JP6180690B2 - 前照灯用光軸制御装置 - Google Patents
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Description
なお、搭乗者の乗車あるいは荷物の積載は、車両が停車しているときに行われるものであり、車両が停車しているときの光軸制御が、当前照灯用光軸制御装置の主な制御となる。
しかしながら、上記特許文献1では、車両が加速しても減速しても、車両角度が変化しないことを前提としており、加減速するときの加速度の変化方向を、特許文献1の図4および図6のように直線近似して求めている。つまり、上記特許文献1では、車両が加減速することによって傾斜角度が変化することが考慮されておらず、確度の高い車両角度を得られないという課題があった。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る前照灯用光軸制御装置10の構成例を示すブロック図である。実施の形態1に係る前照灯用光軸制御装置10は、電源部11、加速度信号入力部12、速度信号入力部13、車両情報入力部14、および制御部15を含んでいる。制御部15は、CPU(Central Processing Unit)16、半導体メモリ等で構成された記憶部17、および光軸操作信号出力部18を含んでいる。
なお、図2(c)のように前照灯用光軸制御装置10が車載電装品8の内部に収容されている場合、電源部11、加速度信号入力部12、速度信号入力部13、車両情報入力部14または光軸操作信号出力部18のうちの一部または全部の機能は、前照灯用光軸制御装置10が備えていてもよいし車載電装品8が備えていてもよい。
電源部11は、車載バッテリ1の電源を制御部15へ供給する電源装置である。加速度信号入力部12、速度信号入力部13および車両情報入力部14は通信装置であり、CAN(Controller Area Network)等の車両通信網を通じて加速度センサ2、車速センサ3およびスイッチ4といった車両側の機器と通信する。スイッチ4は、イグニッションスイッチ、ライティングスイッチ、あるいはディマースイッチ等である。加速度信号入力部12は、加速度センサ2が出力した前後方向および上下方向の加速度信号をCPU16へ入力する。速度信号入力部13は、車速センサ3が出力した速度信号をCPU16へ入力する。車両情報入力部14は、車両7のスイッチ4に対してドライバが行った操作内容を示す車両情報を、CPU16へ入力する。
以下では、路面に対する車両7の傾斜角度を「車両角度」と呼ぶ。
本実施の形態1の説明においては、車両7の上下方向をZ軸、車両7の前後方向をX軸とした加速度の計測系を使用し、図3(a)に示すように、当加速度計測系である車両7に加わる加速度の方向と大きさを、ばねに吊り下げた錘の位置によって表現する。
なお、路面に接地した前後左右それぞれの車輪の中心点を4個の頂点とした平面状の四角形を仮想的な台車としてみれば、当仮想的な台車の面は路面に対して平行になるため、当仮想的な台車と、サスペンション(懸架装置)で支えられた車体のなす角度θが、路面に対する車両7の傾斜角度、即ち車両角度である。上記を念頭において、図3(b)には、車両7の仮想的な台車、即ち道路側から見たものと同等の加速度計測系に加わる加速度をばねに吊り下げた錘の挙動として表す。なお、当図においては、仮想的な台車の上下方向をZi軸、前後方向をXi軸とする。
一方、図3(a)に示すように、サスペンションで支えられた車体に設置された加速度計測系から車両7に加わる加速度を見た場合も、車両7の加速によって、錘は、上記と同様に加速度計測系の前後方向のX軸の方向には係わらず、仮想的な台車のXi軸方向に移動する。
上記錘の挙動により、加速度計測系の前後方向のX軸と仮想的な台車のXi軸のなす角度θ、即ち、路面に対する車両7の傾斜角度である車両角度を、前後方向のX軸と車両7の加速による錘の移動方向(矢印100)とがなす角度θとして検出することができる。
車両7が加速するときには、図4(c)に示すように車両7が矢印101で示す方向に回転角度θ1回転し、車両7の前方が上がるか後方が下がる方向に傾斜する。ちなみに、車両7の加速時に後方が下がることを「スクワット」と呼ぶ。
