JP2023168732A - 接触判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】断線検出用の構成要素を必要とすることなく、断線等の接触不良を検出可能な接触判定装置を提供する。【解決手段】接触判定装置は、センサ部から出力される検出信号と等しい周波数及び位相を持つ正弦波の第１参照信号ＦＡと、検出信号と等しい周波数で位相がずれた正弦波の第２参照信号ＦＢとを生成する参照信号生成部と、検出信号に第１参照信号及び第２参照信号を乗算した第１及び第２復調信号を生成する復調回路と、第１及び第２復調信号の直流成分である第１及び第２直流信号を抽出するローパスフィルタと、第１直流信号に基づいて接触判定する接触判定部と、第１及び第２直流信号に基づいて、センサ部と検出回路との接続状態を判定する接触判定部とを含み、接触判定部は、第１及び第２直流信号の変化方向が同じ場合には接続状態は不良と判定し、逆の場合には正常と判定する。【選択図】図４

Description

本開示は、接触判定装置に関する。

高速道路走行時や低速走行時などの条件下に限り、自動運転可能な自動車がある。このような自動車は、自動運転と手動運転を安全に切り替えるために、運転者の状態を検知する必要がある。運転者の状態を検知する装置の一つとして、運転者のステアリングホイール掌握状態を検出する装置がある。ステアリングホイール掌握状態を検知するための接触判定装置では、センサを取り付ける位置に、接触判定回路を設けられる空間が無く、センサと接触判定回路を接続する配線が必要となる。ステアリングホイール用の接触判定装置は、安全確保に重要な装置であるため、配線の断線検出の機能が必要である。従来より、ステアリングホイールにセンサ電極と、断線検出電極と、を備えて、断線検出を可能にした接触判定装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２１－１７８５２７号公報

従来の接触判定装置は、断線検出のために、断線検出電極と、断線検出電極に接続される断線検出用信号線とを設けており、断線検出用の構成要素が必要である。

そこで、断線検出用の構成要素を必要とすることなく、断線等の接触不良を検出可能な接触判定装置を提供することを目的とする。

本開示の実施形態の接触判定装置は、検出対象が接触可能な接触部位に設けられる検出電極と前記検出対象との間の静電容量に応じた振幅を持つ正弦波の検出信号を出力するセンサ部と、前記検出信号に基づいて、前記接触部位に前記検出対象が接触しているかどうかを判定する検出回路とを備え、前記検出回路は、前記検出信号と等しい周波数を持ち、かつ、前記検出信号と等しい位相を持った正弦波の第１参照信号を生成する第１参照信号生成部と、前記検出信号と等しい周波数を持ち、かつ、前記検出信号に対して位相がずれた正弦波の第２参照信号を生成する第２参照信号生成部と、前記センサ部から出力される前記検出信号に前記第１参照信号を乗算した信号を第１復調信号として生成するとともに、前記センサ部から出力される前記検出信号に前記第２参照信号を乗算した信号を第２復調信号として生成する復調回路と、前記第１復調信号の直流成分である第１直流信号を抽出する第１ローパスフィルタと、前記第２復調信号の直流成分である第２直流信号を抽出する第２ローパスフィルタと、前記第１直流信号に基づいて、前記接触部位に前記検出対象が接触しているかどうかを判定する接触判定部と、を含み、前記接触判定部は、前記第１直流信号の変化量が第１閾値を超えた最新の変化方向と、前記第２直流信号の変化量が第２閾値を超えた最新の変化方向とが同じ場合には、前記センサ部と前記検出回路の接続状態は不良であると判定し、前記第１直流信号の変化量が第１閾値を超えた最新の変化方向と、前記第２直流信号の変化量が第２閾値を超えた最新の変化方向とが逆の場合には、前記センサ部と前記検出回路の接続状態は正常であると判定する。

断線検出用の構成要素を必要とすることなく、断線等の接触不良を検出可能な接触判定装置を提供することができる。

実施形態の接触判定装置１００を実装したステアリングホイール１０を示す図である。 静電センサ１１０の出力正弦波の一例を示す図である。 基準値を用いた接触の判定を説明する図である。 ＡＦＥ１２０Ａを示す図である。 ＡＦＥ１２０Ａに含まれる参照信号生成部４０を示す図である。 比較用の接触判定装置における問題点を説明する図である。 比較用の接触判定装置における問題点を説明する図である。 第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの特性を示す図である。 第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの特性を示す図である。 接触判定装置１００のＭＰＵ１２０Ｂが実行する判定処理を示す図である。 ｓｕｂ初期設定の処理の一例を示すフローチャートである。 ｓｕｂ接続状態判定の処理の一例を示すフローチャートである。 ｓｕｂ接触判定の処理の一例を示すフローチャートである。 ｓｕｂＢａｓｅ計算の処理の一例を示すフローチャートである。 接触判定装置１００の効果の一例を説明する図である。 接触判定装置１００の効果の一例を説明する図である。 接触判定装置１００の効果の一例を説明する図である。 接触判定装置１００の効果の一例を説明する図である。

以下、本開示の接触判定装置を適用した実施形態について説明する。

＜実施形態＞
図１は、実施形態の接触判定装置１００を実装したステアリングホイール１０を示す図である。図１に示すように、ステアリングホイール１０は、車両に搭載され、グリップ１１の内部に接触判定装置１００の静電センサ１１０が実装されている。静電センサ１１０は、センサ部の一例である。接触判定装置１００は、運転者の手Ｈがステアリングホイール１０のグリップ１１に接触しているかどうかを判定する。手Ｈは、検出対象の一例である。ステアリングホイール１０のグリップ１１は、検出対象が接触可能な接触部位の一例である。

以下、車両の運転者を接触判定装置１００の操作者と称す。接触判定装置１００は、静電センサ１１０が設けられた物体に、検出対象としての操作者の手Ｈが接触しているかどうかを判定する接触判定装置１００について説明する。静電センサ１１０が設けられた物体に操作者が触れることを操作者の操作と称す。

＜接触判定装置１００の構成＞
接触判定装置１００は、コネクタ１０５、静電センサ１１０及びＨＯＤ＿ＥＣＵ（Ｈａｎｄｓ Ｏｆｆ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１２０を含む。ＨＯＤ＿ＥＣＵ１２０は検出回路の一例である。コネクタ１０５は、ＨＯＤ＿ＥＣＵ１２０の信号端子及びグランド端子を有するコネクタである。コネクタ１０５は、ステアリングホイール１０の信号端子及びグランド端子を有するコネクタ１５と接続される。コネクタ１０５が有する複数の信号端子と、コネクタ１５が有する複数の信号端子とを接続する信号線には、図１に示す信号線１２が含まれる。図１では、静電センサ１１０に接続された信号線１２以外の信号線を省略する。ステアリングホイール１０のグランド端子は、ステアリングホイール１０のグリップ１１に１周にわたって設けられるコアメタルを介して、ステアリングホイール１０が取り付けられるコラムシャフト１０Ａに電気的に接続されている。コネクタ１０５とコネクタ１５とを接続することにより、ＨＯＤ＿ＥＣＵ１２０のグランド電位は、ステアリングホイール１０及びコラムシャフト１０Ａのグランド電位と等しくなる。

静電センサ１１０は、ステアリングホイール１０のグリップ１１に１周にわたって設けられるコアメタルとは絶縁された状態で、ステアリングホイール１０のグリップ１１の一周にわたって設けられており、例えば金属製の電極で構成される。静電センサ１１０は、信号線１２を介してＨＯＤ＿ＥＣＵ１２０に接続されている。静電センサ１１０は、複数枚の電極を用いても良い。例えば、ステアリングホイール１０のグリップ１１に９０度ずつ４つの静電センサ１１０を設ければ、２本の手Ｈが９０度以上離れた位置に接触していることを検知できる。

ＨＯＤ＿ＥＣＵ１２０は、一例としてインストルメントパネルの内部に設けられている。ＨＯＤ＿ＥＣＵ１２０は、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）１２０ＡとＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）１２０Ｂとを有する。

ＡＦＥ１２０Ａは、静電センサ１１０に接続されており、ＭＰＵ１２０Ｂから入力される指令に基づいて静電センサ１１０に正弦波（入力正弦波）を入力し、静電センサ１１０から出力される正弦波（出力正弦波）を取得する。ＡＦＥ１２０Ａは、入力正弦波と出力正弦波から静電センサ１１０の容量値（静電容量）を取得し、デジタル変換するとともにローパスフィルタによるノイズ除去等を行って振幅ＡＤ値としてＭＰＵ１２０Ｂに出力する。振幅ＡＤ値は、一例として単位を持たないカウント値で表される。ローパスフィルタによるノイズ除去を行うことにより、所定周波数以上のノイズを取り除いた振幅ＡＤ値を取得することができる。ＡＦＥ１２０Ａは、振幅ＡＤ値としての第１直流信号ＣＡと第２直流信号ＣＢとを生成してＭＰＵ１２０Ｂに出力する。第１直流信号ＣＡは振幅ＡＤ値であり、第２直流信号ＣＢは、第１直流信号ＣＡとは別に、静電センサ１１０の容量値（静電容量）に基づいて生成される直流信号である。第１直流信号ＣＡと第２直流信号ＣＢについては、図４、図７Ａ、及び図７Ｂを用いて後述する。

