JP5761982B2 - 車両用灯具の制御装置 - Google Patents

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ものである。

従来、車両のピッチ方向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、車両の傾斜検出装置として車高センサが用いられ、車高センサにより検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には、傾斜検出装置として重力センサを用いた構成が開示されている。また、特許文献２には、傾斜検出装置として水平面に対する傾斜角度を検出する三次元ジャイロセンサを用いた構成が開示されている。また、特許文献３には、傾斜検出装置として車両の重力方向に対する傾斜角を検出する傾斜計を用いた構成が開示されている。また、特許文献４には、傾斜検出装置として重力加速度を検出する加速度センサを用いた構成が開示されている。

特開２０００−０８５４５９号公報 特開２００４−３１４８５６号公報 特開２００１−３４１５７８号公報 特開２００９−１２６２６８号公報

車両の傾斜検出装置として重力センサや三次元ジャイロセンサなどを含む加速度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。一方で、加速度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性能を高めたいという要求は常に存在している。オートレベリング制御の性能の１つには、オートレベリング制御の安全性がある。すなわち、オートレベリング制御には、オートレベリング制御によって光軸位置が誤って調節された場合でも、運転者の視認性の著しい低下を回避できることが求められる。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加速度センサを用いた車両用灯具のオートレベリング制御において、より高性能なオートレベリング制御を実施することができ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り、当該制御装置は、加速度センサの出力値を受信するための受信部と、加速度センサの出力値をもとに車両の傾斜角度の変化を導出して、車両用灯具の光軸調節を指示する制御信号を生成するための制御部と、制御信号を車両用灯具の光軸調節部に送信するための送信部と、を備え、制御部は、加速度センサの出力値をもとに加速度センサに生じる出力値の誤差要因を検知して車両用灯具の光軸位置を補正することを特徴とする。

この態様によれば、加速度センサを用いた車両用灯具のオートレベリング制御において、より高性能なオートレベリング制御を実施することができる。

上記態様において、受信部は、加速度センサから車両前後方向および車両上下方向の加速度を受信し、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、車両の加速時および減速時の少なくとも一方における加速度センサの出力値を経時的にプロットして少なくとも２点から直線を導出し、直線の第２軸切片の変化をもとに誤差要因を検知してもよい。この態様によっても、より高性能なオートレベリング制御を実施することができる。

また、上記態様において、誤差要因は、加速度センサの温度ドリフトであり、制御部は、第２軸切片の変化量が、車両の傾斜角度の変化によって取り得る範囲を超える温度ドリフトによって取り得る範囲に含まれる場合に、車両用灯具の光軸位置を初期設定位置に近づけてもよい。この態様によれば、温度ドリフトが発生した場合に運転者の視認性を確保するフェールセーフ機能を実現することができる。また、上記態様において、誤差要因は、加速度センサの位置ずれであり、制御部は、第２軸切片の変化量が、加速度センサの温度ドリフトによって取り得る範囲を超える位置ずれによって取り得る範囲に含まれる場合に、車両用灯具の光軸位置を初期設定位置に近づけるとともに制御信号の生成を中止してもよい。この態様によれば、この態様によれば、位置ずれが発生した場合に運転者の視認性を確保するフェールセーフ機能を実現することができる。

また、上記態様において、制御部は、直線の傾きの変化に基づく第２軸切片の変化分を差し引いた第２軸切片の変化をもとに、誤差要因を検知してもよい。この態様によれば、誤差要因をより高精度に検知することができる。

本発明によれば、加速度センサを用いた車両用灯具のオートレベリング制御において、より高性能なオートレベリング制御を実施することができる。

実施形態１に係る車両用灯具の制御装置の制御対象である灯具ユニット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、およびレベリングＥＣＵのオートレベリング制御における動作連携を説明する機能ブロック図である。 図３（Ａ）および図３（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直線の傾きの変化を説明するための図である。 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直線の切片の変化を説明するための図である。 実施形態１に係るレベリングＥＣＵによ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または同等の構成要素、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。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る車両用灯具の制御装置の制御対象である灯具ユニットを含む前照灯ユニットの概略鉛直断面図である。この前照灯ユニット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。左右に配置された前照灯ユニットは左右対称の構造を有する点以外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の構造を説明し、左側の前照灯ユニットＬの説明は適宜省略する。

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、その車両後方側にバルブ１４の交換時等に取り外すことができる着脱カバー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、光を車両前方に照射する灯具ユニット１０（車両用灯具）が収納されている。

