(57)【要約】  乗員検出システムは、コントローラと、検知電極と、シールド電極とを備え、これらの電極は車両シート内に設置される。コントローラは、検知回路によって検知電極とシールド電極に電気的に接続される。コントローラは、入力信号を検知電極、シールド電極、又は両方に送るよう構成され、電流、インピーダンス、又はキャパシタンス値を測定し、シート上に物体が存在するかどうかを判断し、物体を分類し、又はその両方を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両シートのシート座部内に取り付け可能な検知電極と、
前記車両シート内の前記検知電極下に設置されたシールド電極と、
前記検知電極と前記シールド電極に機能的に接続する検知回路と、
前記検知回路に機能的に接続するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、電流が前記シールド電極を通過するように構成され、
前記検知回路は、前記シールド電極に信号を供給するよう構成され、前記車両シート上に配置された物体の重量により前記シールド電極に対する前記検知電極の相対的な位置の変化から結果として生じる前記シールド電極への電流の変化を検出するように構成される、ことを特徴とする車両内の乗員を検出するシステム。
【請求項２】
前記コントローラは、電流の変化に基づいて前記シールド電極と前記検知電極との間のインピーダンスを計算することにより前記物体を分類するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記検知電極は、電流の変化が検出されると接地される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記検知回路によって取得される複数の測定値に基づいて乗員を分類するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラは、シートベルトインジケータ又はエアバッグを有効にするかどうか判断する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記検知電極と前記シールド電極との間に圧縮性材料が配置される、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記検知回路は、前記検知電極に信号を供給するように構成され、前記車両シート上の物体の特性に影響する電界による検知電極への電流の変化を検出するように構成され、前記コントローラは、前記検知電極への電流の変化に基づき前記物体を分類するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラに機能的に接続されるベルトテンションセンサをさらに備え、前記コントローラは、前記ベルトテンションセンサからの信号に基づいて前記物体を分類するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
車両シートのシート座部内に取り付け可能な検知電極と、
前記車両シート内の前記検知電極下に設置されたシールド電極と、
前記検知電極と前記シールド電極に機能的に接続する検知回路と、
前記検知回路に機能的に接続するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記シールド電極に複数の信号がそれぞれ加えられると行われる各測定値の結果を用いて、物体により前記車両シートに加えられる相対的な力を検出し、前記検知電極と前記シールド電極との間のインピーダンスに関連した力の値を計算することによって、前記車両シートにおける前記物体の存在を検出するように構成される、ことを特徴とする車両内の乗員を検出するシステム。
【請求項１０】
前記検知電極と前記シールド電極との間に圧縮性材料が配置される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コントローラは、シートベルトインジケータ又はエアバッグを有効にするかどうか判断する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記複数の信号は、それぞれ実質的に同じである、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数の信号のうち１つは、前記検知電極に印加され、前記コントローラは、前記検知電極から接地へのインピーダンスに関連する検出値を計算することにより、濡れたシートの存在を検出するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数の信号は、第１信号、第２信号及び第３信号を含み、前記コントローラは、前記検知回路が前記検知電極に前記第１信号を印加し、同様に前記第２信号及び前記第３信号を前記シールド電極に印加するように構成するために動作する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