自动前照灯电路分析与故障排除毕业论文.doc

常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作 者： 学 号： 系 部： 汽车电子 专 业： 汽车电子 题 目： 自动前照灯电路分析与故障排除 毕业设计（论文）中文摘要 摘要: 文章简要介绍了前照灯技术的发展历程和存在的问题，讲述了自动前照灯电器设备和电路的作用原理，诊断出和排除各种电路的常见故障。为确保夜间行车安全, 提高行车速度, 目前很多汽车装有前照灯自动控制系统。该系统通常由前照灯状态自动调整系统、昏暗自动发光控制系统、前照灯自动变光控制系统和前照灯自动延时关闭控制系统组合而成。现有的前照灯系统在安全性方面存在隐患，人们日益关注汽车驾驶的安全性问题，从而使智能前照灯系统得以广泛发展和应用。阐述了传统AFS系统以及更为先进的预瞄型AFS 系统的原理、控制方式和功能，并对AFS 系统的发展趋势进行了分析。本文还着重讲述了当前先进的自适应氙气前照灯技术在奔驰新款221车系中的应用。关键词：前照灯 控制原理 AFS系统应用36毕业设计（论文）外文摘要Title： Automatic Headlamp Circuit Analysis and Troubleshooting Abstract：This paper briefly introduces the development process and headlamp technology problems about electrical equipment and automatic headlights role of circuit theory, circuit diagnosis and rule out all kinds of common faults. In order to ensure night driving safety, improve speed, the current number of vehicles equipped with a headlamp control system. Usually by the state of the system automatically adjusts headlamp system that automatically dim light control system, automatic headlight dimming control system and automatic headlamp control system of a combination of delayed closure. The existing headlight system in the security risks exist, there is growing concern about driving safety issues, so intelligent headlamp system is a wide range of development and application. AFS system described traditional and more advanced preview-type AFS systems theory, control methods and functions, and AFS system development trends are analyzed. This article also describes the current focus on advanced adaptive xenon headlights in the new Mercedes-Benz 221 cars in the applicationKeywords ： Headlight Control Principle AFS system application绪论1第一章 汽车前照灯自动控制系统11.1 前照灯状态自动调整系统11.2 昏暗自动发光控制系统21.3 前照灯自动变光控制系统41.4 前照灯自动延时关闭控制系统4第二章 AFS自适应前照灯系统简介52.1 传统AFS 系统基本组成及控制62.1.1 传统AFS 系统组成62.2.2 AFS 系统的控制方式82.2 AFS 系统工作情况82.2.1 AFS系统的软硬件9第三章 预瞄型AFS 系统1731 P-AFS 系统描述1732 预瞄型AFS 系统功能1933 AFS系统未来发展趋势20第四章 汽车前照灯电路故障探析214.1 故障现象214.2 故障原因214.3 维修注意事项22第五章 奔驰221车型前照灯故障及其诊断维修225.1 旋转照明开关部件说明225.2前SAM控制单元部件说明235.3照明装置部件说明245.4 拆卸安装氙气大灯控制单元265.5 