JP7437268B2 - 移動体 - Google Patents

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Description

本発明は、自動運転車などの移動体に関し、特に、自車両周囲の外界情報を取得可能な外界情報取得装置を備える移動体に関する。
近年、ドライバの負担を軽減しながら安全で快適な車両の運行を実現するため、外界情報取得装置を搭載して自動移動に関わる外界情報を取得し、該外界情報に基づいて自動運転を行う自動運転車両が知られている。外界情報取得装置は、作動に伴って発熱するため、外界情報取得装置を構成するデバイスの温度が、使用上限温度以上の温度に上昇する虞があり、その性能に影響を及ぼすことが懸念される。従って、外界情報取得装置を適正に冷却してその性能を維持することが重要である。
例えば、特許文献1には、外界情報取得装置としてのカメラモジュールを熱伝導ブラケットを介して被取付け体に取り付けることで、熱源であるセンサ基板ユニットの熱を熱伝導ブラケットを介して外部へ放熱するようにしたカメラモジュールが開示されている。
特開2017-200087号公報
しかしながら、特許文献1に記載のカメラモジュールの冷却は、熱伝導ブラケットによる熱伝導冷却のみであり、必ずしも冷却性能が十分でない可能性が高く、改善の余地があった。
本発明は、外界情報取得装置を適切に冷却可能な移動体を提供する。
本発明は、
自動移動が可能な移動体であって、
前記自動移動に関わる外界情報を取得する外界情報取得装置と、
前記外界情報取得装置を保持し、前記移動体に固定されるブラケットと、を備え、
前記ブラケットには、前記外界情報取得装置とは異なる他の装置が固定され
前記ブラケットは、前記移動体の室内に配置され、且つ、空調装置の吹出口から吐出され、フロントウィンドウの内面に沿って上方に流れる空気の流れ方向と交差する角度で固定され、
前記外界情報取得装置は、前記ブラケットの下方に固定され、前記ブラケットよりも前記空気の流れ方向で上流側に配置される
本発明によれば、外界情報取得装置による発熱をブラケット及び他の装置に伝達することで、外界情報取得装置の放熱を促進することができ、外界情報取得装置を適切に冷却することができる。
本発明の一実施形態の自動運転車の全体構成図である。 自動運転車の前部構造を表す外観図である。 センサユニットを斜め左上方から見た斜視図である。 センサユニットを斜め左下方から見た斜視図である。 ブラケットに固定されたライダ及びバックミラーからカバー部材を取り外して示す斜視図である。 ライダの熱がブラケットを介して移動体に伝達される経路を示す断面図である。 カバー部材とフロントウィンドウとの間に形成された隙間を示す斜視図である。 図7のXIII-XIII断面である。
以下、本発明の自動移動が可能な移動体(以下、自動運転車とも言う)の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。以下の説明では、自動運転車の進行方向前方を基準に、左右方向、前後方向、上下方向を定義して説明する。図中、前方をFr、後方をRr、右側をR、左側をL、上方をU、下方をD、として示す。
先ず、本発明の自動運転車について図1及び図2を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態の自動運転車Mは、例えば、二輪や三輪、四輪等の自動車である。自動運転車Mとしては、ディーゼルエンジン・ガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関及び電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。このうち、電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動される。
自動運転車Mには、図1に示すように、自動運転車Mのボディ周囲に、複数の車外カメラ11B、レーダ13、及びライダ15(LIDAR:Light Detection and Ranging)が搭載されており、自動運転車Mの周囲に存する物体や標識を含む物標に関する外界情報を検知して自動運転する。
さらに、車室内には、複数の外界情報取得装置及び表示装置などが組み合わされて構成されるセンサユニット50(センサユニット50については、後に詳述する)、自動運転車Mの現在位置を地図上にマッピングすると共に目的地までの経路案内等を行う機能を有するナビゲーション装置20、及び自動運転車Mの操舵・加減速を含む自動運転車Mの自律走行制御等を行う機能を有する車両制御装置100が搭載されている。
これらの装置や機器は、例えばCAN(Controller Area Network)等の通信媒体を介して相互にデータ通信可能に接続して構成されている。なお、車両制御装置100は、自律走行に係る各種制御装置以外にも、各種センサやHMI(Human Machine Interface)などを含んでいても構わない。
