前照灯自适应系统（AFS）试验方法研究.doc

前照灯自适应系统（AFS）试验方法研究摘要：介绍了前照灯自适应系统（adaptive front-lighting systems， 以下简称afs）的发展现状，研究了afs的法规ece r123/01关于机动车自适应前照灯系统（afs）认证的统一规定中不同afs照明模式（c、 v、 e、w）的配光要求和试验方法。关键词：afs；近光；照明模式；配光试验中图分类号：u463.65 文献标志码：a 文章编号：1005-2550（2013）02-0067-06汽车前照灯是保证汽车安全行驶的重要部件，在交通密度急剧增大的今天，人们对前照灯的照明和防眩目的要求越来越高，由于传统的汽车前照灯在实际的应用中存在很多不足，出现了自动适应车辆行驶状态的前照灯系统前照灯自适应系统（afs），afs前照灯系统是目前国际在车灯照明领域最新的技术之一，同时也是一个和行车安全息息相关的主动式安全系统。afs系统具有多种能适应于不同外界环境的照明模式，能根据汽车所处的不同状态及环境自动改变照明的范围及效果，对于它的定义及检测要求也必定与传统前照灯不同，欧洲1994年启动了eureka project （eu1403）计划，联合多家知名厂家研究afs及相应法规，2007年ece r123法规00版发布，至此对afs形成了一个明确的定义及要求，随着afs的发展，该标准也在不停的改进和完善，2009年3月允许将led光源作为afs的光源，2010年发布了01版，本文将重点介绍依据ece r123/013版对afs如何进行配光试验。1 afs原理目前开发的afs一般是由传感器组、can总线、afs控制单元（ecu）和执行器组成。从图1我们看到当车辆进入弯道或其他特殊的道路状况时，afs控制单元（ecu）通过can总线从方向盘转角、速度、车身高度、环境照度、环境湿度等传感器组分别获得转向轮旋转角度、车速、车身倾斜角度、道路照明情况、雨量大小等信息，控制单元对这些信息进行控制算法处理，由执行机构执行改变汽车前照灯的照射角度及照射范围。2 afs照明模式afs照明模式及实现条件包括以下几种1，2：（1）乡村照明模式（c）：适合于普通乡村道路上行驶的车辆，类似于普通的近光灯。作为默认的基本照明模式。（2）城市道理照明模式（v）：城市中一般有路灯照明、但道路复杂、交错。afs在考虑到车辆市区行驶速度受到限制的情况下，可以产生如图2所示的比较宽阔的光型，道路左侧区域的照度得以增强，同时未对对面驾驶员或其它道路使用者产生额外眩光，有效地避免了与岔路中突然出现的行人、车辆可能发生的交通事故。（4）恶劣天气照明模式（w）：恶劣天气照明模式主要针对的是阴雨天气，地面的积水会将前照灯照在地面上的光线反射至对面会车司机的眼睛中，使其目眩，进而可能造成交通事故。afs前照灯发出特殊光型，减弱地面可能对会车产生眩光的区域的光强，以避免反射光对车辆前方的驾驶员造成炫目见图4右。（5）弯道照明模式（t）：传统前灯的光线因为和车辆行驶方向保持着一致，所以不可避免的存在照明的暗区。一旦在弯道上存在障碍物，极易因为司机对其准备不足，引发交通事故。afs前照灯在车辆进入弯道时，通过对车辆传感器提供的转向角、车速等参数进行评估和分析，采用水平旋转近光灯或增加附加光源的方法，给弯道及交叉路口以足够的照明，见图5。随着多种afs照明模式的出现，如何根据afs前照灯的配光要求进行配光试验也将成为我们关注的焦点。3 ece r123配光要求及试验本文简要介绍一下afs的c级、v级、e级、w级近光的配光检测流程及方法，因为远光的测试点和传统前照灯的基本相同，所以本文只介绍近光。3.1 配光试验设备本文所使用试验设备为德国lmt公司生产的“go-h1400”全自动灯具配光分析系统。该系统由照度传感器、测试转台、供电电源、控制显示系统、工业控制计算机等硬件部分组成，试验转台用于安装灯具，可以实现灯具在三个方向的移动以及绕中心的转动，通过设置工控机中的系统软件参数可以对供电电源、转台旋转角度进行控制，照度传感器采集信号后输出给工控机进行数据分析处理。3.2 配光测试要求3.2.1 afs近光配光屏幕与传统前照灯相比，afs前照灯相对复杂一些。ece r123/013中给出了新的配光测试屏幕图，见图6，为了适应不同的路面及环境条件，标准中改变了一些区域的范围，新增了一些测量点、线，下面一一解读这些点、线和区域。