JP2011189763A - ハイブリッド乗員検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の着座の有無や乗員の体形を的確に検知することができ、シートの被水等外乱のある場合であっても乗員を安定に検知することができる乗員検知システムを提供する。
【解決手段】車両のシートに設けられた検出用電極７５と、正弦波を含む基準信号Ｓ_０を抵抗素子を介して検出用電極に供給するとともに検出用電極の電位を電極信号Ｓ_１として検出し、基準信号Ｓ_０に対する電極信号Ｓ_１の位相遅れ時間Ｔ_Ａを計測する位相差計測部４と、一定の直流電圧を抵抗素子を介して検出用電極７５に供給するとともに検出用電極の電位を検出し、直流電圧を供給してから検出用電極が所定の電位に達するまでの時間を充電時間Ｔ_Ｃとして計測する直流計測部５と、位相差計測部４及び直流計測部５を使用し、位相遅れ時間Ｔ_Ａ及び充電時間Ｔ_Ｃに基づいて乗員を検知する検知部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のシートに乗員が着座しているか否かを検知するための乗員検知システムに関し、詳しくは、車両のシートが被水等している状態においても乗員を安定に検知することができる乗員検知システムに関する。

自動車において、乗員がシートに着座しているかどうかの検知情報がエアバッグの展開の判断のために用いられている。車両のエアバッグ装置では、車両衝突時に助手席等シートに乗員が着座していればエアバッグが展開され、そのシートに乗員が着座していなければエアバッグが展開されないように制御される。また、シートに着座した乗員が体形の小さい子供であるような場合には、衝突時にもエアバッグを展開させないようにすることが求められている。従来、乗員の着座状態や乗員の体形を検知するためにさまざまな方法が用いられているが、例えば静電容量方式の乗員検知システムが知られている。人体は誘電体であるため、乗員が着座したときと着座していないときでは、シートの座面部や背もたれ部に設けられた検出用電極と車体との間に生じる静電容量が異なる。また、検出用電極の周辺に電界を発生させると、乗員が着座しているときにはその電界に乱れが生じる。静電容量方式の乗員検知システムは、これらの変化を電圧・電流の変化や電界の乱れ等によって検出することにより着座を検知するものである。乗員が大人か子供かを的確に検知して、大人が着座している場合にエアバッグ装置を展開可能とした乗員検知システムとして、シートの背もたれ部に水平状態で上下隔離して配置した複数の帯状アンテナ電極を備えた乗員検知システムの発明が開示されている（特許文献１を参照）。

また、静電容量方式の乗員検知システムにおいては、乗員を検出するための検出用電極は、車両のシートの表面又はその直下に配設されている。このため、シートが濡れると、検出用電極周辺のインピーダンスが変化したり、濡れた部分がアンテナとして機能したりするため、着座の有無の判断や乗員が子供か大人かの判断を誤るという問題があった。シート濡れなどによる乗員の誤検知を抑えるために、シートに設けたアンテナ電極に負荷電流を付与して微弱電界を発生させるとともにアンテナ電極に流れる電位電流を検出し、その負荷電流と電位電流からインピーダンス及び位相差を算出し、算出されたインピーダンス及び位相差に基づいて乗員の検知を行う乗員検知システムの発明が開示されている（特許文献２を参照）。

特開２０００−７５０４４号 特開２００７−２４０５１５号

前記特許文献１に開示された乗員検知システムによれば、複数のアンテナ電極の周辺に選択的に微弱電界を発生させ、アンテナ電極に流れる電流を検出することによって乗員の肩のラインが抽出され、乗員が大人か子供かの検知が可能となる。しかし、乗員の背中と頭部がシートの背もたれ部に接していない状態では、大人と子供の判別が的確にできないという問題があった。例えば乗員が前屈みの姿勢であるような場合には判別が不可能になる。また、シートの背もたれ部に多数の電極を配設する必要がある上、その電極を選択的に使用するための切替回路等を備えなければならず、システムの構成や制御が複雑であった。
また、前記特許文献２に開示された乗員検知システムにおいては、シートの濡れ等による誤検知を抑えるために、シートに設けられたアンテナ電極の負荷電流と電位電流からインピーダンス及び位相差等を算出し、算出されたインピーダンス及び位相差等に基づいて乗員の検知が行われる。しかし、インピーダンス及び位相差等を測定するために近接測定用電極を設ける必要があった。また、計測された負荷電流と電位電流からインピーダンス及び位相差等を算出し、算出された位相差等に基づいて閾値を決定し、更にその閾値とインピーダンス等を比較するという複雑な処理を行う必要があった。
以上のように、従来の乗員検知システムでは、乗員の体形（大人と子供等）を的確に判別し、かつシート濡れなどの外乱がある場合にも判別を的確に行うことはできなかった。また、それぞれの問題の解決のために複数の電極を設けなければならず、構成及び処理も複雑となる問題があった。

本発明は、上記のような問題に鑑み、簡単な構成及び処理方法によって、乗員の着座の有無や乗員の体形を的確に検知することができるとともに、シートの被水等外乱のある場合であっても乗員を安定に検知することができる乗員検知システムを提供することを目的とする。

本発明は、以下の通りである。
１．車両のシートの座面部及び背もたれ部のうちの少なくとも一つに設けられた検出用電極と、正弦波を含む基準信号を抵抗素子を介して前記検出用電極に供給するとともに前記検出用電極の電位を電極信号として検出し、前記基準信号に対する前記電極信号の位相遅れ時間を計測する位相差計測部と、一定の直流電圧を抵抗素子を介して前記検出用電極に供給するとともに前記検出用電極の電位を検出し、前記直流電圧を供給してから前記検出用電極が所定の電位に達するまでの時間を充電時間として計測する直流計測部と、前記位相差計測部及び前記直流計測部を使用し、前記位相遅れ時間及び前記充電時間に基づいて乗員を検知する検知部と、を備えることを特徴とする乗員検知システム。
２．前記検知部は、前記位相遅れ時間が所定の値を超える場合には、前記位相遅れ時間に対応して前記充電時間を補正した値を求め、その補正した値に基づいて乗員を検知する前記１．記載の乗員検知システム。
３．前記位相差計測部及び前記直流計測部のいずれかを前記検出用電極に接続するための切替回路を更に備える前記１．又は２．に記載の乗員検知システム。
４．前記検出用電極は導電布であり、前記導電布は前記シートの表面材として形成され、又は表面材の直下に配設されている前記１．乃至３．のいずれかに記載の乗員検知システム。
５．前記導電布は、一定の間隔で導電性繊維を織り込んだ織布である前記４．記載の乗員検知システム。
６．前記位相差計測部は、前記基準信号の電圧を所定の閾値と比較することにより２値の基準位相信号を生成する第１の比較回路と、前記電極信号の位相と前記基準信号が前記閾値を横切る点の位相とが略同一となる前記電極信号の値を閾値として、前記電極信号をその閾値と比較することにより２値の電極位相信号を生成する第２の比較回路と、を備え、前記位相遅れ時間として、前記基準位相信号の立上りに対する前記電極位相信号の立上りの遅れを立上り遅れ時間として計測し、かつ前記基準位相信号の立下りに対する前記電極位相信号の立下りの遅れを立下り遅れ時間として計測する前記１．乃至５．のいずれかに記載の乗員検知システム。
７．前記電極信号は前記基準信号と略同一の振幅をもつ信号として生成され、前記第１の比較回路及び前記第２の比較回路は、同一の値の各前記閾値によって前記基準位相信号及び前記電極位相信号を生成する前記６．記載の乗員検知システム。
８．前記検知部は、前記立上り遅れ時間と前記立下り遅れ時間の和を求め、その和及び前記充電時間に基づいて乗員を検知する前記６．又は７．に記載の乗員検知システム。
９．前記直流計測部は、前記一定の直流電圧を供給する電圧印加回路と、前記検出用電極と接地との間の電圧が所定の閾値に達したことを検出する電位検出回路と、を備え、前記電圧印加回路によって前記直流電圧を供給してから前記電位検出回路によって前記検出がされるまでの時間を前記充電時間として計測する前記１．乃至８．のいずれかに記載の乗員検知システム。

