JP5012666B2 - 動作量特定装置，レベリング制御装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、路面に対して任意の傾き角となるように動作可能な制御対象の動作量として、その傾き角が、車両において前後方向に延びる軸の路面に対する傾き角を相殺させるのに適したものとなるような動作量を特定する動作量特定装置に関する。

従来から、上記のような動作量特定装置を使用することによって、車両において前後方向に延びる軸の路面に対する傾き角（車両傾き角）を相殺させて制御対象（ヘッドランプの光軸）を路面に沿わせるのに適した動作量を特定したうえで、この動作量に応じて制御対象を傾けるべく動作させるといったことが実施されている（特許文献１参照）。

ここでいう「車両傾き角」は、車両に設けられた車高センサからの出力に基づいて特定されることが一般的であるが、この車高センサは、車両における車体とタイヤの車軸との物理的な位置関係に応じた値を示す検出信号を出力する構造となっているため、この検出信号で示される値で規定される車高が車両傾き角の特定に際して参照されている。
特許第３７２１０１３号公報

ところで、車両には、運転者やその他の同乗者に限らず、種々の重量物が積載されるため、それによる積載重量の変化に起因して車高も変位することが予想されるが、このときの車高の変化が車高センサにより適切に検出できない恐れがある。

例えば、車高センサは、車体とタイヤの車軸との位置関係に基づいて間接的に車高を検出するという構造上、車体と路面との位置関係を直接検出できないため、積載重量の変化に伴ってタイヤが変形すると、この変形による車高の変位を検出することが困難になる。

それは、タイヤの変形による車高の変位が、車体とタイヤの車軸との位置関係に直接的な関連を示さないからであり、その位置関係が変わったとしても、タイヤの変形による車高の変位を全て反映したものとはならないからである。

このように、従来は、積載重量の変化によりタイヤが変形してしまうと、それによる車高の変化を適切に検出できないため、車両傾き角として間違った傾き角を特定してしまう結果、これから特定される制御対象の動作量も不適切なものになってしまうという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両における積載重量の変化によりタイヤが変形したとしても、最終的に制御対象の動作量を適切に特定できるようにすることである。

上記課題を解決するためには、動作量特定装置を以下に示す第１の構成（請求項１）のようにすることが考えられる。
この構成においては、車両の高さである車高を検出する車高センサにより検出された車高に基づいて、その車両において前後方向に延びる車両軸の路面に対する傾き角（以降「車両傾き角」という）を特定する傾き特定手段と、前記車両軸に沿って延びる軸である対象軸を路面に対して任意の傾き角（以降「対象傾き角」という）となるように動作可能な制御対象における対象軸を、前記傾き特定手段により特定された車両傾き角を相殺させるべく傾けて路面に沿わせるのに適した前記制御対象の動作量につき、該動作量をその車両傾き角に基づいて特定する動作量特定手段と、車両における積載重量の変化に応じて車高を一定に維持すべくその調整を行うサスペンションにより車高が調整された場合に、その調整された車高の変位量を前記車高センサにより検出された車高に基づいて特定する調整量特定手段と、該調整量特定手段により特定された変位量である調整変位量にて規定される積載重量の変化量に基づいて、その変化に伴うタイヤの変形により発生する車高の変位量であるタイヤ変位量を推定するタイヤ推定手段と、を備えている。

そして、前記傾き特定手段は、前記車高センサにより検出された車高から前記タイヤ推定手段により推定されタイヤ変位量を減算してなる修正車高に基づいて前記車両傾き角を特定する。

この構成では、サスペンションにより調整された車高の変位量（調整変位量）にて規定される積載重量の変化量に基づいて、その変化に伴うタイヤの変形による車高の変位量（タイヤ変位量）を推定し、そうして推定したタイヤ変位量に基づいて車高センサにより検出された車高を修正したうえで、この修正車高から車両傾き角を特定している。

上述のように、サスペンションは、車両における積載重量の変化に応じて車高を維持すべくその調整を行うものであるため、その調整が実施されたということは、車両における積載重量の変化があったことを意味し、それによりタイヤが変形したと推定できる。

