JP4892597B2 - 乗員検知システム - Google Patents
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- B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
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Description
乗員検知を行うセンシング方式としては、乗員の体重をセンシングする重量センサ、圧電センサを利用するセンシング方式と、乗客の体格、すなわち表面積をセンシングする容量センサを利用するセンシング方式に大別される。
図7(a)は、このうち、センシング方式として、容量センサを利用するセンシング方式を用いた乗員検知システムの原理を示す図である。この方式は、シ−トに配置されたアンテナ電極に微弱電界(Electric Field:EF)を発生させ、電極と被測定物の表面に電荷を生じさせる。これにより、電極と被測定物の表面は容量結合となり、体格・着席状況で変化する容量変化を、変位電流の変化として捉えることができるものである。
例えば、特許文献1においては、シートの背面にアンテナ電極を複数個、所定の間隔で配置する技術が開示されている(特許文献1の図1参照)。
例えば、特許文献2には、乗員のシ−トへの着席の有無の判定結果と、シ−トベルトの装着状況の検出結果とに基づいて警告灯を表示させるように制御する乗員検知システムに関する技術が開示されている(特許文献2の図3参照)。
そこで、本発明の乗員検知システムは、乗員判定において、アンテナ電極と判定回路との間の結線を少なくできる乗員検知システムを提供することを課題とする。
図1及び図2は、本発明の実施形態に係る乗員検知ステムのシート及びセンサの配置を示した図である。以下の説明においては、図1に示すように、本発明の乗員検知システムが対象とする車の全座席は、運転席5、助手席6、後部右席7及び後部左席8からなり、運転席5にはシートの背面にセンサ54b及び54c、助手席6、後部右席7及び後部左席8各々には、それぞれ座面にセンサ64a、背面にセンサ64b及び64c、座面にセンサ74a、背面にセンサ74b及び74c、座面にセンサ84a、背面にセンサ84b及び84cが設けられているものとして説明する。なお、センサは、導電性の布地、細い金属線を織り込んだもの、或いはフィルム基材に導電性の印刷を施したもの等によって構成されている。
図2において、マスター判定部10は、例えば、エアバックコントローラ装置であり、或いは電子制御装置(ECU)などの個別の装置を適用することもできる。マスター判定部10は、各アンテナ電極に流れる電流に関連する信号デ−タと、予め記憶されている乗員の着席状況に関連するしきい値デ−タとを比較することにより、乗員の着席状況を判定する制御部を有する。
ここで、マスター判定部10と、各サテライトセンサ回路部は、電源供給ラインVDDL及び接地ラインVSSLの2線により結線される。
バックルスイッチのオン/オフ状況、すなわち、シートベルトの装着/非装着により、H/Lレベルの信号を各サテライトセンサ回路部へ出力する。
アドレスコントロール回路11aは、判定回路20により制御され、運転席5、助手席6、後部右席7及び後部左席8に設けられた全てのセンサに対応してそれぞれ割り当てられたアドレスを示す信号(アドレスコントロール信号)を、同期加算回路11bに対して出力する。
電流−電圧変換回路15aは、電源供給ラインVDDLへ流れる変調電流を、信号データ(パルス信号)へと変換する回路である。また、ピーク検出回路15bは、電流−電圧変換回路15aにより変換されたパルス信号からピーク電圧レベルを検出する回路であり、その出力(ピーク電圧)を判定回路20へ出力する。
伝送通信回路24は、判定回路20から通信開始信号が入力され、この信号に基づいて、車体速度検出回路53、不図示の警告灯、警告音発生器等との間で、通信を行う回路である。表示・音響駆動回路26は、判定回路20から駆動開始信号が入力され、この信号に基づいて、不図示の警告灯、警告音発生器を駆動し、シートベルト非装着を乗員に了知させる回路である。
