JP2005240545A - パワードアにおける物体検出システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドアとの接触を防止する車両のパワードアに対する障害物を検出する非接触式検出システム及び方法の提供。
【解決手段】本本検出システムは、調整可能な検出領域内で物体を検出するためパワードア１２に配置された物体検出センサーを備え、ドア位置センサーは、開ドア位置及び閉ドア位置のうち少なくとも一つに対するドアの位置を検知し、コントローラは、検出されたドア位置の関数として物体検出センサーの検出領域を調整する。センサー２２は、半球半径検出距離Ｄを有する第１の検出領域２４Ａを提供するように制御される。可動式ドア１２は、所定の位置を越えた位置へと開放するので、センサー２２の検出領域は、減少したサイズの半球半径検出距離Ｄを有する減少サイズ検出領域２４Ｂへと調整され、可動式ドア１２が完全に開放したドア位置に在るとき、レーダーセンサー２２は、半球半径検出距離Ｄを有する検出領域２４Ｃに調整される。
【選択図】図２

Description

本発明は、概して、車両のパワードアに係り、より詳しくは、車両のパワードアの移動方向にある障害物を検出するシステム及び方法に関する。

自動車は、ますますパワードアを備えるようになってきており、このパワードアは、車両のドアを開閉するため、例えば電動モーター等のアクチュエータを備えている。例えば、ミニバン等の自動車の中には、車両の側部に配置された１つ又は２つの電動側部ドアを用いるものがある。また、スポーツ用途車（ＳＵＶ）やミニバン等の車両には、車両後部に動力式リフトゲートドアを備えることも提案されてきた。動力式リフトゲートは、開ドア位置と閉ドア位置との間でリフトゲートを強制的に作動させるため、電動モーター又は他の動力式アクチュエータを用いる。

従来車両のパワードアは、典型的には、パワードアが障害物と強制的に接触するに至るときのみ逆転する電動モーターを有している。しかし、パワードアの障害物との接触は、障害となる人に不快感を生じさせ、障害物に損傷を引き起こし、及び／又は、パワードアそれ自体に損傷を与え得る。従って、パワードアが移動方向に作動されるとき、パワードアが人間又は他の障害物と接触することは一般に望ましくない。

従って、障害物がパワードアに接近したことを検出し、パワードアが検出された障害物と接触する可能性を減少させることが望ましい。

本発明の教えによれば、例えば車両上のパワードア等の可動式ドアに関連して物体を検出し、該ドアと障害物との接触を防止することができるようにするための検出システム及び方法が提供される。本検出システムは、検出領域内で物体を検出するため可動式ドアに配置された物体検出センサーを備えている。この検出領域は調整可能である。本システムは、開ドア位置と閉ドア位置とのうち少なくとも一つに対するドアの位置を検出するためのドア位置センサーも備えている。本システムは、検出されたドア位置の関数として、物体検出センサーの検出領域を調整するためのコントローラを更に有する。

本発明の一態様によれば、可動式ドアは、車両上のパワードアである。検出領域内で物体を検出するとき、コントローラは、ドアの運動を変化させる。例えばドアの運動の方向を逆転させたりする。本発明の更なる態様によれば、コントローラは、一旦、パワードアの位置が所定の位置に達したならば、パワードアの運動方向の逆転を防止する。従って、本検出システムは、可動式ドアに対して障害物となる可能性のある物体を検出し、パワードアの作動を制御して該障害物との接触を有利に減少させる。

本発明の上記、他の特徴及び利点は、次の明細書、請求の範囲及び添付図面を参照することによって、当業者により更に理解され、認められるであろう。

以下、添付図面を参照して、本発明を、一例を用いて説明する。
図１乃至図３を参照すると、例えば自動車等の車両１０の可動式パワードア１２に関連して物体（例えば障害物）の存在を検出するための、物体検出システム２０が概略的に示されている。図１に示されたようなパワードア１２は、車両１０の後部動力式リフトゲートであり、これは、ヒンジ上の上側水平軸の周りに略枢動（揺動）し、開ドア位置と閉ドア位置との間でリフトゲート１２を動かすため、例えば電動モーター又は空気圧アクチュエータ等の動力式アクチュエータ１４を備えている。パワードア１２は、車両１０の後部格納室への外部からのアクセスを制御するため、閉ドア位置と完全な開ドア位置との間で移動する。車両１０の上方に示されているものは、ガレージドア１８であり、該ドアは、パワードア１２の移動経路における障害物である可能性があり、或いは、障害物で無い可能性もある。