灯具ユニット１０の一部には、当該灯具ユニット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の壁面に回転自在に支持されたエイミング調整ネジ２２０と螺合している。したがって、灯具ユニット１０は、エイミング調整ネジ２２０の調整状態で定められた灯室２１６内の所定位置に固定されるとともに、その位置を基準にピボット機構２１８ａを中心として、前傾姿勢または後傾姿勢等に姿勢変化可能である。また、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、ランプボディ２１２の外部に配置されたレベリングアクチュエータ２２６（光軸調節部）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。ロッド２２６ａが矢印Ｍ方向に伸長した場合、灯具ユニット１０は、ピボット機構２１８ａを中心として後傾姿勢になるように揺動する。逆にロッド２２６ａが矢印Ｎ方向に短縮した場合、灯具ユニット１０は、ピボット機構２１８ａを中心として前傾姿勢になるように揺動する。灯具ユニット１０が後傾姿勢になると、光軸Ｏのピッチ角度、すなわち、光軸Ｏの上下方向の角度を上方に向けるレベリング調整ができる。また、灯具ユニット１０が前傾姿勢になると、光軸Ｏのピッチ角度を下方に向けるレベリング調整ができる。

灯具ユニット１０は、エイミング調整機構を備えることができる。例えば、レベリングアクチュエータ２２６のロッド２２６ａとユニットブラケット２２４の接続部分に、エイミング調整時の揺動中心となるエイミングピボット機構（図示せず）を配置する。また、ランプブラケット２１８には前述したエイミング調整ネジ２２０が車幅方向に間隔を空けて配置される。そして、２本のエイミング調整ネジ２２０を回転させることで、灯具ユニット１０をエイミングピボット機構を中心に上下左右に旋回させ、光軸Ｏを上下左右に調整することができる。

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、光源としてのバルブ１４、リフレクタ１６を内壁に支持する灯具ハウジング１７、および投影レンズ２０を備える。バルブ１４は、例えば、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。本実施形態では、バルブ１４をハロゲンランプで構成する例を示す。リフレクタ１６は、バルブ１４から放射された光を反射する。バルブ１４からの光およびリフレクタ１６で反射した光は、その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形状の部材であり、軸方向に一部が切り欠かれた切欠部と、複数のシェードプレート（図示せず）とを備える。切欠部また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。リフレクタ１６は、その少なくとも一部が楕円球面状であり、この楕円球面は、灯具ユニット１０の光軸Ｏを含む断面形状が楕円形状の少なくとも一部となるように設定されている。リフレクタ１６の楕円球面状部分は、バルブ１４の略中央に第１焦点を有し、投影レンズ２０の後方焦点面上に第２焦点を有する。

投影レンズ２０は、車両前後方向に延びる光軸Ｏ上に配置される。バルブ１４は、投影レンズ２０の後方焦点を含む焦点面である後方焦点面よりも後方側に配置される。投影レンズ２０は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の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、反転像として車両用灯具システム２００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の構成は特にこれに限定されず、投影レンズ２０を持たない反射型の灯具ユニットなどであってもよい。

図２は、前照灯ユニット、車両制御ＥＣＵ、およびレベリングＥＣＵのオートレベリング制御における動作連携を説明する機能ブロック図である。なお、上述のように右側の前照灯ユニット２１０Ｒおよび左側の前照灯ユニット２１０Ｌの構成は基本的に同一であるため、図２では前照灯ユニット２１０Ｒおよび前照灯ユニット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、ハードウェア的にはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア的に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。

レベリングＥＣＵ１００（車両用灯具の制御装置）は、受信部１０２、制御部１０４、送信部１０６、メモリ１０８、および加速度センサ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。レベリングＥＣＵ１００には、車両３００に搭載された車両制御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の出力値を受信する。

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等が接続されており、これらのセンサ等から各種情報を取得して、レベリングＥＣＵ１００等に送信する。例えば、車両制御ＥＣＵ３０２は、車速センサ３１２の出力値をレベリングＥＣＵ１００に送信する。これにより、レベリングＥＣＵ１００は、車両３００が加減速していることを検知することができる。また、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、前照灯ユニット２１０によって形成すべき配光パターンを指示する信号、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や、車両制御ＥＣＵ３０２、レベリングＥＣＵ１００等に送信する。例えば、ライトスイッチ３０４は、オートレベリング制御の実施を指示する信号をレベリングＥＣＵ１００に送信する。これにより、レベリングＥＣＵ１００はオートレベリング制御を開始する。

