JP4941366B2 - 前照灯配光制御装置および前照灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に装備される前照灯の照射角度を可変に制御する前照灯配光制御装置、および、前照灯の照射角度が可変に制御される前照灯装置に関するものである。

車両に装備される前照灯装置として、前照灯の照射角度が運転者による車両の操舵角度に追従して変化するように構成された前照灯装置が従来一般に知られている。そして、この種の前照灯装置を対象として、前照灯の照射角度を車両の旋回挙動に応じて変更するように制御する装置も従来一般に知られている（例えば特許文献１参照）。

ここで、特許文献１には、車両の操舵角度に応じて前照灯の照射角度を制御することを前提とし、車両の旋回挙動がオーバーステアとなると、車両のヨーレートから算出した旋回半径に応じて前照灯の照射角度を制御することで、カウンターステアなどの急激なステアリング操作がなされた際にも運転者に違和感を与えないようにする技術が記載されている。
特開平９−３１５２１５号公報

ところで、車両の旋回挙動がアンダーステアのときには、操舵角度を増加してもコーナリングフォースが増加せず、かえってアンダーステア傾向を助長させてしまう結果となる。従って、車両の旋回挙動がアンダーステアのときには、それ以上過剰操舵しないように運転者を誘導することが好ましい。

この点、特許文献１に記載の技術では、車両の旋回挙動がアンダーステアのときの特殊性が考慮されていないため、アンダーステアとなると、運転者は操舵不足を感じて操舵角度を増加するように過剰操舵してしまう虞がある。

そこで、本発明は、車両の旋回挙動がアンダーステアのときには、過剰操舵しないように運転者を誘導することが可能な前照灯配光制御装置および前照灯装置を提供することを課題とする。

本発明に係る前照灯配光制御装置は、前照灯の照射角度を車両の旋回挙動に対応して可変に制御する前照灯配光制御装置であって、車両の旋回挙動がアンダーステアのときには、ニュートラルステアのときに較べて前照灯の照射角度を増加させることを特徴とする。

本発明に係る前照灯配光制御装置では、車両の旋回挙動がニュートラルステアからアンダーステアに移行すると、前照灯の照射角度が増加して前照灯の照射方向が車両の旋回方向内側へ向くため、運転者は操舵不足を感じなくなり、こうして運転者は過剰操舵しないように誘導される。

ここで、本発明の前照灯配光制御装置は、前照灯の照射角度を制御するための目標照射角度を決定する目標照射角度決定手段と、車両の旋回挙動量を取得する旋回挙動量取得手段と、車両の旋回挙動がアンダーステアのときには、ニュートラルステアのときに較べて前記目標照射角度を増加補正する目標照射角度補正手段とを備えた構成とすることができる。

この前照灯配光制御装置では、旋回挙動量取得手段が取得した旋回挙動量に基づく車両の旋回挙動がニュートラルステアのとき、前照灯の照射角度は目標照射角度決定手段が決定した目標照射角度に制御される。そして、車両の旋回挙動がアンダーステアに移行すると、目標照射角度決定手段が決定した目標照射角度を目標照射角度補正手段が増加補正するため、前照灯の照射角度は目標照射角度を増加補正した角度に制御される。

すなわち、車両の旋回挙動がニュートラルステアからアンダーステアに移行すると、前照灯の照射角度が増加して前照灯の照射方向が車両の旋回方向内側へ向くため、運転者は操舵不足を感じなくなり、こうして運転者は過剰操舵しないように誘導される。

一方、本発明に係る前照灯装置は、前照灯の照射角度が車両の旋回挙動に対応して可変に制御される前照灯装置であって、車両の旋回挙動がアンダーステアのときには、ニュートラルステアのときに較べて前照灯の照射角度が増加するように構成されていることを特徴とする。

ここで、本発明の前照灯装置は、照射角度が可変に制御される前照灯と、前照灯の照射角度を制御するための目標照射角度を決定する目標照射角度決定手段と、車両の旋回挙動量を取得する旋回挙動量取得手段と、車両の旋回挙動がアンダーステアのときには、ニュートラルステアのときに較べて前記目標照射角度を増加補正する目標照射角度補正手段とを備えた構成とすることができる。

このような本発明の前照灯装置においても、車両の旋回挙動がニュートラルステアからアンダーステアに移行すると、前照灯の照射角度が増加して前照灯の照射方向が車両の旋回方向内側へ向くのであり、運転者は操舵不足を感じなくなり、こうして運転者は過剰操舵しないように誘導される。

