JP4780187B2

JP4780187B2 - 静電容量式乗員検知システム

Info

Publication number: JP4780187B2
Application number: JP2008316124A
Authority: JP
Inventors: 基中川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2028-12-11
Also published as: US20100148548A1; JP2010139384A; US8223016B2

Description

本発明は、シートに静電容量式センサを搭載した車両において、シートの被水時に静電容量式センサへの被水の影響を低減することにより正確に乗員等の静電容量を検知する静電容量式乗員検知システムに関する。

従来、静電容量式乗員検知システムは、マット状の静電容量式センサと乗員検知ＥＣＵ（電子制御ユニット）とを備え、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）。

例えば、シートが空席の場合、静電容量式センサの一対の電極間には、空気が介挿されることになる。また、シートにＣＲＳ（ＣｈｉｌｄＲｅｓｔｒａｉｎｔＳｙｓｔｅｍ、年少者拘束システム）が搭載されている場合、静電容量式センサの一対の電極間には、ＣＲＳが介挿されることになる。また、シートに乗員が搭載している場合、静電容量式センサの一対の電極間には、乗員の人体が介挿されることになる。

ここで、空気の比誘電率は、約１である。また、材質にも依るがＣＲＳの比誘電率は、約２〜５である。更に、人体の比誘電率は、約５０である。このように、空気、ＣＲＳ、人体の比誘電率は、それぞれ異なる。従って、介挿物の種類により、静電容量式センサの一対の電極間の静電容量も異なる。

この静電容量の差異により発生する電極間の微弱電界の乱れを電流あるいは電圧として出力し、この出力された電流値又は電圧値に基づいて、乗員検知ＥＣＵが乗員判別を行っている。即ち、乗員検知ＥＣＵは、シートが空席か、シートにＣＲＳが搭載されているか、シートに大人が着座しているか、を判別している。また、エアバックＥＣＵは、乗員検知ＥＣＵの判別結果に基づき、袋体の展開許可／禁止を決定する。具体的には、シートが空席の場合又はシートにＣＲＳが装着されている場合は、袋体を展開禁止状態とする。一方、シートに大人が着座している場合は、袋体を展開許可状態とする。

また、シートの被水を検知し、シートに乗員が着座している場合と、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）。

シートが被水した場合、水の比誘電率が約８０であるため、人体の比誘電率よりも大きく、乗員判別が困難になる。このため、静電容量式センサに新たに被水検知用のサブ電極を設け、サブ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の微弱電界の乱れを、電流あるいは電圧として出力することで被水判別を可能としている。

これら構成の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座の有無、乗員の識別、被水の有無等に応じた電極間の電界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、乗員、被水の判別を行っている。

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。即ち、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る。これは、厳密には、人体及び水等は、電気の等価回路で表すと、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乗員等の判別では、その精度には限界がある。つまり、乗員等の判別に用いる電流値等は、被水した場合などを含み、純粋な電極間の静電容量を判別要素としていないので、必ずしも的確に判別できるとは限らなかった。

そこで、乗員や被水等の判別精度を向上させることができる従来技術として、例えば特許文献３に記載の静電容量式乗員検知センサがある。このセンサは、交流電圧を発生する電源部と、車両のシートの座面部に配置されるメイン電極と、電源部とメイン電極とを接続するメイン配線部と、車両接地部に導通するシートフレームとメイン電極との間に当該メイン電極に離隔して対向配置され、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、判別部とを備える。更に、この構成に加えて、サブ電極と、切替部とを備え、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ており、切替部は、乗員検知モードと、メイン電極とサブ電極との間に電界を形成する被水検知モードとを切り替えるようになっている。

インピーダンス算出部は、乗員検知モードにおいて、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。実虚成分算出部は、その算出されたインピーダンスに基づき当該インピーダンスの実数部及び虚数部を算出する。判別部は、その算出されたインピーダンスの内の虚数部に基づいてシートの乗員を判別するようになっている。

更に、インピーダンス算出部は、被水検知モードにおいて、メイン電極とサブ電極間のメインサブ間インピーダンスを含む第２インピーダンスを算出する。つまり、第２インピーダンスは、電源部からメイン配線部とメイン電極とサブ電極とを介した車両接地まで（以下、「被水検知回路」と称する）のインピーダンスである。この場合、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虚数部に基づいてシートの被水を判別する。ここで、被水の判別とは、被水の有無、及び被水状況（水、及び塩水等の区別）の判別を意味する。

