(57)【要約】    本発明は、構成要素の静電容量センサの少なくとも１つの電極（２０）と、交流電圧源（２３）と、検出電極（２０）と電気回路基準点との間のインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値を測定するためのデバイス（２４）と、較正抵抗器（Ｒｃ１、Ｒｃ２）と、測定モードにおいて、電圧源（２３）を電極（２０）に接続し、較正モードにおいて、電圧源（２３）を較正抵抗器（Ｒｃ１、Ｒｃ２）に接続し、電圧源を電極（２０）から切断するように構成されたスイッチングデバイス（２６、ＳＷ１〜ＳＷ６）と、備える、静電容量検出デバイス（１００）に関する。測定デバイス（２４）は、較正モードでの動作中に、較正抵抗器（Ｒｃ１、Ｒｃ２）の第１の複素数値を測定し、測定モードでの動作中に、電極（２０）と電気回路基準点との間の第２の複素数値を測定し、第１の測定された複素数値により第２の測定された複素数値を補正するように構成される。  【選択図】図２
2021525372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量センサを備えた、自動車の構成要素（１）に近接する又は接触している人物の存在を検出するための静電容量検出デバイス（１００）であって、前記デバイスが、
−前記静電容量センサの少なくとも１つの電極（２０）と、
−交流電圧を供給するように構成された電圧源（２３）と、
−前記電極（２０）と電気回路基準点との間のインピーダンス又はアドミッタンスに対応する、複素数値を測定するためのデバイス（２４）と、
−インピーダンス又はアドミッタンスの複素数値の前記測定を較正するための較正抵抗器（Ｒｃ１、Ｒｃ２）と、を備え、
前記静電容量検出デバイスが、
−測定モードで、前記電圧源（２３）を前記電極（２０）に接続することと、
−較正モードで、前記電圧源（２３）を前記較正抵抗器（Ｒｃ１、Ｒｃ２）に接続し、前記電極（２０）を前記電圧源から切断することと、を行うように（２３）に構成されたスイッチングデバイス（２６、ＳＷ１〜ＳＷ６）を備え、
前記測定デバイス（２４）が、
−較正モードでの動作中、前記較正抵抗器（ＲＣ１、ＲＣ２）の第１の複素数値を測定することと、
−測定モードでの動作中、前記電極（２０）と前記電気回路基準点との間の第２の複素数値を測定することと、
−前記第１の測定された複素数値に基づいて、前記第２の測定された複素数値を補正することと、を行うように構成されていることを特徴とする、静電容量検出デバイス。
【請求項２】
２つの較正抵抗器（ＲＣ１、ＲＣ２）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記２つの較正抵抗器（ＲＣ１、ＲＣ２）が、異なる抵抗値を有することを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記較正抵抗器（ＲＣ１）のうちの第１の較正抵抗器が、１ｋΩ〜２０ｋΩに含まれる抵抗値を有し、前記較正抵抗器（ＲＣ２）のうちの第２の較正抵抗器が、１０ｋΩ〜２００ｋΩに含まれる抵抗値を有することを特徴とする、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記２つの較正抵抗器（ＲＣ１、ＲＣ２）が、並列に取り付けられており、前記スイッチングデバイス（２６、ＳＷ１〜ＳＷ６）が、前記電圧源（２３）を前記２つの抵抗器（ＲＣ１、ＲＣ２）のうちの一方又は他方に、選択的に接続するように構成されていることを特徴とする、請求項３又は４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記測定デバイス（２４）が、前記第２の測定された複素数値にオフセット補正を適用するように構成されており、前記オフセット補正が、複素平面内のベクトル
【数１】
2021525372.tif 000044
による並進に対応しており、前記点ＳＯＣが、前記静電容量検出デバイスのアドミッタンス又はインピーダンスの開回路複素数値に対応している前記複素平面の点であり、前記点Ｏが、前記複素平面の前記原点に対応していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記測定デバイス（２４）が、前記２つの較正抵抗器（ＲＣ１、ＲＣ２）によって測定された２つの複素数値から、前記静電容量検出デバイスのインピーダンス又はアドミッタンス（ＳＯＣ）の前記開回路複素数値を計算するように構成されていることを特徴とする、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記測定デバイス（２４）が、前記静電容量検出デバイスの前記補正動作を検証するために、インピーダンス又はアドミッタンス（ＣＯＣ）の開回路複素数値を測定し、インピーダンス又はアドミッタンスの前記測定された開回路複素数値を、インピーダンス又はアドミッタンス（ＳＯＣ）の前記計算された開回路複素数値と比較するように構成されていることを特徴とする、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記測定デバイス（２４）が、前記第２の測定された複素数値に位相補正（Ｅ１３）を適用するように構成され、前記位相補正が、前記２つの較正抵抗器によって測定されたインピーダンス又はアドミッタンスの２つの複素数値から得られた、複素平面内の２つの点によって画定された直線と、前記複素平面内の抵抗又は導電率の軸との間の角度αによる回転に対応することを特徴とする、請求項２〜８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
直列の一対の保護コンデンサ（ＣＰ１、ＣＰ２）を備え、前記一対のコンデンサが、前記１つ以上の較正抵抗器（ＲＣ１、ＲＣ２）と並列に取り付けられており、前記２つのコンデンサのうちの一方は、その端子が２つのそれぞれのスイッチを介して前記電圧源（２３）に接続されており、他方のコンデンサが、前記車両のフレーム接地に接続されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記電極と前記電気回路基準点との間の前記第２の複素数値の前記測定を、周期的に繰り返すように構成されており、前記第２の複素数値の２つの連続する測定の間で、較正測定を行うように構成されていることを特徴とする、請求項２〜１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記測定デバイス（２４）が、スケーリングゲインＧを、前記第２の測定され、次いで補正された値の虚部分に適用することによって、前記第２の測定され、次いで補正された複素数値から、前記電極（２０）と前記電気回路基準点との間の静電容量値を計算するように構成されており、前記ゲインＧが、式
【数２】
2021525372.tif 000045
によって提供され、
式中、
−ＲＣ１は、第１の較正抵抗器であり、
−ＲＣ２は、第２の較正抵抗器であり、
−ＣＲ＿Ｃ１は、前記第１の較正抵抗器ＲＣ１の複素数値の前記測定に対応する、アドミッタンスの複素平面内の点であり、
−ＣＲ＿Ｃ２は、前記第２の較正抵抗器ＲＣ２の複素数値の前記測定に対応する、アドミッタンスの前記複素平面内の点であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記測定デバイス（２４）が、電流測定回路を備えることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の静電容量検出デバイス（１００）を備えた、自動車用ハンドル。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の静電容量検出デバイス（１００）を備えた、自動車用シート。
