JP7167866B2

JP7167866B2 - 運転支援または自動運転が可能な車両

Info

Publication number: JP7167866B2
Application number: JP2019121195A
Authority: JP
Inventors: 正樹設楽; 勇智山ノ内; 亮服部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2022-11-09
Anticipated expiration: 2039-06-28
Also published as: DE102020115956A1; US20200406835A1; JP2021006974A; CN112141221B; CN112141221A; US11091101B2

Description

本明細書では、運転支援または自動運転のために、車両の周辺の物体を検知するセンサを搭載した車両を開示する。

近年、自動車の動的運転タスクの一部を車両側で行う運転支援、または、動的運転タスクの全部を車両側で行う自動運転が可能な車両が提案されている。かかる車両では、車両の周辺の物体情報を得るために、車両に物体検知用のセンサを設けている。

例えば、特許文献１には、複数種類のセンサを車両に搭載し、これらセンサの検知結果を利用して自動運転を行う車両が開示されている。搭載されるセンサは、全地球測位システムセンサ、慣性測定ユニット、レーダーユニット、ライダーユニット、カメラ、車線検出センサ、および音響センサの任意の組み合わせを含んでいる。また、特許文献１では、これらセンサの搭載位置として、車両の天井、ヘッドライトの横、ヘッドライトの下を例示している。

特開２０１７－２１４０６５号公報

しかしながら、特許文献１では、車両の四隅が、外側に突出していない、一般的な形状の車両しか想定していなかった。一方、車両のなかには、広い車室を確保するために、前輪および後輪を、極力、外側に配置するものがある。かかる車両では、ボディのうち前輪および後輪の周囲を取り囲む部分（フェンダー）が周辺部分よりも外側に膨出することになる。換言すれば、かかる車両では、当該車両の四隅に、車両ボディの一部が外側に膨出する膨出部が存在する。こうした膨出部は、センサの検出範囲に影響を与えるが、特許文献１では、膨出部が存在する車両におけるセンサの配置について検討されていなかった。つまり、従来、膨出部が存在する車両において、車両周辺の物体情報を適切に取得できる技術が知られていない。

そこで、本明細書では、膨出部が存在しても、車両周辺の物体情報が適切に取得できる車両を開示する。

本明細書で開示する車両は、運転支援または自動運転が可能な車両であって、前記車両の前面および後面のうち少なくとも一方の面の車幅方向中間に設けられ、周辺の物体を検知する第一センサと、前記少なくとも一方の面の車幅方向両側に設けられ、車両ボディが少なくとも車両前後方向外側に膨出して構成される膨出部と、前記膨出部の車幅方向外側面と車両前後方向外側面とを接続する接続面であって、車両前後方向中心に向かうにつれて車幅方向外側に進む傾斜面または車両の外側に向かって凸のＲ面である接続面と、前記接続面に配置され、周辺の物体を検知する第二センサと、を備えることを特徴とする。

膨出部のコーナーに傾斜面またはＲ面である接続面を設けるとともに、当該接続面に第二センサを設けることで、膨出部により第一センサの死角となるエリアについても物体を検出できる。結果として、膨出部が存在する車両でも、周囲の物体情報が適切に取得できる。

また、前記膨出部は、車幅方向外側にも膨出しており、前記第一センサは、さらに、前記膨出部よりも車両前後方向中心側の車幅方向外側面にも設けられていてよい。

かかる構成とすることで、膨出部よりも車両前後方向中心側における物体も検出できる。

また、前記第二センサは、前記第一センサよりも検出範囲が狭くてもよい。

第二センサとして、検出範囲が狭く安価なセンサを用いることで、コストを低減できる。

また、前記膨出部は、その内部に車輪が収容されるフェンダーの少なくとも一部であり、前記車輪の車両前後方向外側端部の前後方向位置は、前記少なくとも一方の面の車両前後方向位置とほぼ同じであってもよい。

かかる構成とすることで、広い車室空間を確保できる。

本明細書で開示する技術によれば、膨出部が存在する車両でも、車両周辺の物体情報が適切に取得できる。

車両を斜め前方から見た斜視図である。車輪と車両の内部空間との関係を示す、車両の概略側面図である。車輪と車両の内部空間との関係を示す、車両の概略平面図である。各センサの検出範囲を示す、車両の概略平面図である。膨出部の他の形状の一例を示す図である。

以下、図面を参照して車両１０の構成について説明する。なお、以下で参照する各図面において、「Ｆｒ」、「Ｕｐ」、「Ｒ」は、それぞれ、車両前後方向前側、上下方向上側、車幅方向右側を示している。

