JP5643003B2

JP5643003B2 - 車両における低速運転方向の特定

Info

Publication number: JP5643003B2
Application number: JP2010132849A
Authority: JP
Inventors: チンユアン・リー; シェン−チェン（ケヴィン）・ウー; ティム・フーラウフ; ジャイアム・フー; ティモシー・リドリー
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2030-06-10
Also published as: US8880288B2; US20100318255A1; JP2011001054A; EP2266856B1; EP2266856A1

Description

本発明は、車両の走行又は移動の方向の特定に関する。より詳細には、本発明の実施の形態は、低速状況における車両方向の特定に関する。
［関連出願］
本特許出願は、２００９年６月１６日付けで提出された米国仮特許出願第６１／１８７，５６８号の優先権を主張するものであり、その内容が参照により本明細書に援用される。

自動縦列駐車、及び前方／後方非常ブレーキのような一層高性能化されつつある特徴が現代の車両に提案されている。自動縦列駐車システム、前方／後方非常ブレーキシステム、及び他の車両システムでは、車両が走行している方向を知る必要がある。車両方向は多くの方法で特定することができるが、車輪速度センサによって出力された情報を用いて車両の方向を特定することが可能である。いくつかのインテリジェント車輪速度センサは、移動方向を計算するための十分なデータが得られるまでには、一定の時間動作しなければならない。この最低限の時間の間、車両は単一の方向に移動しなければならない。車両の移動が、必要なデータを入手するのに必要とされるよりも少ない場合、車輪速度センサは車両移動方向を特定することができない。車両が必要とされる距離よりも少ない移動を繰り返す（たとえば、車両が急ターンを実行をするのに前方に移動してから後方に移動するときの、至近距離での（close-quarter）操縦中に生じ得る）場合、車両が走行した累積距離は有意なレベルに達し得るが、別個の移動それぞれが比較的短かったため、いずれの移動も移動方向の特定を可能にするには十分でなかった。その結果、累積誤差が生じ、車両方向を特定するのにセンサからの情報に依拠する車両システムは不適切に動作する（これは、車両システムが不正確な情報を受信しているためである）。これらの誤差は、たとえば自動縦列駐車又は前方／後方非常ブレーキ操縦中に不適切な車両移動を引き起こす可能性があり、それによって車両を他の車両又は障害物と衝突させる可能性がある。

一実施の形態において、本発明は、低速で走行する車両の運転方向を特定する方法を提供する。該方法は、車両が以下の３つの状態：（１）車両が上向き傾斜面に位置する上り坂状態、（２）車両が下向き傾斜面に位置する下り坂状態、及び（３）車両が平坦な面に位置する平坦な面状態のうちの１つにあるか否かを判断することを含む。該方法は、複数の車両センサから情報を入手すること、並びに、車両の判断された状態及び複数の車両センサからの情報に基づいて、車両の移動方向を特定することをさらに含む。

本発明の別の実施の形態は、低速で走行する車両の運転方向を特定するためのシステムを提供する。該システムは、コントローラと、コントローラに接続される複数のセンサとを備える。センサはそれぞれ、コントローラに情報を送信するように構成されている。ネットワークがセンサをコントローラに接続する。コントローラは、車両が以下の３つの状態：（１）車両が上向き傾斜面に位置する上り坂状態、（２）車両が下向き傾斜面に位置する下り坂状態、及び、（３）車両が平坦な面に位置する平坦な面状態のうちの１つにあるか否かを判断して、車両の判断された状態及び複数のセンサからの情報に基づいて、車両の移動方向を特定するようにプログラムされる。

本発明の一態様は、詳細な説明及び添付の図面を検討することによって明らかになるであろう。

本発明の実施形態による低速運転方向検出システムを備える車両の斜視図である。本発明の一実施形態による図１の低速運転方向検出システムを概略的に示す図である。本発明の一実施形態による図２の低速運転方向検出システムのモジュールの機能オペレーションを概略的に示す図である。本発明の一実施形態による、車両の駆動力が車両の重量の一部以上であるか否かに基づいて、上り坂の場合に車両の方向を特定するための低速運転方向検出方法を示す図である。本発明の一実施形態による、車両の駆動力が車両の重量の一部よりも小さいか否かに基づいて、上り坂の場合に車両の方向を特定するための低速運転方向検出方法の位相（フェーズ）１を示す図である。本発明の一実施形態による図５の低速運転方向検出方法の位相（フェーズ）２を示す図である。本発明の一実施形態による、車両のトランスミッションがリバースにあるか否かに基づいて、上り坂の場合に車両の方向を特定するための低速運転方向検出方法を示す図である。本発明の一実施形態による、車両の駆動力が車両の重量の一部以上であるか否かに基づいて、下り坂の場合に車両の方向を特定するための低速運転方向検出方法を示す図である。本発明の一実施形態による、車両の駆動力が車両の重量の一部よりも小さいか否かに基づいて、下り坂の場合に車両の方向を特定するための低速運転方向検出方法の位相１を示す図である。本発明の一実施形態による図９の低速運転方向検出方法の位相２を示す図である。車両のトランスミッションがドライブにあるか否かに基づいて、下り坂の場合に車両の方向を特定するための低速運転方向検出方法を示す図である。車両のトランスミッションがドライブからリバースにシフトするか否かに基づいて、平坦な面の場合に車両の方向を特定するための低速運転方向検出方法の位相１を示す図である。本発明の一実施形態による図１２の低速運転方向検出方法の位相２を示す図である。車両のトランスミッションがリバースからドライブにシフトするか否かに基づいて、平坦な面の場合に車両の方向を特定するための低速運転方向検出方法の位相１を示す図である。本発明の一実施形態による図１４の低速運転方向検出方法の位相２を示す図である。

