JP6916038B2 - 車両用灯具の制御装置および車両用灯具システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の姿勢変化に対応して車両用灯具（例えば前照灯）による光の照射方向を制御する技術に関する。

乗員や積荷による車両のピッチ方向の姿勢変化に対応して前照灯による光の照射方向（光軸）を調整する制御（オートレベリング制御）が知られている。このようなオートレベリング制御によれば、車両の姿勢変化があった場合にも対向車両や先行車両などに対してグレアを与えることを防ぐことができる。オートレベリング制御を実現する先行技術の一例として、車両に設置された加速度センサによって検出される加速度を用いるものが特開２００９−１２６２６８号公報（特許文献１）や特許第５７８７６４９号公報（特許文献２）などに開示されている。

上記のような従来の加速度センセを用いるオートレベリング制御においては、基本的に、加速度センサの第１軸を車両前後方向に対応付け、第２軸を車両上下方向に対応付けて、各々の軸における加速度を検出し、その検出値に基づいて光軸調整を行う。このとき、多くの場合、第１軸と第２軸の各々から得られる検出値と重力加速度Ｇとの関係は理想的な状態であるとして取り扱われる。具体的には、車両がいかなる姿勢となっても第１軸と第２軸の各々の加速度の二乗の平方根をとった値が一定であり、実際の重力加速度（１Ｇ）と等しいことを前提としていることが多い。

しかしながら、加速度センサの第１軸と第２軸が完全に直交している場合が少ないこと、第１軸と第２軸によって定まる平面と重力加速度のベクトルとが完全に平行とは限らないこと、第１軸と第２軸の検出感度に差を生じ得ること、重力とは無関係な固定値の誤差が含まれ得ること、加速度センサの経年劣化や故障による検出値のズレ等の様々な要因により、車両の姿勢角度（車両前後方向と路面とのなす角度）に応じて、第１軸と第２軸の各々の加速度の二乗の平方根をとった値が変化してしまう場合がある。この場合、加速度に基づいて求められる車両のピッチ方向の姿勢角度の精度が低下する状況となるので、その姿勢角度に基づくオートレベリング制御の信頼性が低下するという不都合がある。

特開２００９−１２６２６８号公報 特許第５７８７６４９号公報

本発明に係る具体的態様は、加速度センサを用いたオートレベリング制御における信頼性を高めることが可能な技術を提供することを目的の１つとする。

［１］本発明に係る一態様の車両用灯具の制御装置は、車両のピッチ方向の姿勢変化に応じて車両用灯具の光軸を可変に制御するための制御装置であって、（ａ）少なくとも互いに直交する２つの軸の加速度を検出可能なセンサであり、１つの軸を前記車両の前後方向に対応付け、他の１つの軸を前記車両の上下方向に対応付けて設置され、前記車両用灯具の光軸の制御のために設けられた第１加速度センサと、（ｂ）少なくとも互いに直交する２つの軸の加速度を検出可能なセンサであり、前記車両用灯具の光軸の制御とは異なる制御のために設けられた第２加速度センサ及び第３加速度センサと、（ｃ）前記第１加速度センサによって検出される車両の前後方向及び上下方向の各々に対応付けられた第１加速度に基づいて、当該第１加速度センサの動作異常の有無を判定するセンサ異常判定部と、（ｄ）前記センサ異常判定部により前記第１加速度センサの動作異常がないと判定された場合には前記第１加速度を用いて前記車両の姿勢角度を求め、前記センサ異常判定部により前記第１加速度センサの動作異常があると判定された場合には前記第２加速度センサにより検出される第２加速度及び前記第３加速度センサにより検出される第３加速度を用いて前記車両の姿勢角度を求める角度算出部と、（ｅ）前記角度算出部により求められた前記車両の姿勢角度に基づいて前記車両用灯具の光軸を制御するための制御信号を生成して当該車両用灯具へ供給する光軸設定部と、を含み、（ｆ）前記第２加速度センサは、前記第１加速度センサよりも相対的に前記車両の前側の所定位置に設置され、前記第３加速度センサは、前記第１加速度センサよりも相対的に前記車両の後側の所定位置に設置されており、（ｇ）前記センサ異常判定部は、前記第１加速度に基づいて算出される重力加速度の値と重力加速度の実際値との差異が所定値以上となった場合に、前記第１加速度センサの動作異常があると判定する、車両用灯具の制御装置である。
［２］本発明に係る一態様の車両用灯具システムは、上記の制御装置と当該制御装置によって制御される車両用灯具を備える、車両用灯具システムである。

