JP4305526B2 - 静電容量式乗員検知システムおよび乗員保護システム - Google Patents

Description

本発明は、車両等において、乗員のシートへの着席を検知する乗員検知システム、および、乗員保護システムに関する。

乗員検知システムは、例えば、静電容量式センサとＥＣＵ（電子制御ユニット）とを備えている。このうち、静電容量式センサは、シート内部に配置したメイン電極と車両ボディとの間に発生させた微弱電界の乱れを、電流あるいは電圧として出力するものである（例えば、特許文献１参照）。

また、シートの被水を検知し、シートに乗員が搭載している場合と、シートが空席である場合との区別をより明確にした静電容量式センサが公開されている（例えば、特許文献２参照）。

また、シートが空席時において、乗員判別に用いられる一対の電極間に流れる電流を低減し、シートに乗員が搭乗した場合に当該一対の電極間に流れる電流を明確に検知できる静電容量式センサも公開されている（例えば、特許文献３参照）。この場合、静電容量式センサに新たに容量低減用のガード電極を設けている。

さらに、この容量低減用のガード電極と乗員判別用のシート内部に配置したメイン電極との間に形成されるコンデンサの故障を、その間に流れる電流を検出し、検出された電流値に基づいて検知している（例えば、特許文献４参照）。
特開平１１−２７１４６３号公報 特開２００６−２７５９１号公報 特開２００６−２０１１２９号公報 特開２００６−２４２９０７号公報

しかしながら、従来では、静電容量式センサを構成する電極自体の故障（例えば、電極の分断）、または、電極間の故障（例えば、シートの大量被水）を判別できない。従って、これら故障発生を検出できず、当該故障が乗員検知に影響し、乗員検知の信頼性の面で問題があった。

また、従来の静電容量式センサは、所定の電極間に発生する微弱電界の乱れを、電流あるいは電圧として出力するものである。つまり、シートへの乗員の着席の有無、乗員の識別、被水及び故障の有無等の電極間の状況に応じて異なったレベルの電流あるいは電圧が発生する。そして、その電流値あるいは電圧値（以下、「電流値等」と略称する）に基づいて、故障等の判別を行っている。

しかしながら、この電流値等は、所定の電極間の静電容量成分とともに、静電容量式センサを構成する回路の抵抗成分が関係した値として出力される。すなわち、静電容量式センサにおいて、所定の電極間の電流値等を検出する場合、その電流値等は、回路の抵抗成分の影響を受けた値として検出される。この抵抗成分には、所定の電極間に介在する人（乗員）、水、及び空気等による抵抗値が含まれている。これは、厳密には、人体及び水等は、等価回路で表すと、抵抗とコンデンサの並列回路に相当するからである。

従って、静電容量式センサにおいて、所定の電極間に流れる電流を検出し、その電流値の大小によって乗員、故障等を判別する場合、検出された電流値は、厳密には所定の電極間を構成する抵抗とコンデンサの並列回路を流れた電流を含む値となる。この電流値をそのまま判別要素とした故障等の判別では、その精度には限界がある。つまり、従来、判別に用いる電流値等は、純粋な電極間の静電容量を判別要素としていない。したがって、必ずしも的確な判別でない場合が現れる虞があり、故障等の判別の精度向上の面でも問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電極および電極間における故障を精度よく判別できる静電容量式乗員検知システムを提供することを目的とする。さらに、本発明は、故障等による誤作動を抑制し、精度よく乗員保護装置を制御できる乗員保護システムを提供することを目的とする。

（１）本発明の静電容量式乗員検知システムは、電源部と、メイン電極と、メイン配線部と、ガード電極と、インピーダンス算出部と、実虚成分算出部と、故障判別部と、乗員判別部とを備える。電源部は、交流電圧を発生する。メイン電極は、車両のシートに配置される。メイン配線部は、電源部とメイン電極とをつないでいる。ガード電極は、車両接地に導通するシートフレームと前記メイン電極との間に前記メイン電極に離隔して対向配置される。このガード電極は、シートフレームとメイン電極との間に電界が形成されるのを排除するためのものである。

ここで、本発明では、メイン電極とガード電極とを同電位とし、メイン電極と車両接地に導通する車両ボディとの間に電界を形成するモードを乗員検知モードと称する。つまり、乗員検知モードは、シートの乗員を判別するモードである。なお、以下、車両ボディとは、車両接地に導通する車両ボディを意味する。

インピーダンス算出部は、乗員検知モードにおいて、メイン電極と車両ボディまでのメインボディ間インピーダンスを含む第一インピーダンスを算出する。実虚成分算出部は、インピーダンス算出部で算出された第一インピーダンスに基づいて第一インピーダンスの実数部及び虚数部を算出する。故障判別部は、実虚成分算出部で算出された虚数部に基づいて、メイン電極の分断、または、メイン電極とガード電極間の短絡の有無を判別する。

乗員判別部は、第一インピーダンスに基づいてシートの乗員を判別する。乗員の判別とは、シートへの乗員の着席の有無、および乗員の着席状況（大人、子供、及びＣＲＳ等の区別）の判別を含む意味である。乗員判別部は、例えば、上記故障のデータを考慮して乗員の判別を行うよう設定されてもよく、あるいは、故障データによっては乗員の判別を実行しないよう設定されてもよい。

なお、インピーダンス算出部、実虚成分算出部、故障判別部、および乗員判別部は、乗員検知ＥＣＵ内に組み込まれていてもよい。また、電極の分断とは、例えば、電極自体のどこかが切断された状態であり、電極が線状である場合はその電極の断線を意味する。

ここで、本発明の作用について以下に説明する。すなわち、電源部がメイン配線部を介してメイン電極に交流電圧を印加し、メイン電極と車両ボディとの間に電界を発生させる。そして、インピーダンス算出部は、この両電極を含む回路のインピーダンス、すなわち、電源部からメイン配線部とメイン電極と車両ボディまでのインピーダンスを算出する。つまり、インピーダンス算出部は、メイン電極と車両ボディの間のインピーダンスであるメインボディ間インピーダンスを含む第一インピーダンスを算出する。そして、実虚成分算出部が、その算出された第一インピーダンスの実数部及び虚数部を算出する。

本発明では、メイン電極と車両ボディを電極としたコンデンサのインピーダンスをメインボディ間インピーダンスとしている。つまり、このコンデンサの状態（乗員等の介在、または故障等）によって、メインボディ間インピーダンスは変化する。本発明では、このメインボディ間インピーダンスを含む第一インピーダンスを算出し、その虚数部に基づいて、故障の有無を判別する。

ここで、虚数部とは、インピーダンスにおける静電容量成分に相当する。また、実数部とは、インピーダンスにおける抵抗成分に相当する。従来、乗員等の判別要素として、電極間に流れる電流を用いていたが、この電流値には、電極間の静電容量成分に加えて、当該電極間の抵抗成分を含む回路全体の抵抗成分の影響を受けていた。しかし、本発明では、電極間の静電容量成分に相当するインピーダンスの虚数部を算出し、この虚数部を判別要素としている。すなわち、本発明は、メインボディ間インピーダンスを含む第一インピーダンスの虚数部を算出することにより、従来よりもさらに正確な両電極間の静電容量成分を算出することができる。

そして、この虚数部に基づいて故障の有無を判別することにより、より正確に、メイン電極の分断またはメイン電極とガード電極間の短絡の有無を判別することが可能となる。例えば、メイン電極が分断状態となった場合、メイン電極の稼動面積は低下する。つまり、メイン電極と車両ボディからなるコンデンサにおいて、当該コンデンサの面積が小さくなることになる。従って、算出される第一インピーダンスの虚数部は、低下する。このように本発明によれば、電極および電極間の故障を精度よく判別することができる。さらに、本発明によれば、上記故障を検知するためにモードを変える必要がなく、乗員検知モードの状態で、上記故障が判別できる。つまり、常時、精度のよい故障判別を実行できる。

なお、乗員判別部において、乗員の判別は、従来のような電流値等を判別要素とした判別方法、あるいは、上記した第一インピーダンスの虚数部（および実数部）を判別要素とした判別方法のどちらを用いて行ってもよい。前者の場合、例えば、メイン電極と車両ボディとの間の電流値を検出する検出部（電流計等）をさらに設けて、乗員判別部が、乗員検知モード時に、検出された電流値に基づいて乗員の判別を行うようにすればよい。後者の場合、故障判別部と乗員判別部とをひとつの判別部として統合することができる。すなわち、どちらも虚数部、実数部を判別要素とすることで、ひとつの判別部が故障の判別と乗員の判別とを行うことができる。

ここで、故障判別部は、さらに、実虚成分算出部で算出された実数部に基づいて、メイン電極の分断またはメイン電極とガード電極間の短絡の有無を判別することが好ましい。つまり、故障判別部は、それぞれ分離された虚数部と実数部とを用いて、メイン電極の分断またはメイン電極とガード電極間の短絡の有無を判別する。このように、虚数部のみで判別するよりも、さらに実数部も判別要素に加えることで、より判別精度は向上する。ここで、第一インピーダンスの実数部とは、メインボディ間インピーダンスを含む第一インピーダンスの抵抗成分に相当する。従って、故障等の判別は、当該抵抗成分の影響を受ける。

