CN108469005A - 一种自适应摩托车车头灯及其控制系统、控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自适应摩托车车头灯，包括壳体、灯罩以及安装板，安装板上安装有光源灯及其控制组件，光源灯的数量有多个，且分别于安装板的中心位置以及沿安装板的周向设置；控制组件包括用于检测车辆转向动作的转向检测装置，以及与多个光源灯控制连接的驱动控制装置，驱动控制装置接收并响应于转向检测装置输出的检测信号，调节控制多个光源灯的亮度，通过将传统的车头灯由一个光源灯变成多个光源灯，并根据车辆的倾斜角度以及速度决定各个光源灯的亮度，使得车头灯的照射角度自适应于车辆行驶方向的变化，提升驾驶的安全性与便利性；由于在整个车头灯照射方向变化的过程中，均未涉及到机械式的传动，保证照射角度调节的快速性与准确性。

Description

一种自适应摩托车车头灯及其控制系统、控制方法

技术领域

本发明涉及车灯技术领域，更具体地说，它涉及一种自适应摩托车车头灯及其控制系统、控制方法。

背景技术

摩托车车头灯一般固定安装在摩托车的车头位置，用以起到照明的作用。

现有的摩托车车头灯的照射范围通常是固定的，即以车头灯为顶点呈扇形区域照射车头前方位置。上述车头灯的照射范围，通常是根据驾驶人员驾驶时所需的视场角来设计的，当摩托车沿直线正常行驶时，上述车头灯完全能够满足驾驶员的可视需求。但是，随着车速的加快，驾驶员的视场角将会变得越来越小，尤其在黑夜的转弯路段，在摩托车实现转向前，高速行驶的摩托车驾驶员很难看清楚车辆侧前方区域的状况，这就为驾驶带来了安全隐患。

针对于上述问题，专利公告号为CN104848130A的中国专利，提出了一种自动式照射角度可调的LED摩托车灯，其主要是通过将LED灯的安装座与一摆杆连接，利用摆杆的摆动调节上述车灯的照射角度。从上述对比文件的方案中不难看出，整个角度调节装置均由机械控制完成，响应速度慢，在实践中根本无法满足高速转弯照明的需求，其次，过于复杂的机械传动结构，也使得上述车灯的可靠性大为降低，并且车灯容易出现晃动，实际上并不利于驾驶员的操作。如何快速、准确、可靠地实现车灯照射角度的调节，是目前摩托车车头灯亟待解决的问题。

发明内容

针对实际运用中摩托车车头灯照射角度固定，无法适应满足摩托车高速转弯过程中的可视需要这一问题，本发明目的一在于提出一种自适应摩托车车头灯，通过将传统摩托车车头灯中单一的光源灯设置为多个，并自动检测摩托车的转向角度，根据上述角度调节各个光源灯的亮度，实现摩托车前方黑暗区域的光线自动填充，具体方案如下：

一种自适应摩托车车头灯，包括壳体、灯罩以及内套于所述壳体中的安装板，所述安装板上安装有光源灯及其控制组件，所述光源灯的数量有多个，且分别于所述安装板的中心位置以及沿所述安装板的周向设置；

所述控制组件包括用于检测车辆转向动作的转向检测装置，以及与多个所述光源灯控制连接的驱动控制装置，所述驱动控制装置接收并响应于所述转向检测装置输出的检测信号，调节控制多个所述光源灯的亮度。

通过上述技术方案，改变了传统的摩托车车头灯只有一个光源灯的设置模式，当车辆转弯时，上述控制装置可以控制不同的光源灯发出不同亮度的光线，由此可以方便地填充车辆侧前方的黑暗区域，便于驾驶员了解车辆侧前方的情况，利于驾驶员做出判断与操作。

进一步的，多个所述光源灯呈分组设置，包括左前照灯组、右前照灯组、第一中心照灯组以及第二中心照灯组，其中，

所述左前照灯组、右前照灯组以所述安装板竖直方向上的中线呈对称设置，所述第一中心照灯组以及第二中心照灯组沿所述安装板竖直方向上的中线设置。

通过上述技术方案，通过调节左前照灯组、右前照灯组的亮度可以调节整个车头灯的照射角度，使得车头灯的照射范围可以随着摩托车车头的转动而发生多样的适应性的改变，减少转弯时车辆侧前方的黑暗区域，第一中心照灯组以及第二中心照灯组则可以满足车辆在上下坡或直线行驶时的照明需要。

