(57)【要約】【課題】シートヒータと重ねて座席のシートに埋設するにも関わらず優れた乗員着座検出感度をもつ車両用座席装置及びその好適な製造方法を提供すること。【解決手段】上側電極１１とシートヒータ８との間に下側電極１２を配置し、この下側電極１２に上側電極１１に印加する交流電圧と連動する交流電圧を印加することにより、交流的に定電位電極とみなすことができるシートヒータ８と上側電極１１との間の寄生静電容量による検出感度の低下を抑止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗員が着座する座席の着座部であるシート内に前記シートの座面と略平行に埋設されるとともに制御回路を通じて車載電源から給電されるシートヒータと、
前記シートヒータの上方に位置して前記シートの座面と略平行に前記シート内に埋設された上側電極と、
前記上側電極に所定周波数の交流電圧を印加する交流電源と、
前記着座の有無による前記上側電極と車両接地との間の静電容量の変化に連動して変化する電気量を検出し、前記電気量により前記乗員の着座の有無を検出する着座検出回路と、
を備える車両用座席装置において、
前記上側電極及び前記シートヒータの間に位置して前記上側電極及びシートヒータと略平行に延設された下側電極を有し、
前記交流電源は、前記上側電極に印加される前記交流電圧と連動して変化するシールド用交流電圧を前記下側電極に印加することを特徴とする車両用座席装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用座席装置において、
前記上側電極は、電気絶縁性でフィルム状の電気絶縁部材の上面に固定され、前記下側電極は、前記電気絶縁部材の下面に固定されて前記上側電極と一体に構成されている車両用座席装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両用座席装置において、
前記交流電源は、前記上側電極と前記下側電極との間に前記交流電圧を印加する車両用座席装置。
【請求項４】
請求項１記載の車両用座席装置において、
前記交流電源は、前記上側電極の電位変化に追従する電位を前記下側電極に与える低出力インピーダンスの電流バッファ回路を有する車両用座席装置。
【請求項５】
請求項１記載の車両用座席装置において、
前記上側電極及び下側電極の少なくとも一方は、前記シートの座面方向にて前記シートヒータを覆う広さをもつ車両用座席装置。
【請求項６】
乗員が着座する座席の着座部であるシート内に前記シートの座面と略平行に埋設されるとともに制御回路を通じて車載電源から給電されるシートヒータと、
前記シートヒータの上方に位置して前記シートの座面と略平行に前記シート内に埋設された上側電極と、
前記上側電極に所定周波数の交流電圧を印加する交流電源と、
前記着座の有無による前記上側電極と車両接地との間の静電容量の変化に連動して変化する電気量を検出し、前記電気量により前記乗員の着座の有無を検出する着座検出回路と、
を備える車両用座席装置において、
前記シートヒータに対して電気絶縁層を介して略平行に少なくとも前記上側電極を固定してなる電極・ヒータサブアセンブリをあらかじめ作製し、
作製した前記電極・ヒータサブアセンブリを前記座席の前記シートに取り付けることを特徴とする車両用座席装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の車両用座席装置の製造方法において、
前記上側電極と前記交流電源及び前記着座検出回路とを接続する着座検出用配線と、車両用電源から前記シートヒータへの給電を行うヒータ給電用配線とは、少なくとも一部において一体に延設されている車両用座席装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の車両用座席装置の製造方法において、
