摘要:为满足不同用户对汽车电气功能的要求,利用CAN总线技术,通过人机接口向对应功能的控制单元发送总线信号。设置其功能的启用、关闭、调节或模式的选择,这样用户可以根据自己的喜好在人机接口界面中操作,而不需要到4S店刷新控制单元的软件。实现了汽车电气功能的可配置,使汽车更加智能化。针对不同配置的车型提出了不同的实现方案,在汽车的功能配置和成本之间取得了平衡。
汽车电气功能越来越复杂,但用户对部分功能的喜好不一。整车厂在进行功能设计时,集中考虑在不增加零部件成本的前提下为用户提供更多更便捷的功能,以增加销售的卖点,提升产品竞争力。但由于使用条件和使用习惯不同,有些功能用户并不买账。而整车厂难以因某单项功能而将软件做成几种状态,增加零部件的图号而增加管理费用。
1 可配置功能定义
高端车大约有700个功能,这些功能可以分为3类:一是与驾驶密切相关的各种操作,如换挡、灯光开启、刮水器开启等,开关合理分布在转向盘周围;二是一些经常使用的基本功能,在仪表板上通过传统的开关和按钮来操作,包括空调控制、音响系统控制、车载电话等;三是大量不常用的舒适类功能,包括对功能进行设置的功能。
具体功能设计的合理性仁者见仁,智者见智。本文研究的是整车厂设计一种控制单元软件,售后服务人员或者用户自己可以通过为外部设备或车内设备进行功能定制,满足用户不同的使用习惯,这就是可配置功能,或者称可设置功能。售后服务人员利用厂家提供的设备或者用户通过车载人机界面或其他方式,启用、关闭汽车的某些功能,将某些功能设置成自己喜好的模式。上述第3类功能和部分第2类功能都可以是可配置功能。表1是车身控制系统部分可配置功能的举例。
2 可配置功能的实现方式
2.1开关
本质上,车辆上某些开关也是一种功能配置。如ESC(Electronic Stability Control,电子稳定程序控制系统)通过开关来关闭ESC功能,还有发动机自动起停开关、背光调节开关等。最简单的功能配置通过开关实现。
1)控制电源开关,直接断开控制器搭铁,如副驾驶安全气囊关闭功能。具有功能指示的开关,通过硬线指令输入控制器,控制返回功能指示点亮开关上的功能指示灯。如起停关闭开关、ESC OFF开关、AutoHold(自动驻车功能)开关等。以上两种原理如图1所示。
2)调节开关,通过PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制,简称脉宽调制)占空比或者串联电阻设置,如背光调节开关。如图2所示。
3)模式开关,如部分车型的EPS(Electronic Power Steering,电动助力转向)功能中有助力模式设置,用开关选择普通模式、舒适模式和运动模式,或者转向力高、中、低等级,用户可以选择适合自己的助力模式。某车型的助力模式开关设置在转向盘上,如图3所示。
低端车通过开关实现功能配置。POLO刮水器维护位置通过刮水器开关打开。配置方式如下。
打开刮水器维护位置:一供电从ON切换到ACC(Accessory,附件档);在30s内拨动一次刮水器开关到刮点动档,刮水器移动到维护位置。
关闭刮水器维护位置:供电从ACC切换到KL15.拨动一次刮水器开关到刮点动档,刮水器回到初始位置。
行车自动落锁功能,也可以通过开关来设置启用,默认关闭。某车型设置操作方式如下:进入车内,关好四门,将点火开关置于ON档,在接下来的20s内,按住中控锁上锁按键5s以上,转向灯闪烁2次,就设定了自动上锁功能,但仅通过开关无法设置自动落锁时的车速大小。
2.2人机接口模块
高端车的众多功能,如果按照传统方式安排各种开关和功能按键,将会有“琳琅满目”的开关,且不考虑在设计时是否有足够的布置空间,对于用户来说也会眼花缭乱,实际使用中可能会误操作。
2.2.1原理
对于不常用的功能,可设置于一个高度集成的中央控制中心。用户可以根据需要而进行配置,从而达到个性化的要求,并且通过安装在中控台可任意操纵的控制器来启动,该控制器是连接到一个控制显示器上,控制显示屏的显示和菜单上的功能选择。显示器是可以直接触摸操作的。
采用中央控制中心和触摸屏等人机接口节约了设置传统控制装置的大量空间,造型设计人员可以尽情发挥,创新地进行车内造型设计,使之更加符合人机工程学,操控更加便捷,同时仪表板更加简洁,车内空间呈现出高贵和舒适的氛围。在HMI中实现功能配置的原理见图4。
为控制单元的每一种功能状态设计总线信号,通过HMI、MP5等人机接口发送给相应的控制器,设置其功能的模式。
对于一些不常用的功能,用户购回新车设置好以后不会或者很少会再设置了。将这些功能的开关设计到MP5、HMI等人机接口中,用户打开菜单,通过人机接口向对应功能的控制单元发出总线信号,来开启、关闭、设置对应的功能。
2.2.2范例
例如EPS的助力模式功能,用户购买新车设置好以后一般不会经常调整,所以也可以将其设计在HMI显示屏中进行设置,如图5所示,节省了一套不常用的开关,设计中不需要考虑EPS模式开关的布置。
再如,奥迪A6的刮水器维护位置的打开通过HM股置,该功能一般在洗车或更换刮片时才会用到。刮水器维护位置控制原理图、配置原理图如图6、图7所示,相关CAN信号见表2。