CN108016348B - 一种led汽车前照灯模组及其控制方法 - Google Patents

一种led汽车前照灯模组及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆辅助驾驶技术领域，尤其是一种LED汽车前照灯模组及其控制方法，LED汽车前照灯模组包括矩阵LED模组、信息采集单元和驱动控制单元，其中矩阵LED模组用于汽车行驶照明，信息采集单元用于采集实时路面信息，信息采集单元将采集到的实时路面信息发送给驱动控制单元，驱动控制单元用于控制矩阵LED模组，驱动控制单元根据实时路面信息控制矩阵LED模组。本发明的LED汽车前照灯模组具有自适应智能远光控制模式，在该模式下可以让远光近光自动切换，同时在远光开启时可以形成暗区防止远光造成炫目，有效防止远光滥用对行车造成干扰，避免远光滥用带来的安全隐患。

Description

一种LED汽车前照灯模组及其控制方法
技术领域
本发明涉及车辆辅助驾驶技术领域，尤其是一种LED汽车前照灯模组。
背景技术
随着汽车照明技术的不断发展，汽车前照灯已经成为汽车外观个性和档次的重要表现方式，也是消费者在选购车型时，处于行车安全考虑愈发关注的关键因素。目前主流的前照灯种类有卤素灯、氙气灯和LED灯。其中LED前照灯作为新生力量，具有很多优势，LED灯的能耗仅为卤素灯的1/20，使用寿命可以达到6～10万小时，整体支持低电压驱动，且发光亮度高反应速度快，单个LED体积小，稳定性高，可以在有限的前照灯结构空间内组建多样化的LED矩阵，目前的矩阵式LED前照灯在夜间可以提供如同白昼般清晰的行车视野，但是矩阵式LED前照灯在应用时仍然存在一些问题：1、远光模式下高亮度的灯光会影响到对面来车或前方车辆，造成炫目，带来行车安全隐患；2、在复杂环境下存在照明区域不足，行车安全性难以保证。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种LED汽车前照灯模组及其控制方法，避免远光滥用带来的行车安全隐患。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：
本发明的LED汽车前照灯模组包括：
矩阵LED模组，用于汽车行驶照明；
信息采集单元，用于采集实时路面信息，所述信息采集单元将采集到的实时路面信息发送给驱动控制单元；
驱动控制单元，用于控制所述矩阵LED模组，所述驱动控制单元根据实时路面信息控制所述矩阵LED模组，当对向会车时所述驱动控制单元控制矩阵LED模组产生随车移动的覆盖会车轮廓的暗区避免会车眩光，当遇到同向前车时驱动控制单元控制矩阵LED模组随距离远近产生覆盖前车轮廓的暗区避免前车后视镜眩光，当同时出现会车和前车时，所述驱动控制单元控制矩阵LED模组在两个独立暗区的中间产生亮区增强视野。
本发明所述驱动控制单元包括驱动模组和控制模组，所述驱动模组包括防反接保护模块、升压控制模块、恒流控制模块和恒压输出模块，所述防反接保护模块的一端连接电源，所述防反接保护模块用于对驱动控制单元后端电路进行保护，所述防反接保护模块的另外一端与所述升压控制模块的一端电连接，所述升压控制模块用于将电源电压提升至驱动所述矩阵LED模组所需的额定电压，所述升压控制模块的另外一端与所述恒流控制模块电连接，所述恒流控制模块作为升压控制模块的后级电源电路，所述恒流控制模块用于输出驱动所述矩阵LED模组所需的额定电流，所述恒压输出模块与所述防反接保护模块电连接，所述恒压输出模块用于给所述控制模组提供恒压电源。
