JP2015141157A - 車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両停止中の車両傾斜角度を精度よく算出することのできる車両傾斜角度計測装置を得る。
【解決手段】第１の加速度計測部１００は、重力加速度と、車両加減速中の路面平行方向の加速度の合成ベクトル値である合成加速度を計測する。第２の加速度計測部２００は、車両加減速中の路面平行方向の加速度を計測する。傾斜角度計測部４００は、車両走行中に車両加減速時の加速度と重力加速度とを用いて車両位置の路面勾配角度を算出すると共に、車両停止中に計測した重力加速度を用いて、傾斜角度を演算する。制御信号生成部６００は、路面安定度判定部５００から安定判定信号が出力されている場合、傾斜角度と路面勾配角度から車両傾斜角度を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の傾斜角度を検出する車両傾斜角度計測装置およびこれを用いて前照灯の光軸制御信号を生成する光軸制御信号生成装置に関するものである。

従来、車両の傾斜角度を検出する装置として、車両の前後方向と左右方向と上下方向それぞれに計測軸をもつ３軸加速度センサと信号処理部とで構成する装置があった（例えば特許文献１参照）。この装置は、車両走行中の車両進行方向の加速度と重力加速度から計測されるセンサ出力より、車両傾斜角度と路面勾配角度を算出する。

特開２００８−１８５４１８号公報

上記特許文献１に記載されたような従来の装置では、車両走行中で加減速時に車両傾斜角度と路面勾配角度を算出する。しかしながら、加減速中は車両がノーズダイブもしくはスクワットするため、加減速中の車両傾斜角度は停止中の車両傾斜角度から偏位する。しかも、積載重量や路面勾配角度によりその挙動は常に一定とはならない。よって、車両停止中の車両傾斜角度と路面勾配角度を精度良く算出することができないという問題があった。また、精度よく算出されていない車両傾斜角度に基づいて前照灯の光軸制御を行うと最適制御とはならないという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、車両停止中の車両傾斜角度を精度よく算出することのできる車両傾斜角度計測装置を得ると共に、これを用いて光軸を最適制御することのできる光軸制御信号生成装置を得ることを目的とする。

この発明に係る車両傾斜角度計測装置は、車両の前後方向の加速度と車両の上下方向の加速度と車両進行方向である路面と平行方向の加速度とを計測する加速度計測部と、車両走行中に加速度計測部で計測した車両加減速時の加速度と重力加速度とを用いて車両位置の路面勾配角度を算出すると共に、車両停止中に加速度計測部で計測した重力加速度を用いて、車両の前後方向の傾斜角度である車両傾斜角度と路面勾配角度の情報をもつ傾斜角度を演算する傾斜角度計測部と、傾斜角度と路面勾配角度から、車両傾斜角度を算出する制御信号生成部とを備えたものである。

この発明の車両傾斜角度計測装置は、車両走行中に車両加減速時の加速度と重力加速度とを用いて車両位置の路面勾配角度を算出すると共に、車両停止中に重力加速度を用いて、車両傾斜角度と路面勾配角度の情報をもつ傾斜角度を演算し、傾斜角度と路面勾配角度から車両傾斜角度を算出するようにしたので、車両停止中の車両傾斜角度を精度よく算出することができる。

この発明の実施の形態１による車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置を示す構成図である。 車両停止中に計測する加速度の説明図である。 車両走行中に計測する加速度の説明図である。 この発明の実施の形態１に係る安定した路面の説明図である。 この発明の実施の形態１に係る不安定な路面の説明図である。 この発明の実施の形態１に係る不安定な路面の他の例の説明図である。 この発明の実施の形態２による車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２に係る安定した路面の説明図である。 この発明の実施の形態２に係る不安定な路面の説明図である。 この発明の実施の形態２に係る不安定な路面の他の例の説明図である。 この発明の実施の形態３による車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置の要部を示す構成図である。 この発明の実施の形態４による車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４による車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置の車両走行中に計測する加速度の説明図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置を示す構成図である。
図１に示す装置は、第１の加速度計測部１００、第２の加速度計測部２００、車両停止判定部３００、傾斜角度計測部４００、路面安定度判定部５００、制御信号生成部６００を備える。

第１の加速度計測部１００は、車両の車体に取り付けられた加速度計測部であり、重力加速度と、車両加減速中の路面平行方向の加速度の合成ベクトル値である合成加速度を計測し、傾斜角度計測部４００に出力する。第２の加速度計測部２００は、車両のシャーシに取り付けられた加速度計測部であり、車両加減速中の路面平行方向の加速度を計測し、車両加速度として傾斜角度計測部４００に出力する。

