CN103419709A - 一种全led矩阵调光的afs***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全LED矩阵调光的AFS***，包括主ECU、第一功率ECU、第二功率ECU、第一LED灯光组和第二LED灯光组，所述主ECU用于实现行车信号的采集与接收，并对接收的相关信号进行运算，最后分别输出控制信号到第一功率ECU和第二功率ECU；所述第一LED灯光组和第二LED灯光组分别根据第一功率ECU和第二功率ECU的输出功率控制信号点亮不同的LED灯珠，并最终叠加形成符合灯光配光标准的整体光形。本发明所述的全LED矩阵调光的AFS***，利用大功率LED光源矩阵，替代了现有的机械调节方式，仅通过功率控制就可以实现自适应照明；从而解决了由于机械调节装置的精度、磨损所引发的一系列问题，实现了一种高精度、高效率、高寿命的自适应前照明***。
Description
技术领域
本发明属于汽车照明的技术领域，更具体的说，本发明涉及一种全LED矩阵调光的AFS***及方法。
背景技术
随着社会的发展与进步，汽车行驶的周边环境变得越来越复杂。不同道路的限速不同、路面的照明不同、行人的密度不同、天气条件的环境不同，使得传统上只有近光和远光两种照明模式的前照灯，已经无法满足人们日益增长的行驶安全需要。为此一种自适应前照明***，即AFS***应运而生，这种***能够根据周边环境自动调整配光方式，提供更大的照明范围和照明距离，同时也能改善前照灯的照明死角。现有的AFS技术均通过电子控制单元实现运算并驱动执行机构进行灯光调节。灯光的调节机构采用步进电机进行上下方向的调节，采用步进电机组成的水平转向机构实现灯光的左右方向调节。由于采用了机械调节的方式，不可避免的存在机械磨损，所以对于材料要求高，对制造工艺要求也很高；而且其使用寿命一般在几百万次左右、调节精度上也不够高，由此引发的失效率就很高。
CN102642499A公开了一种汽车前照灯智能转向AFS控制***，所述的***基于模糊神经网络控制，分为硬件***和软件***两大类。硬件***包括主控制器、执行器和传感器模块。虽然所述的控制***实现了汽车前照灯实现了智能控制，但由于灯光的方向和角度等仍需要机械执行机构调节，仍然不可避免的存在磨损问题和调节精度问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种全LED矩阵调光的AFS***及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种全LED矩阵调光的AFS***，包括主ECU、第一功率ECU、第二功率ECU、第一LED灯光组和第二LED灯光组，其特征在于：所述第一LED灯光组由反光碗组、多个LED模块组、挡光板和PC透镜组构成；同样地，所述第二LED灯光组由反光碗组、多个LED模块组、挡光板和PC透镜组构成；所述主ECU用于实现行车信号的采集与接收，并对接收的相关信号进行运算，最后分别输出控制信号到第一功率ECU和第二功率ECU；所述第一功率ECU根据主ECU输出的控制信号对第一LED灯光组中各LED灯珠的发出输出功率控制信号；所述第二功率ECU根据主ECU输出的控制信号对第二LED灯光组中各LED灯珠的输出功率进行控制；所述第一LED灯光组和第二LED灯光组分别根据第一功率ECU和第二功率ECU的输出功率控制信号点亮不同的LED灯珠，而所述不同的LED灯珠在所述多个反光碗上产生反射，再依次经过挡光板和PC透镜组将光线发射出去，从而叠加形成符合灯光配光标准的整体光形。
其中，所述LED模块组为由多颗LED灯珠组成的不规则矩阵排列，所述矩阵排列由m个水平排列LED灯珠和n个垂直排列LED灯珠组成；其中水平排列LED灯珠每颗的照射角度应小于(1.5π)/m，起始0位置应均匀分布在(2π)/m的位置；垂直排列LED灯珠每颗的照射角度应小于(1.2π)/n，起始0位置应均匀分布在π/n的位置；相邻LED灯珠的重叠区域：左右小于π/4扇形面积，上下小于π/8扇形面积，灯光总的重叠区域∑Δ≤2π；其中m和n均为整数，并且m≥4，n≥3。
其中，所述主ECU选择9S12内核的MCU，型号为MC9S12DJ128；其中，对CAN车辆信号进行差分整形解码，然后输入主ECU中，然后所述主ECU计算出光照的角度，并将控制信号输送到所述第一功率ECU和第二功率ECU中。
其中，所述第一功率ECU和第二功率ECU选自9S08内核的MCU，型号为MC9S08DZ60；其中，所述主ECU的控制信号经LIN总线接口电路整形后进入所述第一功率ECU和第二功率ECU；所述第一功率ECU和第二功率ECU分别对所述第一LED灯光组和第二LED灯光组进行光型组合调整，并输出相应的控制电平，进而完成照射光型的调整。
本发明的技术方案相比现有技术具有以下有益效果：
本发明所述的全LED矩阵调光的AFS***，将AFS技术和LED光源矩阵技术结合在一起，利用了大功率LED光源矩阵，替代了现有的机械调节方式，仅通过功率控制就可以实现自适应照明；从而解决了由于机械调节装置的精度、磨损所引发的一系列问题，实现了一种高精度、高效率、高寿命的自适应前照明***。
