JP5934627B2 - 車両用前照灯制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用前照灯制御装置に関する。

前照灯の制御装置について、特開平９−２８６２７４号公報に記載のように、車両の前部又は後部に配置された１つの車高センサの出力から、車両の前照灯の光軸方向の水平面に対する傾き角（ピッチ角）を推定し、それに基づいて前照灯のピッチ角を調整する制御装置が開発された。これにより、車両の前部及び後部の両方に車高センサを設置することなく、対向車に眩光を与えないように前照灯のピッチ角を調整することが可能となり、製造コストの削減が可能となった。

特開平９−２８６２７４号公報

ところで、生産工場における車高センサの車両への取り付け作業では、サスペンションへの取り付けのバラツキ等を懸念して、取り付け後に所定の条件の下で車高センサの初期化を実行している。所定の条件とは、例えば、運転手１人を乗せた状態、誰も乗っていない状態、又は運転手と助手席の乗員とを乗せた状態などである。

ここで、生産工場等で車高センサを初期化する際にはサスペンションが馴染んでおらず、市場に出る頃には前後のサスペンションが同程度に馴染んでいる（例えば沈み込んでいる）ことがある。前後のサスペンションが同程度に馴染むため、馴染みによるピッチ角の変化はないが、車高センサの値は、当該馴染みの分だけ変化してしまう。これにより、誤ったピッチ角を推定してしまうおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、馴染み後のピッチ角の誤った推定を抑制することができる車両用前照灯制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、車両用前照灯制御装置であって、 車両の前部又は後部に配置され、車高の変位量を検出する車高センサ（１）と、前記車高センサ（１）からの出力である変位量に基づき、前記車両の前照灯（９）の光軸方向の水平面に対する傾き角であるピッチ角を算出するピッチ角算出部（２１）と、前記ピッチ角算出部（２１）で算出された前記ピッチ角に基づき前記前照灯（９）の光軸方向を調整する光軸方向調整部（２２）と、を備え、前記ピッチ角算出部（２１）は、予め設定された前記変位量に対する前記ピッチ角の関数データ（Ｆ）に基づいて前記ピッチ角を算出し、前記関数データ（Ｆ）は、前記変位量の変化に対してピッチ角が変化する変化区間（Ａ１、Ａ２）と、前記変位量の変化に対して前記ピッチ角が変化しない無変化区間（Ｂ）と、を有し、前記無変化区間（Ｂ）は、初期化される条件での前記車高センサ（１）の出力である初期変位量（ｃ１）を含むと共に、少なくとも前記初期変位量（ｃ１）よりも前記変位量の小さい側に設定された区間である。

この構成によれば、関数データのうち初期化条件での変位量を含む所定区間が無変化区間に設定されているため、サスペンションの馴染みによる出力値（変位量）の変化が吸収される。つまり、サスペンションの馴染みにより車高センサの出力値が変化した場合でも、ピッチ角算出部が当該変化によって誤ったピッチ角を算出することは抑制される。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本実施形態の車両用前照灯制御装置の構成を示す構成図である。 本実施形態の前照灯の構成を示す構成図である。 本実施形態の関数データを示す図である。 本実施形態の車両用前照灯制御装置の制御フローを示すフローチャートである。 本実施形態の加速状態でのピッチ角の算出を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、説明に用いる各図は概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。

本実施形態の車両用前照灯制御装置は、図１に示すように、車高センサ１と、ＥＣＵ２と、を備えている。車高センサ１は、車両の後部の運転席側又は助手席側の車軸に取り付けられたハイトセンサである。車高センサ１は、後輪側の車軸と車体との相対変位量（車高の変位量）を測定し、それをリヤハイト値（後輪側の車高の変位量）ＨＲとしてＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力回路（図示せず）等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ２は、当該ＣＰＵ等で実現された、ピッチ角算出部２１と、光軸方向調整部２２と、を備えている。ピッチ角算出部２１は、車高センサ１からの出力に基づき、車両の前照灯９の光軸方向の水平面に対する傾き角であるピッチ角を算出する。具体的に、ピッチ角算出部２１は、関数データＦが記憶された記憶部（ＲＯＭ）２１ａを有しており、車高センサ１の出力値（変位量）と関数データＦに基づいて、ピッチ角を算出する。ピッチ角の推定及び関数データＦについては後述する。

