JP2016155497A - 周辺情報検出装置及び自動運転車両 - Google Patents

周辺情報検出装置及び自動運転車両 Download PDF

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Abstract

【課題】センサの検出精度を良好に維持することができる周辺情報検出装置及び自動運転車両を得る。【解決手段】周辺情報検出装置１０は、周辺情報を検出する検出部３０Ａを備えたセンサ３０が搭載された装置本体２４と、装置本体２４における検出部３０Ａと対向する部位に付着した異物を払拭する払拭機構２６とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、周辺情報検出装置及び自動運転車両に関する。
特許文献１には、車両の周辺情報を検出するための光子検出器（検出部）を備えたセンサが搭載されたライダシステム（周辺情報検出装置）を車両のルーフ上に配置した構造が開示されている。
米国特許出願公開第２０１０／００２０３０６号明細書
しかしながら、周辺情報検出装置は、風雨に曝されるため、装置本体が汚れるなどしてセンサの検出精度が低下することがある。このため、センサの検出精度を良好に維持する観点から改善の余地がある。
本発明は上記事実を考慮し、センサの検出精度を良好に維持することができる周辺情報検出装置及び自動運転車両を得ることを目的とする。
請求項１に記載の周辺情報検出装置は、周辺情報を検出する検出部を備えたセンサが搭載された装置本体と、前記装置本体における前記検出部と対向する部位に付着した異物を払拭する払拭機構と、を有する。
請求項１に記載の周辺情報検出装置では、装置本体には、周辺情報を検出する検出部を備えたセンサが搭載されている。また、装置本体を払拭する払拭機構が設けられており、この払拭機構は、装置本体における検出部と対向する部位に付着した異物を払拭する。これにより、センサによる周辺情報の検出率が低下するのを抑制することができる。
請求項２に記載の周辺情報検出装置は、請求項１に記載の周辺情報検出装置において、前記払拭機構は、前記装置本体に対して回転可能に設けられた回転軸と、前記回転軸に取り付けられて前記装置本体における前記検出部と対向する部位の表面に当接されると共に、前記回転軸の回転に伴い前記装置本体に沿って回動するワイパと、前記装置本体の表面に洗浄液を付与するノズルとを備えている。
請求項２に記載の周辺情報検出装置では、回転軸を回転させることで、装置本体に沿ってワイパが回動する。これにより、例えば、装置本体に複数のセンサが搭載されている場合でも、回転軸を回転させるだけで複数のセンサの検出部と対向する部位に付着した異物を連続的に払拭することができる。また、ノズルから装置本体の表面に洗浄液を付与することで、効果的に装置本体の汚れを除去することができる。
請求項３に記載の周辺情報検出装置は、請求項２に記載の周辺情報検出装置において、前記ノズルから前記装置本体へ付与された洗浄液を受ける受け皿と、前記受け皿に溜められた前記洗浄液を汲み上げて前記ノズルへ供給するポンプとを備えている。
請求項３に記載の周辺情報検出装置では、洗浄液を循環させて繰り返し使用することができる。
請求項４に記載の自動運転車両は、請求項１〜３の何れか１項に記載された周辺情報検出装置と、前記周辺情報検出装置によって検出された周辺情報に基づいて車両の走行を制御する制御部と、を有する。
請求項４に記載の自動運転車両では、天候などの周辺の環境によらずセンサの検出精度を良好に維持することができる。このため、車両の走行性を良好に維持することができる。
以上説明したように、請求項１に係る周辺情報検出装置によれば、センサの検出精度を良好に維持することができるという優れた効果を有する。
請求項２に係る周辺情報検出装置によれば、装置本体に付着した異物や汚れを効果的に除去することができるという優れた効果を有する。
請求項３に係る周辺情報検出装置によれば、洗浄液の消費量を削減することができるという優れた効果を有する。
請求項４に係る自動運転車両によれば、天候などの周辺の環境によらずに自動運転を行うことができるという優れた効果を有する。
