JP4186841B2 - 乗員検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の座席に着座している乗員を荷重により検知判別して乗員保護装置に伝送するようにした乗員検知装置に関する。

近年、例えば子供や小柄な女性等の体重が軽い乗員にとってはエアバッグが作動したときの衝撃が過大となる場合があることが指摘され、体重が軽い乗員が乗車した場合にエアバッグを作動させない乗員保護装置が開発されている。

この乗員保護装置では、乗員の体重を検知するための荷重センサを助手席の下部に配設し、乗員の荷重に応じた力をこの荷重センサに作用させて、荷重センサによる荷重検出値に応じて座席に着座している乗員の種別（例えば、体重の軽い乗員、体重の重い乗員等）を判別している。そして、判別された乗員の種別を乗員保護装置に伝送することで、乗員保護装置を作動させるか否かを自動的に設定している。なお、ここでいう荷重検出値とは、荷重センサから出力される電流信号や電圧信号等の大きさや、これらの信号から算出された力等の種々の数値を指す。

通常、荷重検出値としては、座席が空席の時における荷重センサの検出値（以下、空席基準値と呼ぶ）と、座席に乗員が着座したときにおける荷重センサの検出値（以下、着座値と呼ぶ）との２種を測定する。そして、空席基準値と着座値との差から、荷重検出値のうち乗員の重量による部分（以下、乗員荷重検出値と呼ぶ）を算出し、予め準備された乗員荷重検出値のしきい値に基づいて、乗員荷重検出値から乗員の種別を判断する。このうちしきい値および空席基準値は予め演算手段に格納されたものを使用するのが一般的であり、この場合には、荷重検出値としては着座値のみを実測することになる。

ここで、乗員検知装置においては、使用期間、使用頻度、衝撃の有無、車室内の温度、車室内の湿度等の各種要因で荷重検出値が変動する場合がある。したがって、各種要因で変動した着座値と、予め準備した空席基準値およびしきい値によって判断された乗員の種別は、実際の種別と異なる可能性があり、乗員の検知判別が高精度に行なわれなくなる可能性がある。

このため従来より、座席が空席である場合を検出し、そのときに荷重センサで検出された荷重を基に空席基準値を補正するとともに、補正された空席基準値と実際に測定された着座値とを基にして乗員の種別を判断することがなされている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に示されるように、空席基準値を補正することでより正確な乗員荷重検出値を得ることができ、乗員の検知判別の精度を向上させることができる。

しかし近年では、車両により高い安全性が要求されている事情もあり、乗員の検知判別の精度がより向上した乗員検知装置の開発が望まれている。

ここで、座席下方に荷物が挟まっている場合などの座席の荷重が荷重センサに正確に作用しない場合や、荷重センサのコネクタが確実に挿入されていない場合、荷重センサに強い衝撃が印加された場合などには、荷重センサの着座値が変動する場合がある。そして、荷重センサの着座値が変動すると、この着座値を基に得られた乗員荷重検出値が実際よりも大きくあるいは小さくなり、上述した乗員の種別が正確に為されなくなる場合がある。

ここで、荷重センサの荷重検出値がとり得る最大値（設定最大値）および最小値（設定最小値）は、荷重センサと演算手段との設計に応じた所定の値に決定される。したがって、例えば乗員検知装置が故障して回路がオープンあるいはショートして故障した場合等には、荷重センサの荷重検出値は設定最小値付近または設定最大値付近となるために、この故障は容易に検出される。しかし、上述したように荷重検出値が変動したのみでは、荷重センサから出力される電圧は設定最小値と設定最大値との間の値になるために、オープンあるいはショートを検出する通常の検出方法では検出できず、荷重検出値の変動が認識されない問題があった。
特開２００２−１０４１２９号公報

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、乗員の種別を精度高く判別できる乗員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本発明の乗員検知装置は、車室内に配設され車両の座席に作用する荷重を検出する荷重センサと、該荷重センサに接続され該荷重センサで得られた荷重検出値を基に該座席に作用した荷重を算出し乗員の種別を判断する演算手段と、を備える乗員検知装置であって、
該演算手段は、該荷重検出値の設定最小値を超え設定最大値に満たない範囲の該荷重検出値のしきい範囲を予め記憶し、
該しきい範囲は該座席に該乗員が着座していない状態における該荷重検出値を含み、
該座席に該乗員が着座していないタイミングで該荷重センサにより検出された比較荷重検出値と該しきい範囲とを比較して、該比較荷重検出値が該設定最小値を超え該しきい範囲に満たない場合、または、該しきい範囲を超え該設定最大値に満たない場合に、該乗員検知装置の故障判断をすることを特徴とする。

