JP7355749B2 - 車両を制御するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本出願は２０１７年１１月１５日に出願された米国特許出願第１５／８１４，１５２号の優先権を主張し、その全体が参考として援用される。

本開示は、一般に車両、装置及び機械を制御するためのシステム及び方法に関し、特に、バイワイヤ制御（by-wire control）のためのシステム及び方法に関する。

自動車、航空機、軍事、ロボットなど多くの産業にまたがって、ユーザからの直接的なインプットを伴わない機器、機械、及び車両の動作は、研究開発の主要部分である。例としては、ユーザが車両から離れたところで制御するリモートアプリケーション（remote application）、及びユーザが独立して機能する車両を監視又は監督し、緊急の場合にのみ制御を担うことができる自律アプリケーション（autonomous application）が挙げられる。

機器、機械又は車両の様々な動作構成要素を指示し、調整する電気的な命令を介して「バイワイヤ」制御を実行する機能は、ユーザフリー操作（user-free operation）の重要な側面である。特に、自動車産業において、バイワイヤ技術は、加速、ステアリング及びブレーキのような車両機能が、機械的又は油圧的リンク機構ではなく、電子センサの作動に基づいて実行されることを可能にする。例えば、オペレータによるペダルの係合又はハンドルの動きに対応するセンサ信号を使用して、次にブレーキをかけることができるモータを作動させるか、又はステアリング及びスロットルを制御することができる。

いくつかの自律車両アプリケーションでは、バイワイヤ技術を使用して、車両センサを直接読み取り、様々なアプリケーションを実行する手持ちコントローラ、コンピュータ及び様々なデバイスを含む外部制御システムを使用して、特定の車両機能を実行する。しかしながら、そのような制御システムの多くは、特に数少ない商用車の電子機器及びセンサと一体化するように構成されている。カスタマイズされたハードウェア、ソフトウェア、及びコンポーネントを必要とするため、自律的な動作能力を有する車両を改造するプロセスは、各車両モデルに固有の要件によってしばしば高価になる。更に、このような自律走行車両制御システム（autonomous vehicle control system）は、異なる特徴及び動作規格のために、他の車両又はモデルに容易に載せ替えることができない場合がある。

以上のことを考えると、様々な機器や車両プラットフォームに普遍的に適用され、バイワイヤとユーザ制御との間で安全かつ信頼性の高い送信を可能にする技術改善に対する明確なニーズがある。

本開示は、従来の技術の欠点を克服する、車両を制御するためのシステム及び方法を提供する。本開示の特徴及び利点は、以下の説明から明らかになる。

本開示の１つの態様によれば、車両を制御するためのシステムが提供される。このシステムは、外部装置から命令を受信するように構成された装置インターフェースと、１つ又は複数の車両センサからセンサ信号を受信するように構成された制御インターフェースとを含む。システムはまた、装置インターフェース及び制御インターフェースと通信するコントローラモジュールを含み、コントローラモジュールは受信された命令に基づいて制御信号を生成し、制御信号又はセンサ信号を車両上の少なくとも１つの制御ユニットに選択的に送信するステップを実行するように構成される。

本開示の別の態様によれば、車両を制御するためのシステムが提供される。このシステムは、外部装置から命令を受信するように構成された装置インターフェースと、１つ又は複数の車両センサからセンサ信号を受信するように構成された制御インターフェースと、システム内の障害を検出するように構成された障害モジュールとを含む。システムはまた、装置インターフェース、制御インターフェース及び障害モジュールと通信するコントローラモジュールを含み、コントローラモジュールは受信された命令に基づく制御信号を生成し、センサ信号を解析してオペレータからの入力を識別するステップを実行するように構成される。コントローラモジュールはまた、入力及び障害に従ってシステムの動作モードを決定するステップと、動作モードに基づいて車両上の少なくとも１つの制御ユニットに制御信号又はセンサ信号を選択的に送信するステップとを実行するように構成される。

本開示のさらに別の態様によれば、システムを用いて車両を制御するための方法が提供される。本方法は外部装置から車両を制御するための命令を受信し、１つ又は複数の車両センサからセンサ信号を取得する。この方法はまた、命令及びセンサ信号に基づいて動作モードを決定するステップと、動作モードに基づいて車両上の少なくとも１つの制御ユニットにセンサ信号又は制御信号を選択的に送信するステップとを含む。

以下、添付図面を参照して本発明を説明する。同様の要素には同様の符号が付されている。
本開示の態様における、例示的な電子システムの概略図である。 本開示の態様における、別の例示的なシステムの概略図である。 本開示の態様における、さらに別の例示的なシステムの概略図である。 本開示の態様における、さらに別の例示的なシステムの概略図である。 本開示の態様における、プロセスのステップを示すフローチャートである。