第１実施形態に係る周辺情報検出装置が搭載された車両を斜め上方から見た斜視図である。 第１実施形態に係る周辺情報検出装置を斜め上方から見た斜視図である。 図２の周辺情報検出装置を正面から見た正面図である。 図２の４−４線で切断した切断面を示す断面図である。 第２実施形態に係る周辺情報検出装置を示す、図３に対応する断面図である。
＜第１実施形態＞
以下、図１〜図４を参照して本発明の第１実施形態に係る周辺情報検出装置ついて説明する。なお、図１において適宜示される矢印ＦＲは、周辺情報検出装置が組み付けられた自動運転車両の車両前方側を示しており、矢印ＵＰは、車両上方側を示しており、矢印ＯＵＴは、車両幅方向外側を示している。また、以下の説明で特記なく前後、上下、左右の方向を用いる場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の左右を示すものとする。
図１に示されるように、周辺情報検出装置１０は、自動運転車両１２（以下、単に「車両１２」と称する。）のルーフパネル１４に取り付けられている。具体的には、周辺情報検出装置１０が設けられた車両１２の車両側部の車両前方側には、車両上下方向に沿ってフロントピラー１６が配設されている。また、フロントピラー１６よりも車両後方側には、車両上下方向に沿ってセンタピラー１８が配設されている。さらに、センタピラー１８よりも車両後方側には、車両上下方向に沿ってリヤピラー２０が配設されている。ここで、フロントピラー１６の上端部、センタピラー１８の上端部及びリヤピラー２０の上端部は、車両前後方向に延在されたルーフサイドレール２２によって連結されている。ルーフサイドレール２２は、左右に一対配置されており、この一対のルーフサイドレール２２の間には、ルーフパネル１４が配置されている。そして、このルーフパネル１４上に周辺情報検出装置１０が取り付けられている。
ここで、車両１２には、周辺情報検出装置１０によって検出された周辺情報に基づいて車両１２の走行を制御する制御部としてのコントローラ１３が設けられている。また、周辺情報検出装置１０とコントローラ１３とが電気的に接続されている。このため、車両１２は、コントローラ１３によって運転者が車両１２を運転することなく車両１２を走行させることができるように構成されている。なお、本実施形態では、周辺情報検出装置１０によって検出された周辺情報に基づいて車両１２を運転させる運転モードと、運転者が自ら図示しないハンドルを操作して車両１２を運転する運転モードとを切り替えることができるように構成されている。
（周辺情報検出装置の構成）
図２に示されるように、周辺情報検出装置１０は、主として、装置本体２４と、払拭機構２６と、洗浄液循環装置２８と、ヒータ４６とを含んで構成されている。装置本体２４は、車両上下方向を軸方向として略円筒状に形成されており、レーザ光や可視光を含む電磁波を透過する材質で形成されている。また、この装置本体２４の側部には、複数のセンサ３０が搭載されており、本実施形態では一例として、４つのセンサ３０が搭載されている（図２では、３つのセンサ３０が図示されている）。
センサ３０はそれぞれ、装置本体２４の内部の外周側に配置されており、装置本体２４の中心線ＣＬを挟むようにして、車両前方側、車両後方側、車両右側及び車両左側に配置されている。また、センサ３０にはそれぞれ、装置本体２４の外周側に検出部３０Ａが設けられている。そして、この検出部３０Ａによって装置本体２４の周辺情報を検出できるように構成されている。なお、センサ３０としては、ミリ波レーダ、レーザーレーダ及び光学カメラなどを用いることができる。そして、ミリ波レーダを用いた場合は、電波の発信部及び受信部が検出部となる。また、レーザーレーダを用いた場合は、レーザ光の発光部及び受光部が検出部となる。さらに、光学カメラを用いた場合は、可視光の受光部が検出部となる。
図４に示されるように、払拭機構２６は、主として、回転軸３２と、ワイパ３６と、ノズル３８とを含んで構成されている。回転軸３２は、装置本体２４の中心軸に沿って車両上下方向に延在されており、回転軸３２の下端部は、装置本体２４よりも下方側に配置されたモータ３４の駆動軸に連結されている。このため、モータ３４を駆動させることで、回転軸３２が装置本体２４に対して軸周りに回転するように構成されている。
