JP2014085297A - Capacitance type occupant detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電容量により乗員を判別する静電容量式乗員検知装置に関する。 The present invention relates to an electrostatic capacity type occupant detection device that determines an occupant based on electrostatic capacity.
静電容量式乗員検知装置は、2つの電極間の静電容量の変化により乗員の有無や種類を判別する装置である。静電容量式乗員検知装置としては、例えば特開2008−111809号公報に記載されている。静電容量式乗員検知装置は、静電センサ(検出電極及びガード電極等)が車両のシート内に配置され、静電容量の変化に基づいて乗員の着座の有無や乗員の種類(大人やチャイルドシート(CRS)に搭乗した子供等)を判別する。電極間に介在した検出対象の比誘電率の違い(例えば空気約1、CRS約2〜5、大人約50)から、検出される静電容量に変化が生じ、当該変化により検出対象が判別される。 The capacitance type occupant detection device is a device that determines the presence or absence and type of an occupant based on a change in capacitance between two electrodes. As an electrostatic capacitance type occupant detection apparatus, it describes in Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-111809, for example. In the electrostatic capacity type occupant detection device, an electrostatic sensor (detection electrode, guard electrode, etc.) is arranged in a vehicle seat, and the presence or absence of the occupant and the type of occupant (adult or child seat) (Children who boarded (CRS)). A change occurs in the detected capacitance due to a difference in relative permittivity of the detection target interposed between the electrodes (for example, about air 1, about 2 CRS, about 50 adults), and the detection target is determined by the change. The
静電容量式乗員検知装置では、検出電極と同電位が印加されるガード電極が、検出電極がシート(乗員)と反対側に電界形成することを抑制している。これにより、乗員検知精度は向上する。 In the capacitive occupant detection device, the guard electrode to which the same potential as the detection electrode is applied prevents the detection electrode from forming an electric field on the side opposite to the seat (occupant). Thereby, the occupant detection accuracy is improved.
上記静電容量式乗員検知装置において、シートの上側と下側との構造の違いから、厳密には、検出電極と基準電極間、及びガード電極と基準電極間では静電容量が異なっている。したがって、検出電極とガード電極とは同電位の電圧が印加されるにも関わらず、検出電極とガード電極との間には電位差が発生し、当該両電極間に電界が形成されてしまう。検出電極とガード電極の間に電界が形成されると、検出電極と基準電極間の静電容量の検出に影響が出る。このように、乗員検知精度については向上の余地がある。 In the electrostatic capacity type occupant detection device, strictly speaking, the electrostatic capacity is different between the detection electrode and the reference electrode and between the guard electrode and the reference electrode due to the difference in structure between the upper side and the lower side of the seat. Therefore, although a voltage having the same potential is applied to the detection electrode and the guard electrode, a potential difference is generated between the detection electrode and the guard electrode, and an electric field is formed between the electrodes. When an electric field is formed between the detection electrode and the guard electrode, the detection of the capacitance between the detection electrode and the reference electrode is affected. Thus, there is room for improvement in occupant detection accuracy.
また、従来、ガード電極が配置されることで、静電センサ内の電極の故障の詳細な特定が困難であった。例えば、静電容量の増加が、乗員の着座によるものか電極の断線(分断)等によるものかの判断が難しいケースもあった。電極の故障による乗員誤判定の防止が求められている。 Conventionally, it has been difficult to specify in detail the failure of the electrode in the electrostatic sensor by arranging the guard electrode. For example, there are cases where it is difficult to determine whether the increase in capacitance is due to the seating of an occupant or the disconnection (breaking) of electrodes. Prevention of occupant misjudgment due to electrode failure is required.
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、乗員検知精度を向上させることができる静電容量式乗員検知装置を提供することを目的とする。また、本発明は、電極の故障を詳細に検出し、乗員の誤判定を抑制することができる静電容量式乗員検知装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a capacitive occupant detection device capable of improving the occupant detection accuracy. Another object of the present invention is to provide a capacitive occupant detection device that can detect an electrode failure in detail and suppress an erroneous determination of the occupant.
請求項1に記載の発明は、静電容量式乗員検知装置であって、検出電極(11)及び前記検出電極(11)に対向して配置されるガード電極(13)を有すると共に、車両のシート(91)に配置される静電センサ(1)と、前記検出電極(11)に検出電圧を印加し、前記検出電極(11)と基準電位が与えられた基準電極(3)との間に電界を形成する検出電圧印加部(21)と、前記ガード電極(13)に前記検出電圧と同電位の電圧を印加するガード電圧印加部(25)と、前記検出電極(11)に流れる電流である検出電流、及び前記ガード電極(13)に流れる電流であるガード電流を検出する電流検出部(22、42)と、前記検出電圧、前記検出電流、及び前記ガード電流に基づいて前記検出電極(11)と前記基準電極(3)との間の静電容量を検出する容量検出部(23)と、前記静電容量に基づいて前記シート(91)の乗員を判別する乗員判別部(24)と、を備える。 The invention according to claim 1 is a capacitive occupant detection device, comprising a detection electrode (11) and a guard electrode (13) arranged to face the detection electrode (11), Between the electrostatic sensor (1) disposed on the sheet (91) and the reference electrode (3) to which a detection voltage is applied to the detection electrode (11) and a reference voltage is applied. A detection voltage application unit (21) for forming an electric field at the same time, a guard voltage application unit (25) for applying a voltage having the same potential as the detection voltage to the guard electrode (13), and a current flowing through the detection electrode (11). And a current detection unit (22, 42) for detecting a guard current that is a current flowing through the guard electrode (13), and the detection electrode based on the detection voltage, the detection current, and the guard current. (11) and the reference electrode ( Provided capacity detection unit for detecting an electrostatic capacitance between the) and (23), an occupant determination unit for determining an occupant of the seat (91) on the basis of the electrostatic capacitance (24), the.
