JP5955403B2 - 非接触物検出システム及び物体を検出するための方法 - Google Patents

Description

米国連邦自動車安全基準（Ｆｅｄｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ：ＦＭＶＳＳ）には、偶発的な作動による死亡又はけがの可能性を回避／最小限にするために、全てのパワー（作動）クロージャシステムに対する必須要件が明記されている。パワースライドドアやパワーリフトゲートのようなパワークロージャは、動作中において、かなりの重量や大きな慣性を有する。ＦＭＶＳＳ−１１８には、無人クロージャシステムに対する最大接触圧力が明記されている。全ての作動モードにおいて連邦安全基準を達成することは、常にこれらシステムの課題であった。

パワースライドドア及びパワーリフトゲートのようなパワークロージャは、動作中において、かなりの質量や大きな慣性を有し、無人で閉鎖が行われている最中に人あるいは物体を損傷したり、けがをさせたりする可能性がある。現在の技術のほとんどは、接触に基づいて障害物を検出するために、ホール効果に基づく速度制御アルゴリズムを用いている。速度制御は、運動量、及び障害物に伝わるエネルギーに直接関連している。所定の重さを有する所定の移動機構において、障害物に伝わる挟みこみの力は、速度の関数として計算することができる。環境の変化、電圧の変動、車両の傾斜等に対して該システムを特徴付けて、障害物検出を最適化するために、開発時に膨大な特徴付けの取り組みが必要となる。

フレクストロニクス（Ｆｌｅｘｔｒｏｎｉｃｓ）社の静電容量センサは、モーションコントローラと一体となった設計であり、該クロージャシステム移動中にクロージャ開口部に存在する物体を探して、ゼロ（０）の接触力／圧力を与える。このシステムは、プログラム制御可能な定義された距離により、近接近から、人体や子供の指、様々な無生物まで検出することができる。物体が存在する場合、該システムは、障害物信号をメインマイクロコンピュータへ送って、所望の反応が実行される。このシステムは、非接触又は接触に基づく障害物検出に対して、オンザフライ構成とすることが可能である。該コントローラは、該静電容量センサのアナログ／デジタル出力を連続して読み取って、その移動システムの経路上に何らかの物体が存在するか否かを判断する。該センサは、該クロージャが該物体に接触するのを防ぎ、停止させ、及び／又はその方向を反転させる。該クロージャシステムは、該物体を検出し、減速して該物体にわずかに接触してもよい。この時に、該システムは、完全に開いた位置に反転してもよいし、又は、該クロージャシステムを反転させる前に該物体が取り除かれている場合、指定された速度まで加速して、閉鎖サイクルを完了してもよい。該静電容量センサは、電界を生成する。この電界中への侵入が検出されて、該制御システムが非接触で反応することを可能にしている。該電界の範囲は、用途により、該クロージャ開口部に及ぶ。該電界中へどのように侵入しても、該電界の強度を変化させる。容量性電子装置も同様に、電界の変化を感知して、電界変化に比例するアナログ／デジタル電圧を生成する。該制御マイクロコンピュータは、そのセンサ電圧をサンプリングして、該電界近接において該物体の存在有無を判断し、必要な動作を行う。

