JP2009150783A - 静電式乗員検知システムおよび乗員保護システム - Google Patents

Abstract

【課題】被水した場合であっても正確な乗員判別を継続して行うことができる静電式乗員検知システムを提供する。
【解決手段】静電式乗員検知システム１は、乗員検知モードにおいて、メイン電極２１と車両ボディ１２との間のインピーダンスＺａに基づく第一アドミタンスＹ１を算出し、被水検知モードにおいて、メイン電極２１とサブ電極２２との間のインピーダンスＺｂに基づく第二アドミタンスＹ２を算出するアドミタンス算出部５と、第一アドミタンスのコンダクタンスＲｅおよびサセプタンスＩｍを算出し、第二アドミタンスのコンダクタンスＲｅ_ＬおよびサセプタンスＩｍ_Ｌを算出する実虚成分算出部６と、コンダクタンスＲｅ_ＬおよびサセプタンスＩｍ_Ｌに基づいてシートの被液量Ｌを推定する被液量推定部７と、サセプタンスＩｍおよび被液量Ｌに基づいてシートの乗員を判別する判別部８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両等において、乗員のシートへの着席を検知する乗員検知システム、および、乗員保護システムに関するものである。

静電式乗員検知システムは、例えば、静電容量式センサと乗員検知ＥＣＵとを備えている。このうち、静電容量式センサは、例えば特開平１１−２７１４６３号公報（特許文献１）に開示されているように、シート内部に配置されたメイン電極と車両ボディとの間に発生させた微弱電界の変化を、電流あるいは電圧として出力するものである。

静電式乗員検知システムでは、シートが被水すると、電界に影響が出てしまい正確な乗員検知ができなくなる虞があった。そこで、例えば特開２００６−２７５９１号公報（特許文献２）では、シートの被水を検出し、必要に応じて乗員への警告や異常時処理を実行できる乗員検知システムが公開されている。これにより、乗員は、乗員検知に異常が発生していることを知ることができる。また、システム側においても、異常時処理を適切に行うことができる。
特開平１１−２７１４６３号公報 特開２００６−２７５９１号公報

しかしながら、上記システムでは、シートが被水したことを検知することで警告や異常時処理を行うことができるが、そのときの乗員を正確に判別することが困難であった。従って、上記システムでは、被水時にあっては、被水していないときと同様に継続して乗員を判別することができないという問題があった。

また、上記システムは、所定の電極間に発生する微弱電界の変化を、電流あるいは電圧として出力するものである。そして、その電流値あるいは電圧値（以下、「電流値等」と略称する）に基づいて、乗員等の判別を行っている。上記システムでは、電極間に人体等が介在されると電極間の比誘電率が変化し、それによる電流値等が変化を判別要素としている。

しかしながら、この電流値等は、所定の電極間の静電容量成分とともに、回路等の抵抗成分が関係した値として出力される。すなわち、静電容量式センサにおいて、所定の電極間の電流値等を検出する場合、その電流値等は、回路等の抵抗成分の影響を受けた値として検出される。この抵抗成分には、所定の電極間に介在する人（乗員）、水、および空気等による抵抗値が含まれている。これは、厳密には、人体、水、および、空気等は、等価回路で表すと、抵抗とコンデンサの並列回路に相当するからである。

従って、静電容量式センサにおいて、所定の電極間に流れる電流を検出し、その電流値の大小によって乗員、被水等を判別する場合、検出された電流値は、厳密には所定の電極間を構成する抵抗とコンデンサの並列回路を流れた電流を含む値となる。この電流値をそのまま判別要素とした故障等の判別では、その精度には限界がある。つまり、従来、判別に用いる電流値等は、純粋な電極間の静電容量（比誘電率の変化）を判別要素としていない。したがって、必ずしも的確な判別でない場合が現れる虞があり、故障等の判別の精度向上の面でも問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、被水した場合であっても正確な乗員判別を継続して行うことができる静電式乗員検知システムを提供することを目的とする。また、その静電式乗員検知システムを用いることにより、精度よく乗員保護装置を制御できる乗員保護システムを提供することを目的とする。

本発明の静電式乗員検知システムは、車両のシートに配置されるメイン電極とメイン電極に近接して配置されるサブ電極とを有するアンテナ電極部と、アンテナ電極部に接続され交流電圧を発生する電源部と、乗員検知モードと被水検知モードとを切り替える切替部と、アドミタンス算出部と、実虚成分算出部と、被液量推定部と、判別部とを備えることを特徴とする。

乗員検知モードは、メイン電極と車両接地に導通する車両ボディとの間に電界を形成するモード（回路構成）である。被水検知モードは、メイン電極とサブ電極との間に電界を形成するモード（回路構成）である。切替部は、これらモードを切り替える。なお、車両ボディには、シートの一部であり車両接地に導通するシートフレームが含まれる。また、乗員検知モードでは、メイン電極に加え、サブ電極と車両ボディとの間で電界が形成されてもよい。

アドミタンス算出部は、乗員検知モードにおいて、メイン電極と車両ボディとの間のインピーダンスに基づく第一アドミタンスを算出し、被水検知モードにおいて、メイン電極とサブ電極との間のインピーダンスに基づく第二アドミタンスを算出する。アドミタンスＹは、インピーダンスの逆数（Ｙ＝１／Ｚ）であり、各モードで測定されるインピーダンスから算出される。

実虚成分算出部は、アドミタンス算出部で算出された第一アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスを算出し、アドミタンス算出部で算出された第二アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスを算出する。一般に、アドミタンスＹは、Ｙ＝Ｇ＋ｊ・Ｂで表される。

被液量推定部は、実虚成分算出部で算出された第二アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスに基づいて、シートの被液量を推定する。判別部は、実虚成分算出部で算出された第一アドミタンスのサセプタンス、および、被液量推定部で推定された被液量に基づいて、シートの乗員を判別する。

