JP7542375B2 - 車両用灯具システム - Google Patents

Description

本開示は、車両用灯具システムに関する。

特許第６１３０１０５号公報（特許文献１）には、車両のイグニッションスイッチがオン状態とされたときに、第１の光源群の複数の光源と、第２の光源群の複数の光源とをそれぞれ順次点灯させる車両用灯具システムであって、順次点灯の際に光源の異常（故障）を検知する検知手段を備える車両用灯具システムが開示されている。

特許第６１３０１０５号公報

本開示に係る具体的態様は、光源の故障をより早く検出することを目的の１つとする。

本開示に係る一態様の車両用灯具システムは、（ａ）複数の光源と、（ｂ）前記複数の光源に駆動電圧を供給する電源と、（ｃ）前記複数の光源の各々を個別に点灯状態と消灯状態を制御する制御装置と、(ｄ)前記制御装置と接続されており前記複数の光源の故障を検出する故障検出回路と、を含み、（ｅ）前記制御装置は、前記車両の始動に対応して前記車両から得られる信号に基づいて前記複数の光源の全てを消灯状態から点灯状態へ制御した後に当該複数の光源を順次個別に消灯状態へ制御するとともに、その際、少なくとも前記複数の光源の各々が前記消灯状態から前記点灯状態へ遷移する期間において前記故障検出回路による前記故障の検出結果を取得して当該故障がある場合にワーニング信号を生成する、車両用灯具システムである。

上記構成によれば、光源の故障をより早く検出することができる。

図１は、一実施形態の車両用灯具システムの構成を示す図である。 図２は、ランプユニットの回路構成の一例を示す回路図である。 図３は、車両用前照灯システムの動作を説明するための概念図である。 図４は、図３に示す車両用灯具システムの動作をタイミングチャートで示した図である。 図５は、他の実施形態の車両用前照灯システムの動作を説明するための概念図である。 図６は、他の実施形態の車両用前照灯システムの動作を説明するための概念図である。

図１は、一実施形態の車両用灯具システムの構成を示す図である。本実施形態の車両用灯具システムは、車両前部の左側に設置されるランプユニット１Ｌと、車両前部の右側に設置されるランプユニット１Ｒを含んで構成されている。これらのランプユニット１Ｌ、１Ｒは、それぞれ５個ずつの点消灯セグメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅをそなえている。これらの点消灯セグメント１ａ等は、それぞれ個別に点灯と消灯を切り替えることが可能である。本実施形態のランプユニット１Ｌ、１Ｒは、例えば、自車両の前方に存在する対向車両や先行車両などの状況に応じて設定される減光領域（または遮光領域）を含んだ照射光を形成するために用いられる。ランプユニット１Ｌ、１Ｒには、車両のランプ点灯を指示するスイッチの操作状態を表すＨ／Ｌ信号や、イグニッションスイッチの操作状態を表すＩＧ信号が入力されている。

図２は、ランプユニットの回路構成の一例を示す回路図である。なお、ランプユニット１Ｌ、１Ｒともに同じ構成であるので、ここではランプユニット１Ｌの回路構成のみを示す。図示のランプユニット１Ｌは、電源回路（電源）１０、５つの発光素子（ＬＥＤ）１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、５つのスイッチング素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、５つの抵抗素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、制御回路１４、故障検出回路１５を含んで構成されている。なお、本実施形態では各発光素子１１ａ等が「光源」に対応し、５つのスイッチング素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅと制御回路１４が「制御装置」に対応する。

電源回路１０は、各発光素子１１ａ等のアノード側と接続されており、各発光素子１１ａ等を発光させるための駆動電圧を供給する。また、電源回路１０は、制御回路１４と接続されており、制御回路１４から与えられる制御信号に基づいて駆動電圧の大きさを調整する。

各発光素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅは、それぞれ並列に接続されており、各々のアノード側が電源回路１０と接続されており、各々のカソード側が各スイッチング素子１２ａ等の接続されている。本実施形態では、発光素子１１ａが上記した点消灯セグメント１ａに対応し、発光素子１１ｂが上記した点消灯セグメント１ｂに対応し、発光素子１１ｃが上記した点消灯セグメント１ｃに対応し、発光素子１１ｄが上記した点消灯セグメント１ｄに対応し、発光素子１１ｅが上記した点消灯セグメント１ｅに対応している。

なお、ここでは一例として各々１つの発光素子が１つの点消灯セグメントに対応付けられる場合を示しているが、各点消灯セグメントに対して複数の発光素子が対応付けられていてもよい。

