接続されないことから、シールドケーブル３−２のシールドが単なる導体となり、この結果、容量Ｃｓ２、Ｃｓｇ２に交流電流が流れ、これらの容量が測定に影響を与えることとなる。すなわち、この場合、Ａ点からみえる容量の等価回路は、図４（ｂ）に示されように、容量Ｃ２と“容量Ｃｓ２，Ｃｓｇ２の直列回路の容量”とを並列接続したものとなり、Ａ点からみえる容量は次の通りとなる。
Ａ点からみえる容量＝Ｃ２＋（Ｃｓ２・Ｃｓｇ２／Ｃｓ２＋Ｃｓｇ２）
次に、図５（ａ）に示すように、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第２の接続状態としても、シールドケーブル３−２のシールドへの配線の断線のため、Ａ点からみえる容量は、上記第１の接続状態の場合と同じとなる（図５（ｂ）参照）。

以上の説明から明らかなように、シールドケーブル３−２のシールドとスイッチＳＷ２Ｓとの配線に断線がない場合は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第１の接続状態にした場合と第２の接続状態にした場合とで測定容量（全波整流または同期検波回路１４の検出電圧）に容量Ｃｓ２に対応する値の差が生じるが、断線があると差が生じず、これにより断線の有無を検出することができる。

（２）各シールドケーブルが近接して配置されている場合（図６〜図９）
（２−１）シールドケーブルの断線がない場合（図６、図７）
シールドケーブル３−１〜３−３が近接配置されている場合は、図６（ａ）に示すように、シールドケーブル３−１、３−２の各シールド間に容量Ｃｓ２１が、シールドケーブル３−２、３−３の各シールド間に容量Ｃｓ２３が発生する。しかし、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第１の接続状態とすると、シールドケーブル３−１〜３―３の各シールドにオペアンプ１６の出力が供給されることから、各シールドとシールドケーブル３−２の芯線が同電位となり、これらの容量Ｃｓ２１、Ｃｓ２３に電流が流れず、これらの容量が測定に影響を与えることはない。すなわち、この場合、Ａ点からみえる容量は、
Ａ点からみえる容量＝Ｃ２
となる。

また、図７（ａ）に示すように、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第２の接続状態とすると、シールドケーブル３−２のシールドのみが直流電圧ＤＣに接続されることから、図３の場合と同様に、容量Ｃｓ２が測定に影響を与えることとなるが、容量Ｃｓ２１、Ｃｓ２３が測定に影響を与えることはない。すなわち、この場合、Ａ点からみえる容量は、
Ａ点からみえる容量＝Ｃ２＋Ｃｓ２
となる（図７（ｂ）参照）。

（２−２）シールドケーブルの断線がある場合（図８、図９）
いま、シールドケーブル３−２のシールドとスイッチＳＷ２Ｓを接続する配線に断線が生じたとする。この場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第１の接続状態とすると（図８（ａ）参照）、シールドケーブル３−１、３−３の各シールドにオペアンプ１６の出力交流信号が加えられ、この交流信号が容量Ｃｓ２１、Ｃｓ２３を介してシールドケーブル３−２のシールドに加えられる。すなわち、容量Ｃｓ２１、Ｃｓ２３が存在すると、シールドケーブル３−２のシールドとスイッチＳＷ２Ｓの間に断線が発生しても、容量Ｃｓ２１、Ｃｓ２３を介してシールドケーブル３−２のシールドに交流信号が加えられ、この結果、Ａ点からみえる容量は断線がない場合とほぼ同じ容量となる（図８（ａ）参照）。
Ａ点からみえる容量＝Ｃ２

次に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第２の接続状態としても（図９（ａ）参照）、断線のためシールドケーブル３−２のシールドへスイッチＳＷ２Ｓを介して直流電圧ＤＣが加えられることはなく、この場合も容量Ｃｓ２１、Ｃｓ２３を介してシールドケーブル３−２のシールドへ交流信号が加えられ、この結果、Ａ点からみえる容量は上記図８（ｂ）の場合と同じ容量となる（図９（ｂ）参照）。
Ａ点からみえる容量＝Ｃ２

