CN102658791A - 一种汽车前照灯自动调光系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车前照灯自动调光系统，包括：控制左前照灯组件照明角度的左步进电机，控制右前照灯组件照明角度的右步进电机，和控制器；所述控制器包括：接收车身工况信号的接口；与所述接口相连，根据所述车身工况信号产生驱动指令的CPU，所述驱动指令包括左步进驱动指令和右步进驱动指令；分别与所述CPU和所述左步进电机相连，根据所述左步进驱动指令生成驱动所述左步进电机的脉冲电流的左步进电机驱动器；分别与所述CPU和所述右步进电机相连，根据所述右步进驱动指令生成驱动所述右步进电机的脉冲电流的右步进电机驱动器。本发明实现了汽车前照灯自动调光系统的单CPU实现，降低了制造成本，提升了可靠性。

Description

一种汽车前照灯自动调光系统

技术领域

本发明涉及汽车照明技术领域，更具体地说，涉及一种汽车前照灯自动调光系统。

背景技术

汽车前照灯自动调光系统是一种智能灯光调节系统。通过感知驾驶员操作、车辆行驶状态、路面变化以及天气环境等信息，自动控制前照灯实时进行垂直或水平照明角度的调整，为驾驶员提供最佳道路照明效果的同时，也不会对迎面车辆的司机造成眩目。

现有汽车前照灯自动调光系统分为两类：AHL系统（Automatic HeadlampLeveling，垂直自动调节前照灯系统）和AFS系统（Adaptive Front-lightingSystem，前照灯自适应照明系统），其中AHL系统只可调整车灯垂直照明角度，AFS系统可以调整车灯垂直和水平照明角度。

现有技术中AHL系统和AFS系统均可包括：控制器，左执行控制器和右执行控制器；其中左执行控制器和右执行控制器分别控制汽车的左前照灯组件和右前照灯组件的照明角度，左执行控制器和右执行控制器可根据汽车前照灯自动调光系统的类型设置对应的步进电机、相应的步进电机驱动器和CPU（Central Processing Unit，中央处理器）；控制器可依据接收的车身工况信号产生对应的驱动指令，通过LIN（Local Interconnect Network，一种低成本的串行通讯网络）总线与左执行控制器和右执行控制器进行驱动指令的传递，进而通过左执行控制器和右执行控制器内的CPU控制对应的步进电机驱动器驱动相应的步进电机，实现汽车前照灯的照明角度调节；其中，控制器接收的车身工况信号可通过车身CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）总线采集，所采集的工况信号包括油门、车速、档位信号等。

可以看出，现有汽车前照灯自动调光系统既有控制器又有左、右执行控制器，现有汽车前照灯自动调光系统至少存在3个CPU，当任一CPU故障时，均会影响自动调光系统的正常工作，现有汽车前照灯自动调光系统的制造成本较高，可靠性较低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种汽车前照灯自动调光系统，以解决现有自动调光系统制造成本较高，可靠性较低的问题。

