JP4101822B2

JP4101822B2 - 乗員検知方法

Info

Publication number: JP4101822B2
Application number: JP2005169430A
Authority: JP
Inventors: 進二加藤
Original assignee: Nidec Elesys Corp
Current assignee: Nidec Elesys Corp
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2025-06-09
Also published as: JP2006341733A

Description

本発明は、座席に着座している乗員の体格を判別するための乗員検知方法に関する。

乗員検知システム、特に自動車の助手席用の検知システムについては、歪ゲージによる重量センサを用いたものや、微弱電界（ＥＦ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＦｉｅｌｄ）技術を使ったもの等が知られている（例えば、特許文献１参照）。この内、ＥＦ技術を使用したものについては、次のようなものがある。図６に示すように、座席上に電極１２ａを配置する。ここで、着座している乗員（以下Ｌｏａｄと記載）１８の体表面を導電体と仮定すると、電極１２ａとＬｏａｄ１８間の容量ＣＬが発生する。このとき、Ｌｏａｄ１８の大きさ、すなわち導電体の大きさが大きければ大きいほど容量ＣＬの値は大きくなるので、測定された容量ＣＬの値から、座席上の乗員の体格が予想される。

しかしながら、図６のような従来の装置での測定値は、容量ＣＬのみの値が得られるわけでなく、Ｌｏａｄ１８と周囲の車体金属部（ＧＮＤ）等との間に形成される容量値Ｃｇとを直列合成した容量値が測定される。したがって容量Ｃｇの容量値の変化が比較的小さい範囲に収まっている場合は、測定された容量から、座席上の乗員の体格を判定することが可能であるが、容量Ｃｇが大きく変化する場合、例えば、乗員が車両のドア等のＧＮＤ接地されているものに直接触れた場合等においては、同じ乗員が着座している場合でも、測定容量値は大きく変化する。その結果、乗員の体格判定に誤判定が生じるという問題があった。
特開２００４−１２３０８７号公報

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、乗員と周囲の車体金属部（ＧＮＤ）等との間に形成される容量値の変化による誤差を排除し、乗員の体格を正確に判別する事ができる乗員検知方法を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、交流信号を出力する交流信号発生手段と、座席上に配置され、前記交流信号を印加する測定電極と、前記座席上に配置され、前記交流信号を印加しない交流非印加電極と、一端を前記交流信号発生手段の出力端に接続され、他端を前記測定電極に接続された抵抗と、前記交流非印加電極を接地するか、前記抵抗の他端とほぼ同電位の点に接続するかを切り替えるスイッチ手段と、前記抵抗の他端の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の出力から、前記測定電極とＧＮＤとの間にできる容量を測定する容量測定手段と、前記容量測定手段の測定結果から、乗員と前記測定電極との間の容量を算出する演算をする演算手段とを備えた乗員検知装置における乗員検知方法であって、前記スイッチ手段を、前記交流非印加電極が接地するように切り替えて、前記交流信号発生手段の前記交流信号を前記測定電極に印加した時に、前記容量測定手段が前記電圧検出手段の検出電圧から第１の合成容量を測定する第１の測定ステップと、前記スイッチ手段を、前記交流非印加電極が前記抵抗の他端とほぼ同電位の点に接続するように切り替えて、前記容量測定手段が前記電圧検出手段の検出電圧から第２の合成容量を測定する第２の測定ステップと、前記演算手段が、前記第１の測定ステップによって測定した前記第１の合成容量と、前記第２の測定ステップによって測定した前記第２の合成容量とから前記乗員と前記測定電極との間の容量値を算出することにより前記乗員の体格を判別する判別ステップとを有することを特徴とする乗員検知方法である。

この方法を使用することにより、前記２つの測定モードの容量をそれぞれ測定することができる。つまり、第１の測定ステップでは、測定電極以外の他の電極を接地点に接続し、他の電極と乗員との間に容量を発生させる状態にしている。よってこの測定ステップでは、測定電極と乗員との間の容量と、乗員と車体金属部（ＧＮＤ）等との間の容量と、他の電極と乗員との間の容量とが大きくなる。そこで測定される第１の測定ステップの容量は、上記３つの容量を組み合わせた式で表される。また、第２の測定ステップでは、他の電極に電流が流れないようにすることで、他の電極と乗員との間に容量が発生するのを抑える状態にする。よってこの測定ステップでは、測定電極と乗員との間の容量と、乗員と車体金属部（ＧＮＤ）等との間の容量が大きくなる。そこで測定される第２の測定ステップの容量は上記２つの容量を組み合わせた式で表される。よって、各測定ステップの容量は、それぞれ乗員と車体金属部（ＧＮＤ）等との間の容量の項を含む、別々の式で表す事が出来る。よって、２つの測定ステップでの測定結果の２つの式から連立方程式ができ、これらを解くことで乗員と車体金属部（ＧＮＤ）等との間の容量の項を消去する演算が出来る。