すなわち、各シールドケーブルが密接して配置されている場合、シールドケーブル３−２とスイッチＳＷ２Ｓを接続する配線に断線が発生していない時は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第１の接続状態にした場合と第２の接続状態にした場合とで測定容量（全波整流または同期検波回路１４の検出電圧）に容量Ｃｓ２に対応する値の差が生じるが、断線があると差が生じず、これにより断線の有無を検出することができる。
なお、上記例においてはシールドケーブルを３本としているが、実際の配線においてはもっと多くの配線が使用され、その結果、シールドケーブル３−２のシールドの電位はほぼ他のシールドケーブルのシールドの電位（オペアンプ１６の出力）と等しくなる。

（３）シールドケーブル自体に断線が発生した場合（図１０〜図１３）
（３−１）各シールドケーブルが離れて配置されている場合（図１０、図１１）
いま、図１０（ａ）に示すように、シールドケーブル３−２の中央部においてシールド断線が発生したとする。ここで、シールドのセンサ２−２側をシールド３−２ａとし、スイッチＳＷ２Ｓ側をシールド３−２ｂとする。また、シールド３−２ａと芯線との間の容量をＣｓ２ａ、シールド３−２ｂと芯線との間の容量をＣｓ２ｂ、シールド３−２ａと接地との間の容量をＣｓｇ２ａ、シールド３−２ｂと接地との間の容量をＣｓｇ２ｂとする。

この場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第１の接続状態とすると（図１０（ａ）参照）、シールド３−２ｂにオペアンプ１６から出力される交流信号が加えられ、この結果、容量Ｃｓ２ｂに電流が流れることがなく、容量Ｃｓ２ｂが測定に影響を与えることはない。一方、シールド３−２ａには断線のため交流信号が加えられず、シールド３−２ｂが単なる導体となり、この結果、容量Ｃｓ２ａ、容量Ｃｓｇ２ａに電流が流れ、測定に影響を与える。すなわち、この場合、Ａ点からみえる容量の等価回路は図１０（ｂ）に示す通りとなり、容量は次の式によって算出される。
Ａ点からみえる容量＝Ｃ２＋｛Ｃｓ２ａ・Ｃｓｇ２ａ／（Ｃｓ２ａ＋Ｃｓｇ２ａ）｝

次に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第２の接続状態とすると（図１１（ａ）参照）、シールド３−２ｂが直流電圧ＤＣに接続され、これにより容量Ｃｓ２ｂ、Ｃｓｇ２ｂにも電流が流れ、測定に影響を与える。この結果、Ａ点からみえる容量の等価回路は図１１（ｂ）に示す通りとなり、容量は次の式によって算出される。
Ａ点からみえる容量＝Ｃ２＋｛Ｃｓ２ａ・Ｃｓｇ２ａ／（Ｃｓ２ａ＋Ｃｓｇ２ａ）｝＋Ｃｓ２ｂ

このように、シールドケーブル３−２においてシールド断線が発生した場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第１の接続状態にした場合と第２の接続状態にした場合とで、測定値に容量Ｃｓ２ｂに対応する値の差が生じる。前述したように、断線がない場合は（図１、図２参照）、両測定値の差が容量Ｃｓ２に対応した値となり、この両測定値の差の相違からシールドに断線が発生しているか否かを検出することができる。

また、シールドケーブルの芯線とシールドとの間の容量とシールドケーブルの長さは比例するため、正常時のケーブル長をＡ＋Ｂ、そのときの容量をＣｓ２、断線した部分の長さ（スイッチＳＷ２Ｓ側）をＢとすれば、Ａ＋Ｂ：Ｂ＝Ｃｓ２：Ｃｓ２ｂとなる。Ａ＋Ｂ、およびＣｓ２があらかじめ仕様化されたケーブルならば、測定した容量差Ｃｓ２ｂから長さＢを求めることができ、シールドケーブルのどのあたりでシールドが断線したかを検出することができる。

