JP6979344B2 - バックル、シートベルト装着状態検知システム及びシートベルト装着状態検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、バックル、シートベルト装着状態検知システム及びシートベルト装着状態検知方法に関する。

従来、シートベルトの装着者の呼吸により生じるベルトの張力の変動を検出するセンサを備え、このセンサの出力信号より呼吸成分を抽出し、抽出された呼吸成分より呼吸数を算出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平２−２４６８３７号公報

従来、シートベルトが装着されているか否かは、シートベルトに取り付けられるタングがバックルに連結されているか否かによって判定され、タングとバックルとの連結は、バックルに内蔵されるスイッチセンサによって検出される。

しかしながら、従来の技術では、シートベルトがどのように装着されているのかを検知することは難しい。例えば、ダミーのタングがバックルに連結されても、シートベルトが装着されていると判定されてしまう。また、シートベルトの装着状態で乗員がシートベルトの締め付けを嫌う場合、シートベルトをクリップで挟んでシートベルトの張力を零にする行為が行われることがある。このような行為が行われると、シートベルトに弛みが生じ、シートベルト本来の機能が発揮できなくなる。

そこで、本開示は、シートベルトがどのように装着されているのかを検知できる、バックル、シートベルト装着検知システム及びシートベルト装着検知方法を提供する。

本開示は、
シートベルトに生ずる張力に応じて変化する出力信号を出力するセンサと、
前記出力信号の変化から前記シートベルトの装着状態を検知する検知部とを備え、
前記検知部は、
前記出力信号から検出された信号成分の大きさを判定する第１処理と、
前記出力信号から、周期性を有する周期性成分を検出する第２処理と、
前記第２処理で検出された前記周期性成分の大きさに応じて設定された閾値に対して、前記出力信号から検出された信号変化量が大きいか否かを判定する第３処理と、を実施し、
前記検知部は、前記装着状態の検知に、前記第１処理の判定結果、前記第２処理の検出結果及び前記第３処理の判定結果を使用する、バックルを提供する。

また、本開示は、
シートベルトに生ずる張力に応じて変化する出力信号を出力するセンサを有するバックルと、
前記出力信号の変化から前記シートベルトの装着状態を検知する検知部とを備え、
前記検知部は、
前記出力信号から検出された信号成分の大きさを判定する第１処理と、
前記出力信号から、周期性を有する周期性成分を検出する第２処理と、
前記第２処理で検出された前記周期性成分の大きさに応じて設定された閾値に対して、前記出力信号から検出された信号変化量が大きいか否かを判定する第３処理と、を実施し、
前記検知部は、前記装着状態の検知に、前記第１処理の判定結果、前記第２処理の検出結果及び前記第３処理の判定結果を使用する、シートベルト装着状態検知システムを提供する。

また、本開示は、
バックルに設けられるセンサは、シートベルトに生ずる張力に応じて変化する出力信号を出力し、
検知部は、前記出力信号の変化から前記シートベルトの装着状態を検知する、シートベルト装着状態検知方法であって、
前記検知部は、
前記出力信号から検出された信号成分の大きさを判定する第１処理と、
前記出力信号から、周期性を有する周期性成分を検出する第２処理と、
前記第２処理で検出された前記周期性成分の大きさに応じて設定された閾値に対して、前記出力信号から検出された信号変化量が大きいか否かを判定する第３処理と、を実施し、
前記検知部は、前記装着状態の検知に、前記第１処理の判定結果、前記第２処理の検出結果及び前記第３処理の判定結果を使用する、シートベルト装着状態検知方法を提供する。

本開示によれば、シートベルトがどのように装着されているのかを検知することができる。

シートベルト装置の構成の一例を示す図である。 第１の実施形態におけるバックルの構成の一例を示すブロック図である。 シートベルトの装着状態が非使用状態から使用状態に変化したときの信号成分の変化の一例を示すタイミングチャートである。 検出部が実施するフィルタ平均化処理を示すフローチャートである。 検出部が実施する差分変動抽出処理を示すフローチャートである。 検出部が実施する周期信号振幅抽出処理を示すフローチャートである。 判定部が実施する張力判定処理を示すフローチャートである。 判定部が実施する体動判定処理を示すフローチャートである。 判定部が実施する使用状態判定処理を示すフローチャートである。 判定部が実施する乗員動き判定処理を示すフローチャートである。 判定部が実施する警告処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態におけるバックルの構成の一例を示すブロック図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、シートベルト装置の構成の一例を示す図である。シートベルト装置１は、車両に搭載された車載システムの一例である。シートベルト装置１は、例えば、シートベルト４と、リトラクタ３と、ショルダーアンカー６と、タング７と、バックル８とを備える。

シートベルト４は、車両のシート２に座る乗員１１を拘束するシートベルトの一例であり、リトラクタ３に引き出し可能に巻き取られる帯状部材である。シートベルトは、ウェビングとも称される。シートベルト４の先端のベルトアンカー５は、シート２又はシート２の近傍の車体に固定される。

リトラクタ３は、シートベルト４の巻き取り又は引き出しを可能にする巻き取り装置の一例であり、車両衝突時等の所定値以上の減速度が車両に加わると、シートベルト４がリトラクタ３から引き出されることを制限する。リトラクタ３は、シート２又はシート２の近傍の車体に固定される。

ショルダーアンカー６は、シートベルト４が挿通するベルト挿通具の一例であり、リトラクタ３から引き出されたシートベルト４を乗員１１の肩部の方へガイドする部材である。ショルダーアンカー６は、シート２又はシート２の近傍の車体に固定される。

