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这一波操作,让你爱车的大灯更“聪明”

2018-12-06
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无论汽车如何进化,有一个要素一定是被排在最高优先级的位置上,这就是安全。所以很多针对汽车智能化的努力,都是围绕着安全相关的车载部件展开的。汽车的前照灯——也就是我们俗称的“大灯”——作为汽车最重要的安全部件之一,自然也在这份智能化的清单之中。


汽车大灯的核心作用,就是在环境光条件不佳的情况下,为驾驶员提供足够的照度,确保行车安全所需的能见度。所以在很多拟人化的卡通汽车形象中,大灯会被描绘成汽车的眼睛,这一点儿也不为过。即使是在有毫米波雷达、激光雷达加持的自动驾驶中,汽车的大灯依然不可或缺,因为在物体和交通信号识别等方面,必须有足够的能见度来确保摄像头快速准确地获取视觉信息。



但是传统的汽车大灯照射的位置和角度是固定的,这在实际的行车中难免会遇到一些麻烦。比如,当车辆拐弯时,直射的车灯光线是无法有效照明到弯道内测的盲区的,这就会造成一个安全隐患。再比如,当车辆上坡或者增速时,大灯照射范围会显得太近;而在下坡或者减速时,照射范围又会偏远。


为了解决这个问题,人们想出了一种被称为自适应前照灯控制系统(Adaptive Front-lighting System,简称AFS)的解决方案,顾名思义,就是让大灯能够根据汽车转向的角度,以及上下坡的姿态、加速度等实际情况,自动调整灯的照射角度,以获得最佳的照明范围和亮度。



具体应用到上面提到的两种典型的场景——当车辆转弯时,AFS会从方向盘转角传感器获取数据,然后控制和驱动大灯在水平维度上向弯道内侧旋转一个角度,让前方的道路都洒满灯光;当车辆上下坡或者加减速时,AFS将根据从前/后车身高度传感器、加速度传感器传来的数据,上下调节大灯的照射角度,上坡或者加速时抬高照射角度,反之降低照射角度,以获得合理的能见距离。


图1,利用AFS进行前照灯的左右照射角度调节(图片来源:安森美)


图2,利用AFS进行前照灯的上下照射角度调节(图片来源:安森美)


作为一种主动安全技术,一个典型的AFS系统是由传感器、主控制器、执行器和步进电机组成的智能控制系统,通常一个大灯会有两组执行器和步进电机,分别去驱动大灯进行上/下和左/右两个维度上的方向调节。


为了推动AFS技术的应用开发,安富利推出了一套AFS演示板系统,在用户进行产品开发时是十分有价值的参考设计。


图3,安富利推出的AFS演示板系统


从安富利的AFS演示板系统框图中,我们可以看到该方案包括两个核心的器件:主控制器和步进电机驱动器。


主控制器使用的是NXP公司的MC9S08AW32,它通过LIN总线与车载传感器进行通信,并经由SPI接口向步进电机驱动器发送控制指令。MC9S08AW32属于NXP低成本、高性能的HCS08系列8位MCU家族,其集成了一个增强型S08内核,主频20 MHz时,可在2.7V的低压下实现50ns最小指令周期时间。MC9S08AW集成第三代闪存,时钟、ADC、接口等外设资源也十分丰富,很适合工业控制和汽车行业应用。


方案中另一个核心器件步进电机驱动器采用的是STMicroelectronics的L9942,这是一款双极步进电机驱动器,具有不同的细分模式和可编程的电流配置表,支持的步进模式包括全步、半步、细步、微步,用户也可通过编程设置低速、高速、混合和自动衰减模式,具有很高的控制精度和灵活性。汽车灯光的方向调节,就是L9942的典型应用之一。


图4,安富利的AFS演示板系统框图


基于这样两个高性能芯片,安富利的AFS演示板系统实现的功能包括:

  • MC9S08AW32通过SPI总线控制步进电机驱动芯片L9942,在水平和垂直两个方向进行前大灯位置调节

  • 板上的4个按键可以控制前大灯完成4个方向的移动

  • L9942寄存器的数据可以通过URAT发送给计算机,实时监控步进电机工作状态

  • LED电路板允许步进电机的显示运行或停止工作

  • L9942带细分驱动 (1/8) 的双极电机步进电机驱动器

  • 各路输出均具备无载、过载电流、温度告警和热关机等短路保护措施

  • 电流全面可编程 



有这样一个方案,显然可以为开发者探索AFS奠定一个良好的基础。未来,随着整车智能的发展,AFS的内涵也会变得更加丰富。比如,除了方向调节,大灯还可以根据会车时对方车辆的速度和方位(车载雷达提供的数据),及时调节光照的强度,避免由于炫目造成的安全风险。AFS也可由单独一个大灯的控制,扩展到对一个车载LED矩阵的控制。


总之,经过AFS的一系列“操作”,汽车的大灯甚至是整个车载照明系统,都会变得更加“聪明”,带给你不一样的体验。


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