本発明の乗員検知装置において、上記演算手段はイグニッションキースイッチとバックルスイッチとに接続され、イグニッションキースイッチおよびバックルスイッチがともにオフの場合の上記比較荷重検出値を上記しきい範囲とを比較することが好ましい。

本発明の乗員検知装置において、上記荷重センサは上記比較荷重検出値を所定の複数回検出し、上記演算手段は各々の上記比較荷重検出値を上記しきい範囲と比較して、全ての比較荷重検出値が上記設定最小値を超え上記しきい範囲に満たない場合、または、上記しきい範囲を超え上記設定最大値に満たない場合に、上記乗員検知装置の故障判断をすることが好ましい。

本発明の乗員検知装置は、上記荷重センサが複数個配設され、上記演算手段は各々の上記荷重センサ毎に上記比較荷重検出値と上記しきい範囲とを比較する構成とすることができる。

この場合、上記荷重検出値は力で表され、上記しきい範囲は上記座席に上記乗員が着座していない状態における上記荷重検出値よりも２００Ｎ小さい値から３００Ｎ大きい値までの範囲であることが好ましい。

本発明の乗員検知装置は、上記荷重センサが複数個配設され、上記演算手段は複数個の上記荷重センサによる上記比較荷重検出値の平均値と上記しきい範囲とを比較する構成とすることができる。

本発明の乗員検知装置は、上記荷重センサが複数個配設され、上記演算手段は複数個の上記荷重センサによる上記比較荷重検出値の和と上記しきい範囲とを比較する構成とすることができる。

この場合、上記荷重検出値は力で表され、上記しきい範囲は上記座席に上記乗員が着座していない状態における上記荷重検出値の和よりも１５０Ｎ小さい値から２００Ｎ大きい値までの範囲であることが好ましい。

本発明の乗員検知装置によると、演算手段でしきい範囲を予め記憶し、所定タイミングで荷重センサにより検出された比較荷重検出値としきい範囲とを比較して、比較荷重検出値が設定最小値を超えしきい範囲に満たない場合、または、しきい範囲を超え設定最大値に満たない場合に、乗員検知装置の故障判断をする。

上述したように、荷重検出値の変動が生じた場合には、荷重検出値は設定最小値より大きく設定最大値よりも小さい範囲に含まれる。このため、比較荷重検出値が設定最小値を超えしきい範囲に満たない場合、または、しきい範囲を超え設定最大値に満たない場合に故障と判断することで、上述したオープン検出やショート検出では検出できない荷重検出値の変動を検出することができる。

そして、荷重検出値の変動が検出された場合には故障と判断されるために、乗員は修理の機会を得ることができる。したがって、本発明の荷重検知装置によると、荷重検出値が変動した状態の荷重検出装置を引き続き使用することが回避されるために、乗員の種別をより高精度に判別できるようになる。

本発明におけるしきい範囲および比較荷重検出値の検出タイミングは、座席や乗員検知装置の設計に応じて適宜設定することができる。例えば、しきい範囲を座席に乗員が着座していない状態における荷重検出値（以下、空席値と呼ぶ）を含む範囲とし、比較荷重検出値を座席に乗員が着座していないタイミング（以下、空席タイミングと呼ぶ）で検出する。しきい範囲を空席値を含む範囲とし、比較荷重検出値を空席タイミングで検出することで、座席に着座する乗員の重量をしきい範囲に見込む必要がなくなり、精度高く故障の判断をおこなうことができる利点がある。

比較荷重検出値を空席タイミングで検出するためには、何らかの方法で座席に乗員が着座していないことを判断する必要があるが、例えば、イグニッションキースイッチおよびバックルスイッチがともにオフになっている場合に、座席に乗員が着座していないと判断することが好ましい。そしてこのとき、演算手段をイグニッションキースイッチとバックルスイッチとに接続し、イグニッションキースイッチおよびバックルスイッチから演算手段に信号を伝送することで、演算手段によるしきい値と比較荷重検出値との比較が空席タイミングでおこなわれる。なお、しきい範囲は、座席や乗員検知装置の設計に応じて適宜設定できる。