タング７は、シートベルト４が挿通するベルト挿通具の一例であり、ショルダーアンカー６によりガイドされたシートベルト４にスライド可能に取り付けられた部品である。

バックル８は、タング７が着脱可能に連結される部品であり、例えば、シート２又はシート２の近傍の車体に固定される。

バックル８は、本体部８ａと、ステー８ｂとを有する。本体部８ａは、タング７が着脱可能に連結される部位である。ステー８ｂは、バックル８の本体部８ａを支持する支持部材の一例である。ステー８ｂは、シート２又はシート２の近傍の車体に固定される。

タング７がバックル８に連結された状態で、ショルダーアンカー６とタング７との間のシートベルト４の部分が、乗員の胸部及び肩部を拘束するショルダーベルト部９である。タング７がバックル８に連結された状態で、ベルトアンカー５とタング７との間のシートベルト４の部分が、乗員の腰部を拘束するラップベルト部１０である。

図２は、第１の実施形態におけるバックル８の構成の一例を示すブロック図である。第１の実施形態では、バックル８は、センサ２０と、検知部３０とを備える。検知部３０は、検出部４０と、判定部７０と、出力部８０とを備える。

センサ２０は、シートベルト４に生ずる張力（以下、「張力Ｆ」とも称する）を検出し、検出された張力Ｆに応じて変化する出力信号を出力する。シートベルト４が乗員１１に装着されていると、乗員１１の体動や呼吸によって生ずる乗員１１の胸や腹の動きがシートベルト４に伝わるため、シートベルト４の張力Ｆが変化する。シートベルト４の張力Ｆの変化は、タング７に伝達し、タング７を介してバックル８に伝達する。センサ２０は、バックル８の本体部８ａに設けられてもよいし、バックル８のステー８ｂに設けられてもよい。

センサ２０は、例えば、シートベルト４の張力Ｆの変化によって生ずる変形又は変位を、シートベルト４の張力Ｆとして検出する。例えば、センサ２０は、シートベルト４からタング７を介してバックル８に入力される荷重の変化を検出するひずみセンサでもよいし、シートベルト４の張力Ｆの変化によって生ずる静電容量の変化を検出する静電容量センサでもよい。また、シートベルト４の張力Ｆが変化すると、シートベルト４にタング７を介して接続されるバックル８自体が変位する。そのため、センサ２０は、バックル８自体の変位をシートベルト４の張力Ｆの変化として検出するデバイスでもよい。例えば、光又は電波の送受によって反射対象物との相対距離を検出する非接触センサなどが挙げられる。

検知部３０は、センサ２０の出力信号の変化からシートベルト４の装着状態を検知する。センサ２０の出力信号は、シートベルト４の張力Ｆに応じて変化するので、検知部３０は、センサ２０の出力信号の変化をモニタすることにより、シートベルト４の張力Ｆの推移を検出できる。シートベルト４の張力Ｆは、シートベルト４の装着状態に応じて変化するので、検知部３０は、センサ２０の出力信号の変化から、シートベルト４がどのように装着されているのかを検知できる。

また、乗員１１の胸の動きは、ショルダーベルト部９の張力を主に変化させ、乗員１１の腹の動きは、ラップベルト部１０の張力を主に変化させる。そして、バックル８には、ショルダーベルト部９とラップベルト部１０との両方がタング７を介して接続されている。したがって、バックル８に設けられるセンサ２０は、乗員１１の胸と腹の両方の動きの情報を張力変化から検出できるので、シートベルト４の装着状態の検知精度が向上する。

検知部３０は、例えば、少なくとも一つのＣＰＵ（Central Processing Unit）と少なくとも一つのメモリとを備えるコンピュータ（より具体的には、マイクロコンピュータ）である。検知部３０の各機能は、少なくとも一つのプログラムがＣＰＵに実行させる処理により実現される。プログラムは、メモリに読み出し可能に記憶されている。

検知部３０は、検出部４０と、判定部７０と、出力部８０とを有する。例えば、検出部４０及び判定部７０は、一つ又は複数のコンピュータを含んで構成されている。

検出部４０は、センサ２０の出力信号から、張力Ｆの変化を表す信号成分の周期性を検出する。判定部７０は、検出部４０により検出される信号成分の周期性に基づいて、シートベルト４の装着状態を検知する。例えば、判定部７０は、検出部４０により検出される信号成分に周期性があることが検出される場合、タング７とバックル８との連結によりシートベルト４が装着されていると判定する。周期性がある場合、シートベルト４を着用する乗員１１の呼吸又は脈拍の周期的動作が、張力変化として、センサ２０により検出されていると推定されるからである。

検出部４０は、センサ２０の出力信号から、張力Ｆの変化を表す信号成分の大きさを検出してもよい。この場合、判定部７０は、検出部４０により検出される信号成分の大きさに基づいて、シートベルト４の装着状態を検知する。例えば、判定部７０は、検出部４０により検出される信号成分の大きさが所定の範囲に増加したことが検出される場合、タング７とバックル８との連結によりシートベルト４が装着されていると判定する。なぜなら、シートベルト４がリトラクタ３から引き出されてタング７とバックル８とが連結されると、張力Ｆの大きさは所定の範囲に増加するからである。