【請求項１６】
請求項１４に記載のハンドル及び／又は請求項１５に記載のシートを備える、自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、車両の構成要素に近接する又は接触している人物の存在を検出することを意図された自動車用の静電容量検出デバイスに関する。このデバイスは、具体的には、車両のハンドル上の運転者の手の有無、又は車両のシートのうちの１つ上の乗員の有無を検出するために使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
かかる静電容量デバイスは、先行技術、特に、車両シート上の人物の存在を検出するための静電容量デバイスを記載する文書米国特許第２０１５／０３６７７５１号から既知である。米国特許第２０１５／０３６７７５１号に記載の静電容量デバイスは、シートに配置された「アンテナ」電極又は「検出電極」と、交流電圧源と、電流測定回路と、を備える。交流電圧源及び電流測定回路は、アンテナ電極に接続される。車両のフレーム接地に接続されたシートのフレーム部分は、静電容量センサを形成するように、アンテナ電極に結合された第２の電極として機能する。アンテナ電極と車両のフレーム接地との間の複素インピーダンスの測定により、シート上の人物の存在を検出することが可能になる。静電容量デバイスはまた、スイッチング素子に結合された既知の基準インピーダンスを含む。測定モードでの動作中、電流測定回路は、アンテナ電極とフレーム接地との間を循環する交流電流、及び電流電圧変換器機能を有するトランスインピーダンス演算増幅器ＯＰ  ＡＭＰの入力を測定する。アンテナ電極とフレーム接地との間の求められる複素インピーダンスは、トランスインピーダンス増幅器の出力電圧から、電圧源の複素出力信号から、及び比例係数αから計算することができる。この比例係数αを判定又は除去するために、測定モードで行われた測定は、較正モードにおいて、静電容量デバイスの動作中に繰り返される。較正モードでは、基準インピーダンスは、アンテナ電極とフレーム接地との間で判定されるインピーダンスと電気的に並列で切り替えられる。アンテナ電極とフレーム接地との間のこの求められるインピーダンスは、次いで、測定モード及び較正モードで測定されたトランスインピーダンス増幅器の複素出力電圧から、及び基準インピーダンスから計算される。
【０００３】
文書米国特許第２０１７／３５５３３７号は、２つの電極を有する静電容量センサのための複素インピーダンス測定回路を記載する。静電容量センサの複素インピーダンスの実部分及び虚部分の絶対値を計算するために、振幅正規化及び位相補正の動作が、予め判定された較正ベクトルによって、測定された複素インピーダンスの実部分と虚部分とを乗じることにより実行される。
【０００４】
しかしながら、先行技術は、精度を有する複素インピーダンス又はアドミッタンスを測定することが可能ではない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、状況を改善することを目的とする。この目的のために、本発明は、静電容量センサを備えた、自動車の構成要素に近接する又は接触している人物の存在を検出するための静電容量検出デバイスに関し、当該デバイスは、
−静電容量センサの少なくとも１つの電極と、
−交流電圧を供給するように構成された電圧源と、
−当該電極と電気回路基準点との間のインピーダンス又はアドミッタンスに対応する複素数値を測定するためのデバイスと、
−インピーダンス又はアドミッタンスの複素数値の測定を較正するための較正抵抗器と、を備える。
静電容量検出デバイスの電極は、検出される人物の存在に近接する又は接触している車両の構成要素上に提供された静電容量センサに属する。静電容量センサは、誘電材料によって分離された２つの電極を備える。
有利には、静電容量検出デバイスは、静電容量センサの２つの電極のうちの１つを備え、車両の構成要素は、静電容量センサの他の電極を備える。
有利には、静電容量センサの電極のうちの少なくとも１つは、車両構成要素の構造要素によって具現化することができる。例えば、かかる電極は、車両構成要素の電機子要素によって具現化することができる。
当該静電容量検出デバイスは、
−測定モードで、当該電圧源を電極に接続することと、
−較正モードで、電圧源を較正抵抗器に接続し、当該電極を電圧源から切断することと、を行うように構成されたスイッチングデバイスを備え、
測定デバイスは、
−較正モードでの動作中、較正抵抗器の第１の複素数値を測定することと、
−測定モードでの動作中、当該電極と電気回路基準点との間の第２の複素数値を測定することと、
−第１の測定された複素数値に基づいて、第２の測定された複素数値を補正することと、を行うように構成されることを特徴とする。
【０００６】
このため、較正モードでは、電圧源は、較正抵抗器に選択的に接続され、電極から切断される。任意選択的に、電圧源が電極に接続されるとき、較正抵抗器から切断することができる。抵抗値が判定され（較正され）、既知である較正抵抗器は、較正モードでの動作中（換言すれば、較正抵抗器のみに電圧源を切り替えることによって）、複素インピーダンス又はアドミッタンスを測定するために使用される。較正抵抗器の（インピーダンス又はアドミッタンスの）測定された複素数値は、測定モードで測定デバイスによって（すなわち、電圧源を電極に切り替えることにより）測定された（検出電極とフレーム接地との間の）インピーダンス又はアドミッタンスの求められた複素数値の測定を修正することを可能にする。本発明は、この較正システムによって、環境変動（特に温度及び湿度）による測定におけるいずれのドリフトを効果的に補償するか、又はデバイスの製造に使用される電子構成要素の動作変数を考慮することを可能にする。本発明の特定の実施形態では、静電容量検出デバイスは、２つの較正抵抗器を備える。
【０００７】
２つの較正抵抗器を使用することにより、異なる抵抗値を有する２つの電気双極子のインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値の２つの測定を行うことが可能となる。このため、２つの異なる測定点が、（インピーダンス又はアドミッタンスの）複素平面で得られる。
【０００８】
第１の実施形態では、２つの較正抵抗器は、異なる抵抗値を有する。この場合、デバイスは、２つの較正抵抗器の各々の（インピーダンス又はアドミッタンスの）複素数値を別々に測定する。有利には、２つの較正抵抗器は、並列に取り付けられ、スイッチングデバイスは、電圧源を２つの較正抵抗器のうちの一方又は他方に選択的に接続するように構成される。
【０００９】
例えば、較正抵抗器のうちの第１の較正抵抗器は、１ｋΩ〜２０ｋΩ、好ましくは５ｋΩ〜１５ｋΩに含まれる抵抗値を有し、較正抵抗器のうちの第２の較正抵抗器は、１０ｋΩ〜２００ｋΩ、好ましくは５０ｋΩ〜１５０ｋΩに含まれる抵抗値を有する。これら２つの範囲の値は、それぞれ、ハンドル上の２つの手によって加えられるインピーダンスの複素数値、及びハンドル上の１つの指によって加えられるインピーダンスの複素数値に近接すると定義される。
【００１０】
第２の実施形態では、２つの抵抗器は、同一である。この場合、デバイスは、例えば、２つの較正抵抗器のうちの１つのみのインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値、及び直列若しくは並列に取り付けられた２つの較正抵抗器のインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値を測定する。