附图说明
图1是本发明所述的全LED矩阵调光的AFS***的结构框图。
图2是实施例1所述全LED矩阵调光的AFS***中主ECU的电路图。
图3是实施例1所述主ECU的CAN总线接口电路图。
图4是实施例1所述第一功率ECU和第二功率ECU所述的MCU电路图。
图5是实施例1所述第一功率ECU和第二功率ECU所述的LIN总线接口电路图。
图6是实施例1所述所述第一LED灯光组和第二LED灯光组的***结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明所述的全LED矩阵调光的AFS***的结构和功能做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
如附图1、6所示，本实施例所述的全LED矩阵调光的AFS***，包括主ECU101、第一功率ECU104、第二功率ECU105、第一LED灯光组106和第二LED灯光组107；所述第一LED灯光组106由反光碗组20、多个LED模块组10、挡光板30和PC透镜组40以及反光碗固定板60、LED安装支架50和PC透镜固定板70构成；同样地，所述第二LED灯光组107由由反光碗组20、多个LED模块组10、挡光板30和PC透镜组40以及反光碗固定板60、LED安装支架50和PC透镜固定板70构成；并且，所述LED模块组为由多颗LED灯珠组成的不规则矩阵排列，所述矩阵排列由m个水平排列LED灯珠和n个垂直排列LED灯珠组成；其中水平排列LED灯珠每颗的照射角度应小于(1.5π)/m，起始0位置应均匀分布在(2π)/m的位置；垂直排列LED灯珠每颗的照射角度应小于(1.2π)/n，起始0位置应均匀分布在π/n的位置；相邻LED灯珠的重叠区域：左右小于π/4扇形面积，上下小于π/8扇形面积，灯光总的重叠区域∑Δ≤2π；其中m和n均为整数，并且m≥4，n≥3。所述主ECU101用于实现行车信号的采集与接收，并对接收的相关信号进行运算，最后分别输出控制信号到第一功率ECU104和第二功率ECU105。所述第一功率ECU104根据主ECU输出的控制信号对第一LED灯光组106中各LED灯珠的发出输出功率控制信号；所述第二功率ECU105根据主ECU输出的控制信号对第二LED灯光组107中各LED灯珠的输出功率进行控制。所述第一LED灯光组106和第二LED灯光组107分别根据第一功率ECU104和第二功率ECU105的输出功率控制信号点亮不同的LED灯珠，而所述不同的LED灯珠在所述多个反光碗上产生反射，再依次经过挡光板和PC透镜组将光线发射出去，从而叠加形成符合灯光配光标准的整体光形。
在本实施例中，所述主ECU选择9S12内核的MCU，型号为MC9S12DJ128，其电路图如图2的201所示；其中，对CAN车辆信号进行差分整形解码，然后通过图3所示的接口电路301输入主ECU中，然后所述主ECU计算出光照的角度，并将控制信号输送到所述第一功率ECU和第二功率ECU中。而如图4所示，所述第一功率ECU和第二功率ECU选自9S08内核的MCU，型号为MC9S08DZ60，其电路图如401所示。其中，所述主ECU的控制信号经如图5所示的LIN总线接口电路402整形后进入所述第一功率ECU和第二功率ECU；所述第一功率ECU和第二功率ECU分别对所述第一LED灯光组和第二LED灯光组进行光型组合调整，并输出相应的控制电平，进而完成照射光型的调整。
在本实施中，利用所述AFS***进行自适应调光的方法，包括以下步骤：
1)第一功率ECU和第一功率ECU上电不需要主ECU发指令，主动自检；
2)第一功率ECU和第一功率ECU上电自检内容包括各LED灯珠是否正常、各电子开关是否正常、远近切换是否正常、通信是否正常；
3)第一功率ECU和第一功率ECU上电自检完毕后，进行灯珠驱动点亮，点亮的顺序依次为对下、对内、对中、对外、对中；其主要目的是让驾驶者对***进行视觉感知与人工判断；
4)第一功率ECU和第二功率ECU不能正常通信时、光型控制为近光C工作模式；
5)主ECU上电自检，主要测试功率ECU1、功率ECU2通信状态、故障状态、工作模式；
6)当任一功率ECU出现故障时，应有报警信号输出，但***中无故障的ECU应继续工作；
7)当进入远光模式时，第一功率ECU、第二功率ECU的输出功率能适当提高，提高的范围应在0～100％之间。
其中，主ECU计算出光照的角度，主要步骤有：
1)路面倾斜度：计算识别出车辆悬架前后对地坐标(Xq，Yq)和终点坐标(Xh，Yh)，斜率K；
2)车辆的转弯状态：计算出车辆转弯圆的圆心坐标(A，B)，半径R特征；
完成特征提取后，对行车信号进行采样，行车信号包括车辆的转角加速度、车速、加速度、前后高度传感器、刹车以及雨刮等参数；
