安森美半導體用于汽車(chē)自適應前大燈系統的電機控制方案

　　車(chē)燈，好比汽車(chē)的眼睛，是保證汽車(chē)安全行駛的重要組成部分。而傳統的汽車(chē)照明系統已無(wú)法滿(mǎn)足人們日益提高的安全行車(chē)的需求，特別是在夜間行駛時(shí)普遍存在著(zhù)兩大顯著(zhù)的缺點(diǎn)：一是駕駛員容易受迎面而來(lái)的車(chē)輛的眩光影響而分散注意力，增加了事故隱患;二是在彎道或十字路口能見(jiàn)度低，且存在照明盲區。據美國國家高速公路交通安全管理局公布的數字，汽車(chē)約有25%的時(shí)間在夜間行駛，但超過(guò)40%的重大事故發(fā)生在這個(gè)時(shí)間段。為減少眩光，歐洲各國當局要求為汽車(chē)配備自動(dòng)前大燈調平系統。自適應前大燈系統(AFS)是應此要求而開(kāi)發(fā)，可自動(dòng)適應不同行駛環(huán)境和條件照亮前方，進(jìn)一步提升行車(chē)安全性。

　　自適應前大燈系統(AFS)的優(yōu)勢

　　(一) 自動(dòng)調平以減少眩光

　　當汽車(chē)勻速行駛在平坦的路面時(shí)，前大燈光束是平行于路面而照向前方的，但在其它情況下(通過(guò)減速帶時(shí)、緊急制動(dòng)、加速行駛或加油時(shí)等等)可能會(huì )傾斜，而自動(dòng)調平系統使汽車(chē)前大燈光束能保持與路面平行，并有助于在上坡路或下坡路時(shí)防止大燈照向太遠。該功能通過(guò)負載軸傳感器信號調平前大燈，可適應不同負載和不同坡度情況。

　　自調平系統中的調平傳感器向電子控制單元(ECU)發(fā)送關(guān)于汽車(chē)傾斜的信息，而調平控制單元利用剎車(chē)或油門(mén)踏板的應用提示、速率變化、懸掛行程和壓力等線(xiàn)索智能地濾除傳感器數據，同時(shí)計算傾斜度，然后前大燈據此信息向上或向下移動(dòng)以便駕駛員在不平坦的地形或剎車(chē)時(shí)糾正車(chē)距的變化，或在檢測到迎面而來(lái)的汽車(chē)時(shí)自動(dòng)將大燈遠光調為近光以防止眩光影響。如圖一的上中下三圖，分別展示了汽車(chē)在正常水平條件下、向后傾斜和向前傾斜的照明效果。

　　圖一 AFS自動(dòng)調平的3種照明效果

　　(二) 自動(dòng)旋轉點(diǎn)亮傳統前照燈的照明盲區

　　傳統前照燈在彎道處存在照明盲區，因為其光束方向始終與車(chē)身一致，駕駛員無(wú)法看清彎道內側的路況;而配備AFS的汽車(chē)能根據轉彎角度和車(chē)輪速度的實(shí)時(shí)傳感器數據旋轉前大燈到所需的方向，點(diǎn)亮彎道內側，提高了駕駛員和其它汽車(chē)駕駛員及行人的安全(圖二)。

　　各種研究表明，當汽車(chē)行駛到轉彎處，AFS的自動(dòng)旋轉功能使駕駛員凝視點(diǎn)的光照增加了3倍，拐角額外的光照增加了58%，幫助駕駛員識別到障礙物。

　　圖二配備AFS前后的照明效果比較

　　AFS的工作原理

　　控制前大燈的運行是根據汽車(chē)四周各種傳感器的輸入如轉彎位置、速度、車(chē)距等來(lái)進(jìn)行的，驅動(dòng)器IC負責將輸出轉換為需要的PWM波形以驅動(dòng)步進(jìn)電機到所需的位置。這就要求電機驅動(dòng)器不僅快速準確，而且可靠和容錯。步進(jìn)電機能以適當的響應時(shí)間和高精度實(shí)現平穩和漸進(jìn)的運行，而且其成本低、強固，為給定尺寸提供高轉矩，無(wú)需反饋信號就能正確定位，適用于A(yíng)FS應用。

　　步進(jìn)電機驅動(dòng)器在自適應前大燈系統中發(fā)揮關(guān)鍵作用。如圖三所示，在左右前大燈里各有兩個(gè)步進(jìn)電機：一個(gè)在垂直面控制調節大燈高度，一個(gè)在水平面控制調節光束的旋轉。與前大燈的調平系統和各調平傳感器的通信經(jīng)由汽車(chē)數據網(wǎng)絡(luò )系統傳輸?？刂破骶钟蚓W(wǎng)絡(luò )(CAN)總線(xiàn)用于收集和分發(fā)傳感器數據，局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )(LIN)總線(xiàn)用于控制前大燈。

　　前大燈控制器基于懸掛傳感器數據、橫擺角速度、車(chē)體轉向角度和車(chē)速采用合適的光束角度，并向最終控制的前大燈發(fā)送高調平調節命令。然后一對步進(jìn)電機專(zhuān)用標準產(chǎn)品(ASSP)將來(lái)自前大燈控制的高調平調節命令轉換為必要的電機定位信號，以調平或旋轉前大燈光束。

　　圖三 AFS的工作原理

　　安森美半導體應用于A(yíng)FS的主要電機控制方案

　　安森美半導體提供多種方案用于A(yíng)FS，主要產(chǎn)品如低功耗高速CAN收發(fā)器NCV7340和獨立式低功耗混合信號LIN收發(fā)器NCV7321、微步進(jìn)電機驅動(dòng)器NCV70514、NCV70627和NCV70522。