在众多交通事故中,除了正面碰撞、追尾碰撞以及与行人发生的碰撞之外,由于夜晚光线的限制发生的交通事故后果非常严重,尽管黄昏和夜间的平均交通流量只是白天的 1/3,但造成死亡事故的风险却是白天的两倍。造成这样不良后果的原因除了驾驶员不遵守优先权、车速过快、冒险超车以及饮酒疲劳等之外,因夜间视线不良所造成的事故占到了七成。为了提高车辆在夜间行驶的安全性,汽车的照明系统随着汽车技术的发展也在不断进化,因此,AFS 系统应运而生。
AFS 即 Adaptive Front LightingSystem,是一种自适应前照灯控制系统。这种智能灯光调节系统具有两种以上的自动调节功能,可在汽车行驶工况和环境改变时,自动调整前照灯的照射角度和范围,极大地改善了车辆在夜间弯道、城区交叉路口、高速公路行驶时对道路的辨识度,减少会车时对迎面车辆眩光影响,从而提高了夜间行车安全性。AFS 是目前在车灯照明领域最新的技术之一,是一个和行车安全息息相关的主动式安全系统,在汽车上应用将会逐渐增多。
一、自适应前照灯系统的基本组成
自适应前照灯系统(AFS)是一个由传感器、控制器和执行机构组成的电子控制系统,其基本组成如图 l 所示。
1.传感器
不同车型上所使用的 AFS 的功能不完全一样,所配备的传感器的种类与数量也会有所不同,应用于 AFS 的传感器通常有如下几种:
(1)前后轴车身高度传感器:检测车辆前、后轴处的车身高度,AFS 控制器根据此传感器信号判断车身是否前倾或后仰,进行前照灯光束垂直照射角度控制。
(2) 轴重传感器:检测车辆的载荷,AFS 控制器根据此传感器信号判断车身是否前倾或后仰,分析车身的高度,进行前照灯光束垂直照射角度控制、前照灯高度调节。
(3)转向盘转角传感器:检测转向盘的转动角度和转动方向,AFS 控制器根据此传感器的信号判断车辆是否进入转弯行驶状态及转动的方向,以进行前照灯的水平照射角度的控制。
(4)车身横向加速度传感器:检测车辆前部横向位移速度,AFS 控制器根据此传感器信号判断车辆转弯的程度,以进行前照灯的水平照射角度的控制。
(5)车速传感器:检测汽车的行驶速度,AFS 控制器根据此传感器信号进行前照灯高度控制,该传感器信号也是AFS 控制器进行前照灯的水平照射角度控制的参考信号。
(6)湿度传感器:检测车外的雨量,AFS 控制器根据此传感器信号判断天气是否下雨及雨量的大小,以实现阴雨天时的前照灯照明光束的光形控制。
2.AFS 控制器
AFS 控制器由微处理器、输入及输出电路等组成,如图 2 所示,其作用是对传感器输入的信号进行分析处理,然后输出控制信号,通过输出电路控制执行器工作,实现前照灯的自适应控制。
AFS 控 制 器 与 传 感
器、执行器的连接通常采
用 CAN 总线,其目的是减少导线的数量和线束的体积,以提高信号传输的可靠性,并使 AFS 的工作可靠性得以提高。
AFS 控制器接收到的传感器信号,如车速、车身转动角速度等是可以定量分析的,但有些传感器信号只能进行定性分析。例如,地面平不平、雨下得大不大等车身之外的环境信息,都是不能精确量化的。因此,AFS控制器的中央处理器必须具有模糊分析功能,而且还要随着环境的改变不断地修整系统参数,成为一个自适应的模糊系统。
3.AFS 执行器
AFS 执行器由一组伺服电动机和光学机构组成,如投射式前照灯、对前照灯垂直角度进行调整的调高电动机、对前照灯水平角度进行调整的旋转电动机、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。AFS 执行器如图 3所示。
二、自适应前照灯系统的控制功能
1.前照灯照射角度自动控制
前照灯照射角度自动控制包括水平方向照射角度控制和垂直方向照射角度控制,水平方向照射角度控制原理如图 4 所示。
夜间行车汽车转弯时,转向盘转角传感器、车身横向加速度传感器及车速传感器将转向盘转动的角度与方向、车辆前部横向移动的速度以及车辆纵向行驶速度等参数转换为电信号并输送给 AFS 控制器,AFS 控制器对这些信号进行综合分析后,随即输出控制信号,对前照灯的照射角度进行控制。在车速较低、弯道不大的情况下,AFS 控制器通常只是使具有静态转向照明功能的前角灯或前雾灯点亮;如果汽车高速行驶,车辆前部转动角速度较大,AFS 控制器则会控制左、右前照灯照射角度调节伺服电动机工作,转动前照灯,使驾驶员对弯道的路况看得很清楚。