JP2011095267A - 静電式乗員検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両毎の静電センサの感度並びに零点のバラツキを無くすことによって、車両毎の乗員等の判別精度のバラツキを無くすこと。
【解決手段】静電センサ及び乗員検知ＥＣＵ１１を有する静電式乗員検知装置において、静電センサに代え、電流検出抵抗器ＲＳとコンデンサの並列回路により各々異なる計測値が定められた複数の負荷回路ＳｃＬ，ＳｃＨ，Ｓｃ３，Ｓｃ４を、スイッチＳＬ，ＳＨ，Ｓ３，Ｓ４を介してセンサ特性計測部１４に接続する。そして、信号源ＶＳＧから交流電圧信号を負荷回路群ＳｃＬ，Ｓｃ３，Ｓｃ４に印加して電流検出抵抗器ＲＳに発生する計測値Ｖ１をＣＰＵ１５に読み込む。次に、負荷回路群よりも高負荷となる負荷回路群ＳｃＨ，Ｓｃ３，Ｓｃ４に印加して第２の計測値Ｖ２を読み込む。ＣＰＵ１５にて計測値Ｖ１，Ｖ２を用いて測定感度の演算を行い、この測定感度と理想感度とから感度補正値を求め、この感度補正値を記憶する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両において、乗員のシートへの着席を検知する静電式乗員検知装置に関する。

静電式乗員検知装置は、マット状の静電センサと乗員検知ＥＣＵ（電子制御ユニット）とを備えている。このうち、静電センサは、シート内部に配置し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乱れを、電流あるいは電圧として出力するものである（例えば、特許文献１参照）。

例えば、シートが空席の場合、静電センサの一対の電極間には、空気が介挿されることになる。また、シートにＣＲＳ（Ｃｈｉｌｄ Ｒｅｓｔｒａｉｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、年少者拘束システム）が搭載されている場合、静電センサの一対の電極間には、ＣＲＳが介挿されることになる。また、シートに乗員が搭載している場合、静電センサの一対の電極間には、乗員の人体が介挿されることになる。

ここで、空気の比誘電率は、約１である。また、材質にも依るがＣＲＳの比誘電率は、約２〜５である。更に、人体の比誘電率は、約５０である。このように、空気、ＣＲＳ、人体の比誘電率は、それぞれ異なる。従って、介挿物の種類により、静電センサの一対の電極間の静電容量も異なる。

この静電容量の差異により発生する電極間の微弱電界の乱れを電流あるいは電圧として出力し、この出力された電流値又は電圧値に基づいて、乗員検知ＥＣＵが乗員判別を行っている。即ち、乗員検知ＥＣＵは、シートが空席か、シートにＣＲＳが搭載されているか、シートに大人が着座しているか、を判別している。また、エアバックＥＣＵは、乗員検知ＥＣＵの判別結果に基づき、袋体の展開許可／禁止を決定する。具体的には、シートが空席の場合又はシートにＣＲＳが装着されている場合は、袋体を展開禁止状態とする。一方、シートに大人が着座している場合は、袋体を展開許可状態とする。

また、シートの被水を検知し、シートに乗員が着座している場合と、シートが空席である場合との区別をより明確にした静電センサが公開されている（例えば、特許文献２参照）。

シートが被水した場合、水の比誘電率が約８０であるため、人体の比誘電率よりも大きく、乗員判別が困難になる。このため、静電センサに新たに被水検知用のサブ電極を設け、サブ電極と乗員判別用のシート内部に配置したメイン電極との間の微弱電界の乱れを、電流あるいは電圧として出力することで被水判別を可能としている。

また、シートが空席時において、乗員判別に用いられる一対の電極間に流れる電流を低減し、シートに乗員が搭乗した場合に当該一対の電極間に流れる電流を明確に検知できる静電センサも公開されている（例えば、特許文献３参照）。この場合、静電センサに新たに容量低減用のガード電極を設けている。

更に、この容量低減用のガード電極と乗員判別用のシート内部に配置したメイン電極との間に形成されるコンデンサの故障を、その間に流れる電流を検出し、検出された電流値に基づいて検知している（例えば、特許文献４参照）。

これら構成の従来の静電センサは、所定の電極間に発生する微弱電界の乱れを、電流あるいは電圧として出力するものである。つまり、シートへの乗員の着座の有無、乗員の識別、被水及び故障の有無等に応じた電極間の電界状況に応じて異なったレベルの電流あるいは電圧が発生する。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、被水、及び故障の判別を行っている。

この電流値等は、所定の電極間の静電容量成分とともに、静電センサを構成する回路の抵抗成分が関係した値として出力される。即ち、静電センサにおいて、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、及び空気等による抵抗値が含まれる。これは、厳密には、人体及び水等は、電気の等価回路で表すと、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乗員等の判別では、その精度には限界がある。つまり、乗員等の判別に用いる電流値等は、純粋な電極間の静電容量を判別要素としていないので、必ずしも的確に判別できるとは限らなかった。

