JP6144641B2 - 静電容量式乗員検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量により乗員を判別する静電容量式乗員検知センサに関する。

静電容量式乗員検知センサは、例えば特開２００８−１１１８０９号公報（特許文献１）に記載されている。静電容量式乗員検知センサは、電極が車両のシート内に配置され、当該電極と基準電極（車両ボディ等）との間の静電容量の変化に基づいて乗員の着座の有無や乗員の種類（大人やチャイルドシート（ＣＲＳ）に搭乗した子供等）を判別する。具体的には、電極間に介在した検出対象の比誘電率の違い（例えば空気約１、ＣＲＳ約２〜５、大人約５０）から、検出される静電容量に変化が生じ、当該変化により検出対象が判別される。静電容量の変化は、電極間で検出される電流と電圧から算出したインピーダンスにより検出できる。

特開２００８−１１１８０９号公報

車両のシートには、上記のような乗員検知センサが配置されている他、シートヒータのような電気機器やシートフレームなど、車両に接地された導体（接地導体）又は接地導体を有する電気機器（接地機器）が配置されている。静電容量式の乗員検知センサでは、乗員検知において、シートに配置された静電センサと接地導体との間に電界（直接結合）が発生してしまう。これにより、検出される静電容量の精度に悪影響が出てしまい、乗員判別精度の面で向上の余地がある。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、接地導体又は接地機器の影響を抑制し、乗員判別精度を向上させることができる静電容量式乗員検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第一の様相に係る静電容量式乗員検知装置は、メイン電極（１１）を備えると共に、車両のシート（９）に配置される静電センサ（１、１０）と、基準電位が与えられた基準電極（３）と、前記メイン電極に検出信号を印加する信号印加部（２１）と、前記メイン電極の電流値又は電圧値であるメイン信号値を検出する第一信号検出部（２２）と、前記検出信号及び前記メイン信号値に基づいて乗員を判別する判別部（２４）と、を備える静電容量式乗員検知センサであって、前記基準電位に接続された接地導体（４１、９０）と、前記接地導体の電流値又は電圧値である導体信号値を検出する第二信号検出部（２３）と、を備え、前記判別部は、前記検出信号、前記メイン信号値、及び前記導体信号値に基づいて乗員を判別することを特徴とする。

この構成によれば、メイン電極に検出信号が印加された際、メイン電極を流れる電流又はメイン電極に印加される電圧であるメイン信号値と、メイン電極と接地導体との間の電界により生じる導体信号値とを検出することができる。メイン信号値には、メイン電極と基準電極との間の電界による信号値と、メイン電極と接地導体との間の電界による信号値（すなわち導体信号値）が含まれている。第二信号検出部が導体信号値を検出するため、判別部は、乗員判別に不要であり誤差要因となる導体信号値を排除でき、精度良く乗員を判別することができる。つまり、本発明は、接地導体の影響を抑制し、乗員判別精度を向上させることができる。

本発明の第二の様相に係る静電容量式乗員検知装置は、メイン電極（１１）を備えると共に、車両のシート（９）内に配置される静電センサ（１、１０）と、基準電位が与えられた基準電極（３）と、前記メイン電極に検出信号を印加する信号印加部（２１）と、前記検出信号が印加された前記メイン電極の電流値又は電圧値である第一メイン信号値を検出する信号検出部（２２）と、前記検出信号及び前記第一メイン信号値に基づいて乗員を判別する判別部（２４）と、を備える静電容量式乗員検知センサであって、ＤＣ電圧源（４２）、前記シート内に配置される機器本体（４１）、及び前記ＤＣ電圧源と前記機器本体との接続と切断とを切り替えるＤＣ切替器（４３）を有する接地機器（４）と、前記メイン電極と前記信号印加部との接続と切断とを切り替えるメイン切替器（２９、２９１）と、前記メイン電極と前記信号印加部が切断されている状態での前記メイン電極の電圧値又は電流値を検出する過渡信号検出部（２８）と、を備え、前記判別部は、前記検出信号と、前記第一メイン信号値と、前記ＤＣ電圧源の直流電圧と、前記メイン切替器が切断状態である際に前記ＤＣ切替器を切断状態から接続状態に切り替え、その際に前記過渡信号検出部が取得した電圧値又は電流値である第二メイン信号値とに基づいて乗員を判別することを特徴とする。

