浅谈汽车自适应前大灯

浅谈汽车自适应前大灯 黄春梅 (肇庆科技职业技术学院 汽车工程系，广东 肇庆 526020) 摘 要:从自适应大灯的结构及工作原理，阐述了解决夜间行车的安全性问题，其优点在于保证汽车能在静态或动态 行驶中，控制器一旦检测到加速或制动信号时，或者外界光的强度发生变化等不同工况时，都能自动改变照射光的位 置，实现自我调节，减少交通事故率。 关键词:汽车;自适应大灯;CAN 总线;照明盲区 + 中图分类号:U 463.651文献标识码:B文章编号:1672-545X(2011)07-0166-03 随着汽车技术的发展，对汽车的要求更为严格，证大灯有合理的转动方向汽车在刚启动时，动态系。 大到动力性能，小到舒适性能，都要求可以做到最 统和前面的静态系统控制功能基本一致;但一旦汽 好。汽车照明，对交通安全有重要作用。由于交通密 车进入波动较大的工况时，自适应转向大灯系统的 度增加，车速越来越快，加之行驶环境错综复杂，使 信号处理速度更快，几分之一秒就可以调整好灯光 得前照灯和其他车灯的设计者，面临日益严峻的多 的角度，视野更为清晰。 种挑战。汽车在转弯时，由于传统前照灯的照明角度 1.2自适应前大灯工作模式的条件限制，存在照明盲区，极大地威胁了驾驶员夜间的安 (1)外界因素主要包括外界光强度，雨水，雾。全驾车。这些问题应该如何解决，才能改善夜间驾车 的安全性，本文主要是从自适应大灯的结构及工作 天，行驶的环境(城市或者郊区)路况等、。 识别外界因素，须用到光强度识别传感器和雨 原理，阐述了解决夜间行车的安全性 。 水传感器，当汽车进入隧道，或者黄昏行驶时，自适 应转向大灯就会打开，补充照明的灯光;当外界光强 度升高到系统限制的强度时，前照灯自动关闭。当汽 1汽车自适应前大灯系统车在城市行驶的过程中，必须要考虑到车灯会给会 车的司机造成干扰，通过对一些晚上出现的交通事 故的研究表明，主要是由于炫目造成的，特别是路面 自适应前大灯系统 A FS(A daptive Front-Lighting System)，能够根据汽车方向盘角度车辆偏转率和行 、水湿的情况下，更为严重。所以此时，具有自适应转 驶速度，不断对大灯进行动态调节，适应当前的转向 向大灯的汽车的前照灯，在垂直方向下偏转一定的 角，保持灯光方向与汽车的当前行驶方向一致，以确 角度，降低对会车驾驶员或者行人造成炫目的光照 保对前方道路提供最佳照明，并对驾驶员提供最佳 强度，对避免交通意外起着重要的作用在奥迪 A 6 。可见度，从而显著增强了黑暗中驾驶的安全性。在路 汽车上面是通过 N 395 左大灯防炫目调节电磁铁，和 面照明差或多弯道的路况中，扩大驾驶员的视野，而 N 396 右大灯防炫目调节电磁铁来调节见图 1 。。 且可提前提醒对方来车。 气体放电灯 L13/L14 1.1 自适应前大灯系统的类型 自适应前大灯系统主要分为:静态系统和动态 系统两种 。 静态系统，是指汽车运行在一个比较连贯且工 况变化不大的工作模式。系统在工作开始时，接受来 自悬挂装置的传感器信号以及 ABS 系统的车速信 号，可以判断汽车是静止不动还是处于恒速状态，汽 车一旦启动，系统就开始修正大灯的角度。 回转模块位置传感器 G 474/G 475 转弯灯光动态调节电机 V 138/V 139 动态系统，是指能在汽车所有的行驶条件下，保 大灯光阑调节电磁铁 N 395/N 396 图 1奥迪 A 6 的自适应前大灯内部结构 收稿日期:2011-04-19 作者简介:黄春梅(1983)，女，广西桂平人，助教，在职工程硕士，研究方向:汽车电子—。 装备制造技术2011 年第 7 期《》 (2)自身因素。主要包括汽车自身的行驶状态，例在静止状态时，保证汽车前大灯使用的法律规定。如车速、制动、加速、转弯、悬挂高度等有关的信号。 轮速传感器的结构如图 3，被感应线圈包围的感 车辆在行驶过程中，加速或者满载时，汽车会向 应式车轮转速传感器，直接面对脉冲轮，脉冲轮是一 后倾，而制动时向前倾，这样一来，势必会造成汽车 个与车轮轮毂相连的齿轮，软磁极柱 3与永久磁铁 2 前照灯的灯光高度不同;路面不平也可以造成以上 相连。