JP2013014231A - 車載ヘッドランプの光軸制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載ヘッドランプの光軸制御装置に関し、光軸補正を行うのに適した走行状態を高い精度で判別する。
【解決手段】車載ヘッドランプ５の光軸角度を上下方向に調整する調整手段６と、駆動輪に作用する駆動トルクTdを演算する駆動トルク演算手段２ｂとを備える。また、車両１０の走行時の抵抗トルクTrを演算する抵抗トルク演算手段２ｃと、車両１０の走行時のロール角θ_yを演算するロール角演算手段２ｆとを備える。さらに、駆動トルクTd，抵抗トルクTr及びロール角θ_yに基づき、車両１０が静走行状態であるか又は動走行状態であるかを判別する判別手段３を備える。
また、判別手段３で車両１０が前記静走行状態であると判別されたときに調整手段６による光軸角度の調整を許可し、動走行状態であると判別されたときに調整を禁止する制御手段４を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載ヘッドランプの光軸角度を自動的に制御する光軸制御装置に関する。

従来、車両の姿勢に応じて車載ヘッドランプの光軸角度を自動的に傾動調整する光軸制御装置が知られている。光軸制御装置によって制御されるヘッドランプにはアクチュエーターが内蔵されており、光源やリフレクターの向きをアクチュエーターで上下方向に変更することで光軸角度が調整される。例えば、車両の乗員数が増加して車高が下がり、ヘッドランプの照射位置が路面側に近づいた場合には、光軸角度（俯角）を小さくすることで光を遠くまで届くようにし、照射距離を確保する制御が実施される。このような光軸制御装置は、オートレベリング装置とも呼ばれている。

ところで、この種の光軸制御装置には、ダイナミック式のものとスタティック式のものとが存在する。前者は、車両の走行時を含むあらゆる状態でリアルタイムに光軸角度を制御するものであり、例えば車両の加減速によって生じる姿勢の変化に対応するように、光の照射距離が調整される。しかし、ダイナミック式の光軸制御装置はアクチュエーターの作動頻度が高く、消費電力が嵩むうえ、光源やリフレクターを駆動するための部品に高度な耐久性が要求される。そのため、製造や整備にかかるコストが高くつく傾向にあり、費用対効果が低いというデメリットがある。

これに対して後者は、おもに停車時に光軸角度を制御するものであり、例えば停車中の乗員数や積荷の変化に応じて光の照射距離が調整される。このスタティック式の光軸制御装置は、アクチュエーターの作動頻度が低いことからダイナミック式のものよりも省電力であり、耐久性に関しても汎用の部品で十分な品質を確保することが可能である。一方、車両の走行中に車体の姿勢が変化した場合に光の照射距離が調整されないため、利便性の面ではダイナミック式のものに及ばない。

近年、このような利便性の改善をねらいとして、停車中以外の状態であっても光軸角度の調整を可能としたスタティック式の光軸制御装置が提案されている。例えば特許文献１には、ヘッドランプの光軸補正を開始するための条件として、車体の振動幅やエンジン回転数を参照する点が記載されている。この技術では、たとえ車両が走行中であっても、車体が振動していない低速での定速走行時には、ヘッドランプの光軸補正が開始されるようになっている。このように、スタティック式のヘッドランプの光軸補正を行うのに適した走行状態を判別することで、コストを抑えつつ利便性を向上させることが可能となる。

特開２００９−２４８６２７号公報

しかしながら、上記のような従来の技術では、スタティック式のヘッドランプの光軸補正を行うのに適した走行状態を正しく把握できない場合がある。例えば、特許文献１に記載のように、エンジン回転数に基づく走行状態の判別について検討すると、高速道路での定速走行時にはエンジン回転数がある程度高くても車両姿勢は安定した状態である。一方、たとえエンジン回転数が低速であっても、車両の発進時や停止直前時のように、車体が前後方向に傾斜した不安定な姿勢となることもある。したがって、光軸補正を行うのに支障のない状態をエンジン回転数に基づいて正しく判別することは難しい。

また、従来のロジックでは、車両が旋回動作をしている時の車両姿勢を精度よく把握できない場合がある。例えば、高速道路のランプウェイ（高低差のある道路間を螺旋状に接続する傾斜路）を一定速度で走行した場合、車両の前後方向の姿勢が比較的安定していたとしても、車両の左右方向の姿勢が不安定になる場合がある。したがって、光軸制御を適切に実施するためには、車両のピッチ方向の姿勢だけでなくロール方向の姿勢も精度よく判別することが望まれる。
このように、従来のヘッドランプの光軸制御装置には、車両の走行状態の判別精度をさらに向上させることが困難な場合があるという課題がある。

本件の目的の一つは、車載ヘッドランプの光軸制御装置において、光軸補正を行うのに適した走行状態を高い精度で判別することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する車載ヘッドランプの光軸制御装置は、車載ヘッドランプの光軸角度を上下方向に調整する調整手段と、車両の駆動輪に作用する駆動トルクを演算する駆動トルク演算手段とを備える。また、前記車両の走行時の抵抗トルクを演算する抵抗トルク演算手段と、前記車両の走行時のロール角を演算するロール角演算手段とを備える。さらに、前記駆動トルク，前記抵抗トルク及び前記ロール角に基づき、前記車両が静走行状態であるか又は動走行状態であるかを判別する判別手段を備える。
また、前記判別手段で前記車両が前記静走行状態であると判別されたときに前記調整手段による前記光軸角度の調整を許可し、前記動走行状態であると判別されたときに前記調整を禁止する制御手段を備える。