回転軸３２の上端部は、装置本体２４よりも上方まで延在されており、この上端部にはワイパ３６のワイパアーム３６Ａが取り付けられている。ワイパ３６は、ワイパアーム３６Ａと、ワイパブレード３６Ｂとを含んで構成されており、ワイパアーム３６Ａは、回転軸３２から装置本体２４の外周面に向かって斜め下方に延在されている。また、ワイパアーム３６Ａの先端部は、下方側へ屈曲されており、この先端部にワイパブレード３６Ｂが取り付けられている。
ワイパブレード３６Ｂは、装置本体２４の外周面に沿って車両上下方向に延在されており、ワイパブレード３６Ｂの上端部がワイパアーム３６Ａの先端部に取り付けられている。また、ワイパブレード３６Ｂの下端部は、装置本体２４の下端部まで延在されている。ここで、ワイパブレード３６Ｂは、装置本体２４における外周面（検出部３０Ａと対向する部位）の上端部から下端部に亘って当接されている。そして、回転軸３２が回転されることで、ワイパブレード３６Ｂが装置本体２４の外周面に当接した状態で回動されるように構成されている。
また、図３に示されるように、ワイパブレード３６Ｂは、上端部から下端部に向かうにつれて回転方向（図中矢印の方向）とは逆側に湾曲されている。ここで、本実施形態では一例として、ゴムなどの可撓性を備えた部材によってワイパブレード３６Ｂが形成されているが、本発明はこれに限定しない。例えば、装置本体２４との当接部分がブラシ状とされたワイパブレードを用いてもよい。
図４に示されるように、回転軸３２には、一対のノズル３８が取り付けられている。ノズル３８は、装置本体２４よりも上方に配置されており、回転軸３２から装置本体２４の外周側へ延出されている。また、ノズル３８の先端部には、ノズル孔３８Ａが形成されており、このノズル孔３８Ａから装置本体２４の外周面へ洗浄液を滴下（付与）できるように構成されている。ここで、ノズル３８は、回転軸３２が回転されると、ワイパ３６と共に装置本体２４の外周面に沿って回動する。また、ノズル３８は、後述する洗浄液循環装置２８のポンプ４０に接続されており、このポンプ４０から洗浄液が供給されるように構成されている。
洗浄液循環装置２８は、主として、受け皿４４と、フィルタ４２と、ポンプ４０とを備えている。受け皿４４は、装置本体２４の下方に配置されており、車両上方に開放された有底円筒状に形成されている。また、受け皿４４は、装置本体２４よりも大径に形成されており、装置本体２４の外周面を伝って流れ落ちた洗浄液を受けることができるように構成されている。
受け皿４４の内側には、フィルタ４２が配置されている。フィルタ４２は、略円筒状に形成されており、このフィルタ４２によって受け皿４４の中央側と外周側とが隔てられている。このため、洗浄液がフィルタ４２を通過して受け皿４４の外周側から中央側へ移動する際に、洗浄液中の異物がフィルタ４２によって補足される。
フィルタ４２よりも受け皿４４の中央側には、ヒータ４６が配置されている。ヒータ４６は、フィルタ４２に沿って複数配置されており、それぞれのヒータ４６の上端部が装置本体２４の下面に当接されている。ここで、ヒータ４６は、通電されることで加熱するように構成されており、ヒータ４６が加熱することで、受け皿４４に溜められた洗浄液や装置本体２４が加熱される。
ヒータ４６よりも受け皿４４の中央側には、ポンプ４０が配置されている。また、ポンプ４０には、装置本体２４の中央部を上下方向に延在された洗浄液供給路４８が連結されている。ここで、洗浄液供給路４８の上端部は、ノズル３８と連通されている。このため、ポンプ４０を作動させると、受け皿４４に溜められた洗浄液が汲み上げられ、洗浄液供給路４８を介してノズル３８へ洗浄液を供給できるように構成されている。
（作用及び効果）
次に、本実施形態に係る周辺情報検出装置１０を備えた車両１２の作用及び効果について説明する。本実施形態では、図１に示されるように、車両１２に周辺情報検出装置１０が設けられている。そして、この周辺情報検出装置１０のセンサ３０が検出した周辺情報に基づいて車両１２を走行させることができる。具体的には、図２に示されるように、本実施形態では、装置本体２４の車両前方側、車両後方側、車両右側及び車両左側にそれぞれセンサ３０が搭載されている。そして、センサ３０にはそれぞれ検出部３０Ａが設けられている。このため、例えば、検出部３０Ａが電磁波の発信部及び受信部である場合、検出部（発信部）３０Ａから電磁波が発信され、この電磁波が装置本体２４を透過して周辺の障害物に当たって跳ね返され、検出部（受信部）３０Ａへ戻ってくる。そして、この戻ってきた電磁波を受信することで、障害物までの距離などを検出することができる。