将afs测试点分为三个部分。（1）沿用传统前照灯的照明点及防眩点如b50l（防眩点对方驾驶员眼睛位置）、hv（明暗截止线分界点）、50 r（本车道右边缘距前照灯50 m处的照明点）、75 r（车辆右边道路距前照灯75 m的点）、50v（车辆正前方50 m的点）、50 l（本车道右边缘距前照灯50 m的点）等。（2）iii区（明暗截止线上方的车灯防眩区）分iii a和iii b，均是针对不同级别的近光由八个点围成的多边形区域。在iii区中的一些测量点如s50、s50ll、s50rr、s100、s100ll、s100rr以完成对行车上方道路指示牌的照明。（3）新的测量区域及点：bll、brr、p点主要是针对行人的测试点，使原有的照明区域更宽，线段10和20代表车辆前方10米内和20米内的照明区域，近距离的测试区域可以有效地控制会车驾驶员的眩目。近光最大值在一个矩形区域内，以保证路面中心的足够亮度。3.2.2 各级别近光的不同配光要求3c级近光为基础近光，下面分析各级近光与c级近光差异。v级近光适用于城市道路，v级近光开启条件为：（1）车辆在城市道路或配备有路灯等固定照明的道路上行驶，且车速不超过60 km/h；（2）路面亮度达到1 cd/m2、水平路面亮度持续超过10lx；（3）车速不超过50 km/h。在有交叉路口、交通复杂的城市道路上，近距离的行人和车辆成为v级近光照明的重点。相对c级近光取消了对s50、s50/ll/rr、s100/ll/rr等对上方道路指示牌的要求，取消了p点的最低限值要求，取消了75r的要求增加了50r的要求，emax最低照度值只有c级的一半，br、brr、bll取统一限值，旨在将emax区域的光均匀分布到车辆前方的近距离范围内。明暗截止线初始水平部分位置相对于c级近光0.57d变为0.57d1.3d之间，也可以理解为增强近距离的大面积的照明。e级近光主要适用于高速公路及没有行人及岔路的公路，开启条件为车速大于70 km/h，e级近光还分e1、e2、e3不同模式，车速达到80 km/h开启e3模式，车速达到90 km/h开启e2模式，车速达到100 km/h开启e1模式，车速达到110 km/h所有e级近光全部打开。e级近光开启时车速相对较快，所以制动距离就较远，因此远距离的照明显得至关重要，相对于c级近光，一些远距离照明点如75r、50v、50l的下限要求增加，明暗截止线的水平位置随着不同e1、e2、e3模式要求分别为不高于0.34d、0.45d、0.57d，与c级近光相比均有所上升，对应最大照度值也逐渐放宽70500cd、61700cd、52900cd。除此之外，iii区的下边界也提高了0.34。所以e级近光的照射重点就是增大前照灯的照射距离。w级近光模式主要适用于雨天行车、w级近光更类似于e级近光，与其有相同的iii区范围和限值，相同的明暗截止线要求，但w级近光对75r及emax的要求更高。同时对左右道路边缘点25ll和25rr的限值从1 180 cd提升到3 400 cd，要求更宽照明同时，为了防止近距离地面积水的反射，对线段20和线段10及以下要求更严格，以减轻对会车驾驶员眼睛的眩目。近光弯道模式测试要求3如下：（1）对不同类别（1类或2类）的弯道照明模式进行测量时，应符合ece r123/013附录3中表1-b的要求和原近光的明暗截止线位置要求。（2）最大照度emax应位于表1所规定的矩形区内（不进行附加的水平再照准）。（3）当t信号对应车辆向左（或向右）最小转弯半径时、系统h-h线至h-h线以下2和系统基准轴左（或右）10至45所形成的区域内，有一点或多点的光度值至少为2 500 cd。（4）对于1类弯道照明模式，如果光束横向移动或照度发生变化处于失效状态时，系统必须可以切换到原先近光的照明模式，或者处于以下状态，即iib区域中所产生的光度值不超过1 300 cd，emax区域中有一点至少为3 400 cd，但下面的情况除外，如果相对于系统基准轴向左移动5，从h-h线向上3，和向左大于5，向上0.57的区域内光度值均不超过880 cd。3.2.3 不同级别近光的调整从图7看到某前照灯的核心部分由光学投射单元及两个步进电机组成，用于实现灯具的上下和左右旋转所需角度。