黃召烜　蒙楊超　孫雪姣　汪穎懿

關鍵詞：車載香氛；香氛設計；IOT ；遠程控制；軟件架構

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A

0 引言

隨著汽車智能化的快速發(fā)展和健康生活理念的推行，汽車已成為繼人們居家和辦公之后的第三生活空間，消費者們對車輛舒適性、車內(nèi)環(huán)境品質(zhì)和車輛功能有了更高要求。同時，隨著新一代90 后、00 后逐漸加入消費主力軍，個性化、品味調(diào)性也成了一種新的潮流。車載香氛作為可調(diào)節(jié)車內(nèi)空氣的消費產(chǎn)品，散發(fā)特定的香調(diào)不僅能給用戶提神醒目，還可提高用戶愉悅感。再結合車內(nèi)氛圍燈聯(lián)動和優(yōu)雅音樂，能在嗅覺、視覺和聽覺上全方位提升車輛的駕駛舒適性和品牌調(diào)性。車載香氛如今越來越受到車主的青睞和車廠的重視，逐漸成為一個能彰顯汽車個性與魅力的關鍵零件。

1 香氛在車載系統(tǒng)上的運用

車載香氛是指汽車上的香氛散發(fā)裝置，其通過吹香或吸香的方式帶動裝置內(nèi)香料盒與車內(nèi)的空氣流動，均勻地向車里散發(fā)香氣，起到凈化空氣保持車內(nèi)環(huán)境清新，以香遮味去除內(nèi)飾等非金屬的零件異味[1]，醒目提神、提振駕駛員身心緩解駕駛疲勞的作用[2]。像麝香、果香和茶香等特定香調(diào)，還能提高艙內(nèi)乘員愉悅度，活躍車內(nèi)氛圍[3]。常見的后裝車載香氛產(chǎn)品形態(tài)一般有3 種。

第1 種是以香水瓶或香氛盒為容器。該產(chǎn)品以裝飾擺件的形式直接放置在儀表臺或是固定在的空調(diào)出風口，借由空氣自然揮發(fā)散香。該香氛產(chǎn)品市場上最為常見，具有售價低廉、裝置小巧和安裝方便等特點。但此類香氛產(chǎn)品但缺點也很明顯，即散香濃度和速率無法控制，消耗快。

第2 種是以帶內(nèi)置電池或外接線供電的香氛機，機體內(nèi)置風扇或是氣泵，通過吹氣帶動香料散香，一般多以柱體香氛座的形式放置在副儀表板或是杯托處。表面一般帶有控制面板或是可以通過控制設備控制，可以調(diào)節(jié)散香濃度，切換香調(diào)和散香模式。

第3 種是經(jīng)出香管道連接借助整車的空調(diào)系統(tǒng)出香，采用“隱喻式設計”布置在扶手箱里的車載香氛發(fā)生器。該香氛設備一般能與通過LIN 線由空調(diào)控制單元促動車載香氛發(fā)生器工作[4]，可切換香調(diào)和散香濃度，甚至可實現(xiàn)與整車的場景聯(lián)動，如約會模式散香，出勤模式提神等。這類香氛設備的功能較為強大，并且能很好地與車內(nèi)環(huán)境融為一體，不破壞車輛內(nèi)飾的視覺美感，缺點是安裝相對復雜（圖1）。

除后裝市場外，越來越多的主機廠也都在開發(fā)功能強大的智能香氛系統(tǒng)來給整車產(chǎn)品賦能。以小鵬P7 和問界M7 為例，2 個車型都可搭載車載香氛發(fā)生器，它們在中控系統(tǒng)上都開發(fā)了對應香氛控制功能的人機交互界面，依托香氛發(fā)生器可裝載三種香氛香調(diào)。系統(tǒng)設計了色彩豐滿、意境精致的UI 效果，背景配上清揚的換香音律，再伴隨著車內(nèi)氛圍燈，能營造出多感融合的智能氛圍空間，從而提升品牌調(diào)性和競爭力。

車載香氛要想達到適配車型、優(yōu)化車內(nèi)空氣的目的，香氛材質(zhì)選型也十分重要。所選的香氛須經(jīng)過整車級的氣味標定，和車輛氣味適配。車載香氛可分為液體和固體2 種。液體香氛氣味正宗，散香時間較長；但易泄漏、易燃燒，難滿足車內(nèi)長期存儲和使用要求。固體香氛一般采用石膏、陶瓷、聚乙烯（PE）棉、乙烯- 醋酸乙烯酯共聚物（EVA）凝膠或EVA 塊體等作為擴香載體[5]，將液體香氛熔融進入固體載體中，氣味舒適度較液體香氛略有降低，持香時間也因擴香載體材質(zhì)、尺寸和熔融技術等不同而有區(qū)別；但固體香氛不易泄漏，不易燃。

