专利名称：基于网络技术的自适应前照灯系控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种自适应调节汽车前照灯照射范围的控制系统，尤其涉及一种夜间弯道 行驶时前照灯自适应调节系统。
背景技术：
汽车照明对交通安全有重要作用。在各种不同条件下的有效路面照明，目的不仅仅是 增强人的视觉，最重要且必须考虑的是要有明亮程度、颜色和立体感，同时还有形状和动 作，以及亮度和颜色对比度。高性能前照灯以及其他前后车灯，是实现"看得见和被看见" 的汽车照明的基本目标。
汽车前照灯系统的发展经历了多个阶段从最初的煤油灯发展到白炽灯；然后发展到 抛物面卤钨前照灯、自由曲面卤钨前照灯和投射系统前照灯；上世纪九十年代中期出现了 以气体放电灯为光源的投影系统前照灯和自由曲面前照灯系统。汽车前照灯系统的每一个 发展阶段都蕴含着对行车安全的不断追求。
众所周知，作为传统行车灯的近光，只能工作在一种固定的模式下，但实际的道路使 用状况、环境状况、气候状况等等情况非常复杂。比如岔路口多的乡间小路、弯道状况、 路口转弯状况、在高速路上驾驶、在国道上驾驶、雨雾天气等。也正是这种复杂的道路环 境和天气状况，使得交通安全仍然存在巨大的隐患。统计表明，在欧洲那些车辆使用规范、 车辆安全要求和驾驶员素质较高的国度，由于照明引起的交通事故(即如果在白天或者照 明条件好则完全可以避免的交通事故)达到30%以上，造成的损失可想而知。再加上在路 上行驶的车辆日益增多、老年驾驶员的增多以及允许驾驶员驾驶年龄的延长(欧洲现行允 许驾驶年龄到70岁，老年人的视力和反应速度明显下降)等等诸多因素使得行车安全问 题更加突出。
在这些条件的要求下，AFS系统(即自适应前照灯系)应运而生。它显著提高了 在车辆前进方向，夜间行驶时前方的交叉路口、弯道处的可视性；有效地降低夜晚弯路行 车的疲劳程度，从而明显提升夜晚弯路上行车的安全性。车辆在弯道行驶时，AFS系统 开启可显著增大近光灯的照明范围和照明距离，增加驾驶者反应时间，这一点对于时常进 行夜晚运输的专业驾驶员而言至关重要。
现有技术中，关于AFS系统也有研究，
公开日为2007年IO月10日，公开号为CN 101049808A的中国发明专利申请中公开了一种"汽车前照灯自适应调节装置"，该装置属 于非便携式照明装置领域。其予以实现的技术方案是包括中央控制单元和驱动执行单元， 在中央控制单元与驱动执行单元之间设置有LIN总线收发器；在驱动执行单元步进电机
与中央控制单元主MCU芯片之间设置有位置反馈模块；中央控制单元与驱动执行单元通 过LIN总线连接。该技术方案其不足之处是(1)将中央控制单元与驱动执行单元分开， 中间使用LIN总线连接，增加了系统的复杂性，该系统的可靠性也随之下降；(2)由于 中央控制单元和驱动执行单元的分置拓扑结构，其驱动执行单元除了要有LIN总线的收 发器外，还必须有MCU作为LIN总线的控制从节点，增加了系统的成本；G)灯光元件 是汽车安全行驶的重要部件，同时也是易损件。该现有技术采用将LIN收发器和驱动单 元整合的设计， 一旦驱动单元损坏，则LIN接收器整个都要更换，从而增加了维修成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于网络技术的自适应前照灯系控制系统及其控制方法，经 过对多个电器单元的整合而无需外加收发器，并可以利用原有的CAN网络而无需加装额外 的传感器，简化了系统结构，提高了 AFS控制系统的可靠性，同时降低了系统的生产和维 修成本。