本開示は、種々のタイプの車両、装置、機械などにわたるマルチモーダル動作（multi-modal operation）及び汎用性を可能にする、バイワイヤ制御のための新規なプラットフォームに関する。具体的には、提供されるシステム及び方法がオペレータからの入力に基づいて、又は障害（fault）の発生に起因して、安全かつ信頼性のある制御の送信を容易にする独自の特徴を含む。以下の説明から明らかなように、本明細書で説明される実施形態は、様々な車両、ロボット、機器、及び機械用途を含む広範囲の用途で有利に利用してもよい。

図１～図３を参照すると、本開示の態様による電子システム１００の実施形態を示す概略図が示されている。上記のように、システム１００は、車両、ならびにバイワイヤ制御から恩恵を受ける他の様々な装置、機械、ロボット等と協働して機能するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、システム１００がリモート又は自律車両アプリケーションにおけるバイワイヤ制御を可能にするように構成されてもよい。一般に、車両は、自動車、航空機、ボート、無人機、ゴルフカートなどを含んでもよい。

システム１００は一般に、装置インターフェース１０２と、１つ又は複数のコントローラモジュール１０４と、１つ又は複数の信号発生器モジュール１０６と、１つ又は複数の信号中継モジュール１０８と、制御インターフェース１１０とを含んでもよい。システム１００は、１つ又は複数の入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール１１２、電力モジュール１１４、及び付加的なメモリ１１６、ならびに他の要素及び回路を含んでもよい。通信ネットワーク１１８は、システム１００の様々な構成間のデータ、信号、及び情報を容易に交換することができるように構成されてもよい。

装置インターフェース１０２は、動作命令（operational instruction）、データ、及び他の情報をシステム１００に提供するように構成された外部装置１２０との通信を可能にする。例として、外部装置１２０は、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ならびにジョイスティック、ハンドヘルド（手持ち）コントローラ、ステアリング要素（steering element）、スロットル要素（throttle element）、ブレーキ要素（braking element）、ギア要素（gear element）、信号要素（signal element）、ペダルなどの他のデバイス又はシステムのうちの１つ又は複数を含んでもよい。外部装置１２０との通信は、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線又は無線通信プロトコルを使用して達成してもよい。いくつかの実施形態では、外部装置１２０が、車両、機械、又は機器の自律動作のためのアプリケーション又はソフトウェアを実行してもよい。さらに、外部装置１２０はシステム１００が手動モードで動作するかバイワイヤモードで動作するかを示すモードコマンドメッセージを含む、コントローラエリアネットワーク（Controller Area Network；ＣＡＮ）メッセージを生成し、システム１００に提供するように構成されてもよい。次に、装置インターフェース１０２は、外部装置１２０によって提供された命令、データ、及び情報を、システム１００のコントローラモジュール１０４に中継して伝えてもよい。さらに、装置インターフェース１１２は、車両、機器、又は機械のフィードバックを含む様々な情報又は報告を提供するために、外部装置１２０又は別の装置との通信を送受信するように構成されてもよい。

１つ又は複数のコントローラモジュール１０４は、命令もしくはフィードバックに基づいて、又は独立して、システム１００を動作させるために様々なタスクを実行するように構成されてもよい。したがって、コントローラモジュール１０４はマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィカル処理ユニット（ＧＰＵ）などの１つ又は複数のプロセッサ又は処理ユニットを含んでもよく、さらに、コントローラモジュール１０４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などを含む１つ又は複数のデジタルロジックデバイスを含んでもよい。

コントローラモジュール１０４は、特定の命令を実行するように、また本開示の方法に従って、予めプログラムされていてもよく、ハードワイヤード（hard-wired）されていてもよい。代替的に又は追加的に、コントローラモジュール１０４は外部装置１２０、メモリ１１６、又は一時的ではないコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を有する別のデータ記憶場所から、プログラミング及び命令を受信又はそれらにアクセスしてもよい。そうするために、コントローラモジュール１０４は信号発生器モジュール１０６、信号発生器モジュール１０８、制御インターフェース１１０、Ｉ／Ｏモジュール１１２、電力モジュール１１４、及び付加的なメモリ１１６と通信し、制御してもよい。制御インターフェース１１０を介して、コントローラモジュール１０４は、１つ又は複数のセンサ１２２から信号データ及びメッセージを受信し、様々なプロセスステップを実行し、次いで、１つ又は複数の制御ユニット１２４及び付加的な１つ又は複数のアクチュエータに、例えば外部装置１２０及びオペレータの一方又は両方から受信した命令を実行するように指示してもよい。いくつかの実施形態では、コントローラモジュール１０４がセンサ信号に基づいて、入力がオペレータによって提供されたかどうかを判定してもよい。