なお、電源供給回路22は、マスター判定部10内の各回路に電源を供給する回路である。
電圧レベル検知回路32は、マスター判定部10が電源供給ラインVDDLへ供給する電圧レベルを検知して、自己が属するサテライトセンサ回路部63aが選択されたかどうかを判定する回路である。サテライトセンサ回路部63aの電圧レベル検知回路32は、例えば、他のサテライトセンサ回路部との区別を行うため、予めしきい値電圧として下限値に5.5V、上限値に5.7Vが設定されており、上記例でマスター判定部10が電源供給ラインVDDLへ5.6Vを供給した場合、自己が選択されたと判定する。なお、他のサテライトセンサ回路部の電圧レベル検知回路32も、それぞれ互いに異なるしきい値電圧が設定されており、1つのサテライトセンサ回路部が選択されている期間、他のサテライトセンサ回路部が選択されることはない。
電界発生部34(自励発振回路34aと変調電流切替回路SW2)は、サテライトセンサ回路部63aに設けられたセンサの電極(アンテナ電極)の周辺に微弱電界を発生させる回路であり、自励発振回路34aと変調電流切替回路SW2から構成される。
また、サテライトセンサ回路部63aには、バックルスイッチ回路65が接続されている。バックルスイッチ回路65は、各シートに対応して設けられ(この場合は助手席6)、その乗員がシートベルトを装着している場合、Hレベルの選択信号BSWを、シートベルト非装着の場合、Lレベルの選択信号BSWを、変調電流切替回路SW2に対して出力する。
図4において、TH時間規定部41は、オペアンプOPの反転入力端子(−)にダイオードD1を介して接続され、TL時間規定部42は、同じくオペアンプOPの反転入力端子(−)にダイオードD2を介して接続される。このTH時間規定部41が備える容量が、基準容量CH(第1の基準容量)であり、後述するように自励発振器の充電時間を決定する。また、TL時間規定部42が備える容量が、基準容量CL(第2の基準容量)であり、センサ64aを介して接続される容量COB(乗員の着席により変化する容量)とともに、後述するように自励発振器の放電時間を決定する。
以下、オペアンプOPの吸い込み電流(図4における変調電流Iv)と時間との関係を示す図5を用いて、サテライトセンサ回路部63aの動作説明を行う。
図4において、サテライトセンサ回路部63aが選択される場合、選択信号SELはHレベルとなり、電源供給ラインVDDLと、電界発生部34の内部電源供給ラインVDDLSは接続され、オペアンプOPを含む自励発振器が発振動作を開始する。
ここで、TL時間規定部42の基準容量CL及び容量COBは、ノードN1から抵抗R4及びダイオードD4を介して、すなわち図中の経路p2を介して充電されるので、その充電時間は基準容量CHの充電時間に比べ短く、充電時間を決定するのはTH時間規定部41の基準容量CHである。
このようにして、自励発振回路34aは、電源供給ラインVDDLを介してマスター判定部10から電圧が供給されている期間において、上記の周期で発振を続ける。
すなわち、切替回路SW2は、シートベルトの装着/非装着により、変調電流Ivの絶対値を、装着の場合の方が非装着の場合に比べて大きくなるように変化させる。従って、変位電流Iv(電流信号)の振幅は、シートベルトの装着/非装着により異なるものとなる。
以上をまとめると、変調電流Iv(電流信号)の周期は、自励発振回路34aが基準容量CH(第1の基準容量)を充電する充電期間と、自励発振回路34aが基準容量CL(第2の基準容量)及び乗員の着席により変化する容量COBを放電する放電期間との和を一周期とする。また、変調電流Iv(電流信号)の振幅は、シートベルトの装着/非装着により変化する。そして、マスター判定部10は、上記周期及び振幅に基づいて、シートに着席した乗員の着席状況、シートに着席した乗員のシートベルト装着の有無を判定する。