物体検出システム２０は、可動式パワードア１２上に配置された、第１及び第２のレーダーセンサー２２及び３２を備えている。レーダーセンサー２２及び３２は、調整可能な検出領域内部で物体の存在を検出する。第１のレーダーセンサー２２は、３つの調整可能なサイズ領域２４Ａ乃至２４Ｃに示されるようにサイズが調整可能である第１の検出領域内部に存在する物体を検出し、その一方で、第２のレーダーセンサー３２は、３つの調整可能なサイズ領域３４Ａ乃至３４Ｃに示されるようにサイズが調整可能である第２の検出領域内部に存在する物体を検出する。第１及び第２のレーダーセンサー２２及び３２が示され、本明細書で説明されたが、物体検出システム２０は、車両１０上のパワードア１２の移動経路に１つ以上の調整可能な検出領域内にある物体の存在を検出するため、１つ以上のセンサーのうち任意数を用いることが可能であることが認められるべきである。また、本発明の教えから逸脱すること無しに、光学センサー及び超音波センサーを始めとした他のセンサーを用いることができることも認められるべきである。

レーダーセンサー２２及び３２は、可動式ドア１２の検出位置に基づいてサイズ及び／又は形状において調整される調整可能な検出領域を提供する。特に図２Ａ乃至図２Ｃを参照すると、レーダーセンサー２２の検出領域は、領域２４Ａ乃至２４Ｃにより示されるように幾つかのサイズに調整可能である。可動式ドア１２が図２Ａに示されるように閉位置にある状態で、センサー２２は、半球半径検出距離Ｄを有する第１の検出領域２４Ａを提供するように制御される。可動式ドア１２は、所定の位置を越えた位置へと開放するので、センサー２２の検出領域は、図２Ｂに示されるように、減少したサイズの半球半径検出距離Ｄを有する減少サイズ検出領域２４Ｂへと調整される。可動式ドア１２が完全に開放したドア位置に向かって更に延在するとき、レーダーセンサー２２は、図２Ｃに示されるように、更に減少したサイズの半球半径検出距離Ｄを有する更に減少したサイズの検出領域２４Ｃを提供するため調整されている。

レーダーセンサー２２及び３２の両方の感度は、ドア１２を開放する上で障害となり得る物体を検出するためレーダー検出領域のサイズ及び／又は形状を制御するように可動式ドア１２の検出位置に基づいて制御されることが理解されるべきである。従って、物体検出システム２０は、例えばガレージドア１８等の物体、又は、人間、ペット、ショッピングカート若しくは他の物体等を、そのような物体が移動ドア１２と物理的に接触した状態に至る前に検出することを可能にする。センサー２２及び３２の感度を調整することによって、物体検出システム２０は、完全に開いたドアに近接する上昇したガレージドア１８等の物体を無視することができ、誤った警告を防止するためその運動を妨害しないようにしている。そのような警告は、他の方法では、固定された検出領域で発生し得る。

更には、物体検出システム２０は、コントローラを用いて、物体が検出領域の任意の一つにおいて検出されたとき、パワードア１２の運動を変化させることを可能とする。一つの実施例によれば、コントローラは、検出領域のうち一つの内部で検出された物体を検出するとき、パワードア１２の運動を逆転させることにより、ドア１２に対する運動を変化させる。別の実施例によれば、コントローラは、ドア１２の運動を禁止（停止）することによってドア１２の運動を変化させる。更には、可動式ドア１２が所定の位置を越えるとき、ドア１２の運動の変化が防止されることが更に理解されるべきである。これは、車両１０がガレージ内部で駐車し、頭上のガレージドア１８又は他の頭上にある物体（天井、照明設備等）が完全に開いたドア１２に近接する状況を可能にする。その結果、パワードア１２の逆転防止は、更に、他の方法では発生しかねない誤警告を防止する。