一実施形態において、非接触物検出システムは、コンデンサセンサと制御システムを含み、該制御システムは、ＡＥＳ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｅｘｉｔａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ：適応励起信号、以下、ＡＥＳと称する。）を該コンデンサセンサに供給し、ＡＥＳは、該コンデンサセンサが配置される環境に応じて構成され、また、ＡＥＳは、該コンデンサセンサの検出領域内に物体が存在しない場合に、該環境における該コンデンサセンサから該制御システムへ閾値電圧を生成するように構成される。
（「ＡＥＳ（適応励起信号）」）の定義
本明細書および本発明において、「ＡＥＳ（適応励起信号）」とは、以下のように定義されるものである。すなわち、ＡＥＳは、制御システムによりコンデンサセンサに供給される信号である。ＡＥＳは、物体がコンデンサセンサの検出領域に存在しない場合には、閾値電圧をコンデンサセンサから制御システムに供給する。物体がコンデンサセンサの検出領域に存在する場合には、コンデンサセンサは検出電圧を制御システムに供給し、該検出電圧は閾値電圧とは異なる。このように、ＡＥＳは、物体がコンデンサセンサの検出領域に存在するか否かに応じて制御システムによりコンデンサセンサに供給（適用）される信号であり、また、物体がコンデンサセンサの検出領域に存在するか否かに応じて励起が行われるのである。
随意的には、物体が該検出領域内に存在し、検出電圧が該閾値電圧と異なる場合には、該コンデンサセンサは、該検出電圧を該制御システムへ供給する。ある代替例として、該制御システムは、ＡＥＳを自動的に構成するための命令を有し、該制御システムは、該命令を実行するように構成される。随意的には、該命令は、該閾値電圧が、該コンデンサセンサのベースライン上限及びベースライン下限内にあるか否かを判断するためのモジュールを含む。ある代替例として、該命令は、該閾値電圧を達成するために、該環境に応じてＡＥＳを調節するためのモジュールを含む。いくつかの構成において、該環境とは、車両の電動ドアである。該非接触物検出システムは、該コンデンサセンサと互いに接続され該制御システムから第１のクロック信号を受取るように構成された変調器と、該コンデンサセンサから第１の信号を受取り、該制御システムから第２のクロック信号を受取り、及び該制御システムから第３のクロック信号を受取って、該コンデンサセンサからの該信号を復調するように構成された同期復調器と、該同期復調器からの第２の信号を増幅して、アナログ出力信号を該制御システムに供給するように構成された増幅器とをさらに含むことができる。該アナログ出力信号は、物体が該検出領域内にあるか否かを示す。随意的には、該コンデンサセンサは、ガードを含み、該ガードは、環境保護膜で覆われている。

一実施形態において、車両自動アクセスポータル、又は、クロージャ開口部に配置されたコンデンサセンサの検出領域内の物体を検出する方法は、ＡＥＳを制御システムから該コンデンサセンサへ供給することを含む。該方法は、該コンデンサセンサから生成された検出電圧を感知することをさらに含む。該方法は、該検出電圧を閾値電圧と比較し、その比較に基づいて、該物体が該検出領域内に存在するか否かを判断することとをさらに含む。該方法は、該検出領域内に物体が存在しない場合に、該コンデンサセンサによって生成された電圧である該閾値電圧を、該制御システムにより実行される命令に応じて自動的に構成することをさらに含んでもよい。該命令は、該閾値電圧を、該コンデンサセンサの上側ベースラインと下側ベースラインとの間に設定するために、ＡＥＳを調節することを含んでもよい。該命令は、該閾値電圧が該上側ベースライン以上である場合に、ＡＥＳをより低い周波数に調節することを含んでもよい。また、該命令は、該閾値電圧が該下側ベースライン以下である場合に、ＡＥＳをより高い周波数に調節することを含んでもよい。該命令は、もし、該上側ベースラインと下側ベースラインとの間となるような閾値電圧を供給するようにＡＥＳを調節することができない場合には、該コンデンサセンサに不具合があるという指示を供給することを含んでもよい。

上記の目的、利点及び特徴、ならびにその他の目的及び利点は、同様の数字が同様の構成要素を表している以下の説明と図面を参照すれば、より明白になるであろう。
非接触物検出（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｔａｃｔ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：ＮＣＯＤ）用コンデンサセンサの実施形態を示す。 ＮＣＯＤ用コンデンサセンサのための制御システムの一実施形態を示す。 制御システムの電圧図と、図２に関連する電気回路を示す。 ＮＣＯＤ用コンデンサセンサのための制御システムの一実施形態の較正のフローチャートを示す。 ＮＣＯＤ用コンデンサセンサのための制御システムの一実施形態の較正のフローチャートを示す。 Ｆｌｅｘｔｒｏｎｉｃｓ社の静電容量センサの電界分布を示す。 Ｆｌｅｘｔｒｏｎｉｃｓ社の静電容量センサの容量モデルを示す。 ガード幅対センサ感度の実験データを示す。 静電容量センサの雨水耐性を示す。（詳細な説明）

ここで、いくつかの専門用語は、単に便宜的に用いられ、非接触物検出（Ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）（以後、“ＮＣＯＤ”と略す）用コンデンサセンサの実施形態に対する限定と解釈すべきではない。図面においては、同じ参照文字は同じ構成要素を指定するように、いくつかの図にわたって使用されている。