大灯控制功能275.5.1近光灯促动275.5.2远光灯促动285.5.3日间行车灯促动285.5.4自动大灯促动295.6 氙气大灯控制单元部件说明305.6.1 复式氙气大灯输出控制315.6.2 近光束 / 远光束之间的转换315.6.3 自动大灯光程调节促动315.6.4 动态转弯照明控制315.6.5 促动弯道照明325.6.6 高速功率照明控制325.6.7 扩展雾灯功能控制325.7 自适应型远光灯辅助系统诊断信息32结论33致谢33参考文献34绪论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(行车安全涉及的要素主要包括驾驶员、行人、对面方向道路使用者、甚至交通信号标志等)。前照灯在汽车应用方面显现出举足轻重的作用，它就是汽车的眼睛，为驾乘人员提供很好的照明效果。由于电子技术在汽车上的广泛应用，尤其是微型计算机在汽车的上的应用，汽车前照灯也走在了机电一体化的前列。因此对汽车前照灯等电工维修技术水平的要求将越来越高。第一章 汽车前照灯自动控制系统为确保夜间行车安全, 提高行车速度, 目前很多汽车装有前照灯自动控制系统。该系统通常由前照灯状态自动调整系统、昏暗自动发光控制系统、前照灯自动变光控制系统和前照灯自动延时关闭控制系统组合而成。1.1 前照灯状态自动调整系统汽车前照灯的照明范围随载重量的不同而变化, 直接影响驾乘人员的视野。该系统能根据汽车载重量的变化自动调整前照灯的前倾角度, 使其照明范围保持不变。图是德国博世仪器公司设计的前照灯状态自动调整系统原理图图1-1博世（BOSCH）公司的前照灯状态自动调整系统原理图1.位移传感器 2.支点 3.前照灯 4.传动杠杆 5.执行机构 6.放大器 7.信号合成器 8.前轴 9.后轴 10.标准信号发生器该系统由位移检测电路，信号比较、放大电路和机械调节机构三部分组成。前照灯与路面的间距决定了前照灯的照明范围。行车中，位移传感器1检测汽车前、后轴与车身的相对位移，将其转换为表征车身实际高度的电信号，输送至信号合成器7，并与标准信号发生器10产生的标准信号相比较，其差值信号由功率放大器6进行电功率放大，然后输给由步进电动机组成的执行机构5, 带动传动杠杆4，使前照灯绕支点2转动一定角度, 从而保持前照灯照明范围不变。1.2 昏暗自动发光控制系统昏暗自动发光控制系统，是针对行车中车前自然光照强度降低到一定程度时，为保证行车安全，自动接通前照灯电路而设计的，该系统采用时基集成电路，具有抗振，抗干扰能力强，外围元件用量少等特点。图2所示为采用时基集成电路的昏暗自动发光控制系统电路图。 图1-2昏暗自动发光控制系统电路图图中R是2CU2B型光敏电阻。当R受光照射时，, 其电阻值变小，NE555 时基集成电路的2,6脚电位较高，3 脚输出低电平，灵敏继电J器释放, 前照灯电源被切断;当R不受光照射, 或照射光微弱时, 其电阻值增大,NE555, 时基集成电路的2#、6#脚电位较低，3# 脚输出高电平，灵敏继电器J吸合， 接通前照灯电路， 前照灯点亮。驾乘人员根据需要可通过调节R3使电路在适合的触发电平下工作。NE555时基集成电路各脚名称及功用如下:1#脚：公共端（或接地端）。接12V电源负极。8#脚：电源端。接5V18V电源。经测试,当电源电压为12V时， 电源只需提供电10mA电流， 电路即可工作，最大功率损耗仅为600Mw。2#脚：触发端。若该端电压高于电源电压的2/3，输出端将保持在低电平状态；加一个足够大的负脉冲信号于此端，,输出端立即转换到高电平状态。4#脚：置零复位端。它可压倒输人的控制信号，不用此功能应与8#脚短接。6#脚：闭值端。用于监测电容C的电压，此端2#与相J接。3#脚：输出端。输出高、低电平， 用于控制灵敏继电器J的通、断状态。当输出低电平时,负载断开，3#脚对“搭铁”约有10的电阻值。当输出高电平时, 3#脚对电源呈现约10的阻值，向灵敏继电器输送的最大电流约200mA(实测值)。输出电压比电源电压(工作电压)低0.5V左右。注意:该电路采用JQX一10型灵敏继电器。灵敏继电器J释放时, 其线圈中产生的高压感应电动势极易损坏集成电路内部线路, 故在电路中设置D1、D2（均为2CP型）两只二极管，作为泄放通道。1.3 前照灯自动变光控制系统该系统可依据对面来车灯光的亮度自动变换前照灯的远、近光, 以免造成驾乘人员眩目。该系统主要由光敏电阻式传感器R、电子控制电路和继电器J等组成，如图1-3所示。 图1-3光敏电阻式前照灯自动变光控制系统电路 R 光敏电阻 J 继电器 S 脚踏变光开关该电路工作过程如下：当对面无车辆驶来, 无较强的光照射光敏电阻R时, 电路不工作,继电器J不吸合，触点K与远光灯接柱1#接触，远光灯点亮。若对面有车辆驶来且相距150m一200m时,光敏电阻R受灯光照射, 其电阻值减小, 晶体管T1受较大正向偏压而导通,T2亦导通，T3截止,T4导通, T5导通, 于是继电器J吸合, 触点K与近光灯接柱2#接通, 前照灯由远光变为近光。