前記交流電源への給電は、バッテリから前記ヒータへの給電に用いられる給電用配線を共用する車両用座席装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗員が着座する車両用座席装置に関し、特に静電容量変化検出方式の乗員着座検出機能をもつ車両用座席装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人の出願になる下記の特許文献１は、シート近傍特にその直上における交流電界の変化を検出することにより車両着座の有無を判定する装置（以下、静電容量型着座検出装置とも言う）を装備する車両用座席装置を提案している。この静電容量型着座検出装置は、シートに埋設されて周囲に交流電界を形成する送波電極と、シートバックに埋設されて前記送波電極の電位変化による電界変化を検出する受波電極とを有し、誘電体かつ導電体である乗員の着座による上記両電極間のインピーダンス低下を検出して着座判定を行っている。
【０００３】
この特許文献１は更に、車両用座席装置のシートにシートヒータを埋設し、更に送波電極をこのシートヒータよりシートの表面側に位置して埋設すること、並びに、送波電極とシートヒータとの間に浮遊電位状態の面状導電材を介設することも提案している。
【特許文献１】特開２００３−８０９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献が記載するように、シート暖房機能をもつシートヒータと、乗員着座検出機能をもつ静電容量型着座検出装置との両方を座席のシート（着座部分）に装備しようとする場合、交流的にほぼ定電位状態と見なすことができるシートヒータが静電容量型着座検出装置の検出電極の下側に近接して配置されることになる。
【０００５】
この場合、シートヒータと静電容量型着座検出装置の検出電極とは広い面積かつ小距離にて対面するため、検出電極とシートヒータとの間の静電容量（以下、シートヒータ静電容量と呼称するものとする）が非常に増大してしまうという問題がたった。もちろん、着座乗員と検出電極との間の距離も比較的小さく、かつ、かなりの対向面積も確保できる。
【０００６】
けれども、検出電極からみた着座乗員に関係する静電容量（正確には交流インピーダンス）は、検出電極と着座乗員との間の交流インピーダンス（主として静電容量）と、着座乗員と車体接地との間の静電容量とを直列接続した合成インピーダンス（着座乗員経由静電容量と称する）となるため、この合成インピーダンス（着座乗員経由静電容量）は、上記したシートヒータ静電容量に比べて相対的に格段に大きくなってしまう。
【０００７】
このことは、検出電極に着座乗員経由静電容量とシートヒータ静電容量とがほぼ並列接続状態となるため、検出電極の電気的な状態変化が阻害されることを意味する。乗員着座の有無による交流電界状態変化の検出は、本質的に検出電極の交流電位変化の検出又は検出電極に通電される交流電流変化の検出に帰着する。したがって、この検出電極に小さいシートヒータ静電容量が並列接続されることは、静電容量型着座検出装置の検出感度を大幅に低減させてしまう。
【０００８】
その他、シートヒータは、着座乗員と検出電極の下面との間の電気力線の流れを阻害（シールド）して着座乗員経由静電容量を更に減少させるという問題もあった。このシールド問題を改善するべく、本出願人の出願になる上記特許文献は、検出電極とシートヒータとの間に浮遊電位電極を介在させることを提案している。しかし、浮遊電位電極の介設は、浮遊電位電極の電位がシートヒータ電位と着座検出用電極の電位との中間の浮遊電位となるだけであり、感度向上効果はほとんど期待できなかった。つまり、浮遊電位電極の電位はほぼ、本質的にシートヒータ電位と、検出電極電位と、浮遊電位電極・シートヒータ間の静電容量と、浮遊電位電極・検出電極間の静電容量とにより規定されることになり、シートヒータと検出電極との間の静電容量（シートヒータ静電容量）の減少にほとんど影響を与えることができず、その結果として装置の検出感度の向上には限界があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、シートヒータと重ねて座席のシートに埋設するにも関わらず優れた乗員着座検出感度をもつ車両用座席装置その好適な製造方法を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する各発明は、乗員が着座する座席の着座部であるシートに前記シートの座面と略平行に埋設されるとともに制御回路を通じて車載電源から給電されるシートヒータと、前記シートヒータの上方に位置して前記シートの座面と略平行に前記シート内に埋設された上側電極と、前記上側電極に所定周波数の交流電圧を印加する交流電源と、前記着座の有無による前記上側電極と車両接地との間の静電容量の変化に連動して変化する電気量を検出し、前記電気量により前記乗員の着座の有無を検出する着座検出回路とを備える車両用座席装置に適用される。この種の車両用座席装置は、たとえば上記特許文献１などに提案されている。
