JP2010143506A - 車両用ランプのオートレベリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 傾斜センサを用いたオートレベリング制御において、坂道や悪路のように車体が路面状況によって傾斜してピッチ角が変化した場合においても適正な照明を確保することが可能なオートレベリングシステムを提供する。
【解決手段】 車両の車体ピッチ角を検出する傾斜センサＳＤと、検出した車体ピッチ角に基づいてヘッドランプＨＬのランプ光軸ＬＡを上下方向に偏向動作するレベリング制御装置１を備え、車両が走行する道路が坂道又は悪路等の車両が傾斜状態になる道路状態であることを示す特定道路状態信号を出力する道路状態検出部１４を備え、レベリング制御装置１は特定道路状態信号が出力されたときにランプ光軸ＬＡのレベリング制御を停止又は補正する。
【選択図】 図２

Description

本発明は自動車等の車両用ランプ、特にヘッドランプの照射方向を車体の傾きに対応して上下方向に制御するオートレベリングシステムに関するものである。

自動車の乗員数の変化や積載する荷物の変化等によって車体のピッチ角、すなわち車体の前後が上下方向に傾いたときの傾き角が変化すると、ヘッドランプのランプ光軸はこのピッチ角変化に伴って上下方向に変化されてしまい自車が走行する前方の路面を適正に照明できなくなる。これを回避するために車体のピッチ角の変化を検出し、検出したピッチ角変化を相殺するようにヘッドランプのランプ光軸を上下方向に偏向動作するオートレベリングシステムが提案されている。車体のピッチ角を検出する手法として、例えば、自動車の前輪と後輪にそれぞれ車高センサを設け、これら車高センサで検出する前輪と後輪の車高の差から車体のピッチ角を検出するものがある。しかし、この手法では車体における前輪と後輪の離れた位置にそれぞれ配設した車高センサにより構造が複雑化するとともに、これら車高センサを電気的に接続するための配線を前輪から後輪にまで延長して配設する必要があり、自動車の重量増やコスト高をまねくという課題がある。

このような課題を解決するために特許文献１では、車体の一部に加速度センサで構成される単一の傾斜センサを設け、この傾斜センサで車体のピッチ角を検出し、検出したピッチ角に基づいてヘッドランプのオートレベリング制御を行うように構成している。そのため、傾斜センサに電気接続するための配線を単一化かつ短縮でき、重量増やコスト高の課題を解消する上で有効である。
特開２００２−３３７６００号公報

特許文献１の技術では、車体のピッチ角を検出しているが、このピッチ角は水平線に対する傾き角である。そのため、自動車が上り坂や下り坂等の坂道を走行しているときに、車体が坂道の路面に平行で路面に対するピッチ角が「０」であり、レベリング制御が不要であっても傾斜センサが検出した水平方向に対するピッチ角に基づいたレベリング制御を実行してしまう。したがって、上り坂の場合にはピッチ角が正の値となるためにヘッドランプのランプ光軸が下方に向けられて自車の前方路面の近傍領域を照明するようになり、下り坂の場合には絶対ピッチ角が負の値となるためにランプ光軸が上方に向けられて自車の前方路面の遠方領域を照明するようになってしまい、いずれも適正な照明が行われない状況が生じてしまう。

また、傾斜センサを加速度センサで構成した場合に、自動車が凹凸のある悪路を走行すると、悪路の凹凸によって自動車に生じる振動が加速度センサに影響を与え、車体の傾斜を正確に検出することができなくなり、精度の高いレベリング制御が困難になる。傾斜センサが加速度センサで構成されておらず、悪路の凹凸による振動の影響が少ない場合でも、悪路の凹凸によって自動車のピッチ角が正方向または負方向に頻繁に変動されるため、この変動するピッチ角に対応してランプ光軸の制御を行うとランプ光軸も上下方向に頻繁に変化されることになり、運転者にとって煩わしさを感じさせることがある。また、ピッチ角の変動に対してレベリング制御の応答遅れが生じると、自動車の前部が上方を向いたときにランプ光軸が上を向き、あるいは自動車の前部が下方を向いたときにランプ光軸が下を向くように制御される場合があり、前者の場合にはと他車を眩惑してしまい、後者の場合には自車の前方を適正に照明できなくなり、いずれの場合も運転者の視認性を低下させ、安全運転の障害になる。

