一种自适应转向车灯的控制方法、装置以及车灯与流程

本发明涉及车灯领域，具体涉及一种自适应转向车灯控制方法、装置以及车灯。

背景技术：

摩托车(电瓶车)在骑行过程中的转向是通过将重心从摩托车(电瓶车)前后轮重心线向弯道内侧移动来实现，通常情况下都向弯道内侧倾倒车体。而车头的转动角度小于实际转向的圆弧。更有甚者车灯是安装在车架上，类似汽车。这样导致的摩托车转向时车灯照射方向与驾驶员观察方向差异很大。

现有技术中，一些汽车采用了随动转向大灯(afs)，但是汽车的随动转向控制系统一般是由安装在方向盘上的转向传感器来获取数据，得出转向弧度大小，从而控制灯光的照射方向。但这种系统在摩托车(电瓶车)上并不适用。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本申请提供一种自适应转向车灯控制方法、装置以及车灯，能够使车灯本体根据车速以及车灯安装座倾斜角度进行自动调节，能够有效的补偿行驶过程中的车灯照射盲区。

本发明采用的技术方案如下：

一种自适应转向车灯控制方法，包括以下步骤：

s1：根据车灯安装座与水平面的倾角分析车灯安装座当前状态；

s2：若车灯安装座处于倾斜状态，检测当前车灯安装座与水平面的侧倾角、前倾角以及行驶速度，控制车灯本体相对车灯安装座做空间姿态变化，以使车灯本体的照射方向向弯道内侧偏转且车灯本体相对车灯安装座做侧倾角补偿旋转，和/或车灯本体的照射方向相对车灯安装座的前倾角做前倾角补偿偏转。

进一步地，车灯本体的照射方向向弯道内侧偏转的具体步骤如下：

s21：根据当前车灯安装座的侧倾角θ以及行驶速度v计算的转弯半径r，具体如下：

f＝m*v²/r(1)；

f＝m*g/tanθ(2)；

即r＝tanθ*v²/g(3)；

其中，m为车的质量，g为重力加速度，f为向心力；

s22：根据所述s21中，转弯半径r以及行驶速度v，计算车灯安装座转弯时的角速度ω，ω＝v/r(4)；

s23：根据所述s22中，转弯时的角速度ω以及预置设定的时长n计算车灯本体所需照射方向与车灯安装座转向的前进方向夹角为α，α＝n*ω/2(5)；s24：根据所述s23中，根据需要控制车灯本体所需照射方向与车灯安装座转向的前进方向的夹角α，控制车灯相对车灯安装座作弯道内侧偏转α角度。

进一步地，所述车灯安装座固定于车身前端时，控制车灯本体相对车身的空间姿态变化如下：

所述控制器根据车身的侧倾角，控制车灯本体相对车身做侧倾角补偿；

所述控制器根据车身的前倾角，控制车灯本体相对车身做前倾角补偿；

所述控制器根据车身的侧倾角和速度，控制车灯本体相对车身做弯道内侧偏转。

进一步地，所述车灯安装座固定于车头时，控制车灯本体相对车头的空间姿态变化如下：

所述控制器根据车头的侧倾角，控制车灯本体相对车头做侧倾角补偿；

所述控制器根据车头的的侧倾角和速度，控制车灯本体相对车头做弯道内侧偏转。

本发明采用上述方法，实现的另一种技术方案如下：

一种自适应转向车灯控制装置，包括控制器、驱动机构、倾角检测装置、速度检测装置；

所述驱动机构连接所述控制器，用于安装固定车灯；

所述倾角检测装置用于检测车灯安装座在行驶过程中车灯安装座两侧与水平面的侧倾角以及车灯安装座前端与水平面的前倾角；

所述速度检测装置用于检测行驶过程中的速度；

所述控制器根据侧倾角、速度和/或前倾角，控制驱动机构带动车灯相对车灯安装座做空间姿态变化，以使车灯本体的照射方向在转弯行驶时向弯道内侧做水平方向的偏转且车灯本体相对车灯安装座的侧倾角做补偿旋转，和/或车灯本体的照射方向相对车灯安装座的前倾角作竖直方向的补偿偏转。