図１は、車両１０を斜め前方から見た斜視図である。この車両１０は、特定の敷地内において、予め定められたルートに沿って走行しながら、乗客を輸送するバスとして利用される。ただし、本明細書で開示する車両１０の利用形態は、適宜、変更可能であり、例えば、当該車両１０を、移動可能なビジネススペースとして利用してもよい。例えば、車両１０は、各種商品を陳列販売する小売店や、飲食物を調理提供する飲食店などの店舗として用いられてもよい。また、別の形態として、車両１０は、事務作業や顧客との打ち合わせ等を行うためのオフィスとして用いられてもよい。また、車両１０は、顧客や荷物を輸送するタクシーやバス、運送用車両として用いられてもよい。また、車両１０の利用シーンは、ビジネスに限らず、例えば、車両１０は、個人の移動手段として用いられてもよい。また、車両１０の走行パターンや走行速度も、適宜変更されてもよい。

本例の車両１０は、動的運転タスクの一部を車両１０が行う運転支援機能、または、動的運転タスクの全てを車両１０が行う自動運転機能のいずれかを具備している。ここで、「運転支援」とは、例えば、米国の自動車技術会（ＳＡＥ）で定められたレベル１またはレベル２を意味する。レベル１において、車両１０は、ステアリング操作および加減速のいずれか一方をサポートする。レベル２において、車両１０は、ステアリング操作と加減速の両方を、連携させながら運転をサポートする。また、「自動運転」とは、例えば、ＳＡＥで定められたレベル３からレベル５のいずれかを意味する。レベル３は、高速道路等、特定の場所において、全ての動的運転タスクが自動化されているものの、緊急時には、ドライバーの操作が必要となる運転形態である。また、レベル４は、特定の場所に限り、全ての動的運転タスクが自動化されており、緊急時の対応も自動的に処理される運転形態である。レベル５は、場所等の制限なく、ほぼ全ての条件で自動運転が可能な運転形態であり、いわゆる、「完全自動運転」を意味する。

車両１０には、こうした運転支援または自動運転を可能にするために、複数種類のセンサおよび通信装置が搭載されている。センサは、車両１０の走行状態や車両の周辺環境の状態を検知する。また、車両１０は、通信装置を介して、車外に存在する集中制御センターや他の車両１０との間で各種情報を送受する。そして、車両１０は、センサで検知された情報および通信装置を介して送受された情報に基づいて、動的運転タスクの一部または全部を実行する。

この車両１０は、原動機として走行用モータを有した電気自動車であり、車両１０の床下には、この走行用モータに電力を供給するためのメインバッテリ（図示せず）が搭載されている。また、車両１０は、図１に示すとおり、ボンネットおよびトランクを有しておらず、前面および後面が略鉛直に立ち上がる略長方形の外形を有している。箱型のボディ１２は、例えば、車両上下方向に延びるピラー２４や、車両１０の側面および天面の境界において前後方向に延びるレール２６等を有している。車両１０の側面には、大きな窓部１４が設けられている。また、車両１０の左側面中央には、車両の前後方向にスライドして開閉する両開きスライドタイプのドア２２が設けられている。

車両１０の前面には、ウィンドシールドとして機能する窓部１４と、当該窓部１４の下側に配されたランプ配置部１６と、が設けられている。ランプ配置部１６には、自動車の存在および挙動を光によって車外者に知らせるための信号用ランプ１８が配置されている。車両１０の後面も、車両の前面とほぼ同じ構成となっており、窓部１４とランプ配置部１６が上下に並んでいる。

ここで、本例の車両では、車両１０の前端近傍に一対の前輪２０ｆが配置され、車両１０の後端近傍に一対の後輪２０ｒが配置されている。なお、前輪２０ｆおよび後輪２０ｒを単に、「車輪２０」と呼ぶ。このように、車輪２０を、車両前後方向外側端面の近くに配置するのは、広い車室空間を確保するためである。これについて、図２を参照して説明する。

図２、図３は、車輪２０と車両１０の内部空間との関係を示す図面であり、図２は、車両１０の概略側面図であり、図３は、車両１０の概略平面図である。本例では、車両１０の前下部であって、一対の前輪２０ｆの間部分には、車室２８とは分離された空間である前側収容部３０ｆが設けられている。同様に、車両１０の後下部であって、一対の後輪２０ｒの間部分には、車室２８とは分離された空間である後側収容部３０ｒが設けられている。この前側収容部３０ｆおよび後側収容部３０ｒには、原動機や懸架装置、かじ取り装置、ブレーキ装置、電気装置等が収容されている。なお、以下では、前側および後側を区別しない場合には、添字ｆ，ｒを省略し、「収容部３０」と呼ぶ。また、他要素でも同様に、必要に応じて、添字ｆ，ｒを省略する。