ここでいう「静走行状態」とは、車両のピッチ方向及びロール方向の姿勢が停車時の姿勢にほぼ維持されたまま走行を継続している状態を意味する。また「動走行状態」とは「静走行状態」以外の走行状態であって、車両のピッチ方向の姿勢、又はロール方向の姿勢が、停車時の姿勢に必ずしも維持されない走行状態を意味する。これらはともに車両の走行状態の一つであり、車両の停止状態はこれらの状態に含まれない。

（２）また、前記判別手段が、予め設定された所定範囲内に前記ロール角の値が存在する場合に前記静走行状態であると判定することが好ましい。
（３）さらに、前記駆動トルクから前記抵抗トルクを減じたピッチ影響トルクを演算するピッチ影響トルク演算手段を備えることが好ましい。この場合、前記判別手段が、予め設定された所定範囲（第一所定範囲）内に前記ロール角の値が存在し、かつ、予め設定された所定範囲（第二所定範囲）内に前記ピッチ影響トルクの値が存在する場合に前記静走行状態であると判定し、それ以外の場合に前記動走行状態であると判定することが好ましい。

（４）また、前記ロール角演算手段が、前記車両の舵角，車速及びヨーレートに基づいて前記ロール角を演算することが好ましい。
（５）また、前記抵抗トルク演算手段が、前記車両の車速に基づいて前記抵抗トルクを演算することが好ましい。

（６）また、前記駆動トルク演算手段が、エンジン及び前記駆動輪間の変速比と、前記エンジンから出力されるエンジントルクとに基づいて、前記駆動トルクを演算することが好ましい。例えば、前記エンジンと前記駆動輪との間に変速機が介装された自動車やハイブリッド車両では、前記変速機の作動状態に基づいて前記変速比が把握される。
（７）また、前記駆動トルク演算手段が、走行用モーターから出力されるモータートルクに基づいて前記駆動トルクを演算することが好ましい。例えば、変速機を持たない電気自動車では、前記モータートルクに基づいて前記駆動トルクが把握される。

（８）あるいは、前記駆動トルク演算手段が、前記走行用モーター及び前記駆動輪間の変速比と前記モータートルクとに基づいて前記駆動トルクを演算することが好ましい。例えば、前記走行用モーターと前記駆動輪との間に変速機が介装された電気自動車では、前記変速比と前記モータートルクに基づいて前記駆動トルクが把握される。

開示の車載ヘッドランプの光軸制御装置によれば、光軸角度の調整を許可又は禁止するための判定条件に駆動輪の駆動トルク及び抵抗トルクを用い、これに加えて車両のロール角を用いることにより、光軸補正を行うのに適した走行状態を高い精度で判別することができる。
例えば、エンジン回転数を用いて走行状態を判別する手法と比較して、走行状態の判別精度を向上させることができる。これにより、光軸角度の調整に係る部品寿命を延長することができ、コストと利便性とのバランスを改善することができる。

一実施形態に係る光軸制御装置が適用された車両を模式的に示す側面図である。 図１の光軸制御装置の構成を例示するブロック図である。 図１の光軸制御装置での演算内容を説明するためのブロック図である。 図１の光軸制御装置での制御内容を説明するためのグラフである。 図１の光軸制御装置での制御手順を例示するフローチャートである。

図面を参照して制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。また、以下の実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよく、実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

［１．装置構成］
本実施形態の車載ヘッドランプの光軸制御装置は、図１に示す車両１０に搭載されている。この車両１０は、エンジン７を駆動源として走行するガソリン車両である。エンジン７で発生する駆動力は、変速機９や図示しない動力伝達経路を介して、各車輪１１のうちの駆動輪に伝達される。
また、車両１０の前部には左右一対のヘッドランプ５が設けられる。各々のヘッドランプ５には、光の照射方向を上下に調整するためのアクチュエーター６（調整手段）が内蔵され、車両１０の姿勢に応じて光軸角度を傾動調整する。

例えば、図２中に模式的に示すように、ヘッドランプ５の光源５ａの周囲に配置されるリフレクター５ｂが、上下方向に揺動自在に設けられる。リフレクター５ｂの揺動中心軸５ｃの向きは、車両１０の車幅方向とされる。このリフレクター５ｂに対して、水平方向（車両前後方向）に伸縮するアクチュエーター６のロッド６ａの先端がピン接合される。このような構造により、ロッド６ａの水平方向への伸縮作動量に応じてリフレクター５ｂが揺動し、光軸角度が上下方向に調整される。なお、ロッド６ａを駆動するアクチュエーター６は、後述する光軸制御装置１によって制御される。

本実施形態のアクチュエーター６は、車両１０の停止時だけでなく走行中にも光軸角度を調整する調整手段である。ただし、車両１０が走行している状態で無制限に光軸角度を調整するのではなく、光軸補正を行うのに適した走行状態でのみ光軸角度を調整するように制御される。

本車両１０には、上記のエンジン７及びヘッドランプ５を制御するための電子制御装置として、光軸制御装置１及びエンジン制御装置８が設けられる。これらの制御装置は、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両１０に設けられたCAN，FlexRay等の通信ラインを介して互いに接続される。これらの制御装置は、図示しないイグニッションスイッチの操作位置がアクセサリ位置やオン位置（エンジン７が始動している状態に対応する位置）であるときに通電されて、各種制御を開始する。