本系统中还针对非CAN网络的车辆传感器设计了不同的信号输入调理模块，增加 了系统的信号采集准确性和稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明基于网络技术的自适应前照灯系控制系统予以实现的 技术方案是该系统包括AFS控制器、车身传感器和执行机构，所述AFS控制器包括 通过SPI总线与电源管理及CAN收发器模块连接的MCU模块；通过电压量及PWM波 形与所述MCU模块连接的信号调理电路，所述信号调理电路包括方向盘转角信号输入调 理电路、车速信号输入调理电路和悬架高度信号输入调理电路；通过IIC总线与MCU模 块连接的步进电机控制模块；所述车身传感器包括与方向盘转角信号输入调理电路连接的 方向盘转角传感器、与车速信号输入调理电路连接的车速传感器、分别与悬架高度信号输 入调理电路连接的前悬架高度传感器和后悬架高度传感器;所述执行机构包括分别与AFS 控制器连接的垂直调整执行器和水平回转执行器；所述AFS控制器通过CAN/LIN与车身 网络联接。
利用上述系统控制前车灯的方法包括以下步骤
(1) 启动自适应前照灯系控制系统；
(2) MCU模块进行变量定义及其初始化；
(3) 外围设备的初始化及其状态的设定，包括设置CAN通讯控制模块，通过SPI 扩展通讯模块设置电源管理模块MC33889的工作状态，通过IIC总线设置步进电机控制 模块的工作状态等；
(4) 电源管理模块MC33889中的CAN总线收发器进行CAN信息及命令的接收；
(5) AFS控制器根据通过车身传感器接收到的车辆的近光状态和倒车状态进行如下 控制近光状态时判断近光灯是否开启，若近光灯处于关闭状态，此时自适应前照灯系 控制系统自动关闭，并返回步骤(4);若近光灯处于开启状态，判断自适应前照灯系控 制系统是否处于开启状态，若自适应前照灯系控制系统处于开启状态，顺序执行下一步骤；
否则，返回步骤(4);倒车状态时判断车辆是否处于正常行驶状态，若车辆处于正常 行驶状态，此时开启自适应前照灯系控制系统，顺序执行下一步骤；若车辆处于倒车状态， 此时afs系统停止工作，保持前向照明，返回步骤(4);
(6) 车身传感器的信号通过信号调理电路进行滤波及电压的匹配，mcu模块通过自 身的ad及pwm接口采集来自于车身传感器的信息，并处理该信息；
(7) 由mcu模块通过下面的公式计算得出前车灯的偏角
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其中L一车辆轴距；a一方向盘转角；phi——车灯偏角；k——转向特征系数；v一车速函数；t一提前照明时间；
(8) mcu模块通过iic总线将控制命令传送至步进电机控制模块，以驱动垂直调整 执行器和水平回转执行器中的步进电机转动，从而使前车灯达到最佳的照明效果；
(9) 返回上述步骤(4)，继续自适应调整前车灯系。
与现有技术相比，本发明的有益效果是
(1) 由于在本发明基于网络技术的自适应前照灯系控制系统中，将afs控制器的 mcu模块(中央控制模块)和步进电机的驱动单元整合为一个控制单元。因此，该系统
结构与现有技术的技术方案相比较更为简化。即该整合的控制单元采用nc总线控制， 该nc总线可以使用通用i/o模拟，无需外加收发器，而且一般的mcu都可以使用，这
无疑可以大幅度的降低系统的成本。
(2) 本发明控制系统中，还在afs控制器中增加了强大的can线接口，提高了系统 的扩展性和可控制性，为整车网络构架提供了接口，以方便afs控制器更好的融合进入车 上已有的can网络。对于具有can网络的车辆，可以直接从can线获取各种传感器信号 数据，而无需加装额外的传感器，大大降低了系统复杂度和成本。
(3) 对于没有can网络的车辆，本发明控制系统还针对特殊的传感器设计提出了不 同的信号输入调理模块，增加了系统的信号采集准确性和稳定性。
图1是本发明基于网络技术的自适应前照灯系控制系统的硬件框图2是本发明控制系统中afs控制器的硬件框图3是本发明控制系统中方向盘转角信号输入调理电路图4是现有技术中方向盘转角信号输入调理电路的相对位置信号图5是现有技术中方向盘转角信号输入调理电路的绝对位置信号图6是本发明控制系统中车速信号输入调理电路图7-1是本发明控制系统中前悬架高度信号输入调理电路图7-2是本发明控制系统中后悬架高度信号输入调理电路图8是本发明控制系统中AFS控制器主流程图； 图9是本发明控制系统中一个CAN信息帧；
