(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同乗者着座区域の同乗者の特性を感知する車両同乗者検出システムであって、
同乗者着座区域の近傍に外面を有する車両座席と、
前記外面から第１の距離において前記車両座席の内側にある第１の電極と、
前記外面から第２の異なる距離において前記車両座席の内側にあり、前記第１電極よりも小さい面積を有する第２の電極と、
前記第１及び第２電極の間の圧縮性絶縁体と、
前記第１の電極が接地されている間、前記第２の電極で第１の信号を測定し、前記第１の電極が電気的に断路されている間、前記第２の電極で第２の信号を測定し、前記第１、第２信号の関数として、前記第１の電極と前記第２の電極との距離を測定するように作動可能な制御装置と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記車両座席は、座席の底部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記制御装置は、接地に接続された前記第２電極に付随する前記第１電極、及び、浮いている前記第２電極に付随する前記第１電極からの各々第１及び第２のデータの関数として前記同乗者の前記特性を測定するように機能することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１電極からのデータの関数として前記同乗者の重量を測定するように機能することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記圧縮性絶縁体は、発泡体を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１電極に隣接し、前記外面から前記第１の距離にある第３の電極を更に含み、
前記第２電極に隣接し、前記外面から前記第２の距離にあり、前記第３電極の反対側にある第４の電極を更に含み、前記第１電極は、前記第２電極の反対側にあり、前記第２及び第４電極は、電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
同乗者着座区域の同乗者の特性を検出する車両同乗者検出方法であって、
（ａ）第１の電極を接地に接続する段階と、
（ｂ）前記第１電極が接地に接続されている間、第２の電極において第１の信号を測定する段階と、
（ｃ）前記第１電極を電気的に断路する段階と、
（ｄ）前記第１電極が電気的に断路されている間、前記第２電極において第２の信号を測定する段階と、
（ｅ）前記第１及び第２信号の関数として車両座席の同乗者の特性を測定する段階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記特性の測定段階は、前記同乗者の重量を測定する段階を含み、  （ｆ）前記重量に応答してエアバッグの作動を制御する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
同乗者着座区域の同乗者の特性を感知する車両同乗者検出システムであって、
圧縮性絶縁体と、
少なくとも２つの層に配置され、前記少なくとも２つの層の一方の電極が前記少なくとも２つの層のもう一方の電極から前記圧縮性絶縁体によって分離されている複数の電極と、
前記複数の電極の少なくとも１つを接地に接続するスイッチと、
前記複数の電極の第２の電極が接地されている間、前記複数の電極の第１の電極で、第１の信号を測定し、前記複数の電極の第２の電極が電気的に断路されている間、前記複数の電極の第１の電極で、第２の信号を測定し、前記第１、第２の信号の関数として、前記少なくとも２つの層の間の距離を測定するように作動可能な制御装置と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記第２電極が電気的に浮いている間、前記第１電極から受信した情報の関数として前記距離を測定するように作動可能であることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、同乗者検出システムに関し、特に、エアバッグ装置が設置される自動車の同乗者の属性を容易に分類することができる同乗者検出システムに関する。
【０００２】
（背景技術）
一般に、エアバッグ装置は、自動車衝突時に同乗者が受ける衝撃を緩和するのに使用され、それ自体自動車に安定した状態で収納されなければならない。エアバッグは、運転席及び助手席の前に設置される。エアバッグは、他の位置に設置されてもよい。
一般的なエアバッグシステムでは、制御システムは、電気加速度センサ（衝撃検出センサ）から信号を受信してノーマルオープン半導体スイッチ素子のゲートに制御信号を送信する制御回路を備える。スイッチ素子は、それぞれ、システム作動電圧と接地との間に平行な経路で接続される。各経路は、安全化センサ、導火線回路、及び、スイッチ素子を備える。導火線回路は、自動車の運転席及び助手席の前又は他の位置（例えば、側面エアバッグ）にそれぞれ取り付けられたエアバッグ装置のガス供給装置に接続される。
【０００３】
作動中、エアバッグ制御システムは、安全化センサの両方が閉じた時、及び、電気加速度センサが閉じた時に限り、運転者及び同乗者のエアバッグを使用する。特に、安全化センサの加速度検出機構は、電気加速度センサを閉じるのに必要な加速度と較べて比較的小さな加速度に応答して、それぞれのノーマルオープンスイッチを閉じる。閉じた時、安全化センサは、高電圧信号を制御回路と導火線回路の第１端子とに加える。安全化センサからの高電圧信号によって、制御回路は作動モードに入る。次に、制御回路は、電気加速度センサからの信号に基づいて、自動車が事故に遭ったことを確認する。電気加速度センサも同じくその加速度を感知した場合、制御回路は、スイッチ素子を閉じる制御信号を送信する。その結果、電流が各導火線回路を通ってシステム作動電圧から接地に流れ、それにより、それぞれのガス供給装置に運転席側エアバッグと助手席側エアバッグとを展開させる（膨らませる）。一旦使用されると、エアバッグは、運転者と同乗者とを衝突の衝撃から保護する。
【０００４】
助手席側エアバッグは、通常、助手席に着座した成人同乗者の胴の前で展開するように設計される。後ろ向き幼児シート（以下、ＲＦＩＳ）が助手席に位置する時は、助手席側エアバッグが展開しないことが必要である。前向きチャイルドシート（以下、「ＦＦＣＳ」）が使用されるか又は子供が乗せられた時、助手席側エアバッグが展開しないことが同じく必要な場合がある。
【０００５】
ＲＦＩＳ、ＦＦＣＳ、又は、子供達を検出するために、幾つかの種類の同乗者検出センサが提案されている。このような提案されたセンサには、（１）重量センサと、（２）光学センサ及び画像プロセッサとが含まれる。重量センサは、体重の重い子供を間違って検出したり、又は、軽量の成人を検出しない恐れがある。更に、重い物体（食料品の入った袋など）が座席に置かれた場合、エアバッグ装置が必要もないのに偶然に展開される場合がある。光学センサは高価であり、処理装置が複雑である。
エアバッグは強烈にかつ素早く展開されることから、好ましい位置又は好ましくない位置に誰か同乗者がいるかどうかを判断するセンサが必要である。このようなセンサは、ケガを予防することができる。同乗者が存在しない時のエアバッグの展開を回避することによって、交換費も回避することができる。
【０００６】
（発明の開示）
本発明は、別記の請求項で規定され、本章のいかなる内容もそれらの請求項に対する制限と解釈するべきではない。序説として以下で説明する好ましい実施形態は、同乗者の存在を正確に感知する同乗者検出システムを備える。同乗者検出システムは、圧縮性絶縁体によって分離された電極の２つの層を利用する。一方の層の電極を交互に接地及び断路することによって、もう一方の層の電極からの信号が電極間の距離を判断するのに使用される。この距離は、重量、負荷、又は、乗員の座席からの距離を推定するのに使用される。