「右」、「左」、「前」及び「後」という用語は、参照される図面における方向を示している。「内方に」及び「外方に」という用語は、それぞれ、該ＮＣＯＤ用コンデンサセンサの幾何学中心及びその指定された部材に向かう方向、及び該中心及び該部材から離れる方向を指す。該専門用語は、上記で具体的に述べた用語、及びそれらの派生語、同じ趣旨の用語を含む。

同様の参照番号は、様々な図を通して、また、以下で詳述されているように各図への特定の参照を伴って、類似の又は対応する部材を示すものとする。

図１は、ＮＣＯＤ用コンデンサセンサの一実施形態を示す。コンデンサセンサ１００は、限定されないが、両面仕様の絶縁テープ１４０がその上に装着されている接地面１５０を含む。接地面１５０は、例えば、ドアフレーム、又は、接地面として使用できる他の部分（通常、金属及び導電体）といった車両の一部に一体化してもよい。コンデンサセンサ１００のセンサは、電気絶縁及び環境保護をもたらすコーティング１１０を含む。また、導電性コーティングから成る保護層１２０を含んでもよい。センサケーブル１３０は、該センサを、図２の制御システムに一体化させる。該センサケーブルは、この構造の直径に限定するものではないが、用途により、０．５ｍｍの銅芯を含んで全体で１．５ｍｍとしてもよい。

該静電容量センサは、電界を生成する。この電解中への侵入が検出され、そのモーションシステムが、接触することなく反応することが可能となる。該電界の範囲は、用途により、所望のクロージャ開口部に及ぶ。この範囲は、両側が合わさってクロージャを構成するクロージャフレームの一方の縁部から該クロージャフレームの他方の縁部まで及ぶ。いくつかの実施態様において、該開口部が完全に開かれている場合、該電界は、該開口部全域に及んでいない可能性があるが、範囲は、該クロージャの所望の反応に対して十分に早く物体の検出を行うように提供されるであろう。該電解中へ物体がどのように侵入しても、電界強度を変化させる。その容量性の電子装置も同様に、電界の変化を感知して、その電界変化に比例するアナログ電圧を生成する。該モーション制御マイクロコントローラは、そのセンサ電圧をサンプリングして、該電界近接において物体の存在の有無を判断し、必要な対応を行う。

図１のコンデンサセンサ１００は、（限定するものではないが）２つ又は３つのみの電極、すなわち、センサケーブル１３０及びガード１２０と、随意的には（設置場所に応じて）３つめの電極１５０としての接地を備えている。コンデンサセンサ１００は、耐雑音性及び感度向上を実現できる同期復調性を備える。ガード１２０は曲線状になっており、センサケーブル１３０が、該センサの上部に成形されている。従来のセンサでは、水は、静電容量センサと干渉する可能性を持つ物体として取り扱われていたが、設けられた該センサは、これに対して耐水性を有する。

コンデンサセンサ１００は、様々な状況で実施してもよい。該センサは、自動車に限定するものではないが、パワースライドドア、パワーリフトゲート、パワーサンルーフ、パワーウィンドウ、及び他の何らかの車の電動ドア、開口部又はコンパートメント又はクロージャ開口部等の自動車ドア部用の接触及び非接触両方の障害物検知に用いてもよい。該センサは、同様のセンサ構造を用いて様々な状況、用途及び自動車の要求に対して調整可能となる構成可能な範囲を有する。

コンデンサセンサ１００は、デジタル及びアナログの信号を該制御システムに供給することができる。該デジタル信号は、所望の周波数のパルス幅変調信号である。この信号は、該物体の近接性に基づいて、そのデューティサイクルを変化させる。該アナログ信号は、０〜５Ｖである。この信号は、該物体が該センサに向かって近づくに連れ、その構成により、電圧を増加又は減少させることができる。該制御システムは、限定されないが、マイクロコントローラに基づく制御システムから成る。該制御システムは、該クロージャシステムを駆動して制御する。該制御システムは、他のセンサ、モジュール等とインタフェースをとるためのデジタル、アナログ入力及び出力を有している。

