JP7105780B2 - 鉛直方向加速度センサ及び長手方向加速度センサを使用して車両速度を特定する方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、鉛直方向加速度センサ及び長手方向加速度センサを使用して車両速度を推定するための方法及びシステムに関する。

概要
本明細書で説明する方法及びシステムによれば、加速度入力に基づく車両速度計算が提供され、電子スタビリティコントローラ（横滑り防止装置）又はブレーキコントローラモジュールに破局的故障が発生したときに、車両を安全な場所まで制御するためにこれを用いることができる。

１つの実施形態によれば、車両の車両速度を特定するシステムが提供される。このシステムは、通信バスに接続された電子スタビリティコントローラ、乗員拘束コントローラ及び動作コントローラを備える。電子スタビリティコントローラは、複数の車輪速度センサ（通常は車輪ごとに１つ）を含み、これらによって第１の車両速度が特定される。乗員拘束コントローラは、車両の鉛直方向加速度を検出するための鉛直方向加速度センサと、車両の長手方向加速度を検出するための長手方向加速度センサとを含む。動作コントローラは、車両の鉛直方向加速度と長手方向加速度とを用いて第２の車両速度を特定し、第１の車両速度と第２の車両速度との差が閾値よりも小さければ、第２の車両速度を有効にし、第１の車両速度と第２の車両速度との差が閾値よりも小さくなければ、第１の車両速度を用いるように構成されている。１つの実施例によれば、動作コントローラは、電子スタビリティコントローラが通信バスから切り離されたときに、車両を減速させるために第２の車両速度を用いる。他の実施例によれば、動作コントローラはさらに、車両を減速させるために、（第２の車両速度に基づき生成された）制御信号を運転支援モジュールから受け取るように構成されている。さらに他の実施例によれば、動作コントローラはさらに、車両が移動中の路面の勾配を特定するように構成されている。

他の実施形態によれば、車両速度を特定する方法が提供される。この方法は、車輪速度センサにより第１の車両速度を特定することを含む。この方法は、鉛直方向加速度センサにより車両の鉛直方向加速度を検出することを含む。この方法は、長手方向加速度センサにより車両の長手方向加速度を検出することも含む。この方法は、車両の鉛直方向加速度と長手方向加速度とを用いて第２の車両速度を検出することを含む。この方法は、第１の車両速度と第２の車両速度との差が閾値よりも小さければ、第２の車両速度を用いることを含む。この方法は、第１の車両速度と第２の車両速度との差が閾値よりも小さくなければ、第１の車両速度を用いることも含む。この方法は、電子スタビリティコントローラに破局的故障が発生したときに、動作コントローラにより、第２の車両速度に基づき車両の１つ又は複数のブレーキを動作させて車両を減速させることを含む。１つの実施例によればこの方法は、動作コントローラにより、運転支援モジュールから制御信号を受け取ることを含む。この制御信号は、第２の車両速度に基づき生成される。１つの実施例によればこの方法は、運転支援モジュールにより、車両が動作中の路面の勾配を特定することも含む。

詳細な説明及び添付の図面を考察すれば、本発明のその他の態様が明らかになるであろう。

添付の図面において、個々の図面を通して同じ参照符号は同一又は機能的に類似の要素を指しており、これらの図面は以下の詳細な説明と共に明細書に組み込まれて、その一部を成すものであり、請求された本発明を含む概念の実施形態をさらに例示し、それらの実施形態の様々な原理及び利点を説明するために用いられる。

一部の実施形態による車両速度を特定するシステムのブロック図である。 一部の実施形態による自動運転モード中に車両動作を停止させる方法を例示するフローチャートである。 一部の実施形態による鉛直方向加速度センサ及び長手方向加速度センサを使用して車両速度を特定する方法を例示するフローチャートである。

図面において、必要とされるところでは、装置及び方法の構成要素を慣用の記号により表現したが、本明細書の説明の利益を受ける当業者には容易に理解することができるであろう細目によって本開示が不明瞭にならないように、それらの図面には、本発明の実施形態を理解するのに直接関係のある特定の詳細についてのみ示されている。

発明の詳細な説明
最新の車両動的制御システム、例えば、アンチロックブレーキングシステム（ＡＢＳ）、電子スタビリティコントローラ（ＥＳＣ、横滑り防止装置）、先進運転支援モジュール（ＡＤＡＳ）によって、車両の安全性が改善されてきた。これらの動的制御システムの性能は、車両速度といった様々な車両パラメータの精度にある程度までは依拠しており、車両速度は多くの場合には、１つ又は複数の車両センサからの入力に基づき推定又は特定される。

