JP3904606B2

JP3904606B2 - 車両の乗員感知装置とその方法

Info

Publication number: JP3904606B2
Application number: JP53035397A
Authority: JP
Inventors: 和則甚野; 才吉関戸; フィリップエイチリットミューラー
Original assignee: エレシスノースアメリカインコーポレイテッド
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2017-02-21
Also published as: EP0880442A4; DE69739713D1; AU1969597A; JP2001500816A; EP0880442A1; KR100491187B1; WO1997030864A1; BR9707684A; EP0880442B1; CA2246510C; US5948031A; KR19990087047A; CA2246510A1

Description

発明の背景
１．発明の分野
本発明は、一般に、車両の乗員拘束装置に関し、詳細には、車両内の乗員の存在と位置を検出する乗員感知装置に関する。
２．従来技術の説明
１９８０年代後半に導入されて以来、エアバックは人命を救い、自動車事故で発生する無数の傷害の厳しさを低減してきた。しかし、展開するエアバックの力が、後ろ向き子供安全（幼児）シートに衝撃を加える場合、エアバックは、非常に幼い子供達の生命を奪い、傷害をももたらす。これらの悲劇的出来事に答えて、国家交通安全局（ＮＴＳＢ）は、自動車工業界へ、後ろ向き子供安全シートを検出し、隣接したエアバックを自動的に起動解除する“機敏な”乗員拘束装置を開発するように勧告を送った。本発明は、ＮＴＳＢの勧告に答えて提供されるものである。
幾つかの乗員拘束装置が現在知られている。第一の感知装置は、車両シートのシートクッションの下に取り付けられた負荷依存スイッチを採用している。シートが十分に重い物体により占められると、スイッチは乗員拘束装置を安全解除するように起動する。しかし、この装置の不利な点は、装置が、例えば、占有された子供安全シートと小さい乗員とを識別することが出来ないことである。この様な装置は、米国特許Ｎｏ．３，８６３，２０９に開示されている。
第二の乗員感知装置は、乗員の位置と動きを検出するため、光学または超音波の送信器とセンサーを使用している。しかし、光学または超音波の送信器とセンサーは、高価であり、車室に正確に装着するのが困難である。この様な装置は、米国特許Ｎｏ．５，４４６，６６１に開示されている。
第三の乗員感知装置は、乗員を検出するため、車両シートに取りつけられた一組の電極を使用している。この装置により、乗員の存在または不在は、電極の間の静電容量を変化する。周波数が電極の静電容量に応答して変化する可変発振器回路へ接続されている。可変発振器回路の周波数を測定し、測定された周波数を閾値と比較することにより、乗員の存在または不在は、決定される。乗員拘束装置が、検出された乗員が所定の大きさより大きい場合、起動し、検出された乗員が所定の大きさより小さい場合、起動解除されるように、閾値は選択される。この静電容量型乗員感知装置は、ＰＣＴ出願Ｎｏ．ＷＯ９５／２１７５２に開示されている。
前述の可変発振器型乗員感知装置の問題は、前向き子供安全シートが使用される場合などの、“安全”状態においてさえも、エアバックが起動解除されることである。
さらに、この可変発振器感知法により、電極間の静電容量の物体の影響は、実質的にその向きに関係ない。従って、この方法を使用して、例えば、前向き子供シートに乗っている子供と、後ろ向き幼児シートに乗っている子供とを識別することは困難である。すなわち、子供は、後ろ向き幼児シートまたは前向き子供安全シートのいずれかに乗っていても、子供は、同一可変発振器の周波数を発生する。
従来技術の乗員感知装置の欠点から見て、必要とされるものは、経済的な乗員感知装置、および前向き子供シートと後ろ向き幼児シートとを識別することが出来る方法である。
発明の要約
本発明により、車両乗員感知装置が開示されており、この装置では、乗員の存在と位置が、電界信号を送信器電極から送り、複数の受信器電極に発生した電流を測定することにより決定される。受信器電流の大きさは、送信器と受信器の電極の間の“経路”にある乗員の存在により影響を受ける。複数の受信器電極の受信器電流を測定し、比較することにより、前向き子供安全シートの子供と後ろ向き幼児シートの子供とを識別し、これにより、乗員拘束装置の“機敏な”制御を行うことが可能である。
本発明の第一実施態様により、第一と第二の電極が、車両シートの基部に取りつけられている。第一電極は、電界信号がシートの近くに発生するように、交流信号発生器へ接続されている。第三電極が、シートの背もたれ支持部に取りつけられている。電界は、受信器電流を第二と第三電極に発生し、この電流は増幅され、次に、制御器により測定され、比較される。測定された受信器電流の大きさが、後ろ向き幼児シートの子供の存在を示すと、乗員感知装置は、コマンド信号を発生し、この信号は、乗員感知装置により、例えば、エアバックが衝突事故で展開しないように、安全シートに隣接して配置されたエアバックを起動解除するために使用される。測定された電界の大きさが、成人の乗員または前向き子供シートの存在を示すと、乗員感知装置は、エアバックを起動するように制御される。
