JP6271662B2 - 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、加速度センサ等の傾斜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。

本発明者らは、オートレベリング制御の高精度化を実現すべく鋭意検討した結果、従来の車両用灯具の制御装置には、オートレベリング制御のさらなる高精度化を図る余地があることを認識するに至った。

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、加速度センサの検出値を受信するための受信部と、所定の初期化処理で得られる、加速度センサが車両に搭載された状態における加速度センサ側の軸と、前記車両の姿勢を決める車両側の軸と、車両が位置する路面との位置関係を示す基準情報を保持する基準情報保持部と、前記初期化処理後、走行中の車両の車両前後方向の加速度の変化量と車両上下方向の加速度の変化量との比率を算出し、得られた比率を用いて、前記基準情報における前記加速度センサ側の軸及び前記車両側の軸の少なくとも一方と、前記路面との位置関係を補正するための補正用比率を導出する補正用比率生成部と、前記補正用比率の導出後、車両走行中の加速度センサの検出値から得られる前記比率と、前記基準情報と、前記補正用比率とを用いて、車両用灯具の光軸調節を指示する調節信号を出力するための制御部と、を備えることを特徴とする。この態様の制御装置によれば、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、前記補正用比率生成部は、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、車両の加速時及び減速時の少なくとも一方における加速度センサの検出値をプロットし、少なくとも２点から得られる直線又はベクトルの傾きを前記比率としてもよい。

また、加速度センサの検出値からは、水平面に対する路面の傾斜角度である路面角度と、路面に対する車両の傾斜角度である車両姿勢角度とが含まれる、水平面に対する車両の傾斜角度である合計角度を導出可能であり、前記制御部は、前記路面角度の基準値と前記車両姿勢角度の基準値とを保持し、車両停止中の前記合計角度の変化に対して、加速度センサの検出値と前記路面角度の基準値とから得られる車両姿勢角度を用いて前記調節信号を生成し、得られる車両姿勢角度を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、前記調節信号の出力を回避するか光軸位置の維持を指示する維持信号を出力し、加速度センサの検出値と前記車両姿勢角度の基準値とから得られる路面角度を基準値として保持し、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、車両の加速時及び減速時の少なくとも一方における加速度センサの検出値をプロットし、少なくとも２点から得られる直線又はベクトルの傾きを用いて、前記車両停止中の合計角度の変化に対応して調節された光軸位置を補正してもよい。

また、上記態様において、前記補正用比率生成部は、車両停止中の合計角度の変化に基づく前記比率の変化を除外して、前記補正用比率を導出してもよい。これによれば、前記補正用比率の導出精度をより高めることができる。

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、加速度センサと、前記車両用灯具の光軸調節を制御するための制御装置と、を備える。前記制御装置は、加速度センサの検出値を受信するための受信部と、所定の初期化処理で得られる、加速度センサが車両に搭載された状態における加速度センサ側の軸と、前記車両の姿勢を決める車両側の軸と、車両が位置する路面との位置関係を示す基準情報を保持する基準情報保持部と、前記初期化処理後、走行中の車両の車両前後方向の加速度の変化量と車両上下方向の加速度の変化量との比率を算出し、得られた比率を用いて、前記基準情報における前記加速度センサ側の軸及び前記車両側の軸の少なくとも一方と、前記路面との位置関係を補正するための補正用比率を導出する補正用比率生成部と、前記補正用比率の導出後、車両走行中の加速度センサの検出値から得られる前記比率と、前記基準情報と、前記補正用比率とを用いて、車両用灯具の光軸調節を指示する調節信号を出力するための制御部と、を備えることを特徴とする。

なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。

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技術を提供することができる。

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、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、傾斜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。 基準路面の傾きに起因する光軸角度の誤差を説明するための模式図である。 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フローチャートである。 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。

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が形成されている。灯室２１６には車両用灯具としての灯具ユニット１０が収納されている。

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が形成されている。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と螺合している。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、レベリングアクチュエータ２２６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。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。

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。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。

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、基準情報保持部としてのメモリ１０８、加速度センサ１１０、基準情報生成部１１２及び補正用比率生成部１１４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の検出値を受信する。