エンジン制御装置８は、エンジン７に関する点火系，燃料系，吸排気系及び動弁系といった広汎なシステムを制御する電子制御装置であり、運転者の出力要求等に応じてエンジン７の各シリンダに導入する空気量，燃料噴射量及び点火タイミングを制御するものである。また、エンジン７には、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサー１６が併設されており、ここで検出されたエンジン回転数Neの情報が光軸制御装置１及びエンジン制御装置８に伝達されている。

エンジン制御装置８の内部では、後述するアクセルセンサー１５で検出されたアクセル操作量θ_ACや車輪速センサー１４で検出された車輪速Vt，燃料噴射量，エンジン回転数Ne等に基づく所定の演算手法により、エンジン７から出力されるエンジントルクTeの値が随時演算されている。このエンジントルクTeとは、例えばエンジン７の出力軸から出力されるトルクの値であり、エンジン７から変速機９に入力されるトルクである。ここで演算されたエンジントルクTeの値は、光軸制御装置１に伝達される。なお、エンジントルクTeの値は、実際のエンジン７の制御にも用いられる。

光軸制御装置１は、ヘッドランプ５の光量や配光状態，光軸角度等を制御する電子制御装置である。光軸制御装置１の入力側には、図２に示すように、前述のエンジン制御装置８，ドアセンサー１２，ハイトセンサー１３，車輪速センサー１４，アクセルセンサー１５，舵角センサー１９及びヨーレートセンサー２０が接続されている。

ドアセンサー１２は、車両１０の両側面の各ドア１７のそれぞれに設けられた開閉センサーであり、各ドア１７の開閉の状態を検出して、これに対応する開閉信号Pを出力するものである。これらの開閉信号Pは、光軸制御装置１に伝達される。

ハイトセンサー１３は、車輪１１を車体に対して懸架するサスペンション装置に併設されたセンサーであり、サスペンションスプリング１８の伸縮量に対応する車高Hを検出するものである。図１では、ハイトセンサー１３が車両１０の後輪のサスペンション装置に一個のみ設けられたものを例示するが、前輪及び後輪の両方のサスペンション装置にそれぞれハイトセンサー１３を設けてもよい。

ハイトセンサー１３で検出される車高Hは、ハイトセンサー１３が設けられた位置での地面からの高さに対応するパラメーターであり、言い換えると車両１０の傾斜の度合いに対応するパラメーターである。また、車高Hの変動は車体の振動に対応し、振動が大きいほど車高Hの経時変動の振幅や変動頻度（振動数）が増加する。ここで検出された車高Hの情報は、車両１０の姿勢や振動状態を把握するための指標として光軸制御装置１に伝達される。

車輪速センサー１４は、車輪１１を支持する車軸の回転角及びその角速度を検出（または演算）するものである。車軸の回転角の単位時間あたりの変化量は車輪１１の回転数に比例し、スリップが生じていなければ車輪１１の回転数は車輪速Vt（車速）に比例する。ここで検出（または演算）された車輪速Vtの情報は、光軸制御装置１及びエンジン制御装置８に伝達される。なお、車輪速センサー１４で検出された車軸の回転角に基づいて、光軸制御装置１で車輪速Vtを演算する構成としてもよい。

アクセルセンサー１５は、アクセルペダルの踏み込み量に対応する操作量θ_AC（アクセル操作量）を検出するストロークセンサーである。アクセル操作量θ_ACは、運転者の加速要求に対応するパラメーターであり、すなわちエンジン７への出力要求に対応するものである。ここで検出されたアクセル操作量θ_ACの情報は、光軸制御装置１及びエンジン制御装置８に伝達される。

舵角センサー１９は、ステアリングの操舵角θ_ST（あるいは、操舵輪の舵角）を検出するセンサーである。また、ヨーレートセンサー２０は、車両１０に作用するヨーレートYを検出するものである。ヨーレートYとは、垂直軸周りの車両１０の回転速度（水平面内での回転運動の角速度）である。これらのセンサーで検出された操舵角θ_ST及びヨーレートYの情報はともに光軸制御装置１に伝達される。

［２．制御構成］
［２−１．制御の概要］
光軸制御装置１の出力側には、前述のアクチュエーター６が接続されている。本実施形態の光軸制御装置１は、入力された情報に基づいてヘッドランプ５の光軸制御を実施する。ここでいう光軸制御とは、車両１０の姿勢に応じてアクチュエーター６の作動量（ロッド６ａの伸縮作動量）を制御することにより、ヘッドランプ５の光軸角度（俯角）を自動的に傾動調整する制御である。

具体的には、ハイトセンサー１３で検出された車高Hに基づいて車両１０のピッチ角θ_p（前後方向の傾斜）を推定し、そのピッチ角θ_pに応じて照射距離を確保するようにアクチュエーター６のロッド６ａを駆動する制御である。例えば、車両１０が水平な路面に停車している状態を基準状態として、ピッチ角θ_pが増大するほど光軸角度を小さくし、ピッチ角θ_pが減少するほど光軸角度を大きくするように、アクチュエーター６を駆動する。言い換えれば、前傾姿勢の傾向が強まるほど照射方向を上向きとし、後傾姿勢の傾向が強まるほど照射方向を下向きとするように、アクチュエーター６のロッド６ａを駆動する。

また、本実施形態では車両１０の状態を以下の三通りに分類する。光軸制御装置１は、以下の（１）または（２）の状態であるときに光軸制御を実施する。
（１）車両１０が停止状態（停止中）である
（２）車両１０が走行中であり、静走行状態である
（３）車両１０が走行中であり、動走行状態である

