1、PAGE PAGE 15課件16客車自適應前照燈系統(tǒng) （修訂稿）目錄：一、概述二、研發(fā)背景三、功能作用四、工作原理五、設置裝置六、市場現(xiàn)狀一、概述汽車自適應前照燈系統(tǒng)，英文縮寫是AFS（Adaptive Front Lighting System）.它是一種能夠自動改變兩種以上的光型以適應車輛行駛條件變化的前照燈系統(tǒng)，是目前國際上在車燈照明上的新技術(shù)之一，它的研發(fā)對汽車夜晚行車安全起到了很大的作用。自適應前照燈系統(tǒng)（Adaptive Front-lighting Systern，AFS）是使近光燈光軸在水平方向上與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角聯(lián)動進行左右轉(zhuǎn)動，在垂直方向上與車高聯(lián)動進行上下擺動的燈光隨動系統(tǒng).科

2、技的不斷進步，科學技術(shù)的不斷發(fā)展，客車自適應前照燈它將是一個系統(tǒng)工程，系統(tǒng)集成前照燈、霧燈、防撞探測探頭（天線傳感器）、夜視系統(tǒng)傳感器（紅外照射紅外傳感器）等，各個系統(tǒng)的功能優(yōu)勢，有機的結(jié)合成全天候的前照燈和各傳感器的綜合系統(tǒng)，客車前部及周邊的感知系統(tǒng)?？萍嫉倪M步帶給人們越來越多的驚喜和愉悅，自適應前照燈系統(tǒng)便是一例。它使得夜晚駕駛變得不再令人恐慌，甚至心曠神怡，沒準會有更多的駕駛者愛上夜晚出行去享受黑夜的浪漫。 自適應前照燈系統(tǒng)，目前作為世界較先進的車輛前照燈系統(tǒng)，它能夠有效地降低駕駛者在夜晚彎路上行車的疲勞程度，使駕駛者能夠看清轉(zhuǎn)彎處的實際路況，進而有充分的時間來應付緊急情況，從而明顯提升

3、夜晚彎路上行車的安全性。 雖然夜晚事故發(fā)生率只占所有交通事故的28%，但是其死亡事故的幾率卻高達白天死亡事故的兩倍以上。這再次證明被譽為汽車眼睛的車燈對行車安全性及舒適性具有舉足輕重的意義。 自適應前照燈系統(tǒng)(AFS)是指能自動改變兩種以上的光型以適應車輛行駛條件變化的前照燈系統(tǒng)；是目前國際汽車行業(yè)在車燈照明領(lǐng)域最新的技術(shù)之一，同時也是一個和行車安全息息相關(guān)的主動式安全系統(tǒng)。二、研發(fā)背景傳統(tǒng)的前照燈系統(tǒng)是由：近光燈、遠光燈、前霧燈、前位燈和方向燈組合而成。在城市道路行駛并且限速的情況下，主要采用近光；在城際、鄉(xiāng)間道路或者高速公路上高速行駛的時候，主要采用遠光；霧天行駛的時候，應該打開霧燈。但是

4、實際的使用中，傳統(tǒng)的前照燈系統(tǒng)存在著諸多問題。例如，現(xiàn)有近光燈在近距離上的照明效果很不好，特別是在交通狀況比較復雜的市區(qū)，經(jīng)常會有很多司機在晚上將近光燈、遠光燈和前霧燈統(tǒng)統(tǒng)打開；車輛在轉(zhuǎn)彎的時候也存在照明的暗區(qū)，嚴重影響了司機對彎道上障礙的判斷；車輛在雨天行駛的時候，地面積水反射前燈的光線，產(chǎn)生反射眩光等等。歐洲汽車照明研究機構(gòu)曾經(jīng)就此作過做專項調(diào)查，結(jié)果顯示，歐洲司機們最希望改善的是陰雨天氣積水路面的照明，排在第二位的是城際、鄉(xiāng)村公路的照明，接下來依次是彎道照明、高速公路照明和市區(qū)照明。上述這些問題的存在，就使得研制一種具有多種照明功能的前照燈系統(tǒng)成為必要，并且這些功能的切換，出于安全上的考

