李大航， 鄭志軍， 李運(yùn)飛， 張啟宇， 龔和明

（上汽大眾汽車有限公司， 上海 201805）

1 AFS系統(tǒng)研發(fā)背景

傳統(tǒng)的前照燈系統(tǒng)主要由近光燈、 遠(yuǎn)光燈、 日間行車燈 （簡(jiǎn)稱日行燈）、 位置燈和前霧燈組合而成。 當(dāng)車輛行駛在照明效果較好的城市道路時(shí)， 我們一般采用近光燈進(jìn)行照明； 當(dāng)車輛行駛在昏暗的鄉(xiāng)村道路或者是高速公路時(shí)，我們一般采用近光燈和遠(yuǎn)光燈組合形式進(jìn)行照明； 當(dāng)車輛在霧天等惡劣天氣中行駛時(shí)， 我們需要打開霧燈功能； 當(dāng)車輛在白天行駛時(shí)， 日行燈會(huì)被打開 （ECE標(biāo)準(zhǔn)）。 但是，在我們實(shí)際的使用中， 傳統(tǒng)的前照燈系統(tǒng)往往存在著很多問題， 比如， 在一些交通狀況比較復(fù)雜的城市路段， 可能由于僅僅使用近光照明無法很好地看清周邊的情況， 因此很多駕駛員就會(huì)把所有能打開的燈光都打開， 包括近光燈、遠(yuǎn)光燈， 甚至是霧燈， 這樣就會(huì)嚴(yán)重影響其他駕駛員的正常駕駛， 造成很大的安全隱患。 當(dāng)然， 這種傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)在車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時(shí)， 轉(zhuǎn)彎側(cè)會(huì)存在一個(gè)很大的照明暗區(qū)，駕駛員無法看到彎道上照明暗區(qū)的東西， 這將嚴(yán)重影響駕駛員在轉(zhuǎn)彎時(shí)對(duì)彎道上人員、 障礙物等的判斷。 車輛在霧天、 雨天等惡劣天氣的狀況下行駛時(shí)， 如果前照燈的光線照射到地面積水處， 光線就會(huì)被反射出去， 這樣很容易照到來車駕駛員的眼睛， 造成炫目， 存在嚴(yán)重的駕駛安全隱患。 歐洲汽車照明研究機(jī)構(gòu)曾對(duì)此做過專項(xiàng)調(diào)查， 調(diào)查結(jié)果顯示， 歐洲駕駛員們最希望改善的是陰雨天氣積水路面的照明， 排在第二位的是鄉(xiāng)村公路的照明， 接下來依次是彎道照明、 高速公路照明和市區(qū)照明。

上述種種問題的存在， 促使汽車廠商和燈具廠商不得不考慮研發(fā)一種新型的智能前照燈系統(tǒng)， 以便給客戶帶來更好、 更智能的照明效果， 使出行更安全。 在這種環(huán)境下，自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

2 靜態(tài)AFS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

到目前為止， 各大車燈供應(yīng)商以及整車公司均在AFS領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行了廣泛而深入的技術(shù)研究。 當(dāng)然， 不同的廠商AFS實(shí)現(xiàn)的方式不盡相同， 但設(shè)計(jì)思路和原理基本類似。因此， ECE對(duì)幾種典型的AFS照明模式修訂在法規(guī)中。

2.1 C模式基礎(chǔ)近光模式

C模式基礎(chǔ)近光模式即普通的近光燈， 如圖1所示。 在該模式下， AFS系統(tǒng)具有自動(dòng)開啟關(guān)閉近光燈的功能， 該功能主要是通過擋風(fēng)玻璃上方的光線傳感器檢測(cè)外部光線的強(qiáng)度， 并將光線的強(qiáng)度信號(hào)發(fā)送給汽車的主控制器， 主控制器對(duì)前照燈發(fā)出相應(yīng)的指令， 從而控制前照燈作出相應(yīng)的動(dòng)作。 比如， 汽車在穿越一個(gè)很長的隧道， 光線傳感器檢測(cè)到照明條件不足時(shí)， AFS系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開近光燈；當(dāng)汽車慢慢駛出隧道口時(shí)， 隨著外部環(huán)境越來越亮， 光線傳感器檢測(cè)到照明條件充足時(shí)， AFS系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉近光燈功能。