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等が接続されている。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。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の検出値を用いて、灯具ユニット１０の光軸Ｏを制御する。制御部１０４は、角度演算部１０４１及び調節指示部１０４２を有する。角度演算部１０４１は、加速度センサ１１０の検出値と必要に応じてメモリ１０８が保持する情報を用いて車両３００のピッチ角度情報を生成する。調節指示部１０４２は、角度演算部１０４１で生成されたピッチ角度情報を用いて灯具ユニット１０の光軸調節を指示する調節信号を生成する。制御部１０４は、調節指示部１０４２で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。

基準情報生成部１１２は、後述する車両の初期化処理において、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側の軸と、車両３００の姿勢を決める車両側の軸と、車両３００が位置する路面との位置関係を示す基準情報を生成する。前記「車両３００が位置する路面」とは、初期化処理時に車両３００が載置される基準路面である。生成された基準情報は、メモリ１０８に保持される。補正用比率生成部１１４は、初期化処理後に、走行中の車両３００における車両前後方向の加速度の変化量と車両上下方向の加速度の変化量との比率を算出する。そして、得られた比率を用いて、基準情報における加速度センサ側の軸及び車両側の軸の少なくとも一方と、路面との位置関係を補正するための補正用比率を導出する。制御部１０４、基準情報生成部１１２及び補正用比率生成部１１４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。

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、傾斜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。図４（Ａ）は、車両姿勢角度θｖが変化していない状態を示し、図４（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。

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の検出値から車両のピッチ方向の傾斜角度又はその変化を導出し、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）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の到達距離を最適に調節することができる。

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、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。そのため、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。

上述のように、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のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、必ずしも車両３００の姿勢を決める車両３００の前後軸、左右軸及び上下軸と一致しない。そのため、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の軸との位置関係を示す情報（以下では適宜、この情報を基準情報という）が必要である。そこで、基準情報生成部１１２は、例えば以下のようにして基準情報を生成する。

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。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、レベリングＥＣＵ１００に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、基準情報生成部１１２は、加速度センサ１１０の座標系と車両３００の座標系と車両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、基準情報生成部１１２は、第１基準状態における加速度センサ１１０の検出値を、第１基準ベクトルＳ１＝（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）としてメモリ１０８に記録する。これにより、加速度センサ側の軸と、基準路面若しくは水平面との位置関係が対応付けられる。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。基準情報生成部１１２は、車両３００が第２状態にあるときの加速度センサ１１０の検出値を第２基準ベクトルＳ２＝（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）としてメモリ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。しかしながら、第１基準ベクトルＳ１だけでは車両３００の前後軸、左右軸と加速度センサ１１０のＸ軸、Ｙ軸とのずれを把握することができない場合がある。例えば、加速度センサ１１０が水平面に対して水平な状態では、第１基準ベクトルＳ１は（０，０，１）となる。この場合、加速度センサ１１０がＺ軸を中心に回転しても、加速度センサ１１０のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値は０のままである。したがって、加速度センサ１１０のＸ軸及びＹ軸がそれぞれ車両の前後軸及び左右軸に対してずれていても、そのずれを検出することができない。

これに対し、本実施の形態では第２基準ベクトルＳ２を取得している。上述のように第２状態は第１状態からピッチ角度のみ、すなわち車両３００の前後軸及び上下軸が変化した状態である。そのため、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、車両側の軸と基準路面の位置関係が対応付けられる。基準情報生成部１１２は、加速度センサ１１０の軸と車両３００の軸と基準路面との位置関係を対応付けた変換テーブルを、基準情報としてメモリ１０８に記録する。

また上述したように、車両停止中の加速度センサ１１０の検出値からは、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の検出値からは、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。

これに対し、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、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の光軸位置が調節され、路面角度θｒが変化した場合に灯具ユニット１０の光軸位置が維持されることが望まれる。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。

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Ｌは（車両軸とセンサ軸とが一致する場合は加速度センサ１１０のＸ軸も）路面に対して平行となるため、運動加速度ベクトルαは、前後軸Ｌ（あるいはセンサの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、前後軸Ｌ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、前後軸Ｌ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、前後軸Ｌ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、前後軸Ｌに対して傾いた直線となる。

