JP7000840B2 - 車両用前方照明装置 - Google Patents
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Description
この技術では、対向車両や歩行者などが存在しない場合には、遠方まで且つ広範囲に高輝度の光を照射することによって、自車両の運転者が遠方の状況を容易に把握可能とする。その一方で、対向車両や歩行者などが検出された場合には、対向車両や歩行者などが存在する領域を担当する照明器の輝度を低下させ、あるいは照明器を消灯させることによって、対向車両の運転者や歩行者などに幻惑感を与える事態を回避することができる。
A.装置構成 :
図1(a)には、本実施例の車両用前方照明装置100を搭載した車両1が示されている。図示されるように、車両1には、左右に1つずつ車両用前方照明装置100が搭載されており、それぞれの車両用前方照明装置100は、複数の発光ダイオード(以下、LED)が列状に配置されたLEDアレイ10と、LEDアレイ10を形成する個々のLEDの点灯動作を制御する制御モジュール20とを備えている。LEDアレイ10は、車両1の前方左右に搭載されたヘッドライト2の下方に1つずつ搭載されており、制御モジュール20は、LEDアレイ10よりも内側の車両1内部に搭載されている。
また、図1(b)に示すように、制御モジュール20は、車両1に搭載されたランプECU50に接続されており、ランプECU50からの指示に従って、LEDアレイ10を形成する個々のLEDの点灯動作を制御する。また、ランプECU50は、車両1に搭載された図示しない複数の制御ECUを接続する車内LAN30に接続されており、車内LAN30を介して他の制御ECUから受け取った情報に基づいて、ランプECU50に出力する指示内容を決定する。
尚、スイッチ素子SW1~SW12には、いわゆるパワートランジスタと呼ばれるスイッチ素子が使用されている。周知のようにパワートランジスタは、3つの端子を備えており、そのうちの制御用端子をHi状態とすると、他の2つの端子間が導通状態となり、制御用端子をLow状態にすると、他の2つの端子間が切断状態となる。
尚、これらの「部」は、制御モジュール20がLED1~LED12を点灯動作させると共に、バイパス配線21a~21mでの断線の有無を検出するために、車両用前方照明装置100の制御モジュール20が備える機能に着目して、制御モジュール20の内部を便宜的に分類した抽象的な概念である。従って、車両用前方照明装置100の制御モジュール20がこれらの「部」に物理的に区分されることを表すものではない。これらの「部」は、CPUで実行されるコンピュータープログラムとして実現することもできるし、LSIやメモリーを含む電子回路として実現することもできるし、更にはこれらを組合せることによって実現することもできる。
電流値検出部23は、LEDアレイ10と直列に接続されており、LEDアレイ10に流れる電流値を検出することができる。尚、LEDアレイ10の内部にはLED1~LED12が直列に接続されているので、電流値検出部23で検出された電流値は、LED1~LED12の各々を流れる電流値となる。
電圧値制御部24は、LEDアレイ10に電圧を印加すると共に、LEDアレイ10を流れる電流値を電流値検出部23から受け取って、電流値が所定の目標電流値となるように、LEDアレイ10に印加する電圧値を制御する。
断線有無判断部25は、点灯制御部22からは、制御用端子をLow状態としたスイッチ素子SW1~SW12の数を受け取り、電圧値制御部24からは、LEDアレイ10に印加している電圧値を受け取る。そして、両者が整合するか否かを判断することによって、バイパス配線21a~21mでの断線の有無を検出する。
以下では、本実施例の車両用前方照明装置100が、バイパス配線21a~21mでの断線の有無を検出する方法について説明するが、その準備として、車両用前方照明装置100がLED1~LED12を点灯させる動作について説明する。
