乗員検知装置、乗員検知方法および車両
【課題】シートの座面部だけでなく非座面部で被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上できるようにする。
【解決手段】乗員検知装置は、メイン電極１２とサブ電極１１とガード電極１３とを有する静電容量型センサ１０と、交流信号Ｓｂを出力してインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段４２と、乗員を判別する乗員判別手段４３とを備える。ガード電極１３は、メイン電極１２に対向して配置し、サブ電極１１には対向しないように配置する。インピーダンス計測手段４２は、メイン電極１２を流れるように交流信号Ｓｂを出力してメインインピーダンスを計測し、サブ電極１１を流れるように交流信号Ｓｂを出力してサブインピーダンスを計測する。乗員判別手段４３は、メインインピーダンスの静電容量成分とサブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて乗員を判別する。
【解決手段】乗員検知装置は、メイン電極１２とサブ電極１１とガード電極１３とを有する静電容量型センサ１０と、交流信号Ｓｂを出力してインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段４２と、乗員を判別する乗員判別手段４３とを備える。ガード電極１３は、メイン電極１２に対向して配置し、サブ電極１１には対向しないように配置する。インピーダンス計測手段４２は、メイン電極１２を流れるように交流信号Ｓｂを出力してメインインピーダンスを計測し、サブ電極１１を流れるように交流信号Ｓｂを出力してサブインピーダンスを計測する。乗員判別手段４３は、メインインピーダンスの静電容量成分とサブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて乗員を判別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型センサとインピーダンス計測手段とを備える乗員検知装置、乗員検知装置を用いる乗員検知方法、乗員検知装置を有する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、電極の面積を増やして信号対雑音比（すなわちＳＮ比）を向上させることを目的として、メイン電極とは別個にサブ電極を備えた静電式乗員検知装置の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
また、シートの被水にかかる判別精度を向上させることを目的として、メイン電極とサブ電極との間のメインサブ間インピーダンスを算出し、当該メインサブ間インピーダンスの虚数部に基づいて判別を行う静電容量式乗員検知センサの一例が開示されている（例えば特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０９６７４３号公報
【特許文献２】特開２００８−１１１８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、シートは着座する面を含む座面部だけでなく、非座面部も被水したり高い湿度状態になったりする場合がある。なお、非座面部は座面部以外の部位を意味し、具体的にはシートの内部や下部等が該当する（以下同様である）。例えば、被水は、座面部では吸収できない量の水を被る場合などが該当する。高い湿度状態は、シートに乗員が長時間着座する場合や、梅雨時や霧発生時等のようにシートの周辺環境が高い湿度である場合などが該当する。
【０００６】
上記特許文献１の技術を適用しても、メイン電極およびサブ電極と乗員（人体）との間に生じる静電容量を検知するに過ぎない。そのため、シートの内部や下部に存在する水の影響を受けて乗員判別を的確に行えない場合がある。
【０００７】
また特許文献２の技術を適用しても、所定のモード（被水検知モード）に切り換えて、メイン電極およびサブ電極の双方が被水した状態であるか否かを検知するに過ぎない。そのために被水検知モードのままでは、空席なのか、大人（例えば体重の正規分布を示すＡＦ０５など）なのか、ＣＲＳ（Child Restraint System）装着なのかの判別を行えない。よって乗員の有無等を判別する場合には、別個のモード（乗員検知モード）に切り換えて、すなわち接続等を切り換えて行う必要がある。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、シートの座面部だけでなく非座面部で被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上できる乗員検知装置、乗員検知方法および車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、シートの座面部に配置されるメイン電極と、前記メイン電極と平面方向に離隔して配置されるサブ電極と、前記座面部とシートフレームとの間に配置されるガード電極とを有する静電容量型センサと、前記静電容量型センサに交流信号を出力して、前記静電容量型センサのインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段とを備える乗員検知装置において、前記ガード電極は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間であって前記メイン電極に対向して配置するとともに、前記サブ電極には対向しないように配置し、前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極を流れるように前記交流信号を出力してメインインピーダンスを計測するとともに、前記サブ電極を流れるように前記交流信号を出力してサブインピーダンスを計測し、前記インピーダンス計測手段によって計測される前記メインインピーダンスの静電容量成分と前記サブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて、乗員を判別する乗員判別手段を有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、乗員判別手段は、メインインピーダンスの静電容量成分とサブインピーダンスの抵抗値成分（アドミタンス成分）とに基づいて乗員（すなわち空席・大人・ＣＲＳ装着など）を判別する。メインインピーダンスはメイン電極に交流信号を流して得られるので、主に座面部側の被水や高い湿度状態が検知可能になる。サブインピーダンスはサブ電極に交流信号を流して得られるので、主に非座面部側の被水や高い湿度状態が検知可能になる。メインインピーダンスの静電容量成分とサブインピーダンスの抵抗値成分とを組み合わせることで、シートの座面部だけでなく非座面部で被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上させることができる。
【００１１】
なお、「メイン電極」と「サブ電極」とは、電極を区別するために用いる。同様に、「メインインピーダンス」と「サブインピーダンス」とは、二点間（電極間や端子間等を含む）のインピーダンスを区別するために用いる。「静電容量成分」は、インピーダンスの虚数成分に相当する。「抵抗値成分」は、インピーダンスの実数成分に相当する。「交流信号」は、インピーダンスを計測可能な信号であれば、波形・振幅・周波数等を問わない。「シートフレーム」はシートの骨格をなすフレームであるが、導電性部材（例えば金属等）で形成することによって、電気的に同電位を示すグラウンド（ＧＮＤ；ただし、０[Ｖ]とは限らない。）として用いる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記インピーダンス計測手段は、少なくとも前記メイン電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測することを特徴とする。この構成によれば、メインインピーダンスはメイン電極とシートフレーム（グラウンド）との間に交流信号を流して得られるので、主に座面部側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間および前記サブ電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測し、前記サブ電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする。この構成によれば、メインインピーダンスはメイン電極とシートフレーム（グラウンド）との間およびサブ電極とシートフレームとの間にそれぞれ交流信号を流して得られるので、主に座面部側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。また、サブインピーダンスはサブ電極とシートフレームとの間に交流信号を流して得られるので、主に非座面部側の被水や高い湿度状態等も精度良く検知可能になる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間および前記サブ電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測し、前記メイン電極と前記サブ電極との間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする。この構成によれば、メインインピーダンスはメイン電極とシートフレーム（グラウンド）との間およびサブ電極とシートフレームとの間にそれぞれ交流信号を流して得られるので、主に座面部側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。また、サブインピーダンスはメイン電極とサブ電極との間に交流信号を流して得られるので、主に座面部近傍の被水や高い湿度状態等も精度良く検知可能になる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記インピーダンス計測手段は、少なくとも前記メイン電極と前記サブ電極との間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする。この構成によれば、サブインピーダンスはメイン電極とサブ電極との間に交流信号を流して得られるので、主に座面部近傍の被水や高い湿度状態等も精度良く検知可能になる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測し、前記メイン電極と前記サブ電極との間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする。この構成によれば、サブインピーダンスはサブ電極とシートフレーム（グラウンド）との間に交流信号を流して得られるので、主に非座面部側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、前記インピーダンス計測手段は、前記交流信号を流して前記メインインピーダンスおよび前記サブインピーダンスを計測するにあたって、前記メイン電極と前記シートフレームとの間、前記サブ電極と前記シートフレームとの間、前記メイン電極と前記サブ電極との間、のいずれかに接続を切り換える接続切換手段を有することを特徴とする。この構成によれば、接続切換手段がいずれかの相互間に接続するので、複数の接続を簡単に切り換えながら目的のインピーダンスを計測できる。接続の切り換えは、任意に選択した複数の二点間で行う。例えばメイン電極とシートフレームとの間およびサブ電極とシートフレームとの間や、メイン電極とシートフレームとの間およびメイン電極とサブ電極との間などが該当する。