自動運転及び半自動運転は、ブレーキモジュールの破局的故障が発生したケースにおいては、車両速度の推定を必要とし、それというのも、車輪速度センサは一般的に、電子スタビリティコントローラ（ＥＳＣ）に関連づけられたブレーキモジュールに取り付けられているからである。バックアップとしての車両速度の推定を、既知の初期速度（例えば、停止車両であればゼロ）を用い、時間で積分可能な車両の長手方向加速度（Ａ_ｘ）を用いて実施することができる。ただし、車両速度を特定するために長手方向加速度（Ａ_ｘ）を用いることは、（例えば、上り坂走行中／下り坂走行中など）傾斜を含む走行状態において車両が用いられる場合には、重力に関連づけられた成分を含むことから、正確ではない可能性がある。１つの実施形態によれば、重力に起因する成分を排除するために、Ａ_ｘと共に鉛直方向加速度センサからのデータ（Ａ_ｘ）を用いることができる。これは、さらに次式によって表すことができる。
Ａ_ｘ＝Ａ_ｘ（慣性）＋／－ｇ^＊（Ｓｉｎ（θ）） （１）

鉛直方向加速度センサは、以下を出力する。即ち、
Ａ_ｚ＝ｇ^＊Ｃｏｓ（θ） （２）
θ＝道路傾斜角

式（１）と式（２）とを結合することによって、長手方向加速度の慣性成分を排除することができる。
Ａ_ｘ（慣性）＝Ａ_ｘ（センサから）＋／－ｇ^＊Ｓｉｎ（ＩｎｖＣｏｓ（Ａ_ｚ／ｇ））
（３）

Ａ_ｘ（慣性）及び既知の初期速度から、Ａ_ｘを時間で積分することによって現在の車両速度を推定することができる。
Ｖ（ｔ）＝Ｖ（０）＋積分（Ａ_ｘ（ｔ）ｄｔ）

図１は、一部の実施形態による車両速度を特定するシステム１００のブロック図である。システム１００は、乗員拘束コントローラ（ＯＲＣ）１１０、動作コントローラ１２０（例えば、iBooster又は電子プロセッサを含む同等のデバイスなど）、先進運転支援モジュール（ＡＤＡＳ）１３０、及び、電子スタビリティコントローラ（横滑り防止装置）１４０を含み、これらは通信ネットワーク１５０に接続されている。乗員拘束コントローラ１１０は、長手方向加速度センサ１１４と鉛直方向加速度センサ１１２とを含む。通信ネットワーク１５０をＣＡＮバス、Ｆｌｅｘ－Ｒａｙバス又は他の通信装置とすることができる。図１にはさらに、車輪速度センサ１４１，１４２，１４３及び１４４も含まれており、これらは電子スタビリティコントローラ１４０に接続されている。電子スタビリティコントローラ１４０は、車両の安定性を制御するように動作し、プロセッサ１４２とメモリ１４４とを含む。メモリ１４４は、プロセッサ１４２により実行されると電子スタビリティコントローラ１４０の動作を制御する命令を記憶している。

図２は、一部の実施形態による自動運転モード中に車両動作を停止させる方法を例示するフローチャート２００である。ブロック２０２において、方法２００は、全車輪の速度センサ情報を使用することができるか否かを判定する。全車輪のセンサ情報を使用することができなければ、方法２００は、ブロック２０４へ進む。ブロック２０４において、方法２００は、電子スタビリティコントローラ１４０を使用して特定された車両速度を用いて、先進運転支援モジュール１３０により低減モードの長手方向減速度制御を実施することを含む。全車輪の速度センサ情報を使用することができるのであれば、方法２００は、ブロック２０４へ進む。ブロック２０４において、方法２００は、破局的故障が電子スタビリティコントローラ１４０内で発生したか否か、及び／又は、電子スタビリティコントローラ１４０が通信ネットワークから切り離されているか否か、を判定することを含む。電子スタビリティコントローラ１４０の破局的故障が発生していないのであれば、方法２００は、ブロック２０６に進む。ブロック２０６において、方法２００は、電子スタビリティコントローラ１４０から受け取った車両速度を用いて、通常のブレーキ制御を先進運転支援モジュール（ＡＤＡＳ）により実施することを含む。電子スタビリティコントローラ１４０の破局的故障が発生しているのであれば、又は、電子スタビリティコントローラ１４０が通信ネットワーク１５０から切り離されているのであれば、方法２００は、ブロック２０８に進む。ブロック２０８において、方法２００は、長手方向減速制御を実施することにより先進運転支援モジュール１３０に関連づけられた動作コントローラ１２０（又はスマートブレーキアクチュエータ）を使用して、車両の緊急停止を実施する。方法２００は、さらにブロック２１０に進み、このブロックにおいて、長手方向加速度センサ及び鉛直方向加速度センサを使用することができるか否かが判定される。ブロック２１０において、長手方向加速度センサ及び鉛直方向加速度センサを使用することができると判定されたならば、方法２００はブロック２１４へ進む。ブロック２１４において、方法２００は、長手方向減速制御を生じさせるために、長手方向加速度センサ１１４及び鉛直方向加速度センサ１１２から受け取ったＡ_ｘ及びＡ_ｚを用いて車両速度を推定する。ブロック２１０において、長手方向加速度センサ及び鉛直方向加速度センサを使用することができないと判定されたならば、方法２００はブロック２１２へ進む。ブロック２１２において、方法２００は、車両速度情報の存在なしで、車両を減速又は停止させるために開ループブレーキングを発生させる。

