(57)【要約】【課題】  乗員の判別精度の高い乗員検知装置を提供する。【解決手段】  乗員検知装置１を、車室内のシートの荷重状態を検出可能な荷重センサ２ａ〜２ｄと、荷重センサ２ａ〜２ｄの検出結果からシート上の乗員状態を判定する判定部３１と、判定部３１の判定結果を乗員保護装置５に伝達する通信部３２と、を持つ乗員検知ＥＣＵ３と、を備えて構成する。そして、荷重センサ２ａ〜２ｄと判定部３１とを結ぶセンサ信号線Ｓ４には、荷重センサ２ａ〜２ｄから出力されたアナログ信号を増幅する荷重センサ出力信号増幅器３３０を配置する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内のシートの荷重状態を検出可能な荷重センサと、
該荷重センサの検出結果から該シート上の乗員状態を判定する判定部と、該判定部の判定結果を乗員保護装置に伝達する通信部と、を持つ乗員検知ＥＣＵと、
を備える乗員検知装置であって、
前記荷重センサと前記判定部とを結ぶセンサ信号線には、該荷重センサから出力されたアナログ信号を増幅する荷重センサ出力信号増幅器が配置されていることを特徴とする乗員検知装置。
【請求項２】
前記荷重センサ出力信号増幅器と前記判定部との間には、前記乗員検知ＥＣＵの保証電圧よりも低い降伏電圧を持つツェナーダイオードが分岐接続される請求項１に記載の乗員検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート上の乗員状態を判定し、判定結果を、例えばエアバッグ装置などの乗員保護装置に伝達する乗員検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗員検知装置は、荷重センサと乗員検知ＥＣＵ（電子制御ユニット）とを備える（例えば、特許文献１参照）。荷重センサは、シート下のシートレール等に配置される。荷重センサは、シートを含むシート上の荷重状態を検出する。乗員検知ＥＣＵは、荷重センサが検出した荷重状態の信号を演算処理する。そして、乗員検知ＥＣＵは、乗員が大人か子供か、あるいは空席かといった乗員状態を判定する。乗員状態の判定結果は、エアバッグ装置に伝達される。その判定結果に基づいて、エアバッグ装置のエアバッグＥＣＵは、エアバッグ展開の可否、展開する場合の展開圧力、展開速度等を調整する。
【特許文献１】米国特許第５６８９４２１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常、荷重センサは、供給される電源電圧による所定のダイナミックレンジで、シートにかかる荷重を電圧として検出する。例えば、小柄な女性等のように、大人であっても子供との体重差が小さい場合がある。この場合、シートにかかる荷重は、大人と子供とであまり変わらない。このため、体重差の小さい大人と子供とでは、荷重センサにより検出される電圧差は小さい。
【０００４】
一方、乗員検知装置の不具合を事前に検出するため、荷重センサや乗員検知ＥＣＵの動作状態をチェックする、いわゆるダイアグノーシス（以下単に「ダイアグ」と称す。）が行われる。ダイアグを行うためには、荷重センサのダイナミックレンジにおける全てのアナログ信号をデジタル信号に変換する必要がある。よって、乗員検知ＥＣＵでは、荷重センサのダイナミックレンジに対応した所定の分解能でアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）を行っている。このため、乗員のより詳細な判別に必要な電圧範囲について、分解能が制限されているのが現状である。
【０００５】
上述したように、大人と子供との体重差が小さい場合、大人が着座した時に検出される電圧のアナログ信号と、子供が着座した時に検出される電圧のアナログ信号との差は小さい。