本発明によれば、演算手段が乗員と測定電極との間の容量を演算で求めることができ、乗員と周囲の車体金属部（ＧＮＤ）等との間に形成される容量値の変化による誤差を排除し、乗員の体格を正確に判別する事ができる乗員検知装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本実施形態による乗員検知装置の全体構成を示すブロック図である。この装置はＥＣＵ（電子制御ユニット）１１と、電極１２ａ〜１２ｃと、シールド線１３ａ〜１３ｃとから構成されている。ここで電極１２ａ〜１２ｃは、例えばビニールシートに取り付けられ、座席上に配置されている。シールド線１３ａ〜１３ｃは各々電極１２ａ〜１２ｃをＥＣＵ１１に接続する。ＥＣＵ１１は、高周波の正弦波交流電圧を発生する発振器１４と、電流制限抵抗１５と、切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３と、バッファ１６ａ〜１６ｃと、ＣＰＵ（中央処理装置）１７とから構成されている。ここで、図１におけるスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り替え側の接点の各名称を、図の上からそれぞれ第１接点、第２接点、第３接点とする。スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各共通接点は各々、シールド線１３ａ〜１３ｃの各芯線を介して電極１２ａ〜１２ｃに接続され、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各第１接点は抵抗１５とバッファ１６ｂの接続点に接続され、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各第２接点はバッファ１６ｃの出力端に接続され、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各第３接点は接地されている。また、バッファ１６ｂの出力端とバッファ１６ａ、１６ｃの各入力端が接続され、バッファ１６ａの出力端がＣＰＵ１７のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）端子に接続され、バッファ１６ｃの出力端が上述のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３に接続されると共に、シールド線１３ａ〜１３ｃのシールド外皮に接続されている。なおバッファ１６ｂ、１６ｃはバッファ増幅器であり、また、バッファ１６ａは全波整流回路と積分回路の機能を合わせたものである。

次に、上述した乗員検知装置の動作について説明する。本装置は、２つの測定モードを有している。以下に各測定モードについて測定動作をそれぞれ説明する。

まず、モード１の動作について説明する。モード１では、装置中のスイッチを切り替え、座席上に設置されている複数の電極の内の１枚の電極に交流を印加する。その電極を測定電極と呼ぶ。また、複数の電極の内のその他の電極は交流非印加電極と呼び、スイッチを切り替えることで、交流非印加電極を接地点に接続し、交流非印加電極とＬｏａｄとの間に容量を発生させる状態にする。ここで測定電極以降の電流の経路は、測定電極からＬｏａｄを通り、Ｌｏａｄから大地のＧＮＤと、交流非印加電極との両方に流れる。よって、測定電極から見た容量は、Ｌｏａｄと大地のＧＮＤとの間の容量と、Ｌｏａｄと交流非印加電極との間の容量との並列合成容量に、測定電極とＬｏａｄとの間の容量を直列合成した容量になり、モード１はその合成容量を測定するモードである。

モード１の場合、ＥＣＵ１１内のスイッチＳＷ１の共通接点と第１接点とを接続する。また、スイッチＳＷ２、ＳＷ３の共通接点を第３接点に接続する。ここで本例では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の第３接点を接地しているが、この測定モードの目的は、着座している人と電極ＣＨ２、ＣＨ３の間の容量を発生させる事であるために、接地に変えて発振器１４出力の中点等の固定電位に接続しても問題はない。図２は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を上記のように接続した場合における図１の要部の回路図である。この図において、ＣＬはＬｏａｄ１８と電極１２ａとの間の容量であり、Ｃａ２、Ｃａ３は各々Ｌｏａｄ１８と電極１２ｂ、１２ｃとの間の容量であり、ＣｇはＬｏａｄ１８と接地との間の容量である。図３は、容量Ｃａ２、Ｃａ３の合成容量をＣａとして表示した回路図である。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ３をこのように接続すると、発信器１４の出力電流は、抵抗１５、スイッチＳＷ１、シールド線１３ａ、電極１２ａを通してＬｏａｄ１８に達し、Ｌｏａｄ１８から容量Ｃａ２およびＣａ３の合成容量Ｃａを通して接地に流れ、また、容量Ｃｇを通して接地へ流れる。この場合、容量ＣＬ、Ｃａ２、Ｃａ３、Ｃｇの合成容量Ｃ１１は

C11=CL(Ca2+Ca3+Cg)/(CL+Ca2+Ca3+Cg) … （１）

となり、バッファ１６ａの出力として、上記（１）式の容量Ｃ１１に対応する直流電圧が得られる。

次に、モード２の動作について説明する。モード２では、装置中のスイッチを切り替え、座席上に設置されている複数の電極の内の１枚の電極に交流を印加する。その電極を測定電極と呼ぶ。また、複数の電極の内のその他の電極は交流非印加電極と呼ぶ。装置中の抵抗の他端と同電位の点が、シールド外皮に接続されていて、同じ抵抗の他端と同電位の点からスイッチを通して、シールド芯線を介し、交流非印加電極が接続されている。スイッチを接続して、抵抗の他端と繋がったシールド線の芯線と外皮との両方に同相の交流波を印加し、交流非印加電極に電流が流れないようにし、交流非印加電極とＬｏａｄとの間に容量が発生するのを抑える状態にする。ここで測定電極以降の電流経路は、測定電極から出てＬｏａｄを通り、大地のＧＮＤに流れる。一方、Ｌｏａｄから交流非印加電極側へはほとんど流れない。よって、測定電極から見た容量は、測定電極とＬｏａｄとの間の容量にＬｏａｄと大地のＧＮＤとの間の容量を直列合成した容量とほぼ等しくなり、モード２はその容量を測定するモードである。

