JP2011002250A - 静電式乗員検知装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】静電センサのメイン電極、サブ電極及びガード電極の各々のオープン故障及びショート故障を検出すること。
【解決手段】車両のシート内に互いに離隔状態に配置されたメイン電極31a及びサブ電極31cと、車両ボディとメイン電極31aとの間に離間して配置されたガード電極31bとを有する静電センサ31を有する。センサ特性計測部14は、静電センサ31の各電極31a〜31cに選択的に正弦波を印加状態とすると共に各電極31a〜31cを任意にオープン状態又は接地状態とし、これらの状態において各電極31a〜31cに発生する電流を選択して電圧値に変換し、また、正弦波の印加時に各電極31a〜31cの個々に流れる過電流を個々に検出する。CPU15は、センサ特性計測部14で検出された電圧値及び過電流の何れか1つ又は組合せに応じて、各電極31a〜31cにおけるオープン故障及びショート故障を判定する。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両において乗員の座部シートへの着席を検知する静電式乗員検知装置に関し、特に静電センサのオープン、ショート等の故障を検知することができる静電式乗員検知装置に関する。
従来、静電式乗員検知装置は、例えば特許文献1に記載されているように、車両の座部シートに配置されるメイン電極と、このメイン電極と縦並びに離間して配置されたサブ電極と、車両接地部に導通する車両ボディとメイン電極との間に離間して配置されたガード電極とを有する静電センサを備える。この静電センサで座部シート上の乗員等の静電容量を検出する場合、メイン電極とガード電極とを同電位として、メイン電極と車両ボディとの間に電界を形成して乗員等の静電容量を検出する。つまり、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乱れを電流又は電圧として静電センサから出力し、この出力された電流値又は電圧値に基づき、乗員検知ECU(電子制御ユニット)が乗員判別を行うようになっている。
このように静電センサで乗員等の静電容量を検出するが、静電センサ自体が故障している場合、乗員の誤判定に繋がる。そこで静電センサ自体の故障を検出する技術として特許文献1に記載の静電容量式乗員検知センサが有る。これは、乗員の着席を検知する乗員検知用電極と、乗員検知用電極に対向して配置され、着席時の乗員検知用電極と車両GND(グランド)に導通された座席フレームとの間の静電容量から非着席時の乗員検知電極と座席フレームとの間の静電容量を低減する容量低減電極とを備え、故障検知時に、乗員検知用電極と容量低減電極との間に電圧を印加し、乗員検知用電極と容量低減電極との間の静電容量を検出する。この検出時に乗員検知用電極と容量低減電極との何れかの配線が断線している場合に静電容量が未検知状態となる。これによって、乗員の非着席時にセンサの故障を検知可能となっている。
特開2006−242907号公報
しかし、上記の特許文献1に記載の乗員の検知センサ(静電センサ)では、乗員検知用電極と容量低減電極との何れかの配線が断線しているオープン故障の場合はセンサの故障を判断することができるが、その配線が他の導電部分に短絡しているショート故障の場合はそれを判断することができないという問題がある。
静電センサは、乗員等の静電容量を正確に検出する大切な役割を果たすので静電センサ自体の故障を検出することは非常に重要である。特に静電センサが、メイン電極、サブ電極及びガード電極を備えて構成される場合、各電極のオープン故障やショート故障を検出する必要がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、静電センサのメイン電極、サブ電極及びガード電極の各々のオープン故障及びショート故障を検出することができる静電式乗員検知装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、車両のシート内に配置されたメイン電極と、車両接地部に導通する車両ボディとメイン電極との間に離間して配置されたガード電極とを有する静電センサと、前記静電センサのメイン電極及びガード電極の各電極に選択的に交流電圧信号を印加状態とすると共に前記各電極を任意にオープン状態又は接地状態とし、これらの状態において前記各電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、また、前記交流電圧信号の印加時に前記各電極の個々に流れる過電流を個々に検出するセンサ特性計測部と、前記センサ特性計測部で検出された前記電圧値及び前記過電流の検出/未検出の結果の何れか1つ又は組合せに応じて、前記各電極におけるオープン故障、当該各電極に前記交流電圧信号を印加する信号源への接続電源の経路が他の導電部分に短絡する電源ショート故障又は接地故障を判定すると共に、メイン電極とガード電極間のショート故障を判定する演算制御手段とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、静電センサ自体の故障を検出することができ、この際、静電センサのメイン電極及びガード電極の各々のオープン故障及びショート故障を検出することができる。
請求項2に記載の発明は、前記静電センサは、更に前記車両シート内に前記メイン電極と離間して配置されたサブ電極を備え、前記センサ特性計測部は、前記静電センサのメイン電極、サブ電極及びガード電極の各電極に選択的に交流電圧信号を印加状態とすると共に前記各電極を任意にオープン状態又は接地状態とし、これらの状態において前記各電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、また、前記交流電圧信号の印加時に前記各電極の個々に流れる過電流を個々に検出し、前記演算制御手段は、当該センサ特性計測部で検出された前記電圧値及び前記過電流の検出/未検出の結果の何れか1つ又は組合せに応じて、前記各電極におけるオープン故障、当該各電極に前記交流電圧信号を印加する信号源への接続電源の経路が他の導電部分に短絡する電源ショート故障又は接地故障を判定すると共に、メイン電極とガード電極間のショート故障、メイン電極とサブ電極間のショート故障、又はガード電極とサブ電極間のショート故障を判定することを特徴とする。
この構成によれば、静電センサ自体の故障を検出することができ、この際、静電センサのメイン電極、サブ電極及びガード電極の各々のオープン故障及びショート故障を検出することができる。
