JP2015215280A - 小型電動車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】所定の距離だけ前方に離れた検知対象物を、より正確に検知することができる小型電動車両を提供する。
【解決手段】検知対象物50に送信波を照射装置20A1,20B1,20C1から照射し、検知対象物50からの反射波を検知装置20A2,20B2,20C2で検知し、照射装置20A1,20B1,20C1及び検知装置20A2,20B2,20C2をハンドル部8、又は、前記ハンドル部8に取り付ける部品に複数配置するとともに、車両平面視、送信波が交差する向きに前記複数の照射装置20A1,20B1,20C1を配置し、かつ、交差して送信された送信波を受けて検知対象物50が反射した反射波が検知可能に前記検知装置20A2,20B2,20C2を配置した。
【選択図】図2

Description

本発明は、
検知対象物に送信波を照射装置から照射し、前記検知対象物からの反射波を検知装置で検知する小型電動車両に関する。
小型電動車両などの小型モビリティに衝突軽減ブレーキ機能などを組み込むためには、前方の障害物(検知対象物)を検知する距離測定センサを車体に取り付ける必要がある。距離測定センサには多くの種類があるが、価格や耐環境性などから超音波センサがよく用いられる。
超音波センサは、前記照射装置としての超音波送信部と、前記検知装置としての超音波受信部とを備えている。そして、センサ素子を振動させることで超音波送信部から超音波を送信・照射する。
超音波は空気伝搬するとともに、障害物に当たって反射する。この反射した超音波を超音波受信部で受信・検知し、超音波が超音波送信部から送信されてから超音波受信部に受信されるまでの時間を計測する。この時間に基づいて、小型電動車両から前方の障害物までの距離を算出し、前記障害物を検知している。
このため、超音波センサで長距離を計測するには、より大きな音圧の超音波を超音波送信部から照射する必要があり、照射の指向性を絞ることでエネルギー密度を高める必要がある。従って、長距離を検知できる超音波センサは、検知エリアが狭くなるという問題がある。
また、センシングの原理から、障害物に当たって反射した超音波が超音波センサに戻らなくては超音波を超音波受信部で受信・検知することができない。
例えば、図6(a)に示すように、超音波センサ20Aの超音波送信部20A1から照射された超音波(送信波)の照射中心軸Eに対して、障害物50の表面(前面)が直交している場合、反射波である超音波は、超音波センサ20Aの超音波受信部20A2側に戻ってくる。符号Fは、反射波である超音波の照射中心軸である。
しかしながら、図6(b)に示すように、前記超音波送信部20A1から照射された超音波の照射中心軸Eと直交する方向に対して、障害物50の表面(前面)が斜めに傾斜している場合、反射波である超音波は、反射の法則により、傾斜した障害物50の表面と直交する法線Aに対して入射角αと同一角度β(反射角β、α=β)を成す方向に進み、超音波受信部20A2側に戻ってこない。そのために、反射波としての超音波を検知できず、障害物50を検知できない。図6(a),図6(b)において、符号Frは車両前方側、Rrは車両後方側である。
多くの超音波センサ20Aでは、超音波送信部20A1から送信された超音波の照射中心軸Eと直交する方向に対して超音波センサ20Aが15度以上傾くと、反射波としての超音波を超音波受信部20A2で検知することが困難である。
そこで、従来、特許文献1に開示されているように、超音波センサユニットを所定角度回動して、超音波の指向角度が最適値となるように調整する技術が提案されていた。
特開平07‐218630号公報
しかしながら、小型電動車両に設けた超音波センサで前方の障害物を検知する場合、多方面から来る障害物に対して指向性が最適となるように超音波センサユニットを回動調整することは、衝突回避時間を考慮すると困難であった。
本発明の目的は、所定の距離だけ前方に離れた検知対象物を、より正確に検知することができる小型電動車両を提供する点にある。
本第1発明の特徴は、