車両7が減速するときには、図4(a)に示すように車両7が矢印102で示す方向に回転角度θ2回転し、車両7の前方が下がるか後方が上がる方向に傾斜する。ちなみに、車両7の減速時に前方が下がることを「ノーズダイブ」と呼ぶ。
前後方向の差分加速度ΔXは、加速度センサ2が計測したある時点の前後方向の加速度信号と他の時点の前後方向の加速度信号との差分、即ち2時点の前後方向の加速度信号の差分である。なお、図5においては、車両7が停止している状態あるいは等速走行している状態において計測された加速度信号をkm点の加速度信号として用い、kn点の加速度信号との差分を差分加速度ΔXとして横軸に設定してある。
図6においては、図5と同様に、横軸を前後方向の差分加速度ΔXとし、縦軸を車両角度θとした座標上に、加速度センサ2が計測した2時点の前後方向および上下方向の加速度信号の差分を用いて算出された車両角度θが、星印としてプロットされている。車両角度θのそれぞれは異なるタイミングで算出されたものとする。CPU16は、第1の車両角度θと第2の車両角度θを示す2個の星印を通る直線111を描き、この直線111において前後方向の差分加速度ΔXが零となる車両角度を、第3の車両角度θsとして求める。図6では第3の車両角度θsを白丸で示す。第3の車両角度θsは、車両7が停止している状態あるいは等速走行している状態の車両角度に相当する。最後に、CPU16は、複数の直線111から求めた複数個の第3の車両角度θsの分布状態を基に、第3の車両角度θsの代表値である代表車両角度θSを求める。図6では代表車両角度θSを黒丸で示す。
この車両角度θを第1の車両角度θαと呼び、第1の車両角度θαの算出に使用した前後方向の差分加速度ΔXを第1の差分加速度ΔXαと呼ぶ。CPU16は、第1の車両角度θαと第1の差分加速度ΔXαを1組のデータとして、記憶部17に記憶させる。
この車両角度θを第2の車両角度θβと呼び、第2の車両角度θβの算出に使用した前後方向の差分加速度ΔXを第2の差分加速度ΔXβと呼ぶ。CPU16は、第2の車両角度θβと第2の差分加速度ΔXβを1組のデータとして、記憶部17に記憶させる。
ΔZ=Zkn−Zkm (2)
θ=tan−1(ΔZ/ΔX) (3)
θs=(θα・ΔXβ−θβ・ΔXα)/(ΔXβ−ΔXα) (4)
θS=(θs1+θs2+θs3+・・・+θsN)/N (5)
CPU16は、新たに第1の車両角度θαを算出した場合に、記憶部17が記憶している複数組の中から1組を選択し、選択した1組の車両角度θと差分加速度ΔXを第2の車両角度θβと第2の差分加速度ΔXβとして用いて、第3の車両角度θsを算出する。
また、CPU16は、新たに第1の車両角度θαを算出した場合に記憶部17が記憶している複数組の中から第2の車両角度θβとして使用する1組を選択する際、第1の差分加速度ΔXαと第2の差分加速度ΔXβとの差が最も大きくなるような1組のデータを選択することが好ましい。第1の差分加速度ΔXαと第2の差分加速度ΔXβとの差が大きいほど、第1の車両角度θαと第2の車両角度θβを結ぶ直線111の精度が向上し、確度の高い代表車両角度θSを得ることができるためである。
CPU16は、記憶部17が記憶している複数組の中から2組を選択し、選択した1組の車両角度θと差分加速度ΔXを第1の車両角度θαと第1の差分加速度ΔXαとして用い、選択したもう1組の車両角度θと差分加速度ΔXを第2の車両角度θβと第2の差分加速度ΔXβとして用いて、第3の車両角度θsを算出する。
また、CPU16は、記憶部17が記憶している複数組の中から2組を選択する際、差分加速度ΔX間の差が最も大きい2組のデータを選択することが好ましい。第1の差分加速度ΔXαと第2の差分加速度ΔXβとの差が大きいほど、第1の車両角度θαと第2の車両角度θβを結ぶ直線111の精度が向上し、確度の高い代表車両角度θSを得ることができるためである。
以下では、構成例Bについて説明する。
CPU16は、電源が投入されて動作を開始すると、図7のフローチャートを実施する。
