JP7666288B2

JP7666288B2 - 車両用センサ装置

Info

Publication number: JP7666288B2
Application number: JP2021173647A
Authority: JP
Inventors: 太郎長谷川; 友弥竹田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-10-25
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2025-04-22
Anticipated expiration: 2041-10-25
Also published as: JP2023063682A

Description

本開示は、車両用センサ装置に関する。

従来、車両用センサ装置に関する技術文献として、米国特許出願公開第２０１６／０３３４７９０号明細書が知られている。この文献には、車両のルーフの中央位置にセンサ類が配置される構造が示されている。

米国特許出願公開第２０１６／０３３４７９０号明細書

例えば、速度が遅いときには車両から近い近距離領域をセンサによって検出し、速度が速いときには車両から離れた遠距離領域をセンサによって検出する場合のように、センサで検出したい領域が速度よって異なることがある。しかしながら、車両のルーフの中央位置にセンサを取り付ける場合、車両から近い近距離領域は、車両のルーフの端部によって遮られるためにセンサによる検出ができない死角となることがある。

このため、本開示は、車両のルーフに取り付けられるセンサの死角を抑制しつつ車両の走行状態に応じた領域を検出可能な車両用センサ装置について説明する。

本開示の一態様は、車両の外部環境を検出する車両用センサ装置であって、車両の外部環境を検出するセンサと、センサを車両のルーフに取り付ける台座部であり、鉛直方向に交差する方向に沿ってセンサを移動させる可動機構を有する該台座部と、車両の速度を取得する車両情報取得部と、可動機構を制御する制御部と、を備え、制御部は、車両情報取得部によって取得された速度が遅い場合、速度が速い場合に比べてセンサの位置が車両のルーフの端部に近くなるように、可動機構を制御する。

この車両用センサ装置は、可動機構によってセンサを車両のルーフの端部側に移動させることができる。これにより、車両用センサ装置は、車両のルーフによって遮られることにより生じるセンサの死角を抑制することができる。また、車両用センサ装置は、速度が速い場合、速度が遅い場合に比べて車両のルーフの端部に近くなるようにセンサを移動させる。つまり、車両用センサ装置は、速度が遅い場合には、速度が速い場合に比べて車両から近い近距離領域をセンサによって検出し易くすることができる。このように、車両用センサ装置は、車両のルーフに取り付けられるセンサの死角を抑制しつつ車両の走行状態に応じた領域を検出することができる。

上記の車両用センサ装置において、可動機構は、センサを車両の前後方向に沿って移動させてもよい。例えば、車両の前後方向への発進時又は低速走行時には、車両の前側の近距離領域又は後ろ側の近距離領域をセンサによって検出することが求められる。このため、車両用センサ装置は、センサを車両の前後方向に沿って移動可能とすることにより、車両の前後方向への発進時又は低速走行時に監視対象として求められる領域をセンサによって容易に検出することができる。

上記の車両用センサ装置において、台座部は、センサの検出方向を傾斜させる傾斜機構を更に有し、制御部は、車両情報取得部によって取得された速度が遅い場合、速度が速い場合に比べてセンサの検出方向が下方を向くように、傾斜機構を制御してもよい。これにより、車両用センサ装置は、車両の速度が遅い場合、車両に近い近距離領域をセンサによってより一層容易に検出することができる。

本開示の一態様によれば、車両のルーフに取り付けられるセンサの死角を抑制しつつ車両の走行状態に応じた領域を検出することができる。

図１は、一実施形態に係る車両用センサ装置の一例を示すブロック図である。図２は、センサが設置された状態の車両の側面図であり、車両用センサ装置が遠距離を検出対象の領域としている状態を示す図である。図３は、センサが設置された状態の車両の側面図であり、車両用センサ装置が近距離を検出対象の領域としている状態を示す図である。図４は、車両用センサ装置の台座部周りの内部構造を示す断面図であり、車両用センサ装置が遠距離を検出対象の領域としている状態を示す図である。図５は、車両用センサ装置の台座部周りの内部構造を示す断面図であり、車両用センサ装置が近距離を検出対象の領域としている状態を示す図である。