図３を参照すると、対応するダイポールアンテナ２６及び３６を各々有する第１のレーダーセンサー２２及び第２のレーダーセンサー３２を備えた、物体検出システム２０が示されている。一例によれば、第１及び第２のダイポールアンテナ２６及び３６は、所望の形状及びビーム幅を提供するように構成されたパッチアンテナを各々備え得る。アンテナの範囲は、一例によれば半球形であってもよい。ダイポールアンテナ２６及び３６は、所望の適用範囲の場に従ってドップラーレーダー信号の送受信を可能にする。例えばホーンアンテナ等の他の種類のアンテナを、ダイポールアンテナ２６及び３６の代わりに用いることができる。第１及び第２のアンテナ２６及び３６が示され、本明細書で説明されたが、一つ以上の任意数のアンテナを本発明の教えから逸脱すること無く用いてもよいことが認められるべきである。

第１及び第２のレーダーセンサー２２及び３２は、可動式ドア１２の移動経路に局在する調整可能な検出覆い領域内部にある物体を検出するための幾つかのレーダー検出装置の任意のものを含んでいてもよい。一実施例によれば、第１及び第２のレーダーセンサー２２及び３２の各々は、一定のダイナミックレンジを有し且つ約５．８ギガヘルツの周波数で作動する低パワーの微分パルスドップラー（ＤＰＤ）レーダーセンサーを備えている。市販されているＤＰＤレーダー運動センサーの一例が、マクエワンテクノロジーＬＬＣから市販されているモデルＤＰＤ運動センサーである。別の実施例によれば、第１及び第２のレーダーセンサー２２及び３２は、マクエワンテクノロジーＬＬＣから市販されているモデルＢＢＬ等のパルスドップラーレーダー運動センサーを各々備えていてもよい。微分パルスドップラーセンサーは、運動を検出するためドップラー効果の原理を使用し、レンジゲート法を使用することにより一例として０．５ｍから４．０ｍまでの短い範囲内で調整することができる。微分パルスドップラーレーダーセンサーは、５．８ギガヘルツで多数の周期からなる無線周波数（ＲＦ）のバーストを送信する。自己混合（ホモダイン混合とも称される）が受信器内で起こることができるようにＲＦバーストが終わる前にエコーが戻らなければならないので、そのＲＦバーストの幅は、最大検出距離を画定する。微分パルスドップラーレーダーセンサーは、そのレンジゲートにより形成された、鋭く境界を画定された領域内のターゲットに応答する。ゲートで定められた領域は、レンジゲートにより設定された半球半径検出距離Ｄを備えた半球体の一セクターとして眺めることができる。当該角度は、アンテナのビーム幅により設定されている。微分パルスドップラーレーダーセンサーのレンジゲートは、物体の検出を、検出領域内部へと効果的に制限し、大きく距離を隔てた物体からの誤ったトリガーを無くし、ロバストなセンサーを提供する。

物体検出システム２０は、一般にマイクロプロセッサ５２及びメモリ５４を備えるように構成されたマイクロコントローラ５０を備えている。物体を検出するため入力値を処理して１つ以上のソフトウェアルーチンを動作させ、本発明に従ってパワードア１２を制御することができる任意数の市販のマイクロプロセッサを用いることができることが理解されるべきである。メモリ５４は、当業者には明らかであろう揮発性及び不揮発性メモリを含んでいてもよい。不揮発性メモリ内に格納されているものは、レーダーセンサー２２及び３２の調整可能な検出領域を制御し、更に、モーター１４の動作を制御してパワードア１２を作動させるための１つ以上のアルゴリズムである。単一のマイクロコントローラ５０が示され、本明細書で説明されているが、物体検出及び制御機能は、当業者には明らかであろう１つ以上の専用若しくは共用のコントローラを用いて実行されてもよいことが認められるべきである。マイクロコントローラ５０及び他の電子機器類を、センサー２２及び３２の一つ又は両方において設けてもよいことが理解されるべきである。