そこで、乗員等の判別精度を向上させることができる従来技術として、例えば特許文献５に記載の静電容量式乗員検知センサがある。このセンサは、交流電圧を発生する電源部と、車両のシートの座面部に配置されるメイン電極と、電源部とメイン電極とを接続するメイン配線部と、車両接地部に導通するシートフレームとメイン電極との間に当該メイン電極に離隔して対向配置され、シートフレームとメイン電極との間に電界が形成されるのを排除するガード電極と、インピーダンス算出部と、実虚成分算出部と、判別部とを備えて構成されている。

インピーダンス算出部は、乗員検知モードにおいて、電源部からメイン配線部とメイン電極と車両ボディまでのインピーダンスを算出する。実虚成分算出部は、その算出されたインピーダンスに基づき当該インピーダンスの実数部及び虚数部を算出する。判別部は、その算出されたインピーダンスの内の虚数部に基づいてシートの乗員を判別するようになっている。

この構成において、電源部がメイン配線部を介してメイン電極に交流電圧を印加し、メイン電極と車両ボディとの間に電界を発生させ、この際に、インピーダンス算出部で、電源部からメイン配線部とメイン電極と車両ボディまで（以下、乗員検知回路と称す）のインピーダンスを算出する。更に実虚成分算出部で、その算出されたインピーダンスの実数部及び虚数部を算出する。この虚数部は、乗員検知回路において、メイン電極と車両ボディとの間に人体等により構成される抵抗とコンデンサの並列回路のうち当該コンデンサの静電容量成分に相当する。従って、インピーダンスの虚数部に基づき判別部でシートの乗員を判別する。

このように電極間の静電容量成分に相当するインピーダンスの虚数部を判別要素としているので、より正確な両電極間の静電容量成分を算出することができ、これによって乗員等の判別精度の向上が可能となっている。

特開平１１−２７１４６３号公報 特開２００６−２７５９１号公報 特開２００６−２０１１２９号公報 特開２００６−２４２９０７号公報 特開２００８−１１１８０９号公報

しかし、上記の特許文献５においては、車両毎に、静電式乗員検知装置の構成要素である静電センサの感度並びに零点にバラツキがあるため、車両毎に乗員等の判別精度にバラツキが生じるという問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、車両毎の静電センサの感度並びに零点のバラツキを無くすことによって、車両毎の乗員等の判別精度のバラツキを無くす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、車両のシートの座面部に互いに離隔状態に配置されたメイン電極及びサブ電極と、これらメイン電極及びサブ電極と車両接地に導通するシートフレームとの間に当該メイン電極及びサブ電極に隔離して対向配置されたガード電極とを有する静電センサと、前記静電センサに交流電圧信号を印加する信号源と、この信号源の交流電圧信号が前記メイン電極、前記サブ電極及び前記ガード電極に選択的又は全てに印加されるように切り換える切換部と、前記メイン電極、前記サブ電極及び前記ガード電極の個々と前記信号源との間に前記切換部を介して接続された複数の抵抗器と、これら抵抗器を介した前記メイン電極、前記サブ電極及び前記ガード電極への交流電圧信号の印加時に各抵抗器の両端に発生する電位差を選択する選択手段と、この選択手段で選択された電位差による電圧値を検出する検出手段とを有するセンサ特性計測部と、前記検出手段で検出された電圧値のうち前記メイン電極及び前記サブ電極に接続された各抵抗器の両端の電位差から得た各電圧値を加算し、この加算値を乗員判定のための乗員判定データと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、乗員判定データは、メイン電極とサブ電極の双方を合わせた面積の電極で乗員の静電容量を検出した値と等価となるので、Ｓ／Ｎが向上し、乗員判定を有利とすることができる。

請求項２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が印加されるように前記切換部を切り換え、前記選択手段で当該メイン電極に接続された抵抗器の両端の電位差を選択し、この選択された電位差が前記検出手段で検出された電圧値を前記演算制御手段が第１の電圧値として記憶し、次に、前記メイン電極に前記交流電圧信号が未印加状態としたのち前記サブ電極に前記交流電圧信号が印加されるように前記切換部を切り換え、前記選択手段で当該サブ電極に接続された抵抗器の両端の電位差を選択し、この選択された電位差が前記検出手段で検出された電圧値を前記演算制御手段が第２の電圧値として記憶し、前記演算制御手段は、前記記憶された第１及び第２の電圧値を加算し、この加算値を乗員判定のための乗員判定データとすることを特徴とする。

この構成によれば、センサ特性計測部によってメイン電極の静電容量に応じた第１の電圧値を選択して演算制御手段に記憶し、次に、サブ電極の静電容量に応じた第２の電圧値を選択して演算制御手段に記憶する。そして、演算制御手段で第１及び第２の電圧値を加算して乗員判定データとする。従って、メイン電極とサブ電極の双方を合わせた広い面積の電極で乗員の静電容量を検出した値と等価な乗員判定データを得ることができるので、Ｓ／Ｎが向上し、乗員判定を有利とすることができる。