会车后, 强光消失, 光敏电阻R的电阻值增大,T1因正向偏压降低而截止,T2亦截止,T3导通,T4因基极电流被短路而截止, 随之T5截止,于是继电器J释放, 前照灯由近光变为远光。前照灯处于近光状态时, 三极管T6截止,图中串联电阻R3被断路, 使支路电阻增大, 电路的灵敏度降低, 并出现电路状态转换滞后现象。因此, 可有效地防止杂散光的干扰。另外, 为了防止自动变光控制系统出现故障影响车辆正常行驶, 该系统仍保留脚踏变光开关S。1.4 前照灯自动延时关闭控制系统 驾乘人员夜间停车离开停车场时, 该系统可以提供约为50s的照明时间, 避免因无照明造成事故。图4所示是由集成电路和继电器组成的前照灯自动延时关闭控制电路, 其工作原理如下: 图1-4前照灯关闭自动延时控制系统电路K1 电源开关 K2 车灯开关延时按钮 K3 延时按钮IC SG555或LM555使用前首先按按下延时按钮K3, 电源经K1、K3、R1、R2向电容器C2充电, 约经10s后释放K3, 充电结束。然后切断K2,C2便处于放电状态, IC集成块2#脚为高电平, 输出端3#脚亦为高电平。于是继电器吸合, 电源经K1、D1向前照灯供电, 使前照灯继续点亮。C2放电完毕后,IC集成块3#脚输出低电平, 随后继电器释放,前照灯供电电路被切断, 灯熄灭, 从而起到延时关闭作用。第二章 AFS自适应前照灯系统简介现有的前照灯系统在安全性方面存在隐患，人们日益关注汽车驾驶的安全性问题，从而使智能前照灯系统得以广泛发展和应用。20世纪80到90年代，为确保汽车在高速公路上稳定和安全地行驶，对汽车前照灯的照度提出了更高的要求，汽车上开始应用高强度气体放电灯（high intensity discharge lamp，简称HID）。HID 灯与卤素车灯相比，亮度增加了3 倍，投射范围既远又广，而它所消耗的能量却比一般的卤素车灯节省45，使用寿命比卤素车灯延长5 倍，一般可达到3,000 小时。目前，欧洲对HID 灯的需求正以每年13的速度增长；在日本，中、高档汽车都安装了HID 前照灯；国产车中也有很多车型安装了HID灯。20 世纪90 年代中期以后，LED 作为汽车尾灯已经被人们广泛接受。近年来，随着LED 亮度的逐渐增加，2003 年高亮度LuxeonTM 的市场投放，使LED 开始在汽车前照灯领域崭露头角，它以体积小、寿命长、环保、聚焦距离短等优势受到人们普遍的关注和青睐。以LED 作为汽车前照灯的新车型已经在底特律、东京、法兰克福、日内瓦、巴黎等各大城市登场，引起极大轰动。然而，氙气和LED前照灯技术只能工作在一种模式下，即一种固定的光型下。但是，实际道路使用状况、环境状况、气候状况等等情况非常复杂。数据分析显示，在夜间发生车祸的数量是白天车祸数量的两倍2,3，为了在夜间或者是恶劣天气下能达到更好的视觉效果，要求前照灯光线随着不同的驾驶环境而改变。这就需要设计一种灵活的前照灯系统，此系统能根据行车的方向，速度及天气状况的变化自动适应，将前照灯的灯光进行自动光照调节控制。上述这些问题的存在，就使得研制一种具有多种照明功能的前照灯成为必要，并且这些功能的切换，出于安全上的考虑，必须是自动实现的。所以欧洲和日本相继研制了这种自动适应车辆行驶状态的前照灯系统AFS（自适应前照灯系统）。这就是智能化自适应前照灯照明系统（advanced front lighting system，简称AFS）。本文将对AFS 系统进行综述。动态照明系统这一概念是20 世纪90 年代初提出的，经过10 多年的发展，智能化自适应前照灯照明系统AFS 正式亮相。该系统可以根据汽车行驶的速度、偏离速率以及转向角等表示汽车运动状的参量来计算照明的方式。随着2003 年静态转弯照明系统在欧洲汽车市场上的投放，2004 开始尝试引入动态转弯照明系统，并很快受到欢迎和推广。这种系统尤其在城镇、乡村、高速公路等不同复杂路况条件下以及恶劣天气中的应用，将有益于驾驶安全性的提高。2.1 传统AFS 系统基本组成及控制2.1.1 传统AFS 系统组成AFS 系统是由传感器组、传输通路、电控单元和执行机构组成。由于需要对多种车辆行驶状态做出综合判断，因此 AFS 系统是一个多输入多输出的复杂的系统。其主要部分包括：（1）前照灯 卤素车灯、HID灯或LED灯等。（2）传感器 包括角度传感器和速度传感器等。随着速度和方向盘角度的改变，车身高度和倾斜度也会随之改变，传感器将这些参数的变化通过CAN（controller area network）总线传输给电控单元（ECU），电子控制单元收集所有传感器传来的数据控制执行电机，在理论上给出最合理的光分布，用来改善灯光照明。（3）雾探测器 该探测器能应用在恶劣天气尤其是浓雾条件下，给出真实的实际可视距离。自动雾探测器可根据雾浓度大小给出正确的判断，并调整照明方式，以适应恶劣天气，提高雾天驾驶的安全性。