図3には、本実施例の車両用前方照明装置100が、LED1~LED12を点灯させ、あるいは消灯させる動作が示されている。尚、LEDアレイ10には、LED1~LD12の12個のLEDが直列に接続されているが(図2参照)、図示が煩雑となることを避けるため、図3では、LED7~LED12についての図示を省略している。そこで、図3の説明では、LEDアレイ10がLED1~LED6の6個のLEDが直列に接続されているものと、これに伴ってスイッチ素子も、スイッチ素子SW1~スイッチ素子SW6の6個が設けられているものとする。
次に、図3(b)に示したように、スイッチ素子SW2の制御用端子をHi状態にする。すると、スイッチ素子SW2が導通状態となって、LED2をバイパスするバイパス回路21(すなわち、バイパス配線21b、スイッチ素子SW2、バイパス配線21c)が接続された状態となる。そして、一般にLEDの抵抗値は、バイパス回路21の抵抗値よりも大きいから、LED2を流れていた電流は、スイッチ素子SW2を経由するバイパス回路21を流れるようになり、その結果、LED2は消灯する。
また、スイッチ素子SW4およびスイッチ素子SW5の制御用端子をHi状態にすると、スイッチ素子SW4およびスイッチ素子SW5が導通状態となる。その結果、LED4およびLED5を流れていた電流が、スイッチ素子SW4およびスイッチ素子SW5を経由するバイパス回路21(すなわち、バイパス配線21d、スイッチ素子SW4、スイッチ素子SW5、バイパス配線21f)を流れるようになって、LED4およびLED5が消灯する。
図3(a)および図3(b)から明らかなように、点灯制御部22が、あるスイッチ素子の制御用端子をLow状態にすると、そのスイッチ素子SWに対応するLEDは点灯し、逆に、制御用端子をHi状態にすると、そのスイッチ素子SWに対応するLEDは消灯する。また、何れのLEDを点灯させているかに拘わらず、それぞれのLEDに流れる電流の電流値は、電流値検出部23で検出した電流値となる。
そこで、電圧値制御部24は、LEDの電流値を電流値検出部23で検出して、電流値が所定の目標電流値となるように、印加する電圧値を制御している。
また、こうしてLEDの電流値が一定の目標電流値となるように制御しているので、電流値を変更してLEDの輝度を変更することはできない。そこで、次のような方法でLEDの輝度を変更する。
そこで、本実施例の車両用前方照明装置100では、所定の点灯周期でLEDを定期的に点灯させた後、消灯するタイミングを変更することによって、LEDの輝度を変更する。尚、点灯周期内で点灯している時間が「0」の状態が消灯した状態となり、点灯周期の間中、点灯している状態が最大輝度の状態となる。また、本実施例の車両用前方照明装置100では、点灯周期が3msec程度の時間に設定されている。
図示したように、LED1はT1のタイミングで点灯し、LED2はT2のタイミングで点灯し、LED3はT3のタイミングで点灯する。LED4~LED12についても同様に、T4~T12のタイミングで順番に点灯していく。こうして順番に点灯したLED1~LED12は、点灯してから所定時間(ここでは、点灯デューティー比が50%に設定されているので、点灯周期の半分の時間)が経過したタイミングで、順番に消灯していく。そして、LED1が点灯してから点灯周期の経過後に、再び、LED1が点灯し、続いて、LED2~LED12が順番に点灯していく。
尚、本明細書中では、配光パターンに応じて決定されたLED1~LED12を点灯および消灯させるタイミングを、「点灯スケジュール」と称するものとする。また、本実施例では、LED1~LED12を点灯させるタイミングは予め決まっているため、実際には消灯タイミングを専ら決定している。しかし、LED1~LED12を点灯させるタイミングも、必要に応じて適宜、変更してもよい。
また、LED1~LED12の点灯スケジュールを決定すると、点灯させるLEDの個数(以下、点灯数)が時間の経過と共に変化する様子も決定される。図6(b)には、時間の経過に伴って、LEDの点灯数が刻々と変化する様子が示されている。
図3を用いて前述したように、電流が流れる経路の抵抗値は、LEDの点灯数に比例する。従って、図6に示した点灯スケジュールに従ってLED1~LED12を点灯あるいは消灯させながら、電流値検出部23で検出した電流値が所定の目標電流値となるように、電圧値制御部24の電圧値を制御すると、電圧値はLEDの点灯数に比例して変化する電圧値となる。