記検知回路が、前記検知電極と前記シールド電極との間の複数のインピーダンスを相互に接続するように構成するために動作し、前記検出値及び前記力値の計算に使われる前記各測定値を前記インピーダンスが異なる構成の際に取得する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記各測定値は、第１電流測定値、第２電流測定値、第３電流測定値及び第４電流測定値であり、前記第１電流測定値及び前記第２電流測定値は、前記第２信号が前記シールド電極に印加されると発生し、前記第３電流測定値及び第４電流測定値は、前記第３信号が前記シールド電極に印加されると発生する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１電流測定値及び前記第３電流測定値は、前記検知電極と前記シールド電極との間に前記複数のインピーダンスのうちどれも接続されない場合に発生し、前記第２電流測定値及び第４電流測定値は前記検知電極と前記シールド電極との間に前記複数のインピーダンスが接続する場合に発生する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記コントローラに機能的に接続するベルトテンションセンサをさらに備え、前記コントローラは、前記ベルトテンションセンサからの信号に基づいて前記物体を分類するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１９】
前記複数の信号のうち１つが前記シールド電極に印加され、前記コントローラは、前記車両シート上に配置された前記物体の重量により前記シールド電極に対する前記検知電極の相対的な位置の変化から結果として生じる前記シールド電極への電流の変化を検出するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項２０】
前記コントローラは、電流の変化に基づいて前記シールド電極と前記検知電極との間のインピーダンスの変化を計算することにより、前記物体を分類するように構成される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記検知電極は、前記コントローラが前記シールド電極を通過する電流の変化を検出すると接地される、請求項２０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連特許出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２０１２年１０月２日に出願された米国特許出願第１３／６３３，５９０号に対する利益を主張する。特許出願は本明細書において参照によりその全体が組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本願は、概して容量検知システム及び検知方法の分野に関する。より具体的に本願は、車両シートの容量検知システムと検知方法に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
乗員分類システムにおいて、シート上に置かれた物体から乗員を正確に分類するシステ
ム及び方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のこれら、及び他の特徴、形態、及び利点は、以下の記述、及び以下に簡単に説明される図面に示す添付の例示的な実施例から明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、例示的な実施形態による車両シートを示す概略図である。
【０００６】
【図２】図２は、例示的な実施形態による容量検知システムの概略図である。
【０００７】
【図３】図３は、他の例示的な実施形態による容量検知システムの概略図である。
【０００８】
【図４】図４は、一つの例示的な実施形態による、乗員検出システムの回路図である。
【０００９】
【図５】図５は、シートヒータ及び乗員検出システムを備える車両シートの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図は、例示的な実施形態を詳細に図示するものである。しかしながら、本願は明細書において説明され、図で示した詳細及び方法に限られないことを理解されたい。また、用語は説明の目的のみのものであり、限定するものとみなされないことも理解されたい。
【００１１】
乗員分類システム及び乗員検知システム（例えば、車両シートの占有を検出するシステム）で使われる容量又は電界型センサは、様々な方法で実現することができる。例えば、一実施形態によれば、ＡＣ電流は、車両シートに設けられた検知電極に供給されてもよい。電流又はセンサへの電流の変化は、検知電極から接地へのインピーダンスのインジケータとして測定され、用いられてもよい。特定の車両シート構成において、シートヒータを備えてもよい。乗員検知システムの一実施形態によれば、電極は容量検知電極及びシートヒータの両方として機能してもよい。