左右のドア前部などに設けられた車外カメラ11Bは、自動運転車Mにおける右後側方・左後側方の様子を周期的に繰り返し撮像し、その画像情報は、通信媒体を介して車両制御装置100へ送られる。
レーダ13は、自動運転車Mの前方を走行する追従対象となる前走車を含む物標にレーダ波を照射する一方、物標で反射されたレーダ波を受信することにより、物標までの距離や物標の方位を含む物標の分布情報を取得する機能を有する。レーダ波としては、レーザ、マイクロ波、ミリ波、超音波などを適宜用いることができる。レーダ13は、本実施形態において、図1に示すように、フロント側に3つ、リア側に2つの合計5つ設けられている。レーダ13による物標の分布情報は、通信媒体を介して車両制御装置100へ送られる。
ライダ15は、例えば、照射光に対する散乱光の検出に要する時間を計測することにより、物標の有無、及び物標までの距離を検知する機能を有する。自動運転車Mの周囲に配置されたライダ15は、本実施形態において、図1に示すように、フロント側に2つ、センサユニット50の内部に1つ、リア側に3つの合計6つ設けられている。ライダ15による物標の分布情報は、通信媒体を介して車両制御装置100へ送られる。
ナビゲーション装置20は、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機、地図情報(ナビ地図)、ヒューマンマシンインターフェースとして機能するタッチパネル式の内部表示装置、スピーカ、マイク等を備えて構成される。ナビゲーション装置20は、GNSS受信機によって自動運転車Mの現在位置を割り出すと共に、現在位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導き出す役割を果たす。
ナビゲーション装置20により導出された経路は、車両制御装置100の目標車線決定部に提供される。ナビゲーション装置20は、車両制御装置100が手動運転モードに設定されている際に、目的地に至る経路について音声や地図表示によって案内を行う。
自動運転車Mは、図2に示すように、自動運転車Mの周囲に存する交通参加者(歩行者・自転車・オートバイ・他車両等を含む)宛に各種情報を表示する外部表示装置83を備える。外部表示装置83は、自動運転車Mにおけるフロントグリル90のうち、車幅方向に離間して設けられる右前部灯火部91A及び左前部灯火部91B、並びに、左右の前部灯火部91A、91Bの間に設けられる前部表示部93を備える。
自動運転車Mには、上記の各種機器の他に、いずれも不図示の通信装置、車両センサ、HMI(Human Machine Interface)、走行駆動力出力装置、ステアリング装置、及びブレーキ装置が搭載されており、通信媒体を介して車両制御装置100との間で相互にデータ通信する。そして、自動運転車Mが自動運転モードに設定されているとき、車外カメラ11B、レーダ13、ライダ15及び後述するセンサユニット50などにより自動移動に関わる外界情報を取得して自動運転を行う。
次に、車室内に搭載されたセンサユニット50について、図3~図8を参照して詳細に説明する。自動運転車Mには、自動運転車Mの車体周囲に搭載された、前述した車外カメラ11B、レーダ13、及びライダ15以外に、透過部であるフロントウィンドウ16の上部近傍に搭載されたセンサユニット50を備える。
図3、及び図5~図7に示すように、センサユニット50は、車幅方向で自動運転車Mの中心を含む車幅方向略中央付近に配置された、外界情報取得装置であるライダ15と、ライダ15の上方において、後述するブラケット55とフロントウィンドウ16との間の空間Sに配置された他の外界情報取得装置であるカメラ11Aと、ライダ15からフロントウィンドウ16の内面に沿って左右方向に延設されたLEDなどを備える表示装置52と、他の装置であるバックミラー60と、を有する。バックミラー60は、自動運転車Mの後方を映す後方カメラの映像を映すバックモニターであってもよく、後写鏡であってもよい。ライダ15は、バックミラー60より前方に配置されている。
センサユニット50は、図2に一点鎖線で示すサイドエアバッグの展開領域E、及びサンバイザ19(図5参照)の作動領域を除いた領域に配置されている。これにより、センサユニット50が、サイドエアバッグ及びサンバイザ19の作動の障害となることはない。