ＭＰＵ１２０Ｂは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。ＭＰＵ１２０Ｂには一例としてＥＣＵ５０が接続されている。ＥＣＵ５０は、ステアリングホイール１０が搭載される車両の電子機器を制御する制御装置である。電子機器は、例えば車両の自動運転等に関する電子機器であってよい。

ＭＰＵ１２０Ｂは、主制御部１２１、接触判定部１２２、及びメモリ１２４を有する。主制御部１２１、接触判定部１２２は、ＭＰＵ１２０Ｂが実行するプログラムの機能（ファンクション）を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１２４は、ＭＰＵ１２０Ｂのメモリを機能的に表したものである。

主制御部１２１は、ＭＰＵ１２０Ｂの制御処理を統括する処理部であり、接触判定部１２２が行う処理以外の処理を実行する。

接触判定部１２２は、振幅ＡＤ値（第１直流信号ＣＡ）から基準値を減算して得る差分が閾値を超えているかどうかを判定することにより、手Ｈがグリップ１１に接触しているかどうかを判定する。これは、接触判定部１２２が実行する接触判定処理である。また、接触判定部１２２は、判定結果を表すデータをＥＣＵ５０に通知する。ここで、基準値とは、接触判定部１２２がステアリングホイール１０のグリップ１１に手Ｈが接触しているかどうかを判定する際に用いる静電センサ１１０の容量値の基準値であり、グリップ１１に手Ｈが接触していない状態における静電センサ１１０の容量値である。

また、接触判定部１２２は、接触判定処理に用いるタイマ１２２Ａを有する。接触判定処理とタイマ１２２Ａについては後述する。

接触判定部１２２は、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢに基づいて、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が正常であるか、又は、接触不良であるかを判定する。

また、接触判定部１２２は、接続状態の判定処理に用いるタイマ１２３Ａを有する。接続状態の判定処理、タイマ１２３Ａについては後述する。

メモリ１２４は、主制御部１２１、接触判定部１２２が処理を行うために必要なプログラム及びデータ等を格納する。メモリ１２４には、静電センサ１１０の容量値を表すデータや、接触判定部１２２が処理の過程で生成したデータ等が保存される。

＜静電センサ１１０の出力正弦波＞
図２は、静電センサ１１０の出力正弦波の一例を示す図である。図２には手Ｈでグリップ１１から離しているとき（リリース時）の出力正弦波を実線で示し、手Ｈでグリップ１１を握っているとき（接触時）の出力正弦波を破線で示す。

静電センサ１１０で測定される容量値は、グリップ１１に手Ｈが接触するとリリース時と比べて変化するため、リリース時の正弦波に比べて接触時の正弦波は位相や振幅が変化する。接触時の正弦波の位相や振幅は、グリップ１１に対する手Ｈの接触度合に応じて変化する。接触度合とは、例えば、手Ｈがグリップ１１を軽く握っているか、又は、強く握っているか、あるいは、手Ｈがグリップ１１に触れている面積が小さいか、又は、大きいか等の度合である。

例えば、リリース時の振幅がゼロになるタイミングを検出タイミングｔｄとして予め決めておいて、検出タイミングｔｄで正弦波の振幅を検出すれば、手Ｈの接触度合に応じた振幅ＡＤ値（ＡＤ値）を測定できる。検出タイミングｔｄにおける振幅ＡＤ値は、手Ｈの接触度合に応じた値と見なせる。

＜基準値を用いた接触の判定＞
図３は、基準値を用いた接触の判定を説明する図である。図３において、横軸は時間、縦軸はＡＤ値を表す。図３では振幅ＡＤ値（第１直流信号ＣＡ）を実線で示し、基準値を破線で示し、振幅ＡＤ値と基準値の差分ΔＡＤ（ＡＤ値－基準値）を一点鎖線で示す。振幅ＡＤ値は、ＡＦＥ１２０Ａが出力する値である。振幅ＡＤ値は、静電センサ１１０と周囲の導体との間の静電容量を示す。基準値は、静電センサ１１０の近くに手Ｈが存在しない時に測定した静電センサ１１０と周囲の導体との間の静電容量を示す。差分ΔＡＤは、手Ｈが近くにある場合の静電センサ１１０と周囲の導体との間の静電容量と、手Ｈが近くにない場合の静電センサ１１０と周囲の導体との間の静電容量との差である。即ち、差分ΔＡＤは、静電センサ１１０と手Ｈとの間の静電容量である。

図３において、時刻ｔ１より前の状態では、手Ｈはグリップ１１に接触していない。時刻ｔ１で手Ｈがグリップ１１に接触すると、基準値に対して振幅ＡＤ値が立ち上がる。このとき、差分（ＡＤ値－基準値）も立ち上がり、オン閾値Ｔｈ１以上になることにより、接触判定部１２２は、手Ｈはグリップ１１に接触したと判定する。オン閾値Ｔｈ１は、第１接触閾値の一例である。また、時刻ｔ２で手Ｈがグリップ１１から離れると、振幅ＡＤ値が立ち下がる。このとき、差分（ＡＤ値－基準値）も立ち下がり、オン閾値Ｔｈ１よりも低いオフ閾値Ｔｈ２以下になることにより、接触判定部１２２は、手Ｈはグリップ１１から離れたと判定する。オフ閾値Ｔｈ２は、第２接触閾値の一例である。

図４は、ＡＦＥ１２０Ａを示す図である。図４には、静電センサ１１０とＭＰＵ１２０Ｂも示す。また、図４では、ＭＰＵ１２０ＢからＡＦＥ１２０Ａに入力される指令を省略する。図５は、ＡＦＥ１２０Ａに含まれる参照信号生成部４０を示す図である。

ＡＦＥ１２０Ａは、静電容量検出回路１０２、復調回路２２、正弦波発生部３０、駆動信号生成部３５、及び参照信号生成部４０を有する。以下では、手Ｈと静電センサ１１０の電極との間にキャパシタＣｘがあるものとして説明する。参照信号生成部４０は、第１参照信号生成部の一例であるとともに、第２参照信号生成部の一例である。

［静電容量検出回路１０２］
静電容量検出回路１０２は、静電センサ１１０を介してキャパシタＣｘに伝送される電荷に基づいて、キャパシタＣｘの静電容量に応じた検出信号Ｓを生成する。静電容量検出回路１０２は、静電センサ１１０を介してキャパシタＣｘに駆動信号Ｖｄを印加し、駆動信号Ｖｄの印加に伴ってキャパシタＣｘに伝送される電荷に応じた検出信号Ｓを生成する。検出信号Ｓは、キャパシタＣｘの静電容量に応じた振幅を持つ。

静電容量検出回路１０２は、例えば図４に示すように、演算増幅器１０２Ａと、キャパシタＣｆ１を含む。演算増幅器１０２Ａの反転入力端子と出力端子との間には、キャパシタＣｆ１が接続される。演算増幅器１０２Ａの非反転入力端子には、駆動信号生成部３５によって正弦波の駆動電圧Ｖｄが供給される。静電センサ１１０は、演算増幅器１０２Ａの反転入力端子に接続される。駆動電圧Ｖｄは、例えば正弦波の交流電圧である。演算増幅器１０２Ａは、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧とがほぼ一致するように出力電圧を制御するため、キャパシタＣｘには、駆動電圧Ｖｄとほぼ同じ交流電圧が発生する。キャパシタＣｘに交流電圧が発生するとき、この交流電圧とキャパシタＣｘの静電容量とに比例した電荷の変化が生じる。キャパシタＣｘにおける電荷の変化は、キャパシタＣｆ１における電荷の変化とほぼ等しい。その結果、キャパシタＣｆ１に生じる交流電圧は、キャパシタＣｘの静電容量に概ね比例した振幅を持つ。検出信号Ｓは、演算増幅器１０２Ａの出力端子と非反転入力端子との間に生じる電圧であり、キャパシタＣｆ１に生じる交流電圧と略等しい。従って、検出信号Ｓは、キャパシタＣｘの静電容量に概ね比例した振幅を持つ。