一种汽车前照灯自动调光系统，包括：

控制左前照灯组件照明角度的左步进电机；

控制右前照灯组件照明角度的右步进电机；

分别与所述左步进电机和右步进电机相连的控制器；

其中，所述控制器包括：

接收车身工况信号的接口；

与所述接口相连，根据所述车身工况信号产生驱动指令的中央处理器CPU，所述驱动指令包括左步进驱动指令和右步进驱动指令；

分别与所述CPU和所述左步进电机相连，根据所述左步进驱动指令生成驱动所述左步进电机的脉冲电流的左步进电机驱动器；

分别与所述CPU和所述右步进电机相连，根据所述右步进驱动指令生成驱动所述右步进电机的脉冲电流的右步进电机驱动器。

优选的，所述汽车前照灯自动调光系统为垂直自动调节前照灯AHL系统；

所述左步进电机为控制左前照灯组件垂直照明角度的左步进直线电机；

所述右步进电机为控制右前照灯组件垂直照明角度的右步进直线电机。

优选的，所述左步进驱动指令为左步进直线驱动指令，所述左步进电机驱动器包括接收所述左步进直线驱动指令的左步进直线电机驱动芯片；

所述右步进驱动指令为右步进直线驱动指令，所述右步进电机驱动器包括接收所述右步进直线驱动指令的右步进直线电机驱动芯片。

优选的，其特征在于，所述汽车前照灯自动调光系统为前照灯自适应照明系统AFS系统；

所述左步进电机包括控制左前照灯组件垂直照明角度的左步进直线电机，和控制左前照灯组件水平照明角度的左步进水平旋转电机；

所述右步进电机包括控制右前照灯组件垂直照明角度的右步进直线电机，和控制右前照灯组件水平照明角度的右步进水平旋转电机；

所述车身工况信号包括方向盘转角信号。

优选的，所述左步进驱动指令包括左步进直线驱动指令和左步进水平旋转指令，所述左步进电机驱动器包括接收所述左步进直线驱动指令的左步进直线电机驱动芯片，和接收所述左步进水平旋转指令的左步进水平旋转电机驱动芯片；

所述右步进驱动指令包括右步进直线驱动指令和右步进水平旋转指令，所述右步进电机驱动器包括接收所述右步进直线驱动指令的右步进直线电机驱动芯片，和接收所述右步进水平旋转指令的右步进水平旋转电机驱动芯片。

优选的，所述控制器为印制电路板结构；

所述接口，所述CPU，所述左步进电机驱动器和所述右步进电机驱动器均设置于印制电路板上。

优选的，所述接口为CAN接口。

优选的，所述接口包括：

接收前轴高度传感器和后轴传感器传送的车身俯仰姿态信息的传感器接口；

接收除所述车身俯仰姿态信息外的工况信号的CAN接口。

优选的，所述CPU通过串行外围设备接口SPI总线向所述左步进电机驱动器和所述右步进电机驱动器传递驱动指令。

优选的，所述控制器还包括：

设置于所述CPU，在所述左步进电机驱动器和/或所述右边进电机驱动器发生故障时，向汽车的仪表盘发送控制器故障信息，以使所述仪表盘发出报警提示的第一故障信息发送接口；

设置于所述左步进电机驱动器，在所述CPU发生故障时，向汽车的仪表盘发送控制器故障信息，以使所述仪表盘发出报警提示的第二故障信息发送接口；

设置于所述右步进电机驱动器，在所述CPU发生故障时，向汽车的仪表盘发送控制器故障信息，以使所述仪表盘发出报警提示的第三故障信息发送接口。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的汽车前照灯自动调光系统，左步进电机驱动器和右步进电机驱动器设置于接收车身工况信号的控制器内，通过控制器内的CPU实现左步进电机驱动器和右步进电机驱动的脉冲电流生成，进而驱动左步进电机和右步进电机，实现汽车前照灯照明角度的自动调节。相比于现有使用至少3个CPU的汽车前照灯自动调光系统，本发明实施例实现了汽车前照灯自动调光系统的单CPU实现，本发明实施例提供的汽车前照灯自动调光系统相比现有的汽车前照灯自动调光系统，降低了制造成本，提升了可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种汽车前照灯自动调光系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的AHL系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的AFS系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的汽车前照灯自动调光系统的控制器的接口的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种汽车前照灯自动调光系统的结构示意图，参照图1，该自动调光系统包括：左步进电机100，右步进电机200和控制器300。

其中，左步进电机100用于控制汽车左前照灯组件10的照明角度，右步进电机200用于控制汽车右前照灯组件20的照明角度，控制器300根据接收的车身工况信号，产生驱动左步进电机100和右步进电机200工作的脉冲电流，进而实现左步进电机100对左前照灯组件10照明角度的控制，和右步进电机200对右前照灯组件20照明角度的控制。

