分析汽車自適應前照燈系統(tǒng)的設

hzjheng.cn 來源：互聯(lián)網作者：俠名類別：汽車電器維修時間：2012-07-08

目前中國的汽車產銷量保持著較高的增長速度，然而，車輛快速增長造成的交通事故數(shù)量居高不下，給人民的生命財產造成了巨大損失。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，自適應前照燈系統(tǒng)（AFS，AdaptiveFront Lighting System）的開發(fā)成為一個有重大現(xiàn)實意義的課題。

AFS是指針對外界條件對汽車前部照明做最佳調整以增強行車安全的系統(tǒng)。AFS技術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節(jié)的技術，是一個和行車安全息息相關的主動式安全技術。

1 AFS技術分析
在AFS設計方案中，系統(tǒng)根據(jù)當前車速、轉向盤轉角和前后高度傳感器等信號，通過內置數(shù)學模型對近光燈光軸進行左右實時調整和動靜態(tài)上下調整，以補償和擴展駕駛員在夜晚的視野。同時，該方案具有模塊化構建能力，在硬件改變的情況下，可以靈活裁剪增加組成，適應不同車型的要求。另外，通過對目標車型的軟件標定和匹配，可以和汽車制造商的功能需求對接。

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

為實現(xiàn)燈光的自適應功能，AFS必須要從不同的傳感器取得多種行車信息。系統(tǒng)從轉向盤轉角傳感器、車速傳感器、車身高度傳感器分別取得車輪轉角、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算后，系統(tǒng)輸出信號控制旋轉執(zhí)行器對投射式前照燈進行左右旋轉，傾斜度信息控制調高電動機對光束進行上下旋轉，從而實現(xiàn)智能化控制。圖1為長城某車型AFS構成及功能示意圖。

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）也被其他的車身控制系統(tǒng)采用，即AFS實際上要和其他控制系統(tǒng)共用一些傳感器，這里總線技術的應用為車身信息的高速共享提供了可能。AFS控制系統(tǒng)采集的信號為車身功能總線信號和傳感器信號。圖2為AFS系統(tǒng)工作原理框圖。

1.2 系統(tǒng)設計
AFS能夠實現(xiàn)包括隨動轉向、動態(tài)水平調節(jié)、雨天以及啟動、緊急制動等行車模式的光束照射角度和范圍的控制功能。AFS功能設計示意圖見圖3，系統(tǒng)部分設計參數(shù)詳見表1。與此同時，所設計系統(tǒng)還應具備以下功能。

1）故障診斷當出現(xiàn)故障時，能根據(jù)故障的類別產生相應的故障代碼及故障處理方式，通過CAN通信在組合儀表內進行故障報警。當發(fā)生故障時，AFS控制系統(tǒng)發(fā)出故障保護指令，使前照燈光形和照射角度回到規(guī)定的初始狀態(tài)。

2）功能解除駕駛員應能通過開關解除AFS系統(tǒng)左右調節(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)動機長期不工作的情況下，為保證蓄電池處于節(jié)電狀態(tài)，系統(tǒng)應可通過總線命令進入休眠狀態(tài)，同時支持總線喚醒。

4）自檢功能啟動前照燈時，近光燈上下左右自轉一周后可回到當前的調平位置。系統(tǒng)上電時會進行執(zhí)行器的回零操作，以保證控制精度和效果。

事實上，對于右側行車，左轉彎時，左前燈為主燈，右前燈為從燈；相反，右轉彎時，右前燈為主燈，左前燈為從燈。

1.3 系統(tǒng)設計要點分析
行車過程中，通常彎道上出現(xiàn)危機時采用的首要措施就是制動，AFS前照燈需要旋轉的角度就是要保證有效的制動距離。AFS控制策略要求是：反應距離與制動距離相加后的距離必須要在前照燈旋轉后的照明區(qū)域內。相關文獻表明：車輛在轉彎時，前照燈應能照亮車輛3 s后到達的位置，依據(jù)此位置點，可計算車燈行駛旋轉角。圖4為車輛彎道行車旋轉角度示意圖。

由圖4可知α=μ+σ=arcsin(S/2R)+arcsin(L/R) （1）S=2Rsinμ（2）
根據(jù)文獻［4］中關系式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）得到的車燈彎道轉角與車速、彎道半徑之間的關系圖。從圖5中可看出，在相同車速時彎道半徑越大車燈彎道轉角越小，另外在相同彎道半徑時車速越大車燈彎道轉角越大。為了避免車燈彎道轉角過大造成對面行車駕駛員炫目，所以需要限定車燈彎道轉角的上限值，根據(jù)式（1）可計算出本文設計的AFS的最大彎道轉角為20°。
1.4 AFS方案設計
1.4.1 系統(tǒng)設計要求

為滿足相關法規(guī)的