また、故障と正常との境界となるしきい値、すなわち、虚数部しきい値を予め設定しておくことが好ましい。すなわち、故障判別部は、乗員検知モードにおいて、実虚成分算出部で算出された第一インピーダンスの虚数部が、予め設定された虚数部しきい値より小さい場合、メイン電極の分断、または、メイン電極とガード電極間の短絡であると判別する。これにより、本発明は、乗員検知モードの状態で、電極および電極間が故障であるか否かをより容易、且つ、明確に判別できる。

（２）また、本発明の静電容量式乗員検知システムは、電源部と、メイン電極と、メイン配線部と、ガード電極と、インピーダンス算出部と、実虚成分算出部と、故障判別部と、乗員判別部とを備える。なお、電源部、メイン電極、メイン配線部、ガード電極、インピーダンス算出部、実虚成分算出部、および乗員判別部は、上記（１）と同様の構成である。そして、故障判別部は、実虚成分算出部で算出された第一インピーダンスの実数部に基づいてシートの大量被水の有無を判別する。

これにより、本発明は、乗員検知モードにおいて、電極間（メイン電極と車両ボディとの間）にあるシート（例えば、座面部等）が大量に被水した場合、それによる第一インピーダンスの変化を検出し、その実数部に基づいてシートの大量被水の有無を判別することができる。本発明は、乗員検知モードの状態で、シートの大量被水の有無を判別することができる。また、当該故障判別部の機能は、上記（１）に記載の故障判別部に組み込むことも可能である。

ここで、故障判別部は、さらに、実虚成分算出部で算出された虚数部に基づいて、シートの大量被水の有無を判別することが好ましい。つまり、故障判別部は、それぞれ分離された実数部と虚数部とを用いて、シートの大量被水の有無を判別する。このように、実数部のみで判別するよりも、さらに虚数部も判別要素に加えることで、より判別精度は向上する。

また、故障と正常との境界となるしきい値、すなわち、実数部しきい値を予め設定しておくことが好ましい。すなわち、故障判別部は、乗員検知モードにおいて、実虚成分算出部で算出された第一インピーダンスの実数部が、予め設定された実数部しきい値以上の場合、シートの大量被水であると判別する。これにより、シートが大量に被水しているか否かをより容易、且つ、明確に判別できる。

また、実虚成分算出部は、実数部を算出する範囲が設定され、第一インピーダンスの実数部がその範囲の実数上限値を超えた場合、第一インピーダンスの実数部を実数上限値として算出することが好ましく、さらにこのとき、実数部しきい値は、実数上限値に設定されることが好ましい。「実数部を算出する範囲を設定」とは、実虚成分算出部が算出する実数部の範囲を予め設定しておくことを意味する。そして、算出しようとする第一インピーダンスの実数部が、当該範囲の上限値である実数上限値を超えた場合、実虚成分算出部は、当該実数部を実数上限値として算出する。

さらに、実数部しきい値を実数上限値に設定しておく。つまり、第一インピーダンスの実数部が実数上限値を超えた場合、当該実数部は、実数部しきい値である実数上限値として算出される。そして、第一インピーダンスの実数部が実数上限値を超えた場合、算出された実数部が実数部しきい値以上となり、故障判別部は、シートが大量に被水していると判別する。

シートの大量被水が発生した場合には、第一インピーダンスの実数部が、実虚成分算出部で予め設定された範囲（実数上限値までの範囲）を超えることが想定される。つまり、この場合、故障判別部は、第一インピーダンスの実数部が実数上限値を超えるほどの被水を大量被水として判別する。これにより、シートの大量被水が明確に判別されるとともに、故障判別部の設定はより容易となる。

（３）また、本発明の静電容量式乗員検知システムは、被水検知のために、サブ電極を備えた構成の場合は、以下のようにしてもよい。すなわち、本発明の静電容量式乗員検知システムは、電源部と、メイン電極と、メイン配線部と、サブ電極と、インピーダンス算出部と、実虚成分算出部と、故障判別部と、乗員判別部とを備えてもよい。なお、電源部、メイン電極、メイン配線部、および乗員判別部は、上記（１）と同様の構成である。サブ電極は、メイン電極と離隔し、メイン電極に隣り合うように配置される。

ここで、メイン電極とサブ電極との間に電界を形成するモードを被水検知モードと称する。被水検知モードは、シートの被水の有無を判別するモードである。この被水検知モードにおいて、インピーダンス算出部は、メイン電極とサブ電極までのメインサブ間インピーダンスを含む第二インピーダンスを算出する。実虚成分算出部は、インピーダンス算出部で算出された第二インピーダンスに基づいて、第二インピーダンスの実数部及び虚数部を算出する。故障判別部は、実虚成分算出部で算出された第二インピーダンスの虚数部に基づいて、メイン電極の分断、サブ電極の分断、または、メイン電極とガード電極間の短絡の有無を判別する。

つまり、本発明は、被水検知モードにおいて、メインサブ間インピーダンスを含む第二インピーダンスの虚数部に基づいて、メイン電極の分断、サブ電極の分断、または、メイン電極とガード電極間の短絡の有無を判別することができる。なお、被水検知モードにおいて、被水の判別は、従来のような電流値等を判別要素とした判別方法、あるいは、上記した第二インピーダンスの虚数部を判別要素とした判別方法のどちらを用いて行ってもよい。前者の場合、例えば、メイン電極とサブ電極との間の電流値を検出する検出部（電流計等）をさらに設けて、被水検知モード時に、検出された電流値に基づいて被水の判別を行うようにすればよい。後者の場合、例えば、故障判別部において故障の判別と被水の判別とを行うことができる。

ここで、故障判別部は、さらに、実虚成分算出部で算出された実数部に基づいて、メイン電極の分断、サブ電極の分断、またはメイン電極とガード電極間の短絡の有無を判別することが好ましい。つまり、故障判別部は、それぞれ分離された虚数部と実数部とを用いて、上記故障の有無を判別する。このように、虚数部のみで判別するよりも、さらに実数部も判別要素に加えることで、より判別精度は向上する。

また、故障と正常との境界となるしきい値、すなわち、虚数部しきい値を予め設定しておくことが好ましい。すなわち、故障判別部は、被水検知モードにおいて、実虚成分算出部で算出された第二インピーダンスの虚数部が、予め設定された虚数部しきい値より小さい場合、メイン電極の分断、サブ電極の分断、または、メイン電極とガード電極間の短絡であると判別する。これにより、被水検知モードにおいて、電極および電極間が上記のような故障であるか否かをより容易、且つ、明確に判別できる。

（４）また、本発明の静電容量式乗員検知システムは、電源部と、メイン電極と、メイン配線部と、サブ電極と、インピーダンス算出部と、実虚成分算出部と、故障判別部と、乗員判別部とを備えてもよい。なお、電源部、メイン電極、メイン配線部、サブ電極、インピーダンス算出部、実虚成分算出部、および乗員判別部は、上記（３）と同様の構成である。そして、故障判別部は、実虚成分算出部で算出された第二インピーダンスの実数部に基づいてシートの大量被水の有無を判別する。

これにより、本発明は、被水検知モードにおいて、シートが大量に被水した場合、第二インピーダンスの実数部に基づいてシートの大量被水の有無を判別することができる。また、当該故障判別部の機能は、上記（３）に記載の故障判別部に組み込むことも可能である。

ここで、故障判別部は、さらに、実虚成分算出部で算出された虚数部に基づいて、シートの大量被水の有無を判別することが好ましい。つまり、故障判別部は、それぞれ分離された実数部と虚数部とを用いて、シートの大量被水の有無を判別する。このように、実数部のみで判別するよりも、さらに虚数部も判別要素に加えることで、より判別精度は向上する。

また、故障と正常との境界となるしきい値、すなわち、実数部しきい値を予め設定しておくことが好ましい。すなわち、故障判別部は、被水検知モードにおいて、実虚成分算出部で算出された第二インピーダンスの実数部が、予め設定された実数部しきい値以上の場合、シートの大量被水であると判別する。これにより、シートが大量に被水しているか否かをより容易、且つ、明確に判別できる。

また、実虚成分算出部は、実数部を算出する範囲が設定され、第二インピーダンスの実数部がその範囲の実数上限値を超えた場合、第二インピーダンスの実数部を実数上限値として算出することが好ましく、さらにこのとき、実数部しきい値は、実数上限値に設定されることが好ましい。これにより、シートの大量被水が明確に判別されるとともに、故障判別部の設定はより容易となる。

（５）また、本発明の静電容量式乗員検知システムは、電源部と、メイン電極と、メイン配線部と、サブ電極と、インピーダンス算出部と、実虚成分算出部と、故障判別部と、乗員判別部とを備えてもよい。なお、電源部、メイン電極、メイン配線部、サブ電極、インピーダンス算出部、実虚成分算出部、および乗員判別部は、上記（３）と同様の構成である。そして、故障判別部は、実虚成分算出部で算出された第二インピーダンスの実数部および虚数部の少なくとも一方に基づいて、メイン電極とサブ電極間の短絡の有無を判別する。

