CAMERY自適應前照燈控制系統(tǒng)功能與檢修

王文濤，汪 俊，高 波，黃建龍

（1.廣州城市職業(yè)學院機電工程系，廣東 廣州 510405；2.廣東技術師范學院天河學院機電工程系，廣東 廣州 510540）

隨著經濟的快速發(fā)展，生活水平的逐步提高，人們對于汽車的行駛主動安全性及駕駛舒適性更為關注。AFS（Adaptive Front-lighting System）即自適應前照明系統(tǒng)是一套能夠根據車輛行駛路況和承載狀態(tài)的變化，自動對前照燈近光的照度及照射范圍進行最優(yōu)分配與調節(jié)的自適應系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)儼然已成為中高級轎車的標準配置。通常來說，AFS前照燈自適應調節(jié)系統(tǒng)由傳感器組、傳輸通路、ECU、執(zhí)行機構等部分組成。其控制邏輯相對較為復雜，而正確了解AFS系統(tǒng)的組成、工作原理是廣大汽車工程技術人員正確、快捷維修此類系統(tǒng)的前提。為此，本文詳細介紹了廣汽豐田汽車有限公司生產的2013款CAMERY 200E系列所配置的AFS系統(tǒng)的組成及控制邏輯。

1 AFS系統(tǒng)組成及各組成部分的作用

AFS前照燈自適應調節(jié)系統(tǒng)的主要組成及其在車身布置情況如圖1所示。主要包括：AFS ECU、前照燈旋轉馬達、轉向角度傳感器、AFS OFF開關、ECM、主體ECU、防滑控制ECU、組合儀表ECU、AFS OFF指示燈。

圖1 智能AFS系統(tǒng)主要零件布置狀況

1）AFS ECUAFS ECU是該系統(tǒng)的控制單元核心部分，它首先接收各傳感器信號及其它ECU的傳輸信號，然后通過邏輯、數(shù)字運算，計算出目標照明角度并向前照燈旋轉馬達發(fā)送執(zhí)行信號，使其執(zhí)行旋轉目標角度。

2）前照燈旋轉馬達 由AFS ECU驅動，馬達將近光光束向左或向右轉移動至AFS ECU算出的角度。前照燈旋轉馬達使用的是步進電機，可根據步進電機的步進 （位置）數(shù)精確確定近光光束角度。

3）轉向角度傳感器 轉向角度傳感器檢測轉向角度和方向 （用以判別車頭是左轉還是右轉），并將該信號輸出至AFS ECU。

4）AFS OFF開關 駕駛者根據需要，按下此開關可禁止智能AFS運行。

5）防滑控制ECU 該部件傳輸左右前照燈轉速、車速信號至AFS ECU。

6）ECM ECM為發(fā)動機控制模塊，其主要向AFS提供發(fā)動機運轉狀態(tài)信號至AFS，如轉速。此外還將擋位信號傳輸至AFS ECU，其根據此信號判別車輛是前行還是后退。

7）主體 ECU該控制單元向AFS-ECU傳送前照燈工作狀態(tài)信號。

8）組合儀表 （儀表ECU）及AFS OFF指示燈 系統(tǒng)有故障時，根據來自AFS ECU的信號，儀表ECU使AFS OFF指示燈閃爍以警告駕駛員。當AFS OFF開關在 ON（按下）位置時，儀表ECU使AFS OFF指示燈常亮，以示AFS系統(tǒng)關閉。

其余部件為各種連接導線、接線器、通信線束等。

2 智能AFS系統(tǒng)工作原理、控制邏輯

2.1 控制邏輯

智能AFS系統(tǒng)的控制邏輯框圖如圖2所示。

圖2 AFS系統(tǒng)控制框圖

AFS是一個由傳感器組、傳輸通路、處理器和執(zhí)行機構組成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)須從不同傳感器取得車輛的行駛信息，擬實現(xiàn)不同的控制功能。為了實現(xiàn)彎道旋轉照明的功能，需從車速傳感器獲取車速、方向盤角度傳感器獲取方向盤轉角、車身高度傳感器獲得車身傾斜角度、發(fā)動機控制模塊獲取擋位、發(fā)動機轉速等信號。因此通常情況下，AFS還須通過總線、網關與主體ECU、發(fā)動機ECM、組合儀表ECU進行信息共享。

