(57)【要約】      （修正有）【課題】電圧変動時の過電流を抑え、通常時にはＰＷＭ制御による調光を行うこと。【解決手段】車両用灯体の点灯制御を行うための装置であって、電源電圧を昇圧して駆動電圧を生成する昇圧回路部２０と、電源電圧が比較電圧よりも大きい場合に第１信号を出力し、比較電圧以下である場合に第２信号を出力する電圧比較部と、第１信号が出力されている場合には所定デューティ比の調光ＰＷＭ信号を出力し、第２信号が出力されている場合にはオン期間を実質的に１００％とした調光ＰＷＭ信号を出力する調光ＰＷＭ信号出力部と、調光ＰＷＭ信号に基づいて駆動電圧をＰＷＭ制御して車両用灯体へ供給する調光回路部３０と、第１信号が出力されている場合には車両用灯体に流れる電流がほぼ一定値となり、第２信号が出力されている場合には電流の大きさが一定値よりも小さくなるように昇圧回路部による駆動電圧の生成を制御する駆動電圧制御部を備える。【選択図】図１
2017085676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の発光素子を含んで構成される車両用灯体の点灯制御を行うための装置であって、
直流の電源電圧を昇圧して駆動電圧を生成する昇圧回路部と、
前記電源電圧が所定の基準値よりも大きい場合に第１信号を出力し、前記電源電圧が前記基準値以下である場合に前記第１信号とは異なる第２信号を出力する電圧比較部と、
前記電圧比較部から前記第１信号が出力されている場合には所定デューティ比の調光ＰＷＭ信号を出力し、前記電圧比較部から前記第２信号が出力されている場合にはオン期間を実質的に１００％とした前記調光ＰＷＭ信号を出力する調光ＰＷＭ信号出力部と、
前記調光ＰＷＭ信号出力部から出力される前記調光ＰＷＭ信号に基づいて前記駆動電圧をＰＷＭ制御して前記車両用灯体へ供給する調光回路部と、
前記電圧比較部から前記第１信号が出力されている場合には前記車両用灯体に流れる電流がほぼ一定値となり、前記電圧比較部から前記第２信号が出力されている場合には前記車両用灯体に流れる電流の大きさが前記一定値よりも小さくなるように前記昇圧回路部による前記駆動電圧の生成を制御する駆動電圧制御部と、
を含む、点灯制御装置。
【請求項２】
前記調光回路部は、前記昇圧回路部と前記車両用灯体の間の電流路に設けられたトランジスタを有し、当該トランジスタの制御端子に前記調光ＰＷＭ信号が入力される、
請求項１に記載の点灯制御装置。
【請求項３】
前記昇圧回路部がチョッパ方式の昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータである、
請求項１又は２に記載の点灯制御装置。
【請求項４】
前記発光素子がＬＥＤである、
請求項１〜３の何れか１項に記載の点灯制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の点灯制御装置と当該点灯制御装置によって制御される車両用灯体を含む車両用灯体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯体（例えばヘッドランプ等）の点灯制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドランプ等の車両用灯体として、ＬＥＤ等の発光素子を用いて構成されたものがある。このような車両用灯体を駆動するためには直流の電圧が必要となるので、車両に搭載されているバッテリーを電源として得られる電圧をＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧もしくは降圧することにより、必要な大きさの電圧が生成される。このＤＣ−ＤＣコンバータには、電圧もしくは電流を一定にするためのフィードバック制御が必要となる。フィードバック制御はアナログ回路を用いて実現される場合もあるが、車両用途においては複数の車両用灯体が制御対象となるため、マイコンによるＰＷＭ制御を用いて電圧もしくは電流を一定にする制御が行われる場合が多い（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、車両用灯体においては、点消灯の制御だけではなく、車両周辺の状況に応じて点灯時の照度を増減する制御も望まれる。このような照度の制御には、車両用灯体に供給する電流の大きさをＤＣ−ＤＣコンバータにて増減させる方法や、電流の大きさを一定にしておいてＰＷＭ制御を行うことで実効的な電流の大きさを増減させる方法などがある。
