CAMERY自適應前照燈控制系統功能與檢修

王文濤，汪 俊，高 波，黃建龍

（1.廣州城市職業學院機電工程系，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是一套能夠根據車輛行駛路況和承載狀態的變化，自動對前照燈近光的照度及照射范圍進行最優分配與調節的自適應系統。目前該系統儼然已成為中高級轎車的標準配置。通常來說，AFS前照燈自適應調節系統由傳感器組、傳輸通路、ECU、執行機構等部分組成。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系統的組成及控制邏輯。

1 AFS系統組成及各組成部分的作用

AFS前照燈自適應調節系統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系統主要零件布置狀況

1）AFS ECUAFS ECU是該系統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、數字運算，計算出目標照明角度并向前照燈旋轉馬達發送執行信號，使其執行旋轉目標角度。

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為發動機控制模塊，其主要向AFS提供發動機運轉狀態信號至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信號。

8）組合儀表 （儀表ECU）及AFS OFF指示燈 系統有故障時，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系統工作原理、控制邏輯

2.1 控制邏輯

智能AFS系統的控制邏輯框圖如圖2所示。

圖2 AFS系統控制框圖

AFS是一個由傳感器組、傳輸通路、處理器和執行機構組成的系統。該系統須從不同傳感器取得車輛的行駛信息，擬實現不同的控制功能。為了實現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、發動機控制模塊獲取擋位、發動機轉速等信號。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境的改變不斷修整系統參數，最終智能AFS系統成為一個自適應的模糊控制系統。該系統處理完總線及傳感器信息后，向執行機構發出調節信號 （左、右前照燈旋轉馬達和光學調節機構）。

2.2 工作模式

智能AFS系統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，該系統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執行低速控制模式時，其運行狀態條件如下：①發動機運轉，若發動機無運轉信號則該系統停止工作；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系統執行低速控制模式，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域如圖4所示。顯然，左轉彎道路面上裝有智能AFS可將光區有效分布于彎道區域，照至前行車輛，有效避免追尾事故發生。

圖4 低速控制照明區域對比

2.2.2 中至高速控制模式

當車輛AFS ECU執行中至高速控制模式時，其運行狀態條件如下：①發動機運轉，發動機轉速及擋位信號正常傳輸至總線系統；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系統執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，其照明區域如圖5所示。顯然，裝有智能AFS系統的車輛在十字路口可有效將左前車輛置于照明區域內，若無該系統則可能無法將光有效投射至前方車輛。

圖5 高速控制照明區域對比

2.2.3 初始設定控制模式

起動發動機時，AFS ECU驅動前照燈旋轉執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前照燈系統是中高檔車輛的流行配置之一，詳細正確理解該系統的基本組成、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前照燈系統的工作原理和基本組成作出系統介紹，擬供同行參考。

表3 AFS失效保護模式