进一步的，所述左前照灯组、右前照灯组所含光源灯均沿同心圆弧设置；

所述左前照灯组、右前照灯组所包含的光源灯的灯珠内设置有用于调整光线出射方向的反光面，所述反光面的光线反射方向沿所述同心圆弧的径向倾斜朝向所述壳体的外部设置。

通过上述技术方案，当车辆转向时，位于安装板边缘的呈弧形设置的灯组更能够将光源灯射出的光线照射在车体的侧前方，提升照射的效果。

进一步的，所述转向检测装置包括：

速度传感器，设置于所述壳体上，用于检测车速大小，输出车速检测信号；

倾角传感器，设置于所述壳体中，用于检测车头灯在三维空间中与设定基准轴之间所成的角度，输出倾斜角度信号。

通过上述技术方案，检测车速的大小并结合着车头灯自身的倾斜角度，按照设定的算法可以计算得到车辆转弯的半径以及在设定时间内需要提供给到车辆的照射范围。

进一步的，所述驱动控制装置包括，

处理器，配置为与所述速度传感器以及倾角传感器信号连接，接收所述车速检测信号以及倾斜角度信号，计算得到车辆转动角度，根据所述车辆转动角度输出光源控制信号；

灯源驱动装置，配置为与所述处理器、多个所述光源灯以及外部电源电连接，接收所述处理器输出的光源控制信号，调节控制多个所述光源灯的亮度。

通过上述技术方案，基于速度传感器以及倾角传感器的输出结果，可以根据内置于处理器中的算法十分方便的计算得到车辆的转向角度，依照上述角度可以方便精确地调节各个光源灯的亮度，从而调整整个车头灯的照射范围。

进一步的，所述壳体整体呈碗状设置，所述壳体的外壁上一体设置有多个散热片，所述壳体远离所述灯罩的一端开设有至少一个用于与外部电源电连接的电源线接线座、以及与外部设备信号连接的控制线接线座；

所述电源线接线座与所述灯源驱动装置电连接，所述控制线接线座与所述处理器信号连接。

通过上述技术方案，圆形的壳体、安装板以及灯罩，使得车头灯具有更为广阔均匀的照射角度；将检测、控制等机构全部内置于壳体内，也使得整个车头灯具有很强的独立性与适配性，能够十分方便地在摩托车车头上安装或拆卸，摩托车本身只需要提供电源即可，预留控制线接线座，也有助于外部控制设备根据需要对车头灯的控制功能或精度加以扩展；与壳体一体设置的散热片能够有效排除掉壳体内部产生的热量，保证控制装置以及光源灯的正常运行。

