安森美半導(dǎo)體用于汽車自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)的電機(jī)控制方案

　　車燈，好比汽車的眼睛，是保證汽車安全行駛的重要組成部分。而傳統(tǒng)的汽車照明系統(tǒng)已無(wú)法滿足人們?nèi)找嫣岣叩陌踩熊嚨男枨?，特別是在夜間行駛時(shí)普遍存在著兩大顯著的缺點(diǎn)：一是駕駛員容易受迎面而來(lái)的車輛的眩光影響而分散注意力，增加了事故隱患;二是在彎道或十字路口能見度低，且存在照明盲區(qū)。據(jù)美國(guó)國(guó)家高速公路交通安全管理局公布的數(shù)字，汽車約有25%的時(shí)間在夜間行駛，但超過40%的重大事故發(fā)生在這個(gè)時(shí)間段。為減少眩光，歐洲各國(guó)當(dāng)局要求為汽車配備自動(dòng)前大燈調(diào)平系統(tǒng)。自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)(AFS)是應(yīng)此要求而開發(fā)，可自動(dòng)適應(yīng)不同行駛環(huán)境和條件照亮前方，進(jìn)一步提升行車安全性。

　　自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)(AFS)的優(yōu)勢(shì)

　　(一) 自動(dòng)調(diào)平以減少眩光

　　當(dāng)汽車勻速行駛在平坦的路面時(shí)，前大燈光束是平行于路面而照向前方的，但在其它情況下(通過減速帶時(shí)、緊急制動(dòng)、加速行駛或加油時(shí)等等)可能會(huì)傾斜，而自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)使汽車前大燈光束能保持與路面平行，并有助于在上坡路或下坡路時(shí)防止大燈照向太遠(yuǎn)。該功能通過負(fù)載軸傳感器信號(hào)調(diào)平前大燈，可適應(yīng)不同負(fù)載和不同坡度情況。

　　自調(diào)平系統(tǒng)中的調(diào)平傳感器向電子控制單元(ECU)發(fā)送關(guān)于汽車傾斜的信息，而調(diào)平控制單元利用剎車或油門踏板的應(yīng)用提示、速率變化、懸掛行程和壓力等線索智能地濾除傳感器數(shù)據(jù)，同時(shí)計(jì)算傾斜度，然后前大燈據(jù)此信息向上或向下移動(dòng)以便駕駛員在不平坦的地形或剎車時(shí)糾正車距的變化，或在檢測(cè)到迎面而來(lái)的汽車時(shí)自動(dòng)將大燈遠(yuǎn)光調(diào)為近光以防止眩光影響。如圖一的上中下三圖，分別展示了汽車在正常水平條件下、向后傾斜和向前傾斜的照明效果。

　　圖一 AFS自動(dòng)調(diào)平的3種照明效果

　　(二) 自動(dòng)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)亮傳統(tǒng)前照燈的照明盲區(qū)

　　傳統(tǒng)前照燈在彎道處存在照明盲區(qū)，因?yàn)槠涔馐较蚴冀K與車身一致，駕駛員無(wú)法看清彎道內(nèi)側(cè)的路況;而配備AFS的汽車能根據(jù)轉(zhuǎn)彎角度和車輪速度的實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)前大燈到所需的方向，點(diǎn)亮彎道內(nèi)側(cè)，提高了駕駛員和其它汽車駕駛員及行人的安全(圖二)。

　　各種研究表明，當(dāng)汽車行駛到轉(zhuǎn)彎處，AFS的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)功能使駕駛員凝視點(diǎn)的光照增加了3倍，拐角額外的光照增加了58%，幫助駕駛員識(shí)別到障礙物。

　　圖二配備AFS前后的照明效果比較

　　AFS的工作原理

　　控制前大燈的運(yùn)行是根據(jù)汽車四周各種傳感器的輸入如轉(zhuǎn)彎位置、速度、車距等來(lái)進(jìn)行的，驅(qū)動(dòng)器IC負(fù)責(zé)將輸出轉(zhuǎn)換為需要的PWM波形以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)到所需的位置。這就要求電機(jī)驅(qū)動(dòng)器不僅快速準(zhǔn)確，而且可靠和容錯(cuò)。步進(jìn)電機(jī)能以適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)時(shí)間和高精度實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和漸進(jìn)的運(yùn)行，而且其成本低、強(qiáng)固，為給定尺寸提供高轉(zhuǎn)矩，無(wú)需反饋信號(hào)就能正確定位，適用于AFS應(yīng)用。

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。如圖三所示，在左右前大燈里各有兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)：一個(gè)在垂直面控制調(diào)節(jié)大燈高度，一個(gè)在水平面控制調(diào)節(jié)光束的旋轉(zhuǎn)。與前大燈的調(diào)平系統(tǒng)和各調(diào)平傳感器的通信經(jīng)由汽車數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?？刂破骶钟蚓W(wǎng)絡(luò)(CAN)總線用于收集和分發(fā)傳感器數(shù)據(jù)，局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LIN)總線用于控制前大燈。

　　前大燈控制器基于懸掛傳感器數(shù)據(jù)、橫擺角速度、車體轉(zhuǎn)向角度和車速采用合適的光束角度，并向最終控制的前大燈發(fā)送高調(diào)平調(diào)節(jié)命令。然后一對(duì)步進(jìn)電機(jī)專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)將來(lái)自前大燈控制的高調(diào)平調(diào)節(jié)命令轉(zhuǎn)換為必要的電機(jī)定位信號(hào)，以調(diào)平或旋轉(zhuǎn)前大燈光束。

　　圖三 AFS的工作原理

　　安森美半導(dǎo)體應(yīng)用于AFS的主要電機(jī)控制方案

　　安森美半導(dǎo)體提供多種方案用于AFS，主要產(chǎn)品如低功耗高速CAN收發(fā)器NCV7340和獨(dú)立式低功耗混合信號(hào)LIN收發(fā)器NCV7321、微步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器NCV70514、NCV70627和NCV70522。