圖1 基礎(chǔ)近光模式照明

2.2 V模式城鎮(zhèn)模式

一般情況下， 城鎮(zhèn)道路比較復(fù)雜， 人流車流比較密集，這就要求汽車照明的范圍要大。 當(dāng)然， 由于城鎮(zhèn)中路燈比較多， 光線相對(duì)比較明亮， 這種情況下， 對(duì)汽車照明距離的要求就不是很高了。

傳統(tǒng)的照明或者基礎(chǔ)模式的近光的照射范圍一般比較狹長， 一方面會(huì)造成道路兩旁的照明不足， 駕駛員無法對(duì)道路兩旁的行人或其他障礙物進(jìn)行正確判斷； 另一方面，照射距離較遠(yuǎn)容易引起炫目， 尤其是在車流人流量比較大的城市中。 研究表明， 在兩車會(huì)車時(shí)， 如果射向?qū)γ骜{駛員的光強(qiáng)超過1000cd， 這時(shí)候?qū)γ骜{駛員的眼睛就會(huì)處于一個(gè)非常嚴(yán)重的炫目狀態(tài)， 這將嚴(yán)重影響駕駛員正常駕駛，發(fā)生交通事故的概率會(huì)增高。 所以AFS系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)的照明進(jìn)行了修正， 將原有照明區(qū)域適當(dāng)縮短， 同時(shí)拓寬道路兩側(cè)的照明范圍， 如圖2所示。

圖2 AFS系統(tǒng)的城鎮(zhèn)模式照明

城鎮(zhèn)模式的控制主要是通過光線傳感器來完成的。 車速一般低于60km/h （有些車輛的速度會(huì)設(shè)置為40km/h）， 車速的設(shè)置主要取決于整車車身控制器的參數(shù)設(shè)置。 當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到設(shè)定的光強(qiáng)閾值， 車速也在規(guī)定的范圍之內(nèi)， 城鎮(zhèn)模式就會(huì)自動(dòng)被激活。

2.3 E模式高速模式

E模式主要應(yīng)用在高速公路上， 因?yàn)檐囕v在高速公路上行駛的速度比較快， 所以需要的照明比普通照明照得更遠(yuǎn)。AFS系統(tǒng)的高速模式照明如圖3所示。

圖3 AFS系統(tǒng)的高速模式照明

當(dāng)車輛在高速公路上行駛， 并且車速高于60km/h （不同車輛的速度設(shè)置不同， 具體速度值的設(shè)置可通過修改車身控制器的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)） 時(shí)， AFS系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)抬高近光燈的水平高度， 使光照得更遠(yuǎn)， 提高駕駛的安全性。

2.4 W模式惡劣天氣模式

W模式主要應(yīng)用在陰雨天氣， 由于陰雨天氣地面會(huì)有大量的積水， 積水會(huì)把近光燈照射到地面上的光線反射到對(duì)面來車駕駛員的眼睛里， 造成對(duì)面車輛駕駛員炫目， 影響正常駕駛， 增加了事故發(fā)生的可能性， 如圖4所示。 有調(diào)查表明， 大約84%的駕駛員認(rèn)為， 雨天夜晚由于地面積水反射而來的光線比對(duì)面車輛直射而來的光線更加容易造成炫目。

圖4 雨天積水路面發(fā)射炫目示意圖

W模式開啟的條件是， 當(dāng)雨量光線傳感器檢測(cè)到下雨時(shí)， 或者雨刮器連續(xù)工作2min （時(shí)間可根據(jù)需求設(shè)定）， 傳感器會(huì)將相應(yīng)的信號(hào)發(fā)給AFS系統(tǒng)， AFS系統(tǒng)接收到雨天信號(hào)后會(huì)自動(dòng)開啟惡劣天氣照明模式。 而且， 為了避免由于路面積水反射光線造成的炫目現(xiàn)象， W模式大大縮短了照射距離， 同時(shí)增加了左右照射范圍。 一般來說， 普通近光燈的照射距離是25m， AFS系統(tǒng)的W模式會(huì)將近光燈的照射距離縮短到15m甚至更短， 如圖5所示。

圖5 AFS系統(tǒng)的雨天模式照明

3 動(dòng)態(tài)AFS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 動(dòng)態(tài)AFS系統(tǒng)的轉(zhuǎn)彎照明

動(dòng)態(tài)AFS系統(tǒng)的組成包括 “系統(tǒng)控制” （即BCM控制器）、 一個(gè)或多個(gè) “輸入和操作裝置” （即AFS主控制器和AFS子控制器）， 以及車輛左右側(cè)的安裝單元 （即前照燈內(nèi)部的控制單元）。 動(dòng)態(tài)AFS系統(tǒng)控制如圖6所示。

