(57)【要約】  容量センサ装置（５０）は容量アンテナ電極として働く少なくとも一つの電気加熱部材（２４、２６）に接続されるよう構成されている。容量センサ装置（５０）は、加熱電流供給部（３２）と電気加熱部材（２６）間を接続するコモンモードチョーク（５２）、電気加熱部材（２６）と対向電極間の電気複素インピーダンスを決定するよう構成された容量感知回路（５８）、電気加熱部材（２６）を通過する電流を表わす電圧を提供するための電気測定シャント（６２）、及び加熱電流供給部（３２）に電気的に並列接続された遠隔制御可能な直流電源（６４）を包含している。遠隔制御可能な直流電源（６４）は、遠隔制御信号の受領時に、所定の電荷量を持った電気パルスを少なくとも一つの電気加熱部材（２４、２６）に提供するよう構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの電気加熱部材（２４、２６）と少なくとも一つの電気加熱部材（２４、２６）に電力を提供するための加熱電流供給部（３２）に接続されるように構成され、少なくとも一つの電気加熱部材（２６）が容量アンテナ電極として働く容量センサ装置（５０）であって、
第１及び第２の誘導的に結合された巻線（５４、５６）を有し、第１の巻線（５４）は、加熱電流供給部（３２）の第１の出力端子（３４）及び電気加熱部材（２６）の第１の端子（２８）の間に接続されるように構成されており、かつ第２の巻線（５６）は、電気加熱部材（２６）の第２の端子（３０）と加熱電流供給部（３２）の第２の出力端子（３６）の間に接続されるように構成されている、コモンモードチョーク（５２）と、
測定ノード（６０）を経て少なくとも一つの電気加熱部材（２６）中に周期的な測定信号を注入し、かつ注入された測定信号に応じて、少なくとも一つの電気加熱部材（２６）と対向電極間の電気的複素インピーダンスを決定するのに用い得る、測定ノード（６０）のところの電気量を測定するよう構成された容量感知回路（５８）と、
少なくとも一つの電気加熱部材（２６）を通過する電流を表す電圧を提供するため、少なくとも一つの電気加熱部材（２６）に電気的に直列接続された電気測定シャント（６２）、及び
加熱電流供給部（３２）に電気的に並列接続可能で、遠隔制御可能な直流電源（６４）、を包含し、
遠隔制御可能な直流電源（６４）は、キャパシタ（６８）の二つの異なる充電状態間での移行中の遠隔制御信号の受領時に、所定の電荷量を持った電気パルスを少なくとも一つの電気加熱部材（２４、２６）に提供するように構成されているキャパシタ（６８）を含む、容量センサ装置 （５０）。
【請求項２】
遠隔制御可能な直流電源（６４）がさらに、所定のパルス持続時間中において所定の電荷量を一様に提供するよう構成されている、請求項１に記載された容量センサ装置（５０）。
【請求項３】
コモンモードチョーク（５２）の誘導的に結合された巻線（５４、５６）の一方が電気測定シャント（６２）として働く、請求項１又は２に記載された容量センサ装置（５０）。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載された容量センサ装置（５０）、及び遠隔制御可能な直流電源（６４）を遠隔制御するよう構成されたマイクロコントローラ（３８）、
を包含する容量測定システム（２２）。
【請求項５】
マイクロコントローラ（３８）が、電気測定シャント（６２）の両端電圧を決定するため、電気測定シャント（６２）に電気的に接続された入力ポートを有する少なくとも一つのアナログ−デジタルコンバータ（４６）を含む、請求項４に記載された容量測定システム（２２）。
【請求項６】
シート、とくに車両着座を検知するための着座検知システム（２０）であって、
請求項４又は５に記載された容量測定システム（２２）、
シートのクッション又は背もたれを形成する部分に配置され、かつ容量アンテナ電極として採用可能な少なくとも一つの電気加熱部材（２６）、及び
少なくとも一つの電気加熱部材（２６）に電力を提供するための加熱電流供給部（３２）、
を包含する、着座検知システム（２０）。
【請求項７】
少なくとも一つの電気加熱部材（２６）の機能試験に関する、請求項４又は５に記載された容量測定システム（２２）の動作方法であって、
少なくとも所定の電荷量を持った電気パルスを少なくとも一つの電気加熱部材（２６）に提供できるようにするため、遠隔制御可能な直流電源（６４）に遠隔制御信号を送り、
電気測定シャント（６２）の両端電圧を決定し（８０）、
決定した電圧から得られる電気量と所定の電気量の閾値とを比較し（８２）、かつ
電気量が所定の電気量の閾値よりも少なければ、少なくとも一つの電気加熱部材（２６）が故障していることを示す信号を発生する、
各工程を包含する方法。
【請求項８】
加熱電流供給部（３２）の出力電圧を決定し（７６）、かつ
決定した出力電圧がゼロに近い所定の下側閾値より小さいか等しいとの条件を満たすとき、請求項８に記載した各工程（７８、８０、８２、８８）を実行し、又は
決定した出力電圧がゼロに近い所定の下側閾値より大きいとの条件を満たすとき、所定の閾値とは別の第２の電気量の閾値を用いて、請求項８に記載した各工程（７８、８０、８２、８８）を実行する、
先行工程を包含する請求項７に記載された方法。
【請求項９】
工程（７６）及び工程（７８、８０、８２）を実施した後、加熱電流供給部（３２）の出力電圧を再決定し（８４）、
再決定した出力電圧が公差の所定の許容誤差の範囲内において、工程（７６）で決定した出力電圧に等しいとの条件を満たすとき、工程（８８）を実施する、
工程をさらに包含する請求項８に記載された方法。
【請求項１０】
電気測定シャントの両端電圧を決定し、
請求項８に記載された工程（７８）及び（８０）を実行する先行工程を包含し、かつ
工程（８０）で決定した電気測定シャントの両端電圧と本請求項の第１の工程で決定した電気測定シャントの両端電圧の差を計算し、かつ