つまり、本発明は、被水検知モードにおいて、第二インピーダンスの実数部、虚数部、または、実数部と虚数部に基づいて、メイン電極とサブ電極間の短絡の有無を判別することができる。当該故障判別部の機能は、上記（３）に記載の故障判別部に組み込むことも可能である。

ここで、故障と正常との境界となるしきい値、すなわち、実数部しきい値を予め設定しておくことが好ましい。すなわち、故障判別部は、被水検知モードにおいて、実虚成分算出部で算出された第二インピーダンスの実数部が、予め設定された実数部しきい値以上の場合、メイン電極とサブ電極間の短絡であると判別する。これにより、上記故障をより容易、且つ、明確に判別できる。

また、実虚成分算出部は、実数部を算出する範囲が設定され、第二インピーダンスの実数部がその範囲の実数上限値を超えた場合、第二インピーダンスの実数部を実数上限値として算出することが好ましく、さらにこのとき、実数部しきい値は、実数上限値に設定されることが好ましい。これにより、シートの大量被水が明確に判別されるとともに、故障判別部の設定はより容易となる。

また、故障と正常との境界となるしきい値、すなわち、虚数部しきい値を予め設定しておくことが好ましい。すなわち、判別部は、被水検知モードにおいて、実虚成分算出部で算出された第二インピーダンスの虚数部が、予め設定された虚数部しきい値以上の場合、メイン電極とサブ電極間の短絡であると判別する。これにより、上記故障をより容易、且つ、明確に判別できる。

実数部しきい値に加えて、さらに、虚数部しきい値で上記故障を判別できるため、さらに、判別精度が向上する。

また、実虚成分算出部は、虚数部を算出する範囲が設定され、第二インピーダンスの虚数部がその範囲の虚数上限値を超えた場合、第二インピーダンスの虚数部を虚数上限値として算出することが好ましく、さらにこのとき、虚数部しきい値は、虚数上限値に設定されることが好ましい。これにより、メイン電極とサブ電極間の短絡が明確に判別されるとともに、故障判別部の設定はより容易となる。

（６）また、上記した乗員、故障等の判別結果は、乗員の保護を目的とする乗員保護システムに反映させることができる。すなわち、乗員保護システムは、上記（１）〜（５）の何れかの静電容量式乗員検知システムと、その静電容量式乗員検知システムの判別結果に基づいて乗員保護装置を制御する制御装置とを備える。ここで、乗員保護装置とは、事故等の発生時に、乗員を保護する装置であり、例えば、エアバッグ等である。

制御装置は、例えば、乗員等の判別結果に基づいて、乗員保護装置の作動を許可する状態または禁止する状態に制御する。そして、制御装置は、乗員保護装置が作動許可状態において、乗員保護装置を作動させることができる。

例えば、乗員保護装置がエアバッグであり、制御装置がエアバッグＥＣＵである場合を考える。この場合、静電容量式乗員検知システムの判別結果に基づいて、エアバッグＥＣＵがエアバッグの展開許可／禁止状態を決定する。そして、展開許可状態（例えば、判別結果が故障無し且つ乗員有り）であるとき、加速度センサ等により衝突等が検知されると、エアバッグＥＣＵがそれを受けエアバッグを展開させる。

本発明の乗員保護システムでは、制御装置が、精度のよい判別結果に基づいて乗員保護装置を制御できるため、故障等による誤作動を防ぐことができ、精度よく乗員保護装置を制御できる。

本発明の静電容量式乗員検知システムによれば、電極および電極間における故障を精度よく判別できる。また、本発明の乗員保護システムによれば、故障等による誤作動を抑制し、精度よく乗員保護装置を制御することができる。

以下、本発明の静電容量式乗員検知システムの好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、乗員保護システム１００は、静電容量式乗員検知システム１と、エアバッグＥＣＵ１６（本発明における「制御装置」に相当する）と、エアバッグ１７（本発明における「乗員保護装置」に相当する）とを備えている。つまり、本実施形態では、乗員保護システム１００に適応される静電容量式乗員検知システム１について説明する。

（１）静電容量式乗員検知システム１の全体構成の説明
まず、静電容量式乗員検知システム１の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、車両のシートに静電容量式乗員検知システム１を配置した状態を示す図である。図２は、図１をさらに詳細に示した回路図を含む図である。この図２は、特に、切替部４及びインピーダンス算出部５に関する部分を詳細に示した図である。

まず、車両のシート及び静電容量式乗員検知システム１について図１を参照して説明する。車両のシートは、座面部９と、背もたれ部１０と、シートフレーム１１とを備え、座面部９の内部にセンサ部２が配置されている。シートフレーム１１は、シートの底部に配置され、且つ、センサ部２と離隔し、センサ部２に対向するように配置されている。そして、シートフレーム１１は、車両接地に導通した車両ボディ１２に導通している。

ここで、静電容量式乗員検知システム１は、センサ部２と、コネクタ部３と、電源部８と、インピーダンス検出部１４（以下、「Ｚ検出部」と略称する）とから構成されている。このうち、センサ部２は、座面部９の内部に配置され、メイン電極２１と、サブ電極２２と、ガード電極２３とを備えている。すなわち、メイン電極２１は、車両のシートの座面部９の内部に配置されている。サブ電極２２は、メイン電極２１と離隔し、メイン電極２１に隣り合うように配置されている。ガード電極２３は、メイン電極２１に離隔して対向配置され、且つ、メイン電極２１とシートフレーム１１との間に配置されている。なお、このセンサ部２の詳細な構成については、後述する「（２）センサ部２及びコネクタ部３の詳細構成の説明」の項目において説明する。

コネクタ部３は、センサ部２とＺ検出部１４とを接続している。ここで、コネクタ部３は、主にシートの裏側に配置されるが、センサ部２に連結しているため、一部がシート内部に配置された状態となる場合もある。なお、このコネクタ部３の詳細な構成については、後述する「（２）センサ部２及びコネクタ部３の詳細構成の説明」の項目において説明する。

電源部８は、交流電圧を発生する。そして、電源部８は、メイン電極２１に交流電圧を印加する。このとき、電源部８とメイン電極２１とをつなぐ配線をメイン配線部２８ａ（図５参照）と称する。

ここで、Ｚ検出部１４は、切替部４と、インピーダンス算出部５と、実虚成分算出部６と、判別部７（本発明における「故障判別部」および「乗員判別部」に相当する）とを備えている。切替部４は、図２に示すように、２つのアナログスイッチで構成されている。すなわち、切替部４は、第一スイッチ４１と、第二スイッチ４２とを備えている。そして、各スイッチ４１、４２は、Ｚ検出部１４に接続する乗員検知ＥＣＵ１５によって制御され、それぞれａ側（図２の上側）及びｂ側（図２の下側）のどちらかに接続される。切替部４の各ａ側及びｂ側は、インピーダンス算出部５に接続されている。

第一スイッチ４１は、一方がサブ電極２２と接続され、他方がａ側またはｂ側に接続される。第二スイッチ４２は、一方が後述するインピーダンス算出部５内部の電流検出部５２に接続され、他方がａ側またはｂ側に接続される。

これらの各スイッチ４１、４２は、後述する所定のモードに応じて、それぞれａ側及びｂ側のどちらかに接続する。つまり、これらの各スイッチ４１、４２の接続状態を切り替えることにより、後述する所定のモードの回路を形成する。なお、所定のモードとは、後述する「乗員検知モード」および「被水検知モード」である。これらの各モードの詳細については、後述する「（３）乗員検知モードおよび被水検知モードの説明」の項目において説明する。

インピーダンス算出部５は、電源部８の交流電圧を検出する電圧検出部５１と、一方を電源部８に他方をメイン電極２１及び第一スイッチ４１のａ側に接続される第一抵抗Ｒ１と、第一抵抗Ｒ１の両端電圧差を第二スイッチ４２のａ側に出力する第一オペアンプ５ａと、第二スイッチ４２の一方に接続される電流検出部５２と、第一抵抗Ｒ１の他方と第三スイッチ４３のａ側とを接続する第三オペアンプ５ｃと、インピーダンス演算部５３とを備えている。このうち、電流検出部５２は、第二オペアンプ５ｂと、第二抵抗Ｒ２とを有している。そして、電圧検出部５１及び電流検出部５２は、車両接地に導通している。また、インピーダンス算出部５の内部において、第一スイッチ４１のｂ側と第二スイッチのｂ側とが接続されている。

インピーダンス演算部５３は、一方が電圧検出部５１と電流検出部５２に接続され、他方が実虚成分算出部６に接続されている。このインピーダンス演算部５３は、電圧検出部５１と電流検出部５２で検出された値に基づいて、後述する所定のモードにおける回路のインピーダンスを算出する。つまり、インピーダンス演算部５３は、乗員検知モードにおける第一インピーダンス（後述する）を算出し、被水検知モードにおける第二インピーダンス（後述する）を算出する。