このため、荷重センサからのアナログ電圧信号をデジタル信号に変換して乗員を判定する場合に、大人と子供とを正確に区別することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、乗員の判別精度の高い乗員検知装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の乗員検知装置は、車室内のシートの荷重状態を検出可能な荷重センサと、該荷重センサの検出結果から該シート上の乗員状態を判定する判定部と、該判定部の判定結果を乗員保護装置に伝達する通信部と、を持つ乗員検知ＥＣＵと、を備える乗員検知装置であって、前記荷重センサと前記判定部とを結ぶセンサ信号線には、該荷重センサから出力されたアナログ信号を増幅する荷重センサ出力信号増幅器が配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の乗員検知装置は、荷重センサ出力信号増幅器を持つ。荷重センサ出力信号増幅器は、荷重センサと乗員検知ＥＣＵの判定部とを結ぶセンサ信号線に配置される。荷重センサから出力された電圧のアナログ信号は、荷重センサ出力信号増幅器に入力され、増幅処理される。これより、荷重の違いによるアナログ信号の差は大きくなる。一方、判定部は、荷重センサからのアナログ信号をデジタル変換したデジタル信号により、乗員の判定を行う。よって、荷重の違いによるアナログ信号の差が大きければ、デジタル信号において荷重の違いをより正確に区別し易くなる。つまり、乗員の判別精度を向上させることができる。また、体重による乗員の判別をより細かく行うことも可能となる。
【０００９】
以下、具体的に説明する。乗員の体重と荷重センサで検出される電圧との間には比例関係がある。図１に、乗員の体重と電圧との関係を示す。なお、乗員の体重はシートにかかる荷重に相当する。図１中、「ＣＲＳ」は、チャイルドシートが装着された場合の荷重である。また、「ＡＦ０５」は、米国成人女性の体重の正規分布において、最軽量側から５％の人が含まれる体重である。同様に、「ＡＭ５０」は、米国成人男性の体重の正規分布において、５０％の人が含まれる体重（平均体重）であり、「ＡＭ９５」は、９５％の人が含まれる体重である。
【００１０】
図１に示すように、例えば、６才の子供とＡＦ０５相当の大人とでは、体重にあまり大きな差がない。よって、６才の子供に対する電圧値（ａ）とＡＦ０５相当の大人に対する電圧値（ｂ）との差は小さい。故に、このままのアナログ信号が判定部に伝達された場合には、両者を判別できないおそれがある。また、ＡＭ５０相当の大人に対する電圧値（ｃ）とＡＭ９５相当の大人に対する電圧値（ｄ）との差も小さい。故に、このままのアナログ信号が判定部に伝達された場合には、両者の判別は難しい。
【００１１】
この場合、荷重センサ出力信号増幅器により、例えば、ａからｂの範囲の電圧のアナログ信号を増幅すれば、従来区別し難かった６才の子供とＡＦ０５相当の大人との電圧差が大きくなる。これより、両者を正確に区別して乗員の判定を行うことができる。また、ｃからｄの範囲の電圧のアナログ信号を増幅すれば、ＡＭ５０相当の大人とＡＭ９５相当の大人とを区別して乗員の判定を行うことができる。
【００１２】
このように、本発明の乗員検知装置によれば、子供とＡＦ０５相当の大人との判別のような難しい乗員の判定を、正確かつ容易に行うことができる。したがって、本発明の乗員検知装置の判定結果を、例えば、エアバッグ装置に利用すれば、エアバッグ展開の可否はもちろん、展開する場合の展開圧力、展開速度等を、乗員の体格に応じて柔軟に制御することができる。
【００１３】
また、本発明の乗員検知装置によれば、乗員の判定に併用するシートポジションセンサ等の他の補助装置が不要となる。このため、コストを削減することができる。さらに、本発明の乗員検知装置では、増幅させる電圧範囲の設定の仕方により、乗員の判定領域をより広くすることができる。加えて、増幅させる電圧範囲を必要に応じて変更することで、あらゆる体重の乗員の判別精度を向上させることができる。また、従来のセンサ信号線に、荷重センサ出力信号増幅器を配置したセンサ信号線を加えれば、ダイアグ機能を損なうことなく、乗員の判別精度を向上させることができる。
【００１４】
（２）好ましくは、前記荷重センサ出力信号増幅器と前記判定部との間には、前記乗員検知ＥＣＵの保証電圧よりも低い降伏電圧を持つツェナーダイオードが分岐接続される構成とするとよい。
【００１５】
