李欣，龍建，付貽瑋，任小龍

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院汽車(chē)工程學(xué)院，北京 100176）

光照傳感器在自動(dòng)頭燈應(yīng)用案例研究

李欣，龍建，付貽瑋，任小龍

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院汽車(chē)工程學(xué)院，北京 100176）

文章介紹了光照傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理和信號(hào)輸出特性，并以捷豹某款車(chē)型為例介紹了自動(dòng)頭燈的工作過(guò)程、操作方法和控制策略，充分闡述了自動(dòng)頭燈的特點(diǎn)，可為工程技術(shù)人員和維修人員提供參考，具有一定的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。

自動(dòng)頭燈；研究；光照傳感器

Abstract:This paper introduces the light sensor structure, working principle and signal output characteristics, and with a Jaguar models as an example to introduce the working process, automatic headlights operation method and control strategy,expounds the characteristics of fully automatic headlights, which can provide reference for engineering technical personnel and maintenance personnel, has certain theory value and practice meaning.

Keywords: Automatic headlamp; Research; Illumination sensor

CLC NO.: TP212.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-49-02

前言

目前，隨著汽車(chē)智能化程度的日益提高，越來(lái)越多的傳感器被安裝在汽車(chē)上以增加駕駛的安全性、便捷性和舒適性，光照傳感器是汽車(chē)自動(dòng)頭燈功能的核心部件，它是汽車(chē)電子工業(yè)中的新型傳感器， 隨著光電技術(shù)、集成電路技術(shù)和檢測(cè)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，將光照傳感器應(yīng)用在汽車(chē)上實(shí)現(xiàn)車(chē)前燈自動(dòng)控制是近年來(lái)汽車(chē)傳感器應(yīng)用中的研究熱點(diǎn)。更是降低駕駛?cè)藛T駕車(chē)干擾，顯著提高汽車(chē)駕駛的安全性、便捷性和舒適性的有力保障。符合汽車(chē)電子行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)[1]。

光照傳感器可以感知車(chē)外光照條件的明暗變化，可區(qū)分白天、黑夜、隧道、車(chē)庫(kù)、橋洞等不同路況，根據(jù)不同路況可以實(shí)現(xiàn)大燈的自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉，自動(dòng)空調(diào)和自動(dòng)雨刮等。因其響應(yīng)速度快，減低駕駛員的干擾，廣泛應(yīng)用在中高端車(chē)上，光照傳感器的使用可減少因道路照明引起的交通事故[2-3]。

1 光照傳感器

光照傳感器是利用光敏二極管來(lái)檢測(cè)日照變化的情況，光敏二極管對(duì)日照變化反應(yīng)靈敏，不受自身的溫度影響，并把光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，并將電流信號(hào)輸送給控制單元，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)大燈的自動(dòng)控制。

光照傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，通過(guò)等效電路可以看出，主要由電源、光敏二極管、濾波電路組成。光敏二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管結(jié)構(gòu)相似，不同之處在于光敏二極管的PN結(jié)裝在管殼頂部，光線通過(guò)透鏡制成的窗戶可以集中照射在PN結(jié)上，一般處于反向偏置狀態(tài)，其信號(hào)輸出特性如圖 2所示[4]，隨著光照強(qiáng)度的增加，傳感器的信號(hào)輸出電流隨著增加，并呈線性。一般光照傳感器安裝在儀表板上側(cè)或者擋風(fēng)玻璃上側(cè)中間部位，這些位置容易檢測(cè)到日照的變化。

圖1 光照傳感器的結(jié)構(gòu)

圖2 光照傳感器的信號(hào)輸出特性

2 光照傳感器的在自動(dòng)頭燈上的應(yīng)用

作為全球聞名的英國(guó)汽車(chē)品牌，捷豹擁有輝煌歷史的捷豹和奢華SUV品牌路虎，以其迷人設(shè)計(jì)、領(lǐng)先科技和非凡性能成為引領(lǐng)現(xiàn)代奢華的潮流標(biāo)志，眾多代表車(chē)型已被列為世界汽車(chē)發(fā)展進(jìn)程中起著至關(guān)重要的作用，捷豹始終秉承采用最先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的革新。因此選用捷豹某車(chē)型介紹自動(dòng)大燈具有一定的代表性和典型性，下面主要通過(guò)介紹自動(dòng)大燈的工作過(guò)程、工作原理及其控制策略，以實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)大燈進(jìn)一步了解和認(rèn)知。

2.1 工作過(guò)程

將燈光開(kāi)關(guān)放在自動(dòng)擋光照傳感器一般安裝在儀表板前面，器安裝位置如圖3所示，用于檢測(cè)車(chē)外光線亮度水平。當(dāng)將燈光開(kāi)關(guān)放在自動(dòng)擋位置時(shí)，車(chē)輛可根據(jù)光強(qiáng)弱，將自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉前照燈和側(cè)燈，當(dāng)天色漸暗趨于黃昏或駛?cè)霕蚨垂芫€不足時(shí)，側(cè)燈和前照燈也會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，黎明或者駛出橋洞時(shí)，光線逐步增強(qiáng)側(cè)燈和前照燈將自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)大燈的功能，可減低駕駛員的干擾，減少交通事故。

