説明

積荷情報に基づいて重心補償を行う自動車動的制御システム

【課題】自動車を制御するための、方法、システム、および命令を含むコンピュータ読取可能媒体を提供すること。
【解決手段】1つのシステムは、複数のセンサ、乗員拘束システム、およびコントローラを含む。複数のセンサは、自動車の運転パラメータを検知するように構成され、乗員拘束システムは、自動車内に存在する積荷に関するデータを検知するように構成される。コントローラは、自動車内に存在する積荷に関するデータを取得し、積荷に関するデータに基づいて自動車の重心に対する積荷の影響を抑えるように制御調整量を決定し、制御調整量に基づいて自動車を制御するように構成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積荷情報に基づいて重心補償を行う自動車動的制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
[0001]多くの自動車制御システムは、自動車の運転(動作)パラメータを監視し、その際、自動車の性能が所望の性能と異なれば、補正動作を行い、またはそれを提案する。例えば、ロール安定性制御システム、ヨー安定性制御システム、自動車横転制御システム、電子安定性制御(「ESC」)システム、および衝突緩和システムなどの自動車動的制御システムは、自動車の安定性および安全性を判定し、必要に応じて補正動作を行うように、自動車の運転パラメータを監視する。しかし、自動車動的制御システムにより使用されるパラメータが変化すれば、それでも、制御システムは、期限切れのパラメータを使用し続け、制御システムは、不適当な補正動作を行い、またはそれを提案する可能性がある。
【0003】
[0002]例えば、ESCシステムなどの多くの自動車動的制御システムに、自動車の重心(「CoG」)の位置が使用される。多くの制御システムは、CoGに一定の値を使用する。しかし、自動車のCoGの実位置は、運転者、他の乗員、および自動車内の他の物体または貨物を含む、自動車内に存在する積荷の重量、サイズ、および位置に応じて異なる。例えば、高いCoG(例えば、スポーツ仕様の自動車または他の全高が高い自動車)または比較的柔らかい懸架装置を有する自動車では、自動車内の積荷の重量、サイズ、および位置は、自動車のCoGに大いに影響を及ぼす可能性があり、それらは、適当な自動車制御に影響を及ぼす可能性がある。例えば、自動車の定常状態力学を表す、自動車の特性速度は、自動車のCoGの正確な位置に応じて異なる可能性がある。自動車のCoGが、自動車の長手方向の幾何学的中心線上にないとき、自動車動的制御システムは、自動車安定性を確保するのに、左旋回は右旋回と異なるように応答すべきである。しかし、CoGの変化に基づいて左右旋回の特性速度の差を動的に評価することは、極めて特異的な運転状態を仮定することができる複雑な論理を含む可能性がある。
【発明の概要】
【0004】
[0003]本発明の実施形態は、自動車内の積荷(例えば、運転者、他の乗員、または他の物体もしくは貨物)の存在による自動車の重心(「CoG」)の変化を補償することに関する。特に、本発明は、自動車のCoGに対する自動車内に存在する積荷物体の影響を考慮に入れながら、(例えば自動車動的制御システムにより)自動車を制御する方法およびシステムに関する。
【0005】
[0004]一実施形態では、本発明は、自動車用制御システムを提供する。本システムは、複数のセンサ、乗員拘束システム、およびコントローラを含む。複数のセンサは、自動車の運転パラメータを検知するように構成され、乗員拘束システムは、自動車内に存在する積荷に関するデータを検知するように構成される。コントローラは、運転パラメータおよび自動車内に存在する積荷に関するデータを取得し、積荷に関するデータに基づいて自動車の重心に対する積荷の影響を抑えるように制御調整量を決定し、制御調整量および運転パラメータに基づいて自動車を制御するように構成される。
【0006】
[0005]本発明は、自動車を制御するためのコンピュータにより実施される方法も提供する。本方法は、コントローラにおいて、複数のセンサにより検知される自動車の運転パラメータ、および乗員拘束システムにより検知される自動車内に存在する積荷に関するデータを取得するステップを含む。さらに、本方法は、コントローラにおいて、積荷に関するデータに基づいて自動車の重心に対する積荷の影響を抑えるように制御調整量を決定するステップと、コントローラにおいて、制御調整量および運転パラメータに基づいて自動車を制御するステップとを含む。