この構成によれば、ＤＣ電圧源を有する接地機器の切断・接続動作により過渡現象が生じ、メイン電極に過渡信号（過渡電圧又は過渡電流）が発生し、当該過渡信号が検出される。過渡信号は、機器本体からメイン電極を介して基準電極に到達する経路で生じる。つまり、過渡信号は、等価回路では、機器本体とメイン電極の間の電界と、メイン電極と基準電極の間の電界とが過渡信号に関係している。判別部２４は、この過渡信号（第二メイン信号値）を利用することで、機器本体とメイン電極の間の電界による誤差要因を排除することができる。つまり、本発明は、接地機器の影響を抑制し、乗員判別精度を向上させることができる。なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第一実施形態の静電容量式乗員検知装置の構成を示す構成図である。 第一実施形態の静電センサの構成を示す模式断面図である。 第一実施形態の静電容量式乗員検知装置の詳細構成を示す構成図である。 第一実施形態の電流の流れを説明するための説明図である。 第一実施形態の効果を説明するための説明図である。 第二実施形態の静電容量式乗員検知装置の詳細構成を示す構成図である。 第三実施形態の静電容量式乗員検知装置の詳細構成を示す構成図である。 第四実施形態の静電センサの構成を示す模式断面図である。 第四実施形態の静電容量式乗員検知装置の詳細構成を示す構成図である。 第五実施形態の静電容量式乗員検知装置の構成を示す構成図である。 第五実施形態の静電容量式乗員検知装置の詳細構成を示す構成図である。 第五実施形態の過渡電流の流れを説明するための説明図である。 第六実施形態の静電容量式乗員検知装置の詳細構成を示す構成図である。 第七実施形態の静電容量式乗員検知装置の詳細構成を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。また、説明に用いる各図は概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。

＜第一実施形態＞
第一実施形態の静電容量式乗員検知センサは、図１に示すように、静電センサ１と、乗員検知ＥＣＵ２と、基準電極３と、ヒータ４と、を備えている。静電センサ１は、フィルム状のセンサマットであって、フィルム内に電極が配置されて構成されている。静電センサ１は、車両のシート９の座面部９１内に（例えばクッション間に）配置されている。シート９は、乗員が着座する座面９１１を有する座面部９１と、座面部９１の車両後方側に配置された背もたれ部９２と、を備えている。静電センサ１は、座面９１１と略平行に配置されている。

具体的に、静電センサ１は、図２に示すように、メイン電極１１と、フィルム部材１４、１５と、を備えている。メイン電極１１は、平板状の導電部材であって、フィルム部材１４とフィルム部材１５の間に配置されている。フィルム部材１４、１５は、絶縁性材料（例えばＰＥＴ）からなり、フィルム部材１４、１５の間には例えば接着剤が介在している。

乗員検知ＥＣＵ２は、ＣＰＵやメモリ等を備える電子制御ユニットである。乗員検知ＥＣＵ２は、図３に示すように、構成及び機能として、信号印加部２１と、第一信号検出部２２と、第二信号検出部２３と、判別部２４と、を備えている。

信号印加部２１は、一方が車両接地（基準電位）ＧＮＤに接続され、他方がメイン電極１１に接続された電源装置である。信号印加部２１は、メイン電極１１に交流電圧である検出信号を印加する。メイン電極１１は、基準電極（車両ボディ）３との間に電界を形成する。車両ボディ（３）は、車両のボディ部分であるとともに電極（接地電極）を構成し、基準電位（車両接地ＧＮＤ）が与えられている。

第一信号検出部２２は、電流センサであって、メイン電極１１と信号印加部２１の間に配置されている。第一信号検出部２２は、信号印加部２１の電圧印加により、メイン電極１１に流れる電流（「メイン信号値」と称する）を検出する。第一信号検出部２２は、例えば信号印加部２１とメイン電極１１の間に配置された抵抗（図示せず）に流れる電流を検出する。

第二信号検出部２３は、電流センサであって、後述するヒータ本体４１と車両接地ＧＮＤの間に配置されている。第二信号検出部２３は、ヒータ本体４１に流れる電流（「導体信号値」と称する）を検出する。判別部２４は、検出信号（交流電圧）と、メイン信号値（電流値）と、導体信号値（電流値）に基づいて乗員を判別する。乗員の判別は、乗員の有無や乗員の種類（大人、チャイルドシート）である。判別部２４の詳細は後述する。

ヒータ４は、主にシート９内に配置されるシートヒータである。ヒータ４は、ヒータ本体（「接地導体」及び「機器本体」に相当する）４１と、ＤＣ電圧源４２と、スイッチ（「ＤＣ切替器」に相当する）４３と、を備えている。ヒータ本体４１は、車両接地ＧＮＤに接続された導体を含む部位である。ヒータ本体４１は、シート９内の静電センサ１下方に配置され、電流の導通により熱が発生する。ＤＣ電圧源４２は、例えばバッテリであり、ヒータ本体４１に直流電圧を印加するものである。スイッチ４３は、ヒータ本体４１とＤＣ電圧源４２との接続関係を、接続状態と切断状態とで切り替える切替器である。スイッチ４３は、乗員の操作又は判別部２４の指示に応じて接続状態と切断状態とを切り替える。