マイクロコントローラ５０は、入力として、ラッチスイッチ４０により検出され、信号調整回路４２により処理されたラッチ信号を受信する。ラッチスイッチ４０は、パワードア１２が閉ドア位置で何時ラッチされたかを検出し、位置カウント値を再度ゼロにするように作動する。加えて、マイクロコントローラ５０は、ドア位置センサー４４により検出され、信号調整回路４６により処理されたドア位置信号を受信する。ドア位置センサー４４は、開ドア位置及び閉ドア位置の一方に対するパワードア１２の角度位置を示すドア位置角度φを発生する光学式エンコーダーを備えていてもよい。

物体検出回路２０は、車両バッテリーから約１２ボルト（＋１２Ｖ）の電圧Ｖ_Ｂを受信し、該電圧Ｖ_Ｂを第１及び第２のレーダーセンサー２２及び３２にパワー供給するための５ボルト（＋５Ｖ）に変換する、停止機能付の５ボルトレギュレータ５６を更に備えている。レギュレータ５６は、図示のように、マイクロプロセッサ５０から停止信号を受信することによってセンサー２２及び３２を停止させることができる。物体検出回路２０は、マイクロコントローラ５０からのＤＡＣ制御信号に応答するデジタルアナログ（ＤＡＣ）コンバータ５８も備えている。ＤＡＣ５８は、レーダーセンサー２２及び３２の各々の検出領域を設定するため、可動式パワードア１２の検出位置φに基づいてレンジゲート電圧値を提供する。ＤＡＣ５８は、パワードア１２が第１の領域にあるとき所定のレンジゲート電圧を提供するように設定される。パワードア１２が第２の領域にあるとき、ＤＡＣ５８は、所定の関数に基づいて漸次減少するレンジゲート電圧を提供する。図示され本明細書で説明された例では、レンジゲート電圧は、線形スロープの関数に従って線形的に減少する。一実施例によれば、ＤＡＣ５８は、百（１００）もの調整可能レンジゲート電圧値を提供し、パワードア１２が第２の領域を通して移動する間に、レーダーセンサー２２及び３２の各々の検出領域を百（１００）もの異なるサイズのうち一つに調整するため漸次的な遷移を、提供する。

図４を参照すると、パワードア１２の検出された位置が、完全に閉じたドア位置と完全に開いたドア位置との間に示されている。完全に閉じたドア位置と完全に開いたドア位置との間では、パワードア１２が、図示のように３つの連続領域を通って移動する。ドア１２が完全に閉じたドア位置から領域１を通って動力を与えられるとき、検出領域の検出距離Ｄは、ライン６０により示されたように略一定値のままである。これは、レーダーセンサー２２及び３２に印加されたレンジゲート電圧が、ライン６２により示されたように約１．０ボルトに維持されているからである。

パワードア１２が１５度から６５度の開放位置の間で領域２へと遷移するとき、レーダーセンサー２２及び３２に印加されたレンジゲート電圧は、ライン６２により示されるように約１ボルトから約３ボルトまで線形的に増加される。このことによって、検出領域のサイズを、約１０１．６ｍ（約４０インチ）の距離Ｄから第２の領域の終端までの約５０．８ｃｍ（約２０インチ）の距離Ｄまで減少させるようにレーダー検出領域の検出距離（半球半径Ｄ）を効果的に調整することができる。従って、各センサーの検出領域は、可動式パワードア１２の検出位置φに基づいて調整される。物体検出能力は、検出領域のサイズが再度定められる間に維持される。

可動式パワードア１２が、６５度から完全に開いたドア位置の間で第３の領域内の位置にあるとき、レーダーセンサー２２及び３２に印加されたレンジゲート電圧は、領域３内の一定検出距離Ｄを提供するように約３．０ボルトに維持される。可動式パワードア１２が領域３内のその完全に開いた位置に近づいているので、物体検出システム２０は、ライン６４により示されるようにパワードア１２を逆転させる能力を不能にする。その結果、パワードア１２は、頭上のガレージドア１８、又は、パワードア１２がその完全に開いた位置付近まで延在したとき存在したかもしれないような他の上側の障害物に接近することによって引き起こされ得る警告を経験すること無しに、完全に開いたドア位置へのその遷移を完了することができる。

