JP2016503503A - 周辺センサの傾斜補償を有する装置および車両 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両（１，１９，２３）用、特に自動車用の装置（３）であって、少なくとも１つの周辺領域（１１〜１６）を非接触で検出する少なくとも１つの周辺センサ（５〜１０）を有する周辺センサ装置（４）と、検出すべき周辺領域（１１〜１６）を調節する手段と、検出すべき周辺領域（１１〜１６）を決定する装置とを備えた、車両用の装置に関する。本発明の構成では、前記検出すべき周辺領域（１１〜１６）を決定する装置が、車両用の路面（２）に対する車両（１）の傾斜を検出する姿勢センサ（１７）を有し、前記検出すべき周辺領域（１１〜１６）を調節する手段が、検出すべき周辺領域（１１〜１６）を、車両（１）の傾斜に応じて調節する。

Description

本発明は、車両用、特に自動車用の装置であって、少なくとも１つの周辺領域を非接触で検出する少なくとも１つの周辺センサを有する周辺センサ装置と、検出すべき周辺領域を調節する手段と、検出すべき周辺領域を決定する装置とを備えた車両用の装置に関する。

さらに本発明は、相応する装置を備えた車両（ビークル）、特に自動車に関する。

背景技術
冒頭で述べた形式の装置および車両は、公知先行技術に基づき知られている。すなわち、たとえば独国特許出願公開第１０２００５０２４０５２号明細書には、複数の周辺センサを有する周辺センサ装置を備えた装置が開示されている。これらの周辺センサは、左右に相並んで位置する複数の周辺領域を検出するために、自動車のバンパに相並んで配置されている。この場合、自動車の操舵角に応じて、検出すべき周辺領域が決定される。したがって、検出すべき周辺領域を決定するためには、前記装置が、自動車の操舵角を検出する装置を有する。これにより、カーブ走行時、つまりコーナリング時に、周辺センサ装置がカーブの方向に向けられることが達成される。

発明の開示
請求項１の特徴部に記載の特徴を有する本発明による装置には、次のような利点がある。すなわち、検出される周辺領域の調整が、車両の操舵角とは無関係に行われる。これにより、周辺領域は、車両がカーブ走行もしくはコーナリング走行していない場合でも調整される。これによって、前記装置は、カーブ走行路とは関連していない周辺領域用にも、好都合に使用され得る。すなわち、特に車両の長手方向側もしくは長辺側における周辺領域を、車両の側方傾斜に応じて調整させることができる。このことは、特にシングルトラックビークル、すなわち二輪車両のように前輪と後輪とが相前後して１つのトラック（轍）を描きながら走行する車両において有利である。また、前記装置は、たとえば車両が位置している走行路面に対して所定のボディ区分の傾斜を変えることのできる、バリアブルなボディもしくは可変のボディを有する車両においても有利に設置可能である。本発明による装置は、検出すべき周辺領域を決定する装置が、車両用の路面に対する車両の傾斜を検出する姿勢センサを有し、検出すべき周辺領域を調節する手段が、検出すべき周辺領域を、車両の傾斜に応じて調節することを特徴としている。姿勢センサによって、車両の傾斜を簡単に検出することができるので、検出すべき周辺領域を調節する手段は容易に、検出すべき周辺領域を、車両の傾斜に適合させて決定することができる。

本発明の有利な改良形では、前記検出すべき周辺領域を調節する手段が、車両の傾斜に応じて前記少なくとも１つの周辺センサを旋回させるアクチュエータ装置を有する。このためには、周辺センサが、前記アクチュエータ装置によって操作可能である、相応する保持部に支持されていることが合目的的である。アクチュエータ装置は、少なくとも１つのアクチュエータ、好ましくは複数のアクチュエータを有し、このアクチュエータは、たとえば電磁式、電気モータ式、ハイドロリック式、機械式および／またはニューマチック式に作動するアクチュエータとして構成されている。センサを旋回させることによって、周辺センサにより検出される周辺領域を簡単に変えることができるか、もしくは車両の傾斜に適合させることができる。好ましくは、前記検出すべき周辺領域を調節する手段が、あたかも車両が路面に対して傾けられていないが如く周辺部を検出するように周辺領域を調節するようになっている。したがって、周辺センサ装置は、該周辺センサ装置が好適には常に路面に対してほぼ平行に周辺を検出するように構成されている。

