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分析汽車自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)的設(shè)

www.kedao6.net 來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：俠名類別：汽車電器維修時(shí)間：2012-07-08

目前中國的汽車產(chǎn)銷量保持著較高的增長(zhǎng)速度，然而，車輛快速增長(zhǎng)造成的交通事故數(shù)量居高不下，給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大損失。目前傳統(tǒng)的車輛燈光照明系統(tǒng)存在著諸多問題，在復(fù)雜的道路條件和行車狀況下，存在極大的安全駕駛隱患。因而，自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)（AFS，AdaptiveFront Lighting System）的開發(fā)成為一個(gè)有重大現(xiàn)實(shí)意義的課題。

AFS是指針對(duì)外界條件對(duì)汽車前部照明做最佳調(diào)整以增強(qiáng)行車安全的系統(tǒng)。AFS技術(shù)是一種能夠控制汽車前照燈的配光形象，并且控制車燈光束的照射角度隨著行車狀況變化而上下左右調(diào)節(jié)的技術(shù)，是一個(gè)和行車安全息息相關(guān)的主動(dòng)式安全技術(shù)。

1 AFS技術(shù)分析
在AFS設(shè)計(jì)方案中，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和前后高度傳感器等信號(hào)，通過內(nèi)置數(shù)學(xué)模型對(duì)近光燈光軸進(jìn)行左右實(shí)時(shí)調(diào)整和動(dòng)靜態(tài)上下調(diào)整，以補(bǔ)償和擴(kuò)展駕駛員在夜晚的視野。同時(shí)，該方案具有模塊化構(gòu)建能力，在硬件改變的情況下，可以靈活裁剪增加組成，適應(yīng)不同車型的要求。另外，通過對(duì)目標(biāo)車型的軟件標(biāo)定和匹配，可以和汽車制造商的功能需求對(duì)接。

1.1 AFS構(gòu)成及工作原理
AFS是一個(gè)由傳感器組、傳輸通路、處理器/控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成的系統(tǒng)。由于需要對(duì)多種行車狀態(tài)做出綜合判斷，所以決定了AFS是一個(gè)多輸入/輸出的復(fù)雜系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)燈光的自適應(yīng)功能，AFS必須要從不同的傳感器取得多種行車信息。系統(tǒng)從轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、車身高度傳感器分別取得車輪轉(zhuǎn)角、車速和車身傾斜度的精確信息。其中角度和速度信息通過中央控制電路精確計(jì)算后，系統(tǒng)輸出信號(hào)控制旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器對(duì)投射式前照燈進(jìn)行左右旋轉(zhuǎn)，傾斜度信息控制調(diào)高電動(dòng)機(jī)對(duì)光束進(jìn)行上下旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)智能化控制。圖1為長(zhǎng)城某車型AFS構(gòu)成及功能示意圖。

圖1中AFS所需部分信息（如車輛行駛狀態(tài)、燈光狀態(tài)等信號(hào)）也被其他的車身控制系統(tǒng)采用，即AFS實(shí)際上要和其他控制系統(tǒng)共用一些傳感器，這里總線技術(shù)的應(yīng)用為車身信息的高速共享提供了可能。AFS控制系統(tǒng)采集的信號(hào)為車身功能總線信號(hào)和傳感器信號(hào)。圖2為AFS系統(tǒng)工作原理框圖。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
AFS能夠?qū)崿F(xiàn)包括隨動(dòng)轉(zhuǎn)向、動(dòng)態(tài)水平調(diào)節(jié)、雨天以及啟動(dòng)、緊急制動(dòng)等行車模式的光束照射角度和范圍的控制功能。AFS功能設(shè)計(jì)示意圖見圖3，系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)參數(shù)詳見表1。與此同時(shí)，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)還應(yīng)具備以下功能。

1）故障診斷當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，能根據(jù)故障的類別產(chǎn)生相應(yīng)的故障代碼及故障處理方式，通過CAN通信在組合儀表內(nèi)進(jìn)行故障報(bào)警。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，AFS控制系統(tǒng)發(fā)出故障保護(hù)指令，使前照燈光形和照射角度回到規(guī)定的初始狀態(tài)。

2）功能解除駕駛員應(yīng)能通過開關(guān)解除AFS系統(tǒng)左右調(diào)節(jié)的功能，使AFS系統(tǒng)回位到規(guī)定的初始狀態(tài)。

3）休眠喚醒在發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期不工作的情況下，為保證蓄電池處于節(jié)電狀態(tài)，系統(tǒng)應(yīng)可通過總線命令進(jìn)入休眠狀態(tài)，同時(shí)支持總線喚醒。

4）自檢功能啟動(dòng)前照燈時(shí)，近光燈上下左右自轉(zhuǎn)一周后可回到當(dāng)前的調(diào)平位置。系統(tǒng)上電時(shí)會(huì)進(jìn)行執(zhí)行器的回零操作，以保證控制精度和效果。

事實(shí)上，對(duì)于右側(cè)行車，左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左前燈為主燈，右前燈為從燈；相反，右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右前燈為主燈，左前燈為從燈。

1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析
行車過程中，通常彎道上出現(xiàn)危機(jī)時(shí)采用的首要措施就是制動(dòng)，AFS前照燈需要旋轉(zhuǎn)的角度就是要保證有效的制動(dòng)距離。AFS控制策略要求是：反應(yīng)距離與制動(dòng)距離相加后的距離必須要在前照燈旋轉(zhuǎn)后的照明區(qū)域內(nèi)。相關(guān)文獻(xiàn)表明：車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)，前照燈應(yīng)能照亮車輛3 s后到達(dá)的位置，依據(jù)此位置點(diǎn)，可計(jì)算車燈行駛旋轉(zhuǎn)角。圖4為車輛彎道行車旋轉(zhuǎn)角度示意圖。

由圖4可知α=μ+σ=arcsin(S/2R)+arcsin(L/R) （1）S=2Rsinμ（2）
根據(jù)文獻(xiàn)［4］中關(guān)系式S =0.0102v2+0.0803v +2.7476，并整合式（2）可得到
μ=arcsin［1R（0.0051v2+0.0402v+1.3738)］（3）

圖5為依據(jù)式（3）得到的車燈彎道轉(zhuǎn)角與車速、彎道半徑之間的關(guān)系圖。從圖5中可看出，在相同車速時(shí)彎道半徑越大車燈彎道轉(zhuǎn)角越小，另外在相同彎道半徑時(shí)車速越大車燈彎道轉(zhuǎn)角越大。為了避免車燈彎道轉(zhuǎn)角過大造成對(duì)面行車駕駛員炫目，所以需要限定車燈彎道轉(zhuǎn)角的上限值，根據(jù)式（1）可計(jì)算出本文設(shè)計(jì)的AFS的最大彎道轉(zhuǎn)角為20°。
1.4 AFS方案設(shè)計(jì)
1.4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

為滿足相關(guān)法規(guī)的

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