JP7205389B2

JP7205389B2 - 車載センサ洗浄装置

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Publication number: JP7205389B2
Application number: JP2019103681A
Authority: JP
Inventors: 栄二伊奈; 幸弘松下
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-06-03
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2039-06-03
Also published as: JP2020196341A

Description

本発明は、車載センサ洗浄装置に関するものである。

従来、車両の運転支援装置としての車載センサのセンシング面を洗浄する車載センサ洗浄装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の車載センサ洗浄装置は、空気や液体をセンシング面に供給することで、センシング面に付着した雨滴や泥などの異物をセンシング面の領域外に流す流体供給部を備えている。また、特許文献２の車載センサ洗浄装置は、車載センサのセンシング面の凍結を抑制すべくセンシング面を加熱する加熱部を備えている。

特開２０１９－４３２７０号公報特開２０１５－５０６４５９号公報

上記の流体供給部と加熱部を両方備えた車載センサ洗浄装置において、流体供給部と加熱部が共に駆動される状態では、車載センサ洗浄装置の消費電力が大きくなり、その結果、車載バッテリにかかる負荷が大きくなる問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、加熱部と流体供給部を含めた車載センサ洗浄装置の消費電力を抑制できる車載センサ洗浄装置を提供することにある。

上記課題を解決する車載センサ洗浄装置は、車載センサ（１１）のセンシング面（１２）に流体を供給する電動の流体供給部（２０）と、電力が供給されることで前記センシング面を加熱する加熱部（３０）と、前記流体供給部の駆動及び前記加熱部の駆動を制御する制御部（４０）と、を備え、前記流体は、空気、液体、又は空気と液体の混合流体であり、前記制御部は、前記流体供給部が駆動されていない状況下における前記加熱部の駆動時には、前記加熱部に供給する供給電圧を通常値（Ｖａ）とし、前記流体供給部が駆動されているときには、前記加熱部を駆動停止状態とする、または、前記供給電圧を前記通常値よりも低い値（Ｖｂ）として前記加熱部を駆動する。

上記態様によれば、流体供給部が駆動されているときに、加熱部が駆動停止状態とされる。または、流体供給部が駆動されているときに、加熱部を駆動させるとしてもその出力が抑えられる。このため、加熱部と流体供給部を含めた車載センサ洗浄装置の消費電力を抑えることができ、その結果、車載バッテリにかかる負荷が大きくなることを抑制できる。

実施形態の車載センサ洗浄装置を含むセンサシステムの概略構成図。同形態における制御部の制御態様を説明するためのタイムチャート。変更例における制御部の制御態様を説明するためのタイムチャート。変更例における制御部の制御態様を説明するためのタイムチャート。変更例における制御部の制御態様を説明するためのタイムチャート。変更例における制御部の制御態様を説明するためのタイムチャート。

以下、車載センサ洗浄装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のセンサシステム１０は、車載センサ１１と、車載センサ１１のセンシング面１２を洗浄するための車載センサ洗浄装置１３とを備えている。

本実施形態の車載センサ１１は、レーザを出射（発光）し、物体から反射された散乱光を受光することで物体との距離を計測する所謂ライダー（ＬＩＤＡＲ）などの測距センサであり、レーザを透過可能なセンシング面１２を有する。本実施形態の車載センサ１１は、計測した物体までの距離情報を外部機器に出力する。物体との距離に関する情報は、例えば、自動ブレーキシステムなどに用いられる。なお、以下の説明においては、車載センサ１１におけるセンシング面１２側を前方とし、その逆側を後方として説明する。また、本実施形態におけるセンシング面１２とは、測定の際に車載センサ１１から投受光されるレーザが通過しうる領域である。

車載センサ１１のセンシング面１２は、車載センサ１１の筐体１４の前面側を構成する前壁部１４ａの外側面に設けられている。すなわち、前壁部１４ａの外側面の一部がセンシング面１２となっている。前壁部１４ａは、レーザを透過可能に構成されている。

［車載センサ洗浄装置１３の構成］
車載センサ洗浄装置１３は、センシング面１２に流体を供給する流体供給部２０と、センシング面１２を加熱する加熱部としてのヒータ３０と、流体供給部２０及びヒータ３０を制御する制御部４０とを備えている。なお、本実施形態の制御部４０は、車載センサ１１の駆動も制御する。

