JP2017100549A - 車両用灯具の制御装置及び車両用灯具システム - 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。【解決手段】車両用灯具の制御装置は、路面角度と車両姿勢角度を含む合計角度を導出する傾斜センサ、及び車輪速センサ３１６の各出力値を示す信号を受信する受信部１０２と、路面角度及び車両姿勢角度の基準値を保持し、車両停止中の合計角度の変化に対し車両用灯具の光軸角度の調節信号を出力するとともに合計角度の変化量を車両姿勢角度基準値に含めて得られる車両姿勢角度を新基準値とし、車両走行中の合計角度の変化に対して調節信号の生成又は出力を回避するか光軸角度の維持信号を出力するとともに合計角度の変化量を路面角度基準値に含めて得られる路面角度を新基準値とする制御を実行する制御部１０４とを備える。制御部１０４は、車輪速センサ３１６の出力値に基づいて車両３００の停止と走行とを判定する車両状態判定部１０４ｄを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用灯具の制御装置及び車両用灯具システムに関し、特に自動車などに用いられる車両用灯具の制御装置及び車両用灯具システムに関する。

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る場合であっても、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常にある。

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、水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度、及び路面に対する車両の傾斜角度である車両姿勢角度を含む、水平面に対する車両の傾斜角度である合計角度を導出可能な傾斜センサの出力値を示す信号、及び車輪速センサの出力値を示す信号を受信する受信部と、路面角度基準値及び車両姿勢角度基準値を保持し、車両停止中の合計角度の変化に対して、車両用灯具の光軸角度の調節を指示する調節信号を出力するとともに当該合計角度の変化量を車両姿勢角度基準値に含めて得られる車両姿勢角度を新たな基準値として保持し、車両走行中の合計角度の変化に対して調節信号の生成又は出力を回避するか光軸角度の維持を指示する維持信号を出力するとともに当該合計角度の変化量を路面角度基準値に含めて得られる路面角度を新たな基準値として保持する制御を実行する制御部と、を備える。制御部は、車輪速センサの出力値に基づいて車両の停止と走行とを判定する車両状態判定部を有する。この態様によれば、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。

上記態様において、傾斜センサは、車両前後方向及び車両上下方向の加速度を導出可能な加速度センサであり、制御部は、上述した制御と、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の出力値をプロットし、プロットした複数点から得られる直線の傾きから傾斜角度又はその変化量を導出し、得られる車両姿勢角度又はその変化量を用いて調節信号を出力する第２の制御と、を実行してもよい。

本発明の他の態様は車両用灯具システムである。当該車両用灯具システムは、光軸を調節可能な車両用灯具と、傾斜センサと、車輪速センサと、上述したいずれかの態様の車両用灯具の制御装置と、を備える。

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ことができる。

制御装置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、補正処理における光軸角度のずれ量、制御部が算出する車両姿勢角度のずれ量、アクチュエータの駆動、及び制御部が取得する加速度センサの出力値数のそれぞれが変化する様子を模式的に示す図である。 実施の形態に係る車両用灯具の制御装置により実行されるオートレベリング制御の一例を示す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。

本明細書において、「車両走行中」とは、例えば後述する車輪速センサ３１６の出力値が０を越えたときから、車輪速センサ３１６の出力値が０となるまでの間である。「車両停止時」とは、例えば車輪速センサ３１６の出力値が０となった後、後述する加速度センサ１１０の出力値が安定したときである。「発進直後」とは、例えば車輪速センサ３１６の出力値が０を超えたときからの所定時間である。「発進直前」とは、例えば車輪速センサ３１６の出力値が０を超えたときから所定時間前の時間である。「車両停止中」とは、例えば加速度センサ１１０の出力値が安定したときから車輪速センサ３１６の出力値が０を越えたときまでである。「安定したとき」は、加速度センサ１１０の出力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、車輪速センサ３１６の出力値が０になってから所定時間経過後（例えば１〜２秒後）としてもよい。「車両３００が停車している」とは、車両３００が「車両停止時」あるいは「車両停止中」の状態にあることを意味する。前記「車両走行中」、「車両停止時」、「発進直後」、「発進直前」、「車両停止中」、「安定したとき」及び「所定量」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。

