本发明涉及一种车载照明组件，特别是但不局限用于机动车辆的前照灯。本发明进一步涉及一种车载照明系统、一种倾斜补偿致动单元、一种具有这种车载照明组件的机动车辆以及一种改变机动车辆前照灯的发光角度的方法。
背景技术：
如果机动车辆在底盘上有不对称的负载，例如，如果车辆的行李箱负载过重，那么车辆将偏离水平面。因为车辆前照灯被校准到给定的被认为是水平的负载，所以车辆的任何倾斜都将意味着来自车辆的光发射角度会偏斜，这可能导致迎面而来的驾驶者产生眩目，和/或道路表面的照明情况不准确。这在照明条件差的情况下尤其令人担忧，例如在夜间或雾的状况下。
目前的致动单元能够响应于不对称负载而改变前照灯的光发射角度。在这样的系统中，通过在车辆的底盘周围安装多个倾角传感器，优选地在车轮处或车轮附近，然后计算各传感器之间的垂直位移，以确定车辆的总俯仰角度。
这样的系统需要多个倾角传感器，这些传感器可能需要通向下方道路的光学通道和/或以其他方式暴露于下方的路面，例如，倾角传感器作为电位计安装在车辆的轴上。这对倾角传感器设置了各种限制；首先，传感器必须处于通信状态，通常是有线通信，控制器能够基于倾角传感器的输出来计算车辆的俯仰角度；并且由于暴露的需求不能将俯仰传感器封闭安装。
传感器围绕底盘的设计要求必须沿底盘提供多根电线。这种接线容易发生故障，特别是在长时间使用和/或恶劣的工作条件下，这可能导致致动器系统整体失效。此外，暴露的需求还意味着对于俯仰传感器需要屏蔽处理，以防止例如来自路面上的碎屑的意外损坏。
技术实现要素：
本发明提供一种改进车载照明组件的解决方案，改进的车载照明组件能补偿机动车辆的负载俯仰。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于补偿由于车辆上的负载而导致的光发射角度变化的车载照明组件，所述车载照明组件包括：至少一个照明元件；与所述一个或每个照明元件相关联的致动器，用于调节从其发射的光相对于车辆的车载照明组件的光发射角度；致动器壳体，所述致动器容纳在所述致动器壳体中；及用于控制致动器致动的控制器；间接的车辆俯仰测量传感器收容在致动器壳体中，所述车辆俯仰测量传感器从俯仰角度之外的一个或多个特征来间接测量车辆的俯仰角度，所述控制器响应于间接测量的俯仰角度来致动所述致动器。
因此，本发明的目的是提供一种自主程序和装置，以确定车辆的至少一个俯仰角度或角度并校正相对于参考值的波动。俯仰角度的确定是以完全自主的方式完成的，仅使用数据测量，例如来自加速度计的数据测量。该程序可以非常精确地确定车辆的俯仰角度。
通过提供一种车载照明组件，其中提供有致动器，该致动器具有能够间接测量车辆的俯仰角度的车辆俯仰测量传感器，而不是直接测量底盘与路面的位移，从而可以将传感器容纳在车辆内且不具有通往道路的光学通路的位置中。这样做可以显著降低车载照明组件的布线要求，布线可能是这样系统中最常见的故障原因。
优选地，所述车辆俯仰测量传感器是或者包括加速度计，所述加速度计是或至少部分地包括微机电系统(mems)装置。
优选地，所述致动器和车辆俯仰测量传感器可以共同位于所述致动器壳体中或所述致动器壳体处。
通过提供车辆俯仰测量传感器以与致动器共同定位，它们之间的布线要求可以被最小化。这大大增加了车载照明组件的可靠性。
在其中一个实施例中，所述致动器可以直接耦合到该照明元件或每个照明元件，通过致动该照明元件或每个照明元件来调节所述光发射角度。或者，该车载照明组件还包括还包括与所述照明元件或每个照明元件相关联的光引导元件，所述光引导元件联接至所述致动器，通过致动所述光引导元件来调节光发射角度。