本発明の別の有利な改良形では、周辺センサ装置が、上下に位置する周辺領域を検出するように配置された、少なくとも２つの周辺センサ、好ましくは３つの周辺センサを有する。複数の周辺センサを設けることにより、１つの周辺センサを旋回させる必要性がなくなる。すなわち、複数の周辺センサは、たとえば車両の側方で上下に位置する複数の周辺領域を検出するように一方の車両長手方向側もしくは車両長辺側に配置されている。特に、上下に位置する複数の周辺領域は、これらの周辺領域が、互いに接して位置する複数のセグメントを形成するように、または部分的に重なり合った複数のセグメントを形成するように規定の角度を成して上下に位置している。側方への車両の傾斜に応じて、これらの周辺センサのうちの１つが、前記手段によって各周辺領域を検出するために作動させられる。周辺センサはこの場合、合目的的に互いに対して斜めに方向付けられている。

本発明の択一的な別の実施態様では、周辺センサ装置が、左右に相並んで位置する周辺領域を検出するように配置された、少なくとも２つの周辺センサ、好ましくは３つの周辺センサを有する。これらの周辺センサは相応して、左右に相並んで位置する周辺領域もしくは互いに接する周辺領域を検出するように配置されている。この場合、これらの周辺領域は部分的に互いにオーバラップしているか、またはオーバラップなしに互いに接しているか、または互いに間隔を保って配置されていてよい。周辺センサは同じく好適には互いに対して斜めに方向付けられており、これによって周辺のセグメント状の周辺領域が検出される。

好ましくは、前記検出すべき周辺領域を調節する手段が、車両の傾斜に応じて前記周辺センサのうちの１つまたは複数の周辺センサを作動させる制御装置を有する。この制御装置は、所望の周辺領域を検出する周辺センサを作動させるか、またはアクチュエータ装置を相応して制御する。好適には、制御装置は複数のセンサを同時に制御する。好ましくは、制御装置は複数の周辺センサを、周辺センサの制御に応じて可変となる１つの周辺領域をこれらの周辺センサが一緒になって検出するように制御する。すなわち、いわゆるビームフォーミングによって、特にレーダアンテナアレイの位相シフトによって、周辺センサ装置の放射角度または複数の周辺センサを有する周辺センサグループの放射角度を変えることができる。１つまたは複数の周辺センサが設けられていると、周辺センサはビームフォーミングに対して択一的な別の手段では、好適には個々にまたは一緒に旋回させられる。エネルギ需要を最適化するために、制御装置は好適には傾斜角に応じて、周辺センサ装置または周辺センサグループの周辺センサをその都度１つだけ制御する。

本発明のさらに別の有利な改良形では、前記少なくとも１つの周辺センサが、レーダセンサ、ライダ（Lidar）センサ、超音波センサまたはカメラセンサとして構成されているか、あるいはまた「タイム・オブ・フライト・センサ（Time-of-flight-Sensor）」として構成されている。個々のセンサタイプは原理的には公知であるので、この個所での詳しい説明は省略する。前記有利な装置と関連して、これらのセンサタイプは頑健な周辺検出を可能にする。

本発明のさらに別の有利な改良形では、姿勢センサが、慣性センサ、ジャイロセンサおよび／または光学式のセンサ、特にカメラセンサとして構成されている。車両の傾斜の検出、特に走行路面に対する車両の特定の傾斜角の検出は、慣性センサまたはジャイロを用いて良好に測定され得る。特に走行路面が水平方向に向けられておらず、たとえば坂道を成している場合には、姿勢センサが光学式のセンサとして構成されていることにより、姿勢検出が容易となる。光学式のセンサ、特にカメラセンサを用いて、水平線を光学的に検出し、このことから車両の姿勢を求めることができる。特に好適には、姿勢センサが、上で挙げたセンサの組合せを有する。この場合、特にカメラセンサと慣性センサまたはジャイロセンサとの組合せが有利である。

請求項８に記載の特徴を有する本発明による車両は、上で説明した装置の点ですぐれている。本発明による車両は、頑健でかつ故障なしの周辺検出が保証されるという利点を有する。

本発明の有利な改良形では、当該車両が、シングルトラックビークル（前輪と後輪とが相前後して１つのトラックを描きながら走行する車両）、チルティングビークル（コーナリング時に傾く車両）または、可変のホイールベースを有する、可変のボディを備えた車両として構成されている。

