JP2006347329A - 乗員検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】 着席した乗員の着席状況によって検出結果が変化を生じない乗員検知システムを提供すること。
【解決手段】 本発明の乗員検知システムは、車両のシート２の着席部２０に配設されたアンテナ電極１と、ガード電極３と、シートへ２の乗員の着席を検知する電源手段４と、を有し、ガード電極３がアンテナ電極１のシート２の表面側の電界を打ち消した状態で、アンテナ電極１と車両のフロアと間の静電容量にもとづいてシート上の乗員の検知を行うことを特徴とする。本発明の乗員検知システムは、直接シート上の乗員を検知していないことから、シート上の乗員の状態が変化しても、乗員の検知を行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のシートに着席した乗員を検知するための乗員検知システムに関する。

車両には、衝突時に乗員が過剰なダメージを受けることを抑えるためにエアバッグ装置が取り付けられている。エアバッグ装置は、運転席側だけでなく、助手席側にも取り付けられるようになっている。エアバッグ装置は、加速度センサ等の車両に取り付けられたセンサからの出力信号から演算手段が衝突の判定を行い、車両が衝突したと判定したときにエアバッグを展開させる。

ところで、エアバッグ装置は、シ−トへの乗員の着席の有無に関係なく、自動車の衝突によって展開するように設定されている。しかし近年は、着席者によってはエアバッグの展開を制限することが求められている。例えば、助手席に大人の乗員が着席している場合には衝突時にエアバッグが展開することで乗員の保護効果が期待できる。

このようなシートへの乗員の着席を検知する乗員検知システムが特許文献１〜２に開示されている。特許文献１〜２の乗員検知システムは、車両のシートに配設された電極をもち、車両のシートに乗員が着席したときに電極に流れる電流の変化から乗員の検出を行っている。具体的には、車両と電極との間の静電容量を測定することで乗員の検知を行っている。一般的に、車両のシートに乗員が着席すると、シートの配設された電極と車両との間に乗員が存在することとなる。つまり、電極と車両との間に存在する乗員により、電極と車両との間の静電容量が変化する。特許文献１〜２の乗員検知システムは、この静電容量の変化から乗員の着席を検知する。

しかしながら、このような乗員検知システムにおいて電極が検出する電流の変化は、シートに着席した乗員の状態や電極と乗員との距離によって異なる。たとえば、同じ人物が座布団を敷いて着席した場合や厚着をしていると、電極が検出する電流が異なる。つまり、特許文献１〜２の乗員検知システムは、乗員の着席を検出することはできるが、着席した乗員の状態による誤差が大きく、乗員の体格まで判定することが困難となっていた。特に、着席した乗員が後ろ向きチャイルドシート上の幼児の場合には、頭部位置がエアバッグの展開口に近いことから、十分な保護効果が期待できないだけでなく、場合によってはエアバッグの展開圧力により子供が頭部にダメージを受けるという問題があった。このため、乗員の体格を検出することが求められている。
特開２００２−３６９２９号公報 特開２００３−５３０５７６号公報

本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、着席した乗員の着席状況によって検出結果が変化を生じない乗員検知システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明者らは、シートにもうけられた電極と車両との間の静電容量を測定することでシート上の乗員の着席を検知する乗員検知システムにおいて、シートに着席した乗員の体重により生じる電極の位置の変化から乗員の検知を行う乗員検知システムとすることで上記課題を解決できることを見出した。

すなわち、本発明の乗員検知システムは、車両のシートの着席部に配設されたアンテナ電極と、アンテナ電極とシートの表面との間に配設されたガード電極と、アンテナ電極および車両に接続され、アンテナ電極に負荷電流を付与して微弱電界を発生させるとともにアンテナ電極に流れる電位電流を検出し、シートへの乗員の着席を検知する電源手段と、を有し、ガード電極がアンテナ電極のシートの表面側の電界を打ち消した状態で、アンテナ電極と車両のフロアと間の静電容量にもとづいてシート上の乗員の検知を行うことを特徴とする。

本発明の乗員検知システムは、シートに配設されたアンテナ電極と車両のフロアとの間に発生する電界に基づいた電位電流により、シート上の乗員の検知を行っている。つまり、直接シート上の乗員を検知していないことから、シート上の乗員の状態が変化しても、乗員の検知を行うことができる。

本発明の乗員検知システムは、アンテナ電極と、ガード電極と、電源手段と、を有する。そして、本発明の乗員検知システムは、ガード電極がシート表面側の電界を打ち消した状態でアンテナ電極と車両との間の静電容量を測定し、その静電容量からシートへの乗員の着席を検出する。