【００１１】
第１発明の車両用座席装置は、前記上側電極及び前記シートヒータの間に位置して前記上側電極及びシートヒータと略平行に延設された下側電極を有し、前記交流電源は、前記上側電極に印加される前記交流電圧と連動して変化するシールド用交流電圧を前記下側電極に印加することを特徴としている。
【００１２】
このようにすれば、着座乗員に対して静電結合する上側電極（検出電極とも言う）に対するシートヒータの静電結合を、外部から電位を付与される下側電極（ガード電極とも言う）により阻害することができるため、上記上側電極の電位変化又は通電電流変化を増大させることができ、その結果としてシートヒータ近接配置による静電容量型着座検出装置の検出感度低下を大幅に抑止することができる。
【００１３】
なお、この発明によれば、上側電極とシートヒータとの静電容量を低減できるものの、下側電極と上側電極との間の静電容量（電極間静電容量）と、シートヒータと下側電極との間の静電容量とは、増大する。しかしながら、この発明では、下側電極の電位は、上側電極の電位と連動する電位へ交流電源により積極的に電位付与されるため、下側電極が上側電極の電位変化を抑制するのを抑止することができ、これにより、上側電極の電位変化に相関を有する信号に基づいて乗員着座有無を検出する際の検出感度が低下することを抑止することができる。
【００１４】
好適な態様において、上側電極は、電気絶縁性でフィルム状の電気絶縁部材の上面に固定され、下側電極は、電気絶縁部材の下面に固定されて上側電極と一体に構成されている。このようにすれば、上側電極と下側電極との間の静電容量のばらつきを抑止することができるとともに、製作及び取り付け作業が容易となる。
【００１５】
好適な態様において、前記交流電源は、前記上側電極と前記下側電極との間に前記交流電圧を印加する。このようにすれば、シートヒータから上側電極への静電的な影響を遮蔽する下側電極への電位付与が容易となる。
【００１６】
好適な態様において、前記交流電源は、前記上側電極の電位変化に追従する電位を前記下側電極に与える低出力インピーダンスの電流バッファ回路を有する。このようにすれば、このようにすれば、シートヒータから上側電極への静電的な影響を遮蔽する下側電極への電位付与が容易となる。
【００１７】
好適な態様において、前記上側電極及び下側電極の少なくとも一方は、前記シートの座面方向にて前記シートヒータを覆う広さをもつ。これにより、実質的に寄生容量として作用するシートヒータ静電容量を低減し、着座乗員経由静電容量を増大することができる。
【００１８】
第２発明の車両用座席装置の製造方法は、前記シートヒータに対して電気絶縁層を介して略平行に少なくとも前記上側電極を固定してなる電極・ヒータサブアセンブリをあらかじめ作製し、作製した前記電極・ヒータサブアセンブリを前記座席の前記シートに取り付けることを特徴としている。このようにすれば、静電容量型着座検出装置の特に電極部及びシートヒータの製造、組付けを大幅に簡素化することができる。
【００１９】
好適な態様において、前記上側電極と前記交流電源及び前記着座検出回路とを接続する着座検出用配線と、車両用電源から前記シートヒータへの給電を行うヒータ給電用配線とは、少なくとも一部において一体に延設されている。このようにすれば、静電容量型着座検出装置の電極部（好適には上側電極であるが、下側電極でもよい）への配線とシートヒータへの配線の一体化を図ることができ、配線作業を簡素化することができる。
【００２０】
好適な態様において、前記交流電源への給電は、  前記交流電源への給電は、バッテリから前記ヒータへの給電に用いられる給電用配線を共用する。このようにすれば、接地線などの給電配線の少なくとも一部を共用できるため、配線を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の車両用座席装置の好適実施態様を図面を参照して以下に説明する。ただし、本発明は下記の実施態様に限定解釈されるべきではなく、本発明の技術思想を他の公知技術を組み合わせて実現できることはもちろんである。
