JP2011098611A - 車両用ヘッドランプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 車高センサを備えなくてもレベリング制御を実現し、同時に好適なフェールセーフを可能にした低コストの車両用ヘッドランプシステムを提供する。
【解決手段】 車両の操舵角に追従してヘッドランプＨＬの光照射方向を水平左右に偏向制御するスイブル制御部１１と、乗員によって操作されるレベリングスイッチ３のスイッチ出力に基づいて光照射方向ＬＡを鉛直上下に傾動制御するレベリング制御部１２と、スイブル制御に異常が生じたとき、あるいはレベリングスイッチ３のスイッチ信号が正常制御領域を越えたときにレベリング装置とスイブル装置の少なくとも一方を動作して光照射方向を強制的に所定の方向に制御するフェールセーフ制御部１３とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は自動車等の車両の前方領域を照明するヘッドランプに関するものであり、特に光照射方向を車両の操舵方向に追従して偏向制御するスイブル機構と、光照射方向を上下に偏向するレベリング機構を備えた車両用ヘッドランプシステムに関するものである。

近年の自動車では走行安全性を高める目的の一つとして、ヘッドランプの光照射方向を適切に自動制御するヘッドランプシステムが提案されている。例えば、自動車の走行方向に追従してヘッドランプの光照射方向を左右に偏向制御するスイブル制御を可能にしたシステムがあり、特許文献１では、運転者が操作するステアリングホイールの操舵角を検出し、この操舵角に追従するようにヘッドランプを左右に偏向制御するＡＦＳ（Adaptive Front-lighting System：適応型照明システム）のスイブル装置が提案されている。また、特許文献１のシステムでは自動車のピッチ角（自動車の前後部の上下方向の傾き）に基づいてヘッドランプの光照射方向を上下に偏向するオートレベリング装置も備えており、ピッチ角の変化に追従して光照射方向を好適に制御するととともに、スイブル装置に異常が生じたとき、例えばヘッドランプの光照射方向が対向車側を向いて動かなくなったときに、対向車を眩惑することがないように光照射方向を強制的に下方に向けるようにしたフェールセーフ機能を備えることも提案されている。

特許第３６８７７４１号明細書

特許文献１のシステムでは、レベリング制御を行うための自動車のピッチ角を求めるために自動車の車高変化を検出する車高センサが必要である。この車高センサは路面に対する自動車の車体の高さを測定する構成であり、機構的及び電気的に構成が複雑で高価である。そのため、システムの低コスト化を実現することが難しい。レベリング制御を手操作で行うようにしたシステムも考えられているが、このシステムではヘッドランプの光照射方向はレベリングスイッチの手操作により一義的に設定されるため、レベリングスイッチの故障やこれに関連する電源系での故障等によって光照射方向を大きく上方向に向けた状態が生じ、あるいは極端に下方向に向けた状態が生じることがあり、安全走行の点で好ましくない状況が生じる。そのため、安全走行を確保するとともにフェールセーフを可能にしたＡＦＳのスイブル装置を装備した低コストの自動車を実現することが難しいという問題がある。

本発明の目的は、車高センサを備えなくても好ましいレベリング制御を実現するとともに、システムの異常時にヘッドランプの光照射方向を強制的に下方に向けるようにしたフェールセーフを実現し、システムの低コスト化を実現可能にした車両用ヘッドランプシステムを提供するものである。

本発明は、車両の操舵角に追従してヘッドランプの光照射方向を水平左右に偏向制御するスイブル装置と、乗員によって操作されるレベリングスイッチのスイッチ出力に基づいて光照射方向を鉛直上下に傾動制御するレベリング装置と、スイブル装置に異常が生じたとき、あるいはレベリングスイッチのスイッチ出力が所定範囲を越えたときにレベリング装置とスイブル装置の少なくとも一方を動作して光照射方向を強制的に所定の方向に制御するフェールセーフ装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、レベリングスイッチによりヘッドランプの光照射方向を任意に設定可能でるとともに、レベリングスイッチの出力が所定の範囲を越えて異常となったときには光照射方向を強制的に所定の方向に制御するフェールセーフを行うことで、対向車に対する眩惑を防止し、あるいは自車の前方領域の照明を確保し、安全走行に有効となる。