車室２８の前部エリアおよび後部エリアは、この収容部３０を避けるように、その床面が上方に盛り上がっている。以下では、この車室２８のうち、床面が盛り上がった前部エリアおよび後部エリアを「高床エリア２９ｈ」と呼ぶ。また、前後二つの高床エリアの間に挟まれているエリアを「中間エリア２９ｃ」と呼ぶ。高床エリア２９ｈの床面は、乗員が車両前後方向中心に向かって座る座面として利用される。

本例では、車輪２０を、できるだけ、車両前後方向外側かつ車幅方向外側に配置している。具体的には、前輪２０ｆの前端の前後方向位置は、車両前面の前後方向位置とほぼ同じとなっており、前輪２０ｆの車幅方向外側端面の車幅方向位置は、車両側面の車幅方向位置とほぼ同じとなっている。同様に、後輪２０ｒの後端の前後方向位置は、車両後面の前後方向位置とほぼ同じとなっており、後輪２０ｒの車幅方向外側端面の車幅方向位置は、車両側面の車幅方向位置とほぼ同じとなっている。かかる配置とするのは、車室２８、特に中間エリア２９ｃを広く確保するためである。

すなわち、上述した通り、車室２８は、収容部３０を避けた形状となっているため、車室２８を広く確保するためには、収容部３０の高さ寸法Ｈ１および前後方向寸法Ｌ３を小さくすることが求められる。収容部３０として、十分な容量を確保しつつ、その高さ寸法Ｈ１および前後方向寸法Ｌ３を小さくするためには、収容部３０の車幅方向寸法Ｄ１を大きくすることが有効である。そして、収容部３０の車幅方向寸法Ｄ１を大きくするためには、図３から明らかな通り、右側の車輪２０から左側の車輪２０までの距離Ｄ２を大きくすることが有効である。つまり、車輪２０を、できるだけ車幅方向外側に配置し、距離Ｄ２を大きくすれば、収容部３０の寸法Ｈ１および寸法Ｌ３を小さくでき、その分、車室２８を広く確保できる。

また、図２から明らかな通り、中間エリア２９ｃの車両前後方向寸法Ｌ１を大きく確保するためには、収容部３０の前後方向寸法Ｌ３を小さくするとともに、前輪２０ｆの後端から後輪２０ｒの前端までの距離Ｌ２を大きくすることが有効である。つまり、車輪２０を、できるだけ車両前後方向外側に配置し、距離Ｌ２を大きくすれば、その分、中間エリア２９ｃを広く確保できる。

以上の通り、本例では、車室２８を大きく確保するために、車輪２０を車両１０の四隅ぎりぎりの位置に配置している。かかる配置とした場合、前輪２０ｆの周面を覆うフェンダーの部分が、車両１０の前面および側面から外側に膨出する前側膨出部３２ｆを構成する。同様に、後輪２０ｒの周面を覆うフェンダーの部分は、車両１０の後面および側面から外側に膨出する後側膨出部３２ｒを構成する。つまり、本例では、車両１０の前面の車幅方向両側には、ボディ１２が前方および側方外側に膨出して構成される前側膨出部３２ｆが形成され、車両１０の後面の車幅方向両側には、ボディ１２が後方および側方外側に膨出して構成される後側膨出部３２ｒが形成されている。

各膨出部３２は、その側面３４と前後方向外側面３６（図３参照）と、この二つの面３４，３６を接続する接続面３８と、を有している。本例において、接続面３８は、車両前後方向中心側に向かうにつれて車幅方向外側に進む傾斜面である。この傾斜面（接続面３８）には、第二センサ４２が配置されるが、これについては、後述する。

次に、車両１０に搭載される物体検知用センサについて説明する。既述した通り、本例の車両１０は、運転支援または自動運転のために、当該車両の周辺にある物体をセンサで検知している。こうした物体を検知するためのセンサとして、車両１０には、複数の第一センサ４０ｆ，４０ｒ，４０ｓと、複数の第二センサ４２ｆ，４２ｒ，４２ａと、が設けられている。

