JP2012035717A - ヒーティングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】乗員を暖めるとともに、乗員を精度よく検出する。
【解決手段】シートヒータ２０を、フィルム状のヒータ電極２１，２２と、フィルム状のセンサ電極２５とで構成する。そして、センサ電極２５を用いた乗員の検出の際には、ヒータ電極２１，２２をヒータユニット３２から切り離し、車両からほぼ絶縁された状態とする。これにより、ヒータ電極２１，２２の影響を受けることなく、シートに着座した乗員の検出を行うことが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒーティングシステムに関し、更に詳しくは、乗員を暖めるためのヒーティングシステムに関する。

シートベルトやエアバッグシステムなどに代表される乗員拘束システムは、装置の小型化、低コスト化が推進され、現在では、ほとんどの車種に、標準的に搭載されるに至っている。この種の乗員拘束システムは、例えば、乗員にシートベルトの着用を促したり、乗員の有無に応じてエアバッグを制御するために、シートに着座した乗員を精度よく検出する必要がある。

一方、寒冷地で使用される車両のシートには、乗員を暖めるための発熱体が装備されることがある。車両のシートは、座面がウレタンフォーム等の熱伝導率が低い素材によって構成されるのが一般的である。このため、効率的に乗員を暖めようとすると、上述の発熱体を、シートの表面近くに配置することが必要になる。

そこで、フィルム状の発熱体とフィルム状のセンサとが張り合わされることにより形成された、２重構造のユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００４−５０４０８２号公報

しかしながら、シートに、センサ電極とともに乗員を暖めるためのヒータを配置すると、センサ電極とヒータとが電気的に結合し、センサ電極とヒータとの間の静電容量が、検出対象としての乗員とセンサ電極との間の静電容量よりも、著しく大きくなってしまうことがある。この場合には、乗員の着座の有無によって変化す静電容量の変化分が、センサ電極とグランド間の静電容量に比べて著しく小さくなるため、シートに着座する乗員の検出精度が低下することが考えられる。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、乗員の検出精度を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のヒーティングシステムは、
車両のシートに着座する乗員を暖めるためのヒーティングシステムであって、
前記シートに配置される発熱体と、
前記発熱体に接続されるヒータ電極と、
前記発熱体に電力を供給する供給手段と、
前記供給手段と前記ヒータ電極とを間欠的に接続する接続手段と、
前記供給手段と前記ヒータ電極とが接続されていないときに、前記センサ電極と前記車両との間のインピーダンスを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出される前記インピーダンスに基づいて、前記シートに着座する前記乗員を検出する検出手段と、
を備える。

前記ヒータ電極と、前記発熱体又は前記ヒータ電極とが重なっていることとしてもよい。

前記算出手段は、前記センサ電極と前記車両との間に印加される交流電圧と、前記インピーダンスの変化に呼応して、前記センサ電極へ入力される電流又は電圧とから、前記センサ電極と前記車両との間の静電容量を、インピーダンス相関値として算出することとしてもよい。

また、前記算出手段は、前記交流電圧に対する前記電流の直交成分を、前記インピーダンス相関値としての前記静電容量として算出することとしてもよい。

また、前記算出手段は、前記交流電圧に対する前記電流の同相成分を算出し、
前記検出手段は、前記同相成分と前記直交成分との関係から規定される閾値と、前記静電容量との比較結果から、前記シートに着座する前記乗員を検出することとしてもよい。

ヒーティングシステムは、前記発熱体近傍の前記シートの温度を検出する温度検出センサを備え、
前記検出手段は、前記温度検出センサによって検出された前記シートの温度、及び前記閾値と前記静電容量との比較結果に基づいて、前記乗員を検出することとしてもよい。

前記接続手段は、前記ヒータ電極を、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続することとしてもよい。

前記電源は、前記センサ電極に印加される電圧と同相の電圧を印加することとしてもよい。

前記電源は、前記センサ電極に印加される電圧と、位相が異なる電圧を印加することとしてもよい。

本発明によれば、乗員の検出が行われる際に、乗員を暖めるためのヒータ電極を電源から切り離すことができる。このため、ヒータ電極及び発熱体をグランドから絶縁することができ、結果的にヒータ電極等の影響を受けることなく、乗員を精度よく検出することができる。

