JP2014190856A

JP2014190856A - ハンドル手放検知装置

Info

Publication number: JP2014190856A
Application number: JP2013067012A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Seko; 隆昭勢古
Original assignee: Nidec Elesys Corp
Current assignee: Nidec Elesys Corp
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-06

Abstract

【課題】車両の操舵用のハンドルから人が手を放したことを正確に検知すること。
【解決手段】ハンドル手放検知装置１０を、自動車１１において内部空間を有する操舵用のハンドル１３の内部に、ハンドル１３を運転者１２が把持又は手放しした際の静電容量を検出する静電センサのセンサ電極２１と、一端が自動車１１の車体に接地され、ハンドル１３を予め定められた温度に保温するヒータ２２と、センサ電極２１とヒータ２２との間に、車体に接地され、センサ電極２１とヒータ２２とを遮蔽する状態に介在されたシールド電極２３と、センサ電極２１、シールド電極２３及びヒータ２２の各間を絶縁する絶縁物２５とを備える。更に、静電センサ２１に交流電圧を印加して静電センサ２１に発生する電流から電圧値を検出し、この電圧値が閾値を超えていればハンドル把持状態、閾値以下であればハンドル手放し状態と検知する乗員検知ＥＣＵ３８を備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のハンドルの手放しを検知するハンドル手放検知装置に関する。

従来、車両操舵用のステアリングハンドル（以下、単にハンドルともいう）から運転者が把持した手を放したことを検知する装置として、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、ハンドルの内部に、静電容量を検出する静電センサ（以下、単にセンサともいう）を備え、ハンドルを人が手で把持したり、放したりすることによる静電容量の変化をセンサで検出してハンドルの手放を判断するようになっている。

特開２００８−５９４５９号公報特開平８−２３９０４８号公報

ところで、ハンドルにおいては、特許文献１のようにハンドル内部にセンサが設けられている以外に、更に特許文献２に記載のように、ハンドルを所定温度に保持するためのヒータが設けられている構成がある。この場合、センサはヒータとの間の静電容量を検出することになる。

しかし、ヒータは車両ボディに接地されているので、ヒータの加熱や車両の走行状態に応じて接地抵抗が変化すると、ヒータの接地電位が変動する。この場合、センサはヒータとの間の静電容量を検出するので、その静電容量の変化量が接地電位の変動の影響を受ける。このため、ハンドルの手放しを正確に検知できなくなるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車両の操舵用のハンドルから人が手を放したことを正確に検知することができるハンドル手放検知装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のハンドル手放検知装置は、車両において内部空間を有する操舵用のハンドルの内部に、前記ハンドルを人が把持又は手放しした際の静電容量を検出する静電センサのセンサ電極と、一端が車体に接地され、前記ハンドルを予め定められた温度に保温するヒータと、前記センサ電極と前記ヒータとの間に、当該センサ電極と当該ヒータとを遮蔽する状態に介在されると共に、接地されたシールド電極と、前記センサ電極、前記シールド電極及び前記ヒータの各間を絶縁する絶縁物とを備える構成とした。

この構成によれば、ヒータの加熱や車両の走行状態に応じて接地抵抗が変化した際に、ヒータのアース電位変動によりヒータからセンサ電極へ放射される外乱（ノイズ）を、シールド電極で遮蔽して、センサ電極へ放射されないようにすることができる。従って、シールド電極による外乱の遮蔽によって、センサ電極は、従来のようにヒータからのノイズを受けるといった不具合が生じないので、人がハンドルを把持又は放した際の静電容量を正確に検出することができる。