検出部４０は、センサ２０の出力信号から、張力Ｆの変化を表す複数種の信号成分を検出し、検出した複数種の信号成分から、シートベルト４の装着状態を検知してもよい。この場合、判定部７０は、検出部４０により検出される信号成分の周期性と、検出部４０により検出される信号成分の大きさとに基づいて、シートベルト４がどのような使用状態で装着されているのか判定する。信号成分の周期性と信号成分の大きさとの両方を用いてシートベルト４の装着状態を検知することで、当該装着状態をより詳しく検知することができる。また、乗員の姿勢やシートポジションによる張力Ｆのばらつきがあっても、判定部７０は、シートベルト４と乗員との密着性（例えば、信号成分の大きさが大きいほど密着度が高い）を判定できる。

また、判定部７０は、信号成分の大きさが所定の範囲内にあり、且つ、信号成分に周期性があると検出部４０により検出される場合には、シートベルト４は適正に装着されていると判定してもよい。適度な大きさの張力Ｆが発生し、且つ、張力Ｆが周期的に変動する場合、乗員１１がシートベルト４を適正に着用していると推定されるからである。一方、判定部７０は、信号成分の大きさが所定の範囲内になく、且つ、信号成分に周期性がないと検出部４０により検出される場合には、シートベルト４は適正に装着されていないと判定してもよい。過小又は過大な張力Ｆが発生し、且つ、張力Ｆが周期的に変動しない場合、乗員１１がシートベルト４を適正に着用していないと推定されるからである。

また、判定部７０は、信号成分の大きさが所定の閾値以上で継続的に変化していると検出部４０により検出される場合、シートベルト４を使用する乗員に姿勢変化があると判定してもよい。所定の閾値以上の張力Ｆが継続的に発生している場合には、乗員１１の姿勢が変化していると推定されるからである。

出力部８０は、判定部７０による判定結果（例えば、後述の"使用状態"や"警告信号"など）を、バックル８の外部装置に有線又は無線で出力する。外部装置は、当該判定結果に基づいて、所定の制御を実行する。

図３は、シートベルトの装着状態が非使用状態から使用状態に変化したときの信号成分の変化の一例を示すタイミングチャートである。

センサ２０の出力信号ｓが表す張力Ｆの大きさは、シートベルト４がリトラクタ３に巻き取られてタング７とバックル８とが連結していない状態では、略零である。センサ２０の出力信号ｓが表す張力Ｆの大きさは、シートベルト４がリトラクタ３から引き出されてタング７がバックル８に連結された時（タング７の挿入でセンサ状態が変わる場合がある）、さらに、シートベルト４に張力が加わった時に変化する。

タング７がバックル８とが非連結状態から連結状態に遷移すると、センサ２０の出力信号ｓが表す張力Ｆの大きさは増加から減少に遷移する。よって、検出部４０は、出力信号ｓが表す張力Ｆの大きさが増加から減少に遷移する時点の張力Ｆの大きさを零と再設定してもよい。

図３において、ｓは、出力信号ｓが表す張力Ｆの大きさの検出データを表す。ａは、出力信号ｓから検出される信号成分の一つである張力Ｆの平均値を表す。ｂは、出力信号ｓから検出される信号成分の一つである乗員１１の大きな動き（呼吸又は脈拍よりも大きな動き）を表す。ｃは、出力信号ｓから検出される信号成分の一つである周期信号（呼吸又は脈拍の信号）の大きさを表す。Ｔｈ１は、タング７とバックル８との連結の有無を判定するための閾値を表す。Ｔｈ２は、張力Ｆの適正な大きさの下限値を表す。Ｔｈ３は、張力Ｆの適正な大きさの上限値を表す。

検出部４０は、出力信号ｓの値から、張力Ｆのレベル及び乗員１１の動きを検出する。張力Ｆは、乗員が着座して安静にしていると、平均テンションレベルを中心に周期的に変化する。この周期的変化は、乗員１１の呼吸により発生する。微小だが、脈拍による周期的変化も観察される。乗車中の人の呼吸による周期的変化は、およそ２秒から８秒、乗車中の人の脈拍による周期的変化は、およそ０．６秒から１．２秒である。乗員が動くと、その動きに応じた大きな張力変化や速い張力変化が、出力信号ｓから検出される信号成分に現れる。

例えば、検出部４０は、時々刻々変化する出力信号ｓから、シートベルト４の張力Ｆの大きさの平均値（以下、「平均張力ａ」とも称する）を検出するとともに、呼吸又は脈拍の周期信号の有無も検出する。検出部４０は、周期信号が安定しているとき、その周期信号の振幅や周期を検出することが好ましい。検出部４０は、張力Ｆの変化量や変化速度を検出してもよい。検出部４０は、ｂが表す大きな動きが検出されているときの信号成分を使わずに平均張力ａを算出すると、乗員が大きく動いていないときの張力Ｆの平均値を算出できる。

図４は、検出部４０が実施するフィルタ平均化処理を示すフローチャートである。検出部４０は、フィルタ平均化処理ｆａを所定の周期で繰り返し実施する。

検出部４０は、センサ２０から出力される出力信号ｓを読み込み（ステップＳ１１）、読み込んだ出力信号ｓに対してフィルタ平均化処理を実施する（ステップＳ１３）。検出部４０は、出力信号ｓに対してフィルタ平均化処理を実施することによって、シートベルト４の張力Ｆの大きさの平均値（以下、「平均張力ａ」とも称する）を検出する。フィルタ平均化処理とは、ローパスフィルタ又は所定のフィルタ時間（例えば、６秒）を平均区間とする移動平均フィルタを用いて、張力Ｆの大きさの現時点での過去積算平均値を導出する処理である。

