(57)【要約】      （修正有）【課題】乗員の着席を検知するとともに、故障を検出できる静電容量式乗員検知センサを提供する。【解決手段】  車両の座席１０に配置され乗員の着席を検知するとともに故障を検知できる静電容量式乗員検知センサ５５が、乗員の着席を検知する乗員検知用電極２５と、乗員検知用電極に対向して配置され着席時の乗員検知用電極と車両ＧＮＤ４２に導通された座席フレーム１３との間の静電容量から非着席時の乗員検知電極と座席フレームとの間の静電容量を低減する容量低減電極３０と、着席検知時は乗員検知用電極と座席フレーム及び容量低減電極との間に電圧を印加し故障検知時は乗員検知用電極と容量低減電極との間に電圧を印加する駆動部４５と、着席検知時は乗員検知用電極と座席フレームとの間の静電容量を検出し故障検知時は乗員検知用電極と容量低減電極との間の静電容量を検出する検出部５０と、を備えている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の座席（１０）に配置され、乗員の着席を検知するとともに、故障を検知できる静電容量式乗員検知センサ（５５）であって、
乗員の着席を検知する乗員検知用電極（２５）と、
前記乗員検知用電極に対向して配置され、着席時の該乗員検知用電極と車両ＧＮＤ（４２）に導通された座席フレーム（１３）との間の静電容量から、非着席時の該乗員検知電極と該座席フレームとの間の静電容量を低減する容量低減電極（３０）と、
着て席検知時は前記乗員検知用電極と前記車両ＧＮＤ及び前記容量低減電極との間に電圧を印加し、故障検知時は該乗員検知用電極と該容量低減電極との間に電圧を印加する駆動部（４５）と、
着席検知時は前記乗員検知用電極と前記車両ＧＮＤとの間の静電容量を検出し、故障検知時は該乗員検知用電極と前記容量低減電極との間の静電容量を検出する検出部（５０）と、
を備えたことを特徴とする静電容量式乗員検知センサ。
【請求項２】
着席検知時は、前記乗員検知用電極と前記車両ＧＮＤとの間に前記駆動部及び前記検出部が直列に配置され、前記容量低減電極と該車両ＧＮＤとは同電位に駆動され、故障検知時は、該乗員検知用電極と該容量低減電極との間に該駆動部及び該検出部が直列に配置される請求項１に記載の静電容量式乗員検知センサ。
【請求項３】
着席検知時及び故障検知時、前記乗員検知電極が高電位に、前記容量低減電極及び前記車両ＧＮＤが低電位に駆動される請求項２に記載の静電容量式乗員検知センサ。
【請求項４】
着席検知時は、前記乗員検知用電極から延び前記駆動部が配置された配線（２６）を、前記容量低減電極から延びた配線（３１）、及び前記車両ＧＮＤから延び前記検出部が配置された配線（４３）に接続し、故障検知時は、該乗員検知用電極から延び該駆動部が配置された配線（２６）を、該容量低減電極から延び該検出部が配置された配線（４３）に接続する切換えスイッチ（６０）を含む請求項３に記載の静電容量式乗員検知センサ。
【請求項５】
着席検知時は、前記乗員検知用電極と前記車両ＧＮＤとの間に前記検出部及び前記駆動部が直列に配置され、前記容量低減電極と該車両ＧＮＤとは同電位に駆動され、故障検知時は、該乗員検知用電極と該容量低減電極との間に該検出部及び該駆動部が直列に配置される請求項１に記載の静電容量式乗員検知センサ。
【請求項６】
着席検知時及び故障検知時に、前記乗員検知電極が低電位に、前記容量低減電極及び前記車両ＧＮＤが高電位に駆動される請求項５に記載の静電容量式乗員検知センサ。
【請求項７】
着席検知時は、前記乗員検知用電極から延び前記検出部が配置された配線（２６）を、前記容量低減電極から延びた配線（３２）、及び前記車両ＧＮＤから延び前記駆動部が配置された配線（４４）に接続し、故障検知時は、該乗員検知用電極から延び該検出部が配置された配線（２６）を、該容量低減電極から延び該駆動部が配置された配線（４３）に接続する切換えスイッチ（６２）を含む請求項３に記載の静電容量式乗員検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両において、乗員の座席への着席を検知する乗員検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の衝突時などに乗員を重大事故から保護するために乗員保護装置（エアバッグ装置、シートベルト装置）等が装備されている。エアバッグ装置は衝突時に袋体を展開させて、座席に座った乗員がインパネなどに衝突するのを防止するもので、乗員が着席している場合に展開させてこそ意味がある。車両の走行時運転席には必ず乗員（運転者）が着席しているが、助手席に乗員（同乗者）が着席しているとは限らない。そこで同乗者が着席時のみ助手席用エアバッグを作動させるために助手席に乗員（着席）検知センサを設ける場合がある。
