JP2012058145A - センサの検知制御器および乗員検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジオノイズの発生を抑制し、検知に必要な最小限の電流値を確保できるセンサの検知制御器および乗員検知装置を提供する。
【解決手段】センサ１の検知制御器２は、振幅が変動する振幅信号を印加する信号印加手段２１と、故障検知と通常検知とで接続を切り替える第１切替手段２２と、振幅信号の印加時に電圧や電流の変化を検出する信号検出手段２３と、第１切替手段２２と信号検出手段２３とを制御する制御手段２４とを備える。振幅信号が伝導する経路に抵抗器Ｒ_１（インピーダンス部Ｚ_１）を接続する。抵抗器Ｒ_１の抵抗値（インピーダンス値）は、経路に印加する振幅信号が歪みなく発振可能な限界電流値以下の電流が流れ、かつ、故障検知および通常検知の双方に必要な最小電流値以上の電流が流れる範囲で設定する。この構成によれば、ラジオノイズの発生を抑制し、検知に必要な最小限の電流値を確保できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサの故障検知と通常検知とを行うためのセンサの検知制御器と、当該検知制御器を有する乗員検知装置に関する。

従来では、乗員判別、被水、故障を検出する機能を担い、静電容量式センサを用いた乗員検知装置に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。この技術によれば、故障検知時は、ガード電極（２３）を車両に接地し、電源部（８）から静電容量式センサのメイン電極（２１）に正弦波を印加する。検出される電流値や電圧値から演算部（５３）でインピーダンスを算出し、静電容量式センサに故障の有無を判定する。

特開２００８−１１１８０９号公報

しかし、静電容量式センサのメイン電極とガード電極との間が低インピーダンスである場合、電源部に接続される負荷インピーダンスが小さくなり、電源部が正弦波を歪みなく供給できる限界電流値を超える電流が回路を流れる。これにより正弦波に歪みが生じ、故障検知の際には正弦波歪みに起因したラジオノイズが発生するという問題点がある。

ラジオノイズの発生を抑制するには、低インピーダンスの静電容量式センサが回路に接続されていても、当該回路を流れる電流を抑制するべく抵抗器等を接続する方法が考えられる。ところが、回路に接続する抵抗器等の抵抗値によっては、静電容量式センサによる乗員の着座を検知するという通常検知を行う際、検出する電流値が小さすぎて着座の有無を判定できないという問題点がある。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、故障検知を行う際にはラジオノイズの発生を抑制しながらも、通常検知を行う際には検知（判定）に必要な最小限の電流値を確保できるセンサの検知制御器および乗員検知装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、電界の形成や電磁波または音波の放射によって検知を行うセンサの故障検知と通常検知とを行うため、振幅が変動する振幅信号を印加する信号印加手段と、前記故障検知と前記通常検知とで接続を切り替える第１切替手段と、前記振幅信号の印加時に電圧や電流の変化を検出する信号検出手段と、前記第１切替手段と前記信号検出手段とを制御する制御手段とを備えるセンサの検知制御器において、前記振幅信号が伝導する経路にインピーダンス部を接続し、前記インピーダンス部のインピーダンス値は、前記経路に印加する前記振幅信号が歪みなく発振可能な限界電流値以下の電流が流れ、かつ、前記故障検知および前記通常検知の双方に必要な最小電流値以上の電流が流れる範囲で設定することを特徴とする。

この構成によれば、限界電流値以下かつ最小電流値以上の電流が流れるようにインピーダンス値を設定したインピーダンス部を共通の経路に接続する。この接続によって、故障検知では経路を流れる電流を限界電流値以下に抑制するので、ラジオノイズの発生を抑制することができる。また、通常検知では経路を流れる電流が最小電流値以上になるように確保するので、センサによる検知を確実に行うことができる。

なお、「センサ」は、電界の形成や、電磁波の放射、あるいは音波の放射によって、検知が行える任意のセンサが該当する。例えば、電極板に電圧を印加して電界を形成する静電センサ（「静電容量センサ」とも呼ぶ。）、電波発振器から電波を放射する電波センサ（具体的にはレーダー等）、レーザ発振器からレーザ（電磁波）を放射するレーザセンサ、発光体から赤外線（電磁波）を放射する赤外線センサ、音源から音波（超音波を含む。）を放射する音波センサ（具体的にはソナー等）などが該当する。「故障検知」は、センサ自体に故障が発生したか否かや、振幅信号が伝導する経路が故障（例えば断線等）が発生したか否かなどを検知することを意味する。「通常検知」は、センサを用いて検出や測定等を行うための検知を意味する。「第１切替手段」は、制御手段によって接続を切り替え可能な任意の回路素子が該当する。例えば、リレー（具体的には電磁リレーや半導体リレー等）、トランジスタ（具体的にはバイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ等）、フォトカプラなどが該当する。「信号検出手段」および「制御手段」は、各々の機能を担う任意の構成が該当する。例えば、ＣＰＵ（マイコンを含む）によってソフトウェア制御を行うソフトウェア構成や、ＩＣ（ＬＳＩやゲートアレイ等を含む）やトランジスタ等の回路素子を用いてハードウェア制御を行うハードウェア構成が該当する。「インピーダンス部」は、抵抗器，コンデンサ（キャパシタ），コイル（インダクタ）などの受動素子のうちで一以上を用いて構成する。

