专利名称：乘员检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及乘员检测系统，尤其涉及能够根据汽车的全部席位的乘员入席状况来 设定座椅安全带提醒(seat belt reminder)功能的乘员检测系统。
背景技术：
汽车的座椅上配置的座椅安全带装置例如在车辆冲撞时那样的紧急时，当车辆上 作用了较大的减速度的情况下，通过座椅安全带来束缚乘员从而防止乘员从座椅上飞出。 此外，为避免该座椅安全带的未佩戴状态，使用座椅安全带未佩戴警告装置(座椅安全带 提醒系统)。在座椅安全带提醒系统中，例如，使用通过点亮灯而诉诸视觉的视觉警告或通 过蜂鸣器而诉诸听觉的声音警告，从而对乘员通知座椅安全带的未佩戴状态。此外，在日 本，从2005年9月1日开始，规定车辆制造商必须对车辆设置座椅安全带提醒系统。该座 椅安全带提醒系统在车辆的驾驶员不佩戴座椅安全带的情况下继续行驶时，响起警报音并 提醒佩戴座椅安全带。
座椅安全带提醒系统通过乘员检测系统基于坐席被乘员占用的信息、以及该坐席 的扣环开关(buckle switch)的关闭信息等，发出用于督促系上座椅安全带的警告音等。
作为进行乘员检测的感测方式，大致分为利用用于感测乘员的体重的重量传感 器、压电传感器的感测方式、利用用于感测乘客的体格、即表面面积的容量传感器的感测方 式。
图7A是表示在其中，作为感测方式，使用了利用容量传感器的感测方式的乘员检 测系统的原理的图。该方式使配置在座椅上的天线电极发出微弱电场(Electric Field EF)，使电极和被测定物的表面产生电荷。由此，电极和被测定物的表面成为电容耦合，能够 捕捉通过体格/入席状况而变化的电容量变化作为移位电流的变化。
如图7A所示，通过对天线电极El施加来自正弦波振荡电路OSC的高频低电压，从 而在天线电极El的周围产生微弱电场(EF)的结果，在天线电极El侧流过移位电流I。该 移位电流I的值由在天线电极El和被测定物OB之间形成的静电电容值来决定，根据在天 线电极El的附近存在的被测定物OB的介电常数而取不同的值。从而，在被测定物OB乘坐 在座椅上的情况和没有乘坐在座椅上的情况中，流过天线电极El侧的电流产生变化。通过 利用该现象，能够通过由传感器得到的物理量(此时，是移位电流)而检测乘员对座椅的入 席状况。
此外，如图7B所示，设置多个天线电极，例如在座椅的坐席面设置天线电极E2，在 靠背面设置天线电极E3以及天线电极E4，从而能够关于座椅上的被测定物(乘员)得到更 多的物理量，能够更加可靠地检测座椅上的乘员的入席状况。
例如，在专利文献1中，公开了在座椅的靠背面上，以规定的间隔配置多个天线电 极的技术(参照专利文献1的图1)。
此外，若要将从这些传感器得到的信息设为实际上乘员是否入席座椅的判定结 果，则需要包括控制电路的判定装置，该控制电路定期从传感器取得数据，并比较预先设定的阈值、以及作为微弱电场技术的测定结果的物理量(电流值、或从电流值求得的电容测 定值)。
例如，在专利文献2中，公开了有关乘员检测系统的技术，该乘员检测系统进行控 制，使得根据乘员是否入席座椅的判定结果、以及座椅安全带的佩戴状况的检测结果，显示 警告灯(参照专利文献2的图3)。
专利文献
专利文献1 (日本)专利第3779069号公报
专利文献2 (日本)专利第3458323号公报
但是，以往的技术中，为了检测传感器的移位电流，是对每个传感器分配天线电极 驱动线，经由电流电压变换电路连接到判定电路的结构。此外，为了抑制寄生电容对天线电 极驱动线的影响，各驱动线由屏蔽电缆构成，例如由正弦波振荡电路对包围中心线(中心 导体)的保护层提供电容消除用交流信号。如上所述，若要可靠地检测乘员对座椅的入席 状况，需要来自多个天线电极的信息。但是，为此用于连接天线电极和判定电路之间的布线 数也增加，存在连接线增多的问题。
此外，随着今后应用座椅安全带提醒系统的座椅增加为副驾驶座、后坐席，连接线 的扩展性成为问题的可能性进一步提高，用更少的连接线连接天线和判定电路的必要性尚ο发明内容
因此，本发明的乘员检测系统以提供一种在乘员判定过程中，尽量减少天线电极 和判定电路之间的连接线的乘员检测系统为课题。
(1)为了解决上述课题，本发明的乘员检测系统包括附随传感器电路单元，具 有天线电极，在座椅的坐席面或靠背面的至少一个上配置；以及电场发生单元，在所述天 线电极周围产生微弱电�。⒒诟玫绯∈涑龅缌餍藕牛灰约爸髋卸ǖピǖ缌骷觳獾� 元和控制单元，该电流检测单元检测所述电流信号的变化，所述控制单元通过比较与从所 述电流检测单元获取的基于在天线电极产生的电场而流过的电流信号关联的信号数据、以 及预先存储的与乘员的入席状况关联的阈值数据，从而判定乘员的入席状况，所述附随传 感器电路单元和所述主判定单元通过供电线以及接地线来连接，所述电场发生单元根据从 所述主判定单元对所述供电线提供的电压，产生微弱电�。⒍运龉┑缦呤涑鏊龅缌� 信号。