図２は、該制御システム及びコンデンサセンサ１００用の関連する電気回路の一実施形態を示す。該システムは、３つのクロック信号、すなわち、クロック信号２４５と、（９０度の）クロック信号２５０と、（２７０度の）クロック信号２４５を生成する制御システム２１０を含む。制御システム２１０は、増幅器２３５からセンサアナログ出力信号２６０を受取る。また、制御システム２１０は、自動車用のコントローラエリアネットワークである（いかなる通信バスアーキテクチャとすることも可能な）コントローラエリアネットワークバス（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ−Ｂｕｓ）（以後、“ＣＡＮ−Ｂｕｓ”と呼ぶ）２４０と情報をやり取りしてもよい。ＣＡＮ−Ｂｕｓ２４０を介して、センサ２２０及びガード２２５が取り付けられるドア又は他のシステムを作動させるモータは、物体が接近した場合、該ドアの速度及び位置を制御することができる。クロック信号２４５は、該センサ信号を変調するために、変調器２１５へ供給される。同期復調器２３０は、センサ２２０からの振幅信号と、その後復調されて、増幅器２３５によって増幅されるクロック信号２５０、２５５を受取る。

図３は、図２の制御システム及び関連する電気回路の例示的な電圧図を示す。ドアフレーム３１０、３１５は、全開から全閉まで互いに近づくドアフレームの接触点を表している。このセンサ学習図の例では、該センサは、この例ではそれぞれ０．２Ｖ及び３．５Ｖであるベースライン下限３３５及びベースライン上限３２０から始める。該センサは、様々な位置での電圧を検出して、その電圧をベースラインプロファイル３３０として設定する。ベースラインプロファイル３３０は、センサ飽和点を避けるために、該ベースラインの複雑性による、いくつかのゾーンに分けられる。ゾーン３４２、３４５、３５０、３５５、３６０において、ベースラインプロファイル３２５は、該ドアを全開位置から全閉位置まで動かすことによって確立される。閾値プロファイル３２０は、全てのゾーンにおける障害物感度に基づいて計算される。各ゾーンにおいて、センサ検出ゾーン内の物体をその後に検出するために、ＨＥ（ホール効果）カウント数、クロック及び閾値が記録される。ゾーン３４２、３４５、３５０、３５５、３６０を見て分かるように、該システムは、その開口部がどのように閉じるかによって異なるサンプリングプロトコルに応じて作動する。ゾーン３５０において、読み込んだベースライン電圧は、ベースライン上限３２０を超える。そのため、制御周波数は、ベースライン３３０をベースライン上限３２０より下に持ってくるように、変更される。各ゾーンは、制御周波数、ホール効果カウント数、及び閾限界値に対して、お互い同じ又は異なる値を有してもよい。これらのゾーンが一旦確立されると、それらの値は、障害物検知で後に利用されるようにＥＥＰＲＯＭ／ＲＡＭに格納される。該静電容量センサは、その寿命の間、ゾーンデータを繰り返し学習し、それに応じて更新する。

図４ａ及び図４ｂは、センサ較正アルゴリズムを示す。較正プロセスは、ブロック４１０から始まる。その目的は、適切なサンプリングレートを供給して、該センサ用のベースラインを決定することである。ブロック４１５においては、ＰＳＤ（電動スライドドア（全開／全閉スイッチ））の状況がチェックされる。ブロック４２０においては、該ドアが全開になっているか否かが判断される。全開になっていない場合、該プロセスはブロック４２５に進み、該ドアが完全な全開状態にされる。そして、ブロック４２０において、該ドアの位置が再びチェックされる。ブロック４３０においては、（該センサからの電圧出力を表す）Ｖｓｏｕｔと、（該センサからの以前測定された電圧出力を表す）ＰｒｅＶｓｏｕｔと、正較正カウンタ（ＰｏｓＣａｌＣｏｕｎｔｅｒと略す）と、負較正カウンタ（ＮｅｇＣａｌＣｏｕｎｔｅｒと略す）とが初期化される。