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、前記サブ電極及び前記ガード電極の全てに前記交流電圧信号が印加されるように前記切換部を切り換え、前記選択手段で当該メイン電極に接続された抵抗器の両端の電位差を選択し、この選択された電位差が前記検出手段で検出された電圧値を前記演算制御手段が第１の電圧値として記憶し、また、前記選択手段で当該サブ電極に接続された抵抗器の両端の電位差を選択し、この選択された電位差が前記検出手段で検出された電圧値を前記演算制御手段が第２の電圧値として記憶し、前記演算制御手段は、前記記憶された第１及び第２の電圧値を加算し、この加算値を乗員判定のための乗員判定データとすることを特徴とする。

この構成によれば、センサ特性計測部によって前記メイン電極、前記サブ電極及び前記ガード電極の全てに前記交流電圧信号が印加されるようにした後、メイン電極及びサブ電極の個々の静電容量に応じた第１及び第２の電圧値を選択し、演算制御手段で第１及び第２の電圧値を加算して乗員判定データとするようにした。従って、メイン電極及びサブ電極への交流電圧信号印加の切り替えを行なわなくてもよいので、その分、手順を簡略化することができる。

本発明の第１の実施形態に係る静電式乗員検知装置の調整システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１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。 検出物の等価回路図である。 静電センサのメイン電極、サブ電極及びガード電極の信号の位相を示す図である。 静電式乗員検知装置における静電センサの測定時の各信号波形を示す図である。 センサ特性計測部の切換部による静電センサのメイン電極、サブ電極及びガード電極の選択状態を示す図である。 静電式乗員検知装置の測定感度の演算及び感度補正値の演算の方法の説明図である。 静電式乗員検知装置に記憶された感度補正値を用いた測定負荷の演算の説明図である。 零点オフセット調整値を求める際の説明図である。 本発明の第２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。 （ａ）静電センサの電極パターンの平面図、（ｂ）メイン電極又はガード電極の電極パターンの平面図、（ｃ）サブ電極の電極パターンの平面図、（ｄ）（ａ）に示すＡ１−Ａ２断面図である。 第２の実施形態の静電式乗員検知装置において乗員等の判定を行う場合の第１の動作を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態の静電式乗員検知装置において乗員等の判定を行う場合の第２の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。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る静電式乗員検知装置の調整システム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の調整システム１０は、乗員検知ＥＣＵ（演算制御手段）１１と、調整装置２１とを備えて構成されている。乗員検知ＥＣＵ１１は、調整装置２１が接続される切換部１３、電流検出抵抗器ＲＳ及び正弦波（交流電圧信号）を調整装置２１へ供給する信号源ＶＳＧを有して構成されたセンサ特性計測部１４と、ＣＰＵ１５と、不揮発性メモリとしてのＥ^２ＰＲＯＭ１６とを備えて構成されている。

調整装置２１は、図２に示す静電センサ３１をセンサ特性計測部１４に接続する前に静電センサ３１の感度のバラツキを無くすために用いるものである。

ここで、図２に示す静電式乗員検知装置３０による乗員、被水（又は被液）の判別方法について説明しておく。図２に示す車両のシート３３は、乗員が着席する座面部３４と、乗員が背中をもたれる背もたれ部３５とを備えている。そして、座面部３４の底部には、車両ボディ３６に導通する座部シートフレーム３４ａが備えられている。また、背もたれ部３５には、車両ボディ３６に導通する背部シートフレーム３５ａが備えられている。

静電式乗員検知装置３０は、静電センサ３１と、乗員検知ＥＣＵ１１とを備えて構成されている。静電センサ３１は、座面部３４の内部において、座部シートフレーム３４ａに離隔して対向配置されている。また、静電センサ３１は、座面部３４の上部の図示せぬ表皮とクッションとの間に配置され、表皮側にメイン電極３１ａとサブ電極３１ｃとを備え、クッション側にガード電極３１ｂを備えている。

サブ電極３１ｃは、メイン電極３１ａと離隔し、メイン電極３１ａに隣り合うように配置されている。ガード電極３１ｂは、メイン電極３１ａに離隔して対向配置され、且つ、メイン電極３１ａと座部シートフレーム３４ａとの間に配置されている。なお、静電センサ３１とセンサ特性計測部１４とは、ワイヤハーネス等のコネクタ配線部３７で接続されている。

このような構成の静電式乗員検知装置３０により検知される人体、被水等の検出物の等価回路は、図３に示すように、抵抗（実数項：コンダクタンス）ＲＭＸと容量（虚数項：サセプタンス）ＣＭＸの並列回路で示される。従って、静電容量を検出するというよりも、実際には図４に示すように、実数項Ｒと虚数項Ｃを持ったインピーダンスＺを検出していることとなる。