【００１２】
乗員分類システムにおいて、乗員は、車両シート上に位置する物体の特徴を検知するセンサからの情報を用いて分類される。システムには、シート上の総重量を検知するものもある。容量センサを用いて乗員を分類する場合、シートカバー上の環境は、様々な技術を駆使して検知され、乗員の誘電特性及び導電特性を識別する。導電検知要素がシート内に配置され、一実施形態によれば、電極から接地へのインピーダンスは、シートカバー上の乗員状況のインジケータとして用いられてもよい。
【００１３】
乗員検出及び分類システムは、座面下の環境が乗員分類に影響しないように構成される。シートヒータを備える場合、通常は、抵抗性ヒータが採用される。抵抗性ヒータは実質的には車両シートに配置される設置電線又はコンダクタである。乗員分類及び検出システムの検知電極はシートヒータ上に配置されてもよい。検知電極とヒータとの間の向きが変わった場合、オフセット容量が変化し、その変化により、正確に乗員分類をするためのシステム能力に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、検出システムは、空のシートへの電導の測定に対するオフセットを含むよう構成されてもよい。測定における空のシートのオフセットが大幅にドリフトすると（例えば、電極及びヒータの向きが変化したことによる）、システムは正確な乗員分類ができない。
【００１４】
様々な例示的な実施形態によると、自動車の乗員分類検知システムは、検知電極として様々なコンダクタを用いることができる。例えば、検知システムは、「シールド」コンダクタ上に配置される「センサ」コンダクタ又は組立体を備えてもよい。シールドコンダクタは、シールド下の物体（例えば、シートパン、シートヒータ等）への検知システムの感度、又はシールド下の物体からの干渉を減らすように構成される。シールド電極を設置することで、シールドはシステムが検知電極下の物体を検知しないようにしながら、乗員検出システムは、シート上の物体を検知するために同様の検知構成を維持することができる。容量検知乗員分類システムは、車両シートの乗員を分類するため、及び乗員にシートベルトを締めるよう注意するかを判断するために、検知電極から取得した測定値を用いてもよい。
【００１５】
他の例示的な実施形態によると、検知システムは厚みのある発砲材料の反対側にある複数の電極を用いてもよい。電極の構成は様々だが、測定を行うことができる。更に他の例示的な実施形態によると、検知システムは、重量検知コンセプトと容量検知コンセプトを組合せる又は統合して単一のシステムとしてもよい。統合されたシステムは、容量情報とともに重量／圧力情報を用いて乗員状況を識別し、好ましい分類を作成することができる。
【００１６】
様々な例示的な実施形態によると、検知システムは、容量測定を行うために電子的な方法を用いてもよい（例えば、高周波電流測定又は他の方法を用いる）。センサ組立体の材料は電極用のいかなる導電材料（例えば、銅、導電インク、導電布等）を含み、センサとシールドとの間のスペーサとして、いかなる圧縮性材料（例えば、不織布フェルト、織布、発砲材料、空気環境調整シートを動作させるように空気を供給する部材又は、１ｐｓｉ以下の圧力で大幅に圧縮する他の部材等）を含んでもよい。
【００１７】
図を全体的に参照すると、乗員分類システムは、シートの占有及びシート上の重量を検出するために、センサ（例えば、容量車両センサ）を用いることが説明されている。乗員分類システムは一般的にセンサ及びシールドを備えることができる。乗員を検知するために、センサは、シールド下に配置される影響を及ぼす物体（例えば、シートヒータ）がセンサ測定値に与える影響を低減するために、シールド上部に向けられてもよい。分類システムは、重量又は力検知機能を備えてもよい。重量を検知すると、センサ及びシールドは、シールド下に向けられたセンサを用いて（例えば、電子的な切替を介し）向きを変えて、シート上に配置された影響を及ぼす物体（例えば、電子機器）がセンサ測定値に与える影響を低減するように構成されてもよい。乗員検知及び重量又は力検知の測定値は、シート上の物体が人間であるか判断し、物体を人間として誤検出することを低減するために共用されてもよい。  
【００１８】
図１を参照すると、例示的な実施形態について、車両１０は、車両１０のシート１４に乗員１２を伴って示される。シート１４は乗員分類及び検出システム１６を備えてもよい。図１に示すように、乗員分類システム１６は、一般的に、車両１０の乗員１２が座る場所の下のシート１４に配置されてもよく、シート１４又は車両１０の他の位置に配置されてもよい。
【００１９】
乗員分類システム１６は、一般的にシート１４の占有を検知して分類するためのセンサと、シールドと、電子機器と、を備える。例えば、センサは、物体の導電性及び重量の両方に起因する、センサ上の物体の作用に対応する測定値を供給するために用いられる。センサの測定値はシート１４に物体又は乗員の存在を判断するために評価されてもよい。乗員分類システム１６は、シートヒーティングシステム及び／又は他の車両１０のシート１４用のシステムを備えてもよく、それらと関連して動作するように構成されてもよい。