当該車両は好ましくは、少なくとも１つの車両側に、すなわち少なくとも一方の車両長手方向側もしくは車両長辺側および／または車両フロントおよび／または車両後側に、前記周辺センサ装置を有する。周辺センサ装置は、複数の車両側において、特に各周辺センサグループによって設けられていると有利である。この場合、各周辺センサグループは、それぞれ専用の制御装置によって作動させられるか、または全ての周辺センサグループに接続されている１つのグローバルな制御装置によって作動させられる。

以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。

周辺検出のための有利な装置を備えたシングルトラックビークルを示す概略図である。 図１に示したシングルトラックビークルを、側方へ傾けられた状態で示す概略図である。 側方へ傾けられた状態のシングルトラックビークルを、前記装置の周辺領域が調整された状態で示す概略図である。 前記装置を備えたチルティングビークルを、傾けられた状態で示す概略図である。 前記装置を備えた、可変のボディを有する車両を初期状態で示す側面図である。 前記装置を備えた、可変のボディを有する車両を最終状態、つまりホイールベースが最小限にまで短くされた状態で示す側面図である。

図１には、車両が示されている。この車両はシングルトラックビークル１、すなわち二輪車両のように前輪と後輪とが相前後して１つのトラック（轍）を描きながら走行する車両、もしくはモータサイクル（自動二輪車）として形成されている。この場合、シングルトラックビークル１は、バランス位置にあり、つまりシングルトラックビークル１が、走行可能な路面２に直立している位置にある。このモータサイクルは、特にシングルトラックビークル１の安全装置の一部である装置３を有する。この装置３は、モータサイクルの周辺を非接触で検出する周辺センサ装置４を有する。周辺センサ装置４は６つの周辺センサ５，６，７，８，９，１０を有し、これらの周辺センサ５〜１０はモータサイクルの両車両長手方向側もしくは両車両長辺側に配置されている。この場合、周辺センサ５，６，７は一方の車両長辺側に配置されており、周辺センサ８，９，１０は反対の側の他方の車両長辺側に配置されている。周辺センサ５〜１０はレーダセンサ、ライダ（LIDAR）センサ、超音波センサとして、または光学式のセンサとしても構成されていてよい。それぞれ片側の車両長辺側に配置された周辺センサ５，６，７もしくは８，９，１０は、それぞれ１つの周辺センサグループを形成している。

各周辺センサグループの周辺センサ５，６，７もしくは８，９，１０は、互いに対して斜めに方向付けられており、この場合、周辺センサの主軸線は互いに対して約４５°の角度を成して配置されているので、周辺センサ５，６，７もしくは８，９，１０によってそれぞれ検出される周辺領域１１，１２，１３もしくは１４，１５，１６は上下に位置している。この場合、隣接し合った周辺領域は互いにオーバラップしているか、互いに対して間隔を保って配置されているか、または直接に互いに接するように方向付けられていてよい。本実施形態では、周辺領域１１，１２，１３もしくは１４，１５，１６が互いに接している。周辺センサ５〜１０はこの場合、それぞれ検出された周辺領域１１〜１６がほぼ円セグメント状に形成されるように構成されている。

さらに、前記装置３は姿勢センサ１７を有する。姿勢センサ１７は、走行可能な路面２に対するシングルトラックビークル１の姿勢を検出する。この場合、姿勢センサ１７は走行可能な路面２に対するシングルトラックビークル１の傾斜角αを測定する。図１に示した実施形態では、傾斜角αが、シングルトラックビークル１のバランスされた位置に基づき、９０°（α＝９０°）である。このためには、姿勢センサが慣性センサ、ジャイロセンサ、または光学式のカメラセンサとして構成されている。さらに、前記装置３は制御装置１８を有する。この制御装置１８は姿勢センサ１７と周辺センサ５〜１０とに作用接続されている。

前記装置３は、シングルトラックビークル１の運転者の安全性を高めるために、特に走行支援手段、たとえば警告シグナルの表示、または安全手段、たとえばブレーキング過程を、非常時に自動的に導入し得るようにするために働く。

