JP2006079881A - 前照灯システム - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の前照灯システムにおいて、ランプ冷却のための専用の温度センサおよび冷却ファンを不要として、ランプ部の冷却を行う。
【解決手段】 ヘッドライト５００はラジエータ１００およびコンデンサ２００の冷却用送風機３００の風上側と通風路４４０により連通しており、送風機３００が回転することにより発生する送風によって、ヘッドライト５００内が外気により換気されヘッドライトは強制冷却される。送風機の駆動電圧は、エンジン水温に基づき決定されるラジエータ冷却駆動ファン電圧と、冷媒圧力に基づき決定されるＡ／Ｃコンデンサ冷却駆動ファン電圧と、車速、外気温およびエンジン水温により決定されヘッドライトの必要放熱量に相当するランプ冷却駆動ファン電圧との３つのうち最も大きい電圧値とされる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両の前照灯システムに関する。

近年、夜間の視認性を向上させるために、ディスチャージ（ＨＩＤ）ランプや発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプなどの高輝度型ランプを車両の前照灯に採用することが検討されている。このような高輝度型ランプでは、ランプ本体およびランプ本体付近に配置されるライト制御部が高温となるため、これら高温となる部位を送風などにより強制的に冷却する必要がある。

従来より、車両用ランプのランプハウジング内の熱気を排出させるものとして、ハウジング内の温度に応じてハウジング内の空気をハウジング外へ排出するよう送風するモータを備えるものがあった（例えば、特許文献１）。
特開２０００−３２２９０８号公報

しかし上記従来技術では、ランプを冷却するための専用部品、すなわち、温度フィードバック用の温度センサやハウジングに設けられた冷却ファンなどを必要とするため、システムが複雑になるという問題があった。

本発明は、車両の前照灯システムにおいて、ランプ冷却のための専用の温度センサおよび冷却ファンを不要として、ランプ部の冷却を行うことを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両の前方側を照らす前照灯（５００）と、車両前端側に配設された熱交換器（１００、２００）と、熱交換器（１００、２００）に冷却空気を送風する送風機（３００）と、送風機を駆動するファン駆動装置（１０）と、前照灯と送風機の風上側とを連通する連通路（４４０）とを備える前照灯システムであって、ファン駆動装置は、前照灯の必要放熱量を推定し、必要放熱量に応じて駆動電圧を算出するとともに、駆動電圧によって送風機を駆動することを特徴とする。

この発明によれば、送風機の作動による熱交換器への送風に伴い、連通路内を前照灯より送風機風上側へ空気流れが発生して前照灯にこの空気流れが当たることより前照灯が冷却される前照灯システムにおいて、前照灯が熱的に安定に作動可能となるよう必要放熱量を推定して、この必要放熱量に相当する空気流れを連通路に生じさせるための送風機出力となるような送風機駆動電圧を算出することができる。したがって、前照灯の温度検出および検出された温度上昇を防止するための専用の冷却ファンを設けることなく、既存の熱交換器冷却用送風機を用いて前照灯の冷却を行うことができる。

この必要放熱量は、請求項２に記載のように、車両の速度、外気温およびエンジン水温に応じて推定することができる。

また、送風機の駆動電圧を、請求項３に記載のように、車両の速度、外気温およびエンジン水温に応じて設定することができる。

さらに、駆動電圧は、請求項４に記載のように、車両の速度が大きくなるに応じて小さくなるよう、あるいは請求項５に記載のように、車両の外気温およびエンジン水温の少なくともいずれか一方が大きくなるに応じて小さくなるよう設定することができる。

請求項６に記載の発明は、車両の前方側を照らす前照灯（５００）と、車両の前端側に配設されたラジエータ（１００）とエアコン用コンデンサ（２００）とを備えた熱交換器と、熱交換器（１００、２００）に冷却空気を送風する送風機（３００）と、ラジエータ冷却用の第１駆動電圧（ＲｄＶ）とコンデンサ冷却用の第２駆動電圧（ＡｃＶ）とのうち大きいほうの駆動電圧により送風機を駆動するファン駆動装置と、前照灯と送風機の風上側とを連通する連通路とを備える前照灯システムであって、ファン駆動装置は、車両の速度、外気温およびエンジン水温に応じてランプ冷却用の第３駆動電圧（ＬｐＶ）を算出するとともに、第１ないし第３駆動電圧のうち最も大きい駆動電圧（Ｖｃ）によって送風機を駆動することを特徴とする。