【００１１】
いずれの場合も、異なる抵抗値を有する２つの電気双極子に対応する２つの別個の較正測定点を得ることにより、測定された２つの複素較正値が、インピーダンス又はアドミッタンスの複素平面のゼロと整合されなければならないため、測定の位相を容易に補正することが可能となる。
【００１２】
有利には、測定デバイスは、第２の測定された複素数値にオフセット補正を適用するように構成され、当該オフセット補正は、複素平面内のベクトル
【数１】
2021525372.tif 000003
による並進に対応し、点ＳＯＣは、静電容量検出デバイスのアドミッタンス又はインピーダンスの開回路複素数値に対応する複素平面の点であり、点Ｏは、複素平面の原点に対応する。オフセット補正は、電子機器の放射又は電子機器の受信、並びに複素インピーダンスの測定における静電容量検出デバイスの接続ケーブルの異なる段の特定の干渉効果を補正することを可能とする。このため、本発明は、複素インピーダンスの測定値がゼロであることを保証することを可能とする。
【００１３】
有利には、測定デバイスは、２つの較正抵抗器によって測定された２つの複素数値から、静電容量検出デバイスのインピーダンス又はアドミッタンスの当該開回路複素数値を計算するように構成される。複素インピーダンスを測定するためのデバイスは、静電容量検出デバイスの正確な動作を検証するために、（インピーダンス又はアドミッタンスの）開回路複素数値を測定し、当該測定された開回路複素数値を、計算された（インピーダンス又はアドミッタンスの）開回路複素数値と比較するように構成することができる。
【００１４】
有利には、測定デバイスは、第２の測定された複素数値に位相補正を適用するように構成され、当該位相補正が、２つの較正抵抗器によって測定されたインピーダンス又はアドミッタンスの２つの複素数値から得られた、複素平面内の２つの点によって画定された直線と、複素平面の抵抗又は導電率の軸との間の角度αによる回転に対応する。「較正抵抗器」は、本明細書において、既知の抵抗値を有する２つの抵抗器、又は任意選択的に既知の抵抗値を有する１つの抵抗器、及び開放回路に相当する無限値の１つの抵抗器を指すことが理解される。抵抗器は、他の構成要素の残りよりも、（０．１％程度の）より正確な抵抗値を有するように選択される。これらはまた、（１５ｐｐｍ程度の）非常に低い温度ドリフト及び／又は機械的若しくは熱的応力に対するより良好な抵抗を有するように選択される。これらは、例えば、一般に使用される「厚いフィルム」技術よりも良好な性能を得ることを可能にする、「薄膜」技術を使用することができる。実際、「厚膜」技術を使用する抵抗器は、炉を通過するときに、より大幅に変化する。
【００１５】
有利には、測定デバイスは、前述のように、オフセット補正及び位相補正を含む２つの補正のうちの少なくとも１つを適用するように構成される。換言すれば、測定デバイスは、オフセット補正若しくは位相補正、又はオフセット補正及び位相補正のいずれかを適用するように構成することができる。
【００１６】
有利には、静電容量検出デバイスは、直列の一対の保護コンデンサを備え、当該一対のコンデンサは、１つ以上の較正抵抗器と並列に取り付けられ、２つのコンデンサのうちの一方は、その端子が２つのそれぞれのスイッチを介して電圧源に接続され、他方のコンデンサは、車両のフレーム接地に接続される。保護コンデンサは、好ましくは、ＥＳＤ（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、静電放電）の影響に対して、従来の抵抗器よりも感度が高い精密抵抗器である、較正抵抗器を保護することを可能とする。有利には、保護コンデンサの静電容量値は、静電容量検出デバイスの設計静電容量の値に近い範囲で選択される。このため、較正モードで測定された電流は、測定モードで測定された電流と同様である。これにより、最適な測定精度が保証される。
【００１７】
静電容量検出デバイスは、電極と電気回路基準点との間の第２の複素数値の測定を周期的に繰り返し、かつ、当該第２の複素数値の２つの連続する測定の間で、単一の較正測定を行うように構成することができる。
【００１８】
前もって、初期の較正位相中に、デバイスは、２つの較正抵抗器から生成された２つの異なる電気双極子のインピーダンス又はアドミッタンスの第１の複素数値の２つの較正測定を行うように構成することができる。
【００１９】
このため、本発明は、電極と電気回路基準点との間の複素インピーダンスの測定のリズムを劣化させることなく、複素インピーダンスの測定時間にわたる連続較正を保証し、任意の可能な干渉効果（例えば、温度）を連続的に補償することを可能にする。
【００２０】
有利には、測定デバイスは、スケーリングゲインＧを、当該第２の測定され、次いで補正された複素数値の虚部分に適用することによって、当該第２の測定され、次いで補正された（インピーダンス又はアドミッタンスの）複素数値から、電極と車両の電気回路基準点との間の静電容量値を計算するように構成され、ゲインＧは、式
【数２】
2021525372.tif 000004
によって提供され、
式中、
−ＲＣ１は、第１の較正抵抗器であり、
−ＲＣ２は、第２の較正抵抗器であり、
−ＣＲ＿Ｃ１は、第１の較正抵抗器ＲＣ１の（インピーダンス又はアドミッタンスの）複素数値の測定に対応する、アドミッタンスの複素平面内の点であり、
−ＣＲ＿Ｃ２は、第２の較正抵抗器ＲＣ２の（インピーダンス又はアドミッタンスの）複素数値の測定に対応する、アドミッタンスの複素平面内の点である。
【００２１】
測定デバイスは、例えば、電流測定回路を備える。
【００２２】
本発明はまた、前もって定義された静電容量検出デバイスを備える車両ハンドルに関する。
【００２３】
本発明は、同様に、前もって定義された静電容量検出デバイスを備えたモータ車両シートに関する。
【００２４】
本発明は、上記に定義されたハンドル及び／又はシートを備える、自動車に更に関する。
【００２５】
本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な例として提供され、添付の図面によって示される本発明の実施形態の以下の詳細な説明から、より明確に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の特定の実施形態による、ハンドル上の運転者の存在を検出するための２つの電極を備えたハンドルを示す概略図を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態による、静電容量デバイスの配線図を示す。
【図３】複素平面、この場合、正規直交座標系
【数３】
2021525372.tif 000005
を含む、アドミッタンスの複素平面を示し、その上に、生（未補正）測定点、補正された測定点、及び計算された点が示される。
【図４】複素平面、この場合、正規直交座標系
【数４】
2021525372.tif 000006
を含む、アドミッタンスの複素平面を示し、その上に、生（未補正）測定点、補正された測定点、及び計算された点が示される。
【図５】複素平面、この場合、正規直交座標系
【数５】
2021525372.tif 000007
を含む、アドミッタンスの複素平面を示し、その上に、生（未補正）測定点、補正された測定点、及び計算された点が示される。
【図６．１】初期較正動作の工程のフローチャートを示す。
【図６．２】検出電極と車両のフレーム接地との間の、アドミッタンス又はインピーダンスの、求められる複素数値を測定するための動作の工程のフローチャートを示す。