具体的には、本発明の乗員検知システムは、電源手段を作動してアンテナ電極に電力を印加する。電力が印加されたアンテナ電極は負荷電流が流れ、微弱電界を発生する。そして、アンテナ電極に生じた微弱電界は、車両との電位差からアンテナ電極に電位電流を生じさせる。そして、この負荷電流と電位電流とから車両とアンテナ電極との間の静電容量を検出し、静電容量からシート上への乗員の着席を検出する。

また、アンテナ電極は、シートの表面に平行に配設される略箔状を有し、負荷電流を印加されると、箔の両面から車両のシートの表面方向（上方）および裏面方向（下方）に向かって微弱電界が広がって生じる。そして、アンテナ電極には、上方に向かって発生した電界と下方に向かって発生した電界の両方の電界からの電位電流が流れる。

そして、本発明の乗員検知システムは、アンテナ電極の上方にガード電極を配置した状態で乗員の検知を行っている。すなわち、ガード電極が上方に向かって発生した電界を打ち消した状態で乗員の検知を行っており、アンテナ電極には、アンテナ電極から下方に向かって発生する電界に基づく電位電流のみが流れる。アンテナ電極は車両のシートにもうけられており、アンテナ電極の下方に向かって発生する電界からは、車両のフロア面とアンテナ電極との間の距離に基づいた電位電流が発生する。つまり、本発明の乗員検知システムにおいては、アンテナ電極と車両のフロア面との間の静電容量が検出される。この静電容量は、アンテナ電極と車両のフロア面との間の距離により変化する。そして、アンテナ電極が車両のシートに取り付けられたことから、車両のシートに乗員が着席すると、乗員の体重によりシートが沈み込む。この沈み込みにより、アンテナ電極とフロア面との距離が変化（減少）し、この距離の変化にもとづいて静電容量も変化する。つまり、本発明の乗員検知システムは、静電容量の変化から、車両のシートの沈み込みを検出し、乗員がシートに着席したことを判定する。

このように、本発明の乗員検知システムは、乗員の検知を行うときに乗員の静電容量を測定していない。つまり、着席した乗員の衣服などの要因による検出結果が変化を生じなくなっている。

本発明の乗員検知システムにおいて、ガード電極は、その構成が特に限定されるものではないが、アンテナ電極と同様の構成の電極とすることが好ましい。

アンテナ電極は、乗員が着席したときに車両のフロア面との距離が変位するシートの部位にもうけられたことが好ましい。アンテナ電極が、車両のシートの車両のフロア面との距離が変化する部位にもうけられたことで、本発明の乗員検知システムが乗員の着席を検知することができる。

アンテナ電極が配置される部位は、シートに乗員が着席したときに沈み込む量が大きな部位であることが好ましい。沈み込む量が大きくなることで、沈み込みの前後でアンテナ電極に流れる電位電流の差が大きくなり、乗員の着席の判定が容易となるとともに誤判定が生じなくなる。

一般的には、車両のシートは、シートフレームにバネ材をセットし、その上にクッションパッドをおき、さらに表皮材で上張りされている。アンテナ電極は、乗員が着席したときに車両のフロア面との距離が変位する部位であれば限定されるものではないが、バネ材とクッションパッドの間、クッションパッドと表皮材の間のいずれかであることが好ましい。つまり、バネ材の下方（バネ材のシートの表面側）にアンテナ電極を配設すると、シートに着席した乗員の体重がバネにより吸収され、フロア面との距離の変位量が小さくなるため、バネ材の上方に配置されたことが好ましい。

そして、シートが、クッションパッドと、クッションパッドの表面に配置され着席面を形成する表皮材と、を有し、クッションパッドの表皮材の配置されていない側の表面にアンテナ電極が配設されたことが好ましい。アンテナ電極と表皮材との間にクッションパッドが配置されることで、クッションパッドの作用によりシートに着席したときにアンテナ電極の凹凸を感じなくなり、着席時の快適性が保たれる。

本発明の乗員検知システムは、ガード電極を配することでアンテナ電極の上方に発生した電界からの電位電流を発生しなくしている。つまり、ガード電極は、アンテナ電極の上方に発生する電界を打ち消すことができる電極であれば特に限定されるものではない。つまり、発生した電界を吸収する電極であっても、位相の異なる電界を発生してアンテナ電極からの電界を打ち消す電極であっても、どちらでもよい。ガード電極は、アンテナ電極がシートの表面側に発生する電界を打ち消す電界を発生することが好ましい。このとき、電源手段とガード電極とが接続されたことが好ましい。