このためには、姿勢センサ１７が、モータサイクルの姿勢もしくは走行可能な路面２の位置を常時検出する。この場合、制御装置１８は、検出された傾斜角αに応じて周辺センサ５〜１０を制御する。本実施形態では、図１に示した実施事例において、周辺センサ６および周辺センサ９が作動させられていて、この場合には路面２に対してほぼ平行に向けられている周辺領域１２および周辺領域１５を検出するように設定されている。

たとえば図２に図示されているように、たとえばカーブを通過するので、シングルトラックビークル１が片側へ傾くと、相応して周辺センサ６および周辺センサ９も傾く。その結果、周辺領域１２および周辺領域１５は、走行可能な路面２に対してもはや平行に向けられておらず、路面２に対して傾けられている。特に周辺センサ６は、大部分が路面２を捉えており、このことは外乱値を招く。本来であれば無視して通過できるはずの対象物が信号に取り込まれてしまう。

有利には、制御装置１８が周辺センサ装置４を制御し、この場合、図２に示したように、予め設定可能な傾斜角αが下回られると、周辺センサ５および周辺センサ１０が作動させられ、周辺センサ６および周辺センサ９は作動停止される。その場合、これにより検出される周辺領域１１および周辺領域１６は、図３に示したように、再び路面２に対してほぼ平行に位置する。傾斜角αはこの場合には、９０°よりも小さい。それにもかかわらず、前記装置３は、モータサイクルの周辺が確実に検出されることを保証する。モータサイクルが、逆向きの方向で傾けられて、傾斜角αが９０°よりも大きくなった場合には、今度は周辺センサ７および周辺センサ８だけが作動させられ、ひいては周辺領域１３および周辺領域１４が検出されるように制御装置１８が周辺センサ装置４を好適に制御する。したがって、制御装置１８は、検出される周辺領域を調節する手段を成しており、それに対して、姿勢センサは、検出すべき周辺領域を決定する装置を形成している。このため、シングルトラックビークル１の傾斜に応じて、シングルトラックビークル１の両側で最適な周辺領域が常時検出される。

個々の周辺センサ５〜１０の間での切換に対して択一的な別の構成として、ビームフォーミングによって周辺センサグループの放射特性を個別にシングルトラックビークル１の傾斜角に適合させることも考えられる。このためには、各周辺センサグループの位相シフトが実施され、そして間隔に関連した信号遅延により、各周辺センサグループの所望の放射角度が調節される。

また、シングルトラックビークル１の長辺側１つ当たり複数の周辺センサを設ける代わりに、旋回可能に支持されている周辺センサをそれぞれ１つだけ、たとえば周辺センサ６，９だけを設けることも考えられる。その場合、相応するアクチュエータ装置によって、周辺センサ６と周辺センサ９とを旋回させ、これによりその都度検出される周辺領域１２，１５を、シングルトラックビークル１の傾斜に適合させることができる。

図４には、別の実施形態が示されている。この実施態様では、車両が、チルティングビークル（コーナリング時に傾く車両）１９として形成されている。この場合には、車両はツートラックビークル、すなわち前輪と後輪とが２つのトラック（轍）を描きながら走行する車両として形成されている。この場合、乗り心地を向上させる目的で、コーナリング時に車両をカーブ内側へ倒し込むか、もしくはチルト（傾倒）させるために、車両の一方の側に設けられたホイールの高さレベルを、車両の他方の側に設けられたホイールに対して変えることができる。チルティングビークル１９は、やはり前記装置３を有し、この場合、本実施形態では、チルティングビークル１９のフロントもしくは前側に１つの周辺センサグループが設けられている。この周辺センサグループはこの場合、左右に相並んで配置されている３つの周辺センサ２０，２１，２２を有する。制御装置１８が姿勢センサ１７によって、走行可能な路面２に対してチルティングビークル１９が傾けられていることを検出すると、この制御装置１８はビームフォーミングによって周辺センサ２０，２１，２２を制御し、この場合、周辺センサ２０，２１，２２により検出される周辺領域は、図４に破線状の曲線により示されているように、走行可能な路面２に対して平行に位置するように変位される。これにより、周辺センサ２０，２１，２２により検出された周辺領域が、路面２によって制限されてしまうこと、もしくは周辺センサ２０，２１，２２が路面２を検出し、かつ場合によっては誤って障害物として評価してしまうことが回避される。