図１は、実施の形態に係る制御装置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と螺合する。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る。レベリングアクチュエータ２２６を構成するモータとしては、例えばＤＣモータが用いられる。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。なお、灯具ユニット１０の構造は上述したものに限定されず、例えばシャッター式のシェードを備えていたり、投影レンズ２０を持たない反射型の灯具ユニット等であってもよい。

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及び車両制御ＥＣＵ３０２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。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、及び傾斜センサとしての加速度センサ１１０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の外に設けられてもよい。レベリングＥＣＵ１００には、車両制御ＥＣＵ３０２及びライトスイッチ３０４等が接続される。車両制御ＥＣＵ３０２及びライトスイッチ３０４等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の出力値を示す信号を受信する。また、受信部１０２は、後述する車輪速センサ３１６の出力値を示す信号を受信する。

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、車輪速センサ３１６等が接続される。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。車輪速センサ３１６は、車両３００が有する車輪の回転速度を検出するセンサである。車速センサ３１２は、例えば車輪速センサ３１６の出力値に基づいて車両３００の速度を算出するセンサである。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は、加速度センサ１１０の出力値を用いて車両３００の傾斜角度又はその変化量を導出し、灯具ユニット１０の光軸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）の調節信号を出力するオートレベリング制御を実行する。制御部１０４は、角度演算部１０４ａ、調節指示部１０４ｂ、タイミング決定部１０４ｃ及び車両状態判定部１０４ｄを有する。

角度演算部１０４ａは、加速度センサ１１０の出力値と、必要に応じてレベリングＥＣＵ１００が有するＲＡＭ（図示せず）に保存している情報とを用いて、車両３００のピッチ角度情報を生成する。調節指示部１０４ｂは、角度演算部１０４ａで生成されたピッチ角度情報を用いて灯具ユニット１０の光軸角度θｏの調節を指示する調節信号を生成する。調節指示部１０４ｂは、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し、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。

タイミング決定部１０４ｃは、レベリングアクチュエータ２２６の駆動タイミングを決定する。車両状態判定部１０４ｄは、車輪速センサ３１６の出力値に基づいて車両３００の停止と走行とを判定する。制御部１０４が有する各部の動作については、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。電源３０６からレベリングＥＣＵ１００への電力供給は、イグニッションスイッチがオンのときに実施され、イグニッションスイッチがオフのときに停止される。

（オートレベリング制御）
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。

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３００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の出力値から車両３００のピッチ方向の傾斜角度又はその変化量を導出し、光軸角度θｏ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光の到達距離を最適に調節することができる。

本実施の形態において、傾斜センサとしての加速度センサ１１０は、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。このため、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は車両３００に対して任意の姿勢で取り付けられるため、加速度センサ１１０が車両３００に搭載された状態における加速度センサ１１０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（センサ側の軸）は、車両３００の姿勢を決める車両３００の前後軸、左右軸及び上下軸（車両側の軸）と必ずしも一致しない。このため、制御部１０４は、加速度センサ１１０から出力される３軸の成分、すなわちセンサ座標系の成分を、車両３００の３軸の成分、すなわち車両座標系の成分に変換する必要がある。加速度センサ１１０の軸成分を車両３００の軸成分に変換して車両３００の傾斜角度を算出するためには、車両３００に取り付けられた状態の加速度センサ１１０の軸と車両３００の軸と路面角度との位置関係を示す基準軸情報が必要である。そこで、制御部１０４は、例えば以下のようにして基準軸情報を生成する。

まず、例えば車両メーカの製造工場やディーラの整備工場などで、車両３００が水平面に対して平行になるよう設計された路面（以下では適宜、この路面を基準路面という）に置かれ、第１基準状態とされる。第１基準状態では、車両３００は運転席に１名乗車した状態とされる。そして、工場の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、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所定の初期化処理を実行する。初期化処理では、初期エイミング調整が実施され、灯具ユニット１０の光軸Ｏが初期角度に合わせられる。また、制御部１０４は、加速度センサ１１０の座標系と車両３００の座標系と車両３００が位置する基準路面（言い換えれば水平面）との位置関係を対応付ける。