【０００３】
乗員検知センサとしては静電容量式センサを利用する場合が多く（特許文献１参照）、例えば、図９に示すように、絶縁性のフィルム部材（不図示）の上面に第１電極（高電位電極）２００を配置し、車体ＧＮＤ２０８に接続した金属製の座席フレーム２０２を第２電極（低電位電極）としている。車体ＧＮＤ２０８と第１電極２００との間に配置された駆動部２０４が高周波電圧を印加して微弱な電界を形成する。電界内に乗員の身体の一部（臀部）が位置すると静電容量が変化し、その変化を電流計２０６が検出する。
【０００４】
即ち、乗員の非着席時（空席時）は、第１電極２００と第２電極２０２との間に空気を誘電体とするコンデンサＣ１が形成され、その静電容量（空席容量）はＣｏである。乗員が座席に着席すると、第１電極２００と第２電極２０２との間に乗員の身体を誘電体とするコンデンサＣ２が形成される。乗員の身体は空気よりも比誘電率が大きいので、第１電極２００〜乗員〜第２電極２０２間の静電容量Ｃｂは上記Ｃｏよりも大きくなる。
【特許文献１】特開平１１−２７１４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コンデンサＣ１とＣ２とは第１電極２００と車両ＧＮＤ２０８との間に並列に配置されているので、着席時に電流計２０６は静電容量ＣｏとＣｂとの総和に相当する電流を検出する。ここで、空席容量Ｃｏは総和容量Ｃのうちの大きな比率を占め、しかも各車両によってばらつくことがある。空席容量Ｃｏのばらつきにより総和容量Ｃがばらつき、乗員の正確な着席検知が困難になる。
【０００６】
空席容量を小さくするために、本出願人は先に、特願２００５−１５７４９号（平成１７年１月２４日出願）で乗員検知センサを出願した。この先行出願の乗員検知センサは、空席時の第１電極と座席フレームとの間の静電容量（空席容量）を低減する容量低減電極を配置している。詳述すると、乗員検知用電極と座席フレームとの間に容量低減電極を配置し、その電位を座席フレームの電位と同じレベルにしている。このようにすれば、着席検知時に電位レベルが同じ容量低減電極と座席フレームとの間に静電容量は発生せず（電流は流れず）、また乗員検知用電極及び容量低減電極を流れる電流は検出部では検出されない。これにより、着席時の乗員検知用電極と座席フレームとの間の静電容量が正確に検知できる。
【０００７】
但し、その後の研究の結果、先行出願のように着席検知時に乗員検知用電極及び容量低減電極を流れる電流を検出しないと、乗員検知用電極と容量低減電極との間に形成されるコンデンサの故障（短絡、断線）を検出できないおそれがあることが分かった。このコンデンサの故障は着席検知を困難又は不可能にし、座席検知センサの作動信頼性を損ねる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、着席検知時に非着席時の乗員検知用電極と座席フレーム即ち容量低減電極との間の空席容量を低減でき、しかも乗員検知用電極と容量低減電極との間のコンデンサの故障を検出できる乗員検知センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（イ）本発明者は、乗員検知用電極、容量低減電極及び車両フレームのうち、駆動部で駆動される部分及び検出部で検出される部分を、着席検知時と故障検知時とで切り換えることを着想して、本発明を完成した。
【００１０】
本発明による車両の座席に配置され乗員の着席を検知するとともに故障を検知できる静電容量式乗員検知センサは、請求項１に記載したように、乗員の着席を検知する乗員検知用電極と、乗員検知用電極に対向して配置され着席時の乗員検知用電極と車両ＧＮＤに導通された座席フレームとの間の静電容量から非着席時の乗員検知電極と座席フレームとの間の静電容量を低減する容量低減電極と、着席検知時は乗員検知用電極と車両ＧＮＤ及び容量低減電極との間に電圧を印加し故障検知時は乗員検知用電極と容量低減電極との間に電圧を印加する駆動部と、着席検知時は乗員検知用電極と車両ＧＮＤとの間の静電容量を検出し故障検知時は乗員検知用電極と容量低減電極との間の静電容量を検出する検出部とを備えている。
【００１１】