図５Ａおよび図５Ｂには、前記装置３のさらに別の実施形態が示されている。本実施形態では、前記装置３が、可変のボディ２４を有する車両２３の構成要素として形成されている。可変のボディ２４は、ホイールベースの変更を可能にする。このためには、ボディ２４の一部２５が、別の部分２６に対して傾けられる。図５Ａには、車両２３が初期状態で、図５Ｂには、車両２３が最終状態、つまりホイールベースが最小限にまで短くされた状態で、それぞれ簡略化された側面図で図示されている。

前記装置３はこの場合には、やはり１つの周辺センサグループを有する。この周辺センサグループは、車両２３のフロント側に配置されていて、少なくとも２つの周辺センサ２７，２８を有する。図５Ａに示した初期状態では、第１の周辺領域２９を検出する周辺センサ２７が作動されている。第１の周辺領域２９の主軸線は路面２に対して平行に向けられている。

周辺センサ２８は、車両２３が最終状態にある場合に、この周辺センサ２８によって検出される周辺領域３０の主軸線が路面２に対して平行に向けられるように方向付けられているか、もしくはボディ部分２５に配置されている。したがって、ボディ２４が、相応して初期状態から最終状態へ移動させられると、制御装置１８は両周辺センサ２７，２８の間で切換を行うので、最終状態では周辺センサ２８が作動されていて、初期状態では周辺センサ２７が作動されている。ボディ部分２５の傾斜は、やはり姿勢センサ１７によって検出され得る。

したがって、全体的には、前記装置３は周辺検出領域の最適な設定およびエネルギ節約を保証する。なぜならば、好適には、その都度重要となる周辺センサしか制御/作動されないからである。上で説明したように周辺センサの間での切換により、道路表面もしくは路面２自体が検出されることが阻止され、これにより外乱が阻止され、システムの頑健性が高められる。重要でない対象物はほとんど検出されないので、全体的にも、センサ信号を評価するために必要とされる計算出力が減じられるので、制御装置１８は比較的廉価にかつ単純に構成されていてよい。

Claims (10)

1. 車両（１，１９，２３）用、特に自動車用の装置（３）であって、少なくとも１つの周辺領域（１１〜１６）を非接触で検出する少なくとも１つの周辺センサ（５〜１０）を有する周辺センサ装置（４）と、検出すべき周辺領域（１１〜１６）を調節する手段と、検出すべき周辺領域（１１〜１６）を決定する装置とを備えた、車両用の装置（３）において、
   前記検出すべき周辺領域（１１〜１６）を決定する装置が、車両用の路面（２）に対する車両（１）の傾斜を検出する姿勢センサ（１７）を有し、前記検出すべき周辺領域（１１〜１６）を調節する手段が、検出すべき周辺領域（１１〜１６）を、車両（１）の傾斜に応じて調節することを特徴とする、車両用の装置。
2. 前記検出すべき周辺領域（１１〜１６）を調節する手段が、車両の傾斜に応じて前記少なくとも１つの周辺センサ（５〜１０）を旋回させるアクチュエータ装置を有する、請求項１記載の装置。
3. 前記周辺センサ装置（４）が、上下に位置する周辺領域（１１〜１３），（１４〜１６）を検出するように配置された、少なくとも２つの周辺センサ（５，６），（８〜１０）を有する、請求項１または２記載の装置。
4. 前記周辺センサ装置（４）が、左右に相並んで位置する周辺領域を検出するように配置された、少なくとも２つの周辺センサ（２０〜２２）を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 前記検出すべき周辺領域（１１〜１６）を調節する手段が、車両の傾斜に応じて前記周辺センサ（５〜１０）のうちの少なくとも１つを作動させる制御装置（１８）を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 前記少なくとも１つの周辺センサ（５〜１０）が、レーダセンサ、ライダセンサ、超音波センサまたはカメラセンサとして構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 前記姿勢センサ（１７）が、慣性センサ、ジャイロセンサまたは光学式のセンサ、特にカメラセンサとして構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載の装置（３）を備えた車両（１，１９，２３）、特に自動車。
9. 当該車両が、シングルトラックビークル（１）、チルティングビークル（１９）または可変のボディを備えた車両（２３）として構成されている、請求項８記載の車両。
10. 当該車両（１，１９，２３）が、少なくとも１つの車両側に前記周辺センサ装置（４）を有する、請求項８または９記載の車両。

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