この発明によれば、送風機の作動によるラジエータおよびエアコン用コンデンサを備えた熱交換器への送風に伴い、連通路内を前照灯より送風機風上側へ空気流れが発生して前照灯にこの空気流れが当たることより前照灯が冷却される前照灯システムにおいて、ラジエータ冷却用の第１駆動電圧と、コンデンサ冷却用の第２駆動電圧と、車両の速度、外気温およびエンジン水温に応じて算出されるランプ冷却用の第３駆動電圧との３つの駆動電圧の内、最も大きい値となった駆動電圧により、送風機を駆動する。

したがって、前照灯は放熱が必要な場合には、必ず熱交換器用の送風機が作動されて、通風路中に空気流れが強制的に発生されて冷却される。したがって、前照灯の温度検出および検出された温度上昇を防止するための専用の冷却ファンを設けることなく、既存の熱交換器冷却用送風機を用いて前照灯の冷却を行うことができる。

なお、上記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。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係るフロントエンドパネル構造及び前照灯システムを用いた車両前端部の分解斜視図である。

ラジエータ１００は、内燃機関（エンジン）の冷却水が流通する複数本のラジエータチューブ１１１からなるラジエータコア１１０、及びラジエータチューブ１１１の長手方向両端側に配設されて各ラジエータチューブ１１１に連通するラジエータタンク１２０等から構成された周知のマルチフロー型の熱交換器である。

コンデンサ２００もラジエータ１００と同様に、冷媒が流通する複数本のコンデンサチューブ２１１からなるコンデンサコア２１０、及びコンデンサチューブ２１１の長手方向両端側に配設されて各コンデンサチューブ２１１に連通するコンデンサタンク２２０等から構成された周知のマルチフロー型の熱交換器である。

送風機３００は、ラジエータ１００およびコンデンサ２００の風下側に配置され、後述するファン駆動装置１０からの駆動電圧により送風機ファンが回転することにより、ラジエータ１００およびコンデンサ２００に冷却風を送風する。なお、本実施形態では、熱交換器１００、２００の形状に応じて、効率的に送風できるよう、送風機３００は車幅方向に２つ並列配置されており、これら２つの送風機３００はともに同一の駆動電圧により、同一回転数（送風量）で回転する。

フロントエンドパネル４００は、樹脂（本実施形態では、ガラス繊維強化ポリプロピレン）製のパネルであり、このフロントエンドパネル４００にラジエータ１００、コンデンサ２００および送風機３００等の車両前端部品が組み付け固定される。

このフロントエンドパネル４００は、上方側に位置して水平方向に延びる上方側梁部材（アッパビーム）４１０、送風機３００（電動モータ３０２）を支持するとともに、送風機３００がラジエータ１００より空気流れ後方側から空気を吸入することを防止するシュラウド４２０、車両前面側を照らす前照灯（ヘッドライト）５００が組み付けられるライトステー（ライト取付部）４３０等が一体形成されている。

なお、図１では車両左側のヘッドライト５００が省略されているが、実際は左右両側にヘッドライト５００が組み付けられ、上方側梁部材４１０には、ボンネット（エンジンフード）を固定するフードロック（図示せず。）が組み付けられる。

ヘッドライト５００は、図１のＡ−Ａ断面図である図２に示すように、光源をなすバルブ５１０、凹面状の反射板（リフレクタ）５２０、バルブ５１０からの直接光及びリフレクタ５２０からの反射光を集光するレンズ５３０、並びにリフレクタ５２０の背面側からバルブ５１０及びリフレクタ５２０を覆うライトハウジング５４０からなるものである。

そして、フロントエンドパネル４００には、ヘッドライト５００内と送風機３００の風上側（上流側）とを連通させる通風路４４０が設けられており、この通風路４４０を構成するダクト部材４４１はパネル４００と一体成形されている。