請求項3に記載の発明は、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値を当該メイン電極の静電容量の測定値として前記演算制御手段で認識する第1の認識を行い、また、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極を接地状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値を当該メイン電極の静電容量の測定値として前記演算制御手段で認識する第2の認識を行い、また、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記ガード電極を接地状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識する第3の認識を行い、当該演算制御手段は、前記第1及び第2の認識における前記測定値が変化無しで、且つ前記第3の認識における前記過電流が未検出の場合に前記メイン電極がオープン故障と判定することを特徴とする。
この構成によれば、メイン電極のオープン故障を判定することができる。
請求項4に記載の発明は、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識し、当該演算制御手段は、前記過電流が検出と認識された場合に前記メイン電極が電源ショート故障又は接地故障と判定することを特徴とする。
この構成によれば、メイン電極の電源ショート故障又は接地故障を判定することができる。
請求項5に記載の発明は、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値を当該メイン電極の静電容量の測定値として前記演算制御手段で認識する第1の認識を行い、また、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記ガード電極をオープン状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値を当該メイン電極の静電容量の測定値として前記演算制御手段で認識する第2の認識を行い、当該演算制御手段は、前記第1及び第2の認識における前記測定値の差が予め定めた値よりも大きい場合に当該メイン電極と当該ガード電極間のショート故障と判定することを特徴とする。
この構成によれば、メイン電極とガード電極間のショート故障を判定することができる。
請求項6に記載の発明は、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極を接地状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識し、当該演算制御手段は、前記過電流が検出の場合に当該メイン電極と当該サブ電極間のショート故障と判定することを特徴とする。
この構成によれば、メイン電極とサブ電極間のショート故障を判定することができる。
請求項7に記載の発明は、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記ガード電極を接地状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識し、当該演算制御手段は、前記過電流が未検出の場合に前記ガード電極がオープン故障と判定することを特徴とする。
この構成によれば、ガード電極のオープン故障を判定することができる。
請求項8に記載の発明は、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極を接地状態とし、この状態で当該ガード電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識し、当該演算制御手段は、前記過電流が検出の場合に前記ガード電極が電源ショート故障又は接地故障と判定することを特徴とする。
この構成によれば、ガード電極の電源ショート故障又は接地故障を判定することができる。
請求項9に記載の発明は、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極を接地状態とし、この状態で当該ガード電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識し、当該演算制御手段は、前記過電流が検出の場合に当該ガード電極と当該サブ電極間のショート故障と判定することを特徴とする。
この構成によれば、ガード電極とサブ電極間のショート故障を判定することができる。
請求項10に記載の発明は、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値を当該メイン電極の静電容量の測定値として前記演算制御手段で認識する第1の認識を行い、また、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極を接地状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値を当該メイン電極の静電容量の測定値として前記演算制御手段で認識する第2の認識を行い、当該演算制御手段は、前記第1及び第2の認識における前記測定値の差が予め定めた値以内の場合に当該サブ電極のオープン故障と判定することを特徴とする。
この構成によれば、サブ電極のオープン故障を判定することができる。
請求項11に記載の発明は、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極をオープン状態、前記ガード電極及び前記サブ電極に前記交流電圧信号を印加状態とし、この状態で当該サブ電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識し、当該演算制御手段は、前記過電流が検出の場合に前記サブ電極が電源ショート故障又は接地故障と判定することを特徴とする。
この構成によれば、サブ電極の電源ショート故障又は接地故障を判定することができる。