図５を参照すると、物体を検出するための方法（ルーチン）１００が、センサーの制御及びパワードア１２の制御を含んで、示されている。本方法１００は、ステップ１０２から開始し、ステップ１０４で初期化を実行する。ステップ１０６では、本方法１００は、ドア位置センサーにより検出されたときのドア位置測定値を読み込む。ステップ１０８では、本方法１００は、各レーダーセンサーのための障害物検知信号（ＯＤＳ）を読み込む。ＯＤＳは、対応するレーダーセンサーが対応する検出領域内に存在する物体を検出したか否かを示す処理信号を含んでいる。

判定ステップ１１０では、本方法１００は、所定のセンサーに関するＯＤＳが最小のオン時間に亘ってオンとなっていたか否かを判定する。もしそうであるならば、ステップ１１６に移行する前にステップ１１２で逆転ドアフラグを設定する。もしそうでないならば、本方法１００は、ステップ１１４で逆転ドアフラグをクリアし、ステップ１１６に移行する。ステップ１１６では、本方法１００は、電流ドア位置に対応する電圧設定値を照合することにより、検出距離の設定値を更新する。次に、本方法１００は、ステップ１１８で、検出距離を変更（調整）するため新しい電圧設定値でＤＡＣを更新する。

判定ステップ１２０に移行すると、本方法１００は、逆転ドアフラグが設定され、ドアが閉じており（又は開いており）、ドアが逆転可能な領域に配置され、且つ、パワードアを逆転させる他の車両特定基準が合致しているか否かを判定する。もしそうであるならば、ステップ１２２でドアを逆転させる。ステップ１２０でドアを逆転させる基準が合致されていないならば、本方法１００は、ステップ１２４でドアを逆転しない。いずれの場合においても、本方法１００は、ステップ１２６でパワーダウン条件が合致されたか否かを判定し、合致していない場合、ステップ１０６に戻る。もしパワーダウン条件が合致されていた場合、本方法は、ステップ１２８でパワーダウンを実行し、判定ステップ１３０で、入力変化が受信されたか否かを調査するように処理する。本方法１００は、入力変化が受信されるまで待機し、受信された場合、ステップ１０４に戻る。

本発明の物体検出システム２０及び方法が、物体を検出し、パワーリフトゲートの作動を制御することに関連して図示され説明されたが、本発明は、他のパワードアにも適用可能であることが理解されるべきである。パワードアは、車両の側部上のパワードア、車両のルーフ上のサンルーフ等のパワードア部材、動力付きガラス窓、及び、開口部を開閉するため可動式である他の動力付き部材を備えていてもよいことが理解されるべきである。

従って、本発明の物体検出システム２０は、接触を要すること無く物体を検出するため車両１０のパワードア１２の開放経路を有利に監視する。物体が検出された場合、検出システム２０は、制限された範囲内でパワードア１２の逆転を可能にする。検出システム２０は、パワードア１２が閉ドア位置から開ドア位置まで移動するとき物体の検出を最適化するように、レーダーセンサー２２及び３２の検出領域を有利に調整する。加えて、検出システム２０は、ドア１２がその完全に開いたドア位置に接近するとき、パワードア１２の逆転を更に防止する。本発明の検出システム２０は、パワードア１２の開放を防止又は禁止し得る物体との望ましくない接触を防止するシステムを低コストで容易に実現させる。

開示された概念の精神から逸脱すること無く、本発明に対して様々な変更及び改善をなし得ることが、本発明を実行する人及び当業者によって理解されるであろう。提供された保護の範囲は、請求の範囲並びに法律により可能とされる解釈の幅により決定されるべきである。

図１は、本発明に係る物体検出システムを用いるパワードア（リフトゲート）を有する車両の後面図である。 図２Ａ乃至図２Ｃは、動力式リフトゲートの開放中に物体（障害物）を検出するための、調整可能なレーダー検出領域を示す、車両の部分側面図である。 図３は、本発明に係る物体検出システムを示すブロック図である。 図４Ａ乃至図４Ｄは、ドアの位置に基づくレーダーセンサー及びパワードアの制御を示す。 図５は、物体を検出する方法及び該物体の検出に基づくパワードアの制御を示すフローチャートである。

Claims (25)

