一種車載香氛產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案

黃召烜　蒙楊超　孫雪姣　汪穎懿

關(guān)鍵詞：車載香氛；香氛設(shè)計(jì)；IOT ；遠(yuǎn)程控制；軟件架構(gòu)

中圖分類號(hào)：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(fèi)者們對(duì)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(shí)，隨著新一代90 后、00 后逐漸加入消費(fèi)主力軍，個(gè)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(fèi)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(jié)合車內(nèi)氛圍燈聯(lián)動(dòng)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(gè)能彰顯汽車個(gè)性與魅力的關(guān)鍵零件。

1 香氛在車載系統(tǒng)上的運(yùn)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(dòng)裝置內(nèi)香料盒與車內(nèi)的空氣流動(dòng)，均勻地向車?yán)锷l(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(tái)或是固定在的空調(diào)出風(fēng)口，借由空氣自然揮發(fā)散香。該香氛產(chǎn)品市場(chǎng)上最為常見，具有售價(jià)低廉、裝置小巧和安裝方便等特點(diǎn)。但此類香氛產(chǎn)品但缺點(diǎn)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(jī)，機(jī)體內(nèi)置風(fēng)扇或是氣泵，通過吹氣帶動(dòng)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(shè)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(shè)計(jì)”布置在扶手箱里的車載香氛發(fā)生器。該香氛設(shè)備一般能與通過LIN 線由空調(diào)控制單元促動(dòng)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(shí)現(xiàn)與整車的場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)，如約會(huì)模式散香，出勤模式提神等。這類香氛設(shè)備的功能較為強(qiáng)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(diǎn)是安裝相對(duì)復(fù)雜（圖1）。

除后裝市場(chǎng)外，越來越多的主機(jī)廠也都在開發(fā)功能強(qiáng)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(gè)車型都可搭載車載香氛發(fā)生器，它們?cè)谥锌叵到y(tǒng)上都開發(fā)了對(duì)應(yīng)香氛控制功能的人機(jī)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(shè)計(jì)了色彩豐滿、意境精致的UI 效果，背景配上清揚(yáng)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(jìng)爭(zhēng)力。

車載香氛要想達(dá)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(jí)的氣味標(biāo)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(shí)間較長(zhǎng)；但易泄漏、易燃燒，難滿足車內(nèi)長(zhǎng)期存儲(chǔ)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(kuò)香載體[5]，將液體香氛熔融進(jìn)入固體載體中，氣味舒適度較液體香氛略有降低，持香時(shí)間也因擴(kuò)香載體材質(zhì)、尺寸和熔融技術(shù)等不同而有區(qū)別；但固體香氛不易泄漏，不易燃。

2 香氛機(jī)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

本文結(jié)合當(dāng)前市場(chǎng)上香氛設(shè)備在車上的運(yùn)用情況及功能實(shí)用性，提出一種新的車載香氛設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方案。新產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念如表1 所示。

2.1 造型設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)香氛產(chǎn)品適配車型的目標(biāo)用戶為偏時(shí)尚的年輕女性，因此香氛的造型設(shè)計(jì)采用輕奢精致的風(fēng)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(shè)計(jì)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(qiáng)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(jī)主體顏色用漸變噴涂形成色彩過渡，表面進(jìn)行微磨砂處理增加手感，貼近目標(biāo)用戶畫像，迎合用戶喜愛（圖2）。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

寶石上蓋為裝飾件，電子器件均放置在下主體部分。導(dǎo)光柱從香氛主體處伸入寶石蓋底部，將LED 燈光導(dǎo)入寶石蓋中，增強(qiáng)氛圍燈發(fā)光效果。主體內(nèi)可安裝3 個(gè)獨(dú)立香氛盒，每個(gè)香氛盒下部都有個(gè)進(jìn)氣口，通過導(dǎo)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(jī)構(gòu)，盒體與香氛機(jī)主體配合面有導(dǎo)軌，按壓即可彈起香盒，方便更換。香氛機(jī)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(fēng)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(diǎn)式供電口，方便車載場(chǎng)景下裝車的即插即用（圖3）。

2.3 系統(tǒng)通訊設(shè)計(jì)

如今物聯(lián)網(wǎng)（IOT）已廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中，當(dāng)周圍環(huán)境支持網(wǎng)絡(luò)共享，設(shè)備能支持連接網(wǎng)絡(luò)能力，即可通過云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電子設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和智能控制?，F(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(jié)合IOT 應(yīng)用現(xiàn)狀及搭載車輛具備網(wǎng)聯(lián)功能，設(shè)計(jì)的香氛通訊鏈路能支持遠(yuǎn)程控制。

