汽车前照灯照距自动调节系统

夜晚行车，只有装上良好的前照灯并且随时随地调整前照灯的倾斜角度，才能开好车。换言之，只有路面获得了最佳照明，才不会使车灯晃得对面车辆眩目。然而，载重量的变化、刹车和提速等情况都会引起车身倾斜角度发生变化，进而使近光灯的光束倾角发生变化。塞满行李的后备厢和猛然提速都会造成车尾下沉，车头抬高，以致灯光晃得对面来车的驾驶员睁不开眼。刹车时，车头又会下扎，尤其是在紧急制动时，因车头下扎得厉害，可能会造成视距丧失。全新概念的前照灯照明距离自动调节系统，将使夜晚行车更安全。

一、技术现状

目前市场上的前照灯照明距离调节系统产品可分为三大类：人工系统或手动调节系统、自动系统或准静态系统、动态系统。

手动调节照明距离

在1980年，就已经开发出了能让驾驶员根据载重情况设定前照灯倾角的调节系统。这种被称之为“照明距离手动调节”的系统，除了有液压的、气动的外，还有电动的。从那时起，这种手动式照明距离调节系统成了新车的标准配置。尽管有了这一系统，但载重车以及无法校正的前照灯调节系统仍然使刺眼的光束象往常一样影响着夜间行车。大多数司机都对这种照明距离调节装置不满意。

自动调节照明距离

照明距离自动调节系统有两种系统：即准静态照明距离调节系统和动态照明距离调节系统。图2所示为一种常规照明距离调节系统。它由前照灯作动器、控制装置和前后桥上的两个桥传感器组成。

准静态照明距离调节系统，可以根据载重量的变化校正大灯倾角变化量。其工作原理是由车桥传感器将弹簧压缩行程信号提供给控制装置，控制装置在考虑了车姿后计算出前照灯的理论倾角，并令前照灯的照明距离执行机构作出相应的运动。这套系统由于工作阻尼大，不可能具有很高的调节速度。这套系统，就像大批量生产的机件一样，由于是整体的位置调节回路，所以成本较低。

动态照明距离调节系统，除了考虑载重量的变化外，还考虑了加速和减速对大灯倾角变化的影响。像准静态照明距离调节系统一样，该系统有两个桥传感器，负责将前后桥相对车身的弹簧压缩行程信号提供给控制装置。该控制装置通过一个与动态运动相适的滤波器，使得系统在制动和加速过程中具有较高的反应速度。且在匀速行驶时，静态的灯光视觉感对理论运动不会产生干扰。

目前市面上的系统有用直流作动器驱动前照灯的，也有用步进电机作前照灯执行机构的。直流作动器上装有位置反馈装置，并与位置调节回路构成闭环。在汽车制造厂的流水线末端，通过编码机或编程机，系统可以按照不同的车型被匹配上该种车型特定的参数，从而在数量少类型多方面具有很强的可塑性。

二、内置传感器的照明距离调节系统

按照汽车业的整体发展目标，今后集成化会越来越高，以减少部件数量，降低制造成本。将来有可能出现各式各样的接口，甚至会将照明距离调节功能组合到别的系统里去。对此，德国Hella公司的目标是，开发一种标准组件系统，并使之满足各式各样的用户要求和汽车厂家的产品风格。但是具体到车灯连接中心或氙灯预连器中的这一集成却很难实行，因为用户各式各样的要求会使问题复杂化。

为了解决这一难题，Hella公司开发出一种将照明距离控制装置组合到车桥传感器上的系统。该装置由此成了动态和准静态照明距离调节系统的核心标准组件。这套内装传感器的照明距离控制装置，其基础器件是一种新型电感转角传感器。

电感转角传感器

迄今为止，汽车上的行程和角度测量都是用电位计进行的。然而在竞争中已涌现出来大量新的测量原理。它们应用微电子的物理效应，对测量值进行无触点式抓取。无触点传感器尤其适用于极端环境条件下频繁出现的调节运动，而在活动期内它又会回到自身的转角位置。必须要考虑的是温度变化、振动、或强电和电磁的干扰源。

无触点传感器是在应用了静磁学(霍尔磁效应)、电容效应、光学效应、电感效应等物理效应研制而成的。为便于比较，把常用的各种用途传感器的无触点作用原理的评价结果列于表内(表1)，从表中可见，电位器所用技术最成熟，但可靠性不足；磁力传感器和霍尔传感器在小角度测量时比“天然”测量范围时的测量精度下降，要合成出所需的磁材料，又会提高成本。

表1 无角点油量原理评价

Hella传感器	精度	温度独立性	可靠性	批量性	经济性
MR	0	-	+ +	+	0
霍尔	0	-	+ +	+	0
电容	+	+ +	+ +	0	-
电感	+ +	+ +	+ +	+	+
电位计	+	+ +	-	+ +	+

