JP2014512513A - 車両のためのフレキシブルな（融通性のある）複合センサシステムモジュール - Google Patents

Abstract

統合センサシステムモジュール（２）は、統合センサシステムモジュール（２）の中に配置され且つ車両のエレクトロニクス装置に接続することのできる、少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）を備え、少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）は、互いに独立に作動可能であることを特徴とする、統合センサシステムモジュール（２）。
【選択図】図１ａ

Description

本特許出願は車両のためのセンサシステムに関する。特に本発明は、車両のための複合センサシステムモジュール、本発明に基づく複合センサシステムを備えた車両（特に自動車）、並びに車両の中における本発明に基づく複合センサシステムモジュールの使用、に関する。

最近の車両には通常、多くの走行支援システム或いはドライバー支援システム及び、例えばベルトテンショナー或いはエアバッグなどの、高度な安全装置を備えている。これらの支援システム、或いは安全システムの正常な機能を確保するためには、多くの場合、実際に車両に生じている運動状況の正確な把握が必要である。

例えば加速度センサは特定の方向への車両の加速或いは減速を検出することができるのに対して、回転レートセンサは一つの軸周りの車両のねじり或いは回転を検出することができる。

通常そのために三次元の座標系Ｘ，Ｙ，Ｚが用いられるが、その場合Ｘは車両の長軸、Ｙは車両の横軸、またＺは車両の垂直軸を表している。ロールレートセンサも又Ｘ，Ｙ，Ｚ軸周りの車両の旋回を検出することができる。

多くの場合複数（例えば三つ）の対応する自由度を備えたセンサが中に配置されているマイクロメカニカルな（微細構造を持つ）統合モジュールが知られている。それらのセンサは必ずしも全て三つの加速度センサ或いは三つのロールレートセンサ又は回転センサである必要は無く、加速度センサと回転センサの組合せも考えることができる。

その場合、異なるドライバー支援システム或いは安全システムはそれぞれ全く独自のセンサの組合せを有することがある。

例えば、三つの自由度を有するＥＳＰセンサモジュールには、一般にＸ及びＹ方向の加速度とＺ軸周りの回転を検出することができる３Ｄセンサ要素が配置される場合がある。ロールオーバーセンサの場合もまた、３ＤセンサはＹ及びＺ軸方向の加速度に加えてＸ軸周りの回転を測定する場合がある。

しかしながらその様なセンサモジュールは大抵の場合一つの特定の使用目的に合わせて作られ或いは最適化されている。従ってセンサモジュールのシンプルな交換でさえ難しい。

従って本発明の一つの側面はフレキシブルなセンサシステムモジュールを提供することにある。

この側面を踏まえて、独立の請求項によって、車両のための複合センサシステムモジュール、本発明に基づく複合センサシステムを備えた車両（特に自動車）が提供され、また車両の中における本発明に基づく複合センサシステムモジュールの使用が提供される。複数の好ましい実施態様が従属請求項から明らかとなる。

車両に対する新しい機能の要求が高まるのに伴って追加のセンサ経路が必要となる。しかしながら、例えばエアバッグ制御装置の様な安全に係わるコンポーネント或いは例えばドライバー支援システムの様なその他の統合プラットホームの中には、ますます多くのマイクロメカニニカルなセンサが組み込まれている。

その様なセンサ装置は最高６Ｄ（６軸）センシングまで作られている。ここで、６Ｄとは、例えばＸ，Ｙ，及びＺ軸方向の加速及び減速並びに更にそれぞれＸ，Ｙ，及びＺ軸周りの回転などの、６つの自由度を持つセンサ要素と考えることができる。従って一般に“Ｘ”Ｄセンシングというのは“Ｘ”個の自由度或いは“Ｘ”個の独立センサ経路（＝センサチャンネル）を持つセンシングであると理解される。

例えばアクティブステアリング機能のための“６Ｄ＋リダンダント（余剰、冗長）”のＥＳＰセンサシステムが想定される。

本発明は一方では、少なくとも一つの５Ｄセンサシステム、すなわちＸ，Ｙ，及びＺ軸（方向）の加速度、並びにＸ及びＺ軸周りの回転、の統合を実現することができるが、６Ｄセンサシステム、すなわちそれぞれＸ，Ｙ，及びＺ軸の軸周りの回転と（軸方向の）加速度、を一つの共通のセンサモジュールの中に含めるのがより好適である。

本発明に基づくセンサモジュールは、欠陥或いは選択的損傷がある場合でも、特定の機能用のモジュールとして利用を続けることができる様に最適化することができる。例えば本発明に基づく６Ｄセンサモジュールは、一つのセンサ自由度に欠陥或いは選択的損傷がある場合でも、少なくとも５Ｄセンサモジュールとして更に利用を続けることができることがある。