本发明所述控制模组包括微控制器和矩阵LED控制管理器，所述微控制器接收所述信息采集单元的数据信息，所述微控制器对数据信息进行解析并将报文命令发至所述矩阵LED控制管理器，所述矩阵LED控制管理器产生多路不同脉宽的控制信号对矩阵LED模组中每个单体LED进行控制管理。
本发明所述信息采集单元包括图像采集模块、高度传感器、偏转角度传感器、转向传感器、LED温度传感器和LED光通量检测模块，所述图像采集模块通过CAN通信模块与所述微控制器通信，所述高度传感器、偏转角度传感器、转向传感器、LED温度传感器和LED光通量检测模块分别与所述微控制器相连。
本发明所述图像采集模块安装在车窗后视镜上方，所述图像采集模块用于采集实时路面信息，所述高度传感器安装在车身上，所述高度传感器用于检测车身倾斜量，所述LED温度传感器和LED光通量检测模块设置在所述矩阵LED模组上，所述LED温度传感器用于侦测矩阵LED模组光源工作过程中的温度变化量，所述LED光通量检测模块用于测量光源辐射可见光总量，所述偏转角度传感器用于提供方向盘转角信号，所述转向传感器用于提供转向灯逻辑信号。
本发明所述矩阵LED模组包括近光模组、远光模组和角灯模组，所述微控制器根据高度传感器测得的车身倾斜量控制所述近光模组的照射角度，所述微控制器根据图像采集模块拾取的实时路面信息制定所述远光模组的控制策略并发送给所述矩阵LED控制管理器，所述微控制器根据偏转角度传感器和/或转向传感器的反馈信号控制所述角灯模组的照明，所述微控制器根据LED温度传感器反馈的温度模拟电压信号和LED光通量检测模块反馈的光通量模拟电压信号实时检测矩阵LED模组的工作状态，所述微控制器通过矩阵LED控制管理器对每个单体LED进行开路保护、短路故障诊断以及光通量的整体补偿。
本发明还提供一种LED汽车前照灯模组控制方法，使用上述的LED汽车前照灯模组，包括以下步骤：
步骤101：当用户选择前照灯控制AUTO档时，环境光线强度小于30lux且车速大于60km/h时，***进入自适应智能远光控制模式，当环境照度大于50lux且车速小于50km/h时，自动切换为近光模组照明；
步骤102：自适应智能远光控制模式下，当遇到前方400米内的对向会车时，所述驱动控制单元控制矩阵LED模组产生随车移动的覆盖会车轮廓的暗区避免会车眩光；当遇到前方200米以内同向前车，驱动控制单元控制矩阵LED模组随距离远近产生覆盖前车轮廓的暗区避免前车后视镜眩光，当同时出现会车和前车时，所述驱动控制单元控制矩阵LED模组在两个独立暗区的中间产生亮区增强视野；
步骤103：自适应智能远光控制模式下，当车距靠近时，自动切换成近光模组照明，前方无车辆时，自动恢复为远光模组照明。
本发明当手动强制远光操作结束后2秒，自动恢复成自适应智能远光控制模式。
本发明当车速小于60km/h并大于10km/h时，驱动控制单元根据转向传感器的转向灯逻辑信号和偏转角度传感器的转角信号自动开启对应方向的角灯模组。
本发明当车速低于5km/h时，驱动控制单元通过高度传感器信号提供的车身倾斜量在1～5°区间范围内调节近光模组的照射角度。
本发明的LED汽车前照灯模组及其控制方法的有益效果是：
1)本发明的LED汽车前照灯模组具有自适应智能远光控制模式，在该模式下可以让远光近光自动切换，同时在远光开启时可以形成暗区防止远光造成炫目，避免远光滥用带来的安全隐患，有效防止高亮度的灯光影响到对面来车或前方车辆，以提高复杂环境下行车的安全性；
2)本发明的微控制器通过CAN通讯模块与图像采集模块进行信息交互，同时接收高度传感器信号、偏转角度传感器的方向盘转角信号、转向传感器的转向灯逻辑信号、LED温度信号和LED光通量信号，将所有信息整合处理后，通过矩阵LED管理模块控制近光模组、远光模组和角灯模组来实现相应的自动调高调光、自适应远光和随动转向辅助照明三大功能，有效改善车辆全天候行车照明环境，提高整体驾驶的安全性；