そこで、角度演算部１０４１は、走行中の車両３００の加速時及び減速時の少なくとも一方における、車両前後方向の加速度の変化量と車両上下方向の加速度の変化量との比率を算出する。すなわち、角度演算部１０４１は、図５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３００の加速時及び減速時の少なくとも一方における加速度センサ１１０の検出値をプロットする。点ｔ_Ａ１〜ｔ_Ａｎは、図４（Ａ）に示す状態での時間ｔ_１〜ｔ_ｎにおける検出値である。点ｔ_Ｂ１〜ｔ_Ｂｎは、図４（Ｂ）に示す状態での時間ｔ_１〜ｔ_ｎにおける検出値である。

そして、プロットした複数点（少なくとも２点）から直線を導出し、得られる直線の傾きを上述した比率として算出する。なお、当該直線はベクトルであってもよい。角度演算部１０４１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の傾きを上述した比率として算出する。

車両姿勢角度θｖが０°の場合、加速度センサ１１０の検出値から座標の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の検出値から、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。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）言い換えればＸ軸と直線近似式Ｂとがなす角度、すなわち直線近似式Ｂの傾きそのものが、車両姿勢角度θｖとなる。

したがって、車両３００の加減速時における車両前後方向及び車両上下方向の加速度の変化量の比率（直線の傾き）を計測することで、加速度センサ１１０の検出値から車両姿勢角度θｖを知ることができる。そして、得られた車両姿勢角度θｖの情報を利用することで、より高精度なオートレベリング制御を実現することができる。

本実施の形態に係るレベリングＥＣＵ１００は、上述した直線の傾きから得られる車両姿勢角度θｖについての情報を利用して、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、上述した初期化処理において、制御部１０４は、第１基準状態における加速度センサ１１０の検出値を、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に保持する。

車両３００が実際に使用される状況において、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。そのため、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。そこで、調節指示部１０４２は、車両走行中の前記合計角度θの変化に対して調節信号の出力を回避するか光軸位置の維持を指示する維持信号を生成して出力する。これにより、車両走行中の合計角度θの変化に対する光軸角度θｏの変位を回避する。なお、調節指示部１０４２は、調節信号を生成しないことで調節信号の出力を回避してもよいし、調節信号を生成した上で生成した調節信号の出力を回避してもよい。

そして車両停止時に、制御部１０４は、加速度センサ１１０の検出値と車両姿勢角度θｖの基準値とから得られる路面角度θｒを基準値として保持する。具体的には、角度演算部１０４１が現在（車両停止時）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。そして、得られた路面角度θｒを新たな基準値としてメモリ１０８に保持する。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。なお、角度演算部１０４１は、車両停止時に走行前後での合計角度θの差分を算出し、この差分を路面角度θｒの基準値に算入して新たな路面角度θｒの基準値を算出してもよい。

前記「車両走行中」は、例えば車速センサ３１２の検出値が０を越えたときから、車速センサ３１２の検出値が０となるまでの間である。前記「車両停止時」は、例えば車速センサ３１２の検出値が０となった後、加速度センサ１１０の出力値が安定したときである。この「安定したとき」は、加速度センサ１１０の検出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、車速センサ３１２の検出値が０になってから所定時間経過後としてもよい。前記「車両停止時」、「所定量」、及び「所定時間」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。

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。そのため、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、調節指示部１０４２は、車両停止中の合計角度θの変化に対して、加速度センサ１１０の検出値と路面角度θｒの基準値とから得られる車両姿勢角度θｖを用いて調節信号を生成し、出力する。具体的には、車両停止中、角度演算部１０４１は加速度センサ１１０の検出値から得られる現在の合計角度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。得られた車両姿勢角度θｖは、新たな基準値としてメモリ１０８に保持される。車両姿勢角度θｖの計算は、例えば所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、角度演算部１０４１は、例えば前回検出した合計角度θと現在の合計角度θとの差分を算出し、この差分を車両姿勢角度θｖの基準値に算入して新たな車両姿勢角度θｖの基準値を算出してもよい。