従って本発明の枠組みでは、一つの共通のセンサ統合モジュールの中での６Ｄセンサシステムの統合が提示されるが、とりわけ機能に係わる、個々のコンポーネントの配置、制御、診断、及びテスト可能性の統合、が提示される。

一つのモジュールだけを作り、もし機能範囲の全体が完全であれば、それを６Ｄセンサモジュールとして使用することが可能となり有利である。

機能性に制約がある場合、すなわち例えば個々のサブモジュール或いは一つのセンサ経路に選択的欠陥がある場合、には本発明に基づくセンサ統合モジュール或いは統合センサシステムモジュールは、限定されたセンサシステムを持つ或いは特定の使用目的のために必要となるセンサモジュールとして利用することができる。

従って例えば最初に６Ｄセンサモジュールとして作られた統合センサシステムモジュールでも、センサ経路に選択的欠陥がある場合には、疑わしい複数のセンサ経路の中のどれに欠陥或いは選択的損傷があるかに応じて、ＥＳＰセンサモジュールとして、ロールオーバーセンサモジュールとして、或いはピッチレートセンサモジュールとして利用することができる。

これによって有利なことに、モジュールのバリエーションの削減、更には開発コストの削減、並びに、対応する部分的欠陥のあるモジュールを限定された機能性を持つセンサモジュールとして利用することができるという、部分的欠陥品の継続利用による収率（効率）の向上、が得られる。

また、例えば、別々の機能についての試験ステップが要らなくなるとか、モジュール内に配置されている電子回路から外部に向けてのスルーホールが配置されないとか、或いは、場合によっては別々に組み立てられ、それ自体完全に閉じられているモジュール内部機構或いはモジュールコンポーネントの内部機構の一部が装着されないとかということによって、６Ｄセンサモジュールからコスト的に有利なバリエーションを意図的に作り出すこともできるであろう。とりわけアメリカ合衆国の自動車市場の場合には、ＥＳＰ及びロールオーバーセンサシステムから成る組合せが特別に有利であると見做されることがある。

したがって、６Ｄセンサモジュールを用いることによって、例えば車両のピッチレートによって支えられた、ビデオをベースとしたシステムなどの、更なる自由度或いはセンサ経路を要求する、新たな諸機能を実現させることもできるであろう。

本発明によれば、本発明に基づく車両のための統合センサシステムモジュールは少なくとも二つのセンササブモジュールを備えているが、それらのセンササブモジュールは統合センサシステムモジュールの中に配置され且つ車両の電子回路に接続可能であり、少なくとも二つのセンササブモジュールは互いに独立に作動可能である。

かくして本発明に基づく統合センサシステムモジュールは、完全に独立した少なくとも二つの領域或いはブロック、すなわちそれぞれが独自の機能を持つセンサ要素或いは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、を備えている。各々の領域或いは各々のセンサモジュールがそれ自体として例えば１Ｄ，２Ｄ，或いは３Ｄのセンシングを行うことができる。センササブモジュールは互いに相手から完全に切り離されて一つの共通のチップ（ブロック、コンポーネント）、すなわち統合センサシステムモジュール、の中に配置される。センササブモジュールが電気的にも互いに切り離されて取付けられると、とりわけ有利である。

少なくとも二つのセンササブモジュールは共通のものと見做され、例えばそれぞれが３Ｄモジュールとして構成されれば、それらが統合センサシステムモジュール用として一つに纏められると一つの６Ｄセンサモジュールとなる。

この場合、統合センサシステムモジュールが一つのモジュール構造となっていることはとりわけ有利となり得る。例えば各々のセンササブモジュールの個々のセンサ要素或いは半導体要素は、いわゆるスタッキング法で上下に重ねて配置されることができる。

その場合、個々のセンササブモジュールは、お互いに完全に独立に機能し、別々のまた／或いは独立の電源或いはエネルギー源を持ったり、例えば別々の診断機能を持ったりすることができる。

かくして統合センサシステムモジュールの中に互いに独立した二つのセンササブモジュールを配置することができ、しかもそれらのセンササブモジュールは統合センサシステムモジュールの外に向かっては一つの共通の６Ｄセンサモジュールとして振舞う。そのために本発明によれば、領域又は機能ブロック或いはセンサ又はセンササブ要素の共通制御を、例えば統合センサシステムモジュールの中に配置された共通のインターフェースモジュールなどの様なもう一つのモジュールを介して行うこともできる。

この場合、インターフェースモジュールは、センササブモジュールの（切り離された）電源、信号伝送、インターフェース及び診断機能を提供し、センササブモジュールは切り離されてはいるものの、中央制御可能とすることができる。インターフェースモジュールはまた、統合センサシステムモジュールが、例えば６Ｄセンサシステムモジュール、３ＤＥＳＰセンサシステムモジュール、或いは３Ｄ回転センサシステムモジュールとして使われるか否か、或いは外に向かってその様に振舞うか否かを決定することができる。