（ロ）以下、乗員検知センサの構成要素の種々の態様を説明する。
【００１２】
ａ．乗員検知用電極、容量低減電極
乗員検知用電極は乗員の着席を検知するもので、例えば四角枠形状を有する。運転席又は助手席の座部の上面又は背もたれ部の前面に埋設される。容量低減電極は乗員検知用電極に対向して配置され、例えば乗員検知用電極と同じ形状を持ち、着席検知時は車両ＧＮＤと同電位に駆動される。着席時の乗員検知用電極と車両ＧＮＤとの間の静電容量から、非着席時の乗員検知電極と車両ＧＮＤとの間の静電容量を低減する。乗員検知用電極及び容量低減電極は電極ユニットとしてユニット化できる。
【００１３】
ｂ．駆動部
駆動部は例えば交流電源であり、着席検知時と故障検知時とで異なる部分を駆動する。即ち、着席検知時は、乗員検知用電極と車両ＧＮＤとの間、及び乗員検知用電極と容量低減電極との間に電圧を印加する。乗員検知用電極を高電位に、容量低減電位を低電位に駆動しても良いし（第１タイプ）、その反対に乗員検知用電極を低電位に、容量低減電位を高電位に駆動しても良い（第２タイプ）。ここで、「高電位」とは駆動部の出力側を意味し、「低電位」とは検出部の入力側を意味する。
【００１４】
なお、着席検知時は容量低減電極と車両ＧＮＤとは同電位となるように駆動する。着席検知の前又は後の故障検知時は、乗員検知用電極と容量低減電極との間に電圧を印加する。乗員検知用電極を高電位に、容量低減電位を低電位に駆動しても良いし、その反対に駆動しても良い。駆動の仕方は着席検知時に準ずる。
【００１５】
ｃ．検出部
検出部は、着席検知時と故障検知時とで異なる部分の静電容量を検出する。即ち、着席検知時は乗員検知用電極と車両ＧＮＤとの間の静電容量を検出する。容量低減電極と車両ＧＮＤとは同電位なので、この両者間の静電容量は検出されない。故障検知時は乗員検知用電極と容量低減電極との間の静電容量を検出する。
【００１６】
ｄ．切換えスイッチ
着席検知時と故障検知時とで駆動状態及び検出状態を切り換えるために切換えスイッチを設けることができる。この切換えスイッチは、第１タイプでは、着席検知時は、乗員検知用電極から延び駆動部が配置された配線を、容量低減電極から延びた配線、及び車両ＧＮＤから延び検出部が配置された配線に接続する。故障検知時は、乗員検知用電極から延び駆動部が配置された配線を、容量低減電極から延び検出部が配置された配線に接続する。
【００１７】
これに対して、第２タイプでは、着席検知時は、乗員検知用電極から延び検出部が配置された配線を、容量低減電極から延びた配線、及び車両ＧＮＤから延び駆動部が配置された配線に接続する。故障検知時は、乗員検知用電極から延び検出部が配置された配線を、容量低減電極から延び駆動部が配置された配線に接続する。なお、駆動部、検出部及び切換えスイッチは衝突検知ＥＣＵに設けることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の乗員検知センサによれば、着席時の乗員検知用電極と座席フレームとの間の静電容量から空席時の静電容量が低減（除去）されるので、乗員の着席を正確に検知できる。また、着席時に電流が検出されない乗員検知用電極と容量低減電極との間の故障を非着席時に検知できる。請求項２及び３の乗員検知センサによれば、乗員検知用電極が高電位で車両ＧＮＤが低電位の場合に、着席検知及び故障検知を確実に実行できる。請求項４の乗員検知センサによれば、乗員検知用電極が高電位で車両ＧＮＤが低電位の場合に、切換えスイッチにより、着席検知時と故障検知時とで乗員検知用電極、容量低減電極及び車両ＧＮＤや、駆動部及び検出部の接続状態を容易かつ確実に切り換えられる。請求項５、６及び７の乗員検知センサによれば、乗員検知用電極が低電位で車両ＧＮＤが高電位の場合に、それぞれ請求項２，３及び４と同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態（乗員検知センサ）について説明する。
【００２０】
＜実施形態＞
（イ）構成
図１に示すように、助手席１０は座部１２及び背もたれ部１７から成る。座部１２は車両ボディに固定され、背もたれ部１７が座部１２に対して回動可能に軸支されている。座部１２は座席フレーム１３、クッション材１４及び表皮１５を含み、金属製で骨格を形成する座席フレーム１３に発砲樹脂等からなるクッション材１４が取り付けられ、クッション材１４の表面を表皮材１５が覆っている。表皮材１５とクッション材１４との間に、次述するシート形体の電極ユニット２０が介装される。背もたれ部１７はその骨格と成る座席フレーム１８を含む。