【０００７】
第１の態様によって、同乗者着座区域の同乗者の特性を感知する車両同乗者検出システムが提供される。また、同乗者着座区域に隣接する外面を有する車両座席が提供される。第１の電極は、外面から第１の距離において車両座席の第１の部分と接続し、第２の電極は、外面から第２の異なる距離において車両座席の第１の部分と接続する。第２電極は、第１電極よりも小さい面積を備える。第１及び第２電極の間に圧縮性絶縁体がある。
【０００８】
第２の態様によって、同乗者着座区域の同乗者の特性を感知する車両同乗者検出システムが提供される。複数の電極が少なくとも２つの層で配置される。この少なくとも２つの層のうちの１つの層の電極は、圧縮性絶縁体によって少なくとも２つの層のうちのもう１つの層の電極と分離されている。スイッチによって、複数の電極のうちの少なくとも１つが接地に接続される。制御装置は、複数の電極の第２のものが接地されている間に複数の電極の第１のものから受信された情報の関数として、この少なくとも２つの層の間の距離を測定するように作動可能である。
【０００９】
第３の態様によって、同乗者着座区域の同乗者の特性を感知する車両同乗者検出方法が提供される。第１電極は接地に接続される。第１電極が接地に接続されている間に、第２電極における第１の信号が測定される。第１電極が電気的に断路される。第１電極が電気的に断路されている間に、第２電極における第２信号が測定される。車両座席の同乗者の特性は、第１及び第２信号の関数として測定される。
【００１０】
第４の態様によって、同乗者着座区域の同乗者の影響を感知する車両同乗者検出方法が提供される。第１電極は接地に接続される。第１電極が接地に接続されている間に、第２電極における第１信号が測定される。第２電極は、車両座席の圧縮性絶縁体によって第１電極から分離される。第１及び第２電極の間の距離は、第１信号の関数として測定される。
【００１１】
（発明を実施するための最良の形態）
各図は、２つ又はそれ以上の電極を利用して同乗者の存在を感知する様々な実施形態を示す。２つ又はそれ以上の電極は、互いに隣接するように設置されるが、同乗者着座区域からの深さは異なる。負荷の大きさによる影響を負荷のセンサからの距離による影響から区別するために、電極は、負荷から異なった距離に置かれている。
図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照すると、同乗者座席に設置された２つの電極の間の微弱な電界が検出されている。電界は、高周波低電圧信号が発振回路１０から電極Ｅ１に送信されて電極Ｅ２が接地に接続されている時、電極Ｅ１と電極Ｅ２との間の電位差の結果として作り出される。この電界によって、電極Ｅ２から接地に流れる電流Ｉｄ（受信電流）が生成される。身体ＯＢが電界に存在した場合、電界の擾乱によって電流Ｉｄ１が変更される。同様に、電極Ｅ１に供給された電流（負荷電流）もまた、第２電極Ｅ２の存在に関係なく身体ＯＢの存在に応じて変更される。
【００１２】
身体ＯＢは、接地に接続された１つの端子を有するコンデンサの役目をする。特に、身体ＯＢのインピーダンス（抵抗及びキャパシタンス）は、電界を接地に分路する。身体ＯＢが車両座席にある時、電極Ｅ１及びＥ２において流れる電流の変動は、身体ＯＢの電気特性に応じて発生する。例えば、負荷電流は、身体が近い、及び／又は、大きいと更に大きくなる。この現象を使用して、運転者又は別の乗員を問わず、座席にいる同乗者の存在は、検知された電流を既知の値と比較することによって検出される。特に、座席の物体が座席に通常着座する大人の大きさの人であるか否かを含め、座席の物体の１つ又はそれ以上の特性が得られる。物体からの既知又は予測可能な異なる距離にある電極を使用することによって、更により多くの情報が得られる。従って、座席の同乗者の存在が正確に検出される。
【００１３】
図２は、第１の実施形態による同乗者検出システムの電極Ｅ１からＥ４を組み込んだ座席１を示す全体図であり、電極は、導電材料の矩形シートで形成される。各電極は、他の電極と同じ又は異なる形状であり、正方形、螺旋形、矩形、楕円形、円形、ドーナツ形、中空の中心部を有する矩形、又は、他の多角形及び／又は丸い形状を含む任意の形状を使用してもよい。電極Ｅ１からＥ４は、座席カバー織物内に縫い込まれた金属繊維、座席の表面に塗布された導電塗料、座席クッションの下に設置された導電テープ又は金属板を含む。具体的には、電極Ｅ１及びＥ２は、座席１の底部分ｌａ上に取り付けられ、電極Ｅ３及びＥ４は、背部分ｌｂ上に取り付けられる。これらの電極は、同乗者の予想される着座位置に対してその同乗者着座位置に隣接するように設置され、着座時の快適さを増すように取り付けられる。代替の実施形態では、同じか又は異なる位置の電極数量を加減してもよく、例えば、座席底部分には電極を設置せずに座席の背部分に７つの電極を使用する（例えば、座席背部分の中心部に垂直方向に配置された６つとドアに最も近い座席縁部に１つ）。他の実施形態では、電極は、床、ダッシュボード、ドア、ルーフ、又は、その組み合わせなどの他の場所に設置される。電極は、車両の同じ区域又は部分で互いに隣接している。
【００１４】
電極Ｅ１〜Ｅ４は、２つ又はそれ以上の層で配置される。座席の同じ部分の電極の各対は、座席の外面から２つの異なる距離にあることが好ましい。例えば、座席１の同じ底部分１ａにある電極Ｅ１及びＥ２は、座席１の外面から異なる深さに間隔を空けて置かれている。同様に、座席１の同じ背部分にある電極Ｅ３及びＥ４は、座席１の外面から異なる深さに間隔を空けて置かれている。
【００１５】
図９は、同乗者検出システム４００の１つの一般的な実施形態を示す。システム４００は、乗員感知ユニット４０２、補助拘束システム（ＳＲＳ）４０４、及び、表示メータ４０６を備える。乗員感知ユニット４０２は、制御信号をＳＲＳ４０４に供給し、エアバッグ起動を使用不可又は使用可にする。表示メータ４０６の乗員警告灯４０８に警告ランプ信号が供給される。乗員警告灯４０８は、乗員感知ユニット４０２によって測定された乗員の分類を知らせる。代替的に、乗員警告灯４０８は、ＳＲＳ４０４が使用可にされているか、又は、使用不可にされているかを知らせる。ＳＲＳ警告灯４１０は、ＳＲＳ４０４が機能しているか否かを知らせる。
【００１６】
乗員感知ユニット４０２は、乗員の大きさ及び／又は着座姿勢を検出してＳＲＳ４０４を展開用の低レベル電力で使用可にするか、展開用の高レベル電力で使用可にするか、又は、ＳＲＳ４０４を使用不可にするか否か判断する乗員センサ４１２を備える。通信ブロック４１４は、双方向又は単方向のいずれかでＳＲＳ４０４と通信する。警告灯制御ブロック４１６によって、上記で検討したように乗員警告灯４０８が作動する。オプションの記録ブロック４１８によって、乗員感知ユニット４０２のいかなる故障コードも、及び／又は、乗員感知ユニット４０２によって測定されたいかなる乗員の様々な特性化も記録される。オプションの故障診断ブロック４２０は、乗員感知ユニット４０２が適正に作動しているか否かを判断し、乗員感知ユニット４０２との外部通信を準備する。
【００１７】
乗員センサ４１２は、電界センサ４２２のアレー、電界ドライバ及び検出器４２４、及び、乗員識別装置４２６を備える。電界センサ４２２は、電界を放射するために同乗者着座区域に対して２つの異なる深さに分配された電極を含む。電界ドライバ及び検出器４２４は、発振器及び電流測定回路を含み、各々、電界センサを用いて電界を発生させ、受信電流及び／又は負荷電流を測定する。乗員識別装置４２６は、任意の乗員を測定電流の関数として分類するプロセッサ又はアナログ回路を含む。
【００１８】
システム４００は、様々な回路及び／又は方法で実現することができる。幾つかの例示的な回路及び方法について以下で検討する。図３は、システム４００を実現するための回路の１つの実施形態を示す。発振器１０は、５から１２ボルトの範囲（例えば、７ボルト）又は別の電圧で、約１００〜１２０キロヘルツの周波数などの交流信号を発生する。