従って例えば、二つのセンササブモジュールが完全に（適正に）機能している場合には、統合センサシステムモジュールは６Ｄセンサシステムモジュールとして使用されることができる一方、センササブモジュールに欠陥がある場合には、統合センサシステムモジュールはそれでもなお３ＤＥＳＰ或いは３Ｄ回転センサシステムモジュールとして使用されることができる。

しかしながら、欠陥或いは選択的損傷によって、センササブモジュールの要求、或いは所定の測定精度に適合できない場合もある。

この場合には、所定の測定精度に適合しているセンササブモジュールは、車両の中の安全関連機能をもたらすか或いは管理するオートモーティブサブモジュールとして利用できる一方、所定の測定精度に適合していないセンササブモジュールは、例えば車載のコンシューマーエレクトロニクス装置の一部として、例えば、カメラの画像安定化、自動車エレクトロニクス装置に対するモバイル電話の接続、オーディオ及び／又はビデオ再生のために利用されることができる。

統合センサシステムモジュールは、とりわけインターフェースモジュールが使われている場合には、イーサネットバスシステム、或いは、例えばＣＡＮ（コントローラーエリアネットワーク）バス或いはＦｌｅｘＲａｙ（フレックスレイ）などの車載バスシステムに接続されることができる。

本発明の実施態様が図面に示されており且つ以下の記載の中で詳しく説明される。
図１ａ−ｃは本発明に基づく統合センサシステムモジュールの代表的実施例の略図である;また 図２ａ，ｂは本発明に基づく統合センサシステムモジュールのもう一つの代表的実施態様の略図である。

図１ａ−ｃは本発明に基づく統合センサシステムモジュールの代表的実施例の略図を示している。

図１ａは文字Ａ及びＢを用いて示されている二つのセンササブモジュール４ａ，ｂを有する、本発明に基づく統合センサシステムモジュール２を示している。二つのセンササブモジュール４ａ，ｂは統合センサシステムモジュール２の一つの共通の容器の中に配置されているけれども、互いに完全に切り離して配置されている。

二つの領域の各々或いはセンササブモジュール４ａ，ｂの各々は、異なる機能を、とりわけそれぞれ相手のセンササブモジュール４ａ，ｂから切り離して、提供する様に構成されている。

例えばセンササブモジュール４ａはＥＳＰセンサモジュールとして、また、センササブモジュール４ｂはロールオーバーセンサモジュールとして構成することができる。これらの異なる各々のモジュール機能のために例えば３Ｄセンシングが必要となることがあり、それらを合わせれば６Ｄセンシングとすることができる。センササブモジュール４ａ，ｂの領域Ａ及びＢは、それぞれ容器或いは統合センサシステムモジュール２から異なるピン６の上に引き出されている。

この場合、図１ａに示されている統合センサシステムモジュール２は全ての領域Ａ及びＢで利用可能であり、従って両方の領域Ａ及びＢとして捉えれば、少なくとも一つの５Ｄ或いは６Ｄモジュールに対応している。

図１ｂは図１ａに基づく統合センサシステムモジュール２を示しているが、この場合には領域Ａ又はセンササブモジュール４ａは機能不全の状態にあると仮定されている。その場合、領域Ａ又はセンササブモジュール４ａは、例えば製造中の不具合によって故障しているか、或いは仕様に基づいて試験されていないか又は使用許可されていないということがあり得る。

製造技術からいえば、図１ｂに基づく統合センサシステムモジュール２は、図１ａに基づくフルモジュール２から導き出すことができるが、領域Ｂ或いはセンササブモジュール４ｂの機能性を持つ“Ｂモジュール”としてしか使用することはできない。領域Ａ或いはセンササブモジュール４ａに属しているピン６は、割り当てられていないか、メッキされていないか、そもそも存在していないか、或いは外に向かって引き出されていないことがある。

図１ｃに基づく統合センサシステムモジュール２もまた、図１ａに基づくフルモジュールとしての統合センサシステムモジュール２から導き出されるが、この場合には領域Ａ或いはセンササブモジュール４ａだけが機能を発揮することができる。従って図１ｃに基づく統合センサシステムモジュール２は、本質的に、Ａ機能性を持つ“Ａモジュール”となっている。

更に図２ａ，ｂには本発明の別の代表的実施態様が略示されている。

図２ａは本発明の拡張実施態様を示している。統合センサシステムモジュール２はここでも独立した少なくとも二つの機能領域Ａ，Ｂ或いは少なくとも二つのセンササブモジュール４ａ，ｂを備えている。

