寶馬X5自適應大燈的結構與控制原理

【摘要】自適應大燈是近些年來的新科技。本文首先介紹了自適應大燈的功能與優點，接著敘述了寶馬X5自適應大燈的系統組成。本文重點分析了寶馬X5自適應大燈的工作過程及其控制原理。

【關鍵詞】寶馬大燈自適應燈光

1自適應大燈的功用與優點

夜晚在彎道上行車、會車或者在不寬敞的路上會車都是有一定的危險性。在彎道上行車時困擾駕駛員的是不能及時看清楚路面，對面來車眩目。在不寬敞的路上會車時，對方駕駛員不主動關閉遠光燈，本車駕駛員眩目。自己不關閉遠光燈，對方眩目。而駕駛員頻繁的打開、關閉遠光燈不僅麻煩，而且也分散了駕駛員的注意力，這樣就大大的降低了行車的安全性。自適應大燈的燈光可在一定限度內擺動使駕駛員提前看清前面的路面。在會車時，自適應大燈會自動關閉遠光燈以保護對面來車的安全，因而不會因前燈使對面來車駕駛員眩目，從而提高了行車的安全性。

2 寶馬X5自適應大燈的系統組成及控制功能

寶馬X5自適應大燈系統由燈光開關、腳部空間模塊、動態穩定控制系統、雨天/行車燈/光照傳感器、車頂功能中心、轉向柱開關中心等組成。自適應大燈系統零部件在車上的位置如圖1所示。

圖1 寶馬X5自適應大燈系統組件在車上的布置

1-燈光開關；2-腳部空間模塊（FRM）；3-動態穩定控制系統（DSC）；4-接線盒控制單元（JBE）；5-雨天/行車燈/光照傳感器（RLSS）；6-車頂功能中心（FZD）；7-轉向柱開關中心（SZL）

2.1自動開啟或關閉遠光燈控制

燈光輔助（FLA）控制單元根據交通狀況向腳步空間模塊發送接通或關閉遠光燈的建議。腳步空間模塊根據該建議和其他不同的輸入參數決定是否接通或關閉遠光燈。

2.2大燈擺動控制

夜晚汽車在彎道上行駛，腳步空間模塊會根據動態穩定系統、轉向柱開關中心等模塊提供的信息向大燈擺動模塊發出大燈擺動的控制信號，使大燈左右擺動，以便照亮彎道內側的路面。

3寶馬X5自適應大燈的工作過程與控制原理

3.1自適應大燈的開啟與關閉

會車時，開啟自適應大燈的車輛不會造成對方車輛的眩目，并能根據實際情況開啟或關閉自適應大燈，如圖2所示。

圖2 開啟自適應大燈的車輛

光照傳感器可以感知左右角度為15°并且在1000m內的燈光當對面來車時，在相距400時遠光燈被自動關閉。當車輛駛離這個范圍時，遠光燈又被重新打開，如圖3所示。

圖3 光照傳感器的感知范圍

1-遠光燈光束；2-前面行駛車輛的尾燈；3-向前的光照傳感器的感知范圍；

4-對面來車的大燈有對面來車時自動關閉遠光燈

3.1.1自適應大燈的開啟

遠光燈輔助系統根據交通狀況向FRM發送一個遠光燈接通建議或關閉建議。FRM根據這個建議和不同的其它輸入端數決定，是否接通或關閉遠光燈。

遠光燈輔助系統的接通條件：①燈開關在開關位置“A”； ②近光燈已接通；③已向前（沿行駛方向）點擊行駛方向遠光燈開關。

遠光燈的接通條件：①行駛速度大于40km／h；②未掛入倒車檔；③光照傳感器未識別到對面來車或前面行駛的車輛；④光照傳感器識別到足夠的黑暗。

3.1.2自適應大燈的關閉

遠光燈光束的作用距離約400m。光照傳感器感知范圍的作用距離約1000m。因此可確保，光照傳感器在遠光燈光束給對面來車造成眩目之前即識別到對面來車。當光照傳感器識別到一輛對面來車時，FLA向FRM發送一個關閉建議。FRM自動關閉遠光燈。

1）有前面行駛的車輛時自動關閉遠光燈。當圖像傳感器識別到一部前面行駛的車輛時，FLA向FRM發送一個關閉建議。FRM關閉遠光燈。

2）在照明充分時自動關閉遠光燈。當圖像傳感器識別到照明充分的環境時，FLA向FRM發送一個關閉建議。FRM關閉遠光燈。充分的照明意味著：日光、晨昏、路燈（例如在有路燈的地方）。

3）遠光燈輔助系統的功能限制。在下列情況下可能導致FLA的功能受限：①不利的天氣情況②自身照明不佳的交通參與者③某些交通標志④在凹凸不平的道路上行車⑤圖像傳感器的視野范圍受阻。