請求項２に記載の発明は、前記振幅信号の最大電圧値をＶ_ｍとし、前記限界電流値をＩ_limとし、前記最小電流値をＩ_lowとし、前記センサにかかるインピーダンスの虚数成分をＺ_mgImとするとき、前記インピーダンス部のインピーダンス値を示すＺ_ａは式（１）で与えられる範囲であることを特徴とする。この構成によれば、故障検知では経路を流れる電流を限界電流値Ｉ_lim以下に抑制し、かつ最小電流値Ｉ_low以上を確保するので、ラジオノイズの発生を抑制しつつ故障検知が可能である。

請求項３に記載の発明は、電磁波または音波の放射によって検知を行うセンサの故障検知と通常検知とを行うため、振幅が変動する振幅信号を印加する信号印加手段と、前記故障検知と前記通常検知とで接続を切り替える第１切替手段と、前記振幅信号の印加時に電圧や電流の変化を検出する信号検出手段と、前記第１切替手段と前記信号検出手段とを制御する制御手段とを備えるセンサの検知制御器において、前記振幅信号が伝導する経路に接続されるインピーダンス部と、前記インピーダンス部の両端を短絡するショート回路（短絡回路）とで接続を切り替える第２切替手段とを有し、前記インピーダンス部のインピーダンス値は、前記経路に印加する前記振幅信号が歪みなく発振可能な限界電流値以下の電流が流れ、かつ、前記故障検知に必要な最小の検知電流値以上の電流が流れる範囲で設定し、前記制御手段は、前記故障検知において前記第２切替手段を前記インピーダンス部側に切り替え、前記通常検知において前記第２切替手段を前記ショート回路側に切り替える制御を行うことを特徴とする。

この構成によれば、第２切替手段は、故障検知ではインピーダンス部に切り替え、通常検知ではショート回路に切り替える。この切り替えにより、故障検知では経路を流れる電流を限界電流値以下に抑制し、かつ故障検知のための最小電流値以上を確保するのでラジオノイズの発生を抑制しつつ故障検知が可能である。通常検知では切り替えにより経路上にインピーダンス部が存在しなくなるため、センサによる検知には影響しない。なお、「第２切替手段」は上述した第１切替手段と同様に、制御手段によって接続を切り替え可能な任意の回路素子が該当する。第１切替手段と第２切替手段とは同じ回路素子を用いてもよく、異なる回路素子を用いてもよい。

請求項４に記載の発明は、前記振幅信号の最大電圧値をＶ_ｍとし、前記限界電流値をＩ_limとし、前記故障検知に必要な最小電流値をＩ_failとし、前記センサにかかるインピーダンスの虚数成分をＺ_mgImとするとき、前記インピーダンス部のインピーダンス値を示すＺ_ｂは式（２）で与えられる範囲であることを特徴とする。この構成によれば、故障検知では経路を流れる電流を限界電流値Ｉ_lim以下に抑制し、かつ故障検知に必要な最小電流値Ｉ_fail以上を確保するのでラジオノイズの発生を抑制しつつ故障検知が可能である。また、通常検知では切り替えにより経路上にインピーダンス部が存在しなくなるため、センサによる検知には影響しない。

請求項５に記載の発明は、前記インピーダンス部は、一以上の抵抗器を用いて構成することを特徴とする。この構成によれば、安価な抵抗器を用いて簡単に構成することができる。したがって、コストが低く抑えられ、検知制御器の製造も素早く簡単に行える。

請求項６に記載の発明は、前記センサは、二以上の電極を有し、静電容量の変化に基づいて検知を行う静電センサを用いて構成することを特徴とする。少なくとも１つの静電センサの電極に信号印加手段から検知用の信号（例えば正弦波信号）が印加され、少なくとも１つの電極が接地状態にある故障検知時において、当該静電センサのインピーダンス値が低い場合には高調波（逓倍波）が生じてラジオノイズとなる。この構成によれば、静電センサのインピーダンス値が低くても、インピーダンス部が経路を流れる電流を限界電流値Ｉ_lim以下に抑制する。よって、ラジオノイズの発生を抑制することができる。

請求項７に記載の発明は、乗員検知装置において、車両用シートの表面側に配置されて乗員の着座による静電容量の変化を検知し、前記乗員の着座を検知（および乗員を判別）するための一以上の前記センサと、請求項１から６のいずれか一項に記載のセンサの検知制御器とを有することを特徴とする。この構成によれば、センサの故障検知が容易になり、かつ、センサによる乗員の着座を確実に検知することができる。

検知制御器の第１構成例を示す模式図である。 インピーダンス値の範囲を説明するグラフ図である。 振幅信号（正弦波信号）の歪みを説明する図である。 センサから生じるラジオノイズの一例を示すグラフ図である。 検知制御器の第２構成例を示す模式図である。 検知制御器の第３構成例を示す模式図である。 検知制御器の第４構成例を示す模式図である。 乗員検知装置の構成例を示す模式図である。 検知制御器の第５構成例を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的な接続を意味する。