上記構成によれば、加速度センサを用いたオートレベリング制御における信頼性を高めることが可能となる。

図１は、第１実施形態の車両用灯具システムの構成を示すブロック図である。 図２は、ランプユニットの光軸制御の様子を模式的に示した図である。 図３は、加速度センサの設置状態を説明するための図である。 図４は、加速度センサの各軸と車両進行方向加速度の関係を拡大して示した図である。 図５は、センサ異常判定部の動作内容について説明するための図である。 図６は、車両用灯具システムの動作を説明するためのフローチャートである。 図７は、第２実施形態の車両用灯具システムの構成を示すブロック図である。

図１は、第１実施形態の車両用灯具システムの構成を示すブロック図である。図１に示す車両用灯具システムは、制御部１０、第１加速度センサ１１、第２加速度センサ１２、第３加速度センサ１３、２つのランプユニット１４を含んで構成されている。この車両用灯具システムは、図２に模式的に示すように、停車中あるいは走行中における各ランプユニット１４による光照射方向（光軸）ａを車両のピッチ方向の姿勢変化に応じて可変に制御するものである。

制御部１０は、車両用灯具システムの動作を制御するものであり、センサ異常判定部２０、角度算出部２１、光軸設定部２２を含んで構成されている。この制御部１０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータシステムにおいて所定の制御プログラムを実行させることによって実現される。

第１加速度センサ１１は、少なくとも互いに直交する２つの軸の加速度を検出可能なセンサであり、例えば、車両の前後方向における略中央の所定位置に設置されている。この第１加速度センサ１１は、例えば１つの軸を車両の前後方向に対応付け、他の１つの軸を車両の上下方向に対応付けて設置される。

第２加速度センサ１２は、少なくとも互いに直交する２つの軸の加速度を検出可能なセンサであり、例えば、車両内において第１加速度センサ１１の設置位置よりも相対的に車両の前側の所定位置に設置されている。この第２加速度センサ１２は、例えば１つの軸を車両の前後方向に対応付け、他の１つの軸を車両の上下方向に対応付けて設置される。

第３加速度センサ１３は、少なくとも互いに直交する２つの軸の加速度を検出可能なセンサであり、例えば、車両内において第１加速度センサ１１の設置位置よりも相対的に車両の後側の所定位置に設置されている。この第３加速度センサ１３は、例えば１つの軸を車両の前後方向に対応付け、他の１つの軸を車両の上下方向に対応付けて設置される。

ここで、上記した第２加速度センサ１２および第３加速度センサ１３は、本来、車両におけるランプユニット１４の光軸調整ではない他の用途のために備わっているセンサであるが、本実施形態ではその検出値をランプユニット１４の光軸調整にも用いる。ここでいう「他の用途」とは、例えば、電子制御サスペンション装置、車両の横滑り防止装置、ヒルスタートアシスト装置（坂道発進補助装置）、電子パーキングブレーキ装置、ロールオーバー（横転）検出装置などにおける加速度検出の用途である。

各ランプユニット１４は、車両前部の所定位置に設置されており、車両前方へ光を照射するための光源や反射鏡等を有して構成されている。各ランプユニット１４は、車両のピッチ方向にて光軸ａを上下に調整するための光軸調整部２３を有している。各光軸調整部２３は、例えば各ランプユニット１４の光源の向きを上下に調整するアクチュエータを有しており、制御部１０から与えられる制御信号に基づいて動作する。

センサ異常判定部２０は、第１加速度センサ１１の検出値から算出される重力加速度の値を重力加速度の実際値（１Ｇ）と比較することにより、第１加速度センサ１１の動作が正常であるか異常であるかを判定する。

角度算出部２１は、第１加速度センサ１１から得られる加速度に基づいて、車両のピッチ方向における姿勢を示す情報である姿勢角度（車両角度）を算出する。また、角度算出部２１は、センサ異常判定部２０により第１加速度センサ１１の動作状態が異常であると判定された場合には、第２加速度センサ１２および第３加速度センサ１３の各検出値を用いて車両の姿勢角度を算出する。

光軸設定部２２は、角度算出部２１によって算出される姿勢角度に基づいて、各ランプユニット１４の光軸ａを制御するための制御信号を生成し、各ランプユニット１４へ出力する。