（4）夜间可视系统 作为一个独立的可视增强系统，该系统主要分为远红外线和近红外线两种特性，这两种都能应用在支持夜间可视的前照灯系统中。作为一个综合系统，可视光源和红外线的综合应用能够识别障碍物、步行者和其他物品。图1 和图2 为AFS 在车上的示意图和模块化系统简图。 图2-1 AFS在车上的示意图 图2-2 AFS的模块化系统简图2.2.2 AFS 系统的控制方式AFS 要实现不同的功能，必须要从不同的传感器取得不同的车辆行驶信息。比如，为了实现弯道旋转照明的功能，除了要从车速传感器获取车速、方向盘角度传感器获取方向盘转角、车身高度位移传感器获得车身倾斜角度以外，还必须通过一些特殊的传感器，获取车辆实际转向角度的信息。因为在通常的情况下，AFS 所需获得部分信息也被其他的控制系统采用，即AFS 实际上要和其他的系统共用一些传感器，所以，必须通过CAN 总线这一传输通路以后，才能实现这些传感器信息的共享。CAN 总线属于多路传输系统中的一种，是一种极适用于汽车环境的汽车局域网。AFS 的执行机构是由一系列的电机和光学机构组成的。一般有投射式前照灯，对前照灯垂直角度进行调整的调高电机，对前照灯水平角度进行调整的旋转电机，对基本光型进行调整的可移动光栅，此外还有一些附加灯，如角灯等等。电控单元ECU 通过CAN 总线从方向盘角度、车速、车身高度位移传感器分别取得转向轮旋转角度、车体速度和车身倾斜度的精确信息。角度和速_度信息通过中央控制电路精确计算后产生输出信号，控制旋转电机对前照灯进行水平旋转，倾斜度信息控制调高电机对前照灯进行垂直旋转。如图3所示。 图2-3 AFS系统简图2.2 AFS 系统工作情况当车辆进入弯道或其他特殊的道路状况时，由于方向盘角度和速度发生变化，角度和速度传感器通过CAN 总线传输到电控单元（ECU）的信号相应地发生了变化，ECU 捕捉到这些信号的变化，同时判断车辆进人了哪种弯道，并发出相应的指令给前照灯的执行机构，由执行机构改变前照灯的水平照射位置。为了保证车辆正前方的照明需要，车辆正前方和转弯内侧路况都必须严格监视，这样才能提高车辆驾驶安全性，因此，车辆左、右近光灯的配光并不是同时由AFS 系统控制的。它们在车辆不同转向时分别工作，当车辆右转弯时，右近光灯旋转照亮车辆右侧道路；当左转弯时，左近光灯旋转照亮车辆左侧道路。另外，AFS 左右近光灯的调节角度也是不同的。对于按照交通法规规定右侧行驶的国家，右近光灯的调节角度最大可达到5，左边近光灯的调节角度最大可达到15，反之亦然。图4 为AFS 系统与未使用AFS 系统道路照明对比。与传统前照灯比较，AFS 系统能够在弯路上提供更多需要的照明。其中虚线内区域表明无转弯随动功能的前照灯照明范围，实线内区域表明有转弯随动功能的前照灯照明范围，可以清楚看到转弯随动功能给驾驶员带来更多有效照明，为对面车辆或路边行人减少了眩光图2-4 AFS前照灯与传统照明比较2.2.1 AFS系统的软硬件车载控制系统的硬件指的是传感器、执行机构、控制单元和线束，软件主要指的是控制单元ECU中的程序。AFS系统以实现不同功能为目的，选择性配装，所以其软硬件变化比较大，特别是灯具中安装的旋转核心机构，每个公司都会有独特的设计。前灯旋转核心：目前大致共有两大类旋转核心机构：自由曲面旋转核心和投射单元旋转核心。图1前灯下部的自由曲面旋转前灯在测试屏上的打光效果如黄色区域，可左右移动。图2-5自由曲面旋转核心 图2-6投射单元旋转核心图2-7投射单元旋转核心的结构图2-6中的投射式旋转单元在测试屏上的打光效果如中图，可左右移动。 目前批产的AFS系统多见使用投射单元的旋转核心，其大致的结构如图2-7所示，一个普通旋转核心包括水平旋转电机、旋转框架、PES单元和旋转轴等部件。如果系统有自动调平功能还要在后灯壳上安装调光电机，如图2-8所示，实现上两种功能的旋转核心完整结构参见图2-9。 图2-8调光电机的安装位置 图2-9某旋转核心的完整结构 实现远近光切换和阴雨天遮挡的投射式单元，要采用电磁线圈拉动的遮光板。图2-10上部是正常的近光光型，中部是拉动下部遮光板变作远光光型，下图是上遮光板也被拉动，遮挡靠近车身的光线，减少因路面积水而产生的反光。 图2-10线圈拉动遮光板改变光型图2-11加装了旋转电机、电磁线圈的AFS旋转核心和常规变光PES单元对比图执行电机：比较常用的调高电机主要分为直流电机和步进两种，直流电机通过涡轮蜗杆传动后，输出力较大，但同时响应速度变慢且不可调节，寿命短、噪音也大一些；相比之下，步进电机输出力小，响应速度快可以调节、寿命长、噪音低。笔者曾参与开发直流调高电机总成由专用驱动芯片控制，并且有传动杆进给量的反馈信号输出，但曾经使用过日本的某款步进调高电机总成则无反馈，有反馈在系统设计上能省去不少麻烦，所以电机总成设计必须要从系统控制的角度详加考虑。 图2-12直流调高电机总成 图2-13步进调高电机总成 旋转电机总成的设计方法分为日式设计和德式设计两种，图2-7是日式设计，图2-11是德式设计。