検知対象物に送信波を照射装置から照射し、前記検知対象物からの反射波を検知装置で検知する小型電動車両において、
前記照射装置及び検知装置をハンドル部、又は、前記ハンドル部に取り付ける部品に複数配置するとともに、車両平面視、送信波が交差する向きに前記複数の照射装置を配置し、かつ、交差して送信された前記送信波を受けて前記検知対象物が反射した反射波が検知可能に前記検知装置を配置したことを特徴とする。(請求項1)
この構成によれば、車両平面視、送信波が交差する向きに前記複数の照射装置を配置してあるから、車体前方の真正面を向くように前記複数の照射装置を配置した場合と比較すると、検知対象物が傾斜した場合でも、下記のように検知対象物を検知することができる。
一例として、図4(a)に示すように、照射装置20A1(又は20B1)を、車体前方の真正面を向くように車体に配置した比較例の構造と、図4(b)に示すように、前記照射装置20A1(又は20B1)を車両前後方向に対して15度(θ=15度、数値は一例である)傾けて車体に配置した本発明の構造とを挙げて説明する。照射装置20A1(又は20B1)は、検知対象物50が正対状態から15度傾斜した状態まで計測が可能とする。符号Frは車両前方側、Rrは車両後方側である。
図4(a),図4(b)において、3個の符号50のうち、中央の符号50は、前記照射装置20A1(又は20B1)に正対状態の検知対象物、上側の符号50は、前記正対状態から−15度回転傾斜した検知対象物、下側の符号50は、前記正対状態から+15度回転傾斜した検知対象物である。
図4(a)に示す比較例の構造の場合、検知対象物50が正対状態から±15度回転傾斜しても検知対象物50を検知することができるだけである。これに対して、図4(b)に示す本発明の構造の場合、検知対象物50が前記正対状態から+15度回転した時には、車両座標上では、検知対象物50に30度の傾きが生じていることになる。従って、この例では、左右の照射装置20A1,20B1を15度回転傾斜させることで、検知対象物50が車両に対し30度傾斜していても検知対象物50を検知することができる。
また、車両平面視、送信波が交差する向きに左右の照射装置20A1,20B1を配置することで、図5に示すように、左右の照射装置20A1,20B1の取り付け角度を大きく取ることができ(θ1>θ2)、より大きく傾斜した検知対象物50の検知が可能となる。
図5において、符号44,45は、送信波が交差しないように左右の照射装置20A1,20B1を傾斜配置した場合の左右の照射装置20A1,20B1の照射中心軸である。左側の照射装置20A1の照射中心軸44は検知対象物50の左端50Aを通り、右側の照射装置20B1の照射中心軸45は検知対象物50の右端50Bを通る。
そして、符号46,47は、左右の照射装置20A1,20B1を車両前後方向に沿うように配置した場合の左右の照射装置20A1,20B1の照射中心軸である。また、符号43は、車両前後方向に沿うように配置した中央の照射装置20C1の照射中心軸である。
具体例を挙げて説明した以上の作用に加え、次の作用も奏することができる。
例えば、前記照射装置及び検知装置を車体に固定すると、照射装置及び検知装置は車体と同じ軌跡を移動する。そのために、小型電動車両が道路のカーブを旋回する場合、照射装置が正対する方向は、小型電動車両が一定時間経過後に走行する円弧状の先行軌跡(車体に対して縦軸芯周りに回転した状態の車両の前方の軌跡)とは異なる方向となる。このような状態になると、検知エリアが先行軌跡から外れて、前記先行軌跡上に位置する検知対象物を検知できなくなる。
これに対して、本発明の構成によれば、前記照射装置及び検知装置をハンドル部、又は、前記ハンドル部に取り付ける部品に左右に複数配置してある。そして、小型電動車両が道路のカーブを旋回する場合、ハンドル部は縦軸芯周りに回転して先行軌跡(小型電動車両が一定時間経過後に走行する軌跡)に正対する方向を向く。従って、ハンドル部に設けた照射装置は、ハンドル部の回転に伴って先行軌跡を向くことになり、旋回時であっても前方の検知対象物を正確に検知することができる。