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、受信部１０２から送られてきた加速度センサ１１０の出力値と必要に応じてメモリ１０８に保持している情報をもとに車両３００の傾斜角度の変化を導出して、灯具ユニット１０の光軸調節を指示する制御信号を生成する。制御部１０４で生成された制御信号は、送信部１０６からレベリングアクチュエータ２２６に送信される。レベリングアクチュエータ２２６は、受信した制御信号をもとに駆動されて、灯具ユニット１０の光軸Ｏが車両上下方向（ピッチ角度方向）について調整される。また、制御部１０４は、後述するオートレベリング制御停止情報を生成してメモリ１０８に記録するとともに、インジケータ（図示せず）の点灯を指示する信号を生成する。インジケータの点灯を指示する信号は、送信部１０６から車両制御ＥＣＵ３０２に送信される。

車両３００には、レベリングＥＣＵ１００、車両制御ＥＣＵ３０２、および前照灯ユニット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を介してバルブ１４に電力が供給される。

続いて、上述の構成を備えたレベリング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（Ａ）および図３（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３（Ａ）は、後述する車両姿勢角度θｖが変化していない状態を示し、図３（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３（Ａ）および図３（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および合成加速度ベクトルβを実線矢印で示し、車両３００が後進したときに生じる運動加速度ベクトルαおよび合成加速度ベクトルβを破線矢印で示している。図４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直線の傾きの変化を説明するための図である。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直線の切片の変化を説明するための図である。

たとえば、車両後部の荷室に荷物を載せ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。灯具ユニット１０の照射方向も車両３００の姿勢状態に対応して上下に変動して、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の出力値から車両のピッチ方向の傾斜角度の変化を導出して、レベリングアクチュエータ２２６を制御して光軸Ｏのピッチ角度を車両姿勢に応じた角度とする。このように、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の使用状況に応じて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。

また、加速度センサ１１０には実際の使用環境下で出力値の誤差要因が生じることがある。このような誤差要因としては、例えば、使用環境の温度変化によって加速度センサ１１０の出力値が変化する温度ドリフトを挙げることができる。また、他の誤差要因としては、車両３００の走行により加速度センサ１１０に加わる衝撃等の経時的要因や、車両３００の整備時等に起こり得る整備者と加速度センサ１１０の接触等の人為的要因などに起因した加速度センサの１１０の位置ずれを挙げることができる。加速度センサ１１０にこのような誤差要因が発生した場合、正確なオートレベリング制御の実行が困難となり得る。そこで、制御部１０４は、加速度センサ１１０の出力値をもとに加速度センサ１１０に生じる出力値の誤差要因を検知して、灯具ユニット１０の光軸位置を補正する。この補正は、制御部１０４が光軸位置の補正信号を生成してレベリングアクチュエータ２２６に送信することで実行される。あるいは、この補正は、加速度センサ１１０の出力値が補正され、補正された出力値をもとに光軸位置を調節する制御信号を生成することで実行されてもよい。また、この補正は、第２軸切片の変化量に応じた補正係数が設定され、この補正係数を用いて加速度センサ１１０の出力値から光軸位置を調節する制御信号を生成することで実行されてもよい。これにより、加速度センサ１１０に誤差要因が発生したことで他車両にグレアを与えてしまう可能性を低減することができる。したがって、より高性能なオートレベリング制御を実現することができる。

ここで、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、センサのＸ軸が車両３００の前後軸と、センサのＹ軸が車両３００の左右軸と、センサのＺ軸が車両３００の上下軸と沿うように車両３００に取り付けられている。加速度センサ１１０は、車両３００の停止中、重力加速度ベクトルＧに対する車両３００の傾きを検出し、３軸方向における重力加速度ベクトルＧの各軸成分の数値を出力する。したがって、加速度センサ１１０の出力値からは、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とが含まれる、水平面に対する車両の傾斜角度である合計角度θをベクトルとして得ることができる。また、加速度センサ１１０は、車両３００の走行中、重力加速度ベクトルＧと車両３００の移動により生じる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を検出し、３軸方向における合成加速度ベクトルβの各軸成分の数値を出力する。なお、路面角度θｒ、車両姿勢角度θｖ、および合計角度θは、それぞれＸ軸の上下方向の角度、言い換えれば車両３００のピッチ方向の角度である。また、以下の説明では加速度センサ１１０のＹ軸方向の成分、すなわち車両３００のロール方向の角度は考慮しない。