図３は、一部の実施形態による鉛直方向加速度センサ及び長手方向加速度センサを使用して車両速度を特定する方法を例示するフローチャート３００である。

ブロック３１０において、この方法は、車輪速度センサにより、車両の車両速度を特定することを含む。１つの実施形態によれば、車両速度は、車輪速度センサ１４１～１４４のうちの１つ又は複数により測定される。ブロック３２０において、この方法は、鉛直方向加速度センサにより、車両の鉛直方向加速度（Ａ_ｚ）を検出することを含む。１つの実施形態によれば、鉛直方向加速度は、車両加速度センサ１１２を使用して測定される。ブロック３３０において、この方法は、長手方向加速度センサにより、車両の長手方向加速度を検出することを含む。１つの実施形態によれば、長手方向加速度は、長手方向加速度センサ１１４を使用して測定される。

ブロック３４０において、この方法は、この車両の鉛直方向加速度と長手方向加速度とを用いて、第２の車両速度を特定することを含む。ブロック３５０において、この方法は、ブロック３１０において測定された車両速度と、ブロック３４０において特定された車両速度との差が、閾値量よりも小さいか否か（換言すれば許容誤差内か否か）を判定する。車輪速度センサからの車両速度と、長手方向加速度センサ及び鉛直方向加速度センサを使用して特定された車両速度との差が、閾値よりも小さくなければ、この方法は、ブロック３７０に進む。ブロック３７０において、この方法は、車輪速度センサにより特定された車両速度を用いる。他方、ブロック３５０において、車輪速度センサからの車両速度と、長手方向加速度センサ及び鉛直方向加速度センサを使用して特定された車両速度との差が、閾値よりも小さければ、この方法は、ブロック３６０に進む。ブロック３６０において、この方法は、長手方向加速度センサ及び鉛直方向加速度センサを用いて特定された車両速度を有効にし、この車両速度を用いる。

よって、本発明の実施形態によれば、特に、加速度入力に基づき車両速度を計算するシステム及び方法が提供され、電子スタビリティコントローラ又はブレーキコントローラモジュールに破局的故障が発生したときに、車両を安全な場所まで制御するために、このシステム及び方法を用いることができる。

これまで明細書において、特定の実施形態について説明してきた。ただし、当業者であれば理解することができるように、以下の請求項に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び変形を加えることができる。従って、明細書及び図面は、限定を意味するというよりは例示的なものであるとみなされるべきであり、かかる変更はすべて、本発明の教示内容の範囲内に含まれることが意図される。

利益、利点、問題に対する解決手段、及び、何らかの利益、利点又は解決手段を生じさせることができる又はより顕著になるようにすることができる１つ又は複数の何らかの要素は、いずれかの請求項又はすべての請求項の重要な、必須の又は本質的な特徴又は要素として解釈されるべきではない。本発明は、添付の請求項によってのみ定義されるものであって、それらの請求項には、本願係属中になされる何らかの補正及び発行されたそれらの請求項のすべての等価物が含まれる。

しかも本明細書中、第１、第２、頂部及び底部等のように関係を示す用語は、ある実体又はあるアクションを他の実体又は他のアクションから区別するためだけに用いられている場合もあり、その際にかかる実体又はアクション間の関係又は順序といった何らかの現物を必ずしも要求又は含意するわけではない。用語「備える」、「備えている」、「有する」、「有している」、「含む」、「含んでいる」、「含有する」、「含有している」、又は、これらの用語の他の何らかのバリエーションは、非排他的な包含をカバーすることが意図されており、従って、列挙された複数の要素を備える、有する、含む、含有するプロセス、方法、製品又は装置は、それらの要素だけしか含まないのではなく、かかるプロセス、方法、製品又は装置に対し明示的には列挙されていない又はそれらに固有ではない他の要素も含むことができる。「～を備える」「～を有する」、「～を含む」又は「～を含有する」に続く要素は、それ以上の拘束なく、その要素を有する、備える、有する、含む、含有するプロセス、方法、製品又は装置における付加的な同一の要素の存在を排除しない。不定冠詞は、本明細書において他に明示的に述べられていない限り、１つ又は複数として定義される。用語「実質的に」、「本質的に」、「ほぼ」、「約」又はこれらに対する他の何らかの表現形態は、当業者によって理解されることに近いものとして定義される。本明細書で用いられる用語「接続される」は、必ずしも直接的ではなくかつ必ずしも機械的ではないにせよ接続されている、と定義される。特定の手法により「構成された」デバイス又は構造は、少なくともそのような手法により構成されたものであるが、列挙されていない手法により構成されたものであってもよい。

