閆霍彤，李志剛，馬 良，滕云鵬，王 磊，金 平，袁 帥

（一汽奔騰轎車有限公司奔騰開發(fā)院，吉林 長春 130012）

1 概述

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國已經(jīng)連續(xù)10年成為全球最大的汽車生產(chǎn)國和第一大新車市場。面對撲面而來的購車需求和大汽車時代，消費者對汽車駕駛的安全性和舒適性的需求變得越來越突出。

在夜間行駛時，汽車燈光對車輛安全性起到至關(guān)重要的作用，但在車輛使用中，由于車輛不同載荷的變化會引起前照燈的近光光束在垂直方向上的變化，其容易導(dǎo)致車輛燈具對路面照度和照射的距離產(chǎn)生變化，對周邊車輛和行人等其他道路使用者產(chǎn)生眩目等影響，對車輛行駛有不安全的因素。

為了避免類似風(fēng)險的出現(xiàn)，提高車輛安全性，車輛的燈光調(diào)光系統(tǒng)應(yīng)運而生。中國剛剛實行發(fā)布的新標(biāo)準(zhǔn)GB4785—2019的第5.2.6.2條“前照燈調(diào)光裝置”對近光調(diào)光裝置有明確的要求，是車輛型式認(rèn)證的重要判斷依據(jù)，法規(guī)中明確定義燈具本身必須配備調(diào)光裝置或者能調(diào)節(jié)明暗截止線高度的裝置。

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，特別是汽車電子軟件技術(shù)的發(fā)展突飛猛進，汽車車燈的近光調(diào)光裝置系統(tǒng)也出現(xiàn)了新的變化。面對這個變化，本文介紹一種通過電子軟件實現(xiàn)車輛近光高度調(diào)節(jié)的調(diào)光裝置系統(tǒng)。

2 近光調(diào)光裝置系統(tǒng)總體設(shè)計方案

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)說明

近光調(diào)光裝置系統(tǒng)的作用是調(diào)節(jié)近光光束在垂直方向上的變化，防止車輛對周邊車輛和行人的眩目，以消除由于車輛不同負(fù)載導(dǎo)致的不安全因素，實現(xiàn)良好的路面照度，從而起到保護的作用。

本近光調(diào)光裝置系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)的機械開關(guān)式的燈具調(diào)光系統(tǒng)，其原理如圖1所示，主要由中控音響面板 （副面板）及主機、車身控制模塊 （BCM）、調(diào)光電機和前照燈調(diào)光機構(gòu)等部分組成。

圖1 調(diào)光系統(tǒng)原理圖

在本系統(tǒng)中，車輛駕駛員根據(jù)車輛負(fù)載需求，把高度調(diào)節(jié)擋位指令通過對車輛音響屏幕界面的操作，輸入給車身控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通過對輸入的數(shù)字信號的判斷，輸出不同的調(diào)光電壓比給調(diào)光電機，最終通過前照燈調(diào)光機構(gòu)實現(xiàn)汽車近光不同高度的調(diào)節(jié)要求。

2.2 中控音響面板及主機

中控音響面板及主機是調(diào)光開關(guān)信號輸入系統(tǒng)，在本系統(tǒng)中取消了機械開關(guān)作為需求輸入端，采用了更為靈活的音響面板界面HMI作為需求信號輸入端。車輛燈光調(diào)節(jié)擋位可以通過HMI界面實現(xiàn)更多的擋位表現(xiàn)形式，通過例如精美的圖片或動態(tài)效果等多種展現(xiàn)形式，突破以往生硬冰冷的機械結(jié)構(gòu)，配合車輛不同的HMI界面主題和風(fēng)格，來滿足不同駕駛者的個性化需求。

通過界面設(shè)計軟件編程實現(xiàn)多擋位的非連續(xù)性調(diào)光或連續(xù)性調(diào)光的HMI調(diào)光開關(guān)界面，如圖2所示，HMI觸摸屏產(chǎn)生數(shù)字信號，把數(shù)字信號通過LVDS通信協(xié)議傳輸至音響主機，最后通過車輛的CAS通信協(xié)議把數(shù)據(jù)信號傳遞到車身控制模塊。

圖2 HMI調(diào)光開關(guān)界面示意圖

2.3 車身控制模塊

車身控制模塊 （BCM）作為整車信號控制中心，如圖3所示，當(dāng)BCM接收到音響主機傳遞過來的調(diào)光數(shù)字信號時，結(jié)合對整車上電狀態(tài)判斷，確定調(diào)光信號的有效性后，輸出滿足設(shè)計要求的電壓比信號到燈具調(diào)光動力元件調(diào)光電機。

圖3 車身控制模塊

2.4 調(diào)光電機

燈具調(diào)光電機是調(diào)光的動力機構(gòu)，調(diào)光電機按照BCM輸出的電壓比信號，通過對電機輸入的整車電壓為基準(zhǔn)進行判斷和識別，最終使電機按照一定的移動方向輸出電機軸移動量ΔL。