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、車両姿勢角度θｖが変化した場合に灯具ユニット１０の光軸位置を調節し、路面角度θｒが変化した場合に灯具ユニット１０の光軸位置を維持するように制御することが望まれる。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３（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、理論上は加速度センサ１１０のＸ軸は路面に対して平行となるため、運動加速度ベクトルαは、加速度センサ１１０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、Ｘ軸に対して平行な直線となる。一方、図３（Ｂ）に示すように、車両姿勢角度θｖが０°でない場合、加速度センサ１１０のＸ軸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、加速度センサ１１０のＸ軸に対して斜めに延びるベクトルとなる。よって、車両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、Ｘ軸に対して傾いた直線となる。

そこで、制御部１０４は、受信部１０２によって加速度センサ１１０から車両前後方向および車両上下方向の加速度を受信する。そして、制御部１０４は、図４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、車両の加速時および減速時の少なくとも一方における加速度センサ１１０の出力値を経時的にプロットする。点ｔ_Ａ１〜ｔ_Ａｎは、図３（Ａ）に示す状態での時間ｔ_１〜ｔ_ｎにおける加速度センサ１１０の出力値である。点ｔ_Ｂ１〜ｔ_Ｂｎは、図３（Ｂ）に示す状態での時間ｔ_１〜ｔ_ｎにおける加速度センサ１１０の出力値である。そして、少なくとも２点から直線を導出して、当該直線の傾きを算出する。本実施形態において制御部１０４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などを用いて近似直線（直線近似式）Ａ，Ｂを求め、当該近似直線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軸に平行な近似直線Ａが得られる。すなわち、近似直線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近似直線Ｂが得られる。したがって、車両３００の加減速時における前述した直線の傾きの変化を計測することで、車両姿勢角度θｖの変化を導出することができる。そして、制御部１０４は、得られた車両姿勢角度θｖの変化をもとに光軸位置を調節するための制御信号を生成する。

また、加速度センサ１１０に上述した出力値の誤差要因が発生した場合、直線の第２軸切片（ｚ軸切片）が誤差要因に応じた変化を見せる。そこで、制御部１０４は、上述した、加速度センサ１１０の出力値に基づく誤差要因の検知として、近似直線の第２軸切片の変化をもとに誤差要因を検知して、灯具ユニット１０の光軸補正を実施する。例えば、図５に示すように、近似直線Ａの第２軸切片は、加速度センサ１１０に発生した温度ドリフトによって変化する場合、水平面に対する車両３００の傾斜角度の変化によって取り得る範囲ａよりも広い範囲ｂ内で変化する。また、第２軸切片は、加速度センサ１１０に発生した位置ずれによって変化する場合、温度ドリフトによって取り得る範囲ｂよりも広い範囲ｃ内で変化する。水平面に対する車両３００の傾斜角度の変化によって取り得る範囲ａは、例えば角度換算で±３０°の範囲であり、温度ドリフトによって取り得る範囲ｂは、例えば角度換算で±３５°の範囲である。また、位置ずれによって取り得る範囲ｃは、例えば角度換算で±３５°を上回る範囲である。

したがって、範囲ａ内は、加速度センサ１１０が正常であると推定されるが、温度ドリフトあるいは位置ずれが発生している可能性がある領域である。また、範囲ｂ内かつ範囲ａ外は、加速度センサ１１０に温度ドリフトあるいは位置ずれが発生している領域である。また、範囲ｃ内かつ範囲ｂ外は、加速度センサ１１０に位置ずれが発生している領域である。

そこで、本実施形態では、第２軸切片が範囲ａ内にある場合（図５における近似直線Ａ）、加速度センサ１１０に誤差要因が発生していないと推定することとした。また、第２軸切片が範囲ｂ内でかつ範囲ａ外にある場合（図５における近似直線Ａ’）、加速度センサ１１０に誤差要因として温度ドリフトが発生していると推定することとした。また、第２軸切片が範囲ｃ内でかつ範囲ｂ外にある場合（図５における近似直線Ａ’’）、加速度センサ１１０に誤差要因として位置ずれが発生していると推定することとした。