(2)此外，本发明的乘员检测系统，其中，所述主判定单元包括电压调制单元，所述 电压调制单元与用于表示所述天线电极的地址的信号同步地产生对所述供电线提供的电 压，所述附随传感器电路单元包括电压电平检测电路，所述电压电平检测电路根据对所述 供电线提供的电压电平，产生用于表示自己被选择的情况的选择信号，所述电场发生单元 根据所述选择信号的产生而连接到所述供电线，并包括自激振荡电路，所述自激振荡电路 使所述天线电极产生微弱电�。⒁杂稍は壬瓒ǖ牡�1和第2基准电容、以及基于天线电极 产生的微弱电场并根据乘员的入席而变化的测定电容来决定的周期，改变对所述供电线流 过的电流信号的周期，所述控制单元基于所述电流信号的周期，判定坐在所述座椅上的乘 员的入席状况。5
(3)此外，本发明的乘员检测系统，其中，所述电流信号的周期将所述自激振荡电 路对第1基准电容进行充电的充电期间、以及所述自激振荡电路对第2基准电容以及根据 所述乘员的入席而变化的测定电容进行放电的放电期间之和作为一个周期，所述控制单元 根据所述一个周期，或者，根据所述充电期间或所述放电期间的任一个相对于所述一个周 期的比率，判定坐在所述座椅上的乘员的入席状况。
(4)此外，本发明的乘员检测系统，其中，所述电场发生单元被输入用于表示有无 座椅安全带佩戴的信号，并根据该信号的电压电平，改变所述电流信号的振幅，所述控制单 元根据所述电流信号的振幅，判定坐在所述座椅上的乘员有无座椅安全带佩戴。
(5)此外，本发明的乘员检测系统，其中，所述控制单元基于乘员的入席状况的判 定结果、以及有无座椅安全带佩戴的判定结果，进行视觉警告或声音警告。
(6)此外，本发明的乘员检测系统，其中，所述控制单元基于乘员的入席状况的判 定结果，将气囊装置的气囊设置为可展开的状态或不可展开的状态的任一个。
(7)此外，本发明的乘员检测系统，其中，所述供电线和接地线是由导体和覆盖所 述导体的绝缘体构成的绝缘电线。
(8)此外，本发明的乘员检测系统，其中，所述天线电极是在绝缘性的薄膜基体上 印刷导电涂料而形成的天线电极。
(9)此外，本发明的乘员检测系统，其中，所述附随传感器电路单元与所述天线电 极一同安装在所述薄膜基体上，且在所述薄膜基体上，电路部件通过由导电涂料形成的印 刷布线而连接。
本发明的乘员检测系统通过供电线和接地线的两条线来连接，因此即使天线电极 增加，与判定电路之间连接的布线数也不会增加，能够减少天线电极和判定电路之间的连 接线。
图1是用于说明本发明的实施方式的乘员检测装置中的座椅的配置的图。
图2是表示本发明的实施方式的乘员检测装置中的天线电极的配置的图。
图3是本发明的实施方式的乘员检测装置的电路方框图。
图4是表示本发明的实施方式的乘员检测装置中的电场产生单元的电路图。
图5是用于说明图4的动作的图。
图6是用于说明本发明的实施方式的乘员检测装置中的判定电路的判定的图。
图7A是用于说明现有技术的乘员检测装置中的基本原理的图。
图7B是用于说明现有技术的其他乘员检测装置中的基本原理的图。
标号说明
100. · ·乘员检测系统、5. · ·驾驶座、6. ·副驾驶座、7. · ·后部右坐席、8. · ·后部左 坐席、54b、64a、64b、64c、74a、74b、84a、84b...传感器、VDDL...供电线、VSS L...接地线、 10...主判定单元、11...电压调制单元、Ila...地址控制电路、lib...同步加法运算电路、 15...电流检测单元、1 ...电流-电压变换电路、1 ...峰值检测电路、15c...计数器 电路、15d...基准脉冲发生电路、20...判定电路、22...供电电路、24...传输通信电路、 26···显示/声音驱动电路、53...车体速度检测电路、5!3b、53c、63a、73a、83a...附随传感器电路单元、32...电压电平检测电路、34...电场发生单元、3 ...自激振荡电路、SW1、 SW2. · ·切换电路、SEL、BSff. · ·选择信号、55、65. · ·扣环开关电路、VDDLS. · ·内部供电线、 0P. · ·运算放大器、R1、R2、R3、R4. · ·电阻、COB. · ·测定电容、CH...第1基准电容、CL. · ·第 2基准电容、41. · · TH时间规定单元、42. · · TL时间规定单元、pl、p2、p3、p4. · ·路径、E1、E2、 E3、E4、E10···天线电极、OSC...正弦波振荡电路具体实施方式
以下，参照
本发明的优选实施方式。
图1和图2是表示了本发明的实施方式的乘员检测系统的座椅和传感器的配置的 图。在以下的说明中，如图1所示，将本发明的实施方式的乘员检测系统作为对象的车辆的 全部坐席由驾驶座5、副驾驶座6、后部右坐席7以及后部左坐席8构成。在驾驶座5的座 椅的靠背面设置传感器Mb以及Mc。在副驾驶座6上分别在坐席面上设置传感器64a、在 靠背面上设置传感器64b、以及64c。在后部右坐席7的坐席面上设置传感器74a，在靠背面 上设置74b以及74c。在后部左坐席8的坐席面上设置传感器84a、在靠背面上设置传感器 84b和84c。另外，传感器例如由导电性的材质、交织了细金属线的材料、或者在薄膜基体材 料上实施了导电性的印刷的材料等构成。