この検出物に、信号源ＶＳＧから図５（ａ）にＶＳＧで示す正弦波を印加すると、検出物のインピーダンスに応じて、電流検出抵抗器ＲＳに電位差が発生する。ここで、検出物のインピーダンスに実数項のみが存在する場合、電流検出抵抗器ＲＳに発生した電位差には、信号源ＶＳＧに対して位相進み成分が含まれず、信号源ＶＳＧと同位相の（ｂ）に示す実数項サンプリングタイミングにより、電流検出抵抗器ＲＳに発生した電位差を抽出すると、（ｄ）に示すような実数項のみの大きさに応じた出力が得られる。

また、検出物のインピーダンスに虚数項のみが存在する場合は、電流検出抵抗器ＲＳに発生した電位差に、信号源ＶＳＧに対して位相進み成分が含まれ、信号源ＶＳＧに対して、（ｃ）に示す９０°進んだ虚数項サンプリングタイミングにより、電流検出抵抗に発生した電位差を抽出すると、（ｅ）に示すような虚数項のみの大きさに応じた出力が得られる。実際の検出物は、実数項と虚数項とから成る為、上記の様な位相を持ったインピーダンスとして計測され、このインピーダンスに応じて乗員等の判定を実施する。

このようにセンサ特性計測部１４の切換部１３を切換えて、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、上記における信号源ＶＳＧからの供給信号（正弦波）に応じて電流検出抵抗器ＲＳに流れる電流を、電圧に変換して行われる。乗員の判別は、図６（ａ）に示すように切換部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（グランド）間に発生する静電容量で判別され、図６（ｂ）に示すサブ電極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（グランド）間に発生する静電容量で判別される。更に、図６（ｃ）に示すように切換部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でシート３３への被水が判別される。

このように検出物体のインピーダンスＺを計測し、そのインピーダンスＺから検出物体が無い（空席）か、ＣＲＳ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。

次に、このように静電センサ３１での測定が行われる前に、図１に示すように、調整装置２１をセンサ特性計測部１４に接続して感度を得る方法について説明する。調整装置２１は、抵抗器ＲとコンデンサＣの並列回路により計測値が定められた負荷回路ＳｃＬ，ＳｃＨ，Ｓｃ３，Ｓｃ４が、オン／オフのスイッチＳＬ，ＳＨ，Ｓ３，Ｓ４を介して切換部１３に接続されて構成されている。

この調整装置２１をセンサ特性計測部１４の切換部１３に接続する。センサ特性計測部１４を乗員判定動作で通常動作させ、第１に負荷回路ＳｃＬ，Ｓｃ３，Ｓｃ４をオンさせて、この際の計測値を読み込む。つまり、図７に示すように、負荷回路ＳｃＬ，Ｓｃ３，Ｓｃ４のオン時の第１の調整負荷Ｃ１（又はＲ１）［ｐＦ（Ｏｈｍ）］に応じた第１のＥＣＵ測定値Ｖ１［Ｖ］を読み込む。第２に負荷回路ＳｃＨ、Ｓｃ３、Ｓｃ４をオンさせて、この際の測定値を読み込む。つまり、負荷回路ＳｃＨ，Ｓｃ３，Ｓｃ４のオン時の第２の調整負荷Ｃ２（又はＲ２）［ｐＦ（Ｏｈｍ）］に応じた第２のＥＣＵ測定値Ｖ２［Ｖ］を読み込む。

次に、ＣＰＵ１５で、それら読み込まれた第１及び第２のＥＣＵ測定値Ｖ１，Ｖ２を、次式（１）に当てはめて測定感度ｓを演算する。

（Ｃ２−Ｃ１）／（Ｖ２−Ｖ１）＝ｓ［ｐＦ／Ｖ］ …（１）
次に、測定感度ｓと理想感度ｉとから感度補正値ｋを次式（２）に当てはめて演算する。

ｉ／ｓ＝ｋ …（２）
この得られた感度補正値ｋを、Ｅ^２ＰＲＯＭ１６に記憶する。

この記憶された感度補正値ｋを用いる場合は、静電センサ３１がセンサ特性計測部１４に接続された状態において、図８に示すように、ＥＣＵ測定値Ｖｍｅａｓを計測し、次式（３）に示すように演算を行って測定負荷Ｃｍｅａｓを求める。

Ｃｍｅａｓ＝Ｖｍｅａｓ×ｉ×ｋ …（３）
なお、負荷回路ＳｃＬ及びＳｃＨは、感度の傾きを調整するに当たって、インピーダンス検出ダイナミックレンジの上限と下限に出来る限り近い値に設定されるようになっている。また、調整装置２１においては、調整装置２１側の配線等への浮遊容量負荷によって、精度低下が考えられる。この対策として調整装置２１の負荷を調整プロセス毎に毎回測定し、その測定値をもって感度を算出すれば、更に精度の向上を図ることが可能となる。

次に、静電センサ３１に何も載置されていない状態でセンサ特性計測部１４を乗員判定動作で通常動作させ、図９に示すように、零点出力を零点オフセット調整値Ｅｍｐｔｙとして測定値を読み込む。この測定値を零点オフセット調整値Ｅｍｐｔｙとして、Ｅ^２ＰＲＯＭ１６に記憶する。この記憶された零点オフセット調整値Ｅｍｐｔｙは、上述した測定負荷Ｃｍｅａｓを求める際に用いて零点の調整を行う。