工程（８２）及び（８８）の実施中に、算出した差を電気量として用いる、工程を包含する請求項９に記載された方法。
【請求項１１】
工程が自動的かつ周期的に実行される、請求項７から１０のいずれか一つに記載された方法。
【請求項１２】
請求項７から１１のいずれか一つに記載された方法の実施を制御するためのソフトウエアモジュール（４８）であって、
実行すべき方法の工程（７６から９０）をソフトウエアモジュール（４８）のプログラムコードに変換し、プログラムコードは容量測定システム（２２）のデジタルデータメモリユニット（４２）又は別の制御ユニットに実装可能であり、かつ容量測定システム（２２）のプロセッサユニット（４０）又は別の制御ユニットによって実施可能である、ソフトウエアモジュール（４８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、例えばシート（座席）に座った人の有無（着座検知）、又は自動車のハンドルに触れた手の有無（ハンドルを握っているか離しているかの検知）のための容量検知に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、アンテナ電極として加熱部材（heating member）を用いた容量センサ装置（capacitive sensor device）、及びシート、とくにその容量センサ装置を包含した車両の着座状態検知のための着座検知システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
容量センサ及び容量センサを採用した容量測定及び／又は検知システムには広範な応用例が有り、就中アンテナ電極の近傍の伝導体（conductive body）の存在及び／又は位置の検知に用いられている。ここで使用する用語“容量センサ”は、電界印加時に感知されるもの（人、人体の一部、ペット、対象物など）の影響で信号を発生するセンサを指す。容量センサは、概してセンサの作動中に、発振する電気信号が印加され、その際、アンテナ電極に近接した空間領域に電界（electric field）を放射する少なくとも一つのアンテナ電極を包含する。センサは、電界上にある対象物や生物の影響を検知する−放射アンテナ電極と同じか又は相違する−少なくとも一つの感知用電極（sensing electrode）を包含している。
【０００４】
異なる容量感知機構は、例えば、IEEE Computer Graphics and Applicationsで発行されたJ. R. Smith外によるタイトル“Electric Field Sensing for Graphical Interface”18(3),54-60, 1998の技術論文で説明されている。この論文は、非接触で３次元位置測定を行うため、かつ、より具体的には、３次元位置入力をコンピュータに提供する目的で、人間の手の位置を感知するために使用する電界感知の概念を説明している。容量感知の一般的な概念の枠内で様々な考え得る電流通路（electric current pathways）に対応した、著者が“ローディングモード”、“シャントモード”及び“送信モード（transmit mode）”と呼ぶ別個の機構を明確に区分している。
“ローディングモード”では、発振電圧信号（oscillating voltage signal）が送信電極（transmit electrode）に印加されて接地に向けた発振電界を生成する。感知対象物は、送信電極と接地間の容量（capacitance）を変化させる。
代替的に“結合（coupling）モード”と呼ぶ“シャントモード”では、発振電圧信号が送信電極に印加されて、受信電極（receiving electrode）に向けた電界を生成し、かつ受信電極に誘起された変位電流を測定する。測定された変位電流は被感知体（body being sensed）によって決まる。
“送信モード”では、送信電極がユーザの体に当接されており、したがって送信電極は、電気的な直接接続によるか又は容量結合を介するかのいずれかで、受信機に対する送信機（transmitter）になる。
【０００５】
容量結合強度は、例えばアンテナ電極に交流電圧信号を印加すること、及びアンテナ電極から接地（ローディングモード）又は第２のアンテナ電極（結合モード）に流れ込む電流を測定することで決定される。この電流は、感知電極に接続されかつ感知電極に流入する電流をその電流に比例する電圧に変換するトランスインピーダンス増幅器によって測定される。
【０００６】
アンテナ電極としての加熱部材を使用する容量センサは、特許文献によって知られている。その容量センサの複素インピーダンスを決定するための容量測定回路は、コモンモードチョークを含んでいる。コモンモードチョークは、通常共通のフェライトコアの周りに同じ巻数を持った少なくとも二つのワイヤー巻線を含んでいる。この少なくとも二つのワイヤー巻線は、コモンモードチョーク巻線を通って反対方向に流れる差動モード電流に対する単純なワイヤー（simple wires）として働く。
コモンモードチョーク巻線を通して同じ方向に流れるコモンモード電流に対しては、少なくとも二つのワイヤー巻線が大きなインピーダンスを有するインダクタとして働く。この理由から、コモンモードチョーク（ＣＭＣ）は、加熱部材を加熱電流供給部からＡＣ−デカップリング（減結合）するのに採用されることが多い。
【０００７】
このことは、例えば、アンテナ電極としてシート加熱部材１２を用いた車両シート用の容量式着座感知システムを説明している特許出願ＵＳ ２０１１／０１４８６４８ Ａ１に例示されている。図１は、この従来技術の一例を概略的に示している。電源２は、ヒータ、例えばシートのヒータ制御ユニット用の電源を示している。