本発明の乗員検知システムは、アンテナ電極と車両のフロアとの静電容量からシート上の乗員の体格を判定する判定手段をもつことが好ましい。判定手段をもつことで、シート上の乗員の体格（大人か子供か）を判定できる。判定された乗員の体格を乗員保護装置に送信することができ、乗員保護装置は乗員の体格から保護装置の動作の制御を行うことができる効果を発揮する。具体的には、着席した乗員が子供であるときには、保護装置が動作するときに頭部との干渉の危険があるため、判定手段が乗員が子供であると判定したときには乗員保護装置を作動しないように指示を発することができる。判定手段は、電位電流を検出する電源手段と一体に設けられても、別体に設けられてもどちらでもよい。また、判定手段が電源手段と別体であるときには、あらかじめ車両にもうけられたＥＣＵ等の演算手段であってもよい。

上記したように、車両のシートは、一般的には、車両のシートは、シートフレームにバネ材をセットし、その上にクッションパッドをおき、さらに表皮材で上張りされて形成されている。そして、バネ材の上方にアンテナ電極を配設したシートに着席すると、乗員の体重によりアンテナ電極の位置が変化する。着席した乗員の体重とアンテナ電極の変位量は、ほぼ直線的な関係を有する。そして、アンテナ電極とフロアの間の静電容量は、両者の距離に比例する。つまり、静電容量と乗員の体重とは高い相関関係を持つ。この結果、静電容量から乗員の体重（体格）を判定できる。そして、所定以上の体重をもつ乗員を大人と規定してしきい値を決定しておき、このしきい値との比較から乗員の体格の判定を行うことができる。

判定手段が乗員の体格を判定する方法については特に限定されるものではない。アンテナ電極と車両のフロアとの静電容量をあらかじめ設定したしきい値と比較しても、静電容量から乗員の体重を算出し、算出された乗員の体重をあらかじめ設定したしきい値と比較しても、いずれでもよい。

より具体的には、着席した乗員の体重によりシートが沈み込む。同時に、アンテナ電極が車両のフロアに近接するように変位する。そして、変位後のアンテナ電極と車両のフロアとの距離に基づいた電位電流を検知する。アンテナ電極に流れる電位電流は、アンテナ電極と車両のフロアとの距離により変化する。電位電流からアンテナ電極と車両のフロアとの距離および乗員の着席により生じる沈み込みの量を決定できる。車両のシートの沈み込みの量が決定できれば、車両のシートの弾性等からシート上の乗員の体重を決定できる。

判定手段が、着席した乗員の体格を判定するときに、本発明の乗員検知システム以外の他のセンサからの情報を参照してもよい。たとえば、車室内を撮影するカメラからの画像をあげることができる。他のセンサからの情報（出力信号）を参照することで、判定精度が向上する。

以下、実施例を用いて本発明を説明する。

本発明の実施例として、着席した乗員を検知する乗員検知システムを車両のシートに設置した。

（実施例）
まず、車両シートに配設されるアンテナ電極１を作製した。

アンテナ電極１の作製は、まず、絶縁性をもつ樹脂シート１０を作製し、その表面上に銀インクを塗布、乾燥して第一の導電部１１を形成した。第一の導電部１１は、略長方形状の環状をなすように形成された。そして、カーボンインクを第一の導電部１１に塗布、乾燥して、第一の導電部１１を被覆した第一の電極部１２を形成した。第一の電極部１２は、第一の導電部１１の形状に相似した形状をもち、第一の導電部１１の軸心部にすき間が形成された環状であり外形が略長方形状に形成された。

また、第一の導電部１１の外周部にそって銀インクを塗布、乾燥して第二の導電部１４を形成した。そして、カーボンインクを第二の導電部１４に塗布、乾燥して、第二の導電部１４を被覆した第二の電極部１５を形成した。二つの電極部１２，１５は、接触しない状態で近接した位置に形成された。その後、表面上に絶縁性の粘着剤１３を塗布し、その上に絶縁性をもつ樹脂シート１６を積層させた。これにより、アンテナ電極１が製造できた。

そして、製造されたアンテナ電極１を車両シート２の着席部２０に配設した。車両シート２は、表皮とラミ層とが一体に形成された表皮材２１と、クッションパッド２２と、シートクッションスプリング（図示せず）と、シートフレーム２３と、から構成される。

そして、着席部２０には車両の幅方向に第一の電極部１２の長辺がのびる状態で設置された。具体的には、アンテナ電極１は、クッションパッド２２とシートクッションスプリングとの間に配設された。