本構成において、ツェナーダイオードの降伏電圧は、増幅に必要な電圧範囲よりも高い値に設定される。このため、通常は、増幅処理後の電圧が印加されても、ツェナーダイオードに電流は流れない。一方、増幅処理により、所定の電圧を超える電圧が印加された場合には、ツェナーダイオードに電流が流れる。ここで、ツェナーダイオードの降伏電圧は、乗員検知ＥＣＵの保証電圧よりも低い値に設定されている。なお、「乗員検知ＥＣＵの保証電圧」とは、乗員検知ＥＣＵを構成する素子の保証電圧のうち最低の電圧である。つまり、仮に増幅処理で電圧が高くなり過ぎても、乗員検知ＥＣＵには保証電圧以上の過電圧が印加されるおそれはない。このように、本構成によれば、乗員検知ＥＣＵを保護することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の乗員検知装置では、荷重センサと乗員検知ＥＣＵの判定部とを結ぶセンサ信号線に荷重センサ出力信号増幅器が配置される。荷重センサから出力された電圧のアナログ信号は、荷重センサ出力信号増幅器に入力され、増幅処理される。これにより、荷重の違いによるアナログ信号の差を大きくすることができ、乗員の判別精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の乗員検知装置の実施の形態について説明する。まず、本実施形態の乗員検知装置の構成について説明する。図２に、本実施形態の乗員検知装置のブロック図を示す。また、図３に、図２における増幅装置のブロック図を示す。図２および図３に示すように、本実施形態の乗員検知装置１は、荷重センサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、乗員検知ＥＣＵ３とを備える。
【００１８】
荷重センサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、車室内のシートのシートフレームとシートレールとの間に介装される。荷重センサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、シート座面の四隅に対応する位置に配置される。荷重センサ２ａは、ゲージ部２０ａとアンプ２１ａと制御部２２ａとを備える。ゲージ部２０ａには、四枚の歪みゲージ（図略）が配置される。四枚の歪みゲージは、ブリッジ回路を構成する。アンプ２１ａは、ゲージ部２０ａから入力される電圧信号を増幅する。制御部２２ａは、アンプ２１ａのゲインを調整する。ゲイン調整により、アンプ２１ａは、リニアな出力特性を得ることができる。なお、荷重センサ２ｂ、２ｃ、２ｄの構成は、荷重センサ２ａの構成と同様である。したがって、荷重センサ２ｂ、２ｃ、２ｄの構成については、説明を割愛する。
【００１９】
乗員検知ＥＣＵ３は、５Ｖ電源３０と、ＣＰＵ（中央処理装置）３１と、通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス）３２と、増幅装置３３とを備える。ＣＰＵ３１は、本発明の乗員検知装置を構成する判定部に含まれる。通信Ｉ／Ｆ３２は、本発明の乗員検知装置を構成する通信部に含まれる。
【００２０】
５Ｖ電源３０は、電源線Ｌ１により、１５Ｖの車両バッテリ７と接続される。電源線Ｌ１には、イグニッションスイッチ７０が配置される。５Ｖ電源３０は、車両バッテリ７の高電圧（１５Ｖ）を低電圧（５Ｖ）に変圧する。５Ｖ電源３０は、電源線Ｌ２により、荷重センサ２ａの制御部２２ａと接続される。また、５Ｖ電源３０は、電源線Ｌ３により、ＣＰＵ３１に接続される。
【００２１】
増幅装置３３は、オペアンプ３３０とツェナーダイオード３３１とを備える。オペアンプ３３０には、荷重センサ２ａのアンプ２１ａから出力されたアナログ電圧信号が入力される。オペアンプ３３０には、所望のアナログ電圧信号を増幅できるよう、所定の電圧が印加される。つまり、オペアンプ３３０は、入力されたアナログ電圧信号の一部を増幅処理する。ツェナーダイオード３３１は、オペアンプ３３０と、後述するＡ／Ｄコンバータ３１０との間に分岐接続される。ツェナーダイオード３３１の降伏電圧は４．７Ｖに設定される。オペアンプ３３０は、本発明の乗員検知装置を構成する荷重センサ出力信号増幅器に含まれる。
【００２２】
ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄコンバータ３１０とＲＡＭ３１１とＲＯＭ３１２とを備える。ＣＰＵ３１のＩＣ（図略）、Ｃ−ＭＯＳ（図略）などの保証電圧、言い換えると乗員検知ＥＣＵ３の保証電圧は８Ｖに設定される。Ａ／Ｄコンバータ３１０は、センサ信号線Ｓ３により、アンプ２１ａと接続される。また、Ａ／Ｄコンバータ３１０は、センサ信号線Ｓ３から分岐したセンサ信号線Ｓ４により、増幅装置３３を介してアンプ２１ａと接続される。Ａ／Ｄコンバータ３１０は、アンプ２１ａから出力されたアナログ電圧信号をそのままデジタル信号に変換する他、増幅装置３３で増幅されたアナログ電圧信号をもデジタル信号に変換する。ＲＡＭ３１１には、変換されたデジタル信号が一次保管される。ＲＯＭ３１２には、予め乗員検知処理用のプログラム（図略）が書き込まれている。通信Ｉ／Ｆ３２は、ＣＰＵ３１の乗員判定結果を、エアバッグ装置５に伝達する。
【００２３】
次に、本実施形態の乗員検知装置の動作について説明する。イグニッションスイッチ７０がオンになると、電源線Ｌ１を介して、車両バッテリ７から５Ｖ電源３０に、１５Ｖの高電圧が供給される。変圧後の５Ｖの電源電圧は、電源線Ｌ２を介して、荷重センサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに供給される。並びに、５Ｖの電源電圧は、電源線Ｌ３を介して、ＣＰＵ３１に供給される。これより、荷重センサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、およびＣＰＵ３１が駆動する。
【００２４】
ゲージ部２０ａの四枚の歪みゲージには、一定の電圧が印加されている。荷重センサ２ａに荷重が加わると、ブリッジ回路を構成する四枚の歪みゲージの抵抗が変化する。このため、ブリッジ回路のバランスが変化し、ゲージ部２０ａから微小な電圧が発生する。この電圧信号は、信号線Ｓ１、Ｓ２を介して、ゲージ部２０ａからアンプ２１ａに伝達される。アンプ２１ａは、ゲージ部２０ａから入力された電圧信号を増幅する。アンプ２１ａから出力されたアナログ電圧信号は、信号線Ｓ３を介して、ＣＰＵ３１のＡ／Ｄコンバータ３１０に伝達される。また、アンプ２１ａから出力されたアナログ電圧信号は、信号線Ｓ３、Ｓ４を介して、増幅装置３３のオペアンプ３３０に伝達される。オペアンプ３３０は、入力されたアナログ電圧信号の一部を増幅する。オペアンプ３３０から出力されたアナログ電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ３１０に伝達される。なお、ツェナーダイオード３３１の降伏電圧は４．７Ｖである。このため、電圧が４．７Ｖ未満ではツェナーダイオード３３１に電流は流入しない。
【００２５】
Ａ／Ｄコンバータ３１０は、アンプ２１ａから出力されたアナログ電圧信号、および増幅装置３３で増幅されたアナログ電圧信号を、デジタル信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ３１０には、荷重センサ２ａの他、荷重センサ２ｂ、２ｃ、２ｄからも同様にアナログ電圧信号が入力される。これらのアナログ電圧信号も、それぞれデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、ＲＡＭ３１１に一次保管され、ＣＰＵ３１にて演算処理される。そして、処理後のデジタル信号値と、予めＲＯＭ３１２に記憶されているしきい値とを比較することにより、乗員状態が判定される。
【００２６】
判定結果は、信号線Ｓ６、通信Ｉ／Ｆ３２、信号線Ｓ７を介して、エアバッグＥＣＵ５０に伝達される。エアバッグＥＣＵ５０は、判定結果に基づき、信号線Ｓ８を介して、エアバッグ５１に指示を出す。具体的には、空席判定の場合は、エアバッグ５１を非展開とする。子供判定の場合は、エアバッグ５１の二段のインフレータ（図略）のうち、一段のみに点火する。つまり、エアバッグ５１の展開圧力を小さくする。大人判定の場合は、エアバッグ５１の二段のインフレータ全てに点火する。つまり、エアバッグ５１の展開圧力を大きくする。
【００２７】
