CAMERY自適應(yīng)前照燈控制系統(tǒng)功能與檢修

王文濤，汪 俊，高 波，黃建龍

（1.廣州城市職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系，廣東 廣州 510405；2.廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院機(jī)電工程系，廣東 廣州 510540）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生活水平的逐步提高，人們對(duì)于汽車的行駛主動(dòng)安全性及駕駛舒適性更為關(guān)注。AFS（Adaptive Front-lighting System）即自適應(yīng)前照明系統(tǒng)是一套能夠根據(jù)車輛行駛路況和承載狀態(tài)的變化，自動(dòng)對(duì)前照燈近光的照度及照射范圍進(jìn)行最優(yōu)分配與調(diào)節(jié)的自適應(yīng)系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)儼然已成為中高級(jí)轎車的標(biāo)準(zhǔn)配置。通常來(lái)說(shuō)，AFS前照燈自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由傳感器組、傳輸通路、ECU、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。其控制邏輯相對(duì)較為復(fù)雜，而正確了解AFS系統(tǒng)的組成、工作原理是廣大汽車工程技術(shù)人員正確、快捷維修此類系統(tǒng)的前提。為此，本文詳細(xì)介紹了廣汽豐田汽車有限公司生產(chǎn)的2013款CAMERY 200E系列所配置的AFS系統(tǒng)的組成及控制邏輯。

1 AFS系統(tǒng)組成及各組成部分的作用

AFS前照燈自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要組成及其在車身布置情況如圖1所示。主要包括：AFS ECU、前照燈旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、轉(zhuǎn)向角度傳感器、AFS OFF開關(guān)、ECM、主體ECU、防滑控制ECU、組合儀表ECU、AFS OFF指示燈。

圖1 智能AFS系統(tǒng)主要零件布置狀況

1）AFS ECUAFS ECU是該系統(tǒng)的控制單元核心部分，它首先接收各傳感器信號(hào)及其它ECU的傳輸信號(hào)，然后通過(guò)邏輯、數(shù)字運(yùn)算，計(jì)算出目標(biāo)照明角度并向前照燈旋轉(zhuǎn)馬達(dá)發(fā)送執(zhí)行信號(hào)，使其執(zhí)行旋轉(zhuǎn)目標(biāo)角度。

2）前照燈旋轉(zhuǎn)馬達(dá) 由AFS ECU驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)將近光光束向左或向右轉(zhuǎn)移動(dòng)至AFS ECU算出的角度。前照燈旋轉(zhuǎn)馬達(dá)使用的是步進(jìn)電機(jī)，可根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn) （位置）數(shù)精確確定近光光束角度。

3）轉(zhuǎn)向角度傳感器 轉(zhuǎn)向角度傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)向角度和方向 （用以判別車頭是左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn)），并將該信號(hào)輸出至AFS ECU。

4）AFS OFF開關(guān) 駕駛者根據(jù)需要，按下此開關(guān)可禁止智能AFS運(yùn)行。

5）防滑控制ECU 該部件傳輸左右前照燈轉(zhuǎn)速、車速信號(hào)至AFS ECU。

6）ECM ECM為發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，其主要向AFS提供發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)至AFS，如轉(zhuǎn)速。此外還將擋位信號(hào)傳輸至AFS ECU，其根據(jù)此信號(hào)判別車輛是前行還是后退。

7）主體 ECU該控制單元向AFS-ECU傳送前照燈工作狀態(tài)信號(hào)。

8）組合儀表 （儀表ECU）及AFS OFF指示燈 系統(tǒng)有故障時(shí)，根據(jù)來(lái)自AFS ECU的信號(hào)，儀表ECU使AFS OFF指示燈閃爍以警告駕駛員。當(dāng)AFS OFF開關(guān)在 ON（按下）位置時(shí)，儀表ECU使AFS OFF指示燈常亮，以示AFS系統(tǒng)關(guān)閉。

其余部件為各種連接導(dǎo)線、接線器、通信線束等。

2 智能AFS系統(tǒng)工作原理、控制邏輯

2.1 控制邏輯

智能AFS系統(tǒng)的控制邏輯框圖如圖2所示。

圖2 AFS系統(tǒng)控制框圖

AFS是一個(gè)由傳感器組、傳輸通路、處理器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)須從不同傳感器取得車輛的行駛信息，擬實(shí)現(xiàn)不同的控制功能。為了實(shí)現(xiàn)彎道旋轉(zhuǎn)照明的功能，需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、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊獲取擋位、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等信號(hào)。因此通常情況下，AFS還須通過(guò)總線、網(wǎng)關(guān)與主體ECU、發(fā)動(dòng)機(jī)ECM、組合儀表ECU進(jìn)行信息共享。