2 香氛機的產(chǎn)品設計

本文結合當前市場上香氛設備在車上的運用情況及功能實用性，提出一種新的車載香氛設計理念和設計方案。新產(chǎn)品設計理念如表1 所示。

2.1 造型設計

本文所設計香氛產(chǎn)品適配車型的目標用戶為偏時尚的年輕女性，因此香氛的造型設計采用輕奢精致的風格，以年輕女性使用較多的化妝瓶、首飾珠寶為靈感，創(chuàng)造性地設計一款開蓋分體式的香氛產(chǎn)品。其中，寶石蓋材質(zhì)用透明的聚碳酸酯（PC）材料，工藝采用原色注塑與表面光油高亮處理。為增強上蓋的厚重感，中框與下蓋連接部分使用鋁合金材料，表面做亞光處理，與上下透明的PC 做層次區(qū)分。下方的香氛機主體顏色用漸變噴涂形成色彩過渡，表面進行微磨砂處理增加手感，貼近目標用戶畫像，迎合用戶喜愛（圖2）。

2.2 結構設計

寶石上蓋為裝飾件，電子器件均放置在下主體部分。導光柱從香氛主體處伸入寶石蓋底部，將LED 燈光導入寶石蓋中，增強氛圍燈發(fā)光效果。主體內(nèi)可安裝3 個獨立香氛盒，每個香氛盒下部都有個進氣口，通過導氣管連接到三聯(lián)電磁閥，由電磁閥控制香味切換。香氛盒盒底有頂針和彈片組成的機構，盒體與香氛機主體配合面有導軌，按壓即可彈起香盒，方便更換。香氛機整體采用氣泵吹氣的出香方案，氣泵布置在香盒和電磁閥的下方，氣泵出氣口通過氣管連接到電磁閥。相較于風扇出香方案，氣泵方案能節(jié)省內(nèi)部空間的占用。香氛的印刷電路板（PCB）布置在主體下部，側(cè)面Type-C充電接口，方便家中充電使用；底部則留有磁吸觸點式供電口，方便車載場景下裝車的即插即用（圖3）。

2.3 系統(tǒng)通訊設計

如今物聯(lián)網(wǎng)（IOT）已廣泛應用于電子設備中，當周圍環(huán)境支持網(wǎng)絡共享，設備能支持連接網(wǎng)絡能力，即可通過云平臺實現(xiàn)對電子設備的遠程控制和智能控制。現(xiàn)在多數(shù)含網(wǎng)聯(lián)功能配置的車輛，都具備車內(nèi)共網(wǎng)功能。本文結合IOT 應用現(xiàn)狀及搭載車輛具備網(wǎng)聯(lián)功能，設計的香氛通訊鏈路能支持遠程控制。

香氛設備內(nèi)植入低功耗藍牙（BLE， Bluetooth Low Energy）和無線網(wǎng)絡（WiFi）的IOT 硬件通訊模組，云端鏈路將IOT 云與車控云進行打通。當香氛設備處于未聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)時，香氛通過BLE與車機或是手機連接實現(xiàn)通訊，通過車機或手機上的香氛應用實現(xiàn)人機交互和控制。當香氛處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)時，用戶可直接用手機在云平臺上應用下發(fā)MQTT 指令（IOT 常用消息傳輸協(xié)議）來控制香氛。香氛執(zhí)行完控制動作后同樣通過MQTT 返回信息，更新平臺應用上的設備狀態(tài)，實現(xiàn)對設備的遠程控制（圖4）。

實現(xiàn)遠程控制可以給予用戶更多的香氛使用場景，如一些車主喜歡夏天下班后，先遠程開啟車上空調(diào)降溫，香氛也可以配合在遠程控制空調(diào)降溫的場景下使用提升車內(nèi)舒適性?？紤]到一般遠程控車功能都有最低能耗限制，采用IOT 方案遠控香氛可以減少車控功能項的開啟，只需供電和網(wǎng)絡共享，降低整車能耗。