图1同时示出了控制器300的内部结构，控制器300可以包括：接口310，CPU 320，左步进电机驱动器330和右步进电机驱动器340。

接口310用于接收车身的工况信号，将该工况信号传送给CPU 320。

CPU 320根据接收的工况信号，通过预置的车辆动力学模型，计算出当前车身工况下，左前照灯组件10的光照调节角度和右前照灯组件20的光照调节角度，生成包含上述计算结果的驱动指令，该驱动指令包括传送给左步进电机驱动器330的左步进驱动指令，和传送给右步进电机驱动器340的右步进驱动指令，左步进驱动指令包含有当前车身工况下，左前照灯组件10光照调节角度的信息，右步进驱动指令包含有当前车身工况下，右前照灯组件20光照调节角度的信息。

左步进电机驱动器330根据接收的左步进驱动指令产生对应的脉冲电流，将该脉冲电流输送给左步进电机100，进而驱动左步进电机100工作，实现左前照灯组件10照明角度的调节。

右步进电机驱动器340根据接收的右步进驱动指令产生对应的脉冲电流，将该脉冲电流输送给右步进电机200，进而驱动右步进电机200工作，实现右前照灯组件20照明角度的调节。

本发明实施例提供的汽车前照灯自动调光系统，左步进电机驱动器和右步进电机驱动器设置于接收车身工况信号的控制器内，通过控制器内的CPU实现左步进电机驱动器和右步进电机驱动的脉冲电流生成，进而驱动左步进电机和右步进电机，实现汽车前照灯照明角度的自动调节。相比于现有使用至少3个CPU的汽车前照灯自动调光系统，本发明实施例实现了汽车前照灯自动调光系统的单CPU实现，本发明实施例提供的汽车前照灯自动调光系统相比现有的汽车前照灯自动调光系统，降低了制造成本，提升了可靠性。

本发明图1所示汽车前照灯自动调光系统为对AHL系统和AFS系统的一个上位描述，为使本发明所示汽车前照灯自动调光系统更为具体、清楚，下面分别对本发明实施例所提供的AHL系统和AFS系统的结构进行详细描述。

图2为本发明实施例提供的AHL系统的结构示意图，结合图1和图2所示，本发明实施例所示AHL系统包括：左步进直线电机100，右步进直线电机200和控制器300，左步进直线电机100用于控制左前照灯组件10在垂直方向上的照明角度，右步进直线电机200用于控制右前照灯组件20在垂直方向上的照明角度，控制器300用于根据接收的工况信号产生驱动左步进直线电机100和右步进电直线机200工作的脉冲电流。

其中，控制器300包括：接口310，CPU 320，左步进电机驱动器330和右步进电机驱动器340；左步进电机驱动器330包括左步进直线电机驱动芯片331，右步进电机驱动器340包括右步进直线电机驱动芯片341；

接口310用于接收车身工况信号，将该车身工况信号传送给CPU 320，该车身工况信号中不包含方向盘转角信号；

CPU 320根据接收的车身工况信号，通过预置的AHL车辆动力学模型，计算出当前车身工况下，左前照灯组件10在垂直方向上的光照调节角度，和右前照灯组件20在垂直方向上的光照调节角度，生成包含上述计算结果的驱动指令，该驱动指令包括传送给左步进直线电机驱动芯片331的左步进直线驱动指令，和传送给右步进直线电机驱动芯片341的右步进直线驱动指令，左步进直线驱动指令包含有当前车身工况下，左前照灯组件10在垂直方向上的光照调节角度的信息，右步进直线驱动指令包含有当前车身工况下，右前照灯组件20在垂直方向上的光照调节角度的信息。

左步进直线电机驱动芯片331根据接收的左步进直线驱动指令产生对应的脉冲电流，将该脉冲电流输送给左步进直线电机100，进而驱动左步进直线电机100工作，实现左前照灯组件10在垂直方向上的照明角度调节。

右步进直线电机驱动芯片341根据接收的右步进直线驱动指令产生对应的脉冲电流，将该脉冲电流输送给右步进直线电机200，进而驱动右步进直线电机200工作，实现右前照灯组件20在垂直方向上的照明角度调节。