すなわち、制御部１０４は、第１基準状態における加速度センサ１１０の出力値を、第１基準ベクトルＳ１＝（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）として、制御部１０４内のＲＡＭあるいはメモリ１０８に記録する。メモリ１０８は、不揮発性メモリである。次に、車両３００は、ピッチ角度のみが第１状態と異なる第２状態とされる。例えば、第１状態にある車両３００の前部又は後部に荷重が掛けることで、車両３００を第２状態とすることができる。制御部１０４は、車両３００が第２状態にあるときの加速度センサ１１０の出力値を第２基準ベクトルＳ２＝（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）としてＲＡＭあるいはメモリ１０８に記録する。

第１基準ベクトルＳ１を取得することで、加速度センサ側の軸と基準路面との位置関係が対応付けられ、加速度センサ１１０のＺ軸と車両３００の上下軸とのずれを把握することができる。また、第１基準ベクトルＳ１に対する第２基準ベクトルＳ２の成分の変化から、車両３００の前後、左右軸と加速度センサ１１０のＸ、Ｙ軸のずれを把握することができる。これにより、加速度センサ側の軸と車両側の軸の位置関係が対応付けられ、その結果、加速度センサ側の軸と車両側の軸と基準路面の位置関係が対応付けられる。制御部１０４は、基準軸情報として、加速度センサ１１０の出力値における各軸成分の数値（基準路面における数値を含む）を車両３００の各軸成分の数値と対応付けた変換テーブルを、メモリ１０８に記録する。

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の角度演算部１０４ａが変換テーブルを用いて車両３００の前後軸、左右軸、上下軸の成分に変換する。したがって、加速度センサ１１０の出力値から、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。

また、車両停止中の加速度センサ１１０の出力値からは、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の出力値から、水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度θｒ、及び路面に対する車両３００の傾斜角度である車両姿勢角度θｖを含む、水平面に対する車両３００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。

オートレベリング制御は、車両３００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３００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の光軸角度θｏ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の光軸角度θｏが維持されることが望まれる。これを実現するためには、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。

（基本制御）
これに対し、制御部１０４は、オートレベリングの基本制御として以下に説明する第１の制御を実行する。第１の制御では、車両走行中の合計角度θの変化を路面角度θｒの変化と推定し、車両停止中の合計角度θの変化を車両姿勢角度θｖの変化と推定して、合計角度θから車両姿勢角度θｖが導出される。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ため、車両走行中の合計角度θの変化を路面角度θｒの変化と推定することができる。また、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。

例えば、上述した初期化処理において制御部１０４の角度演算部１０４ａは、生成された基準軸情報を用いて第１基準状態における加速度センサ１１０の出力値を車両３００の３軸成分に変換する。制御部１０４は、これらの値を路面角度θｒの基準値（θｒ＝０°）、車両姿勢角度θｖの基準値（θｖ＝０°）としてＲＡＭに記憶して保持する。また、必要に応じてこれらの基準値をメモリ１０８に書き込む。

そして、制御部１０４は、加速度センサ１１０の出力値を用いて合計角度θを導出し、車両停止中の合計角度θの変化に対して、光軸角度θｏを調節するようレベリングアクチュエータ２２６を駆動させる。また、これとともに当該合計角度θの変化量を、保持している車両姿勢角度θｖの基準値に含める。そして、得られる車両姿勢角度θｖを新たな基準値として保持する。また、制御部１０４は、車両走行中の合計角度θの変化に対して、レベリングアクチュエータ２２６の駆動を回避する。また、これとともに当該合計角度θの変化量を、保持している路面角度θｒの基準値に含める。そして、得られる路面角度θｒを新たな基準値として保持する。

例えば、車両３００が実際に使用される状況において、制御部１０４の車両状態判定部１０４ｄが車両３００の停止と走行とを判定する。車両状態判定部１０４ｄは、車輪速センサ３１６の出力値が０であると車両３００が停止していると判定し、車輪速センサ３１６の出力値が０を超えていると車両３００が走行していると判定する。

そして、制御部１０４は、車両走行中の合計角度θの変化に対して、光軸角度θｏの調節を指示する調節信号の生成又は出力を回避するか光軸角度θｏの維持を指示する維持信号を出力する。これにより、レベリングアクチュエータ２２６の駆動を回避することができる。そして、制御部１０４の角度演算部１０４ａは、車両停止時に加速度センサ１１０の出力値から、現在（車両停止時）の合計角度θを算出する。次いで、角度演算部１０４ａは、現在の合計角度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（θｒ＝θ−θｖ基準値）。そして、得られた路面角度θｒを、新たな路面角度θｒの基準値として、ＲＡＭに保持している路面角度θｒの基準値を更新する。更新前の路面角度θｒの基準値と、更新後の路面角度θｒの基準値との差は、車両３００の走行前後における合計角度θの変化量に相当する。これにより、路面角度θｒの変化量と推定される車両走行中の合計角度θの変化量が、路面角度θｒの基準値に取り込まれる。