光軸方向調整部２２は、ピッチ角算出部２１で算出されたピッチ角に基づき前照灯９の光軸方向を上下に調整する。具体的には、光軸方向調整部２２は、後述する前照灯９の光軸方向を調整可能なアクチュエータ９５を制御し、前照灯９の光軸方向を上下に調整する。ＥＣＵ２は、光軸方向を上下方向に調整するレベリングＥＣＵともいえる。

前照灯９は、一般的なヘッドライトであって、図２に示すように、ランプ９１と、ランプ９１を固定するリフレクタ９２と、リフレクタ９２を円弧上下方向（図の円弧矢印方向）に揺動自在に支持する一方の支持部９３と、リフレクタ９２を支持すると共に可動自在な他方の可動部９４と、可動部９４を前後方向に駆動するステップモータ等からなるアクチュエータ９５と、を備えている。本実施形態において、前照灯９の光軸方向は、運転者１名が乗車した状態を想定して初期設定されている。つまり、本実施形態の車両用前照灯制御装置は、運転者１名が乗車した状態において初期化されている。

ＥＣＵ２には、車両側に配置された周知のスロットル開度センサｚ１、車速センサｚ２、その他のセンサからの各種センサ信号（スロットル開度信号ＴＡや車速信号ＶＳＰ等）が入力される。これらの各種センサ信号は、車両の走行状態、停止状態、加速状態、及び減速状態等のモード判定に用いられる。

ここで、車両が停止状態でのピッチ角の推定と関数データＦについて説明する。ＥＣＵ２は、各種センサ信号から、車両が停止状態であることを判定する。ＥＣＵ２は、モード判定部（図示せず）を有するともいえる。ピッチ角算出部２１は、車両停止状態において、車高センサ１からの出力信号を受信すると、当該出力値と記憶部２１ａに記憶された関数データＦとを比較する。ピッチ角算出部２１は、関数データＦを参照して、受信した出力値に対応するピッチ角を算出する。

本実施形態の関数データＦは、図３に示すように、「車高センサ１の出力値」と「予め算出された当該出力値に対するピッチ角」との関係を示すマップに表われた近似式である。詳細には、図３の横軸は車高センサ１の出力値に対応するリヤ沈み込み量（標準荷重状態を０ｍｍとしたもの）であり、図３の縦軸はピッチ角（ｄｅｇ）である。

関数データＦは、出力値とピッチ角が比例関係にある第一変化区間Ａ１及び第二変化区間Ａ２と、出力値の変化に対してピッチ角が変化しない無変化区間Ｂと、を備えている。変化区間Ａ１、Ａ２における関数データＦは、車高センサ１の出力値がマイナス側（車両が沈み込む側）に変化するほどピッチ角がプラス側（光軸方向が上向く側）に変化する比例関係となっている。

無変化区間Ｂは、変化区間Ａ１、Ａ２の間に位置している。無変化区間Ｂには、初期化される条件（すなわち本実施形態では運転者１名乗車時の状態）での出力値ｃ１が含まれている。無変化区間Ｂは、出力値ｃ１の両側（変位量の小さい側及び大きい側）に設定されている。無変化区間Ｂにおける関数データＦは、出力値の変化に対してピッチ角が変化しない。つまり、ピッチ角算出部２１は、車高センサ１の出力値が無変化区間Ｂ内にある場合、一定のピッチ角（初期ピッチ角）を算出する。

本実施形態では、無変化区間Ｂは出力値が−５ｍｍ〜−１８ｍｍの区間に設定されている。そして、無変化区間Ｂ以外の区間は、すべて変化区間（Ａ１、Ａ２）に設定されている。本実施形態において、初期化される条件での出力値ｃ１は、−１０ｍｍである。ピッチ角算出部２１は、算出したピッチ角を光軸方向調整部２２に出力する。なお、図３において、出力値ｃ２は、運転席と助手席に乗員が乗車した状態の変位量である。出力値ｃ３は、乗員が４人（前列２人、後列２人）乗車した状態の変位量である。出力値ｃ４は、上記同様の乗員４人乗車とトランクに荷物を載せた状態での変位量である。出力値ｃ５は、運転手１人とトランクに荷物を載せた状態での変位量である。