スイッチング素子１２ａは、一方の入出力端が発光素子１１ａのカソード側と接続され、他方の入出力端が抵抗素子１３ａの一端と接続され、制御端が制御回路１４と接続されている。他のスイッチング素子１２ｂ～１２ｅと、各発光素子１１ｂ～１１ｅ、抵抗素子１３ｂ～１３ｅおよび制御回路１４との接続関係もスイッチング素子１２ａの場合と同様である。各スイッチング素子１２ａ等としては、例えば図示のような電界効果型トランジスタを用いることができるが、バイポーラ型トランジスタ等、他のスイッチング素子が用いられてもよい。各スイッチング素子１２ａ等は、制御回路１４から各制御端に与えられる制御信号に基づいて、一対の入出力端の間（電流経路）が開状態、閉状態となり、あるいは閉状態においては制御端に与えられる制御信号に応じて電流経路を流れる電流が増減する。

各抵抗素子１３ａ～１３ｅは、それぞれ、一端が各スイッチング素子１２ａ～１２ｅと接続され、他端が基準電位端(ＧＮＤ)と接続されている。これらの抵抗素子１３ａ等は、各発光素子１１ａ等に対する電流制限抵抗である。

制御回路１４は、各スイッチング素子１２ａ等と接続されており、これらのスイッチング素子１２ａ等の制御端に制御信号を与える。また、制御回路１４は、各抵抗素子１３ａ等と基準電位端との間の電流路に接続されており、各抵抗素子１３ａ等に流れる電流を検出し、その大きさが所定となるように電源回路１０を制御する。また、制御回路１４は、故障検出回路１５により各発光素子１１ａ等の故障が検出された場合には、所定のワーニング信号を図示しない上位装置（例えば、車両に備わった制御部）に出力するとともに、電源回路１０の駆動電圧の供給を停止させる等の制御を行う。この制御回路１０は、ＩＣと回路素子を組み合わせて構成されるハードウェアで実現されてもよいし、マイクロコンピュータとそれにより実行されるソフトウェアを用いて実現されてもよい。

故障検出回路１５は、電源回路１０と各発光素子１１ａ等との間に接続されており、各発光素子１５ａ等に故障が発生している場合にそれを検出する。ここでいう故障とは、ショート故障（短絡故障）またはオープン故障（開放故障）である。具体的には、発光素子１１ａ等のいずれかにショート故障あるいはオープン故障が発生した場合には、電源回路１０から流れる電流量が想定される量よりも増加または減少するので、故障検出回路１５は電流量を検出し、所定基準から増加または減少した場合に故障検出信号を制御回路１４へ出力する。

図３は、車両用前照灯システムの動作を説明するための概念図である。図中、セグメント番号１、２、３、４、５は、各ランプユニット１Ｌ、１Ｒの点消灯セグメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅにそれぞれ対応している。各ランプユニット１Ｌ、１Ｒの点消灯セグメント１ａ等は、図示のように左右対称に配置されており、それぞれ車両中央側ほどセグメント番号が大きい。図示のように、各ランプユニット１Ｌ、１Ｒにおいてセグメント番号４の点消灯セグメント１ｄが車両前方において中心ｃに照射される光に対応している。また、図中、模様を付しているブロックは点消灯セグメントが「点灯」していることを示し、模様を付していないブロックは点消灯セグメントが「消灯」していることを示している。また、時期Ｔ０～Ｔ６は、点消灯状態を時系列に表すためのものであり、Ｔ０から順にＴ６まで推移する。なお、時期Ｔ０～Ｔ６の相互間隔は必ずしも一定ではない。

例えば、時期Ｔ０において車両のイグニッションスイッチがオン（始動）になると、次の時期Ｔ１において、セグメント番号１～５の全ての点消灯セグメント１ａ～１ｅが点灯状態に制御される。次の時期Ｔ２においては、セグメント番号１の点消灯セグメント１ａが消灯状態に制御され、他の点消灯セグメントは点灯状態で維持される。次の時期Ｔ３においては、セグメント番号１に加えてセグメント番号２の点消灯セグメント１ｂが消灯状態に制御され、他の点消灯セグメントは点灯状態で維持される。次の時期Ｔ４においては、セグメント番号１、２に加えてセグメント番号３の点消灯セグメント１ｃが消灯状態に制御され、他の点消灯セグメントは点灯状態で維持される。次の時期Ｔ５においては、セグメント番号１、２、３に加えてセグメント番号４の点消灯セグメント１ｄが消灯状態に制御され、セグメント番号５の点消灯セグメント１ｅは点灯状態で維持される。次の時期Ｔ６においては、全てのセグメント番号に対応する点消灯セグメントが消灯状態に制御される。つまり、全体動作としては、まず全ての点消灯セグメントが点灯状態に制御された後、車両の外側に対応する点消灯セグメント（セグメント番号の小さいもの）から順次、個別に消灯状態に制御されて、最後に全ての点消灯セグメントが消灯状態に制御される。