次に、本実施形態の乗員検知装置の効果について説明する。本実施形態の乗員検知装置１によれば、乗員判定の際に区別し難い電圧範囲のアナログ電圧信号が、オペアンプ３３０により増幅処理される。その結果、荷重の違いによるアナログ電圧信号の差が大きくなり、乗員を正確に判別することができる。例えば、オペアンプ３３０により、前出図１に示す電圧ａからｂの範囲のアナログ電圧信号を増幅することにより、６才の子供とＡＦ０５相当の大人とを正確に区別して乗員の判定を行うことができる。また、電圧ｃからｄの範囲のアナログ電圧信号を増幅することにより、ＡＭ５０相当の大人とＡＭ９５相当の大人とを区別して乗員の判定を行うことができる。そして、増幅させる電圧範囲を調整すれば、乗員をより細かく判別することができる。
【００２８】
また、本実施形態の乗員検知装置１の判定結果をエアバッグ装置５に利用することで、エアバッグ５１の展開の可否はもちろん、展開する場合の展開圧力、展開速度等を、乗員の体格に応じて柔軟に制御することができる。
【００２９】
本実施形態の乗員検知装置１では、センサ信号線Ｓ３と、オペアンプ３３０を配置したセンサ信号線Ｓ４の両方を使用した。これより、従来のダイアグ機能を損なうことなく、乗員の判別精度を向上させることができる。
【００３０】
また、本実施形態の乗員検知装置１では、オペアンプ３３０と、Ａ／Ｄコンバータ３１０との間に、ツェナーダイオード３３１が分岐接続される。ツェナーダイオード３３１の降伏電圧は、乗員検知ＥＣＵの保証電圧よりも低い値に設定されている。したがって、仮にオペアンプ３３０による増幅処理で電圧が高くなり過ぎても、ＣＰＵ３１には保証電圧以上の過電圧が印加されるおそれはない。
【００３１】
以上、本発明の乗員検知装置の実施の形態について説明した。しかしながら、本発明の乗員検知装置は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の乗員検知装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、所定の電圧範囲のアナログ電圧信号を増幅させた。しかし、増幅させる電圧範囲を適宜変更してもよい。例えば、荷重センサから出力されたアナログ電圧信号を、一旦Ａ／Ｄコンバータデジタル信号に変換する。そして、変換されたデジタル信号を、再びＤ／Ａコンバータでアナログ電圧信号に変換して増幅装置に送る。伝達された電圧値を、オペアンプのグランド電圧に設定する。これより、シートにかかる荷重に応じた電圧範囲を増幅させることができる。
【００３３】
増幅処理を行う回路構成は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ツェナーダイオードを使用しなくてもよい。また、上記実施形態では、ツェナーダイオードの降伏電圧を４．７Ｖに設定した。しかし、降伏電圧の値は特に限定するものではない。車両バッテリのバッテリ電圧、乗員検知ＥＣＵの保証電圧、電源電圧等の値から、適当な値に設定すればよい。
【００３４】
また、荷重センサは特に限定されるものではない。上記実施形態のような歪みセンサの他、静電容量式センサ、感圧フィルムセンサ等を使用してもよい。また、上記実施形態では、乗員保護装置としてエアバッグ装置を使用したが、例えばシートベルトプリテンショナ装置等を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】荷重センサで検出される電圧と乗員の体重との関係を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施形態である乗員検知装置のブロック図を示す。
【図３】同乗員検知装置における増幅装置のブロック図を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１：乗員検知装置
２ａ〜２ｄ：荷重センサ  ２０ａ：ゲージ部  ２１ａ：アンプ  ２２ａ：制御部
３：乗員検知ＥＣＵ  ３０：５Ｖ電源  ３１：ＣＰＵ（判定部）
３１０：Ａ／Ｄコンバータ  ３１１：ＲＡＭ  ３１２：ＲＯＭ
３２：通信Ｉ／Ｆ（通信部）  ３３：増幅装置
３３０：オペアンプ（荷重センサ出力信号増幅器）  ３３１：ツェナーダイオード
５：エアバッグ装置（乗員保護装置）  ５０：エアバッグＥＣＵ  ５１：エアバッグ
７：車両バッテリ  ７０：イグニッションスイッチ
【図１】
2005231411.tif 000003
【図２】
2005231411.tif 000004
【図３】
2005231411.tif 000005