【0007】
[0006]さらに別の実施形態では、本発明は、自動車を制御するための命令をエンコードされる、一時的でないコンピュータ読取可能媒体を提供する。本命令は、複数のセンサにより検知される自動車の運転パラメータおよび自動車内に存在する積荷の重量に関するデータを取得するステップと、自動車の重心に対する積荷の重量の影響を抑えるように制御調整量を決定するステップと、制御調整量および運転パラメータに基づいて自動車を制御するステップとを含む。
【0008】
[0007]本発明の他の態様は、詳細な説明および添付の図面を検討することにより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】[0008]自動車の第1および第2の重心を概略的に示す図である。
【図2】[0009]自動車動的制御システムを含む自動車を概略的に示す図である。
【図3】[0010]図2の自動車動的制御システムを概略的に示す図である。
【図4】[0011]図2の自動車動的制御システムに含まれるコンピュータ読取可能媒体を概略的に示す図である。
【図5】[0012]図2の自動車動的制御システムの動作を概略的に示す図である。
【図6】[0013]自動車の特性速度の調整因子を決定するための重量依存グラフである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
[0014]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、その用途において、以下の説明に述べ、または以下の図面に示す構成要素の構成および配置の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態を可能にし、様々な方法で実施または実行することができる。
【0011】
[0015]複数のハードウェアおよびソフトウェアベースの装置、ならびに複数の異なる構造の構成要素は、本発明を実施するのに使用することができることにも留意されたい。続く段落に説明するように、図面に示す特定の構成は、本発明の実施形態を例示することを目的としており、他の代替的な構成が可能である。
【0012】
[0016]上述のように、自動車の重心(「CoG」)は、運転者、乗員、または他の物体もしくは貨物などの積荷の積込みおよび積下しに基づいて、自動車の内側および外側へ変化する。さらに、自動車のCoGの位置は、自動車動的制御システムにおいて、特に危険な運転状態では重要な役割を果たす。例えば、図1は、自動車10を概略的に示す。運転者および乗客が自動車10内に存在するとき、自動車10は、自動車の中心の方に存在する第1のCoG12を有する。しかし、運転者のみが自動車10内に存在するとき、自動車10は、運転者が座っている自動車の側のより近くに存在する第2のCoG14を有する。図1にさらに示すように、第1のCoG12および第2のCoG14は、左旋回20中と右旋回22中とで異なる径路を進む。したがって、運転者のみが自動車10内に存在するときでも、電子安定制御(「ESC」)システムなどの自動車動的制御システムが、第1のCoG12に基づいてその制御を行うとき、ESCシステムは、自動車を効果的に制御することができず、危険な運転状態をもたらす。それに加えて、自動車のCoGの位置は、運転者入力に対する様々な自動車応答および一定の検知データに対する自動車応答に役割を果たす。例えば、自動車は、センサが自動車のCoGに対して自動車内のどこに取り付けられるかに応じて、検知された横方向加速度またはヨーレートに対して異なるように応答する可能性がある。したがって、不正確なCoGを使用することは、自動車動的制御システムが自動車の安全性および安定性を確保するように自動車を十分に制御するのを妨げる。
【0013】
[0017]図2は、本発明の一実施形態による、自動車動的制御システム32を含む自動車30を示す。図2に示すように、自動車動的制御システム32は、コントローラ34および複数の様々なタイプのセンサを含む。図2では、各センサは、参照番号40および第2の参照番号で標識される。以下により詳細に説明する第2の参照番号は、様々なタイプのセンサを互いに区別するのに特定の標識を付ける。センサ40は、コントローラエリアネットワーク(「CAN」)バス42などのネットワークに接続される。図2の実施形態では、システム32は、4つの車輪速度センサ(「WSS」)44を含む。車輪速度センサ44は、自動車30の各車輪の速度を検出し、車輪速度の指示値をコントローラ34に伝送する。