さらに、ハンドル部は高所に位置するので、照射装置が高所から検知対象物を検知することができ、運転者が荷物収納カゴに大きな容積の荷物を入れて運転した場合であっても、荷物に邪魔されることなく検知対象物を正確に検知することができる。これにより、障害物検知(検知対象物検知)に対する信頼性を向上させることができる。(請求項1)
本第1発明において、
前記検知対象物の幅を自車両の幅又は前記自車両を使用する国における成人体型を基準に設定することを特徴とすると、次の作用を奏することができる。(請求項2)
検知対象物の幅を自車両の幅として検知対象物を検知することで、走行時に前方衝突する障害物のみを検知することになって、誤検知を少なくすることができる。また、前記検知対象物の幅を、自車両を使用する国における成人体型の幅として検知対象物を検知することで、人身事故が発生することを防止することができる。(請求項2)
本第1発明において、
前記複数の照射装置の照射中心軸を、前記検知対象物の両端部としたことを特徴とすると、次の作用を奏することができる。(請求項3)
つまり、障害物が小型電動車両に対して検知距離だけ離れた前方位置に位置した時、左側の照射装置の照射中心軸が検知対象物の右端(小型電動車両側から見た検知対象物の右端)を通り、右側の照射装置の照射中心軸が検知対象物の左端(小型電動車両側から見た検知対象物の左端)を通るように、左側の照射装置と右側の照射装置の姿勢を設定する。これにより、検知対象物の小型電動車両からの距離を正確に検知することができる。(請求項3)
本第1発明において、
前記照射装置を前記ハンドル部の中央部と、前記ハンドル部の両端部又は前記ハンドル部の両端部に取り付ける部品にそれぞれ配置し、
前記中央部の照射装置の照射中心軸を、前記ハンドル部の長手方向と直交する方向としたことを特徴とすると、次の作用を奏することができる。(請求項4)
小型電動車両がカーブを曲がる旋回時に、中央部の照射装置が前記先行軌跡(小型電動車両が一定時間経過後に走行する軌跡)を向く。従って、旋回時であっても前方の検知対象物を正確に検知することができる。(請求項4)
本第2発明は、
検知対象物に送信波を照射装置から照射し、前記検知対象物からの反射波を検知装置で検知する小型電動車両において、
前記照射装置及び検知装置をハンドル部の中央部に配置し、
車幅方向で前記中央部の照射装置及び検知装置の両側に位置する左右一対の照射装置及び検知装置を荷物収納カゴに配置し、
車両平面視、送信波が交差する向きに前記左右一対の照射装置及び検知装置を配置し、かつ、交差して送信された前記送信波を受けて前記検知対象物が反射した反射波が検知可能に前記左右一対の検知装置を配置し、
前記荷物収納カゴに配置した前記左右一対の照射装置については、旋回時、旋回中心側の前記照射装置は照射を中止することを特徴とする。(請求項5)
左右一対の照射装置を荷物収納カゴに配置することで、積戴物によって送信波が遮断されることを回避することができる。このような利点がある一方で、小型電動車両がカーブを曲がる旋回時に、前記左右一対の照射装置が前記先行軌跡を向かない。
しかしながら、ハンドル部の中央部にも照射装置を配置してあるから、前記旋回時に、中央部の照射装置が先行軌跡を向く。従って、旋回時であっても前方の検知対象物を正確に検知することができる。
荷物収納カゴに配置した左右一対の照射装置は前方衝突時に破損する虞があるが、照射装置をハンドル部に1つ取り付けることで、全ての照射装置が破損することを防止することができる。また、前記荷物収納カゴに配置した左右一対の照射装置については、旋回時、旋回中心側の前記照射装置が送信波の照射を中止するから、誤検知を防止することができる。
また、請求項1の作用と同一の作用を奏することができる。(請求項5)
本発明によれば、
所定の距離だけ前方に離れた検知対象物を、より正確に検知することができる小型電動車両を提供することができた。