一方、ヘッドライト５００（ライトハウジング５４０）には、ダクト部材４４１に接続されてヘッドライト５００（ライトハウジング５４０）内と通風路４４０内とを連通させるライトダクト部材５５０が一体成形されている。

なお、バルブ５１０とリフレクタ５２０との間には、隙間５２１が設けられており、外気をリフレクタ５２０の反射面側からライトダクト部材５５０および通風路４４０へ流入可能としている。

なお、図１中、車両前面側には緩衝部材をなす金属製のバンパーリーンフォース（以下、バンパーと略す。）６００がフロントエンドパネル４００とともに車両側方側のボディ（サイドメンバー）６２０にボルト等の締結手段にて固定されている。このバンパー６００は樹脂製のバンパーカバー６１０により覆われている。

以上のように、フロントエンドパネル４００には、ヘッドライト５００内と送風機３００の風上側とを連通させる通風路４４０が設けられているので、送風機３００がファン駆動装置１０により回転駆動されて送風機３００の風上側が負圧となることにより、ヘッドライト５００内の空気が通風路４４０を流通して送風機３００に吸引される。同時に、バルブ５１０とリフレクタ５２０との隙間５２１等から新気（外気）がヘッドライト５００内に流入するので、ヘッドライト５００内が強制的に換気され、ヘッドライト５００の各部位（バルブ５１０）が強制冷却される。

このように、熱交換器１００、２００を冷却するために送風機３００を駆動することにより、同時にヘッドライト５００、バルブ５１０等を冷却することができる。なお、エンジン始動直後や冬期など、熱交換器１００、２００の放熱量が少なく送風機３００が駆動されていない場合でも、車両走行に伴い車両が風（車速風）を受けることにより、外気がヘッドライト５００内より通風路４４０へ流通してヘッドライト５００の冷却を可能にする。

次に、本実施形態の前照灯システムの電気制御部について説明する。図３はそのブロック図である。なお、図３には本発明に係わる構成のみ示している。

前照灯システムは、マイクロコンピュータにより構成されたファン駆動装置１０を備えている。ファン駆動装置１０には、エンジン制御を行うエンジン制御ＥＣＵ１１を介して車両の外気温度を検出する外気温センサ１２と、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ（ＥＮＧ水温センサ）１３と車速を検出する車速センサ１４が接続されている。さらに、ファン駆動装置１０には、空調装置の冷凍サイクル（図示せず）内を流通する冷媒の圧力を検出する圧力センサ１５が接続されている。

ファン駆動装置１０は、これら各センサ信号に基づき、後述する制御フローにおける演算処理により送風機３００のファン駆動電圧Ｖｃを算出し、このファン駆動電圧Ｖｃによって送風機３００を駆動制御する。送風機３００は、ファン駆動装置１０より与えられるファン駆動電圧Ｖｃの大きさに応じた風量の風を発生する。

次に、本実施形態におけるファン駆動装置１０が実行する制御フローについて、図６に示すフローチャートに基づき説明する。この制御フローは、エンジンイグニッションがＯＮとなると同時に処理が開始される（Ｓ１００）。

まずステップＳ１１０にて、第１駆動電圧としてのラジエータ冷却駆動ファン電圧ＲｄＶが演算される。ラジエータ冷却駆動ファン電圧ＲｄＶは、主としてラジエータ１００を冷却するためのファン駆動電圧に相当し、水温センサ１３からのエンジン水温（Ｅ／Ｇ水温）信号に応じて、図５に一例を示す制御マップに基づき算出される。すなわち、ラジエータ冷却駆動ファン電圧ＲｄＶは、エンジン水温の上昇に応じて増加する周知の特性を有している。

次にステップＳ１２０で、第２駆動電圧としてのエアコン用コンデンサ（Ａ／Ｃコンデンサ）冷却駆動ファン電圧ＡｃＶが演算される。Ａ／Ｃ冷却駆動ファン電圧ＡｃＶは、主としてコンデンサ２００を冷却するためのファン駆動電圧に相当し、圧力センサ１５により検出された冷媒圧力に応じて、図６に一例を示す制御マップに基づき算出される。すなわち、Ａ／Ｃ冷却駆動ファン電圧ＡｃＶは、冷媒圧力の増加に応じて増加する周知の特性を有している。

