汽车自适应前照灯系统(AFS)工作原理及步进电机驱动器

        传统汽车前照灯的灯光跟车身方向始终一致，在汽车转弯时无法有效照明弯道内侧的盲区，如果弯道内侧恰好存在人或物体，而车速又未恰当降低，则会带来安全隐患，如图1所示。相比较而言，汽车自适应前照灯系统(AFS)功能可以提供旋转(swiveling)调节效果，能够根据方向盘的角度转动，把有效的光束投射到驾驶者需要看清的前方路面上，帮助降低安全隐患。




图1：AFS功能的旋转调节(上图)及水平调节(下图)照明效果。

       
除了能够进行动态旋转调节，AFS功能还能提供动态水平高度调节。此功能根据负载轴传感器的信号来调节前照灯的水平高度，可以适应不同的负载及不同的斜坡环境。如图1右侧中，上图是AFS功能在正常水平条件下的灯光投身效果，中图是在汽车启动或上坡时路面颠簸条件下灯光上扬效果，下图是在刹车或下坡条件下的灯光水平下沉照明效果。可见AFS可根据车身水平倾斜情况动态调节灯光高度，改善照明效果，增强安全性。AFS工作原理结构图分别如图2和图3所示。


图2：AFS的工作原理结构图。


图3：AFS的工作原理结构图(续)。

步进电机驱动器的安放位置选择
汽车AFS的旋转及水平高度调节，是各使用一个步进电机来实现的，电机根据车辆四周的众多传感器反馈的数据作出反应，故设计人员需要采用适合的步进电机驱动方案，且安放在适合的位置。
控制AFS功能的步进电机驱动器的安放位置有两种选择。一种方法称为直接驱动。这种方案中，步进电机驱动芯片安装在跟主微控制器(MCU)同一印制电路板(PCB)上。此电路板离前照灯部件及相关步进电机较远，而每个电机需要与对应的信号连接。
另一种方法是机电一体化。在这种方法中，步进电机驱动IC能够直接安装在步进电机结构内，仅需共享地线与LIN总线信号连接。这种方法极为有益，因为MCU与机电一体化模块的接口连接只需要低电磁兼容性的总线。机电一体化方法采用模块化设计，前照灯组件的维修保养方便，好处明显。这两种方法的结构示意图如图4所示。


图4：两种不同的步进电机驱动器安放方法。