JP2015141157A - 車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の加速度計測部100は、重力加速度と、車両加減速中の路面平行方向の加速度の合成ベクトル値である合成加速度を計測する。第2の加速度計測部200は、車両加減速中の路面平行方向の加速度を計測する。傾斜角度計測部400は、車両走行中に車両加減速時の加速度と重力加速度とを用いて車両位置の路面勾配角度を算出すると共に、車両停止中に計測した重力加速度を用いて、傾斜角度を演算する。制御信号生成部600は、路面安定度判定部500から安定判定信号が出力されている場合、傾斜角度と路面勾配角度から車両傾斜角度を算出する。
【選択図】図1
Description
図1は、この発明の実施の形態1による車両傾斜角度計測装置及び光軸制御信号生成装置を示す構成図である。
図1に示す装置は、第1の加速度計測部100、第2の加速度計測部200、車両停止判定部300、傾斜角度計測部400、路面安定度判定部500、制御信号生成部600を備える。
θ1=θ3−θ2 (1)
θ4=f(θ1−θ0) (2)
ここで、θ0は、予め設定した光軸角度基準となる車両傾斜角度である。fは関数であり、Δθ10=θ1−θ0だけ偏位した車両傾斜角度をキャンセルするように光軸を制御する光軸角度を算出する。例えば、関数fは、車両傾斜角度がΔθ10だけ偏位した際には、光軸角度を−Δθ10だけ偏位させる。
第1の加速度計測部100は、車両の前後方向と左右方向と上下方向に測定軸を持った2軸加速度センサ101で構成する。この2軸加速度センサ101としては、一体に構成された半導体式センサを用いる。また、第2の加速度計測部200は、車輪の回転数から車両の速度を計測する速度センサ201で構成する。傾斜角度計測部400は、傾斜角度を演算する傾斜角度演算部401と路面勾配角度を演算する路面勾配角度演算部402とで構成する。路面安定度判定部500は、走行距離演算部501と分散演算部502とスリップ判定部503と車両振動演算部504と路面安定度判定部505とで構成する。
2軸加速度センサ101は、車両の前後方向加速度Gx、車両の上下方向加速度Gzの2軸に計測方位を持つ。ここで、車両の前後方向と左右方向は、荷物の積載や、人員の乗降による車両傾斜角度偏位に伴い方向が偏位する。
速度センサ201は、車両速度vを計測し、時間微分して加速度aを算出する。算出した加速度aの方位は、車両の進行方向、路面平行方向の加速度である。車両が傾斜する場合は、車両前後方向と車両進行方向(路面と平行方向)には角度差が生じる。この角度差が車両傾斜角度θ1である。
Gx=−g×sin(θ1+θ2)=−g×sin(θ3) (3)
Gz=g×cos(θ1+θ2)=g×cos(θ3) (4)
車両走行中は、図3のように、車両傾斜角度θ1と路面勾配角度θ2と傾斜角度θ3と2軸加速度センサ出力と車両加速度aには次式が成立する。
Gx=−g×sin(θ1+θ2)+a×cos(θ1)
=−g×sin(θ3)+a×cos(θ1) (5)
Gz=g×cos(θ1+θ2)+a×sin(θ1)
=g×cos(θ3)+a×sin(θ1) (6)
第1の加速度計測部100である2軸加速度センサ101は車両の前後方向加速度Gx、車両の上下方向加速度Gzを計測して傾斜角度計測部400及び路面安定度判定部500へ出力する。第2の加速度計測部200内の速度センサ201は、車両速度vを計測し車両速度v及び時間微分して得られた加速度aを傾斜角度計測部400及び路面安定度判定部500へ出力する。
θ3=(θ1+θ2)=tan-1(Gx/Gz) (7)
式(7)は式(3)と式(4)より導出される。
θ2=sin―1((−Gx2−Gz2+a2+g2)/(2×a×g)) (8)
式(8)は式(5)と式(6)の連立方程式より導出される。
θ1=θ3―θ2 (9)
車両停止位置から路面勾配角度が変化していないことを判定しているので、傾斜角度θ3から路面勾配角度θ2を減算することにより車両停止中の車両傾斜角度θ1を直接計測可能である。
