汽车前照灯智能化控制

郑月楠



汽车前照灯智能化控制

郑月楠

普遍用于现代轿车的前照灯智能控制系统具有根据需要自动切换远近光、自动开闭及延时关闭近光灯，自动调整前照灯照射角度等功能。本文详细分析了前照灯自动变光、自动点亮及延时关闭、自适应调整等系统的组成、控制方法及原理，阐述了前照灯更加智能化、网络化的发展方向。

前照灯智能控制；自动变光；自动点亮；延时控制； 自适应调整

目前，我国汽车保有量迅猛增加、驾驶员数量日益增长且驾驶水平参差不齐、交通事故发生率居高不下，汽车前照灯智能控制系统能够根据车辆的状态、道路的情况以及外界环境的状况自动改变前照灯的工作状态，产生适合当前驾驶环境的灯光照射模式，给驾驶员提供更合理的视野范围，减轻驾驶员的劳动强度，提高汽车行驶的安全性和方便性，对于提高行车安全性具有重要意义。[1]常见的汽车前照灯智能控制功能有前照灯自动变光，自动点亮及延时控制、自适应调整等。

1 自动变光系统

前照灯自动变光系统可根据迎面来车的灯光强度自动将本车的远光变成近光，避免了给对方驾驶员造成炫目，会车后在对向无来车的情况下再自动恢复远光，提高行车安全性。系统主要由感光器单元(光敏电阻和放大器)、灵敏度调节器、远近光继电器、变光开关组成，如图1所示。

图1 前照灯自动变光系统组成

感光器单元一般装在通风栅后面，散热器前面或挡风玻璃后的仪表板上等位置，4个端子分别对应图2的搭铁，灵敏度调节器、电源、控制信号。其内部(图2)有一个光敏电阻RG感受对面来车的光线强度，当周围环境黑暗时RG阻值增大，当对面来车光线照在RG上时其阻值减小，RG阻值的变化影响V1处电位变化，放大器IC通过比较V1电位大小发出信号控制VT1导通或截止，经过4号端子控制远近光继电器线圈的搭铁。[2]

图2 自动变光系统感光器单元

远近光继电器是一个单臂双位继电器，当其线圈不通电时，触臂接通近光灯触点点亮近光灯；线圈通电时，触臂被吸向接通远光灯的触点，远光灯点亮。

灵敏度调节器装在灯光开关旁边由驾驶员拧旋钮控制，主要由电位计和指示灯组成。其中的电位计接入感光器单元的2号端子，其阻值的变化影响着V1电位。当接入感光器单元的阻值增大时，则灵敏度增高，对面车较远时前照灯即由远光变为近光；反之灵敏度降低，要等到对面车较近时前照灯才由远光变为近光。变光开关处于自动挡位时，指示灯通电点亮表示自动变光状态，当把灵敏度旋钮逆时针方向拧到底时，系统切换为手动变光状态，此时指示灯后的开关由通变为断，指示灯熄灭的同时将远近光继电器线圈直接搭铁，远光灯点亮。此时若想变为近光，只需将变光开关打到近光档切断自动变光系统电源，使远近光继电器线圈断电从而接通近光灯。

2 自动点亮及延时控制系统

前照灯自动点亮及延时控制系统可在环境亮度降低到一定程度时，自动点亮前照灯和外部照明灯，为自身照明和警示其他车辆或行人；在驾驶员熄火并关闭前照灯后仍继续延时照明一段时间后自动熄灭，为驾驶员离开黑暗停车场所提供照明，这一功能又称为“伴我回家”功能。[3]系统主要由光电池和放大器单元、功率继电器、延时调节器等部分组成，如图3所示。

图3 前照灯自动点亮及延时控制系统组成

2.1 自动点亮功能

实现自动点亮前照灯功能一般要满足以下三个条件：点火开关处于IG档，灯光开关处于off档，周围环境亮度低于一定程度。光电池用来感受外界环境的亮度，一般装在仪表里，在环境亮度降低时其电阻值增大。图3中，当放大器接收到点火开关接通的B+信号，且光电池电阻增大到预定值时，放大器将来自车灯开关的火线与功率继电器的线圈接通，吸合连接远近光继电器及前照灯和外部照明灯的两个触点，使来自蓄电池的电流同时点亮前照灯和外部照明灯。[4]当点火开关断开或光电池电阻减小到一定程度时，放大器又切断功率继电器的电源熄灭前照灯和外部照明灯。

