一种汽车转弯时外后视镜及转向灯的自动控制装置设计研究

2024-03-22李源

时代汽车 2024年1期

摘要：本文提出了一种汽车转弯时外后视镜及转向灯的自动控制装置设计研究方向，解决了汽车变道或转向时，无法重新调节外后视镜，将会产生视角盲区，导致无法看清后面车况路况，此时，即使驾驶员忘记开启转向灯，本装置也会自动开启转向侧的转向灯，避免与后面来车或行人发生碰撞，确保行车安全。

关键词：汽车转弯外后视镜转向灯自动控制

1 背景技术

在日常行车过程中，驾驶员通过外后视镜及时观测后方车辆的情况，尤其是在汽车转弯的时候，驾驶员需要通过后视镜观测后方车况，避免与后面来车或行人发生碰撞。但是，由于在汽车转弯的时候，无法重新调节外后视镜，将会产生视角盲区，导致无法看清后面车况路况，这时驾驶员需要回头观看后方情况，而无法及时观测前方状况，造成行车安全隐患。另外，转向灯的作用是提醒边上的行人和车辆，本车即将转向，注意避让，而部分驾驶员在转弯的时候，总是忘记打开转向灯，进一步加剧了转向的危险系数。

为了避免这种危险情况，之前也有人做过类似的研究设计，例如 “基于转向信号灯开关的外后视镜自动转动控制装置与方法”（申请号：201010247558.1）的控制思路：当驾驶员闭合某侧的转向灯信号开关，该侧外后视镜通过该信号开关获得电源并转过一定角度，消除转向时的后视盲区，当关闭转向开关时，控制器发出指令，外后视镜转回到原来位置。该设计研究弊端是转向的角度无法控制，而且当危险报警灯点亮时，造成双侧后视镜同时外传，反而无法看清后方车况。

还有“汽车后视镜的自动控制”（申请号：WO2006/076105）的控制思路：需要利用方向盘角度传感器、车辆偏航角速度传感器、车辆速度传感器、全球定位系统接收器（GPS）以及地图信息接收输入信号，以确定车辆是否转向。此设计研究控制系统复杂，成本过高，不易实现，而且在无法接收到GPS信号时，将无法实现功能。

所有有关外后视镜自动转向控制的设计研究中，没有考虑到汽车停入车位时情况，也即是驾驶员在倒车入库时，外后视镜也会转过一定角度，导致驾驶员无法看清车尾情况。

1.1 汽车外后视镜

通常在汽车上使用的后视镜，一般分为车内后视镜、车外后视镜，特殊的还安装有下后视镜。三种后视镜各自不同，车内后视镜安装在前挡风玻璃后方，主要提供给驾驶员车内及汽车正后方的情况；车外后视镜安装在汽车A柱两侧，主要提供给驾驶员车外两侧后方的情况；下后视镜主要提供给驾驶员车辆前下方的情況。安装了汽车外后视镜，无形中扩大了驾驶员观察周围环境的视野范围。

1.2 汽车外后视镜的用途

在正常驾驶车辆过程中，由于车身自身原因，会出现汽车车身左右侧后方视镜有视角盲点，为保证行车安全，避免安全事故的发生，因此要在在车身两侧设置左右两边外后视镜，为车辆驾驶员提供车子两旁与后方的实际情况。

超车或换道行驶时，通过内外后视镜（或侧下视镜）向驾驶员提供左右两侧及后方的交通状况信息；正常行驶时可以向驾驶员提供汽车周围行人、车、各种障碍物及其交通情况的信息；当汽车倒车时，通过内外后视镜，驾驶员可观察到汽车后部、侧面的障碍物及交通状况[7]。

1.3 汽车外后视镜的结构

如图1所示，汽车外后视镜总成由2个可逆电动机、减速齿轮、蜗轮、螺旋枢轴、折叠机构等组成[8]。

1.4 汽车外后视镜的正确调整方法

1.4.1 调整左侧后视镜

先调整镜片的上、下位置，使远处地平线映象处于外后视镜的中央1/2位置；然后再调整镜片的左、右位置，令左侧车身映象位于镜片右侧大约1/4位置，也就是车身的边缘调到占据镜面影像的1/4处。

1.4.2 调整右侧后视镜

同样也是先调整上、下位置，使远处地平线映象处于外后视镜的中央2/3位置，主要是为了让车辆驾驶员对右侧后方掌握更多情况、能看到的范围更广；然后再调整镜片的左、右位置，令左侧车身映象位于镜片右侧大约1/4位置，也就是车身的边缘调到占据镜面影像的1/4处[9]。

1.5 汽车外后视镜使用不当的危害——视角“盲区”（死角）

在驾驶汽车的过程中，驾驶员存在视角盲区（死角），很多时候驾驶员在驾车并线、转弯、掉头时，驾驶员明明已经扫一眼后视镜觉得后面没车可以变道的，岂料后方却传来了急促的喇叭声，这就是我们所看不到的盲区车辆，由于视觉盲区，造成汽车刮擦和侧撞，后视镜盲区造成的交通事故约占总事故的30％左右。

1.6 汽车转向灯

汽车转向灯是机动车转弯时表示行进方向的装置。转向灯的作用就是在起步、转向、变道或靠边泊车的时候出现明暗交替的信息，以提示本车的行驶方向，警示车前或车后的行人或车辆，做好避让措施，防止事故的发生。

