自适应前照灯控制系统（AFS）
AFS能够根据汽车方向盘角度和车速，不断对大灯进行动态调节，适应当前的转向角，保持灯光方向与汽车的当前行驶方向一致，以确保对前方道路提供最佳照明并对驾驶员提供最佳可见度，从而显著增强了黑暗中驾驶的安全性。
系统结构：
AFS电子控制模块，包括一个Master和两个Slave。AFS主要是根据车辆和道路状况，来控制前照灯左右和上下的照射角度，从而提高驾驶员的视野，提升夜间驾驶的安全性。Master控制器以汽车方向转角、车速和前后轴高度等高速CAN总线信号或者真实传感器信号作为输入，经过复杂的控制逻辑和算法，得到期望的近光灯照射角度；并通过LIN总线发给左右两个Slave
控制器，Slave再驱动电机来实现照射角度的实时动态变化。
系统功能：
具有随动转向氙气大灯（HID）的光线照亮范围角度能够外侧旋转15°，内侧旋转7°。同时还能针对车速，以及汽车轴荷变化（载重量变化，加速和减速，上下坡等）情况来改变车灯上下的高度来保证合理的照射距离。不仅如此，AFS控制模块还能保证在颠簸路面和短时间的路面冲击下，前照灯照射距离不会进行频繁调整，以提高系统鲁棒性，防止驾驶员眼睛疲劳。
除此之外，AFS还可以根据环境状况（如雨，雾）来适当的调整前照灯的角度。
在技术上，Master和Slave都具有Bootloader功能，实现控制程序和标定模块的在线升级和下载。AFS控制模块还可以根据不同地域，不同车型的要求，通过配置标定模块来实现所需要的不同功能。
控制功能 | 特有功能 |
转弯时左右大灯随方向盘的转动而改变角度（Bending Mode）； 高速公路模式； 静态自动调光； 动态调光（DHL） 仪表信号指示功能 远光近光控制模式 | 系统电源管理（Master 和Slave） 故障诊断与Failsafe（Master 和Slave） 负载故障诊断 控制器掉线诊断 失步检测和校正 基于CCP的标定接口（Master） 在线配置系统功能（Master 和Slave） 在线升级控制软件 Ballast故障监测 |
第二篇 自适应转向大灯系统(2008-08-06 17:24:58)
标签：汽车 前照灯 led模块 大灯 汽车前灯情感 | |
智能驱动和控制技术为汽车行驶安全带来革命性变化 作者：邹治永 时间：2006-11-03 来源: 电子产品世界 浏览评论汽车前照灯主要是用于汽车夜间行驶照明。它的亮度和照射方向对于行车安全是至关重要的。夜间汽车所有前照灯同时照明时，灯具应具有能使驾驶员看清前方100米距离以内交通障碍物的性能，照明光束应对准汽车的前进方向，主光轴方向应该偏下。前照灯的发光强度不足或者照射方向不合适，汽车前方的情况就不能清晰易见，或者给迎面驶来的汽车里的驾驶员造成眩目，妨碍视野，这些都是导致事故的重要因素。在2006广州车展上，人们看到新奥迪S8配置了创新的照明科技—带有LED日间运行灯的自适应前照灯。其加强型氙气前照灯配有静态转向灯和动态转弯灯以及独立的LED日间行车灯。雪铁龙新C5号称是世界上最安全的轿车之一，其双功能氙气转向大灯夜间能以左右15o的角度转动(转弯时外侧灯转动8o，内侧灯可转动15o)，使您在转弯时能获得更佳的视野，从而提高行驶安全性。氙气灯与LED灯配合，标志着LED在提高汽车行驶安全性的应用中迈出了实质性的步伐，下面向你介绍智能驱动和控制技术为汽车行驶安全所带来的革命性变化。自适应转
向大灯系统：具备向中低档车推广的技术基础自适应转向大灯系统位于前照灯单元内，介于日间行车照明系统及氙气灯模块之间。以奥迪A8为例，当车辆以低于70公里/小时的速度行驶时打开转向灯，或者当驾驶员将方向盘转到一个特定的角度时，它便会自动打开自适应转向大灯系统，在车辆完全变向之前对弯道进行照明。自适应转向大灯系统(AFS)的基本功能包括： *前照灯自动校平系统：在车辆倾斜的情况下保证灯光与路面呈水平状态，前照灯自动校平系统根据传感器的一系列数据，尤其是从前后车轴传来的悬架压缩数据调节各车灯的角度。 *改变车灯光束的方向：自适应转向大灯系统通过对氙气前照灯实施电子控制来改变车灯光束的方向，从而使光线的分布与车辆的转向角相适应，以便于迎面而来的转弯和岔路口—尤其是司机的凝视点—能够得到最佳的照明。研究表明，当车辆转弯时，旋转前照灯光束能使司机凝视点的照明度提高300%。自适应转向大灯系统的基本构成包括： 1. 两台步进电机，分别控制大灯在水平和垂直方向的转动； 2. 步进电机的驱动及转换器件； 3.电子控制单元(ECU)； 4. 安装大灯的结构件； 5. 传递控制信号以及采集传感器数据的LIN总线，还有将传感器数据传递给其它控制单元的CAN总线。 目前，在控制、传感和驱动方面，以AMI Semiconductor公司为代表，已经推出了AMIS-30621及AIMS-30623步进电机控制器集成电路，它们能够直接安装于自适应转向大灯系统机电一体化模块之中，通过LIN总线接口，既
