JP2013129284A - ピッチング角処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車高センサを用いずにピッチング角を算出することを課題とする。
【解決手段】車輪速センサ２からの信号に基づいて、車両の加速度Ｇｖを算出する車両加速度算出手段１３と、車両に取り付けられた加速度センサ３から、車両の前後軸方向の加速度である前後加速度Ｇｆを取得する前後加速度取得手段１２と、加速度算出手段によって算出された車両の加速度Ｇｖ、および加速度取得手段によって算出された前後加速度Ｇｆから、Ｇ０ｓｉｎθ＋Ｇｖｃｏｓθ＝Ｇｆ（Ｇ０は重力加速度）を満たす角θを求めることで、車両のピッチング角θを算出するピッチング角算出手段１４と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本実施形態は、車両のピッチング角を算出するピッチング角処理装置の技術に関する。

荷物の積載などにより、車両の前後に傾きが生じると、ヘッドライトの向きが変わってしまう。このような場合に、ヘッドライトの光軸が規定された範囲内となるよう制御することが法規によって義務付けられている。多くの場合、タイヤのサスペンション付近に取り付けられた車高センサからの情報を基に、車両の前後軸方向の傾き角（ピッチング角）を算出し、ヘッドライトの光軸調整を行っていることが多い。

ヘッドライトの光軸制御の技術として、例えば、特許文献１には、車両の前後軸方向の加速度を検知する前後方向加速度センサから取得される情報を用いて、車両傾き角（ピッチング角）を算出することで、一方の車高センサに異常が発生しても、制御対象の動作量の特定が継続可能な動作量特性装置、レべリング制御装置およびプログラムが開示されている。

特開２０１０−３０５２１号公報

しかしながら、車高センサを用いることには、以下のような問題がある。
１．車高センサを取り付けることにより、サスペンション周りのレイアウトに制限が生じてしまう。
２．車高センサは、前記したようにタイヤ付近に設置されるため、チッピングなど環境からの影響を受けてしまう。
３．車高センサは高価であるので、システムコストが高くなってしまう。

なお、前記した特許文献１に記載の技術でも、車高センサを使用しているため、これらの課題を有している。
また、特許文献１のように加速度センサによる車両の前後軸方向の前後加速度のみを用いる技術では、路面に水平な加速度成分（車両加速度Ｇｖ：図３参照）を得ることができない。つまり、一定速度での走行状態あるいは停止状態（つまり、車両加速度Ｇｖ＝０の状態）であれば、Ｇ０ｓｉｎθ（Ｇ０は重力加速度：図３参照）と、前後加速度Ｇｆ（図３参照）が一致するので、車両のピッチング角θを求めることができる。しかしながら、車両の加速中では、車両加速度Ｇｖ（図３参照）が発生してしまうため、加速度センサのみで車両のピッチング角を求めることはできない。
つまり、特許文献１に記載の技術では、車両の加減速が発生している状況では、車高センサを用いることなしに、車両のピッチング角を算出することができない。

そこで、本発明の課題は、車高センサを用いずにピッチング角を算出することにある。

前記課題を解決する本発明のうち請求項１に記載の発明は、車輪速センサからの信号に基づいて、車両の加速度Ｇｖを算出する加速度算出手段と、前記車両に取り付けられた加速度検出手段から、前記車両の前後軸方向の加速度である前後加速度Ｇｆを取得する加速度取得手段と、前記加速度算出手段によって算出された前記車両の加速度Ｇｖ、および前記加速度取得手段によって算出された前記前後加速度Ｇｆから、Ｇ０ｓｉｎθ＋Ｇｖｃｏｓθ＝Ｇｆ（Ｇ０は重力加速度）を満たす角θを求めることで、前記車両のピッチング角θを算出するピッチング角算出手段と、を有することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、車両の加速度と前後加速度とを用いてピッチング角を算出することで、車両の加減速が発生している状態でも、車高センサを用いることなく車両のピッチング角を算出することが可能となる。

また、請求項２に係るピッチング角処理装置は、前記算出されたピッチング角を基に、ヘッドライトの光軸制御を行う光軸制御手段を、さらに有することを特徴とする。

請求項２に係る発明によれば、算出されたピッチング角に基づくヘッドライトの光軸制御を可能とすることができる。

そして、請求項３に係るピッチング角処理装置において、前記ピッチング角算出手段は、前記車両の車速が一定値以上の状態が、所定距離継続したときに算出された前記ピッチング角の時間平均値を基準値として、記憶手段に記憶し、前記光軸制御手段は、新たに算出したピッチング角が、前記基準値に対して所定値以上の値である状態が連続して続いている場合、光軸制御を行わないことを特徴とする。