電子制御モジュール（ＥＣＭ）１は、容量測定回路として構成されている。それはコモンモードチョーク５、ＡＣ電源９、及びキャパシタ６、７及び８を包含している。キャパシタ８は、ＡＣ電源９で発生したＡＣ電圧をノード１１に結合する。加熱部材１２は接地方向に複素インピーダンス１３を有している。
複素インピーダンス１３は、車両シートの着座状態に応じた抵抗成分と共に容量成分を含んでいる。したがって、複素インピーダンス１３は、以下“未知インピーダンス”又は“被決定インピーダンス”とも言う。
キャパシタ８は、未知インピーダンス１３と共に分圧器を構成している。ノード１１と回路接地１０間の複素電圧 Ｕｍｅａｓは、未知複素インピーダンス１３を計算するために使用できる。コモンモードチョーク５は、その大きなインピーダンスによりＡＣ接地からノード１１のＡＣ電圧をデカップルする。
加熱部材１２は、電源２から供給されるＤＣ電流の通過と容量測定回路によるＡＣ電圧で同時に駆動される。キャパシタ６と７により、シートのヒータのＤＣ電源に接続されたコモンモードチョーク５側に、既定のＡＣ接地の出現が保証される。
接地３は基準接地である。コモンモードチョーク５の接続には５．１から５．４の番号が付されており、接続５．１は第１巻線を電源２の高電位側に接続し、接続５．２は、第１巻線を加熱部材１２の高電位側に接続し、接続５．３は、第２巻線を加熱部材１２の低電位側に接続し、接続５．４は第２巻線を電源２の低電位側に接続する。抵抗４は、電源２の低電位側とコモンモードチョーク５の第４接続５．４間の巻線の巻線抵抗を表わしている。
【０００８】
本発明は、容量アンテナ電極として電気加熱部材を使用し、かつ電気加熱部材と加熱電流供給部とを相互接続するために設けたコモンモードチョークを包含する容量センサ装置に関するものである。
【０００９】
電気加熱部材はとくに、シート例えば車両シート又は車両ハンドルの部分を構成する。
【００１０】
容量アンテナ電極として電気加熱部材を使用する容量センサ装置に対しては、電位遮断について電気加熱部材をチェックすることが必須である。電気加熱部材が遮断されていれば、それはもはや容量アンテナ電極としての機能を正確に果たすことはない。
【００１１】
１以上の追加ヒータ、例えば背もたれヒータがヒータＥＣＵに並列接続されている場合は、ＤＣ電流をヒータに注入しかつヒータでの電圧降下を測定する単純な解決策は採り得ない、その理由は並行な背もたれヒータがシートヒータの遮断を隠すためである。電気加熱部材の機能試験を行うための他の従来の方法もまた適用不可能である。例えば、コモンモードチョークを経て電気加熱部材を介して通常の測定高周波（high measurement frequencies）電流を注入することは、必要とされる防護からみて実用的ではない。加熱電流パルスを提供するために加熱電流供給部を制御する、別の従来の方法は、加熱電流供給部（又は加熱電流供給部を制御するために設けた制御ユニット）が低電圧であるか故障モード（fault mode）であるか、又は制御ユニットへの通信が常時利用可能でないときは、利用可能な選択肢ではない。
【本発明の目的】
【００１２】
したがって、本発明の目的は、容量アンテナ電極として作用する電気加熱部材の診断を自動的に行うことができる容量センサ装置を提供することである。
【発明の概要】
【００１３】
本発明の一形態において、その目的は、少なくとも一つの電気加熱部材に接続され、かつ電力を少なくとも一つの電気加熱部材に提供するために加熱電流供給部に接続されるように構成された容量センサ装置によって達成される。少なくとも一つの電気加熱部材は容量アンテナ電極として働くように構成されている。
【００１４】
この出願において使用される“構成され”の用語は、具体的にとくにプログラムされ、設計され、備えられ、配置され、であると解すべきである。
【００１５】
この容量センサ装置は、コモンモードチョーク、容量感知回路、電気測定シャント及び遠隔制御可能な直流電源（source of direct current）を包含している。
【００１６】
コモンモードチョークは第１及び第２の誘導的に結合された巻線（inductively coupled windings）を有している。第１の巻線は加熱電流供給部の第１の端子及び電気加熱部材の第１の端子の間に接続されるように構成されている。第２の巻線は、電気加熱部材の第２の端子と加熱電流供給部の第２の端子の間に接続されるように構成されている。
【００１７】
容量感知回路は、測定ノードを経て少なくとも一つの電気加熱部材中に周期的な測定信号を注入し、かつ注入された測定信号に応じて、少なくとも一つの電気加熱部材と対向電極間の電気的複素インピーダンスを決定するのに用い得る、測定ノードのところの電気量を測定するように構成されている。
【００１８】
電気測定シャントが、少なくとも一つの電気加熱部材を通過する電流を表す電圧を提供するために、少なくとも一つの電気加熱部材に電気的に直列接続されている。
【００１９】
遠隔制御可能な直流電源は加熱電流供給部に電気的に並列接続可能である。遠隔制御可能な直流電源は、遠隔制御信号の受領時に、所定の電荷量を持った電気パルスを少なくとも一つの電気加熱部材に提供するよう構成されている。
【００２０】
電気パルスは、影響を与えない仕方で、コモンモードチョークによって差動モード電流として扱われる。電気測定シャントは電流モニターとして働く。容量感知装置は、殆どの場合その動作中いつでも、電気パルスに応じて電気測定シャントにより提供される電圧、及び電気測定シャントのその電圧又はその電圧から得られる電気量と少なくとも一つの所定の基準とを比較することで提供される電圧に基づいて、少なくとも一つの電気加熱部材の機能の完全性を評価することに備えたものである。例えば、電気加熱部材が完全無欠のものとして評価するための一つの基準は、所定の最小レベルの電流が検知されなければならないというものである。
【００２１】
本発明は、とくにシート、とくに車両のシートの少なくとも一つの電気加熱部材に対して有利に適用可能であるが、本発明は、ハンドルの電気加熱部材などの他の目的に適用できることも理解されたい。