この積載重量の変化に伴うタイヤの変形度合は、例えば、車両の重量やタイヤの特性などといった車両固有のパラメータとなるため、その積載重量の変化量から、タイヤの変形度合，ひいてはそのタイヤの変形により発生する車高の変位量（タイヤ変位量）を推定することも可能である。

そして、こうして推定したタイヤ変位量は、上述したように車高センサにより直接的に検出できないものであるため、車高センサにより検出された車高からそのタイヤ変位量を減算することによって、車高センサにより検出された車高に、これにより検出できない車高の変化量を反映させた車高（修正車高）とすることができる。

そうすると、この修正車高に基づいて車両傾き角を特定すれば、タイヤの変形による車高の変位量が反映された適切な車両傾き角を特定することができる。
このように、上記構成では、積載重量の変化によりタイヤが変形したとしても、それによる車高の変化を反映した適切な車高を検出できる（適切な車高となるように修正できる）ため、車両傾き角として間違った傾き角を特定してしまうことを防止できる結果、最終的な制御対象の動作量を適切に特定できるようになる。

なお、上記構成では、車高センサにより検出された車高に基づいて車両傾き角を特定した後で、タイヤの変形により発生する車高の変位量を推定しているが、その特定および推定は、車両の構成に適した内容で実施する必要がある。

例えば、車両の前方側および後方側の一方（以降「対象側」という）における車高を検出する車高センサ，および，該対象側の車高を調整するサスペンションが、車両に設けられている場合であれば、上記構成を以下に示すようにするとよい。

この構成において、前記タイヤ推定手段は、前記サスペンションにより前記対象側の車高が調整された場合に、その調整された前記調整変位量で規定される積載重量の変化量に基づいて、該変化に伴った前記対象側のタイヤにおける前記タイヤ変位量を推定して、
前記傾き特定手段は、前記サスペンションにより車高が調整された場合、前記車高センサにより検出された前記対象側の車高から前記タイヤ推定手段により推定されたタイヤ変位量を減算してなる修正車高に基づいて、前記車両傾き角を特定する。

この構成であれば、対象側の車高を検出する車高センサ，および，対象側の車高を調整するサスペンションが設けられている車両に対して適用することによって、積載重量の変化量に基づいて対象側のタイヤにおけるタイヤ変位量を推定し、これを車高センサにより検出された対象側の車高から減算してなる修正車高に基づいて車両傾き角を特定することができる。

また、上記各構成において、タイヤの変形により発生する車高の変位量（タイヤ変位量）を推定するための具体的な構成としては、例えば、以下に示す第２の構成（請求項２），第３の構成（請求項３）のようにすることが考えられる。

第３の構成において、前記タイヤ推定手段は、車両における積算重量の変化量からその変化に伴う前記タイヤ変位量を算出する数式に基づいて、積載重量の変化に伴うタイヤ変位量を推定する。

この構成であれば、車両における積載重量の変化量とその変化に伴うタイヤ変位量との対応関係を情報として保有していなくても、数式に基づいてタイヤ変位量を推定することができる。

第４の構成において、前記タイヤ推定手段は、車両における積載重量の変化量とその変化に伴うタイヤ変位量との対応関係を示す対応情報に基づいて、積載重量の変化に伴うタイヤ変位量を推定する。

この構成であれば、車両における積載重量の変化量とその変化に伴うタイヤ変位量との対応関係に基づいて、直ちにタイヤ変位量を推定することができる。
また、上記課題を解決するための構成としては、上述した第１から第３のいずれかの構成における全ての手段と、前記動作量特定手段により特定された動作量だけ前記制御対象を動作させる動作指令手段と、を備えていることを特徴とするレベリング制御装置（請求項４）としてもよい。

このように構成されたレベリング制御装置であれば、上述した各構成と同様の作用，効果を得ることができるうえ、適切な動作量だけ制御対象を動作させることができる。
また、上記課題を解決するための構成としては、上述した第１から第４のいずれかの構成における全ての手段として機能させるための各種処理手順をコンピュータシステムに実行させるためのプログラム（請求項５）としてもよい。