本発明の目的は、傾斜センサを用いたオートレベリング制御において、坂道や悪路のように車体が路面状況によって傾斜してピッチ角が変化した場合においても適正な照明を確保することが可能なオートレベリングシステムを提供するものである。

本発明の車両用ランプのオートレベリングシステムは、車両の車体ピッチ角を検出する傾斜センサと、検出した車体ピッチ角に基づいてランプのランプ光軸を上下方向に偏向動作してレベリング制御するレベリング制御装置を備える車両において、車両が走行する道路が坂道又は悪路等の車両が傾斜状態になる道路状態であることを示す特定道路状態信号を出力する道路状態検出部を備え、レベリング制御装置は特定道路状態信号が出力されたときにランプ光軸のレベリング制御を停止又は補正することを特徴とする。

本発明によれば、坂道や悪路等において車体ピッチ角が変化して特定道路状態信号が出力されるとレベリング制御装置におけるランプのランプ光軸を上下方向に偏向する動作が停止される。これにより車体ピッチ角の変化にかかわらずランプ光軸が上下方向に変化されなくなり、坂道や悪路に進入する前の適正なランプ光軸による適正な照明が確保される。また、一定の坂道等を走行する際にはランプ光軸角を補正することにより、当該坂道を走行中における適正なランプ光軸による照明が確保される。

本発明の好ましい形態として、レベリング制御装置は特定道路状態信号が出力されたときにランプ光軸を所定の角度位置に固定する。坂道や悪路においてはランプ光軸を固定することで不必要にランプ光軸が上下方向に偏向されることがなく、適正な照明を確保する。例えば、レベリング制御装置は特定道路状態信号が出力される直前のランプ光軸の角度、または予め設定したデフォルト角度に固定する。いずれも適正なランプ光軸の角度であるので、この角度に固定することで適正な照明を確保する。

また、本発明の他の好ましい形態として、坂道の傾斜角が検出できた場合にはこの傾斜角に基づいてランプ光軸角を補正したレベリング制御を実行する。これにより、当該坂道の走行中における適正なレベリング制御が継続され、適切な照明を確保する。

また、本発明の他の好ましい形態として、道路状態検出部は、撮像カメラで撮像した画像を解析して道路状態を検出する手段、及び／又はナビゲーション装置に記憶された道路情報に基づいて道路状態を検出する手段で構成する。自車が走行する道路の道路状態、特に坂道や悪路を適切に検出し、訂正なランプ光軸のレベリング制御が実現できる。

次に、本発明の実施例１を説明する。図１は本発明を適用した自動車ＣＡＲの全体構成図である。自動車ＣＡＲの車体ＣＢは図には表れないサスペンション機構によって前輪ＦＷと後輪ＲＷにより懸架されており、自動車ＣＡＲに乗車する乗員の数や乗車位置の変化、あるいは積載する荷物の重さ等によって自動車ＣＡＲが前後方向に傾斜され、水平線に対する車体の傾斜角（ここでは車体ピッチ角と称する）が変化される。また、この自動車ＣＡＲでは乗員や荷物に変化がない場合でも、坂道や悪路を走行する際に前輪ＦＷと後輪ＲＷとを結ぶ線が水平線に対して傾斜することにより、これに伴って車体ＣＢも傾斜され、車体ピッチ角も変化することは前述した通りである。