図５は、検出部４０が実施する差分変動抽出処理を示すフローチャートである。検出部４０は、差分変動抽出処理ｆｂを所定の周期で繰り返し実施する。

検出部４０は、センサ２０から出力される出力信号ｓを読み込み（ステップＳ１４）、読み込んだ出力信号ｓに対して差分変動抽出処理を実施する（ステップＳ１５）。検出部４０は、出力信号ｓに対して差分変動抽出処理を実施することによって、シートベルト４の張力Ｆの大きさが所定の経過時間（例えば、０．２秒）で変化する量（差分変化量）を検出する。そして、検出部４０は、今回検出した差分変化量が所定量Ａを超える場合、今回検出した差分変化量を前回までの積算値に積算した値（以下、「張力変化量ｂ」とも称する）を検出する。一方、検出部４０は、今回検出した差分変化量が所定量Ａ以下の場合、張力変化量ｂを減少させる。所定量Ａは、乗員１１の呼吸又は脈拍によって生ずる差分変化量よりも大きな値に設定される。これにより、呼吸又は脈拍によって生ずる差分変化量であれば、張力変化量ｂは減少し、呼吸又は脈拍よりも大きな変動によって生ずる差分変化量であれば、張力変化量ｂは増加する。つまり、検出部４０は、張力変化量ｂの検出によって、呼吸又は脈拍よりも大きな乗員１１の体動によって生ずる張力Ｆの変化量を検出できる。

図６は、検出部４０が実施する周期信号振幅抽出処理を示すフローチャートである。検出部４０は、周期信号振幅抽出処理ｆｃを所定の周期で繰り返して実施する。

検出部４０は、センサ２０から出力される出力信号ｓを読み込み（ステップＳ１７）、読み込んだ出力信号ｓに対して周期信号振幅抽出処理を実施する（ステップＳ１８）。検出部４０は、出力信号ｓに対して周期信号振幅抽出処理を実施することによって、呼吸又は脈拍の周波数に相当する周波数信号成分を取り出すバンドパスフィルタを用い、その周波数信号成分の振幅の大きさ（以下、「周期信号振幅ｃ」とも称する）を検出する。呼吸信号は、３秒から６秒程度の周期を有し、脈拍信号は、０．５秒〜１秒程度の周期を有する。

図７は、判定部７０が実施する張力判定処理を示すフローチャートである。判定部７０は、張力判定処理を所定の周期で繰り返して実施する。なお、図７において、閾値Ｔｈ２は、閾値Ｔｈ１よりも大きく、閾値Ｔｈ３は、閾値Ｔｈ２よりも大きい。

ステップＳ２１にて、判定部７０は、検出部４０から平均張力ａを取得し、取得した平均張力ａが閾値Ｔｈ１よりも大きいか否かを判断する。シートベルト４がリトラクタ３に巻き取られておりバックル８とタング７とが連結していない状態（未使用状態）では、平均張力ａは、略零又は比較的小さな値である。これに対し、シートベルト４がリトラクタ３から引き出されてバックル８とタング７とが連結している状態（使用状態）では、平均張力ａは、未使用状態よりも大きな値となる。そこで、判定部７０は、平均張力ａが閾値Ｔｈ１以下であると判断した場合、シートベルト４は未使用状態Ｈと判定する（ステップＳ２３）。一方、判定部７０は、平均張力ａが閾値Ｔｈ１よりも大きいと判断した場合、シートベルト４は使用状態と判定して、ステップＳ２５の処理を実行する。

ステップＳ２５にて、判定部７０は、ステップＳ２１で取得した平均張力ａが閾値Ｔｈ２よりも大きいか否かを判断する。ステップＳ２５では、バックル８とタング７とが連結されていて、シートベルト４の張力Ｆが更に大きいか否が判定される。判定部７０は、平均張力ａが閾値Ｔｈ２以下であると判断した場合、バックル８とタング７とは連結されているが張力Ｆが小さすぎる状態（過小張力状態）と推定されるので、シートベルト４は、張力Ｆが適正でない使用状態Ｊと判定する（ステップＳ２７）。一方、判定部７０は、平均張力ａが閾値Ｔｈ２よりも大きいと判断した場合、使用状態Ｊよりも大きな張力Ｆが生じていると判定して、ステップＳ２９の処理を実行する。

ステップＳ２９にて、判定部７０は、ステップＳ２１で取得した平均張力ａが閾値Ｔｈ３よりも大きいか否かを判断する。判定部７０は、平均張力ａが閾値Ｔｈ３以上と判断した場合、張力Ｆが大きすぎる状態（過大張力状態）と推定されるので、シートベルト４は、張力Ｆが適正でない使用状態Ｊと判定する（ステップＳ２７）。一方、判定部７０は、平均張力ａが閾値Ｔｈ３未満と判断した場合、張力Ｆは閾値Ｔｈ２と閾値Ｔｈ３との間にあると推定されるので、シートベルト４は、張力Ｆが適正な使用状態Ｉと判定する（ステップＳ３１）。

図８は、判定部７０が実施する体動判定処理を示すフローチャートである。判定部７０は、体動判定処理を所定の周期で繰り返して実施する。

ステップＳ４１にて、判定部７０は、検出部４０から張力変化量ｂを取得し、取得した張力変化量ｂが閾値Ｔｈ４よりも大きいか否かを判断する。張力変化量ｂは、呼吸又は脈拍よりも大きな体動の変化が有るか否かの判定に使用される。判定部７０は、張力変化量ｂが閾値Ｔｈ４よりも大きいと判断した場合、呼吸又は脈拍よりも大きな体動の変化があると推定されるので、乗員１１の動きは、大きな体動変化があることを表す状態Ｐと判定する。一方、判定部７０は、張力変化量ｂが閾値Ｔｈ４以下と判断した場合、呼吸又は脈拍よりも大きな体動の変化がないと推定されるので、乗員１１の動きは、大きな体動変化がないことを表す状態Ｑと判定する。