【００２２】
この出願で使用する用語“車両”は、とくに乗用車、トラック及びバスを含むと解すべきである。用語“第１”、“第２”などは、この出願中では単に峻別のために使用されており、いかなる意味においても順番を示し又は予測すること或いは優先度を意味するものではない。
【００２３】
周期的な測定信号は、とくに交流測定信号である。
【００２４】
好ましくは、容量感知回路は、少なくとも一つの電気加熱部材と接地電位で形成される対向電極間の電気的複素インピーダンスを決定するように構成されている；即ち、容量アンテナ電極として働く少なくとも一つの電気加熱部材は、ローディングモードで作動される。この種の容量検知回路は当分野で知られており、従ってここではこれ以上詳細に説明することを要しない。
【００２５】
本発明によれば、遠隔制御可能な直流電源は、キャパシタの二つの異なる充電状態間での移行中に所定の電荷量を提供するように構成されている。とくに、提供される所定の電荷量は、キャパシタの容量とキャパシタの二つの異なる充電状態の電圧差の積である。
このようにして、殆ど部品を必要としない直流電源が提供可能であり、従ってとくにコスト効率がよい。充電されたキャパシタは、有利にも電源から有意なピーク電流を引き込むことなく高電流パルス（high current pulse）を発生できる。
【００２６】
容量センサ装置の一部の実施形態においては、遠隔制御可能な直流電源は、さらに所定のパルス持続時間（又はパルス幅；pulse duration）中において所定の電荷量を一様に提供するように構成された電流供給部（current supply）を含んでいる。とくに、提供される所定の電荷は電流の大きさとパルス持続時間の積である。それにより、電気パルス持続時間中において殆どいつでも、少なくとも一つの電気加熱部材を通して流れる電流を表す電圧を評価することができ、それによって、電圧評価に関する要件を緩和することができる。
【００２７】
容量センサ装置の一部の実施形態においては、コモンモードチョークの誘導的に結合された巻線の一方は電気測定シャントとして働く。このようにして、電気測定シャントのための余計な手間を省くことができる。また、予備の電気測定シャントのところで発生する電力損失をなくすことができる。
【００２８】
本発明の目的は、ここに開示する容量センサ装置及び遠隔制御可能な直流電源を遠隔制御するように構成されたマイクロコントローラを包含する容量測定システムによっても達成される。容量センサ装置に関して説明した利点は、全て上記容量測定システムにも適用される。
【００２９】
好ましくは、マイクロコントローラは、プロセッサユニット、デジタルデータメモリユニット、マイクロコントローラシステムクロック及び例えば、遠隔制御可能な直流電源を遠隔制御するための、複数のパルス幅変調ユニットで形成された少なくとも一つの制御出力部を含んでいる。この装備されたマイクロコントローラは、多くの種類が経済的な価格で市販されている。このようにして、ここで説明する容量センサ装置を採用した自動化された測定手順が実施可能となっている。
【００３０】
マイクロコントローラが、さらに電気測定シャントの両端電圧を決定するための、電気測定シャントに電気的に接続された入力ポートを有する少なくとも一つのアナログ−デジタルコンバータを含んでいるのであれば、容量測定システムのためのとくに簡単でかつコスト効果のある解決が可能である。それによって、迅速かつ無攪乱のデジタル信号処理を容易に行うことができる。
【００３１】
本発明の目的は、シート、とくに車両着座を検知するための着座検知システムによっても、説明した全ての利点を備えて達成可能である。この着座検知システムは、開示した容量測定システム、シートのクッション又は背もたれを形成する部分に配置され、かつ容量アンテナ電極として採用可能な少なくとも一つの電気加熱部材、及び少なくとも一つの電気加熱部材に電力を提供するための加熱電流供給部を包含している。
【００３２】
本発明の別の形態においては、少なくとも一つの電気加熱部材の機能試験に関する開示された容量測定システムの動作方法が提供される。その方法は、
ａ）少なくとも一つの電気加熱部材に、少なくとも所定の電荷量を持った電気パルスを提供できるようにするため、遠隔制御可能な直流電源に遠隔制御信号を送り、
ｂ）電気測定シャントの両端電圧を決定し、かつ
ｃ）決定した電圧から得られる電気量（electric quantity）と所定の電気量の閾値を比較する、
各工程を包含する。
【００３３】
その電気量が所定の電気量の閾値よりも少なければ、工程（ｄ）において、少なくとも一つの電気加熱部材が故障していることを表す信号を発生する。このようにして、少なくとも一つの電気加熱部材の機能が、容量測定システム内における容量センサ装置の殆どどの動作時点でも試験可能である。
【００３４】
一部の実施形態においては、電気量は決定した電圧に等しいものとすることができる。他の実施形態においては、電気量は、例えば、電気パルスの持続時間の少なくとも一部に亘る決定した電圧の時間積分とすることができる。この時間積分は、電気パルスの持続時間の一部において少なくとも一つの電気加熱部材を通って流れる電荷に比例する。決定した電圧から得られる他の電気量の使用も意図されている。
【００３５】
一部の実施形態においては、この方法は加熱電流供給部の出力電圧を決定する先行工程を含む。加熱電流供給部の決定した出力電圧は、少なくとも一つの加熱部材が加熱電流供給部による電力の提供を受けているか否かの情報を提供する。
【００３６】
決定した出力電圧がゼロに近い所定の下側閾値よりも小さいか又は等しいとの条件を満たしていれば、少なくとも一つの加熱部材には加熱電流供給部から電力が提供されていない。この場合、以上で開示した方法の工程（ａ）から（ｄ）が変更なしに実施される。