基于上述自适应摩托车车头灯，本发明还提出了一种自适应摩托车车头灯控制系统，结合摩托车以及其它装置机构，实现摩托车车头灯在转向时精准快速的光线补偿，具体方案如下：

一种自适应摩托车车头灯控制系统，包括电源以及与之连接的如前所述的自适应摩托车车头灯，还包括：

转动角度传感器，设置于摩托车把手与把手支轴之间，用于检测摩托车把手的实际转动角度，输出转动角度信号至所述处理器；

发动机转速传感器，设置于摩托车发动机内，用于检测发动机的转速，输出发动机转速信号至所述处理器；

所述处理器接收并响应于所述转动角度信号、发动机转速信号、车速检测信号以及倾斜角度信号，输出光源控制信号。

通过上述技术方案，将摩托车自身的检测数据与车头灯的检测数据相耦合，使得处理器能够得到更为精确的车速以及车身转动角度信息，使得车头灯的照射角度调整更加的精确。

进一步的，所述控制系统还包括：

环境亮度传感器，设置于所述壳体的外部且远离所述灯罩的一端，或车辆车身上，用于检测环境的亮度并输出亮度检测信号至所述处理器；

所述处理器接收并响应于所述亮度检测信号调节控制至少一个所述光源灯的亮度。

通过上述技术方案，当环境亮度过低时，可以通过改变光源灯的发光强度对车辆侧前方的照射范围及照射强度加以修正，保证驾驶员能够有一个较为清晰的可视范围。

基于上述自适应摩托车车头灯控制系统，本发明还提出了一种自适应摩托车车头灯的控制方法，包括如下步骤：

采集摩托车的行驶速度以及车身的倾斜角度，计算车辆的行驶状态以及需要的照射角度；

采集环境亮度信号，根据所述环境亮度信号对车辆当前行驶状态下车头灯的照射角度加以修正；和/或

采集摩托车行驶的路面路况信息，结合当前时刻车辆定位信息及行进速度对车头灯的照射角度加以修正；

根据所述修正后的照射角度调整车头灯中光源灯的发光亮度以及发光位置，由此改变车头灯的照射范围。

通过上述技术方案，在调节车头灯的照射角度时，不仅考虑到了车头实际的变化情况，还考虑到了环境因素以及路况等因素，当摩托车在高速转弯时，车头灯能够自适应于车辆转向，将光线投射到车辆侧前方位置，确保车辆在转弯时驾驶员能够及时地了解车辆侧前方状况，提升驾驶的安全性。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）通过将传统的车头灯由一个光源灯变成多个光源灯，并根据车辆的倾斜角度以及速度决定各个光源灯的亮度，使得车头灯的照射角度自适应于车辆行驶方向的变化，提升驾驶的安全性与便利性；

（2）由于在整个车头灯照射方向变化的过程中，均没有涉及到机械式的传动，保证了照射角度调节的快速性与准确性；

（3）通过设置外部环境光照检测装置，使得车头灯能够根据环境亮度以及车速等信息自动调节自身的亮度，适应于不同光线条件下的转弯操作；

（4）通过将转向检测装置、控制装置等装置设置于车头灯的壳体内部，并且预留外接控制接口，使得整个自适应车头灯独立性强，方便适配于各类摩托车，拆装方便。

附图说明

图1为本发明摩托车车头灯的整体示意图；

图2为本发明摩托车车头灯的正面视图；

图3为本发明摩托车车头灯的背面视图；

图4为本发明车头灯控制组件的功能框架示意图；

图5为摩托车车头灯控制系统的功能框架示意图（实施方式一）；

图6为摩托车车头灯控制系统的功能框架示意图（实施方式二）；

图7为本发明摩托车车头灯控制方法的示意图（实施方式一）；

图8为本发明摩托车车头灯控制方法的示意图（实施方式二）；

图9为本发明摩托车车头灯控制方法的示意图（实施方式三）。

附图标记：1、壳体；11、散热片；12、电源线接线座；13、控制线接线座；2、灯罩；3、安装板；4、光源灯；41、左前照灯组；42、右前照灯组；43、第一中心照灯组；44、第二中心照灯组；45、反光面；5、控制组件；51、转向检测装置；511、速度传感器；512、倾角传感器；52、驱动控制装置；521、处理器；522、灯源驱动装置；6、控制系统；61、转动角度传感器；62、发动机转速传感器；65、环境亮度传感器。

具体实施方式

下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1和图2所示，一种自适应摩托车车头灯，包括壳体1、灯罩2（为方便示意，灯罩2与壳体1分离设置）以及内套于所述壳体1中的安装板3，灯罩2以及安装板3均与所述壳体1可拆卸连接。所述安装板3上安装有光源灯4及其控制组件5。

所述光源灯4采用高亮LED灯实现且数量有多个，分别于所述安装板3的中心位置以及沿安装板3的周向设置。

如图3所示，壳体1整体呈碗状设置，壳体1的外壁上沿壳体1的轴向一体设置有多个散热片11，与壳体1一体设置的散热片11能够有效排除壳体1内部产生的热量，保证控制装置以及光源灯4的正常运行。上述圆形的壳体1、安装板3以及灯罩2，使得车头灯具有更为广阔均匀的照射角度。