車両傾斜角度θ1と予め設定した基準角度θ0から光軸制御角度の補正量Δθ10は、
Δθ10=θ1−θ0 (10)
と求まる。
θ4=f(Δθ10) (11)
ここで、fは車両傾斜角度から光軸角度を決定するための関数である。
これにより、図示しない光軸制御装置が前照灯の光軸制御を行うが、この動作は公知であるので、ここでの説明は省略する。
実施の形態1では、車両が停止して発進加速する場合に車両傾斜角度を算出する方法について説明した。一方、実施の形態2では、車両が減速して停止する場合に車両傾斜角度を算出する方法について説明する。光軸制御用の制御信号を生成する光軸制御信号生成装置の別形態である。
図7に示す装置は、第1の加速度計測部100、第2の加速度計測部200、車両停止判定部300、傾斜角度計測部400、路面安定度判定部700、制御信号生成部800を備える。ここで、第1の加速度計測部100〜傾斜角度計測部400については、図1に示した実施の形態1の構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。
θ1=θ3−θ2 (12)
車両傾斜角度θ1に基づいて光軸制御角度θ4を出力する。
θ4=f(θ1−θ0) (13)
ここで、θ0は、予め設定した光軸角度基準となる車両傾斜角度である。fは関数であり、Δθ10=θ1−θ0だけ偏位した車両傾斜角度をキャンセルするように光軸を制御する光軸角度を算出する。
路面安定度判定部700は、走行距離演算部701と分散演算部702とスリップ判定部703と車両振動演算部704と安定度判定部705とを備える。走行距離演算部701は、停止直前の走行距離Lを演算し、この走行距離Lに要した時間を出力する処理部である。分散演算部702は、路面勾配角度θ2の走行距離Lに要した時間における分散値を演算する処理部である。スリップ判定部703は、第1の加速度計測部100と第2の加速度計測部200からの出力に基づきスリップの有無を判定する処理部である。車両振動演算部704は、走行距離Lに要した時間における2軸加速度センサ101のGzの分散値を演算することで路面の凹凸の有無を判定する処理部である。また、安定度判定部705は、これら走行距離演算部701〜車両振動演算部704からの出力に基づいて路面勾配角度が安定しているか否かを判定する処理部である。
θ1=θ3―θ2 (14)
車両停止位置の路面勾配角度を予め計測し、傾斜角度θ3から路面勾配角度θ2を減算することで車両停止中の車両傾斜角度θ1を直接計測可能である。車両停止中の、乗員の乗降および荷物の積載による車両傾斜角度θ1が変動しても、路面勾配角度を予め計測しているので式(14)より車両傾斜角度を直接、演算により算出する。
車両傾斜角度θ1と予め設定した基準角度θ0から光軸制御角度の補正量Δθ10は、
Δθ10=θ1−θ0 (15)
と求まる。
制御信号演算部802は、算出した補正量Δθ10に基づいて光軸制御角度θ4を生成し出力する。
θ4=f(Δθ10) (16)
ここで、fは車両傾斜角度から光軸角度を決定するための関数である。
実施の形態3は、実施の形態1の制御信号生成部600と実施の形態2の制御信号生成部800の出力のうちいずれかを選択して制御信号を出力するようにした例である。
図11は、実施の形態3の光軸制御信号生成装置の要部を示す構成図である。図示のように、実施の形態3では、実施の形態1の制御信号生成部(1)600と実施の形態2の制御信号生成部(2)800の制御信号を入力し、いずれかの制御信号を選択して出力する制御信号選択部900を備える。なお、ここで制御信号としては、車両傾斜角度θ1を示す信号か光軸制御角度θ4を示す信号のうちいずれか一方または両方である。制御信号選択部900は、制御信号生成部(1)600と制御信号生成部(2)800の両者の入力信号の最新の制御信号を採用し、出力する。