請求項３に係る発明によれば、基準値を大きく上回るピッチング角を坂道によるピッチング角と見なすことで、坂道での走行時にヘッドライトの光軸制御を行わなく済むことができる。

さらに、請求項４に係るピッチング角処理装置は、前記光軸制御手段は、車両の停止時に前記基準値を記憶手段に記憶し、再度車両の走行開始時に、前記基準値を基にヘッドライトの光軸制御を、さらに行うことを特徴とする。

請求項４に係る発明によれば、車両の走行開始時において、速やかなヘッドライトの光軸制御を可能とすることができる。

本発明によれば、車高センサを用いずにピッチング角を算出することができる。

本実施形態に係るピッチング角処理装置を適用したヘッドライト制御システムの構成例を示す図である。 本実施形態に係るピッチング角算出処理の手順を示すフローチャートである。 前後加速度、車両加速度などの関係を説明するための図である。 ピッチング角の基準値を算出する処理の手順を示すフローチャートである。 走行開始時における光軸制御処理の手順を示すフローチャートである。 比較例に係る光軸制御処理の手順を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

（システム構成）
図１は、本実施形態に係るピッチング角処理装置を適用したヘッドライト制御システムの構成例を示す図である。
ヘッドライト制御システム１００において、処理装置（ピッチング角処理装置）１は、車輪速センサ２から車輪速を取得し、加速度センサ３から車両の前後軸方向の加速度（前後加速度）を取得する。そして、処理装置１は、車両のピッチング角を算出し、算出したピッチング角に基づいて、ヘッドライトアジャスタモータ４にヘッドライトの光軸制御を行わせる。

処理装置１は、車輪速取得手段１１、前後加速度取得手段（加速度取得手段）１２、車両加速度算出手段（加速度算出手段）１３、ピッチング角算出手段１４、光軸制御手段１５および各種情報を格納する記憶手段１６を有する。
車輪速取得手段１１は、各車輪もしくは１つの車輪に設置されている車輪速センサ２から現在の車輪速を取得する。また、車輪速取得手段１１は取得した車輪速を記憶手段１６に記憶する。
車両加速度算出手段１３は、車輪速取得手段１１から取得した現在の車輪速と、記憶手段１６に記憶している過去の車輪速から車両の加速度（車両加速度）を算出する。この車両加速度は路面に対して平行な方向の加速度である。
前後加速度取得手段１２は、加速度センサ（加速度検出手段）３から、車両の前後軸に沿った方向の加速度である前後加速度を取得する。
なお、加速度センサ３は車両に対して固定されているため、そこから得られる加速度は、常に車両のピッチング角に関係なく前後軸に沿った方向、すなわち、車両の傾き方向となる。

ピッチング角算出手段１４は、算出した車両加速度と、取得した前後加速度から、後記する方法に従って車両のピッチング角を算出する。
光軸制御手段１５は、算出されたピッチング角を基に、ヘッドライトアジャスタモータ４への指示電圧を算出し、その指示電圧をヘッドライトアジャスタモータ４へ送ることによって、ヘッドライトの光軸制御を行うなどの処理を行う。
記憶手段１６は後記する基準値などの情報を格納している。

処理装置１は、例えばＥＣＵ（Electric Control Unit）に搭載されており、各手段１１〜１５は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）に格納されているプログラムが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実行されることによって具現化する。

（ピッチング角算出処理）
図２は、本実施形態に係るピッチング角算出処理の手順を示すフローチャートである。なお、図２に示す処理は、走行開始直後に行うことが望ましい。
まず、ピッチング角算出手段１４は、車輪速センサ２の検出値を基に、現在の車速が一定値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０１）。ここでの一定値とは、例えば１０ｋｍ／ｈである。
ステップＳ１０１の結果、現在の車速が一定値未満である場合（Ｓ１０１→Ｎｏ）、処理装置１はステップＳ１０１へ処理を戻す。
ステップＳ１０１の結果、現在の車速が一定値以上である場合（Ｓ１０１→Ｙｅｓ）、ピッチング角算出手段１４は、車速が一定値以上の状態が所定距離以上継続しているか否かを判定する（Ｓ１０２）。ここでの所定距離とは、例えば１ｋｍである。
ステップＳ１０２の結果、車速が一定値以上の状態が所定距離以上継続していない場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、処理装置１はステップＳ１０１へ処理を戻す。