第一実施態様のほかの面により、第二と第三の電極は、絶縁層により接地面から分離された導電層を有する。第一実施態様において、導電層は、編組された不導体の織物片に取りつけられた導電性織物片から成っている。導電性織物片は、信号発生器または制御器へ接続されている。車両シートの金属製支持構造体（すなわち、金属フレームまたはスプリング）は、接地面として働く。第二実施態様において、各電極は、絶縁層により分離された一組の金属層から成っている。金属層の一つは、信号発生器または制御器のいずれかに接続され、ほかの金属層は接地へ接続されている。
本発明の第一実施態様により、複数の電極が、車両シートに取りつけられ、スイッチング回路へ接続されている。スイッチング回路は、選択された電極が電界を形成するように、選択された電極を信号発生器へ接続する。スイッチング回路は、また、これらの電極における電界の大きさを決定するため、第一組の残りの電極を制御器へ接続する。その後、スイッチング回路は、ほかの電極を信号源へ接続し、第二組の電極に形成した電界の大きさを測定する。この過程は、電極のすべてが送信器電極として使用されるように、周期的に循環して続く。この循環中に測定された電界の大きさが所定の標準に一致するように、乗員拘束装置は、制御器により起動される。
本発明による車両シートにいる乗員を感知する方法は、シート上の最初の位置による電界を送り、シートの二つ以上の位置の電界を検出し、その強さを測定し、次に、測定された強さを比較して、乗員の存在と位置を決定することから構成している。
【図面の簡単な説明】
本発明のこれらの、およびほかの面は、添付図面を参照している以降の説明にさらに詳細に述べられている。
図１は、本発明の第一実施態様による乗員感知装置の構成図を示している。
図２は、本発明により使用された第一電極の側断面図を示す。
図３（Ａ）と３（Ｂ）は、それぞれ、本発明による第二電極の平面図と断面図を示す。
図４は、第一実施態様による乗員の存在を検出する方法を示す。
図５は、本発明の第二実施態様による乗員感知装置の分解図を示す。
図６は、第二実施態様による乗員感知装置の電極と制御器との接続を示す簡略図を示す。
図７は、第二実施態様による制御器の回路図を示す。
図８（Ａ）、８（Ｂ）、８（Ｃ）および８（Ｄ）は、図７に示された制御器のサブシステムの回路図を示す。
図９は、本発明の第二実施態様による乗員を感知する過程の流れ図を示す。
図１０（Ａ）、１０（Ｂ）、１０（Ｃ）および１０（Ｄ）は、選択電極の配置を示す簡略図を示す。
好適な実施態様の説明
図１に関し、本発明の第一実施態様による乗員感知／拘束装置が、車両１０と組み合わせて示されている。車両１０の形状は自動車を示しているが、本発明の乗員感知／拘束装置は、バス、航空機およびボートなどのすべてのタイプの乗員車両に組み込むことも出来る。
車両１０は、既知の技法により車両１０へ取り付けられるシート２０を有する。
シート２０は、基部２２および背もたれ支持部２４から成っている。送信器電極３０と第一受信器電極４０は、基部２２に取り付けられ、送信器電極３０は、受信器電極４０と背もたれ支持部２４との間に配置されている。第二受信器電極５０は、背もたれ支持部２４に取り付けられている。
送信器電極３０は、信号源（発生器）８０から受信された交流（ＡＣ）信号（好適には、５０〜１００ｋＨｚ）に応答して、電界ｒを形成する。説明のために、電界ｒは、シート２０の上に描かれた半円形の点線により図１に表されており、電界ｒは、正確に説明すると、送信器電極３０の上に描かれたほぼ半球の領域である。
電界の“電流路”（図１に線ｒ４０とｒ５０として示されている）は、それぞれ、送信器電極３０から受信器電極４０と５０へ伸長している。以降の説明において、電流路の名称は、電流が送信器電極により発生した電界信号に応答して測定された受信器電極を識別している。例えば、図１において、電流路ｒ４０は、電極３０から送られた電界に応答して発生した電極４０における電流を表す。受信器電極４０と５０の受信器電流の大きさは、送信器電極３０からの距離に逆比例し、電極（アンテナ）の面積、送信周波数および信号出力に比例する。さらに、乗員が電流路ｒ４０，ｒ５０に位置している範囲は、受信器電流の大きさに対し影響する。たとえば、成人の乗員が送信器電極３０と受信器電極４０の上に腰掛け、受信器電極５０から体を乗り出すならば、受信器電流ｒ４０，ｒ５０は、一般に最大値またはそれに近い。しかし、乗員が送信器電極３０から離れて位置しているが、電流路内にいる（子供安全シートにいる子供など）場合、受信器電流が最大値より小さいが、“空席”値より大きいように、乗員は、電極への影響を小さくしがちである。