交流信号の負荷電流は、負荷電流検出回路１１によって検出される。負荷電流検出回路１１は、雑音を排除する帯域フィルタ付き復調回路、及び、電圧信号を直流信号に変換する交流−直流変換器を含むことが好ましい。
【００１９】
アナログ信号はまた、負荷電流検出回路１１を通って送受信スイッチ回路１２に伝えられる。送受信スイッチ回路１２は、マルチプレクサ、スイッチ、又は、他の装置を含み、電界を放射するために電極Ｅ１からＥ４のうちの１つを発振器１０に選択的に接続し、また、残りの電極を電流−電圧変換回路１３に接続することができる。電流−電圧変換回路１３は、抵抗器網を含んでおり、検出電流を示す電圧信号を発生する。電流−電圧変換回路１３はまた、電圧信号を増幅して検出回路１４に送信する。
【００２０】
復調回路などの検出回路１４は、雑音を排除する帯域フィルタ、及び、電圧信号を直流信号に変換する交流−直流変換器を備える。検出回路１４からの直流信号は、オフセット変換回路１６によって制御された増幅回路１５を通って制御回路１７に送信される。
制御回路１７は、安全拘束システム（ＳＲＳ）制御信号を発生させるために、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、プロセッサ、デジタル信号プロセッサ、及び、他のデジタル装置を含む。例えば、日本国所在のＮＥＣコーポレーションによって製造されるＰＤ７８０５２ＣＧ（Ａ）マイクロプロセッサが使用されており、それは、検出回路１４の交流−直流部分を備える。制御信号は、エアバッグ制御システム１８などの車両の他の装置を制御するのに使用される。エアバッグ制御システム１８は、ＳＲＳ制御信号に従って、及び、加速度センサ信号にも従って助手席側エアバッグ装置の展開を制御する。
【００２１】
図４は、同乗者検出回路を更に詳細に示す回路図である。図４に示す回路は、図３のブロック図と若干異なる。第１に、増幅回路１５は、第１の増幅部１５Ａと第２の増幅部１５Ｂとに分けられている。第２に、アナログスイッチ回路１９は、増幅部１５Ａ及び１５Ｂのうちの１つからの信号を制御回路１７に選択的に接続する。制御回路１７は、アナログ選択回路１９を制御して、増幅部１５Ａによってもたらされる低増幅利得（例えば、１ｘ）と増幅部１５Ｂによってもたらされる高増幅利得（例えば、１００ｘ）との間で選択的に切り換える。
【００２２】
図４を参照すると、同乗者検出回路は、発振器１０及び負荷電流検出回路１１を備える。負荷電流検出回路１１は、発振回路１０と送受信スイッチ回路１２との間に接続されたインピーダンス／抵抗素子１１ａを備える。送受信スイッチ回路１２に伝送された電流量を示す電圧信号は、増幅器１１ｂによって増幅されて検出回路１４に送信される。送受信スイッチ回路１２は、スイッチ素子ＡａからＡｄ、及び、スイッチ素子ＢａからＢｄで構成される。スイッチ素子ＡａからＡｄは、制御回路１７から受信された第１の制御信号に応じて、電極Ｅ１からＥ４の中から１つの電極（送信器電極）を発振回路１０の出力に選択的に接続するのに使用される。スイッチ素子ＢａからＢｄは、制御回路１７からの第２の制御信号に応じて、他の電極（受信器電極という）を電流−電圧変換回路１３に接続するのに使用される。１つの実施形態では、送受信スイッチ回路１２は、マルチプレクサ回路である。電流−電圧変換回路１３は、受信器電極を流れる差動電位差電流を電圧信号に変換するインピーダンス／抵抗素子１３ａ、及び、変換電圧信号を増幅する増幅器１３ｂを備える。
【００２３】
検出回路１４は、負荷電流検出回路１１から出力信号、また、受信器電極から変換電圧信号を受信して、これらの信号を表す直流信号を増幅部１５Ａ及び１５Ｂの両方に送信する。増幅部１５Ａ及び１５Ｂからの増幅出力信号は、アナログ選択回路１９に送信される。アナログ選択回路１９は、第２増幅回路１５Ｂから出力を受信するために接続された４つのスイッチ素子１９ａ、及び、第１増幅回路１５Ａから出力を受信するために接続されたスイッチ素子１９ａで構成される。アナログ選択回路１９は、制御回路１７から受信された制御信号に応答して、スイッチ素子１９ａ又は１９ｂを通して増幅回路１５Ａ及び１５Ｂのうちの１つから出力信号を送信する。
【００２４】
上記で説明したシステムは、以下のように機能する。送受信スイッチ回路１２のスイッチ素子Ａａは、制御回路１７からの制御信号に基づいて発振回路１０の出力に接続される。スイッチ素子Ｂｂ〜Ｂｄが電圧−電流スイッチ回路１３に接続された時、差動電位差電流は、受信器電極Ｅ２〜Ｅ４に流れる。これらの電流は、インピーダンス／抵抗素子１３ａによって電圧に変換され、増幅器１３ｂによって増幅されて、次に、検出回路１４に出力される。送信電極Ｅ１に流れる負荷電流は、負荷電流検出回路１１によって検出され、データＲ（１．１）として検出回路１４によって出力される。検出回路１４では、有害な雑音が低減又は排除され、１２０キロヘルツの受信信号は、帯域フィルタによって濾過される。得られる電圧信号は、第１及び第２増幅回路１５Ａ及び１５Ｂに出力される。
【００２５】
第１及び第２増幅回路Ｉ５Ａ及び１５Ｂからの出力信号は、オフセット変換回路１６及びアナログ選択回路１９の作動により適切な信号として選択され、その後、制御回路１７に出力される。例えば、検出回路１４からの出力信号が強い時、第１の（低）増幅回路１５Ａからの出力を制御回路１７に接続するためにアナログ選択回路１９のスイッチ素子１９ｂが選択される。出力信号が弱く、受信信号の微弱変動の測定が困難な場合、第２の（高）増幅回路１５Ｂからの出力を制御回路１７に接続するためにアナログ選択回路１９のスイッチ素子１９ａが選択される。制御回路１７は、第１又は第２増幅回路１５Ａ及び１５Ｂからの出力信号を記憶する。
【００２６】
次に、送受信スイッチ回路１２のスイッチ素子Ａａが断路され、制御回路１７からの信号に基づいて、スイッチ素子Ａｂが発振回路１０に接続される。電極Ｅ２は、受信器電極Ｅ１、Ｅ３、及び、Ｅ４で電流を発生させる電界を放射する。それに加えて、スイッチ素子Ｂａ、Ｂｃ、及び、Ｂｄは、各々、スイッチＢａ、Ｂｃ、及び、Ｂｄを通して電流／電圧変換回路１３に接続される。受信器電極Ｅ１、Ｅ３、及び、Ｅ４で発生した電流は、電圧信号に変換されて検出回路１４に出力される。送信電極Ｅ２に流れる負荷電流は、負荷電流検出回路１１によって検出され、上記の方法でデータＲ（２．２）として検出回路１４に出力されることに留意されたい。
【００２７】
次に、スイッチ素子Ａｃが発振回路１０の出力に接続される。これによって、発振回路１０から送信器電極Ｅ３に、受信器電極Ｅ１、Ｅ２、及び、Ｅ４に電流を発生させる高周波低電圧信号が加えられる。発生した電流は、スイッチ素子Ｂａ、Ｂｂ、及び、Ｂｄを通して電流／電圧変換回路１３に送信される。送信器電極Ｅ３に流れる負荷電流は、負荷電流検出回路１１によって検出され、上記の方法でデータＲ（３．３）として検出回路１４に出力される。
【００２８】
次に、スイッチ素子Ａｄが発振回路１０の出力に接続される。これによって、発振回路１０から送信器電極Ｅ４に高周波低電圧信号が加えられ、高周波低電圧信号によって受信器電極Ｅ１、Ｅ２、及び、Ｅ３に電流が発生する。発生した電流は、スイッチ素子Ｂａ、Ｂｂ、及び、Ｂｃを通して電流／電圧変換回路１３に送信される。送信器電極Ｅ４に流れる負荷電流は、負荷電流検出回路１１によって検出され、上記のようにデータＲ（４．４）として検出回路１４に出力される。
【００２９】
座席１上の物体は、制御回路１７に送信されたデータの数学的な処理、及び、電極Ｅ１〜Ｅ４の既知の空間的配置関係に基づいて特定される。特に、通常に着座した大人、ＲＦＩＳの幼児、又は、ＦＦＣＳの子供の着座配置は、記憶されたデータを電極Ｅ１からＥ４の選択された送信器電極／受信器電極の組み合わせに付随するデータと比較することによって識別される。この比較に基づいて、適用可能な着座配置が特定され、助手席側エアバッグ装置を制御するのに使用される。
