JP2014104788A - 車両用灯具の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用灯具のオートレベリング制御の精度を高める技術を提供する。
【解決手段】本発明のある態様の車両用灯具の制御装置は、加速度センサ１１０の検出値を受信するための受信部１０２と、検出値の車両上下方向の加速度をｚ、重力加速度をＧ、検出値の車両前後方向の加速度と車両３００の車速から求まる車両前後方向の加速度との差から推定される路面角度をθｒとしたとき、下記式（１）に基づいて加速度ｚの補正量Ｍａを導出して加速度ｚを補正する補正部１１２と、補正部１１２により補正された検出値を用いて、車両用灯具の光軸位置の調節を指示する調節信号を出力する制御部１０４と、を備える。
Ｍａ＝Ｇ（１−ｃｏｓθｒ） ・・・（１）
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用灯具の制御装置に関し、特に自動車などに用いられる車両用灯具の制御装置に関する。

従来、車両の傾斜角度に応じて車両用前照灯の光軸位置を自動的に調節して、前照灯の照射方向を変化させるオートレベリング制御が知られている。一般にオートレベリング制御では、車高センサの出力値から導出される車両のピッチ角度に基づいて前照灯の光軸位置が調節される。これに対し、特許文献１及び２には、加速度センサ等の傾斜センサを用いてオートレベリング制御を実施する車両用灯具の制御装置が開示されている。

特開２０１２−０３０７８２号公報 特開２０１２−０３０７８３号公報

加速度センサ、ジャイロセンサ（角速度センサ、角加速度センサ）や地磁気センサ等の傾斜センサを用いた場合、車高センサを用いた場合に比べてオートレベリングシステムをより安価にすることができ、また軽量化を図ることもできる。その結果、車両の低コスト化及び軽量化を図ることができる。一方で、加速度センサ等の傾斜センサを用いた場合であっても、オートレベリング制御の精度をより高めたいという要求はある。

本発明者らは、オートレベリング制御の高精度化を実現すべく鋭意検討した結果、従来の車両用灯具の制御装置には、オートレベリング制御のさらなる高精度化を図る余地があることを認識するに至った。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両用灯具のオートレベリング制御の精度を高める技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は車両用灯具の制御装置である。当該制御装置は、水平面に対する車両の傾斜角度を導出可能な加速度センサの検出値を受信するための受信部と、前記検出値の車両上下方向の加速度をｚ、重力加速度をＧ、前記検出値の車両前後方向の加速度と車両の車速から求まる車両前後方向の加速度との差から推定される、水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度をθｒとしたとき、下記式（１）に基づいて加速度ｚの補正量Ｍａを導出して加速度ｚを補正する補正部と、前記補正部により補正された前記検出値を用いて、車両用灯具の光軸位置の調節を指示する調節信号を出力する制御部と、を備えることを特徴とする。
Ｍａ＝Ｇ（１−ｃｏｓθｒ） ・・・（１）

本発明の他の態様もまた車両用灯具の制御装置である。当該制御装置は、水平面に対する車両の傾斜角度を導出可能な加速度センサの検出値を受信するための受信部と、前記検出値の車両上下方向の加速度をｚ、重力加速度をＧ、前記検出値の車両左右方向の加速度をｙとしたとき、下記式（３）に基づいて加速度ｚの補正量Ｍｃを導出して加速度ｚを補正する補正部と、前記補正部により補正された前記検出値を用いて、車両用灯具の光軸位置の調節を指示する調節信号を出力する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の他の態様もまた車両用灯具の制御装置である。当該制御装置は、水平面に対する車両の傾斜角度を導出可能な加速度センサの検出値を受信するための受信部と、前記検出値の車両前後方向の加速度をｘ、重力加速度をＧ、前記検出値の車両前後方向の加速度と車両の車速から求まる車両前後方向の加速度との差から推定される、水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度をθｒとしたとき、下記式（２）に基づいて加速度ｘの補正量Ｍｂを導出して加速度ｘを補正する補正部と、前記補正部により補正された前記検出値を用いて、車両用灯具の光軸位置の調節を指示する調節信号を出力する制御部と、を備えることを特徴とする車両用灯具の制御装置。
Ｍｂ＝Ｇｓｉｎθｒ ・・・（２）

上述したいずれかの態様の制御装置によれば、車両用灯具のオートレベリング制御の精度を高めることができる。

上記いずれかの態様において、前記制御部は、車両前後方向の加速度を第１軸に設定し車両上下方向の加速度を第２軸に設定した座標に、車両の加速時及び減速時の少なくとも一方において検出され、前記補正部により補正された前記検出値をプロットし、プロットした複数点から得られる直線の傾きから、路面に対する車両の傾斜角度である車両姿勢角度を導出し、得られた車両姿勢角度に基づいて前記調節信号を生成してもよい。

なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。

本発明によれば、車両用灯具のオートレベリング制御の精度を高める技術を提供することができる。

実施の形態に係るレベリングＥＣＵの制御対象である車両用灯具を含む前照灯ユニットの概略鉛直断面図である。 前照灯ユニット、車両制御ＥＣＵ及びレベリングＥＣＵの動作連携を説明する機能ブロック図である。 車両に生じる加速度ベクトルと、加速度センサで検出可能な車両の傾斜角度を説明するための模式図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、車両の運動加速度ベクトルの方向と車両姿勢角度との関係を説明するための模式図である。 車両前後方向の加速度と車両上下方向の加速度の関係を示すグラフである。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、路面角度の傾きに応じた加速度センサの検出値の変化を説明するための図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、路面角度の傾きによる加速度センサの検出値と車速から求まる加速度とのずれを説明するための図である。 実施の形態に係るレベリングＥＣＵにより実行されるオートレベリング制御のフローチャートである。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、実施の形態に係るレベリングＥＣＵの制御対象である車両用灯具を含む前照灯ユニットの概略鉛直断面図である。前照灯ユニット２１０は、左右対称に形成された一対の前照灯ユニットが車両の車幅方向の左右に１つずつ配置された構造である。右側の前照灯ユニット２１０Ｒ及び左側の前照灯ユニット２１０Ｌは実質的に同一の構成であるため、以下では、右側の前照灯ユニット２１０Ｒの構造を説明する。前照灯ユニット２１０Ｒは、車両前方側に開口部を有するランプボディ２１２と、この開口部を覆う透光カバー２１４とを有する。ランプボディ２１２は、車両後方側に着脱カバー２１２ａを有する。ランプボディ２１２と透光カバー２１４とによって灯室２１６が形成されている。灯室２１６には車両用灯具としての灯具ユニット１０が収納されている。

灯具ユニット１０には、灯具ユニット１０の上下左右方向の揺動中心となるピボット機構２１８ａを有するランプブラケット２１８が形成されている。ランプブラケット２１８は、ランプボディ２１２に支持されたエイミング調整ネジ２２０と螺合している。灯具ユニット１０の下面には、スイブルアクチュエータ２２２の回転軸２２２ａが固定されている。スイブルアクチュエータ２２２は、ユニットブラケット２２４に固定されている。ユニットブラケット２２４には、レベリングアクチュエータ２２６が接続されている。レベリングアクチュエータ２２６は、例えばロッド２２６ａを矢印Ｍ，Ｎ方向に伸縮させるモータなどで構成されている。灯具ユニット１０は、ロッド２２６ａが矢印Ｍ，Ｎ方向に伸縮することで後傾姿勢、前傾姿勢となり、これにより光軸Ｏのピッチ角度を下方、上方に向けるレベリング調整ができる。

灯具ユニット１０は、回転シェード１２を含むシェード機構１８、光源１４、リフレクタ１６を内壁に支持する灯具ハウジング１７、及び投影レンズ２０を備える。光源１４は、白熱球やハロゲンランプ、放電球、ＬＥＤなどが使用可能である。リフレクタ１６は、少なくとも一部が楕円球面状であり、光源１４から放射された光を反射する。光源１４からの光及びリフレクタ１６で反射した光は、一部が回転シェード１２を経て投影レンズ２０へと導かれる。回転シェード１２は、回転軸１２ａを中心に回転可能な円筒部材であり、切欠部と複数のシェードプレート（図示せず）とを備える。切欠部又はシェードプレートのいずれかが光軸Ｏ上に移動されて、所定の配光パターンが形成される。投影レンズ２０は、平凸非球面レンズからなり、後方焦点面上に形成される光源像を反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。

図２は、前照灯ユニット、車両制御ＥＣＵ及びレベリングＥＣＵの動作連携を説明する機能ブロック図である。なお、図２では前照灯ユニット２１０Ｒ及び前照灯ユニット２１０Ｌをまとめて前照灯ユニット２１０としている。また、レベリングＥＣＵ１００は、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現されるが、図２ではそれらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

車両用灯具の制御装置としてのレベリングＥＣＵ１００は、受信部１０２、制御部１０４、送信部１０６、メモリ１０８、加速度センサ１１０及び補正部１１２を備える。レベリングＥＣＵ１００は、例えば車両３００のダッシュボード付近に設置される。なお、レベリングＥＣＵ１００の設置位置は特に限定されず、例えば前照灯ユニット２１０内に設けられてもよい。また、加速度センサ１１０は、レベリングＥＣＵ１００の外に設けられていてもよい。レベリングＥＣＵ１００には、車両制御ＥＣＵ３０２やライトスイッチ３０４が接続されている。車両制御ＥＣＵ３０２やライトスイッチ３０４から出力される信号は、受信部１０２によって受信される。また、受信部１０２は、加速度センサ１１０の検出値を受信する。

車両制御ＥＣＵ３０２には、ステアリングセンサ３１０、車速センサ３１２、ナビゲーションシステム３１４等が接続されている。これらのセンサから出力された信号は、車両制御ＥＣＵ３０２を介してレベリングＥＣＵ１００の受信部１０２によって受信される。ライトスイッチ３０４は、運転者の操作内容に応じて、前照灯ユニット２１０の点消灯を指示する信号やオートレベリング制御の実行を指示する信号等を、電源３０６、車両制御ＥＣＵ３０２、レベリングＥＣＵ１００等に送信する。

受信部１０２が受信した信号は、制御部１０４に送信される。制御部１０４が受信する信号のうち加速度センサ１１０の検出値は、制御部１０４を介して補正部１１２に送信される。補正部１１２は、制御部１０４から加速度センサ１１０の検出値を受信し、後述のように検出値を補正する。なお、補正部１１２は、加速度センサ１１０の検出値を受信部１０２から直接受信してもよい。補正された検出値は、メモリ１０８に保持される。制御部１０４は、補正部１１２により補正された加速度センサ１１０の検出値を用いて、灯具ユニット１０の光軸Ｏを制御する。制御部１０４は、角度演算部１０４１及び調節指示部１０４２を有する。角度演算部１０４１は、補正部１１２により補正された加速度センサ１１０の検出値と必要に応じてメモリ１０８が保持する情報を用いて車両３００のピッチ角度情報を生成する。調節指示部１０４２は、角度演算部１０４１で生成されたピッチ角度情報を用いて灯具ユニット１０の光軸位置の調節を指示する調節信号を生成し出力する。