本発明の乗員検知装置では、比較荷重検出値の検出回数は１回のみでも良いし２以上の複数回でも良い。そして、１のみの比較荷重検出値をしきい範囲と比較してもよいし、複数の比較荷重検出値について各々をしきい範囲と比較してもよい。１のみの比較荷重検出値をしきい範囲と比較する場合には、乗員検知装置の故障判断が迅速に為されるし、複数の比較荷重検出値の各々をしきい範囲と比較する場合には、乗員検知装置の故障をより高精度に判断できる利点がある。

ここで、しきい範囲を空席値を含む範囲とし、比較荷重検出値を空席タイミングで検出する場合には、しきい範囲の設定によっては、座席に一時的に荷物を置いているような場合にも比較荷重検出値がしきい範囲を上回る場合がある。この場合、荷重検出値の変動がないにも拘わらず故障と判断される可能性がある。

この場合、比較荷重検出値の検出回数を複数回にするとともに各々の比較荷重検出値をしきい範囲と比較して、全ての比較重検出値が、設定最小値を超えしきい範囲に満たない場合、または、しきい範囲を超え設定最大値に満たない場合に、乗員検知装置の故障判断をすることで、座席に一時的に荷重が作用している場合を故障判断の対象から排除することができ、乗員検知装置の故障判断をより精度高くおこなうことができる。

本発明の乗員検知装置において、荷重センサを複数個配設する場合には、座席に作用する荷重をより高精度に検知することができる。この場合、演算手段によって、各々の荷重センサで検出された各々の比較荷重検出値としきい範囲とを比較してもよいし、各々の比較荷重検出値の平均値としきい範囲とを個々に比較しても良いし、各々の比較荷重検出値の和としきい範囲とを比較しても良い。

各々の荷重センサで検出された各々の比較荷重検出値としきい範囲とを比較する場合、しきい範囲は個々の荷重センサ毎に別個に設定される。

また、各々の比較荷重検出値の平均値としきい範囲とを比較する場合、しきい範囲は１つのみが設定される。この場合、各々の荷重センサから出力される荷重検出値の平均値がとり得る最小の値を設定最小値とし、各々の荷重センサから出力される荷重検出値の平均値がとり得る最大の値を設定最大値として、しきい範囲が設定される。

さらに、各々の比較荷重検出値の和としきい範囲とを比較する場合にも、しきい範囲は１つのみが設定される。この場合、各々の荷重センサから出力される荷重検出値の和がとり得る最小の値を設定最小値とし、各々の荷重センサから出力される荷重検出値の和がとり得る最大の値を設定最大値として、しきい範囲が設定される。

各々の比較荷重検出値の平均値としきい範囲とを比較する場合や、各々の比較荷重検出値の和としきい範囲とを比較する場合には、各々の比較荷重検出値としきい範囲とを個々に比較する場合や荷重センサを１つのみ設ける場合に比べて、しきい範囲は狭い範囲にすることが好ましい。これは、各々の荷重センサで得られた比較荷重検出値を平均あるいは和することで、比較荷重検出値の変動がかき消される場合があるためである。

しきい範囲の好ましい範囲は、各々の比較荷重検出値としきい範囲とを個々に比較する場合には、力（Ｎ）で表される空席値よりも２００Ｎ小さい値から３００Ｎ大きい値までの範囲であることが好ましい。

また、各々の比較荷重検出値の和としきい範囲とを比較する場合には、しきい範囲の好ましい範囲は、力（Ｎ）で表される空席値よりも２００Ｎ小さい値から３００Ｎ大きい値までの範囲であることが好ましい。

本発明の好適な形態を以下の実施例を参照して以下に説明する。

（実施例１）
本実施例の乗員検知装置は歪みゲージからなる荷重センサを４つ備えるものであり、しきい範囲を空席値を含む範囲とし、比較荷重検出値を空席タイミングで検出する装置である。本実施例の乗員検知のうち座席、荷重センサ、および演算手段を表す分解斜視図を図１に示し、本実施例の乗員検知装置の構成を模式的に表すブロック図を図２に示す。