(a)は小型電動車両の側面図、(b)は小型電動車両の正面図 照射装置と送信波と検知対象物を示す平面図 (a)は、小型電動車両が旋回する時の検知エリア等を示す図、(b)は、小型電動車両が直進する時の検知エリア等を示す図 (a)は、車両前後方向に沿うように車体に配置した照射装置と、正対状態、+15度回転した状態、−15度回転した状態の検知対象物とを示す図、(b)は、車両前後方向に対して角度θ(15度)傾斜させて車体に配置した照射装置と、正対状態、+15度回転した状態、−15度回転した状態の検知対象物とを示す図 送信波を交差させた場合と交差させない場合の照射装置の取り付け角度の違いを示す平面図 (a)は、検知対象物が照射装置に正対した正対状態の送信波と反射波を示す模式図、(b)は、検知対象物が前記正対状態から回転・傾斜した状態の送信波と反射波を示す模式図
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図1(a),図1(b)に小型電動車両1を示してある。この小型電動車両1は、車体フレーム2と、左右に操舵可能な左右一対の前輪3と、車体フレーム2の後端部の左右両側に取り付けた左右一対の後輪4と、車体フレーム2の後部に設けたシート支持フレーム5と、車体フレーム2の前端部の左右中央部に立設したステアリングシャフト6とを備えている。車体フレーム2の前部には足載せプレート9を設けてある。
また、前記小型電動車両1は、シート支持フレーム5の上部に支持させた着座シート7と、ステアリングシャフト6の上端部に取り付けたハンドル部8とを備えている。乗員Dは、ハンドル部8を左右に回動させることによりステアリングシャフト6を介して前輪3を左右に操舵することができる。
着座シート7は単座シートであり、バックレスト10と、横軸芯O周りに揺動可能にバックレスト10に支持させた左右一対のアームレスト11とを備えている。
足載せプレート9の前端部には、ステアリングシャフト6を囲むレッグシールド14を立設してある。足載せプレート9の車両後方側Rrであって着座シート7の下方には、シート支持フレーム5を覆う合成樹脂製のカバー部材であるリアボディー15を設けてある。
レッグシールド14は、合成樹脂製のフロントカバー部材16とリアカバー部材17とを組み合わせて構成してあり、乗員Dの脚部を車両前方側Frから保護する。レッグシールド14の下部には、車両前方側Frに突出して一対の前輪3の上方を各別に覆う左右一対のフロントフェンダー18を設けてある。そして、フロントカバー部材16の前面に、荷物収納カゴ19を配設してある。
[ハンドル部8の構造]
前記ハンドル部8は、基部31と、基部31の左右両側面に取り付けた略U字型の一対の握り32と、基部31の上面に取り付けた左右一対のバックミラー35と、基部31の上面部に設けた制御パネル36とを備えている。左右一対のバックミラー35は、ハンドル部8から斜め外側上方に立ち上がる左右一対のステー部37の上端部に各別に取り付けてある。
小型電動車両1の前側上部は、車両側面視(図1(a)参照)において、荷物収納カゴ19の前端が最も車両前方側Frに位置し、その次にフロントフェンダー18の前端が、その次にレッグシールド14のフロントカバー16が位置している。
図1(a),図1(b),図2に示すように、前記ハンドル部8に、障害物50(検知対象物に相当)を検知する左側センサ20Aと右側センサ20Bと中央センサ20Cを設けてある。左側センサ20Aはハンドル部8の左端部側に位置し、右側センサ20Bはハンドル部8の右端部側に位置し、中央センサ20Cはハンドル部8の左右中央部(車体の左右中央部)に位置している。
左側センサ20Aと右側センサ20Bと中央センサ20Cは互いに同一構造であり、それぞれが、超音波送信部20A1,20B1,20C1(照射装置に相当)と超音波受信部20A2,20B2,20C2(検知装置に相当)とを備えている。そして、各センサ20A,20B,20Cの超音波送信部20A1,20B1,20C1が、送信波としての超音波を障害物50に送信・照射し、超音波受信部20A2,20B2,20C2が、障害物50からの反射波としての超音波を受信・検知する。