制御部１０４は、調節指示部１０４２で生成した調節信号を送信部１０６を介してレベリングアクチュエータ２２６に出力する。レベリングアクチュエータ２２６は、受信した調節信号をもとに駆動する。これにより、灯具ユニット１０の光軸Ｏがピッチ角度方向について調整される。制御部１０４及び補正部１１２の動作については、後に詳細に説明する。

車両３００には、レベリングＥＣＵ１００、車両制御ＥＣＵ３０２及び前照灯ユニット２１０に電力を供給する電源３０６が搭載されている。ライトスイッチ３０４の操作により前照灯ユニット２１０の点灯が指示されると、電源３０６から電源回路２３０を介して光源１４に電力が供給される。

続いて、上述の構成を備えるレベリングＥＣＵ１００によるオートレベリング制御について詳細に説明する。図３は、車両に生じる加速度ベクトルと、加速度センサで検出可能な車両の傾斜角度を説明するための模式図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、車両の運動加速度ベクトルの方向と車両姿勢角度との関係を説明するための模式図である。図４（Ａ）は、車両姿勢角度θｖが変化していない状態を示し、図４（Ｂ）は、車両姿勢角度θｖが変化している状態を示している。また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）において、車両３００が前進したときに生じる運動加速度ベクトルα及び合成加速度ベクトルβを実線矢印で示し、車両３００が減速若しくは後進したときに生じる運動加速度ベクトルα及び合成加速度ベクトルβを破線矢印で示している。図５は、車両前後方向の加速度と車両上下方向の加速度の関係を示すグラフである。

例えば、車両後部の荷室に荷物が載せられたり後部座席に乗員がいる場合、車両姿勢は後傾姿勢となり、荷室から荷物が下ろされたり後部座席の乗員が下車した場合、車両姿勢は後傾姿勢の状態から前傾する。車両が後傾姿勢あるいは前傾姿勢になると、灯具ユニット１０の照射方向も上下に変動し、前方照射距離が長くなったり短くなったりする。そこで、レベリングＥＣＵ１００は、加速度センサ１１０の検出値から車両のピッチ方向の傾斜角度又はその変化を導出し、光軸Ｏのピッチ角度（以下では適宜、この角度を光軸角度θｏという）を車両姿勢に応じた角度とする。車両姿勢に基づき灯具ユニット１０のレベリング調整をリアルタイムで行うオートレベリング制御を実施することで、車両姿勢が変化しても前方照射の到達距離を最適に調節することができる。

加速度センサ１１０は、例えば互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を有する３軸加速度センサである。加速度センサ１１０は、任意の姿勢で車両３００に取り付けられ、車両３００に生じる加速度ベクトルを検出する。走行中の車両３００には、重力加速度と車両３００の移動により生じる運動加速度とが生じる。そのため、加速度センサ１１０は、図３に示すように、重力加速度ベクトルＧと運動加速度ベクトルαとが合成された合成加速度ベクトルβを検出することができる。また、車両３００の停止中、加速度センサ１１０は重力加速度ベクトルＧを検出することができる。加速度センサ１１０は、検出した加速度ベクトルの各軸成分の数値を出力する。加速度センサ１１０から出力されるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各成分の数値は、制御部１０４によって車両の前後軸、左右軸、上下軸の成分に変換される。したがって、加速度センサ１１０の検出値からは、車両前後方向、車両左右方向及び車両上下方向の加速度を導出可能である。

車両停止中の加速度センサ１１０の検出値からは、重力加速度ベクトルＧに対する車両３００の傾きを導出することができる。すなわち、加速度センサ１１０の検出値から、水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度θｒと、路面に対する車両の傾斜角度である車両姿勢角度θｖとを含む、水平面に対する車両の傾斜角度である合計角度θを導出可能である。なお、路面角度θｒ、車両姿勢角度θｖ及び合計角度θは、車両３００のピッチ方向の角度である。

これに対し、オートレベリング制御は、車両のピッチ方向の傾斜角度の変化にともなう車両用灯具の前方照射距離の変化を吸収して、照射光の前方到達距離を最適に保つことを目的とするものである。したがって、オートレベリング制御に必要とされる車両の傾斜角度は、車両姿勢角度θｖである。すなわち、オートレベリング制御では、車両姿勢角度θｖが変化した場合に灯具ユニット１０の光軸位置が調節され、路面角度θｒが変化した場合に灯具ユニット１０の光軸位置が維持されることが望まれる。これを実現するためには、加速度センサ１１０から得られる合計角度θから、車両姿勢角度θｖについての情報を抽出する必要がある。

ここで、車両３００は路面に対して平行に移動する。よって、運動加速度ベクトルαは、車両姿勢角度θｖによらず路面に対して平行なベクトルとなる。また、図４（Ａ）に示すように、車両３００の車両姿勢角度θｖが０°であった場合、理論上は車両３００の前後軸Ｌは（車両軸とセンサ軸とが一致する場合は加速度センサ１１０のＸ軸も）路面に対して平行となるため、運動加速度ベクトルαは、前後軸Ｌ（あるいはセンサのＸ軸）に平行なベクトルとなる。よって、車両３００の加減速によって運動加速度ベクトルαの大きさが変化した際に、加速度センサ１１０によって検出される合成加速度ベクトルβの先端の軌跡は、前後軸Ｌに対して平行な直線となる。