本発明を適用した自動車の要部の概念構成図。 本発明の要部のブロック構成図。 レベリング角演算部とレベリングフェール判定部の構成図。 レベリングスイッチ出力とレベリング角および正常制御領域を説明する図。 本発明のフェールセーフ動作のフローチャート。

（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１を説明する。図１は実施形態１の車両用ヘッドランプシステムの概念的な構成図であり、自動車の前部の左右に配設されたヘッドランプＨＬは、ランプ光軸ＬＡが左右に偏向制御されるスイブル制御が可能であるととともに、上下にも傾動するレベリング制御が可能に構成されている。前記ヘッドランプＨＬにはＡＦＳ−ＥＣＵ（電子制御ユニット）１が接続されており、このＡＦＳ−ＥＣＵ１によって前記したスイブル制御とレベリング制御が可能とされている。ＡＦＳ−ＥＣＵ１には、自動車に搭乗している運転者により操作されるステアリングホイールＳＷの操舵角を検出するための操舵角センサ２が接続されている。また、ステアリングホイールＳＷの近傍位置には運転者が手操作してヘッドランプＨＬを上下にレベリング制御するためのレベリングスイッチ３が接続されている。

図２はヘッドランプＨＬ及びＡＦＳ−ＥＣＵ１を含むシステムのブロック構成図である。ヘッドランプＨＬは、ランプボディ４１と前面カバー４２とで構成されるランプハウジング４内にブラケット４３が内装されており、このブラケット４３にプロジェクタ型のランプユニット４４と、このランプユニット４４の光照射方向を制御するためのアクチュエータ４５がそれぞれ支持されている。このアクチュエータ４５は、ここではランプユニット４３をスイブル制御するためのスイブルアクチュエータとレベリング制御するためのレベリングアクチュエータを一体化した構成とされている。アクチュエータ４５ではスイブル出力軸４６がランプユニット４４の下側部に連結されており、スイブル出力軸４６が回転駆動されたときにはこれと一体的にランプユニット４４が水平方向に回動され、ランプ光軸ＬＡを水平方向に偏向してスイブル制御を行うようになっている。また、アクチュエータ４５は自身がブラケット４３に対して前後方向に移動可能とする構成とされており、移動されたときにはこれと一体的にランプユニット４４の下側部を前後に移動させて前後に揺動し、ランプ光軸ＬＡを上下に偏向してレベリング制御を行うようになっている。前記ランプユニット４４には電源ユニット４７が電気接続されている。

前記アクチュエータ４５は前記ＡＦＳ−ＥＣＵ１に接続されており、このＡＦＳ−ＥＣＵ１によってスイブル制御とレベリング制御が可能とされている。ＡＦＳ−ＥＣＵ１には、前記操舵角センサ２とレベリングスイッチ３が接続されている。操舵角センサ２については既に広く知られているのでここでは詳細な説明は省略する。レベリングスイッチ３は、ここでは手操作する可変抵抗器で構成されており、この可変抵抗器で後述するように電源１４の電圧ＶＤＤを分圧した電圧をレベリングスイッチ信号として出力するように構成されている。

図２には前記ＡＦＳ−ＥＣＵ１の内部構成が示されており、スイブル制御部１１とレベリング制御部１２を備えている。スイブル制御部１１は、前記操舵角センサ２の検出出力から自動車の操舵角に対応したランプユニット４４の好ましいスイブル角を演算するためのスイブル角演算部１１１と、この演算されたスイブル角に基づいて前記アクチュエータ４５を制御し、前記スイブル出力軸４６によりランプユニット４４を当該スイブル角の回転位置に回転制御するためのスイブル制御信号を生成するスイブル制御信号生成部１１２を備えている。また、レベリング制御部１２は、前記レベリングスイッチ３が操作されたときのレベリングスイッチ信号に基づいてランプユニット４４のレベリング角を演算するためのレベリング角演算部１２１と、この演算されたレベリング角に基づいて前記アクチュエータ４５を駆動し、ランプユニット４４を当該レベリング角に制御するためのレベリング制御信号を生成するレベリング制御信号生成部１２２を備えている。