本発明の任意の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の説明に明示されるか又は以下の図面に示される構成要素の構造及び配置の細部に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態を行うことができ、様々な方法で実施又は実行することができる。

複数のハードウェア及びソフトウェアベースのデバイス、並びに複数の異なる構造コンポーネントを利用して本発明を実施することができることも留意すべきである。後続の段落において説明されるように、図面に示される特定の構成は本発明の実施形態を例示するように意図されており、他の代替的な構成も可能である。

図１は、本発明の一実施形態による低速運転方向検出制御システム１２を備える車両１０を示す。図１に示されるように、低速運転方向検出制御システム１２は、コントローラ１４及び複数の異なるタイプのセンサを備える。図１では、各センサには、参照符号２０と共に第２の参照符号が付されている。より詳細に後述される第２の参照符号は、様々なタイプのセンサを互いに区別する固有のラベルを提供する。センサ２０は、コントローラエリアネットワーク（「ＣＡＮ」）バス２２のようなネットワークに接続される。図１の実施形態では、システム１２は、４つの車輪速度センサ２４を備える。車輪速度センサ２４は、標準的センサ又は非インテリジェントセンサである。システム１２はまた、縦加速度センサ２６と、ステアリング角センサ２８と、横加速度センサ３０と、ヨーレートセンサ３２と、ブレーキライトスイッチ３４と、ギアシフトセンサ又は指示器３６とを備える。他の実施形態では、他のタイプのセンサ２０がシステム１２に備えられ得ることを理解すべきである。さらに、図１に示されるセンサ２０の配置及び位置は、例示目的のためでしかない。

図２は、図１の低速運転方向検出制御システム１２をより詳細に概略的に示す。図２に示されるように、制御システム１２は、コントローラ１４、１つ又は複数のセンサ２０、及びバス２２を備える。いくつかの実施形態では、コントローラ１４は、バス２２を介してではなくセンサ２０のうちの１つ又は複数から直接センサ読取値を入手する。いくつかの状況では、生のデータではなく補償されたセンサ読取値がコントローラ１４によって用いられる。たとえば、いくつかの状況では、コントローラ１４は、オフセットを適用することによってセンサ読取値の１つ又は複数を補償する。オフセットは、生じ得るセンサの老朽化、汚染、及び他の信号変造（corruption）を補償するのに用いられる。

図２に示されるように、コントローラ１４は、入力／出力インタフェース４０と、電子処理ユニット（「ＥＰＵ」）４２と、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）４４及び読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）４５のような１つ又は複数のメモリモジュールとを含む。入力／出力インタフェース４０は、センサ２０からのセンサ読取値を含む情報をバス２２を介して送信及び／又は受信する。

ＥＰＵ４２は、入力／出力インタフェース４０から情報を受信し、１つ又は複数のアプリケーション又はモジュールを実行することによってその情報を処理する。アプリケーション又はモジュールは、ＲＯＭ４５のようなメモリに格納される。ＥＰＵ４２は、情報（たとえば、バス２２から受信される情報、又はＥＰＵ４２によって実行されるアプリケーション又はモジュールが生成する情報）をＲＡＭ４４へ格納する。

図３は、（コントローラ１４のＥＰＵ４２によって実行される）低速運転方向検出（「ＬＳＤＤＤ」）モジュール５０のオペレーションを示す。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、センサ信号をセンサ２０のうちの少なくともいくつかからバス２２を介して（たとえば、入力／出力インタフェース４０を通じて）受信し、車両１０の方向を特定する。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、特定された方向に基づいて方向指示（indicator）を出力する。いくつかの実施形態では、ＬＳＤＤＤモジュール５０は、「未知の」すなわち「特定されていない」方向指示を出力してから、車両１０が移動している方向を特定する。

図３に示される例では、ＥＰＵ４２はまた、自動縦列駐車制御アプリケーション又はモジュール５２を実行する。自動縦列駐車制御モジュール５２は、方向指示をＬＳＤＤＤモジュール５０から受信し、車両１０を制御して（たとえば、車両１０のステアリングを制御し、車両運転者に対する操作命令を表示して）、縦列駐車操縦を行う。

図４〜図１５は、ＬＳＤＤＤモジュール５０が行う低速運転方向検出方法を示す。示される特定の実施形態では、ＬＳＤＤＤモジュール５０は、３つの異なる車両状況を扱うように設計される：（１）車両は上向き傾斜面に位置する（「上り坂の場合」）；（２）車両は下向きの傾斜面に位置する（「下り坂の場合」）；及び（３）車両は平坦な面に位置する（「平坦な面の場合」）。これらの場合のそれぞれにおいて、車両は最初に停止又は静止してから移動すると想定される。ＬＳＤＤＤモジュール５０は次いで、移動方向を特定する。これらの場合のそれぞれは個別に説明されるが、実際にはシステム１２は、現在の車両状況（すなわち、「上り坂の場合」、「下り坂の場合」、又は「平坦な面の場合」）を最初に判断してから、判断された状況に関連付けられる方法論を実行するように構成され得る。図示及び説明される例では、車両には、「駐車」すなわち「Ｐ」、「リバース」すなわち「Ｒ」、「ニュートラル」すなわち「Ｎ」、「ドライブ」すなわち「Ｄ」、及び「低速（low）」すなわち「Ｌ」の選択を有する自動トランスミッションが装備されていると想定される。以下の説明では、一般的な略記、たとえば「車両をドライブにする」を用いて運転手がトランスミッション選択を行ったことを示す。

