汽车前照灯闪烁问题分析与设计优化

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【摘要】汽车前照灯是整车照明的重要组成，随着时代的发展，汽车前照灯的设计也越来越简单化、多样化。本文针对某车型项目阶段出现的前照灯闪烁问题，从前照灯的控制逻辑展开，分析故障产生的原因，并研究优化方案。

【关键词】前照灯闪烁；故障分析；设计优化

汽车前照灯位于车辆的前部，现代前照灯一般采用组合式前照灯，包含有近光灯、远光灯、驻车灯以及日间行车灯4种功能。汽车前照灯对于整车安全有着重要的意义，本文对某车型项目阶段汽车前照灯闪烁问题进行原因分析，并提出解决方案，最终验证结果。

1故障现象

一辆常规试验车在冷车起动后在昏暗环境检查前照灯拐点时，转动前照灯开关，从Auto挡转至OFF挡时，前照灯光导条闪亮后熄灭，车辆保持点火状态，多次尝试该操作后，现象消失。

2日间行车灯/驻车灯工作原理

2.1功能介绍

某项目车汽车前照灯的示意图见图1，1为近光灯和远光灯，通过调节灯光的角度实现近光灯和远光灯的切换，2为驻车灯和日间行车灯，为一条LED的光导条，通过控制光导条不同的亮度实现不同的功能，其中日间行车灯比驻车灯更亮[2]。日间行车灯的功能是帮助对向车辆更好地识别到车辆，避免交通事故的产生，会在车辆起动后行驶时打开，无法进行手动关闭；驻车灯的功能主要是停车时，标明车辆的具体位置，方便人员在夜间或者灯光较暗的环境下尽快找到车辆。通过前照灯开关可以实现对上述灯光功能的控制，图2为某车型灯光开关，共有4个挡位，分别为OFF挡、Auto挡、Position挡和LB挡。当把开关打至OFF挡时，除日间行车灯外，所有灯光均会关闭（根据2019年12月17号发布的GB4785-2019《汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》，当车速低于10km/h时，日间行驶灯允许手动关闭，在此情况下若车速高于10km/h或车辆已行驶超过100m且保持行驶状态时，日间行驶灯应自动开启直至再次关闭）；打至Auto挡时，前照灯将根据外部环境打开对应的灯光，一般会区分为白天模式和夜晚模式，夜间模式时，驻车灯会自动打开；打至Position挡时，将手动打开驻车灯；打至LB挡时，手动打开近光灯[3-4]。

2.2工作原理汽车前照灯受车身控制模块

（Bodycontrolmodule）控制，控制逻辑见图3，车身控制模块接收整车阳光传感器（Solarsensor）的白天/夜晚信号和前照灯组合开关（Multi-functionswitch）的挡位信号，通过以上信号的汇总分析，车身控制模块判断此时前照灯的具体功能。由于该车型日间行车灯和驻车灯复用，当车身控制模块判断此时应亮日间行车灯时，只会输出一路DRL信号，前照灯亮日间行车灯，亮度为100%；当车身控制模块判断亮驻车灯时，会输出两路信号：DRL信号和PARK信号，前照灯将亮驻车灯，此时的亮度受整车背光的影响，背光变化控制车身控制模块的PARK信号输出。

3故障分析

3.1原因猜想

缺陷发生时，前照灯开关处于Auto挡，外部光线较暗，处于夜间模式，前照灯开启驻车灯，此时关闭前照灯，正常情况下驻车灯将直接关闭，但缺陷车前照灯闪烁后关闭。分析闪烁可能的原因有：①前照灯LED灯带异常，灯带熄灭过程中闪烁；②LED灯带输入电压异常，存在短暂的高电压输出；③车身控制模块控制信号异常，模块判断的灯光信号由亮到灭的过程中存在错误判断[5]。

3.2问题复现

根据缺陷工况的描述，当时驾驶员仅进行了启动操作，未进行其他操作，复现工况将围绕启动展开。由于缺陷消失是随着前照灯开关操作及车辆怠速，我们怀疑与车辆整车电压及开关操作有关。综合上述分析，我们设计了如下3种复现工况：①车辆静置30min，冷车起动后，在车辆静止状态，开关前照灯开关20次，确认前照灯是否闪烁；②非冷起状态（车辆未静置，每次车辆整车休眠完成后就重新起动），起动车辆，车辆静止状态，开关前照灯开关20次，确认前照灯是否闪烁；③车辆ON挡，开启各种用电器（如前照灯近光灯/雾灯、空调等）10min，使得整车电压降低，待整车休眠后，再起动车辆，开关前照灯开关20次，确认前照灯是否闪烁。对于以上3种复现的工况，为了排除车辆以及环境的影响，我们在昏暗环境对缺陷车上分别复现以上3种工况。通过一段时间的复现，3种工况下的复现次数及频次记录见表1。从复现的结果来看，对比3种工况下的复现结果，可以看出，整车电压与该问题的关系极大，车辆的起动工况不确定是否与该问题强相关。