图2-14是一款日式旋转步进电机的剖视图，包括步进电机、齿轮组合、霍尔角度传感器几部分组成。采用齿轮传动的日式旋转电机总成，响应速度可以调节，但存在一个必须通电保持不能自锁的缺陷，步进电机每相都需要几百ma的电流，所以是非常耗电的。如果从传动的机械角度考虑到自锁性能，就可以为整个系统工作节省大量的电能，德式设计具备了上述的优点，而且结构更加的紧凑。但德式的电机传动部件和旋转框架结合紧密，装配比较复杂。 图2-14旋转电机总成剖视传感器：车速传感器：常用的车速信号的通常来自变速器的转速信号或者ABS的轮速信号，一般不建议从轮速信号传感器直接取得信号，因为四轮转速各自不同和车速也不同，要取轮速信号也只能从ABS的ECU中取经过处理后的信号。车速信号如果是数字信号，处理非常方便，但同时存在一个信号间隔的问题，即能不能在短时间通常是零点几秒之内判断车辆是否处在加速或者是减速的状态。如信号间隔时间过长，则无法将其应用在动态调光的功能上，因为动态调光需要根据的加速度值，计算车身的倾斜状态，调整灯光。车速信号如果是频率脉冲，采样方便，但处理比较复杂，在数十到数百毫秒内精确判断车速和加速度，需要一定的信号处理技巧。相关方面的论文很多，就不加以赘述。另，静态调光只需在车辆未启动之前调节即可，车速只相当一个功能开关信号。车身高度传感器：常用的车身高度传感器如下图1所示是一种有源非接触转角传感器，因为此传感器放置于车身和悬架之间，感知悬架振动的幅度，所以必须是有源抗干扰，非接触理论寿命无限的传感器。车身高度传感器使用连杆将车身与悬架间的距离变化转变为角度变化，并通过输出电压的改变线性测得此角度的变化量。图2-15的车身高度传感器在0至5V内可表征正负40度的变化，并通过调节连杆的长度可以得到悬架在数十厘米间的变化量。车身高度传感器随悬架振动变化剧烈，在车辆未启动之前尚可以通过求取多次均值的方法得到稳定的输出信号，一旦有了速度不仅振动的幅度很难确知，甚至连振动的频率都是极难以描述的。建议动态调光车身纵倾根据加速度而变化的角度，采用理论计算的方法要比直接采集信号容易、有效的多。 图2-15车身高度传感器使用车速传感器和前后两个车身高度传感器，加上执行机构调光马达，就可以架构一个如图2-17所示的动态自动调光系统。 图2-16后悬车身高度传感器原 图2-17动态自动调光系统的安装图方向盘转角传感器：方向盘大致可以旋转2.9圈，即1044度，通过转向机构以固定的传动比带动前轮在左右40度内变化。比较常见的方向盘转角传感器通常有齿轮式（图2-18）和光码盘式（图2-19）两种。齿轮式是一种接触的有源角度传感器，而光码盘则是一种非接触的有源角度传感器。都采用一个大盘带动两个小盘，通过两个小盘的相位差判断方向盘是正转还是反转。输出的信号一般都是经过处理的数字信号，甚至有可能是CAN信号。这种数字信号用控制器处理时，也存在信号的传送速率和更新速率的问题，选择不当，就会影响系统的最终效果。方向盘转角传感器的安装位置如图2-20所示，在组合开关的下面，方向管柱从中间穿出。 图2-18齿轮式方向盘转角传感器 图2-19光码盘式方向盘转角传感器 图2-20方向盘转角传感器的安装位置 前面采用方向盘转角而非横向加速度传感器计算转弯半径的问题，类似的问题也包括为何使用车身高度传感器而非纵向倾角传感器。这种类型的非接触MEMS（微机械）传感器芯片，使用简单，响应速度快，在车载传感器领域的运用愈加广泛，但做一款控制系统的设计，必须从控制对象的特性出发。比如说底盘转向特性分为稳态和瞬态的两种截然不同的情况，由于底盘复杂的避震系统，瞬态情况的振动时间特征曲线类似于一个二阶系统的冲击响应，要想得到稳定的能反映转向特征的输出信号必须要在0.5s以后，即打过方向盘后0.5s后，采用横向加速度传感器读出的稳定信号，才能用于转弯半径的计算，仅得到信号并数据处理的时间就已经超出了整个系统的响应时间。至于说纵向倾角传感器，即存在1度以下精度不够，又有上下坡和车身纵倾信号混叠等问题，使得这个方案也很难应用于实际系统。但更高精度的非接触加速度和倾角传感器却能够很方便的应用于系统测试和数第三章 预瞄型AFS 系统随着汽车前照灯技术日臻完善，出现了具有预知功能的P-AFS（predictive-advanced front lightingsystem）系统。传统AFS 系统不具备预瞄性，它与驾驶环境无关，而P-AFS系统则与驾驶环境息息相关。31 P-AFS 系统描述近年来，一种增强的导航系统已经出现，这个导航系统拥有一种算法，它能够识别出当前车辆在地图中的位置，同时从已经计算出的位置预测一系列可能的驾驶路线。该导航系统能够通过车辆信号输入来确定最可能的路线，并且为此路线提供可信度。在一个可变的“预测距离”内，算法能够计算出最可能路线的曲率值。最近的智能驾驶员辅助系统（advanced driver assistance systems，简称ADAS）提供的路况信息能够足够可信地预测车辆前方的道路弯曲程度。