【００２２】
＜第１実施形態＞
第１実施形態の車両用座席装置を図１を参照して説明する。図１は、乗員が着座した車両用座席装置の模式縦断面図である。
【００２３】
（車両用座席装置１の構成）
図１において、１は車両用座席装置であって、車体の床部２上に設置されている。車両用座席装置１は、床部２上に取り付けられる金属製のフレーム３、フレーム３上に固定されて車両用座席装置１の着座部を構成するたシート４と、シート４の後端から上方斜め後ろに立設されていわゆる背もたれをなすシートバック５とを有している。
【００２４】
シート４は、弾性をもつ電気絶縁材料たとえば硬質発泡ウレタンを主素材として構成されてフレーム３上に固定されたクッションパッド６と、たとえば美麗な電気絶縁材料たとえば織布を主素材として構成されてクッションパッド６の上面すなわち座面を覆うクッションカバー７と、クッションパッド６内に座面と略平行に埋設されたシートヒータ８と、シートヒータ８とクッションカバー７との間に介設されて座面と略平行に埋設された着座検出用の電極アセンブリ９とを有している。
【００２５】
シートヒータ８は、いわゆる面状電気抵抗体あるいは線状電気抵抗体を座面と略平行に延設してなる。シートヒータ８は、スイッチを通じて図示しない車両用電源から直流電力を給電されるが、車両用交流発電機の整流装置の整流負担を減らすために、三相交流電力を直接受電するように構成されても良い。
【００２６】
電極アセンブリ９は、所定の比誘電率をもつ電気絶縁性の樹脂フィルム１０と、樹脂フィルム１０の上面に密着して延設される上側電極１１と、樹脂フィルム１０の下面に密着して延設される下側電極１２とからなる。この実施形態では、樹脂フィルム１０はたとえば厚さ１ｍｍ程度のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムにより構成され、上側電極１１及び下側電極１２は面状導電体あるいは線状導電体によりそれぞれ構成されている。ただし、上側電極１１又は下側電極１２を線状導電体により構成する場合には、製造費用が許す限り線間隙間をできるだけ小さくするように配慮することが望ましい。この実施形態では、電極アセンブリ９は、クッションカバー７の直下に配置されるが、シートヒータ８は、電極アセンブリ９よりもたとえば数ミリメートル以上下方に配置される。シートヒータ８を下方に配置するほど、電極アセンブリ９とシートヒータ８との間の寄生容量を低減できるが、シートヒータ８から座面までの伝熱距離は増大する。
【００２７】
この実施形態では、交流電源１３が上側電極１１及び下側電極１２の間に好適周波数（たとえば数十から数百ｋHz）の交流電圧Vacを印加し、検出回路１４がこの時の下側電極１２と接地（車体）間の電流を検出して、車両用座席装置１への乗員着座の有無を判定する。交流電源１３は、発振回路１３aと、その出力交流電圧を電気絶縁して上側電極１１及び下側電極１２の間に印加する絶縁トランス１３bとにより構成されている。なお、検出回路及び交流電源の配置及び構成は種々変更可能である。
【００２８】
（検出回路１４の構成）
この実施形態で採用した検出回路１４の構成例を図２を参照して説明する。
【００２９】
検出回路１４は、電流検出用低抵抗器１５、検波・平滑回路１６、増幅回路１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、マイクロコンピュータ１９を有している。交流電源１３が上側電極１１及び下側電極１２間に交流電圧Ｖａｃを印加した場合の車両用座席装置１の模式等価回路を図２を参照して説明する。C1は上側電極１１と下側電極１２との間の静電容量、C2は下側電極１２とシートヒータ８との間の静電容量である。シートヒータ８は交流的には実質的に接地しているとみなして差し支えない。上側電極１１は車体接地との間にインピーダンスZ１をもつ。このインピーダンスZ１は主として静電容量であるが、乗員着座時には多少の抵抗成分を含んでいる。下側電極１２もシートヒータ８以外の車体接地との間にインピーダンスZ２をもつ。このインピーダンスZ２は主として静電容量であるが、乗員着座時には多少の抵抗成分を含んでいる。これら上側電極１１及び下側電極１２のインピーダンスＺ１、Ｚ２は、車両用座席装置の乗員着座有無により変化する。また、上側電極１１と下側電極１２との間のインピーダンスも乗員着座有無により変動する。乗員着座による上側電極１１と下側電極１２との間のインピーダンス変化分を図２にてZ３にて表示する。