実虚成分算出部６は、一方がインピーダンス演算部５３に接続され、他方が判別部７に接続している。この実虚成分算出部６は、インピーダンス算出部５で算出されたインピーダンスに基づいて、そのインピーダンスの実数部と虚数部とを算出する。具体的には、実虚成分算出部６は、乗員検知モードにおける第一インピーダンスに基づいて第一インピーダンスの実数部と虚数部とを算出し、被水検知モードにおける第二インピーダンスに基づいて第二インピーダンスの実数部と虚数部とを算出する。

判別部７は、一方が実虚成分算出部６に接続され、他方が乗員検知ＥＣＵ１５に接続されている。この判別部７は、実虚成分算出部６で算出された各モードにおける値（実数部及び虚数部）に基づいて、乗員、被水、および故障を判別する。つまり、本実施形態において、判別部７は、故障の有無を判別する故障判別と、シートの乗員を判別する乗員判別と、シートの被水を判別する被水判別とを行っている。判別結果は、通信Ｉ／Ｆを通じて乗員検知ＥＣＵ１５に送信される。その後、乗員検知ＥＣＵ１５からエアバッグＥＣＵ１６に情報が送信される。なお、乗員検知ＥＣＵ１５を介さず、判別部７の判別結果をエアバッグＥＣＵ１６に送信するようにしてもよい。

また、各モードにおける値（実数部及び虚数部）を直接エアバッグＥＣＵ１６に送信し、エアバッグＥＣＵ１６で判別処理を行ってもよい。エアバッグＥＣＵ１６は、上記判別結果に基づいてエアバッグ１７を制御する。エアバッグＥＣＵ１６は、エアバッグ１７の展開許可／禁止状態を決定する。そして、展開許可状態（例えば、判別結果が故障無し且つ乗員有り）において、加速度センサ（図示せず）により衝突等が検知されると、エアバッグＥＣＵ１６がそれを受けエアバッグ１７を展開させる。なお、各モードにおける判別部７の判別処理の詳細については、「（３）乗員検知モードおよび被水検知モードの説明」の項目において説明する。

なお、インピーダンス演算部５３、実虚成分算出部６、及び判別部７は、演算回路または演算プログラム等で構成されている。さらに、Ｚ検出部１４は、乗員検知ＥＣＵ１５の内部に設けられてもよい。

（２）センサ部２及びコネクタ部３の詳細構成の説明
次に、センサ部２及びコネクタ部３の詳細構成について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、センサ部２及びコネクタ部３の模式上面図を、図４は、図３のＡ−Ａ線断面図を示している。なお、説明の便宜上、図４においては、上下方向幅を誇張して示す。

図３及び図４に示すように、センサ部２は、メイン電極２１と、サブ電極２２と、ガード電極２３と、ベースフィルム２４と、上層フィルム２５と、下層フィルム２６とを備えたシート形体のユニット部材である。そして、コネクタ部３は、シールドワイヤ接続コネクタ３１と、シールドワイヤ３２と、切替部接続コネクタ３３とから構成されている。

ベースフィルム２４、上層フィルム２５、及び下層フィルム２６は、それぞれ板状であり、電気的絶縁性材料であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる。なお、各フィルム２４〜２６同士は、粘着剤２７により結合されている。

メイン電極２１は、カーボン電極部２１０と銀電極部２１１とを備えている。メイン電極２１は、ベースフィルム２４と上層フィルム２５との間に配置されている。また、メイン電極２１は、ベースフィルム２４の略中央に配置されている。カーボン電極２１０は、矩形状となっている。銀電極部２１１は、矩形枠状となっている。銀電極部２１１は、カーボン電極部２１０外縁の若干内周側に配線されている。

サブ電極２２は、カーボン電極部２２０と銀電極部２２１とを備えている。サブ電極２２は、ベースフィルム２４と上層フィルム２５との間に配置されている。また、サブ電極２２は、メイン電極２１の外周側に、メイン電極２１と隔離して配置されている。すなわち、サブ電極２２は、メイン電極２１と離隔し、メイン電極２１に隣り合うように配置されている。カーボン電極部２２０は、メイン電極２１の外縁を囲む曲線状となっている。銀電極部２２１は、カーボン電極部２２０の幅方向略中央に配置されている。銀電極部２２１は、カーボン電極部２２０の長手方向に沿って配線されている。

ガード電極２３は、カーボン電極部２３０と銀電極部２３１とを備えている。ガード電極２３は、ベースフィルム２４と下層フィルム２６との間に、メイン電極２１と対向するように配置されている。カーボン電極２３０は、矩形状となっている。銀電極部２３１は、矩形枠状となっている。銀電極部２３１は、カーボン電極部２３０外縁の若干内周側に配線されている。メイン電極２１とガード電極２３とは、ベースフィルム２４によって離隔され、絶縁されている。

シールドワイヤ接続コネクタ３１及び切替部接続コネクタ３３は、シートの裏側に配置されている。メイン電極２１、サブ電極２２、及びガード電極２３は、シートに設けられた連通孔（図示せず）を介してシールドワイヤ接続コネクタ３１に結線されている。シールドワイヤ接続コネクタ３１は、シールドワイヤ３２を介して、切替部接続コネクタ３３に連結している。切替部接続コネクタ３３には、Ｚ検出部１４の切替部４が接続されている。

（３）乗員検知モードおよび被水検知モードの説明
次に、静電容量式乗員検知システム１における乗員検知モードおよび被水検知モードについて、図５〜図１３を参照して説明する。図５（ａ）は乗員検知モードにおける回路構成図であり、図５（ｂ）は被水検知モードにおける回路構成図である。図６は、インピーダンスＺのＩｍ−Ｒｅ特性を示す図である。図７は、乗員検知モードにおける検出結果を示す図である。図８は、乗員検知モードにおけるメイン電極２１の分断およびメイン電極２１とガード電極２３間の短絡検出結果を示す図である。図９は、乗員検知モードにおけるシートの大量被水検出結果を示す図である。図１０は、被水検知モードにおける被水の検出結果を示す図である。図１１は、被水検知モードにおけるメイン電極２１の分断、サブ電極２２の分断、およびメイン電極２１とガード電極２３間の短絡検出結果を示す図である。図１２は、被水検知モードにおけるメイン電極２１とサブ電極２２間の短絡検出結果を示す図である。図１３は、被水検知モードにおけるシートの大量被水検出結果を示す図である。

＜乗員検知モード＞
まず、乗員検知モードについて図５（ａ）、図６及び図７を参照して説明する。乗員検知モードとは、シートへの乗員の着席の有無、及び着席状況を判別するモードである。さらに、同モードにおいて、故障（メイン電極２１の分断、メイン電極２１とガード電極２３間の短絡、および、シートの大量被水）の有無を判別できる。この故障の判別については後述する。

乗員検知モードは、切替部４によって、被水検知モードから切り替えられる。つまり、切替部４は、各スイッチ４１、４２をすべてａ側に接続することにより、静電容量式乗員検知システム１を乗員検知モードとすることができる。図５（ａ）は、切替部４の各スイッチ４１、４２をすべてａ側に接続したときの回路構成図となる。

図５（ａ）に示すように、乗員検知モードにおいては、電源部８がメイン電極２１に交流電圧を印加し、メイン電極２１と車両ボディ１２との間に電界を形成する。さらに、第三オペアンプ５ｃにより、メイン電極２１とガード電極２３は同電位となる。また、電源部８は、メイン電極２１と同様に、サブ電極２２にも交流電圧を印加している。電圧検出部５１は、これら電源部８が発生する交流電圧を検出する。

そして、シートが空席の場合、メイン電極２１と車両ボディ１２との間には主として空気が介在されている。従って、シートに乗員が着席した場合、メイン電極２１と車両ボディ１２との間に人体が介在されることとなり、メイン電極２１と車両ボディ１２との間の静電容量成分及び抵抗成分が空席時に比べて変化する。

ここで、図５（ａ）の矢印は、交流電流の一方（正電流）の流れを表す。つまり、電流は、電源部８からメイン配線部２８ａと、メイン電極２１と、車両ボディまで（すなわち、乗員検知回路）を流れる。そして、乗員の着席によって変化した電流、すなわち、第一抵抗Ｒ１に流れる電流は、電流検出部５２で検出される。なお、メイン配線部２８ａとは、電源部８から第一抵抗Ｒ１を介したメイン電極２１までの配線部である。

従って、インピーダンス演算部５３は、乗員検知モードにおいて、電圧検出部５１で検出された電圧と、電流検出部５２で検出された電流とから、乗員検知回路のインピーダンスＺ１を算出する。すなわち、インピーダンス算出部５は、メイン電極２１と車両ボディ１２間のインピーダンスであるメインボディ間インピーダンスＺａを含む第一インピーダンスＺ１を算出する。

第一インピーダンスＺ１には、メイン電極２１と車両ボディとの間のインピーダンスＺａが含まれている。この電極間に介在する人体、空気、ＣＲＳ等には、静電容量成分だけでなく抵抗成分も含まれている。つまり、このインピーダンスＺａは、等価回路として見れば、コンデンサと抵抗との並列回路のインピーダンスとなる。

そして、第一インピーダンスＺ１は、実虚成分算出部６で実数部と虚数部に分解される。つまり、第一インピーダンスＺ１は、Ｚ１＝１／（Ｒｅ＋ｊ・Ｉｍ）のように実数部（Ｒｅ）と虚数部（Ｉｍ）で表される。