信号発生器モジュール１０６はコントローラモジュール１０４と通信し、車両、機器、又は機械をバイワイヤで動作させるための様々な制御信号を含む様々な信号を生成するように構成されてもよい。例えば、信号発生器モジュール１０６はアナログ又はデジタル信号（例えば、電流信号、電圧信号など）、ならびにＣＡＮ信号又はメッセージなどのより複雑な信号を生成するように構成された様々なハードウェア及び回路を含んでもよい。この目的のために、信号発生器モジュール１０６は、電流源、電圧源、デジタル－アナログ（ＤＡＣ）変換器、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）、パルス幅変調（ＰＷＭ）発生器、デジタル電圧スイッチ、デジタルポットなどを含む、様々な信号源及び集積回路を含んでもよい。一例として、信号発生器モジュール１０６は、およそ０ボルト～５ボルトの範囲の個々の又は変動する電圧信号を発生するように構成されてもよい。別の例では、信号発生器モジュール１０６はまた、約－５．５ボルト～１２ボルトの間のデジタルオン／オフ電圧レベルを発生するように構成されてもよい。さらに別の例では、信号発生器モジュール１０６はまた、ＣＡＮ通信などのデジタル通信メッセージを生成するように構成されてもよい。さらに別の例では、信号発生器モジュール１０６がおよそ－１００ｍＡから１００ｍＡの範囲の電流信号を発生するように構成されてもよい。

信号中継モジュール１０８はコントローラモジュール１０６と通信し、車両、機器、又は機械によって提供されるセンサ信号と、外部装置１２０及び／又はオペレータからの入力に対応する制御信号との間の切り替えを提供するように構成されてもよい。例として、信号中継モジュール１０８は、１つ又は複数の「メークビフォアブレイク（make before break）」中継、ソリッドステートスイッチ（solid state switch）を含んでもよい。なお、スイッチは付加的に、電力オフ保護（power off protection）及び他の信号中継（signal relay）を含んでもよい。

制御インターフェース１１０は、様々なデータ、信号、及び情報を送受信するように構成されてもよい。例えば、制御インターフェース１１０は、制御ユニット１２４及びアクチュエータ１２６に制御信号を送信するだけでなく、センサ１２２によって取得されたセンサ信号を感知及び受信するように構成されてもよい。例示的なセンサ信号は例えば、約０ボルト～５ボルトの間のデジタル電圧レベル、例えば、約－５．５ボルト～１２ボルトの間のアナログ電圧、０ボルト～５ボルトのデジタル電圧、ＣＡＮ通信、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号、ＳＰＩバス信号、ＬＩＮバス信号、ＵＡＲＴバス、リセット信号などを含んでもよい。

いくつかの車両用途では、例えば、センサ１２２は、ギア選択センサ（gear selection sensor）、スロットルセンサ（throttle sensor）、ブレーキセンサ、ターン信号センサ（turn signal sensor）、ステアリングセンサ及びその他を含む多数の車両センサを含んでもよい。車両及び他の用途では、センサ１２２が温度センサ、圧力センサ、音響センサ、視覚センサ又はカメラなどを含んでもよい。同様に、車両上の制御ユニット１２４は、シフトＥＣＵ（shift ECU）、スロットルＥＣＵ（throttle ECU）、ブレーキ制御ＥＣＵ、パワーステアリングＥＣＵ、本体ＥＣＵ（main body ECU）などを含む様々な電子制御ユニット（ＥＣＵ）を含んでもよい。さらに、アクチュエータ１２６は、ギア選択（gear selection）、パーキングブレーキ係合（parking brake engagement）などの様々な機械的機能を実行するように構成された、リニアアクチュエータ（linear actuator）、ロータリアクチュエータ（rotary actuator）、モータ、ピストンなどを含むいくつかの要素を含んでもよい。このようなアクチュエータ１２６は、物理的及び間隔の要件に応じて、任意の方法で車両に取り付けられてもよい。いくつかの態様では、制御インターフェース１１０が例えば、センサ１２２、制御ユニット１２４、アクチュエータ１２６、又は車両ＣＡＮバス（vehicle CAN bus）によって提供されるような車両フィードバックを受信するようにさらに構成される。