このように第１の実施形態によれば、まず、静電式乗員検知装置３０は、車両のシート３３の座面部３４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、これらメイン電極３１ａ及びサブ電極３１ｃと車両接地に導通する座部シートフレーム３４ａとの間に当該メイン電極３１ａ及びサブ電極３１ｃに隔離して対向配置されたガード電極３１ｂとを有する静電センサ３１と、この静電センサ３１に交流電圧信号を印加する信号源ＶＳＧ並びにその印加による静電センサ３１のインピーダンスに応じた電位差を発生する電流検出抵抗器ＲＳを有するセンサ特性計測部１４とを備える。

このような構成において、静電センサ３１に代え、電流検出抵抗器ＲＳとコンデンサの並列回路により各々異なる計測値が定められた複数の負荷回路ＳｃＬ，ＳｃＨ，Ｓｃ３，Ｓｃ４を、スイッチＳＬ，ＳＨ，Ｓ３，Ｓ４を介してセンサ特性計測部１４に接続する。次に、スイッチＳＬ，Ｓ３，Ｓ４にて複数の負荷回路のうち所定の負荷回路群ＳｃＬ，Ｓｃ３，Ｓｃ４がセンサ特性計測部１４に接続される状態とし、この際にセンサ特性計測部１４の信号源ＶＳＧから交流電圧信号を負荷回路群ＳｃＬ，Ｓｃ３，Ｓｃ４に印加して電流検出抵抗器ＲＳに発生する電位差である第１の計測値Ｖ１をＣＰＵ１５に読み込む。

次に、上記の負荷回路群よりも高負荷となるようにスイッチにて負荷回路群ＳｃＨ，Ｓｃ３，Ｓｃ４がセンサ特性計測部１４に接続される状態とし、この際に当該センサ特性計測部１４の信号源ＶＳＧから交流電圧信号を当該負荷回路群ＳｃＨ，Ｓｃ３，Ｓｃ４に印加して電流検出抵抗器ＲＳに発生する電位差である第２の計測値Ｖ２をＣＰＵ１５に読み込む。

次に、ＣＰＵ１５にて第１及び第２の計測値Ｖ１，Ｖ２を用いて測定感度の演算を行い、この測定感度と理想感度とから感度補正値を求め、この感度補正値をＥ^２ＰＲＯＭ１６に記憶するようにした。

これによって、車両毎に静電センサ３１の感度補正値を記憶することができるので、車両毎の静電センサ３１の感度のバラツキを無くすことができる。従って、車両毎の乗員等の判別精度のバラツキを無くすことができる。

また、センサ特性計測部１４に静電センサ３１が接続されている状態において、静電センサ３１に何も載置されていない状態とし、この際にセンサ特性計測部１４の信号源ＶＳＧから交流電圧信号を印加して電流検出抵抗器ＲＳに発生する電位差を零点オフセット調整値としてＥ^２ＰＲＯＭ１６に記憶するようにした。

これによって、不揮発性メモリに零点オフセット調整値を記憶することができるので、センサ特性計測部１４での測定毎にその零点オフセット調整値で零点を補正することができる。

また、センサ特性計測部１４に静電センサ３１が接続されている状態において、センサ特性計測部１４の信号源ＶＳＧから交流電圧信号を静電センサ３１に印加して電流検出抵抗器ＲＳに電位差が発生した際に、ＣＰＵ１５は、その発生した電位差に、理想感度及びＥ^２ＰＲＯＭ１６に記憶された感度補正値を乗算して負荷を演算するようにした。

これによって、センサ特性計測部１４の信号源ＶＳＧから静電センサ３１への交流電圧信号の印加時に電流検出抵抗器ＲＳに電位差が発生した際に、この電位差に理想感度及び予め記憶された感度補正値を乗算して適正な負荷を求めることができる。従って、車両毎の静電センサ３１の感度のバラツキを無くすことができ、これによって、車両毎の乗員等の判別精度のバラツキを無くすことができる。

以上から、車両に搭載した通常の製品動作における、乗員判定のインピーダンス測定値に対して、前述の感度と零点から補正をかけることで、センサ特性計測部１４の初期バラツキをキャンセルし、初期バラツキのキャンセルの為に必要な素子をセンサ特性計測部１４に増やす事無く、精度の高いインピーダンス計測が可能となる。
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２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１０に示す静電センサ３１は、電極パターンが例えば図１１（ａ）に示す平面図の様になっており、Ａ１−Ａ２断面が（ｄ）に示す構造となっている。また、（ｂ）の平面図がメイン電極３１ａ又はガード電極３１ｂの電極パターン、（ｃ）に示す平面図がサブ電極３１ｃの電極パターンである。