本発明の乗員検知システムによれば、車両のシートに設けられた検出用電極と、正弦波を含む基準信号を抵抗素子を介して前記検出用電極に供給するとともに前記検出用電極の電位を電極信号として検出し、前記基準信号に対する前記電極信号の位相遅れ時間を計測する位相差計測部を備えるため、シートの被水など外乱の状態を検出することができる。また、検出用電極に一定の直流電圧を抵抗素子を介して供給するとともに検出用電極の電位を検出し、前記直流電圧を印加してから検出用電極が所定の電位に達するまでの時間を充電時間として計測する直流計測部を備えるため、乗員の着座の有無や乗員の体形（乗員が大人であるか子供であるか等）を、乗員の着座姿勢に影響されないで検知することができる。そして、前記位相差計測部及び前記直流計測部を使用し、前記位相遅れ時間及び前記充電時間に基づいて乗員を検知する検知部を備えるため、主として前記充電時間に基づいて乗員の着座や体形を検知し、シートの濡れなど外乱要因がある状態を主として前記位相遅れ時間に基づいて検知することによって、外乱の影響を除去して的確な乗員の検知が可能になる。すなわち、位相差計測の利点と直流計測の利点とを活かした複合的な乗員検知システムを実現することができる。また、乗員の着座姿勢やシートの被水等による誤検知を抑えるために特別なセンサーを用いる必要がなく、一つの検出用電極を用いるだけで正確かつ安定した検知が可能となる。
前記検知部は、前記位相遅れ時間が所定の値を超える場合には、前記位相遅れ時間に対応して前記充電時間を補正した値を求め、その補正した値に基づいて乗員を検知する場合には、シートの濡れなど外乱の程度に応じて前記直流計測部による計測値が補正されるため、正確な乗員の検知が可能になる。
前記位相差計測部及び前記直流計測部のいずれかを前記検出用電極に接続するための切替回路を更に備える場合には、前記位相遅れ時間の計測と前記充電時間の計測とを適宜に切換えて行うことができるため、制御及び計測処理を一層簡単にすることができる。
前記検出用電極は導電布であり、その導電布は前記シートの表面材として形成され、又は表面材の直下に配設されている場合には、それが濡れた状態でも安定な乗員検知システムとすることができ、しかもシートの質感や通気性を損なうことがない。また、検出用電極をシートの外装の一部として一体に形成することができる。
前記導電布を、一定の間隔で導電性繊維を織り込んだ織布とすれば、耐久性、経済性に優れた検出用電極を用いた乗員検知システムとすることができる。

前記位相差計測部は、前記基準信号の電圧を所定の閾値と比較することにより２値の基準位相信号を生成する第１の比較回路と、前記電極信号の位相と前記基準信号が前記閾値を横切る点の位相とが略同一となる電極信号の値を閾値として、電極信号を２値化した電極位相信号を生成する第２の比較回路とを備える場合には、基準信号と電極信号がそれぞれ略同一の位相となるタイミングを簡単な回路を用いて検出することができる。そして、前記位相遅れ時間として、基準位相信号に対する電極位相信号の立上り遅れ時間及び立下り遅れ時間を計測するため、位相差に対応した処理を容易にすることが可能となる。
前記電極信号は、前記基準信号と略同一の振幅をもつ信号として生成され、前記第１の比較回路及び前記第２の比較回路は、同一の値の各前記閾値によって前記基準位相信号及び前記電極位相信号を生成する場合には、極めて少ない部品と簡単な回路構成によって乗員検知システムを実現することができる。
前記検知部は、前記立上り遅れ時間と前記立下り遅れ時間の和を求め、その和及び前記充電時間に基づいて乗員を検知する場合には、シートの被水状態に影響されない前記和の値と、乗員の体形までを判別可能な前記充電時間とに基づいて乗員を検知することができるため、極めて簡単な処理で安定な乗員検知システムとすることができる。
前記直流計測部は、前記一定の直流電圧を供給する電圧印加回路と、前記検出用電極と接地との間の電圧が所定の閾値に達したことを検出する電位検出回路と、を備え、前記電圧印加回路によって前記直流電圧を供給してから前記電位検出回路によって前記検出がされるまでの時間を前記充電時間として計測する場合には、簡単な回路構成と簡単な処理により乗員検知システムを実現することができる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
本発明の乗員検知システムを中心とした車両のシート周辺の概略構成を表わす模式図である。 本発明の乗員検知システムの構成を示すブロック図である。 本発明の乗員検知システムの位相差計測部を中心とする構成を示すブロック図である。 本発明の乗員検知システムの直流計測部を中心とする構成を示すブロック図である。 本発明の乗員検知システムの結合部の構成を示すブロック図である。 本発明の乗員検知システムの結合部を切替回路により構成する例を示すブロック図である。 本乗員検知システムの位相差計測部の基本的な動作を説明するためのタイミングチャートである。 電極間に生じる静電容量と位相遅れ時間との関係を表わすグラフである。 シートの被水等外乱がある状態における位相差計測部の動作を説明するためのタイミングチャートである。 シートの被水量と立上り遅れ時間及び立下り遅れ時間との関係を表わすグラフである。 シートの被水量と、立上り遅れ時間及び立下り遅れ時間の和との関係を表わすグラフである。 位相差計測部に備えられる発振回路の構成例を表わす回路図である。 位相差計測部に備えられる第１の比較手段及び第２の比較手段の構成例を表わす回路図である。 位相差計測部において、電極信号が基準信号と略同一の振幅をもつ信号として生成される場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図１４に示した場合において、シートの被水等外乱がある状態の動作を説明するためのタイミングチャートである。 シートの被水量と、被水直後及び一定時間経過後に計測される立上り遅れ時間及び立下り遅れ時間の和との関係を表わすグラフである。 シート及びシート上の物体の等価回路と、本発明の乗員検知システムの直流計測部により供給される直流電圧及び計測される検出用電極の電位を説明するための回路図である。 本乗員検知システムの直流計測部により計測される検出用電極の電圧の時間による変化を表わすグラフである。 本乗員検知システムの直流計測部の構成例を表わす回路図である。 図１９に示した回路による計測動作を表わすタイミングチャートである。 電極間に生じる静電容量と本乗員検知システムの直流計測部により計測される充電時間との関係を表わすグラフである。 シートの被水量による空席時及び着座時の充電時間の変化を表わすグラフである。 本発明の乗員検知システムにおける乗員検知方法の例を示すフローチャートである。 位相差計測部による計測方法の例を示すフローチャートである。 直流計測部による計測方法の例を示すフローチャートである。 検知部による乗員の検知方法の例を示すフローチャートである。

ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

車両のシートが空席の場合と乗員が着座している場合とでは、シートに設けられた検出用電極と車体との間の静電容量が変化する。本発明の乗員検知システムは、それによって生じる正弦波を含む基準信号の位相遅れの時間の変化を計測する位相差計測部と、直流電圧を印加して静電容量の充電時間の変化を計測する直流計測部とを組み合わせて乗員を検知することを特徴とする。すなわち、本発明は位相差計測方式と直流計測方式を複合させた乗員検知システムであり、位相差計測によってシートの被水など外乱の影響を除去し、主として直流計測によって乗員の着座及び体形を正確に検知することを目指している。
本乗員検知システムを中心とした車両のシート周辺の概略構成を図１に示す。図１において、シート７は助手席又は後部座席等であり、シート７に乗員９が着座している場合には、検出用電極７５と車体８との間に介在する乗員の人体９によって静電容量Ｃ_１が生じる。この検出用電極７５と車体８との間の静電容量等の変化によって、検出用電極７５に正弦波を含む信号を供給した場合には検出用電極７５で検出される信号の位相差が変化し、検出用電極７５に直流電圧を供給した場合には静電容量の充電時間が変化する。したがって、それぞれの変化量を計測することによって乗員の着座の有無等を判断することが可能である。乗員検知システム１は、検出用電極７５を備えるセンサー部と、計測及び判断処理を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）２とから構成することができる。ＥＣＵ２には、上記位相差計測部、上記直流計測及び検知部が備えられる。

図１に示すシート７は着座部７１と背もたれ部７２とからなっており、シートフレーム７６によって車体の床部８に固定されている。車体８は、電気的には検出用電極７５の電位の基準を与える接地電位（車両接地）とすることができ、シートフレーム７６が金属製であれば、シートフレーム７６を接地電極とすることができる。シートの着座部７１の内部は、シートフレーム７６の上に発泡ウレタン等を素材とするクッション材が配設されて構成されており、表面は織布等の表面材によって被覆されている。背もたれ部７２も、同様にシートフレームとクッション材、表面材等から構成されている。

シートの着座部７１の座面部には、乗員を検出するための検出用電極７５が設けられる。検出用電極７５は、シート７を覆う表面材の一部を構成するものであってもよいし、表面材の直下すなわち表面材とクッション材との間等に介装されてもよい。検出用電極７５は、導電性を有する素材であれば幅広い素材を使用することができる。例えば、導電性を有する布地、金属線を網状に編んだ布、導電性フィルム、金属板等を用いて構成することができる。好適には、検出用電極７５として導電布を用いることができる。導電布とは導電性が与えられた布をいい、その素材や製造方法は特に限定されない。例えば、繊維の表面を銅、ニッケル、銀等の金属材により被覆した導電繊維を素材として製造された布が挙げられる。また、導電布は、導電繊維を糸にして織布とされたものであってもよいし、導電繊維を織布にすることなく、熱圧着等により形成された不織布であってもよい。また、導電布は、非導電糸を用いた織布又は不織布に、めっき法等により銅、ニッケル、銀等の金属材を被膜した布であってもよい。
検出用電極７５を構成する導電布として、ステンレス線やカーボン繊維、メッキ繊維等の導電性繊維を適宜に織り込んだ織布を挙げることができる。例えば、１〜１０ｍｍ程度の間隔でステンレス線等の導電性繊維を織り込んだ織布を使用すれば、耐久性、経済性に優れた検出用電極を実現することができる。
検出用電極７５を導電布とすることによって、検出用電極の形状、寸法などを任意に設計することができ、シートの他の部分を構成する表面材と一体に形成することが可能である。また、検出用電極によって通気性を低下させることがなく、シートの質感を損なうこともない。

本乗員検知システムにおいては、検出用電極７５は少なくとも１つ設けられればよい。検出用電極は着座部と背もたれ部に設けられてもよいが、少なくとも着座部７１に設けられることが好ましい。検出用電極７５の形状、寸法は特に限定されず、シートの着座部又は背もたれ部のサイズや形状に合わせてもよいし、着座時に乗員の身体が接する部分のみに電極が設けられてもよい。また、検出用電極は、複数の電極を配列して電気的に接続されて構成されてもよい。
検出用電極７５からはリ−ド線が導出されており、検出用電極７５は、電線（例えばシールドケーブル）２３を介して、ＥＣＵ２に接続されている。また、前記接地電極７６は電線（例えばシールドケーブルの被覆側導線）によりＥＣＵ２に接続され、基準電位とすることができる。

図２は、本乗員検知システム１の構成を表わすブロック図である。図２において、検出用電極７５及び接地電極７６を備えたセンサー部２１を中心に、Ｃ_０、Ｃ_１、Ｒ_１を含むシート及びシート上の物体の等価的な回路図が表わされている。Ｃ_０は、乗員が着座しているか否かに関わらず検出用電極７５と接地電極７６との間に生じる静電容量を表し、シート内のクッション材の他、シート及びその周辺部によって生じる。乗員着座時のシートの変形等により、非着座時に比べてＣ_０が増加する場合もある。
Ｃ_１及びＲ_１は、人体等シート上の物体の等価回路である。乗員９が着座している場合は、検出用電極７５と接地との間に乗員の身体が介在することとなる。人体は誘電体であり、空気に比べて大きな比誘電率を持つため、検出用電極７５と接地電極７６との間には人体による静電容量Ｃ_１が生じ、乗員が着座していない場合に比べて電極間の静電容量が大きく増加することとなる。また、シートの被水などの外乱要因によって検出用電極周辺のインピーダンスは変化する。検出用電極７５と車体との間に、抵抗Ｒ_１を経由して漏れ電流が生じる場合がある。シートが濡れた場合には漏れ電流が増加する。

センサ部２１に備えられた検出用電極７５及び前記接地電極７６は、ケーブル２３によってＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２は、電源回路２５、位相差計測部４、直流計測部５及び検知部６を備えて構成することができる。位相差計測部４及び直流計測部５は、結合部３を介して検出用電極７５と接続されている。
電源回路２５は、車両のバッテリーから供給される電源（例えば電圧１２Ｖ）から、ＥＣＵ２内の各電子回路に供給する直流電源（電圧Ｖａ、Ｖｂ等）を生成する。生成される電源は、例えば、Ｖａ＝８Ｖ、Ｖｂ＝５Ｖとすることができる。

図３は、位相差計測部４の構成を表わすブロック図である。位相差計測部４は、発振回路４１、抵抗素子Ｒｂ、２つの比較回路４３、４４、及び制御部４５を備える。以下の位相差計測部４の説明においては、結合部３により、位相差計測部４を構成する回路がセンサー部２１に備えられている検出用電極７５と電気的に接続されているものとする。
発振回路４１は、抵抗素子Ｒｂを直列に介して検出用電極７５に接続されており、基準信号Ｓ_０を出力する回路である。基準信号Ｓ_０は一定周波数の正弦波を含む信号であり、正弦波に一定の直流電圧（バイアス）を重畳した信号とすることができる。バイアス値は０Ｖであってもよい。直流のバイアス値及び正弦波の振幅は適宜に設計されればよい。例えば、発振回路４１は、前記Ｖａ（８Ｖ）を電源に使用し、バイアス４Ｖ、正弦波の振幅１〜４Ｖ程度の基準信号を出力するように構成することができる。基準信号Ｓ_０に含まれる正弦波の周波数は、数１０ｋＨｚ〜数百ｋＨｚの範囲の一定周波数とすることができ、好ましくは７０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度の範囲の周波数とすることができる。