可以看出，图1所示左步进电机、右步进电机、左步进电机驱动器和右步进电机驱动器在图2中表现的更为具体；在图2中，图1所示左步进电机为左步进直线电机，右步进电机为右步进直线电机，左步进电机驱动器为包含有左步进直线电机驱动芯片的步进电机驱动器，右步进电机驱动器为包含有右步进直线电机驱动芯片的步进电机驱动器。

图3为本发明实施例提供的AFS系统的结构示意图，结合图1、图2和图3所示，图3所示AFS系统包括：左步进电机100，右步进电机200和控制器300。

其中，左步进电机100包括左步进直线电机110和左步进水平旋转电机120，左步进直线电机110用于控制左前照灯组件10的垂直照明角度，左步进水平旋转电机120用于控制左前照灯组件10的水平照明角度。

右步进电机200包括右步进直线电机210和右步进水平旋转电机220，右步进直线电机210用于控制右前照灯组件20的垂直照明角度，右步进水平旋转电机220用于控制右前照灯组件20的水平照明角度。

控制器300包括：接口310，CPU 320，左步进电机驱动器330和右步进电机驱动器340。

接口310用于接收包括方向盘转角信号在内的车身工况信号，将该工况信号传输给CPU 320。

CPU 320用于根据接收的工况信号，通过预置的AFS车辆动力学模型，计算当前车身工况下，左前照灯组件10在垂直方向和水平方向上的光照调节角度，及右前照灯组件20在垂直方向和水平方向上的光照调节角度，生成包含上述计算结果的驱动指令，该驱动指令包括传送给左步进电机驱动器330的左步进直线驱动指令和左步进水平旋转指令，及传送给右步进电机驱动器340的右步进直线驱动指令和右步进水平旋转指令；其中，左步进直线驱动指令包含有当前车身工况下，左前照灯组件10在垂直方向上的光照调节角度的信息，左步进水平旋转指令包含有当前车身工况下，左前照灯组件10在水平方向上的光照调节角度的信息，右步进直线驱动指令包含有当前车身工况下，右前照灯组件20在垂直方向上的光照调节角度的信息，右步进水平旋转指令包含有当前车身工况下，右前照灯组件20在水平方向上的光照调节角度的信息。

左步进电机驱动器330包括：左步进直线电机驱动芯片331和左步进水平旋转电机驱动芯片332；其中，左步进直线电机驱动芯片331接收左步进直线驱动指令，生成对应的脉冲电流，将该脉冲电流输送给左步进直线电机110，进而驱动左步进直线电机110工作，实现左前照灯组件10在垂直方向上的照明角度调节；左步进水平旋转电机驱动芯片332接收左步进水平旋转指令，生成对应的脉冲电流，将该脉冲电流输送给左步进水平旋转电机120，进而驱动左步进水平旋转电机120，实现左前照灯组件10在水平方向上的照明角度调节。

右步进电机驱动器340包括：右步进直线电机驱动芯片341和右步进水平旋转电机驱动芯片342；其中，右步进直线电机驱动芯片341接收右步进直线驱动指令，生成对应的脉冲电流，将该脉冲电流输送给右步进直线电机210，进而驱动左步进直线电机210工作，实现右前照灯组件20在垂直方向上的照明角度调节；右步进水平旋转电机驱动芯片332接收右步进水平旋转指令，生成对应的脉冲电流，将该脉冲电流输送给右步进水平旋转电机220，进而驱动右步进水平旋转电机220工作，实现右前照灯组件20在水平方向上的照明角度调节。

可以看出，图1所示左步进电机、右步进电机、左步进电机驱动器和右步进电机驱动器在图3中表现的更为具体；在图2中，图1所示左步进电机分为左步进直线电机和左步进水平旋转电机，右步进电机分为右步进直线电机和右步进水平旋转电机，左步进电机驱动器为包含有左步进直线电机驱动芯片，和左步进水平旋转电机驱动芯片的步进电机驱动器，右步进电机驱动器为包含有右步进直线电机驱动芯片，和右步进水平旋转电机驱动芯片的步进电机驱动器。

