JP4219919B2 - 乗員検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート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２において、シート上に電極１を配置する。ここで、着座している乗員（以下Ｌｏａｄと記載）の体表面が導電体であると仮定すると、電極１とＬｏａｄ９との間の容量ＣＬが発生する。このとき、Ｌｏａｄ９の大きさ、すなわち導電体の大きさが大きいほど容量ＣＬの値は大きくなるので、測定された容量ＣＬの値から、シート上の乗員の体格が予想される。

従来の技術においては、シート上の電極１に対して、発振器３と、電流制限抵抗４と、電流検出回路６などとからなる測定回路がハーネス等のケーブルにより直接接続される構造であった。そのため測定回路を含むＥＣＵ（電子制御ユニット）の製造工程でＥＣＵにシート上の電極１を物理的に接続した後に、シートメーカまで輸送し、シートメーカで組み付けを行っていた。
特開２００４−１２３０８７号公報

しかしながら、表面積の大きな電極１がＥＣＵに接続された状態でシートに組み付けられることから、ＥＣＵに接続された表面積の大きな電極１の扱いが煩雑になり、組み付け作業時の作業性が悪くなるという問題があった。

本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、その目的はシート上の電極と測定回路とを、ハーネス等のケーブルで物理的に接続させることなく第１の電極と大地のＧＮＤとの間の容量を測定する事ができることで、シート組み付け作業時の作業性が良い乗員検知装置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、請求項１に記載の発明は、シート上に配置された第１の電極と、前記第１の電極に固定して設置された乗員検知部とからなる乗員検知装置において、前記乗員検知部は、交流信号を出力する交流信号発生手段と、一端を前記交流信号発生手段の出力端に接続された抵抗と、前記抵抗の他端に接続され、前記第１の電極の近傍に配置された第２の電極と、前記第２の電極に接続され、前記第２の電極と大地のＧＮＤとの間の容量を測定する容量測定手段と、前記容量測定手段における測定容量から、前記第１の電極と大地のＧＮＤとの間の容量を算出する演算をする演算手段と、前記容量測定手段での測定容量を記憶する記憶手段とを具備し、前記第１の電極と前記抵抗とを配線により接続せずに、前記第１の電極と前記第２の電極とを容量性結合により電気的に接続させる事を特徴とする乗員検知装置である。

本発明によれば、第１の電極と第２の電極とを容量性結合により電気的に接続させるので、第１の電極と乗員検知部とを、ハーネス等のケーブルで物理的に接続させることなく第１の電極と大地のＧＮＤとの間の容量を測定する事ができ、シート組み付け作業時の作業性が良い乗員検知装置を提供できる。

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。本実施形態による乗員検知装置はシート上に配置された第１の電極１と、第１の電極１に止め付けて設置されたＥＣＵ（電子制御ユニット：乗員検知部に対応）２とから構成されている。ＥＣＵ２は、交流信号を出力する発振器３（交流信号発生手段に対応）と、発振器３の出力端に一端を接続された電流制限抵抗４（抵抗に対応）と、電流制限抵抗４の他端に接続された第２の電極５と、第２の電極５に接続されたバッファ６と、バッファ６の出力端に接続されたバッファ７（容量測定手段に対応）と、バッファ７の出力端に接続されたＣＰＵ（中央処理装置：演算手段に対応）８と、測定結果を記憶させるためのメモリ（図示略：記憶手段に対応）とから構成されている。

ここで、バッファ７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。バッファ７から出力された信号はＣＰＵ８のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）端子に入力される。シート上にはＬｏａｄ９が着座しており、ＣＬは第１の電極１とＬｏａｄ９との間の容量であり、ＣｇはＬｏａｄ９と大地のＧＮＤとの間の容量である。またＣ１は第１の電極１と第２の電極５との間の容量である。乗員検知装置がシートに設置された状態で、ＥＣＵ２が第１の電極１に止め付けて設置されると、第２の電極５が第１の電極１の近傍に配置されるように構成されている。

次に、上述した本実施形態の動作について説明する。ＥＣＵ２の製造段階で、第１の電極１と第２の電極５との間の容量Ｃ１の値が、予めメモリに保存される。なお、容量Ｃ１は以下の式（１）から求められる。ここで、ε_０は真空の誘電率、ε_ｒは第１の電極１と第２の電極５との間の誘電物の誘電率、Ａは第１の電極１と第２の電極５との間の対向面積、ｄは第１の電極１と第２の電極５との間の距離である。

