某車型全景天窗控制功能設(shè)計(jì)

黃 柯

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車的配置逐漸升級(jí)，全景天窗開始從高端車走向中低端車型，同時(shí)，全景天窗在結(jié)構(gòu)及功能上都越來(lái)越豐富。結(jié)構(gòu)上，變色玻璃、太陽(yáng)能玻璃、星空玻璃等逐漸在整車上應(yīng)用[1]；功能上，眾多智能化功能逐漸解放用戶雙手，語(yǔ)音控制、遠(yuǎn)程App控制成為用戶的新選擇，遠(yuǎn)程App控制使用戶足不出戶便能實(shí)現(xiàn)提前開天窗透氣，雨天自動(dòng)關(guān)窗，提供保姆級(jí)的自動(dòng)服務(wù)窗。

近年來(lái)，我司多款量產(chǎn)車型均已標(biāo)配全景天窗，全景天窗的系統(tǒng)方案需要合理設(shè)計(jì)，功能需要更加豐富多彩，邏輯需要合理且安全，以滿足用戶逐漸升級(jí)的使用及體驗(yàn)需求，同時(shí)為后續(xù)車型開發(fā)提供設(shè)計(jì)參考。

1 系統(tǒng)方案

在功能結(jié)構(gòu)上，全景天窗包含天窗玻璃和遮陽(yáng)簾，由玻璃控制器、遮陽(yáng)簾控制器配合控制天窗玻璃電機(jī)和遮陽(yáng)簾電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)天窗玻璃和遮陽(yáng)簾的電動(dòng)功能邏輯。

本車型的玻璃控制器及遮陽(yáng)簾控制器均接入Roof Open SW、Tilt Up SW、Shade Close SW引腳信號(hào)，用于玻璃與遮陽(yáng)簾聯(lián)動(dòng)控制，以免二者不聯(lián)動(dòng)導(dǎo)致電機(jī)燒壞或邏輯不合理[2]，該全景天窗系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 全景天窗系統(tǒng)框圖

局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Local Interconnect Network,LIN）是基于通用異步收發(fā)傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, UART）/串行通信接口（Serial Communication Interface, SCI）的低成本開放式串行通訊總線，遵循ISO 9141協(xié)議，是對(duì)控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network,CAN）總線的低成本輔助網(wǎng)絡(luò)。LIN總線采用單主節(jié)點(diǎn)、多從節(jié)點(diǎn)的通訊模式，從節(jié)點(diǎn)只能和主節(jié)點(diǎn)一對(duì)一的通信，從節(jié)點(diǎn)之間通訊需要主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)接[3]。

根據(jù)整車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)要求及全景天窗功能需求，本車型的玻璃控制器及遮陽(yáng)簾控制器均接入整車LIN網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率為19.2 Kbps，有兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：第一，可時(shí)實(shí)知悉對(duì)方的位置信息，用于玻璃與遮陽(yáng)簾聯(lián)動(dòng)控制；第二，可接收LIN網(wǎng)絡(luò)主節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)來(lái)的其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)命令，豐富全景天窗的網(wǎng)絡(luò)功能[4]，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2所示。

圖2 全景天窗網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2 輸入接口

2.1 硬線開關(guān)輸入接口

天窗硬件輸入接口見表1，通過(guò)硬線開關(guān)，全景天窗可實(shí)現(xiàn)玻璃及遮陽(yáng)簾的點(diǎn)動(dòng)開啟和關(guān)閉、自動(dòng)開啟和關(guān)閉、天窗玻璃起翹功能。

表1 硬線輸入接口

天窗模塊在接收開關(guān)信號(hào)時(shí)，將利用軟件濾波的方式來(lái)確定信號(hào)的有效性。這意味著，在過(guò)濾時(shí)間內(nèi)認(rèn)為有效的開關(guān)輸入信號(hào)需要經(jīng)過(guò)多次采樣，過(guò)濾時(shí)間定義為（40±10）ms。開關(guān)短按時(shí)間定義：按下時(shí)間t≤300 ms；開關(guān)長(zhǎng)按時(shí)間定義：按下時(shí)間t＞300 ms。

