JP2010025815A - 静電容量式接触検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザがドアハンドルを引いた後ドアハンドルを元の位置に戻すことで静電容量センサの静電容量が増加したときにユーザがドアロックのためにドアハンドルに接触したと誤判断するのを防止する静電容量式接触検知装置の提供。
【解決手段】ドアハンドルに設けられたセンサ電極がセンサ電極付近の導体と協働してコンデンサを形成することにより構成される静電容量センサと、静電容量センサにおける静電容量の変化に基づき、ユーザがドアハンドルの表面に接触したことを検知する検知部とを備え、検知部は、静電容量センサの静電容量が第１の閾値より高い状態から低い状態に遷移する瞬間から、静電容量センサの静電容量が第２の閾値より低い状態から高い状態に遷移する瞬間までの時間を計測する時間計測部と、時間計測部で計測された時間が所定時間を超えたときに、ユーザがドアハンドルの表面に接触したと判断する接触判断部とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は静電容量式接触検知装置に関し、より詳しくは、ドアハンドル内に雨水が溜まった状態で、ユーザがドアを開けるためにドアハンドルを引くことで静電容量センサの静電容量が一旦減少し、その直後にドアハンドルの位置を元の位置に戻すことで静電容量センサの静電容量が増加したときに、ユーザがドアロックのためにドアハンドルに接触したと誤判断するのを防止することができる静電容量式接触検知装置に関する。

従来、車両の外側ドアハンドルに静電容量式接触検知装置を設け、当該接触検知装置による検知結果に応じてドアのロックおよびアンロックを行う技術が実現されている。この接触検知装置は、ドアハンドル内に設けたセンサ電極が当該電極近傍の導体と協働してコンデンサを形成し、このコンデンサの静電容量の変化量に基づいてユーザのドアハンドルへの接触を検知するものである。

しかしながら、降雨時には、外側ドアハンドルの表面に雨滴が付着することがある。外側ドアハンドルに雨滴が付着すると、導体である雨滴が電極を形成し、これによって上記コンデンサの静電容量が増加する。すると、接触検知装置は、雨滴による静電容量の増加をユーザの接触による静電容量の増加であると誤判断することがあった。このような誤判断があると、ユーザの意に反してドアがロックまたはアンロックされてしまうという問題があった。

そのような不都合を解消するための技術として、例えば特許文献１に記載の人体検知装置が提案されている。この人体検知装置は、ドアハンドル内に設けられたセンサ電極に相異なる周波数の交番電圧をそれぞれ印加し、各周波数に対する静電容量の変化に基づいて、ドアハンドルにユーザが接触したのか或いはドアハンドルの表面に雨滴が付着したのかを判定するように構成されている。

しかしながら、この人体検知装置を、ユーザがドアロックのためにドアハンドルに接触したことを検知する装置に適用した場合には以下の不都合が生じる可能性があった。
すなわち、ドアハンドルは止水処理が施されていないことが多いため、降雨時にはドアハンドル内に雨水が溜まることがある。ドアハンドル内に雨水が溜まると、その雨水が電極を形成し、静電容量センサの静電容量が大きくなる。ドアハンドル内に雨水が溜まって静電容量センサの静電容量が大きくなった状態において、ユーザがドアを開けるためにドアハンドルを引くと、ドアハンドルが手前側へ回動してセンサ電極とドアパネル（導体）間の距離が大きくなり、静電容量センサの静電容量が高い状態から低下する。そしてユーザがドアハンドルから手を放すと、ドアハンドルが元の位置へ回動してセンサ電極とドアパネル間の距離が元に戻り、静電容量センサの静電容量が高い状態に戻る。すると、この人体検知装置は、ユーザがドアハンドルから手を放したときの静電容量の増加をユーザがドアハンドルに接触したことに拠るものと誤判断する可能性があった。
特開２００６−２１１４２７号公報

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、ドアハンドル内に雨水が溜まった状態でユーザがドアを開けるためにドアハンドルを引くことで静電容量センサの静電容量が一旦減少し、その直後にドアハンドルの位置を元の位置に戻すことで静電容量センサの静電容量が増加したときに、ユーザがドアロックのためにドアハンドルに接触したと誤判断するのを防止することができる静電容量式接触検知装置の提供を目的とする。