【００３７】
決定した出力電圧が、ゼロに近い所定の下側閾値より大きいとの条件を満たしていれば、少なくとも一つの加熱部材は加熱電流供給部から電力が提供されている。この場合、既に加熱電流が存在しており、かつ加熱電流による電気測定シャントの両端電圧の降下をヒータの完全性チェックに使用する。
考え得る実施形態において、所定の電気量の閾値がそれとは別の第２の所定の電気量の閾値で置き換えられた状態で、少なくとも一つの加熱部材が加熱電流供給部により駆動されるときは、以上で開示した方法の工程（ａ）から（ｄ）もまた実施される。
第２の所定の閾値は、加熱電流供給部により提供される電力と遠隔制御可能な直流電源の電気パルスとの重ね合わせを考慮したものである。加熱電流供給部により提供される加熱電流の貢献はこの測定により明らかになる。
【００３８】
このようにして、少なくとも一つの電気加熱部材の機能試験を加熱電流供給部の動作状態と関係なく実施することができる。しかしながら、この場合の電流測定では加熱電流と電流パルスの重ね合わせを測定しなければならず、また電流パルスは加熱電流に比べて小さいので、電流測定のための必要な相対精度要件は、このケースを考慮しないときよりも高いものになることに留意すべきである。
【００３９】
一部の方法の実施形態は、上述の加熱電流供給部の出力電圧の決定工程と工程（ａ）から（ｃ）を実施した後、実施すべき加熱電流供給部の出力電圧の再決定の追加工程をさらに包含する。
工程（ｄ）は、再決定した出力電圧が、先行工程で決定した加熱電流供給部の出力電圧に対する公差の所定の許容誤差（margin of tolerance）の範囲内において等しいとの条件が満たされた時に実施される。この条件が満たされなければ、本方法の実施を工程 （ａ）で再開する。この条件で実施することにより、電気量に対する適切な所定の閾値が、工程 （ｃ）での電気量比較のために使用されることが保証される。
【００４０】
一部の方法の実施形態では電気測定シャントの両端電圧を決定する先行工程を更に含む。先行工程の実施後に、 開示した工程（ａ）と（ｂ）が実施される。本方法の追加工程において、工程（ｂ）において決定した電気測定シャントの両端電圧と先行工程で決定した電気測定シャントの両端電圧間の差が計算される。これにより、潜在的なオフセット電圧が除去できる。次に、算出した差は本方法の工程（ｃ）及び条件工程（ｄ）を実施するための電気量として使用される。
【００４１】
好ましい実施形態においては、本方法の工程が自動的かつ周期的に実行される。好ましくは、各工程は容量測定システムのマイクロコントローラで実行される。
【００４２】
加熱電流供給部の決定した出力電圧がゼロに近い所定の下側閾値よりも大きければ、開示する本方法がその方法の工程（ｂ）から（ｄ）を実施することで、通常の仕方における少なくとも一つの電気加熱部材を機能的に試験するためのオプションを排除したり邪魔したりすることがないことを、当業者は容易に理解するであろう。
【００４３】
本発明のさらに他の形態では、本方法の実施を制御するためのソフトウエアモジュールが設けられる。
【００４４】
実行すべき方法の工程は、ソフトウエアモジュールのプログラムコードに変換される。プログラムコードは、着座検知システムのデジタルデータメモリユニットに実装可能であり、かつ着座検知システムのプロセッサユニットによって実施可能である。好ましくは、デジタルデータメモリユニット及び／又はプロセッサユニットは、容量測定システムのデジタルデータメモリユニット及び／又は処理ユニットであり得る。プロセッサユニットは、代替的又は補完的には、とくに少なくともこの方法の工程の一部を実行するように課せられた別のプロセッサユニットでもよい。
【００４５】
ソフトウエアモジュールは、この方法の堅牢性がありかつ信頼し得る実行を可能にし、かつ本方法の工程の迅速な変更に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本発明の細部及び利点は、添付図面を参照する非限定的な実施形態についての以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【図１】従来の着座検知システムのレイアウトである。
【図２】本発明による容量センサ装置を包含する着座検知システムの実施形態のレイアウトを示す。
【図３】本発明による方法の実施形態のフロー図である。
【図４】本発明による方法の別の実施形態のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図２は、本発明による容量センサ装置５０を備えた容量測定システム２２を包含する着座検知システム２０の実施形態のレイアウトを示す。
【００４８】
着座検知システム２０は、とくに乗用車の車両シートにおいて、着座を検知するよう構成され、かつ容量測定システム２２、車両シートの背もたれに配置された第１の電気加熱部材２４及び車両シートのシートクッション形成部分に配置された第２の加熱部材２６を含んでいる。第２の電気加熱部材２６は容量アンテナ電極として採用されている。
また、着座検知システム２０は、電力を電気加熱部材２４、２６に提供するための電子制御ユニットとして設計された加熱電流供給部３２を包含している。加熱電流供給部３２は、動作状態において第１の出力端子３４と第２の出力端子３６間に提供される電力を周期的にオン・オフして切り替え、シート加熱部材２４、２６に供給される電気加熱電力をパルス幅変調方式に応じて制御するように構成されている。典型的な切替周波数は、例えば２５ Ｈｚである。
【００４９】
容量センサ装置５０は、電気加熱部材２４、２６及び加熱電流供給部３２に電気的に接続されている。第２の電気加熱部材２６は容量センサ装置５０に対する容量アンテナ電極となる。容量センサ装置５０は、第１及び第２の誘導的に結合された巻線５４、５６を備えたコモンモードチョーク５２を含む。