一种实施例中，所述驱动机构为云台，所述云台用于安装车灯；

所述云台包括第一电机、第二电机、第三电机；所述第一电机、第二电机、第三电机分别连接所述控制器；

所述控制器根据车灯安装座的侧倾角和速度驱动所述第一电机带动车灯相对车灯安装座侧倾斜方向作水平方向的偏转；

所述控制器根据车灯安装座的前倾角驱动所述第二电机带动车灯相对车灯安装座前倾斜方向的反方向作竖直方向的前倾角补偿偏转；

所述控制器根据车灯安装座的侧倾角驱动所述第三电机带动车灯相对车灯安装座侧倾斜方向的反方向作侧倾角补偿旋转。

一种实施例中，所述云台包括第一连接臂和第二连接臂；

所述第一连接臂连接所述第一电机和所述第三电机；

所述第二连接臂连接所述第一电机和所述第二电机；

所述控制器控制所述第一电机带动所述第一连接臂沿水平面方向旋转，以使所述第一连接臂带动车灯本体在水平方向偏转；

所述控制器控制所述第二电机带动所述第二连接臂沿竖直面方向旋转，以使所述第二连接臂带动车灯本体在竖直方向偏转。

一种实施例中，所述云台还包括云台支架，所述云台支架上设有第一活动部、第二活动部、第三活动部；

所述第一活动部连接所述第一电机；所述第二活动部连接所述第二电机；所述第三活动部连接所述第三电机；

所述控制器控制所述第一电机带动所述第一活动部沿水平面方向旋转，以使所述第一活动部带动车灯本体照射方向在水平方向偏转；

所述控制器控制所述第二电机带动所述第二活动部沿竖直面方向旋转，以使所述第二活动部带动车灯本体照射方向在竖直方向偏转；

所述控制器控制所述第三电机带动所述第三活动部旋转，以使所述第三活动部带动车灯本体自转。

进一步地，还包括控制键盘，所述控制键盘与所述控制器相连；用于输入车灯光源部的相关参数，以使所述控制器根据相关参数执行相应的操作。

本发明进一步实现的技术方案如下：

一种车灯，采用上述的任意一项所述的自适应转向车灯控制装置，还包括控制器、云台、车灯本体和灯罩；所述云台设于所述灯罩内部，所述车灯本体设于所述云台上；所述控制器分别与所述车灯本体和所述云台线路连接。

进一步地，所述云台设有固定基座；所述固定基座用于支撑所述云台支架立设于所述灯罩内。

本发明的有益效果：

相比传统的摩托车(电瓶车)固定大灯，本发明的车灯安装于摩托车或电瓶车上，并根据骑手的身高，可调节摩托车车灯的初始光源部照射高度；可设定车灯模式，实现固定模式或自适应模式；同时可根据车灯本体的安装位置旋转车灯本体的控制模式，控制键盘控制摩托车车灯的开和关；摩托车车灯根据车速、车灯安装座侧倾角以及前倾角自动调节空间姿态，减少骑手在弯道行驶过程中车灯照射的盲区，从而使得骑行时更加安全。

附图说明

图1为本发明中车灯安装座倾斜示意图；

图2为本发明中车灯安装座与车灯方向示意图；本发明自适应转向车灯控制装置的示意图；

图3为本发明中车速与车灯照射方向示意图；

图4为本发明自适应转向车灯控制装置的结构框图；

图5为本发明中驱动机构的结构框图；

图6为本发明的一种实施方式结构示意图；

图7为本发明的另一种实施方式云台结构示意图；

图8为本发明的另一种实施方式的结构示意图；

图9为本发明的另一种实施方式的应用示意图。

附图标记说明：100-车灯本体，200-控制器，300-驱动机构，400-倾角检测装置，500-速度检测装置，600-控制键盘，311-第一电机，312-第二电机，313-第三电机，321-第一连接臂，322-第二连接臂，331-第一活动部，332-第二活动部，333-第三活动部，334-固定基座，700-灯罩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明、应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不限于本发明。

如图1-3所示，本发明提供的一种自适应转向车灯本体100控制方法。为便于骑手使用该车灯本体100，先将各个部件安装设置好，然后通过以下步骤实现车灯本体100的自适应转向功能。

本发明提供了一种自适应转向车灯的控制方法，具体从以下步骤实现车灯本体100的照射姿态：

s1：根据车灯安装座与水平面的倾角分析车灯安装座当前状态；具体地，控制器200根据倾角检测装置测定与水平面产生的倾角来判断车灯安装座当前状态。车灯安装座用于固定安装连接车灯本体100和车辆。

s2：若车灯安装座处于倾斜状态，检测当前车灯安装座与水平面的侧倾角、前倾角以及行驶速度，通过控制驱动机构300带动车灯本体100相对车灯安装座做空间姿态变化，以使车灯本体100的照射方向向弯道内侧偏转且车灯本体100相对车灯安装座做侧倾角补偿旋转，和/或车灯本体100的照射方向相对车灯安装座的前倾角做前倾角补偿偏转。