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、シートの座面部に配置されるメイン電極と、前記メイン電極と平面方向に離隔して配置されるサブ電極と、前記座面部とシートフレームとの間に配置されるガード電極とを有する静電容量型センサと、前記静電容量型センサに交流信号を出力して、前記静電容量型センサのインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段とを備える乗員検知装置を用いて乗員を判別する乗員判別方法において、前記ガード電極は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間であって前記メイン電極に対向して配置するとともに、前記サブ電極には対向しないように配置されており、前記インピーダンス計測手段によって、前記メイン電極を流れるように前記交流信号を出力してメインインピーダンスを計測するとともに、前記サブ電極を流れるように前記交流信号を出力してサブインピーダンスを計測するインピーダンス計測工程と、前記インピーダンス計測手段によって計測される前記メインインピーダンスの静電容量成分と前記サブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて、乗員を判別する乗員判別工程とを有することを特徴とする。この構成によれば、乗員判別工程では、メインインピーダンスの静電容量成分とサブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて乗員（すなわち空席・大人・ＣＲＳ装着など）を判別する。よって請求項１に記載の発明と同様に、シートの座面部だけでなく非座面部で被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上させることができる。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、車両において、請求項１から７のいずれか一項に記載の乗員検知装置と、前記シートとを有することを特徴とする。この構成によれば、シートの座面部だけでなく非座面部で被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上できる車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】乗員検知装置の構成例を示す模式図である。
【図２】静電容量型センサの構成例を示す模式図である。
【図３】接続切換手段による切り換え例を示す模式図である。
【図４】インピーダンスと成分との関係を示す図である。
【図５】乗員判別処理の手続き例を示すフローチャートである。
【図６】静電容量成分と抵抗値成分とを得るための切り換え例を示す表である。
【図７】第１接続例における特性を示すグラフ図である。
【図８】第２接続例における特性を示すグラフ図である。
【図９】第３接続例における特性を示すグラフ図である。
【図１０】乗員検知装置を備える車両の構成例を示す模式図である。
【図１１】静電容量型センサの他の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示してはいない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。
【００２２】
まず、図１には乗員検知装置の構成例を模式図で示す。図１に示す乗員検知装置は、大別して静電容量型センサ１０とＥＣＵ４０とを有する。静電容量型センサ１０とＥＣＵ４０との間は、信号線１４やコネクタ１５などで接続される（図２（Ａ）を参照）。シート２０は、ヘッドレスト２１やクッションパッド２２，２４などを有する。クッションパッド２４は主に乗員の臀部や大腿部等が収まり、乗員が着座する面を含む座面部２４ａと、当該座面部２４ａ以外の部位である非座面部２４ｂとからなる。クッションパッド２２は主に乗員の背中等が収まる。クッションパッド２２，２４には、電気的に同電位を示すグラウンド（ＧＮＤ；ただし、０[Ｖ]とは限らない。）として用いるシートフレーム２３を含む。シートフレーム２３は、ガード電極１３および車両ボディ３０とも接続される。
【００２３】
静電容量型センサ１０は、クッションパッド２４の座面部２４ａに備えられ、少なくともサブ電極１１，メイン電極１２，ガード電極１３などを有する。必要に応じて、さらに信号線１４やコネクタ１５を備えてもよい（図２（Ａ）を参照）。メイン電極１２はシート２０の座面部２４ａに配置される。サブ電極１１は、メイン電極１２と平面方向に離隔して配置される。ガード電極１３は、メイン電極１２とシートフレーム２３との間であってメイン電極１２に対向して配置するとともに、サブ電極１１には対向しないように配置される。このガード電極１３は、着座する面とは反対側（図面下方側）からノイズがメイン電極１２に混入するのを防止する。
【００２４】
サブ電極１１とメイン電極１２との間における面積の関係は任意である。通常はサブ電極＜メイン電極に設定するが、サブ電極＝メイン電極に設定してもよく、サブ電極＞メイン電極に設定してもよい。面積を大きく（広く）確保するにつれて、水（湿度）に対する感度が高まる。静電容量型センサ１０の構成例は後述する（図２を参照）。
【００２５】
処理装置の一例であるＥＣＵ４０は、接続切換手段４１，インピーダンス計測手段４２，乗員判別手段４３などを有する。接続切換手段４１は、後述するインピーダンス計測手段４２から伝達される切換信号Ｓａに基づいて接続を切り換える機能を担う。切換信号Ｓａは、メインインピーダンスおよびサブインピーダンスの一方または双方を計測する際に伝達される。接続切換手段４１の切り換え例については後述する（図３を参照）。
【００２６】
インピーダンス計測手段４２は、静電容量型センサ１０に交流信号Ｓｂを出力して、静電容量型センサ１０のインピーダンスを計測する機能を担う。このインピーダンス計測手段４２は、信号源４２ａや計測部４２ｂなどを有する。信号源４２ａは、交流信号Ｓｂを発生させて出力する機能を担う。交流信号Ｓｂは、インピーダンスを計測可能な信号であれば、波形・振幅・周波数等を問わない。
【００２７】
計測部４２ｂは、接続切換手段４１によって切り換えられた二点間の接続に対して交流信号Ｓｂを流し、インピーダンスを計測する機能を担う。インピーダンスの具体的な計測法は周知であるので、図示および説明を省略する。メインインピーダンスは、少なくとも一点にメイン電極１２を含み、交流信号Ｓｂを流して計測する。サブインピーダンスは、少なくとも一点にサブ電極１１を含み、交流信号Ｓｂを流して計測する。本形態では、サブ電極１１およびメイン電極１２の双方に交流信号Ｓｂを流して計測される電極間インピーダンスは、サブインピーダンスに含めることにする。
【００２８】
乗員判別手段４３は、乗員（すなわち空席・大人・ＣＲＳ装着など）を判別する機能を担い、必要に応じて判別結果信号Ｓｅ（例えば着座信号や空席信号等）を外部装置５０に出力する。この乗員判別手段４３は、算出部４３ａや判別部４３ｂなどを有する。算出部４３ａは、インピーダンス計測手段４２から伝達される計測信号Ｓｄに含まれるインピーダンスに基づいて、当該インピーダンスの静電容量成分と抵抗値成分とを算出する。判別部４３ｂは、メインインピーダンスの静電容量成分とサブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて、乗員の判別を行う。外部装置５０は、例えば緊急時にエアバッグを膨張させるエアバッグ装置（特にエアバッグＥＣＵ）が該当する。
【００２９】
図２には、静電容量型センサ１０の構成例を模式的に示す。図２（Ａ）には平面図を示し、図２（Ｂ）には図２（Ａ）に示すIIB−IIB線矢視の断面図を示す。図２（Ａ）に示すように、静電容量型センサ１０の電極（すなわちサブ電極１１，メイン電極１２およびガード電極１３）は、いずれもセンサマット１６に収容される。図２（Ｂ）に示すように、センサマット１６はフィルム部１６ａ，絶縁コート部１６ｂ，マット部１６ｃなどを有する。図２（Ｂ）の構成例では、サブ電極１１およびメイン電極１２をフィルム部１６ａに収容し、ガード電極１３を絶縁コート部１６ｂに収容する。なお、サブ電極１１，メイン電極１２およびガード電極１３の配置は図１と同様である。マット部１６ｃは、例えばウレタン等のような弾性樹脂を用いて形成される。
【００３０】
図３には、接続切換手段４１による接続の切り換え例を示す。図３に示す接続切換手段４１は、理解し易くするために接点スイッチを用いた例を図示し、端子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅを有する。他には、電磁スイッチ（リレーを含む）や半導体スイッチ（半導体リレーを含む）等を用いてもよい。端子４１ａはサブ電極１１に接続され、端子４１ｂはメイン電極１２に接続され、端子４１ｃはガード電極１３（あるいはシートフレーム２３や車両ボディ３０）に接続される。端子４１ｄ，４１ｅはインピーダンス計測手段４２に接続される。
【００３１】
接続切換手段４１は、任意に選択した複数の二点間で接続を切り換える機能を担う。例えば、サブ電極１１とシートフレーム２３との間、メイン電極１２とサブ電極１１との間、サブ電極１１とメイン電極１２との間などのいずれかで接続の切り換えを行う。切り換えは、例えばメイン電極１２とシートフレーム２３との間およびサブ電極１１とシートフレーム２３との間や、メイン電極１２とシートフレーム２３との間およびメイン電極１２とサブ電極１１との間、サブ電極１１とシートフレーム２３との間およびメイン電極１２とサブ電極１１との間などが該当する。
【００３２】
図３（Ａ），図３（Ｂ），図３（Ｃ）には、接続切換手段４１による切り換え後の接続例を示す。図３（Ａ）に示す接続例は、端子４１ｂと端子４１ｄとの間が接続されるとともに、端子４１ｃと端子４１ｅとの間が接続される。メインインピーダンスＺmgを計測するにあたり、メイン電極１２とシートフレーム２３との間を接続する状態である。図３（Ｂ）に示す接続例は、端子４１ａと端子４１ｄとの間が接続されるとともに、端子４１ｃと端子４１ｅとの間が接続される。サブインピーダンスＺsgを計測するにあたり、サブ電極１１とシートフレーム２３との間を接続する状態である。図３（Ｃ）に示す接続例は、端子４１ａと端子４１ｄとの間が接続されるとともに、端子４１ｂと端子４１ｅとの間が接続される。電極間インピーダンスＺms（サブインピーダンスＺsg）を計測するにあたり、メイン電極１２とサブ電極１１との間を接続する状態である。
【００３３】
図４には、インピーダンスと成分との関係を示す。図４（Ａ）には等価回路を示し、図４（Ｂ）には虚数成分および実数成分との関係をグラフ図で示す。図４（Ａ）に示すように、接続切換手段４１で計測されるインピーダンスＺｘは、静電容量成分Ｃｘと抵抗値成分Ｒｘとを並列接続した等価回路で表される。図４（Ｂ）に示すように、静電容量成分Ｃｘは虚数成分Ｉmgに相当し、抵抗値成分Ｒｘは実数成分Ｒｅに相当する。インピーダンスＺｘは、メインインピーダンスＺmgやサブインピーダンスＺsg（電極間インピーダンスＺms）などが該当する。静電容量成分Ｃｘは後述する静電容量成分Ｃmg，Ｃsg，Ｃmsなどが該当し、抵抗値成分Ｒｘは後述する抵抗値成分Ｒmg，Ｒsg，Ｒmsなどが該当する。以下では、メインインピーダンスＺmgに関連する要素には添字「mg」を付し、サブインピーダンスＺsgに関連する要素には添字「sg」を付し、電極間インピーダンスＺmsに関連する要素には添字「ms」を付して説明する。
【００３４】
