CN204870717U - 一种二维自适应前照灯控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二维自适应前照灯控制系统，包括：传感器模块、调理电路模块、CAN总线模块、微处理器控制模块、步进电机模块和二自由度前照灯机构。通过上述方式，本实用新型一种二维自适应前照灯控制系统，利用传感器技术感知汽车行驶车况，调整汽车前照灯水平光轴照射角度和垂直光轴照射角度，改善车辆夜间或者光线不足情况下的前方环境照明效果的一种控制装置，具有较好的社会应用价值和经济效益。

Description

一种二维自适应前照灯控制系统

技术领域

本实用新型涉及传感器、电机控制、信号处理与传输以及车辆工程领域，特别是涉及一种二维自适应前照灯控制系统。

背景技术

前照灯又叫前大灯，装于汽车头部两侧，用于夜间行车道路的照明，前照灯的照明效果直接影响夜间行车驾驶的操作和交通安全。

但是，目前国内外大部分车辆的前照明系统普遍还是采用固定式前照灯系统，这种结构的前照灯无法自动的去适应周围的环境和需要，也未见有综合考虑车辆行驶状况采用二自由度的二维自适应前照灯系统。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种二维自适应前照灯控制系统，具有可靠性能高、自适应强、安全性高等优点，同时在传感器、电机控制、信号处理与传输以及车辆工程的应用及普及上有着广泛的市场前景。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：

提供一种二维自适应前照灯控制系统，其包括：传感器模块、调理电路模块、CAN总线模块、微处理器控制模块、步进电机模块和二自由度前照灯机构，

所述传感器模块包括用于采集车辆行驶速度信号的车速传感器、用于采集车辆水平转向角度信号的方向盘转角传感器和若干个用于采集车辆垂直方向的俯仰角信号以及侧倾角信号的车身悬架高度传感器，

所述二自由度前照灯机构包括前照灯灯组和用于调整前照灯灯组水平光轴和垂直光轴照射角度的转动链接传动机构，

所述传感器模块通过所述调理电路模块与所述CAN总线模块相连接，所述步进电机模块分别与所述二自由度前照灯机构和所述CAN总线模块相连接，所述CAN总线模块与所述微处理器控制模块相连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述车身悬架高度传感器包括左前传感器、右前传感器、左后传感器和右后传感器。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述调理电路模块包括将各个传感器的输出信号转换为统一电信号类型的信号转换单元和将统一电信号转换成适合CAN总线传送的数据类型的标准化单元。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述步进电机模块包括水平方向步进电机、垂直方向步进电机和与步进电机配套的驱动模块。

在本实用新型一个较佳实施例中，一个所述二自由度前照灯机构分别与一个水平方向步进电机和一个垂直方向步进电机相连接。

本实用新型的有益效果是：利用传感器技术感知汽车行驶车况，调整汽车前照灯水平光轴照射角度和垂直光轴照射角度，改善车辆夜间或者光线不足情况下的前方环境照明效果的一种控制装置，具有较好的社会应用价值和经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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它的附图，其中：

图1是本实用新型的一种二维自适应前照灯控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型的一种二维自适应前照灯控制系统的工作原理图；

图3是本实用新型的一种二维自适应前照灯控制系统的汽车停车视距的参

考值示意图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型实施例包括：

一种二维自适应前照灯控制系统，其包括：传感器模块、调理电路模块、CAN总线模块、微处理器控制模块、步进电机模块以及二自由度前照灯机构。

传感器模块包括车速传感器、方向盘转角传感器以及多个车身悬架高度传感器，所述车身悬架高度传感器包括左前传感器、右前传感器、左后传感器和右后传感器。车速传感器负责采集车辆行驶速度信号；方向盘转角传感器采集车辆水平转向角度信号；车身悬架高度传感器采集车辆垂直方向的俯仰角信号以及侧倾角信号。

所述调理电路模块包括信号转换单元和标准化单元。信号转换单元将各个传感器的输出信号转换为统一的电信号类型，标准化单元再将以上统一的电信号转换成适合CAN总线传送的数据类型。

所述CAN总线模块负责传感器数据的接收并传递给所述微处理器控制模块，同时接收所述微处理器控制模块的控制输出信号并传递给控制前照灯的步进电机模块，保证数据传递的快速性和可靠性。

所述微处理器控制模块主要完成整个系统的控制算法的实现，以及各个部件工作的协调，保障整个系统工作的可持续性。

所述步进电机模块主要由4个步进电机以及对应的驱动模块所组成，进一步包括：负责实现对左右前照灯水平偏转角控制的水平方向步进电机和实现对左右前照灯垂直方向偏转角控制的垂直方向步进电机，所述水平方向步进电机和所述垂直方向步进电机各2个，所述驱动模块负责将CAN总线传送来的电机控制信号转换成实际控制步进电机角位移的驱动信号。