［正弦波発生部３０］
正弦波発生部３０は、ＭＰＵ１２０Ｂの主制御部１２１の制御に従って、駆動信号Ｖｄの基となる正弦波信号Ｗを生成する。正弦波発生部３０は、例えばＭＰＵ１２０Ｂのクロックと同期して動作するデジタル回路であり、正弦波信号Ｗは駆動周波数ｆｄに設定されたデジタル信号である。

［駆動信号生成部３５］
駆動信号生成部３５は、正弦波発生部３０において生成された正弦波信号Ｗに基づいて、アナログ信号である正弦波の駆動信号Ｖｄを生成する。一例において、駆動信号Ｖｄは正弦波の交流電圧であるが、他の例において、駆動信号Ｖｄは非正弦波（例えば矩形波）の交流電圧であってもよい。駆動信号Ｖｄを正弦波の交流電圧とすることにより、静電センサ１１０から放出される高調波のノイズを低減することができる。

［参照信号生成部４０］
参照信号生成部４０は、正弦波信号Ｗに基づいて第１参照信号ＦＡ及び第２参照信号ＦＢを同時に生成する。参照信号生成部４０は、図５に示すように、位相調節部４４及び位相調節部４５を有する。位相調節部４５は、位相調節部４４の出力側に接続されている。位相調節部４４は、正弦波信号Ｗが入力され、第１参照信号ＦＡを出力する。検出信号Ｓは、駆動信号Ｖｄに対してφ１ずれた位相を持つ。検出信号Ｓと第1参照信号ＦＡの位相が一致するように、位相調節部４４が、第1参照信号ＦＡの位相を調節する。第１参照信号ＦＡは、参照信号生成部４０の一方の出力として出力されるとともに、位相調節部４５に入力される。位相調節部４５は、第１参照信号ＦＡに対して位相が４分の１周期ずれた信号を、第２参照信号ＦＢとして出力する。

第１参照信号ＦＡは、正弦波の検出信号Ｓと等しい周波数を持ち、かつ、正弦波の検出信号Ｓと等しい位相を持った正弦波の参照信号である。参照信号生成部４０は、駆動信号生成部３５から入力される駆動信号Ｖｄの駆動周波数ｆｄと等しい周波数を持ち、かつ、駆動信号Ｖｄに対して所定の位相φ１を持った第１参照信号ＦＡを生成する。

また、参照信号生成部４０は、正弦波の検出信号Ｓと等しい周波数を持ち、かつ、正弦波の検出信号Ｓに対して位相が４分の１周期ずれた正弦波の第２参照信号ＦＢを生成する。参照信号生成部４０は、駆動周波数ｆｄと等しい周波数を持ち、かつ、駆動信号Ｖｄに対する位相が第１参照信号ＦＡと比較して４分の１周期ずれた第２参照信号ＦＢを生成する。第１参照信号ＦＡの位相は、検出信号Ｓと、ほぼ一致しているため、第２参照信号は、検出信号Ｓに対して位相が４分の１周期ずれた信号になる。

［復調回路２２］
復調回路２２は、アナログの検出信号Ｓをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１１と、乗算回路２１２と、ローパスフィルタ２１３と、Ａ／Ｄ変換器２１１の出力信号（検出信号Ｓをデジタル化した信号）と第２参照信号ＦＢとの乗算を行う乗算回路２２２と、乗算回路２２２の乗算結果から直流成分を抽出するローパスフィルタ２２３とを含む。ローパスフィルタ２１３は、第１ローパスフィルタの一例である。ローパスフィルタ２２３は、第２ローパスフィルタの一例である。

復調回路２２は、静電容量検出回路１０２から出力される検出信号Ｓに第１参照信号ＦＡを乗算した信号を第１直流信号ＣＡとして生成するとともに、静電容量検出回路１０２から出力される検出信号Ｓに第２参照信号ＦＢを乗算した信号を第２直流信号ＣＢとして生成する。復調回路２２は、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢをＭＰＵ１２０Ｂに出力する。

Ａ／Ｄ変換器２１１は、例えば、演算増幅器１０２Ａの出力信号と駆動信号Ｖｄとの差を増幅するとともに、エイリアシングを防ぐローパスフィルタとしても機能する差動アンプを含む。Ａ／Ｄ変換器２１１は、この差動アンプの出力信号（キャパシタＣｆ１の交流電圧に相当する信号）をデジタル信号に変換する。乗算回路２１２は、Ａ／Ｄ変換器２１１においてデジタル信号に変換された検出信号Ｓと、第１参照信号ＦＡとを乗算する。

乗算回路２２２は、Ａ／Ｄ変換器２１１においてデジタル信号に変換された検出信号Ｓと、第２参照信号ＦＢとを乗算する。ローパスフィルタ２１３は、乗算回路２１２の乗算結果の第１復調信号に含まれる高周波成分を除去し、直流成分を抽出する。ローパスフィルタ２１３において抽出された直流成分は、第１直流信号ＣＡとしてＭＰＵ１２０Ｂに出力される。ローパスフィルタ２２３は、乗算回路２２２の乗算結果の第２復調信号に含まれる高周波成分を除去し、直流成分を抽出する。ローパスフィルタ２２３において抽出された直流成分は、第２直流信号ＣＢとしてＭＰＵ１２０Ｂに出力される。

第１直流信号ＣＡは、検出信号Ｓと第１参照信号ＦＡとの乗算結果の信号に含まれる直流成分に応じた信号である。検出信号Ｓ及び、第1参照信号ＦＡの角周波数ωは、「２πｆｄ」である。検出信号Ｓを「Ａｓ・ｓｉｎ（ωｔ－φ１）」とし、第１参照信号ＦＡを「Ａｆ・ｓｉｎ（ωｔ－φ１）」とした場合、検出信号Ｓと第１参照信号ＦＡとを乗算して得られる信号Ｙ１は、次の式（１）で表される。

Ｙ１ ＝ Ａｓ・ｓｉｎ（ωｔ－φ１）×Ａｆ・ｓｉｎ（ωｔ－φ１）
＝ － Ｋ・ｃｏｓ（２ωｔ－２φ１）＋Ｋ … （１）
ただし、Ｋ ＝ Ａｓ・Ａｆ／２

第１直流信号ＣＡは、式（１）に示す信号Ｙ１の直流成分に応じた信号であり、「Ｋ」に比例した大きさを持つ。Ａｆは予め大きさが分かっている一定値である。Ａｓの大きさは、キャパシタＣｘの静電容量に応じた大きさである。従って、復調回路２２が生成する第１直流信号ＣＡは、キャパシタＣｘの静電容量に応じた大きさを持つ信号となる。尚、キャパシタＣｘの静電容量が変化することで、検出信号Ｓの位相が変化するため、検出信号Ｓの位相と、第1参照信号ＦＡの位相は、必ずしも、完全には一致しない。しかし、検出信号Ｓの位相と、第1参照信号ＦＡの位相の差は、無視できる程度に小さい。

他方、検出信号Ｓに対して位相が４分の１周期（π／２ラジアン）ずれた第２参照信号ＦＢを「Ａｆ・ｓｉｎ（ωｔ－φ１－π／２）」とした場合、検出信号Ｓと第２参照信号ＦＢとを乗算して得られる信号Ｙ２は、次の式（２）で表される。

Ｙ２ ＝ Ａｓ・ｓｉｎ（ωｔ－φ１）×Ａｆ・ｓｉｎ（ωｔ－φ１－π／２）
＝ － Ｋ・ｃｏｓ（２ωｔ－２φ１―π／２）＋Ｋ・ｃｏｓ（π／２） … （２）

第２直流信号ＣＢは、式（２）に示す信号Ｙ２の直流成分に応じた信号である。「ｃｏｓ（π／２）」はゼロである。そのため、検出信号Ｓに全くノイズ成分が重畳していない場合、信号Ｙ２の直流成分はゼロになるため、第２直流信号ＣＢもゼロ（若しくはゼロに相当する基準値）となる。逆にいうと、第２直流信号ＣＢは、駆動周波数ｆｄと同じ周波数を持ち、かつ、検出信号Ｓとは異なる位相を持ったノイズ成分に応じた大きさを持つ。従って、復調回路２２が生成する第２直流信号ＣＢは、検出信号Ｓに重畳する駆動周波数ｆｄと同一周波数のノイズ成分に応じた大きさを持つ信号となる。尚、キャパシタＣｘの静電容量が変化することで、検出信号Ｓの位相が変化するため、検出信号Ｓの位相と、第２参照信号ＦＡの位相の差は、必ずしも正確にπ／２にならない。しかし、検出信号Ｓの位相と、第1参照信号ＦＡの位相の差は、無視できる程度に小さい。したがって、検出信号Ｓの位相と、第２参照信号ＦＡの位相の差は、π／２と見なせる。