図４〜図７は、上り坂の場合の低速運転方向検出方法を示す。一般に、車両が上向き傾斜面に位置決めされると、縦加速度センサ２６は、車両の角度に起因して正の読取値を出力する。完全に平坦な面に出くわすことは稀であるため、ＬＳＤＤＤモジュール５０は、経験的に求められた多数の閾値を用いて、わずかに傾斜した面とより大幅に傾斜した面とを区別する。縦加速度センサ２６からの読取値が所定の上り坂閾値よりも大きいとき又は大きい場合のみ、上り坂の場合と想定される。上向き傾斜面の勾配に応じて、車両１０は、「ドライブ」にされると、最初に後方に自由転動（free-roll：フリーローリング）する場合があり、その後、運転手がアクセルペダルを踏むことで前方に移動する。より詳細に後述するように、（１）車両が静止している時点と後方に自由転動している時点との縦加速度センサの読取値又は出力の差、（２）車輪速度センサからのセンサ読取値の値、（３）車輪速度からのセンサ読取値のゼロ交差点、（４）ステアリング角センサからのセンサ読取値、（５）横加速度センサからのセンサ読取値、及び（６）ヨーレートセンサからのセンサ読取値を監視することによって、ＬＳＤＤＤモジュール５０は、車両移動方向を特定する。

図４は、（アイドル時に車両のエンジンによって生成される）車両の駆動力が車両の重量の一部（この車両の重量の一部は、反対力がなければ車両を後方に転動させる）以上である状況を示す。この状況では、車両運転者が自身の足を車両のブレーキペダルから離しても、車両１０は後方に転動しない（すなわち、車両のアイドルトルクが車両をその現在の位置に保持する）。

ＬＳＤＤＤモジュール５０のオペレーションは、ｉｆ−ｔｈｅｎ文によってモデル化又は表現することができる。図４の方法は概して、以下のロジックを含む：
If（（１ａ）車両が上向き傾斜面に位置している AND
（２ａ）車両が加速している AND
（３ａ）車両が移動し始める時点の車両の縦加速度から、車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度を減算したものがゼロよりも大きい
AND
（４ａ）車両が「ドライブ」にある）
OR
（（１ｂ）車両のステアリング角度に車両のヨーレートを乗算したものがゼロよりも大きい AND
（２ｂ）車両のステアリング角度に車両の横加速度を乗算したものがゼロよりも大きい）
THEN 車両は前方に移動している。

図４の方法を分解すると、ステップ（１ａ）は、車両が実質的に静止しているとき（たとえば、ブレーキライトスイッチ３４の稼動時）の車両の縦加速度センサ２６からのセンサ読取値（ａｘｌｎＢｌｓ）が、所定の上り坂閾値（Ｃ＿ａｘｌｎＵｐＨｉｌｌ）よりも大きいか否かを判断することを含む。ステップ（２ａ）は、車輪速度センサ（複数可）２４からの現在の読取値の導関数が（ｄｖＲａｄｌｎ/ｄｔ）がゼロよりも大きいか否かと判断することを含む（速度の導関数をとることによって、車両の加速度が得られる）。したがって、ステップ（２ａ）は、車両の現在の加速度がゼロよりも大きいか否かを判断する。

ステップ（３ａ）は、車両１０が最初に移動し始めるときの縦加速度センサ２６からの読取値又は出力（ａｘｌｎｖＲａｄｌｎ）から、車両１０が実質的に静止しているときの縦加速度センサ２６からの読取値を減算したものが、ゼロよりも大きいか否かを判断することを含む。

車両が移動しているか否かの評価は、車輪速度センサ２４からの読取値を複数のサイクル又はポールの期間にわたって解析することによって得ることができる。たとえば、車輪速度が増加していることを３つの連続した読取値が示す場合、車両が移動していると想定することができる。ステップ（３ａ）は、車両の駆動力（又は車両が移動し始めた時点の車両の縦加速度）が、重量、又は上向き傾斜面で車両を下へと引っぱる重力に打ち勝つのに十分であるか否かを判断する。図４では、この力は「Ｆｘ」として示される。車両の駆動力が十分であれば、車両１０は最初に後方に転動することなく前方に移動する。図５及び図６に関して以下で説明するように、車両の駆動力（車両の縦加速度）が上向き傾斜面で車両を下へと引っぱる力以下である場合、車両１０は、前方に移動し得る前に（たとえば、車両の駆動トルク又は駆動力が、力Ｆｘよりも大きくなる前に）後方に転動する。

最後に、ステップ（４ａ）において、ギアシフトセンサ３６からの出力（ＰＲＮＤＬ）を評価する。車両のトランスミッションが「ドライブ」すなわち「Ｄ」にあるとき、車両は前方に移動しているか又は少なくとも意図される移動は前方であると想定される。したがって、「ＰＲＮＤＬ＝Ｄ」は、前方移動が生じていることを示すさらに別の因子である。ＬＳＤＤＤモジュール５０が、ステップ（１ａ）〜（４ａ）のすべてが満たされていると判断する場合、ＬＳＤＤＤモジュール５０は、車両１０が前方方向に移動していることを示す方向指示を出力する。