あるいは、角度演算部１０４ａは、車両停止時に走行前後での合計角度θの差分Δθ１（合計角度θの変化量）を算出する。そして、路面角度θｒの基準値に差分Δθ１を算入して新たな路面角度θｒの基準値を算出し（新θｒ基準値＝θｒ基準値＋Δθ１）、路面角度θｒの基準値を更新する。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。角度演算部１０４ａは、次のようにして差分Δθ１を算出することができる。すなわち、角度演算部１０４ａは、車両３００の発進直後に、発進直前の合計角度θを合計角度θの基準値として保持する。そして、角度演算部１０４ａは、車両停止時に、現在（車両停止時）の合計角度θから合計角度θの基準値を減算して差分Δθ１を算出する。

また、制御部１０４は、車両停止中の合計角度θの変化に対して、光軸角度θｏの調節信号を生成し出力することで、レベリングアクチュエータ２２６を駆動させる。具体的には、車両停止中、角度演算部１０４ａは加速度センサ１１０の出力値から現在の合計角度θを所定のタイミングで繰り返し算出する。算出された合計角度θはＲＡＭに保持される。そして、角度演算部１０４ａは、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（θｖ＝θ−θｒ基準値）。また、得られた車両姿勢角度θｖを新たな車両姿勢角度θｖの基準値として、ＲＡＭに保持している車両姿勢角度θｖの基準値を更新する。これにより、車両姿勢角度θｖの変化量と推定される車両停止中の合計角度θの変化量が、車両姿勢角度θｖの基準値に取り込まれる。

あるいは、角度演算部１０４ａは、車両停止中に現在の合計角度θと保持している合計角度θの基準値との差分Δθ２（合計角度θの変化量）を算出する。このとき用いられる合計角度θの基準値は、例えば、車両３００の停止後最初の差分Δθ２の算出では差分Δθ１の算出時に得られた合計角度θ、すなわち車両停止時の合計角度θであり、２回目以降の場合は前回の差分Δθ２の算出時に得られた合計角度θである。そして、角度演算部１０４ａは、車両姿勢角度θｖの基準値に差分Δθ２を算入して新たな車両姿勢角度θｖの基準値を算出し（新θｖ基準値＝θｖ基準値＋Δθ２）、車両姿勢角度θｖの基準値を更新する。これにより、車両姿勢角度θｖの変化と推定される車両停止中の合計角度θの変化が、車両姿勢角度θｖの基準値に取り込まれる。

そして、調節指示部１０４ｂは、算出された車両姿勢角度θｖあるいは更新された新たな車両姿勢角度θｖの基準値を用いて、光軸角度θｏの調節信号を生成する。例えば、調節指示部１０４ｂは、予めメモリ１０８に記録されている車両姿勢角度θｖの値と光軸角度θｏの値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、調節信号を生成する。調節信号は、送信部１０６からレベリングアクチュエータ２２６へ出力される。

（補正処理）
上述したように、オートレベリングの基本制御として実行される第１の制御では、合計角度θから車両姿勢角度θｖあるいは路面角度θｒの基準値が減算されて、基準値が繰り返し更新される。あるいは合計角度θの変化の差分Δθ１が路面角度θｒの基準値に、差分Δθ２が車両姿勢角度θｖの基準値にそれぞれ算入されて、基準値が繰り返し更新される。これにより、路面角度θｒ及び車両姿勢角度θｖの変化がそれぞれの基準値に取り込まれる。このように路面角度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場合、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おそれがある。そこで、レベリングＥＣＵ１００は、基準値及び光軸角度θｏの補正処理として以下に説明する第２の制御を実行する。

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０°の状態を示し、図４（Ｂ）は、車両姿勢角度θｖが０°から変化した状態を示している。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。