本発明の実施形態に係る静電式乗員検知装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態の静電式乗員検知装置による故障モード判定時の動作を説明するための表を示す図である。 本実施形態の静電式乗員検知装置によるメイン電極のオープン故障の判定動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の静電式乗員検知装置によるメイン電極の電源ショート故障の判定動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の静電式乗員検知装置によるメイン−ガード電極間ショート故障の判定動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の静電式乗員検知装置によるメイン−サブ電極間ショート故障の判定動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の静電式乗員検知装置によるガード電極のオープン故障の判定動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の静電式乗員検知装置によるガード電極の電源ショート故障の判定動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の静電式乗員検知装置によるガード−サブ電極間ショート故障の判定動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の静電式乗員検知装置によるサブ電極のオープン故障の判定動作を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の静電式乗員検知装置によるサブ電極の電源ショート故障の判定動作を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
図1は、本発明の実施形態に係る静電式乗員検知装置の構成を示すブロック図である。図1に示す静電式乗員検知装置10は、乗員検知ECU11と、乗員検知ECU11に接続された静電センサ31とを備える。静電センサ31は、図示せぬ車両の座部シートに配置されたメイン電極31aと、このメイン電極31aの座部シート前方側に離間して配置されたサブ電極31cと、図示せぬ車両接地部に導通する車両GND(グランド)である車両ボディとメイン電極31aとの間に離間して配置されたガード電極31bとを有して構成されている。
乗員検知ECU11は、センサ特性計測部14及び演算制御手段としてのCPU15を備え、センサ特性計測部14が、メイン電極接続スイッチ13a1、ガード電極接続スイッチ13b1及びサブ電極接続スイッチ13c1、並びにメイン電極接地スイッチ13a2、ガード電極接地スイッチ13b2及びサブ電極接地スイッチ13c2を有する切換部13と、この切換部13の各接続スイッチ13a1〜13c1に接続された電流検出抵抗器RSa,RSb,RScと、これら電流検出抵抗器RSa〜RScに接続されたドライバとしてのオペアンプ42a,42b,42cと、これらオペアンプ42a〜42cの非反転入力端子に接続された信号源VSGとを備える。更に、各電流検出抵抗器RSa〜RScの各々の両端に接続され、何れかの両端を選択するマルチプレクサ43と、マルチプレクサ43で選択された電流検出抵抗器(RSa〜RScの何れか)に流れる電流を検出する電流検出部44と、電流検出部44で検出された電流値を電圧値に変換する電圧変換部45と、電流検出抵抗器RSaの両端の電位を検出してメイン電極31aに流れる過電流を検出するメイン過電流検出部46aと、電流検出抵抗器RSbの両端の電位を検出してガード電極31bに流れる過電流を検出するガード過電流検出部46bと、電流検出抵抗器RScの両端の電位を検出してサブ電極31cに流れる過電流を検出するサブ過電流検出部46cとを備えて構成されている。また、信号源VSGは、乗員検知ECU11の外部の車両バッテリ50にワイヤハーネスで接続されている。
この構成では、メイン電極接地スイッチ13a2、ガード電極接地スイッチ13b2及びサブ電極接地スイッチ13c2が車両GNDに接続されていないオフの場合に、メイン電極接続スイッチ13a1、ガード電極接続スイッチ13b1及びサブ電極接続スイッチ13c1を任意にオンとして信号源VSGから正弦波を、各オペアンプ42a〜42c及び各電流検出抵抗器RSa〜RScを介して静電センサ31に印加すると、静電センサ31に載置された乗員のインピーダンスに応じて、各電流検出抵抗器RSa〜RScに電位差が発生する。
これらの電位差をマルチプレクサ43で順次選択して電流検出部44へ出力し、これにより電流検出部44で検出される電流値を電圧変換部45で電圧値に変換する。これによってメイン電極31a、ガード電極31b及びサブ電極31cの個々又は組み合わせで検出される各静電容量が電圧値として測定されるようになっている。更に、その各静電容量の測定値をCPU15で加算等の処理を行って乗員判定データとするようになっている。
CPU15は、その乗員判定データから座部シート上に検出物体が無い(空席)か、CRS(年少者拘束システム)であるか、子供であるか、大人であるかを判定し、アブソーバ展開及び非展開であるかの判定結果をアブソーバECUに送信する。このアブソーバECUでは、その判定結果をもとに、車両が衝突した際の衝突判定結果とともに、助手席アブソーバの展開/非展開制御を行うようになっている。
上記のように切換部13を切り換えて、静電センサ31から発生する電気力線により静電容量を測定する。つまり、信号源VSGからの供給信号(正弦波)に応じて各電流検出抵抗器RSa〜RScに流れる電流を、電圧に変換して行う。乗員の判別は、切換部13がメイン電極31aとガード電極31bを選択する状態となった場合に、メイン電極31aと車両GND間に発生する静電容量に応じてCPU15で判別し、また、サブ電極31cとガード電極31bを選択する状態となった場合に、サブ電極31cと車両GND間に発生する静電容量に応じてCPU15で判別するようになっている。更に、切換部13がメイン電極31a、ガード電極31b及びサブ電極31cを選択する状態となった場合に、メイン電極31aとサブ電極31c間に発生する静電容量に応じてCPU15でシート33への被水を判別するようになっている。
本実施形態の特徴は、センサ特性計測部14を上記構成とし、CPU15が、静電センサ12への正弦波の印加時に切換部13の切り換えにより電圧変換部45で検出されるメイン電極31a、ガード電極31b及びサブ電極31cの各電圧値と、メイン過電流検出部46a、ガード過電流検出部46b及びサブ過電流検出部46cの各々で検出される各過電流とを認識し、この認識に応じて静電センサ31のオープン故障及びショート故障を判定するようにした点にある。