この構成によれば、検出電圧と検出電流に加えてガード電流を検出するため、メイン電極とガード電極間の電位差を考慮したより正確な静電容量を検出することができる。そして、当該静電容量を乗員判別に用いることにより、乗員検知精度を向上させることができる。 According to this configuration, since the guard current is detected in addition to the detection voltage and the detection current, it is possible to detect a more accurate capacitance in consideration of the potential difference between the main electrode and the guard electrode. And the passenger | crew detection precision can be improved by using the said electrostatic capacitance for passenger | crew discrimination | determination.
請求項9に記載の発明は、静電容量式乗員検知装置であって、検出電極(11)及び前記検出電極(11)に対向して配置されるガード電極(13)を有すると共に、車両のシート(91)に配置される静電センサ(1)と、前記検出電極(11)に検出電圧を印加し、前記検出電極(11)と基準電位が与えられた基準電極(3)との間に電界を形成する検出電圧印加部(21)と、前記ガード電極(13)に前記検出電圧と同電位の電圧を印加するガード電圧印加部(25)と、前記検出電極(11)に流れる電流である検出電流、及び前記ガード電極(13)に流れる電流であるガード電流を検出する電流検出部(22、42)と、少なくとも前記検出電圧及び前記検出電流に基づいて前記検出電極(11)と前記基準電極(3)との間の静電容量を検出する容量検出部(23)と、前記静電容量に基づいて前記シート(91)の乗員を判別する乗員判別部(24)と、前記検出電圧、前記検出電流、及び前記ガード電流に基づいて、前記静電センサ(1)の故障を判別する故障判別部(23、24)と、を備える。 The invention according to claim 9 is an electrostatic capacitance type occupant detection device having a detection electrode (11) and a guard electrode (13) arranged to face the detection electrode (11), Between the electrostatic sensor (1) disposed on the sheet (91) and the reference electrode (3) to which a detection voltage is applied to the detection electrode (11) and a reference voltage is applied. A detection voltage application unit (21) for forming an electric field at the same time, a guard voltage application unit (25) for applying a voltage having the same potential as the detection voltage to the guard electrode (13), and a current flowing through the detection electrode (11). A current detection unit (22, 42) for detecting a detection current and a guard current which is a current flowing through the guard electrode (13), and at least the detection electrode (11) based on the detection voltage and the detection current With the reference electrode (3) A capacitance detection unit (23) for detecting a capacitance of the vehicle, an occupant determination unit (24) for determining an occupant of the seat (91) based on the capacitance, the detection voltage, the detection current, and the A failure determination unit (23, 24) for determining a failure of the electrostatic sensor (1) based on a guard current.
この構成によれば、検出電圧と検出電流に加えてガード電流を検出するため、静電センサの故障をより詳細に検出することができる。本構成によれば、ガード電流を検出するため、ガード電極の故障の有無も判別することができる。故障を詳細に検出できることで、乗員検知の誤判定を抑制でき、乗員検知精度を向上させることができる。 According to this configuration, since the guard current is detected in addition to the detection voltage and the detection current, the failure of the electrostatic sensor can be detected in more detail. According to this configuration, since the guard current is detected, it is possible to determine whether or not the guard electrode has failed. Since the failure can be detected in detail, an erroneous determination of occupant detection can be suppressed, and the occupant detection accuracy can be improved.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。また、説明に用いる各図は概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings. Each figure used for explanation is a conceptual diagram, and the shape of each part may not necessarily be exact.
<第一実施形態>
第一実施形態の静電容量式乗員検知装置は、図1及び図2に示すように、静電センサ1と、乗員検知ECU2と、を備えている。静電センサ1は、フィルム状のセンサマットであって、電極が波状に配置されている。静電センサ1は、車両のシート91内に配置されている。静電センサ1は、シート91の座面911と略平行に配置されている。
<First embodiment>
As shown in FIGS. 1 and 2, the capacitive occupant detection device of the first embodiment includes an electrostatic sensor 1 and an
具体的に、静電センサ1は、図3に示すように、メイン電極(「検出電極」に相当する)11と、ガード電極13と、フィルム部材14〜16と、を備えている。メイン電極11は、平板状の導電部材であって、フィルム部材15上に配置されている。
Specifically, as shown in FIG. 3, the electrostatic sensor 1 includes a main electrode (corresponding to “detection electrode”) 11, a
ガード電極13は、平板状の導電部材であって、フィルム部材15を介してメイン電極11と対向するように配置されている。ガード電極13の下方には、フィルム部材16が配置されている。つまり、ガード電極13は、フィルム部材15とフィルム部材16の間に配置されている。メイン電極11は、ガード電極13よりもシート91の座面911側に配置される。フィルム部材14〜16は、絶縁性材料(例えばPET)からなり、フィルム部材14〜16間には例えば接着剤が介在している。