【００３０】
（乗員着座有無の判定動作）
乗員が着座すると、インピーダンスZ１〜Z３は小さくなる。上側電極１１が最も乗員（特にその下肢部）に近接し、下側電極１２がそれに次ぎ、シートヒータ８が着座乗員から最も遠くに位置するため、乗員着座によるインピーダンスZ１、Z２の減少は、乗員着座によるインピーダンスZ３の減少よりも大きい。これは図２において、増員着座による電流i１、i２の増加が、増員着座による電流i３の増加よりも大きいことを意味する。乗員着座によりインピーダンスZ１、Z２の減少が生じ、それにより上側電極１１から流れ出す電流ｉ１、ｉ２が増大すると、電流検出用低抵抗器１５を通じて交流電源１３に還る電流i３の増大により、電流検出用低抵抗器１５の電圧降下に相当する信号電圧Ｖsの増大を生じさせる。信号電圧Ｖｓは、検波・平滑回路１６で検波、平滑され、増幅回路１７にて所定の振幅に増大された後、Ａ／Ｄコンバータ１８でデジタル信号に変換されてマイクロコンピュータ１９に読み込まれる。マイクロコンピュータ１９は、読み込んだ上記デジタル信号の大きさが所定しきい値を超える場合に乗員着座と判定する。
【００３１】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の車両用座席装置を図３を参照して説明する。図３は、この実施形態で採用した交流電源１３０の構成例を示す回路図である。
【００３２】
図３に示す交流電源１３０は、発振回路１３aと、ボルテージホロワ回路１３cとにより構成され、実施形態１で用いた絶縁トランス１３bを省略している。その他の回路構成は図２と同じである。
【００３３】
（乗員着座有無の判定動作）
図３では、発振回路１３ａは上側電極１１に交流電圧Ｖａｃを印加するが、ボルテージホロワ回路１３ｃは、下側電極１２の電位を上側電極１１のそれと略等しくする。これにより、図２で設計上考慮する必要があった静電容量Ｃ２とインピーダンスＺ３とを無視することが可能となるため、乗員着座によりインピーダンスＺ１が減少し、電流i１が増大すると、電流i３が増大し、信号電圧Ｖｓが増大する。すなわち、この第２実施形態によれば、第１実施形態に比べて乗員着座による信号電圧Ｖｓの変化を増大させることができる。
【００３４】
＜第３実施形態＞
第３実施形態の車両用座席装置を図４を参照して説明する。図４は、この実施形態で採用した電極・ヒータサブアセンブリ１００を示す模式側面図である。
【００３５】
この電極・ヒータサブアセンブリ１００は、上側電極１１、樹脂フィルム１０、下側電極１２からなる電極アセンブリ９とシートヒータ８とを電気絶縁体シート２０を挟んで一体に形成したものである。電気絶縁体シート２０としては、樹脂フィルム１０と同一材料、同一厚さとしてもよいが、好適には比誘電率ができるだけ小さく、かつ樹脂フィルム１０よりも厚い電気絶縁材料を採用することが、静電容量Ｃ２の低減による信号電圧Ｖｓの変化量の増大のために好適である。
【００３６】
なお、この電極・ヒータサブアセンブリ１００はあらかじめ製造された後でシートに一括して組み付けられる。これにより組み付け作業を簡素化することができる。
【００３７】
＜第４実施形態＞
第４実施形態の車両用座席装置を図５を参照して説明する。図５は、第３実施形態の電極・ヒータサブアセンブリ１００への給電系を示すブロック回路図である。
【００３８】
この給電系は、回路部２００と配線ハーネス３００とからなる。回路部２００は、第１、第２実施形態で採用した交流電源１３又は１３０と検出回路１４とからなる乗員着座判定回路２０１と、シートヒータ８への給電を制御するヒータコントローラ２０２とからなる。配線ハーネス３００は一体に形成された４本の絶縁被覆導電ラインにより構成されているが、接地ラインは別に配置して車体接地してもよい。このように構成すれば、電極・ヒータサブアセンブリ１００のみならず、配線や回路も着座検出系とシートヒータ系とで一体化しているため、製造及び組み付け作業が更に一層簡素となる。