例えば、図３に示すように、前記レベリングスイッチ３は電源１４の電源電圧ＶＤＤを分圧してレベリングスイッチ信号として出力する。前記レベリング角演算部１２１は、ウインドコンパレータを構成する複数の電圧比較器ｃ１〜ｃｍで構成されており、これらの電圧比較器ｃ１〜ｃｍはそれぞれ基準電圧源１５から出力される複数の参照電圧としての基準電圧、ここでは所定の電圧間隔で設定された異なる複数の基準電圧Ｖ０，Ｖ１〜Ｖｍ，Ｖｎと前記レベリングスイッチ信号とを比較することでレベリングスイッチ信号をレベリング角に対応して区分されたステップ電圧として出力する。ここで、ｍは２以上の整数、ｎはｍよりも大きな整数とする。例えば、図４の右側部分はレベリングスイッチ３を回転操作したときの操作量と、レベリングスイッチ信号（電圧）の相関を示す図であり、レベリングスイッチ３の回転により最小電圧としてＶ０と同じ電圧が出力され、最大電圧としてＶｎと同じ電圧が出力されるようになっている。ここでは、Ｖ０は０Ｖよりも多少高い電圧であり、ＶｎはＶＤＤよりも多少低い電圧である。そして、このＶ０〜Ｖｎの電圧範囲のレベリングスイッチ出力信号を電圧比較器ｃ１〜ｃｍにおいてそれぞれ基準電圧Ｖ１〜Ｖｍと比較することで図４の左側部分に示すようにレベリング角に対応するステップ電圧を出力する。

レベリング制御信号生成部１２２は、レベリング角演算部１２１から出力されるステップ電圧に基づいて対応するレベリング角に制御するためのレベリング制御信号を生成し、このレベリング制御信号を前記アクチュエータ４５に出力してレベリング制御を実行することになる。したがって、レベリングスイッチ３を回転操作すると、これに追従して図４の左側部分に示したようにステップ的に変化するレベリング制御信号が生成されてアクチュエータ４５に入力され、アクチュエータ４５での制御によってランプユニット４４はランプ光軸ＬＡが上下に段階的に傾動されることになる。

前記ＡＦＳ−ＥＣＵ１はさらにフェールセーフ制御部１３を備えている。このフェールセーフ制御部１３は、前記アクチュエータ４５の状態、ここではスイブルアクチュエータの状態を判定し、スイブルアクチュエータの故障等、スイブル制御が正常に行われない状態にあるかことを判定するスイブルアクチュエータ状態判定部１３１を備える。また、レベリングスイッチ３からのレベリングスイッチ信号を監視し、当該レベリングスイッチ信号が正常制御領域にあるか否かを判定した上でレベリングスイッチ信号がフェール状態であることを判定するレベリングフェール判定部１３２を備える。これらスイブルアクチュエータ状態判定部１３１とレベリングフェール判定部１３２にはそれぞれ故障状態、フェール状態を判定したときに表示を行うテルテール（警告灯）５が接続されている。

前記レベリングフェール判定部１３２は、図３に示すように、レベリングスイッチ３のレベリングスイッチ信号の電圧を電圧比較器ｃ０，ｃｎにおいて最小基準電圧Ｖ０と最大基準電圧Ｖｎと比較し、これら基準電圧の範囲内Ｖ０〜Ｖｎにあるときには正常制御領域に存在していると判定し、それ以外、すなわち最小基準電圧Ｖ０よりも低電圧のとき、あるいは最大基準電圧Ｖｎよりも高電圧のときをフェール状態と判定する。例えば、レベリングスイッチ３の接続線が断線したときにはレベリングスイッチ信号は０Ｖになって最小基準電圧Ｖ０よりも低電圧となる。また、当該接続線が電源ＶＤＤに対して短絡したときにはレベリングスイッチ信号は最大基準電圧Ｖｎよりも高電圧となる。