従来、判別部２４は、検出信号とメイン信号値とに基づいて、メイン電極１１と基準電極３との間の電界を含む電流路のインピーダンスを算出していた。このインピーダンスは、メイン電極１１と基準電極３との間の静電容量により変化する。つまり、乗員の有無や乗員の種類によって静電容量及びインピーダンスが変化し、判別部２４は、当該変化に基づいて乗員の判別を行っていた。

ここで、静電容量式乗員検知装置において、シート９内にヒータ４のような接地された導体を含む機器が配置されている場合、当該導体とメイン電極１１との間でも電界が形成されてしまう。これにより、第一信号検出部２２が検出するメイン信号値は、メイン電極１１と当該導体との間の静電容量の影響を受けてしまう。メイン信号値は、ヒータ４の状況、例えば湿度変化、被液の有無、及び故障（断線等）の有無により変動してしまう。

第一実施形態の判別部２４は、検出されるメイン信号値と導体信号値に基づいて、ヒータ４の影響を排除した信号値を算出する。具体的に、判別部２４は、メイン信号値に基づく複素電流値Ｉ_１と導体信号値に基づく複素電流値Ｉ_２との差分ΔＩ（Ｉ_１−Ｉ_２）を算出する。メイン信号値及び導体信号値は、交流電流の値（例えばＩ（ｔ）＝Ｉ_０ｃｏｓ（ωｔ＋φ））であり、複素電流（Ｉ（ｔ）＝Ｉ_０ｅ^{ｃｏｓ（ωｔ＋φ）}）に置き換えることができる。

判別部２４は、差分ΔＩと検出信号（複素電圧に置き換え可能）とから算出されたインピーダンスの虚数部に基づいて、乗員を判別する。インピーダンスの虚数部（サセプタンス）が、静電容量に相当する。図４に示すように、メイン信号値は、メイン電極１１と基準電極３との間（メイン‐基準間）の電界により流れる電流と、メイン電極１１とヒータ本体４１との間（メイン‐ヒータ間）に形成された電界により流れる電流（すなわち導体信号値）を含んでいる。シート９上部を介した（乗員が存在する場合は人体を介した）複素電流Ｉ_{ｈｕｍａｎ}は、メイン信号値の複素電流（Ｉ_１＝Ｉ_{ｈｕｍａｎ}＋Ｉ_２）から、誤差要因である導体信号値Ｉ_２を減算することで算出できる（Ｉ_{ｈｕｍａｎ}＝Ｉ_１−Ｉ_２）。

このようにメイン信号値から導体信号値を減算することで、ヒータ４による影響が排除され、メイン‐基準間の静電容量が抽出される。第一実施形態によれば、例えば図５に示すように、大人とチャイルドシートに乗った子供との静電容量の差が大きくなり、乗員判別精度が向上する。なお、インピーダンスの算出方法は、複素電流を用いたものに限らず、公知の演算により求めても良い。ただし、複素電流を用いて差分ΔＩを算出することで、容易にインピーダンスが算出可能となる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の静電容量式乗員検知装置は、ヒータ４に加えてシートフレーム９０も接地導体として影響を排除している点で第一実施形態と異なっている。説明において、第一実施形態と同じ符号は、第一実施形態と同様の構成を示すものであって、先行する説明が参照される。

シートフレーム９０は、シート９の骨格として配置され、車両接地ＧＮＤに導通している。図６に示すように、シートフレーム９０は、第二信号検出部２３に対してヒータ４と並列に配置されている。これにより、第二信号検出部２３が検出する導体信号値には、メイン電極１１とシートフレーム９０との間に形成された電界により流れる電流（フレーム信号値）が追加される。メイン信号値にもフレーム信号値が含まれている。したがって、判別部２４は、第一実施形態同様、差分ΔＩを算出することで、誤差要因である導体信号値を除去することができる。これにより、乗員判別精度は向上する。

なお、上記構成により追加されたヒータ４とシートフレーム９０を並列接続するためのラインに、スイッチ４３とは別のスイッチ（切替器）が配置されていても良い。これにより、ヒータ４がオンされているときに、当該スイッチが切断状態となることで、シートフレーム９０への通電が防止される。

＜第三実施形態＞
第三実施形態の静電容量式乗員検知装置は、第一信号検出部２２と第二信号検出部２３とで行っていた信号検出を１つの信号検出部２５で行う点で第一実施形態と異なっている。説明において、第一実施形態と同じ符号は、第一実施形態と同様の構成を示すものであって、先行する説明が参照される。

第三実施形態の乗員検知ＥＣＵ２０は、図７に示すように、信号印加部２１と、信号検出部２５と、判別部２４と、スイッチ部（「切替器」に相当する）２６と、を備えている。信号検出部２５は、スイッチ部２６を介してメイン電極１１又はヒータ本体４１に接続されている。信号検出部２５は、スイッチ部２６の接続先がメイン電極１１の場合にメイン信号値を検出し、スイッチ部２６の接続先がヒータ本体４１の場合に導体信号値を検出する。