＜比較用の接触判定装置における問題点＞
図６Ａ及び図６Ｂは、比較用の接触判定装置における問題点を説明する図である。比較用の接触判定装置は、図４に示すＡＦＥ１２０Ａから乗算回路２２２とローパスフィルタ２２３を省いた構成を有し、第１直流信号ＣＡのみを出力し、第２直流信号ＣＢは出力しない。比較用の接触判定装置のＭＰＵは、第１直流信号ＣＡに基づいて、グリップ１１に手Ｈが添えられた（ハンズオン）かどうかを判定する。

図６Ａ及び図６Ｂにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は、比較用のＡＦＥが出力する第１直流信号ＣＡと、基準値Ｂａｓｅの静電容量と、判定値とをカウント値で示す。判定値は、基準値Ｂａｓｅに接触判定用の閾値（オン閾値Ｔｈ１又はオフ閾値Ｔｈ２）を加算した値である。オン閾値Ｔｈ１とオフ閾値Ｔｈ２の値は、図３に示すように異なるが、ここでは説明を簡単にするために、判定値を１つの値として示す。

コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が不良の場合には、第１直流信号ＣＡの信号レベルに変動が生じる場合がある。コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が不良の場合とは、コネクタ１０５とコネクタ１５（図１参照）の嵌合が不十分な場合や、コネクタ１０５又はコネクタ１５に接続される配線の断線等の破損が生じている場合である。コネクタ１０５とコネクタ１５の嵌合が不十分な場合とは、例えば、コネクタ１５に対してコネクタ１０５が緩んでいる場合や、コネクタ１５に対するコネクタ１０５の嵌め込みが不十分であるような場合である。

前提として、接触判定装置１００は、車両のイグニッションがオフからオンに切り替わると、ＨＯＤ＿ＥＣＵ１２０の要求にしたがって、ステアリングホイール１０に手Ｈが添えられているかどうかを判定するように構成されている。ただし、ステアリングホイール１０に手Ｈが添えられている状態で車両のイグニッションがオフからオンに切り替わると、ステアリングホイール１０に手Ｈが添えられていない状態における基準値Ｂａｓｅを正しく計算できないため、ステアリングホイール１０から手Ｈを離し、正しい基準値Ｂａｓｅが計算されてから、ステアリングホイール１０に再び手Ｈを添える必要がある。

まず、図６Ａを用いて、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が正常な場合の動作について説明する。図６Ａにおいて、約２２秒の時点で、グリップ１１に手Ｈが添えられている状態で、車両のイグニッションがオフからオンに切り替わり、グリップ１１から手Ｈが離れる。約２２秒を過ぎたあたりで第１直流信号ＣＡが低下すると、比較用の接触判定装置のＭＰＵは基準値Ｂａｓｅを低下させてリセットする。グリップ１１に手Ｈが添えられていない状態における基準値Ｂａｓｅが計算され、基準値Ｂａｓｅは計算された値にリセットされる。

基準値Ｂａｓｅの低下に追従して判定値も低下し、約２３秒あたりでグリップ１１に再び手Ｈが添えられることで第１直流信号ＣＡが増大し、判定値以上になると、比較用の接触判定装置のＭＰＵは、グリップ１１に手Ｈが添えられた（ハンズオン）と判定する。その後、約２４秒の時点でグリップ１１から再び手Ｈが離れることによって第１直流信号ＣＡが低下し、判定値以下になると、比較用の接触判定装置のＭＰＵは、手Ｈがグリップ１１から離れたと判定する。前述した通り、判定値は、基準値Ｂａｓｅに接触判定用の閾値（オン閾値Ｔｈ１又はオフ閾値Ｔｈ２）を加算した値である。

次に、図６Ｂを用いて、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が不良の場合の動作について説明する。図６Ｂはグリップ１１に手Ｈが添えられていない時の挙動である。接続状態が不良の場合には、コネクタ１０５とコネクタ１５の電気的な接続が保たれているときと、保たれていないときとが生じうる。以下、詳述する。

図６Ｂにおいて、約１３秒を過ぎたあたりで第１直流信号ＣＡが低下すると、比較用の接触判定装置のＭＰＵは基準値Ｂａｓｅを低い値にリセットする。グリップ１１に手Ｈが添えられていない状態における基準値Ｂａｓｅが計算され、基準値Ｂａｓｅは計算された値にリセットされる。基準値Ｂａｓｅの低下に追従して判定値も低下する。

その後、手Ｈがグリップ１１に添えられていないのに、約２４秒から約３０秒、約５３秒から約５６秒、約５８秒から約６２秒、約６８秒から約７３秒、約８５秒から約８６秒、約８７秒から約９１秒、約９６秒から約１００秒にかけて第１直流信号ＣＡがノイズのように変動すると、グリップ１１に手Ｈが添えられた（ハンズオンになった）と誤って判定する。すなわち、ハンズオンの誤判定が生じる。

このようなハンズオンの誤判定は、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が不良であることによって電気的な接続が保たれず、グランド電位が揺れ、第１直流信号ＣＡが変動することによって生じる。また、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が不良であることによって、コラムシャフトのように重量が大きく、グランド電位に保持される部材が揺れることで、第１直流信号ＣＡの変動が増大し、ハンズオンの誤判定に繋がりやすくなる。

以上のように、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が不良であることによって、第１直流信号ＣＡがノイズのように変動し、グリップ１１に手Ｈが添えられた（ハンズオンになった）と誤判定が生じる。

＜第１直流信号ＣＡと第２直流信号ＣＢの特性＞
図７Ａ及び図７Ｂは、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの特性を示す図である。図７Ａ及び図７Ｂでは、横軸は時間を表し、左の縦軸は第１直流信号ＣＡ（カウント値）を表し、右の縦軸は第２直流信号ＣＢ（カウント値）を表す。第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢは、最大値及び最小値の取り得る範囲が異なるため、右の縦軸と左の縦軸とはスケールが異なるが、図７Ａ及び図７Ｂは、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの取り得る範囲における動きを表している。

図７Ａは、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が正常な場合の第１直流信号ＣＡと第２直流信号ＣＢの特性を示す。接続状態が正常な場合に、約２２秒の時点でグリップ１１に手Ｈが添えられている状態では、第１直流信号ＣＡは略最大値であり、第２直流信号ＣＢは略最小値である。２２秒を過ぎた時点でグリップ１１から手Ｈが離れると、第１直流信号ＣＡが略最小値に向かって低下するとともに、第２直流信号ＣＢは略最大値に向かって増大し、第１直流信号ＣＡとは逆方向に変化する。このように、接続状態が正常な場合には、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢは逆方向に変化する（変化方向が逆である）。

図７Ｂは、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が不良の場合の動作について説明する。図７Ｂは、コネクタ１０５のグランド端子とコネクタ１５のグランド端子との接続を不安定にした実験結果である、図７Ｂは、コネクタ１０５のグランド端子とコネクタ１５のグランド端子とが、接続される状態と、接続されない状態が、０秒から１１０秒まで繰り返される。

１０秒の時点では、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢは、ともに略最大値である。その後、約１２秒の時点で、第１直流信号ＣＡが略最小値に向かって低下するときに、第２直流信号ＣＢも同時に変化して略最小値に向かって低下している。また、約２４秒の時点で、第１直流信号ＣＡが略最大値に向かって増大するときに、第２直流信号ＣＢも同時に変化して略最大値に向かって増大している。その後も同様に、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢは、同じタイミングで同一方向に変化している（変化方向が同一である）。

このように、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が正常な場合には、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢは逆方向に変化する。一方、コネクタ１０５のグランド端子とコネクタ１５のグランド端子との接続状態が不良の場合には、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢは、同じタイミングで同一方向に変化する。

実施形態の接触判定装置１００は、このような第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの変化の方向の特性を利用して、コネクタ１０５のグランド端子とコネクタ１５のグランド端子の接続状態の正常又は不良を判定する。コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が不良の場合、全端子の接続が不良状態になるので、グランド端子の接続状態によって、コネクタ全体の接続状態を判断できる。尚、信号線１２のみ断線した場合には、手Ｈとグリップ１１の実際の接触状態に関わらず、接触状態が"Ｈａｎｄｓ Ｏｆｆ"の状態を継続することから、断線を判断できる。また、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢを用いることでノイズ成分の大きさも測定できる。つまり、同一の回路で、ノイズ成分の大きさの測定と、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態の正常又は不良の判定が可能である。この為、回路規模の増大を抑制できる。以下、判定方法について説明する。

＜判定方法＞
図８は、接触判定装置１００のＭＰＵ１２０Ｂが実行する判定処理を示す図である。

接触判定部１２２は、サブルーチン「ｓｕｂ初期設定」を呼び出し、初期設定を行う（ステップＳ１）。初期設定では、以後の処理に用いる様々な値を初期化するサブルーチン処理を行う。詳細については、図９を用いて後述する。