图2是表示了在图1中所示的各传感器54b 5 、64a 6 、74a 7 、84a 84c、用于驱动各传感器的附随(satellite)传感器电路单元53b 53c、63a 63c、73a 73c,83a 83c、连接到各附随传感器电路单元的扣环开关电路55、65、75、85、用于控制各 附随传感器电路单元的主判定单元10的连接线的图。另外，如图2所示，附随传感器电路 单元例如与传感器一同安装在薄膜基体材料上，在薄膜基体材料中，后述的电压电平检测 电路32、电场发生单元34以及切换电路SW2(电路部件)通过由导电涂料形成的印刷布线 连接。
在图2中，主判定单元10例如是气囊控制器装置。作为主控制单元10，还可以使 用电子控制装置(ECU)等个别的装置。主判定单元10具有控制单元，该控制单元通过比较 与流过各天线电极的电流有关的信号数据以及预先存储的与乘员的入席状况有关的阈值 数据，从而判定乘员的入席状况。
此外，附随传感器电路单元53b 53c是分别驱动设置在驾驶座5上的传感器 54b Mc，使电流流过传感器的天线电极的电路单元。同样，附随传感器电路单元63a 63c是分别与设置在副驾驶座6上的传感器6 6 对应地设置的电路单元。附随传感器 电路单元73a 73c是分别与设置在后部右坐席7上的传感器7 7 对应地设置的电 路单元。附随传感器电路单元83a 83c是分别与设置在后部左坐席8上的传感器8 84c对应地设置的电路单元。
这里，主判定单元10和各附随传感器电路单元由供电线VDDL和接地线VSSL的两 条线连接。
图2所示的扣环开关电路55、65、75、85分别连接到驾驶座5的附随传感器电路单 元53b、副驾驶座6的附随传感器电路单元63a、后部右坐席7的附随传感器电路单元73a、 后部左坐席的附随传感器电路单元83a。扣环开关电路55、65、75、85根据扣环开关的开/ 关状况，即根据座椅安全带的佩戴/未佩戴，将H/L电平的信号输出到各附随传感器电路单兀。
图3是表示本发明的实施方式的乘员检测系统100的电路方框图。在图3中，表 示图2中的主判定单元10和副驾驶座6的附随传感器电路单元63a、扣环开关电路65。另 外，在图3中，省略了副驾驶座6的附随传感器电路单元63a以外的附随传感器电路单元以 及扣环开关电路65以外的扣环开关电路，但如图2所示，这些电路经由供电线VDDL和接地 线VSSL，环(ring)状地连接到附随传感器电路单元63a、以及扣环开关电路65。
此外，通过环状地设置的供电线VDDL，主判定单元10依次选择各附随传感器电路 而提供动作电压。被选择的附随传感器电路单元启动自己的电场发生单元34具有的自激 振荡电路3 而使天线电极产生微弱电场。此外，被选择的附随传感器电路单元根据周期， 使调制电流(电流信号)流过供电线，所述周期由设置在自激振荡电路3 的基准电容(第 1基准电容CH、第2基准电容CL)、基于天线电极产生的微弱电场的由乘员的入席而变化的 测定电容COB决定。主判定单元10基于该调制电流，检测座椅的乘员入席状况、以及该座 椅的座椅安全带佩戴状况。
首先，从主判定单元10的电路结构开始说明。主判定单元10由电压调制单元 11 (地址控制电路Ila和同步加法运算电路lib)、电流检测单元15 (电流-电压变换电路 15a、峰值检测电路15b、计数器电路15c以及基准脉冲发生电路15d)、判定电路20、供电电 路22、传输通信电路M、显示/声音驱动电路沈以及车体速度检测电路53构成。
电压调制单元11 (地址控制电路Ila和同步加法运算电路lib)是经由供电线 VDDL，对附随传感器单元63a提供动作电压的电路。电压调制单元11由地址控制电路Ila 和同步加法运算电路lib构成。
地址控制电路Ila被判定电路20控制。地址控制电路Ila将表示地址的信号(地 址控制信号)输出给同步加法运算电路11b，该地址是分别与设置在驾驶座5、副驾驶座6、 后部右坐席7和后部左坐席8的全部传感器对应地分配的地址。
同步加法运算电路lib对从供电电路22输入的用于驱动主判定单元11整体的电 源电压，与同样从地址控制电路Ila输入的地址控制信号同步地，加法运算预先设定且对 每个附随传感器电路单元不同的电压，并将被加法运算的电源电压提供给供电线VDDL。例 如，对图2的附随传感器电路单元5 提供5. 2V，对附随传感器电路单元53c提供5. 4V，对 图3所示的附随传感器电路单元63a提供5. 6V，这样，依次加法运算根据地址信号而决定 的0. 2V、0. 4V、0. 6V，从而将该被加法运算的电源电压提供给供电线VDDL。即，附随传感器 电路单元53b 53c、63a 63c、73a 73c、83a 83c具有作为用于表示其位置的地址的 1 11，提供对该地址乘以0. 2V的加法运算电压和5V之和作为动作电压。
这样，在本实施方式中，同步加法运算电路lib对电压进行加法运算从而提供给 供电线VDDL，并在附随传感器电路侧检测该电压电平，从而判定自己是否被选择。但是，也 可以不是该结构，也可以是在一般的通信技术中使用那样的结构即从主判定电路侧经由 供电线VDDL，对包括开始比特的多个比特(开始比特和地址比特)进行数据发送，且全部的 附随传感器电路单元接收开始比特，从而只有该地址比特与自己的地址一致的附随传感器 电路单元才判定自己被选择。此时，同步加法运算电路lib所提供的动作电压在多个比特 发送后，例如提供5V的固定电压。在本实施方式中，如上所述那样，同步加法运算电路lib 对每个附随传感器电路单元提供不同的电压。8