本発明により、受信器４０，５０の受信器電流は、測定され、正常に腰掛けた乗員（一般に、最大電流値により示される）と子供安全シートに乗っている子供（一般に、中間電流値により示される）とを識別するため、格納された情報と比較される。さらに、電流路ｒ４０，ｒ５０の中間電流値を所定の標準により比較することにより、本発明は、前向き子供安全シートの子供と後ろ向き幼児シートの子供とを識別する方法を提供する。例えば、子供が後ろ向き幼児シートに乗っている場合、子供の体は、普通、シート２０の基部２２に平行である（図１参照）。この配置は、電流路ｒ５０の電流に比較して、比較的に大きい電流を電流路ｒ４０に発生する。逆に、前向き子供シートの子供は、電流路ｒ４０の電流と比較して、比較的に大きい電流を電流路ｒ５０に発生する。測定された電流を比較することにより、使用されている子供安全シートのタイプを決定することが可能である。後ろ向き幼児シートが検出されると、乗員拘束装置は隣接したエアバックを起動解除する。
図２は、第一電極を示し、図３（Ａ）と３（Ｂ）は、本発明による乗員感知装置に使用されている第二電極を示している。これらの図面に示された電極は、一般に、絶縁層により分離された接地面から分離されている導電層から成っている。この導電層は、送信アンテナと受信アンテナの両方に使用される。これらの電極により形成された電界の安定性は、接地面と送信周波数とに依存する。開示された電極により、送信周波数は５０〜１００ｋＨｚの範囲に、約１００ｋＨｚの好適な周波数である。接地面は、送信され／受信された信号を安定させるが、弱くする。高い送信周波数が使用された場合、接地面のインピーダンスは低いことが必要である。従って、絶縁層は、接地面の弱める影響を軽減するように、導電層と接地面との間に形成されている。
図２は、編組された織物片２３３の上に取り付けられた導電性織物片２３１から成る電極３０，４０，５０の最初のタイプを示しており、織物片２３３は発泡層２３５の上に取り付けられている。車両シートに取りつけられると、車両シートの金属製フレームまたはスプリングは、接地面として働く。一つの実施態様において、各電極の導電性織物片２３１は、長さが３００mmで、幅が１７０mmである。導電性織物片２３１として使用される適切な材料は、日本、大阪のセイレン株式会社により製作されている。編組織物片２３３は、ポリエステルで成形されている。導電性織物片２３１は、接着または縫合により、編組織物片２３３へ取り付けられている。
図３（Ａ）と３（Ｂ）は、それぞれ、第二のタイプの電極３０，４０，５０の平面図と側断面図を示している。受信器電極は、上部絶縁層３４２の上に形成された上部金属製層３４１（好適には、銅箔）から成っている。上部絶縁層３４２は、下部絶縁層３４３（好適には、厚さ０．２５４mmのシートＦＲ４）と下部金属層３４４（好適には、厚さ０．２５４mmの銅）の上部に形成されている。上部金属層３４１と上部絶縁層３４２は、ほぼ長さ３００mm、幅５０mmで、下部絶縁層３４３と上部金属層３４４は、ほぼ長さ３５０mm、幅１１０mmである。下部金属層３４４は接地面を形成している。上部絶縁層３４２は、好適に、厚さ１０mmのシリコンゴムであるが、プレキシガラス、テフロンまたはポリアミッドなどのほかの誘電材であってもよい。
図４は、本発明の第一実施態様による、乗員の存在を決定する方法を示している基本的流れ図を示している。
最初のステップ４１０において、送信器電極３０は電界ｒを送信する。送信中に、信号源８０（図１参照）からの交流信号は、導電層２３１／３４１へ送られる。これにより、導電層２３１／３４１は、導電層２３１／３４１の上にほぼ位置付けられた電界を形成する。
ステップ４２０において、電流路ｒ４０に沿った電界の大きさにより、電流が受信器電極４０の導電層２３１／３４１に流れる。これらの電流は、リード線を経て（好適には、示されていない増幅器を経て）制御器６０へ送られる。
同様に、ステップ４３０において、電流路ｒ４０に沿った電界の大きさにより、電流を受信器電極５０に発生する。この電流は、受信器電極５０から制御器６０へ送られる。
ステップ４４０において、電流路ｒ４０，ｒ５０に関連した電流は、事前に設定された最小値と比較される。電流路ｒ４０，ｒ５０からの測定された電流が最小値（占有されていないシートを示す）より低いならば、制御器６０は、“起動解除”のコマンド信号を発生する（ステップ４６０）。測定された強さが最小値より大きいならば、次に、ステップ４５０において、電流路ｒ４０，ｒ５０からの電流が比較される。比較が後ろ向き幼児シートを示すならば（例えば、電流路ｒ５０の測定された電流が、電流路ｒ４０の測定された電流より小さい場合）、制御器６０は、“起動解除”のコマンド信号を発生する（ステップ４６０）。逆に、電流路ｒ５０の測定された電流が、電流路ｒ４０の電流より大きいか、または等しいならば、制御器６０は、“起動”のコマンド信号を発生する。
再び、図１に関し、本発明により、制御器６０により発生した“起動”と“起動解除”のコマンド信号は、乗員拘束増幅器７０へ送られる。“起動”コマンド信号に応答して、乗員拘束増幅器７０は、例えば、衝突検出器７２から受信された衝突信号に応答し、エアバック７５を起動する。“起動解除”コマンド信号に応答して、乗員拘束増幅器７０は、衝突信号を無視し、これにより、衝突信号に応答によるエアバック起動を防止する。