本発明に係る前照灯配光制御装置および前照灯装置によれば、車両の旋回挙動がニュートラルステアからアンダーステアに移行すると、前照灯の照射角度が増加して前照灯の照射方向が車両の旋回方向内側へ向くため、アンダーステアのときに運転者に操舵不足を感じさせないようにすることができ、それ以上過剰操舵しないように運転者を誘導することができる。

以下、図面を参照して本発明に係る前照灯配光制御装置および前照灯装置の最良の実施形態を説明する。ここで、参照する図面において、図１は一実施形態に係る前照灯装置を備えた車両を模式的に示す平面図、図２は図１に示した前照灯装置の照射角度を制御する前照灯配光制御装置の構成を示す機能ブロック図、図３は図２に示したゲイン検索部が検索するゲインの変化特性を示すグラフ、図４は図２に示した目標照射角度決定部が参照する目標照射角度の３次元マップ、図５は図２に示したＨＬ／ＥＣＵが４ＷＳ／ＥＣＵおよびＶＳＣ／ＥＣＵと協働して実行する処理の手順を示すフローチャートである。

一実施形態に係る前照灯配光制御装置および前照灯装置は、制御ユニットとして例えば図１に示す４ＷＳ／ＥＣＵ（４Wheel Steering／Electronic Control Unit）１およびＶＳＣ／ＥＣＵ（Vehicle Stability Control／Electronic Control Unit）２が装備された車両に適用される。この前照灯配光制御装置および前照灯装置は、４ＷＳ／ＥＣＵ１およびＶＳＣ／ＥＣＵ２と協働するＨＬ／ＥＣＵ（Head Light／Electronic Control Unit）３を備えることで、左右一対のヘッドライトユニット４，４の照射方向を車両の旋回挙動に応じて可変に制御する。

４ＷＳ／ＥＣＵ１、ＶＳＣ／ＥＣＵ２およびＨＬ／ＥＣＵ３は、それぞれ入出力インターフェースＩ／Ｏ、Ａ／Ｄコンバータ、プログラムおよびデータを記憶したＲＯＭ(Read Only Memory)、入力データ等を一時記憶するＲＡＭ(Random Access Memory)、プログラムを実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)等をハードウェアとして備えたマイクロコンピュータで構成されている。

一方、ヘッドライトユニット４は、左右方向に揺動自在に支持されたヘッドランプ４Ａと、このヘッドランプ４Ａを揺動させるためのウォームギヤ機構４Ｂと、このウォームギヤ機構４Ｂを介してヘッドランプ４Ａを所望の照射角度に揺動させる配光用モータ４Ｃとを備えて構成されている。

４ＷＳ／ＥＣＵ１は、ステアリングホイール５の操舵角に応じて前輪転舵用のＥＰＳ（Electric Power Steering）と後輪転舵用のＥＰＳとを個別に制御することで、前輪の転舵角と後輪の転舵角をそれぞれ個別に制御して車両の最適な旋回挙動を得る。なお、ステアリングシャフト６には、車速と操舵角に応じてステアリングのギア比を無段階に変化させることで、ステアリング操作に対する前輪の切れ角を車速に応じて最適化するＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering）が装備されている。

この４ＷＳ／ＥＣＵ１には、図２に示すように、車輪速センサ７から入力される車速信号と操舵角センサ８から入力される操舵角信号とに基づいて車両の旋回挙動の目標モデルを構築する目標車両モデル構築部１Ａと、この目標車両モデル構築部１Ａが構築した目標モデルの旋回挙動を得るように前輪転舵角δｆおよび後輪転舵角δｒをそれぞれ演算する目標転舵角度演算部１Ｂとがソフトウェアにより構成されている。

一方、ＶＳＣ／ＥＣＵ２には、少なくとも車両の旋回時における旋回挙動量を演算する旋回挙動量演算部２Ａがソフトウェアにより構成されている。この旋回挙動量演算部２Ａは、車輪速センサ７から入力される車速信号、操舵角センサ８から入力される操舵角信号およびヨーレートセンサ９から入力される実ヨーレートγｒの信号に基づいて旋回挙動量を演算する。

すなわち、旋回挙動量演算部２Ａは、車速信号および操舵角信号に基づいて車両の車速と操舵角とに対応した目標ヨーレートγtgを演算すると共に、この目標ヨーレートγtgの絶対値|γtg|を実ヨーレートγｒの絶対値|γｒ|から減算することで、車両の旋回挙動量（|γｒ|−|γtg|）を演算する。

この旋回挙動量（|γｒ|−|γtg|）は、図３に示すように、車両のニュートラルステア領域であればゼロ付近の所定範囲となり、オーバーステア領域であればニュートラルステア領域より大きいプラスの範囲となり、アンダーステア領域であればニュートラルステア領域より小さいマイナスの範囲となる。

