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1、3 汽车大灯控制分类和控制方法-2 AFS智能随动系统,武汉理工大学汽车学院杨胜兵,几个概念的关系,1 AFS智能随动系统（AdaptiveFront-LightingSystem）AFS控制的是灯光的“左右”调整（有的AFS含ALS）2 ALS自动光轴调节系统（AutoLevelingSystem），那么ALS控制的则是灯光的“上下”调整。概念区分不明显，AFS具体到不同产品上的侧重点不一样，要看具体的功能介绍而定。,A Scalable,Flexible SolutionOne fundamental differentiator of these systems is Visteons
2、ability to scale them to manufacturer needs.Visteon research revealed that while vehicle buyers know and understand the benefits of Xenon technology,the higher cost of Xenon bulbs could act as a potential deterrent to consumers.,Depending on manufacturer needs,Advanced Front Lighting Systems can be
3、modified to recognize and respond to a variety of road conditions and can also be implemented on vehicles with 14-or 42-volt electrical systems.,Styling FlexibilityVisteons Advanced Front Lighting Systems also offer a great degree of design flexibility for vehicle designers.These systems,well suited
4、 to the recent trend towards projector-style headlights,can be easily packaged as an articulated assembly in reflector-style headlamps.In addition,Visteon has the in-house capabilities to support automotive manufacturers with all aspects of the styling and packaging of our Advanced Front Lighting Sy
5、stems.,Taylored specification and performance It is out of the question,that each technical solution has to offer sufficient performance and quality to the car manufacturer and end customer.Nevertheless solutions for compact and midsize cars comprise different standards and basic specifications,tayl
6、ored to available budgets and customer expectations.In the same context a basic headlamp for a compact car looks different then one for a premium car.It is important for the supplier as well as for the OEM,to differentiate classes of performance,reaching from economy solutions to premium solutions.T
7、he performance offered by a compact car of a specific OEM has to be different from a premium car of the same brand.,To reach the described cost targets,the right technical solutions have to be found as described and the performance requirements and specifications for each main function have to be ta
8、ilored as well.Changed conditions in the system,like weight,swiveling angle,fail safe mechanisms and many more define the specificiations for each system component.The result has to be a sufficient and safe function for the specific car segment,offering quality and visible benefit for the end user.,
9、AFS智能系统的“左右”调光设计需求,A 转弯,通常，汽车上安装的普通大灯具有固定的照射范围，当汽车夜间在弯道上转弯时，由于无法调节照明角度，常常会在弯道内侧出现“盲区”，极大地威胁了夜间的行车安全。,在夜间转弯时，AFS能根据车速以及方向盘转向角度，自动调整两侧大灯的照射范围，消除“盲区”，确保弯道中的高能见度。,AFS automatically turns on low beams according to vehicle speed and steer to provide better visibility,AFS structure,Curve,Crossroads,When dr
10、iving on the winding road,AFS will change the lighting pattern to compensate for the curvature of the road to help enhance night visibility.,At crossroads,AFS will illuminate the chosen direction of travel,either left or right.*The right-side lamp does not move whenthe vehicle is stopped.,AFS作用模拟图,采
11、用AFS的前大灯系统可以根据各种行驶状况，提供更加便于观察前方道路的灯光。系统可以根据转弯角度和车的行驶速度自动地将近光束和曲光灯的照射轴向左右两侧调节，使驾驶员在夜间行车转弯时更容易看清前方的路况。,AFS is a headlamp orientation control system that takes into account both steering angle and vehicle speed to orient the headlamps to an angle that provides better nighttime visibility.AFS assures a
