CN101365277B - 自适应前照灯系及其失效的监测处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应前照灯系失效的监测处理方法，包括以下步骤：启动并初始化系统及外围设备状态的设定；CAN总线控制器进行CAN信息及命令的接收；根据近光灯状态确定AFS系统及监测程序的开或关；利用监测程序判断当前AFS系统是否存在故障，若存在故障，监测程序则识别故障类型后进行相应处理，并将故障信息通过CAN总线发送给MCU；否则，采集传感器信息后由MCU得出前车灯的偏角，MCU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，使前车灯达到最佳的照明效果。采用本发明监测处理方法可在小于1秒的时间内监测出故障，并随即采取相应措施，从而保证了AFS系统使用的安全性。本发明中还公开了相应的自适应前照灯系结构。

Description

自适应前照灯系及其失效的监测处理方法

技术领域

本发明涉及一种自适应调节汽车前照灯照射系统的监测系统，尤其涉及一种自适应前照灯系的监测及其处理方法。

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。

目前，在汽车前照灯的标准方面存在两种不同的标准：欧洲标准和美国标准，两者主要在近光配光上有较大的差别。欧洲标准特别注重对眩光的控制，因此在其配光上存在15度的截止线，并且照度也比较低。而在美国，道路大多比较宽阔，因此对眩光没什么特别的要求，只要前照灯能够照得更远更亮就可以了。但随着经济全球化进程的加快，人们迫切要求消除这两种标准之间的差别，建立一个统一的国际标准。一种方法就是将两种标准中合理的部分综合起来形成一个双方都能接受的标准，这就是所谓的国际协调。另外一种方法就是建立一个包括多种功能的前照灯系统，它能根据不同的路况、天气而采用不同的照明方式，这就是AFS系统(即：自适应前照灯系)。

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。图1-1、图1-2和图1-3示出了AFS系统的效果，车辆在弯道行驶时，如图1-3所示，AFS系统开启比如图1-2所示的AFS不开启时的照明范围和距离明显增大，基本上与图1-1所示的车辆直线行驶时的照明效果相同(图中外轮廓线为照明范围，圆点为照明距离)。因此，当车辆弯道行驶时，AFS系统可显著增大近光灯的照明范围和照明距离，AFS系统能够增加弯道的照射面积达20度左右，按照40KM/h的车速测算，能够为驾驶者将反应余量增加3秒以上，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。

对于AFS前照灯系统的研究在国外已经取得了很大进展，日趋成熟。国内目前使用的AFS系统大多是引进产品，基本上是以生产商本国道路状况为设计出发点，而我国国内的道路状况(如：道路特点和地形地貌)与日本和欧洲有较大不同。虽然，目前国内对AFS系统也有研究，如公开日2007年10月10日，公开号CN101049808A的中国发明专利申请公开了一种“汽车前照灯自适应调节装置”，属于非便携式照明装置领域。包括中央控制单元和驱动执行单元，在中央控制单元与执行单元之间设置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。但该技术方案中没有对于在该汽车前照灯自适应调节装置出现故障后的措施。一旦该装置发生故障，没有及时应对的措施，灯光很可能会因为偏离控制而直接照射到对面来车驾驶员，影响行车安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应前照灯系失效的监测处理方法，可在小于1秒的时间内监测出故障，并随即采取相应措施，把对外界的影响降低到最小，从而保证了AFS系统使用的安全性。

为了解决上述技术问题，本发明中自适应前照灯系予以实现的技术方案是：该系统包括分别与AFS控制模块ECU中的MCU连接的执行机构和车身传感器，所述AFS控制模块ECU中的MCU还通过CAN总线与车身网络连接，所述执行机构与车辆的近光灯连接；所述AFS控制模块ECU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；所述电源管理及CAN收发器模块采用Motorola公司生产的MC33889芯片，该芯片与MCU通过SPI接口连接，通过查询该芯片上的CAN总线故障寄存器以获得CAN总线当前状态是正常、短路或断路；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；所述方向盘转角传感器201采用BI公司生产的SX4300A型传感器；所述执行机构包括分别与AFS控制模块ECU连接的垂直调整执行器和水平回转执行器；所述垂直调整执行器和水平回转执行器均采用步进电机，所述步进电机控制模块采用AMIS公司生产的AMI30622芯片，并通过IIC总线与MCU连接，用以监测步进电机的过流、过压或断线短路常见故障，并通过IIC总线通知MCU；所述AFS控制模块ECU通过CAN/LIN与车身网络联接。