以下、例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一又は相当する要素同士には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示される車両用センサ装置１は、車両Ｖ（図２参照）に搭載され、車両Ｖの外部環境を検出する。なお、車両Ｖは、自動で走行する自動運転車両であってもよく、運転者によって運転操作が行われる手動運転車両であってもよい。

車両用センサ装置１は、センサ１０、台座部２０、及び制御ＥＣＵ［Electronic Control Unit］３０を備えている。センサ１０は、図２に示されるように、車両ＶのルーフＶＲに設置される。センサ１０は、車両Ｖの外部環境を検出するセンサである。センサ１０としては、例えば、カメラ、ミリ波レーダ、及びライダー［LIDAR：Light Detection and Ranging］等、種々のセンサを用いることができる。本実施形態において、センサ１０は、一例として、車両Ｖの前方を検出対象の領域とする。センサ１０の検出結果は、車両Ｖの周囲の人及び他車両の認識処理等、種々の処理に利用される。

台座部２０は、車両ＶのルーフＶＲにセンサ１０を取り付けるための部材である。台座部２０は、可動機構２１、及び傾斜機構２２を有している。可動機構２１は、鉛直方向に交差する方向に沿ってセンサ１０を移動させる。本実施形態において可動機構２１は、一例として、図２及び図３に示されるように車両Ｖの前後方向に沿ってセンサ１０を移動させる。なお、センサ１０を移動させることができれば、可動機構２１の構成は限定されない。

一例として、可動機構２１は、図４に示されるように動滑車の原理を用いて、センサ１０を移動させてもよい。この場合、例えば、台座部２０は、車両ＶのルーフＶＲに固定される台座本体部２０ａと、台座本体部２０ａに対して車両Ｖの前後方向に移動可能に設けられたセンサ取付部２０ｂとを備えている。センサ１０は、センサ取付部２０ｂに取り付けられる。可動機構２１は、一例として、回転モータ２１ａと、センサ取付部２０ｂに取り付けられた動滑車２１ｂと、ワイヤ２１ｃとを備えている。

ワイヤ２１ｃの一方の端部は、回転モータ２１ａに巻き取り可能に連結されている。ワイヤ２１ｃの他方の端部は、センサ取付部２０ｂにおける車両Ｖの後ろ側の端部に連結されている。ワイヤ２１ｃの中間部分は、動滑車２１ｂに掛けられている。動滑車２１ｂは、回転モータ２１ａ及びセンサ取付部２０ｂよりも、車両Ｖの後ろ側に位置している。この状態で図４に示されるように回転モータ２１ａがワイヤ２１ｃを巻き取ることにより、図５に示されるようにセンサ取付部２０ｂが車両Ｖの前側に移動する。つまり、可動機構２１は、センサ１０を車両Ｖの前方に移動させることができる。なお、可動機構２１は、センサ１０を車両Ｖの後ろ側に移動させる場合、一例として、回転モータ又はバネ等によって、センサ取付部２０ｂを後ろ側に移動させてもよい。

傾斜機構２２は、センサ１０の検出方向を傾斜させる。図４に示されるように、例えば、傾斜機構２２は、センサ取付部２０ｂに取り付けられ、センサ１０を支持している。図４及び図５に示されるように、傾斜機構２２は、センサ１０を傾斜させることによって、センサ１０の検出方向（検出の向き）を傾斜させる。センサ１０の検出方向を傾斜させることができれば、傾斜機構２２の構成は限定されない。

制御ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］などを有する電子制御ユニットである。制御ＥＣＵ３０では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。制御ＥＣＵ３０は、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。制御ＥＣＵ３０は、台座部２０の内部又は車両Ｖ内の所定の位置に設けられている。

制御ＥＣＵ３０は、機能的には、車両情報取得部３１、及び制御部３２を備えている。車両情報取得部３１は、車両Ｖの速度を取得する。例えば、車両情報取得部３１は、速度センサの検出結果を車両Ｖの速度として取得することができる。

制御部３２は、可動機構２１の動作を制御する。より詳細には、制御部３２は、車両情報取得部３１によって取得された速度が遅い場合、速度が速い場合に比べてセンサ１０の位置が車両ＶのルーフＶＲの端部に近くなるように、可動機構２１を制御する。例えば、車両Ｖの速度が速い場合、制御部３２は、図２に示されるように、センサ１０がルーフＶＲの中央に近い位置となるように可動機構２１の動作を制御する。例えば、車両Ｖの速度が遅い場合、制御部３２は、図３に示されるように、センサ１０がルーフＶＲの端部に近い位置となるように可動機構２１の動作を制御する。