上述のように構成された乗員検知装置において、シート２０での乗員を判別する処理例について図５〜図９を参照しながら説明する。図５には乗員判別処理の手続き例をフローチャートで示す。図５におけるステップＳ１０，Ｓ１２は接続切換手段４１に相当し、ステップＳ１１，Ｓ１３はインピーダンス計測手段４２およびインピーダンス計測工程に相当し、ステップＳ１４〜Ｓ１７は乗員判別手段４３および乗員判別工程に相当する。図６には静電容量成分と抵抗値成分とを得るための切り換え例を一覧表で示す。図７〜図９には各接続例における特性をグラフ図で示す。
【００３５】
図５に示す乗員判別処理は、ＥＣＵ４０が作動している間に繰り返し実行される。まず、交流信号Ｓｂがメイン電極１２を流れる接続に切り換え〔ステップＳ１０〕、交流信号Ｓｂを出力してメインインピーダンスＺmgを計測する〔ステップＳ１１〕。同様に、交流信号Ｓｂがサブ電極１１を流れる接続に切り換え〔ステップＳ１２〕、交流信号Ｓｂを出力してサブインピーダンスＺsg（電極間インピーダンスＺmsを含む）を計測する〔ステップＳ１３〕。ステップＳ１０，Ｓ１１と、ステップＳ１２，Ｓ１３とは順不同に実行してもよい。そして、ステップＳ１１で計測したメインインピーダンスＺmgと、ステップＳ１３で計測したサブインピーダンスＺsg（あるいは電極間インピーダンスＺms）とに基づいて静電容量成分Ｃｘおよび抵抗値成分Ｒｘを算出する〔ステップＳ１４〕。
【００３６】
上記ステップＳ１０，Ｓ１２でどの接続に切り換えるかは、ステップＳ１４で必要とする静電容量成分Ｃｘおよび抵抗値成分Ｒｘに応じて変わる。そこで、接続例について図６を参照しながら説明する。図６には、静電容量成分Ｃｘおよび抵抗値成分Ｒｘに応じた切換例Ｊ１〜Ｊ１１の例を示す。表中では、図３（Ａ）の接続例を単に「（Ａ）」と示し、図３（Ｂ）の接続例を単に「（Ｂ）」と示す。また、「（Ａ），（Ｂ）」は図３（Ａ）の接続例と、図３（Ｂ）の接続例とに切り換えることを示す。以下では、切換例Ｊ３，Ｊ５，Ｊ７を代表して簡単に説明する。なお、切換例Ｊ１１は電極間インピーダンスＺmsのみを測定すればよいので、ステップＳ１０，Ｓ１１の実行は不要である。
【００３７】
切換例Ｊ３は、静電容量成分Ｃmgおよび抵抗値成分Ｒmsを取得するため、図３（Ａ）の接続と図３（Ｃ）の接続とに切り換えてインピーダンスＺｘを測定することを示す。すなわち、図３（Ａ）の接続に切り換えてメインインピーダンスＺmgを計測し、当該メインインピーダンスＺmgに基づいて静電容量成分Ｃmgを算出する。また、図３（Ｃ）の接続に切り換えて電極間インピーダンスＺmsを計測し、当該電極間インピーダンスＺmsに基づいて抵抗値成分Ｒmsを算出する。
【００３８】
切換例Ｊ５は、静電容量成分（Ｃmg＋Ｃsg）および抵抗値成分Ｒsgを取得するため、図３（Ａ）の接続と図３（Ｂ）の接続とに切り換えてインピーダンスＺｘを測定することを示す。すなわち、図３（Ａ）の接続に切り換えてメインインピーダンスＺmgを計測し、当該メインインピーダンスＺmgに基づいて静電容量成分Ｃmgを算出する。また、図３（Ｂ）の接続に切り換えてサブインピーダンスＺsgを計測し、当該サブインピーダンスＺsgに基づいて静電容量成分Ｃsgおよび抵抗値成分Ｒsgを算出する。これらの静電容量成分Ｃmgと静電容量成分Ｃsgとを和算して静電容量成分（Ｃmg＋Ｃsg）を得る。
【００３９】
切換例Ｊ７は、静電容量成分（Ｃmg＋Ｃsg）および抵抗値成分Ｒmsを取得するため、図３（Ａ）の接続、図３（Ｂ）の接続および図３（Ｃ）の接続に切り換えてインピーダンスＺｘを測定することを示す。すなわち、図３（Ａ）の接続に切り換えてメインインピーダンスＺmgを計測し、当該メインインピーダンスＺmgに基づいて静電容量成分Ｃmgを算出する。また、図３（Ｂ）の接続に切り換えてサブインピーダンスＺsgを計測し、当該サブインピーダンスＺsgに基づいて静電容量成分Ｃsgを算出する。これらの静電容量成分Ｃmgと静電容量成分Ｃsgとを和算して静電容量成分（Ｃmg＋Ｃsg）を得る。さらに、図３（Ｃ）の接続に切り換えて電極間インピーダンスＺmsを計測し、当該電極間インピーダンスＺmsに基づいて抵抗値成分Ｒmsを算出する。
【００４０】
図５に戻り、ステップＳ１４で算出した静電容量成分Ｃｘおよび抵抗値成分Ｒｘに基づいて、乗員判別用のマップを参照して乗員の着座を判別する〔ステップＳ１５〕。マップはＥＣＵ４０内外の記録媒体（例えばＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等）に予め記録されている。マップを参照した判別法については後述する（図７〜図９を参照）。もし、大人（すなわち空席とＣＲＳ装着とを除く乗員）が着座していると判別された場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、着座信号を判別結果信号Ｓｅとして出力し〔ステップＳ１７〕、乗員判別処理をリターンする。一方、空席またはＣＲＳ装着と判別された場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、空席信号を判別結果信号Ｓｅとして出力し〔ステップＳ１８〕、乗員判別処理をリターンする。ステップＳ１７およびステップＳ１８は、一方のみを実行してもよく、双方を実行してもよい。
【００４１】
マップを参照した判別法について、図７〜図９を参照しながら説明する。図７には第１接続例（切換例Ｊ３）に対応するマップの一例を示す。図８には第２接続例（切換例Ｊ５）に対応するマップの一例を示す。図９には第３接続例（切換例Ｊ７）に対応するマップの一例を示す。図７〜図９の（Ａ）にはシート２０にヒータを備える場合の特性を示し、同じく（Ｂ）にはシート２０にヒータを備えない場合の特性を示す。図７〜図９では共通する記号および線種を用いる。「◇」，「○」，「＊」，「△」，「×」などの記号は、シート２０を設置した環境（例えば車両等）における温度と湿度との組み合わせで異ならせている。記号の線種は、空席を細実線で示し、大人（ＡＦ０５）を太実線で示し、ＣＲＳ装着を太破線で示す。
【００４２】
図７〜図９に示すマップには、縦軸を静電容量成分とするとともに、横軸を抵抗値成分（アドミタンス成分）とし、大人（すなわち空席とＣＲＳ装着とを除く乗員）が着座しているか否かの判別を行う閾値線（図中の太線）を示す。この閾値線に加えて、様々の温度や湿度における測定結果を上記記号でプロットしている。図７〜図９の各図における静電容量成分および抵抗値成分は、図６に示す表に従う。例えば、図７の静電容量成分は静電容量成分Ｃmgに対応し、抵抗値成分は抵抗値成分Ｒmsに対応する。
【００４３】
マップ全体の傾向としては、温度が高くなるにつれて、静電容量成分および抵抗値成分ともに増加する。同様に、湿度が高くなるにつれて、静電容量成分および抵抗値成分ともに増加する。図７〜図９に示すマップを記録媒体に記録しておき、切換例Ｊ３，Ｊ５，Ｊ７の各接続にそれぞれ対応した乗員の判別を行える。
【００４４】
以上のように構成された乗員検知装置（すなわち静電容量型センサ１０およびインピーダンス計測手段４２）とシート２０とを、二点鎖線で示す車両１００（自動車）内に備えると図１０のようになる。
【００４５】
上述した実施の形態によれば、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、ガード電極１３は、メイン電極１２とシートフレーム２３との間であってメイン電極１２に対向して配置するとともに、サブ電極１１には対向しないように配置した（図２（Ａ）を参照）。またインピーダンス計測手段４２は、メイン電極１２を流れるように交流信号Ｓｂを出力してメインインピーダンスＺmgを計測するとともに、サブ電極１１を流れるように交流信号Ｓｂを出力してサブインピーダンスＺsgを計測し、インピーダンス計測手段４２によって計測されるメインインピーダンスＺmgの静電容量成分ＣｘとサブインピーダンスＺsgの抵抗値成分Ｒｘとに基づいて、乗員を判別する乗員判別手段４３を有する構成とした（図１，を参照）。この構成によれば、メインインピーダンスＺmgはメイン電極１２に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に座面部２４ａ側の被水や高い湿度状態が検知可能になる。サブインピーダンスＺsgはサブ電極１１に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に非座面部２４ｂ側の被水や高い湿度状態が検知可能になる。メインインピーダンスＺmgの静電容量成分ＣｘとサブインピーダンスＺsgの抵抗値成分Ｒｘとを組み合わせることで、シート２０の座面部２４ａだけでなく非座面部２４ｂで被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上させることができる。
【００４６】
請求項２に対応し、インピーダンス計測手段４２は、少なくともメイン電極１２とシートフレーム２３との間に交流信号Ｓｂを流してメインインピーダンスＺmgを計測する構成とした（図３と図６の切換例Ｊ１〜Ｊ７とを参照）。この構成によれば、メインインピーダンスＺmgはメイン電極１２とシートフレーム２３（グラウンド）との間に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に座面部２４ａ側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。
【００４７】
請求項３に対応し、インピーダンス計測手段４２は、メイン電極１２とシートフレーム２３との間およびサブ電極１１とシートフレーム２３との間に交流信号Ｓｂを流してメインインピーダンスＺmgを計測し、サブ電極１１とシートフレーム２３との間に交流信号Ｓｂを流してサブインピーダンスＺsgを計測する構成とした（図３（Ａ），図３（Ｂ），図６の切換例Ｊ５を参照）。この構成によれば、メインインピーダンスＺmgはメイン電極１２とシートフレーム２３（グラウンド）との間およびサブ電極１１とシートフレーム２３との間にそれぞれ交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に座面部２４ａ側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。また、サブインピーダンスＺsgはサブ電極１１とシートフレーム２３との間に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に非座面部２４ｂ側の被水や高い湿度状態等も精度良く検知可能になる。
【００４８】
請求項４に対応し、インピーダンス計測手段４２は、メイン電極１２とシートフレーム２３との間およびサブ電極１１とシートフレーム２３との間に交流信号Ｓｂを流してメインインピーダンスＺmgを計測し、メイン電極１２とサブ電極１１との間に交流信号Ｓｂを流してサブインピーダンスＺsgを計測する構成とした（図３（Ａ），図３（Ｃ），図６の切換例Ｊ７を参照）。この構成によれば、メインインピーダンスＺmgはメイン電極１２とシートフレーム２３（グラウンド）との間およびサブ電極１１とシートフレーム２３との間にそれぞれ交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に座面部２４ａ側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。また、サブインピーダンスＺsgはメイン電極１２とサブ電極１１との間に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に座面部２４ａ近傍の被水や高い湿度状態等も精度良く検知可能になる。
【００４９】