第一センサ４０は、中・遠距離（数ｍから１００ｍ）にある物体の検知に用いられるセンサである。かかる第一センサ４０としては、例えば、ライダーを用いることができる。ライダーは、「ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲａｎｇｉｎｇ」の略で、光を使ったリモートセンシング技術を用いて物体検知や対象物までの距離を計測するセンサである。ライダーで用いる光は、約１０マイクロｍから約２５０ｎｍの範囲の波長の光であり、いわゆる紫外線、可視光、赤外線といった光が含まれる。また、ライダーは、検出用のレーザ光を走査させるための光学系（回転ミラー等）を含んでいてもよい。また、別の形態として、第一センサ４０は、電波を用いて物体を検知するレーダー、例えば、ミリ波を用いて物体を検知するミリ波レーダーでもよい。また、第一センサ４０は、赤外線を用いて物体を検知する赤外線レーザーセンサでもよい。

こうした第一センサ４０のうち、前側第一センサ４０ｆは、車両１０の前面の車幅方向略中心に設けられている。また、後側第一センサ４０ｒは、車両１０の後面の車幅方向略中心に設けられている。さらに、サイド第一センサ４０ｓは、車両の側面のうち、前側膨出部３２ｆよりも僅かに後方となる位置に設けられている。こうした前側、後側、サイド第一センサ４０ｆ，４０ｒ，４０ｓは、互いに同じ性能を有する同一種類のセンサでもよいし、若干の性能差があってもよい。例えば、運転支援または自動運転に当たっては、前方、すなわち車両１０進行方向の物体を早期に検知することが求められる。そこで、車両前方の物体を検知する前側第一センサ４０ｆは、後側第一センサ４０ｒおよびサイド第一センサ４０ｓよりも、その検出範囲が広いまたは検出解像度が高いものであってもよい。換言すれば、後側第一センサ４０ｒおよびサイド第一センサ４０ｓは、前側第一センサ４０ｆに比べて、比較的安価なものを用いてもよい。このように、設置箇所に応じて第一センサ４０の性能を異ならせ、場所によっては安価な第一センサ４０を用いることで、車両１０全体で用いる第一センサ４０のコストを低減できる。

ところで、既述した通り、本例では、車両の前面両側および後面両側に、膨出部３２が設けられている。かかる膨出部３２は、外側に突出しているため、他の部位よりも、車外の障害物にぶつかりやすい箇所であると言える。その一方で、膨出部３２周辺は、第一センサ４０から出力される検出光または検出電波が、当該膨出部３２により遮られるため、第一センサ４０の死角となりやすい。これについて、図４を参照して説明する。図４は、各センサの検出範囲を示す、車両１０の概略平面図である。図４において、破線は、第一センサ４０の検出範囲を、細実線は、第二センサ４２の検出範囲をそれぞれ示している。

図４から明らかな通り、前側第一センサ４０ｆから出力された検出光または検出電波は、膨出部３２に当たると、それより先には進めないため、前側第一センサ４０ｆと前側膨出部３２ｆの先端を結んだラインαより後方は、前側第一センサ４０ｆの死角となる。同様に、サイド第一センサ４０ｓと前側膨出部３２ｆの後端を結んだラインβより車幅方向中心側は、サイド第一センサ４０ｓの死角となる。その結果、前側膨出部３２ｆの斜め前では、第一センサ４０で物体検知ができない死角Ｂが存在することになる。一方で、前側膨出部３２ｆは、外側に飛び出ている分、障害物により当たりやすい。かかる前側膨出部３２ｆと他部材との衝突を防止するためには、当該死角Ｂにおける物体を検知するセンサが必要となる。同様に、後側膨出部３２ｒ周辺の物体を検知するセンサも望まれる。

そこで、本例では、複数の第一センサ４０に加え、さらに、複数の第二センサ４２も設けている。第二センサ４２は、第一センサ４０と同様に車両１０の周辺の物体を検知するセンサである。ただし、第二センサ４２は、第一センサ４０に比べて検出範囲が小さく、安価なセンサでもよい。具体的には、第二センサ４２の検出範囲は、数メートル未満でもよい。したがって、第二センサ４２は、例えば、超音波を用いて物体を検出するクリアランスソナーでもよい。もちろん、第二センサ４２は、第一センサ４０と同様に、光または電波を用いて物体を検出するセンサでもよい。

いずれにしても、本例では、かかる第二センサ４２を、膨出部３２の接続面３８に設置する。ここで、接続面３８は、上述した通り、車両前後方向中心に向かうにつれ車幅方向を外側に進む傾斜面である。かかる接続面３８（傾斜面）に第二センサ４２を設けることで、第一センサ４０では死角Ｂとなりやすい前側膨出部３２ｆの斜め前方および後側膨出部３２ｒの斜め後方における物体も適切に検出できる。そして、これにより適切な運転、特に、適切な駐車や右左折が可能となる。