本発明は、第一実施態様において上述した特有の構造に限定されるものでない。
例えば、送信器電極３０は、シート部分２２に取り付けられて図１に示されているが、送信器電極３０は、シート２０の背もたれ支持部２４に取り付けることが出来る。本発明のほかの変形は、以降の説明において考察する。
図５は、本発明の第二実施態様による乗員感知装置の分解斜視図を示す。乗員感知装置は、下部電極組立５１０と上部電極組立５２０から成っており、それらの組立は、発泡シートクッション５３０と発泡背もたれクッション５４０とにそれぞれ取り付けられいる。発泡シートクッション５３０と発泡背もたれクッション５４０は、シートフレーム５５０により支持されている。
下部電極組立５１０は、編組された織物片（不導体）の布５１３の上に形成された第一電極５１１と第二電極５１２から成っている。第一電極５１１と第二電極５１２は、ワイヤーハーネス５１４に設けられた個々の導体を介してコネクター５１５へ固定されている。導体は、例えば、導電性御接着剤またはほかの構造体により、電極へ固定することが出来る。第一電極は、また、第一ハーフサイズの（第五）電極５１６と第二ハーフサイズ（第六）電極５１７とから成っており、これらの電極は、ワイヤーハーネス５１８に設けられた個々の導体を介してコネクター５１９へ固定されている。
上部電極組立５２０は、編組層された織物片（不導体）布５２３の上に形成された第三電極５２１と第四電極５２２から成っている。第三電極５２１と第四電極５２２は、ワイヤーハーネス５２４に設けられた個々の導体を介してコネクター５２５へ固定されている。
発泡クッション５３０と５４０には、安楽なシートを乗員に提供するため、シート５１３，５２３の縁とワイヤーハーネス５１４，５１８および５５２４とを落ち込ませる溝が形成されている。詳細に説明すると、周囲の溝５３３は、シート部分５３１に形成されており、下部電極組立５１０が取り付けられるとき、布５１３の縁を受け入れる。同様に、第一ワイヤーハーネス溝５３４と第二ワイヤーハーネス溝５３５が、ワイヤーハーネス５３４と５１８を落ち込ませるために、発泡シートクッション５３０のシート部５３１と前部５３２にそれぞれ形成されている。発泡背もたれクッション５４０は、同様に、布５２３の外縁を受け入れる外周の溝５４１と、上部電極組立５２０が取り付けられるとき、ワイヤーハーネス５２４を受け入れるワイヤーハーネス溝５４２とから成っている。
シートフレーム５５０は、基部５５１と背もたれ部５５２から成っている。基部５５１は、発泡シートクッション５３０を支持する複数のスプリング５５３を有し、背もたれ部５５２は、背もたれクッション５４０を支持する格子状のスプリング５５４を有する。最後に、制御器５５５は、基部５５１の前縁に隣接したシートフレーム５５０に堅固に取り付けられている。制御器５５５は、コネクター５１５，５１９，５２５を受容する第一ソケット５５６と、および、信号が、例えば、車体に取り付けられた乗員拘束制御器へ個別の導体（示されていない）を経て送られる第二ソケット５５７とから成っている。制御器５５５の接地線５５８は、スプリング５５４へ接続されているが、シートフレーム５５０へ（点線で示されているように）シートフレーム５５０へ直接に接続することも出来る。
図６は、第二実施態様による、制御器５５５と電極との間の接続を示す簡略図を示す。制御器５５５は、交流信号発生器６１０，スイッチング回路６２０およびマイクロプロセッサまたは中央処理装置（ＣＰＵ）６３０から成っている。スイッチング回路６２０は、電極５１１，５１２，５２１，５２２と信号発生器６１０との間に接続されている。スイッチング回路６２０は、ＣＰＵ６３０から受信された制御信号に応答して、電極５１１，５１２，５２１，５２２の一つを選択して信号発生器６１０へ接続する。さらに、スイッチング回路６２０が、処理装置６３０から受信された制御信号に応答して、電極５１１，５１２，５１６，５１７，５２１，５２２の一つ以上を処理装置６３０の入力へ接続するように、スイッチング回路６２０は、電極５１１，５１２，５１６，５１７，５２１，５２２とＣＰＵ６３０との間に接続されている。
図５と６に示された実施態様により、電極５１１，５１２，５２１，５２２の内の選択された一つが、電界を選択された電極へ送るように、信号発生器６１０へ接続され、一つ以上の残りの電極は、選択された電流路に沿った電界強度を検出するために受信器として働く。例えば、電極５１２がスイッチング回路６２０により信号発生器６１０へ接続されると、電極５１１，５２１，５２２は、スイッチング回路６２０によりＣＰＵ６３０の入力へ接続される。同様に、電極５２１がスイッチング回路６２０により信号発生器６１０へ接続されると、電極５１１，５１２，５２２は、スイッチング回路６２０によりＣＰＵ６３０の入力へ接続される。送信電極をこの様に交互に入れ替えることにより、Ｎ（Ｎ−１）（Ｎは電極数）個の電流の測定値のすべては、乗員を感知するために使用することが出来る。例えば、図６に示されているように、四つの電極５１１，５１２，５２１，５２２は、１２の電流路の測定値を送る（これらの電極の間に伸長している二重矢印線として示されているように）。