図４に示されるように、ＬＳＤＤＤモジュール５０はまた、車両のステアリング角センサ２８、ヨーレートセンサ３２、及び横加速度センサ３０からのセンサ読取値を用いて、車両１０が前方方向に移動しているか否かを判断することができる（ステップ（１ｂ）及び（２ｂ）を参照されたい）。ステップ（１ｂ）は、車両のステアリング角センサ２８からの読取値に車両のヨーレートセンサ３２からの読取値を乗算したものがゼロよりも大きいか否かを判断することを含む。ステップ（２ｂ）は、車両のステアリング角センサ２８からの読取値に車両の横加速度センサ３０からの読取値を乗算したものがゼロよりも大きいか否かを判断することを含む。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、ステップ（１ｂ）及び（２ｂ）の両方が満たされていると判断する場合、車両１０が前方方向に移動していることを示す方向指示を出力する。

図５及び図６は、上り坂の場合の２つの位相（フェーズ）を示す。図５に示される位相では、車両運転者が車両のブレーキペダルから自身の足を離すと、車両１０は最初に後方に転動する（すなわち、車両のアイドルトルクは車両を現在の位置に保持することができない）が、その後、車両運転者がアクセルペダルを踏むと前方に移動する。したがって、この状況は２つの位相を含む。図５は、位相１のためのロジックを示し、これによって、車両が前方駆動する前に後方に自由転動しているか否かが検出される。位相１に関する全体ロジックは以下の通りである：
If（（（１ａ）車両が上向き傾斜面に位置している AND
（２ａ）車両が加速している AND
（３ａ）車両が移動し始める時点の車両の縦加速度から、車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度を減算したものがゼロよりも小さい
AND
（４ａ）車両が「ドライブ」にある
）
OR
（（１ｂ）車両のステアリング角度に車両のヨーレートを乗算したものがゼロよりも小さい AND
（２ｂ）車両のステアリング角度に車両の横加速度を乗算したものがゼロよりも小さい
）
）
THEN 車両は後方に移動している。

図５のロジックを分解すると、ステップ（１ａ）は、車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度センサ２６からのセンサ読取値が、所定の上り坂閾値よりも大きいか否かを判断することを含む。ステップ（２ａ）は、車両の車輪速度センサ（複数可）２４からの現在のセンサ読取値の導関数がゼロよりも大きいか否かを判断することを含む。ステップ（３ａ）は、車両１０が最初に移動し始めるときの縦加速度センサ２６からの出力から、車両１０が実質的に静止しているときの縦加速度センサ２６からの読取値を減算したものがゼロよりも小さいか否かを判断することを含む。最後に、ステップ（４ａ）において、ギアシフトセンサ３６からの読取値を評価して、車両のトランスミッションが「ドライブ」にあるか否かを判断する。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、ステップ（１ａ）〜（４ａ）のすべてが満たされていると判断する場合、車両１０が後方方向に移動していることを示す方向指示を（たとえば、自動縦列駐車制御モジュール５２に対して）出力する。

図５に示されるように、位相１のロジックは、代替的に、車両のステアリング角センサ２８、ヨーレートセンサ３２、及び横加速度センサ３０からのセンサ読取値を用いて車両１０が後方に移動しているか否かを判断することもできる（ステップ（１ｂ）及び（２ｂ）を参照されたい）。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、両方のステップ（１ｂ）及び（２ｂ）が満たされていると判断する場合、車両１０が後方方向に移動していることを示す方向指示を（たとえば、自動縦列駐車制御モジュール５２に対して）出力する。

図６は、位相２のためのロジックを示し、これによって、車両が最初に後方に自由転動してから前方駆動しているか否かが検出される。位相２に関する全体ロジックは以下の通りである：
If（（（１ａ）車両が上向き傾斜面に位置している AND
（２ａ）車両が前の時間期間中に減速していた AND
（３ａ）車両の現在の加速度がゼロ以上である AND
（４ａ）車両の車輪が後方回転から前方回転に変わった後の任意の時点の車両の縦加速度から車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度を減算したものがゼロよりも大きい AND
（５ａ）車両のブレーキライトスイッチが稼動していない AND
（６ａ）車両が「ドライブ」にある
）
OR
（（１ｂ）車両のステアリング角度に車両のヨーレートを乗算したものがゼロよりも大きい AND
（２ｂ）車両のステアリング角度に車両の横加速度を乗算したものがゼロよりも大きい
）
）
THEN 車両は前方に移動している。

図６の方法を分解すると、ステップ（１ａ）は、車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度センサ２６からのセンサ読取値が所定の上り坂閾値よりも大きいか否かを判断することを含む。ステップ（２ａ）は、前の時間期間中の車輪速度センサ２４からの出力の導関数（ｄｖＲａｄｌｎＫ１/ｄｔ）がゼロよりも小さいか否かを判断することを含む。速度の導関数は加速度をもたらすため、ステップ（２ａ）は、車両が前の時間期間中に減速していたか否かを判断する。同様に、ステップ（３ａ）は、車両が現在加速しているか否かを判断する。車両は最初に後方に自由転動するときに減速し、その後停止して、車両運転者によって意図されるように前方に駆動すると想定される。したがって、ステップ（２ａ）及び（３ａ）は、車両が、これまでに減速していたか又は停止していたか、及び現在加速しているか否かを判断する。