永久磁铁的磁场进入脉冲轮内。车轮转动时， 现象。当汽车转弯时，灯光会随着左转或右转而在两 脉冲轮的齿与齿隙交替变换，使永久磁铁通过极柱 的磁通密度不断变换，从而影响到极柱外面的线圈 边留下一个盲区，影响交通安全，而奥迪 A6 是通过 V 318 左大灯转弯灯光动态调节电机和 V 319 右大灯 中的磁场变化，使线圈感应出交变电压，并在线圈两 转弯灯光动态调节电机来完成的 端取出交变电压的频率和幅值与车轮转速成正比 。。。 2汽车自适应前大灯的结构 1 2汽车自适应前大灯的结构由传感器组件、电控3 单元(大灯照程调节控制单元)、执行器(转弯灯光动 4 态调节电机等)三大部分组成。如图 2 5 8 5 1.带接插件的壳体 2.永久磁铁 3.极柱 4.线圈 5.脉冲轮 4 2图 3 轮速传感器的结构 13 7 6(3)回转模块位置传感器。当汽车转弯行驶时， 转向大灯会随着方向盘的转动，而同步偏转相应的 角度，并且把信号发送到控制模块，作用于大灯的功 图 2 自适应转向大灯的结构 率模块 。 2.1 传感器组件(4)悬挂行程传感器主要是用来测量车辆的姿 作为汽车感觉器官和执行器的是具有综合、 “”态，行驶的工作情况，方便对汽车的大灯做出控制。 复杂系统的汽车(如汽车自适应转向大灯)和作为数 (5)光强度传感器。感知外界的光度，作为自适 据处理的电控单元之间的接口。传感器信号输入到 应转向大灯的开启的控制信号。 电控单元间，通常都有匹配电路，使输入信号符合电 2.2 电控单元(大灯照程调节控制单元) 控单元要求的标准的形状。传感器的作用，能精确采 ECU 在接受到和汽车转向有关的信号之后，进 集车辆的转向角度、车速、运行工况等有关的信息， 行处理计算，得出车辆的姿态数据，并与规定值进 、 并将各种输入参量转换为电信号传递给 ECU ，从而 行比较，将要让执行器完成的一个差值转换成控制 控制和调节汽车自适应大灯。在汽车自适应转向大 信号，传给转弯灯光动态调节电机 。灯的传感器组件中，所需要的传感器分别包含转向 这么多传感器的信息，电控单元中是如何处理 角度传感器、轮速传感器、回转模块位置传感器、悬 的呢,电控单元 ECU 中采用到多传感器信息融合技 挂行程传感器和光强度传感器等。 术，多传感器信息融合，实际上是人对人脑综合处理 (1)转向角度传感器。转向角度传感器主要是检 复杂问题的一种功能模拟。在多传感器系统中，各种 测方向盘转过的角度，以及方向盘转动速率，ECU 接 传感器提供的信息，可能具有不同的特征:对变的或 收到该模拟信号，并通过转换成数字信号，知道车辆 者非时变的，实时的或者非实时的，模糊的或者确定 即将转弯，从而发出指令，指挥大灯内的活动组灯， 的，精确的或者不完整的，相互支持的或者互补的。 随方向盘的角度变化，来更改灯光的投射角度，提高 多传感器信息融合，就像人脑综合处理信息的过程 夜间转弯行驶的安全性。 一样，其充分利用多个传感器资源，通过对各种传感 (2)轮速传感器。汽车自适应转向大灯 A FS 控 器及其观测信息的合理支配与使用，将各种传感器 制单元，可从轮速传感器输出的信号中算出车轮的 在空间和时间上的互补与冗余信息，依据某种优化 转速，从而可控制自适应大灯是否起作用。当车速, 准则结合起来，产生对观测环境的一致性解释或描 10 km /h 时，自适应转向大灯才起相应的作用;当车 述信息融合的目标，是基于各种传感器分离观测信 。 速,,km /h 时，则不起作用。这样才可以保证汽车 167 Equipment Manufactring Technology,2011 No. 7 息，通过对信息的优化组合，导出更多的有效信息，(4)氙气灯控制器故障。 通过逐一分析排除故障，最终找出问题所在排 。 从而提高工作的有效性。 除故障步骤如图 4 故障树所示。 