本発明に係るハンドル手放検知装置は、走行状態が変化しても、車両の操舵用のハンドルから人が手を放したことを正確に検知することができる。

本発明の実施形態に係るハンドル手放検知装置の構成を示す図である。人が運転する自動車の室内のフロントパネル及びハンドル部分を示す斜視図である。ハンドルの一部を破断して内部の構成を示す断面図である。（ａ）自動車をバック運転中の人がハンドルを手で把持する様態を示す図、（ｂ）バック運転中の人がハンドルから手を放した様態を示す図である。本実施形態のハンドル手放検知装置によるハンドル手放検知の動作を説明するためのフローチャートである。ハンドル内の２つに分割された第１及び第２センサ電極を示す断面図である。本実施形態のハンドル手放検知装置においてオペアンプと抵抗器との他の接続構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜実施形態の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るハンドル手放検知装置１０の構成を示す図である。
ハンドル手放検知装置１０は、図２に示す自動車（車両）１１において、運転者１２が操舵するステアリングハンドル１３の内部に、図３のハンドル１３の断面に示すように、静電センサのセンサ電極２１と、当該センサ電極２１とヒータ２２との間に介在されたシールド電極２３とを備える。更に、ハンドル手放検知装置１０は、図１に示すように、センサ電極２１に接続された抵抗器３１と、オペアンプ３２と、発振器３３と、電流検出部３４と、電圧検出部３５と、手放判断部３６と、シールド電極２３に接続された直流電源３７とを、乗員検知ＥＣＵ(Electronic Control Unit)（検知部）３８に備えて構成されている。

図３に示すように、ハンドル１３は、この内部の周回中心に同様に周回する補強用の金属製の軸芯１３ａを備え、この軸芯１３ａの外周側に、ヒータ２２と、シールド電極２３と、センサ電極２１とを、この順で各々の間に絶縁物２５を介して備えている。

ヒータ２２は、軸芯１３ａに対して導線がコイル状に周回されて形成されており、図示せぬ直流電源と自動車ボディによるアースとの間に接続され、ハンドル１３を所定温度に保持する発熱を行う。なお、ヒータ２２にはコイル状の導線以外に、綿状発熱体等を用いてもよい。

センサ電極２１は、センサ電極２１とシールド電極２３間の静電容量を検出するものであり、抵抗器３１を介してオペアンプ３２の出力端に接続されている。
オペアンプ３２は、非反転入力端「＋」が交流電圧（正弦波）を発振する発振器３３に接続され、反転入力端が出力端に接続されている。

センサ電極２１は、発振器３３から発振される交流電圧がオペアンプ３２で増幅されて印加された状態において、図４（ａ）に示すように、運転者１２が手でハンドル１３を把持している場合は、図１に示すセンサ電極２１とシールド電極２３間の静電容量が、ハンドル１３を把持する手のインピーダンスに応じて増加方向に変動するので、この変動した静電容量を検出する。この検出される静電容量に応じた電流によって抵抗器３１の両端に電位差が生じる。

そこで、電流検出部３４は、その電位差から電流値を検出し、更に、電圧検出部３５がその検出電流値を電圧に変換して電圧値を検出する。つまり、センサ電極２１で検出される静電容量が電圧値として検出される。

手放判断部３６は、ハンドル１３に手も何も触れていない状態でセンサ電極２１で検出される静電容量に応じた電圧値に、車内環境や車内電気機器固有の性能等に応じて変動する電圧変動値を加味した電圧値を、閾値として記憶部３６ａに予め記憶している。そして、手放判断部３６は、前記のようにハンドル１３を手で把持した際にセンサ電極２１で検出された静電容量に応じた電圧値が、閾値を超えていれば、ハンドル１３を手で把持しているハンドル把持状態と判断する。この判断結果は、図２に示すフロントパネルの図示せぬ把持表示部に運転者１２が認識可能なように表示されるようにしてもよい。この表示制御は、乗員検知ＥＣＵ３８が行う。

一方、図４（ｂ）に示すように、運転者１２がハンドル１３から手を放した場合、図１に示すセンサ電極２１とシールド電極２３間の静電容量が前記把持の場合よりも小さくなるので、センサ電極２１は、その小さくなった静電容量を検出する。この検出される静電容量に応じた電位差が抵抗器３１の両端に生じる。この電位差は、電流検出部３４を介して電圧検出部３５で電圧値として検出される。

手放判断部３６は、その検出された電圧値が閾値以下であればハンドル１３から手が放れたハンドル手放し状態と判断する。この判断結果は、図２に示すフロントパネルの図示せぬ手放し表示部に運転者１２が認識可能なように表示されるようにしてもよい。同時に、手放しを運転者１２に知らせるブザーやアラームを図示せぬスピーカから鳴動してもよく、この他、音声で知らせるようにしてもよい。この表示制御及び、鳴動制御又は音声出力制御は、乗員検知ＥＣＵ３８が行う。