この被水検知モードにおいては、被水検知回路の第２インピーダンスの虚数部に基づいてシートの被水を判別することができる。例えば、メイン電極とサブ電極との間に水が介挿した場合、メインサブ間インピーダンスの虚数部は大きくなり、同時に第２インピーダンスの虚数部も大きくなる。ここで、被水検知回路の第２インピーダンスの虚数部とは、メイン電極とサブ電極との間（メインサブ間インピーダンス）の静電容量成分に相当する。従って、シートの被水の判別精度をより向上させることができるようになっている。
特開平１１−２７１４６３号公報特開２００６−２７５９１号公報特開２００８−１１１８０９号公報

しかし、上記の特許文献３では、シートの被水によって静電容量式センサとシートフレームとの間のシートクッションが被水した際にこの被水が判別できない場合、静電容量式センサとシートフレームとの間に導電経路が形成されて抵抗が減少し、このため静電容量式センサで検知される静電容量が増加して適正な人員等の検知が出来なくなる場合が生じる問題がある。

例えばシートが空席又はＣＲＳ装着時には、静電容量式センサはエアバッグを展開禁止状態とするエアバッグオフ判定を行わなければならないが、上記のように被水のため検知される静電容量が増加していると、エアバッグを展開可能状態とするエアバッグオン判定を行ってしまうことがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、シートの被水時に静電容量式センサへの被水の影響を低減して適正に空席や人の着座等の検知を行うことが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。

上記目的を達成するために、本発明による静電容量式乗員検知システムは、車両のシート内部に配置された電極と車両接地との間に微弱電界の乱れを発生させ、この乱れに応じた電流又は電圧を出力する静電容量式センサと、この静電容量式センサの下部にシートクッションを介して配置され、前記車両接地に導通するシートフレームとを車両のシートに有する静電容量式乗員検知システムにおいて、前記静電容量式センサの上側で且つ前記シートの表皮の裏側に、前記シートが被水した際にこの水を吸水して保持する吸水層を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、たとえシートが被水しても、この水は吸水層で吸水されて保持されるので、シートクッションを通過してシートフレームに到達しない。このため、上記の構成と同様の作用効果を得ることができる。

本発明による静電容量式乗員検知システムは、車両のシート内部に配置された電極と車両接地との間に微弱電界の乱れを発生させ、この乱れに応じた電流又は電圧を出力する静電容量式センサと、この静電容量式センサの下部にシートクッションを介して配置され、前記車両接地に導通するシートフレームとを車両のシートに有する静電容量式乗員検知システムにおいて、前記シートにおける座面部下部のシートフレームの表面に絶縁処理を施したことを特徴とする。

この構成によれば、シートが被水した場合、この水が座面部下部のシートクッションを通過してシートフレームに到達したとしても、このシートフレームと静電容量式センサとの間に導電経路が形成されない。この場合、静電容量式センサとシートの背もたれ部のシートフレームとの間で人等の検知対象物の静電容量が測定されることによって、適正な空席や着座等の検知を行うことができる。

以上説明したように本発明によれば、シートの被水時に静電容量式センサへの被水の影響を低減して適正に空席や人の着座等の検知を行うことができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る静電容量式乗員検知システムの構成を示す図である。

図１において、車両のシート１１は、乗員が着席する座部シートクッション１２を有する座面部１３と、乗員が背中をもたれる背部シートクッション１４を有する背もたれ部１５とを備え、座面部１３の底部には、車両ボディ（車両接地）１６に導通する座部シートフレーム１３ａが備えられている。また、背もたれ部１５には、車両ボディ１６に導通する背部シートフレーム１５ａが備えられている。

第１の実施形態の静電容量式乗員検知システム２０は、座面部１３の座部シートクッション１２の上方に配設された静電容量式センサ２１と、静電容量式センサ２１と座部シートフレーム１３ａとの間に、ＰＥＴ（ポリエステル）材料やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）材料等の防水材料による防水層２２を配設して構成されている。

防水層２２は、静電容量式センサ２１の下面全面を包括し、その全面よりも広い面積を有しており、座面部１３が被水しても座部シートフレーム１３ａに水を通さないようになっている。

ここで、図２を参照して静電容量式センサ２１による人等の静電容量検知について説明しておく。図２（ａ）に示すように、人２４がシート１１に着座している場合、静電容量式センサ２１とシートフレーム１３ａ，１５ａとの間に接続された乗員検知ＥＣＵ２５から所定周波数の正弦波電圧を静電容量式センサ２１に印加すると、これに応じて静電容量式センサ２１から微弱電界である電気力線２６ａの乱れが発生し、この乱れに応じた電流又は電圧の出力が乗員検知ＥＣＵ２５に入力される。従って、その出力を乗員検知ＥＣＵ２５でインピーダンスＺ１として計測し、このインピーダンスＺ１に応じて人２４と判定する。言い換えれば、このように乗員検知ＥＣＵ２５によって、静電容量式センサ２１から発生する電気力線２６ａにより静電容量を測定する。