そして、調節指示部１０４２は、得られた車両姿勢角度θｖ（更新した車両姿勢角度θｖの基準値であってもよい）を用いて調節信号を生成する。例えば、調節指示部１０４２は、予めメモリ１０８に記録されている車両姿勢角度θｖと光軸角度θｏ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、この光軸角度θｏとなるよう光軸Ｏの調節を指示する調節信号を生成する。そして、送信部１０６を介してレベリングアクチュエータ２２６に調節信号を出力する。前記「車両停止中」は、例えば加速度センサ１１０の出力値が安定したとき（車両停止時）から車速センサ３１２の検出値が０を越えるまでの期間である。前記「車両停止中」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、車両３００の加速時及び／又は減速時、例えば車両の発進時あるいは停止時を含む所定時間、角度演算部１０４１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、加速度センサ１１０の検出値を例えば経時的にプロットする。そして、得られたプロットから、直線近似式を連続的若しくは所定時間毎に算出する。その後、角度演算部１０４１は、得られた直線の傾きを用いて車両姿勢角度θｖを算出する。調節指示部１０４２は、得られた車両姿勢角度θｖを用いて、車両停止中の合計角度θの変化に対応して調節された光軸位置を補正する補正制御を実行する。

ここで、初期化処理において、第１基準状態をとるために車両３００が載置される基準路面は、理論上は水平路面である。しかしながら、実際には、基準路面であっても水平面に対して傾いている場合があり得る。例えば、灯具ユニット１０の光軸制御において許容される光軸角度θｏの誤差範囲は、±０．５％（光軸角度θｏが１０００ｍｍ前方で５ｍｍ上がる、若しくは下がる角度）であり、光軸制御にはかなり高い精度が要求される。特にディーラの整備工場などでは、基準路面の傾きを水平面に対して±０．５％未満に収めることは比較的困難である。

図６は、基準路面の傾きに起因する光軸角度の誤差を説明するための模式図である。初期化処理では、基準路面が水平面であるとの前提のもとに座標系と基準路面、すなわち水平面との位置関係が対応付けられる。すなわち、加速度センサ１１０のＸ軸（若しくは車両３００の前後軸）が水平面に対して平行となり、Ｚ軸（若しくは上下軸）が水平面に対して鉛直となるように設定され、この設定情報が変換テーブルとしてメモリ１０８に記憶される。したがって、基準路面が水平面に対して角度θｒ１だけ傾いていた場合（図６の（ｉ）の状態）、角度θｒ１だけ傾いた路面が水平面と誤って認識されて、座標系と路面との位置関係が設定される。その結果、この初期化処理で規定される加速度センサ１１０のＸ軸及びＺ軸（若しくは車両の前後軸及び上下軸）は、理想的な水平路面で初期化処理が行われた場合のＸ軸及びＺ軸（若しくは前後軸及び上下軸）、あるいは車両３００が位置する路面に対して角度θｒ１だけずれる。この場合、初期化処理後の車両３００が、第１基準状態（すなわち車両姿勢角度θｖが０°の状態）で水平路面を走行したとき（図６の（ｉｉ）の状態）に導出される直線は、本来であれば傾きが０になるべきであるが、初期化処理で規定された座標系が路面に対して傾いているため、センサ座標系のＸ軸（若しくは車両座標系の前後軸）に対して角度θｒ１だけ傾いてしまう。また、初期化処理後の車両３００が傾斜した路面を走行した場合も、導出される直線はＸ軸に対して傾いてしまう。したがって、基準路面の傾きが、上述した補正制御において誤差θｏｆｆｓｅｔとなる。図６の（ｉ）及び（ｉｉ）に示す状態では、初期化処理において位置調整された光軸Ｏは、車両３００が水平路面を走行している状態で、初期位置から下方に変位するように補正されてしまう。

停車中の合計角度θの変化に対して光軸調節し、走行中の合計角度θの変化に対して光軸調節を回避する制御は、合計角度θの変化量を基準値に取り込む制御、すなわち重力加速度の積分で路面角度θｒ及び車両姿勢角度θｖを導出する制御である。そのため、基準路面の傾きに起因する誤差の発生を回避できる。これに対し、直線近似式の傾きから車両姿勢角度θｖを導出する補正制御では、上述のように基準路面の傾きが光軸角度θｏの誤差となる。