スイッチ部２６は、一端が信号検出部２５に接続され、他端の接続先がａ側（メイン電極１１側）とｂ側（ヒータ本体４１側）とで切り替え可能な切替器である。信号検出部２５は、判別部２４によりスイッチ部２６の接続先が定期的に切り替えることで、メイン信号値と導体信号値を取得する。なお、スイッチ部２６の制御は信号検出部２５が行っても良い。また、スイッチ部２６のｂ側の接続先は、シートフレーム９０、又はヒータ本体４１とシートフレーム９０であっても良い。第三実施形態によれば、第一実施形態の効果に加えて、１つの信号検出装置（又は信号検出機能）で２つの信号値が検出できるため、製造コストが抑制される。

＜第四実施形態＞
第四実施形態の静電容量式乗員検知装置は、主に静電センサ１０内にガード電極１３が追加されている点で第一実施形態と異なっている。説明において、第一実施形態と同じ符号は、第一実施形態と同様の構成を示すものであって、先行する説明が参照される。

静電センサ１０は、図８に示すように、メイン電極１１と、ガード電極１３と、フィルム部材１４〜１６と、を備えている。ガード電極１３は、平板状の導電部材であって、メイン電極１１のシート底面側（座面９１１と反対側：車両下側）に、メイン電極１１に対向して配置されている。つまり、ガード電極１３は、フィルム部材１５を介してメイン電極１１に対向配置されている。ガード電極１３は、メイン電極１１と同形状に形成されている。ガード電極１３は、フィルム部材１５とフィルム部材１６の間に配置されている。フィルム部材１４〜１６の各間には、例えば接着剤が介在している。

ガード電極１３は、メイン電極１１の下側でメイン電極１１と同電位になることで、メイン電極１１がシート９の座面９１１を介さない下側で基準電極３と電界を形成することを抑制する。つまり、ガード電極１３は、メイン電極１１がより確実にシート９上に電界を形成するためのものである。ただし、メイン電極１１とガード電極１３に印加される検出信号には、若干の位相差が生じる可能性があり、メイン電極１１とガード電極１３との間にも電界が形成される。ガード電極１３によりメイン電極１１の下方への電界形成を完全に無効化することは困難である。

そこで、第四実施形態の乗員検知ＥＣＵ２００は、図９に示すように、機能又は構成として、信号印加部２１と、第一信号検出部２２と、第二信号検出部２３と、第三信号検出部２７と、判別部２４と、を備えている。信号印加部２１には、ガード電極１３にメイン電極１１と同じ検出信号を印加するドライバとして信号印加回路（ここではオペアンプ）２１ａが設けられている。信号印加部２１は、オペアンプ２１ａを介してガード電極１３に検出信号を印加する。第三信号検出部２７は、電流センサであり、ガード電極１３に流れる電流（「ガード信号値」と称する）を検出する。

判別部２４は、メイン信号値、ガード信号値、導体信号値、及び検出信号に基づいて乗員を判別する。具体的に、判別部２４は、メイン信号値に基づく第一の複素電流値Ｉ_１から導体信号値に基づく第二の複素電流値Ｉ_２を除算した値ΔＩに、ガード信号値に基づく第三の複素電流値Ｉ_３を加算した値Ｉ_{ｈｕｍａｎ}（Ｉ_{ｈｕｍａｎ}＝Ｉ_１−Ｉ_２＋Ｉ_３）を算出する。判別部２４は、算出値Ｉ_{ｈｕｍａｎ}と、検出信号に基づいてインピーダンスの虚数部（静電容量）を算出し、当該静電容量に基づいて乗員を判別する。

複素電流値Ｉ_１には、Ｉ_{ｈｕｍａｎ}の他に、メイン電極１１とガード電極１３との間の電界による複素電流Ｉ_ｅ１と、メイン電極１１とヒータ本体４１との間の電界による複素電流Ｉ_ｅ２が含まれている（Ｉ_１＝Ｉ_{ｈｕｍａｎ}＋Ｉ_ｅ１＋Ｉ_ｅ２）。複素電流値Ｉ_２には、複素電流Ｉ_ｅ１と、複素電流Ｉ_ｅ２と、ガード電極１３とヒータ本体４１との間の電界による複素電流（すなわちガード信号値に基づく複素電流）Ｉ_３が含まれている（Ｉ_２＝Ｉ_ｅ１＋Ｉ_ｅ２＋Ｉ_３）。したがって、判別部２４は、上記式（Ｉ_{ｈｕｍａｎ}＝Ｉ_１−Ｉ_２＋Ｉ_３）により、誤差要因のＩ_ｅ１及びＩ_ｅ２が排除されたＩ_{ｈｕｍａｎ}を算出することができる。これにより、静電センサ１にガード電極１３が備わる上、第一実施形態同様の効果が発揮される。