The
乗員検知ECU2は、電子制御ユニットであって、電圧印加部21(「検出電圧印加部」に相当する)と、電流検出部22と、容量検出部23と、乗員判別部24と、オペアンプ(「ガード電圧印加部」に相当する)25と、を備えている。
The
電圧印加部21は、車両接地GND、メイン電極11、及びオペアンプ25に接続されている。電圧印加部21は、交流電源であって、メイン電極11に交流電圧(検出電圧)を印加する。これにより、メイン電極11は、基準電極である車両ボディ3との間に電界を形成する。車両ボディ3は、車両のボディ部分であるとともに電極を構成し、基準電位である車両接地GNDに接続されている。
The
電流検出部22は、電圧印加部21の電圧印加によりメイン電極11に流れる電流(以下、検出電流とも称する)、及びオペアンプ25の電圧印加によりガード電極13に流れる電流(以下、ガード電流とも称する)を検出する。
The
具体的に、電流検出部22は、電流センサ(「電流検出装置」に相当する)221と、スイッチ部222と、スイッチ制御部223と、を備えている。電流センサ221は、接続された検出対象に流れる電流を検出するセンサである。なお、電流センサの検出対象への接続とは、検出対象の電流を検出可能な回路状態であることを意味する。
Specifically, the
スイッチ部222は、スイッチ制御部223の信号に応じて電流センサ221の接続先をメイン電極11とガード電極13とで切り替え可能な切替器である。スイッチ部222は、第一スイッチ222aと、第二スイッチ222bと、で構成されている。
The
第一スイッチ222aは、一方端子がメイン電極11に接続され、他方のa接点が電流センサ221及び第二スイッチ222bのc接点に接続され、他方のb接点が第二スイッチ222bのd接点及びオペアンプ25の出力端子に接続された電磁スイッチである。第二スイッチ222bは、一方端子がガード電極13に接続され、他方のc接点が電流センサ221及び第一スイッチ222aのa接点に接続され、他方のd接点がオペアンプ25の出力端子及び第一スイッチ222aのb接点に接続された電磁スイッチである。
The
スイッチ制御部223は、スイッチ部222の接続先を制御する制御回路である。スイッチ制御部223が第一スイッチ222aをa接点に接続させ且つ第二スイッチ222bをd接点に接続させることで、電流センサ221はメイン電極11に流れる電流を検出する。この際、メイン電極11は電圧印加部21に接続されて検出電圧が印加され、ガード電極13はオペアンプ25に接続されて検出電圧と同電位の電圧(ガード電圧)が印加される。この接続状態をメイン検出状態と称する。
The
また、スイッチ制御部223が第一スイッチ222aをb接点に接続させ且つ第二スイッチ222bをc接点に接続させることで、電流センサ221はガード電極13に流れる電流を検出する。この際、ガード電極13は電圧印加部21に接続されて検出電圧が印加され、メイン電極11はオペアンプ25に接続されて検出電圧と同電位の電圧が印加される。この接続状態をガード検出状態と称する。このように上記の2つの接続状態では、いずれもメイン電極11とガード電極13には同電位の電圧が印加される。本実施形態のスイッチ制御部223は、所定時間毎にメイン検出状態とガード検出状態とを切り替える。
Further, the
容量検出部23は、電流検出部22及び乗員判別部24に接続されている。詳細には、容量検出部23は、乗員判別部24に接続されていると共に、スイッチ制御部223を介して電流センサ221に接続されている。容量検出部23とスイッチ制御部223は、連動して作動する。
The
容量検出部23は、電圧印加部21の印加する電圧と、電流検出部22が検出した電流とに基づいて、メイン電極11又はガード電極13が形成する電界における静電容量を算出する。静電容量は、電圧印加時の電流経路におけるインピーダンスの虚数成分(アドミッタンスの虚数部)に基づき算出でき、虚数成分は電流と電圧の位相のずれから算出できる。
The
容量検出部23は、スイッチ制御部223と接続されており、スイッチ制御部223によるスイッチ部222の接続状態を把握し、メイン電極11及びガード電極13のいずれの静電容量であるかを判別している。静電容量の算出については後述する。
The
乗員判別部24は、容量検出部23に接続されており、容量検出部23の検出結果(静電容量)と予め設定された閾値とに基づいて、乗員の有無、及び乗員が大人かCRSであるかを判別する。
The
オペアンプ25は、入力側に電圧印加部21が接続され、出力側にスイッチ部222が接続されたオペアンプである。オペアンプ25は、メイン検出状態において、メイン電極11に印加される電圧と同電圧をガード電極13に印加する。ガード電極13は、メイン電極11の下側でメイン電極11と同電位になることで、メイン電極11がシート91の座面911を介さない下側で車両ボディ3と電界を形成することを抑制している。つまり、ガード電極13は、メイン電極11が確実にシート91上に電界を形成するためのものである。
The
ここで容量検出部23による静電容量の算出について説明する。メイン検出状態におけるメイン電極11とガード電極13とは、互いに形成する電界中の静電容量が異なるため、実際には同電位とならない。したがって、実際には、図4に示すような等価回路が形成されている。
Here, the calculation of the capacitance by the
図4において、Eは電圧印加部21及びオペアンプ25が印加する電圧であり、Imはメイン電極11に流れる電流(検出電流)であり、Igはガード電極13に流れる電流(ガード電流)である。Rmはメイン電極11の抵抗成分であり、Rgはガード電極13の抵抗成分である。Zm−body−GNDはメイン電極11と車両ボディ3との間のインピーダンス(以下、検出インピーダンスと称する)であり、Zm−gはメイン電極11とガード電極13との間のインピーダンスであり、Zg−GNDはガード電極13と車両ボディ3との間のインピーダンス(以下、ガードインピーダンスと称する)である。なお、ierrは、電位差によりメイン電極11とガード電極13の間に流れる意図しない電流である。
ここで、乗員判別に必要な要素は、検出インピーダンスZm−body−GNDである。また、Rm、Rg、Zm−gは設計値であって、予め容量検出部23に記憶された値である。検出インピーダンスZm−body−GNDは、等価回路から下記式(1)により算出できる。
4, E is a voltage applied by the
Here, the element necessary for occupant discrimination is the detection impedance Zm -body-GND . R m , R g , and Z m−g are design values and are values stored in the
容量検出部23は、式(1)に基づいて検出インピーダンスZm−body−GNDを算出し、算出結果に基づいて静電容量を算出する。なお、上述のとおり、静電容量は、インピーダンスの虚数成分(アドミッタンスの虚数部)であって、インピーダンスを求めることで算出できる。すなわち、インピーダンスと静電容量は対応しており、インピーダンスを算出することは、静電容量を算出することに相当する。換言すると、静電容量に基づく判別は、インピーダンスに基づく判別と同意である。なお、ガードインピーダンスZg−GNDは下記式(2)により算出できる。
The
本実施形態の乗員検知ECU2が行う制御について説明する。図5に示すように、まず、スイッチ制御部223がスイッチ部222をメイン検出状態(第一スイッチ222aをa接点、第二スイッチ222bをd接点)にセットする(S101)。そして、電流センサ221が検出電流Imを検出する(S102)。
Control performed by the
続いて、スイッチ制御部223がスイッチ部222をガード検出状態(第一スイッチ222aをb接点、第二スイッチ222bをc接点)にセットする(S103)。そして、電流センサ221がガード電流Igを検出する(S104)。容量検出部23は、電流センサ221からの電流情報Im、Ig、電圧印加部21の印加電圧E、及び設計値Rm、Rg、Zm−gから式(1)を用いて検出インピーダンスZm−body−GNDを算出する(S105)。乗員判別部24は、容量検出部23の算出結果に基づいて乗員の有無及び種別を判別する(S106)。
Subsequently, the
図6に示すように、容量検出部23で算出される検出電流からの容量換算値(pF)では、厚着大人と1歳児(チャイルドシート付き)において、メイン−ガード間の電位差を考慮しない従来の乗員検知装置での容量差(約4.1pF)よりも本実施形態での容量差(約4.7pF)のほうが大きくなっている。つまり、本実施形態では、両者の判別がより明確にできるようになり、乗員検知精度(乗員判別精度)は向上する。