ADAS 系统是一种具有预知功能的AFS，它特有的优良性能使得出射的光束偏离道路走向的角度更小。它包括5 个方面的应用：导航，速度协助，冲突避免，十字路口支持和道路预测。ADAS 系统的路况信息包括：高精度几何学，高精度道路位置和道路轮廓信息，经过选择的信息（速度限制信息、弯道的数量和道路倾斜度信息）。其中道路轮廓信息是用来预测最理想的前照灯照射位置，并且提醒驾驶者注意不要进弯太快。图5 描述了预瞄型AFS 系统的架构。导航单元包括GPS 传感器、地图信息数据库、偏航率传感器和速度传感器。为了达到执行地图匹配的目的，必须要用到以上所有的传感器。增进软件模块计算出车辆前方的最可能路线和该路线的曲率值，从而得到弯道速度警告信号提醒驾驶者限制速度，弯道速度警告信号是基于车辆信息（车辆型号、速度、天气状况）和很多因素的计算值。预瞄型AFS 模块接收到这些计算值，例如最可能路线的可信度、曲率和道路等级等，驱动左右前照灯工作，以达到改善照明的效果。此外，预瞄型AFS 模块还会接收传统AFS 系统传感器的信号（车辆速度、方向盘转角和偏航角），如果导航单元的道路信息不值得信赖时，车辆能够在预瞄型和传统AFS 系统中转换。 图3-1 预瞄型AFS系统结构32 预瞄型AFS 系统功能预瞄型AFS 算法可在单独道路几何模式下利用导航单元预测道路信息，并且在道路分支模式下转换回传统的基于偏航率的系统。预瞄型算法的基本概念是保持结点，该结点是车辆前照灯光线与道路中线的交点，如图 6 所示。预瞄型算法通过确定在车辆进弯前一系列该结点的位置，调整前照灯光线的角度，保证驾驶员在急转弯和S 型弯道上能够获得最大的可视范围。 图3-2 预瞄型算法此外，可以利用道路等级信息执行高速公路光照和城市光照之间的自动转换。传统的AFS 系统不能清晰地识别驾驶环境，而只能根据车辆速度和花费的时间来决定高于或低于阈值。图7 和图8 示意性地比较了传统和预瞄型AFS 系统的前照灯光照范围。从图中可看到，无论是进弯、出弯或S 型弯道，预瞄型AFS 系统都提高了驾驶员的可见范围，即使在恶劣的天气条件下，驾驶员也能够看到即将来临的道路轮廓。在弯道中，预瞄型AFS 系统比传统的AFS 系统使前照灯光照能更加准确地照射到道路的中央。 图3-3进入弯道与离开弯道 图3-4S型弯道33 AFS系统未来发展趋势目前，全球各大汽车展中，都能看到以LED 作为汽车前照灯的概念车型，随着LED 技术不断发展，LED 的功率越来越高（1 W 到3 W），效率也不断提高，如果用于前照灯替代比较节能的气体放电灯，其节能的优势仍然非常明显，这就意味着更低的维护支出，且灯具寿命可达到10 000 h，与整车同寿命14。同时，AFS 系统能主动消除各种不同路面类型和天气变化所带来的不利影响，给出最佳的照明方式，为安全驾驶提供有力保障。因此，AFS 系统与LED 前照灯的结合已成为未来汽车前照灯照明的发展趋势。例如，对多个LED 进行不同的开关控制，可实现AFS 功能需要的不同光型，可使系统节能性和可靠性更为突出。两者有机结合，相辅相成，不仅使车辆的外观变化多样，而且能够使车辆驾驶更加安全可靠。第四章 汽车前照灯电路故障探析4.1 故障现象（1）夜间行车时接通前照灯后，前照灯在开始的2h内较亮，但随后逐渐变暗，且其亮度随着发动机转速的变化而变化。此时，如接通刮水器，则刮水器电动机运转无力；股发动机熄火，则无法用起动机起动发动机，就是第2天也可能用起动机起动发动机。（2）接通前照灯后，其导线发烫，出现塑料烧熔或胶木烧焦味，严重时发生线束烧毁或汽车火灾事故。（3）接通前照灯时前照灯不亮或断开前照灯时前照灯不灭。（4）熔丝熔断，电流表烧坏，甚至充电系电路也烧坏。4.2 故障原因上述故障现象在采用四灯制的汽车上比较常见，产生故障的主要原因是盲目换用大功率前照灯灯泡。由于在汽配市场上前照灯的品质得不到保证，其发光强度不足，再加上配件销售人员广泛推销35W/100W的H4型灯泡和100W/100W的真空灯泡，不少驾驶人和维修人员为了图方便和追求前照灯的大发光强度，还有些灯光检测人员为了使前照灯的发光强度达到规定值，都将原车前照灯灯泡换成上述大功率等破，结果是：前照灯的发光强度达到了，但前照灯电路的故障却大大增加了，有时还损坏了充电系电路。多数采用四灯制的汽车在出厂是准备了灯泡功率为45W/50W的前照灯，前者哦等分左、右2路，每条线路都用15A熔丝保险，导线截面积均 1.5mm,因此，每条线路上的电流（8.3A）均在允许范围内，千兆灯电路的故障很少。换用大功率前照灯灯泡（100W）后，每条前照灯线路上的电流都增加了1倍（达16.6A），使前照灯线路严重过载，从而可能引发以下各种故障。（1）蓄电池严重亏电。在前照灯接通后，蓄电池要协同发电机供电，因此，夜间汽车在开始行驶的2h左右内前照灯的亮度正常，而此后则由于蓄电池不能再继续供电，所以前照灯的亮度下降，且随发动机转速的变化而变化，在发动机熄火后也不能用起动机起动发动机。