2.3 执行器 执行器(转弯灯光动态调节步进电机)，自适应 检查灯不正常转向大灯要求能在汽车转弯时，对灯光进行动态调 泡外表 更换灯泡整，这主要由安装在投射模块中的转弯灯光动态调 正常节步进电机 V 318/V 319(见图 1)来完成。在车头大灯 不正常 组内后方或底座，安装了转向步进电机，当驾驶员转 重接线路 检查线路 动方向盘时，传感器采集到方向盘的转向角度和车 正常 不正常速的信息，并将各种输入参量转换为电信号传递给 更换 J519 检查 J519ECU ，从而发送控制指令给大灯组内的转向步进电 机，令其随着车辆的实际转弯动态，进行左右转动与 正常 不正常实时的调整，让照明光束集中在行车的路线上，驾驶 换控制器 检查氙气灯控制器 员可清楚了解将经过的弯道上的路况。在此过程中， 图 4 自适应前大灯故障树分析图转动的只是灯泡和灯杯，大灯透镜和支架并不发生 转动。 4自适应前大灯工作原理 在奥迪 A 6 汽车上，自适应转向大灯转动的角 3自适应前大灯灯泡度，在转弯方向的内侧可达约1 5?，在外侧可达 7.5?以奥迪 A 6 轿车作为例子，介绍自适应转向大 。 灯工作原理。 自适应转向大灯所采用的大灯，是气体放电灯， 在新型的奥迪 A 6 轿车上，采用 CA N 控制的新 其完全满足现代光技术性能的要求，能在危急情况 型控制网络，CA N 总线常用于实现汽车内部控制系 下和恶劣天气，改善视野和辨别方向，符合 ECE- 48 R统与各检测和执行机构间的数据通信，见图 。5 规定的气体放电灯要装有自动瞄准装置，具有较强 的远投射能力，而且使用寿命可以超过 5001 h。 大灯照程调节控制单元其工作特点是:在气体放电灯上装有动态照程 J431 调节装置，由点火单元(区别于发动机的点火单元) 和控制器组成，负责气体放电灯的点火运行和状态、 转向角度传感器 G 85 供电控制单元 J519方向盘转角 * 方向 近光灯接通 *监控。点火单元产生气体放电起弧所需的高电压，控 盘转动速度 * 制器调整加温阶段的电流，并维持在能正常工作时 的 35W 连续电力，点火后数秒内就可以达到 100 % S 的 A BS 控制单元 J104 带 ED车轮 转速信号 * 行驶 方向 * 制动灯 使用和起动授权控制单元的亮度。同时还可以补偿蓄电池电压的波动，让灯光 开关信号 * J518接线柱 X 数据总线诊偏转 信号 *接线柱 50 一直处于最佳工作状态。当出现故障时，可以及时切 制动 压力 断接口 J533 断电源，防止触电事故。 图 5 C A N 信息交换图 3.1 自适应前大灯故障分析首先由转向角度传感器(主要收集方向盘转角、 现以奥迪 A 6(C6)2.4 车型为例，介绍前大灯故 方向盘转动速度)，并从 A BS 控制单元(主要收集车 障分析流程。 轮转速信号、制动灯开关信号、偏转速度等)和汽车 故障现象:开大灯后，左前近光灯闪了数次后就 行驶姿态有关的信号，并通过一条 500 kB(比特率) 的 CA N 总线来完成数据的传送，信号最终到达大灯 不会亮了。 照程调节单元 J431，并把控制指令发送到左大灯功 通过采用检测仪查询 J519系 统有一个故障码 率模块 J667 与右大灯功率模块 J668。 (00978 010)，故障信息为:近光灯泡，左 - M29 断路 / 对正极短路。从故障信息可知道，其原因有以下 4 种 可能: (1)氙气灯泡故障;5结束语 (2)线路故障; (3)J519 故障; 驾驶汽车很大程度上要依靠眼睛来观察，而每 (下转第 186 页)168 Equipment Manufactring Technology,2011 No. 7 的部件进行更换，确保六号论各部件的运行正常。数，减少了因六号轮外圆弧钢板摩擦导致的烟包划 痕的现象，降低了原辅料的消耗，节约了企业生产成 本。同时也降低了工人的劳动强度，提高了设备的有 4结束语效作业率，降低了产品品质隐患的风险，保护了消费 者权益 。 