如图2所示，多个所述光源灯4呈分组设置，包括左前照灯组41、右前照灯组42、第一中心照灯组43以及第二中心照灯组44。

其中，左前照灯组41、右前照灯组42以安装板3竖直方向上的中线呈对称设置，第一中心照灯组43以及第二中心照灯组44沿安装板3竖直方向上的中线设置。上述技术方案通过调节左前照灯组41、右前照灯组42的亮度可以调节整个车头灯的照射角度，使得车头灯的照射范围可以随着摩托车车头的转动而发生多样的适应性的改变，减少转弯时车辆侧前方的黑暗区域，第一中心照灯组43以及第二中心照灯组44则可以满足车辆在上下坡或直线行驶时的照明需要。

如图2所示，在本发明中，优选的，左前照灯组41、右前照灯组42所含的光源灯4均沿同心圆弧设置。左前照灯组41、右前照灯组42所包含的光源灯4的灯珠内设置有用于调整光线出射方向的反光面45，反光面45的光线反射方向沿同心圆弧的径向倾斜朝向壳体1的外部设置。实际生产中，也可以直接将光源灯4沿壳体1的径向，倾斜朝向壳体1外部设置。基于上述方案，当车辆转向时，位于安装板3边缘的呈弧形设置的灯组更能够将光源灯4射出的光线照射在车体的侧前方，提升照射的效果。

如图4所示，控制组件5包括用于检测车辆转向动作的转向检测装置51，以及与多个光源灯4控制连接的驱动控制装置52，驱动控制装置52接收并响应于转向检测装置51输出的检测信号，调节控制多个光源灯4的亮度。

详述的，上述转向检测装置51包括速度传感器511以及倾角传感器512。速度传感器511设置于壳体1上，用于检测车速大小，输出车速检测信号。上述速度传感器511可以采用红外测速传感器实现。

倾角传感器512水平固定设置于壳体1中，用于检测车头灯在三维空间中与设定基准轴之间所成的角度，输出倾斜角度信号。优选的，本发明中选择能够检测X-Y-Z三轴倾斜角度的倾角传感器512，由此无论车辆上坡下坡或是左右倾斜转向都能够准确地检测并输出检测结果。

与上述转向检测装置51对应的，驱动控制装置52包括处理器521以及灯源驱动装置522。处理器521配置为与速度传感器511以及倾角传感器512信号连接，接收车速检测信号以及倾斜角度信号，计算得到车辆转动角度，根据车辆转动角度输出光源控制信号。灯源驱动装置522配置为与处理器521、多个光源灯4以及外部电源电连接，包括LED灯驱动放大电路模块，接收处理器521输出的光源控制信号，调节控制多个光源灯4的亮度。上述处理器521可以采用内置有专用算法程序的DSP芯片，或者采用贴片式单片机或FPGA组件实现高速运算及控制。

基于速度传感器511以及倾角传感器512的输出结果，可以根据内置于处理器521中的算法十分方便的计算得到车辆的转向角度，并且按照设定的算法可以计算得到车辆转弯的半径以及在设定时间内需要提供给到车辆的照射范围，依照上述角度可以方便精确地调节各个光源灯4的亮度，从而调整整个车头灯的照射范围。

在本发明中，如图3所示，所述壳体1远离灯罩2的一端开设有至少一个用于与外部电源电连接的电源线接线座12、以及与外部设备信号连接的控制线接线座13，电源线接线座12与灯源驱动装置522电连接，控制线接线座13与处理器521信号连接。

基于上述技术方案，将检测、控制等机构全部内置于壳体1内，也使得整个车头灯具有很强的独立性与适配性，能够十分方便地在摩托车车头上安装或拆卸，摩托车本身只需要提供电源即可，预留控制线接线座13，也有助于外部控制设备根据需要对车头灯的控制功能或精度加以扩展。

基于上述自适应摩托车车头灯，本发明还提出了一种自适应摩托车车头灯控制系统6，结合摩托车以及其它装置机构，实现摩托车车头灯在转向时精准快速的光线补偿，具体方案如下：