5、慮，必須是自動實現(xiàn)的。所以歐洲等發(fā)達國家相繼研制了，這種自動適應車輛行駛狀態(tài)的前照燈系統(tǒng)AFS（自適應前照燈系統(tǒng)）。人們看到開發(fā)智能或自適應前照燈的必要性與可能性。目前，一些燈具系統(tǒng)供應商都在積極研究開發(fā)一種新的智能式，也可稱之為自適應式燈光系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要由各種傳感器提供的信息，經(jīng)計算機處理后，調(diào)節(jié)燈光。其目的是根據(jù)不同的天氣條件(如下雨大霧、下雪)及車輛行駛速度，道路幾何狀態(tài)，以及車流密度等，來改變光照的形狀、其相對強度以及照射的方向，具體可有以下幾種情況:遠光隨車速而變，車速高則光照得遠而且比較窄，當車速減慢則光照得近而寬。根據(jù)加速踏板的位置或直接由車速數(shù)據(jù)進行處理。自動高度調(diào)節(jié)以保持

6、近光在一定高度，避免使迎面駛來的車輛眩目。這可以直接根據(jù)燈光在地面的分布來調(diào)節(jié)，也可根據(jù)車身相對車橋之間的間隙來調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)彎時改變照射方向。根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，車速、轉(zhuǎn)向指標信號以及導航系統(tǒng)中的道路信息計算出前照燈的轉(zhuǎn)角。根據(jù)行駛條件實時變更前照燈的各項參數(shù)，以達到最佳照明狀態(tài)。歐洲已經(jīng)組織了汽車制造商、燈具系統(tǒng)供應商及燈具制造商一同參加的工作組，開展研究以使在燈光設計上能有更大的自由度，逐漸走向適應式燈光， 并提出新法規(guī)的建議。目前，各公司都已有不同的樣品在進行試驗， 并有的智能式前照燈已裝在最新樣車上。三、功能作用自適應前照燈（AFS）系統(tǒng)能夠減緩駕駛者在夜晚彎路上行車的恐慌情緒，使駕駛者能夠擁

7、有充分的時間進行轉(zhuǎn)向操縱和應付緊急情況。自動轉(zhuǎn)向照明具有降低駕駛者夜晚行車勞動強度的重大意義。此系統(tǒng)能夠增加彎道的照射面積達20度左右，按照40KM/h的車速測算，能夠為駕駛者將反應余量增加3秒以上。這一點對于時常進行夜晚運輸?shù)膶I(yè)駕駛員而言至關(guān)重要。新前照燈的智能式，或稱之為自適應式燈光系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由各種傳感器采集來的信息，經(jīng)微控制器處理后，調(diào)節(jié)燈光功能。使其根據(jù)不同的天氣條件(如多云、下雨大霧、下雪)及車輛行駛速度，道路狀態(tài)，以及車輛密度等，來改變光照的功能形狀、其相對強度及照射的方向，可有以下幾種情況:1、陰雨天氣的照明：陰雨天氣，地面的積水會將行駛車輛打在地面上的光線，反射至對面會

8、車司機的眼睛中，使其目眩，進而可能造成交通事故。AFS有效的解決方法是：前燈發(fā)出如圖所示的特殊光型，減弱地面可能對會車產(chǎn)生眩光的區(qū)域的光強。圖1雨天積水反射的AFS光線（側(cè)視）圖2雨天積水對AFS光線的反射（俯視）2、轉(zhuǎn)彎道路的照明：傳統(tǒng)前燈的光線因為和車輛行駛方向保持著一致，所以不可避免的存在照明的暗區(qū)。一旦在彎道上存在障礙物，極易因為司機對其準備不足，引發(fā)交通事故。AFS解決的方法是：車輛在進入彎道時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的光型，給彎道以足夠的照明。圖3傳統(tǒng)前燈的彎道照明問題圖4AFS的彎道旋轉(zhuǎn)照明3、高速公路的照明：車輛在高速公路上行駛，因為具有極高的車速，所以需要前照燈比鄉(xiāng)村道路照得更遠，照得更寬