本実施例１の乗員検知装置１００において、荷重センサ１〜４が配設される座席５はシートトラック１０を介して車両のフロアに固定されている。このシートトラック１０は、シートトラックロアフレーム１１と、シートトラックアッパフレーム１２とから構成されている。シートトラックロアフレーム１１は、フロア上面に固定されている。そして、シートトラックアッパフレーム１２は、上面に座席５のシートクッションフレーム（図示せず）を保持するとともに、下面がシートトラックロアフレーム１１に前後に摺動可能に取付されて、座席５を前後にスライドさせる。荷重センサ１〜４は、このシートトラックアッパフレーム１２とシートトラックロアフレーム１１との間隙に配置されている。

座席５に乗員が着座すると、乗員による荷重がシートクッションフレームに作用する。シートクッションフレームに荷重が作用すると、シートクッションフレームは下方に変位する。そしてこの変位によって、シートトラックアッパフレーム１２とシートトラックロアフレーム１１との間隙に配置されている荷重センサ１〜４に荷重が作用し、荷重センサ１〜４はシートクッションフレームに作用する荷重を検出する。尚、本実施例では車両乗員検知装置を助手席に設けた例を示したが、他の座席に設ける構成としてもよい。

この荷重センサ１〜４は、演算手段である乗員検知電子制御装置２５（以下、乗員検知ＥＣＵ２５と称する）に接続されている。乗員検知ＥＣＵ２５は座席５の下方に配置されており、ＣＰＵ２６（中央処理装置）と、５Ｖ電源２７と、メモリ２８と、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２９と、荷重センサ用インタフェース（Ｉ／Ｆ）３０と、バックルスイッチ用インタフェース（Ｉ／Ｆ）３１と、インターバルタイマ３２と、イグニッションキースイッチ用インタフェース（Ｉ／Ｆ）４０とを備えている。

このうち、ＣＰＵ２６は５Ｖ電源２７から電力が供給されて動作する。この５Ｖ電源２７は、乗員検知ＥＣＵ２５の内部回路に動作電源を供給する電源であり、車両バッテリ３２に接続され車両バッテリ３２から電力が供給されている。また、この５Ｖ電源２７には、バッテリ３２に直接接続される系統と、イグニッションキースイッチ３３を介してバッテリ３２に接続される系統との２系統の電源が接続されている。

ＣＰＵ２６は、ＲＯＭおよびＲＡＭを内蔵し、ＲＯＭに格納された荷重演算プログラムや故障検出プログラム、種別判別プログラム等を読み出して実行する。このうち、故障検出プログラムは、比較荷重検知値を検出し、しきい範囲に基づいてしきい範囲と比較荷重検知値とを比較して故障の有無を判断するためのプログラムである。なお、本実施例において、しきい範囲は空席値を含む範囲であり、比較荷重検知値は空席値である。また、ＲＡＭにはＣＰＵ２６のワークエリアとなる領域等が確保されている。

荷重センサ用Ｉ／Ｆ３０は、荷重センサ１〜４に通信線を介して接続されるインタフェース回路であり、荷重センサ１〜４から出力された電圧信号を通信線を介してＣＰＵ２６に伝送する。また、通信Ｉ／Ｆ２９は、乗員保護装置２００に通信線を介して接続され、ＣＰＵ２６において判別された乗員の種別を、通信線を介して車両乗員保護装置２００へ伝送する作用をもつインタフェース回路である。バックルスイッチ用Ｉ／Ｆ３１は、通信線を介して助手席用バックルスイッチ３５に接続され、助手席用バックルスイッチ３５から出力されるオン／オフ信号を通信線を介して受信し、ＣＰＵ２６に取り込む作用をもつインタフェース回路である。

また、メモリ２８は電気的に記憶内容を書き換え可能な不揮発性メモリであって、空席基準値等が記憶されている。

イグニッションキースイッチ用Ｉ／Ｆ４０は、イグニッションキースイッチ３３と５Ｖ電源２７とを接続する通信線に接続され、イグニッションキースイッチ３３から出力されるオン／オフ信号を通信線を介して受信し、ＣＰＵ２６に取り込む作用を持つインタフェース回路である。