第１巻線５４は、加熱電流供給部３２の第１の出力端子３４及び第２の電気加熱部材２６の第１の端子２８の間に電気的に接続されている。第２の巻線５６は、第２の電気加熱部材２６の第２の端子３０及び加熱電流供給部３２の第２の出力端子３６の間に電気的に接続されている。第１の電気加熱部材２４は、加熱電流供給部３２の第１の出力端子３４及び第２の出力端子３６に電気的に直接接続されている。
【００５０】
容量センサ装置５０は、周期的な交流測定信号を測定ノード６０を経て第２の電気加熱部材２６に注入するよう構成された容量感知回路５８をさらに含んでいる。測定ノード６０は、コモンモードチョーク５２と第２の電気加熱部材２６の第２の端子３０間の電気的接続部に配置されている。
容量感知回路５８は、測定ノード６０のところの複素電圧を、注入した測定信号に応答して測定し、かつこれを基準電圧に用いて、測定ノード６０のところの複素電圧を測定するように構成されている。容量感知回路５８は、この測定された複素電圧から、第２の電気加熱部材２６と接地電位の対向電極を構成する車両のシャシ間の電気的複素インピーダンスを決定するように構成されている。このようにして、第２の電気加熱部材２６と容量感知回路５８は、ローディングモードで作動するように構成されている。
【００５１】
説明した構成により、コモンモードチョーク５２は、第１の電気加熱部材２４及び加熱電流供給部３２から容量感知回路５８をＡＣ−デカップルする。
【００５２】
また、容量センサ装置５０は、第２の電気加熱部材２６を通過する電流を表す電圧を提供するため、第２の電気加熱部材２６に電気的に直列接続された電気測定シャント６２を包含する。電気測定シャント６２はコモンモードチョーク５２と加熱電流供給部３２の第２の出力端子３６間に配置されている。
【００５３】
遠隔制御可能な直流（ＤＣ）電源６４は、容量センサ装置５０の一部を形成する。ＤＣ電源６４は、加熱電流供給部３２の第１の出力端子３４と第２の出力端子３６に電気的に並列接続されている。遠隔制御可能なＤＣ電源６４は、ＤＣ電源６６、キャパシタ６８、抵抗７０及び切替状態が常に互いに反対である二つの結合された遠隔制御可能なスイッチ７２、７４を含む。第１のスイッチ７２が閉じる（かつ第２のスイッチ７４が開く）と、キャパシタ６８は抵抗７０を経てＤＣ電源６６によって充電される。第１のスイッチ７２が開く（かつ第２のスイッチ７４が閉じる）と、キャパシタ６８は、コモンモードチョーク５２の第１の巻線５４、第２の電気加熱部材２６、コモンモードチョーク５２の第２の巻線５６及び電気測定シャント６２を通って流れる電流パルスを供給する。ただし、完全を期するために言えば、キャパシタ６８もまた第１の電気加熱部材２４にパルス電流の一部を供給するが、この事実は以後の考察には関係がない。
したがって、電流パルスの選択された継続時間中に遠隔制御信号を受信すると、遠隔制御可能なＤＣ電源６４は、電気加熱部材２４、２６に所定の電荷量を持った電流パルスを提供するように構成されている。電荷の流動量は、キャパシタ６８の容量と電流パルスの始点と終点、即ちキャパシタ６８の二つの異なる充電状態間での移行中の容量の電圧差との積によって得られる。
【００５４】
容量測定システム２２は、さらにマイクロコントローラ３８を包含する。マイクロコントローラ３８は、プロセッサユニット４０、プロセッサユニット４０がデータアクセスを有するデジタルデータメモリユニット４２、及びプロセッサユニット４０の一部を構成するマイクロコントローラシステムクロックを包含する。マイクロコントローラ３８は、遠隔制御可能なＤＣ電源６４を遠隔制御するよう構成されている。この目的のため、マイクロコントローラ３８は、相互に独立したパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を提供できる複数のパルス幅変調ユニットとして形成された制御出力部４４を備えている。
【００５５】
また、マイクロコントローラ３８は、複数のアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣｓ）４６を含んでいる。二つのＡＤＣｓの入力線は、異なる増幅構成における電気測定シャント６２の両端電圧を決定するため、電気測定シャント６２の端部に電気的に接続されている。他のＡＤＣｓもまた加熱電流供給部３２の出力電圧を決定するため、加熱電流供給部３２の第１の出力端子３４と第２の出力端子３６に電気的に接続されている（図示せず）。
【００５６】
マイクロコントローラ３８と容量感知回路５８間の（図２の二重線で示された）制御リンクはデータの伝送と制御を可能にする。
【００５７】
以下、着座検知システム２０の動作方法を、図２に従って第２の電気加熱部材２６の機能試験に関して説明する。この方法のフロー図は図３にある。着座検知システム２０の動作準備中、関連する全てのユニット及び装置は動作状態にありかつ図２に示すように構成されている。
【００５８】
この方法を自動的かつ周期的かつ制御する仕方で実行できるように、マイクロコントローラ３８はソフトウエアモジュール４８（図２）を包含する。実行する方法の工程は、ソフトウエアモジュール４８のプログラムコードに変換される。プログラムコートはマイクロコントローラ３８のデジタルデータメモリユニット４２に実装され、かつマイクロコントローラ３８のプロセッサユニット４０によって実行可能である。
【００５９】
ここで図３を参照すると、この方法の第１の工程７６において、加熱電流供給部３２の出力電圧はマイクロコントローラ３８のＡＤＣｓ４６によって決定される。その後、フロー図における分岐が生じる。
【００６０】
加熱電流供給部３２の決定された出力電圧が、ゼロに近い、即ち１．０ Ｖの所定の下側閾値よりも小さいか等しければ、即ち、加熱部材２４、２６が加熱電流供給部３２によって駆動されない状態であれば、マイクロコントローラ３８は、次の工程７８において、遠隔制御可能なＤＣ電源６４に遠隔制御信号を送ることで、電気加熱部材２４、２６に所定の電荷量を持った電気パルスの提供が可能になる。