对于上述自适应前照灯系失效的监测处理方法包括以下步骤：

(1)启动上述的自适应前照灯系系统；

(2)系统中的MCU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，包括设置电源管理及CAN收发器模块(101)中的CAN通讯控制模块，并通过SPI扩展通讯模块设置其中的电源管理模块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)CAN收发器模块进行CAN信息及命令的接收；

(5)AFS控制模块ECU根据通过车身传感器接收到的车辆的近光状态，判断近光灯是否开启，若近光灯处于关闭状态，此时关闭监测程序，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，若AFS系统处于开启状态，则打开监测程序，进行；否则，关闭监测程序，返回步骤(4)；

(6)监测程序判断当前AFS系统是否存在故障，若存在故障，监测程序则识别故障类型后进行相应处理，并将故障信息通过CAN总线发送后返回步骤(4)；若不存在故障，则采集传感器信息后，由MCU通过下面的公式计算得出前车灯的偏角：

$\mathrm{\φ}=\frac{1}{L}\·\text{tanK\α\·}\text{Vt---}\left(1\right)$

其中：L——车辆轴距；α——方向盘转角；φ——车灯偏角；K——转向特征系数；V——车速函数；t——提前照明时间；

(7)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；

(8)返回上述步骤(4)，继续监测AFS是否正常。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于AFS系统的作用对象是车辆的近光灯，它是非常重要的车辆照明系统。因此要求较高的可靠性。但是如果异常情况出现，AFS系统则不能正常工作，例如：AFS系统控制模块ECU故障、执行机构失效或传感器损坏等均会造成AFS系统的失效。这就要求AFS系统的失效处理机制应能保证最基本的车辆前方照明，以防止造成对面车辆的眩目，这也是AFS系统的失效处理机制能否用于实车使用的关键。因而，车辆中的AFS系统的失效监测及处理机制是保证AFS系统可靠工作的重要手段。本发明失效监测及处理方法可以在第一时间监测出AFS系统存在的故障，并根据故障发生的部位和类型随即采取相应的措施，把对外界的影响降低到最小，从而保证了AFS系统使用的安全性。

附图说明

图1-1是车辆直线行驶前车灯照明效果示意图；

图1-2是车辆弯道行驶时未采用AFS的照明效果示意图；

图1-3是车辆弯道行驶时采用AFS后的照明效果示意图；

图2是本发明中自适应前照灯系的硬件结构框图；

图3是本发明中AFS控制模块的硬件结构框图；

图4是本发明中方向盘转角信号输入调理电路图；

图5是本发明自适应前照灯系失效监测方法中方向盘转角传感器相对信号位置图；

图6是本发明自适应前照灯系失效监测方法中方向盘转角传感器绝对信号位置图；

图7是本发明控制系统中车速信号输入调理电路图；

图8-1是本发明控制系统中前悬架高度信号输入调理电路图；

图8-2是本发明控制系统中后悬架高度信号输入调理电路图；

图9是本发明自适应前照灯系失效监测方法的主流程图；

图10是本发明自适应前照灯系失效监测方法中监测程序中断服务子流程图；

图11是本发明自适应前照灯系失效监测方法中方向盘转角传感器故障监测流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。

本发明中AFS系统的构成：

如图2所示，本发明中的自适应前照灯系(AFS)的结构是：包括分别与AFS控制模块ECU100中的MCU连接的执行机构和车身传感器，所述AFS控制模块ECU100中的MCU还通过CAN总线与车身网络500连接，所述执行机构300与车辆的近光灯连接；如图3所示，所述AFS控制模块ECU100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。

所述电源管理及CAN收发器模块101采用Motorola公司生产的MC33889芯片，该芯片与MCU通过SPI接口连接，通过查询该芯片上的CAN总线故障寄存器以获得CAN总线当前状态是正常、短路或断路；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/O口资源。它可以完全满足电源管理的要求。其CAN收发器符合ISO11519CAN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。

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LIN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/O资源同时嵌入了数据闪存(1KB×2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。

如图2和图3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。

本发明中使用的方向盘转角传感器201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0—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5；P3为绝对位置信号，其电压与角度的关系参阅图6；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4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C1、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R1一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AD0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4并取P1为例说明。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；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，信号毛刺被去除，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。

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7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R7一端与车速传感器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R11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。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10V，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。

本发明中，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8-1和图8-2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8-1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电压缩放为0—4.8V以满足MCU模块102采集的要求。

如图3所示，所述执行机构300包括分别与AFS控制模块ECU100连接的垂直调整执行器和水平回转执行器；所述垂直调整执行器和水平回转执行器均采用步进电机，即：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。步进电机具有行程准确、动作平稳、工作寿命长等特点。该步进电机的控制模块104采用AMIS公司生产的AMI30622芯片，用以监测步进电机的过流、过压或断线短路常见故障，并通过IIC总线通知MCU，上述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IIC总线。IIC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，发送控制命令及查询从节点的状态；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IIC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。另外，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IIC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。