インターバルタイマ３２は所定周期で比較荷重検出値を検出するためのタイマであり、ＣＰＵ２６に接続されるとともに、カウントした経過時間信号をＣＰＵ２６に伝送する。

さらに、荷重センサ１〜４は乗員検知ＥＣＵ２５内の５Ｖ電源２７により電力が供給されて動作するように構成されている。

次に、図３を参照しつつ、本実施例の乗員検知装置において比較荷重検出値を検出する処理およびしきい範囲と比較荷重検出値とを比較して故障の判断、すなわち荷重検出値の変動が生じているか否かを判断する処理について説明する。

本実施例において、故障検知プログラムでは以下のルーチンによって故障を判断する。

バッテリが接続されるとルーチンが開始し、乗員検知ＥＣＵ２５内のメモリ２８に記憶されている故障カウント履歴がクリアされ（ステップ１、以下Ｓ１と略し、他のステップについても同様に表記する）新たに故障のカウントが開始する（Ｓ２）。そして、インターバルタイマ３２のカウント履歴が消去され（Ｓ３）、新たにインターバルタイマ３２のカウントが開始する（Ｓ４）。カウント開始後、経過時間が規定時間に達するか否かの判断がおこなわれる（Ｓ５）。本実施例における規定時間は１時間であり、経過時間が規定時間に達していない場合には、規定時間に達するまでＳ４〜Ｓ５が繰り返される。

経過時間が規定時間に達すると判断されると、比較検出値検出モードが開始する（Ｓ６）。比較検出値検出が開始すると、イグニッションキースイッチ３３の状態が確認される（Ｓ７）。イグニッションキースイッチ３３がオン状態の場合にはＳ３に戻り、故障カウントおよび経過時間のカウントがクリアされ故障カウントおよび経過時間のカウントが新たに開始する。また、イグニッションキースイッチ３３がオフ状態の場合には、助手席用バックルスイッチ３５の状態が確認される（Ｓ８）。助手席用バックルスイッチ３５がオン状態の場合にはＳ３に戻り、故障カウントおよび経過時間のカウントがクリアされ故障カウントおよび経過時間のカウントが新たに開始する。

助手席用バックルスイッチ３５がオフ状態の場合には、座席が空席であると判断されて、荷重センサ１〜４からの荷重検出値（比較荷重検出値）が計測される（Ｓ９）。荷重センサ１〜４からの比較荷重検出値が計測されると、各々の比較荷重検出値と予め記憶されているしきい範囲とが比較される（Ｓ１０）。

各々の比較荷重検出値全てがしきい範囲内にある場合（Ｓ１０、Ｎｏ）には、Ｓ１に戻り、故障カウントおよび経過時間のカウントがクリアされ故障カウントおよび経過時間のカウントが新たに開始する。また、各比較荷重検出値のうち少なくとも一つがしきい範囲を超え荷重センサの設定最大出力値に満たない（以下、比較荷重検出値が過大と呼ぶ）場合、または各比較荷重検出値のうち少なくとも一つが荷重センサの設定最小値を超えしきい範囲に満たない（以下、比較荷重検出値が過小と呼ぶ）場合には、荷重検出が変動していると判断されて、比較荷重検出値が過大または過小である回数（Ｓ１１、Ｙｅｓ）が規定回数に達したか否かが判断される（Ｓ１０）。本実施例において規定回数は２４回であり、比較荷重検出値が過大または過小である回数が規定回数に満たない場合には、Ｓ３に戻り、インターバルタイマがクリアされ経過時間のカウントが開始して、規定回数に達するまでＳ３〜Ｓ１１が繰り返される。

比較荷重検出値が過大または過小である回数が規定回数に達した場合には、故障が確定する。

故障が確定すると、ＣＰＵ２６から乗員保護装置２００に故障信号が伝送され、乗員保護装置２００によって上述した回路のオープンやショートによる故障と同様に故障処理される。

本実施例の乗員検知装置１００によると、比較荷重検出値としきい範囲とを比較して乗員検知装置１００の故障判断をすることで、荷重検出値の変動を検出して故障と判断できるため、荷重検出値が変動した状態の荷重検出装置を引き続き使用することが回避されて、乗員の種別をより高精度に判別できるようになる。