制御部１０４は、第２軸切片の変化量が車両３００の傾斜角度の変化によって取り得る範囲を超える温度ドリフトによって取り得る範囲に含まれる場合（すなわち、変化後の第２軸切片が範囲ｂ内かつ範囲ａ外に位置することになる変化量である場合）に、灯具ユニット１０の光軸位置を初期設定位置に近づけるように補正する。これにより、温度ドリフトの発生により灯具ユニット１０の光軸位置を精度良く調節できなくなった場合でも、光軸位置を初期設定位置に近づけて運転者の視認性を確保するフェールセーフ機能を実現することができる。

また、制御部１０４は、第２軸切片の変化量が加速度センサ１１０の温度ドリフトによって取り得る範囲を超える位置ずれによって取り得る範囲に含まれる場合（すなわち、変化後の第２軸切片が範囲ｃ内かつ範囲ｂ外に位置することになる変換量である場合）に、灯具ユニット１０の光軸位置を初期設定位置に近づけるように補正する。また、位置ずれの場合、加速度センサ１１０が自動的に適正位置に戻る可能性は低いため、制御部１０４は、光軸位置の補正とともにその後の光軸位置の調節を指示する制御信号の生成を中止する。これにより、位置ずれの発生により灯具ユニット１０の光軸位置を精度良く調節できなくなった場合でも、光軸位置を初期設定位置に近づけて運転者の視認性を確保するフェールセーフ機能を実現することができる。また、精度が低下したオートレベリング制御が継続されることを回避することができる。

なお、上述の制御では、加速度センサ１１０に誤差要因が発生していることの推定を、所定の基準値に対する第２軸切片の変化量に基づいて実施している。すなわち、当該変化量が、変化後の第２軸切片が範囲ａに含まれることになる量である場合に誤差要因が発生していないと推定し、変化後の第２軸切片が範囲ｂ内かつ範囲ａ外の範囲に含まれることになる量である場合に温度ドリフトが発生していると推定し、変化後の第２軸切片が範囲ｃ内かつ範囲ｂ外の範囲に含まれることになる量である場合に位置ずれが発生していると推定している。前記「所定の基準値」は、例えば車両３００が後述する基準状態にあるときの近似直線の第２軸切片の値である。しかしながら、誤差要因の推定方法は特にこれに限定されず、変化後の近似直線の第２軸切片の値に基づいて誤差要因を推定してもよい。また、第２軸切片の変化量の積分から温度ドリフト量を算出してもよい。

また、車両姿勢角度θｖの変化に応じて近似直線の傾きが変化した場合も、第２軸切片の位置が変化する。そこで、制御部１０４は、直線の傾きの変化に基づく第２軸切片の変化分を差し引いた第２軸切片の変化をもとに、誤差要因を検知してもよい。これにより、誤差要因をより高精度に検知することができる。

なお、前記「初期設定位置に近づける」は、光軸位置を初期設定位置に一致させることと、所定量だけ初期設定位置に向けて変位させることとを含む。また、前記「車両３００の傾斜角度の変化によって取り得る範囲」、「温度ドリフトによって取り得る範囲」、および「位置ずれによって取り得る範囲」は、それぞれ車両３００の傾斜角度の変化によって取るものとして想定される範囲、温度ドリフトによって取るものとして想定される範囲、位置ずれによって取るものとして想定される範囲を意味する。これらの範囲は、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。また、上述の制御では、近似直線の第２軸切片の変化をもとに誤差要因を検知しているが、近似直線は傾きと任意の一点、例えば第１軸切片とが決まれば位置が定まるため、傾きと任意の一点から第２軸切片を求めることができる。したがって、近似直線の傾きと任意の一点の変化をもとに誤差要因を検知する場合は、実質的には近似直線の第２軸切片の変化をもとに誤差要因を検知していることになる。よって、本実施形態における第２軸切片の変化に基づく誤差要因の検知には、このような傾きと任意の一点の変化に基づく誤差要因の検知も含まれる。あるいは、本実施形態における第２軸切片の変化に基づく誤差要因の検知には、近似直線から車両前後方向の加速度が０のときの車両上下方向の加速度の残留値（残留加速度）を導出し、導出された残留値の変化をもとに誤差要因を検知することが含まれる。

