安森美半導體汽車(chē)自適應前照燈系統步進(jìn)電機驅動(dòng)方案

汽車(chē)前照燈是安全駕駛的重要環(huán)節。傳統前照燈在汽車(chē)轉彎時(shí)存在照明盲區，影響駕駛人對彎道障礙物的判斷，還存在其它安全隱患問(wèn)題。為了提升安全性，如今自適應前照燈系統(Adaptive Front-Light System，AFS) 在智能汽車(chē)電子產(chǎn)品中的使用越來(lái)越廣泛。AFS采用步進(jìn)電機來(lái)實(shí)時(shí)調節光束，消除照明盲區，優(yōu)化彎道可見(jiàn)度，有效增加駕駛安全性。安森美半導體針對AFS系統的步進(jìn)電機開(kāi)發(fā)了一系列驅動(dòng)芯片，為客戶(hù)的設計帶來(lái)了簡(jiǎn)化和便捷。本文著(zhù)重介紹AFS特性、步進(jìn)電機驅動(dòng)IC及設計要點(diǎn)，更特別剖析堵轉檢測這一步進(jìn)電機驅動(dòng)難點(diǎn)，幫助設計人員快速、準確地開(kāi)發(fā)出有效的AFS方案。

AFS的應用效果及組成結構

汽車(chē)AFS采用步進(jìn)電機可以對照明光束進(jìn)行左右及水平高度調節，相較于傳統前照燈提供更加安全的照明效果。如果采用傳統前照燈，則其燈光跟車(chē)身的方向始終一致，在汽車(chē)轉彎時(shí)無(wú)法有效照明彎道內側的盲區。相反，采用AFS的汽車(chē)在轉彎時(shí)，能夠根據方向盤(pán)的角度轉動(dòng)，將有效的光束投射到駕駛者需要看清的前方路面上，更有利于消除照明盲區。圖1右側列出了無(wú)AFS和有AFS進(jìn)行左右調節的實(shí)際照明效果，顯然后者對安全駕駛更加有效。

圖1：無(wú)AFS和有AFS左右調節光束的照明區域對比

圖2是AFS功能的水平高度調節效果。上圖是燈光在水平高度良好時(shí)的效果圖，中圖是汽車(chē)啟動(dòng)或上坡時(shí)的路面顛簸燈光上揚的情況，下圖是汽車(chē)在剎車(chē)或下坡時(shí)路面顛簸燈光下沉的情況。AFS可根據車(chē)身傾斜情況實(shí)時(shí)調整中圖和下圖的燈光高度，達到上圖的效果。

圖2：AFS功能的水平高度調整效果

在圖3的AFS控制大燈結構圖中可以看到用于水平高度調節的調高馬達和控制燈光旋轉調整的旋轉馬達。AFS控制大燈的工作原理是，AFS通過(guò)方向盤(pán)旋轉角度和車(chē)身速度計算出光道角度，方向盤(pán)旋轉角度系數為彎道的向心力，車(chē)身舒為彎道的切線(xiàn)，兩者之間的關(guān)系為彎道的角度的探定值，計算彎道角度即可驅動(dòng)旋轉馬達轉到所需的彎道角度。同樣，通過(guò)車(chē)身前后軸傳感器能夠得到車(chē)身傾斜度的計算值，通過(guò)馬達修正車(chē)身傾斜度對燈光進(jìn)行水平高度調整，以適應不同道路坡度的照明需求。