【０００４】
ところで、車両のバッテリーから供給される電圧は、車両のエンジン始動時、エンジン停止時、あるいは他の車載機器の起動時などにおいて急激に変動することがある。このような電圧変動において、特に電圧が急激に下降すると、一定電流のＰＷＭ制御を行っていた場合には過電流を車両用灯体へ出力してしまう現象が起こる場合がある。
【０００５】
図５は、電圧下降時の過電流について説明するための波形図である。図示のように、バッテリー電圧が一時的に低下すると車両用灯体へ供給する出力電流が上がる。このとき、ＰＷＭ制御によって調光を行っていたとすると、ＰＷＭ信号がオフ期間からオン期間へ変化することでさらに大きな過電流が生じる。その後、バッテリー電圧が復帰したときには出力電流が下がる。このとき、ＰＷＭ制御によって調光を行っていることから、ＰＷＭ信号がオン期間からオフ期間へ変化することでさらに出力電流が下がる。上記のような過電流を防ぐには、ＰＷＭ制御による調光をやめる必要があるが、その場合には照度の制御が難しくなるという不都合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３０２３８６号公報
【特許文献２】特開２００４−３２７１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明に係る具体的態様は、電源電圧の変動による過電流を抑え、かつ通常時にはＰＷＭ制御による調光を行うことが可能な技術を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る一態様の点灯制御装置は、（ａ）１つ以上の発光素子を含んで構成される車両用灯体の点灯制御を行うための装置であって、（ｂ）直流の電源電圧を昇圧して駆動電圧を生成する昇圧回路部と、（ｃ）前記電源電圧が所定の基準値よりも大きい場合に第１信号を出力し、前記電源電圧が前記基準値以下である場合に前記第１信号とは異なる第２信号を出力する電圧比較部と、（ｄ）前記電圧比較部から前記第１信号が出力されている場合には所定デューティ比の調光ＰＷＭ信号を出力し、前記電圧比較部から前記第２信号が出力されている場合にはオン期間を実質的に１００％とした前記調光ＰＷＭ信号を出力する調光ＰＷＭ信号出力部と、（ｅ）前記調光ＰＷＭ信号出力部から出力される前記調光ＰＷＭ信号に基づいて前記駆動電圧をＰＷＭ制御して前記車両用灯体へ供給する調光回路部と、（ｆ）前記電圧比較部から前記第１信号が出力されている場合には前記車両用灯体に流れる電流がほぼ一定値となり、前記電圧比較部から前記第２信号が出力されている場合には前記車両用灯体に流れる電流の大きさが前記一定値よりも小さくなるように前記昇圧回路部による前記駆動電圧の生成を制御する駆動電圧制御部と、を含む、点灯制御装置である。
【０００９】
上記構成によれば、電源電圧の変動による過電流を抑え、かつ通常時にはＰＷＭ制御による調光を行うことが可能となる。
【００１０】
上記の点灯制御装置において、例えば前記調光回路部は、前記昇圧回路部と前記車両用灯体の間の電流路に設けられたトランジスタを有し、当該トランジスタの制御端子に前記調光ＰＷＭ信号が入力される、ことが好ましい。また、前記昇圧回路部がチョッパ方式の昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータである、ことも好ましい。また、前記発光素子がＬＥＤであることも好ましい。
【００１１】
本発明に係る一態様の車両用灯体システムは、上記した何れかの点灯制御装置と当該点灯制御装置によって制御される車両用灯体を含む車両用灯体システムである。
【００１２】