前記車体ＣＢの前部の左右にはそれぞれヘッドランプＨＬが配設されている。ここではヘッドランプＨＬはランプボディ２１と前面透明カバー２２とでランプハウジング２０が構成され、このランプハウジング２０内にプロジェクタ型ランプ２３が内装されている。このプロジェクタ型ランプ２３は前後方向に傾倒可能なブラケット２４に支持されており、レベリング機構２によって傾倒角度が制御できるように構成されている。すなわち、レベリング機構２は前記ランプボディ２１の一部に固定され、レベリング制御信号が入力されたときに駆動ロッド２ａを前後方向に進退移動する電磁ソレノイド構造あるいは電気モータ構造をしたアクチュエータとして構成されている。これにより、レベリング機構２は入力されるレベリング制御信号によってブラケット２４の傾倒角度を変化させ、これに支持されたプロジェクタ型ランプ２３を一体的に前後方向に傾倒させ、そのランプの光軸ＬＡを上下方向に偏向制御して、いわゆるレベリング制御を行うようになっている。

前記レベリング機構２には前記レベリング制御信号を生成して出力するレベリング制御装置１が接続されている。また、このレベリング制御装置１には傾斜センサＳＤが接続されている。傾斜センサＳＤは前記車体ＣＢに固定されており、車体が傾斜したときに水平線に対する傾斜角を車体ピッチ角として検出する。ここでは傾斜センサＳＤは加速度センサで構成されており、傾斜センサが車体の傾斜と共に傾斜したときの重力加速度の変化を検出し、この重力加速度の変化に基づいて自身の傾斜角、すなわち車体の傾斜角を検出することが可能とされている。また、この実施例１では前記傾斜センサＳＤに隣接して配置した温度センサＳＴを備えており、傾斜センサＳＤの温度を検出することができるように構成されている。ここでは温度センサＳＴは傾斜センサＳＤと一体型のものを用いている。

一方、前記レベリング制御装置１には自車の前方の所要領域を撮像するための撮像カメラＣＡＭが接続されている。この撮像カメラＣＡＭは例えば自動車ＣＡＲのフロントガラスの上部位置において車室内の一部に搭載され、少なくとも自車の前方の路面を撮像することが可能である。さらに、前記レベリング制御装置１にはナビゲーション装置ＮＡＶが接続されており、このナビゲーション装置ＮＡＶには少なくとも自車が走行する道路の各種情報、特に自動車ＣＡＲが走行したときに自動車ＣＡＲの車体ピッチ角が変化する要因となる坂道、悪路等の情報が予め記憶されているものが採用される。

図２は前記システムのブロック構成図である。前記撮像カメラＣＡＭは自車の前方領域を撮像範囲とするＣＣＤ等の撮像素子３１と、この撮像素子３１で撮像した撮像信号を信号処理して画像を得るための信号処理部３２とを備えており、得られた画像の画像信号をレベリング制御装置１に出力する。

前記レベリング制御装置１は、前記傾斜センサＳＤで検出した重力加速度から車体ＣＢの傾斜角、すなわち車体ピッチ角を検出する車体ピッチ角検出部１１を備えている。この車体ピッチ角検出部１１には温度補正部１２が接続されており、前記温度センサＳＴで検出した傾斜センサＳＤの温度に基づいて傾斜センサＳＤから車体ピッチ角検出部１１に入力される加速度を補正し、車体ピッチ角検出部１１で検出する車体ピッチ角を補正するようになっている。また、前記車体ピッチ角検出部１１で検出した車体ピッチ角に基づいて前記ヘッドランプＨＬのランプ光軸ＬＡの上下方向の偏向角を演算し、レベリング制御信号を前記レベリング機構２に出力するレベリング制御信号出力部１３を備えている。さらに、前記撮像カメラＣＡＭで撮像した画像の画像信号を解析して自車の前方の道路状態、特に道路の傾斜状態を判定する道路状態検出部１４を備えている。この道路状態検出部１４はここでは前記ナビゲーション装置ＮＡＶに記憶されている道路情報に基づいて自車の前方の道路状態を判定することも可能とされている。そして、この道路状態検出部１４で坂道や悪路等のような自動車が傾斜状態になる道路状態であることを検出したときには特定道路状態信号を前記レベリング制御信号出力部１３に出力する。前記レベリング制御信号出力部１３は入力された特定道路状態信号に基づいて前記レベリング機構２に出力するレベリング制御信号を一時的に無効にする制御を行うようになっている。