ステップ（４ａ）は、車両がゼロ交差点にあるとき又はその後の車両の縦加速度（ａｘｌｎ（ｄｖＲａｄｌｎ/ｄｔ＞＝０））から車両１０が実質的に静止しているときの車両の縦加速度センサ２６（ａｘｌｎＢｌｓ）を減算したものがゼロよりも大きいかか否かを判断することを含む。図６に示されるように、車両が後方に自由転動した後で且つ前方に移動する前に停止する場合、車両のゼロ交差点が生じる。したがって、車両の車輪速度センサ２４からの読取値の導関数がゼロである（ｄｖＲａｄｌｎ/ｄｔ＝０）場合（これは、車両１０が静止していることを示す）、ゼロ交差点が生じる。ゼロ交差点の後で、車両１０が前方に移動し始めると、車両の速度は増加する（ｄｖＲａｄｌｎ/ｄｔ＞０）。

ステップ（５ａ）及び（６ａ）は、車両のブレーキライトスイッチ３４及び車両のギアシフトセンサ３６を評価する。運転者の足がブレーキから離れており、且つ車両のトランスミッションが「ドライブ」にあるとき、車両は前方に移動しているか、又は少なくとも意図される移動が前方であると想定される。したがって、「！ＢＬＳ」及び「ＰＲＮＤＬ=Ｄ」は、前方移動が生じていることを示す２つの付加的な因子である。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、ステップ（１ａ）〜（６ａ）のすべてが満たされていると判断する場合、車両１０が前方方向に移動していることを示す方向指示を（たとえば、自動縦列駐車制御モジュール５２に対して）出力する。

図６に示されるように、位相２のロジックは、代替的に、車両のステアリング角センサ２８、ヨーレートセンサ３２、及び横加速度センサ３０からのセンサ読取値を用いて車両１０が前方に移動しているか否かを判断することもできる（ステップ（１ｂ）及び（２ｂ）を参照されたい）。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、両方のステップ（１ｂ）及び（２ｂ）が満たされていると判断する場合、車両１０が後方方向に移動していることを示す方向指示を出力する。

図７は、車両のトランスミッションが「リバース」すなわち「Ｒ」にある、上り坂の場合を示す。この状況では、車両が勾配に位置し且つ車両の意図される移動は後方であるため、車両１０は後方に移動する。この状況でのＬＳＤＤＤモジュール５０のオペレーションは、ｉｆ−ｔｈｅｎ文によって表すことができる。ロジックは概して、車両が上向き傾斜面に位置しているか否かを判断してから速度及び加速度のような様々な車両条件を監視することを含む。すべての条件が満たされると、ＬＳＤＤＤモジュール５０は、車両が後方に移動していることを示す信号を出力する。

この状況でのＬＳＤＤＤモジュール５０のオペレーションは、ｉｆ−ｔｈｅｎ文によってモデル化又は表現することができる。図７の方法は概して、以下のロジックを含む：
If（（（１ａ）車両が上向き傾斜面に位置している AND
（２ａ）車両が加速する AND
（３ａ）車両が移動し始める時点の車両の縦加速度から車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度を減算したものがゼロよりも小さい
AND
（４ａ）車両が「リバース」にある
）
OR
（（１ｂ）車両のステアリング角度に車両のヨーレートを乗算したものがゼロよりも小さい AND
（２ｂ）車両のステアリング角度に車両の横加速度を乗算したものがゼロよりも小さい
）
）
THEN 車両は後方に移動している。

図７の方法を分解すると、ステップ（１ａ）は、車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度センサ２６からのセンサ読取値が、所定の上り坂閾値よりも大きいか否かを判断することを含み、ステップ（２ａ）は、車両の車輪速度センサ２４からの現在のセンサ読取値の導関数がゼロよりも大きいか否かを判断することを含む。ステップ（３ａ）は、車両１０が最初に移動し始めるときの車両の縦加速度から車両１０が実質的に静止しているときの車両の縦加速度を減算したものがゼロよりも小さいか否かを判断することを含む。最後に、ステップ（４ａ）は、車両のトランスミッションが「リバース」にあることをギアシフトセンサ３６が示すか否かを判断する。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、ステップ（１ａ）〜（４ａ）のすべてが満たされていると判断する場合、車両１０が後方方向に移動していることを示す方向指示を出力する。

図７に示されるように、このロジックは、代替的に、車両のステアリング角センサ２８、ヨーレートセンサ３２、及び横加速度センサ３０からのセンサ読取値を用いて車両１０が前方に移動しているか否かを判断することもできる（ステップ（１ｂ）及び（２ｂ）を参照されたい）。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、両方のステップ（１ｂ）及び（２ｂ）が満たされていると判断する場合、車両１０が後方方向に移動していることを示す方向指示を出力する。

図８〜図１１は、下り坂の場合の低速運転方向検出方法を示す。一般に、車両が下向き傾斜面に位置決めされると、縦加速度センサ２６は、車両の角度に起因して負の読取値を出力する。上り坂の場合と同様に、完全に平坦な面に出くわすことは稀であるため、ＬＳＤＤＤモジュール５０は、様々な閾値を用いて、わずかに傾斜した面とより大幅に傾斜した面とを区別する。下り坂の場合、ＬＳＤＤＤは、所定の下り坂閾値（Ｃ＿ａｘｌｎＤｏｗｎｈｉｌｌ）を用いる。縦加速度センサ２６からの読取値が所定の下り坂閾値よりも大きい場合、下り坂の場合と想定される。車両の縦加速度は下り坂の場合では負であるため、ＬＳＤＤＤモジュール５０は、車両の縦加速度が下り坂閾値の負の値よりも小さいか否かを判断することができる。