本発明の静電式乗員検知システムによれば、乗員の判別（空席、子供、ＣＲＳ、または、大人等）を、推定された被液量を考慮して行う。つまり、第一アドミタンスのサセプタンスに加えて、被液量も乗員の判別要素としている。被水検知モードにおける第二アドミタンスは、被水状況（被水の量、または、塩水であるか否か等）によって変化する。つまり、被液量は、被水状況（第二アドミタンス）に応じて変化する値であり、例えば、被水の量（ｍｌ）が多いほど大きくなり、少ないほど小さくなる。被水の量とは実際に被水した量（ｍｌ）であり、被液量は被液量推定部で推定された値である。

本発明の静電式乗員検知システムにおいて、シートに被水が生じないものと仮定すると、乗員の判別は、第一アドミタンスのサセプタンスを判別要素として行うことが可能である。しかし実際は、被水が生じる場合があり、被水時の当該サセプタンスは、シートが乾燥状態のときよりも大きくなる。つまり、同じサセプタンスであっても、シート状況（乗員や被水）が異なる場合がある。そこで、当該サセプタンスにおける被液量を推定することにより、被液量を判別要素に加えることができ、シート状況を的確に判別することができる。被液量を判別要素に加えることで、被水が生じた場合であっても、被水していないときと同様に継続して乗員判別することができる。

また、判別部は、乗員の判別要素に、第一アドミタンスのサセプタンスを用いている。サセプタンス（虚数部）はインピーダンスの静電容量成分に相当し、コンダクタンス（実数部）はインピーダンスの抵抗成分に相当する。つまり、判別部は、純粋な静電容量成分を判別要素としている。被液量にあっても、第二アドミタンスのコンダクタンスとサセプタンスに基づいて推定されている。これにより、従来よりも、より正確な乗員判別が可能となる。

ここで、被液量は、第二アドミタンスのコンダクタンスを第一軸とし第二アドミタンスのサセプタンスを第二軸とした直交平面座標において、シートが空席かつ乾燥状態において予め算出された第二アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスを基準点（Ｒｅ_Ｌ０、Ｉｍ_Ｌ０）とし、実虚成分算出部で算出された第二アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスの直交平面座標上の点（Ｒｅ_Ｌ、Ｉｍ_Ｌ）と、直交座標平面上の当該基準点（Ｒｅ_Ｌ０、Ｉｍ_Ｌ０）との距離に相当する値であることが好ましい。例えば、第一軸は横軸（Ｘ軸）、第二軸は縦軸（Ｙ軸）となる。

上記距離は、計算式｛（Ｒｅ_Ｌ−Ｒｅ_Ｌ０）^２＋（Ｉｍ_Ｌ−Ｉｍ_Ｌ０）^２｝^１／２で計算される値である。この距離の値または距離に相当する値（例えば、ルートを除いた値等）を被液量とすることで、被水による第二アドミタンスの変化を定量的且つ容易に表すことができる。そして、シート状況が何も変化していない（乾燥：空席）時において被液量は０となる。つまり、シート平常時（乾燥：空席）の被液量を０とでき、観念的に被液量を把握し易くなる。なお、乾燥状態とは、シートの被水の量が０ｍｌの状態である。

一方、被液量は、第二アドミタンスの大きさであってもよい。これにより、被液量の計算はより容易となり、被水による第二アドミタンスの変化をさらに容易に表すことができる。なお、上記計算式を用いる場合は、基準点を原点（０、０）とすればよい。

ところで、アンテナ電極部は、車両接地に導通するシートフレームとメイン電極との間にメイン電極に離隔して対向配置され、乗員検知モードおよび被水検知モードにおいて、メイン電極と同電位に維持されるガード電極を備えることが好ましい。

ガード電極は、メイン電極と同電位とすることで、シートフレームとメイン電極との間の直接的な電界形成をキャンセルする。これにより、シート内のみでの電界形成が排除され、さらに正確な乗員検知が可能となる。

ここで、判別部は、第一アドミタンスのサセプタンスに応じて予め設定された２次元被液閾値を記憶し、被液量推定部で推定された被液量が、実虚成分算出部で算出された第一アドミタンスのサセプタンスにおける２次元被液閾値の値より小さい場合、シートの乗員が大人であると判別することが好ましい。２次元被液閾値は、予め試験や実測等により設定される。つまり、実際に算出されたサセプタンスにおける被液量と、当該サセプタンスにおける２次元被液閾値とを比較し、その大小により乗員を判別する。これにより、乗員を容易かつ明確に判別することができる。なお、被液量は、上記アドミタンスの大きさのように、被水の量が多いほど大きくなるように設定される。

また、判別部は、さらに、実虚成分算出部で算出された第一アドミタンスのコンダクタンスにも基づいて、シートの乗員を判別するようにしてもよい。第一アドミタンスのコンダクタンスは、シート状況によって多少の変動を見せる。従って、判別要素に第一アドミタンスのコンダクタンスをさらに加えることにより、より厳密な乗員検知が可能となる。判別要素は、第一アドミタンスのコンダクタンス、サセプタンス、および、被液量となり、シート状況を３次元直交座標上に表すことができる。

そして、この場合、判別部は、第一アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスに応じて予め設定された３次元被液閾値を記憶し、被液量推定部で推定された被液量が、実虚成分算出部で算出された第一アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスにおける３次元被液閾値の値より小さい場合、シートの乗員が大人であると判別することが好ましい。上記同様、実際に算出されたコンダクタンスおよびサセプタンスにおける被液量と、当該コンダクタンスおよびサセプタンスにおける３次元被液閾値とを比較し、その大小により乗員を判別する。これにより、乗員を容易かつ明確に判別することができる。

ここで、上記した乗員の判別結果は、乗員の保護を目的とする乗員保護システムに反映させることができる。すなわち、乗員保護システムは、上記した静電式乗員検知システムと、その静電式乗員検知システムの判別結果に基づいて乗員保護装置を制御する制御装置とを備える。ここで、乗員保護装置とは、事故等の発生時に、乗員を保護する装置であり、例えば、エアバッグ等である。

制御装置は、例えば、乗員の判別結果に基づいて、乗員保護装置の作動を許可する状態または禁止する状態に制御する。そして、制御装置は、乗員保護装置が作動許可状態において、乗員保護装置を作動させることができる。