【００３０】
制御回路１７は、様々な着座パターンに付随するデータを記憶する。具体的には、空席、ＦＦＣＳに着座した子供、ＲＦＩＳの幼児、１つ又はそれ以上の異なる位置の子供又は小柄な大人、及び、大柄な大人を表すデータが記憶される。このデータは、一般式Ｒ（ｉ、ｊ）によって示され、送信器電極、及び／又は、受信器電極の様々な組み合わせに基づいて実験的に得られる。一般式Ｒ（ｉ、ｊ）において、ｉは送信器電極を示し、ｊは受信器電極を示すことに留意されたい。制御回路１７では、１６個のデータ測定値を使用して数学的な処理が実行され、着座パターンの特性が抽出される。着座パターンが検出されて制御回路１７で特定された時、適切な制御信号がエアバッグ制御システム１８に送られる。例えば、着座パターンが空席、ＦＦＣＳ、又は、ＲＦＩＳであった場合、制御信号は、衝突の場合でさえ展開しないようにエアバッグ装置を設定する。他のパターンについては、エアバッグ装置が展開することを可能にする信号が送られる。
【００３１】
本発明の第２の実施形態では、単一のアンテナ電極の区域、又は、単一のアンテナ電極として独立して作動する複数電極の区域で放射される微弱な電界の乱れに基づいて、同乗者の存在を検出する同乗者検出システムが提供される。具体的には、発振回路は、インピーダンス／抵抗素子を通してアンテナ電極に送信される、既知の電圧振幅及び周波数を有する交流（ＡＣ）信号を発生させる。ＡＣ信号によって、電極は、座席近傍の同乗者区域に微弱な電界を放射する。座席に着座したか又は置かれた（即ち、アンテナ電極の近くの）物体の電気特性によって電界が乱される。この電界の乱れによって、アンテナ電極に流れる電流量が変更され、発振回路で発生した元のＡＣ信号と異なるアンテナ電極に発生したＡＣ信号の位相を引き起こす。
【００３２】
この実施形態では、電流検出回路１４は、インピーダンス又は抵抗素子、及び、交流−直流変換回路１３と増幅器１５とを通して出力が制御回路１７送信される差動増幅器（又は、他の増幅器）を備えることが好ましい。１つのこのようなインピーダンス／抵抗素子は、日本国所在のススムコウギョウ製のＲＲ１２２０Ｐ−１０３−Ｄであり、増幅制御回路の出力とアンテナ電極Ｅとの間に接続される。差動増幅器は、インピーダンス／抵抗素子に亘って接続され、インピーダンス／抵抗素子に亘る電圧差に基づいて電流信号を発生する。特に、電流差動増幅器は、発振回路出力信号の電圧レベルをアンテナ電極に発生した電圧レベルと比較し、その差を示す電流信号を発生する。
【００３３】
電流検出回路１４の検出電流は、人が座席の１Ｂに着座した時に増加することに留意されたい。検出電流は、荷物が座席にあるか、又は、空席の時は下がる。いずれの場合も、これらの使用中及び非使用中の条件の間には、検出電流のレベルに差がある。同じことは、位相差にも当てはまる。
電流差及び／又は位相差は、大人の同乗者が前部助手席に着座しているか否かを正確に識別するために記憶された値と比較される。この判断は、エアバッグ制御回路などの安全拘束装置に送信され、その結果、適切な大きさの大人が座席に着座した時にエアバッグの展開が制御される。
【００３４】
同乗者着座区域からの２つの異なる距離にある電極を使用する図９のシステム４００の第３の実施形態を図５に示す。各電極４３、４４、５３、及び、５４は、ＴＸ／ＲＸ（送信／受信）モジュール１から４に接続される。各電極には、異なるモジュール又は同じモジュールを使用してもよい。負荷電流を測定する１つの好ましい代替実施形態では、単一のＴＸ／ＲＸモジュールは、各電極と切換可能に接続できる。
ＴＸ／ＲＸモジュールは、送信器回路８８０、受信器回路８４０、及び、スイッチ８９０を備える。送信器回路８８０は、増幅器８８２を通してスイッチ８９０に接続された波形発生器８８１を備えることが好ましい。
【００３５】
受信器回路８４０は、２つの経路８４１及び８４２を含むことが好ましく、その各々は、それぞれの増幅器８４３及び８４４を備える。一方の増幅器８４３は、小さい物体に対する感度のために最大利得又は他の利得を使用して信号を増幅する。もう一方の増幅器８４４は、電流が検出されない時には値ゼロを、最大電流が受信された時には値２５５を与えるように最適化された異なる利得を使用して信号を増幅する。また、１つの段階からの負荷を最小限に抑え、別の段階に対して十分な信号強度を与えるために、バッファを設けてもよい。代替実施形態では、１つの増幅経路が設けられるか、又は、１つの経路において可変増幅増幅器が設けられる。
マルチプレクサなどのスイッチ８９０は、送信器回路８８０、受信器回路８４０の経路の１つ、又は、送信器回路８８０及び受信器回路８４０の経路の１つの両方と接続するように制御される。負荷電流を測定する実施形態では、スイッチ８９０は、各電極を送信器回路８８０及び受信器回路８４０の両方に順次接続するように機能する。
【００３６】
制御装置８６０は、受信データを処理するアナログ−デジタル変換器及び論理を備えることが好ましい。別々のアナログ−デジタル変換器及び論理を使用してもよい。制御装置８６０は、スイッチ８９０を制御して、各電極を送信回路８８０及び受信回路８４０に順次接続することが好ましい。従って、制御装置８６０は、各モジュールから１組の受信及び／又は負荷電流を受け取る。受け取られた電流を表す８ビット値などの得られたデジタル値に基づいて、制御装置８６０は、同乗者の大きさ、形状、位置、又は、他の特性を測定する。この特性は、数学的アルゴリズム又は比較の関数として判断される。例えば、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去書込み可能な読出し専用メモリ）８６５、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、又は、別のメモリ装置を使用して、デジタル値は、特性を表す閾値やデータと比較される。
制御装置８６０は、この特性の関数として制御信号を出力する。エアバッグシステム使用可又は使用不可などの制御信号の状態を示すために、ＬＥＤ８６１を準備してもよい。
【００３７】
同乗者着座区域からの２つの異なる距離の電極を使用する図９のシステム４００の第４の好ましい実施形態を図１０に示す。この実施形態は、負荷電流を検出する図５のシステムと同様のものであるが、異なるスイッチ構造を有する。特に、システム５００は、マイクロプロセッサ５０２、検出器５０４、発振回路５０６、信号調整器５０８、センサ５１０、及び、選択回路５１２及び５１４を備える。
負荷電流を発生して検出する２つ又はそれ以上の経路が準備される。このような経路の１つについて以下で説明する。他の経路は、同じか又は異なる構成要素を含む。この経路において、発振回路５０６は、１２０キロヘルツ信号などのＡＣ信号を発生する発振器を含む。
【００３８】
信号調整器５０８は、演算増幅器５１６、５１８、及び、５２０と抵抗器５２２とを含む。発振回路５０６に接続された演算増幅器５１６は、信号に対してバッファとして働き、一定電圧供給源をもたらす。信号は、シールドケーブル５２４を通してセンサ５１０の電極５２６に供給され、信号に応答して電界が発生する。センサ５１０に対する負荷が上がると、抵抗器５２２に亘る電圧が上がり、この電圧の変動量は、シールドケーブル５２４のシールドに接続された演算増幅器５１８によって弱められる。この演算増幅器５１８は、好ましくは、シールドの電圧レベルを中央導体と同じレベルに維持するために、高い入力インピーダンスと低い出力インピーダンスとを有して、センサ５１０を隣接する導電材料から遮蔽する。
【００３９】
検出器５０４に接続された演算増幅器５２０は、電流利得を負荷電流に供給する。検出器５０４は、全波整流回路５２８及びフィルタ回路５３０を含む。負荷電流の振幅又は振幅変化は、演算増幅器５２０の出力を整流することによって検出される。整流信号は、アナログ低域フィルタなどのフィルタ回路５３０によって濾過される。マイクロプロセッサ５０２は、信号をデジタル信号に変換して負荷を分類する。