ステップＳ１０２の結果、車速が一定値以上の状態が所定距離以上継続している場合（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、車両加速度算出手段１３が、車輪速センサ２から車輪速に関する信号を取得すると（Ｓ１０３）、取得した車輪速と、過去の車輪速とから車両の加速度（車両加速度）Ｇｖを算出する（Ｓ１０４）。ちなみに、前記したように車両加速度Ｇｖは路面に対して平行な方向を有する加速度であり、後記する前後加速度とは異なる角度となる場合がある。
また、前後加速度取得手段１２が、加速度センサ３から車両の前後軸方向の加速度（前後加速度）Ｇｆを取得する（Ｓ１０５）。
次に、ピッチング角算出手段１４が、車両加速度算出手段１３によって算出された車両加速度Ｇｖと、前後加速度取得手段１２によって取得された前後加速度Ｇｆを基に、以下の式（１）を満たすピッチング角θを算出する（Ｓ１０６）。

Ｇ０ｓｉｎθ＋Ｇｖｃｏｓθ＝Ｇｆ ・・・ （１）
ただし、Ｇ０は重力加速度

そして、光軸制御手段１５が、算出されたピッチング角θを基に、ヘッドライトアジャスタモータ４への指示電圧を算出し（Ｓ１０７）、算出された指示電圧をヘッドライトアジャスタモータ４へ送ることによってヘッドライトの光軸を制御する（Ｓ１０８）。

図３は、前後加速度、車両加速度などの関係を説明するための図である。
前後加速度Ｇｆは、前記したように車両の前後軸に沿った方向の加速度である。また、車両加速度Ｇｖは、路面に対して平行な前後方向の加速度である。重力加速度をＧ０とすると、ピッチング角がθであるとき、図３に示すように、Ｇ０ｓｉｎθと、Ｇｖｃｏｓθとが加算された値が前後加速度Ｇｆとなる。従って、式（１）を満たすθを求めれば、ピッチング角θを求めることができる。

（基準値算出処理）
図４は、ピッチング角の基準値を算出する処理の手順を示すフローチャートである。
走行開始後、ピッチング角算出手段１４が、図２の処理に従ってピッチング角を算出する（Ｓ２０１）。
そして、ピッチング角算出手段１４は、算出したピッチング角を基準値として記憶手段１６に格納する（Ｓ２０２）。このとき、算出されたピッチング角は水平路面でのピッチング角と考えられる。また、記憶手段１６に記憶されるピッチング角は、所定時間の平均値でもよいし、所定のタイミングでの瞬間値でもよい。予め走行開始後に走行する路面の傾き角がわかっていれば、その傾き角を記憶手段１６に記憶させておき、ピッチング角算出手段１４は、ステップＳ２０１で算出されたピッチング角から、その傾き角を減算もしくは加算した値を基準値としてもよい。
次に、光軸制御手段１５は、ステップＳ２０１，Ｓ２０２の後、車輪速取得手段１１が取得した車輪側を基に、車両が連続走行しているか否かを判定する（Ｓ２０３）。
ステップＳ２０３の結果、連続走行していない場合（Ｓ２０３→Ｎｏ）、つまり、少なくとも１回停止している場合、荷物の積みおろしが行われている可能性があるため、処理装置１は処理を終了する。

ステップＳ２０３の結果、連続走行している場合（Ｓ２０３→Ｙｅｓ）、ピッチング角算出手段１４が、図２のステップＳ１０３〜Ｓ１０６の処理を行ってピッチング角を算出する（Ｓ２０４）。
次に、光軸制御手段１５が、ステップＳ２０４で算出されたピッチング角が基準値から所定値以上乖離しているか否か（｜ピッチング角−基準値｜≧所定値）を判定する（Ｓ２０５）。
ステップＳ２０５の結果、ステップＳ２０４で算出されたピッチング角が基準値から所定値以上乖離していない場合（Ｓ２０５→Ｎｏ）、光軸制御手段１５が、算出されたピッチング角θを基に、ヘッドライトアジャスタモータ４への指示電圧を算出し（Ｓ２０６）、算出された指示電圧をヘッドライトアジャスタモータ４へ送ることによってヘッドライトの光軸を制御し（Ｓ２０７）、ステップＳ２０３へ処理を戻す。
ステップＳ２０５の結果、ステップＳ２０４で算出されたピッチング角が基準値から所定値以上乖離している場合（Ｓ２０５→Ｙｅｓ）、光軸制御手段１５は、車両が坂道を走行しているものと判定して、ヘッドライトの光軸の制御を行わずにステップＳ２０３へ処理を戻す。