一方、図４（Ｂ）に示すように、車両姿勢角度θｖが０°でない場合、前後軸Ｌは路面に対して斜めにずれるため、運動加速度ベクトルαは、前後軸Ｌに対して斜めに延びるベクトルとなる。よって、車両３００の加減速によって運動加速度ベクトルαの大きさが変化した際の合成加速度ベクトルβの先端の軌跡は、前後軸Ｌに対して傾いた直線となる。

そこで、角度演算部１０４１は、車両３００の加速時及び減速時の少なくとも一方における、車両前後方向の加速度の変化量と車両上下方向の加速度の変化量との比率を算出する。すなわち、角度演算部１０４１は、図５に示すように車両前後方向の加速度を第１軸（X軸）に設定し、車両上下方向の加速度を第２軸（Ｚ軸）に設定した座標に、車両３００の加速時及び減速時の少なくとも一方における加速度センサ１１０の検出値をプロットする。点ｔ_Ａ１〜ｔ_Ａｎは、図４（Ａ）に示す状態での時間ｔ_１〜ｔ_ｎにおける検出値である。点ｔ_Ｂ１〜ｔ_Ｂｎは、図４（Ｂ）に示す状態での時間ｔ_１〜ｔ_ｎにおける検出値である。

そして、プロットした複数点（少なくとも２点）から直線を導出し、得られる直線の傾きを上述した比率として算出する。なお、当該直線はベクトルであってもよい。角度演算部１０４１は、プロットされた複数点ｔ_Ａ１〜ｔ_Ａｎ，ｔ_Ｂ１〜ｔ_Ｂｎに対して最小二乗法や移動平均法等を用いて直線近似式Ａ，Ｂを求め、当該直線近似式Ａ，Ｂの傾きを比率として算出する。

車両姿勢角度θｖが０°の場合、加速度センサ１１０の検出値から座標のＸ軸に平行な直線近似式Ａが得られる。すなわち、直線近似式Ａの傾きは０となる。これに対し、車両姿勢角度θｖが０°でない場合、加速度センサ１１０の検出値から、車両姿勢角度θｖに応じた傾きを有する直線近似式Ｂが得られる。直線近似式Ａと直線近似式Ｂとがなす角度（図５におけるθ_ＡＢ）が、車両姿勢角度θｖとなる。なお、センサ座標系と車両座標系とがずれている場合、加速度センサ１１０の検出値の生データをプロットして得られる直線近似式Ａの傾きには両座標系のずれ分が反映されるため、車両姿勢角度θｖが０°であっても傾きは０にならない。しかしながら、この場合は直線近似式Ｂの傾きについても同様に両座標系のずれ分が反映されるため、直線近似式Ａと直線近似式Ｂとがなす角度を車両姿勢角度θｖとすることができる。

したがって、車両３００の加減速時における車両前後方向及び車両上下方向の加速度の変化量の比率（直線の傾き）又はその変化を計測することで、加速度センサ１１０の検出値から車両姿勢角度θｖ又はその変化を知ることができる。すなわち、上述した直線の傾きから、車両姿勢角度θｖを推定可能である。そして、得られた車両姿勢角度θｖの情報を利用することで、より高精度なオートレベリング制御を実現することができる。

本実施の形態に係るレベリングＥＣＵ１００は、上述した直線の傾きから得られる車両姿勢角度θｖについての情報を利用して、次のようなオートレベリング制御を実行する。すなわち、まず、車両メーカの製造工場等で、車両３００が水平面に置かれて基準状態とされる。そして、初期化処理装置のスイッチ操作やＣＡＮ（Controller Area Network）システムの通信等により、レベリングＥＣＵ１００に初期化信号が送信される。制御部１０４は、初期化信号を受けると初期エイミング調整を開始し、灯具ユニット１０の光軸Ｏを初期設定位置に合わせる。また、制御部１０４は、基準状態における加速度センサ１１０の出力値を、路面角度θｒの基準値（θｒ＝０°）、車両姿勢角度θｖの基準値（θｖ＝０°）としてメモリ１０８に記録する。

また、車両３００が基準状態を保ったまま走行させられる。そして、角度演算部１０４１は、上述した座標に加速度センサ１１０の検出値をプロットし、このプロットから直線近似式を求める。この直線近似式は、図５における直線近似式Ａに対応する。制御部１０４は、この直線近似式Ａの傾きを傾きの基準値としてメモリ１０８に記録する。

車両３００が実際に使用される状況において、車両走行中は積載荷量や乗車人数が増減して車両姿勢角度θｖが変化することは稀である。そのため、走行中の合計角度θの変化を路面角度θｒの変化と推定することができる。そこで、調節指示部１０４２は、車両走行中の合計角度θの変化に対して光軸位置を維持するように制御する。光軸位置を維持する場合、光軸調節を指示する調節信号の出力を回避するか、光軸位置の維持を指示する維持信号を出力することで、光軸位置を維持することができる。なお、調節信号の出力の回避は、調節信号を生成しないことで回避してもよいし、調節信号を生成した上で生成した調節信号の出力を回避してもよい。

そして車両停止時に、角度演算部１０４１が現在（車両停止時）の合計角度θから車両姿勢角度θｖの基準値を減算して路面角度θｒを得る。そして、得られた路面角度θｒを新たな基準値としてメモリ１０８に保持する。これにより、路面角度θｒの変化と推定される車両走行中の合計角度θの変化が、路面角度θｒの基準値に取り込まれる。なお、角度演算部１０４１は、車両停止時に走行前後での合計角度θの差分を算出し、この差分を路面角度θｒの基準値に算入して新たな路面角度θｒの基準値を算出してもよい。