ライダ15及びバックミラー60は、図6~図8に示すように、自動運転車Mのルーフボディ21に固定されたブラケット55に取り付けられている。ブラケット55は、ルーフボディ21に対して直接又は間接的に固定される一対の前方腕部56f及び一対の後方腕部56rと、一対の後方腕部56rからフロントウィンドウ16に向かって斜め下前方に延びる傾斜部57と、傾斜部57の前下先端から略水平に屈曲することで形成され両側に一対の前方腕部56fが設けられる取付平面58と、を備える。ブラケット55は、熱伝導率が高い金属板などで形成され、後述する空調装置の吹出口17(図1参照)から吐出される空気の流れ方向と交差する角度でルーフボディ21に固定されている。言い換えると、ブラケット55は、ルーフボディ21に固定された状態において、空調装置の吹出口17(図1参照)から吐出される空気を受ける面を有している。
ブラケット55の取付平面58の下面には、上記した空気の流れ方向における上流側である前端部にライダ15が固定されている。また、取付平面58には、他の装置であるバックミラー60のステー61が斜め下後方に向けて固定されている。バックミラー60は、上記した空気の流れ方向でブラケット55よりも下流側に配置されている。なお、ライダ15については、すでに図1において説明したので、省略する。
ブラケット55とフロントウィンドウ16との間の空間Sには、カメラ11Aを含むカメラモジュールと、表示装置52を含む灯体モジュールと、が設けられる。
本実施形態のカメラ11Aは、三つの単眼カメラを並設してなる三眼カメラである。三眼カメラは、自車両前方の斜め下方に傾斜した光軸を有し、自動運転車Mの進行方向画像を撮像する機能を有する。カメラ11Aとしては、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)カメラやCCD(Charge Coupled Device)カメラ等を適宜用いることができる。
カメラ11Aは、例えば、自動運転車Mにおける進行方向前方の様子を周期的に繰り返し撮像する。カメラ11Aにより撮像された自動運転車Mの進行方向前方の画像情報は、通信媒体を介して車両制御装置100へ送られる。
表示装置52は、図7に示すように、ブラケット55の左右にフロントウィンドウ16に沿って車幅方向(左右方向)に延びるように一対配置されている。表示装置52は、ライダ15より後方に位置し、少なくとも一部がライダ15と車幅方向でオフセットするように配置される。ライダ15を、より前方(フロントウィンドウ16近く)に配置することで、ライダ15の検出精度が向上する。表示装置52は、フロントウィンドウ16の表示部16a(図3参照)に自動運転車Mの作動状態に関する内容、例えば、自動運転車Mが自動運転モードにあるときに点灯して自動運転中であることを周囲に知らせる。
図3及び図5に示すように、ライダ15、カメラ11A、及び表示装置52の前方及び下方は、カバー部材70で覆われている。カバー部材70は、ライダ15の前面を覆う前面カバー71と、ライダ15及び表示装置52の下方部分を覆う下部カバー72と、ステー61の後方部分を覆うリッドカバー73と、ブラケット55の後方腕部56r及び傾斜部57を覆うルーフカバー74と、を備える。
前面カバー71は、図3に示すように、ライダ15を露出させる開口部71aを備え、ライダ15の前面を覆う。
下部カバー72は、図4に示すように、バックミラー60のステー61が貫通するU字溝72dを有し、ライダ15の両側面、下面、及び後面の一部を覆う略直方体形状のライダカバー部72aと、ライダカバー部72aと一体に形成されてライダカバー部72aから車幅方向両側に延設されて表示装置52の下方部分を主に覆う表示装置カバー部72bとを備える。
リッドカバー73は、バックミラー60のステー61が貫通するU字溝73aを有し、ライダカバー部72aで覆われない、ステー61の周囲を覆う。また、ルーフカバー74は、ライダカバー部72aの後方に配置されてブラケット55の後方腕部56r及び傾斜部57を覆う。ルーフカバー74には、ライダカバー部72aとの接合部に隣接して空気の導出口であるスリット74aが形成されている。スリット74aは、ブラケット55の傾斜部57に形成される開口部59に対応して設けられている。
カバー部材70は、フロントウィンドウ16から前後方向で後方に離れるに従って次第に高さが小さくなる。即ち、カバー部材70は、自動運転車Mの後方に向かうに従って内部空間が次第に狭くなる形状を有している。これにより、空気をフロントウィンドウ16から離れる方向に導くことができ、スリット74aからの排気が促進される。また、スリット74aは、図2に示すように、車幅方向で自動運転車Mの中心を含むライダ15と車幅方向でオーバーラップする位置に配置され、車幅方向に並ぶ複数の座席18A、18Bの間に配置される。これにより、スリット74aから車室内に排出される空気が、座席18A、18Bに着座する乗員に向けて直接導出されることが無く、快適性が損なわれる虞がない。
図7及び図8に示すように、カバー部材70の前端部とフロントウィンドウ16との間には、不図示の空調装置の吹出口17(図1参照)から吐出されてフロントウィンドウ16の内面に沿って上方に流れる空気(図6の矢印A)を取り込むための第1導入口75と、第2導入口76とが設けられている。