第１の実施形態に係るヒーティングシステムのブロック図である。 シートヒータの展開斜視図である。 シートヒータの断面を示す図である。 車両のシートを、当該シートに着座する乗員とともに示す図である。 シートに乗員が着座していないときに形成される電気回路を模式的に示す図である。 図５における電気回路の等価回路を示す図である。 シートに乗員が着座しているときに形成される電気回路を模式的に示す図である。 図７における電気回路の等価回路を示す図である。 図８における電気回路の等価回路を示す図である。 直交成分と同相成分との関係を示す図である。 第２の実施形態に係るヒーティングシステムのブロック図である。 図１１における電気回路の等価回路を示す図である。 変形例に係るシートヒータの平面図である。 変形例に係るシートヒータの断面図である。

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係るヒーティングシステム１０の概略的な構成を示す図である。ヒーティングシステム１０は、例えば車両のシートに着座する乗員を暖めるためのシステムである。このヒーティングシステム１０は、図１に示されるように、シートヒータ２０、ヒータユニット３２、検出ユニット３３、及びスイッチＳＷ１を有している。

図２は、シートヒータ２０の展開斜視図である。図２に示されるように、シートヒータ２０は、センサ電極２５と、２つのヒータ電極２１，２２と、ヒータ電極２１とヒータ電極２２とにわたって形成された発熱体２３，２４と、上記各部を被覆する絶縁シート２６，２７，２８とを有している。

絶縁シート２６，２７，２８は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテフタレート）を素材とするシートや、マイラーフィルム等である。また、絶縁シート２６，２７，２８として、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、或いはシリコンゴム等の柔軟性のある素材からなるシートを用いることもできる。これらの絶縁シート２６，２７，２８は、長手方向をＹ軸方向とする長方形状に整形されている。

ヒータ電極２１は、絶縁シート２６の上面に形成されている。図２に示されるように、このヒータ電極２１は、銀ペースト或いは銅を素材とし、Ｕ字状にパターニングされている。そして、ヒータ電極２１の−Ｘ側には、スイッチＳＷ１と接続される接続部２１ａが形成されている。

ヒータ電極２１と同様に、ヒータ電極２２はＵ字状に整形され、−Ｘ側にスイッチＳＷ１と接続される接続部２２ａが形成されている。このヒータ電極２２の＋Ｙ側のパターンは、ヒータ電極２１によって囲まれた状態になっている。

これらのヒータ電極２１，２２は、絶縁シート２６の上面に銅箔を接着した後に、この銅箔をエッチングしてパターニングすることによって、絶縁シート２６の上面に形成することができる。

発熱体２３，２４それぞれは、長手方向をＸ軸方向とする長方形状に整形され、Ｙ軸方向に相互に隣接して形成されている。図３に示されるように発熱体２３，２４それぞれは、ヒータ電極２１の上面からヒータ電極２２の上面にわたって形成されている。

これらの発熱体２３，２４は、ヒータ電極２１，２２が形成された絶縁シート２６の上面に、ヒータ電極２１からヒータ電極２２にわたって温感抵抗ペースト或いはカーボンペーストを塗布し硬化させることで、絶縁シート２６の上面に形成することができる。

センサ電極２５は、絶縁シート２７の上面を蛇行するように形成されている。センサ電極２５も、ヒータ電極２１，２２と同様に、銅を素材とする。このセンサ電極２５は、例えば絶縁シート２７の上面に銅箔を接着した後に、この銅箔をエッチングしてパターニングすることによって、形成することができる。

図２を参照するとわかるように、シートヒータ２０を構成する絶縁シート２６〜２８は、ヒータ電極２１，２２が形成された絶縁シート２６の上面に、センサ電極２５が形成された絶縁シート２７を接着し、絶縁シート２７の上面に絶縁シート２８を接着することで一体化される。

図３は、シートヒータ２０のＺＹ断面を示す図である。図３に示されるように、ヒータ電極２１，２２及び発熱体２３，２４と、センサ電極２５とは、絶縁シート２７によって絶縁される。また、ヒータ電極２１，２２及び発熱体２３，２４は、絶縁シート２６によって被覆され、センサ電極２５は、絶縁シート２８によって被覆された状態となっている。

図４は、車両１００のシート１０１を、当該シート１０１に着座する乗員１２０とともに示す図である。図４に示されるように、上述のように構成されたシートヒータ２０は、シート１０１の座面１０１ａを構成するシートカバーの直下に配置される。

