According to the data released by National Highway Traffic Safety Administration （NHTSA） of USA, the driving time in the evening of cars is taken about 25%, but during this period of time, there are about over 40% severe accidents occurred. In order to reduce dazzling, the authorities in all European countries had requested to equip adaptive front light system （AFS） to automobiles. The AFS was developed in response of this request, which could automatically adapt to different driving environment and condition for lighting the front, so as to further improve car driving safety.

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2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(jiàn)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(guò)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）應(yīng)此要求而開(kāi)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)優(yōu)勢(shì)

自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)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，但在其他情況下（通過(guò)減速帶時(shí)、緊急制動(dòng)、加速行駛或加油時(shí)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)。自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的這個(gè)功能是通過(guò)負(fù)載軸傳感器信號(hào)調(diào)平前大燈，能夠適應(yīng)不同負(fù)載和不同坡度情況。汽車在夜間運(yùn)行時(shí)，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)算出傾斜度。在這個(gè)過(guò)程中，自動(dòng)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，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。

自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)能夠自動(dòng)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)亮傳統(tǒng)前照燈的照明盲區(qū)。如圖1所示，傳統(tǒng)前照燈在彎道處因其光束方向始終與車身一致存在照明盲區(qū)，從而使駕駛員無(wú)法看清彎道內(nèi)側(cè)的路況；而配備自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)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)，提高了駕駛員和其他汽車駕駛員及行人的安全。據(jù)調(diào)查研究表明，當(dāng)汽車行駛到轉(zhuǎn)彎處，自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)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。

自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)的工作原理

自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)控制前大燈的運(yùn)行主要依靠汽車四周各種傳感器信息的輸入、驅(qū)動(dòng)器信息的輸出和電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。汽車傳感器將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)信息，如車輛轉(zhuǎn)彎位置、車速、車距等輸入到系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)器IC負(fù)責(zé)將系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)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)。在實(shí)踐過(guò)程中，研究人員覺(jué)得步進(jìn)電機(jī)適用于自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)。因?yàn)椴竭M(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。

在實(shí)際使用中，自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)中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。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2所示，在左右前大燈里各有2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)。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。其中，控制器局域網(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。

自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)電機(jī)控制方案

自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)前照燈的不足，可根據(jù)環(huán)境和條件自動(dòng)調(diào)節(jié)照明區(qū)域和角度，并提升能見(jiàn)度，減少駕駛員看不清路況的安全隱患，有助于降低交通事故發(fā)生率，其應(yīng)用會(huì)越來(lái)越普及。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器作為自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力也將隨之發(fā)展。安森美半導(dǎo)體應(yīng)此趨勢(shì)開(kāi)發(fā)出一系列電機(jī)控制方案，為汽車照明設(shè)計(jì)人員提供多種選擇，提升汽車駕乘安全。

如圖3所示，安森美半導(dǎo)體提供多種方案用于自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)，主要產(chǎn)品有低功耗高速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。

其中，NCV70514和NCV70522是雙H橋兩相微步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，二者都是通過(guò)I/O引腳和SPI接口與外微控制器連接，根據(jù)步進(jìn)輸入引腳（NXT）上的時(shí)鐘信號(hào)和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向（DIR）啟動(dòng)下一微步。關(guān)鍵特性包括：提供從整步到32微步的7種模式選擇、完全集成電流感測(cè)器、PWM電流控制自動(dòng)調(diào)速等。NCV70514在檢測(cè)到發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)的電氣故障、欠壓或不斷升高的結(jié)溫時(shí)會(huì)發(fā)出故障信號(hào)。它采用專有的P W M算法提供可靠的電流控制。NCV70522包含速度和負(fù)載角（SLA）輸出，支持創(chuàng)建堵轉(zhuǎn)檢測(cè)算法和控制環(huán)路，以根據(jù)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)（BEMF）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩和速度，集成5V穩(wěn)壓器，并集成復(fù)位功能和看門狗功能以及熱警告和熱關(guān)斷等。

NCV70627是帶位置控制器和控制/診斷接口的單芯片微步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)LIN遠(yuǎn)程連接至主機(jī)，是專用的機(jī)電一體化方案，通過(guò)總線接收定位指令，然后驅(qū)動(dòng)電機(jī)線圈到所需的位置，可配置用于不同的電機(jī)類型、定位范圍和速度、加速度及減速度等參數(shù)。該芯片兼容14 V汽車系統(tǒng)，集成無(wú)傳感器步進(jìn)損耗檢測(cè)特性及一系列保護(hù)特性如過(guò)流保護(hù)、開(kāi)路檢測(cè)、高溫警告和管理、LIN總線短路保護(hù)、欠壓管理等。