ブロック４４０において、該システムが前もって較正されている場合には、前もって較正されたクロック信号を用いて、該フローはブロック４４７に進む。そうでない場合、ブロック４４５において、例えば、５０ｋＨｚのデフォルトのクロック信号が生成される。矢印４５０は、合体して完全なアルゴリズムを表す図４ａと図４ｂの間のフローのために記載されている。ブロック４５２において、該システムは、安定した信号を調整して受信するために、１０ミリ（ｍｓ）秒待機する。ブロック４５５において、該センサ信号が読み取られて、Ｖｓｏｕｔに設定される。ブロック４６０において、その読み取られた電圧が図３のベースライン下限３３５以下の場合には、該フローはブロック４６２に進み、今回読み込まれた電圧が、以前読み込まれた電圧よりも高いか否かが判断される。高い場合には、クロック周波数が増加して、該センサに対して有効な閾値の範囲内でベースラインが読み込まれていることを意味している。該フローはブロック４８２へ進み、クロック周波数が、最高周波数レベルにあるか否かが判断される。そうである場合には、該フローはブロック４８３へ進み、該センサの低閾値以上を読み込むには、もはや該周波数を増加させることができないため、該センサに不具合があると判断される。

ブロック４６２から続いて、測定した電圧が以前の電圧よりも小さい場合には、該フローはブロック４６５へ進んで、正較正カウンタが１だけカウントアップされる。そして、ブロック４６７において、正較正カウンタが、定義された閾値、この場合、５より大きいか否かが判断される。５より大きい場合、ブロック４８３において、該較正は、前述したように終了する。正較正カウンタのカウントアップが、定義された閾値以下である場合、該アルゴリズムは、該周波数を増加させる。このプロセスでは、限界値を、エラー状態に達する前に、該システムが較正するために行うであろう試行数、すなわち、５回に設定する。ブロック４８２においては、上述したように、該周波数が、その最大レベルにあるか否かが判断される。最大レベルにある場合、ブロック４８３において、該較正は終了する。そうでない場合には、較正継続のために、今回測定された電圧を、Ｐｒｅ‐Ｖｓｏｕｔ（以前測定された電圧）に設定する。ブロック４８０において、該センサクロック周波数が増加され、測定されたベースライン電圧最小値を増加させる試行が行われる。そして、該プロセスは、新たに較正を繰り返すために、ブロック４５２へ戻る。

判断ブロック４６０に戻って参照すると、測定された電圧が最小電圧よりも小さい場合、該アルゴリズムは、判断ブロック４７０へ進む。ブロック４７０においては、今回測定された電圧が、以前測定された電圧よりも小さいか否かが判断される。以前測定された電圧よりも大きく測定された場合、該フローは、ブロック４７４へ進む。ブロック４７４においては、今回測定された電圧が最大電圧以上であるか否かが判断される。最大電圧以上でない場合、新たなベースライン較正が確立され、該アルゴリズムはブロック４７５へ進む。ブロック４７５において、停止較正が真であると設定されて、該センサ周波数が記録される。

ブロック４７０に戻って、今回測定された電圧が、以前測定された電圧よりも小さい（が、低電圧閾値よりも大きいと既に判断されている）場合、ブロック４７２において、負較正カウンタが１だけカウントアップされる。ブロック４７３において、該カウンタが、定義された閾値よりも大きく、この場合では「５」以上にカウントアップされていない場合には、該フローは、ブロック４７４に進み、再び、今回測定された電圧が、最大閾値電圧よりも小さいか否かが判断される。最大閾値電圧よりも小さい場合、前述したように、ブロック４７５において、新たな閾値電圧が設定される。ブロック４７３において、該カウンタが、定義された閾値よりも大きく、この場合「５」以上にカウントアップされている場合、エラーが検出されて、該アルゴリズムはブロック４８３へ進む。

ブロック４７４において、測定された電圧が最大電圧閾値よりも大きいと判断された場合には、より低い周波数が設定される。ブロック４７６においては、現在の周波数が、最低周波数レベル以下であるか否かが判断される。それ以下である場合、該周波数は、これ以上低くすることができず、該アルゴリズムはブロック４８３へ進み、該較正は行われず、該センサに不具合があると設定される（較正は偽であると設定される）。

該周波数をより低く設定することができる場合、ブロック４７７において、今回測定された電圧がＰｒｅ‐Ｖｓｏｕｔに等しくなるように設定され、該アルゴリズムの次のサイクルにおいて、それと測定された電圧とを比較してもよい。ブロック４７８においては、該センサクロック周波数が減少される。そして、該アルゴリズムは、新たな較正の試行を行うために、ブロック４５２へ戻る。上記のプロセスは、該センサが、ブロック４７５において較正された、又は、ブロック４８３において較正されていないと示されるまで継続される。較正が出来ない理由は、該センサの最小閾値により、該周波数を増加、又は低下させるには、該周波数を増減させる、又は不能とさせる試行数が多すぎるためである。