実施の形態1〜3では、第2の加速度計測部200において、車速を計測するのに車輪回転に基づく速度センサ201を用いた。速度センサ201は、車輪の空転滑走時に算出した加速度に誤差が発生するという問題がある。実施の形態1、2では、路面安定度判定部500(700)にてスリップ判定部503(703)により車輪の空転滑走発生時に路面不安定として、制御信号演算部602(802)で車両傾斜角度を演算しないことで測定誤差が発生する問題を解決している。これによって、測定誤差は生じないが、制御信号演算部602(802)で車両傾斜角度を計測する頻度が低下するという問題がある。実施の形態4では、この問題を解決する例である。
Claims (12)
- 車両の前後方向の加速度と当該車両の上下方向の加速度と車両進行方向である路面と平行方向の加速度とを計測する加速度計測部と、
車両走行中に前記加速度計測部で計測した車両加減速時の加速度と重力加速度とを用いて車両位置の路面勾配角度を算出すると共に、車両停止中に前記加速度計測部で計測した重力加速度を用いて、前記車両の前後方向の傾斜角度である車両傾斜角度と前記路面勾配角度の情報をもつ傾斜角度を演算する傾斜角度計測部と、
前記傾斜角度と前記路面勾配角度から、前記車両傾斜角度を算出する制御信号生成部とを備えたことを特徴とする車両傾斜角度計測装置。 - 前記制御信号生成部は、車両停止直前に計測した路面勾配角度を用いて車両傾斜角度を算出することを特徴とする請求項1記載の車両傾斜角度計測装置。
- 車両停止直前から停止位置までの路面勾配が安定しているかを判定する路面安定度判定部を備え、
前記制御信号生成部は、前記路面安定度判定部が安定していると判定した場合に前記車両傾斜角度の算出を行うことを特徴とする請求項1または請求項2記載の車両傾斜角度計測装置。 - 路面安定度判定部は、停止する直前の所定の距離を移動した際に計測した路面勾配角度の変動幅が設定範囲内であるか否かで判定することを特徴とする請求項3記載の車両傾斜角度計測装置。
- 前記制御信号生成部は、車両の発進直前に計測した傾斜角度と、当該車両の発進直後に計測した路面勾配角度を用いて、前記車両傾斜角度を算出することを特徴とする請求項1記載の車両傾斜角度計測装置。
- 車両停止位置から車両発進直後までの路面勾配が安定しているかを判定する路面安定度判定部を備え、
前記制御信号生成部は、前記路面安定度判定部が安定していると判定した場合に前記車両傾斜角度の算出を行うことを特徴とする請求項1または請求項5記載の車両傾斜角度計測装置。 - 路面安定度判定部は、停止位置から所定の距離を移動する際に計測した路面勾配角度の変動幅が設定範囲内であるか否かで判定することを特徴とする請求項6記載の車両傾斜角度計測装置。
- 前記加速度計測部は、前記路面と平行方向の加速度を、前記車両の車速を微分して算出することを特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか1項記載の車両傾斜角度計測装置。
- 前記加速度計測部は、車両の前後方向の加速度と車両の上下方向の加速度とを計測する加速度センサとして、一体に構成された半導体式センサを用いることを特徴とする請求項1から請求項8のうちのいずれか1項記載の車両傾斜角度計測装置。
- 前記加速度計測部は、前記車両の前後方向の加速度を求めるための車速を計測するセンサとして非接触速度センサを用いることを特徴とする請求項1から請求項9のうちのいずれか1項記載の車両傾斜角度計測装置。
- 請求項1から請求項10のうちのいずれか1項記載の車両傾斜角度計測装置を用い、
前記制御信号生成部は、前記車両傾斜角度を用いて車両の前照灯の光軸を制御するための光軸制御信号を生成することを特徴とする光軸制御信号生成装置。 - 車両停止直前に計測した路面勾配角度を用いて算出した車両傾斜角度と、車両の発進直前に計測した傾斜角度と当該車両の発進直後に計測した路面勾配角度を用いて算出した車両傾斜角度のうち、いずれかの車両傾斜角度を選択する制御信号選択部を備えたことを特徴とする請求項1記載の車両傾斜角度計測装置。
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