有几种可以使得致动器调整光发射角度的方法。该致动器与照明元件的直接耦合可能是改变光发射方向的最简单方式，但是可能导致更易于发生故障的照明元件。另一方面，例如通过提供可致动的发射器或发射镜来间接改变光发射角度可能需要更多用于车载照明组件的部件，但是可以产生更可靠的结构。
所述车辆俯仰测量传感器可以是或包括间接的倾角传感器，从推断或计算出来的车辆的俯仰角度来计算车辆的特性。所述车辆俯仰测量传感器可以可选地包括加速度计和/或来自以下中的数据输入：燃料消耗传感器，加速踏板角度传感器，或制动力传感器。
这就意味着使用车辆俯仰测量传感器来确定俯仰角度的手段对于车载照明组件可能是至关重要的。特别地，可以提供加速度计以便光学密封并且设置在非常靠近车载照明组件的致动器和控制器的位置。如此产生了一个简单的手段，通过该手段可以间接精确估计俯仰角度。辅助数据可以与加速度计测量结合以提高数据的准确性；这种辅助数据可以象征车辆加速度，例如燃料消耗量、加速踏板角度或制动力，并且可以例如由机动车辆的电子控制单元导出。
优选地，所述控制器可以位于所述致动器壳体中或所述致动器壳体处，在这种情况下，所述控制器与所述致动器一体形成。
所述控制器在致动器处或与致动器相邻的位置有利地改善了系统响应于车辆俯仰角度变化的响应时间，这反过来可以减少迎面而来的驾驶员可能会经历车辆眩目这个严重问题的可能性。
所述车辆俯仰测量传感器物理连接至所述致动器。此外，所述车辆俯仰测量传感器完全封闭在所述致动器壳体内。
所述车辆俯仰测量传感器的位置对于本发明的有益效果是至关重要的。通过在致动器处或其附近提供传感器，传感可以远离车辆的车轮采集，该车辆的车轮处会显著增加传感器或电线损坏的风险。
所述致动器包括机电驱动单元，并且优选地，所述照明元件可以包括车辆前照灯。
可以提供多个照明元件，每个照明元件的光发射角度由所述致动器控制。
作为前照灯组件的一部分设置照明元件意味着可以调节来自车辆的光发射角度以适应车辆上的负载，从而确保在行驶中正确的道路部分被照亮。
优选地，所述致动器被布置为可沿着多于一个轴线调整所述光发射角度。
理想地，所述致动器设置成能够响应于任何笛卡尔轴线中的俯仰角度变化都会重新配置光发射角度，因为不对称负载可能导致任何方向上的歪斜。
该系统还可以包括车速测定传感器，所述控制器响应于所述车速测定传感器确定的车速来控制致动器的致动。
通过直接或间接测量车辆的速度，可以响应于驾驶条件的改变而自适应地改变车载照明系统发射出去的光。例如，当车辆以更快的速度行驶时，前照灯光束行进的距离可能需求更远。
所述控制器包括人造神经网络以确定车辆在移动时的俯仰角度。提供这样的人造神经网络可以在车辆的初始加速之后快速校准光发射角度。
本发明的第二方面，提供了一种用于补偿由于车辆上的负载而导致的光发射角度变化的车载照明组件，该车载照明组件包括：至少一个照明元件；与所述一个或每个照明元件相关联的致动器，用于调节从其发射的光相对于车辆的车载照明组件的光发射角度；致动器壳体，所述致动器容纳在所述致动器壳体中；车辆俯仰测量传感器，所述车辆俯仰测量传感器间接测量车辆的俯仰角度；及控制器，用于响应于车辆俯仰测量传感器确定的车辆俯仰角度来控制致动器的致动。
根据本发明的第三方面，提供一种车载照明系统，包括：主车载照明组件，所述主车载照明组件包括根据本发明优选的第一方面的车载照明组件；至少一个从属车载照明组件，所述一个或每个从属车载照明组件具有至少一个从属照明元件和与所述一个或每个从属照明元件相关联的从属致动器，用于相对于与从属车载照明系统相关联的车辆调整光发射角度；所述一个或每个从属车载照明组件与所述主车载照明组件可控地通信，所述一个或每个从属车载照明组件的光发射角度由所述主车载照明组件的控制器控制。