He11a电感传感器由一个定子组成，定子内含有一组压制成线圈形状的同心励磁绕组，形状有如矩形接收线圈一样。这个既当闭环导线回环用又当矩形线圈用的转子与定子相配合，构成了一个完美的角度传感器(图3)。接有振荡器的励磁线圈，产生出一个交变电磁场，使转子被感应。在转子中感生出的电流，又形成了第二个电磁场。两场按照叠加原则相互叠加。耦合在转子上的能量与角度无关，但转子耦合到接收线圈的能量则与角度位置有关，尤其用三组接收线圈，以理想形式彼此呈固定角度旋转时，如此设计的几何参数产生出依赖于旋转角度、幅值相同但有相差的接收幅角。通过选取、检波、比较成形，电子统计分析线路即可从这些信号中明白无误地确定出角度。 [page]

由Hella公司研制的这种行程传感器和角度传感器，将测量技术优势同低成本要求完美地结合到了一起。他们的具体作法是：用多层标准印刷电路板焊接面，制成既简单又便宜的发送与接收线圈。根据使用情况，在这种印刷电路板上除提供有安置传感器-电子统计分析线路的地方外，还提供有安置其它电子功能件的地方。转子同样可以用印刷电路板材料制作，但也可以用价格更便宜的超薄金属板做成冲压件。通过使用热压或喷铸这类成本便宜的加工技术，可以将转子同转轴连接到一起。

甚至就连调平传感器也是用印刷电路板这种材料制作定子，它不但承载着电子统计分析电路(ASIC)和抑制干扰电路的电子器件，而且同插塞相连(图3)。转子经过桥与操纵杆相连并悬浮在插件板的传感器骨架上方。这种应用方式，在保持同样高线性度情况下，角度测量范围可以高达70°。传感器的零位可以在生产线上分别编好程序。为了将数据准确无误地从后桥传输到前桥组装有传感器的控制装置里，使用了PWM-输出信号。

电感传感器具有下列的优点：

★传感器采用比例图象测量原理，对公差和干扰均不敏感
★测量原理与温度全然无关，不用像采用别的测量原理那样需要温度补偿
★传感器由标准印刷电路板和电子器件组成。不需要诸如磁芯、铁芯或铁氧体等附加器件
★不受磁和电干扰场的影响
★传感器满足机动车领域所有电磁兼容的要求
★传感器可以灵活地适应测量任务。角度传感器可以测量360°范围内的任意角度；行程传感器可以在想要测量的范围内准确的补测出角度
★电子统计分析线路(ASIC)可以将机械和电子公差一并加以统调。

内装传感器的照距控制器

内装传感器的控制器，其基本构成是感应式水平传感器。传感器-印刷电路板增添了一半的薄板坯，板坯上布置着μC电路，从而形成一个器件组合单元。它包括传感器、传感器信号处理器及接有参数存储器的微控器。

采用内装传感器控制器的动态照距调节系统

动态照距调节系统由内装传感器的控制器、另一个感应式桥传感器以及装在前照灯上的步进电机组成。步进电机装有一个电子控制装置，它包括电机驱动器和一个操纵用的单股拉线接口。反过来，通过这些装置，控制器可以获取这个“两级反应物”的现场信息。高度集成化的好处是，使电缆费用大幅度减少。

采用综合控制器的准静态照距调节系统

准静态照距调节系统与动态系统的区别，从原理上讲仅在于使用了手动照距调节系统的作动器，因为这时要求的调节速度明显地减小了，尤其像手动调节一样，它也采用了模拟控制方式。除此之外，当应用准静态照距调节系统时，也可以针对不同的车型舍弃掉前桥传感器。

当这样的系统不能够调整动态行驶过程时，该过程对前桥压缩行程弹簧的影响则是占压倒优势的；反之，负载的变化则对后桥的影响占压倒优势。行李厢载荷作用点距离后桥后边并不远的汽车，将得出以下画面：人们可以参照欧盟法规来加装负载，通过前后桥压缩行程弹簧分量的变化，来划分倾角的变化，该法规规定了负载的状态和光束亮-暗-极限的允许偏差。这时人们将发现，利用后桥引出的倾角分量作整车检测量和调节量已经足够用了，而且满足法规的各项要求。

三、结束语

据统计，几乎30%的交通事故发生在夜间，所以汽车生产厂家和法规制定者都把改进照明放在了优先考虑的地位。使用最佳调节的高质量前照灯即出于此目的。换句话讲，它使驾驶员有了最好的视线，但却不会晃得对面来车的驾驶员睁不开眼。尽管手动的照距调节系统在1990年就已经变成厂家份内的标准配置了，但是“防眩板”依然是日常交通不可或缺的配置。

随着新型内装传感器-控制器的诞生--作为组合系统的一个部件，现在完全有能力用一种低成本的自动系统来取代当今仍在流行的照距-手动调节系统了。它使驾驶员在载荷发生变化时，不必用人工去调节前照灯。可以说，它的出现对夜间的道路交通安全是一大贡献，加之采用了氙灯前照灯，这种带有内装传感器-控制器的动态照距调节系统，其优点是减少了线缆费用、取消了单独的控制器。这种控制器的基础件--新型电感传感器，技术性能绝佳，并且机械结构简单。Hella专为此开发的两种ASIC，既可以将这种传感器当作“独立应用”的传感器使用，也可以按照理想的方式组合到仪器内，实际上，这种组合方式已经应用到承担着信号处理任务的μC电路中了。(end)