接触判定部１２２は、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢを取得する（ステップＳ２）。接続状態を判定するために、最新の第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢを取得する処理である。

接触判定部１２２は、サブルーチン「ｓｕｂ接続状態判定」を呼び出し、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態を判定する処理を行う（ステップＳ３）。詳細については、図１０を用いて後述する。

接触判定部１２２は、サブルーチン「ｓｕｂ接触判定」を呼び出し、接触判定を行う（ステップＳ４）。詳細については、図１１を用いて後述する。

ＭＰＵ１２０Ｂは、ステップＳ４の処理を終えると、フローをステップＳ２にリターンし、ステップＳ２からＳ４の処理を一例として１０ｍｓ周期で繰り返し実行する。

＜ｓｕｂ初期設定＞
次に、図９を用いて、図８のステップＳ１のサブルーチン「ｓｕｂ初期設定」に基づき行われる初期設定処理について説明する。図９は、ｓｕｂ初期設定の処理の一例を示すフローチャートである。

接触判定部１２２は、初期設定の処理を開始すると、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢを取得する（ステップＳ１１）。初期設定の処理のために、最新の第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢを取得する処理である。

接触判定部１２２は、基準値Ｂａｓｅ、ＣＡ＿ｏｌｄ、ＣＢ＿ｏｌｄ、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ａ、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ｂを設定する（ステップＳ１２）。具体的には、接触判定部１２２は、基準値Ｂａｓｅを初期値（ＣＡ＿ｉｎｉ）に設定する（Ｂａｓｅ＝ＣＡ＿ｉｎｉ）。初期値（ＣＡ＿ｉｎｉ）は、正常時の基準値Ｂａｓｅに成り得る値であればよい。例えば、設計時に室温（２０℃）で測定した値を用いても良い。接触判定部１２２は、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの１周期前の値（ＣＡ＿ｏｌｄ、ＣＢ＿ｏｌｄ）として、初期設定時の第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢに設定する（ＣＡ＿ｏｌｄ＝ＣＡ、ＣＢ＿ｏｌｄ＝ＣＢ）。また、接触判定部１２２は、変数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ａ及びＤｅｃｉｓｉｏｎ＿ＢをＰｌｕｓに設定する（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ａ＝"Ｐｌｕｓ"、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ｂ＝"Ｐｌｕｓ）。変数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ａ及びＤｅｃｉｓｉｏｎ＿Ｂは、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの変化方向を表す変数である。"Ｐｌｕｓ"は、変化方向が増大（＋）であることを表す。また、変数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ａ及びＤｅｃｉｓｉｏｎ＿Ｂは、"Ｍｉｎｕｓ"を取ることもある。"Ｍｉｎｕｓ"は、変化方向が減少（－）であることを表す。変数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ａ及びＤｅｃｉｓｉｏｎ＿Ｂは、"Ｐｌｕｓ"と"Ｍｉｎｕｓ"の二種類の値を取るので、ブーリアン型（論理型）変数を用いても良い。

接触判定部１２２は、タイマ１２３Ａをゼロにリセットし（Ｔｉｍｅｒ＝０）、接触状態をハンズオフに設定する（接触状態＝ＨａｎｄＯｆｆ）（ステップＳ１３）。接触状態は、手Ｈがステアリングホイール１０のグリップ１１に接触しているかどうかを表す。接触状態は、ハンズオフ又はハンズオンの値を取る。変数としての接触状態は、"ＨａｎｄＯｆｆ"と、"ＨａｎｄＯｎ"の二種類の値を取るので、ブーリアン型（論理型）変数を用いても良い。

以上で、接触判定部１２２は、初期設定の処理を終了する。

＜ｓｕｂ接続状態判定＞
次に、図１０を用いて、図８のステップＳ３のサブルーチン「ｓｕｂ接続状態判定」に基づき行われる接続状態の判定処理について説明する。

図１０は、ｓｕｂ接続状態判定の処理の一例を示すフローチャートである。接触判定部１２２は、ｓｕｂ接続状態判定の処理を開始すると、ステップＳ２で取得される第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢを用いて、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの変化分ΔＣＡ、ΔＣＢを算出する（ステップＳ３１）。第１直流信号ＣＡの変化分ΔＣＡは、ＣＡ－ＣＡ＿ｏｌｄであり、１周期前の値からの変化分である。第２直流信号ＣＢの変化分ΔＣＢは、ＣＢ－ＣＢ＿ｏｌｄであり、１周期前の値からの変化分である。起動直後のＣＡ＿ｏｌｄは、初期設定時のＣＡである（ステップＳ１２参照）。起動直後のＣＢ＿ｏｌｄは、初期設定時のＣＢである（ステップＳ１２参照）。起動直後のΔＣＡ、ΔＣＢは、初期設定時からの変化分である。起動直後以外のＣＡ＿ｏｌｄは、１周期前のＣＡである（ステップＳ３８参照）。起動直後以外のＣＢ＿ｏｌｄは、１周期前のＣＢである（ステップＳ３８参照）。起動直後以外のΔＣＡ、ΔＣＢは、１周期前からの変化分である。

接触判定部１２２は、第１直流信号ＣＡの変化分ΔＣＡが閾値ＴＨ＿ＣＡ＿Ｐよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ３２）。閾値ＴＨ＿ＣＡ＿Ｐは、変化分ΔＣＡが増大傾向にあるかどうかの判定に用いる閾値である。閾値ＴＨ＿ＣＡ＿Ｐは、変化分ΔＣＡが増大傾向にある場合の第１閾値の一例である。

接触判定部１２２は、第１直流信号ＣＡの変化分ΔＣＡが閾値ＴＨ＿ＣＡ＿Ｐよりも大きい（Ｓ３２：Ｙｅｓ）と判定すると、変数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ＡをＰｌｕｓに設定（更新）する（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ａ＝"Ｐｌｕｓ"）（ステップＳ３３Ａ）。接触判定部１２２は、ステップＳ３３Ａの処理を終えると、フローをステップＳ３４に進める。

接触判定部１２２は、ステップＳ３２において、第１直流信号ＣＡの変化分ΔＣＡが閾値ＴＨ＿ＣＡ＿Ｐよりも大きくない（Ｓ３２：Ｎｏ）と判定すると、第１直流信号ＣＡの変化分ΔＣＡが閾値ＴＨ＿ＣＡ＿Ｍよりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ３３Ｂ）。閾値ＴＨ＿ＣＡ＿Ｍは、変化分ΔＣＡが減少傾向にあるかどうかの判定に用いる閾値である。閾値ＴＨ＿ＣＡ＿Ｍは、変化分ΔＣＡが減少傾向にある場合の第１閾値の一例である。

接触判定部１２２は、第１直流信号ＣＡの変化分ΔＣＡが閾値ＴＨ＿ＣＡ＿Ｍよりも小さい（Ｓ３３Ｂ：Ｙｅｓ）と判定すると、変数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ＡをＭｉｎｕｓに設定（更新）する（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ａ＝"Ｍｉｎｕｓ"）（ステップＳ３３Ｃ）。接触判定部１２２は、ステップＳ３３Ｃの処理を終えると、フローをステップＳ３４に進める。

また、接触判定部１２２は、ステップＳ３３Ｂにおいて、第１直流信号ＣＡの変化分ΔＣＡが閾値ＴＨ＿ＣＡ＿Ｍよりも小さくない（Ｓ３３Ｂ：Ｎｏ）と判定すると、フローをステップＳ３４に進める。この場合は、変数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ａが更新されないため、更新前の値を用いることになる。

接触判定部１２２は、第２直流信号ＣＢの変化分ΔＣＢが閾値ＴＨ＿ＣＢ＿Ｐよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ３４）。閾値ＴＨ＿ＣＢ＿Ｐは、変化分ΔＣＢが増大傾向にあるかどうかの判定に用いる閾値である。閾値ＴＨ＿ＣＢ＿Ｐは、変化分ΔＣＢが増大傾向にある場合の第２閾値の一例である。

接触判定部１２２は、第２直流信号ＣＢの変化分ΔＣＢが閾値ＴＨ＿ＣＢ＿Ｐよりも大きい（Ｓ３４：Ｙｅｓ）と判定すると、変数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ＢをＰｌｕｓに設定（更新）する（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ｂ＝"Ｐｌｕｓ"）（ステップＳ３５Ａ）。接触判定部１２２は、ステップＳ３５Ａの処理を終えると、フローをステップＳ３６に進める。