このオートレベリングシステムにおけるレベリング制御を図３のフローチャートを参照して説明する。自動車の乗員数の変化や積載貨物の変化等の車両荷重の変化によって車体ピッチ角が変化すると、傾斜センサＳＢで検出する重力加速度が変化する（Ｓ１０）。これと同時に、温度センサＳＴは傾斜センサＳＤの温度を検出し（Ｓ１１）、この検出温度に基づいて温度補正部１２は傾斜センサＳＤで検出した加速度を補正する（Ｓ１２）。傾斜センサＳＤで検出する加速度は図４（ａ）に示すように所定の温度を基準値とすると、これよりも高温又は低温になると検出値が低下するという温度依存性を有している。温度補正部１２は図４（ｂ）のように、傾斜センサＳＤで検出する加速度の温度依存性を予め実測しておき、この実測結果に基づいて当該温度依存性を解消すべく温度に対応する補正値を設定しておき、傾斜センサＳＤで検出した加速度に、温度センサＳＴで検出した温度に対応する補正値を用いて加速度を補正し、図４（ｃ）のように、温度依存性が解消された補正加速度を得る。

次いで、車体ピッチ角検出部１１はこの補正された加速度に基づいて所要の演算を行い傾斜センサＳＤの傾斜角度、すなわち当該傾斜センサＳＤが固定されている車体ＣＢの車体ピッチ角を検出し、検出した車体ピッチ角をレベリング制御信号出力部１３に出力する（Ｓ１３）。レベリング制御信号出力部１３は車体ピッチ角検出部１１で検出された車体ピッチ角に基づいて好適なヘッドランプＨＬのランプ光軸ＬＡの上下方向のランプ光軸角度を演算し、これと現在レベリング機構２に出力している現在のレベリング制御信号からヘッドランプＨＬのランプ光軸ＬＡの上下方向のランプ光軸角度を認識し、現在のランプ光軸角度が演算したランプ光軸角度となるようなレベリング制御信号を生成する（Ｓ１４）。

さらに、道路状態検出部１４は自車の前方領域を撮像する撮像カメラＣＡＭからの画像信号を解析し、自車が走行する道路の状態が特定道路状態であるか否か、すなわち上り坂や下り坂等の坂道であるか、あるいは車体が前後に傾斜するような凹凸のある悪路であるかを検出する（Ｓ１５）。この道路状態を検出する際の画像解析の手法については現在種々の方法が提案されているのでこれを利用することにし、ここでは詳細な説明は省略する。また、これと同時に、あるいはこれとは別に道路状態検出部１４はナビゲーション装置ＮＡＶに記憶されている道路情報に基づいて当該道路の傾斜や悪路等の特定道路状態を検出してもよい。そして、道路状態検出部１４は少なくとも自車が走行する道路が坂道や悪路であると判定した場合には特定道路状態信号をレベリング制御信号出力部１３に出力する（Ｓ１７）。

レベリング制御信号出力部１３は常時特定道路状態信号の出力の有無を判定しており（Ｓ１８）、特定道路状態信号が出力されないときには前述のように検出された車体ピッチ角に対応するレベリング制御信号を生成して出力し（Ｓ２０）、この生成したレベリング制御信号に基づいてレベリング機構２を制御し、レベリング機構２は乗員や荷物の積載状態の変化によって生じる車体の傾きに対応したレベリング制御信号に基づいて動作され、ブラケット２４を傾動してプロジェタク型ランプ２３のランプ光軸ＬＡを上下方向に偏向動作するレベリング制御を実行する（Ｓ２１）。