このプログラムにより制御されるコンピュータシステムであれば、上述した各構成と同様の作用，効果を得ることができる。
なお、上述したプログラムは、コンピュータシステムによる処理に適した命令の順番付けられた列からなるものであって、各種記録媒体や通信回線を介して動作量特定装置，レベリング制御装置や、これを利用するユーザに提供されるものである。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（１）全体構成
レベリング制御装置１は、車両に搭載された電子制御装置（ＥＣＵ）として構成されたものであって、本実施形態では、図１に示すように、光軸を路面に対して任意の傾き角（以降「対象傾き角」という）となるように動作可能なヘッドライト１０を制御対象とし、その光軸を傾けるためのアクチュエータ１２を駆動させるべく構成されている。

本実施形態における車両には、その後方側に車両の高さ（車高）を検出する車高センサ２０が設けられており、また、車両に対する積載重量の変化に応じて後方側における車高を一定に維持すべくその調整を実施するサスペンション３０が搭載されている。

この車高センサ２０は、車両における車体とタイヤの車軸との物理的な位置関係に応じた値を示す検出信号を出力するものであり、レベリング制御装置１は、この検出信号に基づいて車高を識別することができる。

また、上記サスペンション３０は、その動作（車高の調整）に際し、そうして調整している旨を示す調整信号を出力するものであり、レベリング制御装置１は、この調整信号に基づいて、車高の調整が実施されることを認識することができる。なお、本実施形態におけるサスペンション３０は、スプリング（例えば、エアスプリングなど）およびショックアブソーバなどからなるサスペンションである。
（２）レベリング処理
上記のように構成されたレベリング制御装置１は、その起動後、メモリに記憶されたプログラムに従って以下に示すレベリング処理を繰り返し実行する。

このレベリング処理が起動されると、まず、車両の高さである車高を検出する車高センサ２０からの検出信号に基づいて車高が特定される（ｓ１１０）。
次に、サスペンション３０からの調整信号の有無に基づいて、このサスペンション３０により車高の調整中であるか否かがチェックされ（ｓ１２０）、車高の調整中でないと判定された場合には（ｓ１２０：ＮＯ）、傾き特定手段２が、上記ｓ１１０にて特定された車高に基づいて、車両において前後方向に延びる車両軸の路面に対する傾き角（いわゆるピッチ角，以降「車両傾き角」という）を特定する（ｓ１３０）。本実施形態では、車両の後方側における車高と、その車高のときの車両傾き角と、の対応関係を示すデータテーブルまたは数式に基づいて該当する車両傾き角が特定されるように構成されている。

なお、車高センサ２０が車両の後方側だけでなく前方側にも設けられている場合、このｓ１３０では、両車両センサ２０の車両軸に沿った距離と、両車両センサ２０により検出される車高の差（前方側の車高ＨＦ−後方側の車高ＨＲ）と、に基づいて車両傾き角を特定することとしてもよい。

次に、動作量特定手段３が、傾き特定手段２により特定された車両傾き角に基づいてヘッドライト１０の光軸を傾けるための動作量を特定する（ｓ１４０）。ここでは、ヘッドライト１０の光軸を、傾き特定手段２により特定された車両傾き角を相殺させるべく傾けて路面に沿わせるのに適したアクチュエータ１２の動作量が、その車両傾き角に基づいて特定される。

上記ｓ１３０にて特定された車両傾き角は、車両軸の路面に対する傾き角であり、これが大きいほど車両の前方が後方に比べて上がった状態になっていることを意味し、車両傾き角が小さいほど車両の前方が後方に比べて下がった状態になっていることを意味する。この場合、ヘッドライト１０の光軸も車両軸に合わせて前方側が上がった状態または下がった状態になってしまう。そこで、このｓ１４０では、ヘッドライト１０の光軸を、車両傾き角を相殺させるべく傾けて路面に沿わせる（望ましくは路面と平行にする）のに適したアクチュエータ１２の動作量を特定している。