【図７】図２に示される２つの較正抵抗器の（インピーダンス又はアドミッタンスの）複素数値の測定と交錯した、求められる複素数値の測定のシーケンスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、車両のハンドル上に取り付けられた静電容量デバイスの文脈で、例示的な例によって、以下に記載し、当該デバイスは、ハンドル上の運転者の存在を検出することを意図する。
【００２８】
図１は、車両のフレーム接地に接続することができる電機子１０を備えるハンドル１を概略的に示す。本発明によれば、ハンドルは、「誘電体電極」と称される外部電極２０、及び誘電体材料層２２によって分離された「ガード電極」と称される内部電極２１を備える。電極２１は、電極２０とハンドル１の電機子１０との間に存在する。電極２１は、ハンドル上に存在し、ハンドルの電機子と直接接触（すなわち、直接電気接触）していない。当該電極２０、２１及び誘電材料は、所定の構造のコンデンサＣ１を有する要素又は静電容量センサを形成する。静電容量Ｃ１は、概して、５００ｐＦ〜１０ｎＦ、好ましくは１ｎＦ〜５ｎＦ、更により好ましくは１ｎＦ〜３ｎＦに含まれる。このコンデンサは、図２に見ることができる。
【００２９】
車両の運転者が、ハンドルに向かって手又は指を触れるか、又は移動するとき、コンデンサＣｘに対応する複素インピーダンスＺｘ、及び並列に配置された抵抗器Ｒｘが、検出電極２０と車両のフレーム接地との間に追加される。この複素インピーダンスＺｘは、ハンドルに向かって移動する器官の表面積の関数である。この値を判定することにより、ハンドル上の（又はそれに近い）運転者の有無を検出することが可能になる。
【００３０】
図２は、本発明の特定の実施形態による、静電容量デバイス１００を示す。このデバイス１００は、
−ガード電極２１に結合された検出電極２０と、
−交流電圧を供給するように構成された電圧源２３と、
−インピーダンス又はアドミッタンスの複素数値を測定するためのデバイス２４と、
−少なくとも１つの較正抵抗器、この場合、２つの較正抵抗器ＲＣ１、ＲＣ２を備える較正デバイス２５と、
−スイッチングデバイス２６，ＳＷ１〜ＳＷ６と、を備える。
【００３１】
図２は、同様に、ハンドル１に存在する様々なコンデンサ、
−電極２０と電極２１との間にある構造Ｃ１を有するコンデンサと、
−ガード電極２１と、本明細書では車両のフレーム接地に接続された、ハンドル１０の電機子との間に存在する構造Ｃ２を有するコンデンサと、
−本明細書ではハンドル１の検出電極２０と車両のフレーム接地との間に存在する（判定される）未知のコンデンサＣｘと、を示し、このコンデンサＣｘは、ハンドル１上の運転者の手又は指（複数可）によって加えられた静電容量を含み、適用可能な場合に、１つ以上の漏洩静電容量がハンドル１の構造にリンクされ、これは、検出電極２０とフレーム接地との間の、求められた複素インピーダンスＺｘの静電容量部分を示す。
【００３２】
電圧源２３は、本明細書では電圧変圧器２３１に接続される、交流電圧発生器２３０を備える。電圧発生器２３０は、変圧器２３１の一次側に接続される。変圧器２３１の二次側は、変圧器２３１を介して交流電圧信号を供給される外部構成要素に電圧源２３を接続するために、２つの出力端子２３２及び２３３に接続される。変圧器２３１は、ガルバニック絶縁を、電圧発生器２３０と接続された外部構成要素との間に作成し、共通モードの影響が接続された構成要素に向かって伝播するのを防止する。代替的に、電圧変圧器を除去することもできる。本明細書のスイッチングデバイスは、異なるリレー又は電気スイッチＳＷ１〜ＳＷ６、及び制御ユニット２６を備える。典型的には、制御ユニット２６のコマンドにおいて、リレーは、
−測定モードで、電圧源２３を電極２０又は２１のうちの少なくとも１つに接続することと、
−較正モードで、電圧源２３を少なくとも１つの較正抵抗器Ｒｃ１、Ｒｃ２に接続し、１つ以上の電極２０又は２１を電圧源２３から切断することと、を行うように構成される。
【００３３】
本明細書に記載される実施形態では、リレーＳＷ１〜ＳＷ６は、電圧源２３を、
−測定モードで、検出電極２０のいずれかと、
−又は較正モードで、較正デバイス２５に、選択的に接続するより正確な役割を有する。
【００３４】
様々なリレーＳＷ１〜ＳＷ６の開放及び閉鎖は、測定モード及び較正モードで上述した電気構成を得るために、制御ユニット２６によって制御される。具体的には、較正モードでは、電圧源２３は、較正デバイス２５に接続され、電極から（本明細書では検出電極２０から）切断されなければならず、ＳＷ１及びＳＷ２は、開放され、ＳＷ５及びＳＷ６は、閉鎖される。本明細書に記載の特定の実施例では、測定モードでは、電圧源２３は、電極（本明細書では検出電極２０）に接続され、較正デバイス２５から切断され、ＳＷ１及びＳＷ２は、閉鎖され、ＳＷ５及びＳＷ６は、開放される。しかしながら、電圧源２３と較正デバイス２５との間の測定モードでの接続を維持することが企図され得る。
【００３５】
「測定モード」という用語は、電極、例えば、検出電極２０のうちの１つと電気回路基準点と間のインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値を測定するのに好適な静電容量検出デバイス１００の電気構成を指すものと理解される。この電気回路基準点は、例えば、車両のフレーム接地である。代替的に、基準点は、別の電気回路点、例えば、静電容量デバイスの他の電極であってもよい。
【００３６】
「較正モード」という用語は、１つ以上の較正抵抗器（以下に説明するように、本明細書ではＲＣ１又はＲＣ２若しくは任意選択的に開回路に相当する無限抵抗器）のインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値を測定するのに好適な静電容量検出デバイス１００の電気構成を指すものと理解される。
【００３７】
制御ユニット２６は、例えば、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）である。
【００３８】
本明細書に記載される特定の実施形態では、検出電極２０は、リレーＳＷ１を介して電圧源２３に接続される。より具体的には、図２を参照して本明細書に記載される実施形態では、検出電極２０は、リレーＳＷ１を介して変圧器２３１の二次側の端子２３２に接続される。ガード電極２１は、リレーＳＷ２を介して変圧器２３１の二次側の端子２３３に接続される。測定モードでは、２つのリレーＳＷ１及びＳＷ２は、変圧器２３１の出力端子２３２及び２３３を検出電極２０及びガード電極２１にそれぞれ接続するために閉鎖される。較正モードでは、２つのリレーＳＷ１及びＳＷ２は、電圧源２３を電極２０及び２１から切断するために開放される。
【００３９】
測定デバイス２４は、電極と電気回路基準点との間のインピーダンス又はアドミッタンスに対応する複素数値を測定するように構成される。例えば、測定デバイス２４は、検出電極２０と車両のフレーム接地との間の求められる複素インピーダンス「Ｚｘ」（又はアドミッタンス１／Ｚｘ）を測定することを意図する。この複素インピーダンスＺｘ（又はアドミッタンス１／Ｚｘ）は、ハンドル上の人物の手の有無を検出するように判定される未知のインピーダンス（又はアドミッタンス）である。人物、典型的には運転者が、彼らの手（又は単一の手、又は操縦ホイール上の１つの指若しくは複数の指）を有するとき、複素インピーダンスＺｘは、抵抗Ｒｘの実部分及び静電容量Ｃｘの虚部分を含む。代替的に、複素アドミッタンス１／Ｚｘは、コンダクタンスの実部分及びサセプタンスの虚部分を含む。