图IO是本发明控制系统中方向盘转角数据格式；
图11是本发明控制系统中前后悬架高度数据结构；
图12是本发明控制系统中AFS控制器的控制字节的数据结构。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
图1示出了本发明基于网络技术的自适应前照灯系控制系统的硬件框图，图2示出了 该系统中的AFS控制器的硬件结构，如图1所示，该系统包括AFS控制器100、车身传 感器200和执行机构300。该系统能够根据车身的动态变化、转向机构的动作特性、发动 机的工作状态等综合因素进行计算和判断，从而判定汽车当前的行驶状态并对前照灯近光 进行相应的调整。如图2所示，所述车身传感器200包括与方向盘转角信号输入调理电路 连接的方向盘转角传感器201、与车速信号输入调理电路连接的车速传感器202、分别与 悬架高度信号输入调理电路连接的前悬架高度传感器203和后悬架高度传感器204。 AFS 系统的执行机构300包括分别与AFS控制器100连接的垂直调整执行器和水平回转执行 器；执行机构使用两个步进电机进行水平、垂直方向的角度调整。由AFS控制器采集方 向盘转角信号、车速和车高信号；通过内置数学模型得出相应的水平、垂直偏角；最后由 驱动器驱动步进电机转动，达到最佳的照明效果。采用步进电机具有行程准确、动作平稳、 工作寿命长等特点。
下面详细说明本发明控制系统中各模块的构成及工作原理
1. AFS控制器100的构成AFS控制器100是AFS系统的关键部分。它负责传感 器信号的采集、处理，控制策略的实现，以及步进电机的控制，CAN网络通信。如图2 所示，所述AFS控制器100包括通过SPI总线与电源管理及CAN收发器模块101连接 的MCU模块102;通过电压量及PWM波形与所述MCU模块102连接的信号调理电路 103，所述信号调理电路103包括方向盘转角信号输入调理电路、车速信号输入调理电路 和悬架高度信号输入调理电路；通过IIC总线与MCU模块102连接的步进电机控制模块 104。所述AFS控制器100通过CAN/LIN与车身网络联接。
2. 电源管理及CAN收发器模块101
如图2所示，所述电源管理及CAN收发器模块101釆用Motorola公司生产的芯片 MC33889，它具有电源管理功能的同时还内建低速可容错的CAN总线收发器。
由于目前汽车使用的电源系统通常是12V系统，蓄电池的电压范围一般为9 15V。 而一般单片机的输入电压和各个管脚的最大输入电压为5V。同时由于车辆上的电器模块 愈来愈多，功耗也不断上升，系统的静态功耗要求日趋严格。因此，在控制器中需要一个 电源管理模块满足电源电压的转换及静态功耗管理的要求。 本发明中选用的MC33889，其工作电压9V—27V，可抗最大40V的尖峰电压；两种 供电模式可供选择，在扩展方式下，可以获得最小200mA，最大2A的驱动能力；具有四 种电源管理模式标准、等待、停止、睡眠以及较为方便的调试模式；外部开关唤醒功能 (提供150mA的驱动电流)；低电压、过温检测及保护，内置看门狗；具有外部复位及异 常情况时的中断请求；与ECU通过SPI方式通讯，节省I/0口资源。它可以完全满足电 源管理的要求。
其CAN收发器符合ISO 11519CAN规范，而且其电气性能与MC33388相匹配。所 述CAN通信模块主要包括MSCAN08控制器和CAN总线收发器；所述MSCAN08控制 器是Motorola公司专为其8位和16位系列单片机定制的CAN控制器，该控制器支持 CAN2.0B。本发明所适用的车身网络中CAN网络属于低速CAN，位数率设为125kbps。
电源管理芯片MC33889与MCU模块通过SPI方式通讯时，MCU模块应选为主机模 式，而MC33889默认为从机模式；当开始传送数据时，应先使CSB变低，并且在一次数 据(一个字节)传送过程中始终保持CSB信号为低，当数据传送完成后再使CSB信号变 高，此后再重复上述过程传送下一个数据，而拉低CSB信号的时间要根据主机SCLK所 设的频率而定；在上电后要首先对MC33889芯片进行初始化，否则扩展电源V2无法正