図１に戻り、ヒータユニット３２は、スイッチＳＷ１を介して、ヒータ電極２１，２２に接続されている。このヒータユニット３２は、車両１００に搭載された不図示のバッテリからの電気エネルギーを、ヒータ電極２１，２２を介して発熱体２３，２４に供給する。これにより、発熱体２３，２４に電流が流れ、発熱体２３，２４が発熱する。

スイッチＳＷ１は、間欠的にヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とを切り離す。ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されたときには、ヒータ電極２１，２２及び発熱体２３，２４は、車両１００から絶縁された状態となる。

検出ユニット３３は、ヒータ電極２１の電位を監視して、スイッチＳＷ１によってヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されたときに、センサ電極２５と車両１００との間の静電容量を計測し、計測した結果に基づいて、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判断する。そして、判断した結果を例えば外部装置へ出力する。

図５は、シート１０１に乗員１２０が着座していないときに形成される電気回路を模式的に示す図である。シート１０１に乗員が着座していないときに形成される電気回路では、図５に示されるように、センサ電極２５は、コンデンサＣ４，Ｃ６を介してヒータ電極２１，２２に接続され、コンデンサＣ５を介して発熱体２３，２４に接続される。
ヒータ電極２１，２２は、コンデンサＣ１，Ｃ３を介して車両１００に接続される。また、発熱体２３，２４は、コンデンサＣ２を介して、車両１００に接続される。

図６は、図５に示される回路の等価回路である。図５に示される回路は、図６に示される等価回路に置き換えて考えることができる。図６の等価回路を構成する抵抗Ｒａは、ヒータ電極２１とヒータ電極２２との間の抵抗等を示す。そして、抵抗Ｒｂは、センサ電極２５の抵抗を示す。また、コンデンサＣａ，Ｃｂは、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３が合成されたものである。また、コンデンサＣｃ，Ｃｄは、コンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６が合成されたものである。

図６の等価回路を参照するとわかるように、センサ電極２５と車両１００との間の合成静電容量Ｃ_Ｔ１は、コンデンサＣａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄによって決定される。

図７は、シート１０１に乗員１２０が着座しているときに形成される電気回路を模式的に示す図である。図７と図５を比較するとわかるように、シート１０１に乗員１２０が着座すると、乗員１２０が介在する新たな回路が形成される。この新たに形成された回路は、センサ電極２５と乗員１２０との間の静電容量を表すコンデンサＣ７と、乗員１２０と車両１００との間の静電容量を表すコンデンサＣ８とを含んで構成される。

図７に示される回路は、図８に示される等価回路に置き換えることができる。図８の等価回路は、図６の等価回路に、コンデンサＣｅ，Ｃｆ，Ｃ８、及び抵抗Ｒｃを付加した回路である。なお、コンデンサＣｅ，Ｃｆは、コンデンサＣ７の容量の約半分の容量をもつコンデンサである。また、コンデンサＣ８は、上述の通り、乗員１２０と車両１００との間の静電容量を表すコンデンサである。また、抵抗Ｒｃは、乗員１２０と車両１００との間の抵抗を表す。

図８の等価回路を参照するとわかるように、シート１０１に乗員１２０が着座しているときの、センサ電極２５と車両１００との合成静電容量Ｃ_Ｔ２は、次式（１）から算出される。

Ｃ_Ｔ２＝Ｃ_Ｔ１＋Ｃ８・（Ｃｅ＋Ｃｆ）／（Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃ８） …（１）

上記式（１）からわかるように、シート１０１に乗員１２０が着座すると、センサ電極２５と車両１００との間の合成静電容量の値が、コンデンサ、Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃ８に起因する静電容量の分だけ増加する。検出ユニット３３は、上述のように変化する合成静電容量を検出し、検出した結果に基づいて、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判断する。以下、検出ユニット３３の具体的な構成について説明する。

図８に示されるように、検出ユニット３３は、交流電源３３ａ、直交復調器３３ｂ、及び検出器３３ｃを有している。

交流電源３３ａは、車両１００に搭載された不図示のバッテリの電圧を、１００ｋＨｚ程度の交流電圧に変換し、センサ電極２５と車両１００のボディの間に印加する。

直交復調器３３ｂは、センサ電極２５と車両１００との間の交流電圧Ｖと、センサ電極２５に供給される電流ｉとをモニタする。そして、交流電圧Ｖに対する電流ｉの同相成分Ｉと、交流電圧Ｖに対する電流ｉの直交成分Ｑに関する情報を、検出器３３ｃに出力する。