【００２０】
乗員分類システム１６は、検知電極を含む容量又は電界センサを備える。容量センサは一般的に、物体の近接度、位置、重量等の特性を検知することが可能である。検知電極による様々な測定値は、シート内に物体の存在を検出するために用いられてもよい。例えば、システムは、キャパシタンスの変化（例えば、二つの導電性物体間の電気的特性の変化）を測定してもよい。乗員１２がシート１４に座ると、システムはキャパシタンスの変化を検出して、乗員分類システム１６によって乗員１２の存在を判断することができる。
【００２１】
一実施形態によると、図２Ａに示すように、キャパシタンスに基づく乗員分類システム２００は、上部電極２０２及び下部平板電極２０４を備える。図２Ａの実施形態では、上部平板電極２０２は検知電極２０２であり、下部平板電極２０４はシールド電極である。典型的な又は通常の測定モード又は構成の間、システム２００は検知電極（つまり乗員２０６に一番近い上部電極２０２）の信号の変化を検出し、乗員の存在を判断する。シールド電極（下部電極２０４）は車両シート内の検知電極下に配置される。検知電極及びシールド電極はシート表面の力を測定するために他の構成に変更してもよい。
【００２２】
図２Ｂを参照すると、一つの例示的な実施形態において、検知電極及びシールド電極の役割又は機能は、乗員分類及び検出システムが力又は重量測定モードで動作する場合に切り替えられてもよい。重量測定モードにおいて、システム２００は、乗員の存在について感度が低くなるように構成してもよく、乗員２０６の重量を判断するために用いられてもよい。重量測定モードの間、容量又は電界検知は、乗員から最も離れた下部電極２０４（乗員検知測定におけるシールド電極）によって取得した測定値を用いて行われ、乗員２０６に最も近い上部電極２０２はシールド電極になるように切り替えられる。電極２０２，２０４は、電極を通る電流の流れを変更するように構成される電子的又は機械的なスイッチを用いて切り替えられてもよい。乗員の存在を測定するため下部検知電極を用いる代わりに、力又は重量測定モードにおいて、システムの電子機器及び／又はソフトウェアはセンサ及びシールド間（電極２０２，２０４）のキャパシタンス（又は電流やインピーダンス）を測定するように構成してもよい。測定されたキャパシタンス（キャパシタンスや電流、又はインピーダンスを代表する測定値又は関連する測定値）は、閾値と比較してもよい。測定値と閾値との差分はシート上の力によるセンサの相対的な位置の変化に起因すると考えられる。測定は、乗員２０６が上部電極２０２の測定からシールドされているため、乗員２０６の導電又は誘電性質によって大きく影響されることなく行うことができる。
【００２３】
図２Ｃを参照すると、シート底部にかかる力が増加すると、センサ（電極２０４）とシールド（電極２０２）間に位置する部材２０８が圧縮される。この圧縮により、電極２０２，２０４は互いに近づくように動くため、２つの電極２０２，２０４間のキャパシタンスが対応して増大する。電極２０２，２０４間のキャパシタンス（又は電極２０２，２０４間の相対的な位置の変化を示す他の測定値）は乗員２０６によってシートに加えられた力を推定するために用いられる。シート上の力は、乗員（つまり、人間）と無生物（例えば、コンピュータ）を区別するために用いられる。
【００２４】
図３Ａ及び３Ｂは、容量又は電界型の乗員分類及び検出システムの他の例示的な実施形態を開示している。図３Ａ及び３Ｂに示すシステム３００は、図２Ａ〜２Ｃのシステム２００と同様であり、乗員３０６を検知する上部電極３０２及び下部電極３０４を備える。システム３００は、更に、電極３０２，３０４を駆動するための電流又は信号を供給し、電極３０２，３０４に測定値を供給するように構成される電子機器３１０を備える（例えば、検知及び信号処理回路）。
【００２５】
ここに開示する乗員分類及び検出システムは、システムを制御し、システム構成要素（例えば、検知電極）から様々な測定値を受信する、コントローラ、プロセッサ又は電子制御ユニット（ＥＣＵ）を備えてもよい。コントローラは、例えば、車両安全システム（例えば、エアバッグ及びシートベルトシステム）等、他の車両システムと相互作用するように構成される。コントローラは、適切な場合に安全装置を有効にできるように、大人が車両シートに位置しているかどうかを示す信号を、車両安全システムに提供してもよい。乗員分類システムのコントローラは、例えば、車両安全システムに用いるコントローラ等、他の車両システムに組み込まれてもよい。
【００２６】