もっとも、LEDアレイ10のLED1~LED12と、制御モジュール20のスイッチ素子SW1~SW12とは、多数のバイパス配線21a~21mによって接続されている。そして、何れかのバイパス配線21a~21mで断線が発生すると、ランプECU50から指定された配光パターンで前方を照明することができなくなるので、断線が発生したら、そのことを速やかに検出可能としておく必要がある。
その一方で、前述したように、LEDアレイ10に搭載されるLEDの個数は年々増加する傾向にあり、LEDの個数が増加すると、バイパス配線の本数も増加するため、断線の検出は年々と困難になっている。そこで、本実施例の車両用前方照明装置100は、LEDアレイ10に搭載されるLEDの個数が増加しても、バイパス配線での断線を速やかに且つ容易に検出可能とするために、以下のような方法を採用した。
図7には、バイパス配線で断線が発生したことによって、電流が流れる経路が変化する様子が例示されている。尚、前述したように、本実施例のLEDアレイ10にはLED1~LED12の12個のLEDが接続されているが、図示が煩雑となることを避けるために、図7においても図3と同様に、LED7~LED12についての図示を省略している。このことに対応して、図7の説明でも、LEDアレイ10にはLED1~LED6の6個のLEDが直列に接続されているものと、これに伴ってスイッチ素子も、スイッチ素子SW1~スイッチ素子SW6の6個が設けられているものとする。
ここで、バイパス配線21dで断線が生じたものとする。図7(a)に示したように、バイパス配線21dは、LED4に流れる電流をバイパスさせる経路となっているから、バイパス配線21dが断線すると、電流をバイパスさせることができなくなる。その結果、スイッチ素子SW4の制御用端子がHi状態となって、スイッチ素子SW4が導通状態となっているにも拘わらず、LED4に電流が流れて、LED4が点灯することになる。
図7(b)に示した太い実線は、このときに電流が流れる経路を表している。また、図中に示した×印は、バイパス配線21dで断線が生じたことを表している。更に、図中でLED4を囲って表示しているのは、スイッチ素子SW4が導通状態となっていることに対応して本来であれば消灯しているべきであるにも拘わらず、実際にはLED4が点灯していることを表している。
断線したバイパス配線21dが、LED3をバイパスする経路の一部となっていた場合にも同様なことが当て嵌まる。
また、図8(b)に示した場合とは逆に、断線したバイパス配線21dの上流側のスイッチ素子SW3および下流側のスイッチ素子SW4が何れも切断状態となった場合は、そもそも電流がLED3およびLED4をバイパスすることはない。このため、バイパス配線21dが電流のバイパス経路の一部となることはないので、バイパス配線21dで断線が生じても、LED3およびLED4は点灯したままとなる。
従って、予め決定しておいた点灯スケジュールでLED1~LED12を点灯および消灯させようとしても、断線したバイパス配線が存在していると、実際に点灯するLEDの個数(以下、実点灯数)は、点灯スケジュールによって定まる点灯数よりも多くなる。
従って、電圧値制御部24がLEDアレイ10に印加する電圧値が、点灯スケジュールによって定まるLEDの点灯数の変動に応じて増減していれば、断線は生じていないが、点灯数の変動と電圧値の増減とが整合しなくなった場合(例えば、点灯数の変動に対して電圧値の増減が大きくなった場合)は、断線が生じたものと判断することができる。
本実施例の車両用前方照明装置100は、このような原理に基づいて、LEDアレイ10と制御モジュール20とを接続するバイパス配線21a~21mでの断線の有無を検出する。
図10および図11には、本実施例の車両用前方照明装置100がLEDアレイ10を用いて車両1の前方の領域を照明するために実行する照明制御処理のフローチャートが示されている。
図示されるように、照明制御処理を開始すると先ず初めに、LEDアレイ10を用いて照明を開始するか否かを判断する(S100)。本実施例では、ランプECU50が、車内LAN30から取得した情報に基づいて照明の要否を判断して、その結果を車両用前方照明装置100に出力するようになっている。従って、照明を開始する旨の指示をランプECU50から受け取っていない場合は、照明を開始しないと判断して(S100:no)、照明を開始する旨の指示を受け取るまで、同じ判断を繰り返しながら待機状態となる。