検出器３３ｃは、同相成分Ｉの値と直交成分Ｑの値とに基づいて、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判断する。そして、判断した結果を例えば外部装置等へ出力する。

図６及び図８に示される電気回路は、図９に示される回路として考えることができる。この場合、センサ電極２５と車両１００との間の合成抵抗Ｒ_Ｔ及び合成静電容量Ｃ_Ｔそれぞれは、次式（２）及び次式（３）で示される。次式（２）によれば、合成静電容量Ｃ_Ｔは電流ｉの直交成分Ｑと等価であることがわかる。

Ｃ_Ｔ＝Ｑ …（２）
Ｒ_Ｔ＝１／Ｉ …（３）

そこで、検出器３３ｃは、例えば、直交成分Ｑの値と所定の閾値とを比較する。そして、直交成分Ｑが閾値以上である場合には、シート１０１に乗員１２０が着座していると判断する。一方、直交成分Ｑが所定の閾値より小さい場合には、シート１０１に乗員１２０が着座していないと判断する。

また、本実施形態では、シート１０１の座面１０１ａが濡れていたり、シート１０１を構成する素材が湿り気を帯びている場合には、センサ電極２５と車両１００との間の静電容量が増加することを考慮して、上述の閾値を決定する。この閾値の決定には、図１０に示されるＩＱ特性を示す直線を用いる。

図１０の領域ＡＲ１は、シート１０１に乗員１２０が着座しているときの直交成分Ｑと同相成分Ｉとによって規定される点が存在する領域を示している。また、領域ＡＲ２は、シート１０１に乗員１２０が着座していないときの直交成分Ｑと同相成分Ｉとによって規定される点が存在する領域を示している。検出器３３ｃは、閾値を、領域ＡＲ１と領域ＡＲ２とを区分する曲線Ｌに基づいて決定する。例えば、検出器３３ｃは、同相成分Ｉの値がａである場合は、閾値をｂと決定する。

そして、検出器３３ｃは、直交成分Ｑの値が閾値ｂより大きい場合に、シート１０１に乗員１２０が着座していると判断する。一方、直交成分Ｑの値が閾値ｂより小さい場合は、検出器３３ｃは、シート１０１に乗員１２０が着座していないと判断する。そして、検出器３３ｃは、上述の判断の結果に関する情報を例えば外部装置へ出力する。

外部装置は、判断の結果を、例えばシートベルトの着用を警告したり、エアバッグを展開する際の制御等に用いることができる。

以上説明したように、本実施形態に係るシートヒータ２０は、フィルム状のヒータ電極２１，２２と、フィルム状のセンサ電極２５を有している。そして、センサ電極２５を用いた乗員１２０の検出の際には、ヒータ電極２１，２２がヒータユニット３２から切り離され、車両１００からほぼ絶縁された状態となる。このため、乗員１２０の検出を行う際に、検出ユニット３３は、ヒータ電極２１，２２の影響を受けることなく、乗員１２０の検出を行うことが可能となる。以下、具体的に説明する。

図３に示されるように、センサ電極２５とヒータ電極２１，２２とは、絶縁シート２７の厚み分しか離間していないため、例えば図６或いは図８に示されるコンデンサＣｃ，Ｃｄの静電容量は大きくなる。本実施形態では、乗員１２０の検出の際にはヒータ電極２１，２２が、ヒータユニット３２から切り離される。このため、例えば図８に示されるコンデンサＣａ，Ｃｂの静電容量は、コンデンサＣｃ，Ｃｄの静電容量に比べて比較的小さくなる。このため、乗員１２０がシート１０１に着座していないときの、センサ電極２５と車両１００との間の静電容量Ｃ_Ｔ１も、比較的小さな値となる。このため、式（１）を参照するとわかるように、シート１０１に乗員１２０が着座しているときの静電容量Ｃ_Ｔ２と、シート１０１に乗員１２０が着座していないときの静電容量Ｃ_Ｔ１との差分（＝Ｃ８・（Ｃｅ＋Ｃｆ）／（Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃ８））が、静電容量Ｃ_Ｔ１に比べて大きくなる。これにより、検出ユニット３３は、ヒータ電極２１，２２の影響をほとんど受けることなく、乗員１２０の検出を行うことが可能となる。