車両停止判定部３００は、車両停止と判定したときに停止判定信号を、また、車両走行と判定したときに走行判定信号を路面安定度判定部５００と制御信号生成部６００に出力する。傾斜角度計測部４００は、第１の加速度計測部１００で計測した合成加速度より、車両傾斜角度θ１と路面勾配角度θ２を含む傾斜角度θ３を計測し、制御信号生成部６００へ出力する。また、傾斜角度計測部４００は、第１の加速度計測部１００で計測した合成加速度と、第２の加速度計測部２００で計測した車両加速度から、路面勾配角度θ２を計測し、制御信号生成部６００へ出力する。路面安定度判定部５００は、車両発進から所定の距離を走行した区間における路面勾配角度の分散値が所定の値以下であるとき路面勾配角度が一定であると判定して、これを示す安定判定信号を制御信号生成部６００へ出力する。

制御信号生成部６００は、車両停止判定部３００から車両停止信号が入力されている間は、傾斜角度計測部４００で計測した傾斜角度θ３を記憶する。また、車両停止判定部３００から走行判定信号が入力されると、発進直前の傾斜角度θ３を保持し、路面安定度判定部５００から安定判定信号が入力されると保持した合計角度θ３から路面勾配角度θ２を用いて次式より車両停止中の車両傾斜角度である車両傾斜角度θ１を算出する。さらに車両傾斜角度θ１に基づいて光軸制御角度θ４を出力する。
θ１＝θ３−θ２ （１）
θ４＝ｆ（θ１−θ０） （２）
ここで、θ０は、予め設定した光軸角度基準となる車両傾斜角度である。ｆは関数であり、Δθ１０＝θ１−θ０だけ偏位した車両傾斜角度をキャンセルするように光軸を制御する光軸角度を算出する。例えば、関数ｆは、車両傾斜角度がΔθ１０だけ偏位した際には、光軸角度を−Δθ１０だけ偏位させる。

次に、各部の詳細について説明する。
第１の加速度計測部１００は、車両の前後方向と左右方向と上下方向に測定軸を持った２軸加速度センサ１０１で構成する。この２軸加速度センサ１０１としては、一体に構成された半導体式センサを用いる。また、第２の加速度計測部２００は、車輪の回転数から車両の速度を計測する速度センサ２０１で構成する。傾斜角度計測部４００は、傾斜角度を演算する傾斜角度演算部４０１と路面勾配角度を演算する路面勾配角度演算部４０２とで構成する。路面安定度判定部５００は、走行距離演算部５０１と分散演算部５０２とスリップ判定部５０３と車両振動演算部５０４と路面安定度判定部５０５とで構成する。

路面安定度判定部５００における走行距離演算部５０１は、走行距離Ｌを演算する処理部である。分散演算部５０２は、路面勾配角度θ２の一定時間における分散値を演算する処理部である。スリップ判定部５０３は、第１の加速度計測部１００と第２の加速度計測部２００からの出力に基づきスリップの有無を判定する処理部である。車両振動演算部５０４は、所定時間の２軸加速度センサ１０１のＧｚの分散値を演算することで路面の凹凸の有無を判定する処理部である。また、安定度判定部５０５は、これら走行距離演算部５０１〜車両振動演算部５０４からの出力に基づいて路面勾配角度が安定しているか否かを判定する処理部である。

制御信号生成部６００は、制御角度演算部６０１と制御信号演算部６０２で構成する。制御角度演算部６０１は、路面安定度判定部５００から出力される安定判定信号と傾斜角度計測部４００から出力される傾斜角度θ３及び路面勾配角度θ２と車両停止判定部３００から出力される車両停止信号に基づいて車両傾斜角度θ１を算出する処理部である。また、制御信号演算部６０２は、制御角度演算部６０１で算出された車両傾斜角度θ１に基づいて光軸制御用の信号を生成する処理部である。