本実施形態の流体供給部２０は、車載センサ１１に組み付けられたノズルユニット２１と、ノズルユニット２１に空気を供給するポンプ装置２２とを有している。
ポンプ装置２２は、駆動源として電動のポンプモータ（図示略）を備えている。ポンプ装置２２は、前記ポンプモータの電動駆動により、圧縮された空気をノズルユニット２１に送る。ノズルユニット２１は、ポンプ装置２２から送られてきた空気をセンシング面１２に対して噴射する。ノズルユニット２１からの空気の噴射により、センシング面１２に付着した水滴や塵埃が除去されるようになっている。

なお、本実施形態のノズルユニット２１は、ポンプ装置２２から送られてくる空気を噴射する噴射口２３を、電動の回動部材２４に備えている。そして、回動部材２４の回動に伴い、噴射口２３の向き（すなわち、空気の噴射方向）が所定の角度範囲でスイングされる。これにより、センシング面１２のほぼ全体に対する噴射空気による洗浄が可能となっている。制御部４０は、ポンプ装置２２の駆動制御と回動部材２４の回動制御を行う。これにより、ノズルユニット２１から噴射される空気によるセンシング面１２の洗浄がなされる。

［ヒータ３０の構成］
本実施形態のヒータ３０はレーザを透過可能な透明電極（すなわち、光を透過可能な電熱線）であり、車載センサ１１の前壁部１４ａに設けられている。なお、図１では、ヒータ３０の占有領域Ａを破線で示し、ヒータ３０の詳細な配線形態の図示を省略している。ヒータ３０は、センシング面１２を含む前壁部１４ａの外側面、または、前壁部１４ａの内側面、または、前壁部１４ａの内部に設けられる。また、車載センサ１１の正面（すなわち前方側）から見たヒータ３０の占有領域Ａは、センシング面１２よりも広く、センシング面１２の全体を含むように設定されている。ヒータ３０は通電により発熱し、その熱によってセンシング面１２を加熱することが可能となっている。

なお、センシング面１２を加熱するためのヒータ３０としては、対象物に対する投光と反射光の受光を妨げないものであれば透明電極以外のものを用いることが可能である。また、センシング面１２には投光領域と受光領域が設定されている。ヒータ３０はセンシング面１２の投光領域と受光領域の両方の領域に設けられることが好ましい。

制御部４０には、車両に搭載の外気温センサ４１にて検出された外気温を示す情報が入力される。また、制御部４０には、車両に搭載されたレインセンサ４２の雨滴検出情報が入力される。また、制御部４０には、車両に搭載された例えばフロントガラス用のワイパ装置４３の作動情報が入力される。

また、制御部４０は、車載センサ１１のセンシング面１２に対する雨滴や泥などの異物の付着を検出する異物検出処理部４０ａを有している。異物検出処理部４０ａは、センシング面１２から投光した光の反射光の受光レベルに基づいてセンシング面１２に対する雨滴の付着を検出する。

次に、制御部４０における流体供給部２０及びヒータ３０の制御について説明する。
図２に示すように、制御部４０は、外気温センサ４１の検出情報に基づき得られた外気温の値が閾値Ｘ未満であるか否かを監視し、外気温が閾値Ｘ未満となったとき、まずヒータ３０を駆動させ、次いで流体供給部２０（すなわちノズルユニット２１とポンプ装置２２）を駆動させる連動動作を実行する。

当該連動動作では、まず、流体供給部２０をオフとした状態でヒータ３０が駆動される。このとき、制御部４０は、ヒータ３０に供給する供給電圧を通常値Ｖａに設定する。そして、制御部４０は、通常値Ｖａでのヒータ３０の駆動継続時間が予め設定された設定値Ｔに達したとき、ヒータ３０の駆動を停止する。この設定値Ｔは、ヒータ３０の加熱によってセンシング面１２が１５～２０℃程度まで上昇するのに必要な時間（例えば１０秒以下）に設定されることが好ましい。

また、制御部４０は、通常値Ｖａでのヒータ３０の駆動継続時間が前記設定値Ｔに達したとき、流体供給部２０の駆動を開始させる。制御部４０は、ノズルユニット２１からセンシング面１２のほぼ全体に対して空気を噴射させた後、流体供給部２０（すなわち、ノズルユニット２１及びポンプ装置２２）の駆動を停止する。これにて、ヒータ３０を駆動させた後に流体供給部２０を駆動させる連動動作が終了する。

連動動作における流体供給部２０の駆動が終了した後、制御部４０は、外気温が閾値Ｘ未満である場合には、ヒータ３０に供給する供給電圧を通常値Ｖａとしてヒータ３０を駆動する。これにより、連動動作の終了後においてもセンシング面１２の凍結が抑制される。また、制御部４０は、外気温が閾値Ｘ以上である場合には、ヒータ３０をオフする。