そしてステップＳ１３０にて、ラジエータ冷却駆動ファン電圧ＲｄＶがＡ／Ｃ冷却駆動ファン電圧ＡｃＶより大きいか否かが判定され、判定結果がＹＥＳならば、ファン駆動電圧Ｖｃを大きい方のラジエータ冷却駆動ファン電圧ＲｄＶに設定する（Ｓ１４０）。判定結果がＮＯならば、ファン駆動電圧Ｖｃを大きい方のＡ／Ｃ冷却駆動ファン電圧ＡｃＶに設定する（Ｓ１５０）。

すなわち、Ｓ１３０〜Ｓ１５０の処理において、ファン駆動電圧ＶｃをＲｄＶとＡｃＶとの大きい方の駆動電圧に設定することにより、熱交換器（ラジエータ１００およびコンデンサ２００）の冷却不足を防止することができる。

次に、ステップＳ１６０にて、本実施形態の特徴部分である、第３駆動電圧としてのランプ冷却駆動ファン電圧ＬｐＶが演算される。このランプ冷却駆動ファン電圧ＬｐＶは、ヘッドライト５００が熱異常状態にならないように冷却するに必要な送風量であり、ヘッドライト５００の必要放熱量に相当する。

すなわち、ヘッドライト５００の必要放熱量は、車速と外気温とエンジンルーム内の温度（エンコパ温度）とにより決定される。実験結果を示す図７のエンコパ温度とエンジン水温との直線で表される相関関係より、エンコパ温度はエンジン水温で代用できるので、本実施形態では、ヘッドライト５００の必要放熱量、すなわちランプ冷却駆動ファン電圧ＬｐＶを、車速、外気温およびエンジン水温に基づき演算する。

具体的には、図８に示す制御マップに基づき算出される。すなわち、ランプ冷却駆動ファン電圧ＬｐＶは、車速が大きくなるほど小さくなり、他方、外気温Ｔａｍおよびエンジン水温Ｔｗの少なくとも一方が大きくなるほど大きくなる特性を備えている。図８中の各線図は、パラメータである外気温Ｔａｍまたはエンジン水温Ｔｗが一定のときの車速に対するランプ冷却駆動ファン電圧ＬｐＶを示している。

次にステップＳ１７０にて、算出されたランプ冷却駆動ファン電圧ＬｐＶがステップＳ１４０またはＳ１５０にて設定されているファン駆動電圧Ｖｃより大きいか否かが判定され、判定結果がＹＥＳならば、ステップＳ１８０にて最終的にファン駆動電圧Ｖｃを最も大きいランプ冷却駆動ファン電圧ＬｐＶに設定する。ステップＳ１７０での判定結果がＮＯであるときには、ファン駆動電圧Ｖｃは最も大きい値であるＳ１４０またはＳ１５０で設定されている値（ＲｄＶまたはＡｃＶ）のまま変更されない。

そして、ステップＳ１９０にて、ファン駆動電圧ＶｃをＲｄＶ、ＡｃＶ、ＬｐＶのうち最も大きい値に決定し、これを送風機３００に出力する。

以上のように送風機３００の回転駆動を制御した結果の例を図９に示す。この図表では、各外気温（３５℃、２５℃、１５℃）における種々の走行状態（渋滞・停止、市街地走行、登板走行、高速走行、郊外路走行）において、ヘッドライト５００が冷却されて熱異常状態に陥らないようなファン駆動電圧Ｖｃの条件を示している。たとえば、渋滞・停止時には、外気温３５℃ではファン駆動電圧Ｖｃ＝５．５Ｖ（消費電力１７Ｗ）で送風機３００を駆動することにより、ヘッドライト５００は冷却できた。

また、たとえば、登板走行においては、エンジン負荷が高くそのためエンコパ温度（エンジン水温）も高くなるので、外気温３５℃のとき車速が３３ｋｍ／ｈ以上であれば、送風機３００を止めても車速風によりヘッドライト５００を冷却することが可能であった。換言すれば、車速がそれよりも低ければ送風機３００を回転させる必要がある。