本実施形態に係る加速度センサ１１０は、上述した近似直線の傾きおよび切片の変化をもとに、例えば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、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が水平面に置かれて基準状態とされる。基準状態は、例えば車両３００の運転席に１名乗車している状態である。また基準状態では、加速度センサ１１０の周辺温度は基準温度（例えば２５℃）に維持される。そして、工場の初期化処理装置のスイッチ操作または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、受信部１０２を介して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、基準状態にある車両３００が加速または減速させられる。制御部１０４は、車両３００の加減速中に、加速度センサ１１０から車両前後方向および車両上下方向の加速度を受信し、車両上下方向の加速度を第１軸とし車両上下方向の加速度を第２軸とした座標上に加速度センサ１１０の出力値をプロットする。そして、制御部１０４は、プロットされた複数点から基準近似直線を求め、基準近似直線の傾きおよび第２軸切片を算出する。制御部１０４は、得られた傾きおよび第２軸切片を基準値としてメモリ１０８に記録する。

車両３００が実際に使用されている状況において、制御部１０４は、車両３００の加速時および減速時の少なくとも一方における所定時間、加速度センサ１１０の出力値を座標上にプロットして近似直線を求め、当該近似直線の傾きおよび第２軸切片を算出する。そして、制御部１０４は、予め記録された第２軸切片の基準値に対する現在の車両における第２軸切片の変化量が車両３００の傾斜角度の変化によって取り得る範囲を超える温度ドリフトによって取り得る範囲に含まれる場合、光軸位置を初期設定位置に近づけるように補正する。

また、制御部１０４は、第２軸切片の変化量が温度ドリフトによって取り得る範囲を超える位置ずれによって取り得る範囲に含まれる場合、光軸位置を初期設定位置に近づけるように補正するとともに制御信号の生成を中止する。具体的には、制御部１０４は、位置ずれを検知すると光軸位置を初期設定位置に近づけるように補正する。また、制御部１０４は、インジケータの点灯を指示する信号を生成する。この信号は、送信部１０６により車両制御部３０２に送信され、車両制御ＥＣＵ３０２によってインジケータが点灯されて、オートレベリング制御の異常が使用者に報知される。また、制御部１０４は、オートレベリング制御停止情報を生成してメモリ１０８に記録する。以後、制御部１０４は、ライトスイッチ３０４の操作等によりオートレベリング制御の実行指示がなされても、メモリ１０８からオートレベリング制御停止情報が読み出されると、オートレベリング制御の実行を回避する。制御部１０４は、ディーラの整備工場などでスイッチ操作、またはＣＡＮシステムの通信等によりリセット信号を受信すると、オートレベリング制御停止情報を消去または無効化しインジケータの消灯を指示する信号を車両制御ＥＣＵ３０２に送信して、オートレベリング制御を実行可能な状態に回復させる。

また、制御部１０４は、第２軸切片の変化量が水平面に対する車両３００の傾斜角度の変化によって取り得る範囲に含まれる場合、予め記録された傾きの基準値と現在の車両３００における近似直線の傾きとから車両姿勢角度θｖを導出する。そして、導出した車両姿勢角度θｖを用いて光軸調節を実施する。ここで、基準近似直線と実際の使用状況下で算出された近似直線とがなす角度（図４におけるθ_ＡＢ）が車両姿勢角度θｖに対応する。

図６は、実施形態１に係るレベリングＥＣＵによるオートレベリング制御のフローチャートである。図６のフローチャートではステップを意味するＳ（Ｓｔｅｐの頭文字）と数字との組み合わせによって各部の処理手順を表示する。また、Ｓと数字との組み合わせによって表示した処理で何らかの判断処理が実行され、その判断結果が肯定的であった場合は、Ｙ（Ｙｅｓの頭文字）を付加して、例えば（Ｓ１０１のＹ）と表示し、逆にその判断結果が否定的であった場合は、Ｎ（Ｎｏの頭文字）を付加して、例えば（Ｓ１０１のＮ）と表示する。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レベリングＥＣＵ１００の制御部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、オートレベリング制御停止情報がメモリ１０８に記録されているか判断する（Ｓ１０１）。オートレベリング制御停止情報がある場合（Ｓ１０１のＹ）、制御部１０４は、リセット信号を受信したか判断する（Ｓ１０２）。リセット信号を受信した場合（Ｓ１０２のＹ）、制御部１０４は、オートレベリング制御停止情報を消去し、インジケータを消灯させる（Ｓ１０３）。リセット信号を受信しない場合（Ｓ１０２のＮ）、制御部１０４は本ルーチンを終了する。