2.2 網(wǎng)絡(luò)輸入輸出接口

天窗玻璃控制器（Sunroof, SRF）及遮陽(yáng)簾控制器（Sunshade, SSD）接入整車LIN網(wǎng)絡(luò)，作為車身控制模塊電控單元（Body Control Module,BCM）的從節(jié)點(diǎn)。語(yǔ)音、手機(jī)遠(yuǎn)程等CAN網(wǎng)絡(luò)命令均由BCM接收后轉(zhuǎn)發(fā)LIN網(wǎng)絡(luò)，天窗玻璃控制器及遮陽(yáng)簾控制器接收網(wǎng)絡(luò)命令后執(zhí)行相關(guān)操作。MP5及T-BOX發(fā)送的CAN信號(hào)如表2所示。

表2 MP5/T-BOX CAN線發(fā)送信號(hào)

表3 RLS LIN線發(fā)送信號(hào)

SRF及SSD接收的LIN信號(hào)列表如表4所示，由主節(jié)點(diǎn)BCM發(fā)送，除硬線開關(guān)外的其他網(wǎng)絡(luò)命令均由BCM發(fā)送的該信號(hào)實(shí)現(xiàn)。

表4 SRF/SSD LIN線接收信號(hào)

天窗指令 Sunroof_Cmd有效條件：電源擋位IGNStatus的信號(hào)值為 0x2:IGN，且天窗使能SRF_Enable的信號(hào)值為0x0:Allowed。

SRF及SSD發(fā)送的LIN信號(hào)列表如表5所示，由BCM接收并轉(zhuǎn)發(fā)至CAN網(wǎng)絡(luò)，用于其他模塊知悉天窗玻璃及遮陽(yáng)簾的位置信息。

表5 SRF/SSD LIN線發(fā)送信號(hào)

3 功能邏輯設(shè)計(jì)

3.1 硬線開關(guān)邏輯

綜合考慮全景天窗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[5]及前期設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本車型全景天窗采取以下邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)開關(guān)全景天窗功能。

短按Roof Open SW或Roof Close SW，全景天窗玻璃執(zhí)行打開或關(guān)閉動(dòng)作，松開開關(guān)，打開或關(guān)閉動(dòng)作即停止。

長(zhǎng)按Roof Open SW或Roof Close SW，天窗玻璃執(zhí)行自動(dòng)打開或自動(dòng)關(guān)閉動(dòng)作，直至運(yùn)行至目標(biāo)位置。

短按Roof Tilt Up SW，玻璃執(zhí)行起翹動(dòng)作，松開開關(guān)，起翹動(dòng)作即停止。

長(zhǎng)按Roof Tilt Up SW，玻璃執(zhí)行自動(dòng)起翹動(dòng)作，直至運(yùn)行至目標(biāo)位置。

短按Shade Open SW或Shade Close SW，遮陽(yáng)簾執(zhí)行打開或關(guān)閉動(dòng)作，松開開關(guān)，打開或關(guān)閉動(dòng)作即停止。

長(zhǎng)按Shade Open SW或Shade Close SW，遮陽(yáng)簾執(zhí)行自動(dòng)打開或自動(dòng)關(guān)閉動(dòng)作，直至運(yùn)行至目標(biāo)位置。

3.2 遠(yuǎn)程控制功能

T-BOX將天窗狀態(tài)上傳至手機(jī) App，用戶可查看天窗位置，并可通過(guò)手機(jī)App控制天窗全開、通風(fēng)（Tile up）、全關(guān)，具體信號(hào)路由見2.2部分，天窗遠(yuǎn)程狀態(tài)查看界面、控制界面分別如圖3、圖4所示。

圖3 天窗狀態(tài)遠(yuǎn)程查看界面

圖4 天窗遠(yuǎn)程狀態(tài)控制界面

3.3 語(yǔ)音控制功能

采用科大訊飛的語(yǔ)音模塊來(lái)識(shí)別駕駛員或乘客語(yǔ)音信息，當(dāng)確認(rèn)接收到語(yǔ)音輸入“打開天窗”“關(guān)閉天窗”“打開遮陽(yáng)簾”“關(guān)閉遮陽(yáng)簾”時(shí)，SRF/SSD執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作，具體信號(hào)路由見2.2部分。