図４ａ及び図４ｂにおいて、ＨＦＴは、高周波数限界（ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｌｉｍｉｔ）の略であり、例えば、１５０ｋＨｚであり、ＬＦＴは、低周波数限界（ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｌｉｍｉｔ）の略であり、例えば、２５ｋＨｚである。該アルゴリズムは、全てのパワーオンリセットの後、スリープモードからの全ての起動後及び該センサベースライン全てが範囲外になった後に実行してもよい。該アルゴリズムは、物体検出後に同様に実行してもよい。もちろん、該アルゴリズムは、多少の間隔をおいて同様に実行してもよい。

図５は、ガード電界５２０が、該センサワイヤに電気を集中させるのに役立つことを示している。センサ電界５１０は、ＧＮＤ（接地面）５３０の終点に行くまでに、長い伝播距離を要する。このことは、センサ検出範囲を拡大するのに役に立つ。

図６は、物体６０２に対するＦｌｅｘｔｒｏｎｉｃｓ社の静電容量センサの容量モデルを示す。

Ｃ０ ６０５−これは、センサ６１０とガード６１５との間の静電容量である。静電容量は、センサ形状に依存し、該センサの寿命中、一定のままである。センサ６１０とガード６１５との間に水分が染み込むと、この静電容量が増加する可能性がある。図１を見て分かるように、ガード６１５及びセンサ６１０は、同じ電位であり、効果的に、センサ６１０とガード６１５との間には、アクティブな静電容量は存在しない。それにより、変調出力信号への影響はとても低くなっている。

Ｃ１ ６２０−これは、センサ６１０とバッテリのＧＮＤ６２５との間の静電容量である。これは、センサ電子装置の信号用静電容量である。この静電容量は、他の静電容量と比較して、（１０００倍という）非常に高い利得を有する。Ｆｌｅｘｔｒｏｎｉｃｓ社の静電容量センサは、０．０５ｐＦの信号静電容量を消散し得る。

Ｃ２ ６３０−これは、ガードプレート６１５とバッテリのＧＮＤ６２５との間の静電容量である。これは、通常は、全ての関連する他の静電容量と比較して、１〜５ｎＦの範囲の非常に高い静電容量である。この静電容量は、センサ形状、ガード幅及びガード６１５とバッテリのＧＮＤ６２５との間隔に依存する。これらの環境的な影響は、静電容量を変化させる可能性があるが、出力信号に与える影響は非常に小さい。Ｃ０ ６０５及びＣ２ ６３０の信号静電容量の利得は、Ｃ１ ６２０信号の１／１０００である。

Ｃ３ ６３５、Ｃ４ ６３６、Ｃ５ ６３７、Ｃ６ ６３８、Ｃ７ ６３９は、図１で説明したような物体近接に基づく静電容量である。Ｃ４ ６３６、すなわち、物体からガードへの静電容量は、ガード静電容量に関連しているため、影響は最小限である。他のＣ３、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７は、結果として検知信号となるので、非常に重大な影響を及ぼす。また、該システムは、励磁信号６５０と、抵抗器６５１、６５２、６５３と、コンデンサ６５４、６５５と、復調器信号６５６も含んでいる。

最終的な信号静電容量＝Ｃｎｅｔ＝（Ｃ１ii（Ｃ５＋（（Ｃ７＋Ｃ３）iiＣ６）））４．１ ここで、「＋」は、直列の組合せを示し、「ii」は、並列の組合せを示す。

図７ 実験結果：ガード幅対検知範囲

実験は、ガード幅に対するセンサ検出範囲を調べることを意図して行われた。励磁電圧を一定に保ちながら、ガード幅を１５ｍｍ〜７５ｍｍの範囲で変化させて、距離０〜４００ｍｍにおける固定障害物に対するセンサ出力電圧を記録した。図は、ガード幅を増加させると、センサ感度が０〜１００ｍｍの範囲で著しく増加し、以後は非常に小さいことを示している。これは、より幅広のガードプレートを備えたセンサは、より長い距離において物体を検出できることを意味する。