図2に示すように、左側センサ20Aと右側センサ20Bは、前端部側ほど車体の左右中央側に位置するように傾斜し、中央センサ20Cは、傾斜することなく車両前後方向に沿っている。左側センサ20Aと右側センサ20Bは左右対称に位置する。詳しくは、障害物50が小型電動車両1に対して検知距離Lだけ離れた前方位置に位置した時、左側センサ20Aの超音波送信部20A1の照射中心軸41が障害物50の右端50B(小型電動車両1側から見た障害物50の右端)を通り、右側センサ20Bの超音波送信部20B1の照射中心軸42が障害物50の左端50Aを通る。
つまり、車両平面視、送信波としての超音波が交差する向きに左側センサ20Aと右側センサ20Bと中央センサ20Cの超音波送信部20A1,20B1,20C1を配置してある。さらに、交差して送信された前記超音波を受けて障害物50が反射した超音波が検知可能に左側センサ20Aと右側センサ20Bと中央センサ20Cの超音波受信部20A2,20B2,20C2を配置してある。中央センサ20Cの超音波送信部20C1(中央部の照射装置に相当)の照射中心軸43は、ハンドル部8の長手方向(ハンドル部の左右方向)と直交する。
また、障害物50の幅を自車両の幅として障害物50を検知するよう構成してある。その結果、走行時に前方衝突する障害物50のみを検知することになって、誤検知を少なくすることができる。前記障害物50の幅を、自車両を使用する国における成人体型の幅として障害物50を検知するよう構成してあってもよい。これにより、人身事故が発生することを防止することができる。
そして、左側センサ20Aと右側センサ20Bと中央センサ20Cの検知結果に基づいて車体を障害物50に衝突しないように制御する制御部を前記制御パネル36に設けてある。前記制御部は、前記超音波送信部20A1,20B1,20C1が超音波を送信した時から、障害物50に反射された超音波を超音波受信部20A2,20B2,20C2が受信した時までの時間に基づいて、小型電動車両1と車両前方側Frの障害物50との間の距離を算出し、車体を障害物50に衝突しないように制御する。
本発明の構成によれば、車両平面視、送信波としての超音波が交差する向きに前記左側センサ20Aと右側センサ20Bと中央センサ20Cを配置してあるから、車体前方の真正面を向くように左側センサ20Aと右側センサ20Bと中央センサ20Cを配置した場合と比較して、障害物50が傾斜した場合でも障害物50を検知することができる。具体例については前述の通りである。
また、前記左側センサ20Aと右側センサ20Bと中央センサ20Cをハンドル部8(又は、後述のようにハンドル部8に取り付ける部品)に複数配置するから、次の作用を奏することができる。
前記ハンドル部8は高所に位置するので、左側センサ20Aと右側センサ20Bと中央センサ20Cが高所から障害物50を検知することができ、運転者が荷物収納カゴ19に大きな容積の荷物を入れて運転した場合であっても、荷物に邪魔されることなく障害物50を正確に検知することができる。これにより、障害物検知に対する信頼性を向上させることができる。
[別実施形態]
(1) 図1(a),図1(b)に二点鎖線で示すように、前記ハンドル部8の左右一対のバックミラー35(ハンドル部に取り付ける部品に相当)の背部に前記左側センサ20Aと右側センサ20Bを各別に取り付けてあってもよい。
(2) 前記ハンドル部8に取り付けた左右一対のステー部37(ハンドル部に取り付ける部品に相当)に前記左側センサ20Aと右側センサ20Bを各別に取り付けてあってもよい。
(3) 図3(b)に示すように、前記中央センサ20Cをハンドル部8の左右中央部に配置し、車幅方向で前記中央センサ20Cの両側に位置する左側センサ20Aと右側センサ20Bを荷物収納カゴ19の前面の左右両端部に各別に取り付けてあってもよい。旋回時、旋回中心側の左側センサ20A又は右側センサ20Bの超音波送信部20A1,20B1は照射を中止する。図3(a)に示す状態の場合は、左側センサ20Aの超音波送信部20A1が超音波の送信・照射を中止する。図3(a),図3(b)の符号Aは検知エリアである。
この構成によれば、左側センサ20Aと右側センサ20Bを荷物収納カゴ19に取り付けることで、積戴物によって送信波としての超音波が遮断されることを回避することができる。このような利点がある一方で、小型電動車両1がカーブを曲がる旋回時に、左側センサ20Aと右側センサ20Bが前記先行軌跡Rを向かない。
