(57)【要約】【課題】一時的に使用電力が増加するランプ機能を使用したときでも、車載バッテリに与える負荷を軽減する車両用灯具を提供する。【解決手段】制御装置４０は、灯室外にある車載バッテリ５０と灯室内にあるキャパシタから電力を受け取り、光源１４の点消灯を制御する。制御装置４０は、車両用灯具の作動状態に応じて、車載バッテリ５０とキャパシタのいずれから光源１４に電力を供給させるかを選択可能に構成される。制御装置４０は、光源１４を点滅させるとき、または光源１４の照度を一時的に増大させるとき、車載バッテリ５０とキャパシタの両方から光源１４に電力を供給させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
灯室内に配置される光源と、
灯室外にある車載バッテリと灯室内にあるキャパシタから電力を受け取り、前記光源の点消灯を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、車両用灯具の使用電力が一時的に増大する場合、前記車載バッテリと前記キャパシタの両方から前記光源に電力を供給させることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記制御装置は、前記光源を点滅させるとき、前記車載バッテリと前記キャパシタの両方から前記光源に電力を供給させることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記制御装置は、前記光源の照度を一時的に増大させるとき、前記車載バッテリと前記キャパシタの両方から前記光源に電力を供給させることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記光源の前方でシェードを移動させて配光パターンを変化させるシェード駆動モータをさらに備え、
前記制御装置は、前記キャパシタから前記シェード駆動モータに電力を供給させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載される電装部品の増加に伴い、自動車用の蓄電池として、エネルギー密度が高く充放電性能に優れたリチウムイオンキャパシタが注目されつつある。また、高性能のキャパシタと従来の鉛蓄電池とを組み合わせることで、車両用電源装置としての性能を改善することも試みられている。例えば、特許文献１には、バッテリと電源用のキャパシタ装置とを併用する車両用電源装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両用灯具は、単に点灯され続けるだけでなく、点消灯を繰り返したり光量を増大させるなど、一時的に使用電力が増加するような使われ方をすることがある。一般に、車載バッテリとして使われる鉛蓄電池等は、出力の一時的な増加が頻繁に生じると負荷がかかり、バッテリの容量や寿命等の性能が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
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、一時的に使用電力が増加するランプ機能を使用したときでも、車載バッテリに与える負荷を軽減する車両用灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用灯具は、灯室内に配置される光源と、灯室外にある車載バッテリと灯室内にあるキャパシタから電力を受け取り、前記光源の点消灯を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、車両用灯具の使用電力が一時的に増大する場合、車載バッテリとキャパシタの両方から光源に電力を供給させる。
【０００７】
一般に、鉛蓄電池等のバッテリに比べて、キャパシタは電流の放出頻度が高くても、容量や寿命などの性能の劣化が少ないという特性を有している。そこで、一時的に使用電力が増大するような場合に、その増加分をキャパシタに負担させることで、車載バッテリに与える負荷を軽減することができる。
【０００８】
制御装置は、光源を点滅させるとき、または光源の照度を一時的に増大させるとき、車載バッテリとキャパシタの両方から光源に電力を供給してもよい。光源を点滅させるときには、例えばパッシングやハザードランプの点灯時が含まれる。光源の照度を一時的に増大させるときには、例えばモーターウェイモードにおける照度の増加時が含まれる。
【０００９】