第1導入口75は、車幅方向でライダ15とオーバーラップする前面カバー71とフロントウィンドウ16との間の隙間C1で形成され、第2導入口76は、車幅方向で表示装置52とオーバーラップする表示装置カバー部72bとフロントウィンドウ16との間の隙間C2より形成される。第1導入口75の隙間C1は、第2導入口76の隙間C2より大きくなっている。これにより、表示装置52より発熱量の大きいライダ15に、より多くの空気が導入されるので、ライダ15を効果的に冷却できる。
次に、センサユニット50の冷却作用について説明する。
センサユニット50の構成要素であるライダ15、カメラ11A、及び表示装置52は、作動に伴って発熱するので、冷却する必要がある。ライダ15の発熱量は、表示装置52やバックミラー60の発熱量と比較して大きく、特に、ライダ15を収容するライダカバー部72aで覆われた領域は昇温し易く、冷却を要する。
図6に示すように、ライダ15の熱は、図中矢印B1で示すように、熱伝導率の高いブラケット55を介して自動運転車Mのルーフボディ21に伝達されて冷却される。また、ブラケット55に固定され且つライダ15よりも発熱量の少ないバックミラー60を熱容量部材として利用して、ライダ15の熱を矢印B2方向にバックミラー60に伝達することで、さらにライダ15の冷却を促進できる。
また、ブラケット55は、吹出口17から吐出される空気流の中に配置されているので、ブラケット55自体からの放熱も促進される。これにより、ライダ15が適切に冷却されて自動運転車Mの自動移動をより安定して続けることができる。なお、バックミラー60にヒートシンクを配置すれば、さらに放熱が促進される。
より具体的に説明すると、吹出口17から吐出される空気は、図6で矢印Aに示すように、フロントウィンドウ16の内面に沿って上方に流れる。吹出口17から吐出される空気の一部は、図4の矢印A1で示すように、第1導入口75である前面カバー71とフロントウィンドウ16との間の隙間C1からカバー部材70内に流入する。そして、主にライダ15及びブラケット55を冷却した後、図4に矢印Fで示すように、ルーフカバー74のスリット74aから車室内に排気される。スリット74aが、車幅方向でライダ15とオーバーラップする部分に設けられるので、第1導入口75とスリット74aとの間にライダ15が配置されることとなり、ライダ15の冷却をより促進させることができる。
また、ライダ15はブラケット55よりも空気の流れ方向で上流側に配置されるため、ライダ15自体を先に冷却し、ライダ15からブラケット55に伝わる熱量を減らすことができる。さらに、バックミラー60は、空気の流れ方向でブラケット55よりも下流側に配置されるので、ブラケット55を介してバックミラー60に伝達する熱量を減らすことができる。
また、吹出口17から吐出されてフロントウィンドウ16の内面に沿って上方に流れる空気の一部は、図4の矢印A2で示すように、第2導入口76である表示装置カバー部72bとフロントウィンドウ16との間の隙間C2からカバー部材70内に流入する。そして、主に表示装置52を冷却した後、ルーフカバー74のスリット74aから車室内に排気される。
このとき、第1導入口75の隙間C1は、第2導入口76の隙間C2より大きく設定されているので、より多くの空気を第1導入口75から流入させることができ、発熱量の大きなライダ15を効果的に冷却する。これにより、自動運転車Mの自動運転をより安定して続けることができる。また、ブラケット55の上方には、カメラ11Aが配置されるので、第1導入口75の隙間C1からカバー部材70内に流入した空気はカメラ11Aも冷却することができる。なお、カメラ11Aは、ライダ15の上方であって、フロントウィンドウ16の内面に沿って上方に流れる空気の下流側に位置するので、カメラ11Aの熱によるライダ15への影響を抑えることができる。
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
例えば、ライダ15の前面カバー71にスリットを設け、第1導入口75からの空気流に加えて、スリットからの取り込まれる空気によって、ライダ15を冷却してもよい。
また、上記実施形態では、ブラケット55に固定される他の装置としてバックミラー60を例示したが、バックミラー60に限らず、ドライブレコーダーなどの他の車載機器であってもよい。
また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 自動移動が可能な移動体(自動運転車M)であって、
前記自動移動に関わる外界情報を取得する外界情報取得装置(ライダ15)と、
前記外界情報取得装置を保持し、前記移動体に固定されるブラケット(ブラケット55)と、を備え、