ここで、図６を参照して、第一インピーダンスＺ１における実数部Ｒｅと虚数部Ｉｍとの関係について説明する。図６は、上述したように、インピーダンスの逆数１／ＺのＩｍ−Ｒｅ特性を示す図であって、横軸はＲｅ［１／ＭΩ］、縦軸はＩｍ［１／ＭΩ］である。そして、Ｒｅの値は抵抗成分（Ｒ成分）に関連し、当該抵抗成分が大きくなると、Ｒｅは小さくなる。Ｉｍの値は静電容量成分（Ｃ成分）に関連し、当該静電容量成分が大きくなると、Ｉｍは大きくなる。そして、インピーダンスＺのＲｅ及びＩｍによって、Ｉｍ−Ｒｅ特性上の座標Ｘが決定する。なお、図６に示すように、原点Ｏから座標Ｘまでのベクトルは、インピーダンスの逆数１／Ｚを表している。また、原点Ｏから座標Ｘまでのベクトルの長さは、インピーダンスの逆数１／Ｚの大きさを表している。

そして、乗員検知モードにおいて、判別部７は、実虚成分算出部６で算出された第一インピーダンスＺ１の虚数部及び実数部に基づいて、シートの乗員を判別する。ここで、乗員検知モードにおける検出結果である図７において、横軸は第一インピーダンスＺ１の実数部（Ｒｅ）、縦軸は第一インピーダンスＺ１の虚数部（Ｉｍ）、二点鎖線は、シートに乗員が着席しているか否かの判別の境界となるしきい値である。ここで、二点鎖線にて示すしきい値は、実数部Ｒｅが大きくなるに従って虚数部Ｉｍが線形的に大きくなるような関係としている。

そして、図７に示すように、乗員（大人）が着席している場合には、空席の場合に比べて、実数部及び虚数部が大きくなる。特に、虚数部の方が、より大きくなっている。つまり、図７において、空席の場合にはしきい値よりも下側に位置し、乗員（大人）が着席している場合には、しきい値よりも上側に位置している。従って、判別部７は、第一インピーダンスＺ１の実数部と虚数部の値から、乗員（大人）が着席しているか否かを検出できる。すなわち、より精度よく乗員の判別が可能となる。

なお、本実施形態では、実数部と虚数部とが線形の関係からなるしきい値を用いることで、被純水、すなわち、塩水ではなく純水に近い液体の被水の場合、乗員検知モードのみで正確に乗員を判別することができる。ここで、被純水の場合には、図７に示すように、空席時及び乗員着席時の何れの場合にも、第一インピーダンスＺ１の実数部及び虚数部が大きくなる。しかし、この場合であっても、被純水の場合、図７において、空席の場合がしきい値の下側に位置し、乗員（大人）が着席している場合がしきい値の上側に位置する。

一方、塩水の被水（被塩水）の場合には、被純水に比べて、第一インピーダンスＺ１の虚数部が大きくなる。そのため、被塩水で且つ空席の場合には、図７において、しきい値より上側に位置することになる。従って、このままでは、被塩水の場合には、シートに乗員が着席しているか否かを判別できない。

なお、ガード電極２３は、シートに乗員が着座していないとき、シートフレーム１１との間に電界を形成している。つまり、シート空席時、ガード電極２３がメイン電極２１とシートフレーム１１との間にメイン電極２１と同電位で配置されているため、メイン電極２１とシートフレーム１１との間の静電容量はキャンセル（もしくは低減）される（例えば、特許文献３参照）。

次に、乗員検知モードにおける故障の有無の判別について、図８および図９を参照して説明する。ここでの乗員検知モードにおける故障とは、具体的に、メイン電極２１の分断、メイン電極２１とガード電極２３間の短絡、およびシートの大量被水である。なお、メイン電極２１の分断とは、例えば、メイン電極２１（カーボン電極部２１０および銀電極部２１１）の破損、割れ、切断状態等や、銀電極部２１１の断線等である。また、乗員検知モードにおける上記故障の検出結果である図８および図９において、横軸は第一インピーダンスＺ１の実数部（Ｒｅ）を、縦軸は第一インピーダンスＺ１の虚数部（Ｉｍ）を示す。

まず、メイン電極２１の分断、およびメイン電極２１とガード電極２３間の短絡の場合について説明する。図８に示すように、正常時（空席）には、実数部Ｒｅが３［１／ＭΩ］付近となり、虚数部Ｉｍが１５［１／ＭΩ］付近となる。一方、メイン電極２１の分断の場合には、実数部Ｒｅが１［１／ＭΩ］付近となり、虚数部Ｉｍが７［１／ＭΩ］付近となる。また、メイン電極２１とガード電極２３間の短絡の場合、実数部Ｒｅが６［１／ＭΩ］付近となり、虚数部Ｉｍが４［１／ＭΩ］付近となる。

ここで、乗員検知モードにおいて、虚数部しきい値が、正常時におけるシートが空席である場合の虚数部（１５［１／ＭΩ］）より小さい値に設定される。本実施形態では、Ｉｍ＝１２［１／ＭΩ］を乗員検知モードにおける虚数部しきい値としている。従って、正常時は、虚数部しきい値よりも上側に位置する。すなわち、正常時における虚数部が、虚数部しきい値より大きくなる。一方、メイン電極２１の分断およびメイン電極２１とガード電極２３間の短絡の場合には、虚数部しきい値よりも下側に位置する。すなわち、当該故障時における虚数部が、虚数部しきい値より小さくなる。従って、判別部７は、算出された第一インピーダンスＺ１の虚数部が虚数部しきい値より小さい場合、メイン電極２１の分断、または、メイン電極２１とガード電極２３間の短絡であると判別する。

すなわち、乗員検知モードにおいて、判別部７は、算出された第一インピーダンスＺ１の虚数部に基づいて、メイン電極２１の分断、または、メイン電極２１とガード電極２３間の短絡が発生したか否かを精度よく検出することができる。

続いて、シートの大量被水の場合について説明する。シート（例えば、座面部９）が大量に被水した場合、第一インピーダンスＺ１の実数部および虚数部は、図９に示すように変化する。ここで、図９の点線は、実虚成分算出部６に予め設定された乗員検知モードでの算出範囲である。すなわち、実虚成分算出部が実数部を算出する範囲、および虚数部を算出する範囲が設定されている。以下、当該算出範囲において、実数部の上限値を実数上限値、虚数部の上限値を虚数上限値と称する。本実施形態では、乗員検知モードにおいて、実数上限値および虚数上限値がそれぞれ１００［１／ＭΩ］に設定されている。なお、図９では、実際のシートの大量被水時に算出される測定値を示すため、算出範囲外の部分も表示する。

図９に示すように、シートの大量被水が発生した場合には、実数部Ｒｅが１４０［１／ＭΩ］付近となり、虚数部Ｉｍが６０［１／ＭΩ］付近となる。ここで、本実施形態において、算出される実数部が実数上限値を超えた場合、当該実数部は、実数上限値として算出される。すなわち、図９の場合、実虚成分算出部６が算出する第一インピーダンスＺ１の実数部および虚数部は、実数部Ｒｅが１００［１／ＭΩ］となり、虚数部Ｉｍが６０［１／ＭΩ］付近となる。

ここで、乗員検知モードにおいて、本実施形態では、Ｒｅ＝１００［１／ＭΩ］を実数部しきい値としている。つまり、実数上限値を実数部しきい値としている。正常時における実数部が、実数部しきい値より小さくなり、シートの大量被水の場合には、実数部しきい値（実数上限値）上に位置する。すなわち、シートの大量被水時における実数部は、実数部しきい値以上となる。従って、判別部７は、算出された第一インピーダンスＺ１の実数部が実数部しきい値以上の場合、シートの大量被水であると判別する。本実施形態において、判別部７は、実数部が実数上限値となる場合にシートの大量被水であると判別する。

すなわち、本実施形態における乗員検知モードでは、虚数部しきい値をＩｍ＝１２［１／ＭΩ］とし、実数部しきい値を実数上限値Ｒｅ＝１００［１／ＭΩ］として、第一インピーダンスＺ１の実数部、虚数部に基づいて上記故障の判別を精度よく行っている。

＜被水検知モード＞
次に、被水検知モードについて図５（ｂ）、図１０〜図１３を参照して説明する。被水検知モードは、主にシートへの被水の有無を判別する。特に、乗員検知モードでは判別できない被塩水の有無を判別する。さらに、同モードにおいて、メイン電極２１の分断、サブ電極２２の分断、メイン電極２１とガード電極２３間の短絡、メイン電極２１とサブ電極２２間の短絡、および、シートの大量被水の有無を判別する。これについては、後述する。

まず、被水検知モードにおける被水の有無の判別について、図５（ｂ）及び図１０を参照して説明する。被水検知モードは、切替部４によって、乗員検知モードから切り替えられる。つまり、切替部４は、第一スイッチ４１及び第二スイッチ４２をｂ側に接続することにより、静電容量式乗員検知システム１を被水検知モードとすることができる。図５（ｂ）は、切替部４において、第一スイッチ４１及び第二スイッチ４２をｂ側に接続したときの回路構成図となる。