本発明に係る静電容量式接触検知装置は、
車両外側のドアハンドルの表面にユーザが接触するとその接触を検知する静電容量式接触検知装置であって、
上記ドアハンドルに設けられたセンサ電極が当該センサ電極付近の導体と協働してコンデンサを形成することにより構成される静電容量センサと、
上記静電容量センサにおける静電容量の変化に基づき、ユーザが上記ドアハンドルの表面に接触したことを検知する検知部とを備え、
上記検知部は、
上記静電容量センサの静電容量が第１の閾値より高い状態から当該第１の閾値より低い状態に遷移する瞬間から、上記静電容量センサの静電容量が第２の閾値より低い状態から当該第２の閾値より高い状態に遷移する瞬間までの時間を計測する時間計測部と、
上記時間計測部で計測された上記時間が所定時間を超えたときに、ユーザが上記ドアハンドルの表面に接触したと判断する接触判断部とを含む、
ことを特徴とする。

本発明によれば、時間計測部は、静電容量センサの静電容量が第１の閾値より高い状態から当該第１の閾値より低い状態に遷移する瞬間から、静電容量センサの静電容量が第２の閾値より低い状態から当該第２の閾値より高い状態に遷移する瞬間までの時間を計測する。また、時間計測部で計測された時間が所定時間を超えたときに、ユーザがドアハンドルの表面に接触したと判断する。
つまり、時間計測部で計測された時間が所定時間を超えるか否かが、ユーザがドアロックのためにドアハンドルに接触したか否かの判断基準とされる。時間計測部で計測された時間が所定時間を超えた場合には、ドアロックのためにユーザがドアハンドルに接触したと判断される。時間計測部で計測された時間が所定時間を超えない場合には、ドアロックのためにユーザがドアハンドルに接触したとは判断されない。
よって、ドアハンドル内に雨水が溜まった状態でユーザがドアを開ける操作（ドアハンドルを引く）をしたときに、ユーザがドアをロックするためにドアハンドルに接触したと誤判断することが防止される。

本発明においては、
上記第１の閾値は、上記第２の閾値より低いことが好ましい。

ドアハンドル内に溜まっている雨水の量、ユーザがドアハンドルを引いたときのセンサ電極とドアパネル間の距離の変化量は、様々である。これらの量の大小に応じて静電容量の変化量は異なる。ドアハンドルを引く前の静電容量よりも、引いたドアハンドルを元の位置に戻したときの静電容量の方が低いことがある。この場合、第１の閾値を第２の閾値より高く設定しておけば、時間計測部はドアハンドルを引いたときの静電容量の低下をより確実に検知することができる。

本発明においては、
上記第１の閾値は、上記第２の閾値と等しくてもよい。

本発明によれば、ドアハンドル内に雨水が溜まった状態で、ユーザがドアを開けるためにドアハンドルを引くことで静電容量センサの静電容量が一旦減少し、その直後にドアハンドルの位置を元の位置に戻すことで静電容量センサの静電容量が増加したときに、ユーザがドアロックのためにドアハンドルに接触したと誤判断するのを防止することができる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、第１実施形態に係る静電容量式接触検知装置を示すブロック図である。図２は、第１実施形態における静電容量センサが設けられたドアハンドルを示す上面図である。図３は、第１実施形態における静電容量センサが設けられたドアハンドルを示す側面図である。図４は、第１実施形態に係る静電容量センサが設けられたドアハンドルを手前に引いた状態を示す上面図である。

第１実施形態に係る静電容量式接触検知装置１は、車両外側のドアハンドル２の表面にユーザが接触するとその接触を検知する静電容量式接触検知装置である。ドアハンドル２は、例えば合成樹脂製である。ドアを開くときは、ドアハンドル２の中央部を握ってドアハンドル２を手前側へ回動させる（図４参照）。ドアハンドル２から手を放すと、ドアハンドル２は自動的に元の位置へ戻る。なお、ロックされている状態のドアをアンロックさせるドアアンロック装置についての説明は省略する。
静電容量式接触検知装置１は、ドアロック装置９に接続されている。静電容量式接触検知装置１は、ドアハンドル２の前部上面または前部下面の少なくともいずれか一方にユーザの手が接触したことを検知し、接触検知信号をドアロック装置９に出力する。ドアロック装置９は、接触検知信号を入力したらドアをロックする。

静電容量式接触検知装置１は、静電容量センサ３と、検知部４とを備える。

静電容量センサ３は、ドアハンドル２内に設けられたセンサ電極５がセンサ電極５付近の導体と協働してコンデンサを形成することにより構成される。導体は、例えば、ドアハンドル２が取り付けられるドアパネル８やユーザの指である。センサ電極５は、ドアハンドル２の前部の上面側および下面側にそれぞれ設けられている。上面側のセンサ電極５は、ユーザがドアハンドル２の前部上面に接触したことを検知するためのものである。下面側のセンサ電極５（図３参照）は、ユーザがドアハンドル２の前部下面に接触したことを検知するためのものである。なお、図１では、上側のセンサ電極５のみを示し、下側のセンサ電極５の図示は省略している。