上記構成によれば、電源電圧の変動による過電流を抑え、かつ通常時にはＰＷＭ制御による調光を行うことが可能な車両用灯体システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、一実施形態の車両用灯体の点灯制御装置の構成を示す回路図である。
【図２】図２は、電源電圧低下時における一例の波形図である。
【図３】図３は、点灯制御装置のマイコンにおける内部構成の一例について詳細に説明するためのブロック図である。
【図４】図４は、比較電圧の設定方法を説明するための図である。
【図５】図５は、電圧下降時の過電流について説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、一実施形態の車両用灯体の点灯制御装置の構成を示す回路図である。図示の点灯制御装置は、端子４０、４１を介して車両のバッテリーから直流の電源電圧の供給を受けて、車両用灯体としてのＬＥＤユニット１００の点灯状態を制御するものであり、マイコン１０、抵抗素子１１、１２、昇圧回路部２０、調光回路部３０を含んで構成されている。ＬＥＤユニット１００は、例えば複数のＬＥＤを備えており、車両の前照灯ユニットとして用いられる。点灯制御装置とＬＥＤユニット１００を含んで車両用灯体システムが構成される。
【００１６】
マイコン１０は、コンパレータを内蔵したマイクロコンピュータであり、昇圧回路部２０と調光回路部３０の動作を制御する。このマイコン１０は、３つの入力ポート１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、２つの出力ポート１０ｄ、１０ｅを有する。各入力ポート、出力ポートの機能については後述する。
【００１７】
抵抗素子１１、１２は、電圧検出回路部を構成するものであり、相互の一方端同士を接続することによって直接接続されている。そして、抵抗素子１１の他方端は高電位側である端子４０に接続され、抵抗素子１２の他方端は基準電位（ＧＮＤ）側である端子４１に接続されている。抵抗素子１１は、端子４０、４１を介して供給される電源電圧（一例として＋１２Ｖ）の分圧に用いられ、抵抗素子１２は、マイコン１０における電源電圧の検出に用いられるものである。
【００１８】
昇圧回路部２０は、電源電圧を昇圧するための回路部であり、コイル素子（インダクタ素子）２１、電界効果型トランジスタ２２、ダイオード２３、コンデンサ素子（キャパシタ素子）２４、抵抗素子２５、電流検出アンプ２６を含んで構成されている。これらのうち、コイル素子２１、電界効果型トランジスタ２２、ダイオード２３、コンデンサ素子２４によってチョッパ方式の昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータ（昇圧チョッパ回路）が構成されている。
【００１９】
コイル素子２１、ダイオード２３、抵抗素子２５はこの順で直列に接続されており、コイル素子２１の一端側が端子４０に接続され、抵抗素子２５の一端側が調光回路部３０の電界効果型トランジスタ３１と接続されている。
【００２０】
電界効果型トランジスタ２２は、ゲート端子がマイコン１０の出力ポート１０ｄに接続され、ドレイン端子がコイル素子２１とダイオード２３との節点に接続され、ソース端子が端子４１に接続されている。
【００２１】
コンデンサ素子２４は、一端側がダイオード２３と抵抗素子２５との節点に接続され、他端側が端子４１に接続されている。
【００２２】
抵抗素子２５は、一端側がダイオード２３と接続され、他端側が調光回路部３０の電界効果型トランジスタ３１と接続されている。この抵抗素子２５は、昇圧回路部２０から調光回路部３０へ供給される電流の大きさを検出するためのものである。
【００２３】
電流検出アンプ２６は、抵抗素子２５の両端と接続されており、この抵抗素子２５の両端電圧を増幅する。この電流検出アンプ２６の出力端はマイコン１０の入力ポート１０ｃと接続されている。電流検出アンプ２６の出力電圧は、調光回路部３０へ供給される電流の大きさを反映するものとなる。
【００２４】