また、制御部３２は、傾斜機構２２の動作を制御する。より詳細には、制御部３２は、車両情報取得部３１によって取得された速度が遅い場合、速度が速い場合に比べてセンサ１０の検出方向が下方を向くように、傾斜機構２２を制御する。

例えば、車両Ｖの速度が速い場合、制御部３２は、図２に示されるように、車両Ｖの前方において車両Ｖから距離が離れた遠距離領域（車両Ｖからの距離が中距離から遠距離までの間の領域）をセンサ１０によって検出可能な傾斜状態となるように、傾斜機構２２の動作を制御する。ここでは、制御部３２は、センサ１０の検出中心Ｌが略水平方向前側を向くように傾斜機構２２の動作を制御する。これにより、センサ１０は、センサ１０の検出範囲Ｓによって、遠距離領域内の物体等を検出可能な状態となる。

また、例えば、車両Ｖの速度が遅い場合、制御部３２は、図３に示されるように、車両Ｖの前方において車両Ｖからの距離が近い近距離領域をセンサ１０によって検出可能な傾斜状態となるように、傾斜機構２２の動作を制御する。ここでは、制御部３２は、センサ１０が斜め下方を向くように（検出中心Ｌが斜め下方を向くように）傾斜機構２２の動作を制御する。これにより、センサ１０は、センサ１０の検出範囲Ｓによって、近距離領域内の物体等を検出可能な状態となる。

このように、制御部３２は、車両Ｖの速度に応じて、センサ１０の位置及び検出方向（傾斜）を制御する。図２に示されるように車両Ｖの速度が速い場合、センサ１０は、ルーフＶＲの中央に近い位置において、水平方向前側を向いている。このため、センサ１０は、車両Ｖの前方の遠距離領域を検出対象領域とすることができる。また、図３に示されるように車両Ｖの速度が遅い場合、センサ１０は、ルーフＶＲの端部に近い位置において、斜め下方を向いている。このため、センサ１０は、ルーフＶＲの端部によって検出の範囲が遮られることを抑制しつつ、車両Ｖの前方の近距離領域を検出対象領域とすることができる。

なお、車両Ｖの速度が遅い場合とは、例えば、車両Ｖの発進時や徐行時等の速度が遅い場合、及び、車両Ｖが停止している場合を含む。

以上のように、車両用センサ装置１は、可動機構２１によってセンサ１０を車両ＶのルーフＶＲの端部側に移動させることができる。これにより、車両用センサ装置１は、車両ＶのルーフＶＲによって遮られることにより生じるセンサ１０の死角を抑制することができる。また、車両用センサ装置１は、車両Ｖの速度が速い場合、速度が遅い場合に比べて車両ＶのルーフＶＲの端部に近くなるようにセンサ１０を移動させる。つまり、車両用センサ装置１は、速度が遅い場合には、速度が速い場合に比べて車両Ｖから近い近距離領域をセンサ１０によって検出し易くすることができる。このように、車両用センサ装置１は、車両ＶのルーフＶＲに取り付けられるセンサ１０の死角を抑制しつつ車両Ｖの走行状態に応じた領域を検出することができる。

また、車両用センサ装置１は、車両Ｖの速度が速い場合、速度が遅い場合に比べて車両ＶのルーフＶＲの中央に近い位置にセンサ１０を位置させる。これにより、車両用センサ装置１は、車両用センサ装置１自体の大きさを小さくすることができる。従って、車両用センサ装置１は、車両用センサ装置１自体の大きさが小さくなることにより周辺物体と干渉することを抑制することができ、車両Ｖの走行可能範囲に制約が生じることを抑制できる。

可動機構２１は、センサ１０を車両Ｖの前後方向に沿って移動させる。例えば、車両Ｖの前方への発進時又は低速走行時には、車両Ｖの前側の近距離領域をセンサ１０によって検出することが求められる。このため、車両用センサ装置１は、センサ１０を車両Ｖの前後方向に沿って移動可能とすることにより、車両Ｖの前方への発進時又は低速走行時に監視対象として求められる領域をセンサ１０によって容易に検出することができる。