請求項５に対応し、インピーダンス計測手段４２は、少なくともメイン電極１２とサブ電極１１との間に交流信号Ｓｂを流してサブインピーダンスＺsgを計測する構成とした（図３と図６の切換例Ｊ８〜Ｊ１１とを参照）。この構成によれば、サブインピーダンスＺsgはメイン電極１２とサブ電極１１との間に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に座面部２４ａ近傍の被水や高い湿度状態等も精度良く検知可能になる。
【００５０】
請求項６に対応し、インピーダンス計測手段４２は、メイン電極１２とシートフレーム２３との間に交流信号Ｓｂを流してメインインピーダンスＺmgを計測し、メイン電極１２とサブ電極１１との間に交流信号Ｓｂを流してサブインピーダンスＺsgを計測する構成とした（図３と図６の切換例Ｊ３とを参照）。この構成によれば、サブインピーダンスＺsgはサブ電極１１とシートフレーム２３（グラウンド）との間に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に非座面部２４ｂ側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。
【００５１】
請求項７に対応し、インピーダンス計測手段４２は、交流信号Ｓｂを流してメインインピーダンスＺmgおよびサブインピーダンスＺsgを計測するにあたって、メイン電極１２とシートフレーム２３との間、サブ電極１１とシートフレーム２３との間、メイン電極１２とサブ電極１１との間、のいずれかに接続を切り換える接続切換手段４１を有する構成とした（図３を参照）。この構成によれば、複数の接続を簡単に切り換えながら目的のインピーダンスを計測することができる。
【００５２】
請求項８に対応し、ガード電極１３は、メイン電極１２とシートフレーム２３との間であってメイン電極１２に対向して配置するとともに、サブ電極１１には対向しないように配置した（図２（Ａ）を参照）。またインピーダンス計測手段４２によって、メイン電極１２を流れるように交流信号Ｓｂを出力してメインインピーダンスＺmgを計測するとともに、サブ電極１１を流れるように交流信号Ｓｂを出力してサブインピーダンスＺsgを計測するインピーダンス計測工程と、インピーダンス計測手段４２によって計測されるメインインピーダンスＺmgの静電容量成分ＣｘとサブインピーダンスＺsgの抵抗値成分Ｒｘとに基づいて、乗員を判別する乗員判別工程とを有する構成とした（図５を参照）。この構成によれば、乗員判別工程では、メインインピーダンスＺmgの静電容量成分ＣｘとサブインピーダンスＺsgの抵抗値成分Ｒｘとに基づいて乗員を判別する。よって、シート２０の座面部２４ａだけでなく非座面部２４ｂで被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上させることができる。
【００５３】
請求項９に対応し、車両１００は、乗員検知装置（すなわち静電容量型センサ１０およびインピーダンス計測手段４２）と、シート２０とを有する構成とした（図１０を参照）。この構成によれば、シート２０の座面部２４ａだけでなく非座面部２４ｂで被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上できる車両を提供することができる。
【００５４】
〔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。言い換えれば、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。
【００５５】
上述した実施の形態では、サブ電極１１は、図１１（Ａ）に示すようにメイン電極１２と平面方向に離隔して配置する構成とした。すなわち、サブ電極１１とメイン電極１２とはほぼ同一平面上となるように配置した。この形態に代えて、サブ電極１１は、メイン電極１２とはほぼ同一平面上とならないように配置してもよい。例えば、座面部２４ａ側に近づけた図１１（Ｂ）に示す配置や、シートフレーム２３側に近づけた図１１（Ｃ）に示す配置が該当する。グラウンドであるシートフレーム２３との間における水分量に応じて静電容量成分や抵抗値成分が増加するので、図１１（Ｂ）に示す配置が最も高く、図１１（Ｃ）に示す配置が最も低くなる。例えば寒冷地と温暖地の差異などに応じて配置を変える等により、地域等に合わせた的確な乗員判別の精度を向上させることができる。
【００５６】
上述した実施の形態では、水（湿気を含む）に対応するマップを記録媒体に記録する構成とした（図７〜図９を参照）。この形態に加えて、導電性を有する電解液（例えばジュースや塩水等）に対応するマップを記録媒体に記録する構成としてもよい。電解液に対応するマップは、水に対応するマップと一体（すなわち一のマップ内）に記録してもよく、水に対応するマップとは別個に記録してもよい。電解液でシート２０が被水すると、図７〜図９に示す静電容量成分および抵抗値成分に比べて大きな値となる。座面部２４ａおよび非座面部２４ｂのうち一方または双方で、電解液を被水したり高い湿度状態になっても、メインインピーダンスＺmgの静電容量成分ＣｘとサブインピーダンスＺsgの抵抗値成分Ｒｘとを組み合わせることで、乗員の判別精度を向上させることができる。
【００５７】
上述した実施の形態では、外部装置５０はエアバッグＥＣＵを適用する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて（あるいは加えて）、エアバッグＥＣＵ以外のＥＣＵ（例えばエンジンＥＣＵ等）や、ＥＣＵ以外の処理装置、通信回線を介して接続可能なコンピュータ（サーバーやパソコン等を含む）などを適用する構成としてもよい。エンジンＥＣＵを適用する場合には、大人が着座しないまま車両１００が走行する等を防止できる。他の処理装置やコンピュータを適用する場合には、乗員の判別結果を確実に伝達できる。
【００５８】
上述した実施の形態では、同電位を示すグラウンド（ＧＮＤ）にシートフレーム２３を適用した（図１等を参照）。この形態に代えて（あるいは加えて）、導電性部材（例えば針金，金網，導電線など）を適用してもよい。インピーダンス（すなわちメインインピーダンスＺmgやサブインピーダンスＺsgなど）を計測するための基準となる電位を示す部材が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００５９】
上述した実施の形態では、乗員検知装置（すなわち静電容量型センサ１０およびインピーダンス計測手段４２）を備える対象として、車両１００を適用した（図１１を参照）。この形態に代えて、車両１００以外の他の輸送機器にも同様に適用することが可能である。他の輸送機器は、人間や貨物等を輸送可能な輸送機器、例えば航空機や船舶などが該当する。単に構造上の違いに過ぎず、人間や貨物等を輸送可能であるので、上述した実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 静電容量型センサ
１１ サブ電極
１２ メイン電極
１３ ガード電極
２０ シート
２３ シートフレーム（グラウンド）
２４ａ 座面部
２４ｂ 非座面部
３０ 車両ボディ（グラウンド）
４０ ＥＣＵ（処理装置）
４１ 接続切換手段
４２ インピーダンス計測手段
４３ 乗員判別手段
５０ 外部装置
Ｚｘ インピーダンス
Ｚmg メインインピーダンス
Ｚsg サブインピーダンス
Ｚms 電極間インピーダンス（サブインピーダンス）
Ｃｘ（Ｃmg，Ｃsg，Ｃms） 静電容量成分
Ｒｘ（Ｒmg，Ｒsg，Ｒms） 抵抗値成分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型センサとインピーダンス計測手段とを備える乗員検知装置、乗員検知装置を用いる乗員検知方法、乗員検知装置を有する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、電極の面積を増やして信号対雑音比（すなわちＳＮ比）を向上させることを目的として、メイン電極とは別個にサブ電極を備えた静電式乗員検知装置の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
また、シートの被水にかかる判別精度を向上させることを目的として、メイン電極とサブ電極との間のメインサブ間インピーダンスを算出し、当該メインサブ間インピーダンスの虚数部に基づいて判別を行う静電容量式乗員検知センサの一例が開示されている（例えば特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０９６７４３号公報
【特許文献２】特開２００８−１１１８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、シートは着座する面を含む座面部だけでなく、非座面部も被水したり高い湿度状態になったりする場合がある。なお、非座面部は座面部以外の部位を意味し、具体的にはシートの内部や下部等が該当する（以下同様である）。例えば、被水は、座面部では吸収できない量の水を被る場合などが該当する。高い湿度状態は、シートに乗員が長時間着座する場合や、梅雨時や霧発生時等のようにシートの周辺環境が高い湿度である場合などが該当する。
【０００６】
上記特許文献１の技術を適用しても、メイン電極およびサブ電極と乗員（人体）との間に生じる静電容量を検知するに過ぎない。そのため、シートの内部や下部に存在する水の影響を受けて乗員判別を的確に行えない場合がある。
【０００７】
また特許文献２の技術を適用しても、所定のモード（被水検知モード）に切り換えて、メイン電極およびサブ電極の双方が被水した状態であるか否かを検知するに過ぎない。そのために被水検知モードのままでは、空席なのか、大人（例えば体重の正規分布を示すＡＦ０５など）なのか、ＣＲＳ（Child Restraint System）装着なのかの判別を行えない。よって乗員の有無等を判別する場合には、別個のモード（乗員検知モード）に切り換えて、すなわち接続等を切り換えて行う必要がある。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、シートの座面部だけでなく非座面部で被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上できる乗員検知装置、乗員検知方法および車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、シートの座面部に配置されるメイン電極と、前記メイン電極と平面方向に離隔して配置されるサブ電極と、前記座面部とシートフレームとの間に配置されるガード電極とを有する静電容量型センサと、前記静電容量型センサに交流信号を出力して、前記静電容量型センサのインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段とを備える乗員検知装置において、前記ガード電極は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間であって前記メイン電極に対向して配置するとともに、前記サブ電極には対向しないように配置し、前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極を流れるように前記交流信号を出力してメインインピーダンスを計測するとともに、前記サブ電極を流れるように前記交流信号を出力してサブインピーダンスを計測し、前記インピーダンス計測手段によって計測される前記メインインピーダンスの静電容量成分と前記サブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて、乗員を判別する乗員判別手段を有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、乗員判別手段は、メインインピーダンスの静電容量成分とサブインピーダンスの抵抗値成分（アドミタンス成分）とに基づいて乗員（すなわち空席・大人・ＣＲＳ装着など）を判別する。メインインピーダンスはメイン電極に交流信号を流して得られるので、主に座面部側の被水や高い湿度状態が検知可能になる。サブインピーダンスはサブ電極に交流信号を流して得られるので、主に非座面部側の被水や高い湿度状態が検知可能になる。メインインピーダンスの静電容量成分とサブインピーダンスの抵抗値成分とを組み合わせることで、シートの座面部だけでなく非座面部で被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上させることができる。