（３−２）各シールドケーブルが近接して配置されている場合（図１２、図１３）
この場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第１の接続状態にすると（図１２（ａ）参照）、シールド３−２ｂにオペアンプ１６から出力される交流信号が加えられ、この結果、容量Ｃｓ２ｂに電流が流れることがなく、容量Ｃｓ２ｂが測定に影響を与えることはない。一方、シールド３−２ａには断線のためスイッチＳＷ２Ｓ経由の交流信号が加えられない。しかし、各シールドケーブルが近接配置されている場合、シールドケーブル３−１のシールドとシールド３−２ａとの間の容量Ｃｓ２１ａ、シールドケーブル３−３のシールドとシールド３−２ａとの間の容量Ｃｓ２３ａを通してシールド３−２ａに交流信号が加えられる。これにより、シールド３−２ａとシールドケーブル３−２の芯線が同電位となり、容量Ｃｓ２ａに電流が流れることがなく、容量Ｃｓ２ｂが測定に影響を与えることはない。
すなわち、この場合、Ａ点からみえる容量の等価回路は図１２（ｂ）に示す通りとなり、容量は次通りとなる。
Ａ点からみえる容量＝Ｃ２

次に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第２の接続状態とすると（図１３（ａ）参照）、シールド３−２ｂが直流電圧ＤＣに接続され、これにより容量Ｃｓ２ｂに電流が流れ、測定に影響を与える。この結果、Ａ点からみえる容量の等価回路は図１３（ｂ）に示す通りとなり、容量は次の式によって算出される。
Ａ点からみえる容量＝Ｃ２＋Ｃｓ２ｂ

このように、各シールドケーブルが近接して配置されている場合においてシールドケーブル３−２にシールド断線が発生した場合も、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓを第１の接続状態にした場合と第２の接続状態にした場合とで、図１０、図１１の場合と同様に、測定値に容量Ｃｓ２ｂに対応する値の差が生じ、断線がない場合の測定値との差の相違からシールドに断線が発生しているか否かを検出することができ、また、測定した容量差Ｃｓ２ｂからシールド３−２ｂの長さＢを求めることができる。

以上がこの発明の第１の実施形態の詳細である。なお、上記説明においては、シールドケーブル３−２の芯線に測定用交流信号を加えて容量測定を行う場合のみについて説明したが、実際の測定においては、同様の方法によって、シールドケーブル３−１、３−３に測定用交流信号を加えて容量測定を行うことは勿論である。

そして、上記の実施形態によれば、シールド断線が生じてない場合において、容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を測定することができ、その測定結果から乗員１の状態を検出することができる。また、シールドまでの配線の断線あるいはシールドの断線が生じた場合には、シールドケーブルが離れて配置されている場合にも、近接して配置されている場合にも断線を検出することができる。さらに、シールドの断線が生じた場合には、断線箇所も検出することができる。

（Ｂ）他の実施形態
図１４〜２０は、本発明の第２〜第８の実施形態を示す回路図であり、これらの図において図１（ａ）の各部に対応する部分には同一の符号が付してある。これらの図におけるＤＣは、交流発振器５の出力信号の中点電圧と同じ電位の直流電圧、ＶＤＤはオペアンプやマルチプレクサ用の電源電圧である。

図１４に示す実施形態が図１（ａ）に示すものと異なる点は振幅調整回路２１が設けられている点である。この振幅調整回路２１は正弦波交流信号の振幅の大きさを切り替えるための回路である。ケーブルの容量成分を測定する際、その長さによっては、大きな容量を測定することになるが、オペアンプ６は電源ＶＤＤ以上の出力信号は出せないので、元の信号の振幅を小さくすることによって、オペアンプ６を出力飽和させないようにしている。

次に、この実施形態の動作を説明する。
まず、オペアンプ６から断線診断用に振幅を調節した交流信号を出力、そして、スイッチＳＷ１を交流出力側、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をＤＣ側に設定する。ここで、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をＤＣ側にしてセンサ２−２、センサ２−３へ直流電圧ＤＣを加えていのは、センサ２−１と乗員１の間に積極的に容量成分を発生させることを目的としているためである。マルチプレクサ内のスイッチＳＷ１Ｓ、ＳＷ２Ｓ、ＳＷ３Ｓについてはすべて交流信号側（オペアンプ１６側）に設定する（接続状態１）。

この状態でセンサ１と乗員１との間の容量Ｃ１を測定する。次に、スイッチＳＷ１Ｓのみ、ＤＣ出力側に設定する（接続状態２）。故障がない状態では、シールドケーブル３−１の芯線とシールド間に存在する容量Ｃｓ１がＣ１にプラスされて測定されるため、接続状態１と接続状態２の差分Ｃｓ１の大きさから断線していないと判断することができる（図１、図３、図６、図７参照）。
接続状態１と接続状態２では、シールドケーブル３−１の周囲の状態が同じであるため、仮にシールドケーブル３−１が断線していた場合、接続状態１と接続状態２の測定値は同じとなり、その差分は０となる（図４、図５及び図８、図９参照）。

