淺談汽車可配置功能的設(shè)計(jì)

吳成東，張新宇

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

汽車電氣功能越來越復(fù)雜，但用戶對(duì)部分功能的喜好不一。整車廠在進(jìn)行功能設(shè)計(jì)時(shí)，集中考慮在不增加零部件成本的前提下為用戶提供更多更便捷的功能，以增加銷售的賣點(diǎn)，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。但由于使用條件和使用習(xí)慣不同，有些功能用戶并不買賬。而整車廠難以因某單項(xiàng)功能而將軟件做成幾種狀態(tài)，增加零部件的圖號(hào)而增加管理費(fèi)用。

1 可配置功能定義

高端車大約有700個(gè)功能，這些功能可以分為3類：一是與駕駛密切相關(guān)的各種操作，如換擋、燈光開啟、刮水器開啟等，開關(guān)合理分布在轉(zhuǎn)向盤周圍；二是一些經(jīng)常使用的基本功能，在儀表板上通過傳統(tǒng)的開關(guān)和按鈕來操作，包括空調(diào)控制、音響系統(tǒng)控制、車載電話等；三是大量不常用的舒適類功能，包括對(duì)功能進(jìn)行設(shè)置的功能。

具體功能設(shè)計(jì)的合理性仁者見仁，智者見智。本文研究的是整車廠設(shè)計(jì)一種控制單元軟件，售后服務(wù)人員或者用戶自己可以通過為外部設(shè)備或車內(nèi)設(shè)備進(jìn)行功能定制，滿足用戶不同的使用習(xí)慣，這就是可配置功能，或者稱可設(shè)置功能。售后服務(wù)人員利用廠家提供的設(shè)備或者用戶通過車載人機(jī)界面或其他方式，啟用、關(guān)閉汽車的某些功能，將某些功能設(shè)置成自己喜好的模式。上述第3類功能和部分第2類功能都可以是可配置功能。表1是車身控制系統(tǒng)部分可配置功能的舉例。

表1 可配置功能舉例

2 可配置功能的實(shí)現(xiàn)方式

2.1 開關(guān)

本質(zhì)上，車輛上某些開關(guān)也是一種功能配置。如ESC（Electronic Stability Control，電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)）通過開關(guān)來關(guān)閉ESC功能，還有發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起停開關(guān)、背光調(diào)節(jié)開關(guān)等。最簡(jiǎn)單的功能配置通過開關(guān)實(shí)現(xiàn)。

1）控制電源開關(guān)，直接斷開控制器搭鐵，如副駕駛安全氣囊關(guān)閉功能。具有功能指示的開關(guān)，通過硬線指令輸入控制器，控制返回功能指示點(diǎn)亮開關(guān)上的功能指示燈。如起停關(guān)閉開關(guān)、ESC OFF開關(guān)、AutoHold（自動(dòng)駐車功能）開關(guān)等。以上兩種原理如圖1所示。

2） 調(diào)節(jié)開關(guān)，通過PWM （Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制）占空比或者串聯(lián)電阻設(shè)置，如背光調(diào)節(jié)開關(guān)。如圖2所示。

3）模式開關(guān)，如部分車型的EPS（Electronic PowerSteering，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向）功能中有助力模式設(shè)置，用開關(guān)選擇普通模式、舒適模式和運(yùn)動(dòng)模式，或者轉(zhuǎn)向力高、中、低等級(jí)，用戶可以選擇適合自己的助力模式。某車型的助力模式開關(guān)設(shè)置在轉(zhuǎn)向盤上，如圖3所示。

低端車通過開關(guān)實(shí)現(xiàn)功能配置。POLO刮水器維護(hù)位置通過刮水器開關(guān)打開。配置方式如下。

打開刮水器維護(hù)位置：供電從ON切換到ACC（Accessory，附件檔）；在30 s內(nèi)撥動(dòng)一次刮水器開關(guān)到刮點(diǎn)動(dòng)檔，刮水器移動(dòng)到維護(hù)位置。

關(guān)閉刮水器維護(hù)位置：供電從ACC切換到KL15，撥動(dòng)一次刮水器開關(guān)到刮點(diǎn)動(dòng)檔，刮水器回到初始位置。

行車自動(dòng)落鎖功能，也可以通過開關(guān)來設(shè)置啟用，默認(rèn)關(guān)閉。某車型設(shè)置操作方式如下：進(jìn)入車內(nèi)，關(guān)好四門，將點(diǎn)火開關(guān)置于ON檔，在接下來的20s內(nèi)，按住中控鎖上鎖按鍵5s以上，轉(zhuǎn)向燈閃爍2次，就設(shè)定了自動(dòng)上鎖功能，但僅通過開關(guān)無法設(shè)置自動(dòng)落鎖時(shí)的車速大小。