常工作。
3. MCU模块102
如图2所示，所述MCU模块102采用R8C21237，它是瑞萨公司生产的低功耗、高 性能的8位微控制器。标准片上外设包括8位多功能定时器、16位定时器、UART/时钟 同步串行接口、电压检测电路、上电复位电路、高/低速片上振荡器、检测定时器等。同 时加入了UART、 IIC总线接口 (IIC) /芯片选择时钟同步串行接口、 10位A/D转换器和 振荡停止检测功能。配备硬件丄IN模块和CAN模块。最高工作频率为20MHz。提供48 引脚封装拥有丰富的I/0资源同时嵌入了数据闪存UKBx2块)。
AFS控制器主要利用该控制器的具有输出比较功能的定时器，通用定时器，8通道 10位A/D转换，CAN通信控制器和SPI扩展通讯模块及IIC总线接口。其中，通用定时 器主要用来定时为MCU模块和电源管理模块清狗；多通道的10位A/D转换器用来进行 传感器电压数据的采样；CAN通信控制器的主要功能是与电源管理模块MC33889中的 CAN收发器接口， 二者结合共同完成CAN信号的调理和收发功能。SPI模块与电源管理 模块MC33889通讯对其进行初始化，CAN收发器的寄存器设置，清看门狗寄存器等操作。 IIC总线接口用于MCU模块与步进电机控制模块的通讯。
4. 步进电机控制模块104
如图1和图2所示，所述垂直调整执行器包括左灯垂直调整步进电机和右灯垂直调整 步进电机，所述水平回转调整执行器包括左灯水平调整步进电机和右灯水平调整步进电 机，上述多个步进电机用于前灯的水平和垂直方向的角度调整；
如图2所示，步进电机控制模块104采用AMIS公司生产的芯片AMI30622，其上包
括了步进电机的位置控制器和控制诊断接口，控制通过nc接口。步进电机控制模块为IIC
总线从节点，MCU模块为主节点。其步进电机细分微步可选1/2， 1/4， 1/8， 1/16;具 有极地的低共振噪声；可编程的输出驱动电流，最大可以达到800mA;宽范围输入电压 可达8V—29V;具有过流保护，过压报警及过温报警和自动关断功能。
MCU模块102通过IIC总线与步进电机控制模块104相连。在本发明中，有左灯水 平、垂直调整和右灯水平、垂直调整共4个步进电机，因此需要4片AMI30622芯片，它
们共同接入nc总线。nc总线是一种两线制的串行总线，其上有主控节点和从节点之分。
主控节点负责总线的控制，发送控制命令及査询从节点的状态；从节点接收主节点的控制
命令，服从主节点控制，对于主节点的查询命令予以回复。本发明中的nc总线是一主多
从的结构，MCU模块是主节点，4个步进电机驱动芯片为从节点。
MCU模块102的主节点依靠不同的地址段位对4个步进电机从节点分别控制。通过
nc总线可以设置步进电机驱动的额定电流，最大输出电流，保持电流及最大及最小速度
和加速度等关键参数。
5.信号调理电路103
如图2所示，所述信号调理电路103包括方向盘转角信号输入调理电路、车速信号输 入调理电路和悬架高度信号输入调理电路；所述车身传感器200包括与方向盘转角信号输 入调理电路连接的方向盘转角传感器201、与车速信号输入调理电路连接的车速传感器 202、分别与悬架高度信号输入调理电路连接的前悬架高度传感器203和后悬架高度传感 器204。
本发明中的AFS控制器IOO的输入信号多样，有方向盘转角传感器201的信号，前、 后悬架传感器203和204的高度信号和车速传感器202的车速信号等。这些信号的电压和 处理方式各有不同，需要专用的信号调理电路103将其转化为MCU模块102可以采集的 电压信号。以下分别对上述三种信号的处理电路进行详细说明。
5-1.方向盘转角信号输入调理电路