図２及び図３は、２軸加速度センサ１０１と速度センサ２０１が計測する加速度の測定方位の説明図である。車両はローリングしていない状況について説明する。車両傾斜角度をθ１、路面勾配角度をθ２、傾斜角度をθ３、重力加速度をｇ、車両進行方向の加速度で路面平行方向の加速度をａとおく。
２軸加速度センサ１０１は、車両の前後方向加速度Ｇｘ、車両の上下方向加速度Ｇｚの２軸に計測方位を持つ。ここで、車両の前後方向と左右方向は、荷物の積載や、人員の乗降による車両傾斜角度偏位に伴い方向が偏位する。
速度センサ２０１は、車両速度ｖを計測し、時間微分して加速度ａを算出する。算出した加速度ａの方位は、車両の進行方向、路面平行方向の加速度である。車両が傾斜する場合は、車両前後方向と車両進行方向（路面と平行方向）には角度差が生じる。この角度差が車両傾斜角度θ１である。

車両停止中は、図２のように、車両傾斜角度θ１と路面勾配角度θ２と傾斜角度θ３と２軸加速度センサ１０１の出力には次式が成立する。
Ｇｘ＝−ｇ×ｓｉｎ（θ１＋θ２）＝−ｇ×ｓｉｎ（θ３） （３）
Ｇｚ＝ｇ×ｃｏｓ（θ１＋θ２）＝ｇ×ｃｏｓ（θ３） （４）
車両走行中は、図３のように、車両傾斜角度θ１と路面勾配角度θ２と傾斜角度θ３と２軸加速度センサ出力と車両加速度ａには次式が成立する。
Ｇｘ＝−ｇ×ｓｉｎ（θ１＋θ２）＋ａ×ｃｏｓ（θ１）
＝−ｇ×ｓｉｎ（θ３）＋ａ×ｃｏｓ（θ１） （５）
Ｇｚ＝ｇ×ｃｏｓ（θ１＋θ２）＋ａ×ｓｉｎ（θ１）
＝ｇ×ｃｏｓ（θ３）＋ａ×ｓｉｎ（θ１） （６）

車両取付けの差異に生じる取付角度誤差は、予め計測し回転行列を乗算するなどして補正する。
第１の加速度計測部１００である２軸加速度センサ１０１は車両の前後方向加速度Ｇｘ、車両の上下方向加速度Ｇｚを計測して傾斜角度計測部４００及び路面安定度判定部５００へ出力する。第２の加速度計測部２００内の速度センサ２０１は、車両速度ｖを計測し車両速度ｖ及び時間微分して得られた加速度ａを傾斜角度計測部４００及び路面安定度判定部５００へ出力する。

車両停止判定部３００は、車両速度ｖが予め設定した閾値以下のときに車両停止と判定し、停止判定信号を制御信号生成部６００へ出力する。それ以外は、走行判定信号を出力する。例えば、車両速度ｖ＝ゼロのとき、停止と判定し、車両速度ｖ＞ゼロのとき走行と判定する。

傾斜角度計測部４００内の傾斜角度演算部４０１は、２軸加速度センサ１０１の出力値ＧｘとＧｚおよび重力加速度ｇを用いて下式（７）より車両傾斜角度θ１と路面勾配角度θ２の傾斜角度θ３を算出し、制御信号生成部６００内の制御角度演算部６０１へ出力する。
θ３＝（θ１＋θ２）＝ｔａｎ^-1（Ｇｘ／Ｇｚ） （７）
式（７）は式（３）と式（４）より導出される。

傾斜角度計測部４００内の路面勾配角度演算部４０２は、２軸加速度センサ１０１の出力値ＧｘとＧｚと重力加速度ｇと車両加速度ａから下式（８）より路面勾配角度θ２を算出し、制御信号生成部６００内の制御角度演算部６０１へ出力する。
θ２＝ｓｉｎ^―1（（−Ｇｘ²−Ｇｚ²＋ａ²＋ｇ²）／（２×ａ×ｇ）） （８）
式（８）は式（５）と式（６）の連立方程式より導出される。

図４〜図６は、路面安定度判定部５００が判定する路面の安定度に関する説明図である。路面安定度判定部５００は、車両停止位置から所定の区間における路面勾配角度が一定か否かを判定する。図４のように停止位置から所定の区間において路面勾配角度が一定である状況を安定、図５のように停止位置から所定の区間において路面勾配角度が変化する状況を不安定とする。さらに、図６のように、路面表面が平滑でなく凸凹がある路面で、平均的な路面傾斜角度θ２が一定である場合も不安定とする。

