光照传感器在自动头灯应用案例研究

李欣，龙建，付贻玮，任小龙

（北京电子科技职业学院汽车工程学院，北京 100176）

光照传感器在自动头灯应用案例研究

李欣，龙建，付贻玮，任小龙

（北京电子科技职业学院汽车工程学院，北京 100176）

文章介绍了光照传感器的结构、工作原理和信号输出特性，并以捷豹某款车型为例介绍了自动头灯的工作过程、操作方法和控制策略，充分阐述了自动头灯的特点，可为工程技术人员和维修人员提供参考，具有一定的理论价值和实践意义。

自动头灯；研究；光照传感器

Abstract:This paper introduces the light sensor structure, working principle and signal output characteristics, and with a Jaguar models as an example to introduce the working process, automatic headlights operation method and control strategy,expounds the characteristics of fully automatic headlights, which can provide reference for engineering technical personnel and maintenance personnel, has certain theory value and practice meaning.

Keywords: Automatic headlamp; Research; Illumination sensor

CLC NO.: TP212.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-49-02

前言

目前，随着汽车智能化程度的日益提高，越来越多的传感器被安装在汽车上以增加驾驶的安全性、便捷性和舒适性，光照传感器是汽车自动头灯功能的核心部件，它是汽车电子工业中的新型传感器， 随着光电技术、集成电路技术和检测控制技术的飞速发展，将光照传感器应用在汽车上实现车前灯自动控制是近年来汽车传感器应用中的研究热点。更是降低驾驶人员驾车干扰，显著提高汽车驾驶的安全性、便捷性和舒适性的有力保障。符合汽车电子行业发展的趋势[1]。

光照传感器可以感知车外光照条件的明暗变化，可区分白天、黑夜、隧道、车库、桥洞等不同路况，根据不同路况可以实现大灯的自动开启和关闭，自动空调和自动雨刮等。因其响应速度快，减低驾驶员的干扰，广泛应用在中高端车上，光照传感器的使用可减少因道路照明引起的交通事故[2-3]。

1 光照传感器

光照传感器是利用光敏二极管来检测日照变化的情况，光敏二极管对日照变化反应灵敏，不受自身的温度影响，并把光照强度转换成电流信号，并将电流信号输送给控制单元，实现汽车大灯的自动控制。

光照传感器的结构如图1所示，通过等效电路可以看出，主要由电源、光敏二极管、滤波电路组成。光敏二极管的结构与普通二极管结构相似，不同之处在于光敏二极管的PN结装在管壳顶部，光线通过透镜制成的窗户可以集中照射在PN结上，一般处于反向偏置状态，其信号输出特性如图 2所示[4]，随着光照强度的增加，传感器的信号输出电流随着增加，并呈线性。一般光照传感器安装在仪表板上侧或者挡风玻璃上侧中间部位，这些位置容易检测到日照的变化。

图1 光照传感器的结构

图2 光照传感器的信号输出特性

2 光照传感器的在自动头灯上的应用

作为全球闻名的英国汽车品牌，捷豹拥有辉煌历史的捷豹和奢华SUV品牌路虎，以其迷人设计、领先科技和非凡性能成为引领现代奢华的潮流标志，众多代表车型已被列为世界汽车发展进程中起着至关重要的作用，捷豹始终秉承采用最先进技术，实现汽车的革新。因此选用捷豹某车型介绍自动大灯具有一定的代表性和典型性，下面主要通过介绍自动大灯的工作过程、工作原理及其控制策略，以实现对自动大灯进一步了解和认知。

2.1 工作过程

将灯光开关放在自动挡光照传感器一般安装在仪表板前面，器安装位置如图3所示，用于检测车外光线亮度水平。当将灯光开关放在自动挡位置时，车辆可根据光强弱，将自动打开和关闭前照灯和侧灯，当天色渐暗趋于黄昏或驶入桥洞管线不足时，侧灯和前照灯也会自动打开，黎明或者驶出桥洞时，光线逐步增强侧灯和前照灯将自动关闭，实现自动大灯的功能，可减低驾驶员的干扰，减少交通事故。

2.2 操作方法

对于具有自动大灯功能的车量来说，将灯光开关放在自动挡（AUTO）位置，灯光控制杆如图 3所示，点火开关处于打开位置，当光照传感器检测光线不足时，车辆自动打开近光和侧灯，实现自动头灯的功能。

图3 光照传感器安装位置

图4 灯光控制杆

2.3 自动大灯控制策略

仪表将灯光开关的自动档的信号通过中速 CAN输入给中心接线盒，激活自动大灯功能，光照传感器通过LIN线把光线强度直接输入给中心接线盒，中心接线盒根据光照传感器和自动大灯开关信号给左大灯和右大灯的侧灯和近光灯提供或切断电源，实现大灯的自动开启和关闭。自动大灯控制策略如图5所示。

图5 自动大灯控制组件图

2.4 自动头灯的自动开启近光的原因分析

这款车光照传感器是汽车工业中新型的一个传感器，即光照雨量传感器，既可以实现自动大灯又可以实现自动雨刮的功能。在自动大灯使用时，只能开启近光灯，远光灯需要手动开启，因为车辆起步前，首先要通过近光观察车辆周围情况，确认环境安全后才能起步行驶；并且远光灯的亮度比较高，如果对面有来车的情况下贸然开启远光灯会直接影响到对面来车司机的视线，影响他们的正常驾驶，甚至有可能会引发安全事故。因此，一般车辆自动头灯自动开启为近光灯，远光需要手动开启。

3 结论

光照传感器是汽车电子工业中非常重要的传感器，是光电技术、集成电路技术、检测测量技术飞速发展的结果，将光照传感器应用到汽车上实现自动头灯的功能也是追求汽车驾驶安全、降低驾驶员干扰，提交驾驶的便捷性和舒适性的结果。随着科技水平的不断提高和对行车安全的进一步要求，光照传感器不但可以通过检测到光线变弱自动开启头灯，也会通过检测到光线强弱自动调节仪表灯光等功能。

目前，在国外市场自动头灯的推广应用时间长，技术成熟，而对国内市场因其研究成本高和市场份额少，会提高汽车的价格，因此本文希望能对汽车研发和工程技术人员提供一定的帮助，能在设计和研发的源头减少费用，使国内自主地低端车能够尽快实现自动头灯的功能。

[1] 韩之侠.一种新型雨量光照传感器的设计[J].电子设计工程.2015.23（17）:154-157.

[2] Jiangwei D U, Chaozhong W U, Jie M A, et al. Adaptive Control Approaches of Vehicle Front-lighting System Based on Cooperative Vehicle-infrastructure[J]. Journal of Transport Information &Safety, 2011.

[3] 韩之侠,马鸣.雨量光线传感器接口芯片 MLX75308机器应用[J].新技术新工艺,2014.12：77-80.

[4] 董辉,王泌宝,董南波.汽车用传感器第二版[M].北京:北京理工大学出版社,2013.8.

Application of Light Sensor in Automatic Headlamp

Li Xin, Long Jian, Fu Yiwei, Ren Xiaolong
（Beijing electronic technology Training college, Beijing 100176）

TP212.9 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)18-49-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.018

李欣（1972.12-）女，讲师，学士。就职于北京电子科技职业学院汽车工程学院。主要从事汽车电控、机械电控等方面的研究。基金项目：北京电子科技职业学院 科研一般项目（CJGX2016-KY-YYK025）。