前記ブラケットには、前記外界情報取得装置とは異なる他の装置(バックミラー60)が固定される、移動体。
(1)によれば、外界情報取得装置による発熱をブラケット及び他の装置に伝達させることで、外界情報取得装置の放熱を促進することができ、外界情報取得装置を適切に冷却することができる。
また、ブラケットは移動体に固定されるため、移動体も使って放熱を促進することができ、外界情報取得装置をより適切に冷却することができる。
(2) (1)に記載の移動体であって、
前記ブラケットは、前記移動体の室内に配置され、且つ、空調装置の吹出口(吹出口17)から吐出される空気の流れ方向と交差する角度で固定される、移動体。
(2)によれば、外界情報取得装置を固定するブラケットは、空調装置の吹出し口から吐出される空気の流れ方向と交差する角度で配置されるため、空調装置から吐出される空気によってブラケットの放熱を促進することができる。
(3) (2)に記載の移動体であって、
前記外界情報取得装置は、前記ブラケットよりも前記空気の流れ方向で上流側に配置される、移動体。
(3)によれば、外界情報取得装置はブラケットよりも空気の流れ方向で上流側に配置されるため、外界情報取得装置自体を先に冷却し、外界情報取得装置からブラケットに伝わる熱量を減らすことができる。
(4) (3)に記載の移動体であって、
前記他の装置は、前記空気の流れ方向で前記ブラケットよりも下流側に配置される、移動体。
(4)によれば、他の装置は、空気の流れ方向でブラケットよりも下流側に配置されるので、他の装置に伝達する熱量を減らすことができる。
(5) (1)から(4)のいずれかに記載の移動体であって、
前記他の装置の発熱量は、前記外界情報取得装置の発熱量よりも少ない、移動体。
(5)によれば、他の装置の発熱量は外界情報取得装置の発熱量よりも少ないので、外界情報取得装置の放熱を促進することができる。
(6) (1)~(5)のいずれかに記載の移動体であって、
前記外界情報取得装置は、前記ブラケットの下方に固定され、
前記ブラケットの上方には、他の外界情報取得装置(カメラ11A)が配置されている、移動体。
(6)によれば、ブラケットの上方には、他の外界情報取得装置が配置されるので、他の外界情報取得装置の熱による外界情報取得装置への影響を抑えることができる。
(7) (6)に記載の移動体であって、
前記ブラケットは、前記移動体の室内に配置され、
前記他の外界情報取得装置は、前記ブラケットとフロントウィンドウ(フロントウィンドウ16)との間に形成された空間(空間S)に配置されている、移動体。
(7)によれば、他の外界情報取得装置は、フロントウィンドウの湾曲を利用してブラケットとフロントウィンドウとの間に形成された空間に配置されるので、レイアウト性がよい。
(8) (7)に記載の移動体であって、
前記他の装置よりも前方に前記外界情報取得装置が配置されている、移動体。
(8)によれば、他の装置よりも前方に外界情報取得装置を配置することで、精度よく外界情報を取得することができる。
11A カメラ(他の外界情報取得装置)
15 ライダ(外界情報取得装置)
16 フロントウィンドウ
17 空調装置の吹出口
55 ブラケット
60 バックミラー(他の装置)
M 自動運転車(移動体)
S ブラケットとフロントウィンドウとの間に形成された空間

Claims (6)

  1. 自動移動が可能な移動体であって、
    前記自動移動に関わる外界情報を取得する外界情報取得装置と、
    前記外界情報取得装置を保持し、前記移動体に固定されるブラケットと、を備え、
    前記ブラケットには、前記外界情報取得装置とは異なる他の装置が固定され
    前記ブラケットは、前記移動体の室内に配置され、且つ、空調装置の吹出口から吐出され、フロントウィンドウの内面に沿って上方に流れる空気の流れ方向と交差する角度で固定され、
    前記外界情報取得装置は、前記ブラケットの下方に固定され、前記ブラケットよりも前記空気の流れ方向で上流側に配置される、移動体。
  2. 請求項に記載の移動体であって、
    前記他の装置は、前記空気の流れ方向で前記ブラケットよりも下流側に配置される、移動体。
  3. 請求項1又は2に記載の移動体であって、
    前記他の装置の発熱量は、前記外界情報取得装置の発熱量よりも少ない、移動体。
  4. 請求項1~のいずれか一項に記載の移動体であって
    記ブラケットの上方には、他の外界情報取得装置が配置されている、移動体。
  5. 請求項に記載の移動体であって
    記他の外界情報取得装置は、前記ブラケットと前記フロントウィンドウとの間に形成された空間に配置されている、移動体。
  6. 請求項に記載の移動体であって、
    前記他の装置よりも前方に前記外界情報取得装置が配置されている、移動体。
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