【００４０】
２つ又はそれ以上のセンサ５１０の経路に関して２つの可能な実施形態を図１０に示す。１つの実施形態では、各経路は、マイクロプロセッサ５０２（Ｓ−個別センサと名付けられた経路によって表されている）を除いて、別々の構成要素を備える。代替実施形態では、各経路は、発振回路５０６及び検出器５０４も共有する。代わりに、共有経路及び個々の経路の組み合わせが図示するように使用される。
【００４１】
共有経路が使用されるのが好ましく、個々の経路は除外される。選択回路５１２及び５１４は、マイクロプロセッサ５０２によって制御されたマルチプレクサ又は共有マルチプレクサを含む。１つの選択回路は、発振回路５０６を各センサ経路に接続し、他の選択回路は、検出器５０４を各センサ経路に接続する。負荷電流による分類に対しては、発振回路５０６及び検出器５０４の両方を同じ経路に接続する１つの選択回路を使用してもよい。受信電流、又は、受信電流及び負荷電流の両方の組み合わせによる分類に対しては、選択回路５１４及び５１２は独立に作動する。
マイクロプロセッサ５０２は、負荷電流及び／又は受信電流を測定していかなる乗員も分類する。負荷電流の小さな振幅は、負荷の存在を示す。振幅及び／又は振幅変化は、負荷のインピーダンスの変化を表す。負荷インピーダンスは、負荷の有効面（大きさ）、及び、負荷と電極５２６との間の距離の関数として変動する。
【００４２】
上記のシステム又は他の回路のいずれかを使用すると、負荷は、電極アレーの関数として特徴づけられる。図６は、電極の装置１００の１つの好ましい実施形態を示す。複数の電極１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び、１１２は、２つの層で構成される。これらの層は、絶縁体１１４によって分離されている。絶縁体１１４は、座席クッション（例えば、厚さ３／８インチの発泡ポリエチレン）、剛体、空気、又は、電磁エネルギーが透過可能な他の手段を備えることが好ましい。この実施形態では、電極１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び、１１２は、座席の底部分と結合されており、例えば、底部分の中央に集中して座席の前部から後部までのアレーの形で並べられる。他の位置に設置された他の配列を使用してもよい。
【００４３】
各層で電極によって作り出される形状は異なってもよい。例えば、異なる形状に形成された電極が各層に使用される。各層は、１つの平面であることが好ましいが、平坦以外の配置で構成されてもよい。非平面配置に対しては、見せかけの電極層が測定に使用される電極の関数として作り出される。
装置１００は、座席内部、座席の外面近傍、又は、座席の外面にあることによって座席と結合されている。すなわち、装置１００は、同乗者着座区域近傍にある。２つ又はそれ以上の層は、座席の外面から異なる距離（即ち、同乗者着座区域から異なる距離）にある。
【００４４】
１つの好ましい実施形態では、複数の電極からの負荷電流は、上記のシステム又は別のシステムの１つを使用して測定される。例えば、負荷電流は、図１０のシステムを使用して各電極から順次測定される。この例では、１つの電極の負荷電流が測定されている間、他の電極は接地されている。代替的に、１つ又はそれ以上の他の電極は、電気的に絶縁される（接地に接続されない）。
負荷電流は、同乗者の高さ、位置、大きさ、方位、動き、及び／又は、他の特性を測定するのに使用される。本明細書においてその開示事項が引用により援用されている米国特許第５，９１４，６１０号に開示されたような他の特性も測定される場合がある。例えば、時間の関数としての距離Ｒの変化は動きを示す。
【００４５】
図１１は、負荷６０４の大きさＡ及び距離Ｒを測定するための２つの層６００及び６０２の使用を示す。例えば、負荷６０４は、同乗者着座区域の座席に隣接する乗員を含む。負荷６０４は、電極の上層６００から距離Ｒだけ離れている。上層６００及び下層６０２は、距離ｄだけ分離している。
距離ｄだけ座席の外面から分離している２つの電極を用いて、負荷Ａ及び距離Ｒが測定される。負荷電流Ｓ、負荷Ａ、及び、距離Ｒは、Ｓ＝Ｋ（Ａ／Ｒ）で表される関係にあり、Ｋは定数である。同乗者に最も近い電極（例えば、上部電極）（Ｓｔ）に対する測定値と、同乗者から最も離れた電極（例えば、下部電極）（Ｓｂ）に対する測定値とである少なくとも２つの異なる負荷電流測定値を使用して、電極間の距離ｄの関数として負荷及び距離が測定される。すなわち、乗員の特性は、座席外面からの距離の電極間の差の関数として測定される。Ｓｔ＝Ｋ１（Ａ／Ｒ）、及び、Ｓｂ＝Ｋ２（Ａ／（Ｒ＋ｄ））。ＡとＲについて解くと、Ａ＝（ｄ*Ｓｂ*Ｓｔ）／（Ｓｔ−Ｓｂ）、及び、Ｒ＝（ｄ*Ｓｂ）／（Ｓｔ−Ｓｂ）が得られる。このようにして、負荷の大きさと電極からの距離とが測定される。代替実施形態では、ＡとＲは、スケーリング距離ｄなしで、及び／又は、非送信電極で受け取られる電流の関数として解かれる。
【００４６】
図６に示す６つの電極のように、２つを超える電極が使用されることが好ましい。電極のアレーを用いて、負荷の分布が測定可能である。例えば、電極の異なる対を使用して負荷Ａと距離Ｒとが測定され、アレーの様々な位置の近傍の負荷と距離とが与えられる。６つの電極を使用すると、３つの異なる負荷及び距離が測定される。アレーの電極の数が増せば、空間的分解能も上がる。任意の時点で、電流を測定するのに使用されていない電極は、接地されるか又は電子的に絶縁されている。
【００４７】
１つの実施形態では、絶縁体１１４は柔らかいものか又は準剛体であり、電極層間の距離が予測可能に変動することを可能にする。例えば、電極は、クッション又は発泡絶縁体の異なる側面に置かれる。その結果、層間距離は、ｄ＝ｆ（Ａ）で表されるように負荷の関数として変動する。距離は、同乗者の体重の関数として変動する。１つの実施形態ではｄ＝ｃ−ｋＡであり、ここで、ｃとｋは、少なくとも部分的には、絶縁体の圧縮率の関数として、及び／又は、実験から決められる定数である。ｃ、ｋ１、及び、ｋ２が定数であるｄ＝ｃ−（ｋ１）Ａ−（ｋ２）Ａ2などの距離ｄに関する代わりの式を使用してもよい。上記で検討した式を使用して、装置１００からの負荷及び距離は、電極間の距離の関数として測定される。このことは、システムに対する負荷の影響を考えることによって、更に正確な負荷の測定を可能にし得る。
【００４８】
測定された負荷及び距離情報に基づいて、負荷が特徴づけられる。例えば、負荷は、（１）１つ又はそれ以上の位置の大人、（２）１つ又はそれ以上の位置の子供又は小柄な大人、（３）ＦＦＣＳの子供、（４）ＲＦＩＳの幼児、又は、（５）別の物体として分類される。この分類は、予想測定値との比較によって決められることが好ましい。代替的に、負荷分布を測定することによって同乗者の首の位置を決めるアルゴリズムが使用され、乗員をエアバッグを起動するのに十分に大きいか、又は、エアバッグを起動するには小さすぎると分類する。
【００４９】
図７は、上記のシステムの１つか又は別のシステムで同乗者の特性を感知する、１つの好ましい実施形態の流れ図を示す。この処理は、リアルタイムで繰り返される。段階２０２では、電界を発生させる。例えば、車両の座席の外面から異なる距離にある少なくとも２つの電極の一方にＡＣ信号を供給する。段階２０４では、少なくとも２つの電極の１つにおける信号を測定する。例えば、負荷電流又は受信電流を検出して電圧に変換する。段階２０５では、少なくとも２つの電極の他方における信号を測定する。例えば、負荷電流又は受信電流を検出して電圧に変換する。各電極における測定値は、連続的負荷電流測定値、又は、連続的受信電流測定値であってもよい。代替的に、同時に又は順番に、一方の電極で負荷電流を測定し、他方の電極で受信電流を測定する。