前記「車両走行中」は、例えば車速センサ３１２の検出値が０を越えたときから、車速センサ３１２の検出値が０となるまでの間である。前記「車両停止時」は、例えば車速センサ３１２の検出値が０となった後、加速度センサ１１０の出力値が安定したときである。この「安定したとき」は、加速度センサ１１０の検出値の単位時間あたりの変化量が所定量以下となったときとしてもよいし、車速センサ３１２の検出値が０になってから所定時間経過後としてもよい。前記「車両停止時」、「所定量」、及び「所定時間」は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。

一方、車両停止中は、車両３００が移動して路面角度θｒが変化することは稀である。そのため、車両停止中の合計角度θの変化を車両姿勢角度θｖの変化と推定することができる。そこで、調節指示部１０４２は、車両停止中の合計角度θの変化に対して、光軸を調節する。具体的には、車両停止中、角度演算部１０４１は加速度センサ１１０の検出値から得られる現在の合計角度θから路面角度θｒの基準値を減算して、車両姿勢角度θｖを得る。得られた車両姿勢角度θｖは、新たな基準値としてメモリ１０８に保持される。車両姿勢角度θｖの計算は、例えば所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、角度演算部１０４１は、例えば前回検出した合計角度θと現在の合計角度θとの差分を算出し、この差分を車両姿勢角度θｖの基準値に算入して新たな車両姿勢角度θｖの基準値を算出してもよい。

そして、調節指示部１０４２は、得られた車両姿勢角度θｖ（更新した車両姿勢角度θｖの基準値であってもよい）を用いて光軸調節を指示する調節信号を生成する。例えば、調節指示部１０４２は、予めメモリ１０８に記録されている車両姿勢角度θｖと光軸角度θｏとを対応付けた変換テーブルを用いて光軸角度θｏを決定し、この光軸角度θｏとなるように光軸Ｏを調節する。前記「車両停止中」は、例えば加速度センサ１１０の出力値が安定したときから車速センサ３１２の検出値が０を越えるまでの期間である。前記「車両停止中」は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。

車両３００の加速時及び／又は減速時、例えば車両の発進時あるいは停止時を含む所定時間、角度演算部１０４１は、車両前後方向の加速度を第１軸に設定し車両上下方向の加速度を第２軸に設定した座標に、加速度センサ１１０の検出値を例えば経時的にプロットし、プロットした複数点から直線近似式を連続的若しくは所定時間毎に算出する。例えば、加速度センサ１１０の検出値は、所定の時間間隔で繰り返しメモリ１０８に記憶される。そして、メモリ１０８に記憶された検出値の数が、直線の算出に用いる予め定められたプロット数に達したとき、角度演算部１０４１は直線を算出する。そして、角度演算部１０４１は、得られた直線近似式の傾きとメモリ１０８に保持されている傾きの基準値とから、車両姿勢角度θｖを算出する。なお、メモリ１０８に保持される検出値は、補正部１１２により補正された検出値である。補正部１１２が実施する検出値の補正については、後に詳細に説明する。

調節指示部１０４２は、得られた車両姿勢角度θｖに基づいて調節信号を生成し、光軸角度θｏを補正する。また、メモリ１０８に保持されている車両姿勢角度θｖの基準値を補正する。例えば、調節指示部１０４２は、直線近似式の傾きから得られた車両姿勢角度θｖに対応する光軸角度θｏとなるように光軸角度θｏを補正する。また、メモリ１０８に保持されている車両姿勢角度θｖの基準値を、直線近似式の傾きから得られた車両姿勢角度θｖに書き換える。これにより、路面角度θｒの基準値及び車両姿勢角度θｖの基準値を繰り返し書き換えることで加速度センサ１１０の検出誤差等が基準値に積み重なって、オートレベリング制御の精度が低下してしまうことを抑制することができる。制御部１０４は、車両３００の１回の発進から停止までの間における加減速時の加速度センサ１１０の出力値を記録しておき、車両停止時等に直線近似式を算出して、補正処理を実行してもよい。

なお、制御部１０４は、現在の直線の傾きと前回の直線の傾きとの差を計算し、この差を基準値へ積算していき、初回計算からの積算値を用いて補正処理を実行してもよい。また、制御部１０４は、得られた直線近似式の傾きと前回の計算で得られた直線近似式の傾きとを比較し、直線近似式の傾きの変化が検出された場合、当該傾きの変化に基づいて補正処理を実行してもよい。

例えば、メモリ１０８に保持されている車両姿勢角度θｖの基準値がｐ°であり、直線近似式の傾きの変化の初回計算からの積算値がｑ°であったとする。あるいは、直近の車両停止時に保持していた車両姿勢角度θｖの基準値とその後の発進時、すなわち今回の発進時に保持していた車両姿勢角度θｖの基準値との差がｐ°であり、前回の発進時に算出した直線近似式と今回の発進時に算出した直線近似式の傾きの差がｑ°であったとする。この場合、調節指示部１０４２は、車両姿勢角度θｖの誤差（ｐ−ｑ）°だけ光軸角度θｏ及び車両姿勢角度θｖの基準値を補正する。また、調節指示部１０４２は、上述した直線近似式の傾きの変化を検出した場合に、光軸角度θｏを水平方向若しくは初期設定位置に近づけ、車両姿勢角度θｖの基準値を０°若しくは初期値に近づけるように補正してもよい。