シールド電極２３は、センサ電極２１とヒータ２２との間に双方を遮蔽状態に介在されており、直流電源３７から、センサ電極２１への印加電位とは異なる電位の電圧が印加され、一定電位に保持されている。これによってシールド電極２３は、ヒータ２２の加熱や自動車１１の走行状態に応じて接地抵抗が変化した際に、ヒータ２２のアース電位が変動することによるセンサ電極２１への放射ノイズ（外乱）を遮蔽する。但し、シールド電極２３は、直流電源３７の介在無しに、直接アースに接続しても良い。

つまり、シールド電極２３は、ヒータ２２からのノイズがセンサ電極２１へ放射されないように遮蔽する。この遮蔽によって、センサ電極２１は、従来のようにヒータ２２からのノイズを受けるといった不具合が生じないので、運転者１２がハンドル１３を把持又は放した際の静電容量を正確に検出可能となっている。
なお、シールド電極２３を構成する導電性材料としては、例えば、金属、ゴムに金属粉をフィラーとして含ませた導電性ゴム、導電性樹脂等が挙げられる。

＜実施形態の動作＞
次に、図５に示すフローチャートを参照して、ハンドル手放検知装置１０によるハンドル手放検知の動作を説明する。
ステップＳ１において、イグニッションキー（図示せず）で電源がオンとされ、更にエンジンが始動された際に、ステップＳ２において、シールド電極２３に直流電源３７から所定電位の電圧が印加される。この後、ステップＳ３において、ヒータ２２がオンとされても、ステップＳ４に示すように、シールド電極２３により、ヒータ２２からのノイズがセンサ電極２１へ放射されないように遮蔽される。

更に、ステップＳ５において、発振器３３から交流電圧が発振され、この交流電圧がオペアンプ３２で増幅されてセンサ電極２１に印加される。これによって、センサ電極２１により静電容量が検出される。

ステップＳ６において、そのセンサ電極２１での静電容量の検出に応じた電流によって抵抗器３１の両端に電位差が生じ、電流検出部３４で、その電位差から電流値が検出され、更に、電圧検出部３５がその検出電流値を電圧値に変換する。つまり、センサ電極２１で検出された静電容量が電圧値として検出される。

この検出された電圧値は、ステップＳ７において、手放判断部３６に入力され、手放判断部３６で、記憶部３６ａに記憶された閾値を超えているか否かが判定される。
この結果、電圧値が閾値を超えていると判断（Ｙｅｓ）された場合、ステップＳ８において、手放判断部３６で、図４（ａ）（又は図２）に示すように、ハンドル把持状態と判断される。この判断に応じて、乗員検知ＥＣＵ３８の制御により、ステップＳ９において、図２に示すフロントパネルの図示せぬ把持表示部に運転者１２が認識可能なように判断結果が表示される。

一方、前記ステップＳ７の判定結果、手放判断部３６で、電圧値が閾値を超えていない、言い換えれば閾値以下と判定（Ｎｏ）された場合、ステップＳ１０において、手放判断部３６で、図４（ｂ）に示すように、ハンドル手放し状態と判断される。
この判断に応じて、乗員検知ＥＣＵ３８の制御により、ステップＳ１１において、図２に示すフロントパネルの図示せぬ手放し表示部に運転者１２が認識可能なように判断結果が表示される。同時に、乗員検知ＥＣＵ３８の制御により、手放しを運転者１２に知らせるアラームが図示せぬスピーカから鳴動される。これによって、運転者１２がハンドル１３から手を放したことを認識することができる。

＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のハンドル手放検知装置１０は、自動車１１において内部空間を有する操舵用のハンドル１３の内部に、ハンドル１３を運転者１２が把持又は手放しした際の静電容量を検出する静電センサのセンサ電極２１と、一端が自動車１１の車体に接地され、ハンドル１３を予め定められた温度に保温するヒータ２２と、センサ電極２１とヒータ２２との間に、当該センサ電極２１とヒータ２２とを遮蔽する状態に介在されると共に、接地されたシールド電極２３と、センサ電極２１、シールド電極２３及びヒータ２２の各間を絶縁する絶縁物２５とを備える。更に、静電センサ２１に交流電圧を印加し、この印加に応じて静電センサ２１に発生する電流から電圧値を検出し、この電圧値が、予め定められた閾値を超えていればハンドル把持状態と検知し、閾値以下であればハンドル手放し状態と検知する検知部としての乗員検知ＥＣＵ３８を備える構成とした。