As shown in FIG. 6, in the capacity conversion value (pF) from the detection current calculated by the
このように、第一実施形態によれば、ガード電流を検出し、ガード電流を利用することでより正確な静電容量を検出でき、乗員検知精度を向上させることができる。また、第一実施形態では、電流センサなどの電流検出装置を1つ設ければ良く、また既存のスイッチを利用することができるため、製造コストの面で優れている。なお、以下の実施形態でも検出インピーダンスを本実施形態同様に算出しており、図4や式(1)を参照できる。 As described above, according to the first embodiment, a guard current is detected, and a more accurate electrostatic capacity can be detected by using the guard current, so that occupant detection accuracy can be improved. In the first embodiment, only one current detection device such as a current sensor may be provided, and an existing switch can be used, which is excellent in terms of manufacturing cost. In the following embodiments, the detected impedance is calculated in the same manner as this embodiment, and FIG. 4 and Equation (1) can be referred to.
<第二実施形態>
第二実施形態の静電容量式乗員検知装置について図7を参照して説明する。第一実施形態と同じ符号は、第一実施形態と同様の構成を示すものであって、先行する説明が参照される。第二実施形態の静電容量式乗員検知装置は、第一実施形態と比較して、電流検出部の構成が異なっている。
<Second embodiment>
A capacitive occupant detection device according to a second embodiment will be described with reference to FIG. The same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configurations as those in the first embodiment, and the preceding description is referred to. The capacitance type occupant detection device of the second embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the current detection unit.
図7に示すように、第二実施形態の電流検出部42は、第一電流センサ421と、第二電流センサ422と、を備えている。第一電流センサ421は、一方が電圧印加部21及びメイン電極11に接続され、他方が容量検出部23に接続された電流センサである。第一電流センサ421は、電圧印加部21の電圧印加によりメイン電極11に流れる電流(検出電流)Imを検出する。
As illustrated in FIG. 7, the
第二電流センサ422は、一方がオペアンプ25及びガード電極13に接続され、他方が容量検出部23に接続された電流センサである。第二電流センサ422は、オペアンプ25の電圧印加によりガード電極13に流れる電流(ガード電流)Igを検出する。
The second
第二実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果が発揮される。また、第二実施形態によれば、スイッチの切替制御をすることなく、検出電流とガード電流を同時に検出することができる。常時両方の電流を検出することにより、乗員の着座タイミングやシート91上での乗員の激しい動作に関わらず、より正確な静電容量を検出することができる。
According to the second embodiment, the same effect as the first embodiment is exhibited. Further, according to the second embodiment, the detection current and the guard current can be detected simultaneously without performing switch control. By detecting both currents at all times, a more accurate capacitance can be detected regardless of the seating timing of the occupant and the violent movement of the occupant on the
<第三実施形態>
第三実施形態の静電容量式乗員検知装置について図8及び図9を参照して説明する。第一実施形態と同じ符号は、第一実施形態と同様の構成を示すものであって、先行する説明が参照される。第三実施形態の静電容量式乗員検知装置は、第一実施形態と比較して、主に、第三スイッチ5が追加され、容量検出部23が設計値を算出する点で異なっている。
<Third embodiment>
A capacitive occupant detection device according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. The same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configurations as those in the first embodiment, and the preceding description is referred to. The capacitive occupant detection device of the third embodiment differs from the first embodiment mainly in that a
図8に示すように、第二スイッチ222bとガード電極13の間には、第三スイッチ5が配置されている。第三スイッチ5は、一方端子がガード電極13に接続され、他方のe接点が第二スイッチ222bの一方端子に接続され、他方のf接点が車両接地GNDに接続された電磁スイッチである。第三スイッチ5は、スイッチ制御部223の指示により、e接点とf接点とが切り替えられる。
As shown in FIG. 8, the
容量検出部23は、設計値を算出する際、スイッチ制御部223を介して各スイッチ222a、222b、5に指示する。具体的に、設計値を算出する際のスイッチ接続状態(以下、設計値検出状態と称する)は、第一スイッチ222aがa接点に接続され、第三スイッチ5がf接点に接続された状態である。設計値検出状態において、第二スイッチ222bの接点接続は何れでも良く任意に設定される。
The
設計値検出状態では、ガード電極13が車両接地GNDに接続され、メイン電極11が電圧印加部21及び電流センサ221に接続されている。これにより、メイン電極11とガード電極13との間に電界が形成され、その際の電圧・電流値から設計値Rm、Rg、Zm−gを算出することができる。容量検出部23は、乗員検知を実行する前に、設計値検出状態を形成し、設計値Rm、Rg、Zm−gを算出する。容量検出部23は、ガード電極13に基準電位(GND)を与えて設計値を算出する設計値算出部を兼ねている。また、設計値算出部は、第三スイッチ5と容量検出部23の一部(設計値を算出する部位)で構成されているともいえる。なお、メイン検出状態及びガード検出状態では、第三スイッチ5は、e接点に接続される。
In the design value detection state, the
第三実施形態の乗員検知ECU2の制御は、図9に示すように、まずスイッチ制御部223が各スイッチ222a、222b、5を設計値検出状態にセットする(S201)。そして、容量検出部23が設計値Rm、Rg、Zm−gを算出する(S202)。続いて、スイッチ制御部223が各スイッチ222a、222b、5をメイン検出状態(第一スイッチ222aをa接点、第二スイッチ222bをd接点、第三スイッチ5をe接点)にセットする(S203)。電流センサ221は、メイン電流Imを検出する(S204)。