この静電センサ31の故障モードは、図2の1列目と2列目に示すように、メイン電極31aに関して、オープン故障、電源ショート故障、GNDショート故障(接地故障)、メイン−ガード電極間ショート故障、メイン−サブ電極間ショート故障の各モードがある。また、ガード電極31bに関して、オープン故障、電源ショート故障、GNDショート故障、ガード−サブ電極間ショート故障の各モードが有る。更に、サブ電極31cに関して、オープン故障、電源ショート故障、GNDショート故障の各モードがある。但し、電源ショート故障とは、メイン電極31a、ガード電極31b及びサブ電極31cの何れかに正弦波を印加する信号源VSGに接続された車両バッテリ50から延びるワイヤハーネス等の配線経路が他の導電部分に短絡した状態である。
次に、静電式乗員検知装置10による故障モード判定時の動作を、図2及び図3〜図11に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、図3を参照して、メイン電極31aのオープン故障の判定を行う。ステップS1において、静電式乗員検知装置10が初期状態であるとする。これは、切換部13のメイン電極接続スイッチ13a1、ガード電極接続スイッチ13b1及びサブ電極接続スイッチ13c1の全てがオフ、メイン電極接地スイッチ13a2、ガード電極接地スイッチ13b2及びサブ電極接地スイッチ13c2の全てがオフであることによって、メイン電極31a、ガード電極31b及びサブ電極31cがオープン状態であるとする。
ステップS2において、メイン電極接続スイッチ13a1及びガード電極接続スイッチ13b1の双方をオンとする。ステップS3において、メイン電極31a及びガード電極31bの双方に信号源VSGから正弦波を印加する。この正弦波の印加状態においてサブ電極31cはオープン状態である。従って、各電極31a〜31cは、図2のNo.1aに示す各電極状態となり、ステップS4において、マルチプレクサ43でメイン電極31aに接続された電流検出抵抗器RSaの両端を選択すると、ステップS5において、電圧変換部45でメイン電極31aの静電容量に応じた電圧値が検出され、この電圧値がメイン電極31aの静電容量の測定値としてCPU15で認識される。
次に、ステップS6において、サブ電極接地スイッチ13c2をオンとしてサブ電極31cを接地状態とする。これによって各電極状態はNo.1bに示すように、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波が印加状態、サブ電極31cが接地状態となる。この状態でステップS7において、電圧変換部45でメイン電極31aの電圧値が検出され、これが測定値としてCPU15で認識される。
次に、ステップS8において、ガード電極接続スイッチ13b1をオフ、ガード電極接地スイッチ13b2をオン、サブ電極接地スイッチ13c2をオフとする。これによって、No.1cに示すように各電極状態が、メイン電極31aに正弦波が印加状態、ガード電極31bが接地状態、サブ電極31cがオープン状態となる。この状態において、ステップS9において、メイン過電流検出部46aでの検出状態がCPU15で認識される。
ステップS10において、CPU15は、各認識によって、No.1aと1bとの状態で測定値が変化無しで、且つNo.1cの状態で過電流未検出の場合に、メイン電極31aがオープン故障と判定する。これ以外の場合はオープン故障でないと判定する。この判定後、切換部13を初期状態に戻す。
次に、図4を参照して、メイン電極31aの電源ショート故障の判定を行う。ステップS11の初期状態以降、ステップS12において、メイン電極接続スイッチ13a1及びガード電極接続スイッチ13b1の双方をオンとし、ステップS13において、メイン電極31a及びガード電極31bの双方に信号源VSGから正弦波を印加する。これによってNo.2aの各電極状態に示すように、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波が印加状態、サブ電極31cがオープン状態となる。この状態でステップS14において、CPU15で、メイン過電流検出部46aの検出状態を認識する。ステップS15において、CPU15は、その認識が過電流検出の場合に、メイン電極31aが電源ショート故障と判定する。これ以外の場合は電源ショート故障でないと判定する。この判定後、切換部13を初期状態に戻す。
これと同様に図4を参照して、メイン電極31aのGNDショート故障の判定を行う。即ち、ステップS11の初期状態以降、ステップS12において、メイン電極接続スイッチ13a1及びガード電極接続スイッチ13b1の双方をオンとし、ステップS13において、メイン電極31a及びガード電極31bの双方に信号源VSGから正弦波を印加する。これによってNo.3aの各電極状態に示すように、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波が印加状態、サブ電極31cがオープン状態となる。この状態でステップS14において、CPU15で、メイン過電流検出部46aの検出状態を認識する。ステップS15において、CPU15は、その認識が過電流検出の場合に、メイン電極31aがGNDショート故障と判定する。これ以外の場合はGNDショート故障でないと判定する。この判定後、切換部13を初期状態に戻す。
次に、図5を参照して、メイン−ガード電極間ショート故障の判定を行う。ステップS21の初期状態以降、ステップS22において、メイン電極接続スイッチ13a1及びガード電極接続スイッチ13b1の双方をオンとし、ステップS23において、メイン電極31a及びガード電極31bの双方に信号源VSGから正弦波を印加する。これによってNo.4aの各電極状態に示すように、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波が印加状態、サブ電極31cがオープン状態となる。この状態でステップS24において、マルチプレクサ43でメイン電極31aに接続された電流検出抵抗器RSaの両端を選択すると、ステップS25において、電圧変換部45でメイン電極31aの静電容量に応じた電圧値が検出され、この電圧値がメイン電極31aの静電容量の測定値としてCPU15で認識される。