システム32は、横方向加速度センサ(「LAS」)46、操舵角センサ(「SAS」)48、およびヨーレートセンサ(「YAS」)50も含む。LAS46は、自動車30の横方向加速度(減速度を含む)を検出し、加速度の指示値をコントローラ34に提供する。SAS48は、運転者がハンドルを回転させた角度を検出し、運転者が自動車を進ませたい方向を示す。SAS48は、操舵角の指示値をコントローラ34に伝送する。同様に、YRS50は、自動車のヨーレートを検出し、ヨーレートの指示値をコントローラ34に提供する。いくつかの実施形態では、システム32に他のタイプのセンサ40を含むことができることを理解されたい。それに加えて、図2に示すセンサ40の構成および位置は、例示のためだけである。さらに、いくつかの実施形態では、センサ40の1つまたは複数をコントローラ34内に含むことができる。
【0014】
[0018]システム32は、乗員拘束システム(「ORS」)54も含む。図2に示すように、乗員拘束システム54は、運転者、他の乗員、および他の物体または貨物などの、自動車内に存在する積荷を検出する、1つまたは複数の重量および/または位置センサ56を含む。いくつかの実施形態では、重量および/または位置センサ56は、自動車30の1つまたは複数の座席58内または座席58の下に存在する。重量および/または位置センサ56は、積荷の存在を検出するのに、自動車30のトランク内または床上などの、自動車内の他の場所に存在することもできる。乗員拘束システム54は、自動車内の積荷の位置、ならびにその重量および/または高さなどの積荷に関するデータを特定するのに、重量および/または位置センサ56を使用する。このデータに基づいて、乗員拘束システム54は、自動車内に存在する積荷が適切に拘束され、保護されるのを確実にするように様々な動作を行う。例えば、積荷が、座席58上に存在し、特定の閾値を超える重量を有することを重量および/または位置センサ56が示すとき、乗員拘束システム54は、乗員が座席58内に存在することを仮定し、座席58に関する1つまたは複数のエアバッグを動作可能にすることができる。同様に、座席内に存在する積荷が、特定の閾値未満の重量を有するとき(例えば、座席内に子供が座っている場合)、乗員拘束システム54は、座席58に関する1つまたは複数のエアバッグを動作不能にすることができる。座席58内に存在する積荷が、安全ベルトを使用して適切に拘束されないとき、乗員拘束システム54は、警報を発生させることもできる。
【0015】
[0019]図3は、自動車動的制御システム32をより詳細に示す。図3に示すように、コントローラ34は、少なくとも1つのプロセッサ60、コンピュータ読取可能媒体62、および入力/出力インタフェース64を含む。プロセッサ60、コンピュータ読取可能媒体62、および入力/出力インタフェース64は、システムバスなどの、1つまたは複数の接続線66により接続される。図3には、たった1つのプロセッサ60、コンピュータ読取可能媒体モジュール62、および入力/出力インタフェース64が示されるが、コントローラ34は、複数のプロセッサ60、コンピュータ読取可能媒体モジュール62、および/または入力/出力インタフェース64を含むことができることを理解されたい。
【0016】
[0020]プロセッサ60は、コンピュータ読取可能媒体62内に格納された命令を検索および実行し、データをコンピュータ読取可能媒体62内に格納する。コンピュータ読取可能媒体62は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、またはそれらの組合せを含む。コンピュータ読取可能媒体62は、一時的でないコンピュータ読取可能媒体も含む。入力/出力インタフェース64は、コントローラ34の外部からデータを受け取り、コントローラ34の外部にデータを出力する。入力/出力インタフェース64は、自動車30の内部(例えば、CANを通して)および自動車30の外部の他の構成要素と通信することができる。例えば、入力/出力インタフェース64は、コントローラ34がローカルエリアネットワークまたはインターネットなどのネットワークを通してデータを送出し、データを受け取ることを可能にする、イーサネットカードまたはワイヤレスネットワークカードなどのネットワークインタフェースを含むことができる。
【0017】