調光回路部３０は、ＬＥＤユニット１００の調光制御を行うためのものであり、電界効果型トランジスタ３１を含んで構成されている。
【００２５】
電界効果型トランジスタ３１は、ゲート端子がマイコン１０の出力ポート１０ｅと接続され、ドレイン端子が昇圧回路部２０の抵抗素子２５と接続され、ソース端子がＬＥＤユニット１００の一端側と接続されている。なお、ＬＥＤユニット１００の他端側は端子４１と接続されている。
【００２６】
本実施形態の点灯制御装置の構成は以上の通りであり、次にその動作について詳細に説明する。以下では、まず電源電圧が正常値である場合における動作について説明し、次いで電源電圧が低下した場合における動作について説明する。
【００２７】
（１）電源電圧が正常範囲の場合の動作
点灯制御装置は、電源電圧の大きさが所定の正常範囲内であるときにはマイコン１０の制御により、昇圧回路部２０によってＬＥＤユニット１００へ一定電流を供給するように駆動電圧を生成し、かつ調光回路部３０において電界効果型トランジスタ３１をＰＷＭ制御することによってＬＥＤユニット１００の調光（照度の制御）を行う。
【００２８】
また、昇圧回路部２０からＬＥＤユニット１００へ供給される電流の大きさは電流検出アンプ２６から入力ポート１０ｃを介してマイコン１０へフィードバックされており、マイコン１０はこの電流が一定となるように昇圧回路部２０を制御する。具体的には、マイコン１０は、出力ポート１０ｄから昇圧回路部２０の電界効果型トランジスタ２２のゲートへ出力する出力電流ＰＷＭ信号のデューティ比を適宜設定する。この出力電流ＰＷＭ信号のデューティ比に応じて電界効果型トランジスタ２２の導通期間と非導通期間が制御されることにより、昇圧回路部２０のコイル素子２１に蓄積されるエネルギーが増減し、それによって昇圧回路部２０から発生する電圧の大きさが制御される。昇圧回路部２０からＬＥＤユニット１００へ供給される電圧・電流はコンデンサ素子２４によって平滑される。
【００２９】
（２）電源電圧が低下した場合の動作
図２は、電源電圧低下時における一例の波形図である。点灯制御装置は、時刻ｔ１において電源電圧が低下して正常範囲から外れたときには、マイコン１０の制御により、昇圧回路部２０からＬＥＤユニット１００へ供給される電流（出力電流）の大きさを一定量下げ、かつ調光回路部３０におけるＰＷＭ制御に用いる調光ＰＷＭ信号のデューティ比をオンデューティ１００％（点灯１００％）に設定する。そして、時刻ｔ２において電源電圧が正常範囲に回復したときには、ＬＥＤユニット１００へ供給する電流の大きさを元の一定値に戻し、調光ＰＷＭ信号のデューティ比も所望する照度に合わせた値にする。
【００３０】
詳細には、マイコン１０は、内蔵するコンパレータにより、入力ポート１０ｂから入力される電圧を所定の比較電圧と比較する。ここで、入力ポート１０ｂから入力される電圧は、抵抗素子１１、１２によって分圧して得られた抵抗素子１２の一端電圧であり、電源電圧の大きさを反映するものである。
【００３１】
入力ポート１０ｂに入力される電圧が比較電圧以下の場合、すなわち電源電圧が正常範囲から外れている場合には、マイコン１０のコンパレータは、オン信号（ＦＬＴ信号）を出力する。このオン信号を受けて、マイコン１０は、出力ポート１０ｅから出力する調光ＰＷＭ信号をオンデューティ１００％に設定する。この調光ＰＷＭ信号が調光回路部３０の電界効果型トランジスタ３１のゲートへ与えられることにより、ＬＥＤユニット１００の点灯状態は点灯１００％、すなわち全期間において電流が供給され、点灯している状態となる。
【００３２】
また、このときにマイコン１０は、コンパレータからのオン信号を受けて、内蔵する出力電流制御用のＰＷＭユニットから出力ポート１０ｄを介して昇圧回路部２０へ出力する出力電流ＰＷＭ信号を、ＬＥＤユニット１００へ供給される電流の大きさが低下するように設定する。
【００３３】