2.2 人機(jī)接口模塊

高端車的眾多功能，如果按照傳統(tǒng)方式安排各種開關(guān)和功能按鍵，將會(huì)有 “琳瑯滿目”的開關(guān)，且不考慮在設(shè)計(jì)時(shí)是否有足夠的布置空間，對(duì)于用戶來說也會(huì)眼花繚亂，實(shí)際使用中可能會(huì)誤操作。

2.2.1 原理

對(duì)于不常用的功能，可設(shè)置于一個(gè)高度集成的中央控制中心。用戶可以根據(jù)需要而進(jìn)行配置，從而達(dá)到個(gè)性化的要求，并且通過安裝在中控臺(tái)可任意操縱的控制器來啟動(dòng)，該控制器是連接到一個(gè)控制顯示器上，控制顯示屏的顯示和菜單上的功能選擇。顯示器是可以直接觸摸操作的。

采用中央控制中心和觸摸屏等人機(jī)接口節(jié)約了設(shè)置傳統(tǒng)控制裝置的大量空間，造型設(shè)計(jì)人員可以盡情發(fā)揮，創(chuàng)新地進(jìn)行車內(nèi)造型設(shè)計(jì)，使之更加符合人機(jī)工程學(xué)，操控更加便捷，同時(shí)儀表板更加簡(jiǎn)潔，車內(nèi)空間呈現(xiàn)出高貴和舒適的氛圍。在HMI中實(shí)現(xiàn)功能配置的原理見圖4。

為控制單元的每一種功能狀態(tài)設(shè)計(jì)總線信號(hào)，通過HMI、MP5等人機(jī)接口發(fā)送給相應(yīng)的控制器，設(shè)置其功能的模式。

對(duì)于一些不常用的功能，用戶購回新車設(shè)置好以后不會(huì)或者很少會(huì)再設(shè)置了。將這些功能的開關(guān)設(shè)計(jì)到MP5、HMI等人機(jī)接口中，用戶打開菜單，通過人機(jī)接口向?qū)?yīng)功能的控制單元發(fā)出總線信號(hào)，來開啟、關(guān)閉、設(shè)置對(duì)應(yīng)的功能。

2.2.2 范例

例如EPS的助力模式功能，用戶購買新車設(shè)置好以后一般不會(huì)經(jīng)常調(diào)整，所以也可以將其設(shè)計(jì)在HMI顯示屏中進(jìn)行設(shè)置，如圖5所示，節(jié)省了一套不常用的開關(guān)，設(shè)計(jì)中不需要考慮EPS模式開關(guān)的布置。

再如，奧迪A6的刮水器維護(hù)位置的打開通過HMI設(shè)置，該功能一般在洗車或更換刮片時(shí)才會(huì)用到。刮水器維護(hù)位置控制原理圖、配置原理圖如圖6、圖7所示，相關(guān)CAN信號(hào)見表2。

刮水器維護(hù)位置功能的實(shí)現(xiàn)方式如下。

1）刮水器維護(hù)功能可以通過HMI界面設(shè)置為Ⅰ開，Ⅱ關(guān)。下線時(shí)該功能默認(rèn)為關(guān)。

2）當(dāng)點(diǎn)火狀態(tài)為ON，發(fā)動(dòng)機(jī)蓋未打開，車速小于等于0時(shí)，若收到刮水器維護(hù)開啟命令，則驅(qū)動(dòng)前刮水器低速運(yùn)行t時(shí)間到刮水器維護(hù)位置，并發(fā)送刮水器維護(hù)功能打開信號(hào)。

3）若刮水器維護(hù)功能已開啟，當(dāng)收到刮水器維護(hù)關(guān)閉命令后，驅(qū)動(dòng)前刮水器低速運(yùn)行到歸位位置，并發(fā)送刮水器維護(hù)功能關(guān)閉信號(hào)。

表2 刮水器維護(hù)位置總線信號(hào)設(shè)計(jì)

4）若刮水器開關(guān)在非OFF檔，刮水器維護(hù)功能禁止。

5）當(dāng)點(diǎn)火狀態(tài)不為ON，或發(fā)動(dòng)機(jī)蓋打開，或車速大于0時(shí)，BCM不響應(yīng)刮水器維護(hù)開啟或關(guān)閉命令，并且發(fā)送刮水器維護(hù)功能禁止信號(hào)，MP5接收到該信號(hào)后，刮水器維護(hù)功能開啟或關(guān)閉選項(xiàng)不能選擇。

6）開啟刮水器維護(hù)功能t時(shí)間內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)蓋開啟后，刮水器立即停止工作，MP5顯示維護(hù)位置“開”轉(zhuǎn)換成 “關(guān)”；關(guān)上發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，刮水器不動(dòng)作，顯示不改變；開啟維護(hù)位置，刮水器繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到維護(hù)位置，顯示由 “關(guān)”轉(zhuǎn)換成 “開”。