電機按照燈具內(nèi)部和外部一般分為外置和內(nèi)置，按照燈具調(diào)光機構(gòu)布置分為頂端和底部。如圖4所示，內(nèi)外置電機對密封性、成本、結(jié)構(gòu)設(shè)計均有不同需求，而電機布置在調(diào)光機構(gòu)的頂端還是底部，則會涉及具體電機性能參數(shù)的選擇產(chǎn)生影響，但對其的選擇往往需要結(jié)合造型和空間要求來考慮。電機布置在頂端還是底端，這對電機的平臺化來說是一個挑戰(zhàn)。

圖4 內(nèi)外置調(diào)光電機示意圖

在選擇考慮調(diào)光電機時，電機信號電壓比-運動行程特性曲線是非常重要的參數(shù)，涉及到電壓比，本文簡單說明下燈具調(diào)光電壓比Y的計算步驟，分為3步。

1）首先根據(jù)整車不同負(fù)載情況得出遠(yuǎn)近光的傾斜角度K和燈具調(diào)光機構(gòu)調(diào)節(jié)軸的距離H。由公式ΔL=H×tanK算出球頭移動量ΔL。

2）通過公式X=Linit+ΔL（其中Linit為電機設(shè)計的初始位置），算出電機運動行程X。

3）把電機運動行程X代入公式Y(jié)=aX+b，最終可以得出信號電壓比Y。其中a、b數(shù)值可以由電機信號電壓比-運動行程特性曲線圖換算出。常用的某款電機特性曲線見圖5。

圖5 電機信號電壓比-運動行程特性曲線

2.5 前照燈調(diào)光機構(gòu)

圖6為調(diào)光機構(gòu)示意圖。前照燈調(diào)光結(jié)構(gòu)為近光調(diào)光執(zhí)行機構(gòu)，其設(shè)計尺寸是需要根據(jù)燈具造型和近光透鏡模塊尺寸來設(shè)計。根據(jù)三點式的調(diào)光結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，調(diào)光電機控制調(diào)光機構(gòu)其中一個活動點的位置，前照燈調(diào)光結(jié)構(gòu)依據(jù)電機的移動量，使發(fā)光體透鏡模塊以其他2個相對穩(wěn)定的固定點為軸進行旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)在車輛不同載荷下，對近光光束在照射方向上水平角度的調(diào)整。

圖6 調(diào)光機構(gòu)示意圖

3 本近光調(diào)光裝置系統(tǒng)主要優(yōu)點

以往常用的調(diào)光系統(tǒng)主要分為兩種：第1種為機械開關(guān)+執(zhí)行機構(gòu)，系統(tǒng)比較簡單；第2種為自適應(yīng)照明系統(tǒng)AFS系統(tǒng)，通過高度傳感器+系統(tǒng)控制器+執(zhí)行機構(gòu)，對車輛提供具有不同特性的光束，用來自動適應(yīng)近光燈和遠(yuǎn)光燈的各種使用條件。

第1種為傳統(tǒng)設(shè)計方案，方案成本低，成熟可靠，但隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展和普遍應(yīng)用，機械開關(guān)冰冷生硬，對車輛平臺化的適應(yīng)性差。第2種方案適應(yīng)性好，但成本高，需要根據(jù)不同車輛進行多次標(biāo)定，存在較長的開發(fā)周期和不穩(wěn)定性風(fēng)險，僅僅在中高端車中采用，不便于車輛普及。

本系統(tǒng)中，音響屏幕輸出的結(jié)果為數(shù)字信號，可以通過其簡單的軟件更改，就可以改變HMI界面軟開關(guān)和輸出結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系，以最簡單的方法突破造型和空間對電機布置的限制，從而實現(xiàn)不同車燈對同一款電機的使用。對于不同車型，音響屏幕對內(nèi)部圖片等信息更新的需要，調(diào)光開關(guān)軟件搭載音響屏幕整體軟件更新即可，無需額外軟件更新工作。

在本前照燈調(diào)光裝置系統(tǒng)中，取消了機械開關(guān)，進一步減少了開發(fā)費用，降低了開發(fā)風(fēng)險和提高了品質(zhì)，縮短了開發(fā)周期，同時又能增強整個調(diào)光系統(tǒng)的適應(yīng)性，雖然沒有實現(xiàn)隨車自動調(diào)光功能，但憑借本系統(tǒng)整體的可靠性和更低的價格優(yōu)勢，能得到更好的推廣。

目前已經(jīng)在不同車型中成功應(yīng)用，即使燈具是不同的燈具供應(yīng)商采用不同的電機，但通過采用本調(diào)光系統(tǒng)，大幅度提高了BCM的平臺化率，避免了對BCM的重新開發(fā)或改制風(fēng)險，提高了整車的平臺化率，減少了大量的開發(fā)驗證工作，能夠有效降低整車成本和風(fēng)險。

4 結(jié)束語

結(jié)合汽車電氣化的發(fā)展趨勢，本文介紹了一種近光調(diào)光裝置系統(tǒng)的設(shè)計思路和控制原理，利用整車原有的平臺，增加軟件功能和模塊，通過整車通信協(xié)議，實現(xiàn)了對近光調(diào)光的控制。整個控制系統(tǒng)具有很好的成本優(yōu)勢，便于實現(xiàn)平臺化，推動了汽車電子整體化、系統(tǒng)化，讓汽車電子和燈光技術(shù)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化，讓車輛駕駛更加安全舒適。