図５（ｂ）に示すように、サブ電極２２は、電流検出部５２に接続される。そして、メイン電極２１とサブ電極２２の間には電界が形成される。ここで、メイン電極２１とサブ電極２２との間のメインサブ間インピーダンスＺｂは、等価回路で見ると、コンデンサと抵抗の並列回路のインピーダンスとなる。この電極間に純水、塩水等の液体が介在した場合（すなわち、被水時）、電極間の静電容量成分及び抵抗成分は変化する。これによる電流の変化を電流検出部５２が検出する。ここで、図５（ｂ）の矢印は、交流電流の一方（正電流）の流れを表す。つまり、電流は、電源部８からメイン配線部２８ａとメイン電極２１とサブ電極２２とサブ配線部２８ｂとを介した車両接地まで（すなわち、被水検出回路）を流れる。この電流、すなわち、第二抵抗Ｒ２を流れる電流は、電流検出部５２によって検出される。なお、サブ配線部２８ｂとは、サブ電極２２から車両接地までの配線部である。

従って、インピーダンス演算部５３は、被水検知モードにおいて、電圧検出部５１で検出された電圧と、電流検出部５２で検出された電流とから、被水検知回路の第二インピーダンスＺ２を算出する。すなわち、インピーダンス算出部５は、メイン電極２１とサブ電極２２間のインピーダンスであるメインサブ間インピーダンスＺｂを含む第二インピーダンスＺ２を算出する。

そして、乗員検知モード同様、実虚成分算出部６は、第二インピーダンスＺ２の実数部と虚数部を算出する。判別部７は、その実数部と虚数部に基づいてシートの被水、および上記故障の有無を判別する。

ここで、被水検知モードにおける被水の検出結果である図１０において、横軸は実数部（Ｒｅ）、縦軸は虚数部（Ｉｍ）、二点鎖線は、シートが被水（本実施形態では、被塩水）しているか否かの判別の境界となるしきい値である。この二点鎖線にて示すしきい値は、実数部Ｒｅが大きくなるに従って虚数部Ｉｍが線形的に大きくなるような関係としている。

そして、図１０において、被塩水の場合には、しきい値より大きくなっている。一方被塩水以外、すなわち空席の場合、乗員（大人）が着席している場合、及び被純水且つ乗員が着席している場合には、しきい値より小さくなっている。従って、判別部７は、第二インピーダンスＺ２の実数部と虚数部の値から、シートが被水（被塩水）しているか否かを検出できる。

なお、本実施形態では、乗員検知モードにおいて、塩水ではない被純水の場合は、被水検知モードの検出によらず乗員判別が可能である。このため、本実施形態の被水検知モードでは、被塩水であるか否かを判別できるようしきい値を設定している。これにより、被塩水時においても、乗員検知モードにおける誤判定を防ぐことができる。なお、被水検知モードにおいても、しきい値を適切に設定することで、被塩水のみならず被純水であるか否かを判別することもできる。

次に、被水検知モードにおける被水検知回路の故障の有無の判別について、図１１〜１３を参照して説明する。ここでの故障とは、具体的に、メイン電極２１の分断、サブ電極２２の分断、メイン電極２１とガード電極２３間の短絡、メイン電極２１とサブ電極２２間の短絡、および、シートの大量被水である。ここで、被水検知モードにおける上記故障の検出結果である図１１〜１３において、横軸は第二インピーダンスＺ２の実数部（Ｒｅ）を、縦軸は第二インピーダンスＺ２の虚数部（Ｉｍ）を示す。

まず、メイン電極２１の分断、サブ電極２２の分断、およびメイン電極２１とガード電極２３間の短絡の場合について説明する。図１１に示すように、正常時には、実数部Ｒｅが２［１／ＭΩ］付近となり、虚数部Ｉｍが１４［１／ＭΩ］付近となる。一方、メイン電極２１の分断またはサブ電極２２の分断の場合には、実数部Ｒｅが１［１／ＭΩ］付近となり、虚数部Ｉｍが３［１／ＭΩ］付近となる。また、メイン電極２１とガード電極２３間の短絡の場合には、実数部Ｒｅが４［１／ＭΩ］付近となり、虚数部Ｉｍが４［１／ＭΩ］付近となる。

ここで、被水検知モードにおいて、虚数部しきい値が、正常時におけるシートが空席である場合の虚数部（１４［１／ＭΩ］）より小さい値に設定される。本実施形態では、Ｉｍ＝８［１／ＭΩ］を被水検知モードにおける虚数部しきい値としている。従って、正常時は、虚数部しきい値よりも上側に位置する。すなわち、正常時における虚数部が、虚数部しきい値より大きくなる。一方、メイン電極２１の分断、サブ電極２２の分断、およびメイン電極２１とガード電極２３間の短絡の場合には、虚数部しきい値よりも下側に位置する。すなわち、当該故障時における虚数部が、虚数部しきい値より小さくなる。従って、判別部７は、算出された第二インピーダンスＺ２の虚数部が虚数部しきい値より小さい場合、上記故障であると判別する。

すなわち、被水検知モードにおいて、判別部７は、算出された第二インピーダンスＺ２の虚数部に基づいて、メイン電極２１の分断、サブ電極２２の分断、およびメイン電極２１とガード電極２３間の短絡の何れかが発生したか否かを精度よく検出することができる。

続いて、メイン電極２１とサブ電極２２間の短絡、および、シートの大量被水の場合について説明する。図１２および図１３の点線に示すように、実虚成分算出部６には、予め被水検知モードにおける算出範囲（実数上限値および虚数上限値）が設定されている。なお、図１２については、測定値の表示上、対数グラフを用いている。そして、乗員検知モード時と同様、実虚成分算出部６は、第二インピーダンスＺ２の実数部が実数上限値を超えた場合、当該実数部を実数上限値として算出し、その虚数部が虚数上限値を超えた場合、当該虚数部を虚数上限値として算出する。本実施形態において、被水検知モードでは、実数上限値および虚数上限値が１５０［１／ＭΩ］に設定されている。

図１２および図１３に示すように、正常時には、上記同様、実数部Ｒｅが２［１／ＭΩ］付近となり、虚数部Ｉｍが１４［１／ＭΩ］付近となる。一方、メイン電極２１とサブ電極２２間の短絡の場合には、図１２に示すように、実数部Ｒｅが１００００［１／ＭΩ］付近となり、虚数部Ｉｍが１０００［１／ＭΩ］付近となる。これらは各上限値を超えているため、実数部Ｒｅが１５０［１／ＭΩ］、虚数部Ｉｍが１５０［１／ＭΩ］と算出される。

また、シートの大量被水の場合には、図１３に示すように、実数部Ｒｅが１８０［１／ＭΩ］付近となり、虚数部Ｉｍが６０［１／ＭΩ］付近となる。この場合、実虚成分算出部６は、実数部が実数上限値を超えているため、当該実数部を実数上限値１５０［１／ＭΩ］として算出する。

ここで、被水検知モードにおいて、実数部しきい値は、Ｒｅ＝１５０［１／ＭΩ］に設定されている。すなわち、実数部しきい値は、実数上限値である。正常時における実数部は実数部しきい値より小さくなり、メイン電極２１とサブ電極２２間の短絡またはシートの大量被水の場合には、実数部しきい値（実数上限値）上に位置する。すなわち、シートの大量被水時における実数部は、実数部しきい値以上となる。従って、判別部７は、算出された第二インピーダンスＺ２の実数部が実数部しきい値以上の場合、シートの大量被水であると判別する。

すなわち、本実施形態における被水検知モードでは、虚数部しきい値をＩｍ＝８［１／ＭΩ］とし、実数部しきい値を実数上限値Ｒｅ＝１５０［１／ＭΩ］とし、第二インピーダンスＺ２の実数部、虚数部に基づいて上記故障の判別を精度よく行っている。

なお、メイン電極２１とサブ電極２２間の短絡については、虚数部が虚数上限値Ｉｍ＝１５０［１／ＭΩ］を超えることによっても判別できる。つまり、判別部７は、さらに、虚数部が虚数上限値上にある場合にも、メイン電極２１とサブ電極２２間の短絡であると判別できる。すなわち、虚数上限値をさらに虚数部しきい値とし、虚数部が虚数部しきい値以上の場合、メイン電極２１とサブ電極２２間の短絡であると判別できる。これによれば、例えば、第二インピーダンスＺ２が各上限値上（Ｒｅ：１５０、Ｉｍ：１５０）に算出された場合を「メイン電極２１とサブ電極２２間の短絡」とし、実数上限値上のみに算出された場合を「シートの大量被水」とすることも可能である。