4）遠光燈輔助系統的自動校準。為了確保遠光燈輔助系統無故障的工作，必須將光照傳感器校準到與中心線平行。FLA在夜間行駛時可以最多自動向左校準3度和向右校準3度。因此可補償與中心線的細微偏差。適合于自動校準遠光燈輔助系統的行駛狀態是：在距離超過約50km的相對的直路段上行駛。直路段可縮短自動校準的時間。道路標線必須清晰可見。

3.2自適應大燈的擺動

駕駛員轉動方向盤時，車輛沿圓形軌道移動。該圓形軌道通過車輪的移動和前車輪的角度位置確定。而燈光也隨轉向角擺動，如圖4所示。

圖4燈光隨轉向角轉動

1-預期的圓形軌道；2-明暗界限的交界點；3-轉向角

燈光擺動后彎道的照明更好，視野得到改善，在彎道上駕駛員更容易看清楚路面。提高了行車的安全性。

自適應彎道照明燈根據擺動模塊的當前位置進行參考運行，以確定零位。為了避免在校正期間出現滯后現象，擺動模塊始終從同一側移過零位傳感器。只要在關閉自適應彎道照明燈前始終使擺動模塊移動到零位傳感器同一側的靜止位置處，即可實現上述效果。

3.2.1大燈的擺動

1）大燈擺動零位傳感器。擺動模塊從關閉位置方向向光軸方向擺動時，通過脈沖下降沿可識別出擺動模塊相對于零位傳感器的零位。根據該“軟”參考點，可在運行期間反復校準擺動模塊。位置1和2表示擺動模塊的機械止動點。前燈結構決定了機械止動點。如圖5所示。

圖5 擺動模塊參考運行值

1-機械止動點；2-最小電氣止動點；3-關閉位置；4-零位傳感器位置；5-光軸位置等于0；

6-最大電氣止動點；7-機械止動點；8-擺動方向；9-從左側進行參考運行

2）大燈擺動的差角。不清楚擺動模塊的位置時，就需要一個差角。為此必須完成到達機械止動點的參考運行。這種運行稱為“硬”參考運行。

3）大燈擺動的光軸。當擺動模塊指向車輛直線行駛方向時，此時的擺動位置稱為光軸。該位置的角度為 0°。光軸的準確定義指的是與零位傳感器之間的角度以及與機械止動點之間的角度。因此，在“正常情況”下可通過零位傳感器確定擺動過程中的光軸。受到干擾時，使用與機械參考點之間的差角。

4）大燈擺動的擺動范圍。通常情況下，擺動模塊不會運動到機械止動點，而是到達最小和最大電氣止動點處。擺動模塊運動到電氣止動點可避免到達機械止動點時失去脈沖。最小和最大電氣止動點的定義是指與零位之間的角度。前燈向車輛中部的擺動角度為 8 度，向外側的擺動角度為 15度，如圖6所示。擺動范圍不會受到機械公差的限制。

圖6 自適應大燈的擺動范圍

5）大等擺動的方向。步進電機向擺動模塊的正擺動方向移動時，相當于向右擺動。

6）大等擺動的回轉角速度。擺動模塊的回轉角速度最大為 30°/s。

7）大燈擺動的信息。向腳部空間模塊發送下列信號時可使擺動模塊擺動：①轉向角；②車速；③偏轉率。在正常行駛條件下，車速不超過約 40 km/h時，自適應彎道照明燈通過轉向角傳感器發送的數據來控制。

3.2.2大燈的失效擺動

出現下列情況時：①車速超過約 40 km/h；②車輛過度轉向或不足轉向；③車輛開始偏轉。計算大燈擺動角度過程中會考慮到偏轉率傳感器的數據。

車輛過度轉向、不足轉向或偏轉是通過轉向角傳感器和偏轉傳感器識別的。當車輛過度轉向、不足轉向或偏轉時，自適應彎道照明燈將不起作用。擺動模塊返回其零位位置。如圖7所示。

3.2.3大燈的水平調整

在車輛傾斜不同時，自適應大燈水平調整補償不同的照明范圍。由于加栽、制動和極端的駕駛車輛的傾斜度會受到影響。自適應大燈光線水平調整相應的向上或者向下擺動大燈。調整過程為：高度傳感器和制動信號燈開關為大燈光線水平調整提供信號。自適應大燈控制單元從輸入信號中計算出車輛車輛傾斜度（車道縱向）。大燈水平調整步進馬達自動和動態調整大燈的照明范圍。具體調整如下：①車輛后部低于前部，實際照明范圍比規定的照明范圍長。將照明范圍縮短到法律照明范圍；②車輛水平，照明范圍與規定的照明范圍基本一致，無須調整；③車輛前部低于后部，實際照明范圍比規定的范圍短，將照明范圍擴大到規定的照明范圍。

圖7 大燈擺動返回零位置

1-車速；2-轉向角；3-偏轉率

參考文獻

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