ここで、閾値Ｔｈ４は、呼吸又は脈拍の振幅の大きさを表す周期信号振幅ｃが大きくなるほど大きな値に設定されてもよい。張力変化量ｂは、乗員１１の呼吸又は脈拍によって生ずる差分変化量を基準に変化する。したがって、呼吸又は脈拍の振幅が大きくなれば、張力変化量ｂがより大きくならないと、状態Ｐと判定されなくなるので、状態Ｐの誤判定を抑制することができる。

図９は、判定部７０が実施する使用状態判定処理を示すフローチャートである。判定部７０は、使用状態判定処理を所定の周期で繰り返して実施する。

図７の張力判定処理において、乗員１１の体動があるために、張力Ｆが適正でない使用状態Ｊと一時的に判定された可能性もある。そこで、図９では、大きな体動変化がないことを表す状態（つまり、図８で判定された状態Ｑ）を使用して、より詳細な使用状態の判定が行われる。

ステップＳ５１にて、判定部７０は、乗員１１の動きが体動のない状態Ｑと判定され且つ周期信号振幅ｃが検出されるか否かを判断する。判定部７０は、体動のない状態Ｑと判定され且つ周期信号振幅ｃがあると判断した場合、ステップＳ５３の処理を実行する。

ステップＳ５３にて、判定部７０は、シートベルト４の装着状態が"未使用状態Ｈではなく且つ使用状態Ｊではない状態"であるか否かを判断する。"！Ｈ"は、未使用状態Ｈではない使用状態を表す。"！Ｊ"は、使用状態Ｊではない使用状態を表す。判定部７０は、シートベルト４の装着状態が"未使用状態Ｈではなく且つ使用状態Ｊではない状態"であると判断した場合、シートベルト４は、適正な使用状態Ｋと判定する（ステップＳ５５）。使用状態Ｉ（図７参照）は、張力Ｆの大きさに関して適正な状態であるのに対し、使用状態Ｋは、張力Ｆの大きさや周期性及び乗員１１の動きが考慮されて判定された適正な使用状態を表す。

一方、判定部７０は、シートベルト４の装着状態が"未使用状態Ｈではなく且つ使用状態Ｊではない状態"ではないと判断した場合、シートベルト４は、使用状態Ｌと判定する（ステップＳ５７）。つまり、判定部７０は、張力Ｆが適正でない使用状態Ｊのフラグが立っている或いはシートベルト４が未使用状態Ｈのフラグが立っているとしても、周期性のある振幅が検出されていれば、使用状態Ｌと判定する。これは、平均張力ａの一時的な低下等により使用状態Ｊ又は未使用状態Ｈと判定されていても、体動のない安静な状態Ｑで周期信号振幅ｃがあると図９のステップＳ５１にて判断されていれば、シートベルト４は使用されていると推定されるからである。このように、使用状態Ｌは、周期性の振幅はあるけれども張力Ｆが適正でない状態を表し、例えば、張力Ｆを検出するセンサに検出オフセットが生じている状態などが考えられる。

一方、ステップＳ５１にて、判定部７０は、体動のない状態Ｑではないと判断し、又は、
周期信号振幅ｃがないと判断した場合、ステップＳ５９の処理を実行する。

ステップＳ５９にて、判定部７０は、シートベルト４の装着状態が"未使用状態Ｈではなく且つ使用状態Ｊではない状態"であるか否かを判断する。判定部７０は、シートベルト４の装着状態が"未使用状態Ｈではなく且つ使用状態Ｊではない状態"であると判断した場合、張力Ｆが適正な使用状態Ｉであると推定される。よって、判定部７０は、シートベルト４の装着状態が"未使用状態Ｈではなく且つ使用状態Ｊではない状態"であると判断した場合、周期信号振幅ｃがステップＳ５１にて検出されていなくても、シートベルト４は使用状態Ｍと判定する（ステップＳ６１）。このように、使用状態Ｍは、周期性の振幅はないけれども張力Ｆが適正な状態を表し、例えば、乗員１１がダウンジャケットなどの厚手の服を着ていることで、周期信号振幅ｃが精度良く検出されていない状態などが考えられる。

一方、判定部７０は、シートベルト４の装着状態が"未使用状態Ｈではなく且つ使用状態Ｊではない状態"ではないと判断した場合、シートベルト４は、適正でない使用状態Ｎと判定する（ステップＳ６３）。つまり、張力Ｆが適正でない使用状態Ｊのフラグが立っている或いはシートベルト４が未使用状態Ｈのフラグが立っているので、適正でない使用状態Ｎと判定される。適正でない使用状態Ｎは、例えば、ダミーのタング７がバックル８と連結されている状態や、シートベルト４がクリップで留められてシートベルト４が弛んでいる状態などである。