＜第五実施形態＞
第五実施形態の静電容量式乗員検知装置は、第一実施形態に比べて、主に乗員検知ＥＣＵの構成が異なっている。説明において、第一実施形態と同じ符号は、第一実施形態と同様の構成を示すものであって、先行する説明が参照される。

図１０に示すように、第五実施形態の静電容量式乗員検知装置は、静電センサ１と、乗員検知ＥＣＵ２Ａと、基準電極３と、ヒータ（「接地機器」に相当する）４と、を備えている。乗員検知ＥＣＵ２Ａは、図１１に示すように、信号印加部２１と、第一信号検出部（「信号検出部」に相当する）２２と、判別部２４と、過渡信号検出部２８と、抵抗（「接地抵抗」に相当する）２８ａと、スイッチ部（「メイン切替器」に相当する）２９と、を備えている。

過渡信号検出部２８は、抵抗２８ａに印加される電圧を検出する装置である。第五実施形態の過渡信号検出部２８は、抵抗２８ａに印加されるピーク電圧（過渡電圧：最大電圧）を検出するものである。過渡信号検出部２８は、電圧のピークホールド回路で構成されている。過渡信号検出部２８は、過渡現象による電圧又は電流の変化を測定する過渡変化測定装置ともいえる。

スイッチ部２９は、一端がメイン電極１１に接続され、他端の接続先がａ側（信号印加部２１側）とｂ側（過渡信号検出部２８側）とで切り替え可能な切替器である。スイッチ部２９の接続先は、判別部２４により制御される。スイッチ部２９がａ側に接続されている場合、メイン電極１１と信号印加部２１とが接続状態となるとともに、メイン電極１１と過渡信号検出部２８及び抵抗２８ａとが切断状態となる。この場合、第一信号検出部２２は、検出信号が印加されたメイン電極１１の電流値である第一メイン信号値を検出する。

スイッチ部２９がｂ側に接続されている場合、メイン電極１１と信号印加部２１とが切断状態となるとともに、メイン電極１１と過渡信号検出部２８及び抵抗２８ａとが接続状態となる。この場合、過渡信号検出部２８は、抵抗２８ａを介して接地されたメイン電極１１のピーク電圧である第二メイン信号値を検出する。

判別部２４は、定期的にスイッチ部２９をｂ側に接続し、その状態でスイッチ４３を切断状態から接続状態とする。スイッチ４３が接続状態である場合、判別部２４は、スイッチ４３を一端切断状態としてから接続状態とする。スイッチ４３のオン（接続）／オフ（切断）は、乗員の操作に加えて、判別部２４の指令によっても切り替わる。判別部２４がスイッチ４３を切断・接続することでメイン電極１１には過渡電圧（過渡電流）が印加される。

過渡信号検出部２８は、図１２に示すように、スイッチ４３の切断・接続動作によりメイン電極１１に印加される過渡電圧のピーク電圧（最大値）Ｖ_ｐｅａｋを検出する。判別部２４は、ピーク電圧Ｖ_ｐｅａｋと、ＤＣ電圧源４２の直流電圧（電圧安定時の電圧又はヒータ４の定格電圧）Ｖ_ｈに基づいて、全体の静電容量Ｃ_{ｔｏｔａｌ}に対するメイン−基準間の静電容量Ｃ_ｂｏｄｙの割合（比）を算出する。

全体の静電容量（「第一静電容量」に相当する）Ｃ_{ｔｏｔａｌ}は、スイッチ部２９がａ側に接続されている際に検出される第一メイン信号値（電流値）と検出信号（電圧値）とに基づいて算出されるインピーダンスの虚数部である。

図１２に示すように、過渡状態の回路構成上、ピーク電圧Ｖ_ｐｅａｋは、ＤＣ電圧源４２の直流電圧値（定格電圧）Ｖ_ｈと、メイン−ヒータ間の静電容量Ｃ_{ｈｅａｔｅｒ}と、メイン−基準間の静電容量Ｃ_ｂｏｄｙを用いて次式で表すことができる。すなわち、当該式は、Ｖ_ｐｅａｋ＝Ｖ_ｈ×｛Ｃ_{ｈｅａｔｅｒ}／（Ｃ_ｂｏｄｙ＋Ｃ_{ｈｅａｔｅｒ}）｝である。この式が変形されると、割合式、すなわちＣ_ｂｏｄｙ／Ｃ_{ｔｏｔａｌ}＝１−（Ｖ_ｐｅａｋ／Ｖ_ｈ）が導出される。判別部２４は、スイッチ部２９がａ側の際に全体の静電容量Ｃ_{ｔｏｔａｌ}を算出し、スイッチ部２９がｂ側の際に上記割合式による割合を算出する。