之后，分别算出第一LED灯光组、第一LED灯光组的水平方向(H)照射角和垂直方向(V)照射角；然后主MCU将这些调整量分别通过LIN总线接口电路整形后传送到所述第一功率ECU和第二功率ECU；所述第一功率ECU和第二功率ECU分别对所述第一LED灯光组和第二LED灯光组进行光型组合调整，并输出相应的控制电平，进而完成照射光型的调整。其中，所述主MCU的运算频率不小于20次/秒。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种全LED矩阵调光的AFS***，包括主ECU、第一功率ECU、第二功率ECU、第一LED灯光组和第二LED灯光组，其特征在于：
所述第一LED灯光组由多个反光碗、多颗LED灯珠组成的LED模组、挡光板和PC透镜组构成；同样地，所述第二LED灯光组由多个反光碗、多颗LED灯珠组成的LED模组、挡光板和PC透镜组构成；
所述主ECU用于实现行车信号的采集与接收，并对接收的相关信号进行运算，最后分别输出控制信号到第一功率ECU和第二功率ECU；所述第一功率ECU根据主ECU输出的控制信号对第一LED灯光组中各LED灯珠的发出输出功率控制信号；所述第二功率ECU根据主ECU输出的控制信号对第二LED灯光组中各LED灯珠的输出功率进行控制；
所述第一LED灯光组和第二LED灯光组分别根据第一功率ECU和第二功率ECU的输出功率控制信号点亮不同的LED灯珠，而所述不同的LED灯珠在所述多个反光碗上产生反射，再依次经过挡光板和PC透镜组将光线发射出去，从而叠加形成符合灯光配光标准的整体光形。
2.根据权利要求1所述的全LED矩阵调光的AFS***，其特征在于：所述多颗LED灯珠组成不规则矩阵排列，所述矩阵排列由m个水平排列LED灯珠和n个垂直排列LED灯珠组成；其中水平排列LED灯珠每颗的照射角度应小于(1.5π)/m，起始0位置应均匀分布在(2π)/m的位置；垂直排列LED灯珠每颗的照射角度应小于(1.2π)/n，起始0位置应均匀分布在π/n的位置；相邻LED灯珠的重叠区域：左右小于π/4扇形面积，上下小于π/8扇形面积，灯光总的重叠区域∑Δ≤2π；其中m和n均为整数，并且m≥4，n≥3。
3.根据权利要求2所述的全LED矩阵调光的AFS***，其特征在于：所述主ECU选择9S12内核的MCU，型号为MC9S12DJ128；其中，对CAN车辆信号进行差分整形解码，然后输入主ECU中，然后所述主ECU计算出光照的角度，并将控制信号输送到所述第一功率ECU和第二功率ECU中。
4.根据权利要求2所述的全LED矩阵调光的AFS***，其特征在于：所述第一功率ECU和第二功率ECU选自9S08内核的MCU，型号为MC9S08DZ60；其中，所述主ECU的控制信号经LIN总线接口电路整形后进入所述第一功率ECU和第二功率ECU；所述第一功率ECU和第二功率ECU分别对所述第一LED灯光组和第二LED灯光组进行光型组合调整，并输出相应的控制电平，进而完成照射光型的调整。
5.利用权利要求1-4任一项所述的AFS***进行自适应照明的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)第一功率ECU和第一功率ECU上电不需要主ECU发指令，主动自检；
2)第一功率ECU和第一功率ECU上电自检内容包括各LED灯珠是否正常、各电子开关是否正常、远近切换是否正常、通信是否正常；
3)第一功率ECU和第一功率ECU上电自检完毕后，进行灯珠驱动点亮，点亮的顺序依次为对下、对内、对中、对外、对中；其主要目的是让驾驶者对***进行视觉感知与人工判断；
4)第一功率ECU和第二功率ECU不能正常通信时、光型控制为近光C工作模式；
5)主ECU上电自检，主要测试功率ECU1、功率ECU2通信状态、故障状态、工作模式；
6)当任一功率ECU出现故障时，应有报警信号输出，但***中无故障的ECU应继续工作；
7)当进入远光模式时，第一功率ECU、第二功率ECU的输出功率能适当提高，提高的范围应在0～100％之间。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：利用主ECU计算出光照的角度：
1)路面倾斜度：计算识别出车辆悬架前后对地坐标(Xq，Yq)和终点坐标(Xh，Yh)，斜率K；
2)车辆的转弯状态：计算出车辆转弯圆的圆心坐标(A，B)，半径R特征。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：利用主ECU对行车信号进行采样，行车信号包括车辆的转角加速度、车速、加速度、前后高度传感器、刹车以及雨刮信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述主ECU分别算出第一LED灯光组、第一LED灯光组的水平方向(H)照射角和垂直方向(V)照射角；然后主MCU将这些调整量分别通过LIN总线接口电路整形后传送到所述第一功率ECU和第二功率ECU；所述第一功率ECU和第二功率ECU分别对所述第一LED灯光组和第二LED灯光组进行光型组合调整，并输出相应的控制电平，进而完成照射光型的调整。
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