次に、ステップS26において、ガード電極接続スイッチ13b1をオフとする。これによってNo.4bの各電極状態に示すように、メイン電極31aに正弦波が印加状態、ガード電極31b及びサブ電極31cがオープン状態となる。この状態でステップS27において、電圧変換部45でメイン電極31aの電圧値が検出され、これが測定値としてCPU15で認識される。ステップS28において、CPU15は、各認識によって、No.4aの状態での測定値と、4bの状態での測定値との差が予め定めた値よりも大きい場合にメイン−ガード電極間ショート故障と判定する。これ以外の場合はメイン−ガード電極間ショート故障でないと判定する。この判定後、切換部13を初期状態に戻す。
次に、図6を参照して、メイン−サブ電極間ショート故障の判定を行う。ステップS31の初期状態以降、ステップS32において、メイン電極接続スイッチ13a1及びガード電極接続スイッチ13b1の双方をオンとし、ステップS33において、メイン電極31a及びガード電極31bの双方に信号源VSGから正弦波を印加する。また、ステップS34において、サブ電極接地スイッチ13c2をオンとする。これによってNo.5aの各電極状態に示すように、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波が印加状態、サブ電極31cが接地状態となる。この状態でステップS35において、CPU15で、メイン過電流検出部46aの検出状態を認識する。ステップS36において、CPU15は、その認識が過電流検出の場合に、メイン−サブ電極間ショート故障と判定する。これ以外の場合はメイン−サブ電極間ショート故障でないと判定する。この判定後、切換部13を初期状態に戻す。
次に、図7を参照して、ガード電極31bのオープン故障の判定を行う。ステップS41の初期状態以降、ステップS42において、メイン電極接続スイッチ13a1をオンとし、ステップS43において、メイン電極31aを正弦波の印加状態とし、ステップS44において、ガード電極接地スイッチ13b2をオンとしてガード電極31bを接地状態とする。これによってNo.6aの各電極状態に示すように、メイン電極31aに正弦波が印加状態、ガード電極31bが接地状態、サブ電極31cがオープン状態となる。この状態でステップS45において、CPU15で、メイン過電流検出部46aの検出状態を認識する。ステップS46において、CPU15は、その認識が過電流検出の場合に、ガード電極31bがオープン故障と判定する。これ以外の場合はオープン故障でないと判定する。この判定後、切換部13を初期状態に戻す。
次に、図8を参照して、ガード電極31bの電源ショート故障の判定を行う。ステップS51の初期状態以降、ステップS52において、メイン電極接続スイッチ13a1及びガード電極接続スイッチ13b1の双方をオンとし、ステップS53において、メイン電極31a及びガード電極31bの双方を正弦波の印加状態とする。これによってNo.7aの各電極状態に示すように、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波が印加状態、サブ電極31cがオープン状態となる。この状態でステップS54において、CPU15で、ガード過電流検出部46bの検出状態を認識する。ステップS55において、CPU15は、その認識が過電流検出の場合に、ガード電極31bが電源ショート故障と判定する。これ以外の場合は電源ショート故障でないと判定する。この判定後、切換部13を初期状態に戻す。
これと同様に図8を参照して、ガード電極31bのGNDショート故障の判定を行う。即ち、ステップS51の初期状態以降、ステップS52において、メイン電極接続スイッチ13a1及びガード電極接続スイッチ13b1の双方をオンとし、ステップS53において、メイン電極31a及びガード電極31bの双方を正弦波の印加状態とする。これによってNo.8aの各電極状態に示すように、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波が印加状態、サブ電極31cがオープン状態となる。この状態でステップS54において、CPU15で、ガード過電流検出部46bの検出状態を認識する。ステップS55において、CPU15は、その認識が過電流検出の場合に、ガード電極31bがGNDショート故障と判定する。これ以外の場合はGNDショート故障でないと判定する。この判定後、切換部13を初期状態に戻す。
次に、図9を参照して、ガード−サブ電極間ショート故障の判定を行う。ステップS61の初期状態以降、ステップS62において、メイン電極接続スイッチ13a1及びガード電極接続スイッチ13b1の双方をオンとし、ステップS63において、メイン電極31a及びガード電極31bの双方を正弦波の印加状態とし、また、ステップS64において、サブ電極接地スイッチ13c2をオンとしてサブ電極31cを接地状態とする。これによってNo.9aの各電極状態に示すように、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波が印加状態、サブ電極31cが接地状態となる。この状態でステップS65において、CPU15で、ガード過電流検出部46bの検出状態を認識する。ステップS66において、CPU15は、その認識が過電流検出の場合に、ガード−サブ電極間ショート故障と判定する。これ以外の場合はガード−サブ電極間ショート故障でないと判定する。この判定後、切換部13を初期状態に戻す。
次に、図10を参照して、サブ電極31cのオープン故障の判定を行う。ステップS71の初期状態以降、ステップS72において、メイン電極接続スイッチ13a1及びガード電極接続スイッチ13b1の双方をオンとし、ステップS73において、双方を正弦波の印加状態とする。これによってNo.10aの各電極状態に示すように、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波が印加状態、サブ電極31cがオープン状態となる。この状態でステップS74において、マルチプレクサ43でメイン電極31aに接続された電流検出抵抗器RSaの両端を選択すると、ステップS75において、電圧変換部45でメイン電極31aの静電容量に応じた電圧値が検出され、この電圧値がメイン電極31aの静電容量の測定値としてCPU15で認識される。