また、アンテナ電極１と同様にしてガード電極３を製造し、車両シート２の着席部２０に配設した。ガード電極３の配設は、クッションパッド２２とシートクッションスプリングとの間でありかつアンテナ電極１の上方に電気絶縁性をもつ樹脂（本実施例においてはクッションパッド２２と同じ材質よりなる）を介した状態で配設された。

配設されたアンテナ電極１は、第一の導電部１１と第二の導電部１４が電源装置４と電気的に接続された。また、ガード電極３も同様にして電源装置４に接続された。アンテナ電極１が取り付けられた車両シート２の構成を図１に示した。なお、図１には、電源装置４は図示していない。また、車両シート２に配設されたアンテナ電極１を図２に、アンテナ電極１の構成を示すために図２のＩ−Ｉ線の断面を図３に示した。

また、二つの電極１，３が接続された電源装置４は、アンテナ電極１およびガード電極３に所望の特性を持つ電流を印加するとともにそれぞれのアンテナ電極１で発生した電界からの電位電流を測定する。そして、電源装置４は、アンテナ電極１が発した電界をガード電極３が受信したときに流れる電位電流から、ガード電極３の配設された部位の電界を演算し、この電界を打ち消すための電力をガード電極３に印加する。具体的には、電源装置４は、二つの電極１，３に負荷電流を印加する電源部４０と、二つの電極１，３に流れる電位電流を測定する電流測定部４１と、を備えている。そして、電源装置４は、アンテナ電極１への発信とアンテナ電極１からの受信とからアンテナ電極１と車両との間の静電容量を算出する演算手段（図示せず）をもつ。

さらに、電源装置４は、車両のボディと接続され、ボディを所望の電位とすることができる。なお、車両のボディと車両のシート２とは電気的に絶縁されている。

（乗員の検知）
本実施例の乗員検知システムの動作を説明する。本実施例の乗員検知システムにより乗員の検知を行うときの測定方法を図４に示した。

まず、電源装置４を作動して、車両のボディを接地電位とした状態でアンテナ電極１に負荷電流を印加する。アンテナ電極１は、負荷電流が流れると、上面および下面から上方および下方に広がる電界が発生する。

アンテナ電極１の上方に発生した電界中にガード電極３が存在する。つまり、ガード電極３には、アンテナ電極１から発生した電界による電位電流が流れる。ガード電極３に電位電流が流れたことを電源装置４が検出したら、電位電流からガード電極３の近傍の電界を算出し、この電界を打ち消す電界を生じさせる負荷電流をガード電極３に印加する。この負荷電流の印加によりガード電極３から電界が発生し、アンテナ電極１の上方に広がる電界が打ち消される。この結果、アンテナ電極１には、上方に広がる電界からの電位電流が流れなくなる。また、アンテナ電極１の下方に発生した電界は、車両のフロア面との間の電位差により、アンテナ電極１に電位電流を生じさせる。つまり、本実施例は、アンテナ電極１に負荷電流を印加したときには、アンテナ電極１には下方に広がる電界による電位電流が流れる。そして、この電位電流が電源装置４の演算手段に検出され、演算手段がアンテナ電極１と車両のフロア面との間の静電容量を算出する。

本実施例の乗員検知システムは、電源装置４で算出された静電容量を、ＥＣＵ（図示せず）に送信し、シート２に着席した乗員が大人であるか子供であるかを判定することができる。そして、ＥＣＵは、着席した乗員が大人であると判定したときには、衝突等の事故が発生したときにエアバッグの展開を許可し、着席した乗員が子供であると判定したときには、エアバッグの展開を禁止することができる。

（比較例）
本比較例は、ガード電極３をもたない以外は、実施例と同様な構成をもつ従来の乗員検知システムである。

本比較例の乗員検知システムは、従来の乗員検知システムであり、シート上の乗員の検知は、アンテナ電極１の上方に発生した電界にもとづいて行われる。具体的には、測定のためにアンテナ電極１に電位電流を印加すると、車両とアンテナ電極１との間の電位差からアンテナ電極１に電位電流が流れる。

本比較例の乗員検知システムは、アンテナ電極１の上方に発生した電界と下方に発生した電界の両電界にもとづく静電容量が測定される。アンテナ電極１の下方に発生した電界は実施例の時と同様にアンテナ電極１に電位電流を生じさせる。