（走行開始時における光軸制御処理）
図５は、走行開始時における光軸制御処理の手順を示すフローチャートである。
イグニッションがＯＮされ（Ｓ３０１）、車両の走行が開始されると、光軸制御手段１５は記憶手段１６に記憶されている基準値を基に、ヘッドライトの光軸を制御する（Ｓ３０２）。

（比較例）
図６は、比較例（特許文献１に記載の技術）に係る光軸制御処理の手順を示すフローチャートである。
まず、処理手段が、前輪および後輪に備えられている車高センサから車両高さの計測電圧（車両高さの情報）を取得する（Ｓ４０１）。
また、車両高さの情報とともに、処理手段は、加速度センサから車両の前後方向の加速度（前後加速度）を取得する（Ｓ４０２）。
そして、処理手段は、取得した車両高さの情報と、前後加速度から車両のピッチング角θを算出する（Ｓ４０３）。
そして、処理手段が、算出されたピッチング角θを基に、ヘッドライトアジャスタモータ４への指示電圧を算出し（Ｓ４０４）、算出された指示電圧をヘッドライトアジャスタモータ４へ送ることによってヘッドライトの光軸を制御する（Ｓ４０５）。

このように比較例に係る技術では、車高センサが必須である。
これに対し、本実施形態によれば、路面に水平な車両加速度を用いることで、車高センサを用いることなく車両のピッチング角を算出することができ、車両の加減速が発生している状態でも車両のピッチング角を算出することが可能である。

また、本実施形態によれば、車高センサを用いないことにより、以下の効果が生じる。
１．サスペンション周りのレイアウトの自由度が増す。
２．チッピングなど環境からの影響を気にしなくてよい。
３．高価な車高センサを用いないので、システムコストを抑えることができる。

なお、誤差閾値を設定しておき、図２および図４に示す処理において、算出されたピッチング角の絶対値が誤差閾値以下であれば、光軸制御手段１５はこのピッチング角は誤差であるとみなして、光軸制御を行わないようにしてもよい。
また、図４に示す処理において、基準値は所定時間において算出されたピッチング角の時間平均値としてもよい。

１ 処理装置（ピッチング角処理装置）
２ 車輪速センサ
３ 加速度センサ（加速度検出手段）
４ ヘッドライトアジャスタモータ
１１ 車輪速取得手段
１２ 前後加速度取得手段（加速度取得手段）
１３ 車両加速度算出手段（加速度算出手段）
１４ ピッチング角算出手段
１５ 光軸制御手段
１６ 記憶手段

Claims (4)

1. 車輪速センサからの信号に基づいて、車両の加速度Ｇｖを算出する加速度算出手段と、
   前記車両に取り付けられた加速度検出手段から、前記車両の前後軸方向の加速度である前後加速度Ｇｆを取得する加速度取得手段と、
   前記加速度算出手段によって算出された前記車両の加速度Ｇｖ、および前記加速度取得手段によって算出された前記前後加速度Ｇｆから、以下の式（１）を満たす角θを求めることで、前記車両のピッチング角θを算出するピッチング角算出手段と、
   を有することを特徴とするピッチング角処理装置。
   Ｇ０ｓｉｎθ＋Ｇｖｃｏｓθ＝Ｇｆ ・・・ （１）
   ここで、Ｇ０は重力加速度である。
2. 前記算出されたピッチング角を基に、ヘッドライトの光軸制御を行う光軸制御手段を、
   さらに有することを特徴とする請求項１に記載のピッチング角処理装置。
3. 前記ピッチング角算出手段は、
   前記車両の車速が一定値以上の状態が、所定距離継続したときに算出された前記ピッチング角の時間平均値を基準値として、記憶手段に記憶し、
   前記光軸制御手段は、
   新たに算出したピッチング角が、前記基準値に対して所定値以上の値である状態が連続して続いている場合、光軸制御を行わない
   ことを特徴とする請求項２に記載のピッチング角処理装置。
4. 前記光軸制御手段は、
   車両の停止時に前記基準値を記憶手段に記憶し、
   再度車両の走行開始時に、前記基準値を基にヘッドライトの光軸制御を、さらに行う
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のピッチング角処理装置。

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