如图5所示，实施方式一：

一种自适应摩托车车头灯控制系统6，包括电源以及与之连接的如前所述的自适应摩托车车头灯。所述控制系统6还包括转动角度传感器61、发动机转速传感器62。

转动角度传感器61设置于摩托车把手与把手支轴之间，用于检测摩托车把手的实际转动角度，输出转动角度信号至处理器521。

发动机转速传感器62设置于摩托车发动机内，用于检测发动机的转速，输出发动机转速信号至处理器521。摩托车发动机的转速与其档位信号的结合可以较为精确地计算得到摩托车的速度，在本发明中，处理器521可以直接通过控制线接线座13与摩托车本身转速表的信号源信号连接，获取摩托车的实时车速。

处理器521接收并响应于转动角度信号、发动机转速信号、车速检测信号以及倾斜角度信号，输出光源控制信号。上述技术方案，将摩托车自身的检测数据与车头灯的检测数据相耦合，能够排除偶然因素的干扰，使得处理器521能够得到更为精确的车速以及车身转动角度信息，使得车头灯的照射角度调整更加的精确。

如图6所示，实施方式二：

一种自适应摩托车车头灯控制系统6，与实施方式一的不同之处在于，控制系统6还包括环境亮度传感器65，环境亮度传感器65设置于壳体1的外部且远离灯罩2的一端，或车辆车身上，用于检测环境的亮度并输出亮度检测信号至处理器521。处理器521接收并响应于亮度检测信号调节控制至少一个光源灯4的亮度。

上述技术方案，当环境亮度过低时，可以通过改变光源灯4的发光强度或发光个数对车辆侧前方的照射范围及照射强度加以修正，保证驾驶员能够有一个较为清晰的可视范围。

上述控制系统6中，均没有采用机械式的转向控制装置，操作灵活方便，响应速度快，可靠性高。

基于上述自适应摩托车车头灯控制系统6，本发明还提出了一种自适应摩托车车头灯的控制方法，包括如下步骤：

控制方式一，如图7所示，

S100，采集摩托车的行驶速度以及车身的倾斜角度，计算车辆的行驶状态以及需要的照射角度；

S101，根据所需照射角度调整车头灯中光源灯4的发光亮度以及发光位置，由此改变车头灯的照射范围。

控制方式二，如图8所示，

S200，采集摩托车的行驶速度以及车身的倾斜角度，计算车辆的行驶状态以及需要的照射角度；

S201，采集环境亮度信号，根据环境亮度信号对车辆当前行驶状态下车头灯的照射角度加以修正；

S202，根据修正后的照射角度调整车头灯中光源灯4的发光亮度以及发光位置，由此改变车头灯的照射范围。

控制方式三，如图9所示，

S300，采集摩托车的行驶速度以及车身的倾斜角度，计算车辆的行驶状态以及需要的照射角度；

S301，采集环境亮度信号，根据环境亮度信号对车辆当前行驶状态下车头灯的照射角度加以修正；

S302，采集摩托车行驶的路面路况信息，结合当前时刻车辆定位信息及行进速度对车头灯的照射角度加以修正；

S303，根据修正后的照射角度调整车头灯中光源灯4的发光亮度以及发光位置，由此改变车头灯的照射范围。

上述技术方案在调节车头灯的照射角度时，不仅考虑到了车头实际的变化情况，还考虑到了环境因素以及路况等因素，当摩托车在高速转弯时，车头灯能够自适应于车辆转向，将光线投射到车辆侧前方位置，确保车辆在转弯时驾驶员能够及时地了解车辆侧前方状况，提升驾驶的安全性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自适应摩托车车头灯，包括壳体(1)、灯罩(2)以及内套于所述壳体(1)中的安装板(3)，所述安装板(3)上安装有光源灯(4)及其控制组件(5)，其特征在于，所述光源灯(4)的数量有多个，且分别于所述安装板(3)的中心位置以及沿所述安装板(3)的周向设置；

所述控制组件(5)包括用于检测车辆转向动作的转向检测装置(51)，以及与多个所述光源灯(4)控制连接的驱动控制装置(52)，所述驱动控制装置(52)接收并响应于所述转向检测装置(51)输出的检测信号，调节控制多个所述光源灯(4)的亮度。