Ｉ／Ｏモジュール１１２は、外部装置１２０及び／又はオペレータから、様々なデータ、情報、選択、及び動作命令を受信するように構成されてもよい。この目的のために、Ｉ／Ｏモジュール１１２はまた、ドライブ、レセプタクル、並びに、タッチパッド、タッチスクリーン、ボタン、スイッチ、トグル、フラッシュドライブ、ＵＳＢドライブ、ＣＤ／ＤＶＤドライブ、通信ポート、モジュール及びコネクタ等を含む、入力を提供するための様々な要素を含んでもよい。一実施形態では、Ｉ／Ｏモジュール１１２が車両、機器、又は機械の制御をオペレータに戻すための緊急停止ボタンを含んでもよい。Ｉ／Ｏモジュール１１２は、スクリーン、ＬＥＤ、ＬＣＤ、警報源などを含む種々の出力要素によって報告を提供するように構成されてもよい。一実施形態では、Ｉ／Ｏモジュール１１２が通信状態、動作状態、動作モード、又は電力損失などのシステム障害、又はシステムエラーを示すことができる１つ又は複数のＬＥＤを含んでもよい。

電力モジュール１１４は、システム１００の様々な要素に電力を供給するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、電力モジュール１１４がシステム１００によって制御されている車両、機器、又は機械から電力を受け取ってもよい。追加的に又は代替的に、電力モジュール１１４は、再充電可能又は交換可能なバッテリを含む内部電源を含んでもよい。

上述のように、システム１００は、付加的にメモリ１１６を含んでもよい。メモリ１１６は例えば、動作命令、信号データ、障害／エラーデータなどを含む様々な情報及びデータを記憶してもよい。

通信ネットワーク１１８はまた、電気、無線周波数（ＲＦ）、光、及び他の通信方法のための様々なハードウェアを含む、様々な他の通信昨日及び電気回路を含んでもよい。例えば、通信ネットワーク１１８は、様々なコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス、パラレルバス、シリアルバス、及びこれらの組み合わせを含んでもよい。例示的なシリアルバスは、シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）、Ｉ²Ｃ、ＤＣ－ＢＵＳ、ＵＮＩ／Ｏ、１－ワイヤ、及びその他を含んでもよい。パラレル・バスの例としては、ＩＳＡ、ＡＴＡ、ＳＣＳＩ、ＰＩＣ、ＩＥＥＥなどがある。いくつかの実施形態では、通信ネットワーク１１８は単一のＣＡＮバスを含んでもよい。

上記に列挙したシステム１００の要素は、車両の周りの様々な位置に取り外し可能に配置されるように構成された少なくとも１つの筐体に含まれてもよい。これにより、本開示の態様によれば、例えば、市場に出た車両（after-market vehicle）に、バイワイヤ制御能力を後付けすることが可能になる。あるいは、システム１００又はその中の様々な要素を、製造プロセス中に車両の設計に統合してもよい。

上述したように、システム１００は、車両を制御するために使用されてもよい。したがって、コントローラモジュール１０４は、センサ１２２、制御ユニット１２４、及びその中に設置されるか又はその中で動作するアクチュエータ１２６を使用して、車両をバイワイヤで制御するように構成されてもよい。車両の制御は、限定はされないが、以下に記載される。

いくつかの実施形態において、コントローラモジュール１０４はセンサ信号（例えば、ペダル電圧）及びセンサメッセージ（例えば、ＣＡＮメッセージ）を、制御インターフェース１１０を介して車両上のセンサ１２２から受信するように構成された一次コントローラモジュールを含んでもよい。コントローラモジュール１０４は、特定の機能、制御ユニット１２４又はアクチュエータ１２６を制御するように構成された１つ又は複数の二次コントローラモジュールを含んでもよい。例えば、ギアシフトアクチュエータ、スロットル又はブレーキペダル制御アクチュエータ、ステアリングホイール制御アクチュエータなどの重要なアクチュエータを制御するために、二次コントローラモジュールを使用してもよい。

一次コントローラモジュールは、装置インターフェース１０２及びＩ／Ｏモジュール１１２を介して、外部装置１２０及び／又はオペレータから命令を受け取ってもよい。受信された命令は、通信ネットワーク１１８に対応する通信バスを使用して、手動モード又はバイワイヤ動作モードを示すモード制御メッセージを含んでもよい。例えば、モード制御メッセージは、リモートリセットスイッチを起動するためのメッセージ、又は車両のモードを制御するためのＣＡＮメッセージとすることができる。