なお、ヒータ電極２１，２２がヒータユニット３２に接続されている場合には、ヒータ電極２１，２２が、ヒータユニット３２を介して車両１００にアースされることが考えられる。この場合は、ヒータ電極２１，２２と車両１００、或いはヒータ電極２１とセンサ電極２５との間の静電容量が大きくなる。この場合においても、ヒータ電極２１，２２と乗員１２０との間の静電容量や、ヒータ電極２１，２２とセンサ電極２５との間の静電容量等を考慮することで、シート１０１に着座する乗員１２０を検出することができる。

なお、本実施形態では、検出ユニット３３は、ヒータ電極２２の電位を監視することによって、ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されているか否かを判断した。これに限らず、検出ユニット３３は、スイッチＳＷ１の状態を監視することによって、ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されているか否かを判断することとしてもよい。

また、本実施形態では、検出ユニット３３は、ヒータ電極２１の電位を監視して、ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されているか否かを判断した。これに限らず、検出ユニット３３が乗員１２０の検出を行う際に、スイッチＳＷ１を駆動して、ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とを切り離すこととしてもよい。

また、本実施形態では、直交復調器３３ｂから出力される同相成分Ｉの値に基づいて、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判断するための閾値が決定され、この閾値に基づいて、上記判断が行われる。したがって、乗員１２０を精度良く検出することができる。

また、本実施形態では、シートヒータ２０が、２系統のヒータ電極２１，２２を有している場合について説明した。これに限らず、シートヒータ２０は、３系統以上のヒータ電極を有していてもよい。

また、本実施形態では、スイッチＳＷ１によって、ヒータ電極２１と、ヒータ電極２２の双方を、ヒータユニット３２から切り離すこととした。これに限らず、ヒータ電極２１及びヒータ電極２２のうちのいずれか一方のみを切り離すこととしてもよい。また、シートヒータ２０が、３系統以上のヒータ電極を有している場合には、一部のヒータ電極のみを、ヒータユニット３２から切り離すこととしてもよい。

また、乗員１２０の検出の際には、約０．１秒程度、ヒータ電極２１，２２を、ヒータユニット３２から切り離せばよい。このため、乗員１２０を暖める機能が害されることはない。

《第２の実施形態》
次に本発明の第２の実施形態に係るヒーティングシステムについて説明する。本実施形態に係るヒーティングシステム１０Ａは、乗員１２０の検出を試みる際に、センサ電極２５及びヒータ電極２１，２２の双方に交流電圧を印加する点で、第１の実施形態と異なる。

図１１は、本実施形態に係るヒーティングシステム１０Ａのブロック図である。図１１に示されるように、ヒーティングシステム１０Ａは、スイッチＳＷ２と、検出ユニット３３Ａを有している。

スイッチＳＷ２は、シートヒータ２０のヒータ電極２１，２２それぞれを、ヒータユニット３２と検出ユニット３３Ａに交互に接続する。

ヒーティングシステム１０Ａを構成する検出ユニット３３Ａは、交流電源３４Ａ，３４Ｂ、直交復調器３３ｂ、及び検出器３３ｃを有している。

交流電源３４Ａは、振幅ｖの交流電圧Ｖ１をセンサ電極２５の両端へ印加する。また、交流電源３４Ｂは、スイッチＳＷ２によって、ヒータ電極２１，２２が、検出ユニット３３Ａに接続されたときに、周期が交流電圧Ｖ１と１８０度異なり、振幅ｖの交流電圧Ｖ２を、ヒータ電極２１，２２へ印加する。

例えば図１２は、スイッチＳＷ２によって、ヒータ電極２１，２２が、検出ユニット３３Ａに接続されたときに形成される回路の等価回路である。本実施形態では、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧の位相が１８０度異なっている。このため、図１２におけるコンデンサＣｃの両端の点Ｐ１と点Ｐ２との間の電位差と、コンデンサＣｄの両端の点Ｐ３と点Ｐ４との間の電位差が最大２ｖとなる。

このため、交流電源３４Ａから、センサ電極２５に供給される電流ｉ１の値が大きくなる。したがって、直交復調器３３ｂから出力される、交流電圧Ｖ１に対する電流ｉ１の同相成分Ｉと、直交成分Ｑの値が相対的に大きくなる。