12、wider range of visibility during cornering.AFS assures a wider range of visibility during cornering.Varies the headlamp angle up to 15 degree to the right,and 5 degree to the left by the left-hand traffic.,At speeds lower than 30 kilometers per hour,the swivel angle of the headlamp is controlled in
13、accordance with the steering angle,regardless of the vehicle speed,thereby improving the visibility especially at intersections and sharp curves.,车身纵倾调光需求,A 制动加速,B 前后负载,车身会因为前后负载的不同，改变纵倾的角度，安装在车身上的车灯射出光线的角度也会发生改变，对夜间行车安全产生不利的影响。,如图所示，上部是正常的前灯出射角度和照明范围，中下部分别是后倾和前倾情况下的前灯角度和照明范围，其差异是非常明显的。,AFS作用示意图（车身纵
14、向）,车身纵倾角的计算,采用安装在悬架和车身上的车身高度传感器，获取前轴和后轴的高度变化量，并依据轴距计算车身纵倾角度，计算见图所示,Inclinometer,AFS基本双轴控制,AFS计算基础,目前研发的AFS系统要解决前述五大问题尚有难度，因为首要的难点就是缺乏有效、廉价的传感器能对基本道路状况的做出判断。要完成路面积水、转弯道路、高速公路、乡村道路和城市道路的综合识别，即便是采用下一代基于CCD的图像识别技术还是一个不小的挑战。所以时下国外量产的AFS系统都是运用了间接判断，有限的实现个别功能。,AFS计算基础,如采用车身高度传感器感知车身的纵倾角，使前灯保持和路面水平；采用方向盘转角传
15、感器感知前轮转角，结合车速判断道路的弯曲状况，实现弯道旋转的功能；采用自动雨刮的湿度传感器感知雨量，实现前灯反光遮挡的功能。,X-Y Double axle servo Sructure,控制器ECU,典型控制,德国HELLA公司AFS,AFS是一个由传感器组、传输通路、处理器和执行机构组成的系统。下图是德国HELLA公司AFS的系统简图：,海拉公司AFS进展,2006年，海拉公司的AFS前大灯照明体系（自适应前照明系统AFS-Adaptive Frontlighting-System，或称智能前照明系统）实现量产.2002年底奥迪综合了转弯灯功能；2003年春季，伴随着欧盟的法定批准（ECE
16、 R48），前大灯具备了“左顾右盼”的功能欧宝和梅塞德斯几乎同时引入动态随弯转弯灯。这一小小的突破可以说是AFS给驾驶者的第一次独特体验，尽管那时只是传统的光分布依据不同的转弯半径加大了向外摆动幅度。迄今为止，海拉公司为14种车型装备了动态随弯转弯灯：奥迪A6、A8，宝马5系、X5，梅塞德斯CLS、E系、M系、SLK，欧宝雅思、思玛、威达，标志407酷派，路虎运动，大众新高尔夫。,海拉公司AFS进展,而今，即将登场的AFS，即被海拉公司命名为VARILIS(VARiables Intelligent Light-System)的新技术，同样摆动它的前灯模块。革新之处在于，它不仅“投入地”照亮弯
17、道，还可以通过“斜视”自我“扩宽”。这一功能被称作“动态城市照明”：左右大灯各自偏离中轴向外展开11度，大大扩宽了横向照明幅度。这特别适合车速60/80公里每小时的多车道匝道。城镇里，最高时速50公里且道路照明较充足，VARILIS产生城市灯光。照明宽度而不是照明深度起主导作用，AFS柔和而又不眩目。转弯和狭窄弯道行驶时由动态或静态随弯转弯灯照亮车旁的黑暗区域。,海拉公司AFS进展,出城进入郊区，时速接近百公里后，一切照旧：“乡村照明”遵循众所周知的“非对称”近光原则，有意识地限制左前方照明，以照顾左方来车。右方的照明则不受限制，高质量的前大灯可照亮右边道150米之远。简言之，郊区道路上，非对
18、称的近光灯保证右前方纵向足够远处及右侧路边的照明。,更另人兴奋的是VARILIS在高速路上的表现：“高速路照明”对照明深度要求较高，AFS照亮前方约200米，为高速行驶的车辆探路。光源向上的伸展空间受到严格限制，这样兼顾会车和超车驾驶者不被它的照明强度过分影响。此项技术的核心在于VarioX，一种大灯模块。它可产生五种不同的光分布：城市，乡村，高速路，远光灯，恶劣气候条件状况，并可分别适用右舵和左舵车辆。,海拉公司AFS进展,乡村道路的照明：,在环境照明不好的乡村道路上高速行驶的车辆，需要的是照得远，照得宽的前照灯。同时AFS也不能产生使对面会车司机眩目的光线。,转弯道路的照明：,如图所示，传
19、统前灯的光线因为和车辆行驶方向保持着一致，所以不可避免的存在照明的暗区。一旦在弯道上存在障碍物，极易因为司机对其准备不足，引发交通事故。,车辆在进入弯道时，产生如图所示旋转的光型，,高速公路的照明：,车辆在高速公路上行驶，因为具有极高的车速，所以需要前照灯比乡村道路照得更远，照得更宽。而传统的前灯却存在着高速公路上照明不足的问题，如图所示。,更为宽广的光型解决这一问题。,城市道路的照明：,城市中道路复杂、狭窄。传统前照灯近光如图所示，因为光型比较狭长，所以不能满足城市道路照明的要求。,比较宽阔的光型，有效地避免了与岔路中突然出现的行人、车辆可能发生的交通事故。,AFS的执行机构是由一系列的马达
20、和光学机构组成的。一般有投射式前照灯，对前灯垂直角度进行调整的调高马达，对前灯水平角度进行调整的旋转马达，对基本光型进行调整的可移动光栅，此外还有一些附加灯如角灯等等。,VALEO的AFS,汽车照明的另一家公司-法国的VALEO也开发了自己的AFS系统。,DENSO公司的AFS,DENSO公司的AFS系统目前只能实现弯道照明的功能，,DENSO的AFS的旋转马达,DENSO的AFS控制电路,动态调光控制器实物（日本电装）,目前已经有不少豪华车，诸如BMW5系、奔驰E级、奥迪A8、凌志R系列等等，开始加装AFS系统。但相形见绌的是，国内现在对AFS的研发还处在萌芽状态，在这新的一轮汽车照明革命的
21、浪潮中，处于非常不利的地位。,小警示,传感器：,车速传感器：车身高度传感器(考虑以下)：方向盘转角传感器为了实现不同光分布之间的自动转换，由智能控制器处理各类传感器传输的信号。它们是光线传感器，空调系统中的阳光传感器，速度传感器，路面湿度传感器，雨雾传感器，弯道传感器等等。与GPS全球卫星巡航定位系统联网，预测性地为各类道路情况提供最适合的照明效果。,某旋转核心的完整结构,执行电机：,直流调高电机总成 步进调高电机总成,步进电机控制,车辆前大灯的转动可以通过步进电机实现，其中，一台步进电机控制垂直方向上的转动，另一台用于控制水平方向上的转动。电机根据车辆四周的许多传感器反馈的数据作出反应。信息的传达是通过车辆的数据网络系统实现的。LIN总线是前大灯控制的一个实用的选择，而CAN总线则能够将传感器数据收集起来并且分配到整个车辆。步进电机是前大灯调节应用的一个最佳选择，因为这些电机成本低，坚固耐用，体型虽小却能够提供一个很大的扭矩。,旋转电机总成剖视,动态自动调光系统的安装图,我们的研究加上下坡算法,长时间震动、高低路况等影响下，,
