JP5138484B2 - 挟み込み検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、挟み込み検出装置に関し、特に、静電容量を利用して人体の挟み込みを検出する挟み込み検出装置に関する。

車両のパワースライドドアには、静電容量方式の挟み込みセンサーが設けられ、人体等の挟み込みを感知したときは、パワースライドドアを反転させて挟み込みを回避するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

静電容量方式の挟み込みセンサーの一種に、可撓性の中空の電極の内側にもう１つの電極を設けたものがある。この挟み込みセンサーは、素肌の人体が外側電極に接触したときの静電容量の変化に基づいて挟み込みを感知するとともに、着衣の人体の挟み込みによって変形した外側電極が内側電極に接触したときの静電容量の変化に基づいて挟み込みを感知するようにもなっている（例えば、特許文献２参照）。

他の方式の挟み込みセンサーとしては、抵抗方式の挟み込みセンサーが利用される。抵抗方式の挟み込みセンサーは、可撓性のチューブの内壁に複数の導体を対向的に配置したものとなっており、挟み込みに伴うチューブの変形によって導体同士が接触したときの抵抗変化を利用する。このような挟み込みセンサーが、ドア本体側またはドアオープニング側に設けられる(例えば、特許文献３参照)。
特開２００４−２１９３１１号公報（段落番号００１５−００１６、図１，２） 特開２００７−１０８００３号公報（段落番号００３３−００３９、００４２−００４３、００４５−００４８、図３，４，５） 特開平１１−１８２１３６号公報（段落番号００３７、図１，２）

静電容量方式の挟み込みセンサーにおいては、水の付着と人体の接触とを区別することが困難である。その他の水分、例えば、塩化カルシウム溶液や塩水等が付着したときも同様である。

そこで、本発明の目的は、センサーへの水分の付着を人体の接触とは区別できる挟み込み検出装置を実現することである。ここで、水分とは、人体との区別が困難な水やその他の水分の総称である。

課題を解決するための手段としての請求項１に係る発明は、人体との接触によって静電容量が変化するとともに断線時に高抵抗となり短絡時に低抵抗となるセンサーと、前記センサーの静電容量を検出する静電容量検出手段と、前記センサーの抵抗を検出する抵抗検出手段と、前記静電容量検出手段の静電容量検出信号に基づく挟み込み判定と前記抵抗検出手段の抵抗検出信号に基づく挟み込み判定をそれぞれ行う判定手段と、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定の結果と前記抵抗検出信号に基づく挟み込み判定の結果を利用して前記センサーへの水分の付着を人体の挟み込みとは区別する区別手段を具備することを特徴とする挟み込み検出装置である。

課題を解決するための手段としての請求項２に係る発明は、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定は、前記静電容量検出信号に対して設定された絶対的な閾値に基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載の挟み込み検出装置である。

課題を解決するための手段としての請求項３に係る発明は、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定は、前記静電容量検出信号に対して設定された相対的な閾値に基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載の挟み込み検出装置である。

課題を解決するための手段としての請求項４に係る発明は、前記センサーへの水分の付着が区別されたとき、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定を禁止する判定禁止手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の挟み込み検出装置である。

課題を解決するための手段としての請求項５に係る発明は、前記判定禁止手段は、前記センサーへの水分の付着が区別されずかつ前記抵抗検出信号が高抵抗検出信号と低抵抗検出信号のいずれでもないときのみ、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定を許可することを特徴とする請求項４に記載の挟み込み検出装置である。

課題を解決するための手段としての請求項６に係る発明は、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定は、前記静電容量検出信号に対して設定された絶対的な閾値に基づいて行われることを特徴とする請求項５に記載の挟み込み検出装置である。

課題を解決するための手段としての請求項７に係る発明は、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定は、前記静電容量検出信号に対して設定された相対的な閾値に基づいて行われることを特徴とする請求項５に記載の挟み込み検出装置である。