また、カウンタ回路15cは、基準パルス発生回路15dのパルスによって、電圧レベルがHレベルの期間(期間TL)をカウントする。具体的には、1つのサテライトセンサ回路部が選択される期間よりも短い一定の期間を全体期間として、その期間に基準パルス発生回路15dで所定数のパルス(総パルス数CTAとする)を発生させる。カウンタ回路15cは、総パルス数CTAのうち、電圧レベルがHレベルである全てTLの期間におけるパルス数(可変パルス数CTLとする)をカウントする。
カウンタ回路15cは、総パルス数CTA及び可変パルス数CTL(信号データ)を、判定回路20に対して出力する。
なお、上記説明においては、1つのセンサについて、しきい値を設定し判定を行っているが、1つのシートに対してセンサが複数個設けられている本実施形態においては、複数個のセンサから得られる信号データ(パルス数)の総和に対して、座席毎にしきい値を設定し、シートの着席状況を判定してもよい。また、シートの座面に設けられたアンテナ電極(上記例ではセンサ64a)に対応する信号データと、シートの背面に設けられたアンテナ電極(上記例ではセンサ64b及びセンサ64c)各々に対応する信号データの総和に対して設定することも可能である。この場合、2軸(X軸及びY軸とする)のグラフ上において、座面に対応する信号データをX軸に、背面に対応する信号データの総和をY軸に、実験等を行うことによりプロットし、大人の乗員、子供の乗員の分布の傾向を調べ、その境界にあたる2次元近似曲線を求め、その曲線を大人の乗員と子供の乗員の間のしきい値と設定することも可能である。また、子供の乗員の分布領域と子供の乗員の分布がない領域との間に、2次元近似曲線を引き、その曲線を「空席」と子供の乗員の間のしきい値と設定することも可能である。また、座席毎に、複数のセンサの情報を、複数次元において、着席状況を判定することも可能である。例えば、本実施形態における助手席、後部席は3つのセンサを備えているので、3次元において、着席状況を判定してもよいし、より着席状況を正確に把握すべく4以上のセンサを備える場合は、4以上の複数次元において、着席状況を判定してもよい。
なお、乗員判定の際のしきい値は、カウント数の値が、自励発振回路34aの周期により決まるので、サテライトセンサ回路部毎の異なる動作電圧に対応した依存性をもたせる必要はなく、シートの想定される状況に応じて設定しておけばよい。
すなわち、判定回路20は、電流検出部15から入力されるカウント数と電圧レベルという2つの信号データにより、乗員判定とシートベルト装着/非装着の判定を行う。
まず、イグニッションスイッチをオンにし、処理がスタートする。「イニシャライズ」ステップで判定回路20を含むマスター判定部10などをイニシャライズし、「初期診断」ステップに進む。「初期診断」ステップでは、判定回路20と車体速度検出回路53、警告灯,警告音発生器などとの通信系にかかる初期診断を行う。「信号検出」では、各サテライトセンサ回路部が、電源供給ラインVDDLに流す変調電流(電流信号)が電流検出部15によって検出され、電圧変換される。この変換された電圧(パルス信号)は、ピーク検出回路15b、カウンタ回路15cにより、データ信号(電圧値、カウント値)とされ、判定回路20に取り込まれる。
また、電流検出部15は、直接的にアンテナ電極に流れる電流を検出する電流検出回路はもちろんのこと、流れる電流に関連性を有する電圧,波形などの情報に基づいて間接的に検出する回路も含まれる。さらに、乗員判定は、予め判定回路20に格納されているしきい値データと現実のアンテナ電極に流れる電流に関連する信号デ−タとの比較の他に、乗員のシ−トへの各種着席パタ−ン,着席姿勢などに関するデ−タを予め格納しておき、これとの比較によって、乗員の着席の有無,乗員が大人であるか否かなどの判定を行うこともできる。また、本発明の乗員検知システムは、判定回路20において、乗員の着席状況の判定を行うので、この判定結果を、エアバック装置のエアバックを展開可能な状態または展開不可能な状態のいずれか一方にセットする制御情報とすることができるので、フロント、サイドのエアバック装置を全席に搭載した自動車における乗員検知システムとして利用することも勿論可能である。