上記の（１）には、例えばエンジン７を始動させた直後のアイドリング停車時が含まれる。なお、車両１０が一旦走行を開始した後の停車時（例えば、信号待ちの一時停止時等）は、乗員数や積荷の変化がないことから車両１０の姿勢が変化していないものと考えられるため、上記の（１）には含まれない状態（光軸制御を実施しない状態）としてもよい。

上記の（２）には、例えば一定の車速での走行時（定速走行時やオートクルーズ時）が含まれる。静走行状態とは、車両１０のピッチ方向及びロール方向の姿勢が停車時の姿勢にほぼ維持されたまま走行を継続している状態を意味する。つまり、停車時と比較して、走行路面を基準としたピッチ方向及びロール方向の姿勢がほぼ同一であって、その姿勢が動的に変動するわけではなく、ある程度の時間は維持されるような比較的安定した走行状態のときには、光軸角度が調整される。
これに対して上記の（３）は、（２）以外の走行状態に対応する。つまり、車両１０の姿勢が動的に変化している比較的不安定な走行状態のときには、光軸角度を調整しない。

［２−２．制御ブロック構成］
図２に示すように、光軸制御装置１には、演算部２，判別部３及び制御部４が設けられる。これらの演算部２，判別部３及び制御部４の各機能は、電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。

演算部２は、上記の光軸制御に係る演算を行うものであり、変速比演算部２ａ，駆動トルク演算部２ｂ，抵抗トルク演算部２ｃ，ピッチ影響トルク演算部２ｄ，移動距離演算部２ｅ及びロール角演算部２ｆを備える。なお、図３はそれぞれの演算部で演算されるパラメーターの流れを模式的に示している。

変速比演算部２ａは、エンジン７と駆動輪との間の変速比Rを演算するものである。この変速比Rとは、エンジントルクTeに対する駆動輪の駆動トルクTdの割合に対応するパラメーターであり、変速機９のギヤ比に対応するものである。ここでは、エンジン回転数Ne及び車輪速Vtの比に基づいて変速比Rが演算される。ここで演算された変速比Rの情報は、駆動トルク演算部２ｂに伝達される。なお、エンジン制御装置８が変速機９の作動状態を把握している場合には、変速比Rの情報をエンジン制御装置８から受け取る構成としてもよい。

駆動トルク演算部２ｂ（駆動トルク演算手段）は、車両１０の駆動トルクTd、すなわち駆動輪に作用する駆動トルクTdを演算するものである。ここでは、エンジン制御装置８から伝達されるエンジントルクTeと変速比演算部２ａから伝達される変速比Rとに基づいて、車両１０の駆動トルクTdが演算される。駆動トルクTdの値は、例えば以下の式１に従って演算される。ここで演算された駆動トルクTdの値は、ピッチ影響トルク演算部２ｄに伝達される。
(駆動トルクTd)＝(エンジントルクTe)×(変速比R) …（式１）

抵抗トルク演算部２ｃ（抵抗トルク演算手段）は、車両１０の走行時の抵抗トルクTrを演算するものである。抵抗トルクTrとは、車両１０の走行速度に依存するトルクの減少分を意味し、空気抵抗や車輪１１の摩擦抵抗等によって駆動トルクTdとは逆方向に車両１０を動かそうとするトルクがこれに相当する。ここでは、車輪速Vtに基づいて抵抗トルクTrが演算される。例えば、車輪速Vtの二乗に比例して抵抗が増大するような演算モデルに基づいて、抵抗トルクTrの値が演算される。ここで演算された抵抗トルクTrの値は、ピッチ影響トルク演算部２ｄに伝達される。

ピッチ影響トルク演算部２ｄ（ピッチ影響トルク演算手段）は、車両１０のピッチ角θ_p（車両１０のピッチ方向の姿勢）に影響を与えるピッチ影響トルクTpを演算するものである。ここでは、以下の式２に従って、駆動トルクTdから抵抗トルクTrを減算したものがピッチ影響トルクTpとして演算される。ここで演算されたピッチ影響トルクTpの値は、判別部３に伝達される。
(ピッチ影響トルクTp)＝(駆動トルクTd)−(抵抗トルクTr) …（式２）

なお、車両１０のピッチ角θ_pは車両１０に作用する前後方向の加速度に依存するパラメーターである。例えば、前後方向の加速度が同一であれば、車両１０が降坂路を惰性走行しているときであっても、あるいは加速時であっても、車両１０のピッチ角θ_pは同一となる。一方、前後方向の加速度は、駆動トルクTdから抵抗トルクTrを減じたピッチ影響トルクTpの大きさに依存する。したがって、ピッチ影響トルクTpを参照することで、車両１０の走行状態や路面勾配にかかわらずピッチ角θ_pを精度よく推定することが可能となり、すなわち、車両１０の姿勢を精度よく推定することが可能となる。

移動距離演算部２ｅは、車輪速Vtに基づき、車両１０の移動距離Lを演算するものである。ここでいう移動距離Lとは、車両１０のイグニッションスイッチがオン操作されたときの位置から車両１０が移動した距離である。ただし、車両１０の何れかのドア１７が開放された場合には、移動距離Lがリセットされるものとする。移動距離Lは、車両１０の姿勢に影響を与える乗員数や積荷が変化しない状態で走行した距離に相当する。

ここでは例えば、以下の式３に従って、前回の演算周期で得られた移動距離の前回値L′に基づいて、移動距離Lが累積的に演算される。なお、式３中のkは所定の係数であり、k・Vtは前回の演算周期からの車両１０の移動距離に対応する。したがって、車両１０が停止している場合には、移動距離Lの値は変化しない。ここで演算された移動距離Lの情報は、判別部３に伝達される。
(移動距離L)＝(前回値L′)＋k・Vt …（式３）