（４）静電容量式乗員検知システム１を用いたシステム全体の処理説明
次に、本実施形態における静電容量式乗員検知システム１を用いたシステム全体の処理について図１４および図１５を参照して説明する。図１４は、当該システムのメイン処理を示すフローチャートである。また、図１５は、通常処理の処理を示すフローチャートである。ここで、以下、乗員検知モードにおけるシートの大量被水を「第一の故障」と称する。また、乗員検知モードにおけるメイン電極２１の分断、およびメイン電極２１とガード電極２３間の短絡を「第二の故障」と称する。また、被水検知モードにおけるシートの大量被水、およびメイン電極２１とサブ電極２２間の短絡を「第三の故障」と称する。また、被水検知モードにおけるメイン電極２１の分断、サブ電極２２の分断、およびメイン電極２１とガード電極２３間の短絡を「第四の故障」と称する。

図１４に示すように、車両のイグニッション（ＩＧ）がＯＮされると静電容量式乗員検知システム１の動作が開始され、通常処理が行われる（Ｓ１）。

通常処理は、図１５に示すように、まず、切替部４によりモードが乗員検知モードに切り替えられる（Ｓ１０１）。続いて、上記した乗員検知モードにおける乗員の判別（乗員検知判別処理）が行われる（Ｓ１０２）。ここで、まず、第一の故障の有無が判別される（Ｓ１０３）。第一の故障が検出された場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、故障フラグがＯＮされ（Ｓ１０５）、通常処理は終了する。第一の故障が検出されなかった場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、第二の故障の有無が判別される（Ｓ１０４）。第二の故障が検出された場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、故障フラグがＯＮされ（Ｓ１０５）、通常処理は終了する。第二の故障が検出されなかった場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、乗員の有無が判別される（Ｓ１０６）。

ここで、乗員が検出されなかった場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、通常処理は終了する。一方、乗員が検出された場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、その情報は、乗員検知ＥＣＵ１５からエアバッグＥＣＵ１６に伝えられ、エアバッグ１７の袋体の展開許可状態とする。すなわち、エアバッグ１７の袋体の展開許可状態において、車両が衝突した場合には、エアバッグ１７の袋体を展開することになる。続いて、通常処理の開始後、予め設定された時間、すなわち、乗員検知ＥＣＵ１５に任意に設定した時間（以下、「設定時間」と称する）を経過したか否かを判別する（Ｓ１０７）。ここで、設定時間を経過していない場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、検出された情報をエアバッグＥＣＵに伝えつつ、再度、乗員検知モードにおける乗員検知判別処理（Ｓ１０２）に戻る。

そして、乗員が検出され（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、設定時間が経過した後（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）に、切替部４により乗員検知モードから被水検知モードへと切り替えられる（Ｓ１０８）。続いて、上記した被水検知モードにおける被水の判別（被水検知判別処理）を実行する（Ｓ１０９）。ここで、まず、第三の故障の有無が判別される（Ｓ１１０）。第三の故障が検出された場合（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、故障フラグがＯＮされ（Ｓ１１２）、通常処理は終了する。第三の故障が検出されなかった場合（Ｓ１１０：Ｎｏ）、第四の故障の有無が判別される（Ｓ１１１）。第四の故障が検出された場合（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）、故障フラグがＯＮされ（Ｓ１１２）、通常処理は終了する。第四の故障が検出されなかった場合（Ｓ１１１：Ｎｏ）、被水の有無が判別される（Ｓ１１３）。

ここで、被水が検知された場合（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、被水フラグがＯＮされ（Ｓ１１５）、通常処理は終了する。この被水フラグは、乗員の判別の際に、被水していると認知させ、その影響を考慮して乗員の判別をするために用いられる。特に本実施形態では、被塩水を検出し、その情報（被水フラグＯＮ）を乗員の判別に影響させる。一方、被水が検知されなかった場合（Ｓ１１３：Ｎｏ）、被水フラグをＯＦＦとし（Ｓ１１４）、通常処理は終了する。

続いて、図１４に戻り説明する。通常処理の後、故障フラグがＯＮされているか否かを判別する（Ｓ２）。そして、故障フラグがＯＮの場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、乗員検知ＥＣＵ１５は、アラームランプを点灯させ（Ｓ４）、静電容量式乗員検知システム１の動作を終了させる。故障フラグがＯＮされていない場合（Ｓ２：Ｎｏ）、イグニッションがＯＦＦであるか否かを判別する（Ｓ３）。イグニッションがＯＮの場合（Ｓ３：Ｎｏ）、Ｓ１の通常処理に戻り、処理を繰り返す。一方、イグニッションがＯＦＦの場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、静電容量式乗員検知システム１は終了する。なお、故障フラグを故障（第一から第四の故障）毎に設定することにより、各故障を識別することも可能である。

以上、記述したとおり、本実施形態の静電容量式乗員検知システム１は、乗員検知モードにおいて、第一の故障および第二の故障を精度よく判別でき、被水検知モードにおいて、第三の故障および第四の故障を精度よく判別できる。また、乗員保護システム１００は、上記判別結果を用いることができるため、故障等による誤作動を抑制し、精度よく乗員保護装置を制御することが可能となる。

なお、各モードにおいて、電極の分断およびメイン電極２１とガード電極２３間の短絡の有無の判別は、虚数部のみに基づいて判別可能であるが、実数部と虚数部に基づいて判別してもよい。また、各モードにおけるシートの大量被水の有無の判別は、実数部のみに基づいて判別可能であるが、実数部と虚数部に基づいて判別してもよい。上記した故障等の判別精度は、それぞれ算出される各インピーダンスの実数部および虚数部に基づいて判別することにより、より向上する。また、乗員の判別および被水の判別は、上記に限られるものではなく、例えば従来の判別方法（電流値等に基づいた判別）を用いてもよい。また、静電容量式乗員検知システム１の適応は、上記乗員保護システム１００に限定されるものではない。

車両のシートに静電容量式乗員検知システム１を配置した状態を示す図である。 図１をさらに詳細に示した図である。 センサ部２及びコネクタ部３の模式上面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）乗員検知モードにおける回路構成図である。（ｂ）被水検知モードにおける回路構成図である。 インピーダンスＺのＩｍ−Ｒｅ特性を示す図である。 乗員検知モードにおける検出結果を示す図である。 乗員検知モードにおけるメイン電極２１の分断およびメイン電極２１とガード電極２３間の短絡検出結果を示す図である。 乗員検知モードにおけるシートの大量被水検出結果を示す図である。 被水検知モードにおける被水の検出結果を示す図である。 被水検知モードにおけるメイン電極２１の分断、サブ電極２２の分断、およびメイン電極２１とガード電極２３間の短絡検出結果を示す図である。 被水検知モードにおけるメイン電極２１とサブ電極２２間の短絡検出結果を示す図である。 被水検知モードにおけるシートの大量被水検出結果を示す図である。 メイン処理を示すフローチャートである。 通常処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１：静電容量式乗員検知システム、１００：乗員保護システム、
２：センサ部、２１：メイン電極、２２：サブ電極、２３：ガード電極、
２８ａ：メイン配線部、２８ｂ：サブ配線部、
３：コネクタ部、
４：切替部、４１：第一スイッチ、４２：第二スイッチ、
５：インピーダンス算出部、
５１：電圧検出部、５２：電流検出部、５３：インピーダンス演算部、
６：実虚成分算出部、７：判別部、８：電源部、
９：座面部、１０：背もたれ部、１１：シートフレーム、１２：車両ボディ、
１４：インピーダンス検出部、１５：乗員検知ＥＣＵ、
１６：エアバッグＥＣＵ、１７：エアバッグ

Claims (20)