この構成によれば、ヒータ２２の加熱や自動車１１の走行状態に応じて接地抵抗が変化した際に、ヒータ２２のアース電位変動によりヒータ２２からセンサ電極２１へ放射されるノイズ（外乱）を、シールド電極２３で遮蔽して、センサ電極２１へ放射されないようにすることができる。
従って、シールド電極２３によるノイズの遮蔽によって、センサ電極２１は、従来のようにヒータ２２からのノイズを受けるといった不具合が生じないので、運転者１２がハンドル１３を把持又は放した際の静電容量を正確に検出することができる。

また、シールド電極２３は、センサ電極２１と異なる電位の電圧を印加する直流電源３７を介して接地されている構成とした。
この構成によれば、シールド電極２３には、センサ電極２１への印加電位とは異なる電位の電圧が印加され、一定電位に保持されるので、ヒータ２２からのノイズの遮蔽効果をより向上させることができる。

なお、上述したセンサ電極２３は、図６に示すように、互いに分離した第１及び第２センサ電極２１ａ，２１ｂであってもよい。この場合、ハンドル１３を把持又は放した際の静電容量を、第１及び第２センサ電極２１ａ，２１ｂ間の静電容量の変化により検出するので、検出感度がより向上したものとなる。

また、図１に示したオペアンプ３２と抵抗器３１との接続は、オペアンプ３２の出力端に抵抗器３１の一端が接続され、この抵抗器３１の一端と反転入力端「−」とが接続されているが、この接続を図７のハンドル手放検知装置１０Ａの破線枠４０で示すようにしてもよい。
即ち、オペアンプ３２の出力端に抵抗器３１の一端が接続され、この一端の反対側の抵抗器３１の他端と、オペアンプの反転入力端「−」とを接続してもよい。この接続によっても、センサ電極２１とシールド電極２３間の静電容量の変化に応じて抵抗器３１の両端に発生する電位差から、電流検出部３４で電流を検出可能である。
なお、上記では図４（ａ）及び（ｂ）を参照して、運転者１２がバック運転中にハンドル１３から手を放した例を説明したが、この他、運転者１２が携帯電話機を操作したり、自動車１１のオーディオやエアコン制御装置等の各種電気装置を操作したりする場合に、ハンドル１３から手を放したときに、ハンドル手放検知装置１０，１０Ａにより検出して知らせるケースも考えられる。更には、高速道路の渋滞時等の低速運転時にハンドル１３から手を放す場合など様々なケースが考えられ、各ケースにおいて、ハンドル手放検知装置１０，１０Ａにより検出して、音や音声でハンドル１３から手が離れていることを知らせることができる。

１０，１０Ａハンドル手放検知装置
１１自動車
１２運転者
１３ステアリングハンドル（ハンドル）
１３ａ軸芯
２１センサ電極
２１ａ第１センサ電極
２１ｂ第２センサ電極
２２ヒータ
２３シールド電極
２５絶縁物
３１抵抗器
３２オペアンプ
３３発振器
３４電流検出部
３５電圧検出部
３６手放判断部
３６ａ記憶部
３７直流電源
３８乗員検知ＥＣＵ（検知部）

Claims

車両における操舵用のハンドルの内部に、
前記ハンドルを人が把持又は手放しした際の静電容量を検出する静電センサのセンサ電極と、
一端が車体に接地され、前記ハンドルを予め定められた温度に保温するヒータと、
前記センサ電極と前記ヒータとの間に、当該センサ電極と当該ヒータとを遮蔽する状態に介在されると共に、接地されたシールド電極と、
前記センサ電極、前記シールド電極及び前記ヒータの各間を絶縁する絶縁物と
を備え、
前記静電センサに交流電圧を印加し、この印加に応じて当該静電センサに発生する電流から電圧値を検出し、この電圧値が、予め定められた閾値を超えていればハンドル把持状態と検知し、閾値以下であればハンドル手放し状態と検知する検知部と
を備えることを特徴とするハンドル手放検知装置。
前記シールド電極は、前記センサ電極と異なる電位の電圧を印加する直流電源を介して接地されている
ことを特徴とするハンドル手放検知装置。