測定信号は、同乗者の特性を分類するのに使用される。図８は、測定信号を使用してエアバッグシステムを使用可又は使用不可にする、又は、この分類の関数として制御信号を準備する、１つの好ましい実施形態の流れ図である。この流れ図は、車両座席の底部分に設置された図６の電極装置１００で作動するように最適化される。
【００５０】
本システムは、処理３０２で空席か否かを判断する。処理３０４で、システムは、座席がチャイルドシートによって使用されているか否かを判断する。処理３０６で、システムは、座席が大人又は子供によって使用されているか否かを判断する。処理３０８で、システムは、様々な相互チェック又は更なる処理を実行して分類の信頼性を上げる。処理は、１つ又はそれ以上の他の処理３０２、３０４、及び／又は、３０６の一部として処理３０８の１つ又はそれ以上の相互チェックを実行するなど、任意の順番又は組み合わせで実行してもよい。座席を空席と分類した後の他の全ての測定をスキップするなど、別の処理で行われた測定に応答して一部の処理をスキップしてもよい。分類のために異なる処理、アルゴリズム、又は、計算を使用してもよい。
【００５１】
空席か否かを判断する処理３０２では、システムは、段階３１０で計数を０に初期化する。６つの電極（ｉ）の各々について、ル−プ３１２によって表わされるように段階３１４及び３１６を繰り返す。段階３１４では、各負荷電流の値を空席閾値と比較する。負荷電流が閾値を超えている場合、処理３０２は、段階３１２で数を１つ増加して次の電極に移る。負荷電流が閾値を下回る場合、空席計数変数を１だけ上げる。すなわち、処理３０２は、任意の時点において空席閾値よりも低い負荷電流値の数の計数を与える。１つの実施形態では、負荷電流値のいずれかが閾値を超えている場合、座席は使用中と分類される。
【００５２】
処理３０２及び／又は別の処理の１つの実施形態では、２つ又はそれ以上の電極からの負荷電流は、仮想電極負荷電流を表すために平均化される。例えば、図６に示すような対になった設計の場合では、電極負荷電流の異なる組分けを平均することによって、４つの仮想負荷電流（各層に２つ）を測定する。電極１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び、１１２を、電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、及び、Ｓ６（Ｓ１、Ｓ３、及び、Ｓ５は、第１の層を構成し、Ｓ２、Ｓ４、及び、Ｓ６は、第２の層を構成する）と名付けると、４つの仮想負荷電流が以下の通り計算される。
Ｓavg１＝（Ｓｌ＋Ｓ３）／２
Ｓavg２＝（Ｓ２＋Ｓ４）／２
Ｓavg３＝（Ｓ３＋Ｓ５）／２
Ｓavg４＝（Ｓ４＋Ｓ６）／２
【００５３】
座席がチャイルドシートによって使用されているか否かを判断する処理３０４では、システムは、段階３２０でチャイルドシートの計数をゼロに初期化する。ループ３２２よって表されるように、４つの区分（ｉ）の各々について、段階３２２、３２４、３２６、及び、３２８が繰り返される。４つの区分は、少なくとも２つの電極及び附随する負荷電流測定値の４つの一意的な組み合わせに対応する。例えば、４つの区分は、電極の４つの組み合わせからの負荷電流を含む。その組合せは、（１）電極１、２、及び、３、（２）電極２、３、及び、４、（３）電極３、４、及び、５、及び、（４）電極４、５、及び、６である。他の組み合わせを使用してもよい。
【００５４】
段階３２４では、第１の区分の負荷電流から負荷Ａ及び距離Ｒを測定する。計算は、上記で検討したように為される。１つの実施形態では、負荷Ａの計算を以下のように行う。
Ａ０＝（Ｓavgｌ*Ｓ２）／（Ｓavgｌ−Ｓ２）*（Ｓ２）-y
Ａ１＝（Ｓ３*Ｓavg２）／（Ｓ３−Ｓavg２）*（Ｓavg２）-y
Ａ２＝（Ｓavg３*Ｓ４）／（Ｓavg３−Ｓ４）*（Ｓ４）-y
Ａ３＝（Ｓ５*Ｓavg４）／（Ｓ５−Ｓavg４）*（Ｓavg４）-y
ここで、補正係数（Ｓｂ）-yが使用されている。実験によると、１つの好ましい値はｙ＝０．４である。どの負荷Ａも０に等しいか又はそれ以下の場合、この値は、−１として割り当てられる。Ｒは、以下の通り計算される。
Ｒ０＝Ａ０／Ｓavgｌ
Ｒ１＝Ａ１／Ｓ３
Ｒ２＝Ａ２／Ｓavg３
Ｒ３＝Ａ３／Ｓ５
ここで、いかなる距離Ｒの値も、その対応するＡの値が−１に等しい場合、９９９９９として割り当てられる。
【００５５】
電極の層間距離は、負荷の関数として変化することが好ましい。段階３２６では、電極から負荷までの距離Ｒをチャイルドシートの閾値と比較する。距離Ｒが閾値を超えている場合、段階３２２で数を１つ増加して処理３０４が次の区分に移る。距離Ｒが閾値を下回る場合、チャイルドシートの計数変数を１だけ上げる。すなわち、処理３０４は、任意の時点においてチャイルドシート閾値よりも高い距離Ｒを有する区分の数を計数する。言い換えれば、座席から間隔のある物体に対応する距離値を有する区分の数が測定される。１つの実施形態では、４つの区分のうちの３つが閾値を超える距離Ｒに相当する場合、座席をチャイルドシートによって使用されていると分類する。チャイルドシートは、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３の場合はＦＦＣＳとして、Ｒ０＞Ｒｌ＞Ｒ２又は他の順序の場合はＲＦＩＳとして更に分類してもよい。
【００５６】
座席が子供か大人のいずれによって使用されているかを測定する処理３０６では、システムは、段階３３４で区域指標を０に初期化する。ループ３３６によって表されるように、４つの区分の各々について、負荷の値Ａを比較するために段階３３８及び３４０が各々３回繰り返される。段階３３８では、１つの区分の負荷が別の区分の負荷と比較され、例えば、段階３３６のループの計数によって形成された区分の負荷を区域指標によって形成された区分の負荷と比較する。例えば、区分１の負荷は区分０の負荷と比較される。ループ計数によって形成された区分の負荷が区域指標によって形成された負荷を下回る場合、処理３０６は、段階３３６で数を１つ増加して次の区分及び付随するループ計数に移る。ループ計数によって形成された区分の負荷が区域指標によって形成された負荷を上回る場合、区域指標変数を現在のループ計数変数に等しいと設定する。このようにして、処理３０６は、最大負荷値及び付随する区分を決める。最大負荷値は閾値と比較され、負荷が大人又は子供のいずれに相当するのか判断される。
【００５７】
１つの実施形態では、最大距離値Ｒに対応する負荷値Ａは、処理３０６を実行するにあたって除外される。この除外によって、上記で検討した仮想負荷電流の実施形態において２つの隣接する電極からの負荷電流を平均することで引き起こされる誤ったデータが排除される場合がある。
処理３０８で、１つ又はそれ以上のチェック及び／又は他の段階を行い、分類を確認及び／又は限定する。例えば、処理３０２、３０４、及び／又は、３０６の数値結果は、時間の関数として平均される。この移動平均は、いかなる乗員をも分類するのに使用される。代替的に、又は、それに加えて、負荷電流の測定値は、閾値及び／又は計算値との比較の前に、時間の関数として平均される。
【００５８】
別の例として、一旦特性が分類されると、その分類は、ある時間例えば５秒間ロックされる。処理３０２、３０４、及び、３０６は、連続した測定値の異なるセットについて繰り返されるので、その後の異なる分類は、捨てられるか又は平均され、ある時間が経過するまで無視される。制御信号として与えられた分類は、閾値時間が経過するまで変更されない。それに加えて、又は、代替的に、連続する又は実質的に連続するある数の分類が特性が変化したことを示さない限り、分類は変更されない。代替実施形態では、子供、ＲＦＣＳ、及び／又は、ＦＦＣＳ分類は、車両の電源が切られるか又は空席分類が測定されるまでロックされる。
【００５９】