电流检测单元15(电流-电压变换电路15a、峰值检测电路15b、计数器电路15c 以及基准脉冲发生电路15d)是检测附随传感器电路单元63a对供电线VDDL流过的调制电 流(电流信号)的电路，电流检测单元15由电流一电压变换电路15a、峰值检测电路15b、 计数器电路15c以及基准脉冲发生电路15d构成。
电流-电压变换电路15a是能够将流过供电线VDDL的调制电流变换为信号数据 (脉冲信号)的电路。此外，峰值检测电路15b是从由电流-电压变换电路1 变换的脉冲 信号检测峰值电压电平的电路，将其输出(峰值电压)输出给判定电路20。
计数器电路15c通过从基准脉冲发生电路15d输入的基准脉冲，对由电流-电压 变换电路1 变换的脉冲信号的规定期间的H电平/L电平的状态(H电平的期间)进行计 数，从而将计数结果输出给判定电路20。
判定电路20(控制单元)比较被输入的信号数据(峰值检测电路15b的输出、以 及计数器电路15c的输出)以及预先设定的阈值，判定座椅的入席状况以及座椅安全带佩 戴状况。关于判定电路20的判定，在后面的动作说明中将详细叙述。
此外，判定电路20上连接有传输通信电路M、显示/声音驱动电路沈以及车体速 度检测电路53。
传输通信电路M是从判定电路20输入通信开始信号，基于该信号，在车体速度检 测电路53、未图示的警告灯、警告音发生器等之间，进行通信的电路。显示/声音驱动电路 26是从判定电路20输入驱动开始信号，并基于该信号，驱动未图示的警告灯、警告音发生 器，并对乘员通知没有佩戴座椅安全带的电路。
此外，判定电路20连接到车体速度检测电路53上，读取车体速度。判定电路20 判定车体速度是否成为规定的值以上，基于该判定结果和上述的座椅安全带的佩戴/未佩 戴的判定结果，进行综合的判定，从而对显示/声音驱动电路26输出驱动开始信号。例如， 判定电路20在车体速度是规定值以下的情况下，对显示/声音驱动电路沈输出用于表示 点亮警告灯的驱动开始信号。此外，当超过规定值的情况下，判定电路20对显示/声音驱 动电路26输出用于产生警告音的驱动开始信号。显示/声音驱动电路沈基于该驱动开始 信号，驱动未图示的警告灯、警告音发生器，并对乘员通知没有佩戴座椅安全带。
另外，供电电路22是对主判定单元10内的各电路提供电源的电路。
接着，说明附随传感器电路单元63a的电路结构。附随传感器电路单元63a由电 压电平检测电路32、电场发生单元34 (自激振荡电路3 和调制电流切换电路SW2)、天线 电极ElO以及切换电路SWl构成。
电压电平检测电路32是检测主判定单元10提供给供电线VDDL的电压电平，从而 判定自己所属的附随传感器电路单元63a是否被选择的电路。为了进行与其他附随传感器 电路单元的区别，附随传感器电路单元63a的电压电平检测电路32例如预先设定下限值 5. 5V、上限值5. 7V作为阈值电压。例如，当主判定单元10对供电线VDDL提供了 5. 6V的情 况下，电压电平检测电路32判定自己被选择。另外，其他的附随传感器电路单元的电压电 平检测电路32也分别设定有互相不同的阈值电压，在选择一个附随传感器电路单元的期 间，其他的附随传感器电路单元不会被选择。
电压电平检测电路32在判定为自己所属的附随传感器电路单元63a被选择的情 况下，将选择信号SEL输出到切换电路SW1，并连接供电线VDDL和电场发生单元34，使电场发生单元34动作。
电场发生单元34(自激振荡电路3 和调制电流切换电路SW2)是在附随传感器 电路单元63a上设定的传感器的电极(天线电极E10)的周围产生微弱电场的电路。电场 发生单元34由自激振荡电路3 和调制电流切换电路SW2构成。
此外，附随传感器电路单元63a上连接有扣环开关电路65。扣环电路65设置为与 各座椅对应(此时是副驾驶座6)，在该乘员佩戴座椅安全带的情况下，对调制电流切换电 路SW2输出H电平的选择信号BSW。此外，在没有佩戴座椅安全带的情况下，扣环开关电路 65对调制电流切换电路SW2输出L电平的选择信号BSW。
图4是表示电场发生单元34的具体的电路结构的电路图。电场发生单元34由自 激振荡器和切换电路SW2构成，该自激振荡器由一个运算放大器0P、多个电阻、二极管、电 容构成。另外，在图4中，为了便于说明，将上述的切换电路SWl和传感器6 也一并表示。
在图4中，TH时间规定单元41经由二极管Dl连接到运算放大器OP的反相输入 端子(_)。此外，TL时间规定单元42经由二极管D2同样连接到运算放大器OP的反相输入 端子(_)。该TH时间规定单元41所具有的电容是第1基准电容CH，如后所述那样决定自 激振荡器的充电时间。此外，TL时间规定单元42所具有的电容是第2基准电容CL，与经由 传感器6 连接的测定电容COB (根据乘员的入席而变化的电容)一同，如后述那样决定自 激振荡器的放电时间。
以下，利用用于表示运算放大器OP的吸入电流(图4中的调制电流Iv)和时间的 关系的图5，说明附随传感器电路单元63a的动作。
在图4中，当选择了附随传感器电路单元63a的情况下，选择信号SEL成为H电平， 供电线VDDL和电场发生单元34的内部供电线VDDLS相连，包含运算放大器OP的自激振荡 器开始振荡动作。
