陳朦，李運飛，鄭志軍，龔和明

【摘? 要】前照燈是汽車最為重要的安全裝備之一。隨著其功能日益復雜和智能化，越來越多的汽車會配備前照燈光束水平高度調節(jié)系統(tǒng)，為駕駛員夜間行車提供良好的視野。本文介紹前照燈高度自動調節(jié)系統(tǒng)的硬件組成，并對不同場景下的控制策略進行分析，同時從滿足法規(guī)和市場要求等方面探討優(yōu)化措施。

【關鍵詞】自適應前照燈；燈光高度調節(jié)；智能前照燈

中圖分類號：U463.65? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）03-0034-02

Analysis on Automatic Adjustment Technology of Automobile Headlight Height

CHEN Meng，LI Yun-fei，ZHENG Zhi-jun，GONG He-ming

（SAIC Volkswagen Co.，Ltd.，Shanghai 201805，China）

【Abstract】Headlamp is one of the most important safety equipment of automobile. With its increasingly complex and intelligent functions，more and more cars are equipped with head beam height adjustment system to provide drivers with a good field of vision at night. This paper introduces the hardware composition of the automatic head light height adjustment system，analyzes the control strategy in different scenarios，and discusses the optimization measures from the aspects of meeting the laws and regulations and market requirements.

【Key words】AFS headlamp；headlight height adjustment；intelligent headlamp

1? 引言

汽車前照燈主要用于汽車夜間行駛的道路照明，它的亮度和照射距離對于行車安全至關重要。在車身載荷不均衡、道路顛簸、汽車加減速等工況下，車體不同部位相對地面的距離會不斷發(fā)生變化。當車身前部距離地面的距離大于后部時，前照燈燈光會上揚，對其他車輛駕駛員產生炫目的風險；反之則燈光向下傾斜，照射距離隨之降低，影響駕駛員的視野。

如果完全由駕駛員手動調節(jié)前照燈照射距離，無法實時響應車身姿態(tài)變化，會導致行駛過程中產生視線盲區(qū)，成為安全隱患?，F(xiàn)行的GB4785法規(guī)要求光源照度高于2000lm的前照燈必須配備自動燈光高度調節(jié)系統(tǒng)。另外，在美國公路安全保險協(xié)會（IIHS）和中國保險汽車安全（CIASI）的前照燈測試標準中，綜合路況下的前照燈照射距離對于評分高低有著至關重要影響。因此越來越多的乘用車需要配備一套自動調節(jié)系統(tǒng)，來實時控制前照燈光束的水平高度。

2? 基于傳感器的自動調節(jié)系統(tǒng)

一套典型的燈光高度自動調節(jié)系統(tǒng)如圖1所示。車身高度傳感器通過支架和擺臂連接在車身和前/后軸之間，兩者的相對位置變化引起擺臂角度變化，轉化成輸出信號發(fā)送給燈光控制器。燈光控制器結合來自車身控制器的車輛行駛狀態(tài)和供電情況等信息，將計算出的燈光高度控制角度發(fā)給前照燈的電機控制單元?？刂茊卧谇罢諢舻臋C械尺寸計算出步進電機的步數(shù)，再由電機頂桿推動前照燈近光模組轉動，實現(xiàn)對燈光高度的精確調節(jié)。

3? 基于載荷變化的自動調節(jié)策略

各級別乘用車基于不同的成本限制和底盤類型會裝備不同數(shù)量的車身高度傳感器，因此需要采取不同的控制策略以達到最優(yōu)調節(jié)效果。

3.1? 基于前后軸傳感器的自動調節(jié)

當整車同時配備前軸和后軸燈的傳感器，或者裝備自適應底盤高度調節(jié)系統(tǒng)時，自動調節(jié)原理如圖2所示。在整車制造過程中，燈光控制器會記錄下傳感器在標稱工況下的輸出。當車身俯仰姿態(tài)發(fā)生變化時，通過高度傳感器輸出變化和特性可以分別計算出前后軸和車身相對位置高度變化dHf和dHr，根據(jù)軸距dWB就可以確定俯仰角θ。為保持前照燈照射距離，近光高度應在當前高度HDG_IST基礎上往車身俯仰變化反方向調節(jié)θ角度。此時燈光控制器將推算出的θ角發(fā)給電機控制單元，通過步進電機推動近光模組轉動到目標位置，達到目標燈光高度HDG_SOLL。

3.2? 基于僅后軸傳感器的自動調節(jié)

對于僅裝備單個高度傳感器的車輛（一般是后軸），燈光控制器不能實時得到準確的車身俯仰角度。傳感器信號變化可能源自前排座椅、后排座椅和行李廂等位置的載荷變化，此時為保證滿足法規(guī)要求需要留有余量，控制的燈光高度會偏低。此時應根據(jù)不同區(qū)間的傳感器信號變化對燈光高度進行不同幅度的調節(jié)。圖3是一個實例，展示采用這種控制方法不同載荷下實車燈光高度。

另一種改善單傳感器調節(jié)精度的方法就是利用座椅的安全帶傳感器作為輔助。當檢測到后排座椅有人員落座，燈光控制器可以為傳感器信號變化的一部分找到來源，提高調節(jié)準確性。

4? 基于動態(tài)駕駛工況的調節(jié)策略

然而在車輛行駛過程中，完全依靠車身高度傳感器信號變化進行調節(jié)是不夠準確的。駕駛過程中有時車身姿態(tài)會發(fā)生短時劇烈變化，但并不意味著載荷發(fā)生了變化。為避免燈光高度隨之調節(jié)干擾駕駛，應對自動調節(jié)進行抑制或者補償。

最典型的工況是高速過彎，車身會在左右方向上產生傾斜（圖4），此時應基于車輪加速度對高度傳感器信號進行補償，以反映真實的車身俯仰狀態(tài)。

另一種典型工況是緊急制動，車身俯仰姿態(tài)會產生瞬時大幅度變化（圖5）。此時控制器可以基于制動踏板信號迅速上抬燈光高度，以保持駕駛員制動過程中的視野。

其他工況比如發(fā)動機發(fā)動和顛簸路面行駛，車身發(fā)生高頻抖動，此時可基于車輪加速度調整傳感器輸入信號的濾波策略，以適度抑制自動調節(jié)功能，避免不必要的燈光高度變化干擾駕駛員視線。

5? 結語

本文以燈光高度自動調節(jié)系統(tǒng)為研究對象，討論了不同配置和行駛工況下的控制策略，主要結論如下：①針對載荷變化，同時裝備前后軸車身高度傳感器可以達到較高準確性；②僅裝備后軸傳感器可以通過調整策略和檢測安全帶等改善調節(jié)效果；③針對行駛過程中不同工況，需要在基于載荷調節(jié)的基礎上加以補償或抑制。

智能前照燈技術可以極大改善夜間和不利天氣情況下的駕駛員的視野。隨著汽車照明光源性能的不斷升級和智能化程度的逐漸深入，前照燈自動調節(jié)系統(tǒng)將在提升客戶體驗和車輛主動安全性等方面承擔越來越重要的角色。

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（編輯? 楊? 景）

作者簡介

陳朦（1986—），男，碩士，資深主管工程師，長期從事外部燈光功能、控制器和執(zhí)行機構的開發(fā)、測試及匹配工作。