〔実施の形態１〕
実施の形態１は、振幅信号が伝導する経路にインピーダンス部を接続する例であって、図１〜図５を参照しながら説明する。図１には検知制御器の第１構成例を模式図で示す。具体的には、故障検知を行う接続形態を図１（Ａ）に示し、通常検知を行う接続形態を図１（Ｂ）に示す。図２にはインピーダンス値の範囲をグラフ図で示す。図３には振幅信号（正弦波信号）の歪みを示す。図４にはセンサから生じるラジオノイズの一例をグラフ図で示す。図５には検知制御器の第２構成例を模式図で示す。なお、実施の形態１では、センサに「静電センサ」を適用し、信号印加手段２１が印加する振幅信号に「正弦波信号」を適用する例を説明する。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す検知制御器２は、信号印加手段２１，第１切替手段２２，信号検出手段２３，制御手段２４，抵抗器Ｒ_１などを有する。信号印加手段２１は、センサ１の故障検知や通常検知を行う際に正弦波信号を一端側から出力し、他端側は共通電位Ｎに接続する。共通電位Ｎは検知制御器２の全体で共通する電位（すなわち車両ボディ等のような機器全体の電位）であって、接地された場合には０[Ｖ]である。正弦波信号は、検知目的に応じて所定の振幅（例えば２．５[Ｖ]中心とするピーク・ツー・ピーク幅が１．０[Ｖ]など）および所定の周波数（例えば５０〜９０[ＫＨｚ]など）が設定される。上記のセンサ１（静電センサ）は、電極板１１を検出用電極とし、電極板１１の裏面に配置される電極板１２は電極板１１に対するガード電極とする。

第１切替手段２２は、信号印加手段２１と、直列接続される抵抗器Ｒ_１およびセンサ１との間に介在して接続される。この第１切替手段２２は、制御手段２４によって個別に切り替えが制御される切替素子ＳＷ１，ＳＷ２などを有し、上記正弦波信号（電流Ｉ_１，Ｉ_２）が伝導する経路を切り替える。切替素子ＳＷ１，ＳＷ２には、例えばリレー，トランジスタ，フォトカプラ等を用いる。図１や図５等では切り替え形態を分かり易くするために、便宜的に接点スイッチを代用して示す。故障検知を行う際には、図１（Ａ）に示すように切替素子ＳＷ２を端子ｂ側に切り替える。当該端子ｂは共通電位Ｎに接続されている。通常検知を行う際には、図１（Ｂ）に示すように切替素子ＳＷ２を端子ａ側に切り替える。これらの切り替えは制御手段２４から伝達される切替信号に基づいて行われる。切替素子ＳＷ１は、後述する実施の形態３で説明するように、複数のセンサ１がある場合において故障検知や通常検知の対象となるセンサ１を選択する。

信号検出手段２３は、正弦波信号の印加時に電圧や電流の変化を検出し、故障の検知やセンサ１を用いた静電容量等の検知などを行う。具体的には、切替素子ＳＷ１の一方側端子と、切替素子ＳＷ２の端子ａとの間における電圧や電流の変化を検出する。例えば図１（Ａ）に示す故障検知では、電極板１２が共通電位Ｎに接続されるとともに、電極板１１に正弦波信号を印加することで電極板１１と電極板１２との間に電流が流れる。このとき信号検出手段２３により、電流または電圧に基づいてセンサ１のインピーダンス値を算出し、故障を検知する。図１（Ｂ）に示す通常検知では、電極板１１、１２が正弦波信号を印加することで、電極板１２は電極板１１に対してガード電極として機能する。これにより電極板１１の表面側にある対象（物体）のみを検出対象とすることができる。いま、所定の比誘電率を有する人体がセンサ１に接近すると、二点鎖線で示すコンデンサＣｈ（インピーダンスＺｈ）が電極板１１と共通電位Ｎに接続されるのと同等に作用する。よって、正弦波信号を印加して検出される電流および電圧に基づいてセンサ１および人体のインピーダンス値を算出し、目的に応じた検知（静電容量の変化やオン／オフ等）を行う。

制御手段２４は、検知制御器２の全体を司り、特に第１切替手段２２や信号検出手段２３などの作動を制御する。上述した信号検出手段２３や制御手段２４は、いずれもソフトウェア構成またはハードウェア構成をなす。

インピーダンス部Ｚ_１に相当する抵抗器Ｒ_１は、第１切替手段２２とセンサ１との間、すなわち正弦波信号が伝導する経路に接続される。抵抗器Ｒ_１のインピーダンス値（抵抗値）「Ｚ」は、以下に説明する範囲内に設定する。