【００２１】
図２及び図３に示すように、電極ユニット２０はフィルム部材２２、乗員検知用電極２５、空席容量低減電極３０、及びシールドワイヤ３７等を備える。尚、図３では説明の便宜上、フィルム部材２２、乗員検知用電極２５、容量低減電極３０を上下方向に誇張して示し、また乗員検知用電極２５の銀電極部、容量低減電極３０の銀電極部及びフィルム部材２２の図示を省略している。
【００２２】
フィルム部材２２は、電気的絶縁性材料であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から成り矩形状を有する。乗員検知用電極２５はフィルム部材２２の上面の中央部に形成され、カーボン電極部２６と銀電極部２７とを備えている。カーボン電極部２６及び銀電極部２７はともに矩形枠状を呈し、銀電極部２７はカーボン電極部２６の外縁の若干内周側に配線されている。フィルム部材２２の上面にはまた、乗員検知用電極２５の周囲にシートの被水を検知するための被水検知用電極２９が形成されているが、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２３】
フィルム部材２２の下面に乗員検知用電極２５と対向するように形成された容量低減電極３０は、カーボン電極部３１と銀電極部３２とを備えている。カーボン電極部３１及び銀電極部３２はともに矩形枠状を呈し、銀電極部３２はカーボン電極部３１の外縁の若干内周側に配線されている。乗員検知用電極２５と容量低減電極３０とはフィルム部材２２で絶縁されている。
【００２４】
助手席１０の裏側にシールドワイヤ接続コネクタ３５及び外部接続コネクタ３６が配置されている。乗員検知用電極２５及び容量低減電極３０は、助手席１０のクッション材１４に穿設された連通孔（不図示）を介して、シールドワイヤ接続コネクタ３５に結線されている。シールドワイヤ接続コネクタ３５と外部接続コネクタ３６との間がシールドワイヤ３７により連結され、外部接続コネクタ３６に乗員検知ＥＣＵ４０が接続されている。
【００２５】
乗員検知ＥＣＵ４０は車両フロアに設置され、シールドワイヤ３７を介して電極ユニット２０と接続されている。乗員検知ＥＣＵ４０は、電流検出回路５０、駆動回路４５及びＡ／Ｄ変換器（不図示）を含むＣＰＵと、通信インターフェイスとを備えている。ＣＰＵは、乗員検知センサ１０より出力される検出容量をＡ／Ｄ変換した値に基づき助手席が着席か空席かを判別する。判別結果が通信インターフェイスを介してエアバッグＥＣＵ（不図示）へ送信される。乗員検知用電極２５，容量低減電極３０、駆動回路５０及び電流検出回路４５が乗員検知センサ５５を構成する。
【００２６】
図４に示すように、乗員検知用電極２５から延び駆動回路４５が配置された配線２６と、容量低減電極３０から延びた配線３１、及び車両ＧＮＤ４２から延び電流検出計５０が配置された配線４３とが、接続点２８で接続されている。見方を変えれば、乗員検知用電極２５と容量低減電極３０との間に駆動回路４５が配置され、容量低減電極３０と車両ＧＮＤ４２との間に電流検出回路５０が配置されている。
【００２７】
配線２６，配線３１及び配線４３の接続状態を切り換える切換えスイッチ６０が配置されている。図６に示すように、切換えスイッチ６０は第１端子６１、第２端子６２、第３端子６３及び第４端子６４と、第１切換え片６６及び第２切換え片６７とを含む。第１端子６１及び第４端子６４が配線３１から分岐し、第２端子６２及び第３端子６３が配線４３から分岐している。第１切換え片６６と第２切換え片６７とは連動して同時に切り換わる。
【００２８】
（ロ）作用
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２９】
（１）着席検知
図４に示す着席検知時は、切換えスイッチ６０を図４に示し、図６に実線で示す第１位置に切り換える。第１切換え片６６が第１端子６１に接続され、第２切換え片６７が第３端子６３に接続される。すると、乗員の着席時は表皮材１５の上に乗員の身体の下半身が着席しており、乗員検知用電極２５と座席フレーム１３との間に身体が介在する。従って、駆動回路４５が高周波低電圧を発生すると、駆動回路４５の出力側即ち乗員検知用電極２５が高電位に駆動され、電流検出回路５０の入力側即ち車両ＧＮＤ４２及び容量低減電極３０は低電位に駆動される。乗員検知用電極２５〜下半身〜座席フレーム１３に静電容量Ｃｂが形成され、車両ＧＮＤ４２と乗員検知用電極２５との間を流れる電流が電流検出回路５０で検出される。