Ｃ１ ＝ （ε_０×ε_ｒ）×（Ａ／ｄ） … （１）

本実施形態の乗員検知装置がシートに設置されて乗員検知装置に電源が投入された後、発振器３から出力された交流信号は、電流制限抵抗４を介し、第２の電極５に伝送される。第１の電極１は第２の電極５の近傍に配置されているため両電極間は容量性結合されて、第２の電極５に伝送された信号は第１の電極１に伝わる。第１の電極１に信号が伝わることで、第１の電極１とＬｏａｄ９との間に変位電流が流れる。第２の電極５に伝送された信号はバッファ６を介して、バッファ７に伝送される。バッファ７に伝送された信号は全波整流されて積分された後に、ＣＰＵ８のＡ／Ｄ端子に入力される。

バッファ６の入力端においては、容量Ｃ１、ＣＬ、Ｃｇの合成容量Ｃｔと、電流制限抵抗４とから構成される１次ローパスフィルタにより、発振器３の信号が減衰される。この減衰レベルは、容量Ｃ１、ＣＬ、Ｃｇの合成容量Ｃｔの値によって影響を受ける。ここで、バッファ６の入力端における電圧をＶｏｕｔ、電流制限抵抗４の抵抗値をＲ、発振器３の発振周波数をｆ、発振周波数をω、出力電圧をＶｉｎとすると、以下の式（２）、（３）の関係式が得られる。よって減衰レベルを求めることで容量Ｃ１、ＣＬ、Ｃｇの合成容量Ｃｔを求める事ができる。

Ｖｏｕｔ ＝ １／（１＋ｊωＣｔＲ）×Ｖｉｎ … （２）

ω ＝ ２πｆ … （３）

ＣＰＵ８は、容量Ｃ１、ＣＬ、Ｃｇの合成容量Ｃｔの値を求め、メモリに保存する。ここで、容量Ｃ１、ＣＬ、Ｃｇの合成容量Ｃｔと、容量Ｃ１と、容量ＣＬ、Ｃｇの合成容量Ｃａとの関係式を式（４）に示す。ＣＰＵ８は容量Ｃ１、ＣＬ、Ｃｇの合成容量Ｃｔの値と、予めメモリに保存された容量Ｃ１の値とをメモリから読み込み、式（４）を用いて容量ＣＬ、Ｃｇの合成容量Ｃａの値を求める。

Ｃｔ ＝ （Ｃａ×Ｃ１）／（Ｃａ＋Ｃ１） … （４）

また、第１の電極１と第２の電極５との間の容量Ｃ１の値は、第１の電極１とＥＣＵ２との止め付け方法を変えない限り一定である。よって、ＣＰＵ８がＡ／Ｄ端子からの入力信号により得られた容量Ｃｔと、予めメモリに保存された容量Ｃ１とから、式（４）を用いて、第１の電極１とＥＵＣ２との間をハーネス等のケーブルで物理的に接続させた時と同等の容量ＣＬ、Ｃｇの合成容量Ｃａの値を求めることができる。また、容量Ｃｇの変化が小さいと仮定すれば容量ＣＬ、Ｃｇの合成容量Ｃａは容量ＣＬの変化によってのみ変化すると考えてよいので、乗員検知のための判断指標として使用する事ができる。

上記のように、比較的小さな第２の電極５を容量測定用の第１の電極１の近傍に配置させる構成にすることで、第１の電極１とＥＵＣ２とを、ハーネス等のケーブルで物理的に接続させることなく第１の電極１と大地のＧＮＤとの間の容量の値を測定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。

なお、本実施形態の乗員検知装置の第１の電極１と第２の電極５との電極の組み合わせを複数設けることでシート上の乗員検知をより正確に行うことも可能である。

本発明は、シート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。 従来技術にかかる乗員検知装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１ … 第１の電極
２ … ＥＣＵ
３ … 発振器
４ … 電流制限抵抗
５ … 第２の電極
６、７ … バッファ
８ … ＣＰＵ

Claims (1)

1. シート上に配置された第１の電極と、前記第１の電極に固定して設置された乗員検知部とからなる乗員検知装置において、
   前記乗員検知部は、
   交流信号を出力する交流信号発生手段と、
   一端を前記交流信号発生手段の出力端に接続された抵抗と、
   前記抵抗の他端に接続され、前記第１の電極の近傍に配置された第２の電極と、
   前記第２の電極に接続され、前記第２の電極と大地のＧＮＤとの間の容量を測定する容量測定手段と、
   前記容量測定手段における測定容量から、前記第１の電極と大地のＧＮＤとの間の容量を算出する演算をする演算手段と、
   前記容量測定手段での測定容量を記憶する記憶手段とを具備し、前記第１の電極と前記抵抗とを配線により接続せずに、前記第１の電極と前記第２の電極とを容量性結合により電気的に接続させる事を特徴とする乗員検知装置。

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