[0021]コンピュータ読取可能媒体62に格納された命令は、プロセッサ60により実行されるとき、特定の機能を実行するように構成される様々なモジュールを含む。図4は、本発明の一実施形態によるコンピュータ読取可能媒体62を概略的に示す。図4に示すように、コンピュータ読取可能媒体62は、調整モジュール70および制御モジュール72を含む。図4に示すモジュールにより提供される機能は、より少ないモジュールに統合され、または追加のモジュールに分散させることができることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ34は、自動車ブレーキを制御するブレーキ制御モジュール(図示せず)などの追加のモジュールを含む。さらに、いくつかの実施形態では、制御モジュールは、コントローラ34の外部に存在する。外部の制御モジュールは、以下に説明する内部制御モジュール72と同様に動作することができるが、入力/出力インタフェース64を通して調整モジュール70と通信することができる。
【0018】
[0022]図5に示すように、調整モジュール70は、センサ40の1つまたは複数、および乗員拘束システム54からセンサデータ100を取得する。センサデータは、センサ40により検知された自動車の運転パラメータ、および乗員拘束システム54により検知された自動車内に存在する積荷に関するデータを含む。例えば、自動車内に存在する積荷に関するデータは、自動車内に存在する個々の積荷の位置、高さ、および/もしくは重量、自動車内に存在するすべての積荷の総重量、またはそれらの組合せを含むことができる。調整モジュール70は、自動車のCoGに対する積荷の影響を抑えるように、1つまたは複数の制御調整量102を決定するために、積荷に関するデータを使用する。以下により詳細に説明するように、制御調整量102は、調整済CoG、制御モジュール72により使用される、調整済自動車パラメータまたは自動車パラメータの補正因子もしくは調整因子、制御モジュール72用の命令または指令、あるいはそれらの組合せを含むことができる。調整モジュール70は、制御調整量102を制御モジュール72に伝送する。調整モジュール70は、(例えば、入力/出力インタフェース64を通して)制御調整量102を、コントローラ34に含まれる他のモジュール、またはコントローラ34の外部の他のモジュールもしくはシステムに伝送することもできる。
【0019】
[0023]制御モジュール72は、センサデータ100および制御調整量102を取得し、自動車30を制御するのにデータ100および調整量102を使用する。例えば、制御モジュール72は、自動車の速度、ブレーキ、操舵方向などの、自動車の1つまたは複数の成分を制御し、自動車を安全かつ安定な状態に維持する。したがって、制御モジュール72は、センサデータ100および制御調整量102を使用し、自動車のCoGに対する積荷の影響を考慮に入れながら、自動車の少なくとも1つの項目を制御する。例えば、センサデータ100のみに基づいて、制御モジュール72は、自動車30が特定の旋回を安全に行うことができると判定する場合があり、したがって、どんな補正動作も行わない場合がある。しかし、制御調整量102に基づいて、制御モジュール72は、自動車の現在のCoG(自動車内の積荷により影響を受ける)が旋回を危険または不安定にすると判定する場合があり、したがって、自動車30を安全な速度まで減速するのに自動車のブレーキを掛けることができる。自動車を制御するのに、制御モジュール72は、1つまたは複数の自動車構成要素(例えば、ブレーキ、エンジンなど)、構成要素に命令するシステム(例えばESCシステム)またはモジュール(例えばブレーキ制御モジュール)、自動車の安全性および安定性を維持するように補正動作を行うシステムまたはモジュールに、命令または指令104を伝送する。補正動作は、運転者のオーバーライド入力(例えば、運転者が加速装置を適用するのにもかかわらず、自動車30を減速させる)、運転者への警報もしくは警告の発生、またはそれらの組合せを含むことができる。
【0020】
[0024]いくつかの実施形態では、制御調整量を決定するのに、調整モジュール70は、初期のCoGまたは既定のCoGにより予備プログラミングされ、調整モジュール70は、乗員拘束システム54から受け取ったデータおよび既定のCoGに基づいて、調整済CoGを決定する。他の実施形態では、調整モジュール70(またはコントローラ34に含まれる他のモジュール)は、乗員拘束システム54から受け取ったデータ、およびセンサ40から受け取ったデータに基づいて、自動車の現在の調整済CoGを直接計算するように構成される。さらに他の実施形態では、調整モジュール70は、自動車を制御するのに、制御モジュール72により使用される、1つまたは複数のパラメータの補正因子または調整因子を決定することができる。