具体地，控制器200根据倾角检测装置400测得的当前车灯安装座姿态，即，测得与水平面的侧倾角θ和/或前倾角β，进一步，根据速度检测装置500测得当前的行驶速度v；控制器200根据车灯安装座的侧倾角θ、前倾角β和行驶速度v控制驱动机构30执行相应的驱动措施，进一步地，驱动第一电机311、第二电机312、第三电机313的输出端进行运动。

根据当前车灯安装座的侧倾角θ，控制车灯本体100相对车灯安装座的做侧倾角θ补偿旋转θ角度。具体地，由于车灯安装座在倾斜时带动车灯本体100进行转动，车灯本体100在转动时由于车灯本体100的照射的光型结构，使得远光处于上方，从而容易给对面的行人造成眩晕，引发事故，因此通过车灯本体100向弯道外侧自转θ角度，即车灯本体100相对车灯安装座作侧倾角θ补偿旋转，恢复至车灯本体100在正常状态下的车灯本体100的照姿态，即近光照射在远光的上方，从而避免由于转向造成的事故隐患。

在本实施方式中，车灯本体100的照射方向向弯道内侧偏转的具体步骤如下：

s21：根据当前车灯安装座的侧倾角θ以及行驶速度v计算的转弯半径r，具体如下：

通过：f＝m*v²/r(1)；

f＝m*g/tanθ(2)；

得出，r＝tanθ*v²/g(3)；

其中，m为车的质量，g为重力加速度，f为向心力；

s22：根据s21中，转弯半径r以及行驶速度v，计算车灯安装座转弯时的角速度ω，ω＝v/r(4)；

s23：根据s22中，转弯时的角速度ω以及预置设定的时长n计算车灯本体100所需照射方向与车灯安装座转向的前进方向夹角为α，α＝n*ω/2(5)；

如图2所示，弯道内侧夹角为车灯本体100所需的照射方向；

s24：根据s23中，车灯光源部所需照射方向与车灯安装座转向的前进方向的夹角α，控制车灯光源部相对车灯安装座做弯道内侧偏转α角度。

根据当前车灯安装座的前倾角β，控制车灯本体100相对车灯安装座的前倾做反向前倾角β的补偿角度β。具体地，比如，在由于上下坡或在颠簸道路行驶时，车灯安装座随着道路的起伏上下倾斜，带动车灯本体100的照射方向变化。当车灯本体100向上倾斜照射时可能会导致迎面行人造成眩晕，从而引发事故；当车灯本体100向下倾斜时，车灯本体100照射的方向不便于骑手观察道路，从而易使骑手引发事故。因此，在上下坡或在颠簸道路上时，控制车灯本体100可以对前端上下倾斜角度β作补偿角度β。

在一种实施例中，车灯安装座固定于车身前端，本例中，可将车灯安装座固定于车梁上。可理解为，车灯本体100设于车身上时，车灯本体100随着车身的变化而变化。控制器200接收倾角检测装置400测量骑行过程中车身与水平方向的侧夹角和前倾角；控制器200接收速度检测装置500测量在骑行过程中的行驶速度；控制器200根据车身的侧倾角和速度控制车灯本体100的照射方向做水平面上的偏转，并根据车身的侧倾角控制驱动机构300带动车灯本体100相对车灯安装座的侧倾角做补偿旋转，控制器200根据车身的前倾角控制驱动机构300带动车灯本体100作竖直方向的补偿偏转，以使骑手在骑行过程中能够清楚观察目标道路的路况，从而提高骑行安全。

在另一种实施例中，车灯本体100设于车头上时，车灯随着车头的变化而变化，本例中，可将车灯安装座固定安装于车把上。控制器200接收倾角检测装置400测量骑行过程中车头与水平方向的侧夹角和前倾角；控制器200接收速度检测装置500测量在骑行过程中的行驶速度；控制器200根据车头的侧倾角和速度控制车灯本体100的照射方向做水平面上的偏转，并根据车头的侧倾角控制驱动机构300带动车灯本体100相对车头的侧倾角做补偿旋转，控制器200根据车头的前倾角控制驱动机构300带动车灯本体100作竖直方向的补偿偏转，以使骑手在骑行过程中能够清楚观察目标道路的路况，从而提高骑行安全。