同様に、図２（ｂ）に示すように、子供が乗ったＣＲＳ２７がシート１１に装着されている場合、乗員検知ＥＣＵ２５からの正弦波電圧の印加に応じて静電容量式センサ２１から微弱電界である電気力線２６ｂの乱れが発生し、この乱れに応じた電流又は電圧をもとに、乗員検知ＥＣＵ２５でインピーダンスＺ２として計測され、このインピーダンスＺ２に応じてＣＲＳ２７と判定される。なお、インピーダンスＺ２の方が、Ｚ１よりも大きくなる。

第１の実施形態の静電容量式乗員検知システム２０によれば、このように人等の静電容量の検知を行う静電容量式センサ２１と座部シートフレーム１３ａとの間に、静電容量式センサ２１の下面全面を包括し、その全面よりも広い面積を有し座面部１３が被水しても、この水が座部シートクッション１２を通過して座部シートフレーム１３ａに到達しないようにする防水層２２を配設した。

従って、たとえシート１１が被水しても、この水は防水層２２で遮断され、座部シートクッション１２を通過して座部シートフレーム１３ａに到達しないので、従来のように、被水によって静電容量式センサとシートフレームとの間に導電経路が形成されて抵抗が減少し、このため静電容量式センサで検知される静電容量が増加して適正な人員等の検知が出来なくなるということを防止することができる。言い換えれば、シート１１の被水時に静電容量式センサ２１への被水の影響を低減して適正な空席や着座の検知を行うことができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る静電容量式乗員検知システムの構成を示す図である。

第２の実施形態の静電容量式乗員検知システム３０が、第１の実施形態の静電容量式乗員検知システム２０と異なる点は、静電容量式センサ２１の上側で且つ座面部１３の表皮の裏側に、ＰＥＴ材料やＰＥＮ材料等の防水材料による防水層３１を配設したことにある。

防水層３１は、静電容量式センサ２１の上面全面を包括し、その全面よりも広い面積を有しており、座面部１３が被水してもこの水が座部シートクッション１２を通過して座部シートフレーム１３ａに到達しないようになっている。

つまり、第２の実施形態の静電容量式乗員検知システム３０によれば、たとえシート１１が被水しても、この水は防水層３１で遮断され、座部シートクッション１２を通過して座部シートフレーム１３ａに到達しないので、第１の実施形態と同様の効果を奏すことができる。

（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る静電容量式乗員検知システムの構成を示す図である。

第３の実施形態の静電容量式乗員検知システム４０が、第２の実施形態の静電容量式乗員検知システム３０と異なる点は、静電容量式センサ２１の上側で且つ座面部１３の表皮の裏側に、アクアパール等の高吸水性樹脂材料による吸水層４１を配設したことにある。

吸水層４１は、静電容量式センサ２１の上面全面を包括し、その全面よりも広い面積を有しており、座面部１３が被水してもこの水を吸水して保持することによって、水が座部シートクッション１２を通過して座部シートフレーム１３ａに到達しないようになっている。

つまり、第３の実施形態の静電容量式乗員検知システム４０によれば、たとえシート１１が被水しても、この水は吸水層４１で吸水されて保持されるので、座部シートクッション１２を通過して座部シートフレーム１３ａに到達しない。このため、第２の実施形態と同様の効果を奏すことができる。

（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態に係る静電容量式乗員検知システムの構成を示す図である。

第４の実施形態の静電容量式乗員検知システム５０が、第１の実施形態の静電容量式乗員検知システム２０と異なる点は、防水層２２を備えず、座部シートフレーム１３ｂの表面に絶縁処理が施されていることにある。

このように、座部シートフレーム１３ｂの表面に絶縁処理を施した場合、シート１１が被水した場合、この水が座部シートクッション１２を通過して座部シートフレーム１３ｂに到達したとしても、従来のように、静電容量式センサ２１と座部シートフレーム１３ｂとの間に導電経路が形成されない。

