江凱敏，徐 偉，陳文慶，趙正卿

（廣州汽車集團(tuán)有限公司工程研究院，廣東 廣州 511434）

1 引言

車內(nèi)頂燈是汽車內(nèi)部照明的重要組成部分，在車主打開車門進(jìn)入車內(nèi)時(shí)，頂燈系統(tǒng)可以自動打開頂燈提供舒適照明，也可以在車主打開導(dǎo)航后接收語音控制命令來打開頂燈；智能化的頂燈電控系統(tǒng)讓車主隨心所欲地控制車內(nèi)照明，為車內(nèi)營造一個(gè)舒適的開車環(huán)境。

如圖1所示，車內(nèi)頂燈一般安裝在汽車內(nèi)部的頂棚上，其需要與車身控制模塊BCM、導(dǎo)航AV主機(jī)和智能氛圍燈IAL形成關(guān)聯(lián)控制系統(tǒng)，進(jìn)而形成智能頂燈電控系統(tǒng)。

本文主要介紹一種車內(nèi)頂燈電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)由車身控制模塊BCM、導(dǎo)航AV主機(jī)和智能氛圍燈IAL等組成。

車身控制模塊BCM接收導(dǎo)航AV主機(jī)的語音控制信號或門開關(guān)信號，進(jìn)而通過高邊驅(qū)動芯片VN7010AJ和低邊驅(qū)動芯片NCV8401去驅(qū)動頂燈打開或關(guān)閉；同時(shí)BCM通過CAN通信接收到智能氛圍燈IAL打開或關(guān)閉信號，控制頂燈和IAL一起同節(jié)奏打開和關(guān)閉。

2 車內(nèi)頂燈的基本電子架構(gòu)

如圖2所示，車內(nèi)頂燈的基本電子架構(gòu)由導(dǎo)航AV主機(jī)、車身控制模塊BCM、智能氛圍燈IAL、門開關(guān)信號和車內(nèi)頂燈等組成。

2.1 手動模式

當(dāng)手動打開左前/左后/右前/右后4個(gè)頂燈到ON擋時(shí)，頂燈系統(tǒng)進(jìn)入手動模式，不會受到語音輸入、門開關(guān)和IAL氛圍燈的關(guān)聯(lián)控制，手動模式是獨(dú)立的。此時(shí)車身控制模塊BCM通過高邊驅(qū)動VN7010AJ輸出Battery Save=12V給頂燈供電，4個(gè)頂燈直接點(diǎn)亮。

2.2 自動模式

當(dāng)車內(nèi)頂燈打到Auto擋時(shí)，頂燈進(jìn)入自動模式。

1）氛圍燈IAL打開時(shí)，頂燈會跟著氛圍燈節(jié)奏一起亮滅，BCM會控制低邊驅(qū)動NCV8401的輸出信號LS_Dome和高邊驅(qū)動VN7010AS的輸出信號Batter Saver來達(dá)到控制效果。

圖1 車內(nèi)頂燈

圖2 車內(nèi)頂燈的基本電子架構(gòu)

2）在門開關(guān)打開時(shí)，BCM會通過Battery Save=12V和LS_Doom PWM來控制頂燈自動打開15min用于車內(nèi)照明；15min后頂燈會自動關(guān)閉，此時(shí)BCM關(guān)閉低邊驅(qū)動芯片NCV8401，使得低邊驅(qū)動輸出LS_Doom=12V。

3）在語音輸入控制頂燈后，導(dǎo)航AV主機(jī)將語音命令通過CAN通信發(fā)給BCM，BCM先通過高邊驅(qū)動VN7010AJ輸出Battery Saver=12V，再通過低邊驅(qū)動NCV8401輸出LS_Doom PWM控制信號來驅(qū)動控制頂燈亮滅。

3 語音控制頂燈的基本原理

如圖3所示，當(dāng)汽車鑰匙打在ON擋時(shí)且頂燈打開在Auto擋時(shí)，車內(nèi)人員可以用語音控制頂燈打開或關(guān)閉。

當(dāng)導(dǎo)航AV主機(jī)收到語音控制頂燈打開指令時(shí)，導(dǎo)航AV主機(jī)將打開指令發(fā)送給BCM，BCM先通過高邊驅(qū)動VN7010AJ輸出Battery Saver=12V，再通過低邊驅(qū)動NCV8401的PWM輸出信號LS_Doom，將頂燈緩慢點(diǎn)亮直到全亮：LS_Doom的PWM持續(xù)時(shí)間只有3s，在3s內(nèi)LS_Doom電平將從0V 0%PWM緩慢提升到0V 100%PWM，使得頂燈緩慢逐漸點(diǎn)亮到全亮，營造一種舒適溫馨感。

當(dāng)導(dǎo)航AV主機(jī)收到語音控制頂燈關(guān)閉指令時(shí)，導(dǎo)航AV主機(jī)將關(guān)閉指令發(fā)送給BCM，BCM將低邊驅(qū)動NCV8401的PWM輸出信號LS_Doom關(guān)閉，保持默認(rèn)上拉電平12V：LS_Doom的PWM持續(xù)時(shí)間只有3s，在3s內(nèi)LS_Doom電平將從12V 0%PWM緩慢提升到12V 100%PWM，使得頂燈緩慢熄滅到全滅，營造一種舒適溫馨感。