节省了布线成本，又拥有更好的电磁兼容性能。 Vishay Intertechnology公司推出的新型环境光感应器，通过对外部环境光的感应，可以实现汽车前照灯的闭环控制。在汽车照明控制的ECU和车灯之间，需要采用MOSFET驱动器，为了防止输出过载的情况下，Supertex公司推出一款变频PWM控制器IC—HV9930，它可以实现电流限制，并通过电容隔离措施保护LED灯不受MOSFET开关失效的影响，适合于具备低压直流输出的汽车LED灯。在LED前照灯方面，斯坦利电气与德国海拉公司(Hella)联合开发了将4个大型LED芯片封装成一个大功率白LED模块的方案，每个白LED模块发出140流明亮度的光束，预计2008年前后将达到并超过HID灯的发光效率。日本小丝制作所推出的前照灯配备有11个白LED模块，包括近光灯6个，远光灯时追加5个，近光灯点亮时的光束为800流明～1000流明，这种前照灯具有AFS功能，在弯道行驶时灯光照射角度转向汽车转弯方向，前照灯中部是可以转动的。此外， Avago和Lumileds推出三款了中等功率发光二极管产品—Envisium Power，该产品的主要应用之一就是前转向灯和车后组合转向灯。Osram Opto Semiconductorvs公司则推出了集内部和外部照明于一体的LED照明模块，目标是增强汽车的彩和设计总体效果。Nichia甚至宣布，2007年将推出150流明/瓦的LED。上述情况表明，LED作为前照灯在提高汽车行驶安全性领域中的应用已经具备大规模普及的基本条件。智能驱动和控制技术：汽车LED照明
市场的竞争热点在汽车照明系统中，高亮度LED(HBLED)具有广阔的应用前景(图1)，它将使汽车照明更为智能化，为驾驶提供更多的安全，为汽车设计和消费者带来更多彩斑斓的变化。图1 LED在汽车中应用的布局图自适应前照灯照明系统(AFS)为汽车根据环境的变化调整光线提供了一定程度的智能。早期的AFS采用的是氙气灯，目前，开发自适应前照灯系统的公司包括：Hella、Valeo和Visteon等等，随着LED模块亮度的大幅度提高，他们已经开始采用LED作为前照灯的光源。在美国，SAE标准组织已经批准将LED作为前照灯主要照明功能器件，欧洲可能最晚要到2008年才能由欧洲经济委员会(ECE)批准相应的标准。由于AFS的控制涉及的主要控制参数包括：道路弯度、道路类型、天气条件和驾驶员的需求，基本控制问题是何时调整光线的方向和亮度？如何优化弯道与汽车倾斜度之间的关系？ AFS完全依赖软件算法实现电控，以往的开发过程中，车厂和AFS开发商之间要做长期的配合测试才能获得第一手数据，这种做法已经难以满足快速上市的需求。为了优化AFS的控制算法，在LED车灯设计方面，德国Brandenburg公司提供一种称为LucidShape的AFS仿真系统(图2)。图2 称为LucidShape的AFS仿真系统 LucidDrive是其中的一种夜间驾驶仿真工具，通过该工具可以分析汽车前照灯在真实路况中的性能，设计人员只要选择对测试路径、载荷、前照灯光束的位置进行设置之后，就可以开始仿真。在仿真过程中，你可以切换不同的灯组，并在驾驶
过程中实时观察其影响，从而直接对各种前照灯设置进行比较，优化控制算法。LucidDrive支持动态选择汽车的前照灯、发光的参数和驾驶时的观察位置，所有的变化造成的影响可以立即反映出来，其中，还包含各种测试路面的模式，用户可以随时作出改变。通过反复测试，可以设计出光学性能优良、符合驾驶各种驾驶条件和适应各种路面状况的AFS光机电一体化系统。目前，支持自适应前照灯系统控制需求的半导体公司包括： Freescale、ST、ADI、AMIS、Hitachi、Melexis、Xilinx、Microsemi等公司，提供功率驱动器件MOSFET的公司则有ST、IR、Fairchild等公司。控制前照灯转动的步进电机驱动和控制集成电路的放置有两种方案：一是直接驱动，通过位于车内的中央控制单元(ECU)对步进电机进行控制；二是机电一体化驱动，通过采用高度集成的单芯片产品，把芯片直接安装于自适应转向大灯系统机电一体化模块之中。其中，模块化设计由于使前照灯组件的维修保养方便，因而代表着未来的一个发展趋势；但是，机电分离方案也有好处，那就是方便对机电部分分别进行选配和实现升级。 AFS是高度光、机、电一体化的系统，其智能驱动和控制技术建立在软件算法和硬件设计的基础之上，采用混合信号设计技术，把控制器集成到功率驱动器件之中，是一个值得关注的技术趋势。最后，由于LED本身具有丰富多彩的彩表现力，因而将赋予汽车照明系统设计工程师以极大的创新动力，可以预见，随着LED在汽车前照灯中获得普及应用，