自明のとおり、（例えば、電子スタビリティコントローラ、先進運転支援モジュール、動作コントローラ、乗員拘束コントローラといった構成要素を含む）一部の実施形態が、１つ又は複数の汎用又は専用のプロセッサ（又は「処理デバイス」）、例えば、マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ、カスタマイズされたプロセッサ及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）と、（ソフトウェア及びファームウェアの双方を含む）記憶された固有のプログラム命令とから成るものとすることができ、このプログラム命令は、１つ又は複数のプロセッサを制御して、特定の非プロセッサ回路と共働しながら、本明細書で述べた方法及び／又は装置の一部の、大部分の又はすべての機能を実装する。他の選択肢として、一部の又はすべての機能を、記憶されたプログラム命令をもたない状態マシンによって実装してもよく、又は、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）において実装してもよく、この場合には各機能又は特定の機能のいくつかの組み合わせが、カスタムロジックとして実装される。当然ながら、これら２つのアプローチの組み合わせを用いてもよい。

さらに予期されるように、例えば、利用可能な時間、現在の技術及び経済的考慮などの理由により、場合によっては多大な努力と多数の設計の選択があり得るにもかかわらず、本明細書において開示されたコンセプト及び原理に導かれたならば、当業者は、かかるソフトウェア命令及びプログラム並びにＩＣを、最小限の試験により容易に生成することができる。

読み手が技術的開示の本質を迅速に突き止めることができるように、本開示の要約が与えられている。これは、請求項の範囲又は意味に解釈又は限定を加えるために用いられることはない、という理解のもとに提出されたものである。これに加えて上述の詳細な説明においては、本開示を簡素化する目的で、様々な特徴が共にまとめられて様々な実施形態にグループ分けされていることがわかる。本開示のこの手法は、請求された実施形態が各請求項に明示的に挙げられたものよりも多くの特徴を必要とする、という意図を示すものとして解釈されるべきではない。むしろ以下の請求項によって示されるように、本発明の保護対象は、開示された単一の実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴のところにある。従って、これによれば、以下の請求項は、各請求項が個々に請求される保護対象として独立しながらも、詳細な説明に組み込まれるものである。

Claims (6)

1. 車両の車両速度を特定するシステムであって、当該システムは、
   通信バスと、
   前記通信バスに接続され、第１の車両速度を特定するための車輪速度センサを含む、電子スタビリティコントローラと、
   前記通信バスに接続され、前記車両の鉛直方向加速度を検出するための鉛直方向加速度センサと前記車両の長手方向加速度を検出するための長手方向加速度センサとを含む、乗員拘束コントローラと、
   前記通信バスに接続された動作コントローラと、
   を備えており、
   前記動作コントローラは、
   前記車両の前記鉛直方向加速度と前記長手方向加速度とを用いて第２の車両速度を特定し、
   前記第１の車両速度と前記第２の車両速度との差が閾値よりも小さければ、前記第２の車両速度を有効にし、
   前記第１の車両速度と前記第２の車両速度との差が閾値よりも小さくなければ、前記第１の車両速度を用いる、
   車両の車両速度を特定するシステム。
2. 前記動作コントローラは、前記電子スタビリティコントローラが前記通信バスから切り離されたときに、前記車両を減速させるために前記第２の車両速度を用いる、
   請求項１に記載のシステム。
3. 前記動作コントローラはさらに、前記車両を減速させるために、運転支援モジュールから制御信号を受け取るように構成されている、
   請求項２に記載のシステム。
4. 前記制御信号は、前記第２の車両速度に基づき生成される、
   請求項３に記載のシステム。
5. 前記動作コントローラはさらに、前記車両が移動中の路面の勾配を特定するように構成されている、
   請求項４に記載のシステム。
6. 車両の車両速度を特定する方法であって、
   車輪速度センサにより第１の車両速度を特定することと、
   鉛直方向加速度センサにより前記車両の鉛直方向加速度を検出することと、
   長手方向加速度センサにより前記車両の長手方向加速度を検出することと、
   動作コントローラにより前記車両の前記鉛直方向加速度と前記長手方向加速度とを用いて第２の車両速度を特定することと、
   前記第１の車両速度と前記第２の車両速度との差が閾値よりも小さければ、前記動作コントローラにより前記第２の車両速度を用いることと、
   前記第１の車両速度と前記第２の車両速度との差が前記閾値よりも小さくなければ、前記動作コントローラにより前記第１の車両速度を用いることと、
   を含む、
   車両の車両速度を特定する方法。

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