オートレベリング制御停止情報がない場合（Ｓ１０１のＮ）、またはオートレベリング制御停止情報が消去され、インジケータが消灯された場合（Ｓ１０３）、制御部１０４は、車両３００が走行中であるか判断する（Ｓ１０４）。車両３００が走行中でない場合（Ｓ１０４のＮ）、制御部１０４は本ルーチンを終了する。車両３００が走行中である場合（Ｓ１０４のＹ）、制御部１０４は、加速度センサ１１０の出力値から近似直線を導出し（Ｓ１０５）、予め記録されている基準近似直線の第２軸切片に対する導出された近似直線の第２軸切片の変化量を算出する（Ｓ１０６）。

制御部１０４は、算出された第２軸切片の変化量が車両３００の傾斜角度の変化によって取り得る範囲に含まれるか判断する（Ｓ１０７）。第２軸切片の変化量が当該範囲に含まれる場合（Ｓ１０７のＹ）、制御部１０４は、基準近似直線の傾きに対する導出された近似直線の傾きの変化から車両姿勢角度θｖを導出して（Ｓ１０８）、導出した車両姿勢角度θｖをもとに光軸を調節して（Ｓ１０９）、本ルーチンを終了する。第２軸切片の変化量が当該範囲に含まれない場合（Ｓ１０７のＮ）、制御部１０４は、第２軸切片の変化量が温度ドリフトによって取り得る範囲に含まれるか判断する（Ｓ１１０）。第２軸切片の変化量が当該範囲に含まれる場合（Ｓ１１０のＹ）、制御部１０４は、レベリングアクチュエータ２２６を制御して光軸位置を補正し（Ｓ１１１）、本ルーチンを終了する。第２軸切片の変化量が当該範囲に含まれない場合（Ｓ１１０のＮ）、制御部１０４は、レベリングアクチュエータ２２６を制御して光軸位置を補正し、オートレベリング制御停止情報を生成してメモリ１０８に記録し、インジケータを点灯させて（Ｓ１１２）、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用灯具の制御装置としてのレベリングＥＣＵ１００は、加速度センサ１１０の出力値をもとに加速度センサ１１０に生じる出力値の誤差要因を検知して、灯具ユニット１０の光軸位置を補正している。これにより、オートレベリング制御の安全性を高めることができるため、より高性能なオートレベリング制御を実施することができる。また、温度ドリフト対策としては、温度ドリフトによる出力値の誤差を補正するための温度補正機能を有する加速度センサを採用する方法もあるが、このような加速度センサは比較的高価であって種類も少ない。そのため、この方法ではコスト増大と設計自由度の低下を招き得る。これに対し、本実施形態では加速度センサ１１０の出力値をもとに温度ドリフトを検知しているため、このようなコスト増大や設計自由度の低下を回避することができる。

また、レベリングＥＣＵ１００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３００の加速時および減速時の少なくとも一方における加速度センサ１１０の出力値を経時的にプロットして少なくとも２点から直線を導出し、直線の第２軸切片の変化をもとに誤差要因を検知している。このように、本実施形態では、加速度センサ１１０の生データを用いて誤差要因を検知しているため、加速度センサ１１０の出力値を換算して得られる合計角度θをもとに誤差要因を検知する場合に比べて、誤差要因を高感度に検知することができる。

本発明は、上述の実施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形態も本発明の範囲に含まれる。上述の実施形態と以下の変形例との組合せによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

上述した実施形態１では、制御部１０４は、近似直線の傾きの変化から車両姿勢角度θｖの変化を導出して光軸調節を実行しているが、例えば次のようにして光軸調節を実行してもよい。すなわち、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、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。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、制御部１０４は、車両走行中に合計角度θが変化した場合に光軸を維持し、車両停止中に合計角度θが変化した場合に光軸調節を実行してもよい。

具体的には、制御部１０４は、車両３００が基準状態にあるときの加速度センサ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。そして、制御部１０４は、車両走行中に合計角度θが変化した場合、光軸調節を指示する制御信号の生成を回避する。あるいは、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位置の維持を指示する制御信号を生成する。そして車両停止時に、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車両停止時の路面角度θｒを計算し、この路面角度θｒを新たな路面角度θｒの基準値としてメモリ１０８に記録する。また、制御部１０４は、車両停止中に合計角度θが変化した場合、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を取得し、この車両姿勢角度θｖを用いて光軸調節を実行する。取得した車両姿勢角度θｖは、新たな基準値としてメモリ１０８に記録される。