発振回路４１により出力される基準信号Ｓ_０は、第１の比較回路４３に入力される。比較回路４３は、基準信号Ｓ_０と所定の閾値（Ｖｒ_０）とを比較することにより、デジタルの基準位相信号Ｄ_０を生成するための回路である。閾値Ｖｒ_０は、基準信号Ｓ_０に含まれている正弦波の基準レベルすなわち前記バイアス値と同一とすることができる。比較回路４３により生成された基準位相信号Ｄ_０は制御部４５に入力される。
また、検出用電極７５は、第２の比較回路４４に接続されている。比較回路４４は、検出用電極７５の電位、すなわち接地電極７６と検出用電極７５との間に生じる電圧の信号（電極信号）Ｓ_１を、閾値（Ｖｒ_１）と比較することにより、デジタルの電極位相信号Ｄ_１を生成するための回路である。電極信号Ｓ_１は、検出用電極７５に供給されている基準信号Ｓ_０と同じ周波数の正弦波を含む信号となる。比較回路４４により生成された基準位相信号Ｄ_１は制御部４５に入力される。
制御部４５は、前記基準位相信号Ｄ_０に対する前記電極位相信号Ｄ_１のタイミングの遅れ（位相遅れ時間（Ｔ_Ａ））を計測する手段を備えており、後述するマイクロコントローラ等によって構成することができる。

図４は、直流計測部５の構成を表わすブロック図である。直流計測部５は、電圧印加回路５１、電位検出回路５３、及び制御部５５を備える。以下の直流計測部５の説明においては、結合部３により、直流計測部５を構成する回路がセンサー部２１に備えられている検出用電極７５と電気的に接続されているものとする。
検出用電極７５には、電圧印加回路５１及び電位検出回路５３が接続される。電圧印加回路５１は、直流電圧Ｖ_１を抵抗素子Ｒａを介して検出用電極７５に印加するための回路である。直流電圧Ｖ_１は前記電源回路２５により生成される任意の電圧であり、例えば前記電圧Ｖａ（８Ｖ）又はＶｂ（５Ｖ）のいずれかと同じとしてもよい。また、電圧印加回路５１は、検出用電極７５に直流電圧を印加する間を除いては検出用電極７５を接地電極７６と同電位とするように構成することができる。
電位検出回路５３は、検出用電極７５の電位、すなわち接地電極７６と検出用電極７５との間の電圧Ｖ_２が、所定の閾値電圧に達したことを検出するための回路である。
電圧印加回路５１及び電位検出回路５３は、制御部５５と接続されている。制御部５５は、電圧印加回路５１による検出用電極７５への直流電圧の印加を制御し、直流電圧の印加を開始してから電位検出回路５３によって前記検出がされるまでの時間（充電時間（Ｔ_Ｃ））を計測する手段を備える。制御部５５は後述するマイクロコントローラ等によって構成することができる。

結合部３は、前記位相差計測部４を構成する回路及び前記直流計測部５を構成する回路と検出用電極７５とを接続するための回路である。結合部３の構成は特に限定されないが、例えば、図５に示すようにキャパシタ３１１を介して検出用電極７５と位相差計測部４とを接続し、コイル３１２を介して検出用電極７５と直流計測部５とを接続する結合回路３１とすることができる。また、結合部３として、図６に示すように検出用電極７５に位相差計測部４又は直流計測部５のいずれか一方を接続するための切替回路３２を設け、検知部６によっていずれかの選択が可能な構成とすることができる。

検知部６は、前記位相差計測部４によって計測された位相遅れ時間Ｔ_Ａ、及び前記直流計測部５によって計測された充電時間Ｔ_Ｃを取得し、取得された位相遅れ時間Ｔ_Ａ及び充電時間Ｔ_Ｃに基づいて乗員の着座等を判定するように構成される。
検知部６、前記位相差計測部４の制御部４５、前記直流計測部５の制御部５５等は、例えば１つのマイクロコントローラ（組込み用マイクロコンピュータ）及び周辺回路によって構成することができる。マイクロコントローラには乗員の着座等の判定のためのパラメータ等を格納し、計測、制御、閾値設定、判定等を行うためのプログラムを備えることができる。また、マイクロコントローラには、計測値や判定結果をエアバッグ装置など外部に出力するための外部入出力を備えることができる。

次に、本乗員検知システムの動作を説明する。図７は、本乗員検知システムの位相差計測方式による計測動作を説明するためのタイミングチャートである。同図（ａ）は、前記発振回路４１によって生成された基準信号Ｓ_０を表わす。本例では、基準信号Ｓ_０は、電源電圧Ｖａの略１／２のバイアスが付与された正弦波を示している。この基準信号Ｓ_０は前記抵抗素子Ｒｂを介して検出用電極７５に供給される。また、基準信号Ｓ_０は、前記比較回路４３に入力される。
図７（ｂ）は、検出用電極７５の電位、すなわち前記電極信号Ｓ_１を表わす。電極信号Ｓ_１は、接地電極７６と検出用電極７５との間に静電容量が存在するため、上記基準信号Ｓ_０とは位相が異なる正弦波を含むこととなる。電極信号Ｓ_１の信号レベル（最大値、最小値）は、抵抗素子Ｒｂの値により設定することができる。電極信号Ｓ_１は、前記比較回路４４に入力される。

図７（ｃ）は、第１の比較回路４３において、基準信号Ｓ_０を閾値Ｖｒ_０と比較することによって生成された基準位相信号Ｄ_０を表わす。ここでは、基準信号Ｓ_０が閾値Ｖｒ_０を超えるとき基準位相信号Ｄ_０が論理「１」となる例を示している。閾値Ｖｒ_０は、基準信号Ｓ_０の最大値と最小値の間の範囲で設定することができるが、好ましくはその略中央のレベルすなわち基準信号Ｓ_０に含まれる正弦波形の基準レベルとすることができる。これによって、その正弦波形の位相０°に当たる点ｐ_００において「０」から「１」に立上がり、位相１８０°に当たる点ｐ_０１において「１」から「０」に立下がる基準位相信号Ｄ_０が生成される。
図７（ｄ）は、第２の比較回路４４において、電極信号Ｓ_１を閾値Ｖｒ_１と比較することによって生成された電極位相信号Ｄ_１を表わす。ここでは、電極信号Ｓ_１が閾値Ｖｒ_１を超えるとき電極位相信号Ｄ_１が論理「１」となる例を示している。閾値Ｖｒ_１は、電極信号Ｓ_１がその閾値Ｖｒ_１を横切る点の位相（ｐ_１０、ｐ_１１）が、上記基準信号Ｓ_０が上記閾値Ｖｒ_０を横切る点の位相と略同一となるように設定される。本例においては、基準信号Ｓ_０が閾値Ｖｒ_０を横切る点の位相（ｐ_００、ｐ_０１）は０°及び１８０°であるので、電極信号Ｓ_１に含まれている正弦波形の位相が０°及び１８０°となる点（ｐ_１０、ｐ_１１）に閾値Ｖｒ_１が設定される。これによって、電極信号Ｓ_１の位相０°に当たる点ｐ_１０において「０」から「１」に立上がり、位相１８０°に当たる点ｐ_１１において「１」から「０」に立下がる電極位相信号Ｄ_１が生成される。