しかし、送信電極から測定値を得ることも出来、これにより、電流の測定値の全数を、乗員の存在／位置を感知するために使用できるＮ２（すなわち、図６の実施例において、全１６電流の測定値）へ増加する。従って、図５，６に示された実施態様の乗員感知装置は、付加された電流（電界路）がさらに測定される点で、第一実施態様（図１に示された）より優れた利点を有しており、これにより、乗員感知装置の識別力を高め、後ろ向き幼児シートが存在する場合、エアバックの望ましくない起動を防止する装置の能力を改善する。その上、電極５１６，５１７は、位置外れの成人乗員を検出するのに使用することが出来、これにより、成人乗員が車両のダッシュボードヘ余り近づいた場合、エアバックが展開することにより発生する傷害を防止する。センサー５１６，５１７の活用は以降に説明する。
図７は、図６に示された制御器５５５の簡略された回路図である。上述のように、制御器５５５は、信号発生器６１０，スイッチング回路６２０およびＣＰＵ６３０から成っている。
さらに、制御器５５５は、Ｖｃｃ（５ボルト）とＣＰＵ６３０との間に接続されたＲＥＳＥＴ回路７０３を有する。ＲＥＳＥＴ回路は、Ｖｃｃの変化に応答し、またはＣＰＵ６３０の“無拘束”状態に応答してＣＰＵをリセットする。詳細には、ＲＥＳＥＴ回路７０３はＶｃｃをモニターして、異常なＶｃｃの低下が検出されると、リセット信号をＣＰＵ６３０へ送り、これにより、ＣＰＵ６３０の“無拘束”状態を防止する。さらに、ＲＥＳＥＴ回路７０３は、Ｖｃｃと装置のクロック発振の不安定により発生した出力増加における“無拘束”を防止する。最後に、ＲＥＳＥＴ回路７０３は、正常な動作を示すＣＰＵ６３０により発生したウォッチドックパルス信号をモニタリングすることにより、ウォッチドックタイマーとして働く。ウォッチドックパルス信号が遮断されると、ＲＥＳＥＴ回路７０３は、無拘束状態と見なして、リセット信号をＣＰＵ６３０へ送る。
信号発生器６１０により発生した交流送信信号（約１００ｋＨｚ）は、選択された電極へ送られる前に、電流感知回路（ＳＥＮＳＥ）７０５へ選択的に流れる。電流感知回路７０５の目的は、選択された電極へ送られる電流量を検出することであり、この電流は乗員の存在または不在により変化する。送信信号の電流を検出することにより、乗員感知装置により使用される適用業務の数を増加することなく、乗員の腰掛け位置を詳細に検出することが可能である。電流感知装置７０５の実施例を示す詳細な回路図が、図８（Ａ）に示されている。
送信／受信の信号は、ＣＰＵ６３０により制御される第一スイッチ列７１０を経て、電極へ送受信される。電極５１１，５１２，５２１，５２２（図６参照）は、第一スイッチ列７１０の片側へ接続された、端子Ｔｘ／Ｒｘ１，Ｔｘ／Ｒｘ２，Ｔｘ／Ｒｘ３およびＴｘ／Ｒｘ４へ接続している。電流感知回路７０５からの送信信号は、ＣＰＵ６３０からの送信制御信号へ応答して、第一スイッチ列７１０の第一組を経て、電極５１１，５１２，５２１，５２２の一つへ選択されて送られる。電極５１６，５１７は、端子Ｒｘ５とＲｘ６へそれぞれ接続されている。電極電流感知回路７０５の選択された一つに発生した受信信号（電流）は、ＣＰＵ６３０により発生した受信制御信号へ応答して、第一スイッチ列の第二組のスイッチへ選択して送られる。
増幅器ブロック７２０は、第一スイッチ列７１０へ接続されており、電極５１１，５１２，５２１，５２２，５１６，５１７に発生した受信信号電流を電圧信号Ｖに変換し（ここで、Ｖは電流の１０，０００倍に等しい）、次に、６の利得により電圧Ｖを増幅する。
増幅された電圧信号は、増幅器ブロック７２０から復調器回路（ＤＥＭＯＤ）回路７３０と位相検出回路７４０へ出力される。
復調器７３０は、増幅器ブロック７２０と電流感知装置７０５とから信号を受信する。復調器回路７３０は、受信された信号（これは交流信号である）のレベル（振幅値）をＣＰＵ６３０により読み取られる直流（ＤＣ）電圧信号へ変える。復調器回路７３０の実施例を示す詳細な回路図が、図８（Ｂ）に示されている。
位相検出回路７４０は、受信信号を増幅器ブロック７２０から、および送信信号を電流感知回路７０５から受信する。位相検出回路７４０は、受信信号の送信信号に対する差を検出する。これにより、乗員の腰掛けている位置の検出は、乗員感知増幅器により使用される電極の数を増加することなく、詳細になる。位相検出回路７４０の実施例を示す詳細な回路図が、図８（Ｃ）に示されている。送信／受信の信号は、方形波信号へ変換される。送信信号の前縁は、ＤタイプのフリップフロップＩＣ１のクロック入力を始動し、高出力信号を発生する。受信信号の前縁は、フリップフロップＩＣ２に、インバータを介してＩＣ１のＲＥＳＥＴ端子へ送られるワンショット低信号を発生させる。これにより、ＩＣ１は、低出力を発生する。その結果、ＩＣ１は、積分器を介してＣＰＵ６３０へ送られた送信／受信の信号の間の位相差を表す出力信号を発生する。
復調器回路７３０から出力された直流信号は、精密増幅器７５０と並の増幅器７６０を経て送られる。精密増幅器７５０の利得は、オフセット交換回路７５５を経てＣＰＵ６３０により制御される。これにより、車両シート上の乗員位置に関するより詳細な情報を送る受信信号の微小な変化の検出が可能になる。精密増幅器７５０とオフセット交換回路７５５の実施例を示す詳細な回路図が、図８（Ｄ）に示されている。