本发明中使用的方向盘转角传感器为BI公司生产的SX4300A型传感器。其转角输出 为3路，分别为P1， P2和P3。其三路都是电压型信号，电压范围为O—5V，由电源管理 模块供电。P1和P2的为相对位置信号输出，其关系参阅图3; P3为绝对位置信号，其电 压与角度的关系参阅图4;根据上述输出信号特点，其电压的稳定性决定了转角采集的准 确性，由此设计了如图5所示的方向盘转角信号输入调理电路。所述方向盘转角信号输入 调理电路包括用于过滤信号上的低频干扰电容Cl、构成分压网络的电阻R3和电阻R4及 用于过滤信号上的高频干扰的电容C2;所述电容C1的一端与所述方向盘转角传感器201 连接，另一端接地；分压网络的电阻R1—端与方向盘转角传感器201连接，另一端连接 有电阻R3，电阻R3的另一端接地，所述电阻R3还与电容C2并联，电容C2的一端与 MCU模块102的输入信号ADO连接。
上述三路信号分离处理，采用了同样的处理电路，结合图5，取P1为例说明。第一 电容C1主要是过滤信号上的低频干扰；两个电阻R1和R3组成分压网络，提高了信号端 的输入阻抗，降低了传感器静态电流；第二电容C2主要用于过滤信号上的高频干扰。采 用了本调理电路后，信号毛剌被去除，提高了信号稳定性，同时静态功耗得到了降低，完 全满足设计需要。
5-2.车速信号输入调理电路
车速信号为脉冲形式，其脉冲的频率与车速成正比，频率范围与幅值因车型而异。因 此车速信号输入调理电路采用差分形式，其电路如图6所示，所述车速信号输入调理电路 采用差分形式，其构成是电阻R7—端与车速传感器202连接，另一端接地；所述电阻 R7还与一电阻R8连接，电阻R8的另一端与一运算放大器LM358的正向输入端连接； 还包括一电阻R9，其一端与+ 12V电源连接，另一端分别与上述运算放大器LM358的负 向输入端和电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端接地； 一电阻Rll与上述运算放大 器LM358的输出端连接，另一端与光电耦合器L/P的输入端连接，所述光电耦合器L/P 的输出端分别与电阻R12和所述MCU模块102的输入信号PWMO连接；电阻R12的另 一端与+ 5V电源连接。
利用两个电阻R9和R10设定输入的门限值，将干扰和杂波去掉。过滤后的信号经光 耦合器L/P进入MCU模块102的输入捕捉单元，测量其频率，进而通过换算得出车速。 光耦合器L/P主要起到了隔离干扰和电平转换的作用。由于本发明可以应用车型的车速信 号脉冲幅值为IOV，因此两个电阻R9和R10设定输入的门限值为8V，这样可以很好得 过滤干扰和杂波。经光耦转换后变为5V脉冲，输入MCU模块的输入捕捉单元。
5-3.悬架高度信号输入调理电路
悬架高度传感器有两个，分别安装在前、后悬架上，其输出为电压值，范围为0 — 12V。 由于MCU模块102只能采集0 — 5V的电压，因此需要一个分压电路，完成电压范围的转 换。本发明中的前悬架高度调理电路和后悬架高度调理电路的结构一样，如图7-1和图 7-2所示，均包括由两个电阻构成的分压网络，该电路可以完全满足要求。
以前悬架高度信号为例，如图7-1所示，所述前悬架高度调理电路包括电阻R13 和电阻R15串联后， 一端与前悬架高度传感器连接，另一端接地，其中电阻R15还并联 有一电容C7，所述电容C7的一端与MCU模块输入信号AD4连接。由电阻R13和电阻 R15构成分压网络，在AD4上输出的电压为输入电压的0.4倍。可以将0—12V电压縮放 为0—4.8V以满足MCU模块102采集的要求。
6. AFS控制器的网络通讯控制流程及网络通讯
AFS控制器控制软件由C语言开发，经Renesas公司提供的针对MCU模块的C编译 器编译链接后生成HEX二进制文件，下载到本系统中的MCU模块102中。其控制流程 如图8所示。 本发明是基于CAN网络的AFS控制器，其控制和采集功能都可以通过CAN网络实 现。对于具有CAN网络的车辆，可以直接从CAN线获取各种传感器信号数据，无需加 装额外的传感器。通过CAN网络可以实现AFS模块的开启和关闭控制，获得车身状态信 息等。在有CAN网络的车载系统上，传感数据也可以通过CAN总线传输，这样AFS控 制器中的采集功能就可以省去，降低系统成本。