図３は、加速度センサの設置状態を説明するための図である。図３（Ａ）に示すように、本実施形態では説明の簡略化のために、第１加速度センサ１１の第１軸であるＸ軸が車両の前後方向（水平方向）と一致し、第２軸であるＹ軸が車両の上下方向（垂直方向）と一致するように加速度センサ１２が設置されているものとする。同様に、第２加速度センサ１２、第３加速度センサ１３の各々の第１軸であるＸ軸も車両の前後方向（水平方向）と一致し、第２軸であるＹ軸が車両の上下方向（垂直方向）と一致しているものとする。また、図３（Ａ）においてＡの符号を付したベクトルで示されているのは車両進行方向加速度である。

図示のように、第１加速度センサ１１は、車両の前後方向において第２加速度センサ１２と第３加速度センサ１３の間の所定位置に設置されている。第２加速度センサ１２は、例えば車両の前輪に対応付けられたサスペンションに近い車体の所定位置に設置されている。第３加速度センサ１３は、例えば車両の後輪に対応付けられたサスペンションに近い車体の所定位置に設置されている。

図３（Ｂ）は、乗員や積荷などの影響で車両の後部が相対的に下がり前部が相対的にあがるように姿勢変化した状態を示す。この場合、車両の進行中（加速中）においては、図示のように第１加速度センサ１１のＸ軸、Ｙ軸は車両の姿勢変化に伴って傾くが、車両進行方向加速度Ａは傾かずに、車両の位置する路面と平行になる。この関係を拡大して示したのが図４である。図３（Ｂ）に示すように、路面と水平な方向と車両の前後方向とのなす角度θａが車両の姿勢角度に対応する。この関係は、路面が水平である場合のみならず路面が傾いている場合にも同じである（図３（Ｃ）参照）。路面が傾いている場合には、第１加速度センサ１１は、路面の傾斜角θｂと車両の姿勢角度θａの合計角度θ（＝θａ＋θｂ）だけ傾いた配置となる。

図５は、センサ異常判定部の動作内容について説明するための図である。第１加速度センサ１１が理想的なものであれば、そのＸ軸、Ｙ軸の各加速度の二乗の平方根（＝√（ｘ^２＋ｙ^２））は、重力加速度の実際値（１Ｇ＝９．８０６５５ｍ／ｓ^２）と等しくなる。この関係は、第１加速度センサ１１の姿勢が変化した場合、すなわち車両の姿勢角度が変化した場合であっても同じである。しかし、実際には上記した様々な要因により、図示のように、第１加速度センサ１１の検出値から求める重力加速度の値は、重力加速度の実際値（１Ｇ）と差異を生じる場合がある。また、その差異は図示のように第１加速度センサ１１の姿勢角度に依存して変化する場合もある。

したがって、センサ異常判定部２０は、第１加速度センサ１１のＸ軸、Ｙ軸の各加速度の二乗もしくはその平方根（＝√（ｘ^２＋ｙ^２））を求め、その値と重力加速度（もしくはその二乗）の実際値との差異が所定値を超えた場合に、第１加速度センサ１１の動作が異常であると判定する。ここでいう所定値とは、任意に設定される値であり、例えば平方根をとる前の値である（ｘ^２＋ｙ^２）における場合で０．００２と設定することができる。この場合には、０．００２以上の差異がある場合には、第１加速度センサ１１の動作が異常であると判定される。なお、平方根をとった値に対して所定値を定めて判定を行ってもよい。

図６は、車両用灯具システムの動作を説明するためのフローチャートである。ここでは、主に制御部１０による処理内容が示されている。なお、ここに示す各処理ブロックは、相互に矛盾を生じない限りにおいて順番を入れ替えることも可能である。

制御部１０は、第１加速度センサ１１によって検出されるＸ，Ｙ軸の各加速度である第１加速度を取得する（ステップＳ１０）。

次に、制御部１０のセンサ異常判定部２０は、取得された第１加速度の値に基づいて重力加速度（もしくはその二乗値）を算出し（ステップＳ１１）、その算出した重力加速度の値に基づいて、第１加速度センサ１１の動作が正常であるか異常であるかを判定する（ステップＳ１２）。

センサ異常判定部２０により第１加速度センサ１１の動作が正常であると判定された場合には（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、第１加速度センサ１１から出力される第１加速度（Ｘ，Ｙ軸の各加速度）の値を用いた通常の光軸調整処理が実行される（ステップＳ１３）。具体的には、第１加速度の値を用いて角度算出部２１によって車両の姿勢角度が算出され、その姿勢角度θに基づいて、光軸設定部２２により各ランプユニット１４の光軸ａを制御するための制御信号が生成され、各ランプユニット１４へ出力される。各ランプユニット１４では、光軸設定部２２から与えられる制御信号に基づいて光軸調整部２３により光軸調整が行われる。その後、ステップＳ１０へ戻り、以降の処理が繰り返される。