一个前照灯灯组及转动链接传动机构分别与一个水平方向步进电机和一个垂直方向步进电机相连接。

所述二自由度前照灯机构包括前照灯灯组及转动链接传动机构，执行微处理器控制指令的实际任务，完成前照灯水平光轴和垂直光轴照射角度的调整。

二维自适应前照灯控制系统的具体工作流程如下：

1）方向盘转角传感器获取方向盘转角信号，车速传感器获取车速信号，四个车高传感器分别获取车辆的俯仰角信号和侧倾角信号；

2）将采集的方向盘转角信号、车速信号、俯仰角信号和侧倾角信号分别进行标准化后送入微控制器；

3）微控制器根据采集的输入信号跟数据知识库中的数据比对，进行车辆工况的判断，进而来执行不同的控制策略，其中涉及的车辆照明工况包括4.1)正常照明（包括直行和转弯半径大于500米的小角度转弯）、4.2)转弯照明和4.3)特殊照明（包括俯仰和侧倾）；

4）微控制器根据车辆的照明工况，依据知识库的模型结构参数来进行车灯控制信号的计算：

4.1）正常模式下，车辆前照灯的直线照明距离取为汽车停车视距（与车速相关），左右车灯控制信号只包含垂直方向偏转角（水平方向偏转角为0度），具体根据汽车停车视距（S）和汽车车灯光轴始端中心线的高度（H）计算出车灯光轴与行驶路面垂直方向的夹角，进而根据车灯传动机构和垂直方向控制电机模型来求得左右车灯垂直方向偏转角控制所对应的步进电机的角位移（α_左、α_右）及脉冲数（n_左、n_右）；

4.2）转弯模式下，车辆前照灯的弯道中心线照明距离取为汽车停车视距（与车速相关），左右车灯控制信号包含垂直和水平两个方向的偏转角，具体根据汽车弯道照明需求（包括光照的轴线长度和宽度，轴线长度取停车视距，宽度取转弯内侧照明区域不小于1.5个车道宽度）、汽车的转弯半径（方向盘转角）及汽车车灯光轴始端中心线的高度（H）计算出左右车灯光轴与行驶路面垂直方向和水平方向的偏转角，再者根据车灯传动机构和控制电机模型来求得左右车灯二维偏转角控制所对应的步进电机的角位移（α_左、α_右、β_左、β_右）及脉冲数（n_左、n_右、m_左、m_右）；

4.3）特殊工况下，车辆发生俯仰和侧倾状况时，前照灯光轴的水平和垂直方向的偏转角控制需要在正常模式或者转弯模式的基础上增加修正补充，若俯仰状态时，由于车身轴线与行驶路面本身有一个前后垂直方向的偏转角（?_左、?_右），若侧倾状态时，由于车身横向与行驶路面本身有一个左右垂直方向的偏转角（Ф_左、Ф_右），进而引起左右车灯光轴始端中心线的高度分别有一个变化量（?h_左、?h_右），实际左右车灯水平和垂直方向偏转角应消除偏转角?左、?右和车灯高度变化量?h_左、?_h右的影响，综合以上可以得到左右车灯二维偏转角控制所对应步进电机的修正后的角位移（α*_左、α*_右、β*_左、β*_右）及修正后的脉冲数（n*_左、n*_右、m*_左、m*_右）；

5）微控制器将计算得到的控制信号即步进电机的脉冲数送给执行电机，实现前照灯垂直和水平偏转角的控制，即实现前照灯的二维自适应控制。实际车灯偏转角自身的控制也是一个闭环控制，要求采集左右车灯水平和垂直两方向的实际偏转角这4个参数量并反馈给微控制器来进行偏差控制。

本实用新型一种二维自适应前照灯控制系统的有益效果是：利用传感器技术感知汽车行驶车况，调整汽车前照灯水平光轴照射角度和垂直光轴照射角度，改善车辆夜间或者光线不足情况下的前方环境照明效果的一种控制装置，具有较好的社会应用价值和经济效益。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种二维自适应前照灯控制系统，其特征在于，包括：传感器模块、调理电路模块、CAN总线模块、微处理器控制模块、步进电机模块和二自由度前照灯机构，

所述传感器模块包括用于采集车辆行驶速度信号的车速传感器、用于采集车辆水平转向角度信号的方向盘转角传感器和若干个用于采集车辆垂直方向的俯仰角信号以及侧倾角信号的车身悬架高度传感器，

所述二自由度前照灯机构包括前照灯灯组和用于调整前照灯灯组水平光轴和垂直光轴照射角度的转动链接传动机构，

所述传感器模块通过所述调理电路模块与所述CAN总线模块相连接，所述步进电机模块分别与所述二自由度前照灯机构和所述CAN总线模块相连接，所述CAN总线模块与所述微处理器控制模块相连接。

2.根据权利要求1所述的一种二维自适应前照灯控制系统，其特征在于，所述车身悬架高度传感器包括左前传感器、右前传感器、左后传感器和右后传感器。

3.根据权利要求2所述的一种二维自适应前照灯控制系统，其特征在于，所述调理电路模块包括将各个传感器的输出信号转换为统一电信号类型的信号转换单元和将统一电信号转换成适合CAN总线传送的数据类型的标准化单元。

4.根据权利要求2所述的一种二维自适应前照灯控制系统，其特征在于，所述步进电机模块包括水平方向步进电机、垂直方向步进电机和与步进电机配套的驱动模块。

5.根据权利要求4所述的一种二维自适应前照灯控制系统，其特征在于，所述二自由度前照灯机构分别与一个水平方向步进电机和一个垂直方向步进电机相连接。