3.3数据分析验证

通过上述原因的猜想和复现工况的发现，我们需要录取整车的CAN数据和前照灯端的输入电压以及整车电压，使用SPY3连接整车诊断口，同时用示波器同时录取前照灯输入端的PARK和DRL的信号电压，按照工况3的方式复现录取数据。录取缺陷发生时的总线数据见图4，图4中红色线为前照灯开关信号，表示前照灯的当前挡位，蓝色线为驻车灯信号。如图4所示，当前照灯开关信号由AUTO变为OFF时，驻车灯信号由true变为false，模块判断的驻车灯信号随着开关信号同步变化，在同一个开关信号变化过程中（由AUTO到OFF过程），不存在短暂的灯光信号由亮变暗再变亮最后变暗的现象，从以上数据分析，猜想3可以排除，不是车身控制模块控制信号的问题。通过示波器录取的缺陷状态时前照灯侧的输入信号如图5所示，图5中PARK信号和DRL信号不同步，在某一时刻存在292ms的延迟，PRAK信息已经停止输出，DRL信号还在持续输出。根据上述前照灯日间行车灯/驻车灯原理的分析，当前照灯只接收到DRL信号时，亮日间行车灯；当收到PARK信号和DRL信号时，亮驻车灯。根据图5的显示，由于DRL信号存在292ms的延迟，导致此时前照灯将从驻车灯切换到日间行车灯，再熄灭；因为日间行车灯的亮度高于驻车灯，故此时前照灯表现为由暗转亮后熄灭，和闪烁现象相似。由此可知，前照灯闪烁的原因是车身控制模块的两路输出信号存在延迟，使得前照灯由驻车灯模式切换至日间行车灯，表现为闪烁的现象，从而确认该问题的原因是猜想2。通过上述分析可知，前照灯闪烁是由于车身控制模块的两路信号输出延迟导致的，由复现结果看，该问题与整车电压变化强相关。通过台架复现，测试不同电压条件下的车身控制模块的DRL输出状况，发现当电压高于13.3V时电压变化，车身控制模块的DRL输出会出现延迟。研究车身控制模块的软件逻辑，发现该条件刚好触发DRL端的占空比输出更新的条件，由于DRL的输出信号同时受占空比更新和外部请求的控制，且两路逻辑同时计算，占空比更新的优先级高于外部请求，当触发DRL端占空比更新时，将优先处理占空比的变更，再处理外部请求，从而导致外部请求的需求延迟处理，最后形成信号输出与外部请求的时间相差200ms，从而导致DRL端输出和PARK端输出不一致，引起前照灯闪烁的现象。

4解决方案及设计优化

通过上述整车及台架的分析，该问题是由于车辆起动时，整车电压及电压变化触发了车身控制模块DRL输出端的占空比更新，导致DRL端输出比PARK端输出延迟200ms，使得前照灯由正常的驻车灯模式到熄灭，变为驻车灯模式切换为日间行车灯模式再到熄灭，由于日间行车灯比驻车灯亮度高，从而出现前照灯闪烁的现象。由于整车电压变化属于车辆常规工况条件，占空比变化的阈值是通过长期实验确认的，无法贸然更改，最终确认更新车身控制模块DRL端的逻辑，将占空比变化和外部请求分开，分成两路逻辑分支，使得模块可以同时对这两路逻辑单独分析计算，互不干扰。最终软件优化后，当在台架控制整车电压触发占空比变化时，DRL端输出正常，同时在整车更新车身控制模块软件后，按照之前的复现工况，整车测试100次，未发生该问题。

5总结

针对某车型前照灯驻车灯闪烁问题，通过原理分析，原因猜想，复现分析及数据采集验证分析问题出现的原因，并通过软件优化的方式提供解决方案，最终通过台架模拟及实车验证，确认了方案的有效性，为后续解决同类问题提供了分析思路及方向。

参考文献：

[1]花建新.浅谈汽车大灯的种类及其优缺点[J].汽车维修，2016（5）：4-6.

[2]李俊清.新型LED汽车车灯的设计研究[J].科技资讯，2019，17（6）：74-75.

[3]刘妍.汽车大灯自动开启系统的设计[J].科技资讯，2019，17（17）：35-36.

[4]邹祖军，冯进良，郭奕辰，等.汽车大灯远近光自动切换系统[J].仪器仪表用户，2011，18（3）：20-22.

[5]米豪鼎，谢飞.针对汽车灯光系统故障浅谈其维修模式[J].现代经济信息，2017（19）：344.

作者:汪攀 陶至奎 李晓刚 单位:上汽通用汽车有限公司武汉分公司