ここで述べる全ての所定の閾値及び公差値はマイクロコントローラ３８のデジタルデータメモリユニット４２にあり、かつプロセッサユニット４０により容易に検索可能である。
【００６１】
次の工程８０において、電気測定シャント６２の両端電圧は、複数の電圧測定が電気パルスの持続時間中に実行されるように、周期的な手法でＡＤＣｓ４６を介してマイクロコントローラ３８によって決定され、かつ、決定された電圧の時間積分値は、プロセッサユニット４０によって決定された電圧から得られる電気量として計算される。それから次の工程８２において、その電気量は所定の電気量の閾値と比較される。本方法のオプション工程８４（オプション工程は図３のフロー図において破線で示されている）として、加熱電流供給部３２の出力電圧が再決定され、それから他の工程８６において前以て決定された出力電圧と比較される。再決定された出力電圧が、公差の所定の±２０％の許容差（margin）内で前以て決定された出力電圧と等しければ、次の工程が実行される。そうでなければ、本方法は遠隔制御信号を遠隔制御可能なＤＣ電源６４に送るための工程７８から再スタートする。
得られた電気量が所定の電気量の閾値よりも少なければ、第２の電気加熱部材２６が故障していることを示す故障信号が、マイクロコントローラ３８によって次の工程８８として生成される。得られた電気量が所定の電気量の閾値に等しいか又はそれよりも多ければ、本方法の工程全体を再スタートさせる。
【００６２】
工程７６で決定した加熱電流供給部３２の出力電圧が所定の下側閾値より大きければ、即ち加熱部材２４、２６が加熱電流供給部３２によって駆動される状態であれば、既に加熱電流が存在し、かつ加熱電流によって生じる電気測定シャント６２の両端電圧の降下がヒータの完全性をチェックするのに使用される。
それにより、ヒータに給電するためにＤＣ電源６４のスイッチを入れる必要がなくなり、かつ加熱部材２６の完全性試験は、工程８０、８２及び８８を直接実施することで従来の仕方で行うことができる。
【００６３】
図４に示す方法の実施形態では、加熱部材２６の完全性チェックは、その場合、工程７６で決定した加熱電流供給部３２の出力電圧は所定の下側閾値よりも大きい、即ち、加熱部材２４、２６が加熱電流供給部３２によって駆動される状態であれば、この場合もＤＣ電源を使用する。
この場合において、加熱電流供給部によって提供される電力と遠隔制御可能な直流電源の電気パルスの重ね合わせを考慮するのが好ましい。この実施形態において、マイクロコントローラ３８は、別の工程９０において、所定の電気量の閾値をこの所定の閾値とは異なる第２の所定の閾値によって置き換えかつデジタルメモリユニット４２から検索する。それから、第２の所定の電気量の閾値を用いて工程７８からスタートして本方法の工程を実施する。
【００６４】
本発明を図面及び上記説明により図示及び説明したが、その図示及び説明は実例及び例示であって限定的なものではないと考えるべきであり；本発明は開示した実施形態に限定されない。
【００６５】
開示された実施形態とみなすべき変更例は、クレームされた発明を実施するとき、図面、開示及び添付された特許請求の範囲を検討することで当業者には理解及び実施可能である。特許請求の範囲において、用語“包含する”は、他の要素又は工程を除外するものではなく、かつ単数表示が少なくとも二つの量を表わすことを意味する複数を除外するものではない。
ある測定（複数）が互いに異なる従属請求項において記載されているとの単なる事実が、これらの組合せが利用できないということを示すものではない。請求項中の参照番号は範囲を限定するものと解すべきではない。
【符号の説明】
【００６６】
１      電気制御モジュール
２      ＤＣ電源
３      接地
４      抵抗
５      コマンドモードチョーク
６      キャパシタ
７      キャパシタ
８      キャパシタ
９      ＡＣ電源
１０    回路接地
１１    ノード
１２    シート加熱部材
１３    複素インピーダンス
２０    着座検知システム
２２    容量測定システム
２４    第１の電気加熱部材
２６    第２の電気加熱部材
２８    第１の端子
３０    第２の端子
３２    加熱電流供給部
３４    第１の出力端子
３６    第２の出力端子
３８    マイクロコントローラ
４０    プロセッサユニット
４２    デジタルデータメモリユニット
４４    制御出力部
４６    ＡＤＣ
４８    ソフトウエアモジュール
５０    容量センサ装置
５２    コモンモードチョーク
５４    第１の巻線
５６    第２の巻線
５８    容量感知回路
６０    測定ノード
６２    電気測定シャント
６４    遠隔制御可能なＤＣ電源
６６    ＤＣ電源
６８    キャパシタ
７０    抵抗
７２    第１のスイッチ
７４    第２のスイッチ
工程
７６    出力電圧を決定
７８    遠隔制御信号を送る
８０    シャントの電圧を決定
８２    電気量を比較
８４    出力電圧を再決定
８６    出力電圧を比較
８８    故障信号を生成
９０    所定の閾値を置き換え
【図１】
2020500302.tif 000003
【図２】
2020500302.tif 000004
【図３】
2020500302.tif 000005
【図４】
2020500302.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月26日(2019.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの電気加熱部材（２４、２６）と少なくとも一つの電気加熱部材（２４、２６）に電力を提供するための加熱電流供給部（３２）に接続されるように構成され、少なくとも一つの電気加熱部材（２６）が容量アンテナ電極として働く容量センサ装置（５０）であって、