そして、動作指令手段４が、動作量特定手段３により特定された動作量だけヘッドライト１０（のアクチュエータ１２）を動作させる（ｓ１５０）。ここでは、その動作量だけ動作させるための指令がアクチュエータ１２に対して出力され、この指令を受けたアクチュエータ１２が、ヘッドライト１０をその光軸が路面に沿う状態となるまで動作させる。

こうして、ｓ１５０を終えた後、プロセスがｓ１１０へと戻る。
また、上記１２０で車高の調整中であると判定された場合（ｓ１２０：ＹＥＳ）、調整量特定手段５が、その調整されている間における車高の変位量である調整変位量を、上記ｓ１１０にて特定された車高に基づいて特定する（ｓ１６０）。ここでは、直前に行われたｓ１１０により特定された車高と、それ以前に行われたｓ１１０により特定された車高の差が調整変位量として特定される。

次に、タイヤ推定手段６が、調整量特定手段５により特定された調整変位量にて規定される積載重量の変化量を特定し（ｓ１７０）、こうして特定した変化量に基づいて、その変化に伴うタイヤの変形により発生する車高の変位量であるタイヤ変位量を推定する（ｓ１８０）。

上述のように、サスペンション３０は、車両における積載重量の変化に応じて車高を維持すべくその調整を行うものであるため、その調整が実施されたということは、車両における積載重量の変化があったことを意味し、それによりタイヤが変形したと推定できる。この積載重量の変化は、調整された変位量が大きいほど大きいといえる。

なお、図３に、車両における積載重量の変化が発生し（同図（１））、それを受けたサスペンション３０による車高の調整が行われる様子（同図（２）〜（３））を示す。
そして、その積載重量の変化に伴うタイヤの変形度合は、例えば、車両の重量やタイヤの特性などといった車両固有のパラメータになるため、タイヤ推定手段６は、このパラメータに基づき、その積載重量の変化量に応じたタイヤの変形度合，ひいてはそのタイヤの変形により発生するタイヤ変位量を推定する。

より具体的には、車両における積算重量の変化量からその変化に伴うタイヤ変位量を算出する数式、または、積載重量の変化量とその変化に伴うタイヤ変位量との対応関係を示す対応情報（例えば、データテーブルなど）に基づいて、積載重量の変化に伴うタイヤ変位量を推定する。なお、このタイヤ変位量は、積載重量の変化量が正の値であれば正の値となり、負の値であれば負の値となる。

ここで、数式から求める具体的な例としては、上記パラメータをαとし、サスペンション３０による変位量をΔＨＲとして、タイヤ変位量ΔＨｔを「α×ΔＨＲ」により求めることが考えられる。

この場合、パラメータαは、例えば、次のようにして求めたものとすればよい。
まず、積載重量で規定される車両への荷重Ｆ（ｋＮ）は、サスペンション３０による変位量ΔＨＲおよびサスペンション３０におけるバネレートＫ１の積算値「ΔＨＲ×Ｋ１」、または、タイヤ変位量ΔＨｔおよびタイヤにおけるバネレートＫ２の積算値「ΔＨｔ×Ｋ２」となる。これら積算値は同じ値となるため（Ｆ＝ΔＨＲ・Ｋ１＝ΔＨｔ・Ｋ２）、タイヤ変位量ΔＨｔは「（Ｋ１／Ｋ２）×ΔＨＲ」として求められる。そして、この数式における「Ｋ１／Ｋ２」をパラメータαとして求める。

つまり、この場合は、バネレートＫ１，Ｋ２それぞれが取得できれば、パラメータαを特定することができる。なお、サスペンション３０のバネレートＫ１は、サスペンション３０の構成上可変値となるため、これを都度車載通信など経由で取得するようにすればよく、タイヤのバネレートＫ２は、製造者などから定数として事前に取得しておけばよい。