接触判定部１２２は、ステップＳ３４において、第２直流信号ＣＢの変化分ΔＣＢが閾値ＴＨ＿ＣＢ＿Ｐよりも大きくない（Ｓ３４：Ｎｏ）と判定すると、第２直流信号ＣＢの変化分ΔＣＢが閾値ＴＨ＿ＣＢ＿Ｍよりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ３５Ｂ）。閾値ＴＨ＿ＣＢ＿Ｍは、変化分ΔＣＢが減少傾向にあるかどうかの判定に用いる閾値である。閾値ＴＨ＿ＣＢ＿Ｍは、変化分ΔＣＢが減少傾向にある場合の第２閾値の一例である。

接触判定部１２２は、第２直流信号ＣＢの変化分ΔＣＢが閾値ＴＨ＿ＣＢ＿Ｍよりも小さい（Ｓ３５Ｂ：Ｙｅｓ）と判定すると、変数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿ＢをＭｉｎｕｓに設定（更新）する（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ｂ＝"Ｍｉｎｕｓ"）（ステップＳ３５Ｃ）。接触判定部１２２は、ステップＳ３５Ｃの処理を終えると、フローをステップＳ３６に進める。

また、接触判定部１２２は、ステップＳ３５Ｂにおいて、第２直流信号ＣＢの変化分ΔＣＢが閾値ＴＨ＿ＣＢ＿Ｍよりも小さくない（Ｓ３５Ｂ：Ｎｏ）と判定すると、フローをステップＳ３６に進める。この場合は、変数Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ｂが更新されないため、更新前の値を用いることになる。

接触判定部１２２は、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの変化が逆方向であるかどうかを判定する（ステップＳ３６）。より具体的には、接触判定部１２２は、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ａ＝"Ｐｌｕｓ"かつＤｅｃｉｓｉｏｎ＿Ｂ＝"Ｍｉｎｕｓ"であるか、又は、Ｄｅｃｉｓｉｏｎ＿Ａ＝"Ｍｉｎｕｓ"かつＤｅｃｉｓｉｏｎ＿Ｂ＝"Ｐｌｕｓ"であるかどうかを判定する。

接触判定部１２２は、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの変化が逆方向である（Ｓ３６：Ｙｅｓ）と判定すると、接続状態をＴｒｕｅに設定する（ステップＳ３７Ａ）。接続状態がＴｒｕｅであることは、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が正常であることを意味する。接触判定部１２２は、ステップＳ３７Ａの処理を終えるとフローをステップＳ３８に進める。

接触判定部１２２は、ステップＳ３６において、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの変化が逆方向ではない（Ｓ３６：Ｎｏ）と判定すると、接続状態が不良であると判定し、接続状態をＦａｌｓｅに設定する（ステップＳ３７Ｂ）。また、接触判定部１２２は、接続状態は不良であると判定すると、接続状態が不良であることを示す接続不良信号を出力する。接続不良信号は、ＭＰＵ１２０ＢからＥＣＵ５０に出力される。この結果、ＥＣＵ５０は、接続状態が不良であることを認識する。

接触判定部１２２は、接触状態をハンズオフに設定する（接触状態＝ＨａｎｄＯｆｆ）（ステップＳ３７Ｃ）。接触判定部１２２は、ステップＳ３７Ｃの処理を終えるとフローをステップＳ３８に進める。また、接触判定部１２２は、ＥＣＵ５０に接触状態がハンズオフであることを通知する。この結果、ＥＣＵ５０は、接触状態がハンズオフであることを認識する。接触状態がハンズオフであることをＥＣＵ５０に通知するのは、起動後から静電容量が変化していない場合にも、ステップ３７Ｃを辿るため、ステップＳ３７Ｃを辿る場合は、必ずしも接続状態が不良なわけではないからである。また、手Ｈがグリップ１１に接触してもハンズオフの状態が継続すれば、出荷前のテスト走行で接続状態の不良を容易に発見できるからである。また、万一、出荷後に、接続状態の不良が発生しても、ハンズオフ警告の表示等によって容易に故障と分かるからである。つまり、ステップＳ３７Ｃにより、フェイルセーフ機能が作動する。

接触判定部１２２は、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの１周期前の値（ＣＡ＿ｏｌｄ、ＣＢ＿ｏｌｄ）を最新の（現在の周期の）第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢに設定する（ＣＡ＿ｏｌｄ＝ＣＡ、ＣＢ＿ｏｌｄ＝ＣＢ）（ステップＳ３８）。ＣＡ＿ｏｌｄ、ＣＢ＿ｏｌｄは、再びサブルーチン「ｓｕｂ接触状態判定」が実行される際に、１周期前の値として用いられる。

以上で、接続状態の判定処理が終了する。

＜ｓｕｂ接触判定＞
次に、図１１を用いて、図８のステップＳ４のサブルーチン「ｓｕｂ接触判定」に基づき行われる接触判定の処理について説明する。図１１は、ｓｕｂ接触判定の処理の一例を示すフローチャートである。

接触判定部１２２は、１つ前の制御周期における接触状態が接触（ＨａｎｄｓＯｎ）であるかどうかを判定する（ステップＳ４１）。制御周期は１０ｍｓであるため、１つ前の制御周期における接触状態は１０ｍｓ前の判定結果である。

接触判定部１２２は、前回の状態が接触（ＨａｎｄｓＯｎ）ではない場合（Ｓ４１：Ｎｏ）、第１直流信号ＣＡから基準値Ｂａｓｅを減算した差分（ＣＡ－Ｂａｓｅ）がオン閾値Ｔｈ１以上であるかどうかを判定する（ステップＳ４２）。オン閾値Ｔｈ１を用いて接触があるかどうかを判定する。基準値Ｂａｓｅは、グリップ１１に手Ｈが接触していない状態における静電センサ１１０の静電容量を示す。差分（ＣＡ－Ｂａｓｅ）は、静電センサ１１０と手Ｈとの間の静電容量を示す。

接触判定部１２２は、差分ΔＡＤがオン閾値Ｔｈ１以上である（Ｓ４２：Ｙｅｓ）と判定すると、接続状態が正常（Ｔｒｕｅ）であるかどうかを判定する（ステップＳ４３）。

接触判定部１２２は、接続状態が正常（Ｔｒｕｅ）である（Ｓ４３：Ｙｅｓ）と判定すると、タイマ１２２Ａのカウント時間ＴｉｍｅｒＳをインクリメントする（ステップＳ４４Ａ）。すなわち、ＴｉｍｅｒＳ＝ＴｉｍｅｒＳ＋１となる。

接触判定部１２２は、タイマ１２２Ａのカウント時間ＴｉｍｅｒＳが時間閾値ＴＨＴ以上であるかどうかを判定する（ステップＳ４４Ｃ）。時間閾値ＴＨＴは、予め定めた値を用いても良い。差分（ＣＡ－Ｂａｓｅ）がオン閾値Ｔｈ１を超えた場合に直ちに（即座に）手Ｈがステアリングホイール１０のグリップ１１に接触していると判定するのではなく、ある程度の時間（時間閾値ＴＨＴ）にわたって差分（ＣＡ－Ｂａｓｅ）がオン閾値Ｔｈ１を超えた場合に接触していると判定するためである。このため、接触判定部１２２は、カウント時間ＴｉｍｅｒＳが時間閾値ＴＨＴ以上ではない（Ｓ４４Ｃ：Ｎｏ）と判定すると、フローを終了する（エンド）。ｓｕｂ接触判定のサブルーチンが終了すると、ステップＳ２にリターンする。

接触判定部１２２は、カウント時間ＴｉｍｅｒＳが時間閾値ＴＨＴ以上である（Ｓ４４Ｃ：Ｙｅｓ）と判定すると、接触状態を接触（ＨａｎｄｓＯｎ）に設定する（ステップＳ４４Ｄ）。接触判定部１２２は、ステップＳ４４Ｄの処理を終えると、フローを終了する（エンド）。ｓｕｂ接触判定のサブルーチンが終了すると、ステップＳ２にリターンする。

また、接触判定部１２２は、ステップＳ４３において、接続状態が正常ではない（Ｓ４３：Ｎｏ）と判定すると、タイマ１２２Ａのカウント時間ＴｉｍｅｒＳをゼロにリセットする（ステップＳ４４Ｂ）。接触判定部１２２は、ステップＳ４４Ｂの処理を終えると、フローを終了する（エンド）。ｓｕｂ接触判定のサブルーチンが終了すると、ステップＳ２にリターンする。

また、接触判定部１２２は、ステップＳ４２において、差分（ＣＡ－Ｂａｓｅ）がオン閾値Ｔｈ１以上ではない（Ｓ４２：Ｎｏ）と判定すると、サブルーチン「ｓｕｂＢａｓｅ計算」を呼び出し、基準値Ｂａｓｅを計算する処理を行う（ステップＳ４５）。詳細については、図１２を用いて後述する。