第１及び第２の誘導的に結合された巻線（５４、５６）を有し、第１の巻線（５４）は、加熱電流供給部（３２）の第１の出力端子（３４）及び電気加熱部材（２６）の第１の端子（２８）の間に接続されるように構成されており、かつ第２の巻線（５６）は、電気加熱部材（２６）の第２の端子（３０）と加熱電流供給部（３２）の第２の出力端子（３６）の間に接続されるように構成されている、コモンモードチョーク（５２）と、
測定ノード（６０）を経て少なくとも一つの電気加熱部材（２６）中に周期的な測定信号を注入し、かつ注入された測定信号に応じて、少なくとも一つの電気加熱部材（２６）と対向電極間の電気的複素インピーダンスを決定するのに用い得る、測定ノード（６０）のところの電気量を測定するよう構成された容量感知回路（５８）と、
少なくとも一つの電気加熱部材（２６）を通過する電流を表す電圧を提供するため、少なくとも一つの電気加熱部材（２６）に電気的に直列接続された電気測定シャント（６２）、及び
加熱電流供給部（３２）に電気的に並列接続可能で、遠隔制御可能な直流電源（６４）、を包含し、
遠隔制御可能な直流電源（６４）は、キャパシタ（６８）の二つの異なる充電状態間での移行中の遠隔制御信号の受領時に、所定の電荷量を持った電気パルスを少なくとも一つの電気加熱部材（２４、２６）に提供するように構成されているキャパシタ（６８）を含む、容量センサ装置 （５０）。
【請求項２】
遠隔制御可能な直流電源（６４）がさらに、所定のパルス持続時間中において所定の電荷量を一様に提供するよう構成されている、請求項１に記載された容量センサ装置（５０）。
【請求項３】
コモンモードチョーク（５２）の誘導的に結合された巻線（５４、５６）の一方が電気測定シャント（６２）として働く、請求項１又は２に記載された容量センサ装置（５０）。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載された容量センサ装置（５０）、及び遠隔制御可能な直流電源（６４）を遠隔制御するよう構成されたマイクロコントローラ（３８）、
を包含する容量測定システム（２２）。
【請求項５】
マイクロコントローラ（３８）が、電気測定シャント（６２）の両端電圧を決定するため、電気測定シャント（６２）に電気的に接続された入力ポートを有する少なくとも一つのアナログ−デジタルコンバータ（４６）を含む、請求項４に記載された容量測定システム（２２）。
【請求項６】
シート、とくに車両着座を検知するための着座検知システム（２０）であって、
請求項４又は５に記載された容量測定システム（２２）、
シートのクッション又は背もたれを形成する部分に配置され、かつ容量アンテナ電極として採用可能な少なくとも一つの電気加熱部材（２６）、及び
少なくとも一つの電気加熱部材（２６）に電力を提供するための加熱電流供給部（３２）、
を包含する、着座検知システム（２０）。
【請求項７】
少なくとも一つの電気加熱部材（２６）の機能試験に関する、請求項４又は５に記載された容量測定システム（２２）の動作方法であって、
少なくとも所定の電荷量を持った電気パルスを少なくとも一つの電気加熱部材（２６）に提供できるようにするため、遠隔制御可能な直流電源（６４）に遠隔制御信号を送り（７８）、
電気測定シャント（６２）の両端電圧を決定し（８０）、
決定した電圧から得られる電気量と所定の電気量の閾値とを比較し（８２）、かつ
電気量が所定の電気量の閾値よりも少なければ、少なくとも一つの電気加熱部材（２６）が故障していることを示す信号を発生する（８８）、
各工程を包含する方法。
【請求項８】
加熱電流供給部（３２）の出力電圧を決定し（７６）、かつ
決定した出力電圧がゼロに近い所定の下側閾値より小さいか等しいとの条件を満たすとき、請求項７に記載した各工程（７８、８０、８２、８８）を実行し、又は
決定した出力電圧がゼロに近い所定の下側閾値より大きいとの条件を満たすとき、所定の閾値とは別の第２の電気量の閾値を用いて、請求項７に記載した各工程（７８、８０、８２、８８）を実行する、
先行工程を包含する請求項７に記載された方法。
【請求項９】
工程（７６）及び工程（７８、８０、８２）を実施した後、加熱電流供給部（３２）の出力電圧を再決定し（８４）、
再決定した出力電圧が公差の所定の許容誤差の範囲内において、工程（７６）で決定した出力電圧に等しいとの条件を満たすとき、工程（８８）を実施する、
工程をさらに包含する請求項８に記載された方法。
【請求項１０】
電気測定シャントの両端電圧を決定し、
請求項７に記載された工程（７８）及び（８０）を実行する先行工程を包含し、かつ
工程（８０）で決定した電気測定シャントの両端電圧と本請求項の第１の工程で決定した電気測定シャントの両端電圧の差を計算し、かつ
工程（８２）及び（８８）の実施中に、算出した差を電気量として用いる、工程を包含する請求項９に記載された方法。
【請求項１１】
工程が自動的かつ周期的に実行される、請求項７から１０のいずれか一つに記載された方法。
【請求項１２】
請求項７から１１のいずれか一つに記載された方法の実施を制御するためのソフトウエアモジュール（４８）であって、
実行すべき方法の工程（７６から９０）をソフトウエアモジュール（４８）のプログラムコードに変換し、プログラムコードは容量測定システム（２２）のデジタルデータメモリユニット（４２）又は別の制御ユニットに実装可能であり、かつ容量測定システム（２２）のプロセッサユニット（４０）又は別の制御ユニットによって実施可能である、ソフトウエアモジュール（４８）。
【国際調査報告】
2020500302.tif 000007
2020500302.tif 000008