図１０は、判定部７０が実施する乗員動き判定処理を示すフローチャートである。判定部７０は、乗員動き判定処理を所定の周期で繰り返して実施する。

ステップＳ７１にて、判定部７０は、検出部４０から信号処理値（具体的には、平均張力ａ、張力変化量ｂ及び周期信号振幅ｃ）を取得する。

ステップＳ７３にて、判定部７０は、周期信号振幅ｃの大きさに応じて張力変化量ｂの大きさを規格化した信号ｄを算出する（ｄ＝ｂ／ｃ）。信号ｄは、乗員１１の動きを表し、より詳細には、周期信号振幅ｃに対する体動の大きさを表す。

ステップＳ７５にて、判定部７０は、信号ｄが閾値Ｔｈ５よりも大きいか否かを判断する。判定部７０は、信号ｄが閾値Ｔｈ５よりも大きいと判断した場合、乗員１１に体動があると判定し、ステップＳ７７，Ｓ８３，Ｓ８９のうちの少なくとも一つの処理を実行する。一方、判定部７０は、信号ｄが閾値Ｔｈ５以下であると判断した場合、乗員１１に体動がないと判定し、ステップＳ７７，Ｓ８３，Ｓ８９の処理を実行せずに、今回の乗員動き判定処理を終了する。

ステップＳ７７にて、判定部７０は、ステップＳ７１にて取得した平均張力ａに経時的変動があるか否か（例えば、所定の変動範囲内での平均張力ａの変動が所定の継続時間Ｔ１以上継続するか否か）を判断する。判定部７０は、平均張力ａに経時的変動があると判断した場合、乗員１１は姿勢変化状態Ｒであると判定する。なぜなら、乗員１１の腰又は胸の位置が変わるなどの姿勢変化があると、シートベルト４の張力が変化するので、平均張力ａも経時的に変動するからである。姿勢変化状態Ｒのフラグは、乗員１１が姿勢変化状態Ｒであると一定時間判定されない場合、解除される。

一方、判定部７０は、平均張力ａに経時的変動がないと判断した場合、乗員１１は深呼吸状態Ｓであると判定する。平均張力ａに経時的変動がないのにステップＳ７５にて乗員１１に大きな体動変化があると判定されるということは、乗員１１の姿勢が変わらずに、乗員１１の胸又は腹が一時的に変動したという状態が考えられる。具体的には、通常の呼吸よりも大きな深呼吸（あくびを含む）が行われた状態と考えられる。深呼吸状態Ｓのフラグは、乗員１１が深呼吸状態Ｓであると一定時間判定されない場合、解除される。

つまり、ステップＳ７５で検出された乗員１１の体動を、姿勢変化がある体動なのか、姿勢変化がない体動なのかに分けている。

また、ステップＳ８３にて、判定部７０は、信号ｄが所定の継続時間Ｔ２以上継続して変動しているか否かを判断する。継続時間Ｔ２は、上述の継続時間Ｔ１よりも長い。つまり、判定部７０は、乗員１１の大きな体動変化が継続して検出されるか否かを判断し、そのような体動変化が継続すると判断した場合、乗員１１は活動状態Ｔであると判定する（ステップＳ８５）。活動状態Ｔとして、乗員１１がインストルメントパネルを操作している状態、乗員１１が会話している状態などが考えられる。活動状態Ｔのフラグは、乗員１１が活動状態Ｔであると一定時間判定されない場合、解除される。

例えば、活動状態Ｔを出力部８０から受信した外部装置は、乗員１１の運転が緩慢にならないように、乗員１１に対して警告を行う。

ステップＳ８９にて、判定部７０は、姿勢変化状態Ｒと深呼吸状態Ｓと活動状態Ｔのいずれかの状態において、信号ｄが閾値Ｔｈ６よりも大きか否かを判断することで、信号ｄに極めて大きな変動が有るか否かを判断する。閾値Ｔｈ６は、閾値Ｔｈ５と同じ又は大きく設定される。判定部７０は、信号ｄが閾値Ｔｈ６よりも大きいと判断した場合、乗員１１の身体がかなり動いていると推定されるので、乗員１１の動きは運転注意喚起状態Ｕであると判定する（ステップＳ９１）。運転注意喚起状態Ｕは、例えば、運転中に助手席に手を延ばしたり、運転中に後部座席を振り返ってのぞいたりするなどの、車両前方への注意不足の状態などが考えられる。運転注意喚起状態Ｕのフラグは、乗員１１が運転注意喚起状態Ｕであると一定時間判定されない場合、解除される。

例えば、運転注意喚起状態Ｕを出力部８０から受信した外部装置は、乗員１１の運転が緩慢にならないように、乗員１１に対してより強い警告（例えば、シートベルト４の張力を強制的に強弱させる警告動作など）を行う。

図１１は、判定部７０が実施する警告処理を示すフローチャートである。判定部７０は、警告処理を所定の周期で繰り返して実施する。

ステップＳ１００にて、判定部７０は、状態値（具体的には、使用状態Ｌ，Ｍ，Ｎのフラグ値）を読み込む。使用状態Ｌは、周期性の振幅はあるけれども張力Ｆが適正でない状態を表す。使用状態Ｍは、周期性の振幅はないけれども張力Ｆが適正な状態を表す。使用状態Ｎは、適正でない使用状態を表す。

ステップＳ１０１にて、判定部７０は、使用状態Ｌと使用状態Ｍのいずれかが所定時間以上継続しているか否かを判定する。判定部７０は、使用状態Ｌと使用状態Ｍのいずれかが所定時間以上継続していると判定した場合、ベルト警報ランプの点灯を要求する警告信号を出力部８０から出力する（ステップＳ１０３）。一方、判定部７０は、使用状態Ｌと使用状態Ｍのいずれかが所定時間以上継続していないと判定した場合、ベルト警報ランプの消灯を要求する警告信号を出力部８０から出力する（ステップＳ１０５）。