上述の実施形態において、車両３００に加速度センサ１１０の温度を検知するための温度センサが設けられていてもよい。この場合、レベリングＥＣＵ１００は、加速度センサ１１０の出力値と温度センサの出力値とから加速度センサ１１０の温度ドリフトを検知してもよい。これにより、温度ドリフトの発生をより高精度に検知することができる。なお、加速度センサ１１０は、温度センサの出力値のみから温度ドリフトを検知してもよい。また、車両３００に加速度センサ１１０の位置ずれを検知するための位置ずれセンサが設けられてもよい。この場合、レベリングＥＣＵ１００は、加速度センサ１１０の出力値と位置ずれセンサの出力値とから、あるいは位置ずれセンサの出力値のみから位置ずれを検知してもよい。

上述の実施形態において、加速度センサ１１０はレベリングＥＣＵ１００の内部に設けられているが、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。また、誤差要因として温度ドリフトまたは位置ずれのみを検知するようにしてもよい。

Ｏ 光軸、 １０ 灯具ユニット、 １００ レベリングＥＣＵ、 １０２ 受信部、 １０４ 制御部、 １０６ 送信部、 １１０ 加速度センサ、 ２２６ レベリングアクチュエータ、 ３００ 車両。

Claims (5)

1. 車両にかかる重力加速度と車両の移動により生じる運動加速度とが合成された加速度についての、車両前後方向に対応するセンサ軸と車両上下方向に対応するセンサ軸の各軸成分の値である、加速度センサの出力値を受信するための受信部と、
   加速度センサの出力値をもとに車両の傾斜角度の変化を導出して、車両用灯具の光軸調節を指示する制御信号を生成するための制御部と、
   前記制御信号を車両用灯具の光軸調節部に送信するための送信部と、を備え、
   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、車両の加速時および減速時の少なくとも一方における加速度センサの出力値を経時的にプロットして少なくとも２点から直線を導出し、
   導出した直線の傾きに基づいて前記車両の傾斜角度を導出して、前記制御信号を生成し、
   前記傾斜角度について所定の基準状態にある車両を加減速させて得られる予め定められた基準直線の第２軸切片に対する、導出した直線の第２軸切片の変化量が、車両が通常取り得る傾斜角度の範囲での前記傾斜角度の変化によって取り得る第２軸切片の変化量の範囲を超える場合に、加速度センサに生じる出力値の誤差の発生を検知して車両用灯具の光軸位置を補正することを特徴とする車両用灯具の制御装置。
2. 前記誤差は、加速度センサの温度ドリフトに基づくものであり、
   前記制御部は、前記第２軸切片の変化量が、車両が通常取り得る傾斜角度の範囲での前記傾斜角度の変化によって取り得る範囲を超える、前記温度ドリフトによって取り得る範囲に含まれる場合に、車両用灯具の光軸位置を初期設定位置に近づける請求項１に記載の制御装置。
3. 前記誤差は、加速度センサの位置ずれに基づくものであり、
   前記制御部は、前記第２軸切片の変化量が、加速度センサの温度ドリフトによって取り得る範囲を超える前記位置ずれによって取り得る範囲に含まれる場合に、車両用灯具の光軸位置を初期設定位置に近づけるとともに前記制御信号の生成を中止する請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記制御部は、前記直線を繰り返し導出し、前記直線の傾きの変化に基づく前記第２軸切片の変化分を差し引いた前記第２軸切片の変化をもとに、前記誤差の発生を検知する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 車両にかかる重力加速度と車両の移動により生じる運動加速度とが合成された加速度についての、車両前後方向に対応するセンサ軸と車両上下方向に対応するセンサ軸の各軸成分の値である、加速度センサの出力値を受信するための受信部と、
   加速度センサの出力値をもとに車両の傾斜角度の変化を導出して、車両用灯具の光軸調節を指示する制御信号を生成するための制御部と、
   前記制御信号を車両用灯具の光軸調節部に送信するための送信部と、を備え、
   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、車両の加速時および減速時の少なくとも一方における加速度センサの出力値を経時的にプロットして少なくとも２点から直線を導出し、
   導出した直線の傾きに基づいて前記車両の傾斜角度を導出して、前記制御信号を生成し、
   導出した直線の第２軸切片の値が、車両が通常取り得る傾斜角度の範囲での前記傾斜角度の変化によって取り得る第２軸切片の範囲から外れる場合に、加速度センサに生じる出力値の誤差の発生を検知して車両用灯具の光軸位置を補正することを特徴とする車両用灯具の制御装置。

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