整车背景光的调节策略

李洪雷，朱长文

（华晨汽车工程研究院电子集成室，辽宁 沈阳 1101400）

前言

随着社会的发展，车辆也成为人们生活中的必需品。当前现代化汽车驾驶室内带有背景光的模块如组合仪表、多媒体、空调控制器、换档提示及车内的开关等，能够实现背景光亮度手动调节的只有组合仪表和多媒体。背景光具有亮度调节的功能，这是非常人性化的设计，符合人机工程学的要求，驾驶员可以根据自己的感观将背景光亮度调整至最舒服最适宜的状态，避免背景光线太强刺激驾驶员的眼睛，从而形成视觉疲劳影响行车安全；避免背景光线太弱导致驾驶员无法有效读取组合仪表或多媒体上显示的车辆信息而降低便利性。开启位置灯后驾驶室内的带有背光的控制模块全部点亮，但除组合仪表外，驾驶室内其余模块的背景光亮度大多不可以调整，这就导致驾驶室内各模块的背景光亮度不一致，降低客户的驾乘体验满意度。

本文针对现代化汽车设计了一种新颖的可以实现整车系统背景光亮度统一调节的算法和策略，提升客户的驾乘体验满意度。

1 背景光调节工作原理

图1 背景光控制流程图

目前驾驶室内的模块只有组合仪表和多媒体的背景光是可以进行手动调节的，以组合仪表为例。目前大多数组合仪表调整背景光均通过多功能方向盘上的按键来实现，其具体操作流程图 1所示，其根本原理为组合仪表里的微处理器MCU根据接收按键信号（电阻编码，其本质为电阻值不同）的不同输出不同占空比的PWM信号从而实现改变亮度等级的目的。

在设计阶段将整车背景光的亮度等级分为10档（各整车厂可以自己定义），并对其进行详细划分，最低档对应亮度等级1，最高档对应亮度等级10，亮度等级与脉冲信号占空比的对应关系参照表1。

表1 背景光亮度等级对应表

例如当前背景光亮度等级为 3，此时 MCU控制端输出占空比为30%的PWM脉冲信号控制发光二极管点亮。如用户按下“向上”键且有效时间小于2s，多功能方向盘开关输入给组合仪表的阻值发生变化，MCU检测当前背景光PWM脉冲的占空比为30%，并未达到最大值，那么MCU更改背景光驱动脉冲的占空比，由30%更改为40；如MCU检测到按键的有效时间超过 2s，MCU将控制背景光进入快速调节状态，在按键有效的时间内以每秒增加一个亮度等级进行调整，直到背景光的零度等级到达最大；如当前背景光亮度等级已达到最大等级，保持当前背景光亮度等级。如需降低背景光亮度等级原理同上，只是MCU检测到被按下的有效按键不同而已。

2 设计内容

为了提升客户的驾乘体验满意度，根据多年从事汽车行业积累的宝贵经验设计了一种实用的整车背景光亮度调节的算法和策略。组合仪表是人和车辆信息的重要交互窗口，同时组合仪表方便对背景光的亮度等级进行记忆，因此将组合仪表作为整车背景光调节的主控制模块，下面进行详细阐述具体算法及控制策略。

目前大多数控制模块都支持 CAN总线通讯，但是依然有少部分模块（如开关等）不支持 CAN总线通讯，那么这些模块可通过线束直接接收组合仪表发出调整背景光亮度的PWM信号进行相应背景光亮度调节（模块内部无需MCU处理），各模块内部设计电路如图1下半部分所示，信号通过组合仪表内的 MCU控制端输出高电平（+5V）时，通过分压电阻分压，三极管 KT1导通，此时三极管集电极电压接近0V，从而使模块内部的背景光调节电路两端形成电势差，电路中发光二极管点亮；如组合仪表内的MCU控制端输出低电平（0V）时，通过分压电阻分压，三极管 KT1的基极电压基本为0V，三极管截止，受控模块内部电路两端等电势，电路中发光二极管熄灭。但是由于控制电路的PWM信号频率较高，人眼无法识别，因此无法看到背景光熄灭，但PWM信号的占空比不同会导致背景光亮度不同，这也是背景光亮度调节的根本原理。通过以上方式就实现了不支持 CAN总线通信的模块依据组合仪表的背景光亮度等级统一调整的目的。

支持 CAN通信功能的模块就相对简单一下，只需将各模块通过CAN总线连接到一起即可，组合仪表内部的MCU将接收到的背景光调整需求根据定义好的 CAN矩阵列表将目标亮度等级发送到总线上，以达到相关零部件能够和组合仪表一样进行背景光调整的目的。使整车背光保持一致，提示客户驾乘体验的满意度。相应矩阵信息见表2所示。

表2 CAN矩阵列表

为了提高用户的便利性，组合仪表在每次熄火时会将当前的亮度等级存储进 EEPROM（电可擦可编程读写存储器）中。下次上电后再从EEPROM中读取出上一次熄火前背景光的亮度等级，如没有调整需求，则显示上次熄火时存储的亮度等级，这样用户就不必每次都进行调整，设计比较人性化。

图2

位置灯未开启时，只有组合仪表和多媒体具有背光，亮度调节等级在等级3到等级10之间，可进行正常调节；其余控制器只有在开启位置灯后才有背光，亮度调节等级在等级1到等级5之间。如打开位置灯目前的亮度等级为亮度等级3，用户觉得背景光稍暗，此时通过多功能方向盘上的按键进行提升背景光亮度等级，如操作按键的时间少于2s，仪表将自身驱动背景光亮度的 PWM 信号的占空比由 30%更改为40%，并将该占空比的脉冲信号通过线束发送给其它控制模块，同时将CAN总线上的Backlight adjustment信号的数值由02更改为03，并进行周期性发送；如操作按键时间大于2s，仪表将自身驱动背景光亮度的PWM信号的占空比由30%逐级提升，直到零度等级达到最大值或者调节背景光需求信号失效，同时CAN总线上的Backlight adjustment信号的数值也同步进行调整，这样就实现了整车背景光亮度统一调节的目的。

3 结论

随着汽车产业的蓬勃发展，人们对车辆的舒适度的要求也越来越高，通过以上的设计可以实现整车背景光的亮度等级统一调整，符合汽车的发展趋势，并为客户提供舒适的驾乘环境，提升客户驾乘体验的满意度。

背景光调节策略流程图如图2。