ロール角演算部２ｆ（ロール角演算手段）は、車両１０のロール角θ_y（車両１０のロール方向の姿勢）を演算するものである。ロール角θ_yは、車両１０に作用する横加速度G_y（左右方向の加速度）に依存するパラメーターであり、車両１０の重量が一定であればロール角θ_yを横加速度G_yの関数として記述することができる。また、車両１０に作用する横加速度G_yは、旋回半径，車両の走行速度及びヨーレートに応じた大きさとなる。このような特性を利用して、ロール角演算部２ｆは、舵角センサー１９で検出された舵角θ_ST，ヨーレートセンサー２０で検出されたヨーレートY，車輪速Vt等に基づきロール角θ_yを演算する。ここで演算されたロール角θ_yの情報は、判別部３に伝達される。

なお、横加速度G_yの具体的な演算手法は任意であるが、舵角θ_ST[rad]、車輪速Vt[m/s]、旋回半径Z[m]、ヨーレートY[rad/s]を用いて横加速度G_y[m/s²]を表現すると、以下の式４〜６で求めることができる。
(横加速度G_y)＝(車輪速Vt)×(ヨーレートY) …（式４）
(ヨーレートY)＝(車輪速Vt)／(旋回半径Z) …（式５）
(旋回半径Z)＝{(定数Ca)−(定数Cb)×(車輪速Vt)² }／(舵角θ_ST) …（式６）

したがって、車輪速Vtと、ヨーレートセンサー２０から検出されたヨーレートYを使用して、式４から横加速度G_yを求めてもよい。また、車輪速Vtと舵角θ_STを用いて式５と式６から演算したヨーレートYを使用して、式４から横加速度G_yを求めてもよい。また、式４〜式６より横加速度G_yは車輪速Vtと舵角θ_STに依存することと、ロール角θ_yは横加速度G_yに依存していることから、ロール角θ_yと車輪速Vtと舵角θ_STとの関係を予めマップ化，数式化しておき、これらのマップや数式等をロール角演算部２ｆに予め記憶させておいてもよい。

判別部３（判別手段）は、ピッチ影響トルク演算部２ｄで演算されたピッチ影響トルクTpに基づき、車両１０が静走行状態であるか、それとも動走行状態であるかを判別するものである。つまりここでは、車両１０の走行状態が上記の（２），（３）のどちらであるのかが判定される。判別部３は、ピッチ影響トルクTpの値と車両１０の状態との対応関係を規定するマップや演算式等を予め記憶しており、これらのマップや演算式等を用いて車両１０の状態を判別する。

例えば、図４に示すように、ピッチ影響トルクTpが所定の正の値Tmaxを超える場合や所定の負の値Tmin未満である場合には、車両１０の走行状態が動走行状態であると判断する。同様に、ロール角θ_yが所定の正の角度θmaxを超える場合や所定の負の角度θmin未満である場合には、車両１０の走行状態が動走行状態であると判断する。

一方、ピッチ影響トルクTpがTmin以上でTmax以下の範囲内にあり、かつ、ロール角θ_yがθmin以上でθmax以下の範囲内にある場合には、静走行状態であると判断する。図４中で車両１０が静走行状態であると判定される領域は、斜線でハッチングを施された範囲である。なお、正のトルクは車両１０を前進方向に駆動する力に相当し、負のトルクは車両１０を後退方向に駆動する力に対応する。ここで判別された車両１０の走行状態は、制御部４に伝達される。

制御部４（制御手段）は、移動距離演算部２ｅで演算された移動距離Lやドアセンサー１２からの開閉信号P，判別部３での判別結果等に基づいて、光軸制御を実施するものである。
まず、車両の停車時であって移動距離LがL=0であるときには、車両１０の状態が上記の（１）に該当するため、制御部４は光軸制御を実施する。例えば、イグニッションスイッチがアクセサリ位置に操作されているときや、エンジン７を始動させた直後のアイドリング停車時には、車両１０の姿勢の変化に応じてオートレベリングが実施される。

また、車両１０が停車中であっても移動距離LがL=0でない場合には、光軸制御を実施しない。例えば、車両１０の発進後に交差点で信号待ちのために一時停止している状態では、車両１０の姿勢が発進前の停止時の姿勢から変化していないと考えられるため、光軸制御を禁止してアクチュエーター６を停止状態に維持する。

一方、車両の走行時には、車両１０の走行状態が静走行状態であるときに光軸制御を実施し、動走行状態であるときに光軸制御を禁止する。つまり、車両１０の状態が上記の（２）であるときにオートレベリングが実施され、上記の（３）である場合にオートレベリングが不実施とされる。
なお、光軸制御が始まると、車両１０のピッチ角θ_pがハイトセンサー１３で検出された車高Hに基づいて推定演算され、ピッチ角θ_pに応じて制御部４からアクチュエーター６に駆動信号が出力される。これにより、ヘッドランプ５の光軸角度が自動的に傾動調整され、光の照射距離が確保される。

［３．フローチャート］
［３−１．移動距離の算出］
図５は、光軸制御装置１で実行される光軸制御の手順を説明するための模式的なフローチャートである。このフローチャートに示される制御は、車両のイグニッションスイッチがアクセサリ位置やオン位置に操作されて光軸制御装置１に通電されたときに開始され、予め設定された所定周期（例えば、数十[ms]サイクル）で繰り返し実施される。本実施形態では、光軸制御装置１で積算される移動距離Lの初期設定値をL=0とし、このフローの開始時に移動距離演算部２ｅの移動距離Lの値がリセットされるものとする。