运算放大器OP的正相输入端子(+)上输入通过电阻Rl和电阻R2对内部供电线 VDDLS的电压电平进行了分压的电压。例如通过将电阻Rl和电阻R2的电阻值设定为相同， 从而对正相输入端子(+)上成为内部供电线VDDLS的电压电平的一半值，但该电压值成为 运算放大器OP的阈值电压。另外，运算放大器OP的电源连接到内部供电线VDDLS，且由于 反相输入端子(_)没有充电至运算放大器OP的阈值电压，因此运算放大器OP的输出节点 Nl处于H电平(此时为5.6V)。
图5所示的TH的期间是图4所示的TH时间规定单元41的第1基准电容CH从节 点m经由电阻R3，即经由图4中的路径Pl被充电的期间。此时，TL时间规定单元42的第 2基准电容CL和传感器64a的天线电极和接地之间的测定电容COB也同样通过二极管D4 的充电。另外，测定电容COB是在传感器64a的天线电极和接地之间形成的静电电容值，由 于根据座椅的状况(坐在座椅上的人是成人还是儿童，或座椅是否为空席等的状况)而静 电电容不同，因此根据状况而取不同的电容值。例如，按照空席、儿童、成人的顺序，测定电 容COB的值成为大值。
这里，TL时间规定单元42的第2基准电容CL和测定电容COB从节点附经由电 容R4和二极管D4，即经由图4中的路径p2而被充电，因此其充电时间比第1基准电容CH 的充电时间短，决定充电时间的是TH时间规定单元41的第1基准电容CH。
此外，在充电期间(图5所示的TH期间)中，运算放大器OP的反相输入端子(_)10的电压经由二极管Dl而被观测，但在超过运算放大器的阈值(正相输入端子的电压)之 前，运算放大器OP的输出节点m处于H电平，没有调制电流Iv流过。在充电期间，在运算 放大器OP的反相输入端子㈠的电压电平超过运算放大器的阈值时，转移到放电期间(TL 的期间)。
在放电期间(图5所示的TL的期间)，图4中的路径p3和路径p4成为放电路径。 此时，来自第1基准电容CH的放电路径p3由电阻R3和二极管D3形成，来自第2基准电容 CL和测定电容COB的放电路径p4仅由电阻R4形成，因此此时决定放电期间的是第2基准 电容CL和测定电容COB。从而，由TL时间规定单元42的第2基准电容CL和测定电容COB 决定图5所示的TL的期间。此外，如上所述，测定电容COB根据入席的被测定物的状况而 不同，因此TL期间根据被测定物而不同。具体来说，按空席、儿重、成人的顺序，TL的时间 增加。
即，虽然附随传感器电路单元63a的电场发生单元34在传感器6 的天线电极的 周围产生微弱电�。捎诓舛ǖ缛軨OB根据座椅的入席状况而不同，因此放电的电荷量 产生差异，放电时间(TL的期间)上也产生差异。从而，在移位电流Iv(电流信号)的周期 中，虽然TH的期间几乎不变，但TL的期间根据入席状况而不同，因此移位电流Iv(电流信 号)的整体的周期(TH的期间和TL的期间之和)根据座椅的入席状况而不同。
此外，在放电期间(图5所示的TL的期间)，运算放大器OP的反相输入端子(_) 的电压经由二极管D2被观测，但在低于运算放大器的阈值(正相输入端子的电压)之前， 运算放大器OP的输出节点m处于L电平，流过调制电流IV。在放电期间，在运算放大器 OP的反相输入端子(_)的电压电平低于运算放大器的阈值时，再次转移到充电期间(TH的 期间)。
这样，自激振荡电路3 在经由供电线VDDL从主判定单元10提供电压的期间，以 上述的周期继续振荡。
此外，在图4中，从扣环开关电路65对切换电路SW2输入选择信号BSW。在佩戴了 座椅安全带的情况下，切换电路SW2上输入H电平的选择信号BSW，降低运算放大器OP的输 出节点W和内部供电线VDDLS之间的电阻值。此外，当没有佩戴座椅安全带的情况下，切 换电路SW2上输入L电平的选择信号BSW，提高运算放大器OP的输出节点m和内部供电线 VDDLS之间的电阻值。
S卩，切换电路SW2根据座椅安全带的佩戴/未佩戴，改变调制电流Iv的绝对值，使 佩戴时比没有佩戴时大。从而，移位电流Iv(电流信号)的振幅根据座椅安全带的佩戴/ 未佩戴而不同。
这样，附随传感器电路单元63a根据第2基准电容CL和基于座椅的入席状况而取 不同的值的测定电容COB的电容之和的值，在规定的期间(TL的期间)对供电线VDDL流过 调制电流Iv。此外，该调制电流Iv的电流电平大的期间(图5中的TL的期间)根据座椅 的入席状况而决定。此外，TL的期间的调制电流Iv的绝对值根据座椅安全带的佩戴/未 佩戴而变化。
综上所述，调制电流Iv (电流信号)的周期以自激振荡电路3 对第1基准电容 CH进行充电的充电期间、自激振荡电路3 将根据第2基准电容CL和乘员的入席而变化的 测定电容COB放电的放电期间之和作为一个周期。此外，调制电流Iv(电流信号)的振幅根据座椅安全带的佩戴/未佩戴而变化。此外，主判定单元10基于上述周期以及振幅，判 定坐在座椅上的乘员的入席状况、坐在座椅上的乘员是否佩戴座椅安全带。
