淺談汽車可配置功能的設計

吳成東，張新宇

（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

汽車電氣功能越來越復雜，但用戶對部分功能的喜好不一。整車廠在進行功能設計時，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，提升產品競爭力。但由于使用條件和使用習慣不同，有些功能用戶并不買賬。而整車廠難以因某單項功能而將軟件做成幾種狀態，增加零部件的圖號而增加管理費用。

1 可配置功能定義

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

具體功能設計的合理性仁者見仁，智者見智。本文研究的是整車廠設計一種控制單元軟件，售后服務人員或者用戶自己可以通過為外部設備或車內設備進行功能定制，滿足用戶不同的使用習慣，這就是可配置功能，或者稱可設置功能。售后服務人員利用廠家提供的設備或者用戶通過車載人機界面或其他方式，啟用、關閉汽車的某些功能，將某些功能設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 可配置功能的實現方式

2.1 開關

本質上，車輛上某些開關也是一種功能配置。如ESC（Electronic Stability Control，電子穩定程序控制系統）通過開關來關閉ESC功能，還有發動機自動起停開關、背光調節開關等。最簡單的功能配置通過開關實現。

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

2） 調節開關，通過PWM （Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制，簡稱脈寬調制）占空比或者串聯電阻設置，如背光調節開關。如圖2所示。

3）模式開關，如部分車型的EPS（Electronic PowerSteering，電動助力轉向）功能中有助力模式設置，用開關選擇普通模式、舒適模式和運動模式，或者轉向力高、中、低等級，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設置在轉向盤上，如圖3所示。

低端車通過開關實現功能配置。POLO刮水器維護位置通過刮水器開關打開。配置方式如下。

打開刮水器維護位置：供電從ON切換到ACC（Accessory，附件檔）；在30 s內撥動一次刮水器開關到刮點動檔，刮水器移動到維護位置。

關閉刮水器維護位置：供電從ACC切換到KL15，撥動一次刮水器開關到刮點動檔，刮水器回到初始位置。

行車自動落鎖功能，也可以通過開關來設置啟用，默認關閉。某車型設置操作方式如下：進入車內，關好四門，將點火開關置于ON檔，在接下來的20s內，按住中控鎖上鎖按鍵5s以上，轉向燈閃爍2次，就設定了自動上鎖功能，但僅通過開關無法設置自動落鎖時的車速大小。

2.2 人機接口模塊

高端車的眾多功能，如果按照傳統方式安排各種開關和功能按鍵，將會有 “琳瑯滿目”的開關，且不考慮在設計時是否有足夠的布置空間，對于用戶來說也會眼花繚亂，實際使用中可能會誤操作。

2.2.1 原理

對于不常用的功能，可設置于一個高度集成的中央控制中心。用戶可以根據需要而進行配置，從而達到個性化的要求，并且通過安裝在中控臺可任意操縱的控制器來啟動，該控制器是連接到一個控制顯示器上，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接口節約了設置傳統控制裝置的大量空間，造型設計人員可以盡情發揮，創新地進行車內造型設計，使之更加符合人機工程學，操控更加便捷，同時儀表板更加簡潔，車內空間呈現出高貴和舒適的氛圍。在HMI中實現功能配置的原理見圖4。

為控制單元的每一種功能狀態設計總線信號，通過HMI、MP5等人機接口發送給相應的控制器，設置其功能的模式。

對于一些不常用的功能，用戶購回新車設置好以后不會或者很少會再設置了。將這些功能的開關設計到MP5、HMI等人機接口中，用戶打開菜單，通過人機接口向對應功能的控制單元發出總線信號，來開啟、關閉、設置對應的功能。

2.2.2 范例

例如EPS的助力模式功能，用戶購買新車設置好以后一般不會經常調整，所以也可以將其設計在HMI顯示屏中進行設置，如圖5所示，節省了一套不常用的開關，設計中不需要考慮EPS模式開關的布置。

再如，奧迪A6的刮水器維護位置的打開通過HMI設置，該功能一般在洗車或更換刮片時才會用到。刮水器維護位置控制原理圖、配置原理圖如圖6、圖7所示，相關CAN信號見表2。

刮水器維護位置功能的實現方式如下。

1）刮水器維護功能可以通過HMI界面設置為Ⅰ開，Ⅱ關。下線時該功能默認為關。

2）當點火狀態為ON，發動機蓋未打開，車速小于等于0時，若收到刮水器維護開啟命令，則驅動前刮水器低速運行t時間到刮水器維護位置，并發送刮水器維護功能打開信號。

3）若刮水器維護功能已開啟，當收到刮水器維護關閉命令后，驅動前刮水器低速運行到歸位位置，并發送刮水器維護功能關閉信號。

表2 刮水器維護位置總線信號設計

4）若刮水器開關在非OFF檔，刮水器維護功能禁止。

5）當點火狀態不為ON，或發動機蓋打開，或車速大于0時，BCM不響應刮水器維護開啟或關閉命令，并且發送刮水器維護功能禁止信號，MP5接收到該信號后，刮水器維護功能開啟或關閉選項不能選擇。

6）開啟刮水器維護功能t時間內，發動機蓋開啟后，刮水器立即停止工作，MP5顯示維護位置“開”轉換成 “關”；關上發動機蓋，刮水器不動作，顯示不改變；開啟維護位置，刮水器繼續運動到維護位置，顯示由 “關”轉換成 “開”。

2.3 儀表

由于經濟型車一般不標配MP5等顯示屏，無法完全通過顯示屏進行功能配置，但儀表是汽車標配的部件，而且是重要的人機接口部件，汽車儀表的功能越來越強大，通過轉向盤開關打開儀表的行車控制單元顯示屏幕中的配置菜單，打開、關閉或設置一些功能，實現原理與MP5類似。需要考慮儀表界面的設計，對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］。

專業診斷儀一般操作較為復雜，參數較多，體積較大不便于攜帶，一般為專業人員或者汽車修理廠工作人員使用。

2.5 手持設備

診斷儀可以實現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備。針對當前汽車診斷儀設計方案存在的各種優缺點，通過在安卓手機或平板上開發診斷儀軟件，利用藍牙轉CAN設備與汽車通信的方案，解決因診斷數據庫更新而周期性升級診斷儀軟件的問題，將診斷數據庫存放在手機或平板SD卡中。利用手機客戶端進行汽車功能配置流程見圖9［2-3］。

打開車載OBD接口，將車訊通汽車檢測儀插入車載OBD接口，通過藍牙或者wifi和手機進行鏈接，進行手機操作界面。

通過整車對ECU功能的可配置設計，采用手機客戶端配置 （圖10），用戶自行下載和升級手機軟件，藍牙OBD終端接汽車OBD口，該設備用戶可以選擇從4S店或其他途徑購買。

3 總結

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

從產品研發過程來看，目前產品規劃部門下發的配置表還沒有詳細到某些功能是否可配置。電氣研發部門應在開發初期根據市場定位梳理出待開發車型需設計的可配置功能，并確定其實現方式。

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

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展。整車廠開發出一款涵蓋基本配置的車型，客戶根據需要自行開啟或關閉，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計［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中的應用［J］.中國科技縱橫，2013（7）：90.

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

［4］張慧娟.新型語音協處理器提升快速精確語言識別及處理能力［J］.電子設計技術， 2012 （9）： 16， 18.