例えば、乗員保護装置がエアバッグであり、制御装置がエアバッグＥＣＵである場合を考える。この場合、静電式乗員検知システムの判別結果に基づいて、エアバッグＥＣＵがエアバッグの展開許可／禁止状態を決定する。静電式乗員検知システムが例えば「乗員が大人」と判定した場合、エアバッグＥＣＵがエアバッグを展開許可状態とし、加速度センサ等により衝突等が検知されると、エアバッグＥＣＵがそれを受けエアバッグを展開させる。このように、本発明の乗員保護システムでは、制御装置が、精度のよい判別結果に基づいて乗員保護装置を制御できるため、精度よく乗員保護装置を制御できる。

本発明の静電式乗員検知システムによれば、シートが被水した場合であっても正確な乗員判別を継続して行うことができる。また、本発明の乗員保護システムによれば、精度よく乗員保護装置を制御できる。

以下、本発明の静電式乗員検知システムの好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、乗員保護システム１００は、静電式乗員検知システム１と、エアバッグＥＣＵ１６（本発明における「制御装置」に相当する）と、エアバッグ１７（本発明における「乗員保護装置」に相当する）とを備えている。つまり、本実施形態では、乗員保護システム１００に適応される静電式乗員検知システム１について説明する。

（１）静電式乗員検知システム１の構成
静電式乗員検知システム１の構成について、図１および図２を参照して説明する。図１は、静電式乗員検知システム１を含む乗員保護システム１００の構成を示す図である。図２は、静電式乗員検知システム１の簡略化した回路構成を示す図である。

まず、本実施形態における車両のシートについて説明する。シート９は、乗員が着席する座面部９１と、乗員が背中をもたれる背もたれ部９２とを備えている。そして、座面部９１の底部には、車両ボディ１２に導通する座部シートフレーム９１ａが備えられている。また、背もたれ部９２には、車両ボディ１２に導通する背部シートフレーム９２ａが備えられている。

静電式乗員検知システム１は、アンテナ電極部２と、コネクタ配線部１３と、乗員検知ＥＣＵ１４とを備えている。アンテナ電極部２は、シート９の座面部９２の内部において、座部シートフレーム９１ａに離隔して対向配置されている。アンテナ電極部２は、図示しない座面部９２上部の表皮とクッションの間に配置され、表皮側にメイン電極２１とサブ電極２２を備え、クッション側にガード電極２３を備えている。

サブ電極２２は、メイン電極２１と離隔し、メイン電極２１に隣り合うように配置されている。ガード電極２３は、メイン電極２１に離隔して対向配置され、且つ、メイン電極２１と座部シートフレーム９１ａとの間に配置されている。なお、このアンテナ電極部２の詳細な構成については、後述する「（２）アンテナ電極部２の構成」の項目において説明する。コネクタ配線部１３は、ワイヤハーネス等であり、アンテナ電極部２と乗員検知ＥＣＵ１４とを接続している。

乗員検知ＥＣＵ１４は、電源部３と、切替部４と、アドミタンス算出部５と、実虚成分算出部６と、被液量推定部７と、判別部８とを備えている。電源部３は、所定周波数の交流電圧を発生する。電源部３は、発信回路等であってもよい。

切替部４は、図２に示すように、切替部４は、スイッチ４１の接続先（接点ａまたはｂ）を切り替えることにより、モードを切り替える。接点ａに接続した場合、電源部３に接続されるのは、メイン電極２１およびサブ電極２２となる。そして、交流電圧が印加されるメイン電極２１およびサブ電極２２は、各シートフレーム９１ａ、９２ａを含む車両ボディ１２（以下、車両ボディ１２と略称する）との間に電界を形成する。この状態を乗員検知モードと称する。なお、乗員検知モードにおいて、図示しないガード電極２３には、電源部３からオペアンプ等を介して（ボルテージホロワ）、メイン電極２１と同電位となるように電圧が印加される。ガード電極２３は、メイン電極２１がシート９内のみで直接的に座部シートフレーム９１ａと電界形成することを防いでいる。

一方、接点ｂに接続した場合、電源部３に接続されるのはサブ電極２２となり、メイン電極２１は車両接地に導通する。そして、交流電圧が印加されるサブ電極２２は、隣り合うメイン電極２１との間に電界を形成する。この状態を被水検知モードと称する。なお、被水検知モードにおいて、ガード電極２３は、メイン電極２１同様、車両接地に導通するようになっている。このように、切替部４は、乗員検知モードと被水検知モードとを切り替える。

アドミタンス算出部５は、電源部３、切替部４、および、実虚成分算出部６に接続されている。アドミタンス算出部５は、電圧検出回路５１と、電流検出回路５２と、Ｚ演算部５３とを備えている。電圧検出回路５１は、電源部３に接続されており、回路の交流電圧を検出する。電流検出回路５２は、電源部３と切替部４の間に配置され、回路に流れる電流を検出する。

Ｚ演算部５３は、電圧検出回路５１、電流検出回路５２、および、実虚成分算出部６に接続されている。Ｚ演算部５３は、電圧検出回路５１および電流検出回路５２で検出された値に基づいて、回路のインピーダンスを算出する。そして、Ｚ演算部５３は、求められたインピーダンスの逆数を算出する。ここで、乗員検知モードにおけるインピーダンスの逆数を第一アドミタンスと称し、被水検知モードにおけるインピーダンスの逆数を第二アドミタンスと称する。

第一アドミタンスは、メイン電極２１およびサブ電極２２と車両ボディ１２との間のインピーダンスの変化に応じて変化する。また、第二アドミタンスは、サブ電極２２とメイン電極との間のインピーダンスの変化に応じて変化する。

実虚成分算出部６は、アドミタンス算出部５、被液量推定部７、および、判別部８に接続されている。実虚成分算出部６は、アドミタンス算出部５で算出されたアドミタンスのコンダクタンスとサセプタンスとを算出する。具体的には、実虚成分算出部６は、乗員検知モードにおける第一アドミタンスのコンダクタンスとサセプタンスとを算出し、被水検知モードにおける第二アドミタンスのコンダクタンスとサセプタンスとを算出する。