路面安定度判定部５００内の走行距離演算部５０１は、速度センサ２０１で計測した車両速度ｖを用いて車両走行開始時を常に０ｍとして走行距離Ｌを算出し安定度判定部５０５へ出力する。具体的には、走行距離Ｌは高々数ｍのオーダである。路面勾配角度分散演算部５０２は、路面勾配角度演算部４０２で演算した路面勾配角度θ２の一定時間における分散値を演算し、分散値ＶＡＲ＿θ２を安定度判定部５０５へ出力する。具体的には、閾値として０．０１がある。スリップ判定部５０３は、２軸加速度センサ１０１で計測した加速度Ｇｘの時間微分値と速度センサ２０１で計測した加速度ａの時間微分値の差分を比較し所定の閾値以内の場合スリップ無と判定し判定信号を安定度判定部５０５へ出力する。車両振動演算部５０４は、所定時間の２軸加速度センサ１０１のＧｚの分散値を演算し、Ｇｚ分散値を安定度判定部５０５へ出力する。安定度判定部５０５は、走行距離Ｌが所定の閾値以下であること、路面勾配角度分散値ＶＡＲ＿θ２が所定の閾値以下、スリップ無判定信号が入力されている、Ｇｚ分散値が所定の閾値以下のとき路面勾配角度が安定していると判定し安定判定信号を制御信号生成部６００へ出力する。

制御信号生成部６００の制御角度演算部６０１は、車両停止信号が入力されたときに傾斜角度演算部４０１から出力されるθ３を記憶し、車両停止信号の入力が停まると最新の傾斜角度θ３を保持する。一方、制御角度演算部６０１は、車両走行信号が入力されたとき路面勾配角度演算部４０２から出力される路面勾配角度θ２を記憶し、安定判定信号が入力されると、保持した傾斜角度θ３と路面勾配角度θ２より車両傾斜角度θ１を下式（９）より算出する。
θ１＝θ３―θ２ （９）
車両停止位置から路面勾配角度が変化していないことを判定しているので、傾斜角度θ３から路面勾配角度θ２を減算することにより車両停止中の車両傾斜角度θ１を直接計測可能である。
車両傾斜角度θ１と予め設定した基準角度θ０から光軸制御角度の補正量Δθ１０は、
Δθ１０＝θ１−θ０ （１０）
と求まる。

制御信号演算部６０２は、算出した補正量Δθ１０に基づいて光軸制御角度θ４を生成し出力する。
θ４＝ｆ（Δθ１０） （１１）
ここで、ｆは車両傾斜角度から光軸角度を決定するための関数である。
これにより、図示しない光軸制御装置が前照灯の光軸制御を行うが、この動作は公知であるので、ここでの説明は省略する。

このように、実施の形態１では、車両発進直前の傾斜角度を計測し、さらに車両発進直後に路面勾配角度を算出するので、傾斜角度から路面勾配角度を減算することで車両停止中の車両傾斜角度を高精度に算出することができる。また、精度よく算出した車両傾斜角度を用いて光軸を最適制御することができる。

以上説明したように、実施の形態１の車両傾斜角度計測装置によれば、車両の前後方向の加速度と車両の上下方向の加速度と車両進行方向である路面と平行方向の加速度とを計測する加速度計測部と、車両走行中に加速度計測部で計測した車両加減速時の加速度と重力加速度とを用いて車両位置の路面勾配角度を算出すると共に、車両停止中に加速度計測部で計測した重力加速度を用いて、車両の前後方向の傾斜角度である車両傾斜角度と路面勾配角度の情報をもつ傾斜角度を演算する傾斜角度計測部と、傾斜角度と路面勾配角度から、車両傾斜角度を算出する制御信号生成部とを備えたので、車両停止中の車両傾斜角度を精度よく算出することができる。また、車両停止中に人の乗降や荷物の積載などによって車両傾斜角度が変化しても、計測した傾斜角度から計測した路面勾配角度を減算することで、車両停止中の車両傾斜角度を精度よく算出することができる。

また、実施の形態１の車両傾斜角度計測装置によれば、制御信号生成部は、車両の発進直前に計測した傾斜角度と、車両の発進直後に計測した路面勾配角度を用いて、車両傾斜角度を算出するようにしたので、車両停止中の車両傾斜角度を精度よく算出することができる。

また、実施の形態１の車両傾斜角度計測装置によれば、車両停止位置から車両発進直後までの路面勾配が安定しているかを判定する路面安定度判定部を備え、制御信号生成部は、路面安定度判定部が安定していると判定した場合に車両傾斜角度の算出を行うようにしたので、車両停止中の車両傾斜角度をさらに精度よく算出することができる。

また、実施の形態１の車両傾斜角度計測装置によれば、路面安定度判定部は、停止位置から所定の距離を移動する際に計測した路面勾配角度の変動幅が設定範囲内であるか否かで判定するようにしたので、路面勾配が安定しているか否かを精度よく判定することができる。