検知部４は、静電容量センサ３における静電容量の変化に基づき、ユーザがドアハンドル２の表面に接触したことを検知する。検知部４は、静電容量検知部１２と、時間計測部６と、接触判断部７とを含む。検知部４は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０内に設けられている。

静電容量検知部１２は、静電容量センサ３の静電容量を検知する。静電容量検知部１２の構成は特に限定されるものではないが、例えば以下の構成とすることができる。すなわち、静電容量検知部１２は、静電容量センサ３よりも大きな静電容量を有する基準容量コンデンサと、この基準容量コンデンサを充電する電源回路と、基準容量コンデンサに溜まった電荷を静電容量センサ３がフル充電されるまでセンサ電極５に放電させフル充電された時点で静電容量センサ３に溜まった電荷を外部に放電させる半導体スイッチと、基準容量コンデンサの蓄積電荷が半分になるまでに基準容量コンデンサから何回放電が行われたかをカウントするカウント手段と、そのカウント値に基づいて静電容量を算出する静電容量算出部とを備えた構成とすることができる。この例で示した静電容量検知部１２によれば、ユーザの接触によって静電容量センサ３の静電容量が大きくなると、一回で放電される電荷の量が増えるから、放電回数のカウント値は小さくなる。よって、静電容量検知部１２は、放電回数のカウント値に基づいて静電容量を算出することができる。

時間計測部６は、図５、６に例示されるように、静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣより高い状態から当該閾値ＴＨＣより低い状態に遷移する瞬間（時刻）ｔ１から、静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣより低い状態から当該閾値ＴＨＣより高い状態に遷移する瞬間（時刻）ｔ２までの時間α１を計測する。時刻ｔ２は、時刻ｔ１の後、静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣより低い状態から当該閾値ＴＨＣより高い状態に最初に遷移する時刻である。

図５は、ドアを開けるためにユーザがドアハンドル２の中央部を握ってドアハンドル２を手前に引いてから、ドアハンドル２の位置を元に戻すまでの静電容量センサ３の静電容量の変化（Ｃ１参照）を示す図である。
図５に示される例では、ドアハンドル２内に雨水が溜まって静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣより大きくなった状態において、ユーザがドアを開けるためにドアハンドル２を引くことでセンサ電極５とドアパネル８間の距離が大きくなり、静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣより小さくなっている。その後、ユーザがドアハンドル２から手を放すことでセンサ電極５とドアパネル８間の距離が元に戻り、静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣより高い状態に戻っている。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間α１は、予め設定された所定時間Ｔ１よりも短い。

図６は、ドアをロックするためにユーザがドアハンドル２の前部表面に手を触れた時の静電容量センサ３の静電容量の変化（Ｃ２参照）を示す図である。
図６に示される例では、ユーザがドアをロックするためにドアハンドル２の前部表面に手を触れることで静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣより大きくなり、ドアハンドル２から手を放すことで静電容量が閾値ＴＨＣより小さくなっている。その後、ユーザが再びドアをロックするためにドアハンドル２の前部表面に手を触れることで静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣより大きくなり、ドアハンドル２から手を放すことで静電容量が閾値ＴＨＣより小さくなっている。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間α１は、予め設定された所定時間Ｔ１よりも長い。
なお、ユーザが１回目にドアロック操作（ドアハンドルへの接触）をした時と、２回目にドアロック操作（ドアハンドルへの接触）をした時との間に、ドアハンドル２を手前に引く等のドアを開く操作がなされているが、ドアを開く操作では静電容量センサ３の静電容量は変化しない。ドアを開く操作についての説明は省略する。

接触判断部７は、時間計測部６で計測された時間α１が所定時間Ｔ１を超えたときに、ユーザがドアハンドル２の前部表面に接触したと判断する。所定時間Ｔ１は、ドアを開けるためにユーザがドアハンドル２を手前に引いている一般的な時間よりも長めに設定される。

次に、検知部４で実行される制御ルーチンの一例について、図７のフローチャートを参照しつつ説明する。図７に示されるルーチンは、その処理が終了する毎に繰り返し起動されるルーチンである。