なお、停車中か走行中かを判定するステップST2には、速度信号中のノイズを走行信号と誤判定しないように、あるいは、上記車両が停車してから車体が静止するまでを走行中と判断するように、例えば2秒ほどの遅延時間を有するフィルタを設けることが望ましい。
CPU16は、車両7の挙動が走行から停車に変わったときに、1回目フラグがセットされているか否かを確認し(ステップST4)、1回目フラグがセットされていない場合(ステップST4“YES”)、つまり停車直後に、1回目フラグをセットし(ステップST5)、ステップST3で算出した対水平車両角度を1回目対水平車両角度として記憶部17に記憶させ(ステップST6)、ステップST1に戻る。
ステップST10において、CPU16は、車両7が停車した直後(停車後1回目)の対水平車両角度に対して、その後(停車後2回目以降)の対水平車両角度が変化したときに、変化した傾斜角度差を相殺した上で初期位置に戻す光軸操作角度を算出し光軸制御に使用する。ちなみに、停車後1回目の対水平車両角度は、搭乗者の乗り降り、あるいは荷物の積み下ろし等がない、走行しているときの車両角度に対応する角度であり、停車中の傾斜角度の変化を観測するための基準として好都合である。
光軸補正角度および車両角度基準値は後述する。
また、代表車両角度θSの算出に2時点の差分加速度を使用するため、加速度センサ2の出力に存在するオフセットの影響がなく、当オフセットが経時的に変化しても問題ない。一方、車両7が停車している状態における対水平車両角度を使用する光軸制御(ステップST3〜ST9)は、変化した角度を延々と蓄積する方法であるため、誤差が蓄積する可能性がある。そのため、対水平車両角度を使用する光軸制御においては、時間が経過するにつれて光軸がずれていく可能性があるが、この実施の形態1では代表車両角度θSを使用する光軸制御(ステップST12〜ST15)を組み合わせることにより蓄積した誤差を排除することができ、前照灯の光軸を長期間にわたって正しい角度に安定して維持することができる。
CPU16は、加速度信号入力部12を介して加速度センサ2から入力された前後方向および上下方向の加速度信号が2時点分揃っていれば、当2時点の前後方向の加速度信号と、当2時点の上下方向の加速度信号を使用して、差分加速度ΔX,ΔZを算出する(ステップST13−1“YES”)。一方、加速度信号が1時点分しかなければ、CPU16は差分加速度ΔX,ΔZを算出できない(ステップST13−1“NO”)、ひいては代表車両角度θSを算出できないと判定して(ステップST13−19)、図7のステップST14へ進む。この場合、CPU16は、ステップST14において代表車両角度θSを算出できなかったとして(ステップST14“NO”)、ステップST1へ戻り、2時点目の加速度信号を取得する。
ここで、図9に、差分加速度の使用範囲の一例を示す。図9においては、図5および図6と同様に、横軸を前後方向の差分加速度ΔXとし、縦軸を車両角度θとした座標上に、加速度センサ2が計測した加速度信号を用いて算出された車両角度θが、星印としてプロットされている。図示では、差分加速度ΔXの使用範囲は、−0.5Gから−0.1Gまでの範囲と、0.1Gから0.5Gまでの範囲に設定されている。
車両7が急加速あるいは急停車等して大きな加速度が計測されるときは、車両7の挙動も異常になることがある。そのため、急加速あるいは急停車等したときの加速度信号を除外するために、差分加速度ΔXの使用範囲が−0.5Gから0.5Gまでの範囲に設定されている。一方、加速度が小さなときは、車両角度θを算出する上式(3)の分母となるΔXが小さく、算出結果が異常になることがある。そのため、車両角度θの算出結果が異常になる可能性のある−0.1Gから0.1Gまでの範囲は、上記使用範囲から除外されている。結果、車両7が減速しているときの差分加速度ΔXの使用範囲は、−0.5G以上−0.1G以下となり、車両7が加速しているときの差分加速度ΔXの使用範囲は、0.1G以上0.5G以下となる。
なお、この例では、前後方向の差分加速度ΔXについて使用範囲を設定しているが、前後方向の加速度信号について使用範囲を設定してもよい。