統合センサシステムモジュール２の中にはもう一つのインターフェースモジュール８或いは領域Ｃが備えられており、このインターフェースモジュール８或いは領域Ｃは、センササブモジュール４ａ，ｂのための共通の機能をもたらす。すなわち、インターフェースモジュール８は、センササブモジュール４ａ，ｂのための共通のエネルギー供給、診断機能、信号処理、及び／又はインターフェース機能をもたらすことができる。

しかしながらこの場合、インターフェースモジュール８は各機能性を二つのセンササブモジュール４ａ，ｂの何れかに対して提供し、且つそれによってもう一方のセンササブモジュールに影響を与えない様に構成されている。換言すれば、インターフェースモジュール８は各機能性を独立にセンササブモジュール４ａ，ｂに対してもたらすことができる。

センササブモジュール４ａ，ｂは、インターフェースモジュール８に対して例えば並列に或いはマルチプレックス法で結合されることができる。ピン６はここでも統合センサシステムモジュール２を（他の部材と）接続するために外へ向かって引き出される。

図２ａには、フル機能を持つ二つのセンササブモジュール４ａ，ｂから成る、全機能範囲を備えた統合センサシステムモジュール２が示されている。

図２ｂに示されている統合センサシステムモジュール２は、本質的に、図２ａに基づくフルモジュール或いは統合センサシステムモジュール２に対応しているが、それでも図１ｃの場合と同様、領域Ｂ或いはセンササブモジュール４ｂは機能停止、機能無効或いは働かない状態にあるので、図２ｂに基づく統合センサシステムモジュール２全体としては本質的に“Ａモジュール”となっており、Ａ機能性をもたらす。

２ 統合センサシステムモジュール
４ａ，４ｂ センササブモジュール
６ ピン
８ インターフェースモジュール
Ａ，Ｂ センササブモジュールの中の領域
Ｃ 統合センサシステムモジュールの中のもう一つの領域

Claims (10)

1. 車両のための統合センサシステムモジュール（２）であって、
   前記統合センサシステムモジュール（２）の中に配置され且つ車両のエレクトロニクス装置に接続することのできる、少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）を備え、
   前記少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）は、互いに独立に作動可能になっている、ことを特徴とする統合センサシステムモジュール（２）。
2. 前記互いに独立に作動可能ということは、前記少なくとも二つのセンササブモジュールの内の一つが、他のセンササブモジュールの欠陥或いは故障の際にも継続作動可能であることを意味している、
   請求項１の統合センサシステムモジュール。
3. 更にインターフェースモジュール（８）を備え、
   前記少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）は、前記インターフェースモジュール（８）と通信可能に結合されており、
   前記インターフェースモジュール（８）は、前記少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）のためのエネルギー供給、診断、信号処理、及びインターフェース機能性から成るグループから選択される少なくとも一つの機能を含む、
   請求項１又は２の統合センサシステムモジュール。
4. 前記少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）の各々が、３Ｄセンサモジュールとして構成されており、また／或いは
   前記少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）が、共同で一つの６Ｄセンサモジュールとして構成されている、
   請求項１〜３のいずれか１項の統合センサシステムモジュール。
5. 前記少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）の各々が、ロールオーバーセンサモジュール、ピッチレートセンサモジュール、ＥＳＰセンサモジュール、３Ｄ回転レートモジュール、及び三軸加速度センサから成るグループの一つのセンサモジュールとして構成されている、
   請求項１〜４のいずれか１項の統合センサシステムモジュール。
6. 前記少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）が、電気的に互いに切り離されて構成され、且つ前記統合センサシステムモジュール（２）の中に配置されている、
   請求項１〜５のいずれか１項の統合センサシステムモジュール。
7. 前記少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）に欠陥が無い場合には、前記統合センサシステムモジュール（２）が６Ｄセンサモジュールとして作動可能であり、
   前記少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）の内の一つに欠陥がある場合には、前記統合センサシステムモジュール（２）が少なくとも３Ｄセンサモジュールとして作動可能である、
   請求項１〜６のいずれか１項の統合センサシステムモジュール。
8. 請求項１〜７のいずれか１項の統合センサシステムモジュール（２）を備えた、
   車両、特に自動車。
9. 車両の中における請求項１〜７のいずれか１項の統合センサシステムモジュール（２）の使用。
10. 前記少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）に欠陥が無い場合には、前記統合センサシステムモジュール（２）が６Ｄセンサモジュールとして作動可能であり、
    前記少なくとも二つのセンササブモジュール（４ａ，ｂ）の内の一つに欠陥がある場合には、前記統合センサシステムモジュール（２）が少なくとも３Ｄセンサモジュールとして作動可能である、
    請求項９の使用。

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