（補正部による検出値補正）
続いて、補正部１１２が実施する検出値補正について説明する。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、路面角度の傾きに応じた加速度センサの検出値の変化を説明するための図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、路面角度の傾きによる加速度センサの検出値と車速から求まる加速度とのずれを説明するための図である。図６（Ａ）、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、車両前後方向の加速度と車両上下方向の加速度の関係を示している。図６（Ｂ）は、車両左右方向の加速度と車両上下方向の加速度の関係を示している。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）では、見やすさのために加速度ｘ及び加速度ａのベクトルをＸ軸からずらしている。

走行路面が坂道（縦勾配）である場合や、路面の水はけ等を考慮して走行路面に横勾配が設けられている場合、これらの勾配に起因して加速度センサ１１０の検出値が変化する。したがって、車両３００に同じ加速度がかかった場合でも、走行路面が水平路面である場合と勾配を有する路面である場合とで、検出値のプロット位置にずれが生じる。そのため、走行路面に勾配があると、上述した補正処理の精度が低下するおそれがある。したがって、オートレベリング制御の高精度化を図る上で、勾配を有する路面上で得られた加速度センサ１１０の検出値を、水平路面上で得られる検出値に相当する値に変換することが望ましい。そこで補正部１１２は、加速度センサ１１０の検出値を以下のように補正する。

具体的には、図６（Ａ）に示すように、水平路面上での加速度センサ１１０の検出値をｈ、ピッチ方向（縦方向）に角度θｒ１だけ傾いた路面上での加速度センサ１１０の検出値をｈ１とする。この場合、検出値ｈ１のｘ成分（加速度ｘ）及びｚ成分（加速度ｚ）は、
（ｘ，ｚ）＝（Ｇｓｉｎθｒ１，Ｇｃｏｓθｒ１）
となる。一方、検出値ｈは、
（ｘ，ｚ）＝（０，Ｇ）
となる。したがって、検出値ｈ１の加速度ｘは、検出値ｈに対してＧｓｉｎθｒ１だけずれる。また、検出値ｈ１の加速度ｚは、検出値ｈに対してＧ（１−ｃｏｓθｒ１）だけずれる。

そこで、補正部１１２は、下記式（１）に基づいて検出値の車両上下方向の加速度ｚの補正量Ｍａを導出し、加速度ｚを補正する（以下では適宜、この補正を縦勾配のｚ補正という）。縦勾配のｚ補正において、補正部１１２は、加速度センサ１１０の検出値のｚ成分に補正量Ｍａを加算する。
Ｍａ＝Ｇ（１−ｃｏｓθｒ） ・・・（１）

式（１）において、Ｇは重力加速度である。また、θｒは、水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度である。ここで、路面角度θｒは、検出値の車両前後方向の加速度ｘと車両３００の車速から求まる車両前後方向の加速度ａとの差から推定される。すなわち、図７（Ａ）に示すように、車両３００の加減速中に検出される加速度は、重力加速度ベクトルＧと運動加速度ベクトルαとが合成された合成加速度ベクトルβである。走行路面が水平である場合、重力加速度ベクトルＧは加速度センサ１１０のＺ軸あるいは車両３００の上下軸に平行である。また、上述したように車両３００は路面に対して平行に移動するため、車両３００の加減速時に生じる運動加速度ベクトルαは加速度センサ１１０のＸ軸あるいは車両３００の前後軸に対して平行なベクトルとなる。そのため、合成加速度ベクトルβの加速度ｘの値は、車速から計算で求まる車両前後方向の加速度ａと等しい。

これに対し、図７（Ｂ）に示すように、路面角度θｒが角度θｒ１だけ傾いた場合、重力加速度ベクトルＧはＺ軸に対して角度θｒ１だけ傾く。そのため、合成加速度ベクトルβの加速度ｘの値は、重力加速度ベクトルＧがＺ軸に対して傾いた分だけ大きくなる。このときの重力加速度ベクトルＧのｘ成分はＧｓｉｎθｒ１となる。また、加速度ｘと加速度ａとの差（オフセット）は、
差＝ｘ−ａ
で与えられる。また、合成加速度ベクトルβの加速度ｘは、
ｘ＝Ｇｓｉｎθｒ１＋ａ
で与えられる。この式を変形すると、
ｘ−ａ＝Ｇｓｉｎθｒ１
が得られる。したがって、差（ｘ−ａ）は、Ｇｓｉｎθｒ１と等しい。ここで、加速度ｘは加速度センサ１１０の検出値から取得でき、加速度ａは車速から計算で求めることができる。また、重力加速度Ｇは定数である。したがって、加速度ｘと加速度ａとの差から路面角度θｒである角度θｒ１を求めることができる。

また、オートレベリング制御において取り得る路面角度θｒの値は、約±３０％の範囲に含まれる非常に小さい値である。そのため、Ｇｓｉｎθｒ１とθｒ１とは近似する。したがって、Ｇｓｉｎθｒ１をθｒ１に置き換えることができる。また、上述のように、
ｘ−ａ＝Ｇｓｉｎθｒ１
である。よって、
Ｇｓｉｎθｒ１＝ｘ−ａ＝θｒ１
の式が成り立つ。以上より、角度θｒ１すなわち路面角度θｒは、加速度センサ１１０の検出値の加速度ｘと、車速から計算で求まる加速度ａとの差から推定することができる。例えば、補正部１１２は、予めメモリ１０８に記録されている差（ｘ−ａ）と路面角度θｒとを対応付けた変換テーブルを用いて、路面角度θｒを決定する。このように、加速度ｘと加速度ａとの差から路面角度θｒを算出することで、補正部１１２による検出値補正を簡素化することができ、レベリングＥＣＵ１００にかかる負担を軽減させることができる。