【００１１】
なお、「メイン電極」と「サブ電極」とは、電極を区別するために用いる。同様に、「メインインピーダンス」と「サブインピーダンス」とは、二点間（電極間や端子間等を含む）のインピーダンスを区別するために用いる。「静電容量成分」は、インピーダンスの虚数成分に相当する。「抵抗値成分」は、インピーダンスの実数成分に相当する。「交流信号」は、インピーダンスを計測可能な信号であれば、波形・振幅・周波数等を問わない。「シートフレーム」はシートの骨格をなすフレームであるが、導電性部材（例えば金属等）で形成することによって、電気的に同電位を示すグラウンド（ＧＮＤ；ただし、０[Ｖ]とは限らない。）として用いる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記インピーダンス計測手段は、少なくとも前記メイン電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測することを特徴とする。この構成によれば、メインインピーダンスはメイン電極とシートフレーム（グラウンド）との間に交流信号を流して得られるので、主に座面部側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間および前記サブ電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測し、前記サブ電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする。この構成によれば、メインインピーダンスはメイン電極とシートフレーム（グラウンド）との間およびサブ電極とシートフレームとの間にそれぞれ交流信号を流して得られるので、主に座面部側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。また、サブインピーダンスはサブ電極とシートフレームとの間に交流信号を流して得られるので、主に非座面部側の被水や高い湿度状態等も精度良く検知可能になる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間および前記サブ電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測し、前記メイン電極と前記サブ電極との間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする。この構成によれば、メインインピーダンスはメイン電極とシートフレーム（グラウンド）との間およびサブ電極とシートフレームとの間にそれぞれ交流信号を流して得られるので、主に座面部側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。また、サブインピーダンスはメイン電極とサブ電極との間に交流信号を流して得られるので、主に座面部近傍の被水や高い湿度状態等も精度良く検知可能になる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記インピーダンス計測手段は、少なくとも前記メイン電極と前記サブ電極との間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする。この構成によれば、サブインピーダンスはメイン電極とサブ電極との間に交流信号を流して得られるので、主に座面部近傍の被水や高い湿度状態等も精度良く検知可能になる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測し、前記メイン電極と前記サブ電極との間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする。この構成によれば、サブインピーダンスはサブ電極とシートフレーム（グラウンド）との間に交流信号を流して得られるので、主に非座面部側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、前記インピーダンス計測手段は、前記交流信号を流して前記メインインピーダンスおよび前記サブインピーダンスを計測するにあたって、前記メイン電極と前記シートフレームとの間、前記サブ電極と前記シートフレームとの間、前記メイン電極と前記サブ電極との間、のいずれかに接続を切り換える接続切換手段を有することを特徴とする。この構成によれば、接続切換手段がいずれかの相互間に接続するので、複数の接続を簡単に切り換えながら目的のインピーダンスを計測できる。接続の切り換えは、任意に選択した複数の二点間で行う。例えばメイン電極とシートフレームとの間およびサブ電極とシートフレームとの間や、メイン電極とシートフレームとの間およびメイン電極とサブ電極との間などが該当する。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、シートの座面部に配置されるメイン電極と、前記メイン電極と平面方向に離隔して配置されるサブ電極と、前記座面部とシートフレームとの間に配置されるガード電極とを有する静電容量型センサと、前記静電容量型センサに交流信号を出力して、前記静電容量型センサのインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段とを備える乗員検知装置を用いて乗員を判別する乗員判別方法において、前記ガード電極は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間であって前記メイン電極に対向して配置するとともに、前記サブ電極には対向しないように配置されており、前記インピーダンス計測手段によって、前記メイン電極を流れるように前記交流信号を出力してメインインピーダンスを計測するとともに、前記サブ電極を流れるように前記交流信号を出力してサブインピーダンスを計測するインピーダンス計測工程と、前記インピーダンス計測手段によって計測される前記メインインピーダンスの静電容量成分と前記サブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて、乗員を判別する乗員判別工程とを有することを特徴とする。この構成によれば、乗員判別工程では、メインインピーダンスの静電容量成分とサブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて乗員（すなわち空席・大人・ＣＲＳ装着など）を判別する。よって請求項１に記載の発明と同様に、シートの座面部だけでなく非座面部で被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上させることができる。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、車両において、請求項１から７のいずれか一項に記載の乗員検知装置と、前記シートとを有することを特徴とする。この構成によれば、シートの座面部だけでなく非座面部で被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上できる車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】乗員検知装置の構成例を示す模式図である。
【図２】静電容量型センサの構成例を示す模式図である。
【図３】接続切換手段による切り換え例を示す模式図である。
【図４】インピーダンスと成分との関係を示す図である。
【図５】乗員判別処理の手続き例を示すフローチャートである。
【図６】静電容量成分と抵抗値成分とを得るための切り換え例を示す表である。
【図７】第１接続例における特性を示すグラフ図である。
【図８】第２接続例における特性を示すグラフ図である。
【図９】第３接続例における特性を示すグラフ図である。
【図１０】乗員検知装置を備える車両の構成例を示す模式図である。
【図１１】静電容量型センサの他の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示してはいない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。
【００２２】
まず、図１には乗員検知装置の構成例を模式図で示す。図１に示す乗員検知装置は、大別して静電容量型センサ１０とＥＣＵ４０とを有する。静電容量型センサ１０とＥＣＵ４０との間は、信号線１４やコネクタ１５などで接続される（図２（Ａ）を参照）。シート２０は、ヘッドレスト２１やクッションパッド２２，２４などを有する。クッションパッド２４は主に乗員の臀部や大腿部等が収まり、乗員が着座する面を含む座面部２４ａと、当該座面部２４ａ以外の部位である非座面部２４ｂとからなる。クッションパッド２２は主に乗員の背中等が収まる。クッションパッド２２，２４には、電気的に同電位を示すグラウンド（ＧＮＤ；ただし、０[Ｖ]とは限らない。）として用いるシートフレーム２３を含む。シートフレーム２３は、ガード電極１３および車両ボディ３０とも接続される。
【００２３】
静電容量型センサ１０は、クッションパッド２４の座面部２４ａに備えられ、少なくともサブ電極１１，メイン電極１２，ガード電極１３などを有する。必要に応じて、さらに信号線１４やコネクタ１５を備えてもよい（図２（Ａ）を参照）。メイン電極１２はシート２０の座面部２４ａに配置される。サブ電極１１は、メイン電極１２と平面方向に離隔して配置される。ガード電極１３は、メイン電極１２とシートフレーム２３との間であってメイン電極１２に対向して配置するとともに、サブ電極１１には対向しないように配置される。このガード電極１３は、着座する面とは反対側（図面下方側）からノイズがメイン電極１２に混入するのを防止する。
【００２４】
サブ電極１１とメイン電極１２との間における面積の関係は任意である。通常はサブ電極＜メイン電極に設定するが、サブ電極＝メイン電極に設定してもよく、サブ電極＞メイン電極に設定してもよい。面積を大きく（広く）確保するにつれて、水（湿度）に対する感度が高まる。静電容量型センサ１０の構成例は後述する（図２を参照）。
【００２５】
処理装置の一例であるＥＣＵ４０は、接続切換手段４１，インピーダンス計測手段４２，乗員判別手段４３などを有する。接続切換手段４１は、後述するインピーダンス計測手段４２から伝達される切換信号Ｓａに基づいて接続を切り換える機能を担う。切換信号Ｓａは、メインインピーダンスおよびサブインピーダンスの一方または双方を計測する際に伝達される。接続切換手段４１の切り換え例については後述する（図３を参照）。
【００２６】
インピーダンス計測手段４２は、静電容量型センサ１０に交流信号Ｓｂを出力して、静電容量型センサ１０のインピーダンスを計測する機能を担う。このインピーダンス計測手段４２は、信号源４２ａや計測部４２ｂなどを有する。信号源４２ａは、交流信号Ｓｂを発生させて出力する機能を担う。交流信号Ｓｂは、インピーダンスを計測可能な信号であれば、波形・振幅・周波数等を問わない。
【００２７】