請求項１に係る発明によれば、挟み込み検出装置は、人体との接触によって静電容量が変化するとともに断線時に高抵抗となり短絡時に低抵抗となるセンサーと、前記センサーの静電容量を検出する静電容量検出手段と、前記センサーの抵抗を検出する抵抗検出手段と、前記静電容量検出手段の静電容量検出信号に基づく挟み込み判定と前記抵抗検出手段の抵抗検出信号に基づく挟み込み判定をそれぞれ行う判定手段と、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定の結果と前記抵抗検出信号に基づく挟み込み判定の結果を利用して前記センサーへの水分の付着を人体の挟み込みとは区別する区別手段を具備するので、センサーへの水分の付着を人体の接触とは区別できる挟み込み検出装置を実現することができる。

請求項２に係る発明によれば、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定は、前記静電容量検出信号に対して設定された絶対的な閾値に基づいて行われるので、閾値設定を簡素化することができる。

請求項３に係る発明によれば、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定は、前記静電容量検出信号に対して設定された相対的な閾値に基づいて行われるので、閾値設定を適正化することができる。

請求項４に係る発明によれば、挟み込み検出装置は、前記センサーへの水分の付着が区別されたとき、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定を禁止する判定禁止手段を具備するので、挟み込み検出を確実化することができる。

請求項５に係る発明によれば、前記判定禁止手段は、前記センサーへの水分の付着が区別されずかつ前記抵抗検出信号が高抵抗検出信号と低抵抗検出信号のいずれでもないときのみ、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定を許可するので、静電容量方式による挟み込み検出を正確化することができる。

請求項６に係る発明によれば、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定は、前記静電容量検出信号に対して設定された絶対的な閾値に基づいて行われるので、閾値設定を簡素化することができる。

請求項７に係る発明によれば、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定は、前記静電容量検出信号に対して設定された相対的な閾値に基づいて行われるので、閾値設定を適正化することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。
図１に、ミニバンタイプの車両の左側の外観を模式的に示す。図１に示すように、車両１００は、パワースライドドア２００を装備している。以下、パワースライドドアを、単にスライドドアともいう。

スライドドア２００の上部、下部および後部は、車両１００のボデー１１０の上部、下部および後部に設けられたガイドレール１１２，１１４，１１６にそれぞれ係合する。スライドドア２００は、ガイドレール１１２，１１４，１１６に沿った後方への往復的なスライド運動により、ボデー１１０の側面のドアオープニングを開閉する。スライドドア２００の開閉は、モータ等の動力源を有する周知の開閉機構によって行われる。

図２に、スライドドアとドアオープニングの構成を模式的に示す。図２は、図１に示した車両１００のＡＡ断面図に相当する。図２では、上が室外、下が室内、左が前方、右が後方である。

図２に示すように、スライドドア２００は、ボデー１１０のドアオープニング３００に嵌まり込んだ状態で閉じきる。この状態では、スライドドア２００の外面は、ボデー１１０の外面に対して段差がなく、いわゆる面一（つらいち）となる。また、スライドドア２００の内面のドアトリム２０２も、ボデー１１０の内面に対して面一となる。以下、ドアオープニングを、単にオープニングともいう。

スライドドア２００の後部は、オープニング３００内で、係合部材２０４を介してガイドレール１１６に係合する。係合部材２０４は、スライドドア２００側がヒンジとなっておりガイドレール１１６側がローラとなっている。

ガイドレール１１６は、ボデー１１０の外面からオープニング３００内に斜めに入り込んでおり、係合部材２０４のローラは、ガイドレール１１６の斜め部の終端付近に位置する。オープニング３００の内周は、室内側がオープニングフランジ３０２となっている。オープニングフランジ３０２の先端部には、ウェザストリップ３０４が設けられる。