また、補正部１１２は、下記式（２）に基づいて加速度ｘの補正量Ｍｂを導出して加速度ｘを補正する（以下では適宜、この補正を縦勾配のｘ補正という）。縦勾配のｘ補正において、補正部１１２は、加速度センサ１１０の検出値のｘ成分から補正量Ｍｂを減算する。
Ｍｂ＝Ｇｓｉｎθｒ ・・・（２）

式（２）において、Ｇは重力加速度である。また、θｒは路面角度である。路面角度θｒは、式（１）のθｒと同様に、検出値の車両前後方向の加速度ｘと車両の車速から求まる車両前後方向の加速度ａとの差から推定される。また補正量Ｍｂは、上述したように加速度ｘと加速度ａとの差（ｘ−ａ）とすることができる。

また、図６（Ｂ）に示すように、水平路面上での加速度センサ１１０の検出値をｈ、ロール方向（横方向）に路面角度θｒ１だけ傾いた路面上での加速度センサ１１０の検出値をｈ１とする。この場合、検出値ｈ１のｙ成分（加速度ｙ）及びｚ成分は、
（ｙ、ｚ）＝（ｙ、√（Ｇ^２−ｙ^２））
となる。一方、検出値ｈは、
（ｙ，ｚ）＝（０，Ｇ）
となる。したがって、検出値ｈ１の加速度ｚは、検出値ｈに対して｛Ｇ−√（Ｇ^２−ｙ^２）｝だけずれる。

そこで、補正部１１２は、下記式（３）に基づいて加速度ｚの補正量Ｍｃを導出して加速度ｚを補正する（以下では適宜、この補正を横勾配のｚ補正という）。横勾配のｚ補正において、補正部１１２は、加速度センサ１１０の検出値のｚ成分に補正量Ｍｃを加算する。

式（３）において、Ｇは重力加速度である。ｙは検出値の車両左右方向の加速度である。ｙとしては、実際の車両３００の使用状況で得られる検出値群におけるｙ成分の平均値や、最大値と最小値との間の中間値等を用いることができる。また、Ｇｓｉｎθｒを用いてもよい。

補正部１１２によって縦勾配のｚ補正、縦勾配のｘ補正及び横勾配のｚ補正が施された検出値は、メモリ１０８に記録される。そして、上述した補正処理において、角度演算部１０４１は、この補正部１１２により補正された検出値をプロットして直線を導出し、この直線の傾きから車両姿勢角度θｖを得る。そして、調節指示部１０４２は、この直線から得られる車両姿勢角度θｖを用いて光軸Ｏを調節する。これにより、検出値をプロットして得られる直線からの車両姿勢角度θｖの推定精度を高めることができる。そのため、オートレベリング制御の精度を高めることができる。

図８は、実施の形態に係るレベリングＥＣＵにより実行されるオートレベリング制御のフローチャートである。このフローは、たとえばライトスイッチ３０４によってオートレベリング制御モードの実行指示がなされている状態において、イグニッションがオンにされた場合に制御部１０４により所定のタイミングで繰り返し実行され、イグニッションがオフにされた場合に終了する。

まず、制御部１０４は、車両走行中であるか判断する（Ｓ１０１）。車両走行中である場合（Ｓ１０１のＹ）、制御部１０４は、補正部１１２により補正された加速度センサ１１０の検出値を用いて直線近似式を算出する（Ｓ１０２）。そして、制御部１０４は、直線近似式の傾きを用いて光軸角度θｏ及び車両姿勢角度θｖの基準値を補正し（Ｓ１０３）、本ルーチンを終了する。車両走行中でない場合（Ｓ１０１のＮ）、制御部１０４は、車両停止時であるか判断する（Ｓ１０４）。車両停止時である場合（Ｓ１０４のＹ）、制御部１０４は、現在の合計角度θから車両姿勢角度θｖの基準値を減じて路面角度θｒを算出する（Ｓ１０５）。そして、路面角度θｒの基準値を算出された路面角度θｒに更新し（Ｓ１０６）、本ルーチンを終了する。

車両停止時でない場合（Ｓ１０４のＮ）、この場合は車両停止中であることを意味するため、制御部１０４は、現在の合計角度θから路面角度θｒの基準値を減じて車両姿勢角度θｖを算出する（Ｓ１０７）。続いて、制御部１０４は、算出された車両姿勢角度θｖを用いて光軸角度θｏを調節する（Ｓ１０８）。そして、制御部１０４は、車両姿勢角度θｖの基準値を算出された車両姿勢角度θｖに更新し（Ｓ１０９）、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態に係るレベリングＥＣＵ１００では、補正部１１２が、上記式（１）に基づいて加速度ｚの補正量Ｍａを導出し、上記式（２）に基づいて加速度ｘの補正量Ｍｂを導出し、上記式（３）に基づいて加速度ｚの補正量Ｍｂを導出して、検出値の加速度ｘ及び加速度ｚを補正している。そして、制御部１０４は、補正部１１２により補正された検出値を用いて、灯具ユニット１０の光軸調節を指示する調節信号を出力している。これにより、検出値をプロットして得られる直線からの車両姿勢角度θｖの推定精度を高めることができる。そのため、加速度センサ１１０を用いたオートレベリング制御の精度、若しくは正確度を高めることができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述の実施の形態と変形との組合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態及び変形それぞれの効果をあわせもつ。