そこで、補正用比率生成部１１４は、初期化処理の後、以下に説明する学習処理を実行する。すなわち、補正用比率生成部１１４は、初期化処理後の所定期間、走行中の車両３００の車両前後方向の加速度の変化量と車両上下方向の加速度の変化量との比率を算出する。より詳細には、補正用比率生成部１１４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の加速時及び減速時の少なくとも一方における加速度センサ１１０の検出値をプロットし、少なくとも２点から得られる直線又はベクトルの傾きを前記比率として求める。

補正用比率生成部１１４は、得られた傾きを用いて補正用比率としての補正用傾きを導出する。補正用傾きは、基準情報における加速度センサ側の軸及び車両側の軸の少なくとも一方と、車両３００が位置する路面との位置関係を補正するための傾きである。また、補正用傾きは、実際の初期化処理で得られた基準情報におけるセンサ座標系及び／又は車両座標系と路面（水平面）との位置関係が、理想的な基準路面（路面角度θｒ＝０°）で初期化処理が行われた場合に得られるセンサ座標系及び／又は車両座標系と路面（水平面）との位置関係からどの程度ずれているかを推定可能な傾きである。例えば、補正用比率生成部１１４は、直線の導出を繰り返し、複数の傾きを平均したものを補正用傾きに設定する。なお、複数の直線の傾きにおける最大値と最小値の中間値を補正用傾きとしてもよい。補正用傾きは、メモリ１０８に記憶される。

車両３００の一般的な使用状況において、車両３００は、上述した第１基準状態に近い状態、すなわち車両姿勢角度θｖが略０°の状態で走行することが多い。そのため、初期化処理後に車両３００の走行を繰り返すことで、理想的な基準路面で初期化処理が実施された場合に得られるセンサ座標系又は車両座標系、すなわち路面に対してＸ軸（前後軸）が平行に延びる座標系においてＸ軸（前後軸）に対して平行となる直線を導出することができ、この直線の傾きを補正用傾きとすることができる。学習処理の開始は、初期化処理の終了や、初期化処理後になされたイグニッションのＯＮ／ＯＦＦ切り替えの回数、走行距離、任意の学習開始信号の受信等をトリガとすることができる。

学習処理の終了は、補正用傾きの導出完了、学習処理の開始からの経過時間、走行距離、学習処理が開始されてからのイグニッションのＯＮ／ＯＦＦ切り替えの回数等をトリガとすることができる。経過時間、走行距離、イグニッションの切り替え回数は、例えば、所定数以上の直線の傾きが導出されて、精度よく補正用傾きが導出されたことが推定される時間、距離、回数に設定される。学習処理の開始、終了のトリガとなる走行距離及びイグニッションの切り替え回数、経過時間は、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、学習処理の終了トリガを設けず、レベリングＥＣＵ１００のライフタイム中は学習処理が補正制御と並行して継続され、所定のタイミングで補正用傾きが繰り返し更新されるようにしてもよい。

角度演算部１０４１は、得られた補正用傾きを用いて、基準情報としての変換テーブルを補正する。例えば、基準情報の補正において、基準情報におけるセンサ座標系及び／又は車両座標系は、補正用傾きがセンサ座標系及び／又は車両座標系において０となるように、あるいは０に近づくように補正される。そして、補正された基準情報と加速度センサ１１０の検出値とを用いて車両姿勢角度θｖを算出する。調節指示部１０４２は、得られた車両姿勢角度θｖに基づいて、車両停止中の合計角度θの変化に対応して調節された光軸位置を補正する調節信号を生成し、レベリングアクチュエータ２２６に光軸角度θｏの補正を指示する。また、メモリ１０８に保持されている車両姿勢角度θｖの基準値を補正する。

例えば、調節指示部１０４２は、直線近似式の傾きから得られた車両姿勢角度θｖに対応する光軸角度θｏとなるように、レベリングアクチュエータ２２６に光軸角度θｏの調節を指示する。また、メモリ１０８に保持されている車両姿勢角度θｖの基準値を、直線近似式の傾きから得られた車両姿勢角度θｖに書き換える。これにより、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ことで加速度センサ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ことを抑制することができる。