まず、信号印加手段２１からセンサ１に印加する電圧Ｖ_１の電圧値を「Ｖ」とし、破線で示すように経路を流れる電流Ｉ_１の電流値を「Ｉ」とし、センサ１（静電センサ）のインピーダンス値を「Ｚ_mg」とすると、下記の式（３）が成立する。この式（３）をインピーダンス値「Ｚ」について整理すると、式（４）のようになる。なお、式（３）および式（４）のＶ，Ｉ，Ｚ_mgについては右側にフェーザ表示で示す。なお下記に示す「電極間」とは、電極板１１と電極板１２との間を意味する。

センサ１（静電センサ）のインピーダンス値「Ｚ_mg」について検討する。キャパシタンス成分が支配的である場合には、実数成分が無視できるので（Ｚ_mgRe≒０）、虚数成分（Ｚ_mgIm）のみに近似できる。さらに、抵抗器Ｒ_１のインピーダンス値「Ｚ」よりも十分に小さいと仮定すれば（｜Ｚ｜≫｜Ｚ_mg｜）、電圧・電流の位相差もほぼ０となる。したがって、抵抗器Ｒ_１のインピーダンス値（抵抗値）「Ｚ」は、下記の式（５）が成立する。

図１（Ａ）に示す故障検知において、信号印加手段２１で歪みなく正弦波信号を発振できる限界電流値を「Ｉ_lim」とする。また図１（Ｂ）に示す通常検知において、センサ１による検知（故障検知と通常検知の双方）に必要な最小電流値を「Ｉ_low」とする。これらの条件下でラジオノイズを抑制し、かつ検知性能に影響を与えない抵抗器Ｒ_１のインピーダンス値（抵抗値）「｜Ｚ_ａ｜」は、上記式（５）に示す「Ｉ_ｍ」に「Ｉ_lim」および「Ｉ_low」を代入すると、下記の式（６）で示す範囲内である。式（６）に示す各値をグラフ形式で示すと図２のようになる。図２には、縦軸を電流値とし、横軸を抵抗値としたときの関係を示す。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す抵抗器Ｒ_１を接続しない場合における正弦波信号の一例を図３（Ａ）に示す。一方、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように抵抗器Ｒ_１を接続する場合における正弦波信号の一例を図３（Ｂ）に示す。図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す正弦波信号を比較すると、明らかに図３（Ｂ）に示す正弦波信号は歪みが抑制されていることが分かる。

ここで、Ｉ_lim＝７００[μＡ]，Ｉ_low＝２５０[μＡ]，Ｖ_ｍ＝０．５[Ｖ]，Ｚ_mgIm＝２２０[Ω]の場合におけるラジオノイズの特性を図４に示す。図４には、縦軸をノイズピーク値とし、横軸を周波数とし、抵抗器Ｒ_１のインピーダンス値（抵抗値）を０[Ω]（抵抗器Ｒ_１なし），５００[Ω]，７５０[Ω]，３．０[ＫΩ]にした場合の各特性について線種を変えて示す。図中上部に示す「ｆ」，「２ｆ」，…，「９ｆ」は、正弦波信号の周波数が１００[ＫＨｚ]を基本周波数「ｆ」としたときの高調波（逓倍波）周波数を示す。すなわち、「２ｆ」は第２次高調波、「３ｆ」は第３次高調波、…、「９ｆ」は第９次高調波を示す。

ところで、式（６）を満足する抵抗器Ｒ_１のインピーダンス値（抵抗値）は、７４７[Ω]≦｜Ｚ_ａ｜≦２０１２[Ω]の範囲内である。一点鎖線で示す抵抗値の５００[Ω]では、抵抗器Ｒ_１なしに比べるとラジオノイズが低減されている。しかしながら、実線で示す抵抗値の７５０[Ω]や、太線で示す抵抗値の３．０[ＫΩ]よりは抑制率が低い。

一方、抵抗値の７５０[Ω]と３．０[ＫΩ]の特性を比較すると、ラジオノイズに大きな変化はみられない。しかしながら、太線で示す抵抗値の３．０[ＫΩ]を抵抗器Ｒ_１として接続すると、センサ１による故障検知に必要な最小電流値「Ｉ_low」の２５０[μＡ]を確保できないため、正確な検知を行えない。したがって、抵抗器Ｒ_１のインピーダンス値（抵抗値）が７４７[Ω]≦｜Ｚ_ａ｜≦２０１２[Ω]の範囲内である場合に限り、検知性能に影響を与えず、かつラジオノイズを最大限に抑制できる。なお、実線で示す抵抗値の７５０[Ω]を抵抗器Ｒ_１として接続すると、最大で１５[ｄＢ]のラジオノイズを抑制することができた。

上述した形態では、切替素子ＳＷ１の他端側と電極板１１との間に抵抗器Ｒ_１を接続する構成とした（図１（Ａ）を参照）。この構成に代えて、電流Ｉ_１が流れる経路であれば、任意の位置に接続してもよい。例えば、図示しないが切替素子ＳＷ２の端子ｃと電極板１２との間に抵抗器Ｒ_１を接続してもよく、図５に示すように複数の抵抗器Ｒ_１１，Ｒ_１２を接続してもよい。図５の接続例は図１（Ａ）に対応する。この場合、抵抗器Ｒ_１の抵抗値（インピーダンス値｜Ｚ_ａ｜）と、抵抗器Ｒ_１１，Ｒ_１２の抵抗値（インピーダンス値｜Ｚ_１１｜，｜Ｚ_１２｜）とが一致すればよい。すなわち、｜Ｚ_ａ｜＝｜Ｚ_１１｜＋｜Ｚ_１２｜であればよい。