具体的には、CPU16は、車両7が停止したときに、代表車両角度θSとその算出に使用した車両角度θ、差分加速度ΔXおよび第3の車両角度θsの総和等のデータをリセットし、車両7が走行を開始したときに改めてこれらのデータを収集して代表車両角度θSを算出する。CPU16は、例えば速度信号入力部13から入力される速度情報に基づいて車両7の停止を判断すればよい。また、CPU16は、例えば車両情報入力部14から入力されるイグニッションスイッチの情報に基づいてエンジン停止に相当する状態を検出したときに、車両7が停止したと判断してもよい。この構成の場合、記憶部17として、揮発性メモリまたは不揮発性メモリを使用可能である。
製造工場において、前照灯用光軸制御装置10の完成後にCPU16の1回目フラグをリセットしておく(ステップST21)。作業者は、加速度センサ2が組み込まれた前照灯用光軸制御装置10を3方向以上に傾け、加速度センサ2がその都度の上下方向と前後方向の加速度を測定して加速度信号を出力する(ステップST22)。CPU16は、入力された加速度信号に基づいて、加速度センサ2のオフセットと感度を推定する(ステップST23)。
なお、上記各種設定値を格納する設定用信号としては、外部装置との通信による設定信号の他に、たとえば、車両情報入力部14に、特定の入力パターンを入力することで代用する。ちなみに、当特定な入力パターンとは、たとえば、変速機の選択レバーを「R」に設定、かつ、ライティングスイッチを「オン」に設定、かつ、パッシングスイッチの「オン」を3回繰り返す等の暗号的な組み合わせである。もちろん、入力パターン用の信号の組み合わせは上記以外でも構わない。
実施の形態2に係る前照灯用光軸制御装置の構成は、上記実施の形態1の図1に示した前照灯用光軸制御装置10と図面上では同じ構成であるため、以下では図1を援用する。
本実施の形態2に係る前照灯用光軸制御装置10において、CPU16は、車両角度θの算出に使用するkm点の加速度信号またはkn点の加速度信号のいずれか一方に、基準となる加速度を使用する。以下では、基準となる加速度を「基準加速度」と呼ぶ。
上記実施の形態1の図7に示したフローチャートにおいて車両7が停止している状態で光軸制御(ステップST3〜ST9)を行う際に、実施の形態2のCPU16は、ステップST1で取得した停止時の加速度信号を基準加速度として記憶部17に記憶させておく。その後、車両7が走行している状態で光軸制御(ステップST12〜ST15)を行う際に、実施の形態2のCPU16は、記憶部17に記憶されている基準加速度を取得し、km点の加速度信号として当基準加速度を使用し、kn点の加速度信号として今回のステップST1で取得した走行時の加速度信号を使用して、上式(1)〜(3)により車両角度θを算出する。
停止している状態において計測された加速度信号を基準加速度として使用することで、変化する加速度、つまり差分加速度を容易に検出できるため、確度の高い車両角度θを得ることができる。これにより、前照灯の光軸を高精度に制御可能な前照灯用光軸制御装置10を実現できる。
上記実施の形態1の図7に示したフローチャートのステップST2において、実施の形態2のCPU16は、速度信号入力部13を介して車速センサ3から入力される速度信号に基づいて、車両7が停車中か走行中かを判定するだけでなく、車両7が等速走行中か否かも判定する。実施の形態2のCPU16は、車両7が等速走行中であると判定した場合に、今回のステップST1で取得した等速走行時の加速度信号を基準加速度として記憶部17に記憶させておく。その後、車両7が走行している状態で光軸制御(ステップST12〜ST15)を行う際に、実施の形態2のCPU16は、記憶部17に記憶されている基準加速度を使用する。
上記実施の形態1の図7に示したフローチャートのステップST2において、実施の形態2のCPU16は、速度信号入力部13を介して車速センサ3から入力される速度信号に基づいて車両7が走行中であることを判定した場合に、今回のステップST1で取得した走行時の加速度信号を記憶部17に記憶させる。そして、実施の形態2のCPU16は、記憶部17に記憶されている複数個の走行時の加速度信号を平均化して、基準加速度とする。