4 門開關(guān)信號關(guān)聯(lián)頂燈原理

如圖4所示，當(dāng)汽車鑰匙打在off擋時(shí)且頂燈打開在Auto擋時(shí)，在任意4個(gè)車門打開一個(gè)的情況下，車門開關(guān)信號Door SW AJAR將產(chǎn)生跳變，由1變?yōu)?，車內(nèi)頂燈將自動漸亮打開15min，15min后漸滅關(guān)閉。

當(dāng)車內(nèi)頂燈漸亮打開時(shí)，BCM控制同第3章節(jié)頂燈點(diǎn)亮過程。

當(dāng)15min時(shí)間到后或是車門關(guān)閉信號Door SW AJAR由1變?yōu)?，BCM控制同第3章節(jié)頂燈熄滅過程。

5 手動控制頂燈電控原理

如圖5所示，當(dāng)頂燈手動打在ON擋時(shí)，頂燈不受到任何電控系統(tǒng)關(guān)聯(lián)控制，系統(tǒng)直接將頂燈的燈泡負(fù)極接到GND，BCM直接控制高邊驅(qū)動芯片VN7010AJ輸出Battery Saver=12V，直接點(diǎn)亮前后4個(gè)頂燈，為車內(nèi)人員提供舒適的車內(nèi)照明；當(dāng)關(guān)閉手動模式時(shí)，開關(guān)直接接到Auto擋，頂燈進(jìn)入自動模式。

6 頂燈與氛圍燈互動原理

如圖6所示，當(dāng)汽車鑰匙打在ON擋時(shí)且頂燈打開在Auto擋位置時(shí)，車內(nèi)的頂燈可以和智能氛圍燈進(jìn)行同節(jié)奏打開或關(guān)閉。

圖3 語音控制頂燈的基本架構(gòu)

圖4 門開關(guān)信號關(guān)聯(lián)頂燈原理

圖5 手動控制頂燈的基本架構(gòu)

當(dāng)氛圍燈打開時(shí)，車身控制模塊BCM通過CAN通信接收到氛圍燈打開命令后，直接控制VN7010AJ的驅(qū)動輸出Battery Saver=12V，再控制低邊驅(qū)動NCV8401輸出LS_Doom=0V，這時(shí)頂燈打開。

當(dāng)氛圍燈關(guān)閉時(shí)，BCM將低邊驅(qū)動NCV8401的PWM輸出信號LS_Doom關(guān)閉，保持默認(rèn)上拉電平12V，頂燈熄滅。

圖6 頂燈與氛圍燈互動的基本架構(gòu)

如圖7所示，當(dāng)氛圍燈進(jìn)入呼吸模式時(shí)，頂燈也會進(jìn)入呼吸模式。

圖7 頂燈與氛圍燈互動呼吸的參考效果圖

當(dāng)氛圍燈呼吸漸亮打開時(shí)，其輸出從0%逐漸上升到100%，此時(shí)頂燈也會呼吸漸亮打開：在高邊驅(qū)動芯片的輸出Battery Saver=12V情況下，LS_Doom電平將從0V 0%PWM緩慢提升到0V 100%PWM。

當(dāng)氛圍燈呼吸逐漸熄滅時(shí)，其輸出100%逐漸下降到0%，此時(shí)頂燈也會呼吸逐漸熄滅：在高邊驅(qū)動芯片的輸出Battery Saver=12V情況下，LS_Doom電平將從12V 0%PWM緩慢提升到12V 100%PWM。

氛圍燈和頂燈如此循環(huán)，在車內(nèi)形成別具一色的呼吸效果，可以大大提高整車豪華檔次。

7 總結(jié)

車內(nèi)頂燈屬于車內(nèi)飾燈的一種，隨著智能網(wǎng)聯(lián)時(shí)代的來臨，車內(nèi)頂燈會與智能網(wǎng)聯(lián)的相關(guān)節(jié)點(diǎn)ECU有越來越多的交互控制功能。

與語音交互控制，可以讓車主在沒有打開頂燈的情況下進(jìn)行語音交互控制頂燈，可以解放雙手，大大提高駕駛舒適感。

與氛圍燈關(guān)聯(lián)控制，可以營造頂燈的呼吸模式舒適場景，可以提高車內(nèi)舒適體驗(yàn)性。

與門開關(guān)關(guān)聯(lián)控制，可以在車主開車時(shí)頂燈自動打開，可以提高車內(nèi)照明的智能化。

隨著車內(nèi)頂燈系統(tǒng)的智能化，有的車型還出現(xiàn)了觸碰型的頂燈控制系統(tǒng)，車主直接觸碰頂燈開關(guān)可以直接控制頂燈亮滅，例如廣汽AION LX等車型。

智能化和網(wǎng)聯(lián)化將是車內(nèi)頂燈系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。