2.2 操作方法

對(duì)于具有自動(dòng)大燈功能的車(chē)量來(lái)說(shuō)，將燈光開(kāi)關(guān)放在自動(dòng)擋（AUTO）位置，燈光控制桿如圖 3所示，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)處于打開(kāi)位置，當(dāng)光照傳感器檢測(cè)光線不足時(shí)，車(chē)輛自動(dòng)打開(kāi)近光和側(cè)燈，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)頭燈的功能。

圖3 光照傳感器安裝位置

圖4 燈光控制桿

2.3 自動(dòng)大燈控制策略

儀表將燈光開(kāi)關(guān)的自動(dòng)檔的信號(hào)通過(guò)中速 CAN輸入給中心接線盒，激活自動(dòng)大燈功能，光照傳感器通過(guò)LIN線把光線強(qiáng)度直接輸入給中心接線盒，中心接線盒根據(jù)光照傳感器和自動(dòng)大燈開(kāi)關(guān)信號(hào)給左大燈和右大燈的側(cè)燈和近光燈提供或切斷電源，實(shí)現(xiàn)大燈的自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉。自動(dòng)大燈控制策略如圖5所示。

圖5 自動(dòng)大燈控制組件圖

2.4 自動(dòng)頭燈的自動(dòng)開(kāi)啟近光的原因分析

這款車(chē)光照傳感器是汽車(chē)工業(yè)中新型的一個(gè)傳感器，即光照雨量傳感器，既可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)大燈又可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)雨刮的功能。在自動(dòng)大燈使用時(shí)，只能開(kāi)啟近光燈，遠(yuǎn)光燈需要手動(dòng)開(kāi)啟，因?yàn)檐?chē)輛起步前，首先要通過(guò)近光觀察車(chē)輛周?chē)闆r，確認(rèn)環(huán)境安全后才能起步行駛；并且遠(yuǎn)光燈的亮度比較高，如果對(duì)面有來(lái)車(chē)的情況下貿(mào)然開(kāi)啟遠(yuǎn)光燈會(huì)直接影響到對(duì)面來(lái)車(chē)司機(jī)的視線，影響他們的正常駕駛，甚至有可能會(huì)引發(fā)安全事故。因此，一般車(chē)輛自動(dòng)頭燈自動(dòng)開(kāi)啟為近光燈，遠(yuǎn)光需要手動(dòng)開(kāi)啟。

3 結(jié)論

光照傳感器是汽車(chē)電子工業(yè)中非常重要的傳感器，是光電技術(shù)、集成電路技術(shù)、檢測(cè)測(cè)量技術(shù)飛速發(fā)展的結(jié)果，將光照傳感器應(yīng)用到汽車(chē)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)頭燈的功能也是追求汽車(chē)駕駛安全、降低駕駛員干擾，提交駕駛的便捷性和舒適性的結(jié)果。隨著科技水平的不斷提高和對(duì)行車(chē)安全的進(jìn)一步要求，光照傳感器不但可以通過(guò)檢測(cè)到光線變?nèi)踝詣?dòng)開(kāi)啟頭燈，也會(huì)通過(guò)檢測(cè)到光線強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)節(jié)儀表燈光等功能。

目前，在國(guó)外市場(chǎng)自動(dòng)頭燈的推廣應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)成熟，而對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)因其研究成本高和市場(chǎng)份額少，會(huì)提高汽車(chē)的價(jià)格，因此本文希望能對(duì)汽車(chē)研發(fā)和工程技術(shù)人員提供一定的幫助，能在設(shè)計(jì)和研發(fā)的源頭減少費(fèi)用，使國(guó)內(nèi)自主地低端車(chē)能夠盡快實(shí)現(xiàn)自動(dòng)頭燈的功能。

[1] 韓之俠.一種新型雨量光照傳感器的設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程.2015.23（17）:154-157.

[2] Jiangwei D U, Chaozhong W U, Jie M A, et al. Adaptive Control Approaches of Vehicle Front-lighting System Based on Cooperative Vehicle-infrastructure[J]. Journal of Transport Information &Safety, 2011.

[3] 韓之俠,馬鳴.雨量光線傳感器接口芯片 MLX75308機(jī)器應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝,2014.12：77-80.

[4] 董輝,王泌寶,董南波.汽車(chē)用傳感器第二版[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2013.8.

Application of Light Sensor in Automatic Headlamp

Li Xin, Long Jian, Fu Yiwei, Ren Xiaolong
（Beijing electronic technology Training college, Beijing 100176）

TP212.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)18-49-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.018

李欣（1972.12-）女，講師，學(xué)士。就職于北京電子科技職業(yè)學(xué)院汽車(chē)工程學(xué)院。主要從事汽車(chē)電控、機(jī)械電控等方面的研究?；痦?xiàng)目：北京電子科技職業(yè)學(xué)院 科研一般項(xiàng)目（CJGX2016-KY-YYK025）。