以上のように、本実施形態では、ヘッドライト５００の必要放熱量を、ヘッドライト５００の温度を検出するための専用の温度センサを用いることなく、車速、外気温およびエンジン水温から推定して、ヘッドライト５００を熱異常状態に陥らないように冷却するに必要な熱交換器冷却用送風機３００の駆動電圧を決定することができる。これにより、ヘッドライト５００は送風機３００の駆動または車速風により常に発熱状態が抑制され、熱異常状態に陥ることが防止される。

また、ヘッドライト５００に専用の温度センサを配置する必要がないので、ＬＥＤを光源とするＬＥＤヘッドライトにおいては特に好適である。すなわち、ＬＥＤ素子の低いジャンクション温度に対して温度制御を行う場合には、ジャンクション部分の温度検出が必要となり、そのための温度センサの設置はヘッドライトとしてのＬＥＤ素子の個数が多くなるほどシステムが複雑となる。本実施形態では、温度センサおよび検出温度に基づくフィードバック制御を行わないので、システムを簡易にし、かつ信頼性を向上させることができる。

本実施形態における車両前端部の分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本実施形態の電気制御部のブロック図である。 ファン駆動装置が実行する制御フローを示すフローチャートである。 ラジエータ冷却駆動ファン電圧の特性を示す図である。 Ａ／Ｃコンデンサ冷却駆動ファン電圧の特性を示す図である。 エンコパ温度とエンジン水温との相関を示す図である。 ランプ冷却駆動ファン電圧の特性を示す図である。 ヘッドライトの冷却可能条件を示す図表である。

符号の説明

１０…ファン駆動装置、１２…外気温センサ、１３…エンジン水温センサ、
１４…車速センサ、１５…圧力センサ、１００…ラジエータ、２００…コンデンサ、
３００…送風機、４００…フロントエンドパネル、４４０…通風路、
５００…ヘッドライト、５１０…光源（バルブ）。

Claims (6)

1. 車両の前方側を照らす前照灯（５００）と、
   前記車両の前端側に配設された熱交換器（１００、２００）と、
   前記熱交換器（１００、２００）に冷却空気を送風する送風機（３００）と、
   前記送風機を駆動するファン駆動装置（１０）と、
   前記前照灯と前記送風機の風上側とを連通する連通路（４４０）とを備える前照灯システムであって、
   前記ファン駆動装置は、前記前照灯の必要放熱量を推定し、該必要放熱量に応じて駆動電圧を算出するとともに、前記駆動電圧によって前記送風機を駆動することを特徴とする前照灯システム。
2. 前記ファン駆動装置は、前記必要放熱量を、前記車両の速度、外気温およびエンジン水温に応じて推定することを特徴とする請求項１に記載の前照灯システム。
3. 前記ファン駆動装置は、前記駆動電圧を、前記車両の速度、外気温およびエンジン水温に応じて設定することを特徴とする請求項１に記載の前照灯システム。
4. 前記駆動電圧は、前記車両の速度が大きくなるに応じて小さくなるよう設定されることを特徴とする請求項３に記載の前照灯システム。
5. 前記駆動電圧は、前記車両の外気温およびエンジン水温の少なくともいずれか一方が大きくなるに応じて小さくなるよう設定されることを特徴とする請求項３または４に記載の前照灯システム。
6. 車両の前方側を照らす前照灯（５００）と、
   前記車両の前端側に配設されたラジエータ（１００）とエアコン用コンデンサ（２００）とを備えた熱交換器と、
   前記熱交換器（１００、２００）に冷却空気を送風する送風機（３００）と、
   前記ラジエータ冷却用の第１駆動電圧（ＲｄＶ）と前記コンデンサ冷却用の第２駆動電圧（ＡｃＶ）とのうち大きいほうの駆動電圧により前記送風機を駆動するファン駆動装置（１０）と、
   前記前照灯と前記送風機の風上側とを連通する連通路（４４０）とを備える前照灯システムであって、
   前記ファン駆動装置は、前記車両の速度、外気温およびエンジン水温に応じてランプ冷却用の第３駆動電圧（ＬｐＶ）を算出するとともに、前記第１ないし第３駆動電圧のうち最も大きい駆動電圧（Ｖｃ）によって前記送風機を駆動することを特徴とする前照灯システム。
   

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