また、コンデンサＣｃとコンデンサＣｄとの間の電位差が大きくなるので、センサ電極２５と車両１００との間の静電容量の電流うち、コンデンサＣｃ，Ｃｄに起因する電流成分が支配的になる。この場合、直交成分Ｑの変化を検出することでコンデンサＣｃ，Ｃｄの静電容量の変化を検出することが可能となる。

例えば、上述したセンサ電極２５とヒータ電極２１，２２の間に介在する絶縁シート２７は、シート１０１に着座する乗員の体重に応じて圧縮変形する。したがって、直交成分Ｑの変化を検出することで、乗員１２０の体重など、シート１０１に載置される物体の質量等を検出することが可能となる。この場合、絶縁シート２７として、弾性変形が容易な材質を用いることで、乗員１２０の体重などの検出精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧Ｖ１，Ｖ２それぞれの位相は相互に１８０度ずれている。これに限らず、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧Ｖ１，Ｖ２の位相、振幅が等しい場合にも、検出ユニット３３は、シート１０１に着座する乗員１２０を検出することができる。

この場合には、センサ電極２５の電位とヒータ電極２１，２２の電位とが等しくなる。つまり、図１２における点Ｐ１〜点Ｐ４の電位が等しくなる。このときは、コンデンサＣｃ，Ｃｄの両端に電位差が生じないため、センサ電極２５を用いて乗員１２０の検出を行う際には、ヒータ電極２１，２２の存在を考慮する必要がなくなる。つまり、検出ユニット３３は、ヒータ電極２１，２２の影響を受けることなく、乗員１２０の検出を行うことが可能となる。

また、この場合には、コンデンサＣａ，Ｃｂで示される、ヒータ電極２１，２２と車両１００との間の静電容量が、センサ電極２５を介して検出されることがなくなる。すなわち、ヒータ電極２１，２２と車両１００との間の静電容量が、ヒータ電極２１，２２によってシールドされた状態となる。このため、検出ユニット３３は、コンデンサＣｅ，Ｃｆによって示される、センサ電極２５と乗員１２０との間の静電容量と、コンデンサＣ８によって示される、乗員１２０と車両１００との間の静電容量のみを検出することになる。したがって、検出ユニット３３は、精度よく乗員１２０の検出を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態では、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧Ｖ１，Ｖ２の位相を変化させることで、センサ電極２５による乗員１２０の検出感度を調整することが可能となる。また、ヒータ電極２１，２２の影響を受けることなく、乗員１２０を精度よく検出することが可能となる。

なお、本実施形態では、交流電源３４Ａとセンサ電極２５との間の電流ｉ１に基づいて、乗員１２０の検出を行った。これに限らず、例えば、交流電源３４Ｂとヒータ電極２１，２２との間の電流ｉ２を検出することで、同様に、コンデンサＣａ，Ｃｂで示されるヒータ電極２１，２２と車両１００との間の静電容量を検出することもできる。

この静電容量は、例えば乗員１２０が着座することでシート１０１が変形し、ヒータ電極２１，２２と車両１００の距離や、ヒータ電極２１，２２と車両１００に設けられた部品との距離などが縮まることに起因して増加する。このため、ヒータ電極２１，２２と車両１００との間の静電容量の変化を検出することで、シート１０１に着座した乗員１２０の体重などを検出することができる。この場合には、センサ電極２５がヒータ電極２１，２２に対するシールドとして作用する。したがって、乗員１２０とセンサ電極２５との間の静電容量の影響を受けることなく、ヒータ電極２１，２２を介して、シート１０１に着座した乗員１２０の体重などを検出することができる。

以上のように電流ｉ２を検出することによって、センサ電極２５を介して、シート１０１に着座する乗員１２０や、シート１０１に載置された物体の空間的な大きさを検出するとともに、ヒータ電極２１，２２を介して、シート１０１に着座する乗員１２０や、シート１０１に載置された物体の重量を検出することが可能となる。

また、ヒータ電極２１，２２をシールドとして用いる場合は、ヒータ電極２１，２２は、センサ電極２５と同等以上の面積を有し、双方の電極が重なっていることが望ましい。また、センサ電極２５をシールドとして用いる場合は、センサ電極２５が、ヒータ電極２１，２２と同等以上の面積を有し、双方の電極が重なっていることが望ましい。この場合、双方の電極の形状が等しいときが最もシールド効率が高い状態となる。