図４は、図３に示す車両用灯具システムの動作をタイミングチャートで示した図である。図中、ＳＥＧ１～ＳＥＧ５の表記は、それぞれ上記したセグメント番号１～５に対応している。また、「ＩＧ」はイグニッション信号のオン／オフを示し、「Ｈ／Ｌ」はＨ／Ｌ信号の状態（点灯／消灯）を示し、「故障検出」は故障検出回路１５の状態（未実施／開始／確定）を示し、「ＷＮ」はワーニング信号の状態（点灯／消灯）を示している。

図示のように、イグニッション信号がオンとなり（時期Ｔ０：図３参照）、その後、Ｈ／Ｌ信号が点灯を示す状態となると、セグメント番号１～５に対応する点消灯セグメント１ａ～１ｅはすべて消灯から点灯に変化する。具体的には、制御回路１４に制御されて各スイッチング素子１２ａ～１２ｅが閉状態となり、各発光素子１１ａ～１１ｅに電流が流れ出し、各発光素子１１ａ～１１ｅが点灯する。本実施形態では、各発光素子１１ａ等が消灯状態から点灯状態へ遷移する期間が実質的に同じ長さ（例えば、各々０．７秒間）に設定されている。また、本実施形態では、各発光素子１１ａ等は、実質的に同じタイミングで消灯状態から点灯状態への遷移を開始し、実質的に同じタイミングで点灯状態に至る。

このとき、制御回路１４は、スイッチング素子１２ａ等を開状態から閉状態に制御するのに合わせて、故障検出回路１５から出力される故障検出信号に基づく故障検出を開始する。すなわち、各発光素子１１ａ等が消灯状態から点灯状態へ遷移する期間および点灯状態を維持する期間において、制御回路１４は、故障検出回路１５から出力される故障検出信号を取得してその検出結果に基づく故障検出を実行する。そして、各発光素子１１ａ～１１ｅのいずれかに故障が発生していた場合には故障検出信号が故障検出回路１５から出力されるので、制御回路１４は、それに基づいてワーニング信号を「点灯」に切り替える。換言すると、制御回路１４は、故障がある場合に対応したワーニング信号を生成する。制御回路１４からワーニング信号を受け取った上位装置ではワーニングランプが点灯する。

このように、各発光素子１１ａ～１１ｅを一斉にすべて点灯させ、それに合わせて故障の検出を一斉に実行するので、故障が発生している場合にはそれをいち早く運転者等に報知することができる。イグニッションスイッチがオンになってからワーニング信号が生成されてワーニングランプが点灯するまでに要する時間は、故障の発生した発光素子の位置によらず一定であり、かつ短い時間で済む利点がある。また、始めに各発光素子１１ａ～１１ｅをすべて点灯させることで、電源回路１０などに最も負荷のかかる状態での故障検出を最初に行い、故障をいち早く発見できる。

各発光素子１１ａ～１１ｅが点灯した後は、制御回路１４によりスイッチング素子１２ａ～１２ｅが時間差で順次、開状態に制御されることで、各発光素子１１ａ～１１ｅが時間差で消灯する。それにより、上記した図３に示したように各点消灯セグメント１ａ～１ｅが所定の順番で順次消灯する。

以上のような実施形態によれば、発光素子（光源）の故障をより早く検出することができる。

なお、本開示は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本開示の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、ランプユニットの回路構成は図２に例示したものに限定されず、種々に変更して実施することができる。また、各ランプユニット１Ｌ、１Ｒに含まれる点消灯セグメントの数も上記した実施形態のものに限定されない。さらに、各ランプユニット１Ｌ、１Ｒにおける各点消灯セグメントの配置も上記実施形態で例示した一方向に沿った配列に限定されない。

また、各ランプユニット１Ｌ、１Ｒの用途もハイビーム形成用に限定されず、例えば方向指示ランプなど、他の種類の車両用灯具であってもよい。また、光源の一例として発光素子（ＬＥＤ）を示したが光源はこれに限定されず、例えばレーザ素子などであってもよい。

また、車両の始動を検出するためにイグニッション信号を用いていたが、他の信号を用いてもよい。例えば、いわゆる電気自動車など内燃機関を備えない車両の場合にはイグニッション信号に代えて、車両の始動を示す内部信号を用いることができる。