本実施の形態の制御部１０４は、車両の走行中に加速度センサ１１０により検出される加速度をプロットして得られる直線の傾きと、基準情報としての基準傾きと、補正用比率としての補正用傾きとを用いて補正制御を実行する。上述した補正制御では、補正用傾きで補正された基準情報を用いて補正制御を実行しているが、特にこれに限定されない。例えば、補正前の基準情報と直線の傾きとから車両姿勢角度θｖを求め、この車両姿勢角度θｖから未補正の基準情報における座標系と補正後の座標系とのずれ分を差し引いてもよい。この場合でも、基準路面の傾きに起因する光軸角度θｏの誤差をキャンセルすることができる。

学習処理において、補正用比率生成部１１４は、車両停止中の合計角度θの変化に基づく直線の傾き（比率）の変化を除外して、補正用傾き（補正用比率）を導出する。すなわち、上述した学習処理中に車両停止中の合計角度θの変化、すなわち車両姿勢角度θｖの変化が検出された場合、補正用比率生成部１１４は、その後に導出された直線の傾きから当該変化量を差し引いた傾きを算出する。そして、得られた傾きを用いて補正用傾きを算出する。これにより、学習処理の精度をより高めることができる。

図７及び図８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フローチャートである。図７のフローは、例えばライトスイッチ３０４によってオートレベリング制御モードの実行指示がなされ、且つイグニッションがオンにされた場合に補正用比率生成部１１４及び制御部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。なお、ここでは、初期化処理終了を学習処理開始トリガとし、補正用傾きの導出完了を学習処理終了トリガとする場合を例に挙げて説明する。

まず、補正用比率生成部１１４は、初期化処理が終了したか判断する（Ｓ１０１）。初期化処理の終了は、例えば制御部１０４から初期化処理終了信号を受信することで検知することができる。初期化処理が終了した場合（Ｓ１０１のＹ）、補正用比率生成部１１４は、学習処理が実施済みであるか判断する（Ｓ１０２）。補正用比率生成部１１４は、例えば学習処理済みフラグがセットされているか否かを判定することで、学習処理が済んでいるか判断することができる。学習処理が済んでいない場合（Ｓ１０２のＮ）、補正用比率生成部１１４は、学習処理を実施し、補正用傾きを導出する（Ｓ１０３）。また、補正用比率生成部１１４は、補正用傾きの導出が完了すると、学習処理済みフラグをセットする。学習処理済みフラグは、新たに初期化処理が実行されると解除される。したがって、補正用比率生成部１１４は、最新の初期化処理終了後に行われる学習処理が済んでいるかを判断することができる。

学習処理が終了すると、制御部１０４は、学習処理で得られた補正用傾きを用いて、初期化処理で得られた基準情報を補正し（Ｓ１０４）、本ルーチンを終了する。初期化処理が終了していない場合（Ｓ１０１のＮ）、及び学習処理が済んでいる場合（Ｓ１０２のＹ）、補正用比率生成部１１４は本ルーチンを終了する。

図８のフローは、例えばライトスイッチ３０４によってオートレベリング制御モードの実行指示がなされ、且つイグニッションがオンにされた場合に制御部１０４により所定のタイミングで繰り返し実行され、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、車両走行中であるか判断する（Ｓ２０１）。車両走行中である場合（Ｓ２０１のＹ）、制御部１０４は、加速度センサ１１０の複数の検出値から直線近似式を算出する（Ｓ２０２）。そして、得られた直線近似式の傾きと、学習処理により得られた補正用傾きで補正された基準情報を用いて、光軸角度θｏ及び車両姿勢角度θｖの基準値を補正し（Ｓ２０３）、本ルーチンを終了する。