更に別の例として、重複する閾値は、分類の種類に優先順位をつけるのに使用される。１つの実施形態では、分類を子供から大人よりも、大人から子供へより変更し易いように閾値が設定される。例えば、分類が大人の場合、乗員を子供と分類するための最大負荷閾値は、分類が子供で始まった場合よりも高く設定される。同様に、車両座席分類に必要な閾値つまり区分数は、最も新しい過去の分類の関数として異なる場合があり、大人及び／又は子供と車両座席との間に優先順位をもたらす。この優先順位化は、閾値間に灰色区間又は区域をもたらす。例えば、低い方の閾値は、平均６歳児の負荷を基本とし、高い方の閾値は、百分順位で５番目の成人女性を基本にしてもよい。灰色区間内に分類されるいかなる乗員も、子供として分類されるなど、優先順位に従って分類される。
【００６０】
１つの実施形態では、大人の分類が一箇所に立っている子供や座席の底部分にある食料品の袋によるものではないことを確認するチェックが行われる。大人としての分類は、座席の１つの区分又は区域の負荷に部分的に基づいているので、このチェックによって、その負荷が着座する大人であると思われるように分布していることが確認される。各々の隣接する区分の負荷に対する最大負荷の比は、負荷分布閾値と比較される。例えば、最大負荷ＡmaxがＡ１の負荷で、（Ａｌ＞Ａ０の１３５％、又は、Ａ２＜Ａ３の１２０％）の場合、「異常」という分類が使用される。同様に、Ａｍａｘ＝Ａ２で（Ａ２＞Ａ１又はＡ２の１３５％、又は、Ａ２＞Ａ３の２００％）の場合、又は、Ａｍａｘ＝Ａ３で（Ａ３＞Ａ２の１３５％）の場合、その状態も「異常」と判断される。代替的に、隣接する区域に付随する区分などの他の区分の負荷は、最大負荷と同じか又はそれよりも低い負荷閾値と比較される。負荷分布が大人に相当する場合、その分類は確認される。そうでない場合は、分類は子供に変更される。異常という分類に応答して、エアバッグを使用不可にする制御信号がもたらされる。
他のチェックが実行されてもよい。最大負荷ＡがＡ０の負荷の場合、乗員は所定位置外又は座席の縁部に着座していると考えられる。この分類は、「異常」とみなされる。
制御信号の状態を表示するために、ＬＥＤ又は他の出力装置を準備することが好ましい。例えば、ＬＥＤは、エアバッグが使用不可となった時に点灯する。
【００６１】
一般的な自動車座席材料と共に使用される１つの実施形態では、層間距離が測定される。自動車の座席は、通常、一部は連続気泡ポリウレタンフォウムで製造される。この発泡体は、電極層間の絶縁体として使用される。この手法は、快適さの向上を準備することができ、座席内へのセンサの更に容易な又は便利な成形を可能にする。より堅い又は軟らかい材料などの他の材料を使用してもよい。
この実施形態では、絶縁層の圧縮（例えば、連続気泡ポリウレタンフォウムの圧縮）は、質量Ａ及び距離Ｒの計算に考慮される。更に、この圧縮を用いて乗員の体重Ｗを測定してもよい。この体重は、負荷の特徴づけ及びエアバッグシステムに付随する制御に使用される。
【００６２】
絶縁層の圧縮は、層間距離ｄを測定することによって考慮される。図１２に示すように、各電極に対して絶縁層の反対側にセンサＳが増設されている。電極の厚みは、絶縁体の厚みｄに比較すると無視できるものであるが、図１２では参照しやすいように、かなりの厚さとして図示されている。代替の実施形態では、センサＳは、電極Ｅの最低１つ又は全電極Ｅの部分集合の反対側に増設される。例えば、センサＳは、電極の上層の反対側に設置されるが、電極の下層には設置されない。代替の実施形態では、他の電極Ｅが増設センサＳの代わりに使用される。
【００６３】
センサＳは、金属箔、ウェッビング、上記の他の材料などの電極を含む。センサＳの各々は、他のセンサＳ又は電極Ｅと同様の又は異なる形状及び／又は大きさを含む、任意の形状及び／又は大きさである。１つの実施形態では、センサＳは、同じ形状を有するが、各々の相対する電極よりも小さい面積を有する。例えば、各センサＳの面積は、各々の相対する電極Ｅの面積の約１／１０である。図１２はこのような構成を示す。図示するように、センサＳは、相対する電極Ｅの中心近くに配置されるが、他の相対的位置関係を使用してもよい。
【００６４】
この実施形態のセンサＳ及び電極Ｅの構成は、距離ｄを測定するのに使用される。第１の実施形態では、電極の少なくとも１つについて２回の測定が行われ、１つは、対向するセンサＳが浮き上がっている場合（即ち、電気的な接続なし）で、もう１つは、対向するセンサＳが接地されている場合で行なわれる。第２の実施形態では、対向する電極Ｅが接地されている場合にセンサＳに対して負荷電流又は他の電流が測定される。
【００６５】
この第１の実施形態に関しては、下部電極Ｅが一例として使用されている。他の電極−センサの組み合わせに同様の測定を行ってもよい。浮き上がった状態での測定は、以下のように表わされる。
Ｂ＝Ｋ（Ａ／（Ｒ＋ｄ）＋Ｓｆｌｏａｔ／ｄ）
ここで、Ｂは、下部電極Ｅの受信電流又は負荷電流（上記の同様の式ではＳｂ）であり、Ｓｆｌｏａｔは、浮き上がった状態の厚みサンサＳによって生じた負荷を表す。Ｓｆｌｏａｔは、センサＳ及び対向する電極Ｅの相対的な大きさ及び形状の関数として決められた定数である。
【００６６】
接地されたセンサＳによる測定値は、以下のように表わされる。
Ｂａ＝Ｋ（Ａ／（Ｒ＋ｄ）＋Ｓｇｎｄ／ｄ）
ここで、Ｂａは、下部電極Ｅの受信電流又は負荷電流（上記の同様の式ではＳｂ）であり、Ｓｇｎｄは、接地された状態の厚みサンサＳによって生じた負荷を表す。Ｓｇｎｄは、同じくセンサＳ及び接地された接続部の相対的な大きさ及び形状の関数として決められた定数である。
【００６７】
電極は、スイッチ７０２を使用して、浮かせるか又は接地されたままにされる。このスイッチは、トランジスタ、マルチプレクサ、又は、上記のものなどの他のスイッチ装置を含む。
上記の式を組み合わせると、以下が得られる。
Ｂａ−Ｂ＝Ｋ（Ｓｇｎｄ／ｄ−Ｓｆｌｏａｔ／ｄ）
Ｓｆｌｏａｔは、小さいことが好ましい。例えば、センサＳは、上記で検討したように小さい面積を有し、Ｓｆｌｏａｔを測定から外すことを可能にする。そうすると、組み合わせた式は以下のようになる。
Ｂａ−Ｂ＝Ｋ（Ｓｇｎｄ／ｄ）、又は、ｄ＝Ｋ（Ｓｇｎｄ／（Ｂａ−Ｂ））
【００６８】
Ａ及びＲを計算するには、上部及び下部電極に対する測定値Ｔ及びＢを得る。センサＳを使用した追加の測定値を使用してもよい。上部及び下部電極Ｅについて解くと、
Ｔ＝Ｋ（Ａ／Ｒ）、及び、Ｒ＝Ｋ（Ａ／Ｔ）
Ｂ＝Ｋ（Ａ／（Ｒ＋ｄ））
Ａについて解くと、
Ａ＝Ｃｏｎｓｔ．*（ＴＢ／（Ｔ−Ｂ））*（Ｓｇｎｄ／（Ｂａ−Ｂ））
【００６９】
同様に、距離ｄに対する（Ｓｇｎｄ／（Ｂａ−Ｂ））を使用して、上記で検討したようにＲについて解かれる。上記の通り、Ａ及びＲを使用していかなる乗員も特長づけられ、エアバッグ又は他のシステムが制御される。Ａ又はＲに対する式における定数は実験を通じて決められ、本明細書で検討する要素のどれでも考慮することができる。
更に、距離ｄが測定されない場合の圧縮を補正するために、式にＢ-yを掛けるなどの更なる変数を使用してもよい。実験によってｙには０．４が選ばれた。好ましくは、本明細書の通り、距離が測定される。他の代替実施形態では、Ｓｆｌｏａｔは有意であると仮定され、Ａ及びＲを計算するのに使用される。
【００７０】
距離ｄを測定する第２の実施形態では、センサＳは、発振信号に接続される。センサＳの構成の１つの実施形態を図１３に示す。上記で説明したようなもの、又は、図１２に示すようなものなど、他の構成を使用してもよい。図１３は、３つの上部電極Ｅ及び２つの下部電極Ｅを示す。上部電極の反対側に設置された３つのセンサは、互いに電気的に接続されている。代替実施形態では、センサＳは、電気的に独立している。
【００７１】
センサＳは、上記の通り電極測定の間に散在して、厚みｄを測定するのに使用される。例えば、センサＳは発振信号に接続され、対向する電極Ｅは接地に接続される。電極Ｅを接地することによって、どの乗員によって引き起こされる電流の影響も最小限に抑えられる。