一方、レベリング制御信号出力部１３は特定道路状態信号が出力されたことを判定したときには、レベリング機構２に出力しているレベリング制御信号を特定道路状態信号が入力される直前に出力していたレベリング制御信号の値に固定する（Ｓ１９）。このとき、レベリング制御信号出力部１３は入力される車体ピッチ角に基づいてレベリング制御信号を新たに生成するための演算を停止するか、あるいは演算は継続するが得られた新たなレベリング制御信号を無効にする等の処理を行う。そして、特定道路状態信号が出力され続けている間は固定したレベリング制御信号によってレベリング機構２を制御する。したがって、レベリング機構２でのレベリング制御（Ｓ２１）では、車体ピッチ角変化に追従したヘッドランプＨＬのランプ光軸ＬＡのレベリング制御は停止されることになり、当該ランプ光軸ＬＡを直前のランプ光軸角度に固定することになる。

このように、自動車が坂道を走行して車体ピッチ角が坂道の傾斜によって変化した場合でも、撮像カメラＣＡＭで撮像した画像やナビゲーション装置ＮＡＶから坂道であることが判定され、道路状態検出部１４が特定道路状態信号を出力したときにはヘッドランプＨＬのレベリング制御は停止されるため、坂道に入る直前の平坦路を走行しているときのランプ光軸角で坂道を走行することになる。これにより、坂道における車体ピッチ角の変化にかかわらず適正な照明が可能になる。例えば、図５は平坦路から坂道に走行したときのランプ光軸のレベリング制御を示すタイミング図であり、（ａ）は検出した車体ピッチ角、（ｂ）はレベリング制御されるランプ光軸角である。平坦路では特定道路状態信号は出力されておらず、乗員や荷物によって車体ピッチ角が所定の角度であり、この車体ピッチ角に対応してランプ光軸も所定の角度に制御されている。そして、上り坂に入って車体ピッチ角が増加するとこれに対応してレベリング制御信号が生成され、レベリング機構によってランプ光軸角は同図（ｂ）に破線で示すように低下する方向に制御される。再び平坦路に戻るとランプ光軸ＬＡも所定の角度に戻される。本実施例１においては、上り坂に入ると直ちに道路状態検出部１４が坂道を検出して特定道路状態信号を出力するため、レベリング制御信号出力部１３は車体ピッチ角に基づいて生成したレベリング制御信号を無効とし、その直前のレベリング制御信号に戻す。これにより、同図（ｂ）に実線で示すようにランプ光軸ＬＡは直前の角度に戻される。したがって、上り坂においてもランプ光軸ＬＡは所定の角度に保持される。このレベリング制御は特定道路状態信号が出力されている間は継続され、特定道路状態信号が出力されなくなると通常のレベリング制御、すなわち車体ピッチ角検出部１１で検出された車体ピッチ角に基づいて上下方向の偏向動作が行われることになる。

自動車が凹凸のある悪路を走行して車体ピッチ角が頻繁に変化する場合も、撮像カメラで撮像した画像から悪路であることを判定して特定道路状態信号をレベリング制御信号出力部に出力したときにはヘッドランプのレベリング制御は停止されるため、悪路に入る直前の平坦路を走行しているときのランプ光軸角度で悪路を走行することになる。これにより、悪路の凹凸によって生じる車体ピッチ角の頻繁な変化にかかわらずランプ光軸角が一定角度に保持されることになり、頻繁なランプ光軸角の変化による煩わしさが防止できる。また、レベリング制御の応答遅れによる他車への眩惑も防止できる。

また、本発明においては、特定道路状態信号が出力されたときに、ナビゲーション装置ＮＡＶからの情報や撮像カメラＣＡＭで撮像した画像の画像解析等に基づいて道路状態検出部１４において道路が坂道であり、しかもその道路の傾斜角が検出されたような場合にはレベリング制御を停止する代わりにレベリング制御信号出力部１３において出力するレベリング制御信号を補正するようにしてもよい。すなわち、検出された坂道の傾斜角を相殺するように車体ピッチ角検出部１１で検出した車体ピッチ角を補正し、補正した車体ピッチ角に基づいてレベリング制御信号を生成して出力する。これにより、例えば傾斜角が徐々に変化するような坂道を走行する際にランプ光軸角が固定されてしまうことなく、当該坂道の傾斜角の変化に対応してランプ光軸ＬＡを補正した適正なレベリング制御が確保できる。