同時(shí)，語(yǔ)音輸入還設(shè)置了個(gè)性化主動(dòng)執(zhí)行服務(wù)，譬如識(shí)別到駕駛員或乘客說(shuō)“下雨了”“我要抽煙”，天窗執(zhí)行“關(guān)閉天窗”“天窗起翹”動(dòng)作，后續(xù)根據(jù)市場(chǎng)需求可拓展其他語(yǔ)音功能。

3.4 雨天關(guān)窗功能

在整車熄火后，若天窗未完全關(guān)閉，RLS會(huì)在48 h內(nèi)檢測(cè)雨量信號(hào)，若識(shí)別判斷出降雨信息，發(fā)送雨天關(guān)窗 LIN信號(hào)，天窗玻璃按要求執(zhí)行全關(guān)動(dòng)作，具體信號(hào)路由見2.2部分。

3.5 遙控鑰匙關(guān)窗功能

在整車熄火后，若天窗未完全關(guān)閉，長(zhǎng)按遙控鑰匙閉鎖鍵1 s，BCM發(fā)送關(guān)窗LIN信號(hào)，天窗玻璃按要求執(zhí)行全關(guān)動(dòng)作。

3.6 天窗玻璃與遮陽(yáng)簾聯(lián)動(dòng)邏輯

SRF及SSD通過(guò)LIN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)實(shí)時(shí)知悉對(duì)方位置信息，當(dāng)天窗玻璃及遮陽(yáng)簾均處于全關(guān)狀態(tài)時(shí)，點(diǎn)動(dòng)或自動(dòng)打開天窗，天窗遮陽(yáng)簾先執(zhí)行打開動(dòng)作，天窗玻璃再執(zhí)行打開動(dòng)作。天窗玻璃及遮陽(yáng)簾均處于打開狀態(tài)時(shí)，點(diǎn)動(dòng)或自動(dòng)關(guān)閉遮陽(yáng)簾，先執(zhí)行天窗玻璃關(guān)閉動(dòng)作，再執(zhí)行天窗遮陽(yáng)簾關(guān)閉動(dòng)作，硬線開關(guān)及網(wǎng)絡(luò)功能均執(zhí)行該聯(lián)動(dòng)邏輯要求。

4 性能要求

4.1 防夾區(qū)域及防夾力

防夾功能產(chǎn)生作用的適用范圍應(yīng)為從天窗窗框前端4 mm至200 mm的區(qū)域，天窗玻璃及遮陽(yáng)簾在防夾區(qū)域內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉過(guò)程中，出現(xiàn)防夾時(shí)，防夾力應(yīng)＜100 N[6]。

4.2 防夾反轉(zhuǎn)距離

為避免造成乘員傷害，天窗玻璃及遮陽(yáng)簾自動(dòng)關(guān)閉過(guò)程中出現(xiàn)防夾時(shí)，天窗玻璃及遮陽(yáng)簾應(yīng)反向運(yùn)動(dòng)＞150 mm距離。

4.3 誤防夾要求

天窗玻璃及遮陽(yáng)簾在自動(dòng)關(guān)閉過(guò)程中，在高速下不允許發(fā)生誤防夾反轉(zhuǎn)，其他道路下總誤反轉(zhuǎn)率≤5%。

5 結(jié)論

本論文詳細(xì)介紹了全景天窗的控制系統(tǒng)方案及硬件、網(wǎng)絡(luò)接口方案，經(jīng)實(shí)車測(cè)試該全景天窗的開關(guān)方式多樣，功能邏輯合理，滿足乘客使用需求。同時(shí)，防夾力、防夾區(qū)域、防夾反轉(zhuǎn)、誤防夾等性能均滿足設(shè)計(jì)要求，搭載該全景天窗的整車已成功量產(chǎn)上市，對(duì)新車型全景天窗具有一定的指導(dǎo)意義。