特に、図３Ａを参照すると、一つの例示的な実施形態によれば、システム３００は、システム３００の下からの干渉をシールドしながら乗員３０６を検出するための乗員検知モード又は構成を備える。システム３００は、上部電極３０２を電子機器３１０の検出ポート３１６に電気的に接続するスイッチ３１２と、下部電極３０４を電子機器３１０のシールドポート３１８に電気的に接続するスイッチ３１４とを備える。図３Ａの構成において、上部電極３０２は検知電極であり、下部電極３０４はシールド電極である。
【００２７】
図３Ｂを参照すると、一つの例示的な実施形態によれば、システム３００は、乗員３０６の電気的特性に対する感度を下げる重量若しくは力の検知モード又は構成を備え、乗員３０６の重量を判断するために用いられてもよい。図３Ｂの実施形態では、乗員３０６付近のコンダクタ又は上部電極３０２は接地３２０に切り替えられ、乗員３０６から離れたコンダクタ又は下部電極３０８は電子機器３１０の検出ポート３１６に切り替えられる。図３Ｂの構成において、上部電極３０２はシールド電極であり、下部電極３０４は検知電極である。
【００２８】
システムが採用する電子機器３１０は、乗員分類システム３００を制御できるソフトフェア及びあらゆるアナログ又はデジタル回路であってもよい。また、様々な例示的な実施形態によると、スイッチ３１２，３１４は、電流の流れを変えることができる、あらゆる電子的又は機械的に作動するスイッチでもよい。電子機器３１０は、スイッチ３１２，３１４の切り替えを制御するように構成されてもよい。例えば、システム３００は、一般的に、乗員検出構成内にあり、検出構成が乗員は大人の大きさであると判断した場合のみ、検証のため重量検知構成に切り替えられてもよい。又は、ある時間間隔で定期的に切り替えを行ってもよい。
【００２９】
電界又は容量測定に、重量又は力の測定を追加することにより、物体が容量検出システム２００，３００では大きくみえる（例えば、大人のように見える）が物理的に小さい場合に、システムが選別したり又は区別したりすることが可能になる。例えば、シート上の電子装置により生じる容量性負荷又は電気的干渉は、特に、これらの装置が車両の１２ボルト付属コンセントに差し込まれている場合、検出ノードがシールドノード上部に位置する時に、測定されたキャパシタンスの増量の原因になることがある。そのような電子装置には、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、全地球測位システム（ＧＰＳ）、光学ディスク（例えば、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ等）プレイヤー、ラップトップコンピュータ又は他のあらゆる電子装置を含む。電子装置は、それらがコンダクタであり、地上に適切に接続することから、容量センサには大きく見える可能性がある。シート上の電子装置又は他の物体を大人であると間違えて認識することにより、シートベルトリマインダが入り不快感を招く恐れがある。上述した例示的な実施形態は、不快感の問題を低価格な力測定と容量検知システムとを一体化することにより解決する。重量検知構成は、空のシート及び容量検知システム及び同様の測定電子機器の故障診断の識別にも用いられ、センサ外への接続は重量測定及び容量測定のために用いられ、結果として低コストの解決策となる。
【００３０】
図２及び図３の例示的な実施形態では、シールドに対するセンサの相対的な物理的位置の変化が電子的に測定され、乗員の導電及び誘電性質による大幅な影響のない、あらゆる構成の電極を使うことができる。他の例示的な実施形態において、センサとシールド電極との間のキャパシタンスを検出する代わりに、システムは、センサとシールドとの間のみに流れる高周波（例えば、約１００ｋＨｚ、１００ｋＨｚ以上等）ＡＣ電流を計算するための複数の構成における複数の測定値を使用することができる。測定された電流の大幅な増加は、乗員からの力が増えたためにセンサとシールドの相対的な位置の変更を示すキャパシタンスをシールドするためのセンサでの増加を示す。他の実施例によると、センサとシールド電極との間のキャパシタンスはＲＣ時定数の変化、電極へのステップ電圧に対するシステムの応答の変化、電極間で共有するチャージの変化又はキャパシタンスを測定する他のあらゆる方法を解析することによって測定することができる。
【００３１】
図４は、一つの例示的な実施形態による乗員検出システム４００の代表的又は例示的な回路図を示す。乗員検出システム４００は、検知電極４１０を電気的に接続する検知回路４０２と、シールド電極４１２と、スイッチＳＷＤＳ，ＳＷｌｏａｄと、電子機器４２０と、を備える。検知回路４０２は、電子機器４２０とシールド電極４１２との間に配置される、増幅器又はトランジスタのような、信号生成装置４０６も備える。検知電極４１０は、電子機器４２０の外に配置される、インダクタ等のコンダクタと、検知ノードと、又は他の装置と、を備えることができる。シールド電極４１２は、シールド電極４１２と信号生成装置４０６との間に配置されるシールドノード等、コンダクタ又は他の装置も備えることができる。検知回路４０２が電子機器４２０の外に見られる場合、電子機器４２０は、スイッチの等の検知回路４０２、増幅器又は他の装置の構成要素を備えることができる。例えば、電子機器４２０及び検知回路４０２の構成要素は一体化してもよく、共通のハウジング内、又は共通の回路基板上に配置さてもよい。一方、検知及びシールド電極４１０，４１２はハウジングの外にあり、電子機器４２０に電気的に結合される。しかしながら、当業者は、別の実施形態に関して他の構成が可能であることを認識するだろう。