スライドドア２００の前部には、挟み込みセンサー４００が設けられている。挟み込みセンサー４００の先端部は、センタピラー１２０の後面と適度の隙間を隔てて対向する。
図３に、挟み込みセンサー４００の構成を模式的に示す。挟み込みセンサー４００は、紙面に垂直な方向に延在する。図３に示すように、挟み込みセンサー４００は、センサー部４１０と取付部４２０からなる。取付部４２０は、挟み込みセンサー４００全体をフランジ２０６の先端部に取り付ける。フランジ２０６はドア本体２００の前部から前方に突出している。取付部４２０は、絶縁材料で構成される。絶縁材料としては、例えば、ゴムやプラスチック等が用いられる。

センサー部４１０は、取付部４２０の先端に設けられる。センサー部４１０は、取付部４２０の先端に固定された第１素子４１２と、それを囲繞するように取付部４２０の先端に固定された第２素子４１４を有する。

第１素子４１２と第２素子４１４は、ともに、導電性の材料で構成される。導電性の材料としては、例えば、導電性ゴムや導電性プラスチック等が用いられる。第１素子４１２には、電線を埋め込むようにしても良い。

第１素子４１２および第２素子４１４は、それぞれ、電極として機能する。以下、第１素子４１２および第２素子４１４を、それぞれ、内側電極および外側電極ともいう。外側電極４１４は可撓性を有し、異物が当接したときに変形して内側電極４１２に接触し得るようになっている。

図４に、挟み込みセンサー４００を利用した挟み込み検出装置１の電気的構成を、ブロック図で示す。挟み込み検出装置１は、発明を実施するための最良の形態の一例である。挟み込み検出装置１の構成によって、挟み込み検出装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

図４に示すように、挟み込み検出装置１は、挟み込みセンサー４００のセンサー部４１０と信号処理部５００を有する。センサー部４１０の内側電極４１２と外側電極４１４は、一端同士が抵抗４１６で接続され、内側電極４１２の他端がグラウンド(GND)に接続されている。センサー部４１０は、本発明におけるセンサーの一例である。

信号処理部５００は、前段に抵抗５０４，５０５，５０６の直列回路を有し、中段に静電容量検出回路５０２と抵抗検出回路５０３を有し、後段にＣＰＵ(central processing unit)５０１を有する。

静電容量検出回路５０２は、本発明における静電容量検出手段の一例である。抵抗５０４，５０５，５０６の直列回路と抵抗検出回路５０３は、本発明における抵抗検出手段の一例である。ＣＰＵ５０１は、本発明における判定手段の一例である。ＣＰＵ５０１は、また、本発明における区別手段の一例であり、判定禁止手段の一例でもある。

抵抗５０４，５０５，５０６の直列回路は、抵抗５０４側の端部と抵抗５０６側の端部が、それぞれ、直流電源(+B)とグラウンド(GND)に接続されている。これによって、抵抗５０４，５０５，５０６の直列回路は分圧回路を構成する。

分圧回路の抵抗５０４と抵抗５０５の接続点に、センサー部４１０の外側電極４１４の他端が接続される。分圧回路の抵抗５０４と抵抗５０５の接続点には、静電容量検出回路５０２も接続される。静電容量検出回路５０２は、センサー部４１０の静電容量を検出し、静電容量検出信号をＣＰＵ５０１に入力する。

静電容量検出回路５０２は、センサー部４１０の静電容量によって周波数が定まるＬＣ発振回路を内蔵し、センサー部４１０の静電容量を周波数に変換してＣＰＵ５０１に入力する。周波数に変換された静電容量検出信号は、静電容量の増加および減少に対応して、それぞれ、減少および増加する。

センサー部４１０に露出人体が接触したときは、静電容量が定常状態における静電容量から増加し、それによって、静電容量検出信号が定常状態における値から減少する。以下、露出人体を単に人体ともいう。