被液量推定部７は、実虚成分算出部６および判別部８に接続されている。被液量推定部７は、実虚成分算出部６で算出された第二アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスに基づいて、シートの被液量を推定する。被液量は、第二アドミタンス（Ｙ２＝１／Ｚ２）の大きさで表される。被液量の計算について、具体的には、「（３）乗員判別について」で説明する。

判別部８は、実虚成分算出部６および被液量推定部７に接続されている。判別部７は、実虚成分算出部６で算出された第一アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスと、被液量推定部７で推定された被液量とに基づいて、乗員を判別する。乗員判別について、具体的には、「（３）乗員判別について」で説明する。

判別部８の判別結果は、通信インターフェイス（通信Ｉ／Ｆ）１５を通じてエアバッグＥＣＵ１６に送信される。エアバッグＥＣＵ１６は、判別結果に基づいてエアバッグ１７を制御する。つまり、エアバッグＥＣＵ１６は、エアバッグ１７の展開許可／禁止状態を決定する。そして、展開許可状態（乗員が大人と判別された場合）において、加速度センサ（図示せず）により衝突等が検知されると、エアバッグＥＣＵ１６がそれを受けエアバッグ１７を展開させる。また、展開禁止状態（空席、子供、または、ＣＲＳと判別された場合）において、衝突が検知されても、エアバッグ１７の展開を禁止する。

このように、乗員検知ＥＣＵ１４は、シートの乗員を検知し、その結果をエアバッグＥＣＵ１６に送信する。そして、エアバッグＥＣＵ１６は、送信された情報に基づいてエアバッグ１７を制御する。なお、Ｚ演算部５３、実虚成分算出部６、被液量推定部７、および、判別部８は、演算回路または演算プログラム等で構成されている。

（２）アンテナ電極部２の構成
次に、アンテナ電極部２の構成について、図３および図４を参照して説明する。図３は、アンテナ電極部２の模式上面図である。図４は、図３のＳ−Ｓ線断面図である。なお、説明の便宜上、図４においては、上下方向幅を誇張して示す。

図３および図４に示すように、アンテナ電極部２は、メイン電極２１と、サブ電極２２と、ガード電極２３と、ベースフィルム２４と、上層フィルム２５と、下層フィルム２６とを備えたシート形体のユニット部材である。図３に示すように、アンテナ電極部２は、全体として、長板を平行に並べてそれぞれ接続した形状となっている。以下、アンテナ電極部２の長板の内１つを例に説明する。

図４に示すように、ベースフィルム２４、上層フィルム２５、および、下層フィルム２６は、それぞれ板状であり、電気的絶縁性材料であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる。なお、各フィルム２４〜２６同士は、粘着剤２７により結合されている。

メイン電極２１は、カーボン電極部２１０と銀電極部２１１とを備えている。メイン電極２１は、ベースフィルム２４と上層フィルム２５との間に配置されている。また、メイン電極２１は、ベースフィルム２４の略中央に配置されている。カーボン電極２１０は、矩形状となっている。銀電極部２１１は、矩形枠状となっている。銀電極部２１１は、カーボン電極部２１０外縁の若干内周側に配線されている。

サブ電極２２は、カーボン電極部２２０と銀電極部２２１とを備えている。サブ電極２２は、ベースフィルム２４と上層フィルム２５との間に配置されている。また、サブ電極２２は、メイン電極２１の外周側に、メイン電極２１と隔離して配置されている。すなわち、サブ電極２２は、メイン電極２１と離隔し、メイン電極２１に隣り合うように配置されている。カーボン電極部２２０は、メイン電極２１の外縁を囲む曲線状となっている。銀電極部２２１は、カーボン電極部２２０の幅方向略中央に配置されている。銀電極部２２１は、カーボン電極部２２０の長手方向に沿って配線されている。

ガード電極２３は、カーボン電極部２３０と銀電極部２３１とを備えている。ガード電極２３は、ベースフィルム２４と下層フィルム２６との間に、メイン電極２１と対向するように配置されている。カーボン電極２３０は、矩形状となっている。銀電極部２３１は、矩形枠状となっている。銀電極部２３１は、カーボン電極部２３０外縁の若干内周側に配線されている。メイン電極２１とガード電極２３とは、ベースフィルム２４によって離隔され、絶縁されている。

（３）乗員判別について
以下、静電式乗員検知システム１の乗員判別について具体的に説明する。まず、本実施形態におけるアドミタンスについて図５を参照して説明する。図５は、アドミタンスのＩｍ−Ｒｅ特性を示す図である。

インピーダンスは、実数部と虚数部に分解することができる。そして、インピーダンスＺは、Ｚ＝１／（Ｒｅ＋ｊ・Ｉｍ）と表される。つまり、アドミタンスＹは、Ｙ＝Ｒｅ＋ｊ・Ｉｍと表され、Ｒｅがコンダクタンス、Ｉｍがサセプタンスとなる。なお、ｊは虚数単位である。

図５に示すように、本実施形態では、コンダクタンスＲｅ［１／ＭΩ］を横軸、サセプタンスＩｍ［１／ＭΩ］を縦軸とした直交平面座標で、アドミタンスのＲｅ−Ｉｍ特性を表している。そして、Ｒｅの値は抵抗成分（Ｒ成分）に関連し、当該抵抗成分が大きくなると、Ｒｅは小さくなる。Ｉｍの値は静電容量成分（Ｃ成分）に関連し、当該静電容量成分が大きくなると、Ｉｍは大きくなる。そして、アドミタンスＹのＲｅおよびＩｍによって、直交平面座標（Ｒｅ、Ｉｍ）上の座標Ｘが決定される。