上述した実施の形態１によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項１に対応し、検知制御器２は、正弦波信号（振幅信号）を印加する信号印加手段２１と、故障検知と通常検知とで接続を切り替える第１切替手段２２と、正弦波信号の印加時に電圧や電流の変化を検出する信号検出手段２３と、第１切替手段２２と信号検出手段２３とを制御する制御手段２４と、正弦波信号が伝導する経路に接続するインピーダンス部Ｚ_１とを備える構成とした（図１，図５を参照）。また、抵抗器Ｒ_１（インピーダンス部Ｚ_１）の抵抗値（インピーダンス値｜Ｚ_ａ｜）は、正弦波信号が歪みなく発振可能な限界電流値Ｉ_lim以下の電流が流れ、かつ、故障検知および通常検知の双方に必要な最小電流値Ｉ_low以上の電流が流れる範囲で設定した（式（６）を参照）。この構成によれば、故障検知では経路を流れる電流Ｉを限界電流値Ｉ_lim以下に抑制するので、ラジオノイズの発生を抑制することができる。また、通常検知では経路を流れる電流Ｉが最小電流値Ｉ_low以上になるように確保するので、センサ１による検知を確実に行うことができる。

請求項２に対応し、正弦波信号の最大電圧値をＶ_ｍとし、限界電流値をＩ_limとし、最小電流値をＩ_lowとし、センサ１にかかるインピーダンスの虚数成分をＺ_mgImとするとき、抵抗器Ｒ_１（インピーダンス部Ｚ_１）の抵抗値（インピーダンス値｜Ｚ_ａ｜）は式（１）で与えられる範囲とした。この構成によれば、故障検知では経路を流れる電流を限界電流値Ｉ_lim以下に抑制するので、ラジオノイズの発生を抑制することができる。また、通常検知では経路を流れる電流が最小電流値Ｉ_low以上になるように確保するので、センサ１による検知を確実に行うことができる。

請求項５に対応し、インピーダンス部Ｚ_１は、一の抵抗器Ｒ_１を用いて構成するか（図１を参照）、複数の抵抗器Ｒ_１１，Ｒ_１２を用いて構成した（図５を参照）。この構成によれば、安価な抵抗器を用いて簡単に構成することができる。したがって、コストが低く抑えられ、検知制御器２の組み立ても素早く行える。なお、図５では２つの抵抗器Ｒ_１１，Ｒ_１２を用いて構成したが、３つ以上の抵抗器を用いて構成する場合も同様に適用でき、同様の作用効果を得ることができる。

請求項６に対応し、センサ１は、二以上の電極を有し、静電容量の変化に基づいて検知を行う静電センサを用いて構成した（図１，図５を参照）。この構成によれば、静電センサのインピーダンス値（｜Ｚ_mg｜）が低くても、抵抗器Ｒ_１（インピーダンス部Ｚ_１）が経路を流れる電流を限界電流値Ｉ_lim以下に抑制する。したがって、ラジオノイズの発生を抑制することができる。

〔実施の形態２〕
実施の形態２は、振幅信号が伝導する経路において、インピーダンス部とショート回路とを切り替え可能に接続する例であって、図６を参照しながら説明する。図６には検知制御器の第３構成例を模式図で示す。図１と同様に、故障検知を行う接続形態を図６（Ａ）に示し、通常検知を行う接続形態を図６（Ｂ）に示す。なお、図示および説明を簡単にするために実施の形態２では実施の形態１と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す検知制御器２は、さらに第２切替手段２５を備える点で、図１に示す検知制御器２と相違する。第２切替手段２５は、第１切替手段２２の切替素子ＳＷ２と同等の構成であり、当該切替素子ＳＷ２と電極板１２との間に接続される。具体的には、第２切替手段２５の端子ｃを切替素子ＳＷ２の端子ｃに接続し、端子ａはショート回路Ｓｃを経て電極板１２に接続し、端子ｂを抵抗器Ｒ_２の一端側に接続する。抵抗器Ｒ_２の他端側は電極板１２に接続する。なお、信号印加手段２１からセンサ１に印加する電圧を「Ｖ_２」とする。Ｖ_２＝Ｖ_１であってもよく、Ｖ_２≠Ｖ_１であってもよい。

図６（Ａ）に示す故障検知では、切替素子ＳＷ２を端子ｂ側に切り替え、第２切替手段２５を抵抗器Ｒ_２側に切り替える。図６（Ｂ）に示す通常検知では、切替素子ＳＷ２を端子ａ側に切り替え、第２切替手段２５をショート回路Ｓｃ側に切り替える。これらの切り替えは制御手段２４から伝達される切替信号に基づいて行われる。