また、実施の形態１の車両傾斜角度計測装置によれば、加速度計測部は、路面と平行方向の加速度を、車両の車速を微分して算出するようにしたので、車両の加速度を精度よく求めることができる。

また、実施の形態１の車両傾斜角度計測装置によれば、加速度計測部は、車両の前後方向の加速度と車両の上下方向の加速度とを計測する加速度センサとして、一体に構成された半導体式センサを用いるようにしたので、加速度計測部として小型化と低コスト化を図ることができる。

また、実施の形態１の光軸制御信号生成装置によれば、制御信号生成部は、車両傾斜角度を用いて車両の前照灯の光軸を制御するための光軸制御信号を生成するようにしたので、光軸を最適制御することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、車両が停止して発進加速する場合に車両傾斜角度を算出する方法について説明した。一方、実施の形態２では、車両が減速して停止する場合に車両傾斜角度を算出する方法について説明する。光軸制御用の制御信号を生成する光軸制御信号生成装置の別形態である。

図７は、実施の形態２の車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置を示す構成図である。
図７に示す装置は、第１の加速度計測部１００、第２の加速度計測部２００、車両停止判定部３００、傾斜角度計測部４００、路面安定度判定部７００、制御信号生成部８００を備える。ここで、第１の加速度計測部１００〜傾斜角度計測部４００については、図１に示した実施の形態１の構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。

路面安定度判定部７００は、車両減速から停止までの所定の距離における路面勾配角度の分散値が所定の値以下であるとき路面勾配角度が一定であると判定する安定判定信号を制御信号生成部８００へ出力する。

制御信号生成手段８００は、走行信号が入力され、安定判定信号が入力されると、路面勾配角度演算部４０２で算出した路面勾配角度θ２を保持し記憶する。また、車両停止信号が入力されている間は、路面勾配角度θ２を保持し続け、傾斜角度計測部４００で計測した傾斜角度θ３が入力されると、θ２とθ３より下式（１２）で車両停止中の車両傾斜角度を算出する。
θ１＝θ３−θ２ （１２）
車両傾斜角度θ１に基づいて光軸制御角度θ４を出力する。
θ４＝ｆ（θ１−θ０） （１３）
ここで、θ０は、予め設定した光軸角度基準となる車両傾斜角度である。ｆは関数であり、Δθ１０＝θ１−θ０だけ偏位した車両傾斜角度をキャンセルするように光軸を制御する光軸角度を算出する。

制御信号生成部８００は、車両停止判定部３００より車両停止信号が入力されている間は、車両傾斜角度θ１を演算し続け、再び車両走行信号が入力されると車両傾斜角度θ１を記憶保持する。これは、車両停止中に乗員の乗降や荷物の積載によって、車両傾斜角度が偏位して光軸が偏位しても、偏位を打ち消すように、光軸制御を常時実施することを示している。

次に、各部の詳細について実施の形態１とは異なる部分について重点的に説明する。
路面安定度判定部７００は、走行距離演算部７０１と分散演算部７０２とスリップ判定部７０３と車両振動演算部７０４と安定度判定部７０５とを備える。走行距離演算部７０１は、停止直前の走行距離Ｌを演算し、この走行距離Ｌに要した時間を出力する処理部である。分散演算部７０２は、路面勾配角度θ２の走行距離Ｌに要した時間における分散値を演算する処理部である。スリップ判定部７０３は、第１の加速度計測部１００と第２の加速度計測部２００からの出力に基づきスリップの有無を判定する処理部である。車両振動演算部７０４は、走行距離Ｌに要した時間における２軸加速度センサ１０１のＧｚの分散値を演算することで路面の凹凸の有無を判定する処理部である。また、安定度判定部７０５は、これら走行距離演算部７０１〜車両振動演算部７０４からの出力に基づいて路面勾配角度が安定しているか否かを判定する処理部である。

また、制御信号生成部８００は、制御角度演算部８０１と制御信号演算部８０２を備える。制御角度演算部８０１は、基本的な機能は実施の形態１の制御角度演算部６０１と同様であるが、車両走行中から車両停止時に至るまでの期間に車両傾斜角度を演算する点が異なっている。制御信号演算部８０２は、実施の形態１の制御信号演算部６０２と同様に、制御角度演算部８０１で算出された車両傾斜角度θ１に基づいて光軸制御用の信号を生成する処理部である。