3)本发明的驱动控制单元可以快速解析相应的输入信息以及判断目前前照灯的状态，精确控制矩阵LED模组中单颗LED灯的发光亮度，实现对行车前方区域进行快速、可变和智能的照明能力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本实施例的LED汽车前照灯模组的原理框图。
其中：防反接保护模块1、升压控制模块2、和恒压输出模块3、恒流控制模块4、矩阵LED控制管理器5、微控制器6、CAN通信模块7、近光模组9、远光模组10、角灯模组11。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本实施例的LED汽车前照灯模组包括矩阵LED模组、信息采集单元和驱动控制单元，其中矩阵LED模组用于汽车行驶照明，信息采集单元用于采集实时路面信息，信息采集单元将采集到的实时路面信息发送给驱动控制单元，驱动控制单元用于控制矩阵LED模组，驱动控制单元根据实时路面信息控制矩阵LED模组。
为了防止远光滥用对行车造成干扰，避免远光滥用带来的安全隐患，本实施例驱动控制单元根据实时路面信息制定矩阵LED模组的控制策略，具体地，当对向会车时驱动控制单元控制矩阵LED模组产生随车移动的覆盖会车轮廓的暗区避免会车眩光，当遇到同向前车时驱动控制单元控制矩阵LED模组随距离远近产生覆盖前车轮廓的暗区避免前车后视镜眩光，当同时出现会车和前车时，驱动控制单元控制矩阵LED模组在两个独立暗区的中间产生亮区增强视野。
本实施例的驱动控制单元包括驱动模组和控制模组，驱动模组包括防反接保护模块1、升压控制模块2、恒流控制模块4和恒压输出模块3，其中防反接保护模块1是型号为SQD50P06-15L的基于威世P沟道MOSFET，升压控制模块2是基于德州仪器LM5022芯片，升压输出40V，恒流控制模块4是基于德州仪器LM3409芯片，恒流输出1A至矩阵LED模组。具体地，防反接保护模块1的一端连接电源，防反接保护模块1用于对驱动控制单元后端电路进行保护，当有逆向电压输入时，防反接保护模块1可以对驱动控制单元后端电路进行保护，有效防止***电路受到不可恢复的损坏。防反接保护模块1的另外一端与升压控制模块2的一端电连接，升压控制模块2用于将电源电压提升至驱动矩阵LED模组所需的额定电压，本实施例中的升压控制模块2可以将车载蓄电池电压提升至驱动前照灯所需的额定电压40V，当汽车启动和运行过程中蓄电池电压有较大波动时，升压控制模块2可以迅速响应并抑制蓄电池的电压波动对下一级电路的影响，保证输出电压的稳定性。升压控制模块2的另外一端与恒流控制模块4电连接，恒流控制模块4作为升压控制模块2的后级电源电路，恒流控制模块4用于输出驱动矩阵LED模组所需的额定电流，本实施例的恒流控制模块4输出驱动矩阵LED模组所需的额定电流1A，保证矩阵中每个单体LED的工作电流不会因为外界的干扰而发生变化。恒压输出模块3与防反接保护模块1电连接，恒压输出模块3用于给控制模组提供恒压电源，输出电压为5V。
本实施例的控制模组包括微控制器6和矩阵LED控制管理器5，矩阵LED控制管理器5是基于德州仪器TPS96221芯片，微控制器6是基于飞思卡尔S9S12G192VLF芯片。
微控制器6接收信息采集单元的数据信息，微控制器6对数据信息进行解析并将报文命令发至矩阵LED控制管理器5，矩阵LED控制管理器5产生多路不同脉宽的控制信号对矩阵LED模组中每个单体LED进行控制管理。