ところで、周辺情報検出装置１０は、車両外側に設けられて風雨に曝されているため、装置本体２４に異物が付着するなどして汚れることがある。そして、装置本体２４におけるセンサ３０の検出部３０Ａと対向する部位に異物が付着した場合、センサ３０の検出精度が低下することがある。ここで、本実施形態では、図４に示されるように、モータ３４を駆動させて回転軸３２を回転させることにより、ワイパ３６が回動されて装置本体２４の外周面の異物を払拭することができる。これにより、センサ３０による周辺情報の検出率が低下するのを抑制することができる。この結果、センサ３０の検出精度を良好に維持することができる。また、センサ３０の検出精度が良好に維持されることにより、車両１２の走行性が良好に維持され、天候などの周囲の環境によらずに自動運転を行うことができる。
また、本実施形態では、装置本体２４の外周面に沿ってワイパ３６を回動させることで、異物を連続的に払拭している。このため、１つのワイパ３６で装置本体２４の外周面の全面に付着した異物を払拭することができる。これにより、複数のセンサ３０を搭載している場合であっても、この複数のセンサ３０の検出部３０Ａの検出精度を良好に維持することができる。
さらに、本実施形態では、ノズル３８から装置本体２４へ洗浄液を付与している。これにより、洗浄液を付与せずにワイパ３６のみで異物を払拭する場合と比較して、効果的に異物や汚れを除去することができる。
また、本実施形態では、図３に示されるように、ワイパブレード３６Ｂが湾曲されている。このため、ワイパブレード３６Ｂが装置本体２４に対して回動している状態では、装置本体２４の外周面に付与された洗浄液がワイパブレード３６Ｂと接触して下方へ押し出される。これにより、装置本体２４の外周面の全面に洗浄液を付与することができる。また、効果的に洗浄液を受け皿４４まで案内することができる。
さらに、本実施形態では、図４に示されるように、洗浄液循環装置２８を備えている。これにより、装置本体２４の外周面を伝って受け皿４４に溜められた洗浄液をポンプ４０でノズル３８まで汲み上げて再度ノズル３８のノズル孔３８Ａから装置本体２４へ付与することができる。すなわち、洗浄液を循環させることができるため、洗浄液の消費量を削減することができる。また、この際、受け皿４４に溜められた洗浄液は、フィルタ４２を通過して異物が取り除かれるので、装置本体２４の外周面に異物が再付着するのを抑制することができる。
さらに、本実施形態では、洗浄液及び装置本体２４を加熱するヒータ４６が設けられている。これにより、例えば寒冷地においても周辺情報検出装置１０を良好に機能させることができる。具体的には、洗浄液を加熱することにより、洗浄液が凍結するのを抑制することができる。また、加熱された洗浄液を装置本体２４の外周面に付与しつつ、装置本体２４を加熱することで、装置本体２４の外周面に付着した氷の膜などを溶かすことができ、センサ３０の検出精度を良好に維持することができる。このようにして、寒冷地においても周辺情報検出装置１０を良好に機能させることができる。
なお、ヒータ４６を常時作動させなくてもよく、必要に応じて作動させてもよい。また、外気温度が予め設定した温度（例えば０度）よりも低くなった場合にヒータ４６を作動させるように制御してもよい。このようにすれば、周辺情報検出装置１０に要する電力を低減することができる。
＜第２実施形態＞
次に、図５を参照して本発明の第２実施形態に係る周辺情報検出装置について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
図５に示されるように、本実施形態に係る周辺情報検出装置５０は、受け皿４４に供給流路５４を介して洗浄液タンク５２が接続されている。洗浄液タンク５２には、洗浄液が貯留されており、この洗浄液タンク５２には供給流路５４の一端部が接続されている。そして、供給流路５４の他端部は、受け皿４４に接続されている。
また、受け皿４４の内側には、図示しない液位センサが配置されており、この液位センサによって受け皿４４に溜められた洗浄液の液位を検出できるように構成されている。そして、受け皿４４に溜められた洗浄液の液位が予め設定した液位よりも下がった場合、洗浄液タンク５２から供給流路５４を介して受け皿４４へ洗浄液が補給される。
（作用及び効果）