【0021】
[0025]例えば、制御モジュール72は、自動車30の特性値(νch)を使用することができる。特性速度値(νch)は、自動車の定常状態力学を表し、既知の方法を使用して計算することができる。制御モジュール72は、運転者の現在の操舵動作に関する所望の自動車ヨーレートを決定するのに特性速度値(νch)を使用する。したがって、制御モジュール72は、センサ40(例えば、車輪速度センサ44、操舵角センサ48、ヨーレートセンサ50、および横方向加速度センサ46)により検知された運転パラメータを取得し、自動車を安定に保つように自動車を制御する方法を決定するのに、運転パラメータおよび特性速度値(νch)を使用する。しかし、上述のように、特性速度値(νch)は、自動車の現在のCoGに応じて、左旋回および右旋回のどちらにおいても異なる。
【0022】
[0026]したがって、乗員拘束システム54により伝送されるデータを使用して、調整モジュール70は、自動車内に存在する積荷の重量に基づいて、特性速度値(νch)の調整因子を含む制御調整量を生成することができる。例えば、調整モジュール70は、様々な重量の積荷の特性速度値(νch)に調整因子をもたらす、図6に示すテーブルなどの重量依存グラフを使用することができる。調整モジュール70は、参照テーブルまたは方程式などの調整因子を決定するのに、他の方法を使用することもできる。位置または高さなどの積荷に関する他のデータは、調整因子を決定するとき、考慮に入れることもできる。例えば、積荷の重量のすべてが自動車の一方側に存在するとき、調整因子は、左旋回と右旋回とで異なる可能性がある。さらに、調整モジュール70は、特性速度の調整因子を決定するのに、センサ40により検知された運転パラメータを使用することができる。例えば、自動車が所定の閾値を超える速度(例えば、車輪速度センサ44により検知される)で進んでいるとき、調整モジュール70は、特性速度の調整因子を増大させることができる。
【0023】
[0027]制御モジュール72(および/または調整モジュール70)は、以下の方程式を使用して、調整済または補正済の特性速度値(νch,corrected)を決定するのに調整因子を使用する。
νch,corrected for left turns=νch−(1−correction factor)*νch
νch,corrected for right turns=νch−(1+correction factor)*νch
上述のように、制御モジュール72は、自動車30の所望のヨーレートを決定するのに、補正済特性速度値(νch,corrected)を使用する。制御モジュール72が、自動車30の所望のヨーレートを決定すると、モジュール72は、自動車30を制御するようにセンサ40により検知されたヨーレートおよび運転パラメータを使用する。
【0024】
[0028]いくつかの実施形態では、調整モジュール70は、所定の間隔またはほぼ連続的ベースで、特性速度値(νch)の新しい調整因子を決定する。さらに、調整モジュール70は、点火が開始された後、自動車ドアが閉められた後、乗員拘束システム54から伝送されたデータが自動車30内の積荷の変化を示した後など、あるイベントが起こった後、特性速度値(νch)の調整因子を決定することができる。
【0025】
[0029]したがって、本発明は、特に、自動車制御を修正するのに、自動車内の積荷に関するデータ(例えば、位置、重量、高さなど)を使用する方法およびシステムを提供する。本発明の様々な特徴および利点は、以下の特許請求の範囲に述べる。
【符号の説明】
【0026】
10 自動車
12 第1の重心
14 第2の重心
20 左旋回
22 右旋回
30 自動車
32 自動車動的制御システム
34 コントローラ
40 センサ
42 コントローラエリアネットワーク(CAN)バス
44 車輪速度センサ
46 横方向加速度センサ
48 操舵角センサ
50 ヨーレートセンサ
54 乗員拘束システム
56 重量および/または位置センサ
58 座席
60 プロセッサ
62 コンピュータ読取可能媒体
64 入力/出力インタフェース
66 接続線
70 調整モジュール
72 制御モジュール
100 センサデータ
102 制御調整量
104 命令/指令

【特許請求の範囲】
【請求項1】
自動車用制御システムにおいて、
前記自動車の運転パラメータを検知するように構成された、複数のセンサと、