2.根据权利要求1所述的自适应摩托车车头灯，其特征在于，多个所述光源灯(4)呈分组设置，包括左前照灯组(41)、右前照灯组(42)、第一中心照灯组(43)以及第二中心照灯组(44)，其中，

所述左前照灯组(41)、右前照灯组(42)以所述安装板(3)竖直方向上的中线呈对称设置，所述第一中心照灯组(43)以及第二中心照灯组(44)沿所述安装板(3)竖直方向上的中线设置。

3.根据权利要求2所述的自适应摩托车车头灯，其特征在于，所述左前照灯组(41)、右前照灯组(42)所含光源灯(4)均沿同心圆弧设置；

所述左前照灯组(41)、右前照灯组(42)所包含的光源灯(4)的灯珠内设置有用于调整光线出射方向的反光面(45)，所述反光面(45)的光线反射方向沿所述同心圆弧的径向倾斜朝向所述壳体(1)的外部设置。

4.根据权利要求1所述的自适应摩托车车头灯，其特征在于，所述转向检测装置(51)包括：

速度传感器(511)，设置于所述壳体(1)上，用于检测车速大小，输出车速检测信号；

倾角传感器(512)，设置于所述壳体(1)中，用于检测车头灯在三维空间中与设定基准轴之间所成的角度，输出倾斜角度信号。

5.根据权利要求4所述的自适应摩托车车头灯，其特征在于，所述驱动控制装置(52)包括，

处理器(521)，配置为与所述速度传感器(511)以及倾角传感器(512)信号连接，接收所述车速检测信号以及倾斜角度信号，计算得到车辆转动角度，根据所述车辆转动角度输出光源控制信号；

灯源驱动装置(522)，配置为与所述处理器(521)、多个所述光源灯(4)以及外部电源电连接，接收所述处理器(521)输出的光源控制信号，调节控制多个所述光源灯(4)的亮度。

6.根据权利要求5所述的自适应摩托车车头灯，其特征在于，所述壳体(1)整体呈碗状设置，所述壳体(1)的外壁上一体设置有多个散热片(11)，所述壳体(1)远离所述灯罩(2)的一端开设有至少一个用于与外部电源电连接的电源线接线座(12)、以及与外部设备信号连接的控制线接线座(13)；

所述电源线接线座(12)与所述灯源驱动装置(522)电连接，所述控制线接线座(13)与所述处理器(521)信号连接。

7.一种自适应摩托车车头灯控制系统，其特征在于，包括电源以及与之连接的如权利要求5或6所述的自适应摩托车车头灯，还包括：

转动角度传感器(61)，设置于摩托车把手与把手支轴之间，用于检测摩托车把手的实际转动角度，输出转动角度信号至所述处理器(521)；

发动机转速传感器(62)，设置于摩托车发动机内，用于检测发动机的转速，输出发动机转速信号至所述处理器(521)；

所述处理器(521)接收并响应于所述转动角度信号、发动机转速信号、车速检测信号以及倾斜角度信号，输出光源控制信号。

8.根据权利要求7所述的控制系统(6)，其特征在于，所述控制系统(6)还包括：

环境亮度传感器(65)，设置于所述壳体(1)的外部且远离所述灯罩(2)的一端，或车辆车身上，用于检测环境的亮度并输出亮度检测信号至所述处理器(521)；

所述处理器(521)接收并响应于所述亮度检测信号调节控制至少一个所述光源灯(4)的亮度。

9.一种自适应摩托车车头灯控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集摩托车的行驶速度以及车身的倾斜角度，计算车辆的行驶状态以及需要的照射角度；

采集环境亮度信号，根据所述环境亮度信号对车辆当前行驶状态下车头灯的照射角度加以修正；和/或

采集摩托车行驶的路面路况信息，结合当前时刻车辆定位信息及行进速度对车头灯的照射角度加以修正；

根据所述修正后的照射角度调整车头灯中光源灯(4)的发光亮度以及发光位置，以此改变车头灯的照射范围。