図８ 静電容量センサの耐雨水性アルゴリズム

図８の下から２本目の線は、該センサからのリアルタイムデータを示す。雨又は水滴が該センサ表面に着くと、センサ電圧が低下する。これは、水と実際の物体との明確な違いである。該センサ表面の前に何らかの物体がある場合、センサ電圧が増加する。図８の雨滴の影響ラインは、該センサ表面に水滴が落下したことによる２つの電圧の落ち込みを示している。そのセンサ制御電子装置は、この電圧の落ち込みを検出し、それに応じて新たな周波数に調整してその雨滴の影響を補正する。周波数の変化は、該センサの利得に依存する。

例えば、現在のセンサ電子装置は、周波数の１ステップ変化当たり５０ＡＴＤカウントの利得を有する。

Ｖ１＝特定のドア位置におけるベースライン電圧であり、

Ｖ２＝雨水による電圧の落ち込みである場合、

電圧の変化＝Ｖ２−Ｖ１となり、

周波数を増加して水の影響を補正し、ベースライン＝（Ｖ２−Ｖ１）／５０を実現する。

上記のアルゴリズムは、較正アルゴリズムの例示であって、較正を偽であると設定する前に、該周波数を増減させる試行は、センサ設計者の好みで変えてもよい。さらに、初期周波数又は上限・下限閾限界値等の態様は、使用するセンサにより変化するであろう。典型的には、一旦組み込まれた該初期周波数、試行数及び閾限界値は、組み込まれる前に設定されたものであろう。もちろん、これらは、該センサの実際の設計に従って変化してもよい。

このような較正アルゴリズムは、一旦、車両が消費者に提供された場合でも、上記コンデンサセンサと併せて、自動的及び定期的に較正されるかもしれない。このことは、最大レベルの安全性を保障し、及び大掛かりな修理及び較正を実施することなく、センサの故障に対する支援を提供する。さらに、上記の較正アルゴリズムを除いて、該センサを具体的に構成することなく、市販のコンデンサセンサを様々な状況で展開してもよい。

その他の特徴として、以下を含む。

結果として設計に包含される、物理センサの機械的設計＋センサの指向性設計、耐水性；

制御電子装置に一体化された静電容量ドライバ；

環境変数に対処するための自動較正システム；

耐雨・耐水性；

近接性に基づく速度制御アルゴリズム；

物体検出、認識及び閉鎖システム停止／反転アルゴリズム；

高性能環境学習アルゴリズム；

システムは、非接触物検出、近接性に基づく速度制御又は接触に基づくアンチピンチシステムをオンザフライ構成にすることが可能；

センサは、限定するものではないが、１ピース、及び、又は２ピースである。

該センサは、該センサの長さに沿って異なるゾーンに分けることができ、用途によって動的に有効又は無効にすることができる。

該ゾーンに加えて、「無効」ゾーン（該ガード／区域でシールドされているエリア）を設けてもよいが、該センサの使用形状を、金属的特徴を操作して適合させなければならない。

センサ電極（キャップセンサ）は、該クロージャシステムのアクセサリ、すなわち、ドアスタビライザ、ゴムバンパー／機能に適用され、センサ本体の底部に沿って、金属インサート成形ねじを有する。

具体的な実施形態を、上記の詳細な説明において詳細に説明し、添付図面で説明した。しかしながら、本開示の教示全体及びその広範囲な発明の概念を考慮すれば、その詳細に対する種々の変更例及び代替例を開発し得ることは、当業者にとって十分理解されるであろう。本願明細書に記載されているアルゴリズム部分は、モジュール、命令、プログラムセグメント及び当業者に周知されている他の用語で呼ぶことができるが、それらの用語は、説明の便宜上用いられており、機能又は命令を区別する必要性を意図するものではない。本願明細書に記載されている該システム及びアルゴリズムは、ソフトウェアを実行するマイクロプロセッサ、集積回路、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、その他の回路構成及び／又はその組合せで実施してもよい。したがって、ＮＣＯＤ用コンデンサセンサの範囲は、本願明細書で開示されている特定の実施例及び実施態様に限定されないが、添付クレーム及び本開示のいずれか及び全ての等価物によって定義されるような本発明の趣旨及び範囲内にある変更例をカバーする目的としていることが理解されるであろう。

