江凱敏，徐 偉，陳文慶，趙正卿

（廣州汽車(chē)集團(tuán)有限公司工程研究院，廣東 廣州 511434）

1 引言

車(chē)內(nèi)頂燈是汽車(chē)內(nèi)部照明的重要組成部分，在車(chē)主打開(kāi)車(chē)門(mén)進(jìn)入車(chē)內(nèi)時(shí)，頂燈系統(tǒng)可以自動(dòng)打開(kāi)頂燈提供舒適照明，也可以在車(chē)主打開(kāi)導(dǎo)航后接收語(yǔ)音控制命令來(lái)打開(kāi)頂燈；智能化的頂燈電控系統(tǒng)讓車(chē)主隨心所欲地控制車(chē)內(nèi)照明，為車(chē)內(nèi)營(yíng)造一個(gè)舒適的開(kāi)車(chē)環(huán)境。

如圖1所示，車(chē)內(nèi)頂燈一般安裝在汽車(chē)內(nèi)部的頂棚上，其需要與車(chē)身控制模塊BCM、導(dǎo)航AV主機(jī)和智能氛圍燈IAL形成關(guān)聯(lián)控制系統(tǒng)，進(jìn)而形成智能頂燈電控系統(tǒng)。

本文主要介紹一種車(chē)內(nèi)頂燈電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)由車(chē)身控制模塊BCM、導(dǎo)航AV主機(jī)和智能氛圍燈IAL等組成。

車(chē)身控制模塊BCM接收導(dǎo)航AV主機(jī)的語(yǔ)音控制信號(hào)或門(mén)開(kāi)關(guān)信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)高邊驅(qū)動(dòng)芯片VN7010AJ和低邊驅(qū)動(dòng)芯片NCV8401去驅(qū)動(dòng)頂燈打開(kāi)或關(guān)閉；同時(shí)BCM通過(guò)CAN通信接收到智能氛圍燈IAL打開(kāi)或關(guān)閉信號(hào)，控制頂燈和IAL一起同節(jié)奏打開(kāi)和關(guān)閉。

2 車(chē)內(nèi)頂燈的基本電子架構(gòu)

如圖2所示，車(chē)內(nèi)頂燈的基本電子架構(gòu)由導(dǎo)航AV主機(jī)、車(chē)身控制模塊BCM、智能氛圍燈IAL、門(mén)開(kāi)關(guān)信號(hào)和車(chē)內(nèi)頂燈等組成。

2.1 手動(dòng)模式

當(dāng)手動(dòng)打開(kāi)左前/左后/右前/右后4個(gè)頂燈到ON擋時(shí)，頂燈系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)模式，不會(huì)受到語(yǔ)音輸入、門(mén)開(kāi)關(guān)和IAL氛圍燈的關(guān)聯(lián)控制，手動(dòng)模式是獨(dú)立的。此時(shí)車(chē)身控制模塊BCM通過(guò)高邊驅(qū)動(dòng)VN7010AJ輸出Battery Save=12V給頂燈供電，4個(gè)頂燈直接點(diǎn)亮。

2.2 自動(dòng)模式

當(dāng)車(chē)內(nèi)頂燈打到Auto擋時(shí)，頂燈進(jìn)入自動(dòng)模式。

1）氛圍燈IAL打開(kāi)時(shí)，頂燈會(huì)跟著氛圍燈節(jié)奏一起亮滅，BCM會(huì)控制低邊驅(qū)動(dòng)NCV8401的輸出信號(hào)LS_Dome和高邊驅(qū)動(dòng)VN7010AS的輸出信號(hào)Batter Saver來(lái)達(dá)到控制效果。

圖1 車(chē)內(nèi)頂燈

圖2 車(chē)內(nèi)頂燈的基本電子架構(gòu)

2）在門(mén)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，BCM會(huì)通過(guò)Battery Save=12V和LS_Doom PWM來(lái)控制頂燈自動(dòng)打開(kāi)15min用于車(chē)內(nèi)照明；15min后頂燈會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)BCM關(guān)閉低邊驅(qū)動(dòng)芯片NCV8401，使得低邊驅(qū)動(dòng)輸出LS_Doom=12V。