光源の前方でシェードを移動させて配光パターンを変化させるシェード駆動モータをさらに備え、制御装置は、キャパシタからシェード駆動モータに電力を供給させてもよい。これによると、配光パターン変化時のシェード駆動モータの駆動により車載バッテリに負荷がかかることがなくなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車両用灯具の使用電力が一時的に増大する場合、車載バッテリとキャパシタの両方から光源に電力を供給させることで、車載バッテリに与える負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用灯具の内部構造を説明する概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る別の車両用灯具の内部構造を説明する概略断面図である。
【図３】車両用灯具ユニット内の各構成要素間、および車両側に搭載される機器との間の接続を示す模式的な回路図である。
【図４】車両用灯具がハイビームとして使用されている場合の電力供給の切替を説明する表である。
【図５】モーターウェイモードを有する車両に設置されたロービームとして使用される車両用灯具における電力供給の切替を説明する表である。
【図６】モーターウェイモードを有する車両において、図２のシェード付きの車両用灯具を使用するときの電力供給の切替を説明する表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用灯具１００の内部構造を説明する概略断面図である。図１は、灯具の光軸Ｘを含む鉛直平面によって切断された断面を示している。車両用灯具１００は、車両の車幅方向の左右に一灯ずつ配置されるハイビーム用灯具またはロービーム用灯具である。
【００１３】
車両用灯具１００は、車両前方および後方に開口部を有するランプボディ１２と、このランプボディ１２の前方開口部を覆う透明のアウターカバー１８と、ランプボディ１２の後方開口部を覆うキャップ１３とで形成される灯室２２を有する。灯室２２には、光を車両前方方向に照射する灯具ユニット１０が収納されている。
【００１４】
灯室２２の内壁面、例えば灯具ユニット１０の下方位置には、灯具ユニット１０の点消灯制御を実行する制御装置４０が配置されている。
【００１５】
灯具ユニット１０は、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および投影レンズ２０で構成される。光源１４は、例えば、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。本実施形態では、光源１４をハロゲンランプで構成する例を示す。リフレクタ１６は光源１４から放射される光を反射する。光源１４からの光およびリフレクタ１６で反射した光は、投影レンズ２０へと導かれる。
【００１６】
投影レンズ２０は、車両前後方向に延びる光軸Ｘ上に配置され、光源１４は投影レンズ２０の後方焦点面よりも後方側に配置される。投影レンズ２０は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の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ユニット前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。
【００１７】
平板状のキャパシタ４６ａは、灯具ユニット１０の下部とランプボディ１２の底面との間の隙間に配置される。同じく平板状のキャパシタ４６ｂは、灯具ユニット１０の後部とキャップ１３との間の隙間に配置される。
【００１８】
キャパシタ４６ａ、４６ｂ（以下、合わせて「キャパシタ４６」と呼ぶ）は、例えばリチウムイオンキャパシタである。リチウムイオンキャパシタは、エネルギー密度および出力密度が高く高容量のキャパシタとして知られており、光源１４等への電力の供給用途に適している。個々のリチウムイオンキャパシタは、セパレータを介して積層された正極および負極をパッケージ材で封止して、平板状またはフィルム状になるように成形されている。このようなリチウムイオンキャパシタの構造自体は周知なので、本明細書では詳細な説明を省略する。なお、略平板状またはフィルム状に成形することができれば、リチウムイオンキャパシタ以外のキャパシタを使用してもよい。
【００１９】
このように、灯具に電力を供給するキャパシタと、キャパシタを制御する制御装置とを車両用灯具ユニットの灯室内に設けることで、車両用灯具ユニットと車体間の配線が簡素になり、車体への取り付けが容易になる。
【００２０】