そして、傾き特定手段２が、上記ｓ１１０にて特定された車高から、タイヤ推定手段６により推定されたタイヤ変位量を減算してなる修正車高を算出した後（ｓ１９０）、プロセスがｓ１３０へと移行し、この修正車高に基づく車両傾き角の特定（ｓ１３０），動作量の特定（ｓ１４０）の後、そうして特定した動作量だけヘッドライトを動作させる（ｓ１５０）。こうして、ヘッドライト１０をその光軸が路面に沿う状態となるまで動作することとなる（図３（４）参照）。
（３）作用，効果
上記実施形態においては、サスペンション３０により調整された車高の変位量（調整変位量）にて規定される積載重量の変化量に基づいて、その変化に伴うタイヤの変形による車高の変位量（タイヤ変位量）を推定し（図２のｓ１８０）、そうして推定したタイヤ変位量に基づいて車高センサにより検出された車高を修正したうえで（同図ｓ１９０）、この修正車高から車両傾き角を特定している（同図ｓ１３０）。

上述のように、サスペンション３０は、積載重量の変化に応じて車高を維持すべくその調整を行うものであるため、その調整が実施されているということは、積載重量の変化があることを意味し、それによりタイヤが変形したと推定できる。そして、上記実施形態では、この積載重量の変化に伴うタイヤの変形度合から、その変形により発生する車高の変位量（タイヤ変位量）を推定している。

ここで、車高センサ２０は、車体とタイヤの車軸との位置関係に基づいて間接的に車高を検出するという構造上、車体と路面との位置関係を直接検出できないため、積載重量の変化に伴ってタイヤが変形していても、この変形による車高の変位を検出することは困難である。それは、タイヤの変形による車高の変位が、車体とタイヤの車軸との位置関係に直接的な関連を示さないからであり、その位置関係が変わったとしても、タイヤの変形による車高の変位を全て反映したものとはならないからである。

つまり、上記のようにタイヤの変形度合から推定したタイヤ変位量は、車高センサ２０により直接的に検出できない変位量といえる。
そのため、車高センサ２０により検出された車高からそのタイヤ変位量を減算することによって（同図ｓ１９０）、車高センサ２０により検出された車高に、これにより検出できない車高の変化量を反映させた車高（修正車高）とすることができる。

そうすると、この修正車高に基づいて車両傾き角を特定すれば（同図ｓ１９０→ｓ１３０）、タイヤの変形による車高の変位量が反映された適切な車両傾き角を特定することができる。

このように、上記実施形態では、積載重量の変化によりタイヤが変形したとしても、それによる車高の変化を反映した適切な車高を検出できる（適切な車高となるように修正できる）ため、車両傾き角として間違った傾き角を特定してしまうことを防止できる結果、最終的な制御対象の動作量を適切に特定できるようになる。

また、上記実施形態では、レベリング処理において、後方側の車高における調整変位量で規定される積載重量の変化量に基づいてタイヤ変位量を推定し（図２のｓ１８０）、これを後方側の車高から減算してなる修正車高に基づいて車両傾き角を特定している（同図ｓ１９０→ｓ１３０）。

そのため、後方側の車高を検出する車高センサ２０，および，後方側の車高を調整するサスペンション３０が設けられている車両に対して適用することによって、適切な車両傾き角を特定することができる。

また、上記実施形態では、タイヤの変形により発生する車高の変位量（タイヤ変位量）を、車両における積算重量の変化量からその変化に伴うタイヤ変位量を算出する数式、または、積載重量の変化量とその変化に伴うタイヤ変位量との対応関係を示す対応情報に基づいて推定することができる。

この前者の場合であれば、積載重量の変化量とその変化に伴うタイヤ変位量との対応関係を情報として保有していなくても、数式に基づいてタイヤ変位量を推定することができる。一方、後者の場合であれば、積載重量の変化量とその変化に伴うタイヤ変位量との対応関係に基づいて、直ちにタイヤ変位量を推定することができる。
（４）変形例
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、制御対象がヘッドライトである場合を例示したが、この制御対象は、車両軸に沿って延びる軸である対象軸を路面に対して任意の傾き角となるように動作可能なものであればよく、ヘッドライトに限られない。