次に、本実施形態に係る周辺情報検出装置の作用及び効果について説明する。本実施形態の周辺情報検出装置５０では、洗浄液タンク５２から受け皿４４へ洗浄液を補給することにより、第１実施形態よりも長時間に亘って周辺情報検出装置５０を機能させることができ、自動運転距離を延ばすことができる。その他の作用については第１実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、受け皿４４に溜められた洗浄液の液位を検出して洗浄液タンク５２から受け皿４４へ洗浄液を補給する構成としたが、本発明はこれに限定しない。例えば、洗浄液タンク５２から受け皿４４へ連続して洗浄液を補給する構成としてもよい。また、一定の時間経過毎に一定量の洗浄液を補給する構成としてもよい。
以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について説明したが、本発明は、上記の構成に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記の構成以外にも種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、受け皿４４が車両上方側に開放された形状とされているが、本発明はこれに限定せず、受け皿４４の形状を変更してもよい。この一例として、雨などが受け皿４４に入らないように受け皿４４の上部を覆ってもよい。この場合、装置本体２４の外周面と受け皿４４との間に僅かに隙間を設けることで、雨の浸入を抑制しつつ、洗浄液を受け皿４４に溜めることができる。
また、上記実施形態では、一対のワイパ３６と一対のノズル３８とを備えていたが、ワイパ３６及びノズル３８の数は特に限定しない。例えば、１つのワイパ３６と１つのノズル３８とを備えた構成としてもよい。
さらに、上記実施形態では、ワイパ３６と共にノズル３８を回動させる構成としたが、これに限らず、ワイパ３６のみを回動させる構成としてもよい。この場合、ノズル３８から装置本体２４の所定の部位へ洗浄液が付与されることとなるが、ワイパ３６を回動させて装置本体２４の外周面の全面に洗浄液を付与することができる。
また、上記実施形態では、ヒータ４６によって装置本体２４及び洗浄液を加熱できる構成としたが、本発明はこれに限定しない。例えば、洗浄液のみを加熱するヒータを用いてもよい。この場合、加熱された洗浄液を装置本体２４に付与することで、装置本体２４の外周面を温めることができる。また、寒冷地で使用しない場合などでは、ヒータ４６を備えていない構成としてもよい。
さらに、上記実施形態では、車両前方側、車両後方側、車両右側及び車両左側にそれぞれセンサ３０を配置したが、本発明はこれに限定しない。例えば、３つ以下のセンサ３０を備えた構造としてもよい。また、センサ３０を固定せずに、回動させながら周辺情報を検出させる構造としてもよい。
１０ 周辺情報検出装置
１２ 自動運転車両
１３ コントローラ（制御部）
２４ 装置本体
２６ 払拭機構
３０ センサ
３０Ａ 検出部
３２ 回転軸
３６ ワイパ
３８ ノズル
４０ ポンプ
４４ 受け皿
５０ 周辺情報検出装置

Claims (4)

  1. 周辺情報を検出する検出部を備えたセンサが搭載された装置本体と、
    前記装置本体における前記検出部と対向する部位に付着した異物を払拭する払拭機構と、
    を有する周辺情報検出装置。
  2. 前記払拭機構は、前記装置本体に対して回転可能に設けられた回転軸と、前記回転軸に取り付けられて前記装置本体における前記検出部と対向する部位の表面に当接されると共に、前記回転軸の回転に伴い前記装置本体に沿って回動するワイパと、前記装置本体の表面に洗浄液を付与するノズルとを備えている請求項１に記載の周辺情報検出装置。
  3. 前記ノズルから前記装置本体へ付与された洗浄液を受ける受け皿と、前記受け皿に溜められた前記洗浄液を汲み上げて前記ノズルへ供給するポンプとを備えている請求項２に記載の周辺情報検出装置。
  4. 請求項１〜３の何れか１項に記載された周辺情報検出装置と、
    前記周辺情報検出装置によって検出された周辺情報に基づいて車両の走行を制御する制御部と、
    を有する自動運転車両。
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