以上の構成の実施形態１のシステムによれば、運転者がレベリングスイッチ３を回転操作したときには、図４に示したように、この操作に伴って変化するレベリングスイッチ信号の電圧に基づいてレベリング角演算部１２１はレベリング角としてのステップ電圧を出力する。レベリング制御信号生成部１２２はこのステップ電圧に基づいてレベリング制御信号を生成し、アクチュエータ４５を駆動する。これにより、ランプユニット４４のランプ光軸ＬＡ、すなわち光照射方向は上下にステップ的に傾動され、レベリングスイッチ３の回転位置に対応した上下方向の角度位置に制御されることになる。したがって、運転者の手操作により好適なレベリング角に任意に設定することが可能である。また、運転者がステアリングホイールＳＷを操作して自車の操舵を行うと、操舵角センサ２において操舵角が検出され、スイブル角演算部１１１は検出した操舵角に対応したスイブル角を演算する。スイブル制御信号生成部１１２は演算されたスイブル角に基づいてスイブル制御信号を生成し、このスイブル制御信号によりアクチュエータ４５を制御してランプユニット４４を水平方向に回動し、水平方向に偏向制御してＡＦＳが行われることになる。

ここで、レベリングスイッチ３からのレベリングスイッチ信号が前述したように異常となったとき、すなわちレベリングスイッチ３の接続線において断線や短絡が生じたときにはレベリング角演算部１２１やレベリング制御信号生成部１２２における正常な動作が阻害され、正常なレベリング制御信号が得られなくなり、ランプ光軸ＬＡが正常な状態でなくなり安全走行に支障が生じる。この場合には次のようにフェールセーフが実行される。

図５は実施形態１におけるフェールセーフ動作を含むスイブル制御とレベリング制御を説明するためのフローチャートである。フェールセーフ制御部１３のレベリングフェール判定部１３２はレベリングスイッチ信号の電圧を電圧比較器ｃ０，ｃｎにおいて最小基準電圧Ｖ０と最大基準電圧Ｖｎと比較することで正常制御領域にあるか否かを判定する（Ｓ１１）。すなわち、レベリングスイッチ信号が最小電圧Ｖ０よりも高く、最大電圧Ｖｎよりも低いときを正常制御領域にあると判定する。レベリングスイッチ信号が正常制御領域存在しているときには、次にスイブルアクチュエータ状態判定部１３１はアクチュエータ４５のスイブル状態を判定する（Ｓ１３）。アクチュエータ４５のスイブル状態が正常であると判定すると、スイブル制御を実行する（Ｓ１４）。すなわち、前述したように、スイブル制御部１１において操舵角センサ２で検出した操舵角に対応したスイブル制御信号を生成し、このスイブル制御信号によってアクチュエータ４５が動作され、光照射方向のスイブル制御が実行される。

また、スイブル制御が行われるときには、レベリング角演算部１２１はレベリングスイッチ信号に基づくレベリング角の演算を継続しており、レベリングスイッチ信号が変化したことを検出したときには（Ｓ１５）、レベリング演算から得られるレベリング角が更新され、このレベリング角に基づいてレベリング制御信号生成部１２２で生成されるレベリング制御信号は変化され、アクチュエータ４５が動作されてランプユニット４４の光照射方向はレベリングスイッチ３のポジションに対応したレベリング角に制御される。すなわち、ランプユニット４４の光照射方向を上下にステップ的に傾動変化する制御は運転者がレベリングスイッチ３を操作するマニュアル制御で行われることになる（Ｓ１６）。

一方、レベリングフェール判定部１３２において、ステップＳ１２でレベリングスイッチ信号が最小基準電圧Ｖ０よりも低く、あるいは最大基準電圧Ｖｎよりも高くてフェール状態であると判定したときには、前述したように安全走行に支障が生じるおそれがあるため以降のレベリング制御を停止する（Ｓ２１）。すなわち、レベリングスイッチ３を操作してもランプユニット４４の光照射方向を上下に傾動させる動作を停止し、光照射方向をそのときの傾動位置に固定する。次いで、スイブル制御部１１を強制的に制御し、ランプユニット４４の光照射方向を自動車の正面、すなわち直進方向に偏向制御して固定する（Ｓ２２）。これにより、ランプユニット４４は自車の正面方向を照明する状態に固定されるため、光照射方向が上方向を向いている場合でも対向車に対する眩惑を抑制するとともに、自車の直進方向の照明を確保し、フェールセーフが実現できる。さらに、レベリング系に異常があり、フェールセーフ制御が行われていることを乗員に表示するためのテルテール５を点灯する（Ｓ２３）。