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Ｖ_Ｘ（あるいは加速度センサ１１０のＸ軸）は路面に対して平行となる。このため、運動加速度ベクトルαは、車両３００の前後軸Ｖ_Ｘ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、車両３００の前後軸Ｖ_Ｘ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、車両３００の前後軸Ｖ_Ｘは路面に対して斜めにずれる。このため、運動加速度ベクトルαは、車両３００の前後軸Ｖ_Ｘ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、車両３００の前後軸Ｖ_Ｘに対して傾いた直線となる。

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、車両走行中に得られる加速度センサ１１０の出力値をプロットすると、図５に示す結果を得ることができる。図５において、点ｔ_Ａ１〜ｔ_Ａｎは図４（Ａ）に示す状態での時間ｔ_１〜ｔ_ｎにおける出力値である。点ｔ_Ｂ１〜ｔ_Ｂｎは図４（Ｂ）に示す状態での時間ｔ_１〜ｔ_ｎにおける出力値である。この出力値のプロットには、加速度センサ１１０の出力値から得られる車両座標系の加速度値をプロットする場合も含まれる。

このようにプロットした少なくとも２点から直線又はベクトルを導出し、その傾きを得ることで車両姿勢角度θｖを推定することができる。例えば、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の傾きを算出する。車両姿勢角度θｖが０°の場合、加速度センサ１１０の出力値から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の出力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。したがって、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）、あるいは直線近似式Ｂの傾きそのものが、車両姿勢角度θｖとなる。よって、車両走行中の加速度センサ１１０の出力値をプロットして得られる直線又はベクトルの傾きから、車両姿勢角度θｖを推定することができる。

そこで角度演算部１０４ａ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、車両走行中に得られる加速度センサ１１０の出力値をプロットする。そして、プロットした複数点から得られる直線あるいはベクトルの傾きを用いて車両３００の傾斜角度、すなわち車両姿勢角度θｖ、又はその変化量を導出する。角度演算部１０４ａは、導出した車両姿勢角度θｖ又はその変化量に基づいて車両姿勢角度θｖの基準値を調整する。あるいは、導出した車両姿勢角度θｖを新たな基準値として保持する。これにより、車両姿勢角度θｖの基準値が補正される。

例えば、角度演算部１０４ａは、車両状態判定部１０４ｄの判定結果に基づいて車両３００が走行中であることを検知すると補正処理を開始する。補正処理において、加速度センサ１１０の出力値は、所定の時間間隔で繰り返し制御部１０４に送信される。制御部１０４に送信された加速度センサ１１０の出力値は、ＲＡＭあるいはメモリ１０８に保持される。

そして、出力値の数が直線又はベクトルの一回の導出に必要とされる予め定められた数に達したとき、角度演算部１０４ａは、上述した座標に加速度センサ１１０の出力値をプロットして直線又はベクトルを導出する。なお、角度演算部１０４ａは、加速度センサ１１０の出力値を受信する毎に角度演算部１０４ａが座標に出力値をプロットし、プロットした出力値の数が所定数に達したときに直線又はベクトルを導出してもよい。

直線又はベクトルの導出精度を高めるために、角度演算部１０４ａは、ＲＡＭあるいはメモリ１０８に保持された同一あるいは同一とみなされる所定範囲に含まれる複数の値を、１つの出力値としてカウントする。「所定範囲」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。

調節指示部１０４ｂは、導出した車両姿勢角度θｖ又はその変化量、あるいは更新された新たな車両姿勢角度θｖの基準値を用いて、光軸角度θｏの調節信号を生成する。調節信号は、送信部１０６からレベリングアクチュエータ２２６へ出力される。これにより、光軸角度θｏが補正される。以降は、補正あるいは更新した車両姿勢角度θｖを車両姿勢角度θｖの基準値とし、また現在の合計角度θとこの車両姿勢角度θｖの基準値とから得られる路面角度θｒを路面角度θｒの基準値として（これにより路面角度θｒの基準値が補正される）、上述した基本制御が再開される。

（アクチュエータの駆動タイミングの制御）
補正処理において、角度演算部１０４ａが車両姿勢角度θｒを導出する毎にレベリングアクチュエータ２２６を駆動させると、レベリングアクチュエータ２２６の駆動回数が著しく増加するおそれがある。そこで、制御部１０４は、レベリングアクチュエータ２２６の寿命を延ばすために、レベリングアクチュエータ２２６の駆動タイミングを以下のように制御する。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、補正処理における光軸角度のずれ量、制御部が算出する車両姿勢角度のずれ量、アクチュエータの駆動、及び制御部が取得する加速度センサの出力値数のそれぞれが変化する様子を模式的に示す図である。図６（Ａ）は、車速が所定値未満であるときの変化の様子を示し、図６（Ｂ）は、車速が所定位置以上であるときの変化の様子を示す。