電極信号Ｓ_１の位相は、検出用電極と接地電極との間に静電容量（Ｃ_０＋Ｃ_１）が存在するため、基準信号Ｓ_０の位相よりも遅れる。このため、電極位相信号Ｄ_１の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングは、基準位相信号Ｄ_０の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングよりも遅くなる。図７に示すように、基準位相信号Ｄ_０の立上りに対する電極位相信号Ｄ_１の立上りの遅れ時間を立上り遅れ時間Ｔｕ、基準位相信号Ｄ_０の立下りに対する電極位相信号Ｄ_１の立下りの遅れ時間を立下り遅れ時間Ｔｄとする。また、立上り遅れ時間Ｔｕと立下り遅れ時間Ｔｄの和をＴａとする。シートが濡れている等の外乱要因がない状態においては、立上り遅れ時間Ｔｕと立下りの遅れ時間Ｔｄとはほぼ同一となる。
乗員の着座等を検知するために用いる前記位相遅れ時間Ｔ_Ａとして、上記の立上り遅れ時間Ｔｕ、立下り遅れ時間Ｔｄ、又はＴｕとＴｄの和Ｔａを用いることができる。また、Ｔｕ、Ｔｄ、Ｔａを組み合わせて、乗員の着座やシートの被水等についての情報を取得するようにしてもよい。

単純な静電容量Ｃと抵抗Ｒの直列回路に周波数ｆの交流電圧を供給したとき、静電容量Ｃに生じる電圧の供給電圧に対する位相遅れφは、φ＝（π／２）−ｔａｎ^−１（１／（２πｆＣＲ））と計算される。すなわち、静電容量Ｃが大きくなると位相遅れφが増加することとなる。本乗員検知システムの一実施例においては、基準信号Ｓ_０に対する電極信号Ｓ_１の位相差を遅れ時間（Ｔａ）として計測すると、遅れ時間Ｔａと静電容量Ｃの大きさとは図８のグラフに示すような関係が得られた。したがって、計測された遅れ時間Ｔａを例えば一定の閾値Ｔ_ｈと比較することによって、乗員の着座の有無等を判定することができる。

しかし、シート表面又はその直下に設けられた検出用電極７５が被水等した状態においては、検出用電極周辺ないし検出用電極と接地電極との間のインピーダンスが変化する。また、漏れ電流が増加するため、電極信号Ｓ_１のレベルが低下し、正弦波形の振幅も小さくなる。図９に、その検出用電極部が被水する等外乱要因がある状態における各信号の様子を示す。この状態で、電極信号Ｓ_１を図７（ｂ）に示した閾値と同一の閾値Ｖｒ_１によってデジタル化したとき、電極位相信号Ｄ_１のタイミングは図９（ｄ）に示すように変化する。その結果、図７に示したシートが被水等していない状態から、立上り遅れ時間Ｔｕは減少し、立下り遅れ時間Ｔｄは増加する。
検出用電極７５として導電布を使用し、その電極部が被水した場合、立上り遅れ時間Ｔｕ及び立下り遅れ時間Ｔｄの変化は、シートの被水量Ｗによって図１０に示すように変化する。したがって、遅れ時間Ｔｕ及びＴｄの変化量から、シートの検出用電極部の被水の程度を判断することができる。

図１０に示されるように、シートが被水した状態では、立上り遅れ時間Ｔｕと立下り遅れ時間Ｔｄとは、ほぼ相殺するように変化する。すなわち、立上り遅れ時間Ｔｕと立下り遅れ時間Ｔｄとの和Ｔａは、シートが被水しているか否か、また被水の程度に関わらず、ほぼ一定となることが見出された。上記遅れ時間の和Ｔａと被水量Ｗとの関係は、図１１に示すようになる。同図において縦軸は時間を表わし、Ｔａ_Ｖはシートに乗員が着座していないときの上記和の遅れ時間、Ｔａ_Ｏはシートに乗員が着座しているときの上記和の遅れ時間である。遅れ時間の和Ｔａは、乗員が着座しているか否かによって大きく異なり、被水量Ｗによっては大きく変化しないことが分かる。したがって、立上り遅れ時間Ｔｕ及び立下り遅れ時間Ｔｄを計測し、ＴｕとＴｄを加算した値Ｔａを求めることにより、そのＴａに基づいてシートの被水状態に関係なく乗員の着座等を判断することも可能である。

上記の作用及び効果は、さらに簡単な構成によって実現することができる。図１２は、公知の発振回路を使用した発振回路４１の具体的な構成例を示す。発振周波数は、例えば７０ｋＨｚ程度とすることができる。直流バイアス電圧（Ｖｒ）は、分圧回路４１２によって発生させている。この発振回路によって生成される基準信号Ｓ_０は、直列抵抗Ｒｂを介して検出用電極７５に供給される。
図１３は、２つの比較回路４３及び４４の具体的な構成例を示す。第１の比較回路を構成するコンパレータ４３１は、発振回路４１から出力される基準信号Ｓ_０と、前記分圧回路４１２によって生成された直流電圧Ｖｒとを比較して基準位相信号Ｄ_０を生成し、その基準位相信号Ｄ_０を制御部４５に送出する。第２の比較回路を構成するコンパレータ４４１は、検出用電極に発生する電極信号Ｓ_１と、前記分圧回路４１２によって生成された直流電圧Ｖｒとを比較して電極位相信号Ｄ_１を生成し、その電極位相信号Ｄ_１を制御部６に送出する。基準位相信号Ｄ_０に対する電極位相信号Ｄ_１の遅れ時間Ｔｕ及びＴｄは、制御部４５によって計測される。

図１４は、上記回路を使用し、シートが被水等していない通常の状態における各信号を示すタイミングチャートである。前記抵抗素子Ｒｂの抵抗値を適切に選ぶことによって、図１４（ａ）に示すように、電極信号Ｓ_１のレベル（最大値及び最小値）を基準信号Ｓ_０とほぼ同一とすることができる。これによって、基準信号Ｓ_０から基準位相信号Ｄ_０を生成するための閾値（Ｖｒ_０）と、電極信号Ｓ_１から電極位相信号Ｄ_１を生成するための閾値（Ｖｒ_１）とを同一の値Ｖｒとすることができ、極めて簡単な回路とすることができる。
図１５は、検出用電極部が被水する等外乱要因がある状態における各信号を示すタイミングチャートである。被水等により電極信号Ｓ_１のレベル（最大値及び最小値）が低下し、電極信号Ｓ_１を一定の閾値Ｖｒによってデジタル化したとき、図１４に示した状態から、基準位相信号Ｄ_０に対する電極位相信号Ｄ_１の遅れ時間Ｔｕ及びＴｄが変化する。前記と同様に、この遅れ時間Ｔｕ、Ｔｄ、及びＴｕとＴｄの和Ｔａによって、被水の程度や乗員の着座等を判断することが可能となる。

位相差計測方式の一実施例を、図１６に示す。この実施例においてはシートの座面部の表面に導電布を設けて検出用電極７５とした。導電布のサイズは３０ｃｍ×４０ｃｍであり、ピッチ５ｍｍでステンレス繊維を織り込んだものである。この導電布に一様に水を噴霧することによって被水状態とし、その噴霧した水の量を被水量Ｗ（単位ｍｌ）とした。使用した発振回路及び比較回路は図１２及び図１３に示したものであり、基準信号の周波数は７０ｋＨｚ、抵抗素子Ｒｂは２２ｋΩとした。
図１６は、立上り遅れ時間と立下り遅れ時間の和Ｔａ（単位ｍｓ）と、被水量Ｗとの関係を表わしている。破線（Ｔａ_Ｖ）は乗員が着座していないときの遅れ時間の和を示し、実線（Ｔａ_Ｏ）は着座時の遅れ時間の和を示す。図１６（ａ）は被水直後の計測値を表わし、同図（ｂ）は被水から１０分経過後の計測値を表わしたグラフである。この結果から、立上り遅れ時間と立下り遅れ時間の和Ｔａは被水量によらず、また時間が経過してもほぼ一定となるため、乗員の着座等を安定に判断することができることが分かる。