以上是图3的乘员检测系统的概略结构。这样构成的乘员检测系统如下动作。首 先，在主判定单元10的电压调制单元11中，地址控制电路Ila根据判定电路20的控制，输 出用于表示选择哪个附随传感器电路单元的地址控制信号。同步加法运算电路lib同步于 该地址控制信号，对供电电路22的输出电压加法运算规定的电压，并对供电线VDDL进行供 电。另外，选择附随传感器电路单元的期间根据判定电路20而决定，全部的附随传感器电 路单元依次被选择。
接着，各附随传感器电路单元63a中的电压电平检测电路32基于设定的阈值电 压，判定自己的传感器是否被选择。当判定为被选择时，电压电平检测电路32输出选择信 号SEL，连接供电线VDDL和自己所属的电场发生单元34。此外，电场发生单元34中的自激 振荡电路3 在天线电极ElO的周围产生微弱电场。该微弱电场根据乘员是否坐在座椅上、 或者乘员的类别，自激振荡电路3 对供电线VVDL流过的调制电流Iv的时间(周期)不 同。此外，根据座椅上的座椅安全带是否佩戴，调制电流Iv的绝对值(振幅)不同。该调 制电流经由供电线VDDL，被电流检测单元15检测，通过电流-电压变换电路15a变换为电 压，输入到峰值检测电路1 和计数器电路15c。
这里，利用图6说明峰值检测电路1 和计数器电路15c进行的动作。图6是以 横轴为时间，以纵轴为电压电平表示了电流-电压变换电路15a将调制电流变换为电压的 变化的示意图。另外，在本实施方式中，如图6所示，电流-电压变换电路1 进行变换，使 得对应于调制电流Iv = 0而电压电平是0V，在流过调制电流时电压电平成为正值。此外， 在图6中，分别表示了座椅是空席的情况(未入席)，坐上儿童的情况(相当于儿童入席)、 坐上成人的情况(相当于成人入席)的情况下的电压电平的变化。此外，在图6的上下图 中分开表示了在各情况下的座椅安全带佩戴/未佩戴的电压电平的变化。
在这些各情况下，附随传感器电路单元63a的天线电极ElO的测定电容COB成为 不同的值，但如上所述，L电平的期间TH几乎不变，H电平的期间TL不同。具体来说，如图 6所示，随着空席、儿童、成人这样测定电容COB的电容值增加，TL的期间增加。此外，在佩 戴了座椅安全带的情况下，电压电平的最大值增大(设电压电平VI)，在未佩戴的情况下， 电压电平的最大值降低(电压电平V2)。
峰值检测电路1 检测上述V1/V2的电压电平，并对判定电路20输出该值(信号 数据)。
此外，计数器电路15c根据基准脉冲发生电路15d的脉冲，对电压电平是H电平的 期间(期间TL)进行计数。具体来说，将比一个附随传感器电路单元被选择的期间还短的 一定的期间设为整体期间，在该期间使基准脉冲发生电路15d产生规定数的脉冲(设为总 脉冲数CTA)。计数器电路15c对在总脉冲数CTA中电压电平是H电平的全部TL的期间中 的脉冲数(设为可变脉冲数CTL)进行计数。
计数器电路15c对判定电路20输出总脉冲数CTA和可变脉冲数CTL (信号数据)。
预先根据座椅的假设的状况，对判定电路20设定与从计数器电路15c输入的脉冲 数对应的阈值。在判定电路20中，比较/判定该阈值和被输入的脉冲数。如上所述，考虑 座椅是空席的情况、坐上儿童的情况、坐上成人的情况，由于可变脉冲数CTL按照该顺序增加，因此预先设定阈值使得区别空席、儿童、大人。例如，通过将脉冲数的阈值设定为thl、 th2，从而若小于thl则判定为空席，若是thl和th2之间则判定为坐上了儿童，若是大于 th2则判定为坐上了成人。
另外，根据温度等环境变化，自激振荡器的动作频率变化，因此也可以通过将TH 的期间和TL的期间的比率用于判定，从而进行环境变化的补偿。例如，由于相当于TH的期 间的脉冲数成为(总脉冲数CTA-可变脉冲数CTL)，因此也可以由可变脉冲数CTL除以其从 而将((CTA/CTL)-1)设为判定的值。此时，也通过预先根据座椅的假设的状况而设定阈值， 从而能够判定座椅的状况。
另外，在上述说明中，关于一个传感器，设定阈值并进行判定，但在一个座椅设定 多个传感器的本实施方式中，也可以对从多个传感器得到的信号数据(脉冲数)总和，对每 个座椅设定阈值，并判定座椅的入席状况。此外，也可以对与设置在座椅的坐席面的天线电 极(在上述的例子中是传感器64a)对应的信号数据、以及与设置在座椅的靠背面的天线电 极(在上述的例子中是传感器64b和传感器64c)的每一个对应的信号数据的总和设定阈 值。此时，也可以在二维(设为X轴和Y轴)的图表上，通过进行实验等，从而将与坐席面对 应的信号数据绘制(Plot)在X轴上，将与靠背面对应的信号数据的总和绘制在Y轴上，研 究成人乘员和儿童乘员的分布倾向，求出相当于其边界的二维近似曲线，并将该曲线设定 为成人乘员和儿童乘员之间的阈值。此外，也可以在儿童乘员的分布区域和没有儿童乘员 的分布的区域之间，引出二维近似曲线，并将该曲线设定为“空席”和儿童乘员之间的阈值。 此外，也可以在每个席位，将多个传感器的信息绘制在多维空间，从而判定入席状况。例如， 在本实施方式的副驾驶座、后座包括3个传感器，因此也可以在三维空间中判定入席状况， 当为了更正确地掌握入席状况而包括4个以上的传感器的情况下，也可以在4维以上的多 维空间中，判定入席状况。