タイミング決定部１０４ｃは、加速度センサ１１０の出力値（以下では適宜、この出力値をセンサ出力値と称する）の取得数をカウントする。タイミング決定部１０４ｃは、角度演算部１０４ａによるセンサ出力値の取得数のカウントに準じて、ＲＡＭあるいはメモリ１０８に保持された同一あるいは同一とみなされる所定範囲に含まれる複数のセンサ出力値を、１つのセンサ出力値としてカウントする。そして、この取得数に基づいてレベリングアクチュエータ２２６の駆動タイミングを決定する。レベリングアクチュエータ２２６の駆動に必要なセンサ出力値の取得数は、補正処理において直線又はベクトルの一回の導出に必要な取得数よりも大きい所定値に設定される。

タイミング決定部１０４ｃは、センサ出力値の取得数が所定値に達すると、調節指示部１０４ｂに対して調節信号の出力を指示する信号を出力する。調節指示部１０４ｂは、タイミング決定部１０４ｃからこの信号を受信すると、送信部１０６を介してレベリングアクチュエータ２２６へ調節信号を出力する。なお、タイミング決定部１０４ｃは調節指示部１０４ｂに対して調節信号の生成を指示する信号を出力してもよい。調節指示部１０４ｂは、タイミング決定部１０４ｃからこの信号を受信すると、調節信号を生成してレベリングアクチュエータ２２６へ出力する。

このように、タイミング決定部１０４ｃがセンサ出力値の取得数に基づいて調節信号の出力を制御することで、補正処理におけるレベリングアクチュエータ２２６の駆動回数の増加を抑制することができる。しかしながら、例えば車両３００が高速道路を走行している場合など速度が長時間安定する状況では、センサ出力値の取得数が増加しにくい傾向にある。この場合、灯具ユニット１０の光軸角度θｏが補正されるまでに著しく時間がかかってしまう。

そこで図６（Ａ）に示すように、タイミング決定部１０４ｃは、車速が所定値未満である間はセンサ出力値の取得数が第１の数Ｎ_１に達した時（時間Ｔ１，Ｔ２）にレベリングアクチュエータ２２６を駆動させる。タイミング決定部１０４ｃは、車速センサ３１２の出力値から車速を知ることができる。タイミング決定部１０４ｃは、例えば車速が８０ｋｍ／ｈ未満であるとき、レベリングアクチュエータ２２６の駆動に必要なセンサ出力値の取得数を第１の数Ｎ_１とする。

一方、図６（Ｂ）に示すように、タイミング決定部１０４ｃは、車速が所定値以上である間はセンサ出力値の取得数が第１の数Ｎ_１よりも少ない第２の数Ｎ_２に達した時（時間Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）にレベリングアクチュエータ２２６を駆動させる。

図６（Ｂ）では、トリガとなるセンサ出力値の取得数を第１の数Ｎ_１とした場合における、光軸角度θｏのずれ量の変化及びセンサ出力値の取得数の変化を破線で示している。車速が所定値以上である場合にセンサ出力値の取得数が第１の数Ｎ_１に到達する時間Ｔ５は、車速が所定値未満である場合に取得数が第１の数Ｎ_１に到達する時間Ｔ１に比べて遅い。このため、レベリングアクチュエータ２２６の駆動トリガとなるセンサ出力値の取得数を第１の数Ｎ_１に固定すると、車速が所定値以上の場合は光軸角度θｏの補正処理が実行されるまでに長時間を要してしまう。

これに対し、本実施の形態では車速が所定値以上である場合に、トリガとなるセンサ出力値の取得数を第１の数Ｎ_１よりも少ない第２の数Ｎ_２に切り替えている。これにより、光軸角度θｏの補正をより早期に実行させることができる。図６（Ｂ）に示すように、トリガとなるセンサ出力値の取得数が第１の数Ｎ_１の場合には、時間Ｔ８で光軸角度θｏのずれ量が補正される。一方、トリガとなるセンサ出力値の取得数が第２の数Ｎ_２の場合には、時間Ｔ８よりも早い時間Ｔ６で光軸角度θｏのずれ量が補正され始める。また、時間Ｔ８よりも早い時間Ｔ７には、トリガとなるセンサ出力値の取得数を第１の数Ｎ_１とした場合と同程度に光軸角度θｏが補正される。「第１の数Ｎ_１」、「第２の数Ｎ_２」及び車速についての「所定値」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。