次に、本乗員検知システムの直流計測方式による計測動作を説明する。図１７は、前記センサー部２１を中心としたシート周辺及び人体等シート上の物体の等価的な回路図である。Ｃ_０は、シートのクッション材等によって検出用電極７５と接地電極７６との間に生じる静電容量であり、Ｃ_１及びＲ_１は着座した乗員等によって生じる静電容量及び抵抗を表す。Ｒａは電流を制限するために前記電圧印加回路５１に備えられた抵抗素子である。電圧印加回路により直流電圧Ｖ_１が抵抗素子Ｒａを介して検出用電極７５に供給される。検出用電極７５の電位すなわち接地電極７６と検出用電極７５との間に生じる電圧をＶ_２とする。最初に検出用電極７５が接地電極７６と同電位とされている初期状態から、直流電圧Ｖ_１が抵抗Ｒａを介して検出用電極７５に印加されると、電流Ｉａが流れて静電容量の充電が開始される。
乗員が着座していない場合、電極間の静電容量はＣ_０である。そうすると、電圧Ｖ_２は図１８において実線で示されるように時間とともに上昇し、時間τ_０のとき、電圧Ｖ_２は０．６３Ｖ_１となる。ここで、τ_０は時定数（τ_０＝Ｒａ・Ｃ_０）である。
乗員が着座している場合には、検出用電極と接地との間に乗員の身体９が介在するため、検出用電極７５と接地電極７６との間の静電容量は（Ｃ_０＋Ｃ_１）となる。この状態で、直流電圧Ｖ_１が抵抗Ｒａを介して検出用電極７５に印加されると静電容量が充電され、電極間の電圧Ｖ_２は、図１８において破線で示されるように上昇する。この場合の時定数をτ_１とすると、τ_１＝Ｒａ・（Ｃ_０＋Ｃ_１）となる。

直流計測方式では、上記静電容量の変化を、上記電圧Ｖ_２が所定の閾値電圧に達するまでの時間（充電時間Ｔ_Ｃ）を計測することによって検出する。仮に、上記所定の閾値電圧を０．６３Ｖ_１とすれば、乗員非着座時における充電時間はτ_０、乗員着座時における充電時間はτ_１となる。実際の静電容量Ｃ_０，Ｃ_１の総和の値は車種によって異なる。小型車の実測例では、乗員の非着座時（Ｃ_０）は５０ｐＦ程度、大人の着座時（Ｃ_０＋Ｃ_１）は１５０ｐＦ程度である。この場合、前記抵抗Ｒaが５００ｋΩであれば、τ_０＝２５μｓ、τ_１＝７５μｓ程度となり、非着座時と着座時では大幅な差異があるため、確実な着座検知が可能である。シート上に子供用シートや荷物等が置かれた場合には、通常それらの比誘電率は人体の比誘電率に比べて小さいため、人が着座した場合と区別することが容易である。

図１９は、前記電圧印加回路５１及び前記電位検出回路５３の具体的な回路構成例を示す。電圧印加回路５１は、フリップフロップ５１１、スイッチ素子（トランジスタ等）５１３、抵抗Ｒａ等から構成される。フリップフロップ５１１のＳ端子に入力される信号Ｔｓは、制御部５５から出力され、電圧印加の開始を指示する開始信号である。電位検出回路５３は、閾値電圧を設定するための分圧回路５３２と、その閾値電圧と電圧Ｖ_２とを比較するコンパレータ５３１を備える。閾値電圧は、本例では（２／３）Ｖ_１である。コンパレータ５３１の出力信号は、電圧印加回路５１のフリップフロップ５１１のＲ端子に接続されている。
図１９に示される回路の動作は以下の通りである。初期状態においてはフリップフロップ５１１の出力信号Ｏｃはオフにリセットされており、スイッチ素子５１３はオン状態となるため、検出用電極７５の電位は接地電極７６と同電位になっている。制御部５５から開始信号Ｔｓが入力されると、フリップフロップ５１１の出力信号Ｏｃがオンにセットされて、スイッチ素子５１３がオフする。これによって、直流電圧Ｖ_１が抵抗Ｒａを介して検出用電極７５に印加され、電極間の静電容量の充電が開始される。検出用電極７５の電圧Ｖ_２が閾値電圧（２／３）Ｖ_１を超えるとコンパレータ５３１の出力がオンとなり、フリップフロップ５１１の出力信号Ｏｃがオフにリセットされる結果、スイッチ素子５１３がオンとなる。これにより、電極間の静電容量に蓄積された電荷は放電して、前記初期状態に戻る。

検出用電極７５と接地電極７６の間の静電容量の充電が開始されてから、検出用電極７５の電圧Ｖ_２が所定の閾値電圧に達するまでの充電時間Ｔ_Ｃは、制御部５５から開始信号Ｔｓが与えられてからフリップフロップ５１１の出力信号Ｏｃがセット（オン）されている時間となる。上記充電時間Ｔ_Ｃは、例えば、発振回路５５１を備えことにより簡易に計測することができる。発振回路５５１は、前記信号Ｏｃがオンである間、一定周期のパルス信号Ｔｐを出力するように構成され、そのパルス信号Ｔｐの数を制御部５５によってカウントすることにより充電時間を計測することができる。パルス信号Ｔｐの周期は、必要な分解能に応じて適宜に決定されればよい。

図２０は、上記回路を用いた計測動作の例を示すタイムチャートである。開始信号Ｔｓが与えられる前は、検出用電極は接地と同電位（Ｖ_２＝０Ｖ）である。開始信号Ｔｓが出力（Ｈ）されると、直流電圧Ｖ_１が抵抗素子Ｒａを介して検出用電極に印加され、静電容量の充電が開始されて電圧Ｖ_２は時間とともに上昇する。同時に、電位検出回路の出力信号Ｏｃがオン（Ｈ）にセットされ、発振回路５５１によってパルス信号Ｔｐが出力される。検出用電極の電位Ｖ_２が所定の閾値電圧（本例では（２／３）Ｖ_１）に達すると、電位検出回路の出力信号Ｏｃがオフ（Ｌ）にリセットされ、パルス信号Ｔｐの出力が停止される。充電時間Ｔ_Ｃは、パルス信号Ｔｐの数をカウントすることにより知ることができる。
制御部５５は、周期的に繰り返し上記充電時間Ｔ_Ｃを計測することにより、検出用電極と接地間の静電容量の変化を知ることができる。図２０では、周期Ｔｙごとに開始信号Ｔｓが出力されることを示す。計測の周期Ｔｙは適宜に決定されればよく、例えば、数十〜数百ｍｓ程度とすることができる。

空席時及び乗員着座時における静電容量は、車両の種類によって大きく異なる。実施例によれば、検出用電極をシートの座面に設けた場合、小型の乗用車における空席時の静電容量は５０ｐＦ程度であり、大型の乗用車においては１００数十ｐＦ程度である。しかし、シートに大人が着座したときの静電容量は、それぞれ空席時の静電容量の３倍程度になるため、乗員が着座したときの充電時間Ｔ_Ｃは、空席時の充電時間Ｔ_Ｃの３倍程度となる。
図２１に示すように、充電時間Ｔ_Ｃは検出用電極７５と接地電極７６の間の静電容量Ｃの値に略比例する。静電容量は、図示するように、乗員が着座していないとき（ａ）と着座しているとき（ｂ）では大幅に異なり、着座した乗員の体形等によっても相違する。例えば、着座した乗員が大人の場合（ｂ１）と子供の場合（ｂ２）とは異なる。したがって、充電時間Ｔ_Ｃを計測することによって、着座状態や乗員の体型等を判別することが可能である。さらに、検出用電極がシートの座面部に設けられている場合には乗員の着座姿勢の影響が少ないため、例えば乗員が前屈みの状態であっても、安定な計測値を得ることができる。