另外，在上述例子中，利用基准脉冲发生电路15d和计数器电路15c，计量测定电 容COB变化时的自激振荡电路34a的周期(TH的期间和TL的期间之和)，并用于入席状况 的判定，但也可以直接测定自激振荡电路34a的频率变化。例如，也可以是由判定电路20 对选择一个附随传感器电路单元的期间的电流-电压变换电路1 的输出脉冲直接进行计 数，从而将该脉冲数作为判定中的信号数据来使用。另外，此时，作为判定的阈值数据，基于 与坐席是空席、还是坐上儿童、还是坐上成人的状况对应的实验数据，预先设定即可。此外， 此时，作为上述环境变化的补偿，设为以下结构即可在自激振荡电路34a中，将TL时间规 定单元42设为可连接/非连接的电路结构，设置首先在非连接状态(无负载的状态)下求 出计数值的处理、以及在有电容COB的状态(实际的测量状态)下求出计数值的处理，并切 换测定这些处理，从而由前者的计数值除以后者的计数值。
此外，在判定电路20中，还可以预先根据座椅的座椅安全带佩戴/未佩戴状况，设 定与从峰值检测电路1 输入的信号的电压电平VI、V2对应的阈值。如上所述，在佩戴座 椅安全带的情况下，从峰值检测电路1 输入的信号的电压电平是电压电平VI，在未佩戴 的情况下，是电压电平V2。此外，在本实施方式中，由于同步加法运算电路1 Ib基于来自由 判定电路20控制的地址控制电路1 Ia的地址控制信号，对每个附随传感器电路单元提供不 同的电压，因此V1/V2的值按每个附随传感器电路单元不同。从而，例如，通过将两者的中 间电平(Vl+V2)/2设定作为判定电路20的阈值Vth，即，对每个附随传感器电路单元，使阈值电压Vth具有电压依赖性，从而能够对座椅安全带佩戴/未佩戴加以区分。另外，也可 以不采用这样的结构，而是设为在峰值检测电路1 检测电流-电压变换电路1 所变换 的电压时，将V1、V2分别变换为定电压值Vlf、V2b的结构，将判定电压20的阈值Vth设为 (Vlf+V2f)/2。此时，阈值电压没必要具有电压依赖性。
在任何情况下，判定电路20在从峰值检测电路1 输入的信号的电压电平小于 Vth时判定为没有佩戴座椅安全带，在大于Vth时判定为佩戴了座椅安全带。
另外，计数值根据自激振荡电路34a的周期而决定，因此乘员判定时的阈值没有 必要具有与对每个附随传感器电路单元不同的动作电压对应的依赖性，根据座椅的假设的 状况而设定即可。
S卩，判定电路20根据从电流检测单元15输入的计数值和电压电平这两个信号数 据，进行乘员判定和座椅安全带佩戴/未佩戴的判定。
接着，判定电路20在判定为乘员坐在座椅上，且座椅上的乘员没有佩戴座椅安全 带时，控制传输通信电路M以及显示/声音驱动电路沈，从而驱动警告灯、警告音发生器， 通知乘员没有佩戴座椅安全带。此时，判定电路20比较从车体速度检测电路53获取的车 体速度、以及预先设定的设定值，并判定使警告灯、警告音发生器中的哪一个动作。例如，当 车体速度为设定值以下的情况下，点亮警告灯，超过设定值的情况下，发出警告音。
此外，判定电路20在判定为乘员佩戴了座椅安全带，且车体速度是设定值以下的 情况下，不点亮警告灯，在车体速度是设定值以上的情况下，不发出警告音。而且，在判定为 乘员没有坐在座椅上的情况下，与车体速度无关地，不驱动警告灯、警告音发生器。另外，当 放置了人以外的物体，例如在副驾驶座放置了货物的情况下，由于在天线电极和物体或货 物之间形成的物体或货物的测定电容小于在天线电极和人之间形成的人的测定电容，因此 与乘员入席的情况相比，通过电流检测电路检测到的电流量也�。换嵛笈形嗽比胂�。
接着，说明该乘员检测系统的处理流程。乘员系统的处理程序按照“初始化”步骤、 “初步诊断”步骤、“信号检测”步骤、“乘员判定”步骤的顺序进行。
首先，导通点火(ignition)开关，开始处理。在“初始化”步骤，对包括判定电路 20的主判定单元10等进行初始化，并进入“初步诊断”步骤。在“初步诊断”步骤，进行判 定电路20和车体速度检测电路53、警告灯、警告音发生器等的通信系统的初步诊断。在“信 号检测”中，在各附随传感器电路单元63a中，通过电流检测单元15检测流过供电线VDDL 的调制电流(电流信号)，并进行电压变换。该被变换的电压(脉冲信号)通过峰值检测电 路15b、计数器电路15c，成为数据信号(电压值，计数值)，并被判定电路20获取。
然后，在“乘员判定”步骤中，比较获取的信号数据和预先在判定电路20存储的阈 值数据，从而判定乘员是否入席，入席了的情况下判定是否佩戴了座椅安全带。此外，进行 与从车体速度检测电路53获取的车体速度的总体的判定，根据该判定驱动警告灯、警告音 发生器。在“乘员判定”步骤结束时，再次返回“信号检测”步骤，重复与上述相同的处理。
根据这样的结构，本发明的实施方式的乘员检测系统通过供电线VDDL和接地线 VSSL两条线连接，因此即使天线电极增加，与判定电路20之间连接的布线数也不会增加， 能够减少天线电极和判定电路20之间的连接线。此外，本发明的实施方式的乘员检测系统 没有必要像以往那样在判定电路和天线电极之间使用高价的屏蔽线。因此，通过由导体和 覆盖其的绝缘体构成的低廉的绝缘电线来进行供电线VDDL和接地线VSSL这两条线的连14线，从而能够提供成本更低的乘员检测系统。此外，电场发生单元34通过从主判定单元10 对电源供电线VDDL提供的电压来产生微弱电场。从而，在附随传感器电路单元63a上无需 分别设置供电电源，能够将附随传感器电路单元63a设为小型且简单的结构。