続いて、配光パターンに応じた点灯スケジュールを生成する(S102)。前述したように点灯スケジュールとは、LEDアレイ10を形成する複数のLEDについて、どのようなタイミングで点灯させ、どのようなタイミングで消灯させるかの予定を示すデータである。図6(a)に例示したように、配光パターンが、LED1およびLED2の点灯デューティー比は30%、LED3の点灯デューティー比は50%、LED4の点灯デューティー比は60%、LED5~LED8の点灯デューティー比は80%、LED9およびLED10の点灯デューティー比は60%、LED11~LED12の点灯デューティー比は50%というパターンであった場合には、図6(a)に示すような点灯スケジュールを生成する。
各スイッチ素子SWの駆動を開始してから、まだ点灯周期が経過していない場合は、S105では「no」と判断して、断線の検出タイミングDTか否かを判断する(図11のS110)。検出タイミングDTは、LEDアレイ10の各LEDを点灯させるタイミングから、所定のインターバル時間ITが経過したタイミングに設定されている。すなわち、図6を用いて前述したように、LEDアレイ10がLED1~LED12を備えている場合、LED1~LED12は、T1~T12のタイミングで順番に点灯される。この各々のタイミングT1~T12から所定のインターバル時間ITが経過した12個のタイミングが、断線の検出タイミングDTとなる。
断線の検出タイミングDTがこのようなタイミングに設定されているのは、次のような理由による。
ここで、電圧値制御部24は電流値検出部23で検出した電流値が目標電流値となるように電圧値を制御しているので、LEDの点灯数が切り換わっても、電圧値の変化には時間遅れが発生する。
このような操作が繰り返されている間も、図10のS103で開始された各スイッチ素子SWの駆動が、点灯スケジュールに従って継続されている。
そして、所定期間内に消灯するLEDが存在していない場合は(S111:no)、断線の有無を検出するために以下の操作を開始するが、所定期間内に消灯するLEDが存在する場合は(S111:yes)、断線を検出することなく、再び、照明を終了するか否かを判断する(図10のS104)。これは次のような理由による。
従って、点灯タイミング(ここではT11)からインターバル時間ITが経過するまでの期間中に消灯するLEDが存在する場合には、断線の検出タイミングDTで電圧値を検出すると、減少中の電圧値を検出することになって、正しい電圧値を検出できなくなる。
また、LED1~LED12の点灯および消灯は、配光パターンに応じて生成した点灯スケジュール(図6参照)に従って行われるので、所定期間内に消灯するLEDが存在するか否かは、点灯スケジュールを参照することで容易に判断することができる。
仮に、断線が生じていなければ、こうして取得した点灯数は、実際にLEDが点灯した個数(すなわち、実点灯数)と一致するが、断線が生じている場合には、実点灯数は、点灯スケジュールに基づいて得られた点灯数よりも大きくなる(図9参照)。そして、電圧値制御部24がLEDアレイ10に印加する電圧値は実点灯数によって決まるから、LEDアレイ10に印加されている電圧値と、点灯スケジュールによって得られた点灯数とが整合するか否かを判断すれば、断線の有無を判断することが可能である。
図9を用いて前述したように、本実施例の車両用前方照明装置100では、バイパス配線21a~21mの何れかで断線が生じると、点灯させるつもりのないLEDが点灯するので、LEDの実点灯数は、点灯スケジュールに基づく点灯数よりも大きくなる。その結果、LEDアレイ10の抵抗値が大きくなって、電圧値制御部24が印加する電圧値も大きくなる。
そこで、本実施例では、LEDの抵抗値のバラツキに応じて、予め適切な許容数を決めておき、点灯スケジュールによって求めたLEDの点灯数が、許容数よりも大きかった場合は(S113:no)、誤検出を避けるために、断線の有無を判断しないこととしているのである。尚、本実施例の許容数は9個に設定されている。
そして、点灯スケジュールに基づいて得られたLEDの点灯数と、取得した電圧値とが整合するか否かを判断する(S115)。すなわち、LEDの点灯数をN、LEDの平均的な抵抗値をR、抵抗値のバラツキをdR、LEDに流す目標電流値をIとすれば、LEDアレイ10に印加される電流値Vは、