接触判定部１２２は、タイマ１２２Ａのカウント時間ＴｉｍｅｒＳをリセットする（ステップＳ４６）。すなわち、ＴｉｍｅｒＳ＝０となり、タイマ１２２Ａのカウントが再スタートする。接触判定部１２２は、ステップ４６の処理を終えると、フローを終了する（エンド）。ｓｕｂ接触判定のサブルーチンが終了すると、ステップＳ２にリターンする。

また、接触判定部１２２は、ステップＳ４１において、前回の判定が接触（ＨａｎｄｓＯｎ）であった場合（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、第１直流信号ＣＡから基準値Ｂａｓｅを減算した差分（ＣＡ－Ｂａｓｅ）がオフ閾値Ｔｈ２以下であるかどうかを判定する（ステップＳ４７）。

接触判定部１２２は、ステップＳ４７において、差分（ＣＡ－Ｂａｓｅ）がオフ閾値Ｔｈ２以下である（Ｓ４７：Ｙｅｓ）と判定すると、接触状態は非接触（ＨａｎｄｓＯｆｆ）であると判定する（ステップＳ４８）。すなわち、接触状態＝ＨａｎｄｓＯｆｆとなる。

接触判定部１２２は、タイマ１２２Ａのカウント時間ＴｉｍｅｒＳをリセットする（ステップＳ４９）。すなわち、ＴｉｍｅｒＳ＝０となり、タイマ１２２Ａのカウントが再スタートする。接触判定部１２２は、ステップＳ４９の処理を終えると、フローを終了する（エンド）。ｓｕｂ接触判定のサブルーチンが終了すると、ステップＳ２にリターンする。

なお、接触判定部１２２は、ステップＳ４７において、差分（ＣＡ－Ｂａｓｅ）がオフ閾値Ｔｈ２以下ではない（Ｓ４７：Ｎｏ）と判定すると、フローをステップＳ４９に進める。

＜ｓｕｂＢａｓｅ計算＞
次に、図１２を用いて、図１１のステップＳ４５のサブルーチン「ｓｕｂＢａｓｅ計算」に基づき行われる基準値Ｂａｓｅの計算処理について説明する。図１２は、ｓｕｂＢａｓｅ計算の処理の一例を示すフローチャートである。

接触判定部１２２は、接続状態は正常（Ｔｒｕｅ）であるかどうかを判定する（ステップＳ５１）。

接触判定部１２２は、接続状態は正常（Ｔｒｕｅ）である（Ｓ５１：Ｙｅｓ）と判定すると、差分を（ＣＡ－Ｂａｓｅ）に設定（更新）する（ステップＳ５２）。すなわち、最新の第１直流信号ＣＡを用いて基準値Ｂａｓｅとの差分が更新される。

接触判定部１２２は、差分が落ち込み閾値ＤｒｏｐＴＨよりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ５３）。落ち込み閾値ＤｒｏｐＴＨは、第１直流信号ＣＡが例えば図７Ａの２２秒を過ぎたときのように、急激に低下しているかどうかを判定するための閾値である。

接触判定部１２２は、差分が落ち込み閾値ＤｒｏｐＴＨよりも小さい（Ｓ５３：Ｙｅｓ）と判定すると、タイマ１２３Ａのカウント値Ｔｉｍｅｒをインクリメントする（ステップＳ５４Ａ）。すなわち、Ｔｉｍｅｒ＝Ｔｉｍｅｒ＋１となる。接触判定部１２２は、ステップＳ５４Ａの処理を終えると、フローをステップＳ５５に進める。

一方、接触判定部１２２は、ステップＳ５３において、差分が落ち込み閾値ＤｒｏｐＴＨよりも小さくない（Ｓ５３：Ｎｏ）と判定すると、タイマ１２３Ａをリセットする（ステップＳ５４Ｂ）。すなわち、Ｔｉｍｅｒ＝０となる。接触判定部１２２は、ステップＳ５４Ｂの処理を終えると、フローをステップＳ５５に進める。

接触判定部１２２は、タイマ１２３Ａのカウント値（Ｔｉｍｅｒ）が落ち込み時間ＤｒｏｐＴｉｍｅを超えたかどうかを判定する（ステップＳ５５）。

接触判定部１２２は、タイマ１２３Ａのカウント値（Ｔｉｍｅｒ）が落ち込み時間ＤｒｏｐＴｉｍｅを超えた（Ｓ５５：Ｙｅｓ）と判定すると、基準値Ｂａｓｅを第１直流信号ＣＡに設定する（ステップＳ５６Ａ）。接触判定部１２２は、ステップＳ５６Ｂの処理を終えると、ｓｕｂＢａｓｅ計算の処理を終える。

接触判定部１２２は、タイマ１２３Ａのカウント値（Ｔｉｍｅｒ）が落ち込み時間ＤｒｏｐＴｉｍｅを超えていない（Ｓ５５：Ｎｏ）と判定すると、基準値Ｂａｓｅを次式（３）に基づいて計算する（ステップＳ５６Ｂ）。

接触判定部１２２は、式（３）に基づいて、基準値Ｂａｓｅ（１０ｍｓ前）に重みＭを乗じることによって、基準値（１０ｍｓ前）と第１直流信号ＣＡの加重平均を基準値Ｂａｓｅとして求める。接触判定部１２２は、ステップＳ５６Ｂの処理を終えると、ｓｕｂＢａｓｅ計算の処理を終える。

また、接触判定部１２２は、ステップＳ５１において、接続状態は正常ではない（Ｓ５１：Ｎｏ）と判定すると、基準値Ｂａｓｅを計算せずに、ｓｕｂＢａｓｅ計算の処理を終える。すなわち、接触判定部１２２は、基準値Ｂａｓｅをリセットせずに、ｓｕｂＢａｓｅ計算の処理を終える。

接触判定部１２２は、ｓｕｂＢａｓｅ計算のサブルーチンが終了すると、フローを図１１のステップＳ４６に進める。

＜効果＞
図１３Ａ及び図１３Ｂは、接触判定装置１００の効果の一例を説明する図である。図１３Ａ及び図１３Ｂには、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が正常な場合の動作を示す。

図１３Ａにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は、第１直流信号ＣＡと、基準値Ｂａｓｅの静電容量と、判定値とをカウント値で示す。判定値は、基準値Ｂａｓｅに接触判定用の閾値（オン閾値Ｔｈ１又はオフ閾値Ｔｈ２）を加算した値である。オン閾値Ｔｈ１とオフ閾値Ｔｈ２の値は、図３に示すように異なるが、ここでは説明を簡単にするために、判定値を１つの値として示す。図１３Ｂにおいて、横軸は時間を表し、左側の縦軸は、第１直流信号ＣＡをカウント値で示し、右側の縦軸は、第２直流信号ＣＢをカウント値で示す。

図１３Ａにおいて、約２２秒の時点で、グリップ１１に手Ｈが添えられている状態で、車両のイグニッションがオフからオンに切り替わり、グリップ１１から手Ｈが離れる。約２２秒を過ぎたあたりで第１直流信号ＣＡが低下すると、接触判定装置１００のＭＰＵ１２０Ｂは基準値Ｂａｓｅを低下させてリセットする。グリップ１１に手Ｈが添えられていない状態における基準値Ｂａｓｅが計算され、基準値Ｂａｓｅは計算された値にリセットされる。この動作は、図６Ａに示す比較用の接触判定装置の動作と同様である。

また、図１３Ｂに示すように、第１直流信号ＣＡが変化する際に、第２直流信号ＣＢは、第１直流信号ＣＡとは逆方向に変化していることが確認できる。

図１４Ａ及び図１４Ｂは、接触判定装置１００の効果の一例を説明する図である。図１４Ａ及び図１４Ｂには、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が不良な場合の動作を示す。

図１４Ａにおいて、図６Ｂに示す場合と同様に第１直流信号ＣＡが急激に低下しても、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が不良であることから、接続状態はＦａｌｓｅに設定されているため、図１２のステップＳ５１でＮｏと判定されることによって、基準値Ｂａｓｅはリセットされずに高い値になる。基準値Ｂａｓｅは高い値を保持することで、判定値も高くなるため、第１直流信号ＣＡが変化しても判定値以下になることはなく、ハンズオンの誤判定は生じない。