同様に、センサ２−２、センサ２−３でも乗員容量を測定したあとに、スイッチＳＷ２Ｓ，ＳＷ３ＳをＤＣ側に切り替え、シールドケーブル３−２、３−３の芯線とシールド間の容量を測定し、その大きさから断線の有無を検出する。

図１５は図１４におけるマルチプレクサのスイッチＳＷ１ＳからＳＷ３Ｓを２点式に変更し、そのあとにオペアンプ２２−１〜２２−３と直流電圧へのプルアップ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を設けた場合である。
シールドオープン診断を判定する際の動作手順は図１４と同じである。シールドに交流信号を出力する場合はスイッチＳＷ１Ｓ，ＳＷ２Ｓ，ＳＷ３Ｓをオンさせておく。直流信号を出力したい場合、スイッチをオフさせれば、図中の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を介し、オペアンプ２２−１〜２２−３の＋入力端子にＤＣ電圧が入力され、シールドは直流電位となる。

なお、図１４、図１５では、シールドの断線を診断する際に、シールドへ加える直流電圧として交流発振器５の出力の中点電圧ＤＣを出力している構成になっているが、検出装置は容量成分の変化を検出抵抗に流れる電流の交流成分の変化で検出しているため、シールドへ加えられるＤＣ電位は特に交流発振器５の出力の中点電位である必要はなく、ＧＮＤ電位や、オペアンプの電源ＶＤＤを使用してもよい。また、容量成分（言い換えれば電流検出抵抗７）に電流が流れればよいので、シールドへ加える電圧は、必ずしもＤＣ電圧である必要はなく、オペアンプ６の出力と波形が異なる交流信号（レベルが異なる信号）であればよく、オペアンプ６の出力の信号レベルとの差分が時間的に変化する信号、即ち容量成分に変位電流が流れ得る信号であれば、どのような信号であってもよい。

図１６は、シールドケーブル３−１〜３−３のシールドに出力する直流電圧として、ＧＮＤレベルの電圧を使用する回路の例である。シールド断線を判定する際の動作手順は図１４と同じである。図１５のマルチプレクサのスイッチＳＷ１Ｓ，ＳＷ２Ｓ，ＳＷ３Ｓに相当する回路として、トランジスタＱ１〜Ｑ３を配置している。シールドに交流信号を出力する場合はトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のベース信号をＬｏｗにしておく。ＤＣ（ＧＮＤ）信号を出力する場合、ベース信号をＨｉにすれば、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３がオンとなり、オペアンプ２２−１〜２２−３の＋入力端子の電位は０Ｖとなり、シールドにＧＮＤレベル相当の直流信号が出力される。

図１７は、図１６と同様に、シールドへ加える直流電圧として、ＧＮＤレベルの電圧を使用する回路の例である。オペアンプ１６としては、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３がオンしたときにも十分ドライブ可能なものを使用する。シールド断線を判定する際の動作手順は図１４と同じである。図１４のマルチプレクサのスイッチＳＷ１Ｓ，ＳＷ２Ｓ，ＳＷ３Ｓに相当する回路として、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３を配置している回路となっている。シールドに交流信号を出力する場合はトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のベース信号をＬｏｗにしておく。ＤＣ（ＧＮＤ）電圧を出力する場合、ベース信号をＨｉにすれば、トランジスタＱ１〜Ｑ３がオンとなり、シールドにＧＮＤレベル相当の直流信号が出力される。

シールド断線を判定する際の動作手順は図１４と同じである。図１５のマルチプレクサのスイッチＳＷ１Ｓ，ＳＷ２Ｓ，ＳＷ３Ｓに相当する回路として、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３およびＱ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ３Ａを配置している回路となっている。シールドに交流信号を出力する場合は、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のベース信号をＬｏｗにしておく。直流（ＶＤＤ）信号を出力する場合は、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のベース信号をＨｉにすれば、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３およびＱ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ３Ａがオンとなり、オペアンプ２２−１〜２２−３の＋入力端子の電位はＶＤＤとなり、シールドにＶＤＤ相当の直流信号が出力される。