（2）导线发热，以致线路的电阻增大，前照灯的发光强度下降，严重时前照灯线路会因导线绝缘层融化而短路，甚至发生线路烧毁或汽车火灾事故。（3）线路中灯光继电器或组合开关等的触电产生烧蚀或粘结，使电路不能断开或接通。（4）前照灯线路中的熔丝熔断，使车前一片黑暗（夜间）。（5）当使用的电器较多、发电机过载持续时间过长时，发电机的二极管和线圈可能烧坏，以致发电机不能发电。4.3 维修注意事项 （1）更换前照灯灯泡时，应采用原来汽车制造厂指定的型号或与之功率相近的前照灯灯泡，如换用H4型灯泡或真空灯泡，则应选用55W/60W的H4型灯泡或者75/75W的真空灯泡，且仅左、右对称地各换用1只，以免线路过载。（2）对亏电的蓄电池必训充电，以恢复其供电能力。（3）当前照灯的反射镜暗淡无光、有麻点、锈蚀或反射镜镀层剥离时，应更换前照灯。（4）当前照灯发红时，应多检查前照灯的搭铁情况、线路及各连接点的连接情况和蓄电池及发电机的线路，并且仔细修理有关继电器和开关的每个锈蚀、烧蚀或粘结的触点。第五章 奔驰221车型前照灯故障及其诊断维修5.1 旋转照明开关部件说明图5-1示为车型 221, 带代码(610)夜视辅助系统的车辆S1车外灯开关位置旋转照明灯开关位于紧邻方 向盘左侧的仪表板中。图5-1 旋转照明开关部件旋转照明开关包含以下部件 :雾灯指示灯 (S1e1)； 后雾灯指示灯 (S1e2)；暂停灯指示灯 (S1e3)；大灯清洁系统 (HCS) SRA 开关 (S1s1)( 截2007年5月 31日带代码 (600) 大灯清洁系统的车型 221, 截至 2007 年 5 月 31日的车型 216)夜视系统按钮 (S1s9) ( 带代码 (610) 夜视系统 )，还可以通过转动按钮选择以下位置:左驻车灯(1)右驻车灯(2)关闭(3)自动开/关大灯(4)暂停灯(5)近光灯(6)通过将旋转照明开关转动至暂停灯或近光灯位置并拉到第一个槽位置可以开启前雾灯。再拉到第二个槽位置即可开启后雾灯。旋转照明开关的位置以及 HCS SRA开关或夜视系统按钮的促动由高位控制板控制单元 (N72/1)读取并通过车内控制器区域网络 (CAN)发送到带保险丝和继电器模块 (N10/1) 的前信号采集及促动 (SAM)控制单元上。5.2前SAM控制单元部件说明图5-2示为车型 221.0 N10/1 带有保险丝和继电器模块的前信号采集及促动控制模组 (SAM) 控制单元 位置前信号采集及促动控制模组 (SAM) 控制单元位于驾驶员侧控制单元盒中。控制前端车辆照明系统: 图示5-2前SAM控制单元部件右前组灯 (E2)右远光灯 (E2e1)右近光灯 (E2e2)右停驻和驻车灯 (E2e3)右转向信号灯 (E2e5)右红外灯 (E2e11)(带代码(610)夜视系统) 右远光灯电磁阀(E2l1)(带内置有转弯照明功能的代码(615)复式氙气大灯单元)左前雾灯 (E5/1)右雾灯 (E5/2)左前侧轮廓灯(E6/1)右前侧轮廓灯(E6/2)储物箱照明(E13/3)控制单元盒风扇电动机(M4/8)(带发动机275.9)风挡清洗系统清洗液泵(M5/1)5.3照明装置部件说明图5-3示为车型 221, 不带代码 (615) 复式氙气大灯总成(集成有转弯照明功能)E1 左前灯组 E1e1 左远光灯 E1e2 左近光灯 E1e3 左暂停灯和驻车灯E1e5 左转向信号灯 E2 右前灯组 E2e1 右侧远光灯E2e2 右近光灯E2e3 右暂停和驻车灯E2e5 右转向信号灯图5-3示为不集成弯道照图5-4示为车型 221,带代码(615)带有集成转弯照明代码的复式氙气大灯总成,不带代码(610)夜视系统E1左前灯组E1e1左远光灯E1e3左暂停灯和驻车灯E1e5左转向信号灯 E1e9 转向灯E1e10 带集成点火模块的左复式氙气灯 E1l1 左远光灯电磁阀. 图5-4示为带有集成转弯照明图5-5示为车型 216,带代码(622)智能照明系统(右侧驾驶 )E1 左前灯组E1e1左远光灯/高速公路聚光灯(不带代(610)夜视系统) E1e3 左暂停灯和驻车灯 E1e5 左转向信号灯 E1e9 转向灯 E1e10 带集成点火模块的左复式氙气灯 E1e11 左红外线灯 ( 带代码 (610) 夜视系统 ) E1n1 氙气大灯控制单元 E2 右前灯组 E2e1 右远光灯 / 高速公路聚光灯 ( 不带代码 (610) 夜视系统 ) E2e3 右暂停和驻车灯 E2e11 右红外线灯 ( 用于代码 (610) 夜视系统 ) E2e5 右转向信号灯 E2n1 氙气大灯控制单元 E2e9 转向灯 E6/1 左前轮廓灯 E2e10 带集成点火模块的右复式氙气大灯 E6/2 右前轮廓灯。图5-5示为车型智能照明系统位置：前组灯位于车辆前部。红外线灯 ( 用于代码 (610) 夜视系统 )安装红外线灯代替远光灯。车辆前面的道路通过红外灯发出的肉眼不可见的红外光线照亮。