また、イグニッション信号がオンとなった後、全ての点消灯セグメントを全点灯してから順次時間差で消灯する動作を複数回繰り返してもよい。例えば、図５に示すように、時期Ｔ０～Ｔ５にかけての動作（図３参照）と同じ動作を時期Ｔ６～Ｔ１１にかけて行ってその都度、故障検出を行ってもよい。さらに、３回目以降も同様の動作を実施してもよい。複数回の動作を実行することで故障検出をより確実に行うことができる。

また、イグニッション信号がオンとなった後、全ての点消灯セグメントを全点灯してから順次時間差で消灯する際に、各点消灯セグメントをすぐに消灯とするのではなく、途中に、光度（明るさ）を下げて中間調状態とした期間を設けて段階的に消灯してもよい。例えば、図６に示すように、時期Ｔ０～Ｔ５にかけての動作（図３参照）と同様に点消灯セグメントを点灯させた後、一定期間、光度を半分（５０％）に下げた点灯状態を維持するようにしてもよい。詳細には、例えばセグメント番号１の点消灯セグメントでは、時期Ｔ１に点灯状態となった後、時期Ｔ２～Ｔ７にかけて光度を半分にした中間調状態の期間を設け、その後の時期Ｔ８で消灯状態となるように制御されている。他のセグメント番号の点消灯セグメントも同様であり、光度を半分にした中間調状態の期間と、消灯状態となる時期とがそれぞれ時間差で到来するように制御されている。

このように、光度を半分にした点灯期間を挟んで複数段階で消灯させることで、光度を複数段階に制御するための回路における故障も検出し得る。例えば、上記した図２に例示した回路では、各スイッチング素子１２ａ～１２ｅのそれぞれにおいて入出力端の間（電流経路）に流れる電流量を制御することで各発光素子１１ａ～１１ｅに流れる電流を増減し、放射される光の光度を複数段階に制御し得る。このとき、各スイッチング素子１２ａ等自体の故障、あるいは制御回路１４の故障などがあると、電流量が所定の光度に対応したものとならないので、それを故障検出回路１５によって検出することができる。

１０：電源回路、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ：発光素子、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ：スイッチング素子、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ：抵抗素子、１４：制御回路、１５：故障検出回路

Claims (5)

1. 複数の光源と、
   前記複数の光源に駆動電圧を供給する電源と、
   前記複数の光源の各々を個別に点灯状態と消灯状態を制御する制御装置と、
   前記制御装置と接続されており前記複数の光源の故障を検出する故障検出回路と、
   を含み、
   前記制御装置は、車両の始動に対応して前記車両から得られる信号に基づいて前記複数の光源の全てを消灯状態から点灯状態へ制御した後に当該複数の光源を順次個別に消灯状態へ制御するとともに、その際、少なくとも前記複数の光源の各々が前記消灯状態から前記点灯状態へ遷移する期間において前記故障検出回路による前記故障の検出結果を取得して当該故障がある場合にワーニング信号を生成する、
   車両用灯具システム。
2. 前記制御装置は、前記車両の始動に対応して前記車両から得られる信号に基づいて前記複数の光源の全てを消灯状態から点灯状態へ制御した後に当該複数の光源を順次個別に消灯状態へ制御することを複数回繰り返して実行し、当該複数回の実行の都度、少なくとも前記複数の光源の全てが前記消灯状態から前記点灯状態へ遷移する期間において前記故障検出回路による前記故障の検出結果を取得して当該故障がある場合にワーニング信号を生成する、
   請求項１に記載の車両用灯具システム。
3. 前記制御装置は、前記車両の始動に対応して前記車両から得られる信号に基づいて前記複数の光源の全てを消灯状態から点灯状態へ制御した後に当該複数の光源を順次個別に消灯状態へ制御する際に、前記複数の光源の各々について前記点灯状態から前記消灯状態へ移行する間に当該点灯状態と消灯状態の間の特定の明るさである中間調状態を維持する期間が存在するように制御する、
   請求項１又は２に記載の車両用灯具システム。
4. 前記複数の光源の各々が前記消灯状態から前記点灯状態へ遷移する期間を実質的に同じ長さとする、
   請求項１～３の何れか１項に記載の車両用灯具システム。
5. 前記複数の光源は、並列接続されており、
   前記制御装置は、前記複数の光源の各々に接続された複数のスイッチング素子を有する、
   請求項１～４の何れか１項に記載の車両用灯具システム。
   

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