抵抗器Ｒ_２は、インピーダンス部Ｚ_２に相当する。抵抗器Ｒ_２のインピーダンス値（抵抗値）「Ｚ」は、以下に説明する範囲内に設定する。ただし、式（５）が成立するまでの過程は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

図６（Ａ）に示す故障検知において、信号印加手段２１で歪みなく正弦波信号を発振できる限界電流値を「Ｉ_lim」とする。また、図６（Ｂ）に示す故障検知において、センサ１による故障検知に必要な最小電流値を「Ｉ_fail」とする。この「Ｉ_fail」はセンサ１による検知（故障検知と通常検知の双方）に必要な最小電流値「Ｉ_low」と同じか、より小さい値をとる。これらの条件下でラジオノイズを抑制し、かつ検知性能に影響を与えない抵抗器Ｒ_２のインピーダンス値（抵抗値）「｜Ｚ_ｂ｜」は、上記式（５）に示す「Ｉ_ｍ」に「Ｉ_lim」および「Ｉ_fail」を代入すると、下記の式（７）で示す範囲内である。

上述した形態では、切替素子ＳＷ２と電極板１２との間に、ショート回路Ｓｃと抵抗器Ｒ_２とを切り替え可能に接続する構成とした（図６を参照）。この構成に代えて、電流Ｉ_２が流れる経路であれば、任意の位置に接続してもよい。例えば、図示しないが切替素子ＳＷ１の他端側と電極板１１との間に、上述した第２切替手段２５，ショート回路Ｓｃおよび抵抗器Ｒ_２を接続してもよく、図７に示すような接続構成としてもよい。図７の接続例は図１（Ａ）に対応し、切替素子ＳＷ２の端子ｂと共通電位との間に抵抗器Ｒ_２を接続する。第２切替手段２５やショート回路Ｓｃが不要になるので、コストを低減できる。

上述した実施の形態２によれば、以下に示す各効果を得ることができる。なお、請求項５，６の対応については実施の形態１と同様である。図示しないが、抵抗器Ｒ_２を図５に示す２つの抵抗器Ｒ_１１，Ｒ_１２を用いて構成してもよく、３つ以上の抵抗器を用いて構成してもよく、同様の作用効果が得られる。

請求項３に対応し、検知制御器２は、正弦波信号（振幅信号）を印加する信号印加手段２１と、故障検知と通常検知とで接続を切り替える第１切替手段２２と、正弦波信号の印加時に電圧や電流の変化を検出する信号検出手段２３と、第１切替手段２２と信号検出手段２３とを制御する制御手段２４と、正弦波信号が伝導する経路に接続されるインピーダンス部Ｚ_２と、インピーダンス部Ｚ_２の両端を短絡するショート回路Ｓｃとで接続を切り替える第２切替手段２５とを備える構成とした（図６を参照）。また、抵抗器Ｒ_２（インピーダンス部Ｚ_２）の抵抗値（インピーダンス値｜Ｚ_ｂ｜）は、正弦波信号が歪みなく発振可能な限界電流値Ｉ_lim以下の電流が流れ、かつ、故障検知時に必要な最小電流値Ｉ_fail以上（通常検知で必要な電流値より小さくても良い）の電流が流れる範囲で設定した（式（７）を参照）。この構成によれば、故障検知では経路を流れる電流を限界電流値Ｉ_lim以下に抑制し、かつ故障検知に必要な最小電流値Ｉ_fail以上を確保するので、ラジオノイズの発生を抑制しつつ故障検知が可能である。また、通常検知は抵抗器Ｒ_２を介さないため検知性能に影響がなくセンサ１による検知を確実に行うことができる。

請求項４に対応し、正弦波信号の最大電圧値をＶ_ｍとし、限界電流値をＩ_limとし、故障検知に必要な最小電流値をＩ_failとし、センサ１にかかるインピーダンスの虚数成分をＺ_mgImとするとき、インピーダンス部Ｚ_２のインピーダンス値を示すＺ_ｂは式（２）で与えられる範囲とした。この構成によれば、故障検知では経路を流れる電流を限界電流値Ｉ_lim以下に抑制し、かつ故障検知に必要な最小電流値Ｉ_fail以上を確保するのでラジオノイズの発生を抑制しつつ故障検知が可能である。また、通常検知は抵抗器Ｒ_２を介さないため検知性能に影響がなくセンサ１による検知を確実に行うことができる。

〔実施の形態３〕
実施の形態３は、上述した実施の形態１，２に示す検知制御器２を備える乗員検知装置の一例であって、図８を参照しながら説明する。図８には乗員検知装置の構成例を模式図で示す。具体的には、ブロック図を図８（Ａ）に示し、車両用シートへの装着例を図８（Ｂ）に示す。なお、図示および説明を簡単にするために実施の形態３では実施の形態１，２と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図８（Ａ）に示す乗員検知装置３は、コネクタ３１，配線部材３２，静電センサ３３，検知制御器２などを有する。配線部材３２は、コネクタ３１と静電センサ３３とを接続する部材である。静電センサ３３は、実施の形態１，２に示す「センサ１」に相当する。これらの各要素は、車両用シートの形状や検知箇所等に応じて、要素数は個別かつ任意に備えることができる。検知制御器２は、ＥＣＵ（あるいは他の制御装置）の一部として構成してもよく、ＥＣＵとは別個に構成してもよい。