キャパシタ４６は、一例として、図１に示すような略平板状またはフィルム状に加工された薄型であることが好ましい。略平板状に成形されたキャパシタを採用することで、キャパシタを積層したり折り曲げたりして、灯室内の限られた空間に多数のキャパシタを搭載して蓄電容量を高めることができる。しかしながら、灯室内の空間に配置することができれば、キャパシタは任意の形状であってよい。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態に係る別の車両用灯具２００の内部構造を説明する概略断面図である。車両用灯具２００は、以下で説明するものを除き、図１で説明した車両用灯具１００と同様の構成を備える。
【００２２】
図２の構成では、灯具ユニット１０は、回転シェード３６ｂを含むシェード機構３６をさらに備える。光源１４からの光およびリフレクタ１６で反射した光は、その一部が回転シェード３６ｂを経て投影レンズ２０へと導かれる。シェード機構３６の回転制御は制御装置４０により実行される。
【００２３】
回転シェード３６ｂは、回転軸３６ａを中心にシェード回転モータ（図示せず）により回転される円筒形状の部材であり、円筒の外周面上に板状のシェードプレート（図示せず）を複数保持している。回転シェード３６ｂは、その回転角度に応じて投影レンズ２０の後方焦点を含む後方焦点面の位置にシェードプレートのいずれか一つを移動させることができる。そして、回転シェード３６ｂの回転角度に対応して光軸Ｘ上に位置するシェードプレートの稜線部の形状に従う配光パターンが形成される。形成される配光パターンは、例えばロービーム用配光パターン、ハイビーム用配光パターン、モーターウェイモード（後述する）用配光パターンなどである。
【００２４】
図３は、車両用灯具１００、２００の各構成要素間および車両側に搭載される機器との間の接続を示す模式的な回路図である。図中、シェード駆動モータ３６ｃは、車両用灯具２００のみに含まれる。
【００２５】
鉛蓄電池等の車載バッテリ５０は、制御装置４０内のスイッチ４２と接続される。スイッチ４２は、キャパシタ４６、光源１４、シェード駆動モータ３６ｃとも接続される。
【００２６】
車体と車両用灯具１００との間には、ＣＡＮ（Car Area Network）６０と切替制御部４４との間でデータを送受信するための通信経路が設けられている。切替制御部４４は、例えばウインカーレバーの位置情報、ハザードランプスイッチのオンオフ情報、モーターウェイモード切替スイッチのオンオフ情報、車速センサ、車載バッテリ５０の蓄電量などの情報をＣＡＮ６０から取得する。また、切替制御部４４は、キャパシタ４６の蓄電量の情報も取得する。切替制御部４４は、これらの情報に基づきスイッチ４２を操作するように構成される。
【００２７】
スイッチ４２は、切替制御部４４からの指令に応じて、車載バッテリ５０またはキャパシタ４６のいずれかと、光源１４またはシェード駆動モータ３６ｃとを接続できるように構成されている。したがって、スイッチ４２を切り替えることで、切替制御部４４は、車載バッテリ５０から光源１４への給電、キャパシタ４６から光源１４への給電、キャパシタ４６からシェード駆動モータ３６ｃへの給電、車載バッテリ５０によるキャパシタ４６の充電のうち一つまたは複数を選択することができる。
【００２８】
切替制御部４４は、車両用灯具の作動状態に応じて、車載バッテリ５０とキャパシタ４６のいずれから、光源１４およびシェード駆動モータ３６ｃに電力を供給するかを決定する。より具体的には、車両用灯具の光源１４がパッシングやハザードを出すときのように点滅されるとき、または車両用灯具の使用電力が一時的に増大するときには、キャパシタ４６から光源１４またはシェード駆動モータ３６ｃに電力が供給されるようにスイッチ４２を切り替える。
【００２９】
以下、車両用灯具の作動状態に応じた切替制御部４４による電力供給の切替の実施例について説明する。
【００３０】
図４は、車両用灯具１００がハイビーム用ランプである場合の電力供給の切替を説明する表１１０を示す。通常のハイビーム時、すなわち光源１４を点灯し続ける場合、切替制御部４４は、車載バッテリ５０から光源１４に電力が供給されるようにスイッチ４２を切り替える。パッシング時またはハザード時、すなわち光源１４を点滅させる場合、切替制御部４４は、車載バッテリ５０およびキャパシタ４６の両方から光源１４に電力が供給されるようにスイッチ４２を切り替える。キャパシタの蓄電量が所定値以下となりキャパシタの充電が必要と切替制御部４４が判断した場合、車載バッテリ５０からキャパシタ４６に充電されるようにスイッチ４２を切り替える。
【００３１】
図５は、モーターウェイモードを有する車両に搭載された、ロービーム用ランプとして使用される車両用灯具１００における電力供給の切替を説明する表１２０を示す。ここで、「モーターウェイモード」とは、高速道路の走行時に灯具の照度を高めるモードであり、ユーザによる切替スイッチの操作に応じて、または車速が所定値を超えた場合に自動的に選択される。
【００３２】