ステップＳ１０では、光軸制御装置１の入力側に接続された各種センサー類からの情報が読み込まれる。例えば、ドアセンサー１２からの開閉信号P，車輪速センサー１４からの車輪速Vtの情報，ハイトセンサー１３からの車高Hの情報，舵角センサー１９からの舵角θ_STの情報，ヨーレートセンサー２０からのヨーレートYの情報，エンジン制御装置８からのエンジントルクTe，エンジン回転数センサー１６からのエンジン回転数Neの情報等が光軸制御装置１に入力される。なお、エンジン７が始動していないときのエンジントルクTe及びエンジン回転数Neの値はともに0である。

ステップＳ１２では、ドアセンサー１２からの開閉信号Pに基づき、車両１０の何れかのドア１７が開放されているか否かが判定される。開放されたドア１７がある場合にはステップＳ１４へ進んで移動距離演算部２ｅで移動距離LがL=0にリセットされ、全てのドア１７が閉まっている場合にはステップＳ１６へ進んで移動距離演算部２ｅで移動距離Lの積算値が算出される。

［３−２．駆動トルクなしの状態での制御］
ステップＳ１８では、駆動トルクTdが発生しているか（Td≠0であるか）、それとも発生していないか（Td=0であるか）が判定される。ここでは、例えばエンジントルクTeが0であるか否かが判定される。エンジン７のエンジントルクTeがTe=0のときには駆動トルクTdが発生していないため、ステップＳ２０へ進む。一方、エンジン７が始動している場合（アイドリング時や通常走行時等）にはTe≠0であり、すなわち駆動トルクTdが発生しているため、ステップＳ２８へ進む。なお、エンジントルクTeの代わりにエンジン回転数Neを用いて駆動トルクの有無を判定してもよい。また、演算誤差や制御誤差を考慮して、エンジントルクTeの判定閾値を0の代わりに任意の定数としてもよい。

ステップＳ２０では、車高Hの変動に基づき、車体が振動しているか否かが判定される。例えば、車高Hの経時変動の振幅（または振動数）が所定値以上であるときに車体が振動していると判定され、ステップＳ４４へ進む。一方、車体が振動していないと判定されたときには、車両姿勢が安定しているものとみなしてステップＳ２２へ進む。

ステップＳ２２では、車高Hに基づいて車両１０のピッチ角θ_pが推定され、そのピッチ角θ_pに応じてアクチュエーター６の駆動目標値が算出される。続くステップＳ２４では、駆動目標値に応じた駆動信号がアクチュエーター６に出力され、ヘッドランプ５の光軸角度が自動的に傾動調整される。

［３−３．駆動トルクありの状態での制御（車両停止時）］
ステップＳ１８で駆動トルクTdが発生していると判定された場合にはステップＳ２８へ進み、移動距離演算部２ｅで演算された車両１０の移動距離LがL=0であるか否かが判定される。ここでL=0となるのは、例えばエンジン７の始動直後や何れかのドア１７が開放されたときであり、車両１０がまだ発進していない状態に限られる。したがって、移動距離LがL=0であれば、車両１０が停止しているものと判断され、ステップＳ３０へ進む。一方、L≠0のときには車両１０が走行しているものと判断され、ステップＳ３２へ進む。なお、ステップＳ２８での判定では、0の代わりに任意の定数を移動距離Lの判定閾値としてもよい。

ステップＳ３０では、アクセルセンサー１５で検出されたアクセル操作量θ_ACの情報に基づき、アクセルが開状態であるか否かが判定される。例えば、θ_AC=0であるときにはステップＳ２０へ進み、θ_AC≠0であるときにはステップＳ４４へ進む。なお、移動距離Lと同様に、0の代わりに任意の定数をアクセル操作量θ_ACの判定閾値としてもよい。

上記のステップＳ２８〜Ｓ３０の判定により、車両１０の停止中であってもアクセルペダルの踏み込み操作が検出されている場合には、ステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では光軸制御が実施されず、すなわちアクチュエーター６が非駆動とされて光軸角度の調整が禁止される。したがって、車両１０の停止時に光軸制御が実施されるのは、車両１０が安定した車両姿勢で停止しているときのみとなる。

［３−４．駆動トルクありの状態での制御（車両走行時）］
ステップＳ２８で車両１０が走行中であると判断された場合にはステップＳ３２へ進み、駆動トルクTdの値が演算される。このとき変速比演算部２ａでは、エンジン回転数Neと車輪速Vtとから変速比Rが演算され、この変速比Rの値が駆動トルク演算部２ｂに伝達される。一方、駆動トルク演算部２ｂでは、変速比RにエンジントルクTeを乗じたものが駆動トルクTdとして演算される。

また、これに続くステップＳ３４では、抵抗トルクTrの値が演算される。ここでは、抵抗トルク演算部２ｃで車輪速Vtに基づいて抵抗トルクTrが演算される。さらに続くステップＳ３６では、ピッチ影響トルク演算部２ｄで駆動トルクTdから抵抗トルクTrを減算した値がピッチ影響トルクTpとして演算される。

ステップＳ３８では、判別部３においてピッチ影響トルクTpがTmin以上かつTmax以下の範囲内にあるか否かが判定される。ここで、Tmin≦Tp≦Tmaxである場合にはステップＳ４０へ進み、引き続き車両の走行状態が判定される。一方、Tmin≦Tp≦Tmaxでない場合には、車両１０が動走行状態であると判断され、ステップＳ４４へ進む。つまりこの場合、車両１０のピッチ方向の姿勢が動的に変化している比較的不安定な走行状態であると判断され、光軸制御が禁止される。