図８〜図１０は、路面安定度判定部７００が判定する路面の安定度に関する説明図である。路面安定度判定部７００は、車両減速中から停止までの所定区間における路面勾配角度が一定であるか否かを判定する。停止する最後の高々数ｍの区間のオーダである。図８のように、停止位置の数ｍ手前から停止位置までの路面勾配角度が一定である状況を安定と判定する。図９のように、停止直前に路面勾配角度が変化する状況を不安定とする。さらに、図１０のように、路面表面が平滑でなく凸凹がある路面で、平均的な路面傾斜角度θ２が一定である場合も不安定とする。

路面安定度判定部７００内の走行距離演算部７０１は、車両停止判定部３００から走行信号が入力されると、速度センサ２０１で計測した車両速度ｖを用いて予め設定した過去距離Ｌを走行するのに要した時間ｔ１〜ｔ２を算出し、分散演算部７０２、スリップ判定部７０３及び車両振動演算部７０４へ出力する。具体的には、走行距離Ｌは高々数ｍのオーダである。

分散演算部７０２は、入力されたｔ１〜ｔ２における路面勾配角度演算部４０２で演算した路面勾配角度θ２の一定時間における分散値を演算し、分散値ＶＡＲ＿θ２を安定度判定部７０５へ出力する。具体的には、閾値として０．０１がある。スリップ判定部７０３は、２軸加速度センサ１０１で計測した加速度Ｇｘの時間微分値と速度センサ２０１で計測した加速度ａの時間微分値の差分を比較し所定の閾値以内の場合スリップ無と判定し判定信号を安定度判定部７０５へ出力する。車両振動演算部７０４は、入力されたｔ１〜ｔ２における２軸加速度センサ１０１のＧｚの分散値を演算し、Ｇｚ分散値を安定度判定部７０５へ出力する。安定度判定部７０５は、路面勾配角度分散値ＶＡＲ＿θ２が所定の閾値以下、スリップ無判定信号が入力されている、Ｇｚ分散値が所定の閾値以下のとき路面勾配角度が安定していると判定し安定判定信号を制御信号生成部８００へ出力する。

制御信号生成部８００内の制御角度演算部８０１は、車両走行信号から車両停止信号に入力が変化する直前に安定判定信号が入力されていると、路面勾配角度演算部４０２から出力される路面勾配角度θ２を記憶する。車両停止信号入力中は、記憶した路面勾配角度θ２と、傾斜角度演算部４０１で演算された傾斜角度θ３より下式（１４）から、車両傾斜角度θ１を算出する。
θ１＝θ３―θ２ （１４）
車両停止位置の路面勾配角度を予め計測し、傾斜角度θ３から路面勾配角度θ２を減算することで車両停止中の車両傾斜角度θ１を直接計測可能である。車両停止中の、乗員の乗降および荷物の積載による車両傾斜角度θ１が変動しても、路面勾配角度を予め計測しているので式（１４）より車両傾斜角度を直接、演算により算出する。
車両傾斜角度θ１と予め設定した基準角度θ０から光軸制御角度の補正量Δθ１０は、
Δθ１０＝θ１−θ０ （１５）
と求まる。
制御信号演算部８０２は、算出した補正量Δθ１０に基づいて光軸制御角度θ４を生成し出力する。
θ４＝ｆ（Δθ１０） （１６）
ここで、ｆは車両傾斜角度から光軸角度を決定するための関数である。

このように実施の形態２によれば、車両停止直前に、路面勾配角度を計測し、車両停止中に計測する傾斜角度から予め計測した路面勾配角度を減算することで、車両停止中の車両傾斜角度を精度よく算出することができる。さらに、車両停止中に、人の乗降や荷物の積載などによって車両傾斜角度が変化しても、計測した傾斜角度から計測した路面勾配角度を減算することで、車両停止中の車両傾斜角度を精度よく算出することができる。また、精度よく算出した車両傾斜角度から、光軸を最適制御することができる。

以上説明したように、実施の形態２の車両傾斜角度計測装置によれば、制御信号生成部は、車両停止直前に計測した路面勾配角度を用いて車両傾斜角度を算出するようにしたので、車両停止中の車両傾斜角度を精度よく算出することができる。

また、実施の形態２の車両傾斜角度計測装置によれば、車両停止直前から停止位置までの路面勾配が安定しているかを判定する路面安定度判定部を備え、制御信号生成部は、路面安定度判定部が安定していると判定した場合に車両傾斜角度の算出を行うようにしたので、車両停止中の車両傾斜角度をさらに精度よく算出することができる。