最後に、位相検出回路７４０、精密増幅器７５０および並の増幅器７６０からの出力信号は、選択されて、第二スイッチ列７７０を経てＣＰＵ６３０へ送られ、信号はＣＰＵ６３０により制御される。
ＣＰＵ６３０は、第二スイッチ列７７０を経て送られた信号に応答して、乗員拘束装置（示されていない）と回線６３２で通信する。ＣＰＵ６３０は、動作状態を示すＬＥＤ制御信号を回線６３１に発生し、バス６３３のＥＥＰＲＯＭ６３５と通信する。好適な制御器６３０は、ＮＥＣ、東京、日本により製作されたμＰＤ７８０５２ＣＧマイクロプロセッサである。言うまでもないが、制御器６３０の機能は、ほかのディジタルプロセッサにより実現出来る。さらに、スイッチング回路６２０の機能は、アプリケーション固有の集積回路（ＡＳＩＣ）により実現することが出来る。
上述のように、制御器６３０は、制御信号をスイッチング回路６２０へ送り、これにより、電極の一つを信号発生器器６１０へ接続し、一つ以上の残りの電極の受信信号を制御器６３０の入力へ接続する。受信信号は、値が電流の大きさにより決定される（選択された最大電流値に比例して）８ビットのディジタル信号へ変換される。次に、これらの８ビットディジタル信号は、数学的に操作され、格納されたデータと比較されて、電極が取り付けられているシートが空席（占有されていない）であるか、正常に腰掛けた乗員により占有されているか、後ろ向き幼児シートの子供に占有されているか、または、前向き子供安全シートまたは補助シートの子供により占有されているか、が決定される。シートの占有を決定するために使用される格納データは、ＥＥＰＲＯＭ６３５に格納されており、制御器６３０により使用される命令コードも格納している。個の決定が完了すると、制御器６３０は、回線６３２を経て乗員拘束装置（示されていない）へ送られる乗員拘束命令信号を発生する。
図９は、本発明の第二実施態様により乗員拘束制御器を制御する好適な方法を示している流れ図を示す。次の説明において、電流路の表示は、電流が測定される送信電極と受信電極を識別している。例えば、電流路ｒ１２は、電極５１１から送られた電界に応答して発生した電極５１２における電流を表す（電極の配置について図５参照）。
最初に、ステップ９０１において、装置は、例えば、リセット命令をＲＥＳＥＴＴＥ７０３からＣＰＵ６３０へ送る（図７参照）。
次に、ステップ９１０において、ＣＰＵ６３０は、電極５１１，５１２，５２１，５２２の選択された組を形成するように、第一スイッチ列７１０を制御し、各選択された組は、信号発生器６１０へ接続された送信電極および電流が測定される受信電極により形成される。詳細には、電流路ｒ１２は、電極５１１から送り、電極５１２に発生した電流を測定することにより測定される。同様に、電流路ｒ１３（電極５１１から送信、電極５２１で受信）、電流路ｒ２１（電極５１２から送信、電極５１１で受信）、電流路ｒ２４（電極５１２から送信、電極５２２で受信）、および電流路ｒ３１（電極５２１から送信、電極５１１で受信）が測定される。これら測定値のそれぞれは、実験的に決定され、かつ、ＥＥＰＲＯＭ６３５に格納されるか、または一次または二次関数により計算される閾値ＴＰ１とＴＰ２の第一組と比較される。次の論理式が満足されると、人が“検出”される（ステップ９１０のイエス分岐）：（ｒ１２＞ＴＰ１）ＡＮＤ（ｒ１３＞ＴＰ１）ＡＮＤ（ｒ２１＞ＴＰ１）ＡＮＤ（ｒ２４＞ＴＰ２）ＡＮＤ（ｒ３１＞ＴＰ１）。人が“検出”されると、制御が、例えば、ＬＥＤまたはほかの表示器により検出を示すことから成る選択ステップ９１５へ進む。次に、制御は、“展開”信号が、ＣＰＵ６３０から乗員拘束装置へ送られるステップ９６０へ送られ、これにより、衝突事故の場合展開ためエアバックを始動する。上記論理識別が満足されないならば、制御はステップ９２０へ進む。
ステップ９２０において、ＣＰＵ６３０は、第一スイッチ列７１０を制御して、電極５１１，５１２，５２１，５２２の選択された組の第二セットを形成する。詳細には、測定値が、電流路ｒ４３（電極５２２から送信、電極５１２で受信）、電流路ｒ４１（電極５２２から送信、電極５１１で受信）、電流路ｒ２４（電極５１２から送信、電極５２２で受信）、電流路ｒ２１（電極５１２から送信、電極５１１で受信）、電流路ｒ１４（電極５１１から送信、電極５２２で受信）、および電流路ｒ１２（電極５１１から送信、電極５１２で受信）について取られる。これら測定値のそれぞれは、実験的に決定され、かつ、ＥＥＰＲＯＭ６３５に格納されるか、または一次または二次関数により計算される第二組の閾値ＴＦ１，ＴＦ２，ＴＦ３，ＴＦ４，ＴＦ５，ＴＦ６，ＴＦ７およびＴＦ８と比較される。次の論理式が満足されると、前向き子供シート（ＦＦＣＳ）が“検出”される（ステップ９２０のイエス分岐）：（ｒ４３＞ＴＦ１）ＡＮＤ（ｒ４２＞ＴＦ２）ＡＮＤ（ｒ４１＞ＴＦ３）ＡＮＤ（（ｒ４１−ｒ４２＞ＴＦ４）ＯＲ（ｒ４１−ｒ４３＞ＴＦ５）ＯＲ（ｒ４２−ｒ４３＞ＴＦ６））ＡＮＤ（ｒ２４−ｒ２１＞ＴＦ７）ＡＮＤ（ｒ１４−ｒ１２＞ＴＦ８）。前向き子供シートが“検出”されると、制御は、例えば、ＬＥＤまたはほかの表示器により検出を表示することから成る選択ステップ９２５へ進む。次に、制御は、“展開”信号がＣＰＵ６３０から乗員拘束装置へ送られるステップ９６０へ送られ、これにより、衝突事故の場合展開ためエアバックを始動する。上記論理識別が満足されないならば、制御はステップ９３０へ進む。