9、。而傳統(tǒng)的前燈卻存在著高速公路上照明不足的問題，如圖5所示。AFS采用了更為寬廣的光型解決這一問題。圖5現(xiàn)有前燈在高速公路照明的問題圖6AFS在高速公路上的照明4、城市道路的照明：城市中道路復雜、狹窄。傳統(tǒng)前照燈近光如圖7所示，因為光型比較狹長，所以不能滿足城市道路照明的要求。AFS在考慮到車輛市區(qū)行駛速度受到限制的情況下，可以產(chǎn)生比較寬闊的光型，有效地避免了與岔路中突然出現(xiàn)的行人、車輛可能發(fā)生的突發(fā)事件。圖7傳統(tǒng)前燈近光的照明的問題圖8AFS城市道路的照明5、車身縱傾調(diào)光功能：車身會因為前后負載的不同，改變縱傾的角度，安裝在車身上的車燈射出光線的角度也會發(fā)生改變，對夜間行車安全產(chǎn)生不利的影響

10、。如圖1所示，上部是正常的前燈出射角度和照明范圍，中下部分別是后傾和前傾情況下的前燈角度和照明范圍，其差異是非常明顯的。車身縱傾對前燈照明產(chǎn)成的影響自適應前照燈系統(tǒng)，應該包括根據(jù)車輛的行駛狀況（例如：高速巡航時、緊急制動時、彎道時等），路況（例如：高速公路、城市公路、鄉(xiāng)村公路等）以及天氣（例如：大霧、下雨、下雪等）來適時自動的調(diào)節(jié)前照燈的光形，從而達到相應狀況下的最優(yōu)光照表現(xiàn)。自適應前照燈系統(tǒng)，包括各個感器、電子控制模塊（ECU），及執(zhí)行機構(gòu)等。系統(tǒng)能夠根據(jù)車輛的動態(tài)變化、轉(zhuǎn)向機構(gòu)的動作特性、 HYPERLINK /cat_1020003.html t _blank 發(fā)動機的工作狀態(tài)等綜合因素

11、進行計算和判斷，從而判定汽車當前的行駛狀態(tài)并對前照燈近光進行相應的調(diào)整。帶彎道轉(zhuǎn)向照明的(AFS)系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)由步進電機運行帶動，步進電機具有行程準確、動作平穩(wěn)、工作壽命長等特點。且考慮到系統(tǒng)的動作精確性和可靠性、安全性，整個系統(tǒng)采用了帶補償?shù)拈]環(huán)反饋控制，從而保證在某些機構(gòu)故障失效的情況下，仍然能夠讓前照燈具有普通的照明功能，這樣就能夠使整個系統(tǒng)無論任何情況都不會對使用者產(chǎn)生安全隱患，保證可靠性。 自適應前照燈系統(tǒng)作為車燈技術(shù)的一項重大突破，對夜間行車的安全性產(chǎn)生了較大的提高，同時大大提升了行車照明的舒適性；這一點在歐洲的汽車制造商當中已經(jīng)成為一個共識；相信在不久的將來，國內(nèi)的車廠也會逐漸

12、的接受并認同自適應前照燈系統(tǒng)在主動安全方面的重大作用。 HYPERLINK /view/4224265.htm t _blank 自適應前照燈系統(tǒng)，隨著車輛周邊環(huán)境光線的變化，系統(tǒng)會自動識別判斷。雨霧天氣光線不夠，會自動調(diào)整給駕駛者提供更安全的行車環(huán)境。后期廠家又延伸到自適應智能系統(tǒng)，系統(tǒng)會因方向而調(diào)節(jié)，也可以與車速對應(可以改變光束的長度或高度)，或者對環(huán)境光進行補償。 HYPERLINK /view/2527831.htm t _blank 夜視系統(tǒng)可以有不同的形式，如基本的紅外線大燈或熱成像攝像機。但是無論采用何種科技，作用都一樣：在夜間或者視線不明的情況下，幫助您看清更遠處的路面，并且