In the control of the
続いて、スイッチ制御部223が各スイッチ222a、222b、5をガード検出状態(第一スイッチ222aをb接点、第二スイッチ222bをc接点、第三スイッチ5をe接点)にセットする(S205)。電流センサ221は、ガード電流Igを検出する(S206)。容量検出部23は、検出した設計値、電流センサ221からの電流情報、電圧印加部21の電圧値から式(1)に基づいて検出インピーダンスZm−body−GNDを算出する(S207)。そして、乗員判別部24が容量検出部23の検出結果に基づいて乗員を判別する(S208)。
Subsequently, the
第三実施形態によれば、第一実施形態の効果に加えて、実測により設計値を計測することができ、より実際の状態に近い静電容量を検出することができる。ただし、設計値は、第一実施形態のように、回路設計時に算出された固定値として記憶させたものを用いても良く、製造コスト面で第一実施形態が優れている。 According to the third embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, a design value can be measured by actual measurement, and a capacitance closer to an actual state can be detected. However, the design value may be stored as a fixed value calculated at the time of circuit design as in the first embodiment, and the first embodiment is superior in terms of manufacturing cost.
<第四実施形態>
第四実施形態の静電容量式乗員検知装置について図2及び図10〜図12を参照して説明する。第一実施形態と同じ符号は、第一実施形態と同様の構成を示すものであって、先行する説明が参照される。第四実施形態の静電容量式乗員検知装置は、第一実施形態と比較して、主に、乗員判別部24が故障判別を行う点で異なっている。したがって、第四実施形態の回路構成は、第一実施形態と同様(図2参照)となる。
<Fourth embodiment>
A capacitive occupant detection device according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 10 to 12. The same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configurations as those in the first embodiment, and the preceding description is referred to. The capacitive occupant detection device of the fourth embodiment differs from the first embodiment mainly in that the
乗員判別部24は、容量検出部23の検出結果に基づいて静電センサ1の故障の有無を判別する。つまり、乗員判別部24は、容量検出部23の検出結果に基づいて、乗員を判別すると共に静電センサ1の故障も判別する。乗員判別部24及び容量検出部23は、本発明における「故障判別部」に相当する。
The
乗員判別部24は、図10及び図11に示すように、容量検出部23で検出されたインピーダンスと予め設定された閾値との大小関係に基づいて故障及び乗員を判別する。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
具体的には、検出インピーダンス(ここではZmと表示する)が大人閾値(Th_adult_m)より大きくメイン側第一故障閾値(Th_err_m)より小さい場合で、且つ、ガードインピーダンス(ここではZgと表示する)がガード側第二故障閾値(Th_empty_g)より大きくガード側第一故障閾値(Th_err_g)より小さい場合、乗員判別部24は、「故障なし」で乗員を「大人」と判別する。
Specifically, the detection impedance (indicated as Z m in this case) if the adult threshold (Th_adult_m) greater than the main side first fault threshold (Th_err_m) smaller, and the guard impedance (here indicated as Z g ) Is larger than the guard-side second failure threshold (Th_empty_g) and smaller than the guard-side first failure threshold (Th_err_g), the
また、検出インピーダンスZmが子供閾値(Th_child_m)より大きく大人閾値より小さい場合で、且つガードインピーダンスZgがガード側第二故障閾値より大きくガード側第一故障閾値より小さい場合、乗員判別部24は、「故障なし」で乗員を「子供(チャイルドシート)」と判別する。
In the case detection impedance Z m is smaller than the larger adult threshold than children threshold (Th_child_m), and when the guard impedance Z g is smaller than the large guard side first failure threshold than the guard-side second failure threshold value, determining an
また、検出インピーダンスZmがメイン側第二故障閾値(Th_empty_m)より大きく子供閾値より小さい場合で、且つガードインピーダンスZgがガード側第二故障閾値より大きくガード側第一故障閾値より小さい場合、乗員判別部24は、「故障なし」で乗員を「空席(空座)」と判別する。
Also, if the detected impedance Z m is the case larger than the main side a second failure threshold (Th_empty_m) smaller than the child threshold and guard impedance Z g is smaller than the large guard side first failure threshold than the guard-side second failure threshold value, the passenger The
このように、検出インピーダンスZmに対して、大人か子供かを判定するための大人閾値と、子供か空席かを判定するための子供閾値と、第一の故障か大人かを判定するためのメイン側第一故障閾値と、第二の故障か空席かを判定するメイン側第二故障閾値と、が設定されている。また、ガードインピーダンスZgに対して、第一の故障か否かを判定するガード側第一故障閾値と、第二の故障か否かを判定するガード側第二故障閾値と、が設定されている。 Thus, for detecting the impedance Z m, and adult threshold for determining whether an adult or a child, and a child threshold for determining whether a child or vacant, for determining whether the first fault or adult A main-side first failure threshold and a main-side second failure threshold for determining whether the second failure or vacant seat is set. Further, with respect to the guard impedance Z g, and the guard-side first failure threshold determines whether the first fault, a second fault whether the guard-side second failure threshold determines, is set Yes.