そして、判別部２４は、静電容量Ｃ_{ｔｏｔａｌ}に割合（１−（Ｖ_ｐｅａｋ／Ｖ_ｈ））を乗算して静電容量Ｃ_ｂｏｄｙを算出する。判別部２４は、静電容量Ｃ_ｂｏｄｙに基づいて、乗員を判別する。これにより、ヒータ４による誤差要因、すなわちメイン−ヒータ間の直列結合による誤差要因（Ｃ_{ｈｅａｔｅｒ}）が排除され、精度の良い乗員判別が可能となる。つまり、乗員判別精度は向上する。

なお、判別部２４は、スイッチ４３を単純に切断・接続動作させるだけでも良いが、他の方法であっても良い。例えば、判別部（「切替制御部」に相当する）２４は、ＤＣ電圧源４２からヒータ本体４１にステップ電圧又はスルーレート付き電圧が印加されるようにスイッチ４３を制御しても良い。これによれば、過渡信号検出部２８がより確実にピーク電圧を取得することができる。

＜第六実施形態＞
第六実施形態の静電容量式乗員検知装置は、第五実施形態に比べて、主にガード電極１３が追加された点で異なっている。説明において、第一実施形態、第四実施形態、又は第五実施形態と同じ符号は、第一実施形態、第四実施形態、又は第五実施形態と同様の構成を示すものであって、先行する説明が参照される。

図１３に示すように、静電センサ１０は、第四実施形態同様、メイン電極１１と、ガード電極１３と、フィルム部材１４〜１６と、を備えている。乗員検知ＥＣＵ２Ｂは、信号印加部２１と、オペアンプ２１ａと、第一信号検出部２２と、判別部２４と、過渡信号検出部２８と、抵抗２８ａと、第一スイッチ部（「メイン切替器」に相当する）２９１と、第二スイッチ部（「ガード切替器」に相当する）２９２と、を備えている。

第一スイッチ部２９１は、第五実施形態のスイッチ部２９と同様の構成である。すなわち、第一スイッチ部２９１は、一端がメイン電極１１に接続され、他端の接続先がａ側（信号印加部２１側）とｂ側（過渡信号検出部２８側）とで切り替え可能な切替器である。第二スイッチ部２９２は、一端がガード電極１３に接続され、他端の接続先がａ´側（オペアンプ２１ａ側）とｂ´側（過渡信号検出部２８側）とで切り替え可能な切替器である。第一スイッチ部２９１及び第二スイッチ部２９２の接続先は、判別部２４により制御される。

過渡信号検出部２８は、第一スイッチ部２９１がｂ側に接続され、第二スイッチ部２９２がｂ´側に接続されている状態で、スイッチ４３が切断・接続動作がなされた際のピーク電圧を検出する。過渡信号検出部２８は、メイン電極１１の電圧値（第二メイン信号値）とガード電極の電圧値（「ガード信号値」に相当する）の合計の電圧を検出し、そのピーク電圧Ｖ_ｐｅａｋを取得する。

判別部は、ピーク電圧Ｖ_ｐｅａｋと、ＤＣ電圧源４２の直流電圧Ｖ_ｈに基づいて、全体の静電容量Ｃ_{ｔｏｔａｌ}に対するメイン−基準間の静電容量Ｃ_ｂｏｄｙ及びガード−基準間の静電容量Ｃ_{ｂｏｄｙ２}の割合（比）を算出する。当該割合は、等価回路に基づく演算により、（Ｃ_ｂｏｄｙ＋Ｃ_{ｂｏｄｙ２}）／Ｃ_{ｔｏｔａｌ}＝１−（Ｖ_ｐｅａｋ／Ｖ_ｈ）で算出できる。

判別部２４は、第一スイッチ部２９１がａ側に接続され且つ第二スイッチ部２９２がａ´側に接続されている状態で第一信号検出部２２により検出された電流値（第一メイン信号値）と、検出信号に基づいて、インピーダンスの虚数部、すなわち全体の静電容量Ｃ_{ｔｏｔａｌ}を算出する。判別部２４は、静電容量Ｃ_{ｔｏｔａｌ}に上記割合（１−（Ｖ_ｐｅａｋ／Ｖ_ｈ））を乗算して、乗員の有無に関する静電容量を算出する。判別部２４は、算出した静電容量に基づいて乗員を判別する。これにより、ガード電極１３による作用効果が得られる上、メイン−ヒータ間の静電容量及びガード−ヒータ間の静電容量という誤差要因が排除されるため、乗員判別精度は向上する。

＜第七実施形態＞
第七実施形態の静電容量式乗員検知装置は、第五実施形態に比べて、抵抗２８ａがない点で異なっている。説明において、第一実施形態又は第五実施形態と同じ符号は、第一実施形態又は第五実施形態と同様の構成を示すものであって、先行する説明が参照される。