手動制御を示すモード制御メッセージが受信されると、一次コントローラモジュールは、センサ１２２から受信したセンサ信号及びセンサメッセージを、修正することなく、車両上の制御ユニット１２４に直接送信してもよい。そうするために、一次コントローラモジュールは、信号中継モジュール１０８に印加される中継信号の電力供給を停止（de-energize）、又は中断（interrupt）してもよい。これにより、センサ信号及びメッセージを直接制御ユニット１２４に送ることができる。このような実施形態は、オペレータによる制御、すなわち手動モードがシステム１００のデフォルト動作モードであることを保証するので有利である。例えば、システム１００への電力の損失があり、それ故に一次コントローラモジュールへの電力の損失がある場合でも、通常の駆動動作を安全に行うことができる。

バイワイヤ制御を示すモード制御メッセージが受信されると、一次コントローラモジュールは、外部装置１０２及び／又はオペレータからの命令に基づいて制御信号を生成するように信号発生器モジュール１０６に指示してもよい。制御信号は、制御ユニット１２４又は車両上のアクチュエータ１２６によって要求される特定の信号入力に応じた、アナログ信号、デジタル信号、ＣＡＮメッセージ信号などを含んでもよい。いくつかの態様において、一次コントローラモジュールは信号発生器モジュール１０６による制御信号を制御ユニット１２４及びアクチュエータ１２６に供給することを可能にするために、信号中継モジュール１０８に指示することができる。あるいは、制御信号が信号発生器モジュール１０６によって直接送信されてもよい。

バイワイヤ制御の１つの非限定的な実施例では、コントローラモジュール１０４の一次コントローラモジュールがアナログ電圧信号を生成するように構成されたデジタル－アナログ電圧集積回路（ＩＣ）にＳＰＩメッセージを生成し、送信してもよい。アナログ電圧信号は、スロットル又はブレーキの位置を制御するために使用される、対応する制御ユニット１２４に直接送信されてもよい。一次コントローラモジュールはまた、信号中継モジュール１０８に電圧を印加して、生成されたアナログ電圧信号を制御ユニット１２４に送信してもよい。例えば、スロットル又はブレーキ位置を制御するためにＣＡＮメッセージが必要とされる場合、別個の制御ボードを車両ＣＡＮバスに沿って挿入してもよい。このボードは、制御の所望の状態と、一次コントローラモジュールからの所望のコマンドとの両方を含み得るコマンドメッセージに基づいて、状態を通知されてもよい。バイワイヤメッセージが一次コントローラモジュールから受信された後、ＣＡＮメッセージバイトは所望の車両挙動（例えば、スロットルを適用する）を生成するために、必要に応じて、別個の制御ボードによって必要とされる任意の方法で修正されてもよい。例えば、ＣＡＮメッセージの修正は、メッセージ内に含まれるヘッダ情報の修正又はメッセージペイロード情報（message payload information）の修正を含んでもよい。

スロットル又はブレーキ位置を制御するために物理アクチュエータの制御が必要な場合、一次コントローラモジュール、又は物理アクチュエータに制御信号を供給するように構成された信号発生器モジュールは、そのような物理アクチュエータに制御信号を生成し、送信してもよい。いくつかの態様において、一次コントローラモジュールは、信号発生器モジュール１０６に、物理的アクチュエータのための較正された運動範囲に対応する制御信号を提供するように指示してもよい。制御信号は所望の車両挙動（例えば、スロットル又はブレーキペダルの動作）を実行するように物理的アクチュエータに指示してもよい。例示的な制御信号はアナログ電圧、ＰＷＭ電圧、又はデジタル通信（例えば、ＣＡＮメッセージ）のいずれかを含んでもよい。

センサ１２２を使用してオペレータからの入力が感知されると、バイワイヤ制御が中断され、手動制御に戻されてもよい。例えば、オペレータがスロットルペダル又はブレーキペダルを押すか、又はステアリングホイールにトルクが与えられると、手動制御に戻されてもよい。したがって、一次コントローラモジュールは、システム１００のデフォルト動作モードを再開するために、中継信号を中断して、信号中継モジュール１０８を非通電にしてもよく、これは、上述したように、センサ１２２から信号を送信することを含む。