香氛設(shè)備內(nèi)植入低功耗藍(lán)牙（BLE， Bluetooth Low Energy）和無線網(wǎng)絡(luò)（WiFi）的IOT 硬件通訊模組，云端鏈路將IOT 云與車控云進(jìn)行打通。當(dāng)香氛設(shè)備處于未聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，香氛通過BLE與車機(jī)或是手機(jī)連接實(shí)現(xiàn)通訊，通過車機(jī)或手機(jī)上的香氛應(yīng)用實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和控制。當(dāng)香氛處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，用戶可直接用手機(jī)在云平臺(tái)上應(yīng)用下發(fā)MQTT 指令（IOT 常用消息傳輸協(xié)議）來控制香氛。香氛?qǐng)?zhí)行完控制動(dòng)作后同樣通過MQTT 返回信息，更新平臺(tái)應(yīng)用上的設(shè)備狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制（圖4）。

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

2.4 電路模塊設(shè)計(jì)

香氛機(jī)電路設(shè)計(jì)的重要模塊為香型識(shí)別模塊、通訊模塊和供電模塊。設(shè)計(jì)上，每個(gè)香盒底部都放置一顆EEPROM 芯片，芯片中存儲(chǔ)香盒的香型種類和余量。電子控制單元（MCU）通過LPUART 通信識(shí)別芯片的數(shù)據(jù)并對(duì)其擦寫，實(shí)現(xiàn)香型識(shí)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(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)IOT 平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)配置和設(shè)備綁定功能。在IOT 配網(wǎng)方案上使用配網(wǎng)成功率高的藍(lán)牙配網(wǎng)。模組的BLE 和WiFi 要能同時(shí)使用，兼顧多場(chǎng)景下與手機(jī)、車機(jī)等控制設(shè)備通信。供電模塊設(shè)計(jì)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(chǎng)景（圖5）。

3 香氛機(jī)的車載安裝設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的香氛機(jī)形態(tài)為外接線供電的便攜式香氛機(jī)，機(jī)體內(nèi)置氣泵通過吹氣帶動(dòng)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(yīng)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(diǎn)式供電和杯托固定的安裝方式，實(shí)現(xiàn)香氛機(jī)在車上的“即插即用”——香氛機(jī)插入杯托即可上電工作。

在整車開發(fā)時(shí)，可將前裝的車載杯托設(shè)計(jì)成可拆式杯托，杯托底部預(yù)留一條12 V供電接口的線束。當(dāng)用戶選擇購買此款香氛時(shí)，可以搭配贈(zèng)予用戶一個(gè)安裝杯托底座，售后給用戶的原裝杯托底座進(jìn)行更換。新的安裝杯托底部有線束接口，與預(yù)留的12V 供電線束對(duì)接，安裝杯托即具備供電能力。在杯托內(nèi)設(shè)計(jì)正負(fù)兩個(gè)磁性觸點(diǎn)和螺紋凸臺(tái)，香氛底部設(shè)計(jì)含磁性的正觸點(diǎn)限位、負(fù)導(dǎo)片和螺紋凹臺(tái)。用戶在使用時(shí)，將香氛機(jī)放入杯托，旋轉(zhuǎn)香氛機(jī)主體，通過螺紋臺(tái)對(duì)位，即可使香氛機(jī)與杯托進(jìn)行固定并供電工作（圖6）。

利用磁吸觸點(diǎn)充電技術(shù)，磁性觸點(diǎn)吸附按壓對(duì)位后，才會(huì)進(jìn)行供電。而螺紋凸臺(tái)又在杯托內(nèi)對(duì)正、負(fù)觸點(diǎn)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(dǎo)電異物誤觸導(dǎo)致線束短路[6]。進(jìn)一步做防短路保險(xiǎn)設(shè)計(jì)，可在杯托底部再加裝一個(gè)供電保護(hù)電路。

4 香氛車載應(yīng)用軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

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

本文提出一種適配香氛機(jī)在車載應(yīng)用軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)思路。由于香氛機(jī)具備IOT 平臺(tái)的設(shè)備綁定功能，IOT 云前期設(shè)計(jì)上已與車控云進(jìn)行了打通，那么在車端應(yīng)用系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)上，可以將香氛功能入口設(shè)計(jì)到其他車載外設(shè)入口中，做到統(tǒng)一。

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

這樣，整個(gè)應(yīng)用即具備良好的平臺(tái)化，有很好的可移植性和可適配性，并可隨著市場(chǎng)的變化，針對(duì)性做設(shè)備功能開發(fā)的調(diào)整和場(chǎng)景拓展，不斷迭代（圖7）。但是如此設(shè)計(jì)，統(tǒng)一了車載外設(shè)設(shè)備的綁定流程，需做好兼容性，并將流程設(shè)計(jì)得相對(duì)簡(jiǎn)單智能，降低用戶的學(xué)習(xí)成本。

5 結(jié)束語

本文通過結(jié)合市場(chǎng)上車載香氛形態(tài)及應(yīng)用情況，提出了一種新的車載香氛機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。方案涵蓋造型、結(jié)構(gòu)、通訊和電路模塊，使用場(chǎng)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(yuǎn)程控制。同時(shí)，本文也提出了一種“即插即用”的車載香氛安裝設(shè)計(jì)和香氛應(yīng)用軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)適配思路。

作者簡(jiǎn)介：

黃召烜，本科，助理工程師，研究方向?yàn)槠囯娮?、車載網(wǎng)聯(lián)。