本来、静電センサ３１で乗員の静電容量を検出する場合、メイン電極３１ａの平面上の面積が広い程、信号対雑音比であるＳ／Ｎが向上し、乗員判定に有利となる。しかし、実際には車両シート搭載上の面積の制限や、被水判定のためのサブ電極３１ｃ設置のためにメイン電極３１ａの面積が狭くなる。

そこで第２の実施形態では、図１０に示す静電式乗員検知装置４０の乗員検知ＥＣＵ１１−１によって、メイン電極３１ａで検出される乗員の静電容量の測定値と、サブ電極３１ｃで検出される乗員の静電容量の測定値とを加算し、この加算値を乗員の静電容量の測定値とするようにした。これによって、等価的に乗員検知のための静電センサ３１の面積が大きくなるようにした。

乗員検知ＥＣＵ１１−１は、センサ特性計測部１４−１、ＣＰＵ１５及びＥ^２ＰＲＯＭ１６を備え、センサ特性計測部１４−１が、メイン電極接続スイッチ１３ａ、ガード電極接続スイッチ１３ｂ及びサブ電極接続スイッチ１３ｃを有する切換部１３と、これらスイッチ１３ａ〜１３ｃ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、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とを備えて構成されている。

この構成では、メイン電極接続スイッチ１３ａ、ガード電極接続スイッチ１３ｂ及びサブ電極接続スイッチ１３ｃ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並びにサブ電極３１ｃで検出される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、このメイン電極３１ａの静電容量の測定値とサブ電極３１ｃの静電容量の測定値とをＣＰＵ１５で加算し、この加算値を乗員判定データとするようになっている。但し、サブ電極接続スイッチ１３ｃは、サブ電極３１ｃを電流検出抵抗器ＲＳｃに接続／切断するオン／オフの動作と、サブ電極３１ｃを車両ＧＮＤに接続する動作とを行うようになっている。

次に、このような構成の静電式乗員検知装置４０によって、乗員等の判定を行う場合の第１の動作を図１２に示すフローチャートを参照して説明する。但し、静電センサ３１の上に乗員が座っているものとする。

まず、ステップＳ１において、メイン電極接続スイッチ１３ａをオンとし、ステップＳ２において、ガード電極接続スイッチ１３ｂをオンとする。この状態で、ステップＳ３及びＳ４において、信号源ＶＳＧから正弦波をメイン電極３１ａ及びガード電極３１ｂへ印加すると、メイン電極３１ａと車両ＧＮＤ間に発生する静電容量で乗員が判別される状態となる。

ステップＳ５において、マルチプレクサ４３をメイン電極３１ａに接続された電流検出抵抗器ＲＳａの両端電位差を検出する状態に切り換える。これによって、メイン電極３１ａで検出された乗員の静電容量に対応する電流値が電流検出部４４で検出され、この電流値が電圧変換部４５で電圧値に変換される。この電圧値は、ステップＳ６において、ＣＰＵ１５でメイン電極３１ａの静電容量の測定値Ｍ１とされて記憶される。

次に、ステップＳ７において、メイン電極接続スイッチ１３ａをオフとし、ステップＳ８において、サブ電極接続スイッチ１３ｃをオンとする。この際、上記ステップＳ３で信号源ＶＳＧから正弦波が出力状態とされているので、サブ電極３１ｃと車両ＧＮＤ間に発生する静電容量で乗員が判別される状態となる。

ステップＳ９において、マルチプレクサ４３をサブ電極３１ｃに接続された電流検出抵抗器ＲＳｃの両端電位差を検出する状態に切り換える。これによって、サブ電極３１ｃで検出された乗員の静電容量に対応する電流値が電流検出部４４で検出され、この電流値が電圧変換部４５で電圧値に変換される。この電圧値は、ステップＳ１０において、ＣＰ１５でサブ電極３１ｃの静電容量の測定値Ｓ１とされて記憶される。

そして、ステップＳ１１において、ＣＰＵ１５でメイン電極３１ａの静電容量の測定値Ｍ１とサブ電極３１ｃの静電容量の測定値Ｓ１とが加算され、この加算値が乗員判定データとされる。この乗員判定データによって乗員の判別が行なわれる。

次に、ステップＳ１２において、メイン電極接続スイッチ１３ａをオンとし、ステップＳ１３において、サブ電極接続スイッチ１３ｃでサブ電極３１ｃを車両ＧＮＤに接続する。これによって、メイン電極３１ａとサブ電極３１ｃ間に発生する静電容量で車両シートへの被水が判別される状態となる。

ステップＳ１４において、マルチプレクサ４３をメイン電極３１ａに接続された電流検出抵抗器ＲＳａの両端電位差を検出する状態に切り換える。これによって、ステップＳ１５において、メイン電極３１ａで検出された乗員の静電容量に対応する電流値が電流検出部４４で検出され、この電流値が電圧変換部４５で電圧値に変換される。この電圧値がＣＰＵ１５においてメイン電極３１ａの静電容量の測定値と認識され、この測定値で被水（被液）判定が行なわれる。この後、ステップＳ１６においてメイン電極接続スイッチ１３ａをオフ、ステップＳ１７においてガード電極接続スイッチ１３ｂをオフ、ステップＳ１８においてサブ電極接続スイッチ１３ｃをオフとする。これで乗員等の判定が終了する。