ステップＳ４０では、ロール角演算部２ｆでロール角θ_yの値が演算される。ここでは、舵角θ_ST，車輪速Vt及びヨーレートYに基づいてロール角θ_yが演算され、判別部３に伝達される。続くステップＳ４２では、判別部３においてロール角θ_yがθmin以上かつθmax以下の範囲内にあるか否かが判定される。ここで、θmin≦θ_y≦θmaxである場合には車両１０が静走行状態であると判断され、ステップＳ２２へ進む。つまり、車両１０のピッチ方向及びロール方向の姿勢が停車時の姿勢を維持しており、安定した走行を継続している状態であると判断され、光軸制御が実施される。

一方、θmin≦θ_y≦θmaxでない場合には、車両１０が動走行状態であると判断され、ステップＳ４４へ進む。つまりこの場合、車両１０のロール方向の姿勢が動的に変化している比較的不安定な走行状態であると判断され、光軸制御が禁止される。

［４．効果］
上記の車載ヘッドランプの光軸制御装置１では、光軸制御の開始条件の判定に際して、車両１０の走行状態が静走行状態と動走行状態とに区別して認識される。これらの静走行状態，動走行状態は、車両１０のピッチ方向の姿勢及びロール方向の姿勢がともに安定的に維持されているか否かを基準として判別される。そして、ピッチ方向の姿勢の判別には、駆動輪に作用する駆動トルクTd及び抵抗トルクTrの値が用いられ、ロール方向の姿勢の判別にはロール角θ_yの値が用いられる。

このように、光軸角度の調整を許可または禁止するための判定条件に駆動輪の駆動トルクTd，抵抗トルクTr及びロール角θ_yを用いることで、光軸補正を行うのに適した車両１０の走行状態を高い精度で判別することができる。
例えば、エンジン回転数Neを用いた走行時の状態判定手法では、高速定速走行（オートクルーズ）の状態を判別することが困難であるが、本実施形態の手法では静走行状態の一種である高速定速走行の状態を精度よく判別することができ、状態の判別精度を向上させることができる。

また、駆動トルクTdの値と、車両１０の走行速度に依存するトルクの減少分である抵抗トルクTrの値とをともに参照することで、車両１０の走行状態や路面勾配にかかわらず、車両１０の走行状態を精度よく推定することが可能となる。また、登坂路や降坂路の走行時のように低速かつピッチ方向の姿勢が変化しうる走行状態をも高精度に判別することが可能となる。これに加えて、本実施形態の手法ではロール角θ_yを参照しているため、例えば高速道路のランプウェイを一定速度で走行したような場合に増大しうるロール方向の姿勢の変化を高精度に推定することも可能となる。

したがって、アクチュエーター６に過度な負担をかけることなく光軸補正を実施することが可能な走行状態の判定精度を向上させることができ、ヘッドランプ５のコストを抑えつつ利便性をさらに向上させた光軸制御を実施することができる。また、光軸角度の調整に係るアクチュエーター６等の部品寿命を延長することができ、コストと利便性とのバランスを改善して良好な費用対効果を獲得することができる。

また、上記の車載ヘッドランプの光軸制御装置１では、ロール角θ_yの値がθmin≦θ_y≦θmaxである場合に車両１０の走行状態が静走行状態であると判定される。つまり、静走行状態と判定されるロール角θ_yの値の幅を所定範囲に限定することで、ロール角を検出する装置や加速度（重力加速度や前後加速度，横加速度等）を検出する装置等を用いることなく車両１０のロール方向の姿勢に与えられる影響を考慮することができ、走行状態の判別精度を向上させることができる。

また、上記の車載ヘッドランプの光軸制御装置１では、駆動トルクTdから抵抗トルクTrを減じる演算を通してピッチ影響トルクTpが演算され、このピッチ影響トルクTpの値がTmin≦Tp≦Tmaxである場合に車両１０の走行状態が静走行状態であると判定される。つまり、静走行状態と判定されるピッチ影響トルクTpの値の幅を所定範囲に限定することで、車速や路面勾配等を用いることなく車両１０のピッチ方向の姿勢に与えられる影響を考慮することができ、走行状態の判別精度を向上させることができる。

さらに、ピッチ影響トルクTpは車両１０の走行状態や路面勾配にかかわらずピッチ角θ_pに対応した値となるため、車両１０の走行状態の判別精度を格段に向上させることができる。これに加えて、車両１０の加減速による姿勢の変化と路面勾配による姿勢の変化とを同一のロジックで高精度に判定することができ、演算構成をシンプルにすることができる。これにより、制御の信頼性を向上させることができる。

また、上記の車載ヘッドランプの光軸制御装置１では、舵角θ_ST，車輪速Vt及びヨーレートYに基づいてロール角θ_yを演算しており、簡素な構成で高精度にロール角θ_yを求めることができ、車両１０の走行状態の判別精度を向上させることができるというメリットがある。

なお、ピッチ影響トルクTpの演算に際し、車輪速Vtに基づいて抵抗トルクTrを演算しているため、例えば高速定速走行時（オートクルーズ時）のように車両１０が高速で走行している状態での空気抵抗の影響を加味して姿勢を判断することが可能となり、ピッチ影響トルクの値を高精度で把握することができ、走行時の光軸制御性を向上させることができる。