また、実施の形態２の車両傾斜角度計測装置によれば、路面安定度判定部は、停止する直前の所定の距離を移動した際に計測した路面勾配角度の変動幅が設定範囲内であるか否かで判定するようにしたので、路面勾配が安定しているか否かを精度よく判定することができる。

実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１の制御信号生成部６００と実施の形態２の制御信号生成部８００の出力のうちいずれかを選択して制御信号を出力するようにした例である。
図１１は、実施の形態３の光軸制御信号生成装置の要部を示す構成図である。図示のように、実施の形態３では、実施の形態１の制御信号生成部（１）６００と実施の形態２の制御信号生成部（２）８００の制御信号を入力し、いずれかの制御信号を選択して出力する制御信号選択部９００を備える。なお、ここで制御信号としては、車両傾斜角度θ１を示す信号か光軸制御角度θ４を示す信号のうちいずれか一方または両方である。制御信号選択部９００は、制御信号生成部（１）６００と制御信号生成部（２）８００の両者の入力信号の最新の制御信号を採用し、出力する。

このように実施の形態３では、車両停止直前および発進直後の路面勾配角度を計測し、車両停止中の傾斜角度から路面勾配角度を減算することで車両停止中の車両傾斜角度を精度よく算出することができる。さらに、車両停止中に、人の乗降や荷物の積載などによって車両傾斜角度が変化しても、計測した傾斜角度から計測した路面勾配角度を減算することで、車両停止中の車両傾斜角度を精度よく算出することができる。精度よく算出した車両傾斜角度から、光軸を最適制御できる。

以上説明したように、実施の形態３の車両傾斜角度計測装置によれば、車両停止直前に計測した路面勾配角度を用いて算出した車両傾斜角度と、車両の発進直前に計測した傾斜角度と車両の発進直後に計測した路面勾配角度を用いて算出した車両傾斜角度のうち、いずれかの車両傾斜角度を選択する制御信号選択部を備えたので、車両の状態等に応じて車両停止中の車両傾斜角度を精度よく算出することができる。

実施の形態４．
実施の形態１〜３では、第２の加速度計測部２００において、車速を計測するのに車輪回転に基づく速度センサ２０１を用いた。速度センサ２０１は、車輪の空転滑走時に算出した加速度に誤差が発生するという問題がある。実施の形態１、２では、路面安定度判定部５００（７００）にてスリップ判定部５０３（７０３）により車輪の空転滑走発生時に路面不安定として、制御信号演算部６０２（８０２）で車両傾斜角度を演算しないことで測定誤差が発生する問題を解決している。これによって、測定誤差は生じないが、制御信号演算部６０２（８０２）で車両傾斜角度を計測する頻度が低下するという問題がある。実施の形態４では、この問題を解決する例である。

図１２は、実施の形態４の車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置を示す構成図である。実施の形態１の構成を元に、第２の加速度計測部２００ａとして、車速を計測するための速度センサ２０１の代わりに非接触速度センサ１００１を用いる。また、路面安定度判定部５００ａでは、実施の形態１におけるスリップ判定部５０３を削除し安定度判定部５０５ａは、走行距離演算部５０１、分散演算部５０２及び車両振動演算部５０４の出力に基づいて路面勾配角度が安定しているか否かを判定するよう構成されている。その他の構成は図１に示した実施の形態１の構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。

非接触速度センサ１００１としては、例えば、ミリ波レーダを用いる。このミリ波レーダは、送信したミリ波の周波数が路面に反射して戻ってきた際にドップラ効果により周波数が速度に比例してシフトする。そのシフト量を計測し速度を算出するものである。非接触計測しているので、車輪の空転滑走に関係なく車両加速度ａを精度よく計測することが可能となる。

図１３は、車両走行中に計測する加速度の説明図である。第２の加速度計測部２００ａとして非接触速度センサ１００１を用いているため、車両加速度ａを精度よく計測できるため、車輪の空転滑走の有無を考慮する必要が無い。このため、路面安定度判定部５００ａとして実施の形態１のスリップ判定部５０３が排除できる。安定度判定部５０５ａは、走行距離Ｌが所定の閾値以下であること、路面勾配角度分散値ＶＡＲ＿θ２が所定の閾値以下、Ｇｚ分散値が所定の閾値以下のとき路面勾配角度が安定していると判定し安定判定信号を制御信号生成部６００へ出力する。