図１９は、シールドへ加える直流電圧として、ＶＤＤ電圧（芯線に印加される交流信号の振幅よりも高い電圧）を使用する回路の例である。オペアンプ１６は、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３およびＱ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ３Ａがオンしたときにも十分ドライブ可能なものを使用する。シールド断線を判定する際の動作手順は図１４と同じである。図１５のマルチプレクサのスイッチＳＷ１Ｓ，ＳＷ２Ｓ，ＳＷ３Ｓに相当する回路として、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３およびＱ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ３Ａを配置している回路となっている。シールドに交流信号を出力する場合は、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のベース信号をＬｏｗにしておく。直流（ＶＤＤ）信号を出力する場合は、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のベース信号をＨｉにすれば、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３およびＱ１Ａ，Ｑ２Ａ，Ｑ３Ａがオンとなり、シールドにＶＤＤレベル相当の直流信号が出力される。

図２０は、シールド断線診断用の信号として、直流信号ではなく、オペアンプ６から出力される正弦波交流信号と位相が同じで振幅が異なる正弦波交流信号を出力する場合の回路例である。シールド断線を判定する際の動作手順は図１４と同じである。図１４でシールドに直流電圧を出力していたラインに、振幅調整回路２１の出力の振幅を抵抗Ｒａ，ＲｂによってＲａ／（Ｒａ＋Ｒｂ）に分割した交流信号、即ち、振幅調整回路２１の出力の振幅にＲａ／（Ｒａ＋Ｒｂ）を乗じて得られる交流信号を、オペアンプ２３を介して出力している。オペアンプ２３の出力をシールドへ出力した際は、芯線の交流信号との間に、（ＳＩＮ波１）−（ＳＩＮ波２）の電位差が生じるため、芯線とシールドとの間の容量に電流が流れ、直流電圧出力のときと同様に、その大きさからシールドの断線を判断することができる。なお、この例では、シールド線に加える信号として、オペアンプ６から出力される正弦波交流信号と位相が同じで振幅が異なる正弦波交流信号を出力するようにしたが、必ずしも位相は同じでなくてもよく、オペアンプ６の出力の信号レベルとの差分が時間的に変化する信号、即ち容量成分に変位電流が流れ得る信号であれば、どのような信号であってもよい。

この発明は、乗用車等の車両において、乗員の着席状況を検出する場合に使用される。

この発明の第１の実施形態による乗員検出装置の構成を示す回路図である。 同乗員検出装置における容量Ｃ２を説明するための図である。 同乗員検出装置において、シールドケーブルが離れて配置され、断線が発生していない場合の動作を説明するための回路図である。 同乗員検出装置において、シールドケーブルが離れて配置され、シールドケーブルへの配線の断線が発生している場合の動作を説明するための回路図である。 同乗員検出装置において、シールドケーブルが離れて配置され、シールドケーブルへの配線の断線が発生している場合の動作を説明するための回路図である。 同乗員検出装置において、シールドケーブルが近接して配置され、断線が発生していない場合の動作を説明するための回路図である。 同乗員検出装置において、シールドケーブルが近接して配置され、断線が発生していない場合の動作を説明するための回路図である。 同乗員検出装置において、シールドケーブルが近接して配置され、シールドケーブルへの配線の断線が発生している場合の動作を説明するための回路図である。 同乗員検出装置において、シールドケーブルが近接して配置され、シールドケーブルへの配線の断線が発生している場合の動作を説明するための回路図である。 同乗員検出装置において、シールドケーブルが離れて配置され、シールド自体の断線が発生している場合の動作を説明するための回路図である。 同乗員検出装置において、シールドケーブルが離れて配置され、シールド自体の断線が発生している場合の動作を説明するための回路図である。 同乗員検出装置において、シールドケーブルが近接して配置され、シールド自体の断線が発生している場合の動作を説明するための回路図である。 同乗員検出装置において、シールドケーブルが近接して配置され、シールド自体の断線が発生している場合の動作を説明するための回路図である。 この発明の第２の実施形態による乗員検出装置の構成を示す回路図である。 この発明の第３の実施形態による乗員検出装置の構成を示すブロック図である。 この発明の第４の実施形態による乗員検出装置の構成を示す回路図である。 この発明の第５の実施形態による乗員検出装置の構成を示す回路図である。 この発明の第６の実施形態による乗員検出装置の構成を示す回路図である。 この発明の第７の実施形態による乗員検出装置の構成を示す回路図である。 この発明の第８の実施形態による乗員検出装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１…乗員、２−１〜２−３…センサ、３−１〜３−３…シールドケーブル、４…コントロールボックス、５…交流発振器、６、８、１６、２２−１〜２２−３、２３…オペアンプ、７…電流検出抵抗、１４…全波整流または同期検波回路、２１…振幅調整回路、ＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ１Ｓ〜ＳＷ３Ｓ…スイッチ、Ｑ１〜Ｑ３、Ｑ１Ａ〜Ｑ３Ａ…トランジスタ。