【００３２】
電子機器４２０は、一般的に、コントローラ４２２と信号処理装置４２４とを備える。信号処理装置４２４は、一般的に、正弦波出力装置４２５と、電流検知回路４２６と、復調及びフィルタリング装置４２７と、を備える。信号処理装置４２４は、出力信号を生成し、電流を測定し、測定された電流に対応する入力信号を生成する。
【００３３】
コントローラ４２２は、マイクロプロセッサ又は電子制御ユニット（ＥＣＵ）でもよく、乗員検出システム４００を制御する。コントローラ４２２は、信号処理装置４２４が出力信号を生成する時期を判断し、スイッチＳＷＤＳ，ＳＷｌｏａｄを開閉し、信号処理装置から受信した入力信号を解釈する。
【００３４】
更に以下で説明するように、システム４００は、乗員の重量が検知電極４１０をシールド電極４１２に向かわせる場合のように、車両シート上の力の代表的な指示を取得するために用いられる、特定の測定値を取得するために動作される。電子機器４２０は、検知電極４１０とシールド電極４１２との間のインピーダンスを計算するために用いられ、それは乗員を分類するために使用することができる。電子機器４２０は、検知電極４１０と接地との間のインピーダンスを計算するためにも使われ、乗員を検出するために用いることができる。電子機器４２０は、検知電極４１０と、シールド電極４１２及び接地の両方との間のインピーダンスを計算するためにも用いられ、乗員の検出と分類の両方のために使うことができる。
【００３５】
コントローラ４２２は、マイクロプロセッサ又は電子制御ユニット（ＥＣＵ）でもよく、乗員検出システム４００を制御する。コントローラ４２２は、信号処理装置４２４が出力信号を生成する時期を判断し、スイッチＳＷＤＳ，ＳＷｌｏａｄを開閉し、信号処理装置４２４から受信した入力信号を解釈する。
【００３６】
スイッチＳＷＤＳ，ＳＷｌｏａｄの開閉により、乗員検出システム４００の検知回路４０２は、４つの異なる構成（すなわち、スイッチＳＷＤＳ，ＳＷｌｏａｄがそれぞれ、クローズ／オープン、クローズ／クローズ、オープン／オープン及びオープン／クローズ）に配置されてもよい。ＳＷＤＳを閉じると、シールド電極４１２の出力信号の振幅が変化し、ＳＷｌｏａｄを閉じると、センサとシールド電極４１０，４１２との間にインピーダンスＺＳＷを導入する。
【００３７】
４つの回路構成のそれぞれにおいて、電流は信号処理装置４２４によって測定され、それにより、４つの電流測定値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３及びＭ４を供給する。Ｍ１はＳＷＤＳがクローズでＳＷｌｏａｄがオープンの場合に測定され、Ｍ２はＳＷＤＳがクローズでＳＷｌｏａｄがクローズの場合に測定され、Ｍ３はＳＷＤＳがオープンでＳＷｌｏａｄがオープンの場合に測定され、Ｍ４はＳＷＤＳがオープンでＳＷｌｏａｄがクローズの場合に測定される。
【００３８】
これら４つの電流測定値から、検知電極４１０とシールド電極４１２（すなわち、力値）との間のインピーダンスに比例した数は、コントローラ４２２によって次の通りに計算される。
【数１】
2016504227.tif 000003
【００３９】
本式は、以下の式から得られる。
【数２】
2016504227.tif 000004
【数３】
2016504227.tif 000005
【数４】
2016504227.tif 000006
【数５】
2016504227.tif 000007
【００４０】
このように、−Ｚｓｅｎｓｏｒ／ｓｈｉｅｌｄ／Ｚｓｗは、検知電極４１０とシールド電極４１２との間のインピーダンスに比例し、乗員を分類するために車両シート上の相対的な力を判断するために用いることができる。例えば、乗員分類の結果は、シートベルトリマインダを入れるべきかどうか、又はエアバッグを展開させるべきかどうかを判断するために用いることができる。
【００４１】
電流の測定値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３及びＭ４から、検知電極４１０と接地との間のインピーダンスに対応する数（すなわち、検出値）も次の通りに計算される。
【数６】
2016504227.tif 000008
【００４２】
本式は、以下の式より得られる。
【数７】
2016504227.tif 000009
【数８】
2016504227.tif 000010
【数９】
2016504227.tif 000011
【数１０】
2016504227.tif 000012
【００４３】
ここで、ＺＳＷは相殺され、既知である必要はないが、計算の意味のある変化のために十