上下调整可以实现截止线的垂直调整，左右调整以实现弯道照明功能，在试验时不同级别近光的调整可根据生厂商定义上下左右调整截止线位置。3.3 配光测试流程3.3.1 灯具照准由于灯具检测时放于转台上随转台转动，并且使用25 m处的传感器进行测量，因此在检测时应将灯具基准中心与转台中心对中照准，将灯具按“装车位置”固定于转台上，上下、前后移动转台使投射到灯具上的激光点对准灯具的基准中心，完成上下、前后对中照准，之后将转台旋转90度，再一次前后移动转台完成灯具左右方向的对中照准，至此照准完成。3.3.2 近光明暗截止线的照准要求近光截止线的目视照准，照准前将系统设置在中性状态即c级状态：近光应有清晰的明暗截止线右侧交通为向左平直的水平部分，向右呈向上的肘扁部分。（1）垂直校准，截止线的水平部分对准h-h下25 cm的横线。（2）水平校准，从右向左，调整到0.2d的线上折线不能超过线a。在折线下面0.2d应该与线a相交，见图8。对于应用气体放电光源的前照灯，未经过30 min或更长时间点灯的系统，接通4 s后，c类近光的50 v点至少达到3 100 cd，除v模式外，其它模式每侧50 v点至少达到2 500 cd。对于各级别近光不能单独照准的不需要重新照准，但在配光无法满足要求的情况下，可相对于初始照准位置，在左右0.5和垂直0.2的范围内进行调节，对于可以单独照准调整的各级别近光明暗截止线的形状和位置见ece r123/013附录3中表2。弯道模式下的近光照准方法，对于法规规定的弯道模式1， 即弯道照明通过整体旋转式使光型整体移动，检测时需先通过控制器将旋转核心转至弯道照明功能的最大角度位置，然后反方向调整设备转台到相同角度再进行测试；对于法规规定的弯道模式2 即弯道照明通过附加光源或移动部分配光镜，检测时只需将附加光源打开或移动部分配光镜，不需要再对灯具进行调整。3.3.3 近光配光测试对前照灯近光进行照准完成，打开lmt系统测试软件，编写测试程序，测试程序分为点的配光值（b50l、hv、br、p、s50/ll/rr、s100/ll/rr、50r、75r、50v、50l、25llrr）、线的配光值（brr、bll和w级近光附加条款中的线段e、f1、f2、f3）及范围的配光值（iii区、线段20/10及以下区域）的编写见图9，afs光形图见上图8，各级配光测试要求见ece r123/013附录3中表1。普通前照灯其规定的安装数量是两只，对于afs前照灯，因为ece r48法规中规定afs的安装数量是1套，所以其左灯和右灯可以作为一个系统来对待，afs不同级别的近光也应对左右灯综合考虑，由于同时点亮左右灯进行检测对设备很难实现，因此法规规定“对适用该照明功能或模式的所有照明单元分别进行测量，取值为测量值总和的50%”，可以对左、右灯分别试验然后将测试结果取平均值，本软件测试程序分为两步，首先全屏扫描，将每个独立的照明单元的几何可见度角范围内的等照度图扫描出来，见图10。第二步，通过系统软件将所有单元的配光要求的点的配光值拟合计算出来。afs测试程序中可以由左右两只灯，也可以最多由四只灯拟合，见图11。3.4 对于采用不同光源的系统试验要求系统或者部件应使用标称电压12v的无色标准灯丝灯泡检测，在检测系统部件的过程中加在灯丝灯泡两端的电压应该使灯丝灯泡获得ece r 37/03 4中13.2v电压下的基准光通量，在测量过程中，灯丝灯泡的光通量可能不同于ece r 37中13.2v下的基准光通量。在此情况下，光强应该由标准灯泡的个别的系数修正。气体放电光源：12v系统的加载电压13.2v。按ece r 99/00 5规定的标准气体放电光源，经过至少15个循环的老练后再进行配光测量。气体放电光源的光通量如果不同于r99中规定的目标光通量，这种情况下，测量值需要进行相应的修正。对于不可更换光源，所有的测量应按额定电压在6.3v（6v）、13.2v（12v）、28.0 v（24v），或按申请人规定的电压进行。因为ece r123/01版的测量单位从ece r123/00版中的lux（勒克斯）变成了cd（坎德拉）并进行了修正，所以取消了气体放电光源、不可更换光源的0.7的修正系数。4 结束语通过简要介绍了afs的系统原理及基本照明模式，对ece r123/01配光要求进行了解读，对afs不同近光模式及弯道模式的试验方法进行了说明。随着afs的发展与进步