その後、入力ポート１０ｂに入力される電圧が比較電圧よりも大きくなった場合、すなわち電源電圧が正常範囲に復帰した場合には、マイコン１０のコンパレータは、オフ信号（ＦＬＴ解除信号）を出力する。このオフ信号を受けて、マイコン１０は、出力ポート１０ｅから出力する調光ＰＷＭ信号を所望する照度に合わせたデューティ比に設定する。この調光ＰＷＭ信号が調光回路部３０の電界効果型トランジスタ３１のゲートへ与えられることにより、ＬＥＤユニット１００の点灯状態はデューティ比に応じた期間において電流が供給され、所望の照度で点灯している状態となる。
【００３４】
また、このときにマイコン１０は、コンパレータからのオフ信号を受けて、内蔵する出力電流制御用のＰＷＭユニットから出力ポート１０ｄを介して昇圧回路部２０へ出力する出力電流ＰＷＭ信号を、ＬＥＤユニット１００へ供給される電流の大きさが元の一定値となるように設定する。
【００３５】
図３は、点灯制御装置のマイコンにおける内部構成の一例について詳細に説明するためのブロック図である。図３に示すマイコン１０は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）５１、５８、比較電圧設定部５２、コンパレータ５３、出力電流値設定部５４、電圧低下時出力電流設定部５５、出力電流制御部５６、出力電流ＰＷＭユニット５７、点灯率設定部５９、調光ＰＷＭユニット６０を有する。なお、このようなマイコン１０は、市販の種々の製品を利用して実現することができる。例えば、マイクロチップ社のｄｓＰＩＣシリーズ（例えば、dsPIC33FJ09GS302、dsPIC33FJ64GS606、dsPIC33FJ64GS610）、テキサス・インスツルメンツ社のC2000シリーズ、ルネサスエレクトロニクス社のRLシリーズ、78K0シリーズ等である。
【００３６】
ＡＤＣ５１は、入力ポート１０ａから入力される電圧（抵抗素子１２の一端電圧）をデジタルデータに変換する。ＡＤＣ５８は、入力ポート１０ｃから入力される電圧（電流検出アンプ２６の出力電圧）をデジタルデータに変換する。
【００３７】
比較電圧設定部５２は、ＡＤＣ５１から出力されるデジタルデータの電圧に基づいて、コンパレータ５３へ与える比較電圧を設定する。この比較電圧は、電源電圧が一定値よりも低下したか否かを判定するためのもの（異常判定値）である。電源電圧は常に変動するため、この比較電圧はＡＤＣ５１の変換周期に対応した定周期（例えば４０μ秒）で計算しながら設定される。
【００３８】
図４は、比較電圧の設定方法を説明するための図である。種々の設定値によるが、例えば、電源電圧が１２（Ｖ）から９（Ｖ）に低下した場合、出力電流が１（Ａ）から１．３（Ａ）程度に上昇する。このときの電源電圧の変動幅は３（Ｖ）である。このような電源電圧の変動幅（変動値）と出力電流との関係は、ある範囲においてほぼ比例関係になる（図４参照）。このときの傾きは、出力電流、負荷（ＬＥＤユニット１００）、ＰＩ制御の応答速度（応答性）によって定まるものであり、図示した関係は一例である。
【００３９】
図４に示す例では、仮に出力電流が過電流であると判断する基準値を２（Ａ）とすれば、そのときに許容される電源電圧の変動幅は６（Ｖ）である。従って、比較電圧設定部５２は、図４に示すような電源電圧の変動幅と出力電流との関係をテーブルとして予め用意しておき、そのテーブルを用いて、コンパレータ５３へ与える比較電圧を設定する。例えば、ＡＤＣ５１から入力される電圧が１２（Ｖ）のときには、この１２（Ｖ）から電源電圧の変動幅として許容される値である６（Ｖ）を減算することで得られる６（Ｖ）という値を比較電圧として設定する。同様に、例えば、ＡＤＣ５１から入力される電圧が１１（Ｖ）のときには、この１１（Ｖ）から電源電圧の変動幅として許容される値である６（Ｖ）を減算することで得られる５（Ｖ）という値を比較電圧として設定する。本実施形態の比較電圧設定部５２は、このようにしてＡＤＣ５１の変換周期に対応した定周期（例えば４μ秒）ごとにＡＤＣ５１から出力される電圧に対応してテーブルを参照することにより比較電圧を設定する。
【００４０】
なお、本実施形態では抵抗素子１１、１２を用いて電源電圧を分圧しているので、ＡＤＣ５１から出力されるデジタルデータの電圧が電源電圧の値をそのまま示しているとは限らないが、その場合にはテーブルにおける電源電圧の変動幅と電流との関係を適宜調整すればよい。