结合图9至图12以一个CAN信息帧的例子加以说明
如图9所示，本发明中使用CAN扩展帧格式，数据个数为8。数据0与数据1为方 向盘转角角度，数据2与数据3为车速，数据4与数据5为前后悬架高度数据，最后数据 6与数据7为控制字节。
方向盘转角数据格式如图IO所示，其中方向位表示转角数据的方向，也就是方向 盘转角是顺时针角度还是逆时针角度。此位为0表示顺时针角度，为l表示逆时针角度。 剩下的15位为数据位，表示的数据范围0—32767。车速的数据由数据2和数据3组成， 数据2为高8位数，数据3为低8位数。
前后悬架高度数据结构如图11所示，其中数据4表示前悬架高度数据，数据5表 示后悬架高度数据。Bit O位表示悬架高度相对于水平位置的关系。当此位为O时，此时 的悬架高度高于水平位置；当此位为1时，此时的悬架高度低于水平位置。数据6与数据 7为AFS控制器的控制字节，其数据结构如图12所示其中包含了多种车辆的当前状态， AFS控制器主要的控制参数有近光状态，点火钥匙状态，AFS开关状态和倒车信号状态 等。当数据6的Bitl位为0时，近光灯处于关闭状态，此时AFS系统应该关闭；当Bitl 位为1时，近光灯处于开启状态，此时AFS系统应该开启。当数据7的Bit3位为0时， AFS开关处于关闭状态，此时AFS系统应该关闭；当Bit 3位为1时，AFS开关处于开启 状态，此时AFS系统应该开启。当数据7的Bit2位为0时，车辆处于正常行驶状态，此 时AFS系统可以开启；当Bit2位为l时，车辆处于倒车状态，此时AFS系统应该停止 工作，保持前向照明。
结合图2和图8描述一个控制循环的过程
(1) 启动自适应前照灯系控制系统801;
(2) MCU模块102进行变量定义及其初始化802;
(3) 外围设备的初始化及其状态的设定803，包括设置CAN通讯控制模块，通过 SPI扩展通讯模块设置电源管理模块MC33889的工作状态，通过IIC总线设置步进电机 控制模块104的工作状态等；
(4) 电源管理模块MC33889中的CAN总线收发器进行CAN信息及命令的接收804;
(5) AFS控制器100根据通过车身传感器200接收到的车辆的近光状态和倒车状态 进行如下控制
近光状态时805:判断近光灯是否开启，若近光灯处于关闭状态，此时AFS系统自 动关闭，并返回步骤(4);若近光灯处于开启状态，判断AFS系统是否处于开启状态
806，若AFS系统处于开启状态，顺序执行下一步骤；否则，返回步骤(4);
倒车状态时807:判断车辆是否处于正常行驶状态，若车辆处于正常行驶状态，此时
开启AFS系统，顺序执行下一步骤；若车辆处于倒车状态，此时AFS系统停止工作，保
持前向照明，返回步骤(4);
(6) 车身传感器200的信号通过信号调理电路103进行滤波及电压的匹配，MCU模 块102通过自身的AD及PWM接口采集来自于车身传感器200的信息，并处理该信息
808;
(7) 由MCU模块102通过下面的公式计算得出前车灯的偏角809:
^-丄.tan《a'K (1)
其中￡—车辆轴距；《—方向盘转角；-——车灯偏角；&——转向特征系数； K——车速函数；^——提前照明时间；
(8) MCU模块102通过IIC总线将控制命令传送至步进电机控制模块104，以驱动
垂直调整执行器和水平回转执行器中的步进电机转动，从而使前车灯达到最佳的照明效果
810;
(9) 返回上述步骤(4)，继续自适应调整前车灯系。
尽管结合附图对本发明进行了上述描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方 式，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本 发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，还可以做出很多变 形，这些均属于本发明的保护之列。
1权利要求