また、車両用センサ装置１は、車両Ｖの速度が遅い場合、速度が速い場合に比べてセンサ１０の検出方向が下方を向くように、センサ１０を傾斜させる。これにより、車両用センサ装置１は、車両Ｖの速度が遅い場合、車両Ｖに近い近距離領域をセンサ１０によってより一層容易に検出することができる。

上述したように、車両用センサ装置１では、車両Ｖの前方において車両Ｖから離れた遠距離領域と車両Ｖに近い近距離領域とを一つのセンサ１０によって検出することができる。これにより、車両用センサ装置１は、検出対象とする領域毎にセンサを設ける必要がない。従って、車両用センサ装置１は、センサ数の削減、センサの取付作業の削減、及び重量の増加を抑制等することができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、センサ１０は、車両Ｖの前方を検出対象の領域とすることに限定されない。また、例えば、可動機構２１によるセンサ１０の移動方向は、前後方向に限定されない。

例えば、センサ１０は、車両Ｖの後方を検出対象の領域としてもよい。この場合、制御部３２は、車両Ｖの速度が遅い場合、前度が速い場合に比べてセンサ１０の位置が車両ＶのルーフＶＲの後ろ側の端部に近くなるように、可動機構２１を制御することができる。

センサ１０は、台座部２０に対して複数設けられていてもよい。そして、これらの複数のセンサ１０に対し、上記実施形態と同様に移動及び検出方向の傾斜が行われてもよい。この場合、車両用センサ装置１は、複数のセンサ１０のそれぞれに対して、遠距離領域及び近距離領域の両方を検出する機能を付与することができる。

１…車両用センサ装置、１０…センサ、２０…台座部、２１…可動機構、２２…傾斜機構、３０…制御ＥＣＵ、３１…車両情報取得部、３２…制御部、Ｖ…車両、ＶＲ…ルーフ。

Claims

車両の外部環境を検出する車両用センサ装置であって、
前記車両の外部環境を検出するセンサと、
前記センサを前記車両のルーフに取り付ける台座部であり、鉛直方向に交差する方向に沿って前記センサを移動させる可動機構を有する該台座部と、
前記車両の速度を取得する車両情報取得部と、
前記可動機構を制御する制御部と、
を備え、
前記台座部は、前記ルーフに固定される台座本体部と、前記台座本体部に対して前記車両の前後方向に移動可能に設けられたセンサ取付部と、を有し、
前記センサは、前記センサ取付部に取り付けられ、
前記可動機構は、前記台座本体部に対して前記センサ取付部を前記車両の前後方向に沿って移動させ、
前記制御部は、前記車両情報取得部によって取得された前記速度が遅い場合、前記速度が速い場合に比べて、前記台座本体部からの前記センサ取付部の延出長さを長くすることによって前記センサの位置が前記車両のルーフの端部に近くなるように、前記可動機構を制御する、車両用センサ装置。
前記可動機構は、動滑車を用いて、前記センサが取り付けられた前記センサ取付部を移動させる、請求項１に記載の車両用センサ装置。
前記可動機構は、回転モータと、前記センサ取付部に取り付けられた前記動滑車と、ワイヤと、を有し、
前記ワイヤの一方の端部は、前記回転モータに巻き取り可能に連結され、
前記ワイヤの他方の端部は、前記センサ取付部における前記車両の後ろ側の端部に連結され、
前記ワイヤの中間部分は、前記動滑車に掛けられ、
前記動滑車は、前記回転モータ及び前記センサ取付部よりも、前記車両の後ろ側に位置し、
前記回転モータは、前記ワイヤを巻き取ることにより、前記センサ取付部を前記車両の前側に移動させる、請求項２に記載の車両用センサ装置。
前記可動機構は、前記センサを前記車両の後ろ側に移動させる場合、バネによって、前記センサ取付部を前記車両の後ろ側に移動させる、請求項３に記載の車両用センサ装置。
前記台座部は、前記センサの検出方向を傾斜させる傾斜機構を更に有し、
前記制御部は、前記車両情報取得部によって取得された前記速度が遅い場合、前記速度が速い場合に比べて前記センサの検出方向が下方を向くように、前記傾斜機構を制御する、請求項１～４のいずれか一項に記載の車両用センサ装置。