本发明中对AFS系统失效的监测方法：

本发明的AFS系统失效监测方法流程设计为两部分，即主流程及监测程序。其中，主流程负责整个失效监测系统的运转，判断AFS系统是否应该开启，监测程序是否应该使能及判断是否有故障发生，和不同的应对措施。监测程序在中断服务子程序中，主要负责在监测程序使能的情况下监测CAN总线、各个传感器及驱动单元是否发生故障，当监测到故障随即通知主流程采取相应的处理措施。

下面分别描述主流程及监测程序的工作原理及工作过程。

AFS系统失效监测的主流程：上述AFS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。由于AFS系统的作用对象是车辆的近光灯，它是非常重要的车辆照明系统。因此要求较高的可靠性。但是如果异常情况出现，AFS系统不能正常工作，例如：AFS控制器故障、执行机构失效和传感器损坏等。其系统的失效处理机制也应该保证最基本的车辆前方照明，防止造成对面车辆的眩目。这是本发明失效监测处理方法能否用于实车使用的关键所在。本发明失效监测处理方法是保证AFS系统可靠工作的重要手段。通过监测及时发现系统的故障或失效，进而对故障类型识别并采取不同的处理方法，把故障对系统和外界的干扰和损坏降到最低。

本发明用于上述AFS系统失效监测及其处理方法的实质内容是通过监测及时发现AFS系统的故障或失效，进而对故障类型识别并采取不同的处理方法，把故障对AFS系统和外界的干扰及损坏降到最低。该失效监测处理方法整体机制运行的主流程如图9所示，该主流程负责整个监测处理系统的运转，从而判断AFS系统是否应该开启；其实现的步骤如下：

(1)启动上述的自适应前照灯系系统；

(2)系统中的MCU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，包括设置电源管理及CAN收发器模块101中的CAN通讯控制模块，并通过SPI扩展通讯模块设置其中的电源管理模块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)CAN总线控制器中的收发器进行CAN信息及命令的接收；

(5)AFS控制模块ECU根据通过车身传感器接收到的车辆的近光状态，判断近光灯是否开启，若近光灯处于关闭状态，此时关闭监测程序，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，若AFS系统处于开启状态，则打开监测程序；否则，关闭监测程序，返回步骤(4)；

(6)监测程序判断当前AFS系统是否存在故障，若存在故障，监测程序则识别故障类型后进行相应处理，并将故障信息通过CAN总线发送后返回步骤(4)；若不存在故障，则采集传感器信息后，由MCU通过下面的公式计算得出前车灯的偏角：

$\mathrm{\φ}=\frac{1}{L}\·\text{tanK\α\·}\text{Vt---}\left(1\right)$

其中：L——车辆轴距；α——方向盘转角；φ——车灯偏角；K——转向特征系数；V——车速函数；t——提前照明时间；

(7)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；

(8)返回上述步骤(4)，继续监测AFS是否正常。

监测程序中断服务子流程：在上述步骤(5)中涉及到了监测程序中断服务子流程，图10示出了该监测程序中断服务子流程的步骤是：首先，清MCU的看门狗及外围模块的看门狗，然后清中断标志位，判断监测程序是否开启，若没有开启，则返回上述主流程中的步骤(4)，若监测程序已开启，则顺序判断AFS系统中CAN总线、传感器及步进电机控制单元所存在的故障及其类型，并根据不同的故障类型采取应对措施。而且监测程序在该中断服务子程序中主要负责在监测程序使能的情况下监测CAN总线、各个传感器及驱动单元是否发生故障，当监测到故障随即通知主流程采取相应的处理措施。

失效监测的实施例：

下面结合监测程序主要监测AFS系统中具有代表性的三个单元，即CAN总线，各种传感器及步进电机驱动单元三部分的故障监测情况进行详细说明。

CAN总线故障监测：CAN总线的故障监测由总线控制器MC33889实现，它与MCU通过SPI接口连接。通过查询其上的CAN总线故障寄存器可以可知CAN总线当前的状态。包括正常，短路和断路。

传感器故障监测：本发明失效监测方法中对AFS系统中的传感器，如方向盘转角传感器、车速传感器和车辆倾角传感器的监测手段基本一致，因此，下面以方向盘转角传感器故障监测为例进行描述。