13、視別近 1000 米內(nèi)道路上的動物、人或樹木等障礙物；圖像在駕駛室中的顯示屏上形成，使肉眼難于看清的障礙物體提前被駕駛者掌控，提高行駛安全可靠性。四、工作原理自適應前照燈系統(tǒng)的工作原理如圖所示。常見的自適應前照燈系統(tǒng)共由四部分組成：傳感器，傳輸、電子控制單元（ECU），伺服控制執(zhí)行器和前照燈組；車輛車速傳感器和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，不斷地把檢測到的各路信號傳遞給電子控制單元，ECU根據(jù)傳感器檢測到的信號分析計算進行處理，把處理完成后的指令，傳輸?shù)剿欧刂茍?zhí)行器，使前照燈工作性能調(diào)整、響應動作。車輛在轉(zhuǎn)彎時，重點是要提前看到所轉(zhuǎn)方向的障礙物，根據(jù)現(xiàn)實駕駛的經(jīng)驗，車燈一般只需轉(zhuǎn)過O15即可，只需要所轉(zhuǎn)

14、方向側(cè)的那只前照燈實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)向就可，另一側(cè)前照燈還是保持原來的方向。雖簡化了控制，仍然能夠達到預期的效果。自適應前照燈系統(tǒng)（AFS）是一個由傳感器組、傳輸通路、處理器和執(zhí)行機構(gòu)組成的系統(tǒng)。由于需要對多種車輛行駛狀態(tài)做出綜合判斷，客觀上決定了自適應前照燈系統(tǒng)（AFS）是一個多輸入多輸出復雜的系統(tǒng)。 自適應前照燈系統(tǒng)AFS模塊化方框簡圖要實現(xiàn)不同的功能，自適應前照燈系統(tǒng)，必須要從不同的傳感器取得不同的車輛行駛信息。比如，為了實現(xiàn)彎道旋轉(zhuǎn)照明的功能，除了要從車速傳感器獲取車速、方向盤角度傳感器獲取方向盤轉(zhuǎn)角、車身高度傳感器獲得車身傾斜角度以外，還必須通過一些特殊的傳感器，獲取車輛實際轉(zhuǎn)向角度的信息；

15、為了實現(xiàn)陰雨天照明的功能，就要從濕度傳感器獲得是否陰雨的信息因為在通常的情況下，自適應前照燈系統(tǒng)，所需獲得部分信息也被其他的控制系統(tǒng)采用，即AFS實際上要和其他的系統(tǒng)共用一些傳感器，所以，必須通過總線這一傳輸通路以后，才能實現(xiàn)這些傳感器信息的共享。自適應前照燈系統(tǒng)（AFS）接受到的信息，除了車速，車身轉(zhuǎn)角和車身傾斜角等等少數(shù)信息是可以定量的以外，其他傳感器發(fā)回的信息大多只能到定性的程度。諸如，地面平不平，雨下得大不大等等車身之外的環(huán)境信息，都是不能精確量化的。這就使得AFS的中央處理器能夠進行模糊的判斷。并且很多信息之間是相互關(guān)聯(lián)的。比如，在陰雨天氣，路面積水的情況下，車輛的轉(zhuǎn)角和晴天相比有極

16、大的差異AFS的中央處理器不僅要做模糊的判斷，而且還要隨著這種環(huán)境的改變不斷的修整系統(tǒng)參數(shù)，這使得AFS最終成為一個自適應的模糊系統(tǒng)。自適應前照燈系統(tǒng)（AFS）的執(zhí)行機構(gòu)，是由一系列的電機和光學機構(gòu)組成的。一般有投射式前照燈，對前燈垂直角度進行調(diào)整的調(diào)高電機，對前燈水平角度進行調(diào)整的旋轉(zhuǎn)電機，對基本光型進行調(diào)整的可移動光柵，此外還有一些附加燈如角燈等等。 自適應前照燈系統(tǒng)AFS示意簡圖目前已經(jīng)有不少高檔車，諸如BMW5系、奔馳E級、奧迪A8、凌志R系列等等，開始加裝AFS系統(tǒng)。相形見絀的是，國內(nèi)現(xiàn)在對自適應前照燈系統(tǒng)AFS的研發(fā)還處在萌芽狀態(tài)，在這新的一輪汽車照明革命的浪潮中，業(yè)內(nèi)同行奮起直追