Claims (12)
- 車両に搭載された加速度センサによって計測された上下方向および前後方向の加速度信号を用いて、路面に対する前記車両の傾斜角度である車両角度を算出し、前照灯の光軸を操作する信号を生成する制御部を備えた前照灯用光軸制御装置であって、
前記制御部は、前記車両が走行している状態において、
第1の2時点で計測された前後方向の加速度信号の差分に対する、当該第1の2時点で計測された上下方向の加速度信号の差分の比から第1の車両角度を算出し、
前記第1の2時点とは異なる第2の2時点で計測された前後方向の加速度信号の差分に対する、当該第2の2時点で計測された上下方向の加速度信号の差分の比から第2の車両角度を算出し、
前記第1の車両角度および前記第1の車両角度の算出に使用した前後方向の加速度信号の差分と、前記第2の車両角度および前記第2の車両角度の算出に使用した前後方向の加速度信号の差分とを用いて、前後方向の加速度信号の差分が零になるときの第3の車両角度を算出し、
前記第3の車両角度を複数個算出しその分布に基づいて前記第3の車両角度の代表値を算出し、当該代表値に基づいて前記前照灯の光軸を操作する信号を生成することを特徴とする前照灯用光軸制御装置。 - 前記制御部は、前記代表値として、複数個の前記第3の車両角度の平均値、中央値あるいは最頻値を算出することを特徴とする請求項1記載の前照灯用光軸制御装置。
- 前記制御部は、前記2時点で計測された加速度信号のいずれか一方として、予め定められた基準加速度に相当する加速度信号を用いることを特徴とする請求項1記載の前照灯用光軸制御装置。
- 前記基準加速度は、前記車両が停止している状態において計測された加速度信号、等速走行している状態において計測された加速度信号、あるいは、前記第1の2時点間もしくは前記第2の2時点間の時間間隔より長い時間において計測された複数個の加速度信号の平均値であることを特徴とする請求項3記載の前照灯用光軸制御装置。
- 前記制御部は、前記車両に搭載された車速センサによって計測された速度信号を用いて、前記車両が停止している状態、あるいは等速走行している状態を判断することを特徴とする請求項4記載の前照灯用光軸制御装置。
- 前記制御部は、前記第1の車両角度および前記第2の車両角度の算出に、予め定められた範囲内の加速度信号、あるいは予め定められた範囲内の加速度信号の差分を使用することを特徴とする請求項1記載の前照灯用光軸制御装置。
- 2時点で計測された前後方向の加速度信号の差分に対する当該2時点で計測された上下方向の加速度信号の差分の比から算出された車両角度と、前記車両角度の算出に使用された前後方向の加速度信号の差分とを1組のデータとして、複数組のデータを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記第3の車両角度の算出に、前記記憶部が記憶している複数組のデータの中から少なくとも1組のデータを選択して使用することを特徴とする請求項1記載の前照灯用光軸制御装置。 - 前記制御部は、前記第3の車両角度の算出に、前記記憶部が記憶している複数組のデータの中から2組のデータを選択して使用することを特徴とする請求項7記載の前照灯用光軸制御装置。
- 前記制御部は、前記記憶部が記憶している複数組のデータの中から、前後方向の加速度信号の差分間の差が最も大きい2組のデータを選択して、前記第3の車両角度を算出することを特徴とする請求項8記載の前照灯用光軸制御装置。
- 前記制御部は、前記代表値を、前記車両が停止したときにリセットし、前記車両が走行を開始したときに改めて算出することを特徴とする請求項1記載の前照灯用光軸制御装置。
- 前記加速度センサと一体に構成されていることを特徴とする請求項1記載の前照灯用光軸制御装置。
- 前記車両に搭載される車載電装品と一体に構成されていることを特徴とする請求項1記載の前照灯用光軸制御装置。
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