本実施形態の作用について説明する。
外気温が閾値Ｘ未満となったときに実行される連動動作によって、センシング面１２に付着した雪や氷が除去される。具体的には、まず、ヒータ３０の加熱によってセンシング面１２に付着した雪や氷が溶融して水滴になる。次いで、流体供給部２０のノズルユニット２１からセンシング面１２に空気が噴射されることで、センシング面１２上の水滴が除去される。

この連動動作において、流体供給部２０が駆動されているときには、ヒータ３０は駆動停止状態とされる。すなわち、この連動動作中にヒータ３０と流体供給部２０が共にオン状態となることがない。これにより、センシング面１２に付着した雪や氷の除去動作（すなわち、ヒータ３０と流体供給部２０の連動動作）によって生じる車載センサ洗浄装置１３の消費電力を抑え、その結果、車載バッテリにかかる負荷が大きくなることを抑制できる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）車載センサ洗浄装置１３は、車載センサ１１のセンシング面１２に空気を供給する電動の流体供給部２０と、電力が供給されることでセンシング面１２を加熱するヒータ３０と、流体供給部２０の駆動及びヒータ３０の駆動を制御する制御部４０とを備える。そして、制御部４０は、流体供給部２０が駆動されているときには、ヒータ３０を駆動停止状態とする。これにより、センシング面１２に付着した雪や氷の除去動作によって生じる車載センサ洗浄装置１３の消費電力を抑え、その結果、車載バッテリにかかる負荷が大きくなることを抑制できる。

（２）制御部４０は、ヒータ３０を駆動させた後に流体供給部２０からセンシング面１２に空気を供給させる連動動作を外気温情報に基づいて実行させる。従って、外気温が低く雪や氷がセンシング面１２に付着しやすい状況において、ヒータ３０の加熱によってセンシング面１２上の雪や氷を溶かした後、センシング面１２上に残存する水滴を、流体供給部２０からの空気の噴射によって除去できる。そして、その連動動作中の流体供給部２０の駆動時において、ヒータ３０を駆動停止状態とすることで、車載センサ洗浄装置１３の消費電力を抑えることができる。

（３）制御部４０は、前記連動動作において、ヒータ３０の駆動継続時間が予め設定された設定値Ｔに達したときに、ヒータ３０の駆動を停止し、流体供給部２０の駆動を開始する。これにより、車載センサ洗浄装置１３の消費電力を抑えつつも、センシング面１２上の雪や氷を好適に除去できる。

（４）制御部４０は、前記連動動作における流体供給部２０の駆動が終了した後、外気温情報に基づき、ヒータ３０への供給電圧を通常値Ｖａとしてヒータ３０を駆動する。これにより、前記連動動作にてセンシング面１２上の雪や氷を除去した後におけるセンシング面１２の凍結を抑制できる。

（５）ヒータ３０は、センシング面１２の全体を含むセンシング面１２よりも広い範囲に設けられている。これにより、流体供給部２０からの空気の噴射によって前壁部１４ａの外側面におけるセンシング面１２外の領域まで移動した水滴が、当該領域で再凍結することを抑制できる。なお、前壁部１４ａの外側面におけるセンシング面１２外の領域での水滴の再凍結を抑制しないと、当該領域で凍結した氷が積み重なってセンシング面１２に侵入するおそれがある。このため、当該領域での再凍結を抑えることは、車載センサ１１の検出精度の低下を抑える点で効果的である。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態の連動動作では、流体供給部２０が駆動しているときにヒータ３０の駆動を停止させるが、これに限らず、流体供給部２０が駆動しているときに、出力を抑えてヒータ３０を駆動させる制御態様としてもよい。例えば、図３に示すように、通常値Ｖａでのヒータ３０の駆動継続時間が設定値Ｔに達して流体供給部２０の駆動が開始される際に、ヒータ３０への供給電圧が通常値Ｖａよりも低い電圧値Ｖｂまで降下される。その後、流体供給部２０の駆動中においては、ヒータ３０は電圧値Ｖｂで駆動される。この制御態様によっても、センシング面１２に付着した雪や氷の除去動作によって生じる車載センサ洗浄装置１３の消費電力を抑え、その結果、車載バッテリにかかる負荷が大きくなることを抑制できる。