这种主从配置有利地消除了提供单独和独立控制的致动器的需要，仅需要一个车辆俯仰测量传感器来测量车辆底盘的俯仰角度，因此提供多个车载照明组件且每个照明组件都具有一个车辆俯仰测量传感器是浪费的。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于车载照明组件的俯仰补偿致动单元，所述俯仰补偿致动单元包括：与车辆的照明元件相关联的输出的致动器，用于调节从其发射的光相对于车辆的车载照明组件的光发射角度；间接的车辆俯仰测量传感器被布置为间接测量车辆的俯仰角度；控制器用于响应于由车辆俯仰测量传感器确定的车辆的俯仰角度来控制所述致动器的致动；及致动单元壳体，所述致动器、间接的车辆俯仰测量传感器和控制器均容纳在所述致动单元壳体内。
可以提供俯仰补偿致动单元，俯仰补偿致动单元可以单独安装到其被设计为控制的照明元件，或者甚至可以实际上改装成具有现有照明元件的车辆。
根据本发明的第五方面，提供了一种用于车载照明组件的俯仰补偿致动单元，所述俯仰补偿致动单元包括：与车辆的照明元件相关联的输出的致动器，用于调节从其发射的光相对于车辆的车载照明组件的光发射角度；车辆俯仰测量传感器被布置为间接测量车辆的俯仰角度；控制器用于响应于由车辆俯仰测量传感器确定的车辆的俯仰角度来控制所述致动器的致动；及致动单元壳体，所述致动器、车辆俯仰测量传感器和控制器均容纳在所述致动单元壳体内。
根据本发明提供的第六方面，提供了一种机动车辆包括：轮式底盘；以及根据本发明第一方面优选的至少一个车载照明组件，所述一个或每个车载照明组件的光发射角度根据所述机动车辆的轮式底盘的俯仰角度进行调节。
优选地，可以在所述车载照明组件或每个车载照明组件上仅设置一个车辆俯仰测量传感器。此外，所述轮式底盘的俯仰角度可以由所述机动车辆上的负载来确定。
有利的是，仅具有一个车辆俯仰测量传感器的机动车辆消除了通过证实多个不同的车辆俯仰测量传感器的测量来计算车辆俯仰角度的需要。这降低了车载照明组件的制造成本，同时还最小化了由于连接故障而导致故障的风险。
根据本发明的第七方面，提供了一种改变来自机动车辆前照灯的光发射角度的方法，所述方法包括以下步骤：a)基于所述机动车辆除了俯仰角度之外的另一个特征来间接测量所述机动车辆的俯仰角度；b)基于所述机动车辆的间接测量的俯仰角度来计算所述前照灯的最佳光发射角度；和c)使用致动器来调节机动车辆的前照灯，使得实际发光角度等于或基本等于最佳发光角度。
所述另一个特征可包括机动车辆的加速度，和/或所述另一个特征可包括燃料消耗，油门踏板角度，或机动车辆的制动力。
【附图说明】
本发明将参考附图仅以示例性地进行更具体描述，其中：
图1示出了根据现有技术的具有俯仰测定传感器的负载机动车辆的测试图；
图2示出了根据本发明的第三方面的用于与根据本发明的第一方面的车载照明组件一起使用的俯仰补偿致动单元的一个实施例的前透视图；
图3示出了图2的俯仰补偿致动单元的局部分解前透视图；
图4示出了图2的俯仰补偿致动单元的局部分解后透视图；和
图5示出了根据本发明的第一方面的车载照明组件的一个实施例的图示。
【具体实施方式】
请参阅图1，图中示出了本领域已知的机动车辆1。所述机动车辆1具有底盘2，底盘2具有多个用于旋转的车轮3。
在正常的负载条件下，假定轮式底盘2的水平轴线(在图1中用x表示)将保持与地面平行，垂直法线z平行于车辆的重力方向。
然而，如图1所示，在底盘2不对称负载的情况下，例如在机动车辆1的行李箱5放置大件重物4，可能会显著影响机动车辆1的俯仰角度。可以看出，机动车辆1的前端6向上倾斜，使得底盘2的轴线x相对于水平面成θ角倾斜。
当机动车辆1的前端6向上倾斜，其前照灯发出的光的方向也是向上倾斜的。这样，负载的机动车辆1通过其倾斜的前照灯可能使迎面而来的车辆的驾驶员眩目。