本実施形態の車両用前照灯制御装置の前照灯制御の流れについて図４を参照して説明する。まず、ＥＣＵ２が各種センサ信号から車両の状態（モード）を判定し、車両停止状態か否かを判定する（Ｓ１０１）。車両停止状態である場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、ピッチ角算出部２１は、車高センサ１の出力値と関数データＦとを比較しピッチ角を算出する（Ｓ１０２）。光軸方向調整部２２は、算出されたピッチ角に基づいて、対向車に眩光とならないように、アクチュエータ９５を駆動し、光軸方向を調整する（Ｓ１０３）。

本実施形態の車両用前照灯制御装置によれば、ピッチ角の推定にあたり、無変化区間Ｂを有する関数データＦが用いられる。車高センサ１の出力値は、車両生産後、サスペンションが馴染むことにより変化してしまう。しかし、本実施形態によれば、関数データＦの初期化条件での出力値ｃ１を含む区間に無変化区間Ｂが設定されているため、サスペンションの馴染みによる出力値の変化が吸収される。つまり、無変化区間Ｂの存在により、初期化条件（運転者１名乗車状態）の下において、馴染み前後で推定されるピッチ角は一致する。これにより、サスペンションの馴染みにより車高センサ１の出力値が変化した場合でも、ピッチ角算出部２１が当該変化によって誤ったピッチ角を算出することは抑制される。無変化区間Ｂは、サスペンションの馴染みを吸収する馴染み区間ともいえる。

無変化区間Ｂの区間幅は、上記実施形態では１３ｍｍ（−５ｍｍ〜−１８ｍｍ）であるが、馴染み量の観点から５ｍｍ以上あると効果的であり、一方でピッチ角の算出精度の観点から１５ｍｍ以下であると効果的である。すなわち、無変化区間Ｂの幅は、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。

サスペンションの馴染みは車種毎に変わる可能性があるが、本実施形態のように、初期化条件での出力値ｃ１が無変化区間Ｂの両端（最大値と最小値：本実施形態であれば−５ｍｍと−１８ｍｍ）以外に設定されることで、当該車両用前照灯制御装置の汎用性が向上する。

無変化区間Ｂは、初期化条件での出力値ｃ１を含み、且つ少なくとも当該出力値ｃ１よりも変位量が小さい側に設定されていれば良い。換言すると、無変化区間Ｂは、初期化条件での出力値ｃ１を含み、且つ当該出力値ｃ１が無変化区間Ｂ内の最小値以外に位置するように設定されていれば良い。また、馴染みが沈み側（マイナス側）に変化することが多いことから、無変化区間Ｂは、初期化条件での出力値ｃ１が無変化区間Ｂの中心値よりも最大値側（中心値を含む）に位置するように設定されることが好ましい。

ここで、車両停止状態以外の場合でのピッチ角の算出について加速状態を例に説明する。車両の加速状態では、図５に示すように、車両後方への荷重移動により前輪側のフロントサスペンション８１が伸張され、後輪側のリヤサスペンション８２が圧縮された状態となる。走行状態では、乗員や荷物の増減がなく車両の総荷重Ｗの変化はないとみなせるため、車高センサ１のリヤハイト値ＨＲに基づき前輪側のフロントハイト値ＨＦが以下のように推定される。フロントハイト値ＨＦは、前輪側の車軸と車体との相対変位量としての値であり、前輪側の車高の変位量である。

フロントサスペンション８１のばね定数（フロントホイールレート）をＫＦとし、リヤサスペンション８２のばね定数（リヤホイールレート）をＫＲとすると、後輪側への荷重移動量ΔＷは次式（１）により算出される。
ΔＷ＝ＨＲ×ＫＲ×２ ・・・・・（１）
ここで前輪側の荷重移動量は、後輪側への荷重移動量ΔＷと絶対値が等しく逆向きの−ΔＷとなることから、フロントハイト値ＨＦは、次式（２）により算出される。なお、式（１）、（２）において前輪も後輪も左右２輪あるため２倍（×２）としている。
ＨＦ＝−ΔＷ／（ＫＦ×２）＝−（ＨＲ×ＫＲ）／ＫＦ ・・・・・（２）
したがって、車両の前後方向のあらかじめ設定された基準面ＢＬに対する傾き角であるピッチ角θ１は、次式（３）により算出される。Ｌは前輪及び後輪の軸間距離である。
θ１＝ｔａｎ^−１｛（ＨＦ−ＨＲ）／Ｌ｝ ・・・・・（３）
これにより、前照灯９に対する目標光軸方向調整角度θ２は、対向車に眩しい光を与えることのないθ２≒−θ１とされ、この角度θ２に基づきアクチュエータ９５が駆動され前照灯９の光軸方向が調整される。なお、車両が減速状態の場合は、加速状態とは逆に、車両前方への荷重移動によりフロントサスペンション８１が圧縮され、リヤサスペンション８２が伸張された状態となる。この場合でも、上記同様に、ピッチ角θ１及び目標光軸方向調整角度θ２が算出される。