計測部４２ｂは、接続切換手段４１によって切り換えられた二点間の接続に対して交流信号Ｓｂを流し、インピーダンスを計測する機能を担う。インピーダンスの具体的な計測法は周知であるので、図示および説明を省略する。メインインピーダンスは、少なくとも一点にメイン電極１２を含み、交流信号Ｓｂを流して計測する。サブインピーダンスは、少なくとも一点にサブ電極１１を含み、交流信号Ｓｂを流して計測する。本形態では、サブ電極１１およびメイン電極１２の双方に交流信号Ｓｂを流して計測される電極間インピーダンスは、サブインピーダンスに含めることにする。
【００２８】
乗員判別手段４３は、乗員（すなわち空席・大人・ＣＲＳ装着など）を判別する機能を担い、必要に応じて判別結果信号Ｓｅ（例えば着座信号や空席信号等）を外部装置５０に出力する。この乗員判別手段４３は、算出部４３ａや判別部４３ｂなどを有する。算出部４３ａは、インピーダンス計測手段４２から伝達される計測信号Ｓｄに含まれるインピーダンスに基づいて、当該インピーダンスの静電容量成分と抵抗値成分とを算出する。判別部４３ｂは、メインインピーダンスの静電容量成分とサブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて、乗員の判別を行う。外部装置５０は、例えば緊急時にエアバッグを膨張させるエアバッグ装置（特にエアバッグＥＣＵ）が該当する。
【００２９】
図２には、静電容量型センサ１０の構成例を模式的に示す。図２（Ａ）には平面図を示し、図２（Ｂ）には図２（Ａ）に示すIIB−IIB線矢視の断面図を示す。図２（Ａ）に示すように、静電容量型センサ１０の電極（すなわちサブ電極１１，メイン電極１２およびガード電極１３）は、いずれもセンサマット１６に収容される。図２（Ｂ）に示すように、センサマット１６はフィルム部１６ａ，絶縁コート部１６ｂ，マット部１６ｃなどを有する。図２（Ｂ）の構成例では、サブ電極１１およびメイン電極１２をフィルム部１６ａに収容し、ガード電極１３を絶縁コート部１６ｂに収容する。なお、サブ電極１１，メイン電極１２およびガード電極１３の配置は図１と同様である。マット部１６ｃは、例えばウレタン等のような弾性樹脂を用いて形成される。
【００３０】
図３には、接続切換手段４１による接続の切り換え例を示す。図３に示す接続切換手段４１は、理解し易くするために接点スイッチを用いた例を図示し、端子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅを有する。他には、電磁スイッチ（リレーを含む）や半導体スイッチ（半導体リレーを含む）等を用いてもよい。端子４１ａはサブ電極１１に接続され、端子４１ｂはメイン電極１２に接続され、端子４１ｃはガード電極１３（あるいはシートフレーム２３や車両ボディ３０）に接続される。端子４１ｄ，４１ｅはインピーダンス計測手段４２に接続される。
【００３１】
接続切換手段４１は、任意に選択した複数の二点間で接続を切り換える機能を担う。例えば、サブ電極１１とシートフレーム２３との間、メイン電極１２とサブ電極１１との間、サブ電極１１とメイン電極１２との間などのいずれかで接続の切り換えを行う。切り換えは、例えばメイン電極１２とシートフレーム２３との間およびサブ電極１１とシートフレーム２３との間や、メイン電極１２とシートフレーム２３との間およびメイン電極１２とサブ電極１１との間、サブ電極１１とシートフレーム２３との間およびメイン電極１２とサブ電極１１との間などが該当する。
【００３２】
図３（Ａ），図３（Ｂ），図３（Ｃ）には、接続切換手段４１による切り換え後の接続例を示す。図３（Ａ）に示す接続例は、端子４１ｂと端子４１ｄとの間が接続されるとともに、端子４１ｃと端子４１ｅとの間が接続される。メインインピーダンスＺmgを計測するにあたり、メイン電極１２とシートフレーム２３との間を接続する状態である。図３（Ｂ）に示す接続例は、端子４１ａと端子４１ｄとの間が接続されるとともに、端子４１ｃと端子４１ｅとの間が接続される。サブインピーダンスＺsgを計測するにあたり、サブ電極１１とシートフレーム２３との間を接続する状態である。図３（Ｃ）に示す接続例は、端子４１ａと端子４１ｄとの間が接続されるとともに、端子４１ｂと端子４１ｅとの間が接続される。電極間インピーダンスＺms（サブインピーダンスＺsg）を計測するにあたり、メイン電極１２とサブ電極１１との間を接続する状態である。
【００３３】
図４には、インピーダンスと成分との関係を示す。図４（Ａ）には等価回路を示し、図４（Ｂ）には虚数成分および実数成分との関係をグラフ図で示す。図４（Ａ）に示すように、接続切換手段４１で計測されるインピーダンスＺｘは、静電容量成分Ｃｘと抵抗値成分Ｒｘとを並列接続した等価回路で表される。図４（Ｂ）に示すように、静電容量成分Ｃｘは虚数成分Ｉmgに相当し、抵抗値成分Ｒｘは実数成分Ｒｅに相当する。インピーダンスＺｘは、メインインピーダンスＺmgやサブインピーダンスＺsg（電極間インピーダンスＺms）などが該当する。静電容量成分Ｃｘは後述する静電容量成分Ｃmg，Ｃsg，Ｃmsなどが該当し、抵抗値成分Ｒｘは後述する抵抗値成分Ｒmg，Ｒsg，Ｒmsなどが該当する。以下では、メインインピーダンスＺmgに関連する要素には添字「mg」を付し、サブインピーダンスＺsgに関連する要素には添字「sg」を付し、電極間インピーダンスＺmsに関連する要素には添字「ms」を付して説明する。
【００３４】
上述のように構成された乗員検知装置において、シート２０での乗員を判別する処理例について図５〜図９を参照しながら説明する。図５には乗員判別処理の手続き例をフローチャートで示す。図５におけるステップＳ１０，Ｓ１２は接続切換手段４１に相当し、ステップＳ１１，Ｓ１３はインピーダンス計測手段４２およびインピーダンス計測工程に相当し、ステップＳ１４〜Ｓ１７は乗員判別手段４３および乗員判別工程に相当する。図６には静電容量成分と抵抗値成分とを得るための切り換え例を一覧表で示す。図７〜図９には各接続例における特性をグラフ図で示す。
【００３５】
図５に示す乗員判別処理は、ＥＣＵ４０が作動している間に繰り返し実行される。まず、交流信号Ｓｂがメイン電極１２を流れる接続に切り換え〔ステップＳ１０〕、交流信号Ｓｂを出力してメインインピーダンスＺmgを計測する〔ステップＳ１１〕。同様に、交流信号Ｓｂがサブ電極１１を流れる接続に切り換え〔ステップＳ１２〕、交流信号Ｓｂを出力してサブインピーダンスＺsg（電極間インピーダンスＺmsを含む）を計測する〔ステップＳ１３〕。ステップＳ１０，Ｓ１１と、ステップＳ１２，Ｓ１３とは順不同に実行してもよい。そして、ステップＳ１１で計測したメインインピーダンスＺmgと、ステップＳ１３で計測したサブインピーダンスＺsg（あるいは電極間インピーダンスＺms）とに基づいて静電容量成分Ｃｘおよび抵抗値成分Ｒｘを算出する〔ステップＳ１４〕。
【００３６】
上記ステップＳ１０，Ｓ１２でどの接続に切り換えるかは、ステップＳ１４で必要とする静電容量成分Ｃｘおよび抵抗値成分Ｒｘに応じて変わる。そこで、接続例について図６を参照しながら説明する。図６には、静電容量成分Ｃｘおよび抵抗値成分Ｒｘに応じた切換例Ｊ１〜Ｊ１１の例を示す。表中では、図３（Ａ）の接続例を単に「（Ａ）」と示し、図３（Ｂ）の接続例を単に「（Ｂ）」と示す。また、「（Ａ），（Ｂ）」は図３（Ａ）の接続例と、図３（Ｂ）の接続例とに切り換えることを示す。以下では、切換例Ｊ３，Ｊ５，Ｊ７を代表して簡単に説明する。なお、切換例Ｊ１１は電極間インピーダンスＺmsのみを測定すればよいので、ステップＳ１０，Ｓ１１の実行は不要である。
【００３７】
切換例Ｊ３は、静電容量成分Ｃmgおよび抵抗値成分Ｒmsを取得するため、図３（Ａ）の接続と図３（Ｃ）の接続とに切り換えてインピーダンスＺｘを測定することを示す。すなわち、図３（Ａ）の接続に切り換えてメインインピーダンスＺmgを計測し、当該メインインピーダンスＺmgに基づいて静電容量成分Ｃmgを算出する。また、図３（Ｃ）の接続に切り換えて電極間インピーダンスＺmsを計測し、当該電極間インピーダンスＺmsに基づいて抵抗値成分Ｒmsを算出する。
【００３８】
切換例Ｊ５は、静電容量成分（Ｃmg＋Ｃsg）および抵抗値成分Ｒsgを取得するため、図３（Ａ）の接続と図３（Ｂ）の接続とに切り換えてインピーダンスＺｘを測定することを示す。すなわち、図３（Ａ）の接続に切り換えてメインインピーダンスＺmgを計測し、当該メインインピーダンスＺmgに基づいて静電容量成分Ｃmgを算出する。また、図３（Ｂ）の接続に切り換えてサブインピーダンスＺsgを計測し、当該サブインピーダンスＺsgに基づいて静電容量成分Ｃsgおよび抵抗値成分Ｒsgを算出する。これらの静電容量成分Ｃmgと静電容量成分Ｃsgとを和算して静電容量成分（Ｃmg＋Ｃsg）を得る。
【００３９】
切換例Ｊ７は、静電容量成分（Ｃmg＋Ｃsg）および抵抗値成分Ｒmsを取得するため、図３（Ａ）の接続、図３（Ｂ）の接続および図３（Ｃ）の接続に切り換えてインピーダンスＺｘを測定することを示す。すなわち、図３（Ａ）の接続に切り換えてメインインピーダンスＺmgを計測し、当該メインインピーダンスＺmgに基づいて静電容量成分Ｃmgを算出する。また、図３（Ｂ）の接続に切り換えてサブインピーダンスＺsgを計測し、当該サブインピーダンスＺsgに基づいて静電容量成分Ｃsgを算出する。これらの静電容量成分Ｃmgと静電容量成分Ｃsgとを和算して静電容量成分（Ｃmg＋Ｃsg）を得る。さらに、図３（Ｃ）の接続に切り換えて電極間インピーダンスＺmsを計測し、当該電極間インピーダンスＺmsに基づいて抵抗値成分Ｒmsを算出する。
【００４０】
図５に戻り、ステップＳ１４で算出した静電容量成分Ｃｘおよび抵抗値成分Ｒｘに基づいて、乗員判別用のマップを参照して乗員の着座を判別する〔ステップＳ１５〕。マップはＥＣＵ４０内外の記録媒体（例えばＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等）に予め記録されている。マップを参照した判別法については後述する（図７〜図９を参照）。もし、大人（すなわち空席とＣＲＳ装着とを除く乗員）が着座していると判別された場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、着座信号を判別結果信号Ｓｅとして出力し〔ステップＳ１７〕、乗員判別処理をリターンする。一方、空席またはＣＲＳ装着と判別された場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、空席信号を判別結果信号Ｓｅとして出力し〔ステップＳ１８〕、乗員判別処理をリターンする。ステップＳ１７およびステップＳ１８は、一方のみを実行してもよく、双方を実行してもよい。
【００４１】
マップを参照した判別法について、図７〜図９を参照しながら説明する。図７には第１接続例（切換例Ｊ３）に対応するマップの一例を示す。図８には第２接続例（切換例Ｊ５）に対応するマップの一例を示す。図９には第３接続例（切換例Ｊ７）に対応するマップの一例を示す。図７〜図９の（Ａ）にはシート２０にヒータを備える場合の特性を示し、同じく（Ｂ）にはシート２０にヒータを備えない場合の特性を示す。図７〜図９では共通する記号および線種を用いる。「◇」，「○」，「＊」，「△」，「×」などの記号は、シート２０を設置した環境（例えば車両等）における温度と湿度との組み合わせで異ならせている。記号の線種は、空席を細実線で示し、大人（ＡＦ０５）を太実線で示し、ＣＲＳ装着を太破線で示す。
【００４２】
図７〜図９に示すマップには、縦軸を静電容量成分とするとともに、横軸を抵抗値成分（アドミタンス成分）とし、大人（すなわち空席とＣＲＳ装着とを除く乗員）が着座しているか否かの判別を行う閾値線（図中の太線）を示す。この閾値線に加えて、様々の温度や湿度における測定結果を上記記号でプロットしている。図７〜図９の各図における静電容量成分および抵抗値成分は、図６に示す表に従う。例えば、図７の静電容量成分は静電容量成分Ｃmgに対応し、抵抗値成分は抵抗値成分Ｒmsに対応する。