なお、上記例では非接触速度センサ１００１を実施の形態１に適用した場合について説明したが、実施の形態２の構成に対して適用してもよい。

以上説明したように、実施の形態４の車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置によれば、加速度計測部は、車両の前後方向の加速度を求めるための車速を計測するセンサとして非接触速度センサを用いるようにしたので、車輪の空転滑走が発生しても車両加速度を精度良く計測でき、車両傾斜角度を演算できる頻度を向上させることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１００ 第１の加速度計測部、１０１ ２軸加速度センサ、２００，２００ａ 第２の加速度計測部、２０１ 速度センサ、３００ 車両停止判定部、４００ 傾斜角度計測部、４０１ 傾斜角度演算部、４０２ 路面勾配角度演算部、５００，５００ａ，７００ 路面安定度判定部、５０１，７０１ 走行距離演算部、５０２，７０２ 分散演算部、５０３，７０３ スリップ判定部、５０４，７０４ 車両振動演算部、５０５，５０５ａ，７０５ 安定度判定部、６００，８００ 制御信号生成部、６０１，８０１ 制御角度演算部、６０２，８０２ 制御信号演算部、９００ 制御信号選択部、１００１ 非接触速度センサ。

Claims (12)

1. 車両の前後方向の加速度と当該車両の上下方向の加速度と車両進行方向である路面と平行方向の加速度とを計測する加速度計測部と、
   車両走行中に前記加速度計測部で計測した車両加減速時の加速度と重力加速度とを用いて車両位置の路面勾配角度を算出すると共に、車両停止中に前記加速度計測部で計測した重力加速度を用いて、前記車両の前後方向の傾斜角度である車両傾斜角度と前記路面勾配角度の情報をもつ傾斜角度を演算する傾斜角度計測部と、
   前記傾斜角度と前記路面勾配角度から、前記車両傾斜角度を算出する制御信号生成部とを備えたことを特徴とする車両傾斜角度計測装置。
2. 前記制御信号生成部は、車両停止直前に計測した路面勾配角度を用いて車両傾斜角度を算出することを特徴とする請求項１記載の車両傾斜角度計測装置。
3. 車両停止直前から停止位置までの路面勾配が安定しているかを判定する路面安定度判定部を備え、
   前記制御信号生成部は、前記路面安定度判定部が安定していると判定した場合に前記車両傾斜角度の算出を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両傾斜角度計測装置。
4. 路面安定度判定部は、停止する直前の所定の距離を移動した際に計測した路面勾配角度の変動幅が設定範囲内であるか否かで判定することを特徴とする請求項３記載の車両傾斜角度計測装置。
5. 前記制御信号生成部は、車両の発進直前に計測した傾斜角度と、当該車両の発進直後に計測した路面勾配角度を用いて、前記車両傾斜角度を算出することを特徴とする請求項１記載の車両傾斜角度計測装置。
6. 車両停止位置から車両発進直後までの路面勾配が安定しているかを判定する路面安定度判定部を備え、
   前記制御信号生成部は、前記路面安定度判定部が安定していると判定した場合に前記車両傾斜角度の算出を行うことを特徴とする請求項１または請求項５記載の車両傾斜角度計測装置。
7. 路面安定度判定部は、停止位置から所定の距離を移動する際に計測した路面勾配角度の変動幅が設定範囲内であるか否かで判定することを特徴とする請求項６記載の車両傾斜角度計測装置。
8. 前記加速度計測部は、前記路面と平行方向の加速度を、前記車両の車速を微分して算出することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の車両傾斜角度計測装置。
9. 前記加速度計測部は、車両の前後方向の加速度と車両の上下方向の加速度とを計測する加速度センサとして、一体に構成された半導体式センサを用いることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の車両傾斜角度計測装置。
10. 前記加速度計測部は、前記車両の前後方向の加速度を求めるための車速を計測するセンサとして非接触速度センサを用いることを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載の車両傾斜角度計測装置。
11. 請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の車両傾斜角度計測装置を用い、
    前記制御信号生成部は、前記車両傾斜角度を用いて車両の前照灯の光軸を制御するための光軸制御信号を生成することを特徴とする光軸制御信号生成装置。
12. 車両停止直前に計測した路面勾配角度を用いて算出した車両傾斜角度と、車両の発進直前に計測した傾斜角度と当該車両の発進直後に計測した路面勾配角度を用いて算出した車両傾斜角度のうち、いずれかの車両傾斜角度を選択する制御信号選択部を備えたことを特徴とする請求項１記載の車両傾斜角度計測装置。

Images