1.一种基于网络技术的自适应前照灯系控制系统，包括AFS控制器(100)、车身传感器(200)和执行机构(300)，其特征在于所述AFS控制器(100)包括通过SPI总线与电源管理及CAN收发器模块101)连接的MCU模块(102)；通过电压量及PWM波形与所述MCU模块(102)连接的信号调理电路(103)，所述信号调理电路(103)包括方向盘转角信号输入调理电路、车速信号输入调理电路和悬架高度信号输入调理电路；通过IIC总线与MCU模块(102)连接的步进电机控制模块(104)；所述车身传感器(200)包括与方向盘转角信号输入调理电路连接的方向盘转角传感器(201)、与车速信号输入调理电路连接的车速传感器(202)、分别与悬架高度信号输入调理电路连接的前悬架高度传感器(203)和后悬架高度传感器(204)；所述执行机构(300)包括分别与AFS控制器(100)连接的垂直调整执行器和水平回转执行器；所述AFS控制器(100)通过CAN/LIN与车身网络联接。
2. 根据权利要求l所述的基于网络技术的自适应前照灯系控制系统，其特征在于 所述电源管理及CAN收发器模块(101)采用Motorola公司生产的芯片MC33889，同时 用于电源管理和内建低速可容错的CAN总线收发器。
3. 根据权利要求l所述的基于网络技术的自适应前照灯系控制系统，其特征在于 所述MCU模块(102)采用瑞萨公司生产的R8C21237芯片，并在其标准片上外设包括8 位多功能定时器、16位定时器、UART/时钟同步串行接口、电压检测电路、上电复位电 路、高/低速片上振荡器和检测定时器；同时加入了UART、 IIC总线接口； IIC芯片选择 时钟同步串行接口、 10位A/D转换器和振荡停止检测功能；配备硬件LIN模块和CAN 通信控制模块；最高工作频率为20MHz;提供48引脚封装拥有丰富的I/0资源同时嵌入 了数据闪存；所述CAN通信控制模块与SPI扩展通讯模块及IIC总线接口 ， IIC总线接口用于MCU 模块与步进电机控制模块的通讯；所述CAN通信控制模块与电源管理模块MC33889中的CAN收发器接口 ， 二者结合 共同完成CAN信号的调理和收发。
4. 根据权利要求l所述的基于网络技术的自适应前照灯系控制系统，其特征在于 所述垂直调整执行器包括左灯垂直调整步进电机和右灯垂直调整步进电机，所述水平回转 调整执行器包括左灯水平调整步进电机和右灯水平调整步进电机，上述多个步进电机用于 前灯的水平和垂直方向的角度调整；所述步进电机控制模块(104)包括左灯垂直调整步进电机控制模块、右灯垂直调整 步进电机控制模块、左灯水平调整步进电机控制模块和右灯水平调整步进电机控制模块； 上述每个步进电机控制模块分别采用AMIS公司生产的AMI30622芯片，它们共同接入 IIC总线；所述AMI30622芯片包括步进电机的位置控制器和控制诊断接口 ，控制通过IIC接口 ， 可编程的输出驱动电流最大可以达到800mA，宽范围输入电压可达8V—29V，具有过流 保护、过压报警、过温报警和自动关断功能。
5. 根据权利要求l所述的基于网络技术的自适应前照灯系控制系统，其特征在于 所述方向盘转角信号输入调理电路包括用于过滤信号上的低频干扰电容Cl、构成分压网络的电阻R3和电阻R4及用于过滤信号上的高频干扰的电容C2;所述电容C1的一 端与所述方向盘转角传感器(201)连接，另一端接地；分压网络的电阻Rl —端与方向 盘转角传感器(201)连接，另一端连接有电阻R3，电阻R3的另一端接地，所述电阻R3 还与电容C2并联，电容C2的一端与MCU模块(102)的输入信号ADO连接；所述车速信号输入调理电路釆用差分形式，其构成是电阻R7 —端与车速传感器 (202)连接，另一端接地；所述电阻R7还与一电阻R8连接，电阻R8的另一端与一运 算放大器LM358的正向输入端连接；还包括一电阻R9，其一端与+ 12V电源连接，另一 端分别与上述运算放大器LM358的负向输入端和电阻RIO的一端连接，电阻RIO的另一 端接地； 