また、比較荷重検出値を規定回数検出し、規定回数の全ての比較荷重検出値が過大または過小である場合に故障と判断することで、一時的に荷物をおいた場合等を故障と判断することがなくなり、故障判断をより高精度におこなうことが可能になる。

なお本実施例では、カウント時の規定時間、すなわち比較荷重検出値を検出する間隔を１時間とし、比較荷重検出値を検出する規定回数を２４回としたが、規定時間および規定回数はこれに限定されず、座席５や乗員検知装置１００の構成等に応じて適宜設定することができる。

また、本実施例では、４つの荷重センサから出力される比較荷重検出値の少なくとも１つが過大または過小である場合に、荷重検出値が変動していると判断したが、基準となる比較荷重検出値の最低数をさらに大きくしても良い。例えば、比較荷重検出値の全てが過大または過小である場合に、荷重検出が荷重検出値が変動していると判断することもできる。この場合には、故障判断の基準がより穏やかになり、個々の荷重センサ毎の出力値のぶれ等によって誤判断するおそれがなくなる。

実施例１の乗員検知装置のうち座席、荷重センサ、および演算手段を表す分解斜視図である。 実施例１の乗員検知装置の構成を模式的に表すブロック図である。 実施例１の乗員検知装置における故障診断のルーチンを説明するフローチャートである。

符号の説明

１００：乗員検知装置 １〜４：荷重センサ ２５：乗員検知ＥＣＵ

Claims (8)

1. 車室内に配設され車両の座席に作用する荷重を検出する荷重センサと、該荷重センサに接続され該荷重センサで得られた荷重検出値を基に該座席に作用した荷重を算出し乗員の種別を判断する演算手段と、を備える乗員検知装置であって、
   該演算手段は、該荷重検出値の設定最小値を超え設定最大値に満たない範囲の該荷重検出値のしきい範囲を予め記憶し、
   該しきい範囲は該座席に該乗員が着座していない状態における該荷重検出値を含み、
   該座席に該乗員が着座していないタイミングで該荷重センサにより検出された比較荷重検出値と該しきい範囲とを比較して、該比較荷重検出値が該設定最小値を超え該しきい範囲に満たない場合、または、該しきい範囲を超え該設定最大値に満たない場合に、該乗員検知装置の故障判断をすることを特徴とする乗員検知装置。
2. 前記演算手段はイグニッションキースイッチとバックルスイッチとに接続され、該イグニッションキースイッチおよび該バックルスイッチがともにオフの場合の前記比較荷重検出値を前記しきい範囲とを比較する請求項１記載の乗員検知装置。
3. 前記荷重センサは前記比較荷重検出値を所定の複数回検出し、前記演算手段は各々の前記比較荷重検出値を前記しきい範囲と比較して、全ての比較荷重検出値が前記設定最小値を超え前記しきい範囲に満たない場合、または、前記しきい範囲を超え前記設定最大値に満たない場合に、前記乗員検知装置の故障判断をする請求項１記載の乗員検知装置。
4. 前記荷重センサは複数個配設され、前記演算手段は各々の前記荷重センサ毎に前記比較荷重検出値と前記しきい範囲とを比較する請求項１記載の乗員検知装置。
5. 前記荷重センサは複数個配設され、前記演算手段は複数個の前記荷重センサによる前記比較荷重検出値の平均値と前記しきい範囲とを比較する請求項１記載の乗員検知装置。
6. 前記荷重センサは複数個配設され、前記演算手段は複数個の前記荷重センサによる前記比較荷重検出値の和と前記しきい範囲とを比較する請求項１記載の乗員検知装置。
7. 前記荷重検出値は力で表され、前記しきい範囲は前記座席に前記乗員が着座していない状態における前記荷重検出値よりも２００Ｎ小さい値から３００Ｎ大きい値までの範囲である請求項４記載の乗員検知装置。
8. 前記荷重検出値は力で表され、前記しきい範囲は前記座席に前記乗員が着座していない状態における前記荷重検出値の和よりも１５０Ｎ小さい値から２００Ｎ大きい値までの範囲である請求項６記載の乗員検知装置。

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