【００４０】
測定デバイス２４は、本明細書では電流測定回路２４０、２４２〜２４３、及び処理回路２４１を備える。
【００４１】
電流測定回路２４０、２４２〜２４３は、負入力端子（−）２４０．１と、正入力端子（＋）２４０．２と、出力端子２４０．３と、を有する演算増幅器２４０を備える。正入力端子（＋）２４０．２は、フレーム接地又は等価電圧信号に接続される。負入力端子２４０．１は、複素インピーダンス又はアドミッタンスを測定する目的で測定される電流を受信することを意図する。演算増幅器２４０の出力端子２４０．３は、コンデンサ２４３と並列に取り付けられた抵抗器２４２を介して、負入力端子２４０．１にリンクされ、そのため演算増幅器２４０が、コンデンサ２４３によってフィルタリングされた電流−電圧変換器を形成する。
【００４２】
抵抗器２４２の値は、例えば、１ｋΩ〜１０ｋΩ、好ましくは１ｋΩ〜５ｋΩに含まれる。抵抗器の値は、電磁適合性試験が増幅器の入力段を飽和させないように、好都合に選択される。コンデンサ２４３の静電容量は、正弦波電圧発生器の振動数に関する所望の通過帯域の関数として選択される。例えば、１００ｋＨｚ及び２ｋΩの周波数の抵抗器２４２の場合、コンデンサ２４３の静電容量は、２２０ｐＦ程度である。
【００４３】
演算増幅器２４０の入力端子間の電圧は、０又はほぼ０であり、その入力インピーダンスは、非常に高く、無限であるとみなされる。このようにして、ガード電極２１は、仮想接地を構成し、これは、コンデンサＣ２の端子の電圧がゼロであるので、測定に対するコンデンサＣ２（電極２１と車両のフレーム接地との間）の全ての影響を除去する。
【００４４】
演算増幅器２４０が、電流−電圧変換器として取り付けられるので、その出力に存在する電圧は、演算増幅器２４０の負入力端子２４０．１を通って循環する電流を表す。換言すれば、増幅器２４０の出力電圧は、負入力端子２４０．１を通って循環する電流のレプリカである。
【００４５】
処理回路２４１は、入力端子２４０．１を通って循環する電流を表す、演算増幅器２４０の出力電圧からのインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値を判定するように構成される。本明細書では検出電極２０と車両のフレーム接地との間の複素インピーダンスＺｘ（又は複素アドミッタンス１／Ｚｘ）、並びに１つ以上の較正抵抗器（本明細書ではＲＣ１、ＲＣ２、又は任意選択的に無限抵抗）の複素インピーダンス（又は複素アドミッタンス）を判定することを可能にする。
【００４６】
インピーダンス又はアドミッタンスの複素数値の測定は、図３に示されるものなどの複素平面で表すことができる。この図３は、例示的な例として、正規直交座標系
【数６】
2021525372.tif 000008
を含むアドミッタンスの複素平面を示し、式中
【数７】
2021525372.tif 000009
は、それぞれ、導電率１／Ｒの軸を画定するベクトル、及びサセプタンスＣ×２π×ｆの軸を画定するベクトルである（式中、ｆは、処理回路２４１のＤＤＳ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ、直接デジタル合成）によってヘルツで発生させられる周波数である）。
【００４７】
測定電子機器（電圧源、変圧器、オペアンプ増幅器など）、接続ケーブル、及び環境条件、特に温度は、複素インピーダンスの測定に干渉効果を有する。これらの干渉効果又は構成要素の変動にリンクした性能変動を補償するために、静電容量検出デバイス１００は、較正デバイス２５によって測定モードにおけるデバイス１００の動作中に行われた、インピーダンス又はアドミッタンスの複素数値の測定を較正又は補正するように構成される。
【００４８】
本明細書の較正デバイス２５は、２つの較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２を備える。本明細書に記載される特定の実施形態では、２つの較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２は、互いに異なる。
【００４９】
較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２は、有利には、較正され、すなわち、プロビジョニングされ、関連する値の範囲内の測定の正確な較正を保証して、ハンドル上の少なくとも１つの手若しくは少なくとも１つの指のインピーダンス又はアドミッタンスを測定するために、判定された抵抗値を有する。例えば、較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２は、それぞれ、ハンドル上に配置された２つの手、及びハンドル上に配置された１つの指に対応するようにプロビジョニングされる。換言すれば、較正抵抗器Ｒｃ１は、１５０ｐＦ程度の静電容量Ｃ１５０で構成された、ハンドル上に配置された２つの手によって加えられる理論インピーダンスに実質的に（近似によって）等しくなるようにプロビジョニングされる。１００ｋＨｚの任意の周波数ｆについて、この理論インピーダンスＣ１５０  Ｚ１５０ｐＦは、以下の式
【数８】
2021525372.tif 000010
によって判定される。この理論値は、１０キロオームに丸みを帯びているため、本明細書で選択される較正抵抗器Ｒｃ１は、１０Ｋ（１０キロオーム）の精度を有する抵抗器である。同様に、較正抵抗器Ｒｃ２は、１５ｐＦ程度のＣ１５の静電容量から構成された、ハンドル上に配置された１つの指によって加えられる理論インピーダンスと実質的に（近似によって）等しくなるようにプロビジョニングされる。１００ｋＨｚの任意の周波数ｆについて、この理論インピーダンスＺ１５ｐＦは、以下の式
【数９】
2021525372.tif 000011
によって判定される。この理論値は、１００Ｋ（１００キロオーム）に丸みを帯びているため、本明細書で選択される較正抵抗器Ｒｃ２は、１００Ｋ（１００キロオーム）の精度を有する抵抗器である。しかしながら、較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２の値は、１０Ｋ及び１００Ｋとは異なり、有利には、１Ｋ〜２００Ｋ、好ましくは５Ｋ〜１５０Ｋに含まれ得る。抵抗器Ｒｃ１の値は、例えば、１ｋΩ〜２０ｋΩ、好ましくは５ｋΩ〜１５ｋΩに含まれる。抵抗器Ｒｃ２の値は、例えば、１０ｋΩ〜２００ｋΩ、好ましくは５０ｋΩ〜１５０ｋΩに含まれる。較正抵抗器は、インピーダンス又はアドミッタンスの複素数値を測定するための基準のフレームを作成することを可能にする。好ましくは、精密抵抗器は、非常に低い温度ドリフト（２５ｐｐｍ）、非常に良好な許容誤差（０．１％）、機械的応力に対するより良好な抵抗、水分に対してより良好な抵抗、及び炉を通る通路中の生産においてより良好な抵抗を得るために使用される。例えば、較正抵抗器は、「薄膜」技術によって得られる。
【００５０】
２つの較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２は、本明細書では並列に取り付けられる。抵抗器Ｒｃ１（Ｒｃ２）の各々は、その２つの端子において、それぞれ以下のように：
−共通電気リレー又はスイッチＳＷ５を介して電圧源２３に、具体的には、図２を参照して本明細書に記載される実施形態では、２つの抵抗器Ｒｃ１（Ｒｃ２）は、リレーＳＷ５を介して変圧器２３１の出力端子２３２に接続され、
−個々の電気リレー又はスイッチＳＷ３（ＳＷ４）を介して、車両のフレーム接地に、接続される。
【００５１】