分大きい数であるべきであり、Ｚｓｅｎｓｏｒ／ｓｈｉｅｌｄは、上記の−Ｚｓｅｎｓｏｒ／ｓｈｉｅｌｄ／Ｚｓｗに対する式から得られる。検知電極４１０と接地との間のインピーダンスに対応する（すなわち、反比例する）ｉｏｃｃ値は、乗員又は物体が存在するかを判断する（すなわち、乗員を検出する）ために用いることができる。
【００４４】
一つの例示的な実施形態によると、乗員検出システムは、正規化回路４０４を備えてもよい。正規化回路４０４は、電子機器４２０が検知回路４０２内の利得、オフセットシフト及び位相シフトの変化による測定値変動を調整することを可能にする。
【００４５】
正規化回路４０４は、高基準インピーダンス装置４４２と、低基準インピーダンス装置４４４と、を備え、それぞれ異なる既知のインピーダンスを持つ。対応するスイッチＳＷｒｅｆｈｉ，ＳＷｒｅｆｌｏは、高及び低基準インピーダンス装置４４２，４４４をそれぞれ接地に選択的に接続する。信号処理装置４２４は、一例として、一定電圧で１００ｋＨｚのＡＣ電流を生成し、基準電流ＭｒｅｆｈｉとＭｒｅｆｌｏを測定する。基準電流Ｍｒｅｆｈｉは、ＳＷｒｅｆｈｉがクローズでＳＷｒｅｆｌｏがオープンの場合に測定され、基準電流Ｍｒｅｆｌｏは、ＳＷｒｅｆｈｉがオープンでＳＷｒｅｆｌｏがクローズの場合に測定される。
【００４６】
検知回路４０２は、検知回路４０２及び正規化回路４０４を切り離すためにスイッチＳＷｓｅｎｓを備える。電流測定値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３及びＭ４が測定されると、ＳＷｓｅｎｓはクローズする。基準電流Ｍｒｅｆｈｉ，Ｍｒｅｆｌｏが測定されると、ＳＷｓｅｎｓがオープンし、それにより、正規化回路４０４は検知回路４０２から切り離される。
【００４７】
インピーダンスが既知であるインピーダンス装置４４２，４４４に関して基準電流Ｍｒｅｆｈｉ，Ｍｒｅｆｌｏを測定し、検知回路４０２から正規化回路４０４を切り離すことによって、マイクロプロセッサ４２２は、検知回路４０２の独立したシステムインピーダンスを計算できる。このような方法で、マイクロプロセッサ４２２は、検知回路４０２内の利得、オフセットシフト、及び位相シフトの変化を判断することができ、より正確に乗員の検出と分類ができる。
【００４８】
様々な例示的な実施形態に関し、シールドは、測定コンセプト及び関連づけられた電子部品と適合するいかなる電位又は信号で駆動されてもよい。例えば、シールドは、センサ信号と同様、又は同じ信号で駆動されてもよく、固定ＤＣレベルに接続されてもよく、上記の複数の測定コンセプトを可能にするための様々な信号で駆動されてもよい。
【００４９】
乗員分類システム２００，３００は、お互いに共に利用される複数の機能を備えるように示されるが、システム２００，３００は、記載した機構又は機能のすべてより多くとも少なくとも利用可能である。例えば、他の例示的な実施形態において、より多くの電極をシステム２００，３００内で使うことができる。
【００５０】
図５は、乗員検知及び分類システム５００を示す。システム５００は、上述したシステムの要素を組み込んでいる。システム５００はシートヒータを備えてもよい。シートヒータは、シートバックヒーティング要素５１２及び／又はシート底部ヒーティング要素５１４を備えてもよい。シート底部ヒーティング要素５１４はシートカバー又はシートバッド５２０の層下に位置する。ヒーティング要素は、シートヒータコントローラ５６１により制御されてもよい。また、同様のコントローラは、乗員検出、検知及びシートヒータの両方で用いることも可能である。
【００５１】
システム５００は、圧縮性部材によって検知電極とシールド電極とに分けられる検知マット５２０を備える。検知マット５２０はシート底部に位置し、理想的にはシートフォームの層下に位置する。センサは、重量検知モードに関連して上述した電子機器３１０を用いて、検知電極とシールド電極との間のインピーダンスを計算することにより、シート上の重量又は力を測定する。システム５００の本実施形態によると、乗員検知構成（すなわち、キャパシタンスを基にした検知電極の測定）は要求されない。乗員検出は、主に、力又は重量検知測定値及び計算に基づいて行なわれる。例えば、力の測定が特定の大きさの乗員に対する閾値を超えると、シートの乗員が判断される。一実施形態では、特定の大きさの乗員と関連づける為に使用され得る、検知電極とシールド電極との間のインピーダンスの測定値として、乗員の実重量を判断する必要はない。
【００５２】
システム５００は、検知マット５２０に配置される信号（例えば、電圧又は電流）を制御するためのコントローラ５２２と、検知電極と、シールド電極と、を備える。コントローラ５２２は、乗員分類及び／又は検出判断を行うように構成され、他の車両システム及びサブシステムに、バス又は他の電気的接続を介して対応信号を提供する。コントローラ５２２は、接続５２４を介して車両通信バスに接続されてもよい。
【００５３】