Claims (9)

1. 車両のシートに配置された複数のセンサと、
   前記複数のセンサにそれぞれ芯線の一端が接続された複数のシールドケーブルと、
   測定用交流信号を出力する測定信号出力手段と、
   前記測定信号出力手段の出力電流を検出する電流検出手段と、
   前記測定用交流信号と同位相かつ同レベルの容量キャンセル用交流信号を出力するキャンセル信号出力手段と、
   前記各シールドケーブルの芯線の他端へ前記測定用交流信号または直流電圧を選択的に加える第１の選択手段と、
   前記各シールドケーブルのシールドへ前記容量キャンセル用交流信号または直流電圧を選択的に加える第２の選択手段と
   を具備する乗員検出装置。
2. 前記第１、第２の選択手段を制御する制御手段を更に具備し、
   前記制御手段は、
   測定対象の前記センサへ前記シールドケーブルの芯線を介して前記測定用交流信号を加えると共に、他のセンサへ前記シールドケーブルの芯線を介して直流電圧を加えるよう前記第１の選択手段を制御し、前記シールドケーブルの各シールドへ前記容量キャンセル用交流信号を加えるように前記第２の選択手段を制御する第１の処理と、
   測定対象の前記センサへ前記シールドケーブルの芯線を介して前記測定用交流信号を加えると共に、他のセンサへ前記シールドケーブルの芯線を介して直流電圧を加えるよう前記第１の選択手段を制御し、測定対象の前記センサに接続されたシールドケーブルのシールドへ直流電圧を加え、他のセンサに接続されたシールドケーブルのシールドへ前記容量キャンセル用交流信号を加えるよう前記第２の選択手段を制御する第２の処理と
   を実行することを特徴とする請求項１に記載の乗員検出装置。
3. 前記測定用交流信号および前記容量キャンセル用交流信号のレベルを調整する調整手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の乗員検出装置。
4. 前記第２の選択手段は、前記制御手段の制御に応じて前記容量キャンセル用交流信号をオン／オフする複数のスイッチ手段と、前記スイッチ手段がオン状態の時前記容量キャンセル用交流信号を増幅して前記シールドケーブルのシールドへ加え、前記スイッチ手段がオフ状態の時直流電圧を増幅して前記シールドへ加える増幅器とを具備することを特徴とする請求項１または２に記載の乗員検出装置。
5. 前記第２の選択手段は、前記容量キャンセル用交流信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の入力端を前記制御手段の制御に応じて接地するトランジスタとから構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の乗員検出装置。
6. 前記第２の選択手段は、前記容量キャンセル用交流信号を前記シールドケーブルのシールドへ加える抵抗器と、前記抵抗器とシールドケーブルとの間を前記制御手段の制御に応じて接地するトランジスタとから構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の乗員検出装置。
7. 前記第２の選択手段は、前記容量キャンセル用交流信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の入力端を前記制御手段の制御に応じて正電圧端子に接続するトランジスタとから構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の乗員検出装置。
8. 前記第２の選択手段は、前記容量キャンセル用交流信号を前記シールドケーブルのシールドへ加える抵抗器と、前記抵抗器とシールドケーブルとの間を前記制御手段の制御に応じて正電圧端子に接続するトランジスタとから構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の乗員検出装置。
9. 前記測定用交流信号と波形が異なる交流信号を出力する交流信号出力手段を有し、
   前記第２の選択手段は、直流電圧に代えて前記交流信号出力手段の出力を前記シールドケーブルのシールドに加えるものであり、
   前記制御手段は、直流電圧に代えて前記交流信号出力手段の出力を前記シールドケーブルのシールドに加えるように前記第２の制御手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の乗員検出装置。

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