モード２の場合、ＥＣＵ１１内のスイッチＳＷ１は、モード１と同様に共通接点と第１接点とを接続する。スイッチＳＷ２、ＳＷ３の共通接点を第２接点に接続する。図４は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を上記のように接続した場合における図１の装置の要部の回路図である。なお、この図において、バッファ１９は図１におけるバッファ１６ｂとバッファ１６ｃとを合わせて示したものである。スイッチＳＷ１〜ＳＷ３をこのように接続すると、発信器１４の出力電流は、抵抗１５、スイッチＳＷ１、シールド線１３ａ、電極１２ａを通して、Ｌｏａｄ１８に達し、Ｌｏａｄ１８から容量Ｃｇを通して接地へ流れる。一方、抵抗１５に流れた出力電流は、バッファ１６ｂ、バッファ１６ｃを通し、シールド線１３ｂ、１３ｃのそれぞれのシールド外皮に流れる。また、同時にスイッチＳＷ２、ＳＷ３を通して、シールド線１３ｂ、１３ｃのそれぞれの芯線にも、シールド外皮と同じ電流が流れるので、容量Ｃａ２、Ｃａ３はゼロに近くなる。この結果、図４の回路は図５のように表す事が出来る。この場合、容量ＣＬ、Ｃａ２、Ｃａ３、Ｃｇの合成容量Ｃ１２はＣａ２、Ｃａ３≒０であることから、

C12=CL*Cg/(CL+Cg) … （２）

となり、バッファ１６ａの出力として、上記（２）式の容量Ｃ１２に対応する直流電圧が得られる。

このように、モード１、モード２の測定を行うことによって、ＣＰＵ１７は容量Ｃ１１、Ｃ１２に対応する測定電圧を得る事が出来る。そして、ＣＰＵ１７は、上記（１）、（２）式から容量Ｃｇの項を消去する演算を行うことによって、容量Ｃｇが含まれない容量ＣＬの測定結果を得る事が出来る。なお、電極１２ｂ、１２ｃについても同様に、モード１、モード２で容量を測定した後、ＣＬ、Ｃａ２、Ｃａ３、Ｃｇに関する方程式を立ててＣｇの影響が含まれない容量ＣＬを得る事が出来る。

本発明は、座席に着座している乗員の体格を判別するための乗員検知装置に用いて好適である。

本発明の実施形態にかかる乗員検知装置の構成を示すブロック図である。本実施形態における測定モード１の場合の回路図である。図２をさらに簡略化した回路図である。本実施形態における測定モード２の場合の回路図である。図４をさらに簡略化した回路図である。従来の乗員検知装置の例を示す回路図である。

符号の説明

１２ａ、１２ｂ、１２ｃ … 電極
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ … シールド線
１４ … 発振器
１５ … 電流制限抵抗
ＳＷ１、ＳＷ２，ＳＷ３ … スイッチ
１７ … ＣＰＵ

Claims

交流信号を出力する交流信号発生手段と、
座席上に配置され、前記交流信号を印加する測定電極と、
前記座席上に配置され、前記交流信号を印加しない交流非印加電極と、
一端を前記交流信号発生手段の出力端に接続され、他端を前記測定電極に接続された抵抗と、
前記交流非印加電極を接地するか、前記抵抗の他端とほぼ同電位の点に接続するかを切り替えるスイッチ手段と、
前記抵抗の他端の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の出力から、前記測定電極とＧＮＤとの間にできる容量を測定する容量測定手段と、
前記容量測定手段の測定結果から、乗員と前記測定電極との間の容量を算出する演算をする演算手段とを備えた乗員検知装置における乗員検知方法であって、
前記スイッチ手段を、前記交流非印加電極が接地するように切り替えて、前記交流信号発生手段の前記交流信号を前記測定電極に印加した時に、前記容量測定手段が前記電圧検出手段の検出電圧から第１の合成容量を測定する第１の測定ステップと、
前記スイッチ手段を、前記交流非印加電極が前記抵抗の他端とほぼ同電位の点に接続するように切り替えて、前記容量測定手段が前記電圧検出手段の検出電圧から第２の合成容量を測定する第２の測定ステップと、
前記演算手段が、前記第１の測定ステップによって測定した前記第１の合成容量と、前記第２の測定ステップによって測定した前記第２の合成容量とから前記乗員と前記測定電極との間の容量値を算出することにより前記乗員の体格を判別する判別ステップと
を有することを特徴とする乗員検知方法。