本实施例的信息采集单元包括图像采集模块、高度传感器、偏转角度传感器、转向传感器、LED温度传感器和LED光通量检测模块，其中，LED光通量检测模块为LED光强测试仪，图像采集模块可以采用通用的车载摄像头，偏转角度传感器、转向传感器和LED温度传感器等为通用的车用传感器，可以直接从市场采购，图像采集模块通过CAN通信模块7与微控制器6通信，高度传感器、偏转角度传感器、转向传感器、LED温度传感器和LED光通量检测模块分别与微控制器6相连。
其中，图像采集模块安装在车窗后视镜上方，图像采集模块用于采集实时路面信息，高度传感器安装在车身上，高度传感器用于检测车身倾斜量，LED温度传感器和LED光通量检测模块设置在矩阵LED模组上，LED温度传感器用于侦测矩阵LED模组光源工作过程中的温度变化量，LED光通量检测模块用于测量光源辐射可见光总量，微控制器6根据接收到的温度信息和光通量信息判断矩阵LED模组是否出现过压或过电流，因为当矩阵LED模组中某个单体LED过压或过电流时LED的发热量会剧增同时亮度大幅提高，当发热量或光通量超过某个阈值时微控制器6判断矩阵LED模组过电流，偏转角度传感器用于提供方向盘转角信号，转向传感器用于提供转向灯逻辑信号。
本实施例的矩阵LED模组包括近光模组9、远光模组10和角灯模组11，近光模组9、远光模组10和角灯模组11为三个相互独立的模组，其中近光模组9具有自由调节照射角度结构，近光模组9照射角度自动调节工作原理及***构成可参见论文“一种汽车前照灯自动高度调节控制***设计”，本实施例的微控制器6根据高度传感器测得的车身倾斜量控制近光模组9的照射角度，实现自动调高调光的功能，优选的，近光模组9的照射角度范围为1～5°区间。
本实施例的远光模组10包括9个LED灯，可以产生9种光型，左右双侧LED远光模组10可以组合产生25种不同暗区。微控制器6根据图像采集模块拾取的实时路面信息制定远光模组10的控制策略并发送给矩阵LED控制管理器5，矩阵LED控制管理器5可以通过内置软件模拟pwm信号在一定频率的方波中调整高电平和低电平的占空比，即可实现每个单体LED灯的亮度控制，从而使得远光模组10产生不同的暗区或亮区，具体地，远光模组10的9个LED灯呈矩阵式均匀布置，矩阵LED控制管理器5根据控制策略决定需要亮起的LED灯以及亮度，暗区的光线强度在0.5lux-5lux之间典型值为2.5lux，保证不会产生眩光，亮区的光线强度在40lux-50lux之间典型值为45lux且照射角度与近光模组9的照射角度相同，增强视野同时避免干扰行驶车辆。
本实施例的微控制器6根据偏转角度传感器和/或转向传感器的反馈信号控制角灯模组11的照明，微控制器6根据LED温度传感器和LED光通量检测模块反馈的温度模拟电压信号和光通量模拟电压信号实时检测矩阵LED模组的工作状态，微控制器6通过矩阵LED控制管理器5对每个单体LED进行开路保护、短路故障诊断以及光通量的整体补偿。
本实施例的微控制器6通过CAN通讯模块与图像采集模块进行信息交互，同时接收高度传感器信号、偏转角度传感器的方向盘转角信号、转向传感器的转向灯逻辑信号、LED温度信号和LED光通量信号，将所有信息整合处理后，通过矩阵LED管理模块控制近光模组9、远光模组10和角灯模组11来实现相应的自动调高调光、自适应远光和随动转向辅助照明三大功能，有效改善车辆全天候行车照明环境，提高整体驾驶的安全性。
本实施例的LED汽车前照灯模组控制方法包括以下步骤：
步骤101：当用户选择前照灯控制AUTO档时，环境光线强度小于30lux且车速大于60km/h时，***进入自适应智能远光控制模式，当环境照度大于50lux且车速小于50km/h时，自动切换为近光照明；