N・(R-dR)・I < V < N・(R+dR)・I …(1)
の範囲内にある筈である。従って、S114で取得した電圧値が、(1)式を満たす範囲内にあった場合は、点灯数と電圧値とが整合すると判断し(S115:yes)、電圧値が、(1)式を満たす範囲内になかった場合は、点灯数と電圧値とが整合しないと判断する(S115:no)。
V < N・(R+dR)・I …(2)
を用いて、点灯数と電圧値とが整合するか否かを判断しても良い。こうすれば、(1)式を用いた場合よりも迅速に判断することが可能となる。
これに対して、点灯数と電圧値とが整合すると判断した場合は(S115:yes)、特に検出結果を出力することなく、そのまま図10のS104に戻って、照明を終了するか否かを判断する。
そして、このような操作を繰り返しているうちに、点灯周期が経過したら(図10のS105:yes)、ランプECU50から配光パターンを取得する(S106)。
そして、新たに取得した配光パターンが、既に取得している配光パターンから変更されているか否かを判断する(S107)。その結果、配光パターンに変更がない場合は(S107:no)、再び、点灯周期が経過してS105で「yes」と判断するまで、上述した一連の処理(図11のS110~S116)を繰り返す。
そして、最終的に、照明を終了すると判断したら(図10のS104:yes)、図10および図11の照明制御処理を終了する。
また、断線の検出に際しては、LEDアレイ10中で点灯させようとしたLEDの点灯数と、LEDアレイ10に印加する電圧値とが整合するか否かを判断すればよいので、簡単に且つ迅速に、断線の有無を検出することができる。
もちろん、所定期間内に消灯するLEDが存在する場合や(図11のS111:yes)、点灯させようとするLEDの点灯数が許容数を超えていた場合には(S113:no)、断線の有無を検出することはできないが、点灯させるLEDは時間の経過と共に刻々と変化し(図6参照)、更に、配光パターンによっても変化する。従って、ある程度の時間が経過すれば、やがては断線の有無を検出することが可能となる。
上述した本実施例には、幾つかの変形例が存在する。以下では、これらの変形例について、本実施例との相違点を中心として簡単に説明する。
上述した本実施例では、断線が発生したことを検出するものの、断線が発生した箇所までは検出しないものとして説明した。しかし、図11のS115で、点灯数と電圧値とが不整合と判断した時に(S115:no)、何れのLEDを点灯しようとしていたかを検出することによって、断線が発生した箇所を検出しても良い。
ここで、1箇所目(すなわち、T3のタイミング後の検出タイミングDT)では、LED1~LED3、およびLED6~LED12を点灯させようとしている。そして、図7および図8を用いて前述したように、点灯させようとしていないLEDが点灯してしまうのは、断線したバイパス配線の上流側あるいは下流側の何れか一方を点灯させ、他方は消灯させようとしている場合となる。従って、断線している可能性があるのは、LED3の下流側から引き出されたバイパス配線21d(図2参照)か、LED6の上流側から引き出されたバイパス配線21f(図2参照)の2箇所となる。
従って、この2箇所(すなわち、T3およびT9のタイミング後の検出タイミングDT)で点灯させようとしていたLEDの情報から、断線している位置がバイパス配線21dであることを特定することができる。また、たとえ、複数箇所で断線している場合でも、図11のS115の判断で不整合と判断された複数の箇所で、上述した方法を適用すれば、断線が生じた位置を特定することが可能となる。
図13に例示した断線位置検出用の点灯スケジュールでは、LED1~LED12を1つずつ点灯させていく。このため、点灯数と、LEDアレイ10に印加する電圧値とが不整合となった時に点灯させようとしたLEDの下流側から引き出されたバイパス配線が断線していることを直ちに検出することができる。加えて、複数箇所で断線している場合でも、それらの断線箇所を直ちに検出することが可能となる。
上述した本実施例では、点灯させようとするLEDの個数(すなわち点灯数)が所定の許容数を超えていた場合には、断線の有無を検出しないものとして説明した。