乗員検知ＥＣＵ２Ａは、図１４に示すように、第五実施形態の構成において、接地された抵抗２８ａが排除されている。これによっても、第五実施形態と同様の効果が発揮される。ただし、抵抗２８ａが備えられた構成のほうが、ピーク電圧をより安定して測定することができる。

＜その他変形態様＞
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、検出信号及びメイン信号値などの各信号は、電流（電流値）と電圧（電圧値）の何れであっても良い。例えば検出信号が電流の場合、信号印加部２１は電流源となる。また、スイッチ（切替器）は、電磁スイッチであっても、ソフトウェア的に切り替えるものでも良い。また、過渡信号検出部２８は、ピークホールド回路に限らず、電圧又は電流を測定する装置（例えば電圧計又は電流計）であっても良い。

また、接地機器は、ヒータ４に限らず、シート９内に配置された接地導体を有する電気機器（ＤＣ電圧で駆動）に適用可能である。接地機器は、例えば空冷ファンでも良い。ただし、ヒータ４のヒータ本体（接地導体）４１は、静電センサ１、１０の下方で、座面９１１に対して広い範囲で配置されている。このため、乗員の静電容量検出への影響が出やすい。本発明は、このような構成に対して特に有効である。

また、第四実施形態において、第一信号検出部２２、第二信号検出部２３、及び第三信号検出部２７は、第三実施形態と同様に、１つの信号検出部（２５）と、その信号検出部の接続先をメイン電極１１とヒータ本体４１とガード電極１３で切り替える切替器（２６）と、で構成されても良い（図７参照）。例えば、図７において、ガード電極１３を接続先とする接点が追加される。これにより、第三実施形態同様の効果が発揮される。

また、上記実施形態において、静電センサ１、１０は、サブ電極（図示せず）を備えていても良い。サブ電極は、主に被水を検知するモードにおいてシート９の被水を検知するための電極である。サブ電極は、例えば、細長の平板状の導電部材であって、メイン電極１１に離間且つ並列して配置されている。サブ電極は、フィルム部材１５上でメイン電極１１と隣り合うように、メイン電極１１に沿って配置されている。サブ電極は、例えば、メイン電極１１の両脇に配置されている。サブ電極が車両接地ＧＮＤに接続されると、サブ電極とメイン電極１１との間に電位差が発生し電界が形成される。判別部２４は、当該静電容量に基づいて、シート９の座面部９１が被水しているか否かを判別する。判別部２４は、シート９が被水していると判別した場合、乗員判別を禁止して乗員に通知する。

１、１０：静電センサ、 １１：メイン電極、 １３：ガード電極、
２、２０、２００、２Ａ、２Ｂ：乗員検知ＥＣＵ、 ２１：信号印加部、
２２：第一信号検出部、 ２３：第二信号検出部、 ２４：判別部（切替制御部）、
２５：信号検出部、 ２６：スイッチ部（切替器）、 ２７：第三信号検出部、
２８：過渡信号検出部、 ２８ａ：抵抗（接地抵抗）、
２９：スイッチ部（メイン切替器）、 ２９１：第一スイッチ部（メイン切替器）、
２９２：第二スイッチ部（ガード切替器）、 ３：基準電極、
４：ヒータ（接地機器）、 ４１：ヒータ本体（接地導体、機器本体）、
４２：ＤＣ電圧源、 ４３：スイッチ（ＤＣ切替器）、
９：シート、 ９０：シートフレーム

Claims (14)