一変形例では、図２に示すように、システム１００はコントローラモジュール１０４と通信する１つ又は複数の信号処理モジュール２４０も含んでもよい。信号処理モジュール２４０は、センサから、及び他の場所からセンサ信号を受信し、必要に応じて、そのような信号を処理又は分析するように構成されてもよい。例えば、信号処理モジュール２４０は、コントローラモジュール１０４と協働して、入力がオペレータによって提供されたかどうかを検出又は識別してもよい。センサ信号は、制御インターフェース１１０によって受信され、通信ネットワーク１１８を使用して信号処理モジュール２４０に送信されてもよい。いくつかの実施形態では、信号処理モジュール２４０が１つ又は複数の増幅器、分周器、フィルタ、ならびに他の信号処理構成要素及びハードウェアを含んでもよい。一例として、信号処理モジュール２４０はアナログ信号（例えば、電圧信号）を受信し、それに応じて電圧信号を調整してもよい。これにより、例えば、一次コントローラモジュールは損傷の危険（risk of damage）なしに、信号処理モジュール２４０から電圧又は電流信号を受信することができる。別の例では、車両から受信されたＣＡＮメッセージが、例えば、一次コントローラモジュールによって指示されるように、ＣＡＮメッセージバイトを修正することによって修正されて、所望の車両挙動を達成する（例えば、スロットルを適用する）ことができる。

別の変形例では図３に示すように、システム１００はコントローラモジュール１０４と通信する障害モジュール３６０も含んでもよい。障害モジュール３６０は、システム１００の状態、及びその様々な構成要素を断続的に又はリアルタイムで監視するように構成された１つ又は複数のマイクロコントローラ又はマイクロプロセッサを含んでもよい。障害モジュール３６０はまた、様々なデジタル論理デバイス、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、及び構成要素を含んでもよい。いくつかの態様では、障害モジュール３６０が構成要素の障害、通信エラー、センサ信号の損失、又は電力の損失を検出するように構成されてもよい。この目的のために、コントローラモジュール１０４は障害モジュール３６０と通信し、障害モジュール３６０によって障害が検出された場合、上述のように、システム１００の動作を手動モードに戻してもよい。さらに、障害モジュール３６０は、例えば、聴覚的又は視覚的な警報又は標識を用いるなど、そのような障害を示すためにＩ／Ｏモジュール１１２と通信してもよい。例えば、様々な障害状態を示すために、ＬＥＤが起動されてもよい。

さらに別の変形形態では図４に示すように、システム１００は、図２を参照して説明した１つ又は複数の信号処理モジュール２４０と、図３を参照して説明した障害モジュール３６０とを含んでもよい。

一般に、図１～図４を参照して説明した付加的な要素と非付加的な要素との任意の結合（combination）又は副結合（sub-combination）を、説明したシステム１００の変形形態で使用してもよい。

次に図５を参照すると、本開示の態様によるプロセス５００のステップを示すフローチャートが示されている。プロセス５００は、図１～４を参照して説明したシステム１００などの任意の適切な装置、器具、又はシステムを使用して実行してもよい。いくつかの局面において、プロセス５００又はその中の種々のステップは、一時的ではないコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されたプログラム又は実行可能命令として実施してもよい。

プロセス５００は、プロセスブロック５０２において、命令を受信し、処理することから開始してもよい。上述したように、このような命令は、手動動作モードが望ましいか、バイワイヤ動作モードが望ましいかを指定してもよい。また、当該命令は、車両、装置又は機械の様々な要素又は構成要素を制御するための操作命令を含んでもよい。そのように、制御信号は、動作命令に基づいて生成されてもよい。いくつかの態様では、障害が発生したかどうかを判定するためにチェックを実行してもよい。

プロセスブロック５０４では、センサ信号を、断続的に又はリアルタイムのいずれかで取得してもよい。上述のように、センサ信号は、特定のセンサ及び制御ユニットの要件に応じて、アナログ信号、デジタル信号、ＣＡＮメッセージ信号、及びその他を含んでもよい。いくつかの態様では、上述のように、取得されたセンサ信号が分析され、修正されてもよい。例えば、電圧信号は、スケーリングされ、増幅され、又はフィルタリングされてもよい。プロセスブロック５０４は、プロセスブロック５０２の後に示されているが、プロセスブロック５０２の前又は同時に実行してもよい。

プロセスブロック５０６において、動作モードが決定される。いくつかの態様では、動作モードが外部装置から受信された命令に基づいて決定されてもよい。代替的に又は追加的に、動作モードは、オペレータからの入力及び／又は検出された障害に基づいて決定されてもよい。例えば、オペレータ又は外部装置がコマンド要求をバイワイヤ動作モードで送信し、分析されたセンサ信号から決定されるように、オペレータが車両、機器、又は機械を動作させていない場合、上記のように、バイワイヤ制御のためのステップを実行してもよい。例えば、一次電子コントローラはメッセージ（例えば、ＣＡＮメッセージ）を送信するか、又は制御信号を生成して制御ユニット（例えば、アナログ電圧）に送信するか、又は制御信号をアクチュエータ（例えば、線形アクチュエータ）に送信してスロットルを制御することができる。しかしながら、障害が検出された場合、又はオペレータが車両、機器、又は機械の制御を要求するか、又は引き継ぐ場合、手動モードに決定される。