1. 交流電圧を発生する電源部と、
   車両のシートに配置されるメイン電極と、
   前記電源部と前記メイン電極とをつなぐメイン配線部と、
   車両接地に導通するシートフレームと前記メイン電極との間に前記メイン電極に離隔して対向配置されるガード電極と、
   前記メイン電極と前記ガード電極とを同電位とし前記メイン電極と前記車両接地に導通する車両ボディとの間に電界を形成する乗員検知モードにおいて、前記メイン電極と前記車両ボディまでのメインボディ間インピーダンスを含む第一インピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、
   前記インピーダンス算出部で算出された前記第一インピーダンスに基づいて前記第一インピーダンスの実数部及び虚数部を算出する実虚成分算出部と、
   前記実虚成分算出部で算出された前記第一インピーダンスの前記虚数部に基づいて、前記メイン電極の分断、または、前記メイン電極と前記ガード電極間の短絡の有無を判別する故障判別部と、
   前記乗員検知モードにおいて前記第一インピーダンスに基づいて前記シートの乗員を判別する乗員判別部と、
   を備えることを特徴とする静電容量式乗員検知システム。
2. 前記故障判別部は、さらに、前記実虚成分算出部で算出された前記第一インピーダンスの前記実数部に基づいて、前記メイン電極の分断、または、前記メイン電極と前記ガード電極間の短絡の有無を判別する請求項１記載の静電容量式乗員検知システム。
3. 前記故障判別部は、前記乗員検知モードにおいて前記実虚成分算出部で算出された前記第一インピーダンスの前記虚数部が、予め設定された虚数部しきい値より小さい場合、前記メイン電極の分断、または、前記メイン電極と前記ガード電極間の短絡であると判別する請求項１または２に記載の静電容量式乗員検知システム。
4. 交流電圧を発生する電源部と、
   車両のシートに配置されるメイン電極と、
   前記電源部と前記メイン電極とをつなぐメイン配線部と、
   車両接地に導通するシートフレームと前記メイン電極との間に前記メイン電極に離隔して対向配置されるガード電極と、
   前記メイン電極と前記ガード電極とを同電位とし前記メイン電極と前記車両接地に導通する車両ボディとの間に電界を形成する乗員検知モードにおいて、前記メイン電極と前記車両ボディまでのメインボディ間インピーダンスを含む第一インピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、
   前記インピーダンス算出部で算出された前記第一インピーダンスに基づいて前記第一インピーダンスの実数部及び虚数部を算出する実虚成分算出部と、
   前記実虚成分算出部で算出された前記第一インピーダンスの前記実数部に基づいて、前記シートの大量被水の有無を判別する故障判別部と、
   前記乗員検知モードにおいて前記第一インピーダンスに基づいて前記シートの乗員を判別する乗員判別部と、
   を備えることを特徴とする静電容量式乗員検知システム。
5. 前記故障判別部は、さらに、前記実虚成分算出部で算出された前記第一インピーダンスの前記虚数部に基づいて、前記シートの大量被水の有無を判別する請求項４記載の静電容量式乗員検知システム。
6. 前記故障判別部は、さらに、前記実虚成分算出部で算出された前記第一インピーダンスの前記実数部が、予め設定された実数部しきい値以上の場合、前記シートの大量被水であると判別する請求項４または５に記載の静電容量式乗員検知システム。
7. 前記実虚成分算出部は、前記実数部を算出する範囲が設定され、前記第一インピーダンスの前記実数部が前記範囲の実数上限値を超えた場合、前記第一インピーダンスの前記実数部を前記実数上限値として算出し、
   前記実数部しきい値は、前記実数上限値に設定される請求項６に記載の静電容量式乗員検知システム。
8. 交流電圧を発生する電源部と、
   車両のシートに配置されるメイン電極と、
   前記電源部と前記メイン電極とをつなぐメイン配線部と、
   車両接地に導通するシートフレームと前記メイン電極との間に前記メイン電極に離隔して対向配置されるガード電極と、
   前記メイン電極と離隔し、前記メイン電極に隣り合うように配置されるサブ電極と、
   前記メイン電極と前記ガード電極とを同電位とし前記メイン電極と前記車両接地に導通する車両ボディとの間に電界を形成する乗員検知モードにおいて、前記メイン電極と前記車両ボディまでのメインボディ間インピーダンスを含む第一インピーダンスを算出し、前記メイン電極と前記サブ電極との間に電界を形成する被水検知モードにおいて、前記メイン電極と前記サブ電極までのメインサブ間インピーダンスを含む第二インピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、
   前記インピーダンス算出部で算出された前記第二インピーダンスに基づいて前記第二インピーダンスの実数部及び虚数部を算出する実虚成分算出部と、
   前記実虚成分算出部で算出された前記第二インピーダンスの前記虚数部に基づいて、前記メイン電極の分断、前記サブ電極の分断、または、前記メイン電極と前記ガード電極間の短絡の有無を判別する故障判別部と、
   前記乗員検知モードにおいて、前記第一インピーダンスに基づいて前記シートの乗員を判別する乗員判別部と、
   を備えることを特徴とする静電容量式乗員検知システム。
9. 前記故障判別部は、さらに、前記実虚成分算出部で算出された前記第二インピーダンスの前記実数部に基づいて、前記メイン電極の分断、前記サブ電極の分断、または、前記メイン電極と前記ガード電極間の短絡の有無を判別する請求項８記載の静電容量式乗員検知システム。
10. 前記故障判別部は、前記被水検知モードにおいて前記実虚成分算出部で算出された前記第二インピーダンスの前記虚数部が、予め設定された虚数部しきい値より小さい場合、前記メイン電極の分断、前記サブ電極の分断、または、前記メイン電極と前記ガード電極間の短絡であると判別する請求項８または９に記載の静電容量式乗員検知システム。
11. 交流電圧を発生する電源部と、
    車両のシートに配置されるメイン電極と、
    前記電源部と前記メイン電極とをつなぐメイン配線部と、
    車両接地に導通するシートフレームと前記メイン電極との間に前記メイン電極に離隔して対向配置されるガード電極と、
    前記メイン電極と離隔し、前記メイン電極に隣り合うように配置されるサブ電極と、
    前記メイン電極と前記ガード電極とを同電位とし前記メイン電極と前記車両接地に導通する車両ボディとの間に電界を形成する乗員検知モードにおいて、前記メイン電極と前記車両ボディまでのメインボディ間インピーダンスを含む第一インピーダンスを算出し、前記メイン電極と前記サブ電極との間に電界を形成する被水検知モードにおいて、前記メイン電極と前記サブ電極までのメインサブ間インピーダンスを含む第二インピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、
    前記インピーダンス算出部で算出された前記第二インピーダンスに基づいて前記第二インピーダンスの実数部及び虚数部を算出する実虚成分算出部と、
    前記実虚成分算出部で算出された前記第二インピーダンスの前記実数部に基づいて、前記シートの大量被水の有無を判別する故障判別部と、
    前記乗員検知モードにおいて、前記第一インピーダンスに基づいて前記シートの乗員を判別する乗員判別部と、
    を備えることを特徴とする静電容量式乗員検知システム。
12. 前記故障判別部は、さらに、前記実虚成分算出部で算出された前記第二インピーダンスの前記虚数部に基づいて、前記シートの大量被水の有無を判別する請求項１１記載の静電容量式乗員検知システム。
13. 前記故障判別部は、さらに、前記被水検知モードにおいて前記実虚成分算出部で算出された前記第二インピーダンスの前記実数部が、予め設定された実数部しきい値以上の場合、前記シートの大量被水であると判別する請求項１１または１２に記載の静電容量式乗員検知システム。
14. 前記実虚成分算出部は、前記実数部を算出する範囲が設定され、前記第二インピーダンスの前記実数部が前記範囲の実数上限値を超えた場合、前記第二インピーダンスの前記実数部を前記実数上限値として算出し、
    前記実数部しきい値は、前記実数上限値に設定される請求項１３に記載の静電容量式乗員検知システム。
15. 交流電圧を発生する電源部と、
    車両のシートに配置されるメイン電極と、
    前記電源部と前記メイン電極とをつなぐメイン配線部と、
    車両接地に導通するシートフレームと前記メイン電極との間に前記メイン電極に離隔して対向配置されるガード電極と、
    前記メイン電極と離隔し、前記メイン電極に隣り合うように配置されるサブ電極と、
    前記メイン電極と前記ガード電極とを同電位とし前記メイン電極と前記車両接地に導通する車両ボディとの間に電界を形成する乗員検知モードにおいて、前記メイン電極と前記車両ボディまでのメインボディ間インピーダンスを含む第一インピーダンスを算出し、前記メイン電極と前記サブ電極との間に電界を形成する被水検知モードにおいて、前記メイン電極と前記サブ電極までのメインサブ間インピーダンスを含む第二インピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、
    前記インピーダンス算出部で算出された前記第二インピーダンスに基づいて前記第二インピーダンスの実数部及び虚数部を算出する実虚成分算出部と、
    前記実虚成分算出部で算出された前記第二インピーダンスの前記実数部および前記虚数部の少なくとも一方に基づいて、前記メイン電極と前記サブ電極間の短絡の有無を判別する故障判別部と、
    前記乗員検知モードにおいて、前記第一インピーダンスに基づいて前記シートの乗員を判別する乗員判別部と、
    を備えることを特徴とする静電容量式乗員検知システム。
16. 前記故障判別部は、さらに、前記被水検知モードにおいて前記実虚成分算出部で算出された前記第二インピーダンスの前記実数部が、予め設定された実数部しきい値以上の場合、前記メイン電極と前記サブ電極間の短絡であると判別する請求項１５に記載の静電容量式乗員検知システム。
17. 前記実虚成分算出部は、前記実数部を算出する範囲が設定され、前記第二インピーダンスの前記実数部が前記範囲の実数上限値を超えた場合、前記第二インピーダンスの前記実数部を前記実数上限値として算出し、
    前記実数部しきい値は、前記実数上限値に設定される請求項１６に記載の静電容量式乗員検知システム。
18. 前記故障判別部は、さらに、前記被水検知モードにおいて前記実虚成分算出部で算出された前記第二インピーダンスの前記虚数部が、予め設定された虚数部しきい値以上の場合、前記メイン電極と前記サブ電極間の短絡であると判別する請求項１５〜１７の何れか一項に記載の静電容量式乗員検知システム。
19. 前記実虚成分算出部は、前記虚数部を算出する範囲が設定され、前記第二インピーダンスの前記虚数部が前記範囲の虚数上限値を超えた場合、前記第二インピーダンスの前記虚数部を前記虚数上限値として算出し、
    前記虚数部しきい値は、前記虚数上限値に設定される請求項１８に記載の静電容量式乗員検知システム。
20. 請求項１〜１９の何れか一項に記載の静電容量式乗員検知システムと、
    前記静電容量式乗員検知システムの判別結果に基づいて乗員保護装置を制御する制御装置と、
    を備えることを特徴とする乗員保護システム。

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