步骤102：自适应智能远光控制模式下，当遇到前方400米内的对向会车时，驱动控制单元控制矩阵LED模组产生随车移动的覆盖会车轮廓的暗区避免会车眩光；当遇到前方200米以内同向前车，驱动控制单元控制矩阵LED模组随距离远近产生覆盖前车轮廓的暗区避免前车后视镜眩光，当同时出现会车和前车时，驱动控制单元控制矩阵LED模组在两个独立暗区的中间产生亮区增强视野；
步骤103：自适应智能远光控制模式下，当车距靠近时，自动切换成近光模组9照明，前方无车辆时，自动恢复为远光模组10照明。
当手动强制远光操作结束后2秒，自动恢复成自适应智能远光控制模式。
当车速小于60km/h并大于10km/h时，驱动控制单元根据转向传感器的转向灯逻辑信号和偏转角度传感器的转角信号自动开启对应方向的角灯模组11。该随动转向辅助照明模式可以结合外部图像采集模块所拾取的转弯路口实时路况、方向盘偏转角度和转向灯信号三方面的信息，自动开启对应方向的角灯进行随动转向照明，同时角灯模组11的具体光通量也可以根据行车的实际情况而智能调节，以提供38°的辅助照明范围，使驾驶员可以立即发现弯道区域附近的行车状况。
当车速低于5km/h时，驱动控制单元通过高度传感器信号提供的车身倾斜量在1～5°区间范围内调节近光模组9的照射角度，以获得最佳的照明区域。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种LED汽车前照灯模组，其特征在于：所述前照灯模组包括：
矩阵LED模组，用于汽车行驶照明；
信息采集单元，用于采集实时路面信息，所述信息采集单元将采集到的实时路面信息发送给驱动控制单元；
驱动控制单元，用于控制所述矩阵LED模组，所述驱动控制单元根据实时路面信息控制所述矩阵LED模组，当对向会车时所述驱动控制单元控制矩阵LED模组产生随车移动的覆盖会车轮廓的暗区避免会车眩光，当遇到同向前车时驱动控制单元控制矩阵LED模组随距离远近产生覆盖前车轮廓的暗区避免前车后视镜眩光，当同时出现会车和前车时，所述驱动控制单元控制矩阵LED模组在两个独立暗区的中间产生亮区增强视野；
所述信息采集单元包括图像采集模块、高度传感器、偏转角度传感器、转向传感器、LED温度传感器和LED光通量检测模块，所述图像采集模块通过CAN通信模块（7）与微控制器（6）通信，所述高度传感器、偏转角度传感器、转向传感器、LED温度传感器和LED光通量检测模块分别与微控制器（6）相连；
所述图像采集模块安装在车窗后视镜上方，所述图像采集模块用于采集实时路面信息，所述高度传感器安装在车身上，所述高度传感器用于检测车身倾斜量，所述LED温度传感器和LED光通量检测模块设置在所述矩阵LED模组上，所述LED温度传感器用于侦测矩阵LED模组光源工作过程中的温度变化量，所述LED光通量检测模块用于测量光源辐射可见光总量，所述偏转角度传感器用于提供方向盘转角信号，所述转向传感器用于提供转向灯逻辑信号；
所述矩阵LED模组包括近光模组（9）、远光模组（10）和角灯模组（11），微控制器（6）根据高度传感器测得的车身倾斜量控制所述近光模组（9）的照射角度，微控制器（6）根据图像采集模块拾取的实时路面信息制定所述远光模组（10）的控制策略并发送给所述矩阵LED控制管理器（5），微控制器（6）根据偏转角度传感器和/或转向传感器的反馈信号控制所述角灯模组（11）的照明，微控制器（6）根据LED温度传感器反馈的温度模拟电压信号和LED光通量检测模块反馈的光通量模拟电压信号实时检测矩阵LED模组的工作状态，微控制器（6）通过矩阵LED控制管理器（5）对每个单体LED进行开路保护、短路故障诊断以及光通量的整体补偿；