また、上記実施形態においては、車高センサ２０およびサスペンション３０が車両の後方側に設けられている場合を例示したが、これらは、車両の前方側に設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、電子制御装置が、ヘッドライト１０の光軸を傾けるアクチュエータ１２を駆動させるレベリング制御装置１として構成されているものを例示した。しかし、この電子制御装置は、そのアクチュエータ１２の動作量を決定するまでの処理を実行するもの（本実施形態における動作量特定装置）と、その動作量を受けてアクチュエータ１２を動作させるための処理を実行するものと、からなるシステムとしてもよい。

また、上記実施形態では、車両が始動していないときにもレベリング処理（図２）のｓ１１０，ｓ１７０，ｓ１８０のみが繰り返し実行されるようにし、また、このｓ１１０にて特定した車高から同図ｓ１７０にて積載重量の変位量を特定すると共に、この変位量から推定したタイヤ変位量を内蔵する不揮発性メモリに記憶するようにこうせいしてもよい。この場合、車両が始動していないときにおける積載重量の変化を考慮した制御を実現することができる。

レベリング制御装置の構成を示すブロック図 レベリング処理を示すフローチャート レベリング処理による制御状態を示す図

符号の説明

１・・・レベリング制御装置、２・・・傾き特定手段、３・・・動作量特定手段、４・・・動作指令手段、５・・・調整量特定手段、６・・・タイヤ推定手段、１０・・・ヘッドライト、１２・・・アクチュエータ、２０・・・車高センサ、２０・・・両車両センサ、３０・・・サスペンション。

Claims (5)

1. 車両の高さである車高を検出する車高センサにより検出された車高に基づいて、その車両において前後方向に延びる車両軸の路面に対する傾き角（以降「車両傾き角」という）を特定する傾き特定手段と、
   前記車両軸に沿って延びる軸である対象軸を路面に対して任意の傾き角（以降「対象傾き角」という）となるように動作可能な制御対象における対象軸を、前記傾き特定手段により特定された車両傾き角を相殺させるべく傾けて路面に沿わせるのに適した前記制御対象の動作量につき、該動作量をその車両傾き角に基づいて特定する動作量特定手段と、
   車両における積載重量の変化に応じて車高を一定に維持すべくその調整を行うサスペンションにより車高が調整された場合に、その調整された車高の変位量を前記車高センサにより検出された車高に基づいて特定する調整量特定手段と、
   該調整量特定手段により特定された変位量である調整変位量にて規定される積載重量の変化量に基づいて、その変化に伴うタイヤの変形により発生する車高の変位量であるタイヤ変位量を推定するタイヤ推定手段と、
   を備えており、
   前記傾き特定手段は、前記車高センサにより検出された車高から前記タイヤ推定手段により推定されタイヤ変位量を減算してなる修正車高に基づいて前記車両傾き角を特定しており、
   さらに、
   車両の前方側および後方側の一方（以降「対象側」という）における車高を検出する車高センサ，および，該対象側の車高を調整するサスペンションが、車両に設けられている場合において、
   前記タイヤ推定手段は、前記サスペンションにより前記対象側の車高が調整された場合に、その調整された前記調整変位量で規定される積載重量の変化量に基づいて、該変化に伴った前記対象側のタイヤにおける前記タイヤ変位量を推定して、
   前記傾き特定手段は、前記サスペンションにより車高が調整された場合、前記車高センサにより検出された前記対象側の車高から前記タイヤ推定手段により推定されたタイヤ変位量を減算してなる修正車高に基づいて、前記車両傾き角を特定する
   ことを特徴とする動作量特定装置。
2. 前記タイヤ推定手段は、車両における積算重量の変化量からその変化に伴う前記タイヤ変位量を算出する数式に基づいて、積載重量の変化に伴うタイヤ変位量を推定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の動作量特定装置。
3. 前記タイヤ推定手段は、車両における積載重量の変化量とその変化に伴うタイヤ変位量との対応関係を示す対応情報に基づいて、積載重量の変化に伴うタイヤ変位量を推定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の動作量特定装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の全ての手段と、
   前記動作量特定手段により特定された動作量だけ前記制御対象を動作させる動作指令手段と、を備えている
   ことを特徴とするレベリング制御装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の全ての手段として機能させるための各種処理手順をコンピュータシステムに実行させるためのプログラム。