また、上記の車載ヘッドランプの光軸制御装置１では、駆動トルク演算部２ｂにおいてエンジントルクTeと変速比Rとに基づいて駆動トルクTdが演算される。このように、エンジントルクTeと変速比Rとに基づく演算により、駆動輪に作用する駆動トルクTdの値を高い精度で把握することができる。したがって、エンジン７を動力源として走行する車両１０（例えば、ガソリン車両）の走行状態の判別精度を向上させることができる。

［５．変形例］
上述の実施形態では、エンジン７を駆動源とするガソリン車両に光軸制御装置１を適用したものを例示したが、走行用モーター（電動機や電動発電機等）を駆動源とした電気自動車や走行モーター及びエンジン７を併用したハイブリッド車両，ディーゼル車両等への適用も可能である。上記の光軸制御装置１を電気自動車に適用した場合には、走行用モーターから出力されるモータートルクTmの値に基づいて車両１０の駆動トルクTdを演算すればよい。

例えば、変速比演算部２ａが走行用モーターと駆動輪との間の回転比（変速比）を演算するとともに、駆動トルク演算部２ｂがこの回転比にモータートルクTmを乗じたものを駆動トルクTdとすることが考えられる。モータートルクTmは、走行用モーターを制御する電子制御装置から受け取る構成としてもよいし、アクセルセンサー１５で検出されたアクセル操作量θ_ACやブレーキペダルの踏み込み操作量，車輪速Vtの情報等に基づいて駆動トルク演算部２ｂ内で演算してもよい。なお、電気自動車には走行用モーターと駆動輪との間に変速機を介装しないものがあるが、この場合は回転比（変速比）を１にしてもよいし、モータートルクTmを駆動トルクTdとして演算してもよい。

このように、モータートルクTmに基づく演算（あるいは、モータートルクTmと回転比とに基づく演算）により、駆動トルクTdの値を高い精度で把握することができ、延いてはピッチ影響トルクTpの値を高い精度で把握することができる。したがって、走行用モーターを動力源として走行する車両においても、走行状態の判別精度を向上させることができる。

なお、ハイブリッド車両の場合には、エンジン側のトルク分と走行用モーター側のトルク分とを合算したものを駆動トルクTdとして駆動トルク演算部２ｂで演算すればよい。
また、上述の実施形態では、静走行状態の判定閾値である値Tmax，Tminの符号がそれぞれ正，負であるものを例示したが、具体的なこれらの値Tmax，Tminの設定に関しては任意である。なお、駆動トルクTdがTd=0の状態が最も安定した走行状態であると考えられるため、静走行状態と判定される駆動トルクTdの範囲内に0（または0に近い微小な値）が含まれることが好ましい。

１ 光軸制御装置
２ 演算部
２ａ 変速比演算部
２ｂ 駆動トルク演算部（駆動トルク演算手段）
２ｃ 抵抗トルク演算部（抵抗トルク演算手段）
２ｄ ピッチ影響トルク演算部（ピッチ影響トルク演算手段）
２ｅ 移動距離演算部
２ｆ ロール角演算部（ロール角演算手段）
３ 判別部（判別手段）
４ 制御部（制御手段）
５ ヘッドランプ
６ アクチュエーター（調整手段）

Claims (8)

1. 車載ヘッドランプの光軸角度を上下方向に調整する調整手段と、
   車両の駆動輪に作用する駆動トルクを演算する駆動トルク演算手段と、
   前記車両の走行時の抵抗トルクを演算する抵抗トルク演算手段と、
   前記車両の走行時のロール角を演算するロール角演算手段と、
   前記駆動トルク，前記抵抗トルク及び前記ロール角に基づき、前記車両が静走行状態であるか又は動走行状態であるかを判別する判別手段と、
   前記判別手段で前記車両が前記静走行状態であると判別されたときに前記調整手段による前記光軸角度の調整を許可し、前記動走行状態であると判別されたときに前記調整を禁止する制御手段と
   を備えたことを特徴とする、車載ヘッドランプの光軸制御装置。
2. 前記判別手段が、予め設定された所定範囲内に前記ロール角の値が存在する場合に前記静走行状態であると判定する
   ことを特徴とする、請求項１記載の車載ヘッドランプの光軸制御装置。
3. 前記駆動トルクから前記抵抗トルクを減じたピッチ影響トルクを演算するピッチ影響トルク演算手段をさらに備え、
   前記判別手段が、予め設定された所定範囲内に前記ロール角の値が存在し、かつ、予め設定された所定範囲内に前記ピッチ影響トルクの値が存在する場合に前記静走行状態であると判定し、それ以外の場合に前記動走行状態であると判定する
   ことを特徴とする、請求項２記載の車載ヘッドランプの光軸制御装置。
4. 前記ロール角演算手段が、前記車両の舵角，車速及びヨーレートに基づいて前記ロール角を演算する
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の車載ヘッドランプの光軸制御装置。
5. 前記抵抗トルク演算手段が、前記車両の車速に基づいて前記抵抗トルクを演算する
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の車載ヘッドランプの光軸制御装置。
6. 前記駆動トルク演算手段が、エンジン及び前記駆動輪間の変速比と、前記エンジンから出力されるエンジントルクとに基づいて、前記駆動トルクを演算する
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の車載ヘッドランプの光軸制御装置。
7. 前記駆動トルク演算手段が、走行用モーターから出力されるモータートルクに基づいて前記駆動トルクを演算する
   ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の車載ヘッドランプの光軸制御装置。
8. 前記駆動トルク演算手段が、前記走行用モーター及び前記駆動輪間の変速比と前記モータートルクとに基づいて前記駆動トルクを演算する
   ことを特徴とする、請求項７記載の車載ヘッドランプの光軸制御装置。

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