また、図１４Ｂに示すように、第１直流信号ＣＡが変化する際に、第２直流信号ＣＢは、第１直流信号ＣＡと同一方向に変化していることが確認できる。

以上のように、接触判定装置１００は、手Ｈが接触可能なステアリングホイール１０のグリップ１１に設けられる検出電極と手Ｈとの間の静電容量に応じた振幅を持つ正弦波の検出信号Ｓを出力する静電センサ１１０を含む。また、接触判定装置１００は、検出信号Ｓと等しい周波数を持ち、かつ、検出信号Ｓと等しい位相を持った正弦波の第１参照信号ＦＡを生成する第１参照信号生成部（復調回路２２の乗算回路２１２、正弦波発生部３０、及び参照信号生成部４０）と、検出信号Ｓと等しい周波数を持ち、かつ、検出信号Ｓに対して位相がずれた正弦波の第２参照信号ＦＢを生成する第２参照信号生成部（復調回路２２の乗算回路２２２、正弦波発生部３０、及び参照信号生成部４０）とを含む。また、接触判定装置１００は、静電センサ１１０から出力される検出信号Ｓに第１参照信号を乗算した信号を第１復調信号として生成するとともに、静電センサ１１０から出力される検出信号Ｓに第２参照信号を乗算した信号を第２復調信号として生成する復調回路２２と、第１復調信号の直流成分である第１直流信号ＣＡを抽出するローパスフィルタ２１３と、第２復調信号の直流成分である第２直流信号ＣＢを抽出するローパスフィルタ２２３とを含む。また、接触判定装置１００は、第１直流信号ＣＡに基づいて、ステアリングホイール１０のグリップ１１に手Ｈが接触しているかどうかを判定する接触判定部１２２とを含む。接触判定部１２２は、第１直流信号ＣＡの変化量が第１閾値（ＴＨ＿ＣＡ＿Ｐ、ＴＨ＿ＣＡ＿Ｍ）を超えた最新の変化方向と、第２直流信号ＣＢの変化量が第２閾値（ＴＨ＿ＣＢ＿Ｐ、ＴＨ＿ＣＢ＿Ｍ）を超えた最新の変化方向とが同じ場合には、センサ部と検出回路の接続状態は不良であると判定し、第１直流信号ＣＡの変化量が第１閾値（ＴＨ＿ＣＡ＿Ｐ、ＴＨ＿ＣＡ＿Ｍ）を超えた最新の変化方向と、第２直流信号ＣＢの変化量が第２閾値（ＴＨ＿ＣＢ＿Ｐ、ＴＨ＿ＣＢ＿Ｍ）を超えた最新の変化方向とが逆の場合には、センサ部と検出回路の接続状態は正常であると判定する。

つまり、接触判定部１２２は、第１直流信号ＣＡ及び第２直流信号ＣＢの変化方向が同じであれば、接続状態は不良であると判定し、逆方向の場合には、接続状態は正常であると判定する。

したがって、断線検出専用の物理的な構成を必要とすることなく、断線等の接触不良を検出可能な接触判定装置１００を提供することができる。

また、接触判定部１２２は、ステップＳ３７Ｂにおいて接続状態は不良であると判定すると、接続状態が不良であることを示す接続不良信号を出力する。このため、ＥＣＵ５０にコネクタ１０５とコネクタ１５の接続状態が不良であることを通知できる。接触判定装置１００を車両に取り付ける際には、手Ｈでグリップ１１を触らなくても、ＥＣＵ５０に接続した検査用モニターで、コネクタ１０５とコネクタ１５の接続不良を確認できる。また、接続状態が不良の場合、接触状態を"Ｈａｎｄｓ Ｏｆｆ"としてＥＣＵ５０に通知する。接続不良であれば、運転者が、手Ｈでグリップ１１を握っても、"Ｈａｎｄｓ Ｏｆｆ"の表示がされるため、運転者は、検査用のモニターがなくても、接続不良を認識できる。

また、接触判定部１２２は、ステップＳ５６Ａにおいてステアリングホイール１０のグリップ１１に手Ｈが接触していない状態における第１直流信号ＣＡを基準値Ｂａｓｅとして更新する。また、接触判定部１２２は、ステップＳ３７Ｂにおいて接続状態が不良であると判定すると、基準値Ｂａｓｅを更新しない（ステップＳ５１：Ｎｏ参照）。このため、更新前の正常な状態における大きな値を有する基準値Ｂａｓｅに基づく判定値で接続状態を判定でき、誤判定を効果的に抑制することができる。また、起動時に、基準値Ｂａｓｅの初期値を既定の値に設定することで、正常な状態における大きな値を有する基準値Ｂａｓｅに基づく判定値で接続状態を判定でき、誤判定を効果的に抑制することができる。

接触判定部１２２は、第１直流信号ＣＡと、基準値Ｂａｓｅとの差が閾値Ｔｈ１以上である状態の継続時間をカウントするタイマ１２２Ａを有し、タイマ１２２Ａがカウントする継続時間が、所定時間ＴＨＴ以上になると、ステアリングホイール１０のグリップ１１に手Ｈが接触したと判定する（ステップＳ４４Ｄ参照）。また、接触判定部１２２によって接続状態が不良であると判定されると、タイマ１２２Ａがカウントする継続時間をリセットする（ステップＳ４４Ｂ参照）。このため、第１直流信号ＣＡと、基準値Ｂａｓｅとの差が閾値Ｔｈ１以上である状態が所定時間ＴＨＴ以上継続した場合に、安定的にステアリングホイール１０のグリップ１１に手Ｈが接触したと判定することができる。また、接触判定部１２２によって接続状態が不良であると判定されると、タイマ１２２Ａがカウントする継続時間をリセットするので、接続状態が不良である場合に、ステアリングホイール１０のグリップ１１に手Ｈが接触したと判定することを抑制できる。

以上、本開示の例示的な実施形態の接触判定装置について説明したが、本開示は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

Ｈ 手 （検出対象の一例）
１０ ステアリングホイール
１０Ａ コラムシャフト
１１ グリップ（検出対象が接触可能な接触部位の一例）
１５ コネクタ
２２ 復調回路
３０ 正弦波発生部
３５ 駆動信号生成部
４０ 参照信号生成部（第１参照信号生成部の一例、第２参照信号生成部の一例）
１００ 接触判定装置
１０５ コネクタ
１１０ 静電センサ（センサ部の一例）
１２０ ＨＯＤ＿ＥＣＵ（検出回路の一例）
１２１ 主制御部
１２２ 接触判定部
１２２Ａ タイマ
１２３Ａ タイマ
１２４ メモリ
２１１ Ａ／Ｄ変換器
２１２ 乗算回路
２１３ ローパスフィルタ（第１ローパスフィルタの一例）
２２２ 乗算回路
２２３ ローパスフィルタ（第２ローパスフィルタの一例）

Claims (4)

1. 検出対象が接触可能な接触部位に設けられる検出電極と前記検出対象との間の静電容量に応じた振幅を持つ正弦波の検出信号を出力するセンサ部と、
   前記検出信号に基づいて、前記接触部位に前記検出対象が接触しているかどうかを判定する検出回路とを備え、
   前記検出回路は、
   前記検出信号と等しい周波数を持ち、かつ、前記検出信号と等しい位相を持った正弦波の第１参照信号を生成する第１参照信号生成部と、
   前記検出信号と等しい周波数を持ち、かつ、前記検出信号に対して位相がずれた正弦波の第２参照信号を生成する第２参照信号生成部と、
   前記センサ部から出力される前記検出信号に前記第１参照信号を乗算した信号を第１復調信号として生成するとともに、前記センサ部から出力される前記検出信号に前記第２参照信号を乗算した信号を第２復調信号として生成する復調回路と、
   前記第１復調信号の直流成分である第１直流信号を抽出する第１ローパスフィルタと、
   前記第２復調信号の直流成分である第２直流信号を抽出する第２ローパスフィルタと、
   前記第１直流信号に基づいて、前記接触部位に前記検出対象が接触しているかどうかを判定する接触判定部と、
   を含み、
   前記接触判定部は、
   前記第１直流信号の変化量が第１閾値を超えた最新の変化方向と、前記第２直流信号の変化量が第２閾値を超えた最新の変化方向とが同じ場合には、前記センサ部と前記検出回路の接続状態は不良であると判定し、
   前記第１直流信号の変化量が第１閾値を超えた最新の変化方向と、前記第２直流信号の変化量が第２閾値を超えた最新の変化方向とが逆の場合には、前記センサ部と前記検出回路の接続状態は正常であると判定する、接触判定装置。
2. 前記接触判定部は、前記接続状態は不良であると判定した場合、接触状態を非接触であると見なす、請求項１に記載の接触判定装置。
3. 前記接触判定部は、前記接触部位に前記検出対象が接触していない状態における前記第１直流信号を基準値として更新し、
   前記接触判定部は、前記接続状態が不良であると判定すると、前記基準値を更新しない、請求項１又は２に記載の接触判定装置。
4. 前記接触判定部は、前記第１直流信号と、前記基準値との差が第１接触閾値以上である状態の継続時間をカウントするタイマを有し、
   前記タイマがカウントする継続時間が、所定時間以上になると、前記接触部位に前記検出対象が接触したと判定し、
   前記接続状態が不良であると判定すると、前記タイマがカウントする継続時間をリセットする、請求項３に記載の接触判定装置。

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