介绍自适应前照灯系统(Adaptive Front-lighting System,AFS) 的产生背景、国内外发展概况;详细分析AFS 的6 种不同的照明模式:默认照明模式、高速公路照明模式、乡村照明模式、城市照明模式、弯道照明模式和恶劣天气照明模式; 就AFS 的以上功能,给出控制电路的硬件构成,系统由传感器组、传输通路、处理单元和执行机构4 部分组成。通过对AFS 的理论阐述和实践分析,为国内在AFS技术上的进一步发展探索提供参考。
1. 6 恶劣天气照明模式
1. 6. 1 阴雨天气照明方式
阴雨天气时,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,使其眩目,如图7 所示。法国的一项民意调查表明,83% 的驾驶员认为,夜晚的反射眩光比直接眩光更令人感到不安,所以必须设法降低阴雨天气产生的反射眩光。
由雨量传感器获得的数据即可判断当前是否下雨,并能够进一步获知雨量的大小。一般汽车前面距离为5 ~ 25m 的路面可以产生反射眩光,AFS 可根据雨量大小适当降低前照灯的高度,对此范围内的照度进行限制,从而避免反射眩光对车辆前方60m范围内的驾驶员造成眩目。
1. 6. 2 雾霾天气照明方式
雾霾天气时,前照灯光线产生漫射且前照灯上布满小水珠,使前照灯的亮度和穿透力降低,导致前方景像难以看清,司机的能见度很低,给交通带来很大不便。由雾传感器感知雾的大小和光敏传感器感知光线的强弱从而启动AFS。AFS 会提高前照灯的驱动功率和抬高前照灯的垂直高度,而且还会启动车灯清洗装置,冲洗前照灯上的小水珠,以增强前照灯光束的亮度和穿透力,从而提高前方道路的能见度与清晰度。
1. 6. 3 沙尘暴天气照明方式
沙尘暴天气和下雾天气情况类似,虽然此时不存在小水珠,但是在沙尘暴天气下会有大风,使前照灯上布满灰尘,且四周随时可能刮来不明物体。由风速传感器、颗粒物传感器和光敏传感器判断是否进入沙尘暴照明模式。这时,AFS 同样会提高前照灯的驱动功率和抬高前照灯的垂直高度,同时启动车灯清洗装置,洗净前照灯上的灰尘,此外,其中1 只前照灯会向外侧旋转一定角度以及时发现被风刮来的障碍物。
2 AFS 的实现方案
为了实现AFS 的功能,需要对AFS 的光源部分和控制部分分别进行研究。
2. 1 AFS 光源
传统的前照灯光源难以实现AFS 的全部功能,相对于传统AFS 的光源卤素灯或HID 灯,LED 明显的优势是体积小、重量轻,从而节省了非常有限的AFS 灯具内部空间,较轻的重量也减小了电机的使用功耗。此外,由于单个LED 功率太小,所以在LED前照灯的设计中,一般将很多个LED 排列起来组成1只前照灯,如图8 所示。如果对多个LED 进行不同的开关控制和旋转,就可实现AFS 功能模式所要求的不同光型,并且系统更加节能和可靠。福特公司的一款汽车就采用了基于LED 的AFS。这种基于LED的AFS 通过传感器采集环境信息并传至中央控制单元,中央控制单元将数据处理后去控制各个角度LED 的亮度,从而使得驾驶员能够更精确地掌握前方道路等周边信息,有效提高了驾驶的安全系数。
图8 用LED 作光源的AFS
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