次に、ステップS76において、サブ電極接地スイッチ13c2をオンとしてサブ電極31cを接地状態とする。これによってNo.10bの各電極状態に示すように、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波が印加状態、サブ電極31cが接地状態となる。この状態でステップS77において、電圧変換部45でメイン電極31aの電圧値が検出され、これが測定値としてCPU15で認識される。ステップS78において、CPU15は、各認識によって、No.10aの状態での測定値と、10bの状態での測定値との差が予め定めた値以内の場合にサブ電極31cがオープン故障と判定する。これ以外の場合はオープン故障でないと判定する。この判定後、切換部13を初期状態に戻す。
次に、図11を参照して、サブ電極31cの電源ショート故障の判定を行う。ステップS81の初期状態以降、ステップS82において、メイン電極31aはオープン状態のままで、ガード電極接続スイッチ13b1及びサブ電極接続スイッチ13c1の双方をオンとし、ステップS83において、ガード電極31b及びサブ電極31cの双方を正弦波の印加状態とする。これによってNo.11aの各電極状態に示すように、メイン電極31aがオープン状態、ガード電極31b及びサブ電極31cに正弦波が印加状態となる。この状態でステップS84において、CPU15で、サブ過電流検出部46cの検出状態を認識する。ステップS85において、CPU15は、その認識が過電流検出の場合に、サブ電極31cが電源ショート故障と判定する。これ以外の場合は電源ショート故障でないと判定する。この判定後、切換部13を初期状態に戻す。
これと同様に図8を参照して、サブ電極31cのGNDショート故障の判定を行う。即ち、ステップS81の初期状態以降、ステップS82において、メイン電極31aはオープン状態のままで、ガード電極接続スイッチ13b1及びサブ電極接続スイッチ13c1の双方をオンとし、ステップS83において、ガード電極31b及びサブ電極31cの双方を正弦波の印加状態とする。これによってNo.12aの各電極状態に示すように、メイン電極31aがオープン状態、ガード電極31b及びサブ電極31cに正弦波が印加状態となる。この状態でステップS84において、CPU15で、サブ過電流検出部46cの検出状態を認識する。ステップS85において、CPU15は、その認識が過電流検出の場合に、サブ電極31cがGNDショート故障と判定する。これ以外の場合はGNDショート故障でないと判定する。この判定後、切換部13を初期状態に戻す。
以上によって、メイン電極31a、ガード電極31b及びサブ電極31cに係るオープン故障及びショート故障を判定するが、上記の各判定結果は、図示せぬ表示手段に人に認識可能な状態で表示されるようにしても良い。
このような構成の本実施形態による静電式乗員検知装置10によれば、車両のシート内に互いに離隔状態に配置されたメイン電極31a及びサブ電極31cと、車両接地部に導通する車両ボディとメイン電極31aとの間に離間して配置されたガード電極31bとを有する静電センサ31を有する。また、静電センサ31のメイン電極31a、サブ電極31c及びガード電極31bの各電極31a〜31cに選択的に正弦波を印加状態とすると共に各電極31a〜31cを任意にオープン状態又は接地状態とし、これらの状態において各電極31a〜31cに発生する電流を選択して電圧値に変換し、また、正弦波の印加時に各電極31a〜31cの個々に流れる過電流を個々に検出するセンサ特性計測部14を有する。更に、センサ特性計測部14で検出された電圧値及び過電流の何れか1つ又は組合せに応じて、各電極31a〜31cにおけるオープン故障、各電極31a〜31cに正弦波を印加する信号源への接続電源の経路が他の導電部分に短絡する電源ショート故障又はGNDショート故障を判定すると共に、メイン電極31aとガード電極31b間のショート故障、メイン電極31aとサブ電極31c間のショート故障、又はガード電極31bとサブ電極31c間のショート故障を判定するCPU15を有する。
この構成によって、静電センサ31自体の故障を検出することができ、この際、静電センサ31のメイン電極31a、サブ電極31c及びガード電極31bの各々のオープン故障及びショート故障を検出することができる。
但し、静電センサ12がサブ電極31cを備えない構成であっても良い。この場合は、メイン電極31a及びガード電極31bの各々のオープン故障及びショート故障を検出することができる。
また、静電式乗員検知装置10において、センサ特性計測部14が、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波を印加状態、サブ電極31cをオープン状態とし、この状態でメイン電極31aに発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値をメイン電極31aの静電容量の測定値としてCPU15で認識する第1の認識を行う。また、センサ特性計測部14が、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波を印加状態、サブ電極31cを接地状態とし、この状態でメイン電極31aに発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値をメイン電極31aの静電容量の測定値としてCPU15で認識する第2の認識を行う。更に、センサ特性計測部14が、メイン電極31aに正弦波を印加状態、ガード電極31bを接地状態、サブ電極31cをオープン状態とし、この状態でメイン電極31aに発生する過電流の検出/未検出をCPU15で認識する第3の認識を行う。そして、CPU15が、第1及び第2の認識における測定値が変化無しで、且つ第3の認識における過電流が未検出の場合にメイン電極31aがオープン故障と判定するようにした。これによって、メイン電極31aのオープン故障を判定することができる。
また、静電式乗員検知装置10において、センサ特性計測部14が、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波を印加状態、サブ電極31cをオープン状態とし、この状態でメイン電極31aに発生する過電流の検出/未検出をCPU15で認識し、CPU15は、過電流が検出と認識された場合にメイン電極31aが電源ショート故障又はGNDショート故障と判定するようにした。これによって、メイン電極31aの電源ショート故障又はGNDショート故障を判定することができる。