通常のロービーム時、すなわち光源１４を点灯し続ける場合、切替制御部４４は、車載バッテリ５０から光源１４に電力が供給されるようにスイッチ４２を切り替える。モーターウェイモード時、すなわち光源の照度を増大させる場合、切替制御部４４は、車載バッテリ５０およびキャパシタ４６の両方から光源１４に電力が供給されるようにスイッチ４２を切り替える。キャパシタ４６の充電が必要と切替制御部４４が判断した場合、車載バッテリ５０からキャパシタ４６に充電されるようにスイッチ４２を切り替える。
【００３３】
図６は、モーターウェイモードを有する車両に搭載された、配光可変機能付きの車両用灯具２００における電力供給の切替を説明する表１３０を示す。この組み合わせでは、モーターウェイモードの選択時、光源１４の照度を高める代わりに、高速走行に適した配光パターンを実現するシェードが焦点位置に来るようにシェード駆動モータ３６ｃが作動する。
【００３４】
通常のロービーム時、すなわち光源１４を点灯し続ける場合、切替制御部４４は、車載バッテリ５０から光源１４に電力が供給されるようにスイッチ４２を切り替える。モーターウェイモード時には、切替制御部４４は、車載バッテリ５０から光源１４に電力が供給されるとともに、キャパシタ４６からシェード駆動モータ３６ｃに電力が供給されるように、スイッチ４２を切り替える。キャパシタ４６の充電が必要と切替制御部４４が判断した場合、車載バッテリ５０からキャパシタ４６に充電されるようにスイッチ４２を切り替える。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、光源が点滅されたり、一時的に光源の照度が増大したり、またはシェード駆動モータが駆動されるときのように、車両用灯具の使用電力が一時的に増加するときに、車載バッテリのみからではなくキャパシタからも光源またはモータに電力が供給されるようにした。一般に、鉛蓄電池等のバッテリに比べて、キャパシタは電流の放出頻度が高くても、容量や寿命などの性能の劣化が少ないという特性を有している。そこで、一時的に使用電力が増大するような場合に、その増加分をキャパシタに負担させることで、車載バッテリの性能劣化を抑制することができる。
【００３６】
本発明は、上述の各実施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等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。
【００３７】
実施の形態では、ハイビームまたはロービームとして用いられる車両用灯具について説明したが、ターンランプやブレーキランプなどの点滅動作のある他の車両用灯具についても本発明を適用することができる。
【００３８】
図１および図２に示したように、灯室内の空いた空間にキャパシタ４６を配置する代わりに、ランプボディやエクステンション自体を、所定の形状に折り曲げられた平板状キャパシタで形成するようにしてもよい。平板状のキャパシタを折り曲げて灯室を形成する構造材として代用することで、灯室内の空間体積が小さく十分な量のキャパシタを配置できない場合でも、キャパシタを増やして蓄電容量を増大させることができる。
【００３９】
車載バッテリから車両用灯具への給電が非接触方式で行われてもよい。例えば、車載バッテリ５０に接続された送電端子と、スイッチ４２に接続された受電端子とを、ランプボディ１２の車両後方側の壁面を挟んで対向して配置し、送電端子と受電端子の間で非接触伝送を行うようにしてもよい。非接触での電力供給は、例えば、送電端子と受電端子とをコイルで構成し、一方のコイルに電流を流したときに発生する磁束を介して隣接する他方のコイルに起電力を発生させる電磁誘導方式によって行ってもよい。または、電流を電磁波に変換し、アンテナを介して送受信する電波方式などの、既知のまたは将来開発される任意の技術を利用することができる。
【００４０】
実施の形態では、配光パターンを変化させるためにシェードを移動させるシェード駆動モータについて述べたが、任意の他のアクチュエータを用いてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１２  ランプボディ、  １４  光源、  １６  リフレクタ、  １８  アウターカバー、  ３６  シェード機構、  ３６ｃ  シェード駆動モータ、  ４０  制御装置、  ４２  スイッチ、  ４４  切替制御部、  ４６ａ、４６ｂ  キャパシタ、  ５０  車載バッテリ、  １００、２００  車両用灯具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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