ベルト警報ランプの点灯を要求する警告信号を受信した外部装置は、ベルト警報ランプを点灯させて、乗員１１に対して警告を行う。ベルト警報ランプの消灯を要求する警告信号を受信した外部装置は、ベルト警報ランプを消灯させて、乗員１１に対して警告を停止する。

ステップＳ１０７にて、判定部７０は、使用状態Ｎが所定時間以上継続しているか否かを判定する。判定部７０は、使用状態Ｎが所定時間以上継続していると判定した場合、ベルト警報ランプの点灯を要求する警告信号を出力部８０から出力する（ステップＳ１０３）。さらに、判定部７０は、シートベルト４の適正使用の注意喚起Ｖを要求する警告信号を出力部８０から出力する（ステップＳ１１１）。一方、使用状態Ｎが所定時間以上継続していないと判定した場合、ベルト警報ランプの消灯を要求する信号を出力部８０から出力する（ステップＳ１１３）。

シートベルト４の適正使用の注意喚起Ｖを要求する警告信号を受信した外部装置は、音声や文字による警告情報を乗員１１に対して出力する。

ステップＳ１１７にて、判定部７０は、使用状態Ｌ，Ｍ，Ｎのいずれかが所定時間以上継続しているか否かを判定する。判定部７０は、使用状態Ｌ，Ｍ，Ｎのいずれかが所定時間以上継続していると判定した場合、シートベルト４の張力の調整動作Ｗを要求する警告信号を出力部８０から出力する（ステップＳ１０３）。一方、判定部７０は、使用状態Ｌ，Ｍ，Ｎのいずれかが所定時間以上継続していないと判定した場合、シートベルト４の張力の調整動作Ｗを要求する警告信号を出力しない。

シートベルト４の張力の調整動作Ｗを要求する警告信号を受信した外部装置は、シートベルト４の張力を強制的に強弱させる警告動作を乗員１１に対して行う。

図１２は、第２の実施形態におけるバックルの構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態のうち第１の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。第１の実施形態（図２参照）では、判定部７０及び出力部８０は、バックル８に設けられているのに対し、第２の実施形態（図１２参照）では、判定部７０及び出力部８０は、バックル８とは別のデバイスに設けられている。図１２に示されるシートベルト装着状態検知システム１５は、バックル８と、検知部３０とを備える。検知部３０は、検出部４０と、判定部７０と、出力部８０とを備える。

以上、バックル及び車載システムを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

例えば、シート２は、車両の前側座席でもよいし、後部座席でもよい。また、図１２において、検出部４０は、バックル８とは別のデバイスに設けられてもよい。また、センサ２０の出力信号ｓに対して実施される複数の処理の一部（例えば、周期信号振幅抽出処理）は、検出部４０で実行されるのではなく、判定部７０で実行されてもよい。

１ シートベルト装置
８ バックル
１５ シートベルト装着状態検知システム
２０ センサ
３０ 検知部
４０ 検出部
７０ 判定部
８０ 出力部

Claims (18)