夜视系统摄像头 (B84/2)( 位于车顶控制板控制单元 (N70) 中 ) 记录路线。夜视系统摄像头上的画面显示在仪表盘 (A1) 上。卤素灯发出红外光。光束路径中集成了一个过滤器来过滤视野范围内的光线。高速公路灯 , 扩展雾灯功能( 用于代码 (622) 智能照明系统 ( 右侧行驶 )通过增大复式氙气大灯的光输出以及使用大灯光程调节电动机提升左大灯总成来实现高速功率照明。在不带代码 (610) 夜视系统的车辆上 , 远光灯额外开启。自动大灯光程调节 (HRA LWR), 动态转弯照明 ( 用于代码 (615) 带集成的转弯照明的复式氙气大灯 )自动大灯光程调节 (HRA LWR) 和动态转弯照明由安装在照明装置中的步进电动机调节。左大灯光程调节电动机 (E1m1)集成在左前组灯中而右大灯光程调节电动机 (E2m1)集成在右前组灯中 , 用于大灯光程的调节 (HRA LWR) 。左动态转弯照明电动机 (E1m2)安装在左前组灯中而右动态转弯照明电动机 (E2m2)安装在右前组灯中 , 用于动态转弯照明。要实现扩展雾灯功能 , 则转动左前组灯的大灯总成。因此 , 左前组灯上的氙气大灯控制单元要相应地促动动态转弯照明电动机和大灯光程调节电动机。5.4 拆卸安装氙气大灯控制单元 图5-6示为车型2211 螺栓 2 螺栓 3 支架 B48/1驾驶员侧正向加速传感器 B48/2乘客侧正向加速度传感器E1 左前大灯组 E1n1氙气大灯控制单元 E2右前大灯组 E2n1氙气大灯控制单元 图5-7示为车型221，左前照明单元已拆下1 螺栓 4 密封垫 5 电气连接器 E1左前大灯组 E1n1氙气大灯控制单元 E2右前大灯组 E1n2氙气大灯控制单元5.5 大灯控制功能 图5-8示为车型221大灯控制近光灯、远光灯、日间行车灯、自动开 / 关大灯 , 图5-8示为车型 2211 开关位置 2 检测到“黑暗”3 近光灯请求 4 日间行车灯激活 5 复式氙气照明促动6 远光灯请求 7 远光灯促动(不带代码 (610) 夜视系统 ) 8 促动远光灯电磁阀/位置反馈 9 远光灯激活 A1 仪表盘 A1e3 远光大灯指示灯 B38/2 照明/雨水传感器 E1e1 左远光灯/高速公路聚光灯(不带代码(610)夜视系统的车型 216)左远光灯 ( 不带代码 (610)夜视系统的车型 221) E1e10 带集成点火模块的左侧复式氙气大灯 E1I1 左远光灯电磁阀 E1n1 氙气大灯控制单元 E2e1 右远光灯/高速公路聚光灯(不带代码 (610)夜视系统的车型 216)右远光灯(不带代码(610)夜视系统的车型 221) E2e10 带集成点火模块的右侧复式氙气灯E2I1 右远光灯电磁阀 E2n1 氙气大灯控制单元 N10/1带保险丝和继电器模块的前信集及促动 (SAM) 控制单元 N70 车顶控制板控制单元 N72/1 高位控制板控制单元 N80 转向柱模块N93 中央网关控制单元 S1 旋转式照明开关 S4 组合开关 B 车内控制器区域网络 (CAN)E 底盘控制器区域网络 (CAN) F 中央控制器区域网络 (CAN)局域互联网 (LIN)B3 上部控制面板 (OBF) 局域互联网 (LIN)5.5.1近光灯促动功能要求电路30，高位控制板控制单元通过高位控制板 (UCP) OBF 局域互联网 (LIN)读取旋转照明开关的位置 , 并通过车内控制器区域网络 (CAN)发送请求。前信号采集及促动 (SAM) 控制单元接收请求 , 并通过电路 56b 将其离散地发送给氙气大灯控制单元。然后 , 氙气大灯控制单元促动相应的复式氙气灯。5.5.2远光灯促动功能要求对于远光灯功能 , 电路 15R 接通和近光灯开启远光灯功能。向前按压组合开关 , 发出远光灯促动请求。转向柱模块检测组合开关的位置 , 并通过底盘控制器区域网络 (CAN) 将请求发送给中央网关控制单元。然后 , 信号由此通过车内控制器区域网络 (CAN)发送给前信号采集及促动 (SAM) 控制单元。前信号采集及促动(SAM)控制单元促动远光灯电磁阀 , 将复式氙气大灯光锥遮挡完全移除。此外, 在不带代码 (610) 夜视系统的车辆上 , 促动远光灯。在带代码 (610) 夜视系统的车辆上 , 安装左红外线灯 (E1e11)代替左远光灯 , 右红外线灯 (E2e11) 代替右远光灯。对于大灯闪烁器功能 , 电路 15R 接通前信号采集及促动 (SAM) 控制单元通过车内控制器区域网络 (CAN)将状态信息“远光灯促动激活”发送给中央网关控制单元。然后 , 中央网关控制单元将其发送给中央控制器区域网络 (CAN) 。仪表盘接收状态信息并促动远光灯指示灯。大灯闪烁器功能与远光灯功能请求不同 , 该功能需要向后拉动组合开关并将其固定在该位置。大灯闪烁器功能的功能顺序和信号路径与远光灯功能相同。只要组合开关固定在大灯闪烁器开关位置 , 远光灯促动就保持激活。在带代码 (610)夜视