・上記実施形態では、ヒータ３０の加熱開始条件を外気温情報のみに基づくものとしているが、これに限定されない。
例えば、図４に示すように、外気温情報に加えて、車載のレインセンサ４２による雨滴検出に基づいてヒータ３０の加熱を開始する制御態様としてもよい。図４に示すように、制御部４０は、外気温センサ４１の検出情報に基づき得られた外気温の値が閾値Ｘ未満、かつ、レインセンサ４２からの雨滴検出信号がオンのとき（すなわち雨滴が検出されたとき）に、ヒータ３０を駆動する。この態様によれば、センシング面１２の凍結が生じうるより適切な条件でヒータ３０を駆動することが可能となり、その結果、ヒータ３０の消費電力を抑えることが可能となる。

また、例えば、図５に示すように、外気温情報に加えて、車載のワイパ装置４３の作動情報に基づいてヒータ３０の加熱を開始する制御態様としてもよい。図５に示すように、制御部４０は、外気温センサ４１の検出情報に基づき得られた外気温の値が閾値Ｘ未満、かつ、ワイパ装置４３の作動情報を示す信号がオンのとき（すなわち、ワイパ装置４３が作動されているとき）に、ヒータ３０を駆動する。この態様によれば、センシング面１２の凍結が生じうるより適切な条件でヒータ３０を駆動することが可能となり、その結果、ヒータ３０の消費電力を抑えることが可能となる。

また、例えば、図６に示すように、外気温情報に加えて、制御部４０の異物検出処理部４０ａの検出結果に基づいてヒータ３０の加熱を開始する制御態様としてもよい。図６に示すように、制御部４０は、外気温センサ４１の検出情報に基づき得られた外気温の値が閾値Ｘ未満、かつ、異物検出処理部４０ａの検出信号がオンのとき（すなわち、センシング面１２上の雨滴などの異物が検出されたとき）に、ヒータ３０を駆動する。この態様によれば、センシング面１２の凍結が生じうるより適切な条件でヒータ３０を駆動することが可能となり、その結果、ヒータ３０の消費電力を抑えることが可能となる。

また、センシング面１２上の雨滴や泥などの付着を直接モニタリングする異物検出センサを別途設け、当該異物検出センサの検出結果に基づいてヒータ３０の加熱を開始する制御態様としてもよい。

また、上記の各加熱開始条件に加え、車両の乗員による操作スイッチの操作に基づいて、ヒータ３０の加熱を開始する制御態様としてもよい。
・上記実施形態において、制御部４０は、外気温が閾値Ｘ未満であることを把握した後、流体供給部２０の駆動状態を確認し、ここで、流体供給部２０が駆動されている場合には、流体供給部２０の駆動を停止させ、その後、ヒータ３０を駆動する制御態様としてもよい。

・上記実施形態において、制御部４０は、外気温が閾値Ｘ未満であることを把握した後、流体供給部２０の駆動状態を確認し、ここで、流体供給部２０が駆動されている場合には、流体供給部２０の駆動を継続したまま、ヒータ３０を通常値Ｖａよりも低い電圧値Ｖｂで駆動する制御態様としてもよい。

・上記実施形態において、制御部４０は、流体供給部２０を駆動させるときにヒータ３０の駆動状態を確認し、ここで、ヒータ３０が駆動中の場合には、ヒータ３０の駆動を停止させる、または、ヒータ３０への供給電圧を通常値Ｖａよりも低い電圧値Ｖｂとする制御態様としてもよい。

・上記実施形態では、ヒータ３０の駆動継続時間が予め設定された設定値Ｔに達したときに、ヒータ３０の駆動オフと流体供給部２０の駆動オンを行うが、これに限らず、ヒータ３０をオフした後、所定時間を空けて流体供給部２０の駆動が開始されるようにしてもよい。

・上記実施形態において、前記連動動作の終了の旨を示す信号（すなわち、流体供給部２０の駆動停止信号）を受けたときに、通常値Ｖａでのヒータ３０の駆動を再開する制御態様としてもよい。

・上記実施形態では、ヒータ３０の占有領域Ａが、センシング面１２よりも広く、センシング面１２の全体を含むように設定されたが、ヒータ３０の占有領域Ａとセンシング面１２の領域とをほぼ同じ大きさに設定してもよい。

・流体供給部２０がセンシング面１２に供給する流体としては空気のみに限らず、液体（例えば、ウインドシールド用のウォッシャ液）や、空気と液体の混合流体をセンシング面１２に供給する構成としてもよい。

１１…車載センサ、１２…センシング面、１３…車載センサ洗浄装置、２０…流体供給部、３０…ヒータ（加熱部）、４０…制御部、４０ａ…異物検出処理部（雨滴検出部）、４１…外気温センサ、４２…レインセンサ、４３…ワイパ装置、Ｖａ…通常値、Ｔ…設定値。