1. シートベルトに生ずる張力に応じて変化する出力信号を出力するセンサと、
   前記出力信号の変化から前記シートベルトの装着状態を検知する検知部とを備え、
   前記検知部は、
   前記出力信号から検出された信号成分の大きさを判定する第１処理と、
   前記出力信号から、周期性を有する周期性成分を検出する第２処理と、
   前記第２処理で検出された前記周期性成分の大きさに応じて設定された閾値に対して、前記出力信号から検出された信号変化量が大きいか否かを判定する第３処理と、を実施し、
   前記検知部は、前記装着状態の検知に、前記第１処理の判定結果、前記第２処理の検出結果及び前記第３処理の判定結果を使用する、バックル。
2. 前記装着状態の検知は、前記シートベルトの使用状態の適否の判定を含み、
   前記検知部は、前記使用状態の適否の判定に、前記第１処理の判定結果、前記第２処理の検出結果及び前記第３処理の判定結果を使用する、請求項１に記載のバックル。
3. 前記検知部は、
   前記周期性成分を前記第２処理で検出し且つ前記信号変化量が大きくないと前記第３処理で判定する第１条件が成立し、且つ、前記張力の大きさが所定範囲外の状態でないと前記第１処理で判定する第２条件が成立する場合、前記シートベルトは第１使用状態と判定し、
   前記第１条件が成立し且つ前記第２条件が成立しない場合、又は、前記第１条件が成立せず且つ前記第２条件が成立する場合、前記シートベルトは第２使用状態と判定し、
   前記第１条件が成立せず且つ前記第２条件が成立しない場合、前記シートベルトは第３使用状態と判定する、請求項２に記載のバックル。
4. 前記周期性成分は、呼吸又は脈拍の成分である、請求項１から３のいずれか一項に記載のバックル。
5. 前記信号変化量は、呼吸又は脈拍よりも大きな動きの判定に使用される、請求項４に記載のバックル。
6. 前記信号変化量は、前記信号成分が所定時間で変化する量である差分変化量の積算により検出された量である、請求項１から５のいずれか一項に記載のバックル。
7. 前記信号変化量は、所定量を超える前記差分変化量の積算により検出された量である、請求項６に記載のバックル。
8. 前記信号変化量は、前記差分変化量が前記所定量以下の場合に減少する量である、請求項７に記載のバックル。
9. シートベルトに生ずる張力に応じて変化する出力信号を出力するセンサと、
   前記出力信号の変化から前記シートベルトの装着状態を検知する検知部とを備え、
   前記検知部は、
   前記出力信号から検出される前記張力の大きさを判定する第１処理と、
   前記出力信号から、呼吸又は脈拍の周期性成分を検出する第２処理と、
   前記出力信号から、呼吸又は脈拍よりも大きな動きを検出する第３処理と、を実施し、
   前記周期性成分を前記第２処理で検出し且つ前記動きを前記第３処理で検出する第１条件が成立し、且つ、前記張力の大きさが所定範囲外の状態でないと前記第１処理で判定する第２条件が成立する場合、前記シートベルトは第１使用状態と判定し、
   前記第１条件が成立し且つ前記第２条件が成立しない場合、又は、前記第１条件が成立せず且つ前記第２条件が成立する場合、前記シートベルトは第２使用状態と判定し、
   前記第１条件が成立せず且つ前記第２条件が成立しない場合、前記シートベルトは第３使用状態と判定する、バックル。
10. 前記検知部は、前記第２使用状態又は前記第３使用状態の場合、第１の警告を要求する、請求項３又は９に記載のバックル。
11. 前記検知部は、前記第２使用状態の場合、前記第１の警告を要求し、前記第３使用状態の場合、前記第１の警告に加え第２の警告を要求する、請求項１０に記載のバックル。
12. 前記第２の警告は、音声又は文字による警告である、請求項１１に記載のバックル。
13. 前記第１の警告は、ランプの点灯による警告である、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のバックル。
14. 前記検知部は、前記第２使用状態又は前記第３使用状態の場合、前記張力の調整を要求する、請求項３，９から１３のいずれか一項に記載のバックル。
15. シートベルトに生ずる張力に応じて変化する出力信号を出力するセンサを有するバックルと、
    前記出力信号の変化から前記シートベルトの装着状態を検知する検知部とを備え、
    前記検知部は、
    前記出力信号から検出された信号成分の大きさを判定する第１処理と、
    前記出力信号から、周期性を有する周期性成分を検出する第２処理と、
    前記第２処理で検出された前記周期性成分の大きさに応じて設定された閾値に対して、前記出力信号から検出された信号変化量が大きいか否かを判定する第３処理と、を実施し、
    前記検知部は、前記装着状態の検知に、前記第１処理の判定結果、前記第２処理の検出結果及び前記第３処理の判定結果を使用する、シートベルト装着状態検知システム。
16. シートベルトに生ずる張力に応じて変化する出力信号を出力するセンサを有するバックルと、
    前記出力信号の変化から前記シートベルトの装着状態を検知する検知部とを備え、
    前記検知部は、
    前記出力信号から検出される前記張力の大きさを判定する第１処理と、
    前記出力信号から、呼吸又は脈拍の周期性成分を検出する第２処理と、
    前記出力信号から、呼吸又は脈拍よりも大きな動きを検出する第３処理と、を実施し、
    前記周期性成分を前記第２処理で検出し且つ前記動きを前記第３処理で検出する第１条件が成立し、且つ、前記張力の大きさが所定範囲外の状態でないと前記第１処理で判定する第２条件が成立する場合、前記シートベルトは第１使用状態と判定し、
    前記第１条件が成立し且つ前記第２条件が成立しない場合、又は、前記第１条件が成立せず且つ前記第２条件が成立する場合、前記シートベルトは第２使用状態と判定し、
    前記第１条件が成立せず且つ前記第２条件が成立しない場合、前記シートベルトは第３使用状態と判定する、シートベルト装着状態検知システム。
17. バックルに設けられるセンサは、シートベルトに生ずる張力に応じて変化する出力信号を出力し、
    検知部は、前記出力信号の変化から前記シートベルトの装着状態を検知する、シートベルト装着状態検知方法であって、
    前記検知部は、
    前記出力信号から検出された信号成分の大きさを判定する第１処理と、
    前記出力信号から、周期性を有する周期性成分を検出する第２処理と、
    前記第２処理で検出された前記周期性成分の大きさに応じて設定された閾値に対して、前記出力信号から検出された信号変化量が大きいか否かを判定する第３処理と、を実施し、
    前記検知部は、前記装着状態の検知に、前記第１処理の判定結果、前記第２処理の検出結果及び前記第３処理の判定結果を使用する、シートベルト装着状態検知方法。
18. バックルに設けられるセンサは、シートベルトに生ずる張力に応じて変化する出力信号を出力し、
    検知部は、前記出力信号の変化から前記シートベルトの装着状態を検知する、シートベルト装着状態検知方法であって、
    前記検知部は、
    前記出力信号から検出される前記張力の大きさを判定する第１処理と、
    前記出力信号から、呼吸又は脈拍の周期性成分を検出する第２処理と、
    前記出力信号から、呼吸又は脈拍よりも大きな動きを検出する第３処理と、を実施し、
    前記周期性成分を前記第２処理で検出し且つ前記動きを前記第３処理で検出する第１条件が成立し、且つ、前記張力の大きさが所定範囲外の状態でないと前記第１処理で判定する第２条件が成立する場合、前記シートベルトは第１使用状態と判定し、
    前記第１条件が成立し且つ前記第２条件が成立しない場合、又は、前記第１条件が成立せず且つ前記第２条件が成立する場合、前記シートベルトは第２使用状態と判定し、
    前記第１条件が成立せず且つ前記第２条件が成立しない場合、前記シートベルトは第３使用状態と判定する、シートベルト装着状態検知方法。

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