静電容量検出信号の減少は、センサー部４１０に水分が付着したときにも発生する。そのときの静電容量検出信号の減少の程度は、人体が接触したときよりもはるかに大きいものとなる。

抵抗検出回路５０３は、分圧回路の抵抗５０５と抵抗５０６の接続点に接続される。抵抗検出回路５０３は、抵抗５０５と抵抗５０６の接続点の電圧を抵抗検出信号としてＣＰＵ５０１に入力する。

センサー部４１０の抵抗は、定常状態では、外側電極４１４および内側電極４１２の抵抗と抵抗４１６の和となり、このような抵抗が、抵抗５０５，５０６の直列回路に並列接続される、これによって、定常状態における抵抗検出信号は所定の電圧となる。

抵抗検出信号は、センサー部４１０が断線して高抵抗(絶縁状態)となったとき、定常状態の電圧から大幅に上昇する。抵抗検出信号は、また、外側電極４１４が内側電極４１２に接触して低抵抗(短絡状態)となったとき、定常状態の電圧から大幅に低下する。

外側電極４１４と内側電極４１２の接触すなわちセンサー部４１０の短絡は、異物の挟み込みによる外側電極４１４の変形によって発生する。したがって、抵抗検出信号の大幅な低下は挟み込みが発生したことを表す。

抵抗検出信号の大幅な低下は、例えば被服人体や人体以外の異物等、センサー部４１０の静電容量を増加させない物体が挟み込まれたときに発生する。以下、センサー部４１０の静電容量を増加させない物体を人体以外の異物ともいう。この観点では、被服人体も人体以外の異物に含まれる。

ＣＰＵ５０１は、静電容量検出信号および抵抗検出信号をそれぞれ所定の閾値と比較することにより、挟み込みが発生したか否かを判定する。ＣＰＵ５０１は、また、抵抗検出信号を所定の閾値と比較することにより、センサー部４１０の断線が発生したか否かを判定する。判定結果は、例えば挟み込み防止装置等、適宜の外部装置に向けて出力される。

図５に、各閾値を概念的に示す。図５の(ａ)に示すように、抵抗検出信号用の閾値として、閾値Ａと閾値Ｂが設定される。閾値Ａは、センサー部４１０の断線を検出するための閾値であり、定常状態における抵抗検出信号よりも十分に大きい値となっている。閾値Ｂは、人体以外の異物の挟み込みを検出するための閾値であり、定常状態における抵抗検出信号より十分に小さい値となっている。

図５の(ｂ)に示すように、静電容量検出信号用の閾値として、閾値Ｃと閾値Ｄが設定される。閾値Ｃは、人体の挟み込みを検出するための閾値であり、定常状態における静電容量検出信号よりある程度小さい値となっている。閾値Ｃの設定は絶対的な設定であり、定常状態における静電容量検出信号に連動しないものである。閾値Ｄは、センサー部４１０への水分の付着を検出するための閾値であり、定常状態における静電容量検出信号より十分に小さい値となっている。

センサー部４１０への水分の付着を検出したときは、静電容量検出信号に基づく挟み込み検出を禁止するようになっている。このため、閾値Ｄは、挟み込み検出禁止用の閾値ともなる。挟み込み検出の禁止については後述する。

図５の(ｃ)に示すように、挟み込み検出用の閾値は相対的な設定としても良い。すなわち、定常状態における静電容量検出信号を基準値Ｅとしたとき、この基準値ＥからマージンＦだけ小さい値を閾値Ｃ’として設定する。

基準値Ｅは、定常状態における静電容量検出信号を一定周期でサンプリングすることによって求める。サンプリング周期は、例えば１ｓｅｃである。これによって、定常状態における静電容量検出信号に関して相対化された閾値Ｃ’が得られる。相対化された閾値Ｃ’は、定常状態における静電容量検出信号に追従して変化するので、定常状態における静電容量検出信号の経時変化にかかわらず、安定した挟み込み検出を行うことができる。