Claims (11)

1. （ａ）コンデンサセンサと、
   （ｂ）制御システムと、
   を備え、前記制御システムは、適応励起信号（ＡＥＳ）を前記コンデンサセンサに供給し、ＡＥＳは、前記コンデンサセンサが配置される、近接性に基づく速度制御アルゴリズムを有するパワークロージャシステムに応じて構成され、前記コンデンサセンサは、物体が前記検出領域内に存在する場合、検出電圧を前記制御システムへ供給し、前記ＡＥＳは、前記コンデンサセンサの検出領域内に物体が存在しない場合に、前記パワークロージャシステムにおける前記コンデンサセンサから前記制御システムへ閾値電圧を生成するように構成される、非接触物検出システムであって、
   前記制御システムは、自動的にＡＥＳを構成する命令を実行するように構成され、前記命令は、閾値電圧が、前記コンデンサセンサのベースライン上限及びベースライン下限内に存在するか否かを判断し、前記パワークロージャシステムに応じて前記ＡＥＳを調節してベースライン上限・下限内となる所望のベースラインプロファイルを達成するためのモジュールを含む、非接触物検出システム。
2. 前記システムは、センサ特性に影響を与える水に対して耐性を有する、請求項１に記載の非接触物検出システム。
3. 前記非接触物検出システムは、前記パワークロージャシステムに一体化される、請求項１に記載の非接触物検出システム。
4. 前記パワークロージャシステムは、物体検出、認識及びクロージャ停止／反転システムを含む、請求項１に記載の非接触物検出システム。
5. 前記パワークロージャシステムは、接触に基づくアンチピンチシステムを含む、請求項３に記載の非接触物検出システム。
6. （ｃ）前記制御システムから第１のクロック信号を受取るように構成され、前記コンデンサセンサと互いに接続されている変調器と、
   （ｄ）前記コンデンサセンサから第１の信号を受取り、前記制御システムから第２のクロック信号を受取り、及び前記制御システムから第３のクロック信号を受取って、前記コンデンサセンサからの前記信号を復調するように構成された同期復調器と、
   （ｅ）前記同期復調器からの第２の信号を増幅して、物体が前記検出領域内に存在するか否かを示すアナログ出力信号を前記制御システムに供給するように構成された増幅器と、
   をさらに備える、請求項１に記載の非接触物検出システム。
7. 前記コンデンサセンサは、ガードを含み、前記ガードは、前記センサに防水性を付す環境保護コーティングで覆われている、請求項１に記載の非接触物検出システム。
8. クロージャ内に配置されたコンデンサセンサの検出領域内の物体を検出するための方法であって、
   近接性に基づく速度制御アルゴリズムを有するパワークロージャシステムにおける制御システムから前記コンデンサセンサへ適応励起信号（ＡＥＳ）を供給する工程と、
   前記コンデンサセンサが配置される、近接性に基づく速度制御アルゴリズムを有するパワークロージャシステムに応じて、ＡＥＳを構成する工程であって、前記ＡＥＳは、前記コンデンサセンサの検出領域内に物体が存在しない場合に、前記パワークロージャシステムにおける前記コンデンサセンサから前記制御システムへ閾値電圧を生成するように自動的に構成され、
   前記コンデンサセンサから生成された検出電圧を感知する工程と、
   前記検出電圧と閾値電圧とを比較する工程と、
   その比較に基づいて、前記物体が前記検出領域内に存在するか否かを判断する工程と、
   を備え、
   前記閾値電圧は、前記制御システムにより実行される命令に従って自動的に構成され、
   前記命令は、前記閾値電圧を、前記コンデンサセンサの上側ベースラインと下側ベースラインとの間に設定するためにＡＥＳを調節することを含む、方法。
9. 前記命令は、前記閾値電圧が前記上側ベースライン以上である場合に、前記ＡＥＳをより低い周波数に調節することを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記命令は、前記閾値電圧が前記下側ベースライン以下である場合に、前記ＡＥＳをより高い周波数に調節することを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記命令は、前記上側ベースラインと下側ベースラインとの間に閾値電圧を提供するように前記ＡＥＳを調節することができない場合には、前記コンデンサセンサに不具合があるという命令を提供することを含む、請求項１０に記載の方法。

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