また、車両停止状態と判定されたにも関わらずリヤハイト値ＨＲに変動があるときには、車両の積載状況に変動があると考えられる。このとき、ハイト値（車高の変位量）の変動は後輪側が主であることから、リヤハイト値ＨＲからフロントハイト値ＨＦは次式（４）により算出される。
ＨＦ＝ＨＲ×α ・・・・・（４）
ここで、αが０のときには、フロントハイト値の変動を無視することとなり、サスペンションの仕様によっては、α＝０〜２程度の補正係数とされる。そして、ピッチ角θ１及び目標光軸方向調整角度θ２が上記同様に算出される。このように、ＥＣＵ２（ピッチ角算出部２１）は、関数データＦや数式への代入演算等により、車両の状態に応じてピッチ角を算出する。予め上記数式等により演算したデータベースを関数データとして用いても良い。

また、ピッチ角算出部２１は、停止状態以外の場合でも車高センサ１の出力値を変数とするピッチ角の関数データ（データベース、マップ、及び近似式を含む）に基づいてピッチ角を算出しても良い。関数データが無変化区間を有することで、上記同様の効果が発揮される。

このように、ピッチ角算出部２１によるピッチ角の算出は、車高センサ１の出力に基づいて行われれば良く、出力値に対するピッチ角に関するデータベースを参照して算出しても可能である。例えば、ピッチ角算出部２１は、車両停止状態のデータベースを記憶し、車高センサ１の出力に対応するピッチ角を検索し決定しても良い。また、ピッチ角算出部２１は、車高センサ１の出力がデータベースにない出力値である場合、当該出力値の前後の値（車高の変位量）に対応するピッチ角の平均をピッチ角として算出しても良い。ピッチ角算出部２１は、データベースに存在する出力値が１ｍｍ毎である場合、出力値が１．５ｍｍであれば、１ｍｍのときのピッチ角と２ｍｍのときのピッチ角の平均をピッチ角として算出する。また、変化区間Ａ１、Ａ２の関数データＦ（近似式）は、比例関係に限られず、出力の変化に対してピッチ角が変化する関数であれば良い。また、ピッチ角を算出するとは、ピッチ角の変位量を算出することと同意であり、車高の変位量を検出するとは、車高を検出することと同意である。

１：車高センサ、 ２．ＥＣＵ、 ２１：ピッチ角算出部、
２２：光軸方向調整部、 ８１：フロントサスペンション、
８２：リヤサスペンション、 ９：前照灯、
Ｆ：関数データ、 Ａ１：第一変化区間（変化区間）、
Ａ２：第二変化区間（変化区間）、 Ｂ：無変化区間、 ｃ１：出力値（初期変位量）

Claims (2)

1. 車両の前部又は後部に配置され、車高の変位量を検出する車高センサ（１）と、
   前記車高センサ（１）からの出力に基づき、前記車両の前照灯（９）の光軸方向の水平面に対する傾き角であるピッチ角を算出するピッチ角算出部（２１）と、
   前記ピッチ角算出部（２１）で算出された前記ピッチ角に基づき前記前照灯（９）の光軸方向を調整する光軸方向調整部（２２）と、
   を備え、
   前記ピッチ角算出部（２１）は、予め設定された前記変位量に対する前記ピッチ角の関数データ（Ｆ）に基づいて前記ピッチ角を算出し、
   前記関数データ（Ｆ）は、前記変位量の変化に対してピッチ角が変化する変化区間（Ａ１、Ａ２）と、前記変位量の変化に対して前記ピッチ角が変化しない無変化区間（Ｂ）と、を有し、
   前記無変化区間（Ｂ）は、初期化される条件での前記車高センサ（１）の出力である初期変位量（ｃ１）を含むと共に、少なくとも前記初期変位量（ｃ１）よりも前記変位量の小さい側に設定されている車両用前照灯制御装置。
2. 前記無変化区間（Ｂ）は、前記初期変位量よりも前記変位量が小さい側及び大きい側の両側に設定されている請求項１に記載の車両用前照灯制御装置。
   

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