本明細書に記載される特定の実施形態では、較正デバイス２５は同様に、直列に取り付けられた一対の２つの保護コンデンサＣＰ１及びＣＰ２を備える。直列の一対のコンデンサＣＰ１及びＣＰ２は、較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２と並列に取り付けられ、車両のフレーム接地に接続される。これらのコンデンサＣＰ１及びＣＰ２は、較正抵抗器を保護することを可能にし、本明細書では、ＥＳＤ（静電放電）の影響に対して従来の抵抗器よりも感度が高い精密抵抗器である。それらは、設計静電容量Ｃ１及びＣ２に近い静電容量範囲でプロビジョニングされる。より具体的には、静電容量ＣＰ１は、静電容量Ｃ１程度のものであり、静電容量ＣＰ２は、静電容量Ｃ２程度のものである。より具体的には、ＣＰ１は、５００ｐＦ〜５００ｎＦに含まれ、好ましくは１０ｎＦに等しく、ＣＰ２は、１００ｐＦ〜１０ｎＦに含まれ、好ましくは１ｎＦに等しい。これに対して、較正中に測定された電流は、求められたインピーダンスＺｘ（又はアドミッタンス１／Ｚｘ）の測定中に測定された電流と同様である。これにより、最適な測定精度が得られる。
【００５２】
リレーＳＷ３と直列に結合された較正抵抗器Ｒｃ１、リレーＳＷ４と直列に結合された較正抵抗器Ｒｃ２、及び直列の一対のコンデンサＣＰ１並びにＣＰ２は、リレーＳＷ５を介する、交流電圧源２３（この場合、変圧器２３１の出力端子２３２）と車両のフレーム接地との間で、並列に接続された３つの回路分岐を形成する。
【００５３】
スイッチングデバイスは、同様に、変圧器２３１の出力端子２３３と、２つの保護コンデンサＣＰ１とＣＰ２との間の接続点との間に挿入されたリレーＳＷ６を備える。このため、較正モードでは、保護コンデンサＣＰ１は、その端子が、それぞれ、第１のリレーＳＷ５及び第２のリレーＳＷ６を介して、変圧器２３１の二次側の２つの出力端子２３２及び２３３に接続される。保護コンデンサＣＰ２は、それぞれ、リレーＳＷ６を介して、変圧器２３１の二次側の出力端子２３３及びフレーム接地に、その２つの端子で接続される。
【００５４】
測定回路２４は、増幅器２４０の負入力端子２４０．１を通して本明細書で測定されるインピーダンス又はアドミッタンスを表す電流信号を受信するように意図される。このため、スイッチングデバイスは、入力端子２４０．１を、測定モードにおいて電流源２３の出力端子２３３を接続している分岐、又はリレーＳＷ６を介して２つの保護コンデンサＣＰ１及びＣＰ２の間の接続点のいずれかに接続するように構成される。図２の実施形態では、増幅器２４０の負入力端子２４０．１は、リレーＳＷ６と変圧器２３１の出力端子２３３とをリンクする接続分岐に接続される。コンデンサＣＰ１及びＣＰ２が使用されない場合、増幅器２４０の負入力端子２４０．１は、変圧器２３１の出力端子２３３にのみ接続され、抵抗器ＲＣ１及びＲＣ２は、同様に、変圧器２３１の出力端子２３２に直接接続される。
【００５５】
以下は、図３〜図５のグラフ及び図６．１及び図６．２のフローチャートを参照して、静電容量較正デバイス１００の動作に対応する、車両のハンドル１上の人物を検出するための方法の説明である。
【００５６】
本発明は、検出電極２０と、本明細書では互いに異なる既知の抵抗値を有する較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２からのフレーム接地との間のインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値の測定の較正（又は補正）を可能にする。較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２は、較正測定を行うために使用される。以下に説明するように、これらの較正測定は、較正を連続的に更新するために繰り返すことができる。
【００５７】
検出方法は、図６．１に示される、初期較正動作Ｅ０を含む。この初期較正動作Ｅ０は、較正抵抗器の各々のインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値を測定することを目的とし、同様に、本明細書では、無限抵抗器の複素インピーダンス又はアドミッタンスに相当するインピーダンス又はアドミッタンスの開回路複素数値を測定することを目的とする。これは、静電容量検出デバイス１００の較正モードにおける構成の第１の工程Ｅ００を含む。この工程Ｅ００の間、制御ユニット２６のコマンドでは、リレーＳＷ１及びＳＷ２が開放され、リレーＳＷ５及びＳＷ６が閉鎖される。次いで、電圧源２３は、電極２０、２１から切断され、較正デバイス２５に接続されて、本明細書では一対の保護コンデンサＣＰ１及びＣＰ２を通して、較正段に交流電圧を供給する。
【００５８】
検出デバイス１００（ＳＷ１〜ＳＷ２開放及びＳＷ５〜ＳＷ６閉鎖）のこの構成では、較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２は、それぞれ、抵抗器Ｒｃ１及び抵抗器Ｒｃ２のインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値の２つの測定を行うために、電圧源２３に順々に（別々に）接続される。このため、スイッチングデバイスは、電圧源２３を、２つの抵抗器Ｒｃ１のうちの第１の１つに選択的に接続し、次いで２つの抵抗器Ｒｃ２のうちの第２の１つに接続するように構成される。より正確には、リレーＳＷ３が閉鎖され、リレーＳＷ４が開放されるため、測定デバイス２４は、第１の較正測定工程Ｅ０１中に、較正抵抗器Ｒｃ１の複素インピーダンス又はアドミッタンスを測定する。次いで、リレーＳＷ３が開放され、リレーＳＷ４が閉鎖されるため、測定デバイス２４は、第２の較正測定サブ工程Ｅ０２中に、較正抵抗器Ｒｃ２の複素インピーダンス又はアドミッタンスを測定する。図３〜図５では、点ＣＲ１０及びＣＲ１００が表され、複素平面において、本明細書では、それぞれ、アドミッタンス
【数１０】
2021525372.tif 000012
較正抵抗器ＲＣ１のアドミッタンスの複素数値の生測定、及び較正抵抗器ＲＣ２のアドミッタンスの複素数値の生測定である。「生測定」は、補正されていない測定を指すものと理解される。工程Ｅ０１及び工程Ｅ０２は、任意の所与の順序で実行することができる。
【００５９】
後続の工程Ｅ０３中、処理回路２４１は、本明細書において検出デバイス１００の理論開回路アドミッタンスＳＯＣ、換言すると、以下の式に従って、２つの較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２の（インピーダンス又はアドミッタンスの）複素数値の測定から、無限較正抵抗器（例えば、Ｒｃ１又はＲｃ２に取って代わる）のアドミッタンスを計算する。
【数１１】
2021525372.tif 000013
【００６０】
式（１）は、以下の数学的特性を説明する、
−アドミッタンスＳＯＣ、ＣＲ１０、及びＣＲ１００は、３つ全てが抵抗のみを表すため、アドミッタンスの複素平面内で位置合わせされ、
−開回路アドミッタンスＳＯＣに対するアドミッタンスＣＲ１０の振幅と、開回路アドミッタンスＳＯＣに対するアドミッタンスＣＲ１００の振幅との間に比例係数１０が存在する。
【００６１】
複素平面
【数１２】
2021525372.tif 000014
では、定義によって、理論的無限インピーダンス点ＳＯＣは、正規直交座標系の原点Ｏであるとみなされる。更に、図３及び図４に示されるように、前述の干渉効果により、座標系
【数１３】
2021525372.tif 000015
の点ＳＯＣ及び原点Ｏは、複素平面
【数１４】
2021525372.tif 000016