しかしながら、中央センサ20Cをハンドル部8に配置してあるから、旋回時に、中央センサ20Cが先行軌跡Rを向く。従って、旋回時であっても前方の障害物50を正確に検知することができる。
荷物収納カゴ19に配置した左側センサ20Aと右側センサ20Bは前方衝突時に破損する虞があるが、中央センサ20Cをハンドル部8に1つ取り付けることで、全てのセンサ(左側センサ20Aと右側センサ20Bと中央センサ20C)が破損することを防止することができる。また、旋回時、旋回中心側の左側センサ20A又は右側センサ20Bの超音波送信部20A1,20B1が超音波の送信・照射を中止するから、誤検知を防止することができる。
この別実施形態において、次のように構成してもよい。
ハンドル切れ角をハンドル切れ角検出センサで検出する。そして、ハンドル切れ角が大きくなり、旋回中心側の左側センサ20A又は右側センサ20Bの超音波送信部20A1,20B1からの超音波の進行方向が、小型電動車両1の先行軌跡Rとは関係ない方向となった時に、前記旋回中心側の左側センサ20A又は右側センサ20Bの超音波送信部20A1,20B1からの超音波の送信・照射を中止するよう制御装置で制御する。
この別実施形態において、前記左側センサ20Aと右側センサ20Bを車体に取り付けてあってもよい。
(4) 上記の実施形態では、3個のセンサ20A,20B,20Cをハンドル部8等に取り付けた例を示したが、センサ数は複数個であれば、3個でなくてもよい。
(5) 前記中央センサ20Cは、車両前方側Frの障害物50に対して正対して計測できるのであれば、車両の左右中心に位置していなくてもよい。
8 ハンドル部
19 荷物収納カゴ
20A1,20B1,20C1 照射装置(超音波送信部)
20A2,20B2,20C2 検知装置(超音波受信部)
35 ハンドル部に取り付ける部品(バックミラー)
37 ハンドル部に取り付ける部品(ステー部)
41,42 照射装置の照射中心軸
43 中央部の照射装置の照射中心軸
50 検知対象物(障害物)

Claims (5)

  1. 検知対象物に送信波を照射装置から照射し、前記検知対象物からの反射波を検知装置で検知する小型電動車両において、
    前記照射装置及び検知装置をハンドル部、又は、前記ハンドル部に取り付ける部品に複数配置するとともに、車両平面視、送信波が交差する向きに前記複数の照射装置を配置し、かつ、交差して送信された前記送信波を受けて前記検知対象物が反射した反射波が検知可能に前記検知装置を配置したことを特徴とする小型電動車両。
  2. 前記検知対象物の幅を自車両の幅又は前記自車両を使用する国における成人体型を基準に設定することを特徴とする請求項1記載の小型電動車両。
  3. 前記複数の照射装置の照射中心軸を、前記検知対象物の両端部としたことを特徴とする請求項1又は2記載の小型電動車両。
  4. 前記照射装置を前記ハンドル部の中央部と、前記ハンドル部の両端部又は前記ハンドル部の両端部に取り付ける部品にそれぞれ配置し、
    前記中央部の照射装置の照射中心軸を、前記ハンドル部の長手方向と直交する方向としたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の小型常勤車両。
  5. 検知対象物に送信波を照射装置から照射し、前記検知対象物からの反射波を検知装置で検知する小型電動車両において、
    前記照射装置及び検知装置をハンドル部の中央部に配置し、
    車幅方向で前記中央部の照射装置及び検知装置の両側に位置する左右一対の照射装置及び検知装置を荷物収納カゴに配置し、
    車両平面視、送信波が交差する向きに前記左右一対の照射装置及び検知装置を配置し、かつ、交差して送信された前記送信波を受けて前記検知対象物が反射した反射波が検知可能に前記左右一対の検知装置を配置し、
    前記荷物収納カゴに配置した前記左右一対の照射装置については、旋回時、旋回中心側の前記照射装置は照射を中止することを特徴とする小型電動車両。
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