しかし、LEDアレイ10を形成する複数のLED(本実施例では、LED1~LED12)を複数のグループに分割することによって、個々のグループ内ではLEDの個数が許容数を超えないようにしても良い。
もっとも、第2変形例の車両用前方照明装置150では、グループ10a内のLED1~LED6に印加される電圧値を電圧検出部26aが検出して、断線有無判断部25に出力する。また、グループ10b内のLED7~LED12に印加される電圧値を電圧検出部26bが検出して、断線有無判断部25に出力する。
こうすれば、グループ10a、10b内のLEDの個数を許容数以下としておくことができるので、LEDアレイ10内のLEDの個数が多くなっても、断線の有無を検出することが可能となる。
10a,10b…グループ、 20…制御モジュール、 21…バイパス回路、
22…点灯制御部、 23…電流値検出部、 24…電圧値制御部、
25…断線有無判断部、 26a…電圧検出部、 26b…電圧検出部、
50…ランプECU、 100…車両用前方照明装置、
150…車両用前方照明装置。
Claims (4)
- 複数の照明器(LED1~LED12)を用いて車両(1)の前方の領域を分担して照明する車両用前方照明装置(100)であって、
前記複数の照明器が直列に接続された照明器アレイ(10)と、
前記複数の照明器の各々に対して設けられて、前記照明器に流れる電流をバイパスさせるバイパス回路(21)と、
複数の前記バイパス回路の各々に対して設けられて、前記バイパス回路を開閉するスイッチ素子(SW1~SW12)と、
点灯させる前記照明器に対応する前記スイッチ素子は開状態とし、消灯させる前記照明器に対応する前記スイッチ素子は閉状態とすることによって、前記照明器アレイの点灯態様を制御する点灯制御部(22)と、
前記照明器アレイに流れる電流値を検出する電流値検出部(23)と、
前記照明器アレイに電圧を印加すると共に、前記照明器アレイに流れる電流値が所定の目標電流値となるように、印加する電圧値を制御する電圧値制御部(24)と、
前記開状態としたスイッチ素子の数と、前記制御された電圧値とが整合するか否かを判断し、整合しない場合には、前記バイパス回路で断線が発生したものと判断する断線有無判断部(25)と
を備え、
前記点灯制御部は、
前記複数のスイッチ素子を互いに位相をずらした所定周期で開閉させることによって、前記複数の照明器を前記所定周期で点滅させると共に、
複数の前記照明器の各々について、前記照明器が前記前方の領域を照明すべき目標の明るさに関する情報を受け取ると、前記目標の明るさに合わせて、前記照明器に対応する前記スイッチ素子が前記所定周期中で開状態となる時間比率を制御しており、
前記断線有無判断部は、前記所定周期内で変動する前記開状態の前記スイッチ素子の数と、前記所定周期内で前記電圧値制御部が制御する前記電圧値とが整合するか否かを判断することによって、前記バイパス回路内での断線の発生有無を判断する
ことを特徴とする車両用前方照明装置。 - 請求項1に記載の車両用前方照明装置であって、
前記断線有無判断部は、前記所定周期に同期して設定された所定のタイミングで前記断線の有無を判断しているが、前記複数のスイッチ素子の中で所定期間内に前記閉状態に切り換わる前記スイッチ素子が存在する場合には、前記判断を中止する
ことを特徴とする車両用前方照明装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車両用前方照明装置であって、
前記断線有無判断部は、前記閉状態とする前記スイッチ素子の数が所定の許容数以下の場合に、前記断線の有無を判断する
ことを特徴とする車両用前方照明装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車両用前方照明装置であって、
前記照明器アレイを複数の前記照明器が直列に接続されたグループに分割して、前記グループに印加される電圧値を、前記グループ毎に検出する電圧検出部(26a,26b)を備え、
前記断線有無判断部は、前記グループ毎に、前記断線の有無を判断する
ことを特徴とする車両用前方照明装置。
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