ステップ９３０において、ＣＰＵ６３０は、第一スイッチ列７１０を制御して、電極５１１，５１２，５２１，５２２の選択された組の第三セットを形成する。詳細には、測定値が、電流路ｒ１３（電極５１１から送信、電極５２１で受信）、電流路ｒ３１（電極５２１から送信、電極５１１で受信）、電流路ｒ１２（電極５１１から送信、電極５１２で受信）、電流路ｒ２１（電極５１２から送信、電極５１１で受信）、電流路ｒ３４（電極５２１から送信、電極５２２で受信）、および電流路ｒ４３（電極５２２から送信、電極５２１で受信）について取られる。これら測定値のそれぞれは、実験的に決定され、かつ、ＥＥＰＲＯＭ６３５に格納されるか、または一次または二次関数により計算される第三組の閾値ＴＢ１，ＴＢ２，およびＴＢ３と比較される。次の論理式が満足されると、補助シートが“検出”される（ステップ９３０のイエス分岐）：（ｒ１３＞ＴＢ１）ＡＮＤ（ｒ３１＞ＴＢ２）ＡＮＤ（ｒ１２＞ＴＢ２）ＡＮＤ（ｒ２１＞ＴＢ２）ＡＮＤ（ｒ３４＞ＴＢ３）ＡＮＤ（ｒ４３＞ＴＢ３）。補助の子供シートが“検出”されると、制御は、例えば、ＬＥＤまたはほかの表示器により検出を表示することから成る選択ステップ９３５へ進む。次に、制御は、“展開”信号がＣＰＵ６３０から乗員拘束装置へ送られるステップ９６０へ送られ、これにより、衝突事故の場合展開ためエアバックを始動する。上記論理識別が満足されないならば、制御はステップ９４０へ進む。
ステップ９４０において、ＣＰＵ６３０は、第一スイッチ列７１０を制御して、電極５１１，５１２，５２１，５２２の選択された組の第四セットを形成する。詳細には、測定値が、電流路ｒ１２（電極５１１から送信、電極５１２で受信）、電流路ｒ１３（電極５１１から送信、電極５２１で受信）、電流路ｒ１４（電極５１１から送信、電極５２２で受信）、電流路ｒ３１（電極５２１から送信、電極５１１で受信）、および電流路ｒ４３（電極５２２から送信、電極５２１で受信）について取られる。これら測定値のそれぞれは、実験的に決定され、かつ、ＥＥＰＲＯＭ６３５に格納されるか、または一次または二次関数により計算される第四組の閾値ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４，およびＴＲ５と比較される。次の論理式が満足されると、後ろ向き幼児シート（ＲＦＩＳ）が“検出”される（ステップ９３０のイエス分岐）：（ｒ１２＞ＴＲ１）ＡＮＤ（ｒ１３＞ＴＲ２）ＡＮＤ（ｒ１４＞ＴＲ３）ＡＮＤ（ｒ１３−ｒ１４＞ＴＲ４）ＡＮＤ（ｒ３１−４３＞ＴＲ５）。後ろ向き幼児シートが“検出”されると、制御は、例えば、ＬＥＤまたはほかの表示器により後ろ向き幼児シートの検出を表示することから成る選択ステップ９４５へ進む。次に、制御は、“不展開”信号がＣＰＵ６３０から乗員拘束装置へ送られるステップ９７０へ送られ、これにより、衝突事故の場合車両シートに隣接するエアバックを始動解除する。上記論理式が満足されないならば、制御はステップ９５０へ進む。
ステップ９５０において、ＣＰＵ６３０は、第一スイッチ列７１０を制御して、電極５１１，５１２，５２１，５２２の選択された組の第五セットを形成する。詳細には、測定値が、電流路ｒ１２（電極５１１から送信、電極５１２で受信）、電流路ｒ１３（電極５１１から送信、電極５２１で受信）、電流路ｒ１４（電極５１１から送信、電極５２２で受信）、電流路ｒ２４（電極５１２から送信、電極５２２で受信）、および電流路ｒ３４（電極５２１から送信、電極５２２で受信）について取られる。これらの測定値のそれぞれは、一次関数（例えば、ｙ＝ａｘ＋ｂ）または二次関数（例えば、ｙ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃ）により計算された第五セットの閾値ＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３，ＴＥ４，ＴＥ５およびＴＥ６と、ＥＥＰＲＯＭ６３５に格納された第六セットの閾値ＴＥ１１，ＴＥ２２，ＴＥ３３，ＴＥ４４，ＴＥ５５およびＴＥ６６と比較される。次の論理式が満足されると、空席のシートが“検出”される（ステップ９５０のイエス分岐）：（ＡＢＳ（ｒ１２−ＴＥ１）＜ＴＥ１１）ＯＲ（ＡＢＳ（ｒ１２−ＴＥ２＜ＴＥ２２）ＡＮＤ（ＡＢＳ（ｒ１３−ＴＥ３）＜ＴＥ３３）ＡＮＤ（ＡＢＳ（ｒ１４−ＴＥ４＜ＴＥ４４）ＡＮＤ（ＡＢＳ（ｒ２４−ＴＥ５）＜ＴＥ５５）ＡＮＤ（ＡＢＳ（ｒ３４−ＴＥ６＜ＴＥ６６）、ここで、“（ＡＢＳ（ｒｉ，ｊ）−ＴＥ（ｋ））”は、（ｒｉ，ｊ）−ＴＥ（ｋ）の絶対値を意味する。空席のシートが“検出”されると、制御は、例えば、ＬＥＤまたはほかの表示器により空席シートの検出を表示することから成る選択ステップ９５３へ進む。次に、制御は、“不展開”信号がＣＰＵ６３０から乗員拘束装置へ送られるステップ９７０へ送られ、これにより、衝突事故の場合車両シートに隣接するエアバックを始動解除する。上記論理式が満足されないならば、制御は、例えば、空席シート以外の何かが検出された検出を示すことから成る選択ステップ９５７へ進む。