2.4 電路模塊設計

香氛機電路設計的重要模塊為香型識別模塊、通訊模塊和供電模塊。設計上，每個香盒底部都放置一顆EEPROM 芯片，芯片中存儲香盒的香型種類和余量。電子控制單元（MCU）通過LPUART 通信識別芯片的數(shù)據(jù)并對其擦寫，實現(xiàn)香型識別和香料余量的更新。通訊模塊主要是基于BLE-WiFi 的通訊模組，模組中內(nèi)置有IOT 的軟件開發(fā)工具包（SDK），能實現(xiàn)關聯(lián)IOT 平臺的網(wǎng)絡配置和設備綁定功能。在IOT 配網(wǎng)方案上使用配網(wǎng)成功率高的藍牙配網(wǎng)。模組的BLE 和WiFi 要能同時使用，兼顧多場景下與手機、車機等控制設備通信。供電模塊設計中的DC-DC 芯片要選用能兼容整車12 V 的電路供電和Type-c 接口途徑的5 V 供電，適用車用和家用的不同場景（圖5）。

3 香氛機的車載安裝設計

本文設計的香氛機形態(tài)為外接線供電的便攜式香氛機，機體內(nèi)置氣泵通過吹氣帶動香料散香，外觀形態(tài)是柱體香氛座形態(tài)。其在車用環(huán)境下的放置位置，最優(yōu)地方應為駕駛座艙內(nèi)的副儀表板上或是杯托處。車載安裝上，本文提出一種新的磁吸觸點式供電和杯托固定的安裝方式，實現(xiàn)香氛機在車上的“即插即用”——香氛機插入杯托即可上電工作。

在整車開發(fā)時，可將前裝的車載杯托設計成可拆式杯托，杯托底部預留一條12 V供電接口的線束。當用戶選擇購買此款香氛時，可以搭配贈予用戶一個安裝杯托底座，售后給用戶的原裝杯托底座進行更換。新的安裝杯托底部有線束接口，與預留的12V 供電線束對接，安裝杯托即具備供電能力。在杯托內(nèi)設計正負兩個磁性觸點和螺紋凸臺，香氛底部設計含磁性的正觸點限位、負導片和螺紋凹臺。用戶在使用時，將香氛機放入杯托，旋轉(zhuǎn)香氛機主體，通過螺紋臺對位，即可使香氛機與杯托進行固定并供電工作（圖6）。

利用磁吸觸點充電技術，磁性觸點吸附按壓對位后，才會進行供電。而螺紋凸臺又在杯托內(nèi)對正、負觸點形成的較好的高度差，這樣能有效避免杯托積存的水漬或是導電異物誤觸導致線束短路[6]。進一步做防短路保險設計，可在杯托底部再加裝一個供電保護電路。

4 香氛車載應用軟件架構設計

香氛機在車用場景下作為影響車主嗅覺感受、增強駕駛舒適性的產(chǎn)品，已廣泛被使用在后裝市場。若想將其應用在前裝市場給車型賦能，提升品牌調(diào)性，強大的香氛的車載應用交互則必不可少。關于功能軟件開發(fā)本文不做贅述。但香氛機并不是所有用戶都有安裝的需要，單獨開發(fā)一款香氛的功能應用軟件去適配車型，無形中增加了主機廠對車型的開發(fā)成本。

本文提出一種適配香氛機在車載應用軟件架構設計思路。由于香氛機具備IOT 平臺的設備綁定功能，IOT 云前期設計上已與車控云進行了打通，那么在車端應用系統(tǒng)界面設計上，可以將香氛功能入口設計到其他車載外設入口中，做到統(tǒng)一。

當用戶上車登錄車載賬戶時，顯示所綁定的硬件設備狀態(tài)。將香氛機的功能應用作為用戶設備應用軟件的一個分支，當用戶購買了香氛設備需在車機系統(tǒng)進行設備綁定時，車機系統(tǒng)再聯(lián)網(wǎng)下載該香氛軟件功能。主機廠可以根據(jù)車型需要，搭載不同的外設設備，而通訊協(xié)議可以基于車廠需要進行私有化定制。

這樣，整個應用即具備良好的平臺化，有很好的可移植性和可適配性，并可隨著市場的變化，針對性做設備功能開發(fā)的調(diào)整和場景拓展，不斷迭代（圖7）。但是如此設計，統(tǒng)一了車載外設設備的綁定流程，需做好兼容性，并將流程設計得相對簡單智能，降低用戶的學習成本。

5 結束語

本文通過結合市場上車載香氛形態(tài)及應用情況，提出了一種新的車載香氛機產(chǎn)品設計方案。方案涵蓋造型、結構、通訊和電路模塊，使用場景兼顧車家兩用，方便攜帶，產(chǎn)品功能較為完善且能支持遠程控制。同時，本文也提出了一種“即插即用”的車載香氛安裝設計和香氛應用軟件架構設計方案，為車廠提供一種安裝穩(wěn)定、連接便捷并且軟件開發(fā)成本低的車載香氛機適配思路。

作者簡介：

黃召烜，本科，助理工程師，研究方向為汽車電子、車載網(wǎng)聯(lián)。