において一致しない。点ＳＯＣを複素平面
【数１５】
2021525372.tif 000017
の原点Ｏ上に送る並進は、ベクトル
【数１６】
2021525372.tif 000018
を画定する。ベクトル
【数１７】
2021525372.tif 000019
によって特徴付けられる並進は、測定デバイス２４によって行われた測定に適用される第１のオフセット補正を画定する。工程Ｅ０４中、処理回路２４１は、オフセット又は並進ベクトル
【数１８】
2021525372.tif 000020
を計算する。
【００６２】
工程Ｅ０５中、処理回路２４１は、複素平面
【数１９】
2021525372.tif 000021
内の点ＣＲ１０（又はＣＲ１００）のベクトル
【数２０】
2021525372.tif 000022
による並進に対応する第１の補正を、抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２のインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値の２つの測定のうちの少なくとも１つに適用する。ベクトル
【数２１】
2021525372.tif 000023
による並進による点ＣＲ１０（又はＣＲ１００）の画像点は、図４に示されるように、複素平面
【数２２】
2021525372.tif 000024
におけるオフセット点ＣＲ１０＿Ｓ（又はＣＲ１００＿Ｓ）である。これは、以下の式に従う。
【数２３】
2021525372.tif 000025
【００６３】
工程Ｅ０６中、処理回路２４１は、導電率及び静電容量の標準測定単位、それぞれ、ジーメンス及びファラッド、への変換のためのゲインＧを計算する。変換ゲインＧは、以下の式に従って計算される。
【数２４】
2021525372.tif 000026
【００６４】
上記の式（３）は、２つの較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２のそれぞれのアドミッタンス間の差が、測定点ＣＲ１０と測定点ＣＲ１００とを接続するベクトルのノルムを乗じたゲインＧと等しいという事実から生じる。換言すると、
【数２５】
2021525372.tif 000027
である。
【００６５】
本方法は同様に、（図６．１に点線で示される）工程Ｅ０７中、較正抵抗器Ｒｃ１及びＲｃ２のインピーダンスの測定Ｅ０１及びＥ０２の後に、例えば、初期較正動作Ｅ０中に行われるインピーダンス又はアドミッタンスの開回路複素数値の測定を含むことができる。インピーダンス又はアドミッタンスのこの開回路複素数値は、較正抵抗器のインピーダンス又はアドミッタンスに対応するが、無限抵抗値を備える。図３及び図４に示されるように、アドミッタンスの開回路複素数値の測定に対応するアドミッタンス
【数２６】
2021525372.tif 000028
の平面の点ＣＯＣであることに留意されたい。図４に示されるように、検出デバイス１００の正しい動作中、点ＣＯＣは、計算された理論上の点ＳＯＣに近接する。ＣＯＣとＳＯＣとの間の過剰なオフセットは、静電容量検出デバイス１００の誤動作を示す。本方法は、任意選択的に、正しい動作を診断する工程Ｅ０８を含み、処理回路２４１は、検出デバイス１００の動作又は誤った動作を検出するために、測定された点ＣＯＣが、計算された理論上の点ＳＯＣに近接するかどうかを検証する。例えば、２つの点ＣＯＣとＳＯＣとの間の距離が、計算され、限界（又は閾）値と比較される。計算された距離が限界値未満の場合、動作は、正しいとみなされる。計算された距離が限界値を超える場合、検出デバイス１００の誤動作が検出される。この場合、車両の運転者に警告信号が送信されてもよい。
【００６６】
較正動作Ｅ０の後、検出電極２０と車両のフレーム接地との間のインピーダンスを測定する動作Ｅ１が続く。運転者が、ハンドル上に手を有する（又は、１つ以上の指のみを有する）とき、図２に示されるように、検出電極２０とフレーム接地との間で、抵抗Ｒｘ及び静電容量Ｃｘを並列に含む、インピーダンスＺｘを加える。
【００６７】
測定動作Ｅ１は、静電容量検出デバイス１００の測定モードにおける構成の第１の工程Ｅ１０を含む。この工程Ｅ１０中、制御ユニット２６のコマンドにおいて、リレーＳＷ１及びＳＷ２が、閉鎖され、リレーＳＷ５及びＳＷ６が、本明細書では開放される。次いで、電圧源２３は、電極２０、２１に接続され、検出電極２０は、電圧源の出力端子２３２に接続され、較正デバイス２５から切断されており、そのため検出電極２０に交流電圧が供給される。この構成では、リレーＳＷ３及びＳＷ４は、有利に開放される。
【００６８】
測定工程Ｅ１１中、検出電極２０は、交流電圧信号を受信し、測定回路２４は、増幅器２４０によってガード電極２１を通って循環する電流を測定する。処理回路２４１は、検出電極２０とフレーム接地との間のインピーダンスＺｘ、又はアドミッタンス１／Ｚｘの複素数値を判定する。図４は、本明細書では、アドミッタンス
【数２７】
2021525372.tif 000029
の複素平面内に示され、測定点Ｍが、インピーダンスＺｘ、又はアドミッタンス１／Ｚｘの複素数値の測定を表し、並びに抵抗器ＲＣ１のオフセット測定点ＣＲ１０＿Ｓ、原点Ｏ、及び計算された点ＳＯＣが、無限（又は開回路）インピーダンスに対応する。
【００６９】
後続の工程Ｅ１２中、処理回路２４１は、インピーダンスＺｘ、又はアドミッタンス１／Ｚｘの複素数値の測定に適用し、第１の補正が、アドミッタンス
【数２８】
2021525372.tif 000030
の平面における測定点Ｍのベクトル
【数２９】
2021525372.tif 000031
による並進に対応する。この並進による測定点Ｍの画像点は、アドミッタンス
【数３０】
2021525372.tif 000032
の平面におけるオフセット点ＭＳである。これは、以下の式に従う。
【数３１】
2021525372.tif 000033
【００７０】
較正抵抗器ＲＣ１、ＲＣ２は、実数（抵抗）値を有する純抵抗器である。従来、抵抗器は、導電軸
【数３２】
2021525372.tif 000034
上の点によって、複素平面、本明細書ではアドミッタンス
【数３３】
2021525372.tif 000035
内で表される。この幾何学的特性、及び抵抗器ＲＣ１、ＲＣ２の測定された複素数値及びインピーダンス又はアドミッタンスの計算された開回路複素数値（すなわちオフセットによる補正前のＣＲ１０、ＣＲ１００、及びＳＯＣ、又は
【数３４】
2021525372.tif 000036
によるオフセット後のＣＲ１０＿Ｓ、ＣＲ１００＿Ｓ、及びＯ）を表す点のうちの少なくとも２つに基づいて、処理回路２４１は、例えば、次の式により、工程Ｅ１３中に、複素平面内の位相補正を、オフセット測定点ＭＳに適用する。
【数３５】
2021525372.tif 000037
式中、Ｍ＿Ｓ＆Ｒは、オフセット補正及び位相補正後の測定点Ｍである。
【００７１】
より一般的な方法では、当該位相補正は、
−抵抗器（較正抵抗器（複数可）及び／又は無限抵抗器）のインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値の測定から得られる、（アドミッタンス
【数３６】
2021525372.tif 000038
又はインピーダンスの）複素平面の２つの点によって画定される直線と、
−複素平面の導電率又は抵抗の軸
【数３７】
2021525372.tif 000039
との間の角度αによる回転に対応する。
【００７２】
抵抗器のインピーダンス又はアドミッタンスの複素数値の測定から得られた、複素平面
【数３８】