また、静電式乗員検知装置10は、センサ特性計測部14が、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波を印加状態、サブ電極31cをオープン状態とし、この状態でメイン電極31aに発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値をメイン電極31aの静電容量の測定値としてCPU15で認識する第1の認識を行う。また、センサ特性計測部14が、メイン電極31aに正弦波を印加状態、ガード電極31bをオープン状態、サブ電極31cをオープン状態とし、この状態でメイン電極31aに発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値をメイン電極31aの静電容量の測定値としてCPU15で認識する第2の認識を行う。そして、CPU15が、第1及び第2の認識における測定値の差が予め定めた値よりも大きい場合にメイン電極31aとガード電極31b間のショート故障と判定するようにした。これによって、メイン電極31aとガード電極31b間のショート故障を判定することができる。
また、静電式乗員検知装置10は、センサ特性計測部14が、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波を印加状態、サブ電極31cを接地状態とし、この状態でメイン電極31aに発生する過電流の検出/未検出をCPU15で認識し、CPU15が、過電流が検出の場合にメイン電極31aとサブ電極31c間のショート故障と判定するようにした。これによって、メイン電極31aとサブ電極31c間のショート故障を判定することができる。
また、静電式乗員検知装置10は、センサ特性計測部14が、メイン電極31aに正弦波を印加状態、ガード電極31bを接地状態、サブ電極31cをオープン状態とし、この状態でメイン電極31aに発生する過電流の検出/未検出をCPU15で認識し、CPU15が、過電流が未検出の場合にガード電極31bがオープン故障と判定するようにした。これによって、ガード電極31bのオープン故障を判定することができる。
また、静電式乗員検知装置10は、センサ特性計測部14が、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波を印加状態、サブ電極31cを接地状態とし、この状態でガード電極31bに発生する過電流の検出/未検出をCPU15で認識し、CPU15が、過電流が検出の場合にガード電極31bが電源ショート故障又はGNDショート故障と判定するようにした。これによって、ガード電極31bの電源ショート故障又はGNDショート故障を判定することができる。
また、静電式乗員検知装置10は、センサ特性計測部14が、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波を印加状態、サブ電極31cを接地状態とし、この状態でガード電極31bに発生する過電流の検出/未検出をCPU15で認識し、CPU15が、過電流が検出の場合にガード電極31bとサブ電極31c間のショート故障と判定するようにした。これによって、ガード電極31bとサブ電極31c間のショート故障を判定することができる。
また、静電式乗員検知装置10は、センサ特性計測部14が、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波を印加状態、サブ電極31cをオープン状態とし、この状態でメイン電極31aに発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値をメイン電極31aの静電容量の測定値としてCPU15で認識する第1の認識行う。また、センサ特性計測部14が、メイン電極31a及びガード電極31bに正弦波を印加状態、サブ電極31cを接地状態とし、この状態でメイン電極31aに発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値をメイン電極31aの静電容量の測定値としてCPU15で認識する第2の認識を行う。そして、CPU15が、第1及び第2の認識における測定値の差が予め定めた値以内の場合にサブ電極31cのオープン故障と判定するようにした。これによって、サブ電極31cのオープン故障を判定することができる。
また、静電式乗員検知装置10は、センサ特性計測部14が、メイン電極31aをオープン状態、ガード電極31b及びサブ電極31cに正弦波を印加状態とし、この状態でサブ電極31cに発生する過電流の検出/未検出をCPU15で認識し、CPU15が、過電流が検出の場合にサブ電極31cが電源ショート故障又はGNDショート故障と判定するようにした。これによって、サブ電極31cの電源ショート故障又はGNDショート故障を判定することができる。
10 静電式乗員検知装置
11 乗員検知ECU
13 切換部
13a1 メイン電極接続スイッチ
13b1 ガード電極接続スイッチ
13c1 サブ電極接続スイッチ
13a2 メイン電極接地スイッチ
13b2 ガード電極接地スイッチ
13c2 サブ電極接地スイッチ
14 センサ特性計測部
15 CPU
31 静電センサ
31a メイン電極
31b ガード電極
31c サブ電極
42a,42b,42c オペアンプ
43 マルチプレクサ
44 電流検出部
45 電圧変換部
46a メイン過電流検出部
46b ガード過電流検出部
46c サブ過電流検出部
50 車両バッテリ
RSa,RSb,RSc 電流検出抵抗器

Claims (11)

  1. 車両のシート内に配置されたメイン電極と、車両接地部に導通する車両ボディとメイン電極との間に離間して配置されたガード電極とを有する静電センサと、
    前記静電センサのメイン電極及びガード電極の各電極に選択的に交流電圧信号を印加状態とすると共に前記各電極を任意にオープン状態又は接地状態とし、これらの状態において前記各電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、また、前記交流電圧信号の印加時に前記各電極の個々に流れる過電流を個々に検出するセンサ特性計測部と、
    前記センサ特性計測部で検出された前記電圧値及び前記過電流の検出/未検出の結果の何れか1つ又は組合せに応じて、前記各電極におけるオープン故障、当該各電極に前記交流電圧信号を印加する信号源への接続電源の経路が他の導電部分に短絡する電源ショート故障又は接地故障を判定すると共に、メイン電極とガード電極間のショート故障を判定する演算制御手段と
    を備えることを特徴とする静電式乗員検知装置。
  2. 前記静電センサは、更に前記車両シート内に前記メイン電極と離間して配置されたサブ電極を備え、