Claims

車載センサ（１１）のセンシング面（１２）に流体を供給する電動の流体供給部（２０）と、
電力が供給されることで前記センシング面を加熱する加熱部（３０）と、
前記流体供給部の駆動及び前記加熱部の駆動を制御する制御部（４０）と、
を備え、
前記流体は、空気、液体、又は空気と液体の混合流体であり、
前記制御部は、前記加熱部を駆動させた後に前記流体供給部から前記センシング面に前記流体を供給させる連動動作を外気温情報に基づいて実行させ、前記連動動作中において前記流体供給部が駆動されていない状況下における前記加熱部の駆動時には、前記加熱部に供給する供給電圧を通常値（Ｖａ）とし、前記連動動作中の前記流体供給部の駆動時には、前記加熱部を駆動停止状態とする、または、前記供給電圧を前記通常値よりも低い値（Ｖｂ）として前記加熱部を駆動するものであって、
前記制御部は、前記連動動作における前記流体供給部の駆動が終了した後、前記外気温情報に基づいて前記供給電圧を前記通常値として前記加熱部を駆動する、車載センサ洗浄装置。
車載センサ（１１）のセンシング面（１２）に流体を供給する電動の流体供給部（２０）と、
電力が供給されることで前記センシング面を加熱する加熱部（３０）と、
前記流体供給部の駆動及び前記加熱部の駆動を制御する制御部（４０）と、
を備え、
前記流体は、空気、液体、又は空気と液体の混合流体であり、
前記制御部は、前記加熱部を駆動させた後に前記流体供給部から前記センシング面に前記流体を供給させる連動動作を外気温情報に基づいて実行させ、前記連動動作中において前記流体供給部が駆動されていない状況下における前記加熱部の駆動時には、前記加熱部に供給する供給電圧を通常値（Ｖａ）とし、前記連動動作中の前記流体供給部の駆動時には、前記加熱部を駆動停止状態とする、または、前記供給電圧を前記通常値よりも低い値（Ｖｂ）として前記加熱部を駆動するものであって、
前記制御部は、車載のレインセンサ（４２）による雨滴検出に基づいて前記連動動作を実行させる、車載センサ洗浄装置。
車載センサ（１１）のセンシング面（１２）に流体を供給する電動の流体供給部（２０）と、
電力が供給されることで前記センシング面を加熱する加熱部（３０）と、
前記流体供給部の駆動及び前記加熱部の駆動を制御する制御部（４０）と、
を備え、
前記流体は、空気、液体、又は空気と液体の混合流体であり、
前記制御部は、前記加熱部を駆動させた後に前記流体供給部から前記センシング面に前記流体を供給させる連動動作を外気温情報に基づいて実行させ、前記連動動作中において前記流体供給部が駆動されていない状況下における前記加熱部の駆動時には、前記加熱部に供給する供給電圧を通常値（Ｖａ）とし、前記連動動作中の前記流体供給部の駆動時には、前記加熱部を駆動停止状態とする、または、前記供給電圧を前記通常値よりも低い値（Ｖｂ）として前記加熱部を駆動するものであって、
前記制御部は、車載のワイパ装置（４３）の作動情報に基づいて前記連動動作を実行させる、車載センサ洗浄装置。
車載センサ（１１）のセンシング面（１２）に流体を供給する電動の流体供給部（２０）と、
電力が供給されることで前記センシング面を加熱する加熱部（３０）と、
前記流体供給部の駆動及び前記加熱部の駆動を制御する制御部（４０）と、
を備え、
前記流体は、空気、液体、又は空気と液体の混合流体であり、
前記制御部は、前記加熱部を駆動させた後に前記流体供給部から前記センシング面に前記流体を供給させる連動動作を外気温情報に基づいて実行させ、前記連動動作中において前記流体供給部が駆動されていない状況下における前記加熱部の駆動時には、前記加熱部に供給する供給電圧を通常値（Ｖａ）とし、前記連動動作中の前記流体供給部の駆動時には、前記加熱部を駆動停止状態とする、または、前記供給電圧を前記通常値よりも低い値（Ｖｂ）として前記加熱部を駆動するものであって、
前記センシング面に対する雨滴の付着を検出する雨滴検出部（４０ａ）を備え、
前記制御部は、前記雨滴検出部による雨滴検出に基づいて前記連動動作を実行させる、車載センサ洗浄装置。
前記制御部は、前記連動動作において、前記加熱部の駆動継続時間が予め設定された設定値（Ｔ）に達したときに前記流体供給部の駆動を開始する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車載センサ洗浄装置。
前記センシング面の全体を含む前記センシング面よりも広い範囲に前記加熱部が設けられている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車載センサ洗浄装置。