しかし、シートが水に濡れた場合、例えば図２２に示すように、充電時間Ｔ_Ｃは被水量Ｗが増えるほど長くなる。図中の破線Ｔ_ＣＶはシートが空席の場合を表わし、実線Ｔ_ＣＯは乗員が着座している場合を表わす。この例では、シートの座面部の表面に導電布を設けて検出用電極としている。導電布のサイズは３０ｃｍ×４０ｃｍであり、ピッチ５ｍｍでステンレス繊維を織り込んだものである。この導電布に一様に水を噴霧することによって被水状態とし、その噴霧した水の量を被水量Ｗ（単位ｍｌ）としている。

本乗員検知システムにおける位相差計測方式と直流計測方式の特性をまとめると、位相差計測方式で計測すると、電極間の静電容量と計測値Ｔａは比例しないため（図８参照）、着座した乗員の体形までの判別は困難である。しかし、シートの被水など外乱がある場合にも、計測値Ｔａは静電容量に対応した値となり、被水量Ｗによって影響されない（図１１、図１６参照）。また、計測値Ｔｕ及びＴｄは、被水量Ｗが増加すると相殺する方向に増加するため、シートの検出用電極部の被水等の程度を判断することができる（図１０参照）。
一方、直流計測方式で計測すると、電極間の静電容量と計測値Ｔ_Ｃが比例するため（図２１参照）、乗員の着座の有無ばかりでなく乗員の体形まで判別することが可能である。しかし、シートの検出用電極部が被水すると、被水量Ｗに対応して計測値Ｔ_Ｃが増加する（図２２参照）。

本発明の乗員検知システムは、上記の関係を利用し、位相差計測部によって計測された位相遅れ時間Ｔ_Ａ（Ｔｕ、Ｔｄ、Ｔａ）に基づいてシートの被水等の外乱要因を除去し、直流計測部で計測された充電時間Ｔ_Ｃに基づいて乗員の体形までを検知するため、図２３に示すような処理（以下「乗員検知方法」という。）を行う。
本乗員検知方法は、位相差計測ステップＳ１、直流計測ステップＳ３及び検知ステップＳ５を備える。位相差計測ステップＳ１は前記位相差計測部によって実行され、直流計測ステップＳ３は前記直流計測部によって実行され、検知ステップＳ５は前記検知部により実行される。位相差計測ステップＳ１及び直流計測ステップＳ３をそれぞれ実行するタイミングは適宜（例えば数百ｍｓ周期）とすればよく、また並行して実行されてもよい。

位相差計測ステップＳ１において、前記基準信号Ｓ_０を抵抗素子を介して検出用電極に供給するとともに検出用電極の電位を電極信号Ｓ_１として検出し、基準信号Ｓ_０に対する電極信号Ｓ_１の位相遅れ時間Ｔ_Ａを計測する。この位相差計測ステップＳ１は、基準信号Ｓ_０の電圧を所定の閾値と比較することにより２値の基準位相信号Ｄ_０を生成する第１の比較ステップと、電極信号Ｓ_１の位相と前記基準信号Ｓ_０が前記閾値を横切る点の位相とが略同一となる前記電極信号の値を閾値として、電極信号Ｓ_１をその閾値と比較することにより２値の電極位相信号Ｄ_１を生成する第２の比較ステップと、基準位相信号Ｄ_０の立上りに対する電極位相信号Ｄ_１の立上りの遅れを立上り遅れ時間Ｔｕとして計測し、かつ基準位相信号Ｄ_０の立下りに対する電極位相信号Ｄ_１の立下りの遅れを立下り遅れ時間Ｔｄとして計測する計測ステップと、を備えて構成することができる。

図２４に示すように、先ず、前記切替回路が備えられている場合には位相差計測部を検出用電極に接続する（Ｓ１１）。そして検出用電極側に出力された基準信号Ｓ_０が所定の位相ｐとなる電圧（Ｖｒ_０）を閾値として、基準位相信号Ｄ_０を生成する（Ｓ１２）。位相ｐは、図７に示した位相ｐ_００、ｐ_０１に相当する位相である。検出用電極への基準信号Ｓ_０の供給及び基準位相信号Ｄ_０の生成は継続的にされる。このステップＳ１２は、前記第１の比較ステップに相当する。
一方、電極信号Ｓ_１が上記位相ｐとなる電圧（Ｖｒ_１）を閾値として、電極位相信号Ｄ_１を生成する（Ｓ１３）。電極位相信号Ｄ_１の生成は継続的にされる。このステップＳ１３は、前記第２の比較ステップに相当する。
そして、以上のステップにより生成された基準位相信号Ｄ_０の立上りから電極位相信号Ｄ_１の立上りまでの時間を、立上り遅れ時間Ｔｕとして計測する（Ｓ１４）。また、基準位相信号Ｄ_０の立下りから電極位相信号Ｄ_１の立下りまでの時間を、立下り遅れ時間Ｔｄとして計測する（Ｓ１５）。このステップＳ１４及びＳ１５は、前記計測ステップに相当する。
位相差計測ステップＳ１において、電極信号Ｓ_１は基準信号Ｓ_０と略同一の振幅をもつ信号として生成することができる（図１４参照）。電極信号Ｓ_１と基準信号Ｓ_０とが略同一の振幅及びレベルである場合には、上記第１の比較ステップ（Ｓ１２）及び第２の比較ステップ（Ｓ１３）において、基準位相信号Ｄ_０及び電極位相信号Ｄ_１を生成するための閾値（Ｖｒ_０及びＶｒ_１）は同一の値とすることができ、極めて簡単な方法とすることができる。

前記直流計測ステップＳ３においては、図２５に示すように、先ず、前記切替回路が備えられている場合には直流計測部を検出用電極に接続する（Ｓ３１）。この段階で、検出用電極と接地との間の静電容量は完全に放電されている。次に、一定の直流電圧Ｖ_１を、抵抗素子を介して検出用電極に供給開始する（Ｓ３２）。そして検出用電極の電位Ｖ_２を監視し、直流電圧Ｖ_１を印加してから検出用電極の電位が所定の値（例えば、（２／３）Ｖ_１）に達するまでの時間を充電時間Ｔ_Ｃとして計測する（Ｓ３３）。