なお、タイミング決定部１０４ｃは、基本制御では角度演算部１０４ａが車両姿勢角度θｒを導出する毎にレベリングアクチュエータ２２６を駆動させる。車両停止中は、車両姿勢角度θｒの変化が頻繁に起こる可能性が低いためである。

図７は、実施の形態に係る車両用灯具の制御装置により実行されるオートレベリング制御の一例を示す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の実行指示がなされ、且つイグニッションがオンのときに制御部１０４により所定のタイミングで繰り返し実行され、オートレベリング制御の実行指示が解除される（あるいは停止指示がなされる）か、イグニッションがオフにされた場合に終了する。

制御部１０４は、車輪速センサ３１６の出力値に基づいて車両３００が停車しているか判断する（Ｓ１０１）。車両３００が停車している場合（Ｓ１０１のＹ）、制御部１０４は、前回のルーチンのステップＳ１０１における停車判定において車両３００が走行中（Ｓ１０１のＮ）であったか判断する（Ｓ１０２）。前回の判定が走行中であった場合（Ｓ１０２のＹ）、この場合は「車両停止時」であることを意味し、制御部１０４は、現在の合計角度θから車両姿勢角度θｖの基準値を減算して路面角度θｒを算出する（Ｓ１０３）。そして、得られた路面角度θｒを新たな路面角度θｒの基準値として更新し（Ｓ１０４）、本ルーチンを終了する。

前回の判定が走行中でなかった場合（Ｓ１０２のＮ）、この場合は「車両停止中」であることを意味し、制御部１０４は、現在の合計角度θから路面角度θｒの基準値を減算して、車両姿勢角度θｖを算出する（Ｓ１０５）。そして、得られた車両姿勢角度θｖを用いて光軸角度θｏを調節し、また得られた車両姿勢角度θｖを新たな基準値として更新して（Ｓ１０６）、本ルーチンを終了する。

車両３００が停車していない場合、すなわち走行中である場合（Ｓ１０１のＮ）、制御部１０４は、車両走行中の加速度センサ１１０の出力値を用いた補正処理を実行する（Ｓ１０７）。制御部１０４は補正処理において、加速度センサ１１０の出力値をプロットして直線近似式を導出し、直線近似式の傾きから車両姿勢角度θｖを推定する。そして、この推定された車両姿勢角度θｖを用いて車両姿勢角度θｖの基準値を補正する。

続いて制御部１０４は、車速センサ３１２の出力値に基づいて車速が所定値未満であるか判断する（Ｓ１０８）。車速が所定値未満である場合（Ｓ１０８のＹ）、制御部１０４は、センサ出力値の取得数が第１の数Ｎ_１に達しているか判断する（Ｓ１０９）。取得数が第１の数Ｎ_１に達している場合（Ｓ１０９のＹ）、制御部１０４は、調節信号をレベリングアクチュエータ２２６に出力して（Ｓ１１０）、本ルーチンを終了する。取得数が第１の数Ｎ_１に達していない場合（Ｓ１０９のＮ）、制御部１０４は、調節信号を出力することなく本ルーチンを終了する。

車速が所定値以上である場合（Ｓ１０８のＮ）、制御部１０４は、加速度センサ１１０の出力値の取得数が第２の数Ｎ_２に達しているか判断する（Ｓ１１１）。取得数が第２の数Ｎ_２に達している場合（Ｓ１１１のＹ）、制御部１０４は、調節信号をレベリングアクチュエータ２２６に出力して（Ｓ１１２）、本ルーチンを終了する。取得数が第２の数Ｎ_２に達していない場合（Ｓ１１１のＮ）、制御部１０４は、調節信号を出力することなく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は、車輪速センサ３１６の出力値に基づいて車両３００の停止と走行とを判定する車両状態判定部１０４ｄを有する。そして、レベリングＥＣＵ１００は、車両停止中の合計角度θの変化に対して光軸調節を実施し、車両走行中の合計角度θの変化に対して光軸角度を維持する第１の制御を、オートレベリング制御の基本制御として実行する。また、車両走行中の加速度センサ１１０の出力値から導出される直線等の傾きを用いて光軸調節を実施する第２の制御を補正処理として実行する。