【００３０】
また、容量低減電極３０は駆動回路４５で車両ＧＮＤ４２と同電位（低電位）に駆動されるので、車両ＧＮＤ４２〜容量低減電極３０間には静電容量は発生しない。なお、容量低減電極３０〜乗員検知用電極２５間に静電容量Ｃｏが発生するが、電流検出回路５０では検出されない。
【００３１】
（２）故障検知
故障検知時は、切換えスイッチ６０を図５に示し、図６に二点鎖線で示す第２位置に切り換える。第１切換え片６６が第２端子６２に接続され、第２切換え片６７が第４端子６４に接続される。すると、乗員検知用電極２５から延び駆動回路４５が配置された配線２６と、車両ＧＮＤ４２から延び電流検出計５０が配置された配線４３とが、接続点２８で接続される。見方を変えると、乗員検知用電極２５と車両ＧＮＤ４２との間に駆動回路４５が配置され、車両ＧＮＤ４２と容量低減電極３０との間に電流検出回路５０が配置される。
【００３２】
駆動回路４５が乗員検知電極２５を高電位に容量低減電極３０を低電位に駆動し、乗員検知用電極２５と容量低減電極３０との間の静電容量が電流検出回路５０で検出される。
その結果、乗員検知用電極２５と容量低減電極３０との間が短絡の場合の静電容量の誤検出即ち乗員着席の誤検知が防止され、配線２６及び／又は配線３１が断線の場合の静電容量の未検出即ち乗員着席の未検知が防止される。
【００３３】
（効果）
この実施形態の乗員検知センサ５５によれば、以下の効果が得られる。第１に、着席時に空席容量Ｃｏが低減（除去）されるので、乗員検知電極２５〜下半身〜座席フレーム１３間の静電容量Ｃｂに基づき、乗員の着席を正確に検知できる。これに関連して、電極ユニット２０はシート状なので、フィルム部材２２の上面及び下面に乗員検知用電極２５及び容量低減電極３０を容易に形成できる。
【００３４】
第２に、着席時に電流が検出されない乗員検知用電極２５と容量低減電極３０との間の故障を非着席時に検知できる。これにより、乗員検知センサ５５の正常な作動を確保できる。しかも、着席検知から故障検知には切換えスイッチ６０を切り換えるのみで良い。
【００３５】
＜変形例＞
図７及び図８に上記実施形態の変形例を示す。この変形例では、乗員検知用電極２５から接続点２８まで延びた配線２６に電流検出回路５０が配置され、容量低減電極３０から接続部２８まで配線３２が延び、車両ＧＮＤ４２から接続点２８まで延びた配線４４に駆動回路４５が配置されている。その他の構成は実施形態と同じである。
【００３６】
この変形例において図７に示す着席検知時は、電流検出回路５０の入力側即ち乗員検知用電極２５が低電位に、駆動回路４５の出力側即ち車両ＧＮＤ４２が高電位に駆動され、容量低減電極３０は車両ＧＮＤ４２と同電位（高電位）に駆動される。図８に示す故障検知時は、切換えスイッチ７０で接続状態を切り換えると、電流検出回路５０が配置された配線２６と、駆動回路４５が配置された配線３２とが接続部２８で接続され、乗員検知用電極２５が低電位に、容量低減電極３０が高電位に駆動される。この変形例によれば、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態による乗員検知センサと助手席との関係を示す模式図である。
【図２】乗員検知用電極及び容量低減電極を含む電極ユニットの平面図である。
【図３】図２の３−３断面図である。
【図４】乗員検知センサの回路説明図（着席検知時）である。
【図５】乗員検知センサの作動説明図（故障検知時）である。
【図６】切換えスイッチの詳細図である。
【図７】変形例を示す回路説明図（着席検知時）である。
【図８】同じく作動説明図（故障検知時）である。
【図９】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０：座席                  １２：座部                １３：座席フレーム
２０：電極ユニット          ２５：乗員検知用電極      ３０：容量低減電極
４０：衝突検知用ＥＣＵ      ４２：車両ＧＮＤ          ４５：駆動部
５０：検出部                ５５：乗員検知センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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