乗員判別部24は、検出インピーダンスZmとガードインピーダンスZgが上記3パターン以外である場合、静電センサ1が故障している(故障有り)と判別し、表示ランプ等の通知装置(図示せず)を作動させてユーザに通知する。さらに本実施形態では、故障の種類(電極の断線かショートか)及び断線の場合に断線箇所(いずれの電極で断線しているか)を判別する。
例えば、メイン電極11の半分が断線した場合、静電センサ1に占める各電極面積及び配置位置の関係から、検出インピーダンスZmは減少し、ガードインピーダンスZgは異常増加する。乗員判別部24は、このような検出結果を利用して故障判別を行う。以下に具体的に説明する。
For example, if half of the
(メイン電極断線故障)
検出インピーダンスZmが大人閾値より小さく且つガードインピーダンスZgがガード側第一故障閾値より大きい場合、乗員判別部24は、「メイン電極11断線故障」と判別する。ここで、図12に示すように、実際の乗員が「大人」で「メイン電極11断線故障」である場合、検出インピーダンスZmは大人閾値より小さく子供閾値より大きくなり得る。この場合、本実施形態の故障判別がない従来の構成では、乗員が「子供」と誤判定される。また、実際の乗員が「子供」で「メイン電極11断線故障」である場合、検出インピーダンスZmが子供閾値より小さくなり得る。この場合、従来の構成では、乗員が「空席」と誤判定される。
(Main electrode disconnection failure)
If the detected impedance Z m is smaller than the adult threshold and guard impedance Z g is greater than the guard-side first fault threshold, the
また、検出インピーダンスZmがメイン側第二故障閾値より小さく、且つ、ガードインピーダンスZgがガード側第一故障閾値より小さくガード側第二故障閾値より大きい場合、乗員判別部24は、「メイン電極11断線故障」と判別する。検出インピーダンスZmがメイン側第二故障閾値より小さいことだけでは、メイン電極11とガード電極13のいずれの電極が断線しているのかは特定できない。
The detection impedance Z m is smaller than the main side a second failure threshold value, and, when the guard impedance Z g is greater than the second threshold of failure smaller guard side of the guard-side first fault threshold, the
(ガード電極断線故障)
一方、検出インピーダンスZmがメイン側第二故障閾値より大きく且つガードインピーダンスZgがガード側第二故障閾値より小さい場合、乗員判別部24は、「ガード電極13断線故障」と判別する。ここで、図12に示すように、実際の乗員が「子供」で「ガード電極13断線故障」である場合、検出インピーダンスZmは大人閾値より大きくメイン側第一閾値より小さくなり得る。この場合、従来の構成では、乗員が「大人」と誤判定される。また、実際の乗員が「空席」で「ガード電極13断線故障」である場合、検出インピーダンスZmが子供閾値より大きく大人閾値より小さくなり得る。この場合、従来の構成では、乗員が「子供」と誤判定される。
(Guard electrode disconnection failure)
On the other hand, if the detected impedance Z m is large and guard impedance Z g from the main side a second failure threshold is less than the guard-side second failure threshold, the
また、検出インピーダンスZmがメイン側第一故障閾値より大きく、且つ、ガードインピーダンスZgがガード側第一故障閾値より小さくガード側第二故障閾値より大きい場合、乗員判別部24は、「ガード電極13断線故障」と判別する。
The detection impedance Z m is greater than the main side first failure threshold value, and, when the guard impedance Z g is greater than the second threshold of failure smaller guard side of the guard-side first fault threshold, the
(その他の故障)
また、検出インピーダンスZmがメイン側第二故障閾値より小さく且つガードインピーダンスZgがガード側第二故障閾値より小さい場合、乗員判別部24は、「メイン電極11及びガード電極13断線故障」と判別する。また、検出インピーダンスZmがメイン側第一故障閾値より大きく且つガードインピーダンスZgがガード側第一故障閾値より大きい場合、乗員判別部24は、「メイン電極11及びガード電極13のショート(短絡)故障」と判別する。
(Other failures)
Also, if the detected impedance Z m is small and the guard impedance Z g from the main side a second failure threshold is less than the guard-side second failure threshold, the
このように、第四実施形態によれば、検出インピーダンスZm及びガードインピーダンスZgを検出すること(ひいては検出電圧、検出電流、及びガード電流を検出すること)で、故障の詳細(種別・箇所)を特定できると共に、誤判定を抑制することで乗員検知精度を向上させることができる。第四実施形態によれば、ガード電極13の故障を検出できるため、誤判定をより精度良く抑制することができる。乗員判別部24は、故障判別結果に基づいて乗員判別を行うことができる。