まず、時間計測部６は、静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣより高い状態から当該閾値ＴＨＣより低い状態に遷移したか否かを判断する（ステップＳ１）。静電容量が閾値ＴＨＣより高い状態から当該閾値ＴＨＣより低い状態に遷移した場合は、その遷移した時刻ｔ１を始点とする時間α１の計測を開始する（ステップＳ２）。一方、静電容量が閾値ＴＨＣより高い状態から当該閾値ＴＨＣより低い状態に遷移しなかった場合は、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ２の後、時間計測部６は、静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣより低い状態から当該閾値ＴＨＣより高い状態に遷移したか否かを判断する（ステップＳ３）。静電容量が閾値ＴＨＣより低い状態から当該閾値ＴＨＣより高い状態に遷移した場合は、その遷移した時刻ｔ２を終点とする時間α１の計測を終了する（ステップＳ４）。一方、静電容量が閾値ＴＨＣより低い状態から当該閾値ＴＨＣより高い状態に遷移しなかった場合は、ステップＳ３に戻る。

ステップＳ４の後、接触判断部７は、時間計測部６で計測された時間α１が所定時間Ｔ１を超えたか否かを判断する（ステップＳ５）。時間α１が所定時間Ｔ１を超えた場合は、ドアをロックするためにユーザがドアハンドル２の前部表面に接触したと判断する（ステップＳ６）。一方、時間α１が所定時間Ｔ１を超えなかった場合は、ドアをロックするための接触がなかったと判断する（ステップＳ７）。この場合は、通常、ドアハンドル２内に雨水が溜まった状態でユーザがドアを開く操作をしただけだからである。以上が、このルーチンの処理である。

第１実施形態によれば、ドアハンドル２内に雨水が溜まった状態で、ユーザがドアを開けるためにドアハンドル２を引くことで静電容量センサ３の静電容量が一旦減少し、その直後にドアハンドル２から手を放してドアハンドル２の位置を元の位置に戻すことで静電容量センサ３の静電容量が増加したときに、ユーザがドアロックのためにドアハンドル２に接触したと誤判断することが防止される。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図８は、第２実施形態に係る静電容量式接触検知装置を示すブロック図である。図９は、ドアを開けるためにユーザがドアハンドルの中央部を握ってドアハンドルを手前に引いてからドアハンドルの位置を元に戻すまでの静電容量センサの静電容量の変化（Ｃ３参照）を示す図である。図１０は、ドアをロックするためにユーザがドアハンドルの前部表面に手を触れた時の静電容量センサの静電容量の変化（Ｃ２参照）を示す図である。図１１は、第２実施形態における検知部で実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。なお、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同様の符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態に係る静電容量式接触検知装置１１が第１実施形態と異なる点は、時間計測部６に代えて時間計測部６０が設けられている点と、接触判断部７に代えて接触判断部７０が設けられている点である。これにより、検知部４に代えて検知部４０が設けられる。

時間計測部６０は、図９、１０に例示されるように、静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣ１より高い状態から当該閾値ＴＨＣ１より低い状態に遷移する瞬間（時刻）ｔ３から、静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣ２より低い状態から当該閾値ＴＨＣ２より高い状態に遷移する瞬間（時刻）ｔ４までの時間α２を計測する。時刻ｔ４は、時刻ｔ３の後、静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣ２より低い状態から当該閾値ＴＨＣ２より高い状態に最初に遷移する時刻である。なお、図９、１０に示される例では閾値ＴＨＣ１は閾値ＴＨＣ２よりも高い値に設定されているが、閾値ＴＨＣ１は閾値ＴＨＣ２よりも低い値に設定することも可能である。

接触判断部７０は、時間計測部６０で計測された時間α２が所定時間Ｔ２を超えたときに、ユーザがドアハンドル２の前部表面に接触したと判断する。所定時間Ｔ２は、ドアを開けるためにユーザがドアハンドル２を手前に引いている一般的な時間よりも長めに設定される。

次に、検知部４０で実行される制御ルーチンの一例について、図１１のフローチャートを参照しつつ説明する。図１１に示されるルーチンは、その処理が終了する毎に繰り返し起動されるルーチンである。

まず、時間計測部６０は、静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣ１より高い状態から当該閾値ＴＨＣ１より低い状態に遷移したか否かを判断する（ステップＳ１）。静電容量が閾値ＴＨＣ１より高い状態から当該閾値ＴＨＣ１より低い状態に遷移した場合は、その遷移した時刻ｔ３を始点とする時間α２の計測を開始する（ステップＳ２）。一方、静電容量が閾値ＴＨＣ１より高い状態から当該閾値ＴＨＣ１より低い状態に遷移しなかった場合は、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ２の後、時間計測部６０は、静電容量センサ３の静電容量が閾値ＴＨＣ２より低い状態から当該閾値ＴＨＣ２より高い状態に遷移したか否かを判断する（ステップＳ３）。静電容量が閾値ＴＨＣ２より低い状態から当該閾値ＴＨＣ２より高い状態に遷移した場合は、その遷移した時刻ｔ４を終点とする時間α２の計測を終了する（ステップＳ４）。一方、静電容量が閾値ＴＨＣ２より低い状態から当該閾値ＴＨＣ２より高い状態に遷移しなかった場合は、ステップＳ３に戻る。