可选的，本发明的接口310可以为CAN接口，用于接收CPU 320计算驱动指令所需的工况信号，包括括油门、车速、档位、加速度信号、车身俯仰姿态信息等。

可选的，对于设置有采集车身俯仰姿态信息的前轴高度传感器和后轴高度传感器的汽车，本发明的接口310可以包括传感器接口和CAN接口，如图4所示，传感器接口311用于接收前轴高度传感器和后轴高度传感器采集的车身俯仰姿态信息，CAN接口312用于接收除车身俯仰姿态外，CPU 320计算驱动指令所需的工况信号。

可选的，本发明控制器300可以为印制电路板结构，控制器300内的所有元件，包括接口310、CPU 320、左步进电机驱动器330和右步进电机驱动器340均设置于印制电路板上。

可选的，本发明CPU 320可通过SPI（Serial peripheral interface，串行外围设备接口）总线，向左步进电机驱动器330和右步进电机驱动器340传递驱动指令，左步进电机驱动器330和右步进电机驱动器340通过驱动线束分别向左步进电机和右步进电机传递脉冲电流。

可选的，本发明提供的汽车前照灯自动调光系统还可设置有故障检测机制，当控制器300内的任一元件发生故障时，控制器300内完好的元件将向汽车的仪表盘发送控制器故障信息，仪表盘在接收到该信息后，将发出报警提示，如声音提示、影像提示等，以指示驾驶员汽车前照灯自动调光系统发生了故障；

具体的，控制器300的CPU 320可以设置第一故障信息发送接口（未图示），第一故障信息发送接口在左步进电机驱动器330和/或右边进电机驱动器340发生故障时，向汽车的仪表盘发送控制器故障信息，以使所述仪表盘发出报警提示；

左步进电机驱动器330可以设置第二故障信息发送接口（未图示），第二故障信息发送接口在CPU 320发生故障时，向汽车的仪表盘发送控制器故障信息，以使所述仪表盘发出报警提示；

右步进电机驱动器340可以设置第三故障信息发送接口（未图示），第三故障信息发送接口在CPU 320发生故障时，向汽车的仪表盘发送控制器故障信息，以使所述仪表盘发出报警提示；

可选的，可通过CAN总线向汽车的仪表盘发送控制器故障信息。

可选的，控制器300还可以定时向汽车的仪表盘发送指示控制器300当前工作状态的信息，该信息可由控制器300内处于正常工作状态的任一元件发送，当仪表盘在预定时间内还未收到控制器300发送的指示控制器300当前工作状态的信息，则可认为控制器300全部元件均故障，仪表盘发出报警提示。

本发明提供的汽车前照灯自动调光系统将左步进电机驱动器和右步进电机驱动器设置于接收车身工况信号的控制器内，通过控制器的CPU控制左步进电机驱动器和右步进电机驱动器工作，实现了汽车前照灯自动调光系统的单CPU实现，降低了制造成本，提升了可靠性。

进一步，本发明实施例还可附带如下有益效果：现有的步进电机驱动芯片设置于执行控制器内，而执行控制器工作在环境较为严苛的发动机舱内，现有步进电机驱动芯片的工作环境温度较高，最多可达到105℃，电机驱动芯片的使用寿命和可靠性都将受到影响；而本发明实施例的步进电机驱动芯片设置于前照灯自动调光系统的控制器内，控制器的工作环境在驾驶舱，环境温度最高为80℃。相对现有汽车前照灯自动调光系统，本发明实施例改善了步进电机驱动芯片的工作环境，提升了步进电机驱动芯片的可靠性和使用寿命，同时减少了发动机舱的已使用体积。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种汽车前照灯自动调光系统，其特征在于，包括：