ここで、第１加速度を用いた通常の光軸調整処理については、特段に限定がなく公知の種々の技術を用いることが可能であり、例えば上記した特許文献１、２に開示されるような公知技術を用いることができる

他方、センサ異常判定部２０により第１加速度センサ１１の動作が異常であると判定された場合には（ステップＳ１２；ＮＯ）、制御部１０は、第２加速度センサ１２、第３加速度センサ１３によって検出されるＸ，Ｙ軸の各加速度である第２加速度、第３加速度を取得する（ステップＳ１４）。

この場合、第２加速度、第３加速度の値を用いた代替処理としての光軸調整処理が実行される（ステップＳ１５）。具体的には、第２加速度および第３加速度の値を用いて角度算出部２１によって車両の姿勢角度が算出され、その姿勢角度θに基づいて、光軸設定部２２により各ランプユニット１４の光軸ａを制御するための制御信号が生成され、各ランプユニット１４へ出力される。各ランプユニット１４では、光軸設定部２２から与えられる制御信号に基づいて光軸調整部２３により光軸調整が行われる。その後、ステップＳ１０へ戻り、以降の処理が繰り返される。

ここでは、第２加速度と第３加速度の値の平均をとり、その平均値を用いて姿勢角度が求められてもよいし、第２加速度と第３加速度の各々に基づいて姿勢角度を求めた後にそれぞれの姿勢角度の平均をとってもよい。また、第２加速度と第３加速度のいずれか一方のみを用いてよい。さらに、第１加速度と第２加速度（および／又は第３加速度）の平均値を用いて姿勢角度を求めてもよいし、第１加速度と第２加速度（および／又は第３加速度）の各々に基づいて姿勢角度を求めた後にそれぞれの姿勢角度の平均をとってもよい。

なお、代替処理としての光軸調整処理としては、単に、各ランプユニット１４の光軸を初期設定に戻す等のフェイルセーフ処理を行ってもよい。

図７は、第２実施形態の車両用灯具システムの構成を示すブロック図である。第１実施形態からの変更点は、ＧＰＳセンサ１５、重力加速度データベース（ＤＢ）１６が追加され、かつ制御部１０内に基準値設定部２４が追加された点であり、その他は第１実施形態と共通である。第２実施形態の車両用灯具システムでは、車両の現在位置に応じて、センサ異常判定部２０における判定に用いる基準値（重力加速度の実際値）を可変に設定する点が第１実施形態と異なる。以下、主にこの変更点について詳細に説明する。

ＧＰＳセンサ１５は、車両内の所定位置に設置されており、車両の存在する地点（位置情報）を検出する。このＧＰＳセンサ１５としては、車両に予め備わっているカーナビゲーションシステム等に含まれるものを兼用してもよい。

重力加速度ＤＢ１６は、地上の各地点における重力加速度の実際値を格納するデータベースである。すなわち、地上における重力加速度の実際値は、厳密にいえば各地点において異なっているので、重力加速度ＤＢ１６は、各地点における重力加速度の実際値をデータテーブルとして格納している。ここでいう各地点とは、例えば地上を数ｋｍ四方のメッシュで区切った範囲として定義することができる。

制御部１０の基準値設定部２４は、ＧＰＳセンサ１５によって検出される車両の現在位置に応じて、その地点に対応する重力加速度の実際値を重力加速度ＤＢ１６から読み出し、それに基づいて、センサ異常判定部２０による判定に用いる基準値（重力加速度の実際値）を可変に設定する。具体的には、第１実施形態では基準値としての重力加速度の実際値を１Ｇで固定していたが、本実施形態では、基準値設定部２４は、基準値としての重力加速度の実際値を各地点に応じて可変に設定する。この基準値設定部２４による処理は、例えば、図６に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１２よりも以前に追加することができる。

センサ異常判定部２０は、上記の基準値設定部２４によって設定される重力加速度の実際値と、第１加速度センサ１１による検出値に基づいて算出される重力加速度との差異に基づいて第１加速度センサ１１の異常の有無を判定する。