进而根据上述方法，本发明提供的一种自适应转向车灯本体100控制装置，如图1-2所示，具体包括有控制器200、驱动机构300、倾角检测装置400、速度检测装置500。其中，驱动机构300分别与控制器200和车灯本体100连接，且驱动机构300用于固定安装车灯10，以便控制器200控制驱动机构300时带动灯100相对车灯安装座做空间姿态变化。通常，在骑行过程中的转向是通过将重心从前后轮重心线向弯道内侧移动来实现的，一般情况下需要通过向弯道内侧倾倒车灯安装座，使得通过倾斜车灯安装座实现转弯的目的，通常车灯安装座固定安装于车身或者车头，当车灯安装座固定于车头时，车头的转动角度小于实际转向的圆弧。当车灯安装座固定于车身时，导致的转向时车灯本体的照射方向与骑手观察方向差异很大。另外，在上下坡或者在颠簸道路行驶时，车灯安装座的前端会随着道路的起伏出现向上或向下倾斜，使得车灯本体的照射方向与骑手观察方向有差异，从而极易产生安全事故。因此本发明提供的用于安装车灯本体100的自适应转向车灯控制装置。

进一步地，该装置还包括有控制键盘600。控制键盘600与控制器200相连，用于在控制键盘600上输入车灯本体100的相关参数，以使控制器200根据输入的相关参数执行相应的操作。具体地，可在控制键盘600上输入车灯本体100的若干预制参数。比如，由于车灯安装座的高度规格不同，不同的骑手在骑行过程中对车灯本体100的初始设置要求不同，比如，通过控制键盘600设定一个车灯的初始高度，以满足不同需要的骑手，进而提高骑手在骑行过程中的安全性。比如，车灯本体100安装于车灯安装座上，车灯安装座固定安装在车身或者车头上时，车灯本体100的旋转角度不同，需要提前设置为车身还是车头。另外，还可以设定车灯本体100的照射角度位置，根据骑手要求，可将车灯本体100照射方向调控至从近至远的任意位置；此外，由于在骑行过程中的速度一直处于变化状态，因此控制车灯本体100的转动需要设定固定时长n，通过控制键盘600进行设定，当然该固定时长不会很长。

为适配传统车型，将控制装置设定为固定模式和自适应模式，固定模式与传统车灯模式一致，自适应模式为本发明的所要叙述的技术点。通过控制键盘600向控制器200发送控制信号，以实现打开或关闭本装置的自适应转向功能。当关闭自适应功能时，车灯本体100固定于车灯安装座上相当于传统的；传统的车灯本体设置于车身前端或者车头上，本装置中的驱动机构300亦安装在车身前端或车头上。当打开自适应功能时，车灯本体100具有自适应转向功能，当然模式选择根据骑手需要，一般在光线比较昏暗时，出于安全考虑，打开自适应转向功能为宜。另外，控制键盘600还可以向控制器200发送控制车灯本体100的打开和关闭指令。进一步地，控制键盘600还可以进行动态校正，以便骑手更安全方便的使用本发明的车灯。

进一步地，结合图4-5所示，在本申请中，驱动机构30为一云台，用于安装车灯10，相应的，与传统车灯位置一致，替代传统的车灯，将云台固定安装于车灯安装座上，车灯安装座设置于车身前端或车头上，与适配常见车型中的车灯位置即可。云台包括第一电机311、第二电机312、第三电机313；且第一电机311、第二电机312、第三电机313分别连接控制器200，以使控制器200分别同时控制第一电机311、第二电机312、第三电机313。具体地，控制器200根据车灯安装座与水平面的侧倾角θ以及当前速度v驱动第一电机311转动，从而带动车灯本体100的照射方向相对车灯安装座作水平方向的偏转；控制器200根据车灯安装座与水平面的前倾角驱动第二电机312转动，从而带动车灯本体100的照射方向相对车灯安装座作竖直方向的补偿偏转；控制器200根据车灯安装座与水平面的侧倾角驱动第三电机313转动，从而带动车灯本体100的照射方向相对车灯安装座的侧倾角做补偿旋转。

综上，控制车灯本体100做相对车灯安装座的空间姿态变化包括：控制器200根据车灯安装座的侧倾角，控制车灯本体100相对车灯安装座做侧倾角补偿；控制器200根据车灯安装座的前倾角，控制车灯本体100相对车灯安装座作前倾角补偿；控制器200根据车灯安装座的侧倾角和速度，控制车灯本体100相对车灯安装座作弯道内侧偏转。