また、ヒータ電極２１，２２のいずれか一方のみを、シールドとして用いてもよい。また、シートヒータ２０が、３系統以上のヒータ電極を有している場合には、一部のヒータ電極をシールドとして用いることとしてもよい。

また、本実施形態では、交流電源３４Ａによって印加される電圧の位相と、交流電源３４Ｂによって印加される電圧の位相との差（位相差）が１８０度である場合について説明したが、双方の電圧の位相差は、必ずしも１８０度でなくともよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、本実施形態では、図３及び図４を参照するとわかるように、センサ電極２５が乗員１２０に近い位置に配置され、ヒータ電極２１，２２が乗員１２０から遠い位置に配置されている。これに限らず、ヒータ電極２１，２２が、乗員１２０に近い位置に配置され、センサ電極２５が乗員１２０から遠い位置に配置されていてもよい。この場合には、乗員１２０を効率よく暖めることが可能となる。

また、直交復調器３３ｂ及び検出器３３ｃは、交流電源３４Ａ，３４Ｂのいずれに接続されていてもよい。さらに、直交復調器３３ｂ及び検出器３３ｃを、交流電源３４Ａ，３４Ｂ双方に接続して、交流電源３４Ａ，３４Ｂそれぞれの出力電圧の値や、位相を切り替えて、同相成分Ｉ及び直交成分Ｑの値を計測することとしてもよい。

また、上記実施形態では、シートヒータ２０のヒータ電極２１，２２とセンサ電極２５とが、別々の絶縁シートに形成されている場合について説明した。これに限らず、ヒータ電極２１，２２とセンサ電極２５とは、同一の絶縁シート上に形成されていてもよい。これにより、シートヒータ２０の構造を簡素化することができる。

図１３は、変形例に係るシートヒータ２０Ａの平面図である。図１３に示されるように、シートヒータ２０Ａでは、ヒータ電極２１，２２、発熱体２３，２４、及びセンサ電極２５が、張り合わされた絶縁シート２６，２８の間に形成されている。

センサ電極２５は、長手方向をＸ軸方向とする長方形状に整形されたセンサ部２５ａが、ヒータ電極２１，２２、及び発熱体２３，２４の両側に位置するようにパターニングされている。

ヒータ電極２１，２２、発熱体２３，２４、及びセンサ電極２５を、上面側（＋Ｚ側）と下面側（−Ｚ側）から被覆する絶縁シート２６，２８を、図１３に示される点線Ｌ１，Ｌ２に沿って折り曲げることで、シートヒータ２０を、図１４に示されるように、整形することができる。図１４に示されるシートヒータ２０では、上面側にヒータ電極２１，２２と発熱体２３，２４が配置され、下面側に、センサ電極２５のセンサ部２５ａが配置されている。

本変形例に係るヒータ電極２１，２２、発熱体２３，２４、及びセンサ電極２５からなるシートヒータ２０Ａも、上記第１の実施形態及び第２の実施形態に係るシートヒータとして用いることができる。このシートヒータ２０Ａでは、ヒータ電極２１，２２、発熱体２３，２４、及びセンサ電極２５を一体的に形成することができるので、製造コストを低減することができる。

また、図１４に示されるように、ヒータ電極２１，２２、及び発熱体２３，２４と、センサ電極２５との間にスペーサ２９を配置することとしてもよい。これによれば、スペーサ２９の厚みを調整することで、ヒータ電極２１，２２とセンサ電極２５の間の静電容量の調整等が容易になる。

また、シートヒータ２０Ａを、センサ電極２５が上面側に位置し、ヒータ電極２１，２２が下面側に位置するように配置して、用いることとしてもよい。

また、上記実施形態では、検出ユニット３３による判断の結果に関する情報が、外部装置に出力されることとした。これに限らず、検出ユニット３３による判断の結果に関する情報を、ヒータユニット３２に出力してもよい。これにより、ヒータユニット３２は、例えば、シート１０１に乗員１２０が着座していない場合には、ヒータ電極２１，２２への通電を停止することができる。これにより、無駄な電力の消費を抑えることができる。

また、ヒータユニット３２は、検出ユニット３３から、同相成分Ｉに関する情報を取得し、同相成分Ｉが閾値を超えている場合には、シート１０１が湿り気を帯びていると判断して、ヒータ電極２１，２２の通電を継続することとしてもよい。これによれば、シート１０１の乾燥を促進することができ、シート１０１に着座する乗員１２０の検出精度を向上させることができる。