次いで、プロセスブロック５０８によって示されるように、センサ信号又は制御信号は、次いで、動作モードに基づいて選択的に送信されてもよい。上記のように、手動モードはセンサ信号を制御ユニット又はアクチュエータに直接送信することを含み、一方、バイワイヤモードは、制御ユニット又はアクチュエータに制御信号を送信することを含む。

次に、プロセスブロック５１０に示すように、レポートが生成されてもよい。レポートは、どのような形式であってもよく、どのような情報を提供してもよい。具体的には、レポートは構成要素の障害、通信エラー、センサ信号の損失、又は電力の損失を含む、動作モード又はステータスを示してもよい。例えば、種々の色のＬＥＤを作動させて、手動モード、バイワイヤモード、電力損失などを示してもよい。レポートは、制御されている車両、機器、又は機械に関連する他の情報を提供してもよい。例えば、レポートは、車両の速度、タイヤ空気圧、エンジン回転、温度、及びセンサからアクセス可能な他の情報を示してもよい。図示のように、プロセス５００は、プロセスブロック５０２、又はプロセスブロック５０４、あるいはその両方から開始して何度も実行してもよい。

このような結合及び副結合に適した特徴は本出願を全体として検討することにより、当業者には容易に明らかになるのであろう。本明細書及び列挙された特許請求の範囲に記載された主題は技術におけるすべての適切な変更をカバーし、包含することを意図する。

Claims (26)