本申请提供一种能避免产生这个问题的车载照明组件。该车载照明组件包括诸如在图2至图4中整体地标记为10的俯仰补偿致动单元。
俯仰补偿致动单元10包括与机动车辆的照明元件相关联的致动器12和收容致动器12的致动器壳体14。此外，俯仰补偿致动单元10还设置有与致动器12相关联的车辆俯仰测量传感器16，车辆俯仰测量传感器16位于或邻近致动器12设置。并且如图所示，车辆俯仰测量传感器16优选地收容于致动器壳体14内。此外，俯仰补偿致动单元10还包括控制器18，控制器18也收容于致动器壳体14内。
致动器壳体14具有第一壳体20和第二壳体22的两部分壳体，这里的两部分壳体可相互配合。第一壳体20具有主致动器外壳24，主致动器外壳24成形为容纳致动器12。优选地，主致动器外壳24大体上为圆柱形，其一端具有开口26，致动器输出28可通过该开口26伸出；在其另一端具有底座外壳30，优选地，车辆俯仰测量传感器16和控制器18容纳在该底座外壳内。第二壳体20形成为底座盖32，底座盖32可与底座壳体30配合，从而完成致动器壳体14的封闭安装。
致动器12包括机动致动单元，如图4所示的机电驱动单元34，其基本上被容纳在主致动器外壳24内，其中可移动致动器输出28突出致动器壳体14。致动器输出28形成为具有位于末端的照明元件连接器36的可致动杆。这里，照明元件连接器36形成为通用的球形连接器，使得与其连接的照明元件可沿着多达六个轴线进行操作。
车辆俯仰测量传感器16和控制器18一起安装；控制器18包括安装在电路板40上的控制芯片38，电路板40在此形成为印刷电路板，并且车辆俯仰测量传感器16安装到电路板40上。车辆俯仰测量传感器16优选为加速度计，例如，压电加速度计和/或微机电系统(mems)设备，诸如是或者至少部分是mems设备的加速度计。
然而，可以理解的是，车辆俯仰测量传感器16和控制器18不一定需要位于同一地点；车辆俯仰测量传感器16和控制器18仅需要彼此通信，使得控制器18能够基于车辆俯仰测量传感器16的输出向致动器12传达命令。例如，控制器18可以设置成与致动器12成一体，然后致动器12与车辆俯仰测量传感器16进行有线或无线通信。
在使用过程中，俯仰补偿致动单元10安装到机动车辆以便连接到至少一个照明元件，如图5中的42所示。照明元件42可以是直接致动的，其中照明元件42的灯泡的光发射角度例如可以通过致动所述灯泡而改变。可替代地，可以提供诸如反射器的光引导元件，其可以被直接致动以改变灯泡的光发射角度，而不需要直接操纵灯泡。
俯仰补偿致动单元10主要响应于其安装在其中的机动车辆的给定负载而操作以平衡来自照明元件42的光发射角度。当机动车辆的俯仰角度由于其上的负载而改变时，车辆俯仰测量传感器16能够间接的确定俯仰角度。
控制器18可以包括人造神经网络，其被用来确定期望的致动器12的位置以获得其默认位置。然后，人造神经网络能够在机动车辆的初始运动之后的非常短的时间内获得机动车辆的俯仰角度和/或负载。
在本实施例中，车辆俯仰测量传感器16形成为加速度计。这具有能够间接测量机动车辆的俯仰而不需要从车辆俯仰测量传感器16到机动车辆下方道路的光学通道，或者不需要安装在机动车辆的底盘上的不同位置处的多个单独的传感器。
在车辆俯仰测量传感器16形成为加速度计的情况下，其能够测量补偿致动单元10的俯仰角度或方向性，并且因此能够间接地测量机动车辆的底盘的使用情况。该俯仰被传输到控制器18，然后控制器18计算出所需的补偿角度，使得由照明元件42发出的光线等同于未被装载的机动车辆的光线。这有效地限制了车载照明组件产生眩光的可能性，该车载照明组件包括产生会使迎面而来的驾驶员眩目失明的照明元件。