次に、乗員等の判定を行う場合の第１の動作と異なる第２の動作を図１３に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップＳ２１において、メイン電極接続スイッチ１３ａをオンとし、ステップＳ２２において、ガード電極接続スイッチ１３ｂをオンとし、ステップＳ２３において、サブ電極接続スイッチ１３ｃをオンとする。この状態で、ステップＳ２４〜Ｓ２６において、信号源ＶＳＧから正弦波をメイン電極３１ａ、ガード電極３１ｂ及びガード電極３１ｂへ印加する。

ステップＳ２７において、マルチプレクサ４３をメイン電極３１ａに接続された電流検出抵抗器ＲＳａの両端電位差を検出する状態に切り換える。これによって、メイン電極３１ａで検出された乗員の静電容量に対応する電流値が電流検出部４４で検出され、この電流値が電圧変換部４５で電圧値に変換される。この電圧値は、ステップＳ２８において、ＣＰＵ１５でメイン電極３１ａの静電容量の測定値Ｍ１とされて記憶される。

次に、ステップＳ２９において、マルチプレクサ４３をサブ電極３１ｃに接続された電流検出抵抗器ＲＳｃの両端電位差を検出する状態に切り換える。これによって、サブ電極３１ｃで検出された乗員の静電容量に対応する電流値が電流検出部４４で検出され、この電流値が電圧変換部４５で電圧値に変換される。この電圧値は、ステップＳ３０において、ＣＰＵ１５でサブ電極３１ｃの静電容量の測定値Ｓ１とされて記憶される。

そして、ステップＳ３１において、ＣＰＵ１５でメイン電極３１ａの静電容量の測定値Ｍ１とサブ電極３１ｃの静電容量の測定値Ｓ１とが加算され、この加算値が乗員判定データとされる。この乗員判定データによって乗員の判別が行なわれる。

次に、ステップＳ３２において、サブ電極接続スイッチ１３ｃでサブ電極３１ｃを車両ＧＮＤに接続する。これによって、メイン電極３１ａとサブ電極３１ｃ間に発生する静電容量で車両シートへの被水が判別される状態となる。

ステップＳ３３において、マルチプレクサ４３をメイン電極３１ａに接続された電流検出抵抗器ＲＳａの両端電位差を検出する状態に切り換える。これによって、ステップＳ３４において、メイン電極３１ａで検出された乗員の静電容量に対応する電流値が電流検出部４４で検出され、この電流値が電圧変換部４５で電圧値に変換される。この電圧値がＣＰＵ１５においてメイン電極３１ａの静電容量の測定値と認識され、この測定値で被水（被液）判定が行なわれる。この後、ステップＳ３５においてメイン電極接続スイッチ１３ａをオフ、ステップＳ３６においてガード電極接続スイッチ１３ｂをオフ、ステップＳ３７においてサブ電極接続スイッチ１３ｃをオフとする。これで乗員等の判定が終了する。

このように第２の実施形態の静電式乗員検知装置４０は、車両のシート３３の座面部３４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、これらメイン電極３１ａ及びサブ電極３１ｃと車両接地に導通する座部シートフレーム３４ａとの間に当該メイン電極３１ａ及びサブ電極３１ｃに隔離して対向配置されたガード電極３１ｂとを有する静電センサ３１と、センサ特性計測部１４−１と、演算制御手段としてのＣＰＵ１５とを備えている。

センサ特性計測部１４−１は、静電センサ３１に交流電圧信号を印加する信号源ＶＳＧと、この信号源ＶＳＧの正弦波がメイン電極３１ａ、サブ電極３１ｃ及びガード電極３１ｂに選択的又は全てに印加されるように切り換える切換部１３と、メイン電極３１ａ、サブ電極３１ｃ及びガード電極３１ｂの個々と信号源ＶＳＧとの間に切換部１３を介して接続された複数の電流検出抵抗器ＲＳａ〜ＲＳｃと、これら電流検出抵抗器ＲＳａ〜ＲＳｃを介したメイン電極３１ａ、サブ電極３１ｃ及びガード電極３１ｂへの正弦波の印加時に各電流検出抵抗器ＲＳａ〜ＲＳｃの両端に発生する電位差を選択する選択手段としてのマルチプレクサ４３と、このマルチプレクサ４３で選択された電位差による電圧値を検出する検出手段としての電流検出部４４及び電圧変換部４５とを有して構成した。

ＣＰＵ１５が、電圧変換部４５で得られる電圧値のうちメイン電極３１ａ及びサブ電極３１ｃに接続された各電流検出抵抗器ＲＳａ，ＲＳｃの両端の電位差から得た各電圧値を加算し、この加算値を乗員判定のための乗員判定データとするようにした。従って、乗員判定データは、メイン電極３１ａとサブ電極３１ｃの双方を合わせた面積の電極で乗員の静電容量を検出した値と等価となるので、Ｓ／Ｎが向上し、乗員判定を有利とすることができる。更に説明すると、静電センサ３１の乗員の静電容量を検出する電極の面積を等価的に広くしたので、広い面積の電極で乗員の静電容量が検出されていることと同等の効果がある。

