浅谈汽车可配置功能的设计

吴成东，张新宇

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

汽车电气功能越来越复杂，但用户对部分功能的喜好不一。整车厂在进行功能设计时，集中考虑在不增加零部件成本的前提下为用户提供更多更便捷的功能，以增加销售的卖点，提升产品竞争力。但由于使用条件和使用习惯不同，有些功能用户并不买账。而整车厂难以因某单项功能而将软件做成几种状态，增加零部件的图号而增加管理费用。

1 可配置功能定义

高端车大约有700个功能，这些功能可以分为3类：一是与驾驶密切相关的各种操作，如换挡、灯光开启、刮水器开启等，开关合理分布在转向盘周围；二是一些经常使用的基本功能，在仪表板上通过传统的开关和按钮来操作，包括空调控制、音响系统控制、车载电话等；三是大量不常用的舒适类功能，包括对功能进行设置的功能。

具体功能设计的合理性仁者见仁，智者见智。本文研究的是整车厂设计一种控制单元软件，售后服务人员或者用户自己可以通过为外部设备或车内设备进行功能定制，满足用户不同的使用习惯，这就是可配置功能，或者称可设置功能。售后服务人员利用厂家提供的设备或者用户通过车载人机界面或其他方式，启用、关闭汽车的某些功能，将某些功能设置成自己喜好的模式。上述第3类功能和部分第2类功能都可以是可配置功能。表1是车身控制系统部分可配置功能的举例。

表1 可配置功能举例

2 可配置功能的实现方式

2.1 开关

本质上，车辆上某些开关也是一种功能配置。如ESC（Electronic Stability Control，电子稳定程序控制系统）通过开关来关闭ESC功能，还有发动机自动起停开关、背光调节开关等。最简单的功能配置通过开关实现。

1）控制电源开关，直接断开控制器搭铁，如副驾驶安全气囊关闭功能。具有功能指示的开关，通过硬线指令输入控制器，控制返回功能指示点亮开关上的功能指示灯。如起停关闭开关、ESC OFF开关、AutoHold（自动驻车功能）开关等。以上两种原理如图1所示。

2） 调节开关，通过PWM （Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制，简称脉宽调制）占空比或者串联电阻设置，如背光调节开关。如图2所示。

3）模式开关，如部分车型的EPS（Electronic PowerSteering，电动助力转向）功能中有助力模式设置，用开关选择普通模式、舒适模式和运动模式，或者转向力高、中、低等级，用户可以选择适合自己的助力模式。某车型的助力模式开关设置在转向盘上，如图3所示。

低端车通过开关实现功能配置。POLO刮水器维护位置通过刮水器开关打开。配置方式如下。

打开刮水器维护位置：供电从ON切换到ACC（Accessory，附件档）；在30 s内拨动一次刮水器开关到刮点动档，刮水器移动到维护位置。

关闭刮水器维护位置：供电从ACC切换到KL15，拨动一次刮水器开关到刮点动档，刮水器回到初始位置。

行车自动落锁功能，也可以通过开关来设置启用，默认关闭。某车型设置操作方式如下：进入车内，关好四门，将点火开关置于ON档，在接下来的20s内，按住中控锁上锁按键5s以上，转向灯闪烁2次，就设定了自动上锁功能，但仅通过开关无法设置自动落锁时的车速大小。

2.2 人机接口模块

高端车的众多功能，如果按照传统方式安排各种开关和功能按键，将会有 “琳琅满目”的开关，且不考虑在设计时是否有足够的布置空间，对于用户来说也会眼花缭乱，实际使用中可能会误操作。

2.2.1 原理

对于不常用的功能，可设置于一个高度集成的中央控制中心。用户可以根据需要而进行配置，从而达到个性化的要求，并且通过安装在中控台可任意操纵的控制器来启动，该控制器是连接到一个控制显示器上，控制显示屏的显示和菜单上的功能选择。显示器是可以直接触摸操作的。

采用中央控制中心和触摸屏等人机接口节约了设置传统控制装置的大量空间，造型设计人员可以尽情发挥，创新地进行车内造型设计，使之更加符合人机工程学，操控更加便捷，同时仪表板更加简洁，车内空间呈现出高贵和舒适的氛围。在HMI中实现功能配置的原理见图4。

为控制单元的每一种功能状态设计总线信号，通过HMI、MP5等人机接口发送给相应的控制器，设置其功能的模式。

对于一些不常用的功能，用户购回新车设置好以后不会或者很少会再设置了。将这些功能的开关设计到MP5、HMI等人机接口中，用户打开菜单，通过人机接口向对应功能的控制单元发出总线信号，来开启、关闭、设置对应的功能。

2.2.2 范例

例如EPS的助力模式功能，用户购买新车设置好以后一般不会经常调整，所以也可以将其设计在HMI显示屏中进行设置，如图5所示，节省了一套不常用的开关，设计中不需要考虑EPS模式开关的布置。