【００４３】
マップ全体の傾向としては、温度が高くなるにつれて、静電容量成分および抵抗値成分ともに増加する。同様に、湿度が高くなるにつれて、静電容量成分および抵抗値成分ともに増加する。図７〜図９に示すマップを記録媒体に記録しておき、切換例Ｊ３，Ｊ５，Ｊ７の各接続にそれぞれ対応した乗員の判別を行える。
【００４４】
以上のように構成された乗員検知装置（すなわち静電容量型センサ１０およびインピーダンス計測手段４２）とシート２０とを、二点鎖線で示す車両１００（自動車）内に備えると図１０のようになる。
【００４５】
上述した実施の形態によれば、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、ガード電極１３は、メイン電極１２とシートフレーム２３との間であってメイン電極１２に対向して配置するとともに、サブ電極１１には対向しないように配置した（図２（Ａ）を参照）。またインピーダンス計測手段４２は、メイン電極１２を流れるように交流信号Ｓｂを出力してメインインピーダンスＺmgを計測するとともに、サブ電極１１を流れるように交流信号Ｓｂを出力してサブインピーダンスＺsgを計測し、インピーダンス計測手段４２によって計測されるメインインピーダンスＺmgの静電容量成分ＣｘとサブインピーダンスＺsgの抵抗値成分Ｒｘとに基づいて、乗員を判別する乗員判別手段４３を有する構成とした（図１，を参照）。この構成によれば、メインインピーダンスＺmgはメイン電極１２に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に座面部２４ａ側の被水や高い湿度状態が検知可能になる。サブインピーダンスＺsgはサブ電極１１に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に非座面部２４ｂ側の被水や高い湿度状態が検知可能になる。メインインピーダンスＺmgの静電容量成分ＣｘとサブインピーダンスＺsgの抵抗値成分Ｒｘとを組み合わせることで、シート２０の座面部２４ａだけでなく非座面部２４ｂで被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上させることができる。
【００４６】
請求項２に対応し、インピーダンス計測手段４２は、少なくともメイン電極１２とシートフレーム２３との間に交流信号Ｓｂを流してメインインピーダンスＺmgを計測する構成とした（図３と図６の切換例Ｊ１〜Ｊ７とを参照）。この構成によれば、メインインピーダンスＺmgはメイン電極１２とシートフレーム２３（グラウンド）との間に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に座面部２４ａ側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。
【００４７】
請求項３に対応し、インピーダンス計測手段４２は、メイン電極１２とシートフレーム２３との間およびサブ電極１１とシートフレーム２３との間に交流信号Ｓｂを流してメインインピーダンスＺmgを計測し、サブ電極１１とシートフレーム２３との間に交流信号Ｓｂを流してサブインピーダンスＺsgを計測する構成とした（図３（Ａ），図３（Ｂ），図６の切換例Ｊ５を参照）。この構成によれば、メインインピーダンスＺmgはメイン電極１２とシートフレーム２３（グラウンド）との間およびサブ電極１１とシートフレーム２３との間にそれぞれ交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に座面部２４ａ側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。また、サブインピーダンスＺsgはサブ電極１１とシートフレーム２３との間に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に非座面部２４ｂ側の被水や高い湿度状態等も精度良く検知可能になる。
【００４８】
請求項４に対応し、インピーダンス計測手段４２は、メイン電極１２とシートフレーム２３との間およびサブ電極１１とシートフレーム２３との間に交流信号Ｓｂを流してメインインピーダンスＺmgを計測し、メイン電極１２とサブ電極１１との間に交流信号Ｓｂを流してサブインピーダンスＺsgを計測する構成とした（図３（Ａ），図３（Ｃ），図６の切換例Ｊ７を参照）。この構成によれば、メインインピーダンスＺmgはメイン電極１２とシートフレーム２３（グラウンド）との間およびサブ電極１１とシートフレーム２３との間にそれぞれ交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に座面部２４ａ側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。また、サブインピーダンスＺsgはメイン電極１２とサブ電極１１との間に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に座面部２４ａ近傍の被水や高い湿度状態等も精度良く検知可能になる。
【００４９】
請求項５に対応し、インピーダンス計測手段４２は、少なくともメイン電極１２とサブ電極１１との間に交流信号Ｓｂを流してサブインピーダンスＺsgを計測する構成とした（図３と図６の切換例Ｊ８〜Ｊ１１とを参照）。この構成によれば、サブインピーダンスＺsgはメイン電極１２とサブ電極１１との間に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に座面部２４ａ近傍の被水や高い湿度状態等も精度良く検知可能になる。
【００５０】
請求項６に対応し、インピーダンス計測手段４２は、メイン電極１２とシートフレーム２３との間に交流信号Ｓｂを流してメインインピーダンスＺmgを計測し、メイン電極１２とサブ電極１１との間に交流信号Ｓｂを流してサブインピーダンスＺsgを計測する構成とした（図３と図６の切換例Ｊ３とを参照）。この構成によれば、サブインピーダンスＺsgはサブ電極１１とシートフレーム２３（グラウンド）との間に交流信号Ｓｂを流して得られるので、主に非座面部２４ｂ側の被水や高い湿度状態等を精度良く検知可能になる。
【００５１】
請求項７に対応し、インピーダンス計測手段４２は、交流信号Ｓｂを流してメインインピーダンスＺmgおよびサブインピーダンスＺsgを計測するにあたって、メイン電極１２とシートフレーム２３との間、サブ電極１１とシートフレーム２３との間、メイン電極１２とサブ電極１１との間、のいずれかに接続を切り換える接続切換手段４１を有する構成とした（図３を参照）。この構成によれば、複数の接続を簡単に切り換えながら目的のインピーダンスを計測することができる。
【００５２】
請求項８に対応し、ガード電極１３は、メイン電極１２とシートフレーム２３との間であってメイン電極１２に対向して配置するとともに、サブ電極１１には対向しないように配置した（図２（Ａ）を参照）。またインピーダンス計測手段４２によって、メイン電極１２を流れるように交流信号Ｓｂを出力してメインインピーダンスＺmgを計測するとともに、サブ電極１１を流れるように交流信号Ｓｂを出力してサブインピーダンスＺsgを計測するインピーダンス計測工程と、インピーダンス計測手段４２によって計測されるメインインピーダンスＺmgの静電容量成分ＣｘとサブインピーダンスＺsgの抵抗値成分Ｒｘとに基づいて、乗員を判別する乗員判別工程とを有する構成とした（図５を参照）。この構成によれば、乗員判別工程では、メインインピーダンスＺmgの静電容量成分ＣｘとサブインピーダンスＺsgの抵抗値成分Ｒｘとに基づいて乗員を判別する。よって、シート２０の座面部２４ａだけでなく非座面部２４ｂで被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上させることができる。
【００５３】
請求項９に対応し、車両１００は、乗員検知装置（すなわち静電容量型センサ１０およびインピーダンス計測手段４２）と、シート２０とを有する構成とした（図１０を参照）。この構成によれば、シート２０の座面部２４ａだけでなく非座面部２４ｂで被水や高い湿度状態になっても、乗員の判別精度を向上できる車両を提供することができる。
【００５４】
〔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。言い換えれば、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。
【００５５】
上述した実施の形態では、サブ電極１１は、図１１（Ａ）に示すようにメイン電極１２と平面方向に離隔して配置する構成とした。すなわち、サブ電極１１とメイン電極１２とはほぼ同一平面上となるように配置した。この形態に代えて、サブ電極１１は、メイン電極１２とはほぼ同一平面上とならないように配置してもよい。例えば、座面部２４ａ側に近づけた図１１（Ｂ）に示す配置や、シートフレーム２３側に近づけた図１１（Ｃ）に示す配置が該当する。グラウンドであるシートフレーム２３との間における水分量に応じて静電容量成分や抵抗値成分が増加するので、図１１（Ｂ）に示す配置が最も高く、図１１（Ｃ）に示す配置が最も低くなる。例えば寒冷地と温暖地の差異などに応じて配置を変える等により、地域等に合わせた的確な乗員判別の精度を向上させることができる。
【００５６】
上述した実施の形態では、水（湿気を含む）に対応するマップを記録媒体に記録する構成とした（図７〜図９を参照）。この形態に加えて、導電性を有する電解液（例えばジュースや塩水等）に対応するマップを記録媒体に記録する構成としてもよい。電解液に対応するマップは、水に対応するマップと一体（すなわち一のマップ内）に記録してもよく、水に対応するマップとは別個に記録してもよい。電解液でシート２０が被水すると、図７〜図９に示す静電容量成分および抵抗値成分に比べて大きな値となる。座面部２４ａおよび非座面部２４ｂのうち一方または双方で、電解液を被水したり高い湿度状態になっても、メインインピーダンスＺmgの静電容量成分ＣｘとサブインピーダンスＺsgの抵抗値成分Ｒｘとを組み合わせることで、乗員の判別精度を向上させることができる。
【００５７】
上述した実施の形態では、外部装置５０はエアバッグＥＣＵを適用する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて（あるいは加えて）、エアバッグＥＣＵ以外のＥＣＵ（例えばエンジンＥＣＵ等）や、ＥＣＵ以外の処理装置、通信回線を介して接続可能なコンピュータ（サーバーやパソコン等を含む）などを適用する構成としてもよい。エンジンＥＣＵを適用する場合には、大人が着座しないまま車両１００が走行する等を防止できる。他の処理装置やコンピュータを適用する場合には、乗員の判別結果を確実に伝達できる。
【００５８】
上述した実施の形態では、同電位を示すグラウンド（ＧＮＤ）にシートフレーム２３を適用した（図１等を参照）。この形態に代えて（あるいは加えて）、導電性部材（例えば針金，金網，導電線など）を適用してもよい。インピーダンス（すなわちメインインピーダンスＺmgやサブインピーダンスＺsgなど）を計測するための基準となる電位を示す部材が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００５９】