乗員検知装置３は、検知制御器２を除いて車両用シートに装着する。図８（Ｂ）に示す車両用シート４は、クッションパッド４１，４３やシートフレーム４４などを有する。クッションパッド４１は主に乗員の臀部や大腿部が収まる座面部として用いられ、その表面は二点鎖線で示すカバー４２（表皮）で覆われる。静電センサ３３および配線部材３２は、図示するようにカバー４２とクッションパッド４１との間に配置される。詳細は図示しないが、静電センサ３３（センサ１）は、電極板１１が座面部側（図面上側）に位置し、電極板１２が底面側（図面下側）に位置するように配置する。図８（Ｂ）に示す配線部材３２の場合は、クッションパッド４１に備えられた貫通穴４１ａを通り、クッションパッド４１の底面に備えられたコネクタ３１に接続されている。

クッションパッド４３は、主に乗員の背中が収まる背面部（背もたれ，シートバック）として用いられる。図示しないが、クッションパッド４１と同様にカバーで覆われる場合が多い。シート底部に備えられるシートフレーム４４は、静電センサ３３と隔離して配置される。このシートフレーム４４は、車両ボディ５を通じて共通電位Ｎ（接地Ｇ）に導通している。この構成では、乗員の着座に伴って、図１（Ｂ）や図６（Ｂ）に示すコンデンサＣｈ（インピーダンスＺｈ）が静電センサ３３内の電極板１１と接地Ｇとの間に生じる。よって、検知制御器２は静電センサ３３の静電容量の変化を検知することで、乗員の着座を検知（および乗員を判別）することができる。なお、図８では一の静電センサ３３を備えた乗員検知装置３を示すが、二以上の静電センサ３３を備える場合も同様である。

上述した実施の形態３によれば、請求項７に対応し、乗員検知装置３は、車両用シート４の表面側に配置されて乗員の着座による静電容量の変化を検知し、乗員の着座を検知するための一以上の静電センサ３３と、検知制御器２とを有する構成とした（図８を参照）。この構成によれば、静電センサ３３の故障検知が容易になり、かつ、静電センサ３３による乗員の着座を確実に検知することができる。請求項１〜６については実施の形態１，２と同様である。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜３に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い替えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

実施の形態１，２では、一の検知制御器２は一のセンサ１に対応して故障検知と通常検知とを行う構成とした（図１，図５〜図７を参照）。この形態に代えて、一の検知制御器２が複数のセンサ１に対応して故障検知と通常検知とを行う構成としてもよい。例えば、２つのセンサ１に対して故障検知と通常検知とを行う構成を図９に示す。当該図９に示す検知制御器２は、次の三点について図１に示す検知制御器２と相違する。第１点は、第１切替手段２２がさらに切替素子ＳＷ３，ＳＷ４を備えることである。第２点は、検知対象を複数のセンサ１（図９では２つのセンサ１Ａ，１Ｂ）とすることである。第３点は、センサ１ごとに対してそれぞれセンサ１と第１切替手段２２との間に抵抗器Ｒ_１（インピーダンス部Ｚ_１）を接続することである。

図９に示す検知制御器２は、第１切替手段２２に備える切替素子ＳＷ１，ＳＷ３によって故障検知と通常検知とを行うセンサ１を選択する。図９の切り替え形態は、切替素子ＳＷ１がオフであり、切替素子ＳＷ３がオンであるので、故障検知と通常検知とを行う対象としてセンサ１Ｂを選択している。そのため、故障検知の際に印加する正弦波信号（振幅信号）が伝導する経路は、破線で示す電流Ｉ_１が流れる経路の通りになる。よって、正弦波信号が伝導する経路に抵抗器Ｒ_１（インピーダンス部Ｚ_１）を接続しているので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。なお、図９では２つのセンサ１Ａ，１Ｂを対象としたが、３つ以上のセンサ１を対象とする場合でも数の相違に過ぎないので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。この形態は、以下に示す他の形態（変形例）についても同様に適用できる。

実施の形態１〜３では、センサ１として静電センサを適用した（図１〜図８を参照）。この形態に代えて、静電センサ以外のセンサであって、電磁波または音波の放射によって検知が行える他のセンサを適用することができる。他のセンサには、電波発振器から電波を放射する電波センサ（具体的にはレーダー等）、レーザ発振器からレーザ（電磁波）を放射するレーザセンサ、発光体から赤外線（電磁波）を放射する赤外線センサ、音源から音波（超音波を含む。）を放射する音波センサ（具体的にはソナー等）などが該当する。いずれのセンサも低インピーダンスであれば、正弦波信号等の振幅信号の印加に伴ってラジオノイズ（基本波に対する高調波）が生ずる場合がある。このような場合でも、インピーダンス部が接続されているのでラジオノイズが抑制される。一方、検知に必要な最小電流値を確保するので、センサによる検知を確実に行うことができる。