ＣＰＵ６３０が、“展開”命令（ステップ９６０）または“不展開”命令（ステップ９７０）を送った後、制御は再びステップ９１０へ進み、このプロセスが反復される。この場合、乗員の動きおよびまたは変移は、検出され、これにより、例えば、乗員が前方へかがんでいるとき、望ましくないエアバックの展開を防止する。
上記プロセスは、成人、前向き子供シート、補助シート、後ろ向き幼児シート、空席のシートまたは“何か”の位置を検出するため、電極５１１，５１２，５２１，および５２２を使用しているだけである。一層高い識別力は、乗員の正確な位置を検出するため、数組の電極の精巧な組み合わせすることにより得られ、これにより、乗員が、エアバックの展開により傷害を起こす位置にいるとき、乗員拘束装置を起動不能にする。例えば、乗員が、車両シートの極端に前方の位置に腰掛けているならば、エアバックの展開は、乗員に傷害を与える。従って、上記プロセスのステップ９５７は、電流路ｒ１５（電極５１１から送信、電極５１６で受信）、およびｒ１６（電極５５１から送信、電極５１７で受信）について測定値を得ることにより乗員の位置を確かめるため、変形することが出来る（図５参照）。この情報は、乗員の極端な前方位置を確認するために使用することが出来、例えば、乗員拘束装置が展開するように、乗員に適切な位置へ戻るよう伝える指示を伝えるために使用することが出来る。
本発明は、幾つかの好適な実施態様に関してかなり詳細に説明されているが、ほかの実施態様も可能である。例えば、図１０（Ａ）〜１０（Ｄ）に示されているように、一つ以上の電極５１８，５１９は、エアバックの起動により傷害を受ける位置から外れた乗員を検出するため、さらに識別を行うように、ダッシュボード（図１０（Ａ）と１０（Ｂ））、ダッシュボードとヘッドレスト（図１０（Ｃ））、または、ダッシュボードとフロア（図１０（Ｄ））に配置することが出来る。従って、この精神と添付請求の範囲は、ここに含まれる好適な実施態様の説明に限定されるものではない。

Claims

車両乗員感知装置において：
交流信号を発生するための信号発生器；
車両に取り付けられ、かつ信号発生器へ接続され、前記交流信号に応答して電界を発生する第一電極と；
車両に取り付けられた第二電極であって、電界及び車両内の対象に応答して、第一電流が第二電極に発生するように、第一電極から間隔をおいて離れた第二電極；
シートへ取り付けられ、かつ、第一と第二電極から間隔をおいて離れている第三電極にして、第二電流が電界に応答して第三電極に発生する前記第三電極；
第一電流及び第二電流を測定し、第一電流の大きさに応答し且つ第一電流と第二電流との間の差に応答して拘束装置のコマンド信号を発生する制御器を含むこと；を特徴とする前記車両乗員感知装置。
請求の範囲第１項に記載の装置において：
シートが接地面を形成する金属支持部材を有し；
第一と第二電極のそれぞれが絶縁層に形成された導電層を含んでおり、導電層が金属支持部材から電気的に絶縁されるように、絶縁層が導電層と金属支持部材との間に配置されていること；を特徴とする前記乗員感知装置。
請求の範囲第１項に記載の装置において：
第一と第二電極が絶縁層により分離された第一と第二金属層を含み、第一金属層が制御器と信号発生器の一つへ選択的に接続され、第二金属層が接地へ接続されていることを特徴とする前記装置。
請求の範囲第１項に記載の装置において：
第二電極がシートの基部に取れ付けられ、第三電極がシートの背もたれ支持部に取り付けられていることを特徴とする前記装置。
請求の範囲第１項に記載の装置において：
制御器が、さらに、第一電極と第二電極の一つを信号発生器へ選択的に接続し、かつ、第一電極と第二電極の一つを処理装置の入力端子へ選択的に接続するスイッチング回路を含んでいることを特徴とする前記装置。
車両シートにいる乗員を感知する方法において：
信号源によって発生された交流信号を第一電極へ供給することにより、車両に取り付けられた第一電極から電界を送り；
第一電極から間隔をおいて離れて車両に取り付けられた第二電極の電界により誘起され、かつ乗員の特徴に応答する第一電流を測定し；
第一電流を所定の電流値と比較し；
車両シートの第三位置に配置された第三電極の電界により誘起された第二電流を測定し；
第一と第二電流を比較する；段階を含んでいることを特徴とする前記方法。
請求の範囲第６項に記載の方法において：前記方法がさらに、
車両シートの第二位置から電界を送り；
車両シートの第一位置の電界の強度を測定し；
車両シートの第三位置の電界の強度を測定し；
第一と第三位置で測定された電界強度を比較すること；を含んでいることを特徴とする前記方法。
請求の範囲第６項に記載の方法において：前記方法がさらに、第一電流が第二電流より大きい場合、起動解除命令信号をエアバック制御回路へ送ることを含んでいることを特徴とする前記方法。