車両３００の停止と走行とを判定する方法としては、車速センサ３１２の出力値に基づいて判定する方法が考えられる。しかしながら、車速センサ３１２は、車輪の回転速度から車速を算出している。例えば、車速センサ３１２は、各車輪の回転速度を平均化する等の演算処理を行って車速を算出する。このため、車両３００が例えば３ｋｍ／ｈ以下の低速で走行している状態では、正確な車速を検知することが困難である。したがって、車速センサ３１２の出力値に基づいた場合には、車両３００が低速で走行している状態において車両３００の走行を検知することができない可能性がある。

一方、車輪速センサ３１６は、車輪の回転速度そのものを検知している。このため、車輪速センサ３１６の出力値に基づいた場合には、車両３００が例えば０．３ｋｍ／ｈ程度の極低速で走行している状態でも、車両３００の走行を検知することができる。よって、車輪速センサ３１６の出力値を用いることで、車両３００の停止と走行とをより高精度に判断することができる。これにより、基本制御の精度を向上させることができ、また補正処理を早期に実行することができる。したがって、オートレベリング制御の精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。上述した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に係るレベリングＥＣＵ１００は、オートレベリング制御として、車両停止中の合計角度θの変化に対して光軸調節を実施し、車両走行中の合計角度θの変化に対して光軸角度を維持する第１の制御を基本制御として実行し、走行中の加速度センサ１１０の出力値から導出される直線等の傾きを用いて光軸調節を実施する第２の制御を補正処理として実行する。しかしながら、特にこの構成に限定されず、レベリングＥＣＵ１００は、第２の制御を基本制御として実行してもよい。また、レベリングＥＣＵ１００は、基本制御のみを実行してもよい。また、レベリングＥＣＵ１００が第１の制御のみを実行する場合、加速度センサ１１０に代えて、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てもよい。

なお、上述した実施の形態に係る発明は、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、
傾斜センサと、
車輪速センサと、
上述した車両用灯具の制御装置と、
を備えることを特徴とする車両用灯具システム。

１０ 灯具ユニット、 １００ レベリングＥＣＵ、 １０２ 受信部、 １０４ 制御部、 １０４ｄ 車両状態判定部、 １１０ 加速度センサ、 ３００ 車両、 ３１６ 車輪速センサ。

Claims (3)

1. 水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度、及び路面に対する車両の傾斜角度である車両姿勢角度を含む、水平面に対する車両の傾斜角度である合計角度を導出可能な傾斜センサの出力値を示す信号、及び車輪速センサの出力値を示す信号を受信する受信部と、
   路面角度基準値及び車両姿勢角度基準値を保持し、車両停止中の前記合計角度の変化に対して、車両用灯具の光軸角度の調節を指示する調節信号を出力するとともに当該合計角度の変化量を前記車両姿勢角度基準値に含めて得られる車両姿勢角度を新たな基準値として保持し、車両走行中の前記合計角度の変化に対して前記調節信号の生成又は出力を回避するか前記光軸角度の維持を指示する維持信号を出力するとともに当該合計角度の変化量を前記路面角度基準値に含めて得られる路面角度を新たな基準値として保持する制御を実行する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記車輪速センサの出力値に基づいて車両の停止と走行とを判定する車両状態判定部を有することを特徴とする車両用灯具の制御装置。
2. 前記傾斜センサは、車両前後方向及び車両上下方向の加速度を導出可能な加速度センサであり、
   前記制御部は、前記制御と、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前記加速度センサの出力値をプロットし、プロットした複数点から得られる直線の傾きから前記傾斜角度又はその変化量を導出し、得られる車両姿勢角度又はその変化量を用いて前記調節信号を出力する第２の制御と、を実行する請求項１に記載の車両用灯具の制御装置。
3. 光軸を調節可能な車両用灯具と、
   傾斜センサと、
   車輪速センサと、
   請求項１又は２に記載の車両用灯具の制御装置と、
   を備えることを特徴とする車両用灯具システム。

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