ここで、図２に示したＨＬ／ＥＣＵ３には、目標照射角度決定部３Ａ、旋回挙動量取得部３Ｂ、ゲイン検索部３Ｃおよび目標照射角度補正部３Ｄがソフトウェアにより構成されている。

目標照射角度決定部３Ａには、４ＷＳ／ＥＣＵ１の目標転舵角度演算部１Ｂが演算した前輪転舵角δｆおよび後輪転舵角δｒの信号が入力される。この目標照射角度決定部３Ａは、入力された前輪転舵角δｆおよび後輪転舵角δｒの信号に基づき、図４に示す３次元マップを参照して図１に示したヘッドライトユニット４，４のヘッドランプ４Ａ，４Ａの目標照射角度θhlを決定し、その目標照射角度θhlの信号を目標照射角度補正部３Ｄに出力する。

図２に示した旋回挙動量取得部３Ｂは、ＶＳＣ／ＥＣＵ２の旋回挙動量演算部２Ａが演算した旋回挙動量（|γｒ|−|γtg|）の信号を旋回挙動量演算部２Ａから取得し、その信号をゲイン検索部３Ｃに出力する。

ゲイン検索部３Ｃは、旋回挙動量取得部３Ｂから入力された旋回挙動量（|γｒ|−|γtg|）の信号に基づき、図３に示すグラフからゲインＧvsを検索し、そのゲインＧvsの信号を目標照射角度補正部３Ｄに出力する。

ここで、ゲインＧvsの値は、旋回挙動量がゼロ付近の所定範囲であるニュートラルステア領域では１．０であり、旋回挙動量がニュートラルステア領域より小さいマイナスの範囲となるアンダーステア領域では、１．０から漸次増大して１．８程度の一定値となる。

図２に示した目標照射角度補正部３Ｄは、目標照射角度決定部３Ａから入力された目標照射角度θhlの信号と、ゲイン検索部３Ｃから入力されたゲインＧvsの信号とに基づき、θhlにＧvsを乗算することで目標照射角度θhlを補正し、その補正照射角度θfinal（＝Ｇvs×θhl）の信号をモータコントローラ１０に出力する。これにより、配光用モータ４Ｃが駆動されて図１に示した各ヘッドライトユニット４のヘッドランプ４Ａの照射角度が補正照射角度θfinalに制御される。

ここで、図１および図２に示したＨＬ／ＥＣＵ３が４ＷＳ／ＥＣＵ１およびＶＳＣ／ＥＣＵ２と協働して実行する一連の処理手順を図５に示すフローチャートに沿って順次説明する。

ステップＳ１で４ＷＳ／ＥＣＵ１の目標転舵角度演算部１Ｂが前輪転舵角δｆおよび後輪転舵角δｒをそれぞれ演算すると、続くステップＳ２では、目標転舵角度演算部１Ｂから入力される前輪転舵角δｆおよび後輪転舵角δｒの信号に基づき、ＨＬ／ＥＣＵ３の目標照射角度決定部３Ａが図４に示す３次元マップを参照して図１に示したヘッドランプ４Ａ，４Ａの目標照射角度θhlを決定する。

次のステップＳ３でＶＳＣ／ＥＣＵ２の旋回挙動量演算部２Ａが車両の旋回挙動量（|γｒ|−|γtg|）を演算すると、続くステップＳ４では、ＨＬ／ＥＣＵ３の旋回挙動量取得部３Ｂが旋回挙動量演算部２Ａから旋回挙動量（|γｒ|−|γtg|）の信号を取得する。

ステップＳ５では、旋回挙動量取得部３Ｂから入力された旋回挙動量（|γｒ|−|γtg|）の信号に基づき、ゲイン検索部３Ｃが図３に示すグラフからゲインＧvsを検索する。

ステップＳ６では、目標照射角度決定部３Ａから入力された目標照射角度θhlの信号と、ゲイン検索部３Ｃから入力されたゲインＧvsの信号とに基づき、目標照射角度補正部３Ｄが目標照射角度θhlを補正する。そして、続くステップＳ７では、目標照射角度補正部３Ｄが補正照射角度θfinal（＝Ｇvs×θhl）の信号をモータコントローラ１０に出力する。