下向きの傾斜面の下り勾配（decline）に応じて、車両１０は、「リバース」にされると、最初に前方に自由転動する場合があり、その後、運転手がアクセルペダルを踏むことで後方に移動する。より詳細に後述するように、（１）車両が静止している時点と前方に自由転動している時点との縦加速度センサの読取値の差、（２）車輪速度センサからのセンサ読取値の値、（３）車輪速度からのセンサ読取値のゼロ交差点、（４）ステアリング角センサからのセンサ読取値、（５）横加速度センサからのセンサ読取値、及び（６）ヨーレートセンサからのセンサ読取値を監視することによって、ＬＳＤＤＤモジュール５０は、車両移動方向を特定する。

図８は、車両の駆動力が車両の重量の一部（この車両の重量の一部は、反対力が不在の場合に車両を前方に転動させる）以上である下り坂の場合の状況を示す。この状況では、車両運転者が自身の足を車両のブレーキペダルから離しても、車両１０は前方に転動しない（すなわち、車両のアイドルトルクが車両をその現在の位置に保持する）。図９及び図１０は、車両の駆動力が車両の重量の一部よりも小さい、下り坂の場合における反対の状況を示す。この状況では、車両１０は、車両運転者が自身の足を車両のブレーキペダルから離すと、最初に前方に転動してから、運転手がアクセルペダルを踏むことで後方に移動する。図１１は、車両のトランスミッションが「ドライブ」にある（これは車両を下り勾配で前方に移動させる）下り坂の場合における別の状況を示す。図８〜図１１の状況において実行されるロジックは、図４〜図７のロジックと同様であり且つ同様のラベル及び機能を用いる。したがって、図８〜図１１の特定の細部は、詳細に説明しない。

図１２〜図１５は、平坦な面の場合の低速運転方向検出方法を示す。一般に、車両は概ね平坦な面に位置決めされると、車両の縦加速度センサ２６は、車両が概ね水平であるためゼロ又は小さい値を出力する。完全に平坦な面に出くわすことは稀であるため、ＬＳＤＤＤモジュールは、２つの閾値（Ｃ＿ａｘｌｎＵｐＨｉｌｌ、Ｃ＿ａｘｌｎＤｏｗｎｈｉｌｌ）を用いて概ね平坦な面と傾斜面とを区別する。車両の縦加速度センサ２６からの読取値が所定の上り坂閾値と所定の下り坂閾値との間にある場合のみ、平坦な面の場合と想定される。

平坦な面の場合、車両のトランスミッションが「ドライブ」から「リバース」にシフトすると、車両は、車両の前方慣性に起因して最初に前方に自由転動する。同様に、車両のトランスミッションが「リバース」から「ドライブ」にシフトすると、車両は、車両の後方慣性に起因して最初に後方に自由転動する。より詳細に後述するように、（１）車両が静止している時点と前方又は後方に自由転動している時点との縦加速度センサの読取値の差、（２）車輪速度センサからのセンサ読取値の値、（３）車輪速度からのセンサ読取値のゼロ交差点、（４）ステアリング角センサからのセンサ読取値、（５）横加速度センサからのセンサ読取値、及び（６）ヨーレートセンサからのセンサ読取値を監視することによって、ＬＳＤＤＤモジュール５０は、概ね平坦な面を移動している車両の方向を特定する。

図１２及び図１３は、車両のトランスミッションが「ドライブ」から「リバース」にシフトする、平坦な面の場合を示す。この状況では、車両１０は最初に前方に転動してから「リバース」で後方に移動し始める。したがって、この状況は２つの位相を含む。図１２は、位相１のためのロジックを示し、これによって、車両が前方駆動する前に後方に自由転動しているか否かが検出される。位相１に関する全体ロジックは以下の通りである：
If（（（１ａ）車両が概ね平坦な面に位置している AND
（２ａ）車両が加速している AND
（３ａ）車両が移動し始める時点の車両の縦加速度から車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度を減算したものがゼロよりも大きい
AND
（４ａ）車両が「ドライブ」にある
）
OR
（（１ｂ）車両のステアリング角度に車両のヨーレートを乗算したものがゼロよりも大きい AND
（２ｂ）車両のステアリング角度に車両の横加速度を乗算したものがゼロよりも大きい
）
）
THEN 車両は前方に移動している。

ステップ（１ａ）は、車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度からのセンサ読取値が、所定の下り坂閾値と所定の上り坂閾値との間にあるか否かを判断することを含む。所定の下り坂閾値と所定の上り坂閾値との間にある場合、平坦な面の場合と想定される。ステップ（２ａ）は、車両の車輪速度センサ（複数可）２４からの現在のセンサ読取値の導関数がゼロよりも大きいか否かを判断することを含む。ステップ（３ａ）は、車両が最初に移動し始めるときの車両の縦加速度から車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度を減算したものがゼロよりも大きいか否かを判断することを含む。ステップ（４ａ）は、車両のトランスミッションが「ドライブ」にあることをギアシフトセンサ３６が示しているか否かを判断する。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、ステップ（１ａ）〜（４ａ）のすべてが満たされていると判断する場合、車両１０が前方方向に移動していることを示す方向指示を（たとえば、自動縦列駐車制御モジュール５２に対して）出力する。