また、ステップＳ１３において、アクチュエータ４５のスイブル状態に異常が生じていることを判定したときには、レベリングスイッチ信号が正常制御領域に存在している場合でも強制的にアクチュエータ４５をレベリング制御してランプユニット４４の光照射方向を下方向、例えば予め設定した下方の所定角度位置に強制的に傾動制御する（Ｓ３１）。また、スイブル制御部１１は操舵角の変化にかかわらずスイブル制御信号の出力を停止し、スイブル制御のそれ以上の動作を停止する（Ｓ３２）。これにより、ランプユニット４４の光照射方向が左右のいずれの方向を向いている状態でアクチュエータ４５が故障して動作が停止された場合でも、当該光照射方向は下方向に向けられているため、対向車に対する眩惑を抑制する。また、自車の左右または直進方向の照明を確保し、フェールセーフが実現できる。なお、アクチュエータ４５に異常があり、フェールセーフ制御が行われていることを運転席に表示するテルテール５を点灯することは同じである（Ｓ３３）。

このように、実施形態１では、車高センサを備えていなくてもマニュアル制御によってヘッドランプの光照射方向をレベリング制御することができるとともに、システムに異常が生じて安全走行に好ましくないレベリング状態となった場合には強制的に光照射方向を安全な方向にレベリング制御するフェールセーフを実行することができる。また、光照射方向を左右に偏向制御するスイブル装置に異常が生じたときにも安全走行を確保するためのフェールセーフを実行することができる。これにより、車高センサを装備しない低コスト化を図った自動車における好適なスイブル制御及びレベリング制御を可能にしたヘッドランプシステムが実現できる。

実施形態１では、レベリングスイッチとして回転操作式の可変抵抗器で構成した例を示したが、数字キーやその他のキー入力が可能なレベリングスイッチとして構成し、このレベリングスイッチにより電圧に対応したデジタル値を入力してレベリング制御を行うようにしてもよい。

また、レベリングスイッチ信号に異常が生じたとき、あるいはアクチュエータのスイブル状態に障害が生じたときのそれぞれのフェール対策は実施形態１に記載の処理に限られるものではなく、他車を眩惑することがない一方で自車の前方領域の照明を確保する処理であれば任意の処理が可能である。例えば、レベリング装置とスイブル装置の少なくとも一方のみの制御を停止するように構成してもよい。

本発明はヘッドランプの光照射方向を水平左右方向に自動偏向制御するスイブル装置を備え、かつ当該光照射方向を鉛直上下方向に手動制御するレベリング機能を有するヘッドランプシステムについて採用することが可能である。

１ ＡＦＳ−ＥＣＵ
２ 操舵角センサ
３ レベリングスイッチ
４ ランプハウジング
５ テルテール
１１ スイブル制御部
１２ レベリング制御部
１３ フェールセーフ制御部
１４ 電源
１５ 基準電圧源
４４ ランプユニット
４５ アクチュエータ
１２１ レベリング角演算部
１２２ レベリング制御信号生成部
１３１ スイブルアクチュエータ状態判定部
１３２ レベリングフェール判定部

Claims (1)

1. 車両の操舵角に追従してヘッドランプの光照射方向を水平左右に偏向制御するスイブル装置と、乗員によって操作されるレベリングスイッチのスイッチ出力に基づいて前記光照射方向を鉛直上下に傾動制御するレベリング装置と、前記スイブル装置に異常が生じたとき、あるいは前記レベリングスイッチのスイッチ出力が所定範囲を越えたときに前記レベリング装置とスイブル装置の少なくとも一方を動作して光照射方向を強制的に所定の方向に制御するフェールセーフ装置とを備えることを特徴とする車両用ヘッドランプシステム。
   
   
   

Images