2.3 儀表

由于經(jīng)濟(jì)型車一般不標(biāo)配MP5等顯示屏，無法完全通過顯示屏進(jìn)行功能配置，但儀表是汽車標(biāo)配的部件，而且是重要的人機(jī)接口部件，汽車儀表的功能越來越強(qiáng)大，通過轉(zhuǎn)向盤開關(guān)打開儀表的行車控制單元顯示屏幕中的配置菜單，打開、關(guān)閉或設(shè)置一些功能，實(shí)現(xiàn)原理與MP5類似。需要考慮儀表界面的設(shè)計(jì)，對(duì)儀表顯示屏類型有要求。儀表中的配置功能菜單見圖8。

2.4 診斷儀

對(duì)于以上方式都無法采用的情況下，也可通過4S店專用診斷儀刷新ECU的配置字來配置功能［1］。

專業(yè)診斷儀一般操作較為復(fù)雜，參數(shù)較多，體積較大不便于攜帶，一般為專業(yè)人員或者汽車修理廠工作人員使用。

2.5 手持設(shè)備

診斷儀可以實(shí)現(xiàn)功能配置但不適合給用戶配備，用戶需要低成本的便攜式設(shè)備。針對(duì)當(dāng)前汽車診斷儀設(shè)計(jì)方案存在的各種優(yōu)缺點(diǎn)，通過在安卓手機(jī)或平板上開發(fā)診斷儀軟件，利用藍(lán)牙轉(zhuǎn)CAN設(shè)備與汽車通信的方案，解決因診斷數(shù)據(jù)庫更新而周期性升級(jí)診斷儀軟件的問題，將診斷數(shù)據(jù)庫存放在手機(jī)或平板SD卡中。利用手機(jī)客戶端進(jìn)行汽車功能配置流程見圖9［2-3］。

打開車載OBD接口，將車訊通汽車檢測(cè)儀插入車載OBD接口，通過藍(lán)牙或者wifi和手機(jī)進(jìn)行鏈接，進(jìn)行手機(jī)操作界面。

通過整車對(duì)ECU功能的可配置設(shè)計(jì)，采用手機(jī)客戶端配置 （圖10），用戶自行下載和升級(jí)手機(jī)軟件，藍(lán)牙OBD終端接汽車OBD口，該設(shè)備用戶可以選擇從4S店或其他途徑購買。

3 總結(jié)

低端車型不標(biāo)配HMI顯示屏，部分功能采用開關(guān)進(jìn)行功能配置，而使用頻率高的功能和車輛行駛中配置的功能應(yīng)該通過開關(guān)控制；在高端車型上駕駛員通過觸摸屏或者語音控制進(jìn)行功能配置［4］幾乎成為標(biāo)配，并冠以不同名稱，如奧迪A6、Q5的MMI系統(tǒng)，寶馬7系 “i drive”人機(jī)交互系統(tǒng)；通過儀表進(jìn)行功能配置通用性更強(qiáng)，但增加儀表的復(fù)雜度，大眾老款邁騰通過轉(zhuǎn)向盤開關(guān)操作在儀表中實(shí)現(xiàn)；通過診斷儀進(jìn)行功能配置只適合4S店維修使用；經(jīng)濟(jì)型車通過手機(jī)應(yīng)用程序進(jìn)行配置是最便捷的方式。

從產(chǎn)品研發(fā)過程來看，目前產(chǎn)品規(guī)劃部門下發(fā)的配置表還沒有詳細(xì)到某些功能是否可配置。電氣研發(fā)部門應(yīng)在開發(fā)初期根據(jù)市場(chǎng)定位梳理出待開發(fā)車型需設(shè)計(jì)的可配置功能，并確定其實(shí)現(xiàn)方式。

雖然功能可配置，還需要考慮各可配置功能的默認(rèn)方式，或者叫出廠模式 （表3）。例如起停、ESC默認(rèn)開啟，刮水器維護(hù)位置默認(rèn)關(guān)閉，設(shè)防喇叭提示音默認(rèn)關(guān)閉等。另外，還需要考慮功能配置后的記憶功能，車輛重起后是恢復(fù)到上次的設(shè)置模式還是默認(rèn)模式。

隨著汽車配置的多樣化，客戶需求的差異化，功能的配置將向定制的方向發(fā)展。整車廠開發(fā)出一款涵蓋基本配置的車型，客戶根據(jù)需要自行開啟或關(guān)閉，使汽車更加智能化。

［1］謝鈺敏.一款新型的汽車故障診斷儀的設(shè)計(jì)［J］.科技視界， 2014 （3）： 62-63.

［2］殷麗萍.汽車故障電腦診斷儀在車輛維護(hù)中的應(yīng)用［J］.中國科技縱橫，2013（7）：90.

［3］胡杰，盛祥政，李洪飛，等.基于智能手機(jī)的汽車故障診斷系統(tǒng)研究與開發(fā)［J］.汽車技術(shù)，2011（9）：4-10.

［4］張慧娟.新型語音協(xié)處理器提升快速精確語言識(shí)別及處理能力［J］.電子設(shè)計(jì)技術(shù)， 2012 （9）： 16， 18.