1. 手動入力装置を含む外部装置から命令を受信し、無線通信プロトコルを用いて又はコントローラエリアネットワークを介して前記外部装置と通信する装置インターフェースと、
   １つ又は複数の車両センサからセンサ信号を受信する制御インターフェースと、
   前記装置インターフェース及び前記制御インターフェースと通信するコントローラモジュールと、を含み、
   前記コントローラモジュールは、
   受信された前記命令に基づく制御信号を生成し、
   前記制御信号又は前記センサ信号を車両上の少なくとも１つの制御ユニットに選択的に送信し、
   前記命令、オペレータからの入力、システムに関連する障害のうち少なくとも一つに基づいて動作モードを決定し、
   前記命令又は前記オペレータからの入力が第１制御モードを示すとき、少なくとも１つの制御ユニットに前記制御信号を送信し、
   前記命令もしくは前記オペレータからの入力が手動制御によって特徴付けられる第２制御モードを示す、又は、前記コントローラモジュールが障害を検出したとき、前記センサ信号を変更されることなく前記少なくとも１つの制御ユニットに送信することを可能にし、
   前記装置インターフェースは、１以上の車両センサの少なくとも１つからアクセス可能な情報及び前記動作モードを示すレポートを提供するために、前記外部装置に通信を返す車両制御システム。
2. コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスと、前記コントローラモジュールを前記装置インターフェース及び前記制御インターフェースに接続するシリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）バスと、のうち少なくとも１つを備える通信ネットワークをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記制御信号を生成する前記コントローラモジュールと通信する少なくとも１つの信号発生器モジュールをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記少なくとも１つの信号発生器モジュールは、アナログ信号、デジタル信号、及びコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）信号を生成する、請求項３に記載のシステム。
5. 信号中継モジュールは、前記コントローラモジュール又は前記少なくとも１つの信号発生器モジュールによって提供される信号に基づいて、前記制御信号又は前記センサ信号を伝達する前記コントローラモジュールと通信する、請求項３に記載のシステム。
6. 前記信号中継モジュールは、前記システムが手動モードで動作しているときに、前記車両上の前記少なくとも１つの制御ユニットにセンサ信号を直接送信する中継器である、請求項５に記載のシステム。
7. ギヤセンサ、スロットルセンサ、ブレーキセンサ、ターン信号センサ、及びステアリングセンサのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記１つ又は複数の車両センサから前記センサ信号を受信及び修正する信号処理モジュールをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
9. 前記コントローラモジュールは、前記センサ信号を分析することによって、前記オペレータからの前記入力を決定する、請求項１に記載のシステム。
10. 前記システムに関連する前記障害を検出する障害モジュールをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
11. 前記障害モジュールは、少なくとも前記コントローラモジュールを監視する、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記障害モジュールは、出力を使用して検出された前記障害に対応する指示を提供する、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記コントローラモジュールは、前記制御信号又は前記センサ信号を、前記車両上の少なくとも１つのアクチュエータに選択的に送信する、請求項１に記載のシステム。
14. 手動入力装置を含む外部装置と信号及びメッセージを含む命令を通信する装置インターフェースと、
    １つ又は複数の車両センサからセンサ信号を受信する制御インターフェースと、
    システム内の障害を検出する障害モジュールと、
    前記装置インターフェース、前記制御インターフェース、及び前記障害モジュールと通信するコントローラモジュールと、
    前記コントローラモジュールと通信し、前記センサ信号を受信して変更し、変更された前記センサ信号を前記コントローラモジュールに送信する信号処理モジュールと、
    を含み、
    前記コントローラモジュールは、
    受信された前記命令に基づく制御信号を生成し、
    オペレータからの入力を識別するための前記センサ信号を分析し、
    前記入力及び前記障害に従ってシステムの動作モードを決定し、
    前記動作モードに基づいて前記制御信号又は前記センサ信号を車両上の少なくとも１つの制御ユニットに選択的に送信し、
    命令、オペレータからの入力、システムに関連する障害のうち少なくとも一つに基づいて動作モードを決定し、
    前記命令又は前記オペレータからの入力が第１制御モードを示すとき、少なくとも１つの制御ユニットに前記制御信号を送信し、
    前記命令もしくは前記オペレータからの入力が手動制御によって特徴付けられる第２制御モードを示す、又は、前記コントローラモジュールが障害を検出したとき、前記センサ信号を変更されることなく前記少なくとも１つの制御ユニットに送信することを可能にし、
    前記装置インターフェースは、１以上の車両センサの少なくとも１つからアクセス可能な情報及び前記動作モードを示すレポートを提供するために、前記外部装置に通信を返す車両制御システム。
15. 前記制御信号を生成する前記コントローラモジュールと通信する少なくとも１つの信号発生器モジュールをさらに含む、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記少なくとも１つの信号発生器は、アナログ信号、デジタル信号、及びコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）信号を生成する、請求項１５に記載のシステム。
17. 信号中継モジュールは、前記コントローラモジュール又は前記少なくとも１つの信号発生器によって提供される信号に基づいて、前記制御信号又は前記センサ信号を伝達する前記コントローラモジュールと通信する、請求項１４に記載のシステム。
18. ギヤセンサ、スロットルセンサ、ブレーキセンサ、ターン信号センサ、及びステアリングセンサのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１４に記載のシステム。
19. 装置インターフェースによって、手動入力装置を含む外部装置から車両を制御する命令を受信し、
    １つ又は複数の車両センサからのセンサ信号を取得し、
    コントローラモジュールによって前記命令及び前記センサ信号、オペレータからの入力、又はシステムに関連する障害に基づいて動作モードを決定し、
    前記コントローラモジュールによって、アナログ電圧制御信号を生成するデジタル－アナログ電圧集積回路にシリアルペリフェラルインターフェースメッセージを送信し、
    前記命令又は前記オペレータからの入力が第１制御モードを示す場合、前記コントローラモジュールによって、前記制御信号を少なくとも前記車両の制御ユニットに送信し、
    前記命令又は前記オペレータからの入力が手動制御によって特徴付けられる第２制御モードを示す場合、又は前記コントローラモジュールが障害を検出したとき、前記センサ信号を変更されることなく前記少なくとも１つの制御ユニットに送信することを可能にし、
    前記装置インターフェースによって、１以上の車両センサの少なくとも１つからアクセス可能な情報及び前記動作モードを示すレポートを提供するために、前記外部装置に通信を返すことを含むシステムを用いた車両の制御方法。
20. 前記命令に基づいて前記制御信号を生成することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記取得されたセンサ信号を分析して、オペレータからの入力を決定することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
22. 前記入力が検出されず、かつ前記命令が前記第１制御モードを示す場合に、前記制御信号を前記少なくとも１つの制御ユニットに送信することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記障害が検出されない場合に、前記制御信号を前記少なくとも１つの制御ユニットに送信することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
24. 前記障害が検出された場合にレポートを生成することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
25. 前記制御信号又は前記センサ信号を、前記車両上の少なくとも１つのアクチュエータに選択的に送信することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
26. 選択的に送信することは、前記制御信号が前記少なくとも１つの制御ユニットに送信することを許可する信号中継モジュールに電力を供給する前記コントローラモジュールを含む、請求項１９に記載の方法。

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