圖6 動(dòng)態(tài)AFS系統(tǒng)控制

當(dāng)車輛需要轉(zhuǎn)彎時(shí)， 方向盤的轉(zhuǎn)角信號(hào)會(huì)發(fā)送給車身控制器， 車身控制器會(huì)將該信號(hào)傳送給AFS系統(tǒng)， 如果AFS系統(tǒng)檢測(cè)到方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度超過某個(gè)設(shè)定的值， 且此時(shí)的車速不超過30km/h， AFS系統(tǒng)會(huì)通過Master發(fā)出相應(yīng)的指令給左右兩個(gè)Slave控制器， 左右兩個(gè)Slave控制器分別將轉(zhuǎn)向以及需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度發(fā)給左右的Motor， 從而完成彎道照明， 如圖7所示。 轉(zhuǎn)動(dòng)的角度一般為向內(nèi)側(cè)最大轉(zhuǎn)動(dòng)7°， 外側(cè)最大轉(zhuǎn)動(dòng)15°。

圖7 動(dòng)態(tài)AFS系統(tǒng)轉(zhuǎn)彎照明

3.2 AFS系統(tǒng)的MDF （Maskiertes Dauer Fernlicht） 功能

AFS系統(tǒng)的MDF功能主要由前部攝像頭、 主控制單元以及前照燈內(nèi)部的控制單元組成， 如圖8所示。

圖8 MDF控制原理

MDF功能工作的過程主要是， 通過Camera檢測(cè)到不同的路況信息， 將這些信息傳輸給中央控制單元ECU， 中央控制單元ECU會(huì)發(fā)送相應(yīng)的指令給燈光控制器， 燈光控制器通過控制前照燈內(nèi)部的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)， 帶動(dòng)相應(yīng)的轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動(dòng)， 根據(jù)轉(zhuǎn)轂表面的不同形狀， 投射出不同的的光型。

當(dāng)前方有一輛正在行駛的車輛時(shí)， 如圖9所示， 控制器會(huì)通過轉(zhuǎn)轂的轉(zhuǎn)動(dòng)， 將前方車輛周圍的光照遮擋， 避免由于前車后視鏡反射光線進(jìn)入駕駛員的眼睛， 同時(shí)保證周圍其他地方的照明正常， 從而提高駕駛安全性。

圖9 前方行駛車輛時(shí)MDF功能

當(dāng)對(duì)面有來車行駛時(shí)， 如圖10所示， MDF功能也會(huì)將來車周圍的光線遮蔽， 避免燈光對(duì)來車駕駛員造成炫目。隨著來車越來越接近， 左側(cè)截止線會(huì)越來越低， 也就是被遮蔽的光線越來越多， 當(dāng)來車駛出光線區(qū)域時(shí)， 前照燈會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到正常的照明狀態(tài)。

圖10 會(huì)車時(shí)MDF功能

MDF功能能夠檢測(cè)到來人或者其他危險(xiǎn)物體， 前部攝像頭發(fā)現(xiàn)前部有來人或其他物體 （不發(fā)光） 時(shí)， 會(huì)自動(dòng)抬高光照， 讓駕駛員能夠清楚地發(fā)現(xiàn)來人或者危險(xiǎn)物體， 避免事故發(fā)生。 路邊物體檢測(cè)如圖11所示。

4 總結(jié)和展望

隨著汽車燈光控制的發(fā)展， 對(duì)AFS系統(tǒng)的要求越來越高， 既要求在前方駕駛員區(qū)域進(jìn)行有效而充分的照明， 同時(shí)又要盡一切可能減小對(duì)來車駕駛員所造成的炫目影響，還要在不同的情況下自動(dòng)切換不同的模式以適應(yīng)當(dāng)前路況。本文針對(duì)AFS系統(tǒng)兩個(gè)不同的方面進(jìn)行了論述， 詳細(xì)講述了靜態(tài)AFS系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)AFS系統(tǒng)的各種模式以及實(shí)現(xiàn)方式，為了能更好地實(shí)現(xiàn)AFS系統(tǒng)的價(jià)值， 給客戶在每種不同的路況下都能帶來更優(yōu)質(zhì)的照明， 靜態(tài)AFS和動(dòng)態(tài)AFS的混合使用， 相互取長補(bǔ)短， 將會(huì)成為未來AFS系統(tǒng)的一個(gè)方向。