図６に、挟み込み検出装置１の動作をフローチャートで示す。これは、実質的に、ＣＰＵ５０１の動作のフローチャートである。図６に示すように、ステップＳ０１で動作を開始し、ステップＳ０２で抵抗検出信号を取込み、ステップＳ０３で、抵抗検出が閾値Ａ以上か否かを判定する。

抵抗検出信号が図７の(ａ)のようになったときは、抵抗検出値が閾値Ａ以上になる。このようなときは、ステップＳ０４で断線検出と判定して、ステップＳ１３で動作を終了する。

抵抗検出が閾値Ａ以上でないときは、ステップＳ０５で、抵抗検出値が閾値Ｂ以下か否かを判定する。
抵抗検出信号が図７の(ｂ)のようになったときは、抵抗検出値が閾値Ｂ以下になる。このようなときは、ステップＳ０６で、挟み込み検出と判定して、ステップＳ１３で動作を終了する。このときの挟み込み検出は、人体以外の異物の挟み込み検出である。

抵抗検出値が閾値Ｂ以下でないときは、ステップＳ０７で静電容量検出信号を取込み、ステップＳ０８で、静電容量検出値が閾値Ｄ以下か否かを判定する。
静電容量検出値が閾値Ｄ以下でないときは、ステップＳ１０で、静電容量検出値が閾値Ｃ以下か否かを判定する。このとき、閾値Ｃに代えて閾値Ｃ’を用いても良い。

静電容量検出値が閾値Ｃ（Ｃ’）以下でないときは、ステップＳ１１で定常状態と判定しステップＳ０２に戻る。
抵抗検出値が閾値Ａ以上でも閾値Ｂ以下でもなく、静電容量検出値が閾値Ｃ以下でも閾値Ｄ以下でもない間は、ステップＳ０２，Ｓ０３，Ｓ０５，Ｓ０７，Ｓ０８，Ｓ１０，Ｓ１１の動作が繰り返される。

静電検出信号が図８の(ａ)のようになったときは、静電容量検出値が閾値Ｃ以下になる。あるいは、静電検出信号が図９の(ａ)のようになったときは、静電容量検出値が閾値Ｃ’以下になる。そのようなときは、ステップＳ１２で挟み込み検出と判定して、ステップＳ１３で動作を終了する。このときの挟み込み検出は、人体の接触による挟み込み検出である。

静電検出信号が図８の(ｃ)のようになったときは、静電容量検出値が閾値Ｄ以下になる。そのようなときは、ステップＳ０９で水分付着検出と判定して、ステップＳ０２に戻る。抵抗検出値が閾値Ａ以上でも閾値Ｂ以下でもなく、静電容量検出値が閾値Ｄ以下である間は、ステップＳ０２，Ｓ０３，Ｓ０５，Ｓ０７，Ｓ０８，Ｓ０９の動作が繰り返される。

このため、ステップＳ１０における閾値Ｃ（Ｃ’）に基づく静電容量検出値の判定は行われない。すなわち、静電容量検出信号に基づく挟み込み検出が禁止される。
静電容量検出値が閾値Ｄ以下になる事態は、図８の(ｂ)のように、人体以外の異物が挟み込まれてセンサー部４１０が短絡されたときにも発生する。しかし、このとき同時に、図７の(ｂ)に示したように、抵抗検出値が閾値Ｂ以下になるので、これがステップＳ０５で判定されて、ステップＳ０６で挟み込み検出判定が行われるので、水分の付着と混同されることはない。

抵抗検出信号は、水分付着時には図７の(ｃ)に示すようになる。このため、抵抗検出値が閾値Ｂ以下になることはない。したがって、水分が付着しても、それを挟み込みと混同することはない。

このように、水分付着のために静電容量検出信号に基づく挟み込み検出が禁止されている間は、抵抗検出信号に基づく挟み込み検出のみが行われ、挟み込み検出は正しく継続される。