ステップＳ４の後、接触判断部７０は、時間計測部６０で計測された時間α２が所定時間Ｔ２を超えたか否かを判断する（ステップＳ５）。時間α２が所定時間Ｔ２を超えた場合は、ドアをロックするためにユーザがドアハンドル２の前部表面に接触したと判断する（ステップＳ６）。一方、時間α２が所定時間Ｔ２を超えなかった場合は、ドアをロックするための接触がなかったと判断する（ステップＳ７）。この場合は、通常、ドアハンドル２内に雨水が溜まった状態でユーザがドアを開く操作をしただけだからである。以上が、このルーチンの処理である。

第２実施形態によれば、ドアハンドル２内に雨水が溜まった状態で、ユーザがドアを開けるためにドアハンドル２を引くことで静電容量センサ３の静電容量が一旦減少し、その直後にドアハンドル２から手を放してその位置を元の位置に戻すことで静電容量センサ３の静電容量が増加したときに、ユーザがドアロックのためにドアハンドル２に接触したと誤判断することが防止される。また、ドアハンドル２を引く前と、引いたドアハンドル２を元の位置に戻した後とで静電容量センサ３の静電容量が異なる場合（図９参照）であっても、接触の誤検知を防止することができる。

本発明は、静電容量式接触検知装置からの接触検知信号に基づきドアロックを行うドアロック装置を備えたキーレスエントリーシステム等に利用可能である。

第１実施形態に係る静電容量式接触検知装置を示すブロック図 第１実施形態における静電容量センサが設けられたドアハンドルを示す上面図 第１実施形態における静電容量センサが設けられたドアハンドルを示す側面図 第１実施形態に係る静電容量センサが設けられたドアハンドルを手前に引いた状態を示す上面図 第１実施形態において、ドアを開けるためにユーザがドアハンドルの中央部を握ってドアハンドルを手前に引いてからドアハンドルの位置を元に戻すまでの静電容量センサの静電容量の変化を示す図 第１実施形態において、ドアをロックするためにユーザがドアハンドルの前部表面に手を触れた時の静電容量センサの静電容量の変化を示す図 第１実施形態における検知部で実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャート 第２実施形態に係る静電容量式接触検知装置を示すブロック図 第２実施形態において、ドアを開けるためにユーザがドアハンドルの中央部を握ってドアハンドルを手前に引いてからドアハンドルの位置を元に戻すまでの静電容量センサの静電容量の変化を示す図 第２実施形態において、ドアをロックするためにユーザがドアハンドルの前部表面に手を触れた時の静電容量センサの静電容量の変化を示す図 第２実施形態における検知部で実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャート

符号の説明

１，１１ 静電容量式接触検知装置
２ ドアハンドル
３ 静電容量センサ
４，４０ 検知部
５ センサ電極
６，６０ 時間計測部
７，７０ 接触判断部
８ ドアパネル
９ ドアロック装置
１２ 静電容量検知部

Claims (3)

1. 車両外側のドアハンドルの表面にユーザが接触するとその接触を検知する静電容量式接触検知装置であって、
   前記ドアハンドルに設けられたセンサ電極が当該センサ電極付近の導体と協働してコンデンサを形成することにより構成される静電容量センサと、
   前記静電容量センサにおける静電容量の変化に基づき、ユーザが前記ドアハンドルの表面に接触したことを検知する検知部とを備え、
   前記検知部は、
   前記静電容量センサの静電容量が第１の閾値より高い状態から当該第１の閾値より低い状態に遷移する瞬間から、前記静電容量センサの静電容量が第２の閾値より低い状態から当該第２の閾値より高い状態に遷移する瞬間までの時間を計測する時間計測部と、
   前記時間計測部で計測された前記時間が所定時間を超えたときに、ユーザが前記ドアハンドルの表面に接触したと判断する接触判断部とを含む、
   ことを特徴とする静電容量式接触検知装置。
2. 前記第１の閾値は、前記第２の閾値より低いことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式接触検知装置。
3. 前記第１の閾値は、前記第２の閾値と等しいことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式接触検知装置。

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