このような一連の処理により、図１に示したヘッドライトユニット４，４のヘッドランプ４Ａ，４Ａの照射角度が補正照射角度θfinal（＝Ｇvs×θhl）に制御される。ここで、車両の旋回挙動がニュートラルステアのときには、ゲインＧｖｓの値が１．０であって補正照射角度θfinal＝θhlとなるため、ヘッドランプ４Ａ，４Ａの照射角度は、目標照射角度決定部３Ａが前輪転舵角δｆおよび後輪転舵角δｒに対応して決定した目標照射角度θhlに制御される。

一方、車両の旋回挙動がアンダーステア大であってゲインＧvsの値が例えば１．８となるのときには、補正照射角度θfinal＝１．８×θhlとなるため、ヘッドランプ４Ａ，４Ａの照射角度は、ニュートラルステアのときに較べて１．８倍に増加補正される。このため、ヘッドランプ４Ａ，４Ａの照射方向は、ニュートラルステアのときに較べて大きく車両の旋回方向内側に向かうこととなる。

以上説明したように、一実施形態の前照灯配光制御装置および前照灯装置では、車両の旋回挙動がニュートラルステアからアンダーステアに移行すると、ヘッドランプ４Ａ，４Ａの照射角度が増加してヘッドランプ４Ａ，４Ａの照射方向が車両の旋回方向内側へ向くため、運転者は操舵不足を感じなくなり、こうして運転者は過剰操舵しないように誘導される。

従って、一実施形態の前照灯配光制御装置および前照灯装置によれば、車両の旋回挙動がアンダーステアのときに運転者に操舵不足を感じさせないようにすることができ、それ以上過剰操舵しないように運転者を誘導することができる。

本発明に係る前照灯配光制御装置および前照灯装置は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、目標照射角度θhlを補正するためのゲインＧvsの変化特性は、図３に示すグラフの変化特性に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

また、車両に４ＷＳ／ＥＣＵ１が装備されていない場合、ＨＬ／ＥＣＵ３の目標照射角度決定部３Ａは、ヘッドランプ４Ａ，４Ａの目標照射角度θhlとして、前輪転舵角δｆのみに対応する目標照射角度θhlを決定するように構成することができる。

本発明の一実施形態に係る前照灯装置を備えた車両を模式的に示す平面図である。 図１に示した前照灯装置の照射角度を制御する前照灯配光制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 図２に示したゲイン検索部が検索するゲインの変化特性を示すグラフである。 図２に示した目標照射角度決定部が参照する目標照射角度の３次元マップである。 図２に示したＨＬ／ＥＣＵが４ＷＳ／ＥＣＵおよびＶＳＣ／ＥＣＵと協働して実行する処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…４ＷＳ／ＥＣＵ、１Ａ…目標車両モデル構築部、１Ｂ…目標転舵角度演算部、２…ＶＳＣ／ＥＣＵ、２Ａ…旋回挙動量演算部、３…ＨＬ／ＥＣＵ、３Ａ…目標照射角度決定部、３Ｂ…旋回挙動量取得部、３Ｃ…ゲイン検索部、３Ｄ…目標照射角度補正部、４…ヘッドライトユニット、４Ａ…ヘッドランプ、４Ｂ…ウォームギヤ機構、４Ｃ…配光用モータ、５…ステアリングホイール、６…ステアリングシャフト、７…車速センサ、８…操舵角センサ、９…ヨーレートセンサ、１０…モータコントローラ。

Claims (4)

1. 前照灯の照射角度を車両の旋回挙動に対応して可変に制御する前照灯配光制御装置であって、
   車両の旋回挙動がアンダーステアのときには、ニュートラルステアのときに較べて前照灯の照射角度を増加させることを特徴とする前照灯配光制御装置。
2. 前照灯の照射角度を制御するための目標照射角度を決定する目標照射角度決定手段と、
   車両の旋回挙動量を取得する旋回挙動量取得手段と、
   車両の旋回挙動がアンダーステアのときには、ニュートラルステアのときに較べて前記目標照射角度を増加補正する目標照射角度補正手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の前照灯配光制御装置。
3. 前照灯の照射角度が車両の旋回挙動に対応して可変に制御される前照灯装置であって、
   車両の旋回挙動がアンダーステアのときには、ニュートラルステアのときに較べて前照灯の照射角度が増加するように構成されていることを特徴とする前照灯装置。
4. 照射角度が可変に制御される前照灯と、
   前照灯の照射角度を制御するための目標照射角度を決定する目標照射角度決定手段と、
   車両の旋回挙動量を取得する旋回挙動量取得手段と、
   車両の旋回挙動がアンダーステアのときには、ニュートラルステアのときに較べて前記目標照射角度を増加補正する目標照射角度補正手段とを備えていることを特徴とする請求項３に記載の前照灯装置。

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