3）在語(yǔ)音輸入控制頂燈后，導(dǎo)航AV主機(jī)將語(yǔ)音命令通過(guò)CAN通信發(fā)給BCM，BCM先通過(guò)高邊驅(qū)動(dòng)VN7010AJ輸出Battery Saver=12V，再通過(guò)低邊驅(qū)動(dòng)NCV8401輸出LS_Doom PWM控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)控制頂燈亮滅。

3 語(yǔ)音控制頂燈的基本原理

如圖3所示，當(dāng)汽車(chē)鑰匙打在ON擋時(shí)且頂燈打開(kāi)在Auto擋時(shí)，車(chē)內(nèi)人員可以用語(yǔ)音控制頂燈打開(kāi)或關(guān)閉。

當(dāng)導(dǎo)航AV主機(jī)收到語(yǔ)音控制頂燈打開(kāi)指令時(shí)，導(dǎo)航AV主機(jī)將打開(kāi)指令發(fā)送給BCM，BCM先通過(guò)高邊驅(qū)動(dòng)VN7010AJ輸出Battery Saver=12V，再通過(guò)低邊驅(qū)動(dòng)NCV8401的PWM輸出信號(hào)LS_Doom，將頂燈緩慢點(diǎn)亮直到全亮：LS_Doom的PWM持續(xù)時(shí)間只有3s，在3s內(nèi)LS_Doom電平將從0V 0%PWM緩慢提升到0V 100%PWM，使得頂燈緩慢逐漸點(diǎn)亮到全亮，營(yíng)造一種舒適溫馨感。

當(dāng)導(dǎo)航AV主機(jī)收到語(yǔ)音控制頂燈關(guān)閉指令時(shí)，導(dǎo)航AV主機(jī)將關(guān)閉指令發(fā)送給BCM，BCM將低邊驅(qū)動(dòng)NCV8401的PWM輸出信號(hào)LS_Doom關(guān)閉，保持默認(rèn)上拉電平12V：LS_Doom的PWM持續(xù)時(shí)間只有3s，在3s內(nèi)LS_Doom電平將從12V 0%PWM緩慢提升到12V 100%PWM，使得頂燈緩慢熄滅到全滅，營(yíng)造一種舒適溫馨感。

4 門(mén)開(kāi)關(guān)信號(hào)關(guān)聯(lián)頂燈原理

如圖4所示，當(dāng)汽車(chē)鑰匙打在off擋時(shí)且頂燈打開(kāi)在Auto擋時(shí)，在任意4個(gè)車(chē)門(mén)打開(kāi)一個(gè)的情況下，車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)信號(hào)Door SW AJAR將產(chǎn)生跳變，由1變?yōu)?，車(chē)內(nèi)頂燈將自動(dòng)漸亮打開(kāi)15min，15min后漸滅關(guān)閉。

當(dāng)車(chē)內(nèi)頂燈漸亮打開(kāi)時(shí)，BCM控制同第3章節(jié)頂燈點(diǎn)亮過(guò)程。

當(dāng)15min時(shí)間到后或是車(chē)門(mén)關(guān)閉信號(hào)Door SW AJAR由1變?yōu)?，BCM控制同第3章節(jié)頂燈熄滅過(guò)程。

5 手動(dòng)控制頂燈電控原理

如圖5所示，當(dāng)頂燈手動(dòng)打在ON擋時(shí)，頂燈不受到任何電控系統(tǒng)關(guān)聯(lián)控制，系統(tǒng)直接將頂燈的燈泡負(fù)極接到GND，BCM直接控制高邊驅(qū)動(dòng)芯片VN7010AJ輸出Battery Saver=12V，直接點(diǎn)亮前后4個(gè)頂燈，為車(chē)內(nèi)人員提供舒適的車(chē)內(nèi)照明；當(dāng)關(guān)閉手動(dòng)模式時(shí)，開(kāi)關(guān)直接接到Auto擋，頂燈進(jìn)入自動(dòng)模式。