此外，AFS除了接受車速、車身轉角和車身傾斜角等少數(shù)定量信息外，從其他傳感器獲取的信息大多只能進行定性判別。例如，路面不平度、雨量大小等車外環(huán)境信息，均未能量化。而智能AFS ECU不僅可進行模糊判別，并且還可隨著外部環(huán)境的改變不斷修整系統(tǒng)參數(shù)，最終智能AFS系統(tǒng)成為一個自適應的模糊控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)處理完總線及傳感器信息后，向執(zhí)行機構發(fā)出調節(jié)信號 （左、右前照燈旋轉馬達和光學調節(jié)機構）。

2.2 工作模式

智能AFS系統(tǒng)主要工作模式有低速控制模式、中速至高速控制模式、初始設定控制模式以及失效保護控制模式等。無論處于什么控制模式狀態(tài)，該系統(tǒng)只對前照燈的近光予以調整，其最大轉角示意如圖3所示，左轉向時，左近光最大向左調整角度為15°，右轉時右近光最大轉角為10°。

圖3 前照燈最大轉角示意

2.2.1 低速控制模式

當車輛AFS ECU執(zhí)行低速控制模式時，其運行狀態(tài)條件如下：①發(fā)動機運轉，若發(fā)動機無運轉信號則該系統(tǒng)停止工作；②車輛前行速度為V，30＞V≥10 km／h；③轉向角度為 6°或者更大；④近光燈居于ON位置。

一旦AFS系統(tǒng)執(zhí)行低速控制模式，其左、右近光旋轉的角度范圍見表1。

表1 旋轉角度范圍 （低速控制）

在低速控制模式下其照明區(qū)域如圖4所示。顯然，左轉彎道路面上裝有智能AFS可將光區(qū)有效分布于彎道區(qū)域，照至前行車輛，有效避免追尾事故發(fā)生。

圖4 低速控制照明區(qū)域對比

2.2.2 中至高速控制模式

當車輛AFS ECU執(zhí)行中至高速控制模式時，其運行狀態(tài)條件如下：①發(fā)動機運轉，發(fā)動機轉速及擋位信號正常傳輸至總線系統(tǒng)；②車輛前行速度為V，V≥30 km／h；③轉向角度為7.5°或更大；④近光燈在ON位置；⑤AFS OFF開關在OFF位置。

一旦AFS系統(tǒng)執(zhí)行中速至高速控制模式，其左、右近光旋轉的角度范圍見表2。

表2 旋轉角度范圍 （中速至高速控制模式）

在中速至高速控制模式下，其照明區(qū)域如圖5所示。顯然，裝有智能AFS系統(tǒng)的車輛在十字路口可有效將左前車輛置于照明區(qū)域內，若無該系統(tǒng)則可能無法將光有效投射至前方車輛。

圖5 高速控制照明區(qū)域對比

2.2.3 初始設定控制模式

起動發(fā)動機時，AFS ECU驅動前照燈旋轉執(zhí)行器并將投射型前照燈向車輛中心方向移動到操作極限位置，然后將它恢復到正確位置。AFS ECU評估前照燈位置并以此作為參考控制。

2.2.4 失效保護模式

如果AFS ECU檢測到智能AFS的故障，AFS ECU進行失效保護控制。同時，儀表ECU使AFS OFF指示燈閃爍以通知駕駛員有故障。表3為AFS失效保護模式。

3 結束語

目前車輛智能AFS前照燈系統(tǒng)是中高檔車輛的流行配置之一，詳細正確理解該系統(tǒng)的基本組成、工作原理是廣大汽修人員的基本要求，而進一步探討其工作控制模式是汽車從業(yè)人員必須掌握的技術。車輛車型眾多，各車型的控制邏輯可能有所出入，廣大汽車從業(yè)人員應該具體情況具體分析。本文僅對廣汽豐田轎車智能AFS前照燈系統(tǒng)的工作原理和基本組成作出系統(tǒng)介紹，擬供同行參考。

表3 AFS失效保護模式