以上のような各実施形態によれば、加速度センサを用いたオートレベリング制御において、主に用いられる第１加速度センサの動作に異常の可能性がある場合には、他の加速度センサによる検出値を加味して制御が行われ、あるいは所定のフェイルセーフ制御が行われるので、オートレベリング制御における信頼性を高めることができる。また、第２実施形態によれば、各地点における重力加速度の違いを考慮した制御が行われるので、オートレベリング制御における信頼性をさらに高めることができる。

なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態では、説明の簡略化のために、加速度センサ１２のＸ軸が車両の前後方向と一致し、Ｙ軸が車両の上下方向と一致する場合を例示していたが、Ｘ軸、Ｙ軸は車両の前後方向、上下方向から傾いて配置されていてもよい。

また、上記した実施形態ではランプユニットの光源の向きをアクチュエータで調整していたが、光軸調整方法はこれに限られない。例えば、ランプユニットの光源が複数の発光素子をマトリクス状に配列した構成を有するような場合であれば、姿勢角度に応じて、点灯させる発光素子の行を上下に可変させることによっても、オートレベリング制御を実現することができる。

１０：制御部
１１：第１加速度センサ
１２：第２加速度センサ
１３：第３加速度センサ
１４：ランプユニット
１５：ＧＰＳセンサ
１６：地図ＤＢ
１７：重力加速度ＤＢ
２０：センサ異常判定部
２１：角度算出部
２２：光軸設定部
２３：光軸調整部
２４：基準値設定部

Claims (7)

1. 車両のピッチ方向の姿勢変化に応じて車両用灯具の光軸を可変に制御するための制御装置であって、
   少なくとも互いに直交する２つの軸の加速度を検出可能なセンサであり、１つの軸を前記車両の前後方向に対応付け、他の１つの軸を前記車両の上下方向に対応付けて設置され、前記車両用灯具の光軸の制御のために設けられた第１加速度センサと、
   少なくとも互いに直交する２つの軸の加速度を検出可能なセンサであり、前記車両用灯具の光軸の制御とは異なる制御のために設けられた第２加速度センサ及び第３加速度センサと、
   前記第１加速度センサによって検出される車両の前後方向及び上下方向の各々に対応付けられた第１加速度に基づいて、当該第１加速度センサの動作異常の有無を判定するセンサ異常判定部と、
   前記センサ異常判定部により前記第１加速度センサの動作異常がないと判定された場合には前記第１加速度を用いて前記車両の姿勢角度を求め、前記センサ異常判定部により前記第１加速度センサの動作異常があると判定された場合には前記第２加速度センサにより検出される第２加速度及び前記第３加速度センサにより検出される第３加速度を用いて前記車両の姿勢角度を求める角度算出部と、
   前記角度算出部により求められた前記車両の姿勢角度に基づいて前記車両用灯具の光軸を制御するための制御信号を生成して当該車両用灯具へ供給する光軸設定部と、
   を含み、
   前記第２加速度センサは、前記第１加速度センサよりも相対的に前記車両の前側の所定位置に設置され、前記第３加速度センサは、前記第１加速度センサよりも相対的に前記車両の後側の所定位置に設置されており、
   前記センサ異常判定部は、前記第１加速度に基づいて算出される重力加速度の値と重力加速度の実際値との差異が所定値以上となった場合に、前記第１加速度センサの動作異常があると判定する、
   車両用灯具の制御装置。
2. 前記第２加速度センサと前記第３加速度センサの少なくとも一方は、前記第１加速度センサよりも前記車両のサスペンションに近い位置に設置されている、
   請求項１に記載の車両用灯具の制御装置。
3. 前記角度算出部は、前記第１加速度センサの動作異常があると判定された場合に、前記第２加速度と前記第３加速度の平均値を用いて前記車両の姿勢角度を求める、
   請求項１又は２に記載の車両用灯具の制御装置。
4. 前記角度算出部は、前記第１加速度センサの動作異常があると判定された場合に、前記第２加速度に基づく姿勢角度と前記第３加速度に基づく姿勢角度を求めてそれらの平均をとり、当該平均を前記車両の姿勢角度とする、
   請求項１又は２に記載の車両用灯具の制御装置。
5. 前記第１加速度センサは、前記第２加速度センサよりも相対的に前記車両の中央に近い側に配置される、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用灯具の制御装置。
6. 前記車両の現在位置に応じて、前記センサ異常判定部で用いられる前記重力加速度の実際値を可変に設定する基準値設定部を更に備える、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の車両用灯具の制御装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の制御装置と当該制御装置によって制御される車両用灯具を備える、車両用灯具システム。
   

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