ここで、原点Ｏから座標Ｘまでのベクトルの長さは、アドミタンスＹの大きさを表している。つまり、アドミタンスＹの大きさは、Ｙ＝（Ｒｅ^２＋Ｉｍ^２）^１／２となる。

次に、静電式乗員検知システム１の各処理について図６を参照して説明する。図６は、静電式乗員検知システム１の処理フローを表した図である。

（ステップ１：Ｓ１０１）
静電式乗員検知システム１は、乗員検知に際して、まずモードを乗員検知モードに切り替える（Ｓ１０１）。乗員検知モードは、切替部４で接点ａに接続されることにより行われる。

（ステップ２：Ｓ１０２）
続いて、乗員検知モードでの処理が行われる（Ｓ１０２）。乗員検知モードでは、メイン電極２１およびサブ電極２２と車両ボディ１２との間に電界を形成する。メイン電極２１およびサブ電極２２と車両ボディ１２との間のインピーダンスＺａは、シートの状況（乗員、被水）によって変化する。そして、まずインピーダンスＺａを含んだインピーダンスがアドミタンス算出部５で算出され、その後、その逆数である第一アドミタンスＹ１がアドミタンス算出部５で算出される。そして、実虚成分算出部６は、この第一アドミタンスＹ１のコンダクタンス（Ｒｅ）およびサセプタンス（Ｉｍ）を算出する。

ここで、第一アドミタンスのＲｅ−Ｉｍ特性について図７を参照して説明する。図７は、第一アドミタンスのＲｅ−Ｉｍ特性を示す図である。図７は、横軸が第一アドミタンスのコンダクタンスＲｅ［１／ＭΩ］であり、縦軸が第一アドミタンスのサセプタンスＩｍ［１／ＭΩ］である。

まず、シートが乾燥状態（被水の量０ｍｌ）であるとき、乗員検知モードにおいて算出されたコンダクタンス（Ｒｅ）およびサセプタンス（Ｉｍ）について説明する。図７のＰ１に示すように、空席またはＣＲＳのときの（Ｒｅ、Ｉｍ）は、およそ（６、１６）付近となっている。そして、Ｐ２に示すように、大人が着席したときがおよそ（１、６３）となっている。これより、シートに大人が着席すると、空席およびＣＲＳに比べて、第一アドミタンスのサセプタンスが大きくなるのが分かる。

すなわち、シートが乾燥状態であれば、第一アドミタンスのサセプタンスに基づいて、大人（図７のＰ２）と空席およびＣＲＳ（図７のＰ１）とを判別できる。なお、図７の二点鎖線は、被水を考慮しない場合の閾値Ｔ１であり、Ｉｍが閾値Ｔ１以上であれば大人と判別し、閾値Ｔ１より小さければ空席またはＣＲＳと判別できる境界である。閾値Ｔ１は、Ｒｅが０からおよそ７０までの間はＲｅが大きくなるにつれてＩｍが大きくなり、Ｒｅが７０以降ではＩｍがおよそ６０で一定となる。

一方、シートが被水した場合、第一アドミタンスの（Ｒｅ、Ｉｍ）は以下のようになる。ただし、被水は、塩水の場合と、塩水ではなく純水に近い液体（以下、「純水」と称する）の場合とで分けて示す。図７に示すように、被純水の場合、空席またはＣＲＳのときがおよそ（１５、３０）付近となり、大人が着席したときがおよそ（１３、９０）付近となっている。

ここで、図７の矢印Ａに示すように、空席またはＣＲＳの値は、被純水がおよそ２００ｍｌを超えると、被純水の量が増えてもＩｍはほぼ横ばいとなる。同様に、矢印Ｂに示すように、大人が着席したときの値は、被純水がおよそ２００ｍｌを超えると、被純水の量が増えてもＩｍはほぼ横ばいとなる。

そして、被塩水２００ｍｌの場合、空席またはＣＲＳのとき（図７のＰ３）がおよそ（５、５０）付近となり、大人が着席したときがおよそ（７、１０７）となっている。図７の矢印ＣおよびＤに示すように、被塩水の量が増えるほどＩｍは大きくなっている。図７に示すように、被水の量（ｍｌ）が等しくても、純水と塩水とでは、算出される（Ｒｅ、Ｉｍ）が異なり、被水の量の変化に対する（Ｒｅ、Ｉｍ）のシフトの仕方も異なる。

これによれば、被塩水状態である場合、空席またはＣＲＳ時の値（Ｐ３）は、乾燥状態の大人の値（Ｐ２）に近くなり、さらに乗員判別閾値Ｔ１以上となる。つまり、被水を考慮しない乗員判別では、空席またはＣＲＳであるにもかかわらず、大人と判別されてしまうことになる。そこで、本実施形態では、後述する被水検知モードで被液量Ｌを推定する。なお、図示しないが、被塩水１００ｍｌの場合、空席またはＣＲＳのときがおよそ（５、４５）付近となり、大人が着席したときがおよそ（１０、１００）付近となる。

乗員検知モードでは、上記のように、第一アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスを算出し、その値（Ｒｅ、Ｉｍ）が判別部８に送信される。

（ステップ３：Ｓ１０３）
そして、被液量（被純水の量、被塩水の量）を考慮するために、切替部４により乗員検知モードから被水検知モードに切り替えられる（図６：Ｓ１０３）。つまり、切替部４は、接点をａからｂに切り替える。

（ステップ４：Ｓ１０４）
そして、被水検知モードでの処理が行われる（図６：Ｓ１０４）。被水検知モードでの処理について図８を参照して説明する。図８は、第二アドミタンスのＲｅ_Ｌ−Ｉｍ_Ｌ特性を示す図である。図８は、横軸が第二アドミタンスのコンダクタンスＲｅ_Ｌであり、縦軸が第二アドミタンスのサセプタンスＩｍ_Ｌである。

被水検知モードでは、サブ電極２２とメイン電極２１との間に電界が形成される。サブ電極２２とメイン電極２１とで形成される電界には、主に座面部９１の表皮等が介在しており、表皮等が被水すると、サブ電極２２とメイン電極２１の間のインピーダンスＺｂが変化する。アドミタンス算出部５は、ステップ２同様に、インピーダンスＺｂに基づく第二アドミタンスＹ２を算出する。実虚成分算出部６は、第二アドミタンスＹ２のコンダクタンス（Ｒｅ_Ｌ）およびサセプタンス（Ｉｍ_Ｌ）を算出する。

