安森美半導體用于汽車自適應前大燈系統(tǒng)的電機控制方案

　　車燈，好比汽車的眼睛，是保證汽車安全行駛的重要組成部分。而傳統(tǒng)的汽車照明系統(tǒng)已無法滿足人們?nèi)找嫣岣叩陌踩熊嚨男枨?，特別是在夜間行駛時普遍存在著兩大顯著的缺點：一是駕駛員容易受迎面而來的車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度低，且存在照明盲區(qū)。據(jù)美國國家高速公路交通安全管理局公布的數(shù)字，汽車約有25%的時間在夜間行駛，但超過40%的重大事故發(fā)生在這個時間段。為減少眩光，歐洲各國當局要求為汽車配備自動前大燈調(diào)平系統(tǒng)。自適應前大燈系統(tǒng)(AFS)是應此要求而開發(fā)，可自動適應不同行駛環(huán)境和條件照亮前方，進一步提升行車安全性。

　　自適應前大燈系統(tǒng)(AFS)的優(yōu)勢

　　(一) 自動調(diào)平以減少眩光

　　當汽車勻速行駛在平坦的路面時，前大燈光束是平行于路面而照向前方的，但在其它情況下(通過減速帶時、緊急制動、加速行駛或加油時等等)可能會傾斜，而自動調(diào)平系統(tǒng)使汽車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防止大燈照向太遠。該功能通過負載軸傳感器信號調(diào)平前大燈，可適應不同負載和不同坡度情況。

　　自調(diào)平系統(tǒng)中的調(diào)平傳感器向電子控制單元(ECU)發(fā)送關于汽車傾斜的信息，而調(diào)平控制單元利用剎車或油門踏板的應用提示、速率變化、懸掛行程和壓力等線索智能地濾除傳感器數(shù)據(jù)，同時計算傾斜度，然后前大燈據(jù)此信息向上或向下移動以便駕駛員在不平坦的地形或剎車時糾正車距的變化，或在檢測到迎面而來的汽車時自動將大燈遠光調(diào)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自動調(diào)平的3種照明效果

　　(二) 自動旋轉點亮傳統(tǒng)前照燈的照明盲區(qū)

　　傳統(tǒng)前照燈在彎道處存在照明盲區(qū)，因為其光束方向始終與車身一致，駕駛員無法看清彎道內(nèi)側的路況;而配備AFS的汽車能根據(jù)轉彎角度和車輪速度的實時傳感器數(shù)據(jù)旋轉前大燈到所需的方向，點亮彎道內(nèi)側，提高了駕駛員和其它汽車駕駛員及行人的安全(圖二)。

　　各種研究表明，當汽車行駛到轉彎處，AFS的自動旋轉功能使駕駛員凝視點的光照增加了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(jù)汽車四周各種傳感器的輸入如轉彎位置、速度、車距等來進行的，驅動器IC負責將輸出轉換為需要的PWM波形以驅動步進電機到所需的位置。這就要求電機驅動器不僅快速準確，而且可靠和容錯。步進電機能以適當?shù)捻憫獣r間和高精度實現(xiàn)平穩(wěn)和漸進的運行，而且其成本低、強固，為給定尺寸提供高轉矩，無需反饋信號就能正確定位，適用于AFS應用。

　　步進電機驅動器在自適應前大燈系統(tǒng)中發(fā)揮關鍵作用。如圖三所示，在左右前大燈里各有兩個步進電機：一個在垂直面控制調(diào)節(jié)大燈高度，一個在水平面控制調(diào)節(jié)光束的旋轉。與前大燈的調(diào)平系統(tǒng)和各調(diào)平傳感器的通信經(jīng)由汽車數(shù)據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)傳輸?？刂破骶钟蚓W(wǎng)絡(CAN)總線用于收集和分發(fā)傳感器數(shù)據(jù)，局域互聯(lián)網(wǎng)絡(LIN)總線用于控制前大燈。

　　前大燈控制器基于懸掛傳感器數(shù)據(jù)、橫擺角速度、車體轉向角度和車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(diào)平調(diào)節(jié)命令。然后一對步進電機專用標準產(chǎn)品(ASSP)將來自前大燈控制的高調(diào)平調(diào)節(jié)命令轉換為必要的電機定位信號，以調(diào)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AFS的主要電機控制方案

　　安森美半導體提供多種方案用于AFS，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、微步進電機驅動器NCV70514、NCV70627和NCV70522。