17、，趕超國際一流水平，徹底擺脫目前非常不利的地位！參考性能指標：（1）車燈水平方向轉(zhuǎn)動范圍：左轉(zhuǎn)15，右轉(zhuǎn)7.5；（2）車燈上下方向轉(zhuǎn)動范圍3；（3）水平方向精度優(yōu)于0.8豎直方向精度0.3；（4）系統(tǒng)響應時間小于150 ms。（5）產(chǎn)品樣機采用CAN通信方式改變光束模式示意： 電磁或電機 拉動遮光板改變光束型式 示意圖技術(shù)要求： HYPERLINK /link?url=BBDo1KEBiGeQD5UMJZdOnut8DGVBBjoGn4QxONm9HjpLAO5q1Cq5b08cZ7_ck-7NrlIhX5LJHxp3yXxqIBlVMq t _blank GB/T 30036-2013 汽車

18、用自適應前照明系統(tǒng)五、設置裝置1、各單元設置裝置（1） 傳感器組：傳感器組包括光敏傳感器、車速傳感器、車身高度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、雨量傳感器、霧傳感器、風速傳感器、顆粒物傳感器、汽車位置傳感器（衛(wèi)星定位信號）。（2） 傳輸通路：選擇CAN（ Controller Area Network） 總線作為傳輸通道，CAN 總線常用于實現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。通過CAN 總線還可以向其它電子模塊索要本系統(tǒng)需要的相關(guān)資源及將本系統(tǒng)當前的一些信息發(fā)送給其他電子模塊，從而簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)資源共享。對應于相應提出的自適應前照燈系統(tǒng)AFS 的控制方案，CAN 節(jié)點連接相應條款所

19、示。（3） 處理單元及執(zhí)行機構(gòu)：由于夜間行駛光線不足，照明情況又差，特別是彎道行駛時，燈光與行進方向相差一定角度，汽車在彎路方向上缺乏側(cè)向照明燈光，造成駕駛員無法觀測到該方向的路面狀況，存在安全隱患，容易造成交通事故。車輛自適應前照燈系統(tǒng)可以根據(jù)車輛行車狀態(tài)實時的調(diào)整車燈方向，讓駕駛員始終保持在最佳照明狀態(tài)。做為控制單元的中央處理器，通過采集方向盤轉(zhuǎn)角信號和車速信號，計算大燈轉(zhuǎn)動量指令，并驅(qū)動步進電機，實現(xiàn)隨動轉(zhuǎn)向。 處理單元ECU模塊 伺服控制電機組件2、多種工作模式（1）鄉(xiāng)村道路模式（Class C）：基本光型模式；（2）高速公路模式（Class E）：高速路上照射距離更遠，燈光更匯聚，亮

20、度更強；（3）城市道路模式（Class V）：在城市道路上，將左燈光軸向左下方旋轉(zhuǎn)，提高駕駛員左側(cè)人行道上的照明；（4）惡劣天氣模式（Class W）：雨/雪/霧天時，通過壓低、分散前照燈的照明角度，防止在車前形成聚光，減小光線通過地面積水反射對迎面車輛造成眩光的效應，同時提高駕駛員近前方和左右側(cè)的照明，保證行車安全；（5）大燈隨動轉(zhuǎn)向（Bending Mode）：根據(jù)車、方向盤轉(zhuǎn)角以及橫擺角速度，動態(tài)調(diào)整前照燈旋轉(zhuǎn)角度，保證彎道安全照明范圍；（6）儀表盤故障指示：除CAN總線故障報警外，還可提供一路輸出用于驅(qū)動儀表盤內(nèi)故障指示燈；（7）旅行模式：車輛從靠右（靠左）行駛國家開到靠左（靠右）行駛國家時，臨時切換燈光照射角度，避免造成對面駕駛員炫目。六、市場現(xiàn)狀目前研發(fā)生產(chǎn)的自適應前照燈系統(tǒng)（AF