以上，参照附图详细叙述了本发明的实时方式，但具体的结构并不限定于实施方 式，还包括不脱离本发明的主旨的范围的变更等。例如对座椅的天线电极的配置数可适当 增减，其形状也除了方形之外，还能够形成矩形状、带状等。
此外，电流检测单元15除了用于直接检测流过天线电极的电流的电流检测电路 之外，还包括基于与流过的电流有关联性的电压、波形等信息，间接检测的电路。而且，乘员 判定除了比较预先存储在判定电路20中的阈值数据和与当前流过天线电极的电流有关的 信号数据之外，也可以在预先存储与乘员对座椅的各种入席模式、与入席姿势等有关的数 据，并通过与其的比较，进行乘员的是否入席、乘员是否为成人等判定。此外，本发明的实施 方式的乘员检测系统在判定电路20中，进行乘员的入席状况的判定。从而，能够将该判定 结果作为用于将气囊装置的气囊设置为可展开的状态或不可展开的状态的任一个的控制 信息。因此，能够作为将正面、侧面的气囊装置搭载在全部坐席上的汽车的乘员检测系统来 使用。
权利要求
1.一种乘员检测系统，包括附随传感器电路单元，具有天线电极，在座椅的坐席面或靠背面的至少一个上配置； 以及电场发生单元，在所述天线电极周围产生微弱电�。⒒诟玫绯∈涑龅缌餍藕牛灰约� 主判定单元，包括电流检测单元和控制单元，该电流检测单元检测所述电流信号的变 化，所述控制单元通过比较与从所述电流检测单元获取的基于在天线电极产生的电场而流 过的电流信号关联的信号数据、以及预先存储的与乘员的入席状况关联的阈值数据，从而 判定乘员的入席状况，所述附随传感器电路单元和所述主判定单元通过供电线以及接地线来连接， 所述电场发生单元根据从所述主判定单元对所述供电线提供的电压，产生微弱电�。� 并对所述供电线输出所述电流信号。
2.如权利要求1所述的乘员检测系统，其中，所述主判定单元包括电压调制单元，所述电压调制单元与用于表示所述天线电极的地 址的信号同步地产生对所述供电线提供的电压，所述附随传感器电路单元包括电压电平检测电路，所述电压电平检测电路根据对所述 供电线提供的电压电平，产生用于表示自己被选择的情况的选择信号，所述电场发生单元根据所述选择信号的产生而连接到所述供电线，并包括自激振荡电 路，所述自激振荡电路使所述天线电极产生微弱电�。⒁杂稍は壬瓒ǖ牡�1和第2基准 电容、以及基于天线电极产生的微弱电场并根据乘员的入席而变化的测定电容来决定的周 期，改变对所述供电线流过的电流信号的周期，所述控制单元基于所述电流信号的周期，判定坐在所述座椅上的乘员的入席状况。
3.如权利要求2所述的乘员检测系统，其中，所述电流信号的周期将所述自激振荡电路对第1基准电容进行充电的充电期间、以及 所述自激振荡电路对第2基准电容以及根据所述乘员的入席而变化的测定电容进行放电 的放电期间之和作为一个周期，所述控制单元根据所述一个周期，或者，根据所述充电期间或所述放电期间的任一个 相对于所述一个周期的比率，判定坐在所述座椅上的乘员的入席状况。
4.如权利要求1所述的乘员检测系统，其中，所述电场发生单元被输入用于表示有无座椅安全带佩戴的信号，并根据该信号的电压 电平，改变所述电流信号的振幅，所述控制单元根据所述电流信号的振幅，判定坐在所述座椅上的乘员有无座椅安全带 佩戴。
5.如权利要求4所述的乘员检测系统，其中，所述控制单元基于乘员的入席状况的判定结果、以及有无座椅安全带佩戴的判定结 果，进行视觉警告或声音警告。
6.如权利要求1所述的乘员检测系统，其中，所述控制单元基于乘员的入席状况的判定结果，将气囊装置的气囊设置为可展开的状 态或不可展开的状态的任一个。
7.如权利要求1所述的乘员检测系统，其中，所述供电线和接地线是由导体和覆盖所述导体的绝缘体构成的绝缘电线。
8.如权利要求1所述的乘员检测系统，其中，所述天线电极是在绝缘性的薄膜基体上印刷导电涂料而形成的天线电极。
9.如权利要求8所述的乘员检测系统，其中，所述附随传感器电路单元与所述天线电极一同安装在所述薄膜基体上，且在所述薄膜 基体上，电路部件通过由导电涂料形成的印刷布线而连接。
全文摘要
提供一种对传感器的天线电极的连接线少的乘员检测系统。乘员检测系统包括附随传感器电路单元，具有天线电极，在座椅的坐席面或靠背面的至少一个上配置；以及电场发生单元，在天线电极周围产生微弱电�。⒒诟玫绯∈涑龅缌餍藕牛灰约爸髋卸ǖピǖ缌骷觳獾ピ涂刂频ピ玫缌骷觳獾ピ觳獾缌餍藕诺谋浠刂频ピü冉嫌氪拥缌骷觳獾ピ袢〉幕谠谔煜叩缂牡绯《鞴牡缌餍藕殴亓男藕攀�、以及预先存储的与乘员的入席状况关联的阈值数据，从而判定乘员的入席状况，附随传感器电路单元和主判定单元通过供电线以及接地线来连接，电场发生单元根据从主判定单元对供电线提供的电压，产生微弱电�。⒍怨┑缦呤涑龅缌餍藕�。
文档编号G01R19/00GK102029965SQ20101015147
公开日2011年4月27日 申请日期2010年3月23日 优先权日2009年9月28日
发明者出口晋也, 加藤进二, 宫森雅裕, 林田周介, 马场敏 申请人:株式会社本田艾莱希斯
专业数控铣床产品供应商
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