6 頂燈與氛圍燈互動(dòng)原理

如圖6所示，當(dāng)汽車(chē)鑰匙打在ON擋時(shí)且頂燈打開(kāi)在Auto擋位置時(shí)，車(chē)內(nèi)的頂燈可以和智能氛圍燈進(jìn)行同節(jié)奏打開(kāi)或關(guān)閉。

圖3 語(yǔ)音控制頂燈的基本架構(gòu)

圖4 門(mén)開(kāi)關(guān)信號(hào)關(guān)聯(lián)頂燈原理

圖5 手動(dòng)控制頂燈的基本架構(gòu)

當(dāng)氛圍燈打開(kāi)時(shí)，車(chē)身控制模塊BCM通過(guò)CAN通信接收到氛圍燈打開(kāi)命令后，直接控制VN7010AJ的驅(qū)動(dòng)輸出Battery Saver=12V，再控制低邊驅(qū)動(dòng)NCV8401輸出LS_Doom=0V，這時(shí)頂燈打開(kāi)。

當(dāng)氛圍燈關(guān)閉時(shí)，BCM將低邊驅(qū)動(dòng)NCV8401的PWM輸出信號(hào)LS_Doom關(guān)閉，保持默認(rèn)上拉電平12V，頂燈熄滅。

圖6 頂燈與氛圍燈互動(dòng)的基本架構(gòu)

如圖7所示，當(dāng)氛圍燈進(jìn)入呼吸模式時(shí)，頂燈也會(huì)進(jìn)入呼吸模式。

圖7 頂燈與氛圍燈互動(dòng)呼吸的參考效果圖

當(dāng)氛圍燈呼吸漸亮打開(kāi)時(shí)，其輸出從0%逐漸上升到100%，此時(shí)頂燈也會(huì)呼吸漸亮打開(kāi)：在高邊驅(qū)動(dòng)芯片的輸出Battery Saver=12V情況下，LS_Doom電平將從0V 0%PWM緩慢提升到0V 100%PWM。

當(dāng)氛圍燈呼吸逐漸熄滅時(shí)，其輸出100%逐漸下降到0%，此時(shí)頂燈也會(huì)呼吸逐漸熄滅：在高邊驅(qū)動(dòng)芯片的輸出Battery Saver=12V情況下，LS_Doom電平將從12V 0%PWM緩慢提升到12V 100%PWM。

氛圍燈和頂燈如此循環(huán)，在車(chē)內(nèi)形成別具一色的呼吸效果，可以大大提高整車(chē)豪華檔次。

7 總結(jié)

車(chē)內(nèi)頂燈屬于車(chē)內(nèi)飾燈的一種，隨著智能網(wǎng)聯(lián)時(shí)代的來(lái)臨，車(chē)內(nèi)頂燈會(huì)與智能網(wǎng)聯(lián)的相關(guān)節(jié)點(diǎn)ECU有越來(lái)越多的交互控制功能。

與語(yǔ)音交互控制，可以讓車(chē)主在沒(méi)有打開(kāi)頂燈的情況下進(jìn)行語(yǔ)音交互控制頂燈，可以解放雙手，大大提高駕駛舒適感。

與氛圍燈關(guān)聯(lián)控制，可以營(yíng)造頂燈的呼吸模式舒適場(chǎng)景，可以提高車(chē)內(nèi)舒適體驗(yàn)性。

與門(mén)開(kāi)關(guān)關(guān)聯(lián)控制，可以在車(chē)主開(kāi)車(chē)時(shí)頂燈自動(dòng)打開(kāi)，可以提高車(chē)內(nèi)照明的智能化。

隨著車(chē)內(nèi)頂燈系統(tǒng)的智能化，有的車(chē)型還出現(xiàn)了觸碰型的頂燈控制系統(tǒng)，車(chē)主直接觸碰頂燈開(kāi)關(guān)可以直接控制頂燈亮滅，例如廣汽AION LX等車(chē)型。

智能化和網(wǎng)聯(lián)化將是車(chē)內(nèi)頂燈系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。