可以利用其它或另外的间接手段，通过该间接手段，可以根据俯仰角度以外的特征来确定机动车辆的俯仰角度。例如，车辆俯仰测量传感器16可以接收来自或包括燃料消耗监视器、加速踏板角度传感器、和/或制动力传感器数据输出，基于各自计算的燃料效率、油门踏板角度和/或制动力。这样的传感器可以用于间接车辆自身的俯仰角度，或者更优选地可以用作俯仰角的辅助标记，以提高由加速度计提供的测量的准确度。这种辅助传感器可能不一定直接联接到致动器12，在这种情况下，更优选地可以提供一种通信手段，诸如有线或无线连接，从燃料消耗传感器、加速踏板角度传感器、和/或制动力传感器传送到致动器12和/或控制器18。
此外，尽管加速度计能够在一个或多个给定方向上测量加速度，但是可以附加地或可选地设置速度计或速度传感器以便能够直接测量车辆的速度，和/或速度可以是通过加速度计推断来的。在这种直接或间接测量车辆速度的情况下，可以提供自适应照明功能，例如当车辆以更高的速度行驶时，通过延长光束的焦距，使得光照射出更远的距离。因此，这可以由连接到控制器18的车速测定传感器实现，控制器18响应于车速测定传感器的车速来控制致动器12的致动。
可以理解的是，对机动车辆的每个前照灯进行倾斜补偿将有益于正确地改变前照灯的照明元件的光发射角度。对前照灯的每个照明元件进行独立控制可能是昂贵和复杂的，因此需要提供一种系统，该系统中机动车辆设置有一个主车载照明组件，伴随着一个或多个可能具有更多有限的功能的从属车载照明组件。
在这种情况下，如上所述，主车载照明组件将包括与照明元件42联接的俯仰补偿致动单元10。该主车载照明组件包括能控制致动器12的车辆俯仰测量传感器16和控制器18。
另一方面，一个或每个从属车载照明组件可以包括与机动车辆的其他照明元件连接的致动器。每个从属车载照明组件可以与主车载照明组件的控制器18通信，从而可以同时控制主车载照明组件和从属车载照明组件的所有致动器12。
在这样的布置中，提供控制器18和/或车辆俯仰测量传感器16中的至少一个以便与主车载照明组件物理错位是有益的。这可能有效地限制从主车载照明组件到从属车载照明组件的有线连接的长度。
虽然致动器12的致动器输出28被描述为可释放地与诸如前照灯的灯泡之类的照明元件42结合，但是可以理解的是，致动器输出也可以形成为照明元件的一部分，由此提供一个集成的照明组件。
虽然可以提供多个车辆俯仰测量传感器16作为安装有车载照明组件的一部分，但可以理解的是，单个车辆俯仰测量传感器16能够为设置的任一或所有致动器12准确地测量机动车辆的底盘的俯仰角度。虽然车辆俯仰测量传感器16可以优选地是车载照明组件的一部分，但是车辆俯仰测量传感器16可以可替代地位于远离车载照明组件的位置。
因此可以提供一种车载照明组件，该车载照明组件响应于机动车辆底盘上的不对称负载而自动校平，从而保持前照灯的正确光发射角度。这通过提供与机动车辆的照明元件相关联的俯仰补偿致动单元来实现，该俯仰补偿致动单元具有车辆俯仰测量传感器以间接地测量车辆的俯仰角度以控制致动，从而影响车辆前照灯的光发射角度。
当参考本发明使用时，词语“包括/包含”以及词语“具有/设置有”用于指定所述特征、整体、步骤或组分的存在，但不排除存在或添加一个或更多其他特征、整体、步骤、组件或其组合。
可以理解的是，为了清楚起见，在分开的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合实施。相反，为了简洁起见，在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独实施或以任何合适的子组合实施。
上面描述的实施例仅作为示例提供，在不脱离本发明所定义的范围的情况下，各种其他修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的。