【００３９】
＜第５実施形態＞
第５実施形態の車両用座席装置を図６を参照して説明する。図６は、実施形態１、２で説明した電極アセンブリ９とシートヒータ８との座面方向における空間配置状態を示す模式部分平面図を示す。
【００４０】
図６において、４００はシート４のヒップポイントである。この実施形態では、ヒップポイント４００は電極アセンブリ９及びシートヒータ８の直上に配置されている。この実施形態では、シートヒータ８は電極アセンブリ９より座面方向において小さく形成され、かつ、座面方向において、電極アセンブリ９はシートヒータ８に完全に被さって配置されている。このようにすれば、実質的な定電位体をなすシートヒータ８による電極アセンブリ９の電位変動の抑制効果を減らすことができる。
【００４１】
なお、電極アセンブリ９とシートヒータ８とは別体構成としてもよく、上側電極１１と下側電極１２とも別体構成としてもよい。
【００４２】
＜第６実施形態＞
第６実施形態の車両用座席装置を図７を参照して説明する。図７は、実施形態６の変形例を示す。この実施形態では、シートヒータ８を電極アセンブリ９と重ならないように配置したものである。このようにすれば、電極アセンブリ９とシートヒータ８との間の寄生容量を大幅に低減することができる。ただし、電極アセンブリ９はヒップポイント４００の直下に配置することが乗員着座有無による静電容量変化増大のために好適である。
【００４３】
（変形態様）
上記各実施形態では、交流電源の負荷回路を抵抗ー静電容量回路系（いわゆるＣＲ回路系）として構成したが、インダクタンス素子を更に用いていわゆるＬＣＲ回路系として構成してもよい。このようなＬＣＲ回路系を直列共振周波数値又は並列共振周波数値をもち、これらの周波数値近傍にて僅かの静電容量変化により大きな信号電圧Ｖｓの変化を生じさせるため、感度向上が必要な場合に採用が好適である。たとえば上側電極１１と下側電極１２とをコイルにより接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１実施形態の車両用座席装置の模式縦断面図である。
【図２】図１に示す検出回路の回路図である。
【図３】第２実施形態の検出回路を示す回路図である。
【図４】第３実施形態の電極・ヒータサブアセンブリを示す模式側面図である。
【図５】第４実施形態の車両用座席装置における給電系を示すブロック回路図である。
【図６】第５実施形態の車両用座席装置における電極アセンブリ及びシートヒータの座面方向における空間配置状態を示す模式透過部分平面図である。
【図７】第６実施形態の車両用座席装置における電極アセンブリ及びシートヒータの座面方向における空間配置状態を示す模式透過部分平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１      車両用座席装置
２      床部
３      フレーム
４      シート
５      シートバック
６      クッションパッド
７      クッションカバー
８      シートヒータ
９      電極アセンブリ
１０      樹脂フィルム
１１      上側電極
１２      下側電極
１３a      発振回路
１３b      絶縁トランス
１３c      ボルテージホロワ回路
１３      交流電源
１４      検出回路
１５      電流検出用低抵抗器
１６      平滑回路
１７      増幅回路
１８      Ａ／Ｄコンバータ
１９      マイクロコンピュータ
２０      電気絶縁体シート
１００      ヒータサブアセンブリ
１３０      交流電源
２００      回路部
２０１      乗員着座判定回路
２０２      ヒータコントローラ
３００      配線ハーネス
４００      ヒップポイント
【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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