静電容量検出信号に基づく挟み込み検出は、水分付着が無くかつ抵抗検出信号が閾値Ａと閾値Ｂの間にあるときにのみ行われる。そのときの閾値としては、閾値Ｃまたは閾値Ｃ’が用いられる。

上記のような挟み込み検出装置１を装備するパワードアは、スライド形式のパワードアに限らず、スイングによって開閉するフロントドアないしバックドアであって良い。また、パワードアは、車両用に限らず、船舶や航空機等用のパワードア、あるいは、屋内や屋外で使用されるパワードア等、適宜の用途のパワードアであって良い。また、挟み込み検出装置１は、人体やその他の異物の接触を検出する用途に転用可能である。その場合は、上記の動作において「挟み込み」を「接触」と読み替えれば良い。

パワースライドドアを装備した車両の外観を示す図である。 スライドドアとドアオープニングの構成を示す図である。 挟み込みセンサーの構成を示す図である。 発明を実施するための最良の形態の一例の挟み込み検出装置のブロック図である。 閾値を概念的に示す図である。 発明を実施するための最良の形態の一例の挟み込み検出装置の動作を示すフローチャートである。 抵抗検出信号のグラフである。 静電容量検出信号のグラフである。 静電容量検出信号のグラフである。

符号の説明

１００ ： 車両
１１０ ： ボデー
１１２，１１４，１１６ ： ガイドレール
１２０ ： センタピラー
２００ ： スライドドア
２００ ： ドア本体
２０２ ： ドアトリム
２０４ ： 係合部材
２０６ ： フランジ
３００ ： ドアオープニング
３０２ ： オープニングフランジ
３０４ ： ウェザストリップ
４００ ： 挟み込みセンサー
４１０ ： センサー部
４１２ ： 内側電極
４１４ ： 外側電極
４１６ ： 抵抗
４２０ ： 取付部
５００ ： 信号処理部
５０１ ： ＣＰＵ
５０２ ： 静電容量検出回路
５０３ ： 抵抗検出回路
５０４，５０５，５０６ ： 抵抗

Claims (7)

1. 人体との接触によって静電容量が変化するとともに断線時に高抵抗となり短絡時に低抵抗となるセンサーと、
   前記センサーの静電容量を検出する静電容量検出手段と、
   前記センサーの抵抗を検出する抵抗検出手段と、
   前記静電容量検出手段の静電容量検出信号に基づく挟み込み判定と前記抵抗検出手段の抵抗検出信号に基づく挟み込み判定をそれぞれ行う判定手段と、
   前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定の結果と前記抵抗検出信号に基づく挟み込み判定の結果を利用して前記センサーへの水分の付着を人体の挟み込みとは区別する区別手段
   を具備することを特徴とする挟み込み検出装置。
2. 前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定は、前記静電容量検出信号に対して設定された絶対的な閾値に基づいて行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の挟み込み検出装置。
3. 前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定は、前記静電容量検出信号に対して設定された相対的な閾値に基づいて行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の挟み込み検出装置。
4. 前記センサーへの水分の付着が区別されたとき、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定を禁止する判定禁止手段
   を具備することを特徴とする請求項１に記載の挟み込み検出装置。
5. 前記判定禁止手段は、前記センサーへの水分の付着が区別されずかつ前記抵抗検出信号が高抵抗検出信号と低抵抗検出信号のいずれでもないときのみ、前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定を許可する
   ことを特徴とする請求項４に記載の挟み込み検出装置。
6. 前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定は、前記静電容量検出信号に対して設定された絶対的な閾値に基づいて行われる
   ことを特徴とする請求項５に記載の挟み込み検出装置。
7. 前記静電容量検出信号に基づく挟み込み判定は、前記静電容量検出信号に対して設定された相対的な閾値に基づいて行われる
   ことを特徴とする請求項５に記載の挟み込み検出装置。

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