本发明中的方向盘转角传感器转角输出P1、P2和P3三路电压型信号，电压范围为0—5V，由电源管理模块供电。其中，P1和P2的为相对位置信号输出，均为电压量，其最大值为供电电压。P1和P2之间的关系如图5所示。如，当方向盘转角传感器供电为5V时，P1和P2的输出信号范围是0～5V。另外，P3为绝对位置信号，其电压与角度的关系如图6所示，即：当方向盘传动时，其转动的角度通P1和P2的电压值呈现出图6中的比例关系。设：方向盘转角传感器以正中位置为0角度，左边为顺时针向左转动的角度值，右边为逆时针向右转动的角度值。参阅图5和图6，当方向盘转角传感器供电电压为5V，P1为2.5V，P2为5V时且P3为2.0V时，由图6可知此时的角度为—180度，也就是向左转动180度。SX4300A型传感器的测量范围可达—810°～+810°。其信号由MCU的AD采集。对上述传感器故障的监测流程如图11所示：首先，监测P3的值，如果其不符合图6中最小电压为供电电压的10％，最大电压为供电电压的90％的范围，即：不符合(5×10％＝0.5V)<P3<(5×90％＝4.5V)条件，即认定该方向盘转角传感器出现故障。如果监测P3的值在正常范围内，则利用P1的值通过图5中的对应关系计算出P2的值，然后，将该P2的计算值与实际的P2值进行比对，根据比对结果是否相符合判断该方向盘转角传感器是否发生故障，若发生故障，则采取相应的处理方法；若正常，该方向盘转角传感器返回的角度为有效数据。

步进电机控制模块故障监测：本发明中的步进电机控制模块为AMIS公司生产的AMI30622驱动芯片，它可以监测步进电机的过流，过压及断线短路等常见故障，并通过IIC总线通知MCU。

针对本发明中AFS系统的失效形式所采用的对应处理方法：

当AFS存在故障时，监测程序识别故障类型后进行相应的处理，本发明中将AFS系统失效形式归纳为：传感器故障和执行机构故障等，不同的失效形式应采取不同的处理方法，根据AFS系统的失效形式所采用的具体处理方法，见表1。

表1.AFS系统的失效形式及处理方法

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。

Claims (1)

1.一种自适应前照灯系，包括分别与AFS控制模块ECU中的MCU模块连接的执行机构和车身传感器，所述AFS控制模块ECU中的MCU模块还通过CAN总线与车身网络连接，所述执行机构与车辆的近光灯连接；其特征在于：所述AFS控制模块ECU(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)；所述电源管理及CAN收发器模块(101)采用Motorola公司生产的MC33889芯片，该MC33889芯片与MCU模块通过SPI接口连接，通过查询该MC33889芯片上的CAN总线故障寄存器以获得CAN总线当前状态是正常、短路或断路；

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)；所述方向盘转角传感器(201)采用BI公司生产的SX4300A型传感器；

所述执行机构(300)包括分别与AFS控制模块ECU(100)连接的垂直调整执行器和水平回转执行器；所述垂直调整执行器和水平回转执行器均采用步进电机，所述步进电机控制模块(104)采用AMIS公司生产的AMI30622芯片，并通过IIC总线与MCU模块连接，用以监测步进电机的过流、过压或断线短路常见故障，并通过IIC总线通知MCU模块；

所述AFS控制模块ECU(100)通过CAN/LIN与车身网络联接；

所述MCU模块(102)采用瑞萨公司生产的R5F21237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；R5F21237芯片具有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/O资源同时嵌入了数据闪存；

AFS控制模块ECU(100)利用其中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通信控制模块、SPI扩展通讯模块及IIC总线接口，所述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通信控制模块与芯片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；

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，通过IIC接口进行控制，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；

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的电容C1、构成分压网络的电阻R1和电阻R3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R1一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AD0连接；

所述车速信号输入调理电路采用差分形式，其构成是：电阻R7一端与车速传感器(202)连接，另一端接地；所述电阻R7的一端还与一电阻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R11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，上述光电耦合器L/P用于隔离干扰和电平转换，使过滤后的信号经光电耦合器L/P转换后输入MCU模块(102)的输入捕捉单元；

前悬架高度调理电路和后悬架高度调理电路的结构一样，其中，前悬架高度调理电路包括：电阻R13和电阻R15串联后，一端与对应的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(102)输入信号AD4连接，上述电阻R13和R15构成分压网络；

后悬架高度调理电路包括：电阻R14和电阻R16串联后，一端与对应的后悬架高度传感器连接，另一端接地，其中电阻R14还并联有一电容C8，所述电容C8的一端与MCU模块(102)输入信号AD5连接，上述电阻R14和R16构成分压网络。

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