他の実施形態によると、乗員検知構成及び対応する信号処理を用いて取得した測定値は、濡れたシート状況を判断するために使われてもよい。シートの濡れは、重量検知構成で取得する測定値に影響する可能性がある。濡れたシート状況の判断は、シートの濡れ具合を用いて取得した測定値の計算に対応する調整を行うために使うことができ、センサがシールド測定に影響するシートの濡れ具合の情報として必要である。濡れたシート状況を検出するために、電界又は容量型検知を使うことは、米国特許公開番号２００７／０１９２００７に開示される（ここに参照により組込まれる）。
【００５４】
上述した力及び重量に基づく乗員検出システム５００は、シートベルトテンションセンサと共に操作してもよい。例えば、米国特許第６，２６０，８７９号（ここに参照により組込まれる）で説明されるように、車両シート上で下方向に働く力は、二つの異なる要素による結果でもよい。構成要素の一つは乗員の質量に起因し、他の構成要素は車両シートベルトに加わる張力に起因する力であってもよい。シートベルトテンション測定センサは、シートベルトテンションの結果として、車両シートに下向きに作用する力を判定するために設けられてもよい。シートベルトテンションセンサによって測定されたシートベルトにおける張力は、きつく締められたチャイルドシート又は他の物体の存在の数値を提供する。
【００５５】
それぞれの構成要素の具体的な形を図に示したが、それぞれの構成要素はその構成要素によって発揮されるべき機能を促す他の形でもよい。例えば、電極は平板電極として示されるが、他の例示的な実施形態において他の形状の電極を定義してもよい。更に、図３においてスイッチの具体的な形が示されるが、他の例示的な実施形態においてスイッチは、他の形状又は異なる方向に作動してもよい。上記に詳細に説明した検知及び分類システムは、米国特許出願第１２／５４１，８２５号（現在の米国特許第８，１３８，７７２号）で説明される、既存の乗員検出システムに採用されてもよい。先行する特許出願は参照によりその全体が組み込まれる。
【００５６】
本開示の目的のために、用語「接続」は、２つの構成要素（電気的、機械的、又は磁気的）が互いに直接、又は間接的に接合することを意味する。そのような接合は、事実上静止した、又は事実上可動であることができる。そのような接合は、２つの構成要素（電気的又は機械的）及び、あらゆる追加的な中間部材が互いに、又は２つの構成要素が単一で一体の本体として一体的に定義される、又は、２つの構成要素と追加的な中間部材がくっつけられて得ることができる。そのような接合は、事実上恒久的でもよく、あるいは、事実上可動、又は分離可能であってもよい。
【００５７】
本開示について例示的な実施形態を参照して記述したが、当業者は、請求項に記載した対象の精神及び範囲から逸脱することなく、形状及び詳細について変更を行えるものと認識するであろう。例えば、異なる例示的な実施形態を、１つ又は複数の利益を提供する１つ又は複数の特徴を含むように記述したかも知れないが、記述した特徴は互いに交換可能で、あるいは記述した例示的な実施形態又は他の別の実施形態において、互いに組合せてもよいと考えられる。本開示の技術は比較的複雑であるため、本技術に関する全ての変更を予見できるというわけではない。例示的な実施形態を参照して記載し、以下の請求項で明記する本開示は、明らかに出来る限り広範なものとする。例えば、特別に言及しない限り、単一の特定要素を引用する請求項には、複数のかかる特定要素も包含する。
【００５８】
好ましい、及び他の例示的な実施形態に示すようなシステムの要素の構造及び構成は例示目的にすぎないことに留意することも重要である。本開示においてほんのいくつかの実施の形態を詳細に説明したが、この開示を吟味した当業者なら、列挙された要旨の利点及び新規な教示から実質的に逸脱することなく、多くの修正（例えば、様々な要素の寸法、範囲、構造、形状及び比率の変更、パラメータの値、装着構成、材料、色彩、方位の使用等）が可能であることを容易に認識できよう。例えば、一体に形成されたように示された要素は複数の部品で構成されることができ、複数の部品のように示された要素は一体に形成されることができ、組立品の動作は逆になる、そうでなければ変更することも可能であり、システムの構造及び／又は部材、又はコネクタや別の要素の長さ及び幅は変更可能であり、要素間に設置された調整及び取り付け位置の本質又は数は変更可能である。システムの要素及び／又は組立品は、十分な強度と耐久性を備える多種多様な材料のどれからでも構成されることができることに留意されたい。したがって、そのような変形は全て、本開示の範囲に含まれるものである。本開示の範囲から逸脱することなく、好ましい実施形態及び他の例示的な実施形態の設計、動作条件、及び構成に他の代替、修正、変更、及び省略がなされてもよい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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