转向灯可以有效避免发生车辆之间发生追尾碰撞，也可以提示行人注意小心避车。但是许多汽车驾驶员在汽车转弯的时候，要么直接忘记开转向灯，要不是在车辆已经转向或者超车时才开启转向灯，还有就是晚上路边停车没开转向灯，这些情况都有可能造成交通事故的发生。

2 设计思路

针对现有市面上设计研究的不足，本文提出了一种汽车转弯时外后视镜及转向灯的自动控制装置设计研究方向，解决了汽车变道或转向时，无法看清后面车况，此时，即使驾驶员忘记开启转向灯，本装置也会自动开启转向侧的转向灯，控制简单、性能可靠、不需要改变原车电路。

本设计研究的技术方案：提出了一种汽车转弯时外后视镜及转向灯的自动控制装置，该装置在原车电气设备的基础上，增加了方向盘转角传感器、单片机、单片机电源开关等[1]。

本设计研究的思路：

（1）当汽车变道或转弯时，方向盘转角传感器将汽车向左或向右转的信号送到单片机中，单片机接收到此信号时，将给该侧的转向灯闪烁控制器送出电源，确保在转向时，转向侧的转向灯工作，提醒周边车辆和行人注意；当方向盘回正时，单片机停止给转向灯供电。

（2）方向盘转角传感器将方向盘转过的角度送到单片机中，单片机接收到此信号后，将给该侧的外后视镜的左右转向控制电路送出信号，让该侧的外后视镜向外转过一定角度，转过的角度大小与方向盘转过的角度相对应，确保驾驶员能够通过外后视镜观测到后面的车况[2]，消除转向时的后视盲区；当方向盘在回正过程中，该侧的外后视镜也向回转动，当方向盘回正时，该侧的外后视镜回到起始位置。

（3）当汽车在倒车入库，或者汽车在倒车时，驾驶员手动打开电源开关K，单片机失去电源，则本控制装置不工作，确保汽车在倒车的时候能够看清车尾状况。

3 电路分析

下面对照图2，通过对实施例的描述，本设计研究的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，便于对本技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本设计研究为了达到转弯时外后视镜及转向灯自动控制的目的，在原有汽车部件的基础上，增加了方向盘转角传感器、单片机、单片机电源开关等。

方向盘转角传感器通过端口b、端口c和端口d，将汽车向左转或向右转的信号送到单片机中。

当汽车向左转向时，单片机收到此信号时，单片机通过端口g给左转向灯送出信号，信号传递路线：单片机端口g→闪烁控制器→左转向灯→搭铁，左侧转向灯闪烁（即使驾驶员忘记闭合左转向灯开关K1，左侧转向灯也会工作）；单片机通过端口m1和端口m2给左外后视镜的左右驱动电路送出信号，信号传递路线：单片机端口m1→左右驱动电路（左外后视镜）→单片机端口m2，左外后视镜向外转过一定的角度（后视镜转角与方向盘转角相对应），消除后视盲区；当方向盘在回正时，则左外后视镜向回转，信号传递路线：单片机端口m2→左右驱动电路（左外后视镜）→单片机端口m1，当方向盘完全回正时，则左外后视镜转回起始位置[3]。

当汽车向右转向时，单片机收到此信号时，单片机通过端口h给右转向灯送出信号，信号传递路线：单片机端口h→闪烁控制器→右转向灯→搭铁，右侧转向灯闪烁（即使驾驶员忘记闭合右转向灯开关K2，右侧转向灯也会工作）；单片机通过端口n1和端口n2给右外后视镜的左右驱动电路送出信号，信号传递路线：单片机端口n1→左右驱动电路（右外后视镜）→单片机端口n2，右外后视镜向外转过一定的角度（后视镜转角与方向盘转角相对应），消除后视盲区；当方向盘在回正时，则右外后视镜向回转，信号传递路线：单片机端口n2→左右驱动电路（右外后视镜）→单片机端口n1，当方向盘完全回正时，则左外后视镜转回到起始位置[4]。

当驾驶员在倒车入库，或者倒车时，如果外后视镜自动转向时，将会影响到驾驶员无法看清车尾情况，影响倒车，故此时，驾驶员可以断开单片机电源开关K，单片机失去电源，左外或右外后视镜失去自动转向的电源，不再自动转向，确保倒车安全，同时，转向灯自动控制也将不再工作。

4 结论

本设计研究的有益效果为：

（1）驾驶员在转向或变道时，如果忘记打开转向灯，本装置可以自动打开转向灯。

（2）通过方向盘转过的角度，控制该侧的外后视镜向外转过一定的角度，当方向盘在回正过程中，外后视镜向回转动，消除后视盲区。

（3）在倒车时，可以手动断开单片机的电源，让本装置不工作，以免影响到驾驶员倒车。

（4）本设计研究不改变汽车ECU程序，也不改变原车电路，只增加了方向盘转角传感器、单片机等部件，具有设计简单、实施方便、性能可靠等特点。

参考文献：

[1] 王爱国，李源等. 一种汽车转弯时外后视镜及转向灯的自动控制装置[P].中国. 2016 2 0207476.7

[2]王积伟.控制理论与控制工程[M].北京：機械工业出版社，2011：157-166.

[3]张义和.电路设计全攻略：电路板设计[M].北京：科学技术出版社，2013：96-103.

[4]付百学.汽车电子控制技术[M].北京：机械工业出版社，2010.