図８に示すように、シートが乾燥状態（被水の量０ｍｌ）にあっては、空席、ＣＲＳ、および、大人の各値はおよそ（１、３０）となっている。

被純水１００ｍｌの場合、各値は、空席時がおよそ（３５、６０）、ＣＲＳ時がおよそ（１１０、１２５）、大人着席時がおよそ（１３０、１２５）となっている。被純水２００ｍｌの場合、各値は、空席時がおよそ（１００、１００）、ＣＲＳ時がおよそ（１９５、１４０）、大人着席時がおよそ（２３５、１３０）となっている。

被塩水１００ｍｌの場合、各値は、空席時がおよそ（７５、１５５）、ＣＲＳ時がおよそ（１２５、１９０）、大人着席時がおよそ（１５０、１８５）となっている。被塩水２００ｍｌの場合、各値は、空席時がおよそ（１１０、１７５）、ＣＲＳ時がおよそ（１９０、２０５）、大人着席時がおよそ（２４５、１９５）となっている。

これによれば、純水および塩水ともに、被水の量（ｍｌ）が増えるほど、（Ｒｅ_Ｌ、Ｉｍ_Ｌ）は右方にシフトしている。つまり、被水の量に比例するように、原点（０、０）と算出された（Ｒｅ_Ｌ、Ｉｍ_Ｌ）の位置との距離が大きくなっている。

ここで、被液量推定部７は、算出された（Ｒｅ_Ｌ、Ｉｍ_Ｌ）に基づいて、被液量Ｌを推定する。本実施形態において、被液量ＬはＬ＝（Ｒｅ_Ｌ ^２＋Ｉｍ_Ｌ ^２）^１／２で算出される。つまり、被液量推定部８は、第二アドミタンスの大きさを算出し、その値を被液量Ｌとしている。換言すれば、被液量Ｌは、原点（０、０）から（Ｒｅ_Ｌ、Ｉｍ_Ｌ）へ向かうベクトルの大きさである。従って、図８より明らかなように、被水の量が増えるほど、被液量Ｌは増える。例えば、図７のＰ１における被液量Ｌはおよそ３０、Ｐ２における被液量Ｌはおよそ３０、Ｐ３における被液量Ｌはおよそ２５０となる。被水検知モードで推定された被液量Ｌは、判別部８へ送信される。

（ステップ５：Ｓ１０５）
そして、判別部８で乗員の判別処理が行われる（図６：Ｓ１０５）。判別部８の処理について図９〜図１１を参照して説明する。図９は、Ｒｅ−Ｉｍ−Ｌ特性を示す図である。図１０は、図９のＥ−Ｅ線で切断したＩｍ−Ｌ特性を示す図である。図１１は、図９のＦ−Ｆ線で切断したＲｅ−Ｌ特性を示す図である。なお、図９では、第一軸が第一アドミタンスのコンダクタンスＲｅ、第二軸が第一アドミタンスのサセプタンスＩｍ、第三軸（高さ）が被液量Ｌとなっている。

判別部８は、受信した（Ｒｅ、Ｉｍ）および被液量Ｌに基づいて、乗員を判別する。受信した値は、図９に示すように、３次元直交座標（Ｒｅ、Ｉｍ、Ｌ）で表すことができる。ここで、Ｉｍが近い値となるＰ２（乾燥：大人）とＰ３（被塩水：空席またはＣＲＳ）の判別について図１０を参照して説明する。図１０に示すように、Ｐ３の被液量ＬがＰ２の被液量Ｌより大きくなっている。つまり、同じＩｍであっても、そのＩｍが被水によりどのくらい影響をうけた値なのかが分かる。換言すると、算出されたＩｍが「シートの被水によってシフトしたもの」か、あるいは「大人の着席によってシフトしたもの」かが判別できる。

図１０に示す点線は、各Ｉｍにおける被液量Ｌの閾値Ｔ_ＩＬを表しており、Ｉｍが原点と所定点Ｇの間にあるときは閾値が０であり、Ｉｍが所定点Ｇから大きくなるにつれて閾値も大きくなる。所定点Ｇは、Ｅ−Ｅ線と閾値Ｔ１との交点のＩｍである。

この閾値Ｔ_ＩＬによって、算出された被液量Ｌが当該Ｉｍにおける閾値より小さい場合、そのＩｍが「大人の着席によってシフトしたもの」と判別される。例えば、Ｐ２（乾燥：大人）において、被液量Ｌは、閾値Ｔ_ＩＬよりも小さいため、乗員は「大人」と判別される。

逆に、Ｐ１（乾燥：空席またはＣＲＳ）において、被液量Ｌは、閾値Ｔ_ＩＬよりも大きいため、乗員は「空席またはＣＲＳ」と判別される。同様に、Ｐ３（被塩水：空席またはＣＲＳ）において、被液量Ｌは、閾値Ｔ_ＩＬよりも大きいため、乗員は「空席またはＣＲＳ」と判別される。すなわち、被液量Ｌが、閾値Ｔ_ＩＬ以上の場合「空席またはＣＲＳ」、閾値Ｔ_ＩＬより小さい場合「大人」と判別される。

また、シートの状況が（被塩水：大人）である場合、Ｉｍが大きくなるとともにＬも大きくなる。しかし、上記のように、閾値Ｔ_ＩＬはＩｍが大きくなるにつれて大きくなるように設定されているため、Ｌが閾値Ｔ_ＩＬより小さく、正確に「大人」と判別される。

ここで、図１０は、あるコンダクタンス（Ｅ−Ｅ線）におけるＩｍ−Ｌ特性であるが、本実施形態では、各コンダクタンスＲｅにおいて上記閾値Ｔ_ＩＬを設けている。従って、本実施形態の閾値は、閾値Ｔ_ＩＬがＲｅ毎に設定されるため、Ｒｅ方向に連続した３次元の閾値（３次元被液閾値Ｔ_ＲＩＬ）となり、図９に示すように、３次元の曲面（または平面）で表される。