控制左前照灯组件照明角度的左步进电机；

控制右前照灯组件照明角度的右步进电机；

分别与所述左步进电机和右步进电机相连的控制器；

其中，所述控制器包括：

接收车身工况信号的接口；

与所述接口相连，根据所述车身工况信号产生驱动指令的中央处理器CPU，所述驱动指令包括左步进驱动指令和右步进驱动指令；

分别与所述CPU和所述左步进电机相连，根据所述左步进驱动指令生成驱动所述左步进电机的脉冲电流的左步进电机驱动器；

分别与所述CPU和所述右步进电机相连，根据所述右步进驱动指令生成驱动所述右步进电机的脉冲电流的右步进电机驱动器。

2.根据权利要求1所述的汽车前照灯自动调光系统，其特征在于，所述汽车前照灯自动调光系统为垂直自动调节前照灯AHL系统；

所述左步进电机为控制左前照灯组件垂直照明角度的左步进直线电机；

所述右步进电机为控制右前照灯组件垂直照明角度的右步进直线电机。

3.根据权利要求2所述的汽车前照灯自动调光系统，其特征在于，所述左步进驱动指令为左步进直线驱动指令，所述左步进电机驱动器包括接收所述左步进直线驱动指令的左步进直线电机驱动芯片；

所述右步进驱动指令为右步进直线驱动指令，所述右步进电机驱动器包括接收所述右步进直线驱动指令的右步进直线电机驱动芯片。

4.根据权利要求1所述的汽车前照灯自动调光系统，其特征在于，所述汽车前照灯自动调光系统为前照灯自适应照明系统AFS系统；

所述左步进电机包括控制左前照灯组件垂直照明角度的左步进直线电机，和控制左前照灯组件水平照明角度的左步进水平旋转电机；

所述右步进电机包括控制右前照灯组件垂直照明角度的右步进直线电机，和控制右前照灯组件水平照明角度的右步进水平旋转电机；

所述车身工况信号包括方向盘转角信号。

5.根据权利要求4所述的汽车前照灯自动调光系统，其特征在于，所述左步进驱动指令包括左步进直线驱动指令和左步进水平旋转指令，所述左步进电机驱动器包括接收所述左步进直线驱动指令的左步进直线电机驱动芯片，和接收所述左步进水平旋转指令的左步进水平旋转电机驱动芯片；

所述右步进驱动指令包括右步进直线驱动指令和右步进水平旋转指令，所述右步进电机驱动器包括接收所述右步进直线驱动指令的右步进直线电机驱动芯片，和接收所述右步进水平旋转指令的右步进水平旋转电机驱动芯片。

6.根据权利要求1至5任一项所述的汽车前照灯自动调光系统，其特征在于，所述控制器为印制电路板结构；

所述接口，所述CPU，所述左步进电机驱动器和所述右步进电机驱动器均设置于印制电路板上。

7.根据权利要求6所述的汽车前照灯自动调光系统，其特征在于，所述接口为控制器局域网络CAN接口。

8.根据权利要求6所述的汽车前照灯自动调光系统，其特征在于，所述接口包括：

接收前轴高度传感器和后轴传感器传送的车身俯仰姿态信息的传感器接口；

接收除所述车身俯仰姿态信息外的工况信号的CAN接口。

9.根据权利要求1或7或8所述的汽车前照灯自动调光系统，其特征在于，所述CPU通过串行外围设备接口SPI总线向所述左步进电机驱动器和所述右步进电机驱动器传递驱动指令。

10.根据权利要求1所述的汽车前照灯自动调光系统，其特征在于，所述控制器还包括：

设置于所述CPU，在所述左步进电机驱动器和/或所述右步进电机驱动器发生故障时，向汽车的仪表盘发送控制器故障信息，以使所述仪表盘发出报警提示的第一故障信息发送接口；

设置于所述左步进电机驱动器，在所述CPU发生故障时，向汽车的仪表盘发送控制器故障信息，以使所述仪表盘发出报警提示的第二故障信息发送接口；

设置于所述右步进电机驱动器，在所述CPU发生故障时，向汽车的仪表盘发送控制器故障信息，以使所述仪表盘发出报警提示的第三故障信息发送接口。

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