在本例中，云台采用三轴云台，通过控制云台的三个不同方向的电机，进而带动对车灯本体100的控制。

在一种实施方式中，如图6所示，云台还包括第一连接臂321和第二连接臂322。第一连接臂321连接第一电机311和第三电机313，第二连接臂322连接第一电机311和第二电机312。其中，控制器200控制第一电机311带动第一连接臂321在水平面方向旋转，以使第一连接臂321带动车灯本体100在水平面方向旋转，从而带动车灯本体100的照射方向相对车灯安装座在水平方向上的偏转变化；控制器控制第二电机312带动第二连接臂322在竖直面方向旋转，从而带动车灯本体100的照射方向相对车灯安装座在竖直方向上的偏转变化；控制器200控制第三电机313转动，由于第三电机313直接连接车灯本体100，第三电机313转动后直接带动车灯本体100转动，从而带动车灯本体100做车灯安装座的侧倾角补偿旋转。

当然，在本实施例中，车灯本体100外侧设有灯罩700，该灯罩700与车灯本体100加工合成一体后，固定连接并安装在云台上，进而通过控制灯罩700的姿态变化，来控制车灯本体100的照射方向的变化。

进一步地，骑手通过控制键盘600向控制器200发送启动信号指令后，本装置启动并根据控制键盘600发送的信号指令将车灯本体100调整至最佳姿态后，进行行驶时的实时监测。具体地，控制器200在骑行过程中控制第二电机312转动以保持车灯本体100处于与竖直方向的最佳位置；在转弯状态时，控制器200控制第一电机311旋转，带动第一连接臂321水平面旋转，从而使得车灯本体100的照射方向产生水平偏转；控制器200控制第三电机313旋转以补偿车灯安装座侧倾斜的角度，即，使车灯本体100向弯道外旋转。进一步地，由于车灯本体100中的照射光型特征，可将照射光型划分为近光可远光，近光属于靠近短光，远光属于长光，为便于安全骑行，通常近光设置在远光的上方。当车灯安装座倾斜后，远光位置上转，远光直接照射在上方，若前方有人，那么当远光照射至前方人事，易对人造成眩晕，且易引发交通事故。因此控制器200驱动第三电机313旋转，带动车灯本体100相对车灯安装座的侧倾角的补偿旋转，从而抵消车灯安装座侧倾斜的角度，使得近光始终位于远光的上方。

在上下坡或者处于颠簸状态时，使得车灯安装座的前端出现向上倾斜或向下倾斜状态，控制器200控制第二电机312竖直方向旋转，带动第二连接臂322竖直面旋转，从而带动车灯本体100产生竖直方向位移变化，控制器200控制第二电机312旋转的角度即为车灯安装座向上或向下倾斜的补偿角度，从而带动车灯本体100的照射方向做前倾角补偿偏转。

进一步地，倾角检测装置400可采用固体摆式倾角传感器，用于测量车灯安装座的倾斜角度；速度检测装置500可采用gps测速、北斗测速或者安装在前轮的速度传感器，用于测量骑行过程中的速度。

另外，在一种实施方式中，如图7-9所示，为匹配现有车辆，将云台设置到灯罩内部。具体地，云台和车灯本体100设于灯罩内侧，云台除了包括第一电机311、第二电机312、第三电机313外，还包括云台支架，在云台支架上设有用于固定到灯罩内部的固定基座334和多个活动部，多个活动部分别为第一活动部331、第二活动部332、第三活动部333。第一活动部331连接第一电机311，第二活动部332连接第二电机312，第三活动部333连接第三电机313，控制器200控制第一电机311带动第一活动部331沿水平面方向旋转，以使第一活动部331带动车灯本体100的照射方向在水平方向偏转；控制器200控制第二电机312带动第二活动部332沿竖直方向旋转，以使第二活动部332带动车灯本体100的照射方向在竖直方向偏转；控制器200控制第三电机313带动第三活动部333旋转，以使第三活动部333带动车灯自转，且车灯本体100固定安装在第三活动部333上。

如图9所示，一种用于摩托车的车灯，将车灯本体100安装于摩托车前端，具体地，灯罩700内设置车灯本体100和云台，且车灯本体100设于云台上。进一步地，云台上设有固定基座334，使得云台在空间做各种姿态变换时，带动车灯本体100做各种姿态变换。

具体地，罩状结构的灯罩，灯罩采用透光性材料，可以使内部的车灯光源部发出的光投射出来。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。