Claims (9)
- シートの座面又は背面、或いは前記座面と前記背面の両方に配置された少なくとも一つ以上のアンテナ電極と、前記アンテナ電極の周辺に微弱電界を発生させ、この電界に基づいて電流信号を出力する電界発生部と、を有するサテライトセンサ回路部と、
前記電流信号の変化を検出する電流検出部と、前記電流検出部から取り込まれたアンテナ電極に発生した電界に基づいて流れる電流信号に関連する信号デ−タと、予め記憶されている乗員の着席状況に関連するしきい値デ−タとを比較することにより、乗員の着席状況を判定する制御部と、を有するマスター判定部と、を備え、
前記サテライトセンサ回路部と前記マスター判定部は、電源供給ラインと接地ラインの2線で接続され、
前記電界発生部は、前記マスター判定部から前記電源供給ラインへ供給される電圧により微弱電界を発生し、前記電源供給ラインへ前記電流信号を出力することを特徴とする乗員検知システム。 - 前記マスター判定部は、前記アンテナ電極のアドレスを示す信号に同期して前記電源供給ラインへ供給する電圧を発生する電圧変調回路を有し、
前記サテライトセンサ回路部は、前記電源供給ラインへ供給される電圧レベルに応じて、自己が選択されたことを示す選択信号を発生する電圧レベル検知回路を有し、
前記電界発生部は、前記選択信号の発生により前記電源供給ラインへ接続され、前記アンテナ電極に微弱電界を発生させて、予め設定された基準容量と、アンテナ電極が発生させた微弱電界に基づいて乗員の着席により変化する容量と、により定まる周期により、前記電源供給ラインへ流れる電流信号の周期を変化させる自励発振回路を備え、
前記制御部は、前記電流信号の周期に基づいて前記シートに着席した乗員の着席状況を判定することを特徴とする請求項1に記載の乗員検知システム。 - 前記電流信号の周期は、前記自励発振回路が第1の基準容量を充電する充電期間と、前記自励発振回路が第2の基準容量及び前記乗員の着席により変化する容量を放電する放電期間との和を一周期とし、
前記制御部は、前記一周期により、あるいは、前記充電期間または前記放電期間のいずれか一方の前記一周期に対する比率により、前記シートに着席した乗員の着席状況を判定することを特徴とする請求項2に記載の乗員検知システム。 - 前記電界発生部は、シートベルト装着の有無を示す信号が入力され、当該信号の電圧レベルにより前記電流信号の振幅を変化させ、
前記制御部は、前記電流信号の振幅により前記シートに着席した乗員のシートベルト装着の有無を判定することを特徴とする請求項1から請求項3いずれか1項に記載の乗員検知システム。 - 前記制御部は、乗員の着席状況の判定結果と、シートベルト装着の有無の判定結果とに基づいて、視覚警告または音響警告を行うように制御することを特徴とする請求項4記載の乗員検知システム。
- 前記制御部は、乗員の着席状況の判定結果に基づいて、エアバック装置のエアバックを展開可能な状態または展開不可能な状態のいずれか一方にセットすることを特徴とする請求項1から請求項5いずれか1項に記載の乗員検知システム。
- 前記電源供給ラインと接地ラインの2線は、導体と前記導体を被覆する絶縁体から構成される絶縁電線であることを特徴とする請求項1から請求項6いずれか1項に記載の乗員検知システム。
- 前記アンテナ電極は、絶縁性のフィルム基材に導電塗料を印刷して形成されたアンテナ電極であることを特徴とする請求項1から請求項7いずれか1項に記載の乗員検知システム。
- 前記サテライトセンサ回路部は、前記アンテナ電極とともに前記フィルム基材に実装され、前記フィルム基材においては、回路部品が、導電塗料で形成された印刷配線で接続されていることを特徴とする請求項8記載の乗員検知システム。
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