【００４１】
コンパレータ５３は、比較電圧設定部５２によって設定される比較電圧と、入力ポート１０ｂから入力される電圧（以下「入力電圧」という。）を比較し、入力電圧が比較電圧以下になった場合には、オン信号であるＦＬＴ信号を出力する。コンパレータ５３の出力端は調光ＰＷＭユニット６０と接続されており、調光ＰＷＭユニット６０では、ＦＬＴ信号が入力された場合には自動的に調光ＰＷＭ信号がオンデューティ１００％に設定される。
【００４２】
出力電流値設定部５４は、電源電圧の大きさが正常範囲内である場合（通常時）においてＬＥＤユニット１００へ供給する電流を制御する際の目標とする出力電流値を設定して出力電流制御部５６へ出力する。
【００４３】
電圧低下時出力電流設定部５５は、電源電圧の大きさが正常範囲よりも低下した場合に、通常時よりも低下させた出力電流値を設定して出力電流制御部５６へ出力する。この通常時よりも低下させた出力電流値は、点灯率設定部５９において設定されている点灯率と、ＡＤＣ５１から出力されるデジタルデータの電圧の大きさに応じて設定される。
【００４４】
なお、電圧低下時出力電流設定部５５は、コンパレータ５３からオン信号が出力されると、これを割込信号として用いて、電源電圧の大きさが正常範囲よりも低下したと判断し、電圧低下時の出力電流の目標値を設定する。また、出力電流値設定部５４は、コンパレータ５３からオフ信号が出力されると、これをＦＬＴ解除信号として用いて、通常時の出力電流の目標値を設定する。
【００４５】
出力電流制御部５６は、出力電流値設定部５４または電圧低下時出力電流設定部５５によって設定される出力電流の目標値が得られるように、ＡＤＣ５８からフィードバックされるデジタルデータ（電流検出アンプ２６の出力電圧）に基づいてＰＩ（Proportional  Action；Integral  Action）制御を行う。具体的には、出力電流制御部５６は、出力電流ＰＷＭユニット５７において発生させる出力電流ＰＷＭ信号のデューティ比を設定する。
【００４６】
出力電流ＰＷＭユニット５７は、出力電流制御部５６によって設定されるデューティ比に基づいて出力電流ＰＷＭ信号を発生する。この出力電流ＰＷＭ信号は出力ポート１０ｄを介して電界効果型トランジスタ２２のゲートへ供給される。
【００４７】
点灯率設定部５９は、ＬＥＤユニット１００の調光のための点灯率に従って、調光ＰＷＭユニット６０において発生させる調光ＰＷＭ信号のデューティ比を設定する。このデューティ比は電圧低下時出力電流設定部５５にも出力される。
【００４８】
調光ＰＷＭユニット６０は、点灯率設定部５９によって設定されるデューティ比に基づいて調光ＰＷＭ信号を発生する。この調光ＰＷＭ信号は出力ポート１０ｅを介して調光回路部３０の電界効果型トランジスタ３１のゲートへ供給される。
【００４９】
以上のような実施形態によれば、電源電圧の変動による過電流を抑え、かつ通常時にはＰＷＭ制御による調光を行うことが可能となる。
【００５０】
なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明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、上記した実施形態ではコンパレータを内蔵するマイコンを用いて点灯制御装置を構成した場合を例示していたが、コンパレータがマイコンの外部に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０：マイコン
１１、１２、２５：抵抗素子
２０：昇圧回路部
２１：コイル素子
２２、３１：電界効果型トランジスタ
２３：ダイオード
２４：コンデンサ素子
２６：電流検出アンプ
３０：調光回路部
４０、４１：端子
１００：ＬＥＤユニット
【図１】
2017085676.tif 000003
【図２】
2017085676.tif 000004
【図３】
2017085676.tif 000005
【図４】
2017085676.tif 000006
【図５】
2017085676.tif 000007