従って、空席や着座等の検知は、静電容量式センサ２１と背部シートフレーム１５ａとの間でのみ行われる。この場合であっても、乗員検知ＥＣＵ２５から所定周波数の正弦波電圧を静電容量式センサ２１に印加することによって、静電容量式センサ２１と背部シートフレーム１５ａとの間で電気力線２６ａの乱れが発生するので、乗員検知ＥＣＵ２５によって、その電気力線２６ａに応じた静電容量を測定することができる。

第４の実施形態の静電容量式乗員検知システム５０によれば、座部シートフレーム１３ｂの表面に絶縁処理を施したので、シート１１が被水した場合に、この水が座部シートクッション１２を通過して座部シートフレーム１３ｂに到達したとしても、従来のように、静電容量式センサ２１と座部シートフレーム１３ｂとの間に導電経路が形成されない。この場合、静電容量式センサ２１と背部シートフレーム１５ａとの間で人等の検知対象物の静電容量を測定することによって、適正な空席や着座等の検知を行うことができる。

（第５の実施形態）
図６は、本発明の第５の実施形態に係る静電容量式乗員検知システムにおけるシートの座面部の構成を示す断面図である。但し、図６は、座面部１３のうち座部シートフレーム１３ａが無い部分の断面図である。

第５の実施形態の静電容量式乗員検知システム６０の特徴は、座部シートクッション１２ａの上面に、座面部１３の先端部から座面部１３と背もたれ部１５との接続部に向かい、この方向に下って直線状に傾斜する細長い溝６１を所定幅で複数本形成し、各溝６１の表面を含む座部シートクッション１２ａの表面を防水加工し、更に、各溝６１が座面部１３と背もたれ部１５との接続部で座部シートクッション１２ａを下方に貫通し、更に車両ボディ１６を貫通する構造となっている。なお、１１ａはシートカバーである。

つまり、座部シートクッション１２ａの上面に、座面部１３の先端部と、座面部１３と背もたれ部１５の接続部の間に傾斜する溝６１を所定間隔で複数本形成し、各溝６１の表面を含む座部シートクッション１２ａの表面を防水加工し、更に、各溝６１が上記の接続部で座部シートクッション１２ａを下方に貫通して車両の底面に抜ける構造を成す。

この構造の場合、シート１１が被水した場合、この水が座部シートクッション１２ａの溝６１を矢印で示す方向に通り、車両の底面から外部へ排水される。従って、シート１１の座面部１３に大量の水が被水した場合に、この水が座部シートクッション１２ａの上に溜まらないので、長時間経過しても、被水による水を座部シートフレーム１３ａへ到達させないようにすることができる。このため、シート１１の被水時に静電容量式センサ２１への被水の影響を低減して適正な空席や着座の検知を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る静電容量式乗員検知システムの構成を示す図である。静電容量式センサによる人等の静電容量検知の説明図である。本発明の第２の実施形態に係る静電容量式乗員検知システムの構成を示す図である。本発明の第３の実施形態に係る静電容量式乗員検知システムの構成を示す図である。本発明の第４の実施形態に係る静電容量式乗員検知システムの構成を示す図である。本発明の第５の実施形態に係る静電容量式乗員検知システムにおけるシートの座面部の構成を示す断面図である。

符号の説明

１１シート
１２，１２ａ座部シートクッション
１３座面部
１３ａ，１３ｂ座部シートフレーム
１４背部シートクッション
１５背もたれ部
１６車両ボディ（車両接地）
２０，３０，４０，５０，６０静電容量式乗員検知システム
２１静電容量式センサ
２２，３１防水層
２４人
２５乗員検知ＥＣＵ
２６ａ，２６ｂ電気力線
２７ＣＲＳ
４１吸水層
６１溝

Claims

車両のシート内部に配置された電極と車両接地との間に微弱電界の乱れを発生させ、この乱れに応じた電流又は電圧を出力する静電容量式センサと、この静電容量式センサの下部にシートクッションを介して配置され、前記車両接地に導通するシートフレームとを車両のシートに有する静電容量式乗員検知システムにおいて、
前記静電容量式センサの上側で且つ前記シートの表皮の裏側に、前記シートが被水した際にこの水を吸水して保持する吸水層を備えたことを特徴とする静電容量式乗員検知システム。
車両のシート内部に配置された電極と車両接地との間に微弱電界の乱れを発生させ、この乱れに応じた電流又は電圧を出力する静電容量式センサと、この静電容量式センサの下部にシートクッションを介して配置され、前記車両接地に導通するシートフレームとを車両のシートに有する静電容量式乗員検知システムにおいて、
前記シートにおける座面部下部のシートフレームの表面に絶縁処理を施したことを特徴とする静電容量式乗員検知システム。