実施の形態１〜３では、振幅信号として正弦波信号を適用した（図３，図４を参照）。この形態に代えて、他の振幅信号を適用することができる。他の振幅信号には、パルス波信号，三角波信号，のこぎり波信号などが該当する。検知の際に他の振幅信号を印加しても、ラジオノイズの発生が抑制され、センサ１による検知を確実に行うことができる。

実施の形態１〜３では、インピーダンス部Ｚ_１，Ｚ_２として抵抗器Ｒ_１（Ｒ_１１，Ｒ_１２），Ｒ_２を適用した（図１，図５〜図７を参照）。この形態に代えて（あるいは加えて）、コンデンサ（キャパシタ）を適用してもよく、コイル（インダクタ）を適用してもよい。さらには、ＲＬＣ回路やＬＣ回路等で代表されるように抵抗器，コンデンサ，コイルを混在させる構成（直列接続や並列接続等）としてもよい。抵抗器，コンデンサ，コイルで構成されるインピーダンス部Ｚ_１，Ｚ_２全体のインピーダンス値Ｚ_ａ，Ｚ_ｂが上述した式（１）や式（２）を満たせばよい。こうして様々の受動素子を用いる場合でも、ラジオノイズの発生が抑制され、センサ１による検知を確実に行うことができる。

１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，…） センサ
２ 検知制御器
２１ 信号印加手段
２２ 第１切替手段
２３ 信号検出手段
２４ 制御手段
２５ 第２切替手段
３ 乗員検知装置
３３ 静電センサ（センサ）
４ 車両用シート
Ｚ_１，Ｚ_２ インピーダンス部
Ｒ_１（Ｒ_１１，Ｒ_１２），Ｒ_２ 抵抗器（インピーダンス部）

Claims (7)

1. 電界の形成や電磁波または音波の放射によって検知を行うセンサの故障検知と通常検知とを行うため、振幅が変動する振幅信号を印加する信号印加手段と、前記故障検知と前記通常検知とで接続を切り替える第１切替手段と、前記振幅信号の印加時に電圧や電流の変化を検出する信号検出手段と、前記第１切替手段と前記信号検出手段とを制御する制御手段と、を備えるセンサの検知制御器において、
   前記振幅信号が伝導する経路にインピーダンス部を接続し、
   前記インピーダンス部のインピーダンス値は、前記経路に印加する前記振幅信号が歪みなく発振可能な限界電流値以下の電流が流れ、かつ、前記故障検知および前記通常検知の双方に必要な最小電流値以上の電流が流れる範囲で設定することを特徴とするセンサの検知制御器。
2. 前記振幅信号の最大電圧値をＶ_ｍとし、前記限界電流値をＩ_limとし、前記最小電流値をＩ_lowとし、前記センサにかかるインピーダンスの虚数成分をＺ_mgImとするとき、前記インピーダンス部のインピーダンス値を示すＺ_ａは式（１）で与えられる範囲であることを特徴とする請求項１に記載のセンサの検知制御器。
   

   
3. 電界の形成や電磁波または音波の放射によって検知を行うセンサの故障検知と通常検知とを行うため、振幅が変動する振幅信号を印加する信号印加手段と、前記故障検知と前記通常検知とで接続を切り替える第１切替手段と、前記振幅信号の印加時に電圧や電流の変化を検出する信号検出手段と、前記第１切替手段と前記信号検出手段とを制御する制御手段と、を備えるセンサの検知制御器において、
   前記振幅信号が伝導する経路に接続されるインピーダンス部と、
   前記インピーダンス部と、前記インピーダンス部の両端を短絡するショート回路と、で接続を切り替える第２切替手段と、を有し、
   前記インピーダンス部のインピーダンス値は、前記経路に印加する前記振幅信号が歪みなく発振可能な限界電流値以下の電流が流れ、かつ、前記故障検知に必要な最小の検知電流値以上の電流が流れる範囲で設定し、
   前記制御手段は、前記故障検知において前記第２切替手段を前記インピーダンス部側に切り替え、前記通常検知において前記第２切替手段を前記ショート回路側に切り替える制御を行うことを特徴とするセンサの検知制御器。
4. 前記振幅信号の最大電圧値をＶ_ｍとし、前記限界電流値をＩ_limとし、前記故障検知に必要な最小電流値をＩ_failとし、前記センサにかかるインピーダンスの虚数成分をＺ_mgImとするとき、前記インピーダンス部のインピーダンス値を示すＺ_ｂは式（２）で与えられる範囲であることを特徴とする請求項３に記載のセンサの検知制御器。
   

   
5. 前記インピーダンス部は、一以上の抵抗器を用いて構成することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサの検知制御器。
6. 前記センサは、二以上の電極を有し、静電容量の変化に基づいて検知を行う静電センサを用いて構成することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のセンサの検知制御器。
7. 車両用シートの表面側に配置されて乗員の着座による静電容量の変化を検知し、前記乗員の着座を検知するための一以上の前記センサと、請求項１から６のいずれか一項に記載のセンサの検知制御器と、を有することを特徴とする乗員検知装置。

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