負荷電流が測定される。センサＳの負荷電流は、距離ｄが小さくなるにつれて大きくなる。実験的に決められた値を使用して、負荷電流は、対応する距離に合わせられる。この距離は、Ａ及びＲを求めるために、上記で検討した式で使用される。
【００７２】
同乗者検出システムの作動の１つの実施形態では、システムは、最初に５つの電極に付随する距離を測定する。負荷Ａは、電極測定値及び付随する距離の関数として各電極について計算される（例えば、付随する距離は、Ａ値に距離の平方根を掛けるなどの電極測定値の補正値として使用される）。最大及び平均のＡ値も測定される。次に、電極測定値及び付随するＡ値の関数として、各電極のＲが計算される。チャンネル０が電極のうちの３つの反対側にあるセンサに接続されて、重量が測定される。空席、ブースター座席、大人、及び、子供かどうかをチェックするなどの乗員を更に特徴づけるための様々なチェックが行われる。子供及び大人の判断に関しては、Ａｍａｘに付随する電極が特定され、可能性のある閾値を選択するのに使用される。例えば、乗員が座席の前方部分に着座している場合、座席に深く座っている場合と異なるセットの閾値が使用される。
【００７３】
１つの実施形態では、距離ｄは、相当する乗員の体重を測定するために使用される。圧縮量は、乗員によって加えられた重量を表す。この関係は、上記で検討したように実験的に決められる。乗員を特長づけるために、距離ｄ又は距離から決められた重量値が使用される。例えば、小さい距離ｄは、より体重の重い乗員を表す。
乗員を特長づけてエアバッグシステムを制御するために、体重は、Ａ及びＲ値と共に使用される。例えば、任意の乗員の大きさ及び位置などの特徴を測定するために、各変数（例えば、Ｗ、Ｒ、及び、Ａ）に閾値及び論理的な関係が適用される。重量Ｗは、乗員が大人、又は、小柄な大人／子供であるかどうかを示してもよい。
【００７４】
別の例として、これらの変数の２つ又はそれ以上の重み付き組み合わせが使用される。実験に基づいたものなど、様々な組み合わせが使用されてもよい。例えば、いかなる乗員もそれが大人、又は、小柄な大人／子供であるかどうかを判断するために、重み付き合計である１／３Ｗ＋１／３Ａｍａｘ＋１／３Ａａｖｇが閾値と比較される。子供用ブースター座席が使用されているかどうか判断するために、Ｒが論理的に使用される。
【００７５】
１つの実施形態では、距離は、負荷が座席に加えられる前と後（すなわち、乗員が座席を占める前と後）の測定値の関数として決められる。例えば、センサと電極との間のキャパシタンスは、距離の関数として線形であると仮定される。図１３のセンサ配置を使用して、センサの無負荷電圧Ｖiは、ｋ*３Ｓ／ｄ0に等しく、センサＳの負荷電流ＶLは、ｋ*３Ｓ／ｄLに等しい。ここで、ｄ0及びｄLは、それぞれ無負荷距離及び負荷距離、Ｓは、センサの反対側にある電極の有効表面積、また、ｋは定数である。ｄLを求めると、ｄL＝ｄ0（ＶL／Ｖi）となる。負荷条件下の絶縁体のこの全体の厚みを使用して、全体的なＡ値、Ｒ値、及び／又は、重量値を決めてもよい。
【００７６】
更なる実施形態では、電極アレー全体に亘る重量分布が測定されるか、又は、座席の特定区分に対する別々のＡ値、Ｒ値、又は、ｄ値が測定される。例えば、図１３のセンサ構成を使用して、距離ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５、及び、ｄ６は、それぞれの５つの電極に対応する。Ｃａｐ1-2、Ｃａｐ1-4、及び、Ｃａｐ1-6が、それぞれ、電極２、４、及び、６に付随するキャパシタンスの変化である場合、キャパシタンスの変化は電流差によって表わされることから、測定されたチャンネル１のセンサ電圧又は付随する電流ＣＨ1は、Ｃａｐ1-2＋Ｃａｐ1-4＋Ｃａｐ1-6に等しい。Ｃａｐ1-2はｋＳ（１／ｄ２−１／ｄ0）に等しく、Ｃａｐ1-4はｋＳ（１／ｄ４−１／ｄ0）に等しく、Ｃａｐ1-6はｋＳ（１／ｄ６−１／ｄ0）に等しい。Ｃａｐ1-2、Ｃａｐ1-4、及び、Ｃａｐ1-6がそれぞれのチャンネルＣＨ2、ＣＨ4、及び、ＣＨ6での電圧又は電流に等しいか又は近似すると仮定し、全チャンネル電圧ＣＨTがＣＨ2＋ＣＨ4＋ＣＨ6に等しいと定義すると、ｄ２は、（ＣＨT*ｄ0）／（ＣＨT＋ｍ*ＣＨ1*ＣＨ2*ｄ0）に等しく、ｄ４は（ＣＨT*ｄ0）／（ＣＨT＋ｍ*ＣＨ1*ＣＨ4*ｄ0）に等しく、ｄ６は（ＣＨT*ｄ0）／（ＣＨT＋ｍ*ＣＨ1*ＣＨ6*ｄ0）に等しい。ここで、ｍは定数である。ｄ３とｄ５は、隣接する電極に付随する距離の平均であると仮定される。Ａ値及びＲ値も同様に各区分について別々に測定することができる。
【００７７】
座席の区分に対する別々のＡ値、Ｒ値、及び／又は、ｄ値は、負荷を特長づけるために使用される。例えば、これらの値は、どの閾値又はアルゴリズムが適用されるかを判断し、乗員の分布を指定し、最大値、最小値、又は、平均値を計算し、乗員の特徴化のための比較を可能にし、他の値や他の使用を補正するために使用される。距離分布の関数としての重量分布を使用して、乗員を更に特徴づけてもよい。
【００７８】
本発明は、上記で与えられる実施形態に限定されない。例えば、発振器から出力される信号の周波数は、検出される物体によっては、１２０キロヘルツ以外でも可能である。それに加えて、信号の電圧振幅は、５ボルトから１２ボルトの範囲外とすることができ、出力波形は、正弦波以外の波形とすることができる。電極は、ルーフライナの中、床の上、座席背部分の中、ダッシュボードの上、及び／又は、後部座席の前の座席の上など、同乗者着座区域近傍の異なる位置に配置してもよい。本システムは、前部衝撃エアバッグ、側面衝撃エアバッグ、座席ベルト制御装置、温度制御装置、及び、車両の他の電気装置を含む、多くの異なるシステムの１つ又はそれ以上と共に作動するように使用することができる。負荷電流、受信電流、又は、その組み合わせを問わず、測定値は、同乗者を分類するために様々なアルゴリズムのいずれかと共に使用してもよい。本システムは、使用者の特性に基づいて装置を制御する病院ベッドなどの他の用途にも使用し得る。電極の２つを超える層を使用してもよい。
様々な実施形態が本明細書で説明されたが、添付請求項及びその同等形態によって規定される本発明の範囲を逸脱することなく、変更及び修正が為される場合がある。
【図面の簡単な説明】
【図１（ａ）】  電界伝送を利用する同乗者検出システムの基本作動を示し、２つの電極の間の乱れていない電界分布を示す図である。
【図１（ｂ）】  電界伝送を利用する同乗者検出システムの基本作動を示し、２つの電極の間に身体が存在する時の電界分布を示す図である。
【図２】  本発明の第１の実施形態による同乗者検出システムの座席を示す全体図である。
【図３】  同乗者検出システムの１つの実施形態を示すブロック図である。
【図４】  図３の同乗者検出システムを示す簡素化した回路図である。
【図５】  同乗者検出システムの好ましい実施形態を示すブロック図である。
【図６Ａ】  電極の１つの好ましい配置を示す上面図である。
【図６Ｂ】  電極の１つの好ましい配置を示す側面図である。
【図７】  同乗者を検出する１つの好ましい方法を表す流れ図である。
【図８】  同乗者を分類する１つの好ましい方法を表す流れ図である。
【図９】  同乗者検出システムの別の実施形態を示すブロック図である。
【図１０】  同乗者検出システムの更に別の実施形態を示すブロック図である。
【図１１】  負荷に対して位置決めされる電極層を図式的に表す図である。
【図１２】  電極の配置の１つの実施形態を図式的に表す図である。
【図１３】  電極の配置の別の実施形態を図式的に表す図である。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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