基于自适应前照灯系统的智能驱动和控制技术必将为汽车行驶安全带来革命性变化，并对整个汽车和汽车电子">汽车电子行业产生深远的影响。
第三篇汽车自适应前照灯系统
系统简介
研发背景
功能简介
功能原理
系统简介
自适应前照灯系统，英文缩写是AFS（Adaptive Front Lighting System）.它是一种能够自动改变两种以上的光型以适应车辆行驶条件变化的前照灯系统，是目前国际上在车灯照明上的新技术之一，它的研发对汽车夜晚行车安全起到了很大的作用。
研发背景
传统的前照灯系统是由：近光灯、远光灯、行驶灯和前雾灯组合而成。在城市道路行驶并且限速的情况下，主要采用近光；在乡间道路或者高速公路上高速行驶的时候，主要采用远光；雾天行驶的时候，应该打开雾灯；白天行驶，应该打开行驶灯（欧洲标准）。但是实际的使用中，传统的前照灯系统存在着诸多问题。例如，现有近光灯在近距离上的照明效果很不好，特别是在交通状况比较复杂的市区，经常会有很多司机在晚上将近光灯、远光灯和前雾灯统统打开；车辆在转弯的时候也存在照明的暗区，严重影响了司机对弯道上障碍的判断；车辆在雨天行驶的时候，地面积水反射前灯的光线，产生反射眩光等等。
欧洲汽车照明研究机构曾经就此作过做专项调查，结果显示，欧洲司机们最希望改善的是阴雨天气积水路面的照明，排在第二位的是乡村公路的照明，接下来依次是弯道照明、高速公路照明和市区照明。
上述这些问题的存在，就使得研制一种具有多种照明功能的前照灯成为必要，并且这些功能的切换，出于安全上的考虑，必须是自动实现的。所以欧洲和日本相继研制了这种自动适应车辆行驶状态的前照灯系统——AFS（自适应前照灯系统）。
功能简介
阴雨天气的照明：阴雨天气，地面的积水会将行驶车辆打在地面上的光线，反射至对面会车司机的眼睛中，使其目眩，进而可能造成交通事故。AFS有效的解决方法是：前灯发出如图所示的特殊光型，减弱地面可能对会车产生眩光的区域的光强。
转弯道路的照明：传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。AFS解决的方法是：车辆在进入弯道时，产生旋转的光型，给弯道以足够的照明
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5所示。AFS采用了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7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。AFS在考虑到车辆市区行驶速度受到限制的情况下，可以产生比较宽阔的光型，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。
功能原理
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。由于需要对多种车辆行驶状态做出综合判断，客观上决定了AFS是一个多输入多输出复杂的系统。图1是德国HELLA公司AFS的系统简图
要实现不同的功能，AFS必须要从不同的传感器取得不同的车辆行驶信息。比如，为了实现弯道旋转照明的功能，除了要从车速传感器获取车速、方向盘角度传感器获取方向盘转角、车身高度传感器获得车身倾斜角度以外，还必须通过一些特殊的传感器，获取车辆实际转向角度的信息；为了实现阴雨天照明的功能，就要从湿度传感器获得是否阴雨的信息……
因为在通常的情况下，AFS所需获得部分信息也被其他的控制系统采用，即AFS实际上要和其他的系统共用一些传感器，所以，必须通过总线这一传输通路以后，才能实现这些传感器信息的共享。
AFS接受到的信息，除了车速，车身转角和车身倾斜角等等少数信息是可以定量的以外，其他传感器发回的信息大多只能到定性的程度。诸如，地面平不平，雨下得大不大等等车身之外的环境信息，都是不能精确量化的。这就使得AFS的中央处理器能够进行模糊的判断。并且很多信息之间是相互关联的。比如，在阴雨天气，路面积水的情况下，车辆的转角和晴
天相比有极大的差异……AFS的中央处理器不仅要做模糊的判断，而且还要随着这种环境的改变不断的修整系统参数，这使得AFS最终成为一个自适应的模糊系统。
AFS的执行机构是由一系列的马达和光学机构组成的。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。
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。最近有消息说在天津投产的TOYOTA的MARK2也要安装AFS。相形见绌的是，国内现在对AFS的研发还处在萌芽状态，恐怕在这新的一轮汽车照明革命的浪潮中，不得不又处于非常不利的地位！
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