さらに、本比較例の乗員検知システムは、アンテナ電極１の上方に発生した電界に起因する電位電流もアンテナ電極１に発生する。具体的には、車両シート２に着席した乗員がアンテナ電極１とボディとを接続した構成となっており、アンテナ電極１には、車両シート２に着席した乗員を通る電界にもとづいた電位電流が発生する。そして、アンテナ電極１には、アンテナ電極１の上方に発生した電界に基づく電位電流と下方に発生したって電界に基づく電位電流とに基づいた電位電流が流れる。アンテナ電極１〜発せられた電界は、車両シート２に着席した乗員を通ることで大きく変化することから、アンテナ電極１で測定される電位電流は、主に車両シート２に着席した乗員に由来することとなる。この結果、本比較例の乗員検知システムは、車両シート２に着席した乗員を通る電界から、この乗員の静電容量を測定し、この静電容量から乗員を検知する。本比較例の乗員検知システムにより乗員の検知を行うときの測定方法を図５に示した。

（評価）
実施例１と比較例の乗員検知システムのシートに乗員が着席したときの乗員の体重とアンテナ電極に検出される静電容量との関係を図６に示した。なお、静電容量の測定は、座布団を敷いた状態と、敷かない状態の二つの状態で行われた。

図６に示したように、実施例の乗員検知システムは、測定された静電容量の値が、座布団の有無に関わらず同じ値となった。すなわち、図６において、実施例の乗員検知システムの測定結果は、二つの線が重なっている。

これに対して、比較例の乗員検知システムは、座布団の有無により静電容量に大きな差が生じている。つまり、比較例の従来の乗員検知システムは、着席した乗員の衣服などの状況により得られる静電容量が変化するが、実施例の乗員検知システムは着席した乗員の状況による測定結果の変化が生じなくなっている。このことから、実施例の乗員検知システムは、誤検知を生じないシステムとなっている。

（変形形態）
上記した実施例の乗員検知システムの別の形態として、図７にその構成を示した形態がある。図７に示した乗員検知システムは、電源装置４が異なる以外は実施例の乗員検知システムと同様な構成である。

本変形形態の乗員検知システムの電源装置４は、二つの電極１，３に流れる電位電流を測定する電流測定部４１を、二つの電極１，３と、それぞれの電極１，３に負荷電流を印加する電源部４０の間に配置した構成を有している。

本変形形態は、電源装置４の構成が異なる以外は実施例と同様な構成であり、実施例と同様にして車両のシート２に着席した乗員の検知を行うことができる。

実施例の乗員検知システムの電極が組み付けられた車両シートを示した図である。 実施例の乗員検知システムのアンテナ電極が組み付けられた車両シートの着席部を示した図である。 実施例の乗員検知システムのアンテナ電極の構成を示した断面図である。 実施例の乗員検知システムでの静電容量の測定方法を示した図である。 比較例の乗員検知システムでの近接容量の測定方法を示した図である。 実施例および比較例の乗員検知システムの静電容量の測定結果を示したグラフである。 実施例の乗員検知システムの変形形態の構成を示した図である。

符号の説明

１：アンテナ電極 １０，１６：樹脂シート
１１：第一の導電部 １２：第一の電極部
１３：粘着剤 １４：第二の導電部
１５：第二の電極部
２：車両シート ２０：着席部
２１：表皮材 ２２：クッションパッド
２３：シートフレーム
３：ガード電極
４：電源装置 ４０：電源部
４１：電流測定部

Claims (5)

1. 車両のシートの着席部に配設されたアンテナ電極と、
   該アンテナ電極と該シートの表面との間に配設されたガード電極と、
   該アンテナ電極および該車両に接続され、該アンテナ電極に負荷電流を付与して微弱電界を発生させるとともに該アンテナ電極に流れる電位電流を検出し、該シートへの乗員の着席を検知する電源手段と、
   を有し、
   該ガード電極が該アンテナ電極の該シートの表面側の電界を打ち消した状態で、該アンテナ電極と該車両のフロアと間の静電容量にもとづいて該シート上の乗員の検知を行うことを特徴とする乗員検知システム。
2. 前記アンテナ電極は、乗員が着席したときに前記車両のフロア面との距離が変位する前記シートの部位にもうけられた請求項１記載の乗員検知システム。
3. 前記シートが、クッションパッドと、該クッションパッドの表面に配置され着席面を形成する表皮材と、を有し、
   該クッションパッドの該表皮材の配置されていない側の表面に前記アンテナ電極が配設された請求項１記載の乗員検知システム。
4. 前記ガード電極は、前記アンテナ電極が前記シートの表面側に発生する電界を打ち消す電界を発生する請求項１記載の乗員検知システム。
5. 前記電源手段と前記ガード電極とが接続された請求項４記載の乗員検知システム。

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