車両走行中でない場合（Ｓ２０１のＮ）、制御部１０４は、車両停止時であるか判断する（Ｓ２０４）。車両停止時である場合（Ｓ２０４のＹ）、制御部１０４は、現在の合計角度θから車両姿勢角度θｖの基準値を減じて路面角度θｒを算出する（Ｓ２０５）。そして、路面角度θｒの基準値を算出された路面角度θｒに更新し（Ｓ２０６）、本ルーチンを終了する。車両停止時でない場合（Ｓ２０４のＮ）、この場合は車両停止中であることを意味するため、制御部１０４は、現在の合計角度θから路面角度θｒの基準値を減じて車両姿勢角度θｖを算出する（Ｓ２０７）。続いて、制御部１０４は、算出された車両姿勢角度θｖを用いて光軸角度θｏを調節する（Ｓ２０８）。そして、制御部１０４は、車両姿勢角度θｖの基準値を算出された車両姿勢角度θｖに更新し（Ｓ２０９）、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車両用灯具の制御装置としてのレベリングＥＣＵ１００において、補正用比率生成部１１４は初期化処理後、学習処理を実行して、車両走行中の加速度センサ１１０の検出値をプロットして得られる直線の傾きから補正用傾きを導出する。そして、制御部１０４は、車両走行中の加速度センサ１１０の検出値をプロットして得られる直線の傾きと、初期化処理で得られた基準情報と、学習処理で得られた補正用傾きとを用いて、灯具ユニット１０の光軸調節を実施する。すなわち、未補正の基準情報における座標系と補正用傾きで補正された基準情報における座標系とのずれ分、言い換えれば基準路面の傾きは、車両座標系と初期位置にある光軸Ｏとのずれに相当し、レベリングＥＣＵ１００は、このずれに対して光軸制御を行わない。これにより、初期化処理時の基準路面が傾いている場合であっても、光軸制御においてこの傾きに起因する光軸角度θｏの誤差が発生することを抑制できる。そのため、本実施の形態のレベリングＥＣＵ１００によれば、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。

誤差θｏｆｆｓｅｔの計算をより高精度に実施するために、例えば初期化処理時などに、車両情報として基準路面の傾斜角度情報を示す信号がレベリングＥＣＵ１００に送信されてもよい。

上述した実施の形態では、制御部１０４の外に基準情報生成部１１２及び補正用比率生成部１１４が設けられているが、制御部１０４の中に両者が設けられていてもよい。すなわち、制御部１０４が基準情報の生成と補正用比率の生成とを実行してもよく、このような構成も本発明に含めることができる。

なお、上述の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、
加速度センサと、
前記車両用灯具の光軸調節を制御するための制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
加速度センサの検出値を受信するための受信部と、
所定の初期化処理で得られる、加速度センサが車両に搭載された状態における加速度センサ側の軸と、前記車両の姿勢を決める車両側の軸と、車両が位置する路面との位置関係を示す基準情報を保持する基準情報保持部と、
前記初期化処理後、走行中の車両の車両前後方向の加速度の変化量と車両上下方向の加速度の変化量との比率を算出し、得られた比率を用いて、前記基準情報における前記加速度センサ側の軸及び前記車両側の軸の少なくとも一方と、前記路面との位置関係を補正するための補正用比率を導出する補正用比率生成部と、
前記補正用比率の導出後、車両走行中の加速度センサの検出値から得られる前記比率と、前記基準情報と、前記補正用比率とを用いて、車両用灯具の光軸調節を指示する調節信号を出力するための制御部と、
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、 １０８ メモリ、 １１０ 加速度センサ、 １１４ 補正用比率生成部、 ２２６ レベリングアクチュエータ、 ３００ 車両。

Claims (2)

1. 加速度センサの検出値に基づいて車両用灯具の光軸を調節する車両用灯具の制御装置であって、
   所定の初期化処理で得られる、前記加速度センサの軸と車両の軸との位置関係を示す基準情報を保持するとともに、
   前記初期化処理後、車両走行中に検出される車両前後方向の加速度の変化量と車両上下方向の加速度の変化量との比率に基づいて前記基準情報を補正することを特徴とする車両用灯具の制御装置。
2. 加速度センサの検出値に基づいて車両用灯具の光軸を調節する車両用灯具の制御装置であって、
   所定の初期化処理で得られる、前記加速度センサの軸と車両の軸との位置関係を示す基準情報を保持するとともに、
   前記初期化処理後、車両走行中に検出される車両前後方向及び車両上下方向の両方に関する少なくとも２つの加速度データから得られる、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おける直線の傾きに基づいて前記基準情報を補正することを特徴とする車両用灯具の制御装置。

Images