1. 可動式ドアに関連して物体を検出するための検出システムであって、
   調整可能な検出領域内にある物体を検出するため可動式ドアに配置された物体検出センサーと、
   開ドア位置及び閉ドア位置のうち少なくとも１つの位置に対するドアの位置を検出するためのドア位置センサーと、
   検出されたドア位置の関数として前記物体検出センサーの前記検出領域を調整するためのコントローラと、
   を備える、検出システム。
2. 前記ドアは、車両のパワードアである、請求項１に記載の検出システム。
3. 前記パワードアは、パワーリフトゲートである、請求項２に記載の検出システム。
4. 前記物体検出センサーは、前記検出領域が前記ドアの開放経路を覆うように配置されている、請求項１に記載の検出システム。
5. 前記コントローラは、物体が前記検出領域内で検出されたとき前記ドアの運動を更に変化させる、請求項１に記載の検出システム。
6. 前記コントローラは、前記物体が前記検出領域内で検出されたとき前記ドアの運動の方向を逆転させる、請求項５に記載の検出システム。
7. 前記物体検出センサーは、レーダーセンサーを備えている、請求項１に記載の検出システム。
8. 前記センサーには、第１及び第２のレーダーセンサーが含まれている、請求項６に記載の検出システム。
9. 前記レーダーセンサーは、一定のダイナミックレンジを有する微分パルスドップラーレーダーセンサーである、請求項６に記載の検出システム。
10. 車両の可動式パワードアに関連して物体を検出するための物体検出システムであって、
    調整可能な検出領域内にある物体を検出するため車両の可動式パワードアに配置された物体検出センサーと、
    前記可動式パワードアの位置を検出するためのドア位置センサーと、
    検出されたドア位置の関数として前記物体検出センサーの前記検出領域を調整するためのコントローラであって、該コントローラは、物体が前記検出領域で検出されたとき前記パワードアの運動を更に変化させる、前記コントローラと、
    を備える、検出システム。
11. 前記コントローラは、前記物体が前記検出領域内で検出されたとき前記パワードアの運動の方向を逆転させるように該パワードアの運動を変化させる、請求項１０に記載の検出システム。
12. 前記コントローラは、一旦、前記パワードア位置が所定の位置に達した場合、該パワードアの運動の方向の逆転を防止する、請求項１１に記載の検出システム。
13. 前記物体検出センサーは、前記検出領域が前記ドアの開放経路を覆うように配置されている、請求項１に記載の検出システム。
14. 前記パワードアは、パワーリフトゲートである、請求項１０に記載の検出システム。
15. 前記物体検出センサーは、レーダーセンサーを備えている、請求項１０に記載の検出システム。
16. 前記センサーには、第１及び第２のレーダーセンサーが含まれている、請求項１５に記載の検出システム。
17. 前記レーダーセンサーは、一定のダイナミックレンジを有する微分パルスドップラーレーダーセンサーである、請求項１５に記載の検出システム。
18. 可動式ドアに関連して物体を検出する方法であって、
    調整可能な検出領域内で物体の存在を検出し、
    開ドア位置と閉ドア位置とのうち少なくとも一つに対する可動式ドアの位置を検出し、
    前記検出領域を、検出された前記ドア位置の関数として調整する、各工程を備える、方法。
19. 物体が前記検出領域内で検出されたとき前記ドアの運動を変化させる工程を更に備えている、請求項１８に記載の方法。
20. 前記ドアの運動を変化させる工程は、前記物体が前記検出領域で検出されたとき前記ドアの運動の方向を逆転させる工程を備えている、請求項１９に記載の方法。
21. 調整可能な検出領域内で物体の存在を検出する工程は、前記ドアの開放経路で前記検出領域を発生させる工程を備えている、請求項１８に記載の方法。
22. 調整可能な検出領域内で物体の存在を検出する工程は、レーダー信号を送受信する工程を備えている、請求項１８に記載の方法。
23. レーダー信号を送受信する前記工程は、一定のダイナミックレンジを有する微分パルスドップラーレーダーセンサーを用いてレーダー信号を送受信する工程を備えている、請求項２２に記載の方法。
24. 前記ドアの位置を検出する工程は、車両のパワードアの位置を検出する工程を備えている、請求項１８に記載の方法。
25. 前記パワードアは、パワーリフトゲートを備えている、請求項２４に記載の方法。

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