また、シート１０１の温度を検出するための測温抵抗体ＰＴを、絶縁シート２６或いは絶縁シート２７の上面に形成してもよい。これにより、検出ユニット３３は、測温抵抗体ＰＴの抵抗値から、シート１０１の温度を検出し、検出した温度を考慮して、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判断するための閾値を補正することができる。

また、ヒータ電極２１，２２を介して計測した発熱体２３，２４の抵抗値から、シート１０１の温度を検出し、検出した温度を考慮して、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判断するための閾値を補正することとしてもよい。

また、上記実施形態に係る検出ユニットは、ハードウエアによって構成されていてもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶部、及び補助記憶部から構成されるコンピュータや、マイクロコンピュータであってもよい。

また、上記実施形態では、シートヒータ２０が、車両１００のシート１０１に装着されている場合について説明した。これに限らず、シートヒータ２０は、車両１００のシート１０１以外に装着することとして用いてもよい。

なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明のヒーティングシステムは、乗員を暖めること、及び乗員を検出することに適している。

１０，１０Ａ ヒーティングシステム
２０，２０Ａ シートヒータ
２１，２２ ヒータ電極
２１ａ，２２ａ 接続部
２３，２４ 発熱体
２５ センサ電極
２５ａ センサ部
２６〜２８ 絶縁シート
２９ スペーサ
３２ ヒータユニット
３３，３３Ａ 検出ユニット
３３ａ 交流電源
３３ｂ 直交復調器
３３ｃ 検出器
３４Ａ 交流電源
３４Ｂ 交流電源
１００ 車両
１０１ シート
１０１ａ 座面
１２０ 乗員
ＡＲ１，ＡＲ２ 領域
Ｃ１〜Ｃ８，Ｃａ〜Ｃｆ コンデンサ
Ｌ 曲線
Ｐ１〜Ｐ４ 点
ＰＴ 測温抵抗体
Ｒａ〜Ｒｃ 抵抗
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ

Claims (9)

1. 車両のシートに着座する乗員を暖めるためのヒーティングシステムであって、
   前記シートに配置される発熱体と、
   前記発熱体に接続されるヒータ電極と、
   前記発熱体に電力を供給する供給手段と、
   前記供給手段と前記ヒータ電極とを間欠的に接続する接続手段と、
   前記供給手段と前記ヒータ電極とが接続されていないときに、前記センサ電極と前記車両との間のインピーダンスを算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出される前記インピーダンスに基づいて、前記シートに着座する前記乗員を検出する検出手段と、
   を備えるヒーティングシステム。
2. 前記ヒータ電極と、前記発熱体又は前記ヒータ電極とが重なっている請求項１に記載のヒーティングシステム。
3. 前記算出手段は、前記センサ電極と前記車両との間に印加される交流電圧と、前記インピーダンスの変化に呼応して、前記センサ電極へ入力される電流又は電圧とから、前記センサ電極と前記車両との間の静電容量を、インピーダンス相関値として算出する請求項１又は２に記載のヒーティングシステム。
4. 前記算出手段は、前記交流電圧に対する前記電流の直交成分を、前記インピーダンス相関値としての前記静電容量として算出する請求項３に記載のヒーティングシステム。
5. 前記算出手段は、前記交流電圧に対する前記電流の同相成分を算出し、
   前記検出手段は、前記同相成分と前記直交成分との関係から規定される閾値と、前記静電容量との比較結果から、前記シートに着座する前記乗員を検出する請求項４に記載のヒーティングシステム。
6. 前記発熱体近傍の前記シートの温度を検出する温度検出センサを備え、
   前記検出手段は、前記温度検出センサによって検出された前記シートの温度、及び前記閾値と前記静電容量との比較結果に基づいて、前記乗員を検出する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のヒーティングシステム。
7. 前記接続手段は、前記ヒータ電極を、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続する請求項１乃至６のいずれか一項に記載のヒーティングシステム。
8. 前記電源は、前記センサ電極に印加される電圧と同相の電圧を印加する請求項７に記載のヒーティングシステム。
9. 前記電源は、前記センサ電極に印加される電圧と、位相が異なる電圧を印加する請求項７に記載のヒーティングシステム。

Images