前記検知ステップＳ５においては、位相差計測ステップＳ１で計測された位相遅れ時間Ｔ_Ａと直流計測ステップＳ２で計測された充電時間Ｔ_Ｃに基づいて乗員の検知を行う。シートの被水等を検知し乗員を判別するためには種々の方法が挙げられる。位相遅れ時間Ｔ_Ａは計測された立上り遅れ時間Ｔｕ、立下り遅れ時間Ｔｄ、及びＴｕとＴｄの和Ｔａを含み、乗員の着座等の判断のためにはそのうちの１つ又は複数を用いることができる。
図１０に示したように、シートが被水等した場合、被水量が増加すると立上り遅れ時間Ｔｕは減少し、立下り遅れ時間Ｔｄは増加する。また、図２２に例示したように、シートの被水量が増加すると充電時間Ｔ_Ｃは増加する。この関係を利用して、例えば図２６に示すような検知ステップによって乗員の検知を行うことができる。まず、位相差計測で計測された位相遅れ時間Ｔ_Ａ（立上り遅れ時間Ｔｕ、立下り遅れ時間Ｔｄ、又はＴｕとＴｄの和Ｔａ）を取得する（Ｓ５１）。位相遅れの時間Ｔ_Ａとして、上記ＴｕとＴｄの差の値等を用いてもよい。次に、位相遅れ時間Ｔ_Ａを予め定められた閾値Ａと比較する（Ｓ５２）。そして位相遅れの時間Ｔ_Ａが閾値Ａより小さい場合には、シートの被水等の外乱の程度が小さいと判断されるため、乗員を検知するために用いる計測値Ｔとして、直流計測によって得られた充電時間Ｔ_Ｃの値をそのまま用いることができる（Ｓ５３）。他方、位相遅れ時間Ｔ_Ａが閾値Ａ以上である場合には、シートの被水等の外乱の程度が大きいと判断されるため、直流計測によって得られた充電時間Ｔ_Ｃを補正した値を、乗員を検知するために用いる計測値Ｔとすることができる（Ｓ５４）。そして、決定された計測値Ｔを所定の閾値と比較する等により、乗員の着座の有無、乗員が大人であるか子供であるか等を判定することができる（Ｓ５５）。ステップＳ５３又はＳ５４によって決定された計測値Ｔ又はステップＳ５５でされた判定結果は、エアバッグの展開を制御するために外部に出力することができる（Ｓ５６）。

上記ステップＳ５４で、充電時間Ｔ_Ｃの補正方法は、例えば、計測された充電時間Ｔ_Ｃに対して所定の係数を乗算する方法、所定の値を加算する方法等とすることができる。被水など外乱の量に対応させて上記係数、加算値等が変更されてもよい。また、被水など外乱の量に対するＴ_Ａ、Ｔ_Ｃの関係を最適に表わす関数やテーブルに基づいて補正されてもよい。また、計測値を補正する代わりに、乗員を判定するための閾値が被水など外乱の量に対応して変更されてもよい。これら係数、加算値、関数、テーブル、閾値等は、シートや電極の構造、車種等ごとに予め試験等によって定めておくことができる。

検知ステップＳ５では、前記立上り遅れ時間Ｔｕと前記立下り遅れ時間Ｔｄの和Ｔａを求め、その和Ｔａ基づいて乗員を検知するようにしてもよい。遅れ時間の和Ｔａは、検出用電極と接地との間の静電容量の大きさと対応しており（図８参照）、且つシートが被水等した状態においても変化が小さい（図１１、図１６参照）。したがって、遅れ時間の和Ｔａが予め定めた閾値よりも大きいときは、乗員が着座しているものと判定することができる。さらに、直流計測によって得られた充電時間Ｔ_Ｃの値、又はそれを上記のように補正した値によって、乗員の体形（大人か子供か等）を判断するようにすることができる。
この他、本乗員検知方法は、位相差計測によって得られる位相遅れ時間Ｔ_Ａと直流計測によって得られる充電時間Ｔ_Ｃから得られる情報により、乗員検知システムの動作、検知プログラム、判定のための基準値や閾値などを変更することができる。また、被水など外乱により正常な判定が不可能と判断される場合には、警告等を出力することも可能である。

尚、本発明においては、以上に記載した実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることが可能である。

車両のシートに着座している乗員を検知する乗員検知システムとして広く利用される。また、被水等が生じ易いベッド、椅子等の人物検知として利用することができる。

１；乗員検知システム、２；電子制御ユニット（ＥＣＵ）、２１；センサー部、２５；電源回路、３；結合部、４；位相差計測部、４１；発振回路、４３；第１の比較回路、４４；第２の比較回路、５；直流計測部、５１；電圧印可回路、５３；電位検出回路、６；検知部、７；シート、７１；着座部、７２；背もたれ部、７５；検出用電極、７６；接地電極（シートフレーム）、８；車体、９；人体、Ｃ_０；シート等による静電容量、Ｃ_１；シート上の物体（人体等）による静電容量、Ｄ_０；基準位相信号、Ｄ_１；電極位相信号、Ｒａ；抵抗素子、Ｒｂ；抵抗素子、Ｓ_０；基準信号、Ｓ_１；電極信号、Ｔ_Ａ；位相遅れ時間、Ｔ_Ｃ；充電時間、Ｔｄ；立下り遅れ時間、Ｔｕ；立上り遅れ時間、Ｗ；被水量。

Claims (9)

1. 車両のシートの座面部及び背もたれ部のうちの少なくとも一つに設けられた検出用電極と、
   正弦波を含む基準信号を抵抗素子を介して前記検出用電極に供給するとともに前記検出用電極の電位を電極信号として検出し、前記基準信号に対する前記電極信号の位相遅れ時間を計測する位相差計測部と、
   一定の直流電圧を抵抗素子を介して前記検出用電極に供給するとともに前記検出用電極の電位を検出し、前記直流電圧を供給してから前記検出用電極が所定の電位に達するまでの時間を充電時間として計測する直流計測部と、
   前記位相差計測部及び前記直流計測部を使用し、前記位相遅れ時間及び前記充電時間に基づいて乗員を検知する検知部と、
   を備えることを特徴とする乗員検知システム。
2. 前記検知部は、前記位相遅れ時間が所定の値を超える場合には、前記位相遅れ時間に対応して前記充電時間を補正した値を求め、その補正した値に基づいて乗員を検知する請求項１記載の乗員検知システム。
3. 前記位相差計測部及び前記直流計測部のいずれかを前記検出用電極に接続するための切替回路を更に備える請求項１又は２に記載の乗員検知システム。
4. 前記検出用電極は導電布であり、前記導電布は前記シートの表面材として形成され、又は表面材の直下に配設されている請求項１乃至３のいずれかに記載の乗員検知システム。
5. 前記導電布は、一定の間隔で導電性繊維を織り込んだ織布である請求項４記載の乗員検知システム。
6. 前記位相差計測部は、前記基準信号の電圧を所定の閾値と比較することにより２値の基準位相信号を生成する第１の比較回路と、
   前記電極信号の位相と前記基準信号が前記閾値を横切る点の位相とが略同一となる前記電極信号の値を閾値として、前記電極信号をその閾値と比較することにより２値の電極位相信号を生成する第２の比較回路と、
   を備え、
   前記位相遅れ時間として、前記基準位相信号の立上りに対する前記電極位相信号の立上りの遅れを立上り遅れ時間として計測し、かつ前記基準位相信号の立下りに対する前記電極位相信号の立下りの遅れを立下り遅れ時間として計測する請求項１乃至５のいずれかに記載の乗員検知システム。
7. 前記電極信号は前記基準信号と略同一の振幅をもつ信号として生成され、
   前記第１の比較回路及び前記第２の比較回路は、同一の値の各前記閾値によって前記基準位相信号及び前記電極位相信号を生成する請求項６記載の乗員検知システム。
8. 前記検知部は、前記立上り遅れ時間と前記立下り遅れ時間の和を求め、その和及び前記充電時間に基づいて乗員を検知する請求項６又は７に記載の乗員検知システム。
9. 前記直流計測部は、前記一定の直流電圧を供給する電圧印加回路と、前記検出用電極と接地との間の電圧が所定の閾値に達したことを検出する電位検出回路と、を備え、
   前記電圧印加回路によって前記直流電圧を供給してから前記電位検出回路によって前記検出がされるまでの時間を前記充電時間として計測する請求項１乃至８のいずれかに記載の乗員検知システム。

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