2021525372.tif 000040
の２つの点は、以下の２つのグループの点のうちの１つの中から選択することができる。
−ＣＲ１０、ＣＲ１００、及びＳＯＣ、
−ＣＲ１０＿Ｓ、ＣＲ１００＿Ｓ、及びＯ、
−又は、例えば、ＣＲ１０及びＣＯＣ。
【００７３】
このため、処理回路は、本明細書で、アドミッタンス
【数３９】
2021525372.tif 000041
の平面内の点Ｍ＿Ｓ＆Ｒによって表された、オフセット及び位相補正により補正された（インピーダンス又はアドミッタンスの）複素数値を判定する。アドミッタンス
【数４０】
2021525372.tif 000042
の平面における点Ｍ＿Ｓ＆Ｒの横座標及び縦座標として、ｘ及びｙに留意されたい。
【００７４】
オフセット補正及び位相補正は、計算が好適であることを条件として、任意の所与の順序で実行することができる。
【００７５】
スケーリング工程Ｅ１４中、処理ユニット２４１は、以下の式により、それらをオーム及び測定のファラッド単位にそれぞれ変換するために、点Ｍ＿Ｓ＆Ｒのｘ座標及びｙ座標をスケーリングする。
【数４１】
2021525372.tif 000043
式中、ｆは、処理集積回路２４１のＤＤＳ（直接デジタル合成）によって発生させられたヘルツの周波数である。
【００７６】
最終工程Ｅ１５中、処理ユニット２４１は、工程Ｅ１４中に得られた静電容量値Ｃを使用して、ハンドル１上の運転者の有無を検出する。この静電容量値Ｃは、ハンドル１と接触する手又は指の表面を評価することを可能にする。１５ｐＦ程度の静電容量は、ハンドル１上に配置された１つの指に対応する。１５０ｐＦ程度の静電容量は、ハンドル１上に配置された２つの手に対応する。
【００７７】
本発明の特定の実施形態では、初期較正動作Ｅ０の実行後、インピーダンスＺｘを測定するための動作Ｅ１が続き、インピーダンスＺｘ（又はアドミッタンス１／Ｚｘ）の複素数値を測定する工程Ｅ１１が、周期的に繰り返され、Ｚｘ（又は１／Ｚｘ）の２つの測定の間で、較正工程（Ｅ０１、Ｅ０２、及び／又はＥ０７）が繰り返される。このため、インピーダンス（又はアドミッタンス）Ｚｘ（又は１／Ｚｘ）の求められた測定は、ハンドル１上の検出の持続時間全体にわたって、連続較正を保証するために、較正測定と交錯される。例えば、較正データを経時的に、徐々にかつ連続的に更新するために、測定の半分は、測定モードにおけるインピーダンスＺｘ（又はアドミッタンス１／Ｚｘ）の測定専用であり、測定の他の半分は、較正モードにおける較正測定（Ｅ０１、Ｅ０２、又はＥ０７）専用である。図７は、Ｚｘの測定及び較正測定のこの交錯の一実施形態の一実施例を示す。第１の線及び第２の線は、それぞれ、抵抗器ＲＣ１及びＲＣ２のインピーダンスの測定を示す。最後の線は、インピーダンスＺｘ（又はアドミッタンス１／Ｚｘ）の測定を示す。最初に、図６．１を参照して説明されるように、検出デバイス１００は、第１の組の較正データを得るために、抵抗器ＲＣ１の（インピーダンス又はアドミッタンスの）複素数値を測定し、次いで、抵抗器ＲＣ２の（インピーダンス又はアドミッタンスの）複素数値を測定する。次いで、インピーダンスＺｘ（又はアドミッタンス１／Ｚｘ）の第１の測定が行われる。この初期位相の後、インピーダンスＺｘ（又はアドミッタンス１／Ｚｘ）の測定は、所定の測定周波数により、定期的に繰り返され、２つの測定の間で、単一の較正測定が本明細書で行われる、すなわち較正抵抗器ＲＣ１のインピーダンスの測定、又は較正抵抗器ＲＣ２のインピーダンスの測定のいずれかである。また、これらの較正測定を開回路測定（無限値を有する較正抵抗器に相当）で代替することも可能である。このため、異なる較正測定は、インピーダンスＺｘ（又はアドミッタンス１／Ｚｘ）の２つの連続する測定の間で、順々に周期的に行われる。このため、較正測定は、インピーダンスＺｘ（又はアドミッタンス１／Ｚｘ）の測定の間に交錯される。
【００７８】
インピーダンスＺｘ（又はアドミッタンス１／Ｚｘ）の測定の交錯、及び較正測定は、典型的には車両が始動される瞬間から、エンジンがオフになるまで、検出デバイス１００の動作時間全体の間に有利に実行される。
【００７９】
前述の説明では、静電容量検出デバイス１００は、互いに異なる抵抗値を有する２つの較正抵抗器を備える。
【００８０】
第１の代替的な実施形態では、静電容量検出デバイスは、２つの類似する較正抵抗器（すなわち、同じ抵抗値を有する）を備える。この場合、２つの較正抵抗器から２つの異なる抵抗双極子を生成するためにスイッチング手段が提供され、これにより、インピーダンス（又はアドミッタンス）の複素数値の２つの測定を行い、複素平面内の較正測定のための２つの別個の点を得ることを可能にする。例えば、第１の抵抗双極子は、２つの較正抵抗器のうちの１つのみを備え、第２の抵抗双極子は、並列又は直列に取り付けられた２つの較正抵抗器を備える。
【００８１】
第２の代替的な実施形態では、静電容量検出デバイスは、単一の較正抵抗器を備え、例えば、１０ｋΩ〜１００ｋΩに含まれる、較正抵抗器のインピーダンスを測定する第１の工程を実行することを可能にする。この場合、別の較正抵抗器のインピーダンスを測定する第２の工程が除去され、本方法は、開回路インピーダンス測定を得るために、工程Ｅ０７と同一の開回路抵抗を測定する工程を含む。この場合、適用される２つの補正（オフセット補正及び位相補正）は、アドミッタンスの平面における較正抵抗器のインピーダンス測定を表す点、例えばＣＲ１００（較正抵抗器が１００ｋΩのものである場合）及び開回路インピーダンス測定を示す点ＣＯＣのインピーダンス測定を表す点から判定される。開回路インピーダンス（又はアドミッタンス）は、この場合、測定されるが、理論的に計算されない（点ＳＯＣは、計算されない）。
【００８２】
前述の説明では、検出電極は、電圧源２３、この場合、リレーＳＷ１を介してその出力端子２３２に接続される。電気組立体の代替的な実施形態では、電圧源２３に接続される、この場合、リレーＳＷ１を介して出力端子２３２に接続されるのはガード電極である。
【００８３】
前述の説明では、測定デバイス２４は、電極（例えば、検出電極２０）と車両のフレーム接地との間のハンドル上の人物の有無を検出するために、インピーダンス又はアドミッタンスの複素数値を測定する。代替的に、インピーダンス測定デバイス２４は、２つの電極２０、２１のうちの１つと電気回路基準点との間のハンドル上の人物の有無を検出するために、インピーダンス又はアドミッタンスの複素数値を測定する。求められる複素インピーダンス又はアドミッタンス測定の基準点を構成する電気回路の点は、他の電極とすることができる。
【００８４】
本発明は、車両のハンドル上の運転者の存在を検出する文脈内で説明される。本発明の別の実施形態では、静電容量検出デバイスは、車両のシート上の人物の有無を検出することが意図される。より典型的には、本発明は、モータ車両の構成要素に近接する又はその上にある（すなわち、接触している）人物の存在の検出に適用される。
【図１】
2021525372.tif 000046
【図２】
2021525372.tif 000047
【図３】
2021525372.tif 000048
【図４】
2021525372.tif 000049
【図５】
2021525372.tif 000050
【図６．１】
2021525372.tif 000051
【図６．２】
2021525372.tif 000052
【図７】
2021525372.tif 000053
【国際調査報告】
2021525372.tif 000054
2021525372.tif 000055
2021525372.tif 000056
2021525372.tif 000057