他の場合と同様に、このロジックは、代替的に、車両のステアリング角センサ２８、ヨーレートセンサ３２、及び横加速度センサ３０からのセンサ読取値を用いて車両１０が前方方向に移動しているか否かを判断することもできる（上記のステップ（１ｂ）及び（２ｂ）を参照されたい）。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、両方のステップ（１ｂ）及び（２ｂ）が満たされていると判断する場合、車両１０が前方方向に移動していることを示す方向指示を出力する。

図１３は、位相２のためのロジックを示し、これによって、（車両のトランスミッションが「リバース」にあり、且つ運転者がアクセルペダルを踏んだ結果として）車両が現在後方に移動しているか否かが検出される。位相２に関する全体ロジックは以下の通りである：
If（（（１ａ）車両が概ね平坦な面に位置している AND
（２ａ）車両が前の時間期間中に減速していた AND
（３ａ）車両の現在の加速度がゼロ以上である AND
（４ａ）車両の車輪が前方回転から後方回転に変わった後の任意の時点の車両の縦加速度から車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度を減算したものがゼロよりも小さい AND
（５ａ）車両のブレーキライトスイッチが稼動していない AND
（６ａ）車両が「リバース」にある
）
OR
（（１ｂ）車両のステアリング角度に車両のヨーレートを乗算したものがゼロよりも小さい AND
（２ｂ）車両のステアリング角度に車両の横加速度を乗算したものがゼロよりも小さい
）
）
THEN 車両は後方に移動している。

ステップ（１ａ）は、車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度が、所定の上り坂閾値と所定の下り坂閾値との間にあるか否かを判断することを含む。ステップ（２ａ）は、前の時間期間中の車輪速度センサ２４からの出力の導関数がゼロよりも小さいか否かを判断することを含む。したがって、ステップ（２ａ）は、車両が前の時間期間中に減速していたか否かを判断する。車両が前の時間期間中に減速していた場合、これは、車両がこれまでに、前方に自由転動しながら減速し、その後、停止して、後方に移動し始めたことを示す。ステップ（３ａ）は、車両の車輪速度センサ２４からの現在の読取値の導関数がゼロ以上であるか否かを判断する。ステップ（４ａ）は、車両がゼロ交差点にあるとき又はその後の車両の縦加速度から車両が実質的に静止しているときの車両の縦加速度を減算したものがゼロよりも小さいかか否かを判断することを含む。上述のように、車両が前方に自由転動した後で且つ後方に移動する前に停止する場合、車両のゼロ交差点が生じる。したがって、車両の車輪速度センサ２４からの読取値の導関数がゼロである場合（これは、車両１０が静止していることを示す）、ゼロ交差点が生じる。ゼロ交差点の後で、車両は後方に移動し始める。したがって、車両の縦加速はこのゼロ交差点では負であるべきである。

最後に、ステップ（５ａ）及び（６ａ）は、ブレーキライトスイッチセンサ３４及びギアシフトセンサ３６を評価する。運転者がブレーキペダルを踏んでおらず且つ車両のトランスミッションが「リバース」にある場合、車両が後方に移動していると想定される。したがって、「！ＢＬＳ」及び「ＰＲＮＤＬ=Ｒ」は、後方移動が生じていることを示す２つの他の因子である。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、ステップ（１ａ）〜（６ａ）のすべてが満たされていると判断する場合、車両１０が後方方向に移動していることを示す方向指示を出力する。

図１３に示されるように、このロジックは、代替的に、車両のステアリング角センサ２８、ヨーレートセンサ３２、及び横加速度センサ３０からの読取値を用いて車両１０が後方方向に移動しているか否かを判断することもできる（上記のステップ（１ｂ）及び（２ｂ）を参照されたい）。ＬＳＤＤＤモジュール５０は、両方のステップ（１ｂ）及び（２ｂ）が満たされていると判断する場合、車両１０が後方方向に移動していることを示す方向指示を出力する。

図１４及び図１５は、車両のトランスミッションが「リバース」から「ドライブ」にシフトする、平坦な面の場合を示す。この状況では、車両１０は最初に後方に転動してから「リバース」で後方に移動し始める。したがって、この状況は２つの位相を含む。図１４は、車両が後方に自由転動しているか否かを検出する、位相１のためのロジックを示し、図１５は、車両が現在前方に移動しているか否かを検出する、位相２のためのロジックを示す。図１４及び図１５の状況で実行されるロジックは、図１２及び図１３のロジックと同様であり且つ同様のラベル及び機能を用いる。したがって、図１４及び図１５の特定の細部は、詳細に説明しない。

いくつかの実施形態では、自動縦列駐車制御モジュール５２は、ＬＳＤＤＤモジュール５０を実行する同じコントローラ１４によって実行される。他の実施形態では、自動縦列駐車制御モジュール５２はＬＳＤＤＤモジュール５０を実行するコントローラ１４とは異なるコントローラによって実行され、コントローラ１４は、ＬＳＤＤＤモジュール５０によって生成される方向指示を、（たとえばバス２２を介して）自動縦列駐車制御モジュール５２を実行するコントローラに出力することができる。当然ながら、ＬＳＤＤＤモジュール５０は、自動縦列駐車以外の車両アプリケーションにおいて車両移動方向を特定するのに用いることができる。たとえば、低速状況での車両移動方向を知る必要がある（前方／後方非常ブレーキシステムのような）他のシステム又はコントローラは、ＬＳＤＤＤモジュール５０によって生成される方向指示を入手及び使用することができる。