なお、本例では、前側膨出部３２ｆおよび後側膨出部３２ｒに設けられる前側第二センサ４２ｆおよび後側第二センサ４２ｒに加え、車両１０の後面に補助第二センサ４２ａも設けている。補助第二センサ４２ａは、後側第一センサ４０ｒの左右両側に一つずつ、合計二つ設けられている。この補助第二センサ４２ａは、車両１０の駐車時のように車両１０が後退する際の衝突防止に特に利用される。

以上の説明から明らかな通り、本例では、車輪２０を車両１０の前端または後端近傍に配置することで、広い車室空間を確保できる。これに伴い、車両１０の隅部には外側に膨出した膨出部３２が存在することになり、第一センサ４０の死角Ｂが発生しやすくなる。しかし、本例では、膨出部３２の接続面３８に第二センサ４２を配置することで、第一センサ４０の死角Ｂの物体も適切に検知できる。つまり、本例によれば、膨出部３２が存在する車両１０でも、周囲の物体情報が適切に取得できる。

なお、図面には、図示しないが、本例の車両１０のルーフ中央には、自車の位置を確認するための１以上のセンサが設けられている。かかるセンサとしては、例えば、ライダーやＧＰＳ等を用いることができる。また、本明細書で開示した技術は一例であり、少なくとも、前面または後面に配される第一センサ４０と、前面または後面の車幅方向両側に設けられる膨出部３２と、膨出部３２の接続面３８に配置される第二センサ４２と、を有するのであれば、その他の構成は変更されてもよい。例えば、本例では、車両１０の前側および後側の双方に膨出部３２を設けているが、膨出部３２は、いずれか一方のみに設けるのでもよい。また、膨出部３２の接続面３８は、傾斜面に限らず、図５に示すような、外側に凸のＲ面であってもよい。傾斜面に替えてＲ面に、第二センサ４２を取り付けた場合でも、膨出部３２の斜め前方または斜め後方の物体を適切に検知できる。

また、本例では、第一センサ４０と第二センサ４２を、別種のセンサとしているが、これらは、互いに同じ種類のセンサでもよい。また、上記の説明では、サイド第一センサ４０ｓや補助第二センサ４２ａを設けているが、これらは省略されてもよい。さらに、上記の説明では、車両１０は、ボンネットおよびトランクの無い箱型としているが、本明細書で開示の技術は、他の形状の車両１０、例えば、ボンネットを有したセダン型車両等に適用されてもよい。

１０車両、１２ボディ、１４窓部、１６ランプ配置部、１８信号用ランプ、２０ｆ前輪、２０ｒ後輪、２２ドア、２４ピラー、２６レール、２８車室、２９ｃ中間エリア、２９ｈ高床エリア、３０収容部、３２ｆ前側膨出部、３２ｒ後側膨出部、３８接続面、４０第一センサ、４２第二センサ、Ｂ死角。

Claims

運転支援または自動運転が可能な車両であって、
前記車両の前面および後面のうち少なくとも一方の面の車幅方向中間に設けられ、周辺の物体を検知する第一センサと、
前記少なくとも一方の面の車幅方向両側に設けられ、車両ボディが少なくとも車両前後方向外側に膨出して構成される膨出部と、
前記膨出部の車幅方向外側面と車両前後方向外側面とを接続する接続面であって、車両前後方向中心に向かうにつれて車幅方向外側に進む傾斜面、または、車両の外側に向かって凸のＲ面、である接続面と、
前記接続面に配置され、周辺の物体を検知する第二センサと、
を備えることを特徴とする車両。
請求項１に記載の車両であって、
前記膨出部は、車幅方向外側にも膨出しており、
前記第一センサは、さらに、前記膨出部よりも車両前後方向中心側の車幅方向外側面にも設けられている、ことを特徴とする車両。
請求項１または２に記載の車両であって、
前記第二センサは、前記第一センサよりも検出範囲が狭い、ことを特徴とする車両。
請求項１から３のいずれか一項に記載の車両であって、
前記膨出部は、その内部に車輪が収容されるフェンダーの少なくとも一部であり、
前記車輪の車両前後方向外側端部の前後方向位置は、前記少なくとも一方の面の車両前後方向位置とほぼ同じである
ことを特徴とする車両。