通过对 G D X 2 包装机组安装在六号轮外圆上弹 性钢片的改进，有效降低了出现刮伤烟包现象的次 G D X 2 packing m achine scratch C arton package solution LIA O Y an-pei，ZH A N G X in-xing (G uangdong Cigarette Factory ofChina Tobacco M eizhou Industrial，M eizhou G uangdong 514016，China ) A bstract:G D X 2 packing m achine in high-speed operation process,the printing ink ofcarton packages position scrape,and then appear quality problem s.Therefore,the low friction coefficientofpolyflon board wa sselected to instead ofthe six wheel distant slice, reduced the friction between the six wheel and carton packages, and reduced the num ber of carton packages,solved the quality hidden trouble ofcarton package scratches. K ey w ords:G D X 2 packing m achine;carton package;the six wheel;scratch 11111111111111111111111111111111111111111111111 (上接第 168 页) 与照明，2009，(2):22-24. 个人的视力灵敏度有所不同，且汽车的运行速度比[2]侯小梅，刘建勋，李 洋.汽车前照灯随动转向控制系统边 较快，随着电子技术的发展，汽车辅助控制系统越来 界条件研究 [J].重庆交通大学学报(自然科学版)，2009， 越先进，A FS 的出现，让驾驶员在行驶过程中，大大 (2):298-301. 地提高了晚间或光线不足行车的安全性。 [3]钱向明.车用自适应前照灯系统设计及研究[J].机电工程， 2010，(07):104-107. [4]关志伟，崔惠中，郑 飞.汽车 A FS 前照灯转角动力学建模 参考文献:及仿真分析 [J].汽车技术，2009，(05):38-39+49. [1]卜伟理.自适应前照明系统(A FS)简介及发展趋势[J] 光源 A daptive headlights ofcars H U A N G Chun-m ei (Zhaoqing Science and Technology Polytechnic;Zhaoqing G uangdong 526020，China) A bstract:From the structure and working principle ofA daptive Front-Lighting,Itexpoundedh ow to solve the problemofthe safety ofdriving atnight,the advantage is to ensure thatcars can drive in static ordynam ic,the controllerdetects when accelerating or braking signal,or the outside lightintensity change when the differentconditions,TheS ystem can autom atically change the location ofthe lightexposure,self-regulation,to reduc tehe accidentrate. K ey w ords:car;adaptive front-lighting ;CA N -LIN ;lighting blind 186