    前記センサ特性計測部は、前記静電センサのメイン電極、サブ電極及びガード電極の各電極に選択的に交流電圧信号を印加状態とすると共に前記各電極を任意にオープン状態又は接地状態とし、これらの状態において前記各電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、また、前記交流電圧信号の印加時に前記各電極の個々に流れる過電流を個々に検出し、
    前記演算制御手段は、当該センサ特性計測部で検出された前記電圧値及び前記過電流の検出/未検出の結果の何れか1つ又は組合せに応じて、前記各電極におけるオープン故障、当該各電極に前記交流電圧信号を印加する信号源への接続電源の経路が他の導電部分に短絡する電源ショート故障又は接地故障を判定すると共に、メイン電極とガード電極間のショート故障、メイン電極とサブ電極間のショート故障、又はガード電極とサブ電極間のショート故障を判定することを特徴とする請求項1に記載の静電式乗員検知装置。
  3. 前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値を当該メイン電極の静電容量の測定値として前記演算制御手段で認識する第1の認識を行い、また、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極を接地状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値を当該メイン電極の静電容量の測定値として前記演算制御手段で認識する第2の認識を行い、また、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記ガード電極を接地状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識する第3の認識を行い、当該演算制御手段は、前記第1及び第2の認識における前記測定値が変化無しで、且つ前記第3の認識における前記過電流が未検出の場合に前記メイン電極がオープン故障と判定することを特徴とする請求項2に記載の静電式乗員検知装置。
  4. 前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識し、当該演算制御手段は、前記過電流が検出と認識された場合に前記メイン電極が電源ショート故障又は接地故障と判定することを特徴とする請求項2に記載の静電式乗員検知装置。
  5. 前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値を当該メイン電極の静電容量の測定値として前記演算制御手段で認識する第1の認識を行い、また、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記ガード電極をオープン状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値を当該メイン電極の静電容量の測定値として前記演算制御手段で認識する第2の認識を行い、当該演算制御手段は、前記第1及び第2の認識における前記測定値の差が予め定めた値よりも大きい場合に当該メイン電極と当該ガード電極間のショート故障と判定することを特徴とする請求項2記載の静電式乗員検知装置。
  6. 前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極を接地状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識し、当該演算制御手段は、前記過電流が検出の場合に当該メイン電極と当該サブ電極間のショート故障と判定することを特徴とする請求項2に記載の静電式乗員検知装置。
  7. 前記センサ特性計測部は、前記メイン電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記ガード電極を接地状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識し、当該演算制御手段は、前記過電流が未検出の場合に前記ガード電極がオープン故障と判定することを特徴とする請求項2に記載の静電式乗員検知装置。
  8. 前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極を接地状態とし、この状態で当該ガード電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識し、当該演算制御手段は、前記過電流が検出の場合に前記ガード電極が電源ショート故障又は接地故障と判定することを特徴とする請求項2に記載の静電式乗員検知装置。
  9. 前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極を接地状態とし、この状態で当該ガード電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識し、当該演算制御手段は、前記過電流が検出の場合に当該ガード電極と当該サブ電極間のショート故障と判定することを特徴とする請求項2に記載の静電式乗員検知装置。
  10. 前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極をオープン状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値を当該メイン電極の静電容量の測定値として前記演算制御手段で認識する第1の認識を行い、また、前記センサ特性計測部は、前記メイン電極及び前記ガード電極に前記交流電圧信号を印加状態、前記サブ電極を接地状態とし、この状態で当該メイン電極に発生する電流を選択して電圧値に変換し、この変換された電圧値を当該メイン電極の静電容量の測定値として前記演算制御手段で認識する第2の認識を行い、当該演算制御手段は、前記第1及び第2の認識における前記測定値の差が予め定めた値以内の場合に当該サブ電極のオープン故障と判定することを特徴とする請求項2に記載の静電式乗員検知装置。
  11. 前記センサ特性計測部は、前記メイン電極をオープン状態、前記ガード電極及び前記サブ電極に前記交流電圧信号を印加状態とし、この状態で当該サブ電極に発生する過電流の検出/未検出を前記演算制御手段で認識し、当該演算制御手段は、前記過電流が検出の場合に前記サブ電極が電源ショート故障又は接地故障と判定することを特徴とする請求項2に記載の静電式乗員検知装置。
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