2.2 延时控制功能

启动延时控制功能一般要满足的条件是：点火开关处于off档，灯光开关处于off档，延时调节器接通。延时调节器是一个电位计和开关，用于发信号给放大器单元以启用延时控制功能并设定延时控制的时间长短，多数安装在车灯开关上，有的装在仪表板上。当驾驶员断开点火开关和车灯开关，接通延时调节器时，光电池和放大器单元收到来自延时调节器的信号而启动放大器里的定时器，将来自车灯开关的火线与功率继电器的线圈接通，使前照灯和外部照明灯继续点亮电位计所设定的时间，设定的时间一到放大器便切断功率继电器的电源，前照灯和外部照明灯随之熄灭。

3 自适应前照灯系统

自适应前照灯系统主要包括前照灯上下方向自动调整和左右方向自动调整两种功能。该系统会根据车辆负载的变化，在车辆前俯或后仰时自动调整上下照射角度，确保照射高度在合适范围内，既达到良好的照明效果又不会对迎面车辆司机造成炫目；在车辆进入弯道前，系统还能跟随地形变化改变左右照射角度照亮弯道，大大拓宽夜间行车视线范围，提高行驶安全性。[1]系统组成如图4，主要包括传感器、中央处理器、执行电机、CAN总线等。

图4 自适应前照灯系统组成

3.1 传感器

传感器主要包括车身高度传感器和方向盘转角传感器，常用的类型均为光电式。

系统利用车身高度传感器测定前、后轴位置到地面的距离差得出车辆的倾斜角度信号，从而调整前照灯上下照射角度，一般在左前轮和左后轮内侧各装一个。传感器的主体部分装在车身上，传感器的连杆与车桥或减震器下支架相连接，如图5所示，当车身高度发生变化时，连杆就随着上下摆动。传感器内部有一个靠连杆带动的传感器轴和一个固定在轴上随轴转动的圆盘，在圆盘上有多个窄槽用来遮光；在传感器内部还有四组光电器件，由发光二极管和光敏三极管组成，分布在圆盘的两侧；圆盘的转动可使发光二极管和光敏三极管之间时而透光时而被遮住，从而使光敏三极管的输出信号发生 ON、OFF 变换，根据四组信号的不同组合系统就可以检测出圆盘的转动角度判断前后车身高度。

图5 车身高度传感器

在汽车进入弯道时，系统根据方向盘转角传感器测得的方向盘转向与转角信号，自动调整前照灯的左右照射方向，照亮车辆即将行驶到的前方路面 。图6是一种光电式方向盘转角传感器，在压入转向轴遮光盘上均匀分布有一定数量的窄槽，遮光盘的两端分别有两个发光二极管和两个光敏三极管，组成两对光电耦合器(信号发生器)。当转动方向盘时，转向轴带动遮光盘旋转，使两个光电耦合器输出 ON/OFF变换的信号，系统根据信号的数量测得方向盘转动的角度，由于两个光电耦合器信号变换的相位错开约90°，所以通过检测哪个光电耦合器 ON信号超前，就可以检测出转向轴的转动方向。

3.2 中央处理器及执行元件

中央处理器用于收集传感器信号，根据对信号进行处理、运算、判断的结果，输出控制脉冲驱动步进电机(执行元件)正转或反转一定的步数，实现对前照灯上下或左右方向的调整，左右前照

灯各需要两台步进电机驱动，一台控制垂直方向的调整，另一台控制水平方向的调整，[5]如图7所示。

图6 方向盘转角传感器

图7 自适应前照灯总成

4 结束语

前照灯自动控制功能实现了对前照灯灯光更加智能化的调节，为驾驶员提供更合理、更及时的照明条件，已被普遍用于中高档轿车上。随着科技的进步和人们对于驾驶安全性和舒适性的要求不断提高，汽车前照灯自动控制系统正在向着更加智能化、网络化，更加安全可靠、环保节能，更加便于普及的方向发展。

[1] 宋朋朋.汽车前照灯智能控制系统的研究[D].南京：南京林业大学，2012.

[2] 刘孝恩.汽车前照灯自动变光技术 [J].光电技术应用，2010，25(2)：45-47.

[3] 李俄收，王远，吴文民.现代汽车前照灯控制系统综述[J]. 拖拉机与农用运输车，2010，37(4)：4-7.

[4] 孙家豪.福特轿车前照灯灯光自动控制系统[J]. 汽车电器，2007，(8)：46-47

[5] 宋波舰.东风雪铁龙C5轿车随动转向前照灯工作原理[J]. 汽车电器，2012，(4):18-22.

责任编辑：刘海涛

U463.651

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1673-1794(2016)05-0082-03

郑月楠，安徽工业经济职业技术学院讲师(合肥 230051)。

2014-07-18