1. メイン電極（１１）を備えると共に、車両のシート（９）に配置される静電センサ（１、１０）と、
   基準電位が与えられた基準電極（３）と、
   前記メイン電極に検出信号を印加する信号印加部（２１）と、
   前記メイン電極の電流値又は電圧値であるメイン信号値を検出する第一信号検出部（２２）と、
   前記検出信号及び前記メイン信号値に基づいて乗員を判別する判別部（２４）と、
   を備える静電容量式乗員検知センサであって、
   前記基準電位に接続された接地導体（４１、９０）と、
   前記接地導体の電流値又は電圧値である導体信号値を検出する第二信号検出部（２３）と、
   を備え、
   前記判別部は、前記検出信号、前記メイン信号値、及び前記導体信号値に基づいて乗員を判別することを特徴とする静電容量式乗員検知装置。
2. 前記接地導体は、前記シート内に配置されたヒータ（４１）及びシートフレーム（９０）の少なくとも一方である請求項１に記載の静電容量式乗員検知装置。
3. 前記第一信号検出部及び前記第二信号検出部は、１つの信号検出部（２５）と、前記信号検出部の接続先を前記メイン電極と前記接地導体で切り替える切替器（２６）と、で構成される請求項１又は２に記載の静電容量式乗員検知装置。
4. 前記判別部は、前記メイン信号値に基づく第一の複素電流値と前記導体信号値に基づく第二の複素電流値との差分と、前記検出信号に基づいて乗員を判別する請求項１〜３の何れか一項に記載の静電容量式乗員検知装置。
5. 前記静電センサ内に前記メイン電極に対向配置されたガード電極（１３）と、
   前記検出信号が印加された前記ガード電極の電流値又は電圧値であるガード信号値を検出する第三信号検出部（２７）と、
   を備え、
   前記信号印加部は、前記ガード電極に前記検出信号を印加し、
   前記判別部は、前記検出信号、前記メイン信号値、前記導体信号値、及び前記ガード信号値に基づいて乗員を判別する請求項１〜４の何れか一項に記載の静電容量式乗員検知装置。
6. 前記判別部は、前記メイン信号値に基づく第一の複素電流値から前記導体信号値に基づく第二の複素電流値を減算した値に、前記ガード信号値に基づく第三の複素電流値を加算した値と、前記検出信号とに基づいて乗員を判別する請求項５に記載の静電容量式乗員検知装置。
7. 前記第一信号検出部、前記第二信号検出部、及び前記第三信号検出部は、１つの信号検出部と、前記信号検出部の接続先を前記メイン電極と前記接地導体と前記ガード電極で切り替える切替器と、で構成される請求項５又は６に記載の静電容量式乗員検知装置。
8. メイン電極（１１）を備えると共に、車両のシート（９）内に配置される静電センサ（１、１０）と、
   基準電位が与えられた基準電極（３）と、
   前記メイン電極に検出信号を印加する信号印加部（２１）と、
   前記検出信号が印加された前記メイン電極の電流値又は電圧値である第一メイン信号値を検出する信号検出部（２２）と、
   前記検出信号及び前記第一メイン信号値に基づいて乗員を判別する判別部（２４）と、
   を備える静電容量式乗員検知センサであって、
   ＤＣ電圧源（４２）、前記シート内に配置される機器本体（４１）、及び前記ＤＣ電圧源と前記機器本体との接続と切断とを切り替えるＤＣ切替器（４３）を有する接地機器（４）と、
   前記メイン電極と前記信号印加部との接続と切断とを切り替えるメイン切替器（２９、２９１）と、
   前記メイン電極と前記信号印加部が切断されている状態での前記メイン電極の電圧値又は電流値を検出する過渡信号検出部（２８）と、
   を備え、
   前記判別部は、前記検出信号と、前記第一メイン信号値と、前記ＤＣ電圧源の直流電圧と、前記メイン切替器が切断状態である際に前記ＤＣ切替器を切断状態から接続状態に切り替え、その際に前記過渡信号検出部が取得した電圧値又は電流値である第二メイン信号値とに基づいて乗員を判別することを特徴とする静電容量式乗員検知装置。
9. 前記判別部は、前記検出信号と前記第一メイン信号値に基づいて算出される第一静電容量に、前記第二メイン信号値の最大値と前記ＤＣ電圧源の直流電圧値に基づいて算出される割合を乗算した値に基づいて乗員を判別する請求項８に記載の静電容量式乗員検知装置。
10. 前記接地機器は、ヒータ（４）である請求項８又は９に記載の静電容量式乗員検知装置。
11. 前記ＤＣ電圧源から前記機器本体にステップ電圧又はスルーレート付き電圧が印加されるように前記ＤＣ切替器を制御する切替制御部（２４）を備える請求項８〜１０の何れか一項に記載の静電容量式乗員検知装置。
12. 前記過渡信号検出部は、電圧のピークホールド回路を有する請求項８〜１１の何れか一項に記載の静電容量式乗員検知装置。
13. 前記静電センサ内に前記メイン電極に対向配置されたガード電極（１３）と、
    前記ガード電極の接続先を前記信号印加部と前記過渡信号検出部とで切り替えるガード切替器（２９２）と、
    を備え、
    前記信号印加部は、前記ガード切替器の接続先が前記信号印加部である際に前記ガード電極に前記検出信号を印加し、
    前記判別部は、前記検出信号と、前記第一メイン信号値と、前記第二メイン信号値と、前記ガード電極の接続先が前記過渡信号検出部である際に前記ＤＣ切替器を切断状態から接続状態に切り替え、その際に前記ガード電極を介して前記過渡信号検出部が取得した電圧値又は電流値であるガード信号値とに基づいて乗員を判別する請求項８〜１２の何れか一項に記載の静電容量式乗員検知装置。
14. 前記静電センサに前記検出信号が印加されていない状態で前記静電センサを前記基準電位に接続させる接地抵抗（２８ａ）を備え、
    前記過渡信号検出部は、前記接地抵抗の電圧値又は電流値を検出する請求項８〜１３の何れか一項に記載の静電容量式乗員検知装置。

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