前記自動車内に存在する積荷に関するデータを検知するように構成された、乗員拘束システムと、
前記自動車内に存在する前記積荷に関する前記データおよび前記運転パラメータを取得し、前記積荷に関する前記データに基づいて前記自動車の重心に対する前記積荷の影響を抑えるように制御調整量を決定し、前記制御調整量および前記運転パラメータに基づいて前記自動車を制御するように構成された、コントローラとを含む、制御システム。
【請求項2】
前記自動車内に存在する前記積荷に関する前記データは、前記積荷の重量を含む、請求項1に記載の制御システム。
【請求項3】
前記制御調整量は、前記積荷の前記重量に基づく、前記自動車の特性速度値の調整因子を含む、請求項2に記載の制御システム。
【請求項4】
前記コントローラは、前記調整因子に基づいて補正済特性速度値を決定することにより、前記自動車を制御するように構成された、請求項3に記載の制御システム。
【請求項5】
前記コントローラは、前記補正済特性速度値に基づいて、前記自動車の所望のヨーレートを決定することにより、前記自動車を制御するように構成された、請求項4に記載の制御システム。
【請求項6】
前記自動車内に存在する前記積荷に関する前記データは、前記積荷の位置を含む、請求項1に記載の制御システム。
【請求項7】
前記自動車内に存在する前記積荷に関する前記データは、前記積荷の高さを含む、請求項1に記載の制御システム。
【請求項8】
前記制御調整量は、前記自動車の調整済重心を含む、請求項1に記載の制御システム。
【請求項9】
前記複数のセンサは、車輪速度センサ、操舵角センサ、ヨーレートセンサ、および横方向加速度センサの少なくとも2つを含む、請求項1に記載の制御システム。
【請求項10】
前記コントローラは、前記自動車内に含まれる少なくとも1つの構成要素に命令を送出することにより、前記自動車を制御するように構成された、請求項1に記載の制御システム。
【請求項11】
自動車を制御するためのコンピュータにより実施される方法において、
コントローラにて、複数のセンサにより検知された前記自動車の運転パラメータを取得するステップと、
前記コントローラにて、乗員拘束システムにより検知された前記自動車内に存在する積荷に関するデータを取得するステップと、
前記コントローラにて、前記積荷に関する前記データに基づいて前記自動車の重心に対する前記積荷の影響を抑えるように制御調整量を決定するステップと、
前記コントローラにて、前記制御調整量および前記運転パラメータに基づいて前記自動車を制御するステップとを含む、方法。
【請求項12】
前記積荷に関するデータを取得するステップは、前記積荷の総重量を取得するステップを含む、請求項11に記載の方法。
【請求項13】
前記制御調整量を決定するステップは、前記積荷の前記総重量に基づいて、前記自動車の特性速度値の調整因子を決定するステップを含む、請求項12に記載の方法。
【請求項14】
前記自動車を制御するステップは、前記調整因子に基づいて、補正済特性速度値を決定するステップを含む、請求項13に記載の方法。
【請求項15】
自動車を制御するための命令をエンコードされた、一時的でないコンピュータ読取可能媒体において、前記命令は、
複数のセンサにより検知された前記自動車の運転パラメータを取得するステップと、
前記自動車内に存在する積荷の重量に関するデータを取得するステップと、
前記積荷の前記重量に基づいて、前記自動車の重心に対する前記積荷の前記重量の影響を抑えるように制御調整量を決定するステップと、
前記制御調整量および前記運転パラメータに基づいて前記自動車を制御するステップと
を含む、一時的でないコンピュータ読取可能媒体。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2012−218736(P2012−218736A)
【公開日】平成24年11月12日(2012.11.12)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2012−90871(P2012−90871)
【出願日】平成24年4月12日(2012.4.12)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.イーサネット
【出願人】(591245473)ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング (591)
【氏名又は名称原語表記】ROBERT BOSCH GMBH