上述した実施の形態では、縦勾配のｚ補正、縦勾配のｘ補正、及び横勾配のｚ補正の３つの補正を実施しているが、特にこれに限定されず、実施する補正は、３つの補正の少なくとも１つであればよい。すなわち、実施する補正は３つの補正のうちいずれか１つのみであってもよいし、任意の２つの組み合わせであってもよい。なお、オートレベリング制御の精度向上を図る上での３つの補正の重要度は、重要度が高い順に、縦勾配のｚ補正、横勾配のｚ補正、縦勾配のｘ補正である。

なお、上述の実施形態に係る発明は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。
［項目１］
光軸を調節可能な車両用灯具と、
水平面に対する車両の傾斜角度を導出可能な加速度センサと、
前記車両用灯具の光軸調節を制御するための制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記加速度センサの検出値を受信するための受信部と、
前記検出値の車両上下方向の加速度をｚ、重力加速度をＧ、前記検出値の車両前後方向の加速度と車両の車速から求まる車両前後方向の加速度との差から推定される、水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度をθｒとしたとき、下記式（１）に基づいて加速度ｚの補正量Ｍａを導出して加速度ｚを補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記検出値を用いて、車両用灯具の光軸位置の調節を指示する調節信号を出力する制御部と、
を備えることを特徴とする車両用灯具システム。
Ｍａ＝Ｇ（１−ｃｏｓθｒ） ・・・（１）
［項目２］
光軸を調節可能な車両用灯具と、
水平面に対する車両の傾斜角度を導出可能な加速度センサと、
前記車両用灯具の光軸調節を制御するための制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記加速度センサの検出値を受信するための受信部と、
前記検出値の車両上下方向の加速度をｚ、重力加速度をＧ、前記検出値の車両左右方向の加速度をｙとしたとき、下記式（３）に基づいて加速度ｚの補正量Ｍｃを導出して加速度ｚを補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記検出値を用いて、車両用灯具の光軸位置の調節を指示する調節信号を出力する制御部と、
を備えることを特徴とする車両用灯具システム。

［項目３］
光軸を調節可能な車両用灯具と、
水平面に対する車両の傾斜角度を導出可能な加速度センサと、
前記車両用灯具の光軸調節を制御するための制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記加速度センサの検出値を受信するための受信部と、
前記検出値の車両前後方向の加速度をｘ、重力加速度をＧ、前記検出値の車両前後方向の加速度と車両の車速から求まる車両前後方向の加速度との差から推定される、水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度をθｒとしたとき、下記式（２）に基づいて加速度ｘの補正量Ｍｂを導出して加速度ｘを補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記検出値を用いて、車両用灯具の光軸位置の調節を指示する調節信号を出力する制御部と、
を備えることを特徴とする車両用灯具システム。
Ｍｂ＝Ｇｓｉｎθｒ ・・・（２）

θｒ 路面角度、 θｖ 車両姿勢角度、 １０ 灯具ユニット、 １００ レベリングＥＣＵ、 １０２ 受信部、 １０４ 制御部、 １１０ 加速度センサ、 １１２ 補正部、 ３００ 車両、 Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ 補正量。

Claims (4)

1. 水平面に対する車両の傾斜角度を導出可能な加速度センサの検出値を受信するための受信部と、
   前記検出値の車両上下方向の加速度をｚ、重力加速度をＧ、前記検出値の車両前後方向の加速度と車両の車速から求まる車両前後方向の加速度との差から推定される、水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度をθｒとしたとき、下記式（１）に基づいて加速度ｚの補正量Ｍａを導出して加速度ｚを補正する補正部と、
   前記補正部により補正された前記検出値を用いて、車両用灯具の光軸位置の調節を指示する調節信号を出力する制御部と、
   を備えることを特徴とする車両用灯具の制御装置。
   Ｍａ＝Ｇ（１−ｃｏｓθｒ） ・・・（１）
2. 水平面に対する車両の傾斜角度を導出可能な加速度センサの検出値を受信するための受信部と、
   前記検出値の車両上下方向の加速度をｚ、重力加速度をＧ、前記検出値の車両左右方向の加速度をｙとしたとき、下記式（３）に基づいて加速度ｚの補正量Ｍｃを導出して加速度ｚを補正する補正部と、
   前記補正部により補正された前記検出値を用いて、車両用灯具の光軸位置の調節を指示する調節信号を出力する制御部と、
   を備えることを特徴とする車両用灯具の制御装置。
   

   
3. 水平面に対する車両の傾斜角度を導出可能な加速度センサの検出値を受信するための受信部と、
   前記検出値の車両前後方向の加速度をｘ、重力加速度をＧ、前記検出値の車両前後方向の加速度と車両の車速から求まる車両前後方向の加速度との差から推定される、水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度をθｒとしたとき、下記式（２）に基づいて加速度ｘの補正量Ｍｂを導出して加速度ｘを補正する補正部と、
   前記補正部により補正された前記検出値を用いて、車両用灯具の光軸位置の調節を指示する調節信号を出力する制御部と、
   を備えることを特徴とする車両用灯具の制御装置。
   Ｍｂ＝Ｇｓｉｎθｒ ・・・（２）
4. 前記制御部は、車両前後方向の加速度を第１軸に設定し車両上下方向の加速度を第２軸に設定した座標に、車両の加速時及び減速時の少なくとも一方において検出され、前記補正部により補正された前記検出値をプロットし、プロットした複数点から得られる直線の傾きから、路面に対する車両の傾斜角度である車両姿勢角度を導出し、得られた車両姿勢角度に基づいて前記調節信号を生成する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。

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