一电阻Rll与上述运算放大器LM358的输出端连接，另一端与光电耦合器L/P 的输入端连接，所述光电耦合器L/P的输出端分别与电阻R12和所述MCU模块(102) 的输入信号PWM0连接；电阻R12的另一端与+ 5V电源连接；上述电阻R9和电阻R10 用于设定输入的门限值，上述光偶合器L/P用于隔离干扰和电平转换，使过滤后的信号经 光偶合器L/P转换后输入MCU模块(102)的输入捕捉单元；所述前悬架高度调理电路和后悬架高度调理电路的结构一样，包括电阻R13和电 阻R15串联后， 一端与对应的悬架高度传感器连接，另一端接地，其中电阻R15还并联 有一电容C7，所述电容C7的一端与MCU模块(102)输入信号AD4连接。上述电阻 R13和R15构成分压网络。
6. 利用如权利要求1所述的基于网络技术的自适应前照灯系控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤(1) 启动自适应前照灯系控制系统；(2) MCU模块(102)进行变量定义及其初始化；(3) 外围设备的初始化及其状态的设定，包括设置CAN通讯控制模块，通过SPI 扩展通讯模块设置电源管理模块MC33889的工作状态，通过IIC总线设置步进电机控制 模块(104)的工作状态等；(4) 电源管理模块MC33889中的CAN总线收发器进行CAN信息及命令的接收；(5) AFS控制器(100)根据通过车身传感器(200)接收到的车辆的近光状态和倒 车状态进行如下控制近光状态时判断近光灯是否开启，若近光灯处于关闭状态，此时自适应前照灯系控 制系统自动关闭，并返回步骤(4);若近光灯处于开启状态，判断自适应前照灯系控制 系统是否处于开启状态，若自适应前照灯系控制系统处于开启状态，顺序执行下一步骤; 否则，返回步骤(4);倒车状态时判断车辆是否处于正常行驶状态，若车辆处于正常行驶状态，此时开启 自适应前照灯系控制系统，顺序执行下一步骤；若车辆处于倒车状态，此时AFS系统停 止工作，保持前向照明，返回步骤(4);(6) 车身传感器(200)的信号通过信号调理电路(103)进行滤波及电压的匹配， MCU模块(102)通过自身的AD及PWM接口釆集来自于车身传感器(200)的信息， 并处理该信息；(7) 由MCU模块(102)通过下面的公式计算得出前车灯的偏角<formula>formula see original document page 4</formula> (1)其中￡一车辆轴距；《一方向盘转角；-一车灯偏角；^—转向特征系数； K__车速函数；'——提前照明时间；(8) MCU模块(102)通过IIC总线将控制命令传送至步进电机控制模块(104)，以驱动垂直调整执行器和水平回转执行器中的步进电机转动，从而使前车灯达到最佳的照明效果；(9) 返回上述步骤(4)，继续自适应调整前车灯系。
全文摘要
本发明公开了一种基于网络技术的自适应前照灯系控制系统，包括AFS控制器、车身传感器和执行机构，AFS控制器包括通过SPI总线与电源管理及CAN收发器模块连接的MCU模块，通过电压量及PWM波形与MCU模块连接的信号调理电路，信号调理电路包括方向盘转角、车速和悬架高度信号输入调理电路，通过IIC总线与MCU模块连接的步进电机控制模块；车身传感器包括与方向盘转角信号输入调理电路连接的方向盘转角传感器、与车速信号输入调理电路连接的车速传感器、分别与悬架高度信号输入调理电路连接的前、后悬架高度传感器；执行机构包括分别与AFS控制器连接的垂直调整执行器和水平回转执行器；AFS控制器通过CAN/LIN与车身网络联接。同时，本发明中还公开了利用上述AFS控制系统的控制方法。
文档编号H05B41/36GK101365276SQ20081015150
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月22日 优先权日2008年9月22日
发明者张宏伟, 辉 戎, 健 曹, 龚进峰 申请人:中国汽车技术研究中心