ここで、図１１に示すように、あるサセプタンス（Ｆ−Ｆ線）における閾値Ｔ_ＲＬは、Ｒｅが大きくなるにつれて大きくなるように設定されている。図７および図９の矢印Ｂが示すように、シート状況が（被純水：大人）である場合、被純水の量（ｍｌ）が増えても、ある値からはＩｍの値が大きくならずＲｅの値が大きくなる。つまり、あるＩｍでは、被純水の量が増えるにつれて、ＲｅおよびＬの値が大きくなる。本実施形態では、これが考慮されており、図１１に示すように、（被純水：大人）の場合に被液量Ｌは閾値Ｔ_ＲＬよりも小さくなる。つまり、正確に「大人」と判別できる。

また、図１１の左側の中抜棒Ｐ４は、（被塩水：空席またはＣＲＳ）の（Ｒｅ、Ｉｍ）が図９の矢印Ｃに沿ってシフトした場合の被液量Ｌを表している。つまり、矢印Ｃの延長線とＦ−Ｆ線との交点における（被塩水：空席またはＣＲＳ）の被液量Ｌを表している（図９において図示なし）。これによれば、Ｐ４の被液量Ｌは、閾値Ｔ_ＲＬよりも大きくなっており、確実に「空席またはＣＲＳ」と判別される。

まとめると、閾値Ｔ_ＩＬはＩｍに応じて予め設定された値（Ｒｅ固定）であり、閾値Ｔ_ＲＬはＲｅに応じて予め設定された値（Ｉｍ固定）である。つまり、３次元被液閾値Ｔ_ＲＩＬは、（Ｒｅ、Ｉｍ）に応じて予め設定されたものである。

このように、３次元被液閾値Ｔ_ＲＩＬは、大人と判別する領域（大人領域）と、空席またはＣＲＳと判別する領域（空席ＣＲＳ領域）とを分ける境界となっている。大人領域はＬがＴ_ＲＩＬより小さい領域であり、空席ＣＲＳ領域はＬがＴ_ＲＩＬ以上となる領域である。なお、図９では、大人領域にあるものを塗りつぶした棒で表し、空席ＣＲＳ領域にあるものを中抜棒で表している。

判別部８は、受信した（Ｒｅ、Ｉｍ、Ｌ）がどちらの領域にあるのかで乗員を判別できる。被液量Ｌの大小関係に着目して換言すると、判別部８は、被液量推定部７で推定された被液量Ｌが、実虚成分算出部６で算出された第一アドミタンスの（Ｒｅ、Ｉｍ）における３次元被液閾値Ｔ_ＲＩＬの値より小さい場合、シートの乗員が「大人」であると判別する。本実施形態によれば、被液量Ｌを考慮することで、被水があった場合でも、正確な乗員検知を継続して行うことができる。

（ステップ６：Ｓ１０６）
判別部８で判別された判別結果は、通信Ｉ／Ｆを介してエアバッグＥＣＵ１６に送信される。そして、静電式乗員検知システム１では、上記ステップ（１→６）を繰り返し行うよう設定されている。

（４）エアバッグ１７の制御について
エアバッグＥＣＵ１６は、乗員検知ＥＣＵ１４から受信した判別結果に基づいて、エアバッグ１７の状態を制御する。判別結果が「大人」である場合、エアバッグＥＣＵ１６は、エアバッグ１７を展開許可状態とする。展開許可状態とは、加速度センサにより衝突が検知された場合、エアバッグ１７を展開する状態である。つまり、エアバッグＥＣＵは、乗員が大人である場合、衝突が検知されるとエアバッグ１７が展開するように制御している。

一方、判別結果が「空席またはＣＲＳ」である場合、エアバッグＥＣＵ１６は、エアバッグ１７を展開禁止状態とする。展開禁止状態とは、エアバッグ１７の展開を禁止する状態であり、加速度センサが衝突を検知しても、エアバッグ１７は展開しない。つまり、エアバッグＥＣＵ１６は、シートが空席またはＣＲＳである場合、エアバッグ１７が展開しないように制御している。

エアバッグＥＣＵ１６は、静電式乗員検知システムによる正確な判別結果に基づいてエアバッグ１７を制御することができる。従って、乗員保護システム１００によれば、エアバッグ１７の誤作動を精度よく防止することができる。

以上の処理をまとめたフローチャートを図１２に示す。まず、乗員検知モードでの（Ｒｅ、Ｉｍ）と、被水検知モードでの（Ｒｅ_Ｌ、Ｉｍ_Ｌ）とが求まる。続いて、被液量Ｌが算出される。そして、（Ｒｅ、Ｉｍ、Ｌ）が「大人領域」であるか否かを判定する（図９）。大人領域であれば、大人と判別され、大人領域でなければ空席またはＣＲＳ（ＣＲＳ上の幼児）と判別される。そして、乗員が大人と判別された場合、エアバッグ展開許可状態となり、乗員が子供ＣＲＳと判別された場合、エアバッグ展開禁止状態となる。乗員保護システム１００では、上記処理が繰り返されている。

（５）その他
判別部８は、Ｉｍ−Ｌ特性（例えば図１０）で乗員を判別してもよい。つまり、判別部８は、第一アドミタンスのＩｍに応じて予め設定された２次元被液閾値（閾値Ｔ_ＩＬに相当）を記憶し、被液量推定部７で推定された被液量Ｌが、実虚成分算出部６で算出された第一アドミタンスのＩｍにおける２次元被液閾値の値より小さい場合、シートの乗員が大人であると判別する。被液量ＬのＲｅ方向への推移はＩｍに比べて小さく、例えば図１０に示すように、第一アドミタンスのサセプタンスＩｍおよび被液量Ｌに基づいて乗員を判別できる。ただし、Ｒｅを考慮したほうが判別精度は向上する。