ここで、道路状態検出部は、自車の走行先の道路状態として、坂道のように車体が傾斜する道路や、凹凸のある悪路のように車体ピッチ角が頻繁に変化する道路であることを検出することができれば実施例１の撮像カメラによる画像解析やナビゲーション装置による道路情報に基づくものでなくてもよい。また、車載ＬＡＮの情報を利用することも可能である。さらに、運転者のスイッチ操作によって特定道路状態信号を出力するように構成してもよい。例えば、工事中の道路を走行する際に路面に凹凸があると運転者が判断したような場合にスイッチをオンにすることでランプ光軸角を平坦路を走行しているときの角度に固定することが可能になる。

実施例１では特定道路状態信号が入力されたときには直前のレベリング制御信号に固定しているが、予め設定したデフォルト値に固定するようにしてもよい。特定道路状態信号の出力が遅れた場合、例えば坂道や悪路に入ってから特定道路状態信号が出力された場合には、直前のレベリング制御信号が既に不適な値になっている場合も考えられるため、予め適正な値をデフォルト値として設定しておけば、このような場合でも適正なレベリング制御が確保できる。

温度センサは実施例１のように傾斜センサと一体的に配設することが好ましいが、傾斜センサの検出温度と著しい誤差を生じることがなければ傾斜センサと別体に構成しても、あるいは傾斜センサから多少離れた箇所に配置してもよい。温度補償のある傾斜センサを用いる場合、あるいは温度依存性のない傾斜センサを用いる場合には温度センサは不要であるとともに、レベリング制御装置の温度補正部が不要であることは言うまでもない。

実施例１のシステムの全体構成を示す概略図である。 システムのブロック構成図である。 実施例１のシステムの主要動作を説明するフローチャートである。 傾斜センサの温度補正を説明する図である。 ランプ光軸のレベリング制御の一例のタイミング図である。

符号の説明

１ レベリング制御装置
２ レベリング機構
１１ 車体ピッチ角検出部
１２ 温度補正部
１３ レベリング制御信号出力部
１４ 道路状態検出部
ＣＡＭ 撮像カメラ
ＮＡＶ ナビゲーション装置
ＳＤ 傾斜センサ
ＳＴ 温度センサ
ＨＬ ヘッドランプ
ＣＡＲ 自動車
ＬＡ ランプ光軸

Claims (5)

1. 車両の車体ピッチ角を検出する傾斜センサと、検出した車体ピッチ角に基づいてランプのランプ光軸を上下方向に偏向動作してレベリング制御するレベリング制御装置を備える車両において、前記車両が走行する道路が坂道又は悪路等の車両が傾斜状態になる道路状態であることを示す特定道路状態信号を出力する道路状態検出部を備え、前記レベリング制御装置は特定道路状態信号が出力されたときに前記ランプ光軸のレベリング制御を停止又は補正することを特徴とする車両用ランプのオートレベリングシステム。
2. 前記レベリング制御装置は前記特定道路状態信号が出力されたときに前記ランプ光軸を所定の角度位置に固定することを特徴とする請求項１に記載の車両用ランプのオートレベリングシステム。
3. 前記レベリング制御装置は前記特定道路状態信号が出力される直前のランプ光軸の角度、または予め設定したデフォルト角度に固定することを特徴とする請求項２に記載の車両用ランプのオートレベリングシステム。
4. 前記レベリング制御装置は、坂道の傾斜角を検出したときには、当該検出した傾斜角に基づいてランプ光軸の光軸角を補正したレベリング制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のオートレベリングシステム。
5. 前記道路状態検出部は、撮像カメラで撮像した画像を解析して道路状態を検出する手段、及び／又はナビゲーション装置に記憶された道路情報に基づいて道路状態を検出する手段であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用ランプのオートレベリングシステム。
   
   

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