汽车前照灯AFS系统调光电机控制--开题报告

一、文献综述

（一）汽车前照灯AFS系统的提出

    随着汽车前照灯照明系统的发展，为了保证汽车在高速公路、乡村道路、城市道路、雨雾天气等各种路况及环境下安全的行驶，对汽车前照灯照明提出了更高更适合的视觉要求，前照灯由白炽灯光源向卤素光源、HID（high intensity discharge lamp，简称HID）气体放电灯光源、LED光源、OLED光源、激光光源等高亮度的光源逐步发展。无论选用哪一种光源，在工作模式下只能以一种固定的光型达到一种视觉效果，但是，在现实生活中，行驶道路使用状况、环境状况、气候状况等情况非常复杂，都在随时发生变化。数据分析显示，夜间的车祸发生率远远高出白天的发生率，为了再夜间或者更恶劣的天气下达到更好、更安全的照明效果，前照灯的光型随着不同的环境路况和环境的改变也就随之被提出，并在国家相关法规上列出，这就需要设计一种灵活的前照灯控制光型的系统，此系统可以根据驾驶车辆的方向、速度以及各种天气状况的变化自动调整，将前照灯的灯光进行自动光照调节控制。这就是智能化的自适应前照灯照明系统（advanced front lighting system，简称AFS）。

（二）国内研究现状

    在中国，自主品牌的发展也逐渐跟上潮流，如自主品牌中佼佼者吉利汽车，2006年第一款HID前照灯在吉利远景车型上成功开发；2008年随着前照灯高度电动调节在法规上提上日程，吉利随之在各系列车型上成功开发，利用直流电机来控制近光灯的高度调节来满足不同载荷状态下的光型要求；2010年随着前照灯近光灯自动高度调节（AFS系统的一种最简单模式ALS）的提出，吉利汽车完成ALS系统的开发研究，利用步进电机加高度传感器及控制模块来实现；2015年吉利首款中级车型博瑞成功开发LED前照灯，并配有ALS系统得到市场的高度认可，利用单个步进电机、高度传感器与控制模块集成化通过整车CAN总线进行控制来实现，并通过CAN总线采集步进电机及传感器等信号反馈实现自我诊断。下阶段正处于AFS全路况及各种环境模式下行驶的研究开发工作。

    同样的，在其他自主品牌，前照灯高度电动调节、前照灯自动高度调节（ALS）、前照灯自适应性光照调节（AFS）也有不同程度的研究、发展和应用。

    最初的前照灯调节仅仅在近光灯的垂直方向上实现，对前照灯光照调节由普通的电阻式开关来控制调光电机的接收电压，以达到电机的不同转动角度带动输出轴的位移量，以便使得反射镜的旋转调整光照在垂直方向的角度，实现不同的照射距离，以满足行车人员的最佳视觉效果。随之发展，调光电机的控制由整车的CAN总线采集各路型号反馈前照灯控制器来计算调光电机输出轴需要输出的位移量，再通过机械结构实现更佳的视觉效果。并通过调光电机的反馈信号传送至CAN总线来判断系统的状态，及时通过相关显示设备传递给驾驶者以保证行车的安全性。

（三）国外研究现状

    欧洲市场是最先提出AFS系统的概念，从前照灯的电动高度调节开始提出，逐步到自适应型前照灯的提出均走在市场的前沿。首先从简单的直流电机调节近光灯的高度开始，逐步发展到全自动调节改变光型以适应不同的路况及各种行车环境。这种动态的照明系统在90年代初被提出，经过10多年的发展研究，在21世纪初正式亮相，该系统可以根据汽车的速度、偏离速率以及转向角等车辆的运动状态将各种信号传递给调节电机来改变前照灯的光型。最初2003年意大利马瑞利车灯公司在汽车上安装了动态调节前照灯，为AFS奠定了基础，随后法国VALEO及德国HELLA车灯公司都开发了自己的AFS系统。无论各公司如何实现AFS系统，最终均是通过控制车灯内部执行机构及执行电机来实现功能，此执行电机均是由直流电机逐步由步进电机替代。起初都是在豪华车系上被应用，诸如宝马5系、奔驰E级、奥迪A8灯都在2010年应用了此系统。这些豪华车不仅仅实现了最基本的高度调节功能，而且实现了各种模式下的光型变化以达到最佳的夜晚驾驶视觉效果，起到了提高驾驶车辆的主动安全性，大大提高了道路安全，在汽车行业主动安全性方面做出了巨大的贡献。但是欧洲的路况及各种环境与国内的环境存在着不同的差异，部分没有考虑，如沙尘暴天气等环境并没有包含。行业内专业人士仍在不断的提出和创新，后续的发展还很漫长。

二、论文提纲

1、引言

2、AFS系统介绍

2.1、AFS系统功能

2.1.1、高速行驶模式

2.1.2、乡村道路模式

2.1.3、城市道路模式

2.1.4、弯道行驶模式

2.1.5、雨雾天气模式

2.2、AFS系统实现方案

2.2.1、AFS系统控制方案

2.2.2、AFS系统硬件组成

3、电机在AFS系统中的应用

3.1、调光电机的控制实现方案

3.1.1、调光电机的工作原理

3.1.2、调光电机的控制方法

3.1.3、调光电机的控制方案优化

3.2、调光电机在AFS系统中的检测

4、总结与展望

三、参考文献

[1] 孙宏刚.两相混合式步进电机细分驱动控制器的研究[D].华中科技大学.2006.

[2] 杨树国.新型步进电机智能运动控制单元的研究开发[D].哈尔滨理工大学.2000.

[3] 自适应前照灯的功能及实现. 2010 

[4] 房旭,姚勇,刘军.智能汽车前照灯系统（AFS）研究[J].汽车技术,2006（4）:17-20,

24

[5] 基于主动安全的汽车自适应前照灯控制方法研究.2011

[6] 戎辉,龚进峰,曹健等.AFS车灯关键技术研究[J].汽车电器,2008,（5）:15-18

[7] ECE R123,Uniform Provisions Concerning the Approval of Adaptive Front-Lighting Systems（AFS）for Motor Vehicles[S].United Nations,2012

[8] 盛敬,林谋有.汽车弯道自动转向照明系统的研究[J].拖拉机与农用运输车,2007,34（6）:18-19

[9] 王囤.电控悬架系统用车高和转角传感器[J].汽车电器,1996,（5）:8-10

[10] 童时中.机械负载与步进电机匹配中的若干问题[J].水利电力机械,1989,（03）:

15-19

[11] 张继勇译.AFS系统中随环境而变化的光分布[J].中国照明电器，2001（12）:29-32