また、センサ特性計測部１４−１によってメイン電極３１ａの静電容量に応じた第１の電圧値Ｍ１を選択してＣＰＵ１５に記憶し、次に、サブ電極３１ｃの静電容量に応じた第２の電圧値Ｓ１を選択してＣＰＵ１５に記憶する。そして、ＣＰＵ１５で第１及び第２の電圧値Ｍ１，Ｓ１を加算して乗員判定データとするようにした。従って、メイン電極３１ａとサブ電極３１ｃの双方を合わせた広い面積の電極で乗員の静電容量を検出した値と等価な乗員判定データを得ることができるので、Ｓ／Ｎが向上し、乗員判定を有利とすることができる。

更に、センサ特性計測部１４−１によってメイン電極３１ａ、サブ電極３１ｃ及びガード電極の全てに正弦波が印加されるようにした後、メイン電極３１ａ及びサブ電極３１ｃの個々の静電容量に応じた第１及び第２の電圧値Ｍ１，Ｓ１を選択し、ＣＰＵ１５で第１及び第２の電圧値Ｍ１，Ｓ１を加算して乗員判定データとするようにした。従って、メイン電極３１ａ及びサブ電極３１ｃへの交流電圧信号印加の切り替えを行なわなくてもよいので、その分、手順を簡略化することができる。

１０ 静電式乗員検知装置の調整システム
１１，１１−１ 乗員検知ＥＣＵ
１２ 調整装置
１３ 切換部
１４ センサ特性計測部
１５ ＣＰＵ
１６ Ｅ^２ＰＲＯＭ
２１ 調整装置
３０ 静電式乗員検知装置
３１ 静電センサ
３１ａ メイン電極
３１ｂ ガード電極
３１ｃ サブ電極
３３ シート
３４ 座面部
３４ａ 座部シートフレーム
３５ 背もたれ部
３５ａ 背部シートフレーム
３６ 車両ボディ
３７ コネクタ配線部
４２ａ〜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
ＲＳ，ＲＳａ，ＲＳｂ，ＲＳｃ 電流検出抵抗器
ＶＳＧ 信号源

Claims (3)

1. 車両のシートの座面部に互いに離隔状態に配置されたメイン電極及びサブ電極と、これらメイン電極及びサブ電極と車両接地に導通するシートフレームとの間に当該メイン電極及びサブ電極に隔離して対向配置されたガード電極とを有する静電センサと、
   前記静電センサに交流電圧信号を印加する信号源と、この信号源の交流電圧信号が前記メイン電極、前記サブ電極及び前記ガード電極に選択的又は全てに印加されるように切り換える切換部と、前記メイン電極、前記サブ電極及び前記ガード電極の個々と前記信号源との間に前記切換部を介して接続された複数の抵抗器と、これら抵抗器を介した前記メイン電極、前記サブ電極及び前記ガード電極への交流電圧信号の印加時に各抵抗器の両端に発生する電位差を選択する選択手段と、この選択手段で選択された電位差による電圧値を検出する検出手段とを有するセンサ特性計測部と、
   前記検出手段で検出された電圧値のうち前記メイン電極及び前記サブ電極に接続された各抵抗器の両端の電位差から得た各電圧値を加算し、この加算値を乗員判定のための乗員判定データと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が印加されるように前記切換部を切り換え、前記選択手段で当該メイン電極に接続された抵抗器の両端の電位差を選択し、この選択された電位差が前記検出手段で検出された電圧値を前記演算制御手段が第１の電圧値として記憶し、次に、前記メイン電極に前記交流電圧信号が未印加状態としたのち前記サブ電極に前記交流電圧信号が印加されるように前記切換部を切り換え、前記選択手段で当該サブ電極に接続された抵抗器の両端の電位差を選択し、この選択された電位差が前記検出手段で検出された電圧値を前記演算制御手段が第２の電圧値として記憶し、前記演算制御手段は、前記記憶された第１及び第２の電圧値を加算し、この加算値を乗員判定のための乗員判定データと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、前記サブ電極及び前記ガード電極の全てに前記交流電圧信号が印加されるように前記切換部を切り換え、前記選択手段で当該メイン電極に接続された抵抗器の両端の電位差を選択し、この選択された電位差が前記検出手段で検出された電圧値を前記演算制御手段が第１の電圧値として記憶し、また、前記選択手段で当該サブ電極に接続された抵抗器の両端の電位差を選択し、この選択された電位差が前記検出手段で検出された電圧値を前記演算制御手段が第２の電圧値として記憶し、前記演算制御手段は、前記記憶された第１及び第２の電圧値を加算し、この加算値を乗員判定のための乗員判定データと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。

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