此外，AFS除了接受車速、車身轉(zhuǎn)角和車身傾斜角等少數(shù)定量信息外，從其他傳感器獲取的信息大多只能進(jìn)行定性判別。例如，路面不平度、雨量大小等車外環(huán)境信息，均未能量化。而智能AFS ECU不僅可進(jìn)行模糊判別，并且還可隨著外部環(huán)境的改變不斷修整系統(tǒng)參數(shù)，最終智能AFS系統(tǒng)成為一個(gè)自適應(yīng)的模糊控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)處理完總線及傳感器信息后，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào) （左、右前照燈旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和光學(xué)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)）。

2.2 工作模式

智能AFS系統(tǒng)主要工作模式有低速控制模式、中速至高速控制模式、初始設(shè)定控制模式以及失效保護(hù)控制模式等。無(wú)論處于什么控制模式狀態(tài)，該系統(tǒng)只對(duì)前照燈的近光予以調(diào)整，其最大轉(zhuǎn)角示意如圖3所示，左轉(zhuǎn)向時(shí)，左近光最大向左調(diào)整角度為15°，右轉(zhuǎn)時(shí)右近光最大轉(zhuǎn)角為10°。

圖3 前照燈最大轉(zhuǎn)角示意

2.2.1 低速控制模式

當(dāng)車輛AFS ECU執(zhí)行低速控制模式時(shí)，其運(yùn)行狀態(tài)條件如下：①發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，若發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)則該系統(tǒng)停止工作；②車輛前行速度為V，30＞V≥10 km／h；③轉(zhuǎn)向角度為 6°或者更大；④近光燈居于ON位置。

一旦AFS系統(tǒng)執(zhí)行低速控制模式，其左、右近光旋轉(zhuǎn)的角度范圍見(jiàn)表1。

表1 旋轉(zhuǎn)角度范圍 （低速控制）

在低速控制模式下其照明區(qū)域如圖4所示。顯然，左轉(zhuǎn)彎道路面上裝有智能AFS可將光區(qū)有效分布于彎道區(qū)域，照至前行車輛，有效避免追尾事故發(fā)生。

圖4 低速控制照明區(qū)域?qū)Ρ?/p>

2.2.2 中至高速控制模式

當(dāng)車輛AFS ECU執(zhí)行中至高速控制模式時(shí)，其運(yùn)行狀態(tài)條件如下：①發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及擋位信號(hào)正常傳輸至總線系統(tǒng)；②車輛前行速度為V，V≥30 km／h；③轉(zhuǎn)向角度為7.5°或更大；④近光燈在ON位置；⑤AFS OFF開關(guān)在OFF位置。

一旦AFS系統(tǒng)執(zhí)行中速至高速控制模式，其左、右近光旋轉(zhuǎn)的角度范圍見(jiàn)表2。

表2 旋轉(zhuǎn)角度范圍 （中速至高速控制模式）

在中速至高速控制模式下，其照明區(qū)域如圖5所示。顯然，裝有智能AFS系統(tǒng)的車輛在十字路口可有效將左前車輛置于照明區(qū)域內(nèi)，若無(wú)該系統(tǒng)則可能無(wú)法將光有效投射至前方車輛。

圖5 高速控制照明區(qū)域?qū)Ρ?/p>

2.2.3 初始設(shè)定控制模式

起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，AFS ECU驅(qū)動(dòng)前照燈旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器并將投射型前照燈向車輛中心方向移動(dòng)到操作極限位置，然后將它恢復(fù)到正確位置。AFS ECU評(píng)估前照燈位置并以此作為參考控制。

2.2.4 失效保護(hù)模式

如果AFS ECU檢測(cè)到智能AFS的故障，AFS ECU進(jìn)行失效保護(hù)控制。同時(shí)，儀表ECU使AFS OFF指示燈閃爍以通知駕駛員有故障。表3為AFS失效保護(hù)模式。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前車輛智能AFS前照燈系統(tǒng)是中高檔車輛的流行配置之一，詳細(xì)正確理解該系統(tǒng)的基本組成、工作原理是廣大汽修人員的基本要求，而進(jìn)一步探討其工作控制模式是汽車從業(yè)人員必須掌握的技術(shù)。車輛車型眾多，各車型的控制邏輯可能有所出入，廣大汽車從業(yè)人員應(yīng)該具體情況具體分析。本文僅對(duì)廣汽豐田轎車智能AFS前照燈系統(tǒng)的工作原理和基本組成作出系統(tǒng)介紹，擬供同行參考。

表3 AFS失效保護(hù)模式