したがって、本発明は、特に、車両が低速で走行している場合に車両が移動している方向を特定するためのコントローラ及び方法を提供する。

Claims

低速で走行する車両の運転方向を特定する方法であって、
前記車両が以下の３つの状態：
（１）前記車両が上向き傾斜面に位置する上り坂状態、
（２）前記車両が下向き傾斜面に位置する下り坂状態、及び
（３）前記車両が平坦な面に位置する平坦な面状態、
のうちの１つにあるか否かを判断すること、
複数の車両センサから情報を入手すること、並びに
前記車両の前記判断された状態及び前記複数の車両センサからの情報に基づいて、前記車両の移動方向を特定すること、
を含む、方法。
前記車両が前記上り坂状態にあるか否かを判断することは、縦加速度センサからのセンサ信号が所定の上り坂閾値よりも大きいか否かを評価することを含み、前記車両が前記下り坂状態にあるか否かを判断することは、前記縦加速度センサからの前記センサ信号が所定の下り坂閾値よりも大きいか否かを評価することを含み、前記車両が前記平坦な面状態にあるか否かを判断することは、前記縦加速度センサからの前記センサ信号が前記所定の上り坂閾値と前記所定の下り坂閾値との間にあるか否かを評価することを含む、請求項１に記載の方法。
前の時間期間中の１つ又は複数の車輪速度センサからの信号の導関数を評価すること、及び該評価に基づいて前記車両がこれまでに加速又は減速していたか否かを判断することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
１つ又は複数の車輪速度センサからの信号の導関数を評価すること、及び該評価に基づいて前記車両が現在加速又は減速しているか否かを判断することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
前記車両が最初に静止状態から移動するときの縦加速度センサからの信号から、前記車両が実質的に静止しているときの前記縦加速度センサからの信号を減算したものを評価すること、及び車両の駆動力が前記車両の重量よりも大きいか、該重量に等しいか、又は該重量よりも小さいかを判断することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
ブレーキライトスイッチセンサからの信号を評価することによって前記車両のブレーキが稼動しているか否かを判断することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
ギアシフトセンサからの信号を評価することによって前記車両のトランスミッションの状態を判断することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
ステアリング角センサ信号にヨーレートセンサ信号を乗算することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記ステアリング角センサ信号に横加速度センサ信号を乗算することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
低速で走行する車両の運転方向を特定するためのシステムであって、
コントローラと、
それぞれが前記コントローラに情報を送信するように構成されている、前記コントローラに接続される複数のセンサと、
前記センサを前記コントローラに接続するネットワークと、
を備え、前記コントローラは、前記車両が以下の３つの状態：（１）前記車両が上向き傾斜面に位置する上り坂状態、（２）前記車両が下向き傾斜面に位置する下り坂状態、及び、（３）前記車両が平坦な面に位置する平坦な面状態のうちの１つにあるか否かを判断して、前記車両の前記判断された状態及び前記複数のセンサからの情報に基づいて、前記車両の移動方向を特定するようにプログラムされる、システム。
前記コントローラは、前記センサからセンサ信号を受信し、前記車両の前記運転方向を特定して出力する低速運転方向検出（「ＬＳＤＤＤ」）モジュールをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
前記コントローラは自動縦列駐車制御モジュールをさらに備え、該自動縦列駐車制御モジュールは、前記ＬＳＤＤＤモジュールから方向指示を受信し、前記車両を制御して縦列駐車操縦を行う、請求項１０に記載のシステム。
前記コントローラは、縦加速度センサからのセンサ信号が所定の上り坂閾値よりも大きいか否かを評価することによって前記車両の前記上り坂状態を判断するようにプログラムされ、前記縦加速度センサからの前記センサ信号が所定の下り坂閾値よりも大きいか否かを評価することによって前記車両の前記下り坂状態を判断するようにプログラムされ、前記縦加速度センサからの前記センサ信号が前記所定の上り坂閾値と前記所定の下り坂閾値との間にあるか否かを評価することによって前記車両の前記平坦な面状態を判断するようにプログラムされる、請求項１０に記載のシステム。
前記コントローラは、前の時間期間中の１つ又は複数の車輪速度センサからの信号の導関数を評価すると共に、該評価に基づいて前記車両がこれまでに加速又は減速していたか否かを判断するようにプログラムされる、請求項１０に記載のシステム。
前記コントローラは、１つ又は複数の車輪速度センサからの信号の導関数を評価すると共に、該評価に基づいて前記車両が現在加速又は減速しているか否かを判断するようにプログラムされる、請求項１４に記載のシステム。
前記コントローラは、前記車両が最初に静止状態から移動するときの縦加速度センサからの信号から、前記車両が実質的に静止しているときの前記縦加速度センサからの前記信号を減算したものを評価すると共に、車両の駆動力が前記車両の重量よりも大きいか、該重量に等しいか、又は該重量よりも小さいか否かを判断するようにプログラムされる、請求項１４に記載のシステム。
前記コントローラは、ブレーキライトスイッチセンサからの信号を評価することによって、前記車両のブレーキが稼動しているか否かを判断するようにプログラムされる、請求項１４に記載のシステム。
前記コントローラは、ギアシフトセンサからの信号を評価することによって前記車両のトランスミッションの状態を判断するようにプログラムされる、請求項１４に記載のシステム。
前記コントローラは、ステアリング角センサ信号にヨーレートセンサ信号を乗算するようにプログラムされる、請求項１０に記載のシステム。
前記コントローラは、前記ステアリング角センサ信号に横加速度センサ信号を乗算するようにプログラムされる、請求項１９に記載のシステム。