Thus, according to the fourth embodiment, detecting a detection impedance Z m and guard impedance Z g in (and thus the detected voltage, detected current, and detecting the guard current), failure details (Type-position ) Can be specified, and occupant detection accuracy can be improved by suppressing erroneous determination. According to the fourth embodiment, since the failure of the
第四実施形態では、検出電圧と検出電流に加えて、ガード電流を検出し、且つこれらの値を利用することで、故障の詳細を判別し、誤判定を抑制する。つまり、故障判別部を含む乗員判別部24は、検出電圧、検出電流、及びガード電流に基づいて故障を判別する。
In the fourth embodiment, in addition to the detection voltage and the detection current, a guard current is detected, and these values are used to determine details of the failure and suppress erroneous determination. That is, the
<その他の変形態様>
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、静電センサ1は、図13に示すように、サブ電極12を有していても良い。この場合、サブ電極12は、平板状の導電部材であって、フィルム部材15上でメイン電極11と隣り合うように、メイン電極11の少なくとも一方側(ここでは両隣)に配置されている。換言すると、サブ電極12は、メイン電極11の縁から離間し且つ並列して(当該縁に沿って)配置されている。メイン電極11及びサブ電極12上には、フィルム部材14が配置されている。つまり、メイン電極11及びサブ電極12は、フィルム部材14とフィルム部材15の間に配置されている。
<Other variations>
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the electrostatic sensor 1 may have a
そして、この場合、オペアンプ25は、入力側に電圧印加部21が接続され、出力側にサブ電極12及びガード電極13が接続される。オペアンプ25は、メイン電極11に印加される電圧と同電圧をサブ電極12及びガード電極13に印加する。
In this case, the
サブ電極12は、メイン電極11の端部(縁部)から出る電気力線がシート91及び乗員を介さずにメイン電極11の端から車両ボディ3に向けて延びるのを抑制する。また、サブ電極12は、シート91の被水を検知するための電極としても利用できる。この場合(被水検知のモードの際)、サブ電極12に基準電位(車両接地GND)が付与され、検出電圧が印加されたメイン電極11と基準電位のサブ電極12との間で電界が形成され、当該電極間での静電容量に基づいて被水が検知される。
The
上記実施形態がサブ電極12を備える場合、Rgはガード電極13及びサブ電極12の抵抗成分となり、Zm−gはメイン電極11とガード電極13(サブ電極12を含む)との間のインピーダンスとなり、Igはガード電極13とサブ電極12に流れる電流値となり、Zg−GNDはガード電極13及びサブ電極12と車両ボディ3との間のインピーダンスとなる。これによっても、上記実施形態と同様の効果が発揮される。
When the above embodiment includes the
また、第三実施形態において、第三スイッチ5はメイン電極11と第一スイッチ222aの間に配置されていても良い。つまり、第三スイッチ5は、一方端子がメイン電極11に接続され、他方のe接点が第一スイッチ222aの一方端子に接続され、他方のf接点が車両接地GNDに接続されている電磁スイッチであって、第二スイッチ222bの一方端子とガード電極13とが直接的に接続されている。
In the third embodiment, the
また、第三スイッチ5は、メイン電極11と第一スイッチ222aの間、及びガード電極13と第二スイッチ222bの間の両方に配置されていても良い。これらの構成によっても、第三スイッチ5を切り替えることで、メイン電極11及びガード電極13の何れか一方に基準電位(車両接地GND)を与えることができ、第三実施形態同様の効果が発揮される。
The
また、第四実施形態において、乗員検知に関しては、ガード電流を用いず、従来どおり検出電圧と検出電流から検出インピーダンスを検出してもよい。つまり、第四実施形態では、乗員検知とは別に故障検知のみを検出電圧、検出電流、及びガード電流に基づいて実行しても良い。これによっても、詳細な故障判別が可能となる。 In the fourth embodiment, for occupant detection, the detection impedance may be detected from the detection voltage and the detection current as usual without using the guard current. That is, in the fourth embodiment, apart from occupant detection, only failure detection may be performed based on the detection voltage, detection current, and guard current. This also enables detailed failure determination.