再如，奥迪A6的刮水器维护位置的打开通过HMI设置，该功能一般在洗车或更换刮片时才会用到。刮水器维护位置控制原理图、配置原理图如图6、图7所示，相关CAN信号见表2。

刮水器维护位置功能的实现方式如下。

1）刮水器维护功能可以通过HMI界面设置为Ⅰ开，Ⅱ关。下线时该功能默认为关。

2）当点火状态为ON，发动机盖未打开，车速小于等于0时，若收到刮水器维护开启命令，则驱动前刮水器低速运行t时间到刮水器维护位置，并发送刮水器维护功能打开信号。

3）若刮水器维护功能已开启，当收到刮水器维护关闭命令后，驱动前刮水器低速运行到归位位置，并发送刮水器维护功能关闭信号。

表2 刮水器维护位置总线信号设计

4）若刮水器开关在非OFF档，刮水器维护功能禁止。

5）当点火状态不为ON，或发动机盖打开，或车速大于0时，BCM不响应刮水器维护开启或关闭命令，并且发送刮水器维护功能禁止信号，MP5接收到该信号后，刮水器维护功能开启或关闭选项不能选择。

6）开启刮水器维护功能t时间内，发动机盖开启后，刮水器立即停止工作，MP5显示维护位置“开”转换成 “关”；关上发动机盖，刮水器不动作，显示不改变；开启维护位置，刮水器继续运动到维护位置，显示由 “关”转换成 “开”。

2.3 仪表

由于经济型车一般不标配MP5等显示屏，无法完全通过显示屏进行功能配置，但仪表是汽车标配的部件，而且是重要的人机接口部件，汽车仪表的功能越来越强大，通过转向盘开关打开仪表的行车控制单元显示屏幕中的配置菜单，打开、关闭或设置一些功能，实现原理与MP5类似。需要考虑仪表界面的设计，对仪表显示屏类型有要求。仪表中的配置功能菜单见图8。

2.4 诊断仪

对于以上方式都无法采用的情况下，也可通过4S店专用诊断仪刷新ECU的配置字来配置功能［1］。

专业诊断仪一般操作较为复杂，参数较多，体积较大不便于携带，一般为专业人员或者汽车修理厂工作人员使用。

2.5 手持设备

诊断仪可以实现功能配置但不适合给用户配备，用户需要低成本的便携式设备。针对当前汽车诊断仪设计方案存在的各种优缺点，通过在安卓手机或平板上开发诊断仪软件，利用蓝牙转CAN设备与汽车通信的方案，解决因诊断数据库更新而周期性升级诊断仪软件的问题，将诊断数据库存放在手机或平板SD卡中。利用手机客户端进行汽车功能配置流程见图9［2-3］。

打开车载OBD接口，将车讯通汽车检测仪插入车载OBD接口，通过蓝牙或者wifi和手机进行链接，进行手机操作界面。

通过整车对ECU功能的可配置设计，采用手机客户端配置 （图10），用户自行下载和升级手机软件，蓝牙OBD终端接汽车OBD口，该设备用户可以选择从4S店或其他途径购买。

3 总结

低端车型不标配HMI显示屏，部分功能采用开关进行功能配置，而使用频率高的功能和车辆行驶中配置的功能应该通过开关控制；在高端车型上驾驶员通过触摸屏或者语音控制进行功能配置［4］几乎成为标配，并冠以不同名称，如奥迪A6、Q5的MMI系统，宝马7系 “i drive”人机交互系统；通过仪表进行功能配置通用性更强，但增加仪表的复杂度，大众老款迈腾通过转向盘开关操作在仪表中实现；通过诊断仪进行功能配置只适合4S店维修使用；经济型车通过手机应用程序进行配置是最便捷的方式。

从产品研发过程来看，目前产品规划部门下发的配置表还没有详细到某些功能是否可配置。电气研发部门应在开发初期根据市场定位梳理出待开发车型需设计的可配置功能，并确定其实现方式。

虽然功能可配置，还需要考虑各可配置功能的默认方式，或者叫出厂模式 （表3）。例如起停、ESC默认开启，刮水器维护位置默认关闭，设防喇叭提示音默认关闭等。另外，还需要考虑功能配置后的记忆功能，车辆重起后是恢复到上次的设置模式还是默认模式。

随着汽车配置的多样化，客户需求的差异化，功能的配置将向定制的方向发展。整车厂开发出一款涵盖基本配置的车型，客户根据需要自行开启或关闭，使汽车更加智能化。

［1］谢钰敏.一款新型的汽车故障诊断仪的设计［J］.科技视界， 2014 （3）： 62-63.

［2］殷丽萍.汽车故障电脑诊断仪在车辆维护中的应用［J］.中国科技纵横，2013（7）：90.

［3］胡杰，盛祥政，李洪飞，等.基于智能手机的汽车故障诊断系统研究与开发［J］.汽车技术，2011（9）：4-10.

［4］张慧娟.新型语音协处理器提升快速精确语言识别及处理能力［J］.电子设计技术， 2012 （9）： 16， 18.