また、被液量Ｌは、シート状況が（乾燥：空席）の場合を原点として算出されてもよい。つまり、被水の量が０ｍｌ且つ空席であるときの第二アドミタンスのコンダクタンスをＲｅ_Ｌ０、サセプタンスをＩｍ_Ｌ０とし、（Ｒｅ_Ｌ０、Ｉｍ_Ｌ０）を基準点として被液量Ｌを計算する。この場合、計算式は、Ｌ＝｛（Ｒｅ−Ｒｅ_Ｌ０）^２＋（Ｉｍ−Ｉｍ_Ｌ０）^２｝^１／２となる。これによれば、シート状況が何も変化していない（乾燥：空席）時において被液量Ｌは０となる（最小値を０とできる）。そして、被液量Ｌは、この（乾燥：空席）状況からの相対的な値として算出される。つまり、観念的に被液量を把握し易くなり、閾値等の設定も容易となる。これによっても、上記同様の効果を得ることができる。被液量Ｌは、第二アドミタンスのコンダクタンスＲｅ_ＬおよびサセプタンスＩｍ_Ｌに基づいて推定されればよく、上記のように、絶対量（アドミタンス等）であっても相対量であってもよい。

また、乗員保護システム１００は、警報装置（図示なし）を備えていてもよい。例えば、大量の被水により、電極間がショートしてしまった場合（検知不能の場合）に、警報装置は、乗員に異常であることを警告し、所定の異常処理（システム停止等）を行う。これにより、被水がシート表皮の保液量を大きく超えて電極間をショートされるなど、不測の事態が起きた場合でも対処可能となる。

静電式乗員検知システム１を含む乗員保護システム１００の構成を示す図である。 静電式乗員検知システム１の簡略化した回路構成を示す図である。 アンテナ電極部２の模式上面図である。 図３のＳ−Ｓ線断面図である。 アドミタンスのＩｍ−Ｒｅ特性を示す図である。 静電式乗員検知システム１の処理フローを表した図である。 第一アドミタンスのＲｅ−Ｉｍ特性を示す図である。 第二アドミタンスのＲｅ_Ｌ−Ｉｍ_Ｌ特性を示す図である。 Ｒｅ−Ｉｍ−Ｌ特性を示す図である。 図９のＥ−Ｅ線で切断したＩｍ−Ｌ特性を示す図である。 図９のＦ−Ｆ線で切断したＲｅ−Ｌ特性を示す図である。 処理フローチャートを示す図である。

符号の説明

１：静電式乗員検知システム、１００：乗員保護システム、
１４：乗員検知ＥＣＵ、
２：アンテナ電極部、２１：メイン電極、２２：サブ電極、２３：ガード電極、
３：電源部、４：切替部、５：アドミタンス算出部、６：実虚成分算出部、
７：被液量推定部、８：判別部、
９：シート、１２：車両ボディ、１６：エアバッグＥＣＵ、１７：エアバッグ

Claims (8)

1. 車両のシートに配置されるメイン電極と、前記メイン電極に近接して配置されるサブ電極とを有するアンテナ電極部と、
   前記アンテナ電極部に接続され、交流電圧を発生する電源部と、
   前記メイン電極と車両接地に導通する車両ボディとの間に電界を形成する乗員検知モードと、前記メイン電極と前記サブ電極との間に電界を形成する被水検知モードと、を切り替える切替部と、
   前記乗員検知モードにおいて、前記メイン電極と前記車両ボディとの間のインピーダンスに基づく第一アドミタンスを算出し、前記被水検知モードにおいて、前記メイン電極と前記サブ電極との間のインピーダンスに基づく第二アドミタンスを算出するアドミタンス算出部と、
   前記アドミタンス算出部で算出された前記第一アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスを算出し、前記第二アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスを算出する実虚成分算出部と、
   前記実虚成分算出部で算出された前記第二アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスに基づいて、前記シートの被液量を推定する被液量推定部と、
   前記実虚成分算出部で算出された前記第一アドミタンスのサセプタンス、および、前記被液量推定部で推定された前記被液量に基づいて、前記シートの乗員を判別する判別部と、
   を備えることを特徴とする静電式乗員検知システム。
2. 前記被液量は、
   前記第二アドミタンスのコンダクタンスを第一軸とし前記第二アドミタンスのサセプタンスを第二軸とした直交平面座標において、
   前記シートが空席かつ乾燥状態において予め算出された前記第二アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスを基準点とし、
   前記実虚成分算出部で算出された第二アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスの前記直交平面座標上の点と、前記直交座標平面上の前記基準点との距離に相当する値である請求項１に記載の静電式乗員検知システム。
3. 前記被液量は、前記第二アドミタンスの大きさである請求項１に記載の静電式乗員検知システム。
4. 前記アンテナ電極部は、
   車両接地に導通するシートフレームと前記メイン電極との間に前記メイン電極に離隔して対向配置され、前記乗員検知モードおよび前記被水検知モードにおいて、前記メイン電極と同電位に維持されるガード電極を備える請求項１〜３の何れか一項に記載の静電式乗員検知システム。
5. 前記判別部は、
   前記第一アドミタンスのサセプタンスに応じて予め設定された２次元被液閾値を記憶し、
   前記被液量推定部で推定された前記被液量が、前記実虚成分算出部で算出された前記第一アドミタンスのサセプタンスにおける前記２次元被液閾値の値より小さい場合、前記シートの乗員が大人であると判別する請求項１〜４の何れか一項に記載の静電式乗員検知システム。
6. 前記判別部は、さらに、前記実虚成分算出部で算出された前記第一アドミタンスのコンダクタンスにも基づいて、前記シートの乗員を判別する請求項１〜４の何れか一項に記載の静電式乗員検知システム。
7. 前記判別部は、
   前記第一アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスに応じて予め設定された３次元被液閾値を記憶し、
   前記被液量推定部で推定された前記被液量が、前記実虚成分算出部で算出された前記第一アドミタンスのコンダクタンスおよびサセプタンスにおける前記３次元被液閾値の値より小さい場合、前記シートの乗員が大人であると判別する請求項６に記載の静電式乗員検知システム。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の静電式乗員検知システムと、
   前記静電式乗員検知システムの判別結果に基づいて乗員保護装置を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とする乗員保護システム。