また、数式はベクトル表記となっているが、等価回路から導き出せる数式であれば良く、ベクトル表記以外で表しても良い。また、第四実施形態では、故障と判別した場合でも、図11の実測値を参考にして故障時の判別条件を設定し、各インピーダンスZm、Zgに基づいて乗員を判別しても良い。また、乗員検知ECU2は、容量検出部23及び乗員判別部24とは別に、検出電圧、検出電流、及びガード電流に基づいて、静電センサ1の故障を判別する故障判別部を備えていてもよい。
Moreover, although the mathematical expression is a vector notation, it may be any mathematical expression that can be derived from the equivalent circuit, and may be expressed in a form other than the vector notation. Further, in the fourth embodiment, even when it is determined that there is a failure, the determination condition at the time of failure may be set with reference to the actually measured values in FIG. 11, and the occupant may be determined based on the impedances Z m and Z g. . The
また、スイッチ制御部223によるスイッチ部222の切替制御方法は、例えば、基本的にメイン検出状態にセットしておき、検出電流が増加した場合にのみメイン検出状態とガード検出状態とを切り替えるように設定しても良い。
Further, the switching control method of the
また、同電圧が印加されたメイン電極11とサブ電極12とが基準電極(車両ボディ3)との間に電界を形成する場合、両電極11、12に流れる電流の和を検出電流Imとして検出しても良い。この場合、メイン電極11とサブ電極12が検出電極となる。また、第二実施形態と第三実施形態又は第四実施形態や、第三実施形態と第四実施形態など、実施形態同士適宜組み合わせても良い。
In addition, when the
1:静電センサ、 11:メイン電極(検出電極)、 13:ガード電極、
2:乗員検知ECU、 21:電圧印加部(検出電圧印加部)、
22、42:電流検出部、 221:電流センサ、 222:スイッチ部、
222a:第一スイッチ、 222b:第二スイッチ、
223:スイッチ制御部、 421:第一電流センサ、 422:第二電流センサ、
23:容量検出部、 24:乗員判別部、 5:第三スイッチ
1: electrostatic sensor, 11: main electrode (detection electrode), 13: guard electrode,
2: occupant detection ECU, 21: voltage application unit (detection voltage application unit),
22, 42: current detection unit, 221: current sensor, 222: switch unit,
222a: first switch, 222b: second switch,
223: switch control unit, 421: first current sensor, 422: second current sensor,
23: Capacity detection unit, 24: Passenger discrimination unit, 5: Third switch
Claims (9)
前記検出電極(11)に検出電圧を印加し、前記検出電極(11)と基準電位が与えられた基準電極(3)との間に電界を形成する検出電圧印加部(21)と、
前記ガード電極(13)に前記検出電圧と同電位の電圧を印加するガード電圧印加部(25)と、
前記検出電極(11)に流れる電流である検出電流、及び前記ガード電極(13)に流れる電流であるガード電流を検出する電流検出部(22、42)と、
前記検出電圧、前記検出電流、及び前記ガード電流に基づいて前記検出電極(11)と前記基準電極(3)との間の静電容量を検出する容量検出部(23)と、
前記静電容量に基づいて前記シート(91)の乗員を判別する乗員判別部(24)と、
を備える静電容量式乗員検知装置。 An electrostatic sensor (1) having a detection electrode (11) and a guard electrode (13) disposed opposite to the detection electrode (11) and disposed on a vehicle seat (91);
A detection voltage applying unit (21) for applying a detection voltage to the detection electrode (11) and forming an electric field between the detection electrode (11) and a reference electrode (3) to which a reference potential is applied;
A guard voltage application unit (25) for applying a voltage having the same potential as the detection voltage to the guard electrode (13);
A current detection unit (22, 42) for detecting a detection current that is a current flowing through the detection electrode (11) and a guard current that is a current flowing through the guard electrode (13);
A capacitance detector (23) for detecting a capacitance between the detection electrode (11) and the reference electrode (3) based on the detection voltage, the detection current, and the guard current;
An occupant determination unit (24) for determining an occupant of the seat (91) based on the capacitance;
An electrostatic capacity type occupant detection device.
電流を検出する電流検出装置(221)と、
前記電流検出装置(221)との接続を前記検出電極(11)と前記ガード電極(13)とで切り替え可能なスイッチ部(222)と、
前記スイッチ部(222)の接続を切り替えるスイッチ制御部(223)と、
を備える請求項1に記載の静電容量式乗員検知装置。 The current detection unit (22)
A current detection device (221) for detecting current;
A switch unit (222) capable of switching the connection with the current detection device (221) between the detection electrode (11) and the guard electrode (13);
A switch control unit (223) for switching the connection of the switch unit (222);
The capacitive occupant detection device according to claim 1.
前記検出電極(11)に接続され前記検出電流を検出する第一電流検出装置(421)と、
前記ガード電極(13)に接続され前記ガード電流を検出する第二電流検出装置(422)と、
を備える請求項1に記載の静電容量式乗員検知装置。 The current detector (42)
A first current detection device (421) connected to the detection electrode (11) and detecting the detection current;
A second current detection device (422) connected to the guard electrode (13) for detecting the guard current;
The capacitive occupant detection device according to claim 1.
前記検出電極(11)に検出電圧を印加し、前記検出電極(11)と基準電位が与えられた基準電極(3)との間に電界を形成する検出電圧印加部(21)と、
前記ガード電極(13)に前記検出電圧と同電位の電圧を印加するガード電圧印加部(25)と、
前記検出電極(11)に流れる電流である検出電流、及び前記ガード電極(13)に流れる電流であるガード電流を検出する電流検出部(22、42)と、
少なくとも前記検出電圧及び前記検出電流に基づいて前記検出電極(11)と前記基準電極(3)との間の静電容量を検出する容量検出部(23)と、
前記静電容量に基づいて前記シート(91)の乗員を判別する乗員判別部(24)と、
前記検出電圧、前記検出電流、及び前記ガード電流に基づいて、前記静電センサ(1)の断線の有無を判別する故障判別部(23、24)と、
を備える静電容量式乗員検知装置。
An electrostatic sensor (1) having a detection electrode (11) and a guard electrode (13) disposed opposite to the detection electrode (11) and disposed on a vehicle seat (91);
A detection voltage applying unit (21) for applying a detection voltage to the detection electrode (11) and forming an electric field between the detection electrode (11) and a reference electrode (3) to which a reference potential is applied;
A guard voltage application unit (25) for applying a voltage having the same potential as the detection voltage to the guard electrode (13);
A current detection unit (22, 42) for detecting a detection current that is a current flowing through the detection electrode (11) and a guard current that is a current flowing through the guard electrode (13);
A capacitance detector (23) for detecting a capacitance between the detection electrode (11) and the reference electrode (3) based on at least the detection voltage and the detection current;
An occupant determination unit (24) for determining an occupant of the seat (91) based on the capacitance;
A failure determination unit (23, 24) for determining whether the electrostatic sensor (1) is disconnected based on the detection voltage, the detection current, and the guard current;
An electrostatic capacity type occupant detection device.
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