上述した実施の形態では、乗員検知装置（すなわち静電容量型センサ１０およびインピーダンス計測手段４２）を備える対象として、車両１００を適用した（図１１を参照）。この形態に代えて、車両１００以外の他の輸送機器にも同様に適用することが可能である。他の輸送機器は、人間や貨物等を輸送可能な輸送機器、例えば航空機や船舶などが該当する。単に構造上の違いに過ぎず、人間や貨物等を輸送可能であるので、上述した実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 静電容量型センサ
１１ サブ電極
１２ メイン電極
１３ ガード電極
２０ シート
２３ シートフレーム（グラウンド）
２４ａ 座面部
２４ｂ 非座面部
３０ 車両ボディ（グラウンド）
４０ ＥＣＵ（処理装置）
４１ 接続切換手段
４２ インピーダンス計測手段
４３ 乗員判別手段
５０ 外部装置
Ｚｘ インピーダンス
Ｚmg メインインピーダンス
Ｚsg サブインピーダンス
Ｚms 電極間インピーダンス（サブインピーダンス）
Ｃｘ（Ｃmg，Ｃsg，Ｃms） 静電容量成分
Ｒｘ（Ｒmg，Ｒsg，Ｒms） 抵抗値成分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの座面部に配置されるメイン電極と、前記メイン電極と平面方向に離隔して配置されるサブ電極と、前記座面部とシートフレームとの間に配置されるガード電極とを有する静電容量型センサと、
前記静電容量型センサに交流信号を出力して、前記静電容量型センサのインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、を備える乗員検知装置において、
前記ガード電極は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間であって前記メイン電極に対向して配置するとともに、前記サブ電極には対向しないように配置し、
前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極を流れるように前記交流信号を出力してメインインピーダンスを計測するとともに、前記サブ電極を流れるように前記交流信号を出力してサブインピーダンスを計測し、
前記インピーダンス計測手段によって計測される前記メインインピーダンスの静電容量成分と前記サブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて、乗員を判別する乗員判別手段を有することを特徴とする乗員検知装置。
【請求項２】
前記インピーダンス計測手段は、少なくとも前記メイン電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測することを特徴とする請求項１に記載の乗員検知装置。
【請求項３】
前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間および前記サブ電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測し、前記サブ電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする請求項１または２に記載の乗員検知装置。
【請求項４】
前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間および前記サブ電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測し、前記メイン電極と前記サブ電極との間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする請求項１または２に記載の乗員検知装置。
【請求項５】
前記インピーダンス計測手段は、少なくとも前記メイン電極と前記サブ電極との間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする請求項１に記載の乗員検知装置。
【請求項６】
前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測し、前記メイン電極と前記サブ電極との間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする請求項１，２，５に記載の乗員検知装置。
【請求項７】
前記インピーダンス計測手段は、前記交流信号を流して前記メインインピーダンスおよび前記サブインピーダンスを計測するにあたって、前記メイン電極と前記シートフレームとの間、前記サブ電極と前記シートフレームとの間、前記メイン電極と前記サブ電極との間、のいずれかに接続を切り換える接続切換手段を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の乗員検知装置。
【請求項８】
シートの座面部に配置されるメイン電極と、前記メイン電極と平面方向に離隔して配置されるサブ電極と、前記座面部とシートフレームとの間に配置されるガード電極とを有する静電容量型センサと、
前記静電容量型センサに交流信号を出力して、前記静電容量型センサのインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、を備える乗員検知装置を用いて乗員を判別する乗員判別方法において、
前記ガード電極は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間であって前記メイン電極に対向して配置するとともに、前記サブ電極には対向しないように配置されており、
前記インピーダンス計測手段によって、前記メイン電極を流れるように前記交流信号を出力してメインインピーダンスを計測するとともに、前記サブ電極を流れるように前記交流信号を出力してサブインピーダンスを計測するインピーダンス計測工程と、
前記インピーダンス計測手段によって計測される前記メインインピーダンスの静電容量成分と前記サブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて、乗員を判別する乗員判別工程と、
を有することを特徴とする乗員検知方法。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項に記載の乗員検知装置と、前記シートと、を有することを特徴とする車両。
【請求項１】
シートの座面部に配置されるメイン電極と、前記メイン電極と平面方向に離隔して配置されるサブ電極と、前記座面部とシートフレームとの間に配置されるガード電極とを有する静電容量型センサと、
前記静電容量型センサに交流信号を出力して、前記静電容量型センサのインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、を備える乗員検知装置において、
前記ガード電極は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間であって前記メイン電極に対向して配置するとともに、前記サブ電極には対向しないように配置し、
前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極を流れるように前記交流信号を出力してメインインピーダンスを計測するとともに、前記サブ電極を流れるように前記交流信号を出力してサブインピーダンスを計測し、
前記インピーダンス計測手段によって計測される前記メインインピーダンスの静電容量成分と前記サブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて、乗員を判別する乗員判別手段を有することを特徴とする乗員検知装置。
【請求項２】
前記インピーダンス計測手段は、少なくとも前記メイン電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測することを特徴とする請求項１に記載の乗員検知装置。
【請求項３】
前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間および前記サブ電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測し、前記サブ電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする請求項１または２に記載の乗員検知装置。
【請求項４】
前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間および前記サブ電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測し、前記メイン電極と前記サブ電極との間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする請求項１または２に記載の乗員検知装置。
【請求項５】
前記インピーダンス計測手段は、少なくとも前記メイン電極と前記サブ電極との間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする請求項１に記載の乗員検知装置。
【請求項６】
前記インピーダンス計測手段は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間に前記交流信号を流して前記メインインピーダンスを計測し、前記メイン電極と前記サブ電極との間に前記交流信号を流して前記サブインピーダンスを計測することを特徴とする請求項１，２，５に記載の乗員検知装置。
【請求項７】
前記インピーダンス計測手段は、前記交流信号を流して前記メインインピーダンスおよび前記サブインピーダンスを計測するにあたって、前記メイン電極と前記シートフレームとの間、前記サブ電極と前記シートフレームとの間、前記メイン電極と前記サブ電極との間、のいずれかに接続を切り換える接続切換手段を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の乗員検知装置。
【請求項８】
シートの座面部に配置されるメイン電極と、前記メイン電極と平面方向に離隔して配置されるサブ電極と、前記座面部とシートフレームとの間に配置されるガード電極とを有する静電容量型センサと、
前記静電容量型センサに交流信号を出力して、前記静電容量型センサのインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、を備える乗員検知装置を用いて乗員を判別する乗員判別方法において、
前記ガード電極は、前記メイン電極と前記シートフレームとの間であって前記メイン電極に対向して配置するとともに、前記サブ電極には対向しないように配置されており、
前記インピーダンス計測手段によって、前記メイン電極を流れるように前記交流信号を出力してメインインピーダンスを計測するとともに、前記サブ電極を流れるように前記交流信号を出力してサブインピーダンスを計測するインピーダンス計測工程と、
前記インピーダンス計測手段によって計測される前記メインインピーダンスの静電容量成分と前記サブインピーダンスの抵抗値成分とに基づいて、乗員を判別する乗員判別工程と、
を有することを特徴とする乗員検知方法。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項に記載の乗員検知装置と、前記シートと、を有することを特徴とする車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１３２８３０（Ｐ２０１２−１３２８３０Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８６３１０（Ｐ２０１０−２８６３１０）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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