左右双侧LED远光模组（10）组合产生25种不同暗区，微控制器（6）根据图像采集模块拾取的实时路面信息制定远光模组（10）的控制策略并发送给矩阵LED控制管理器（5），矩阵LED控制管理器（5）通过内置软件模拟pwm信号在一定频率的方波中调整高电平和低电平的占空比，实现每个单体LED灯的亮度控制，使得远光模组（10）产生不同的暗区或亮区，远光模组（10）的9个LED灯呈矩阵式均匀布置，矩阵LED控制管理器（5）根据控制策略决定需要亮起的LED灯以及亮度，暗区的光线强度在0.5lux-5lux之间。
2.根据权利要求1所述的LED汽车前照灯模组，其特征在于：所述驱动控制单元包括驱动模组和控制模组，所述驱动模组包括防反接保护模块（1）、升压控制模块（2）、恒流控制模块（4）和恒压输出模块（3），所述防反接保护模块（1）的一端连接电源，所述防反接保护模块（1）用于对驱动控制单元后端电路进行保护，所述防反接保护模块（1）的另外一端与所述升压控制模块（2）的一端电连接，所述升压控制模块（2）用于将电源电压提升至驱动所述矩阵LED模组所需的额定电压，所述升压控制模块（2）的另外一端与所述恒流控制模块（4）电连接，所述恒流控制模块（4）作为升压控制模块（2）的后级电源电路，所述恒流控制模块（4）用于输出驱动所述矩阵LED模组所需的额定电流，所述恒压输出模块（3）与所述防反接保护模块（1）电连接，所述恒压输出模块（3）用于给所述控制模组提供恒压电源。
3.根据权利要求2所述的LED汽车前照灯模组，其特征在于：所述控制模组包括微控制器（6）和矩阵LED控制管理器（5），所述微控制器（6）接收所述信息采集单元的数据信息，所述微控制器（6）对数据信息进行解析并将报文命令发至所述矩阵LED控制管理器（5），所述矩阵LED控制管理器（5）产生多路不同脉宽的控制信号对矩阵LED模组中每个单体LED进行控制管理。
4.一种LED汽车前照灯模组控制方法，使用如权利要求1-3任一项所述的LED汽车前照灯模组，其特征在于：包括以下步骤：
步骤101：当用户选择前照灯控制AUTO档时，环境光线强度小于30lux且车速大于60km/h时，***进入自适应智能远光控制模式，当环境照度大于50lux且车速小于50km/h时，自动切换为近光模组（9）照明；
步骤102：自适应智能远光控制模式下，当遇到前方400米内的对向会车时，所述驱动控制单元控制矩阵LED模组产生随车移动的覆盖会车轮廓的暗区避免会车眩光；当遇到前方200米以内同向前车，驱动控制单元控制矩阵LED模组随距离远近产生覆盖前车轮廓的暗区避免前车后视镜眩光，当同时出现会车和前车时，所述驱动控制单元控制矩阵LED模组在两个独立暗区的中间产生亮区增强视野；
步骤103：自适应智能远光控制模式下，当车距靠近时，自动切换成近光模组（9）照明，前方无车辆时，自动恢复为远光模组（10）照明。
5.根据权利要求4所述的LED汽车前照灯模组控制方法，其特征在于：当手动强制远光操作结束后2秒，自动恢复成自适应智能远光控制模式。
6.根据权利要求4所述的LED汽车前照灯模组控制方法，其特征在于：当车速小于60km/h 并大于10km/h时，驱动控制单元根据转向传感器的转向灯逻辑信号和偏转角度传感器的转角信号自动开启对应方向的角灯模组（11）。
7.根据权利要求4所述的LED汽车前照灯模组控制方法，其特征在于：当车速低于5km/h时，驱动控制单元通过高度传感器信号提供的车身倾斜量在1～5°区间范围内调节近光模组（9）的照射角度。
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