某车型全景天窗控制功能设计

黄 柯

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

随着汽车行业的发展，汽车的配置逐渐升级，全景天窗开始从高端车走向中低端车型，同时，全景天窗在结构及功能上都越来越丰富。结构上，变色玻璃、太阳能玻璃、星空玻璃等逐渐在整车上应用[1]；功能上，众多智能化功能逐渐解放用户双手，语音控制、远程App控制成为用户的新选择，远程App控制使用户足不出户便能实现提前开天窗透气，雨天自动关窗，提供保姆级的自动服务窗。

近年来，我司多款量产车型均已标配全景天窗，全景天窗的系统方案需要合理设计，功能需要更加丰富多彩，逻辑需要合理且安全，以满足用户逐渐升级的使用及体验需求，同时为后续车型开发提供设计参考。

1 系统方案

在功能结构上，全景天窗包含天窗玻璃和遮阳帘，由玻璃控制器、遮阳帘控制器配合控制天窗玻璃电机和遮阳帘电机来实现天窗玻璃和遮阳帘的电动功能逻辑。

本车型的玻璃控制器及遮阳帘控制器均接入Roof Open SW、Tilt Up SW、Shade Close SW引脚信号，用于玻璃与遮阳帘联动控制，以免二者不联动导致电机烧坏或逻辑不合理[2]，该全景天窗系统框图如图1所示。

图1 全景天窗系统框图

局域互联网络（Local Interconnect Network,LIN）是基于通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, UART）/串行通信接口（Serial Communication Interface, SCI）的低成本开放式串行通讯总线，遵循ISO 9141协议，是对控制器局域网络（Controller Area Network,CAN）总线的低成本辅助网络。LIN总线采用单主节点、多从节点的通讯模式，从节点只能和主节点一对一的通信，从节点之间通讯需要主节点进行转接[3]。

根据整车网络架构要求及全景天窗功能需求，本车型的玻璃控制器及遮阳帘控制器均接入整车LIN网络，传输速率为19.2 Kbps，有两点优势：第一，可时实知悉对方的位置信息，用于玻璃与遮阳帘联动控制；第二，可接收LIN网络主节点转来的其他网络节点的网络命令，丰富全景天窗的网络功能[4]，网络拓扑图如图2所示。

图2 全景天窗网络拓扑图

2 输入接口

2.1 硬线开关输入接口

天窗硬件输入接口见表1，通过硬线开关，全景天窗可实现玻璃及遮阳帘的点动开启和关闭、自动开启和关闭、天窗玻璃起翘功能。

表1 硬线输入接口

天窗模块在接收开关信号时，将利用软件滤波的方式来确定信号的有效性。这意味着，在过滤时间内认为有效的开关输入信号需要经过多次采样，过滤时间定义为（40±10）ms。开关短按时间定义：按下时间t≤300 ms；开关长按时间定义：按下时间t＞300 ms。

2.2 网络输入输出接口

天窗玻璃控制器（Sunroof, SRF）及遮阳帘控制器（Sunshade, SSD）接入整车LIN网络，作为车身控制模块电控单元（Body Control Module,BCM）的从节点。语音、手机远程等CAN网络命令均由BCM接收后转发LIN网络，天窗玻璃控制器及遮阳帘控制器接收网络命令后执行相关操作。MP5及T-BOX发送的CAN信号如表2所示。

表2 MP5/T-BOX CAN线发送信号

表3 RLS LIN线发送信号

SRF及SSD接收的LIN信号列表如表4所示，由主节点BCM发送，除硬线开关外的其他网络命令均由BCM发送的该信号实现。

表4 SRF/SSD LIN线接收信号

天窗指令 Sunroof_Cmd有效条件：电源挡位IGNStatus的信号值为 0x2:IGN，且天窗使能SRF_Enable的信号值为0x0:Allowed。

SRF及SSD发送的LIN信号列表如表5所示，由BCM接收并转发至CAN网络，用于其他模块知悉天窗玻璃及遮阳帘的位置信息。

表5 SRF/SSD LIN线发送信号

3 功能逻辑设计

3.1 硬线开关逻辑

综合考虑全景天窗的结构特点[5]及前期设计经验，本车型全景天窗采取以下逻辑来实现开关全景天窗功能。

短按Roof Open SW或Roof Close SW，全景天窗玻璃执行打开或关闭动作，松开开关，打开或关闭动作即停止。

长按Roof Open SW或Roof Close SW，天窗玻璃执行自动打开或自动关闭动作，直至运行至目标位置。

短按Roof Tilt Up SW，玻璃执行起翘动作，松开开关，起翘动作即停止。

长按Roof Tilt Up SW，玻璃执行自动起翘动作，直至运行至目标位置。

短按Shade Open SW或Shade Close SW，遮阳帘执行打开或关闭动作，松开开关，打开或关闭动作即停止。

长按Shade Open SW或Shade Close SW，遮阳帘执行自动打开或自动关闭动作，直至运行至目标位置。

3.2 远程控制功能

T-BOX将天窗状态上传至手机 App，用户可查看天窗位置，并可通过手机App控制天窗全开、通风（Tile up）、全关，具体信号路由见2.2部分，天窗远程状态查看界面、控制界面分别如图3、图4所示。

图3 天窗状态远程查看界面

图4 天窗远程状态控制界面

3.3 语音控制功能

采用科大讯飞的语音模块来识别驾驶员或乘客语音信息，当确认接收到语音输入“打开天窗”“关闭天窗”“打开遮阳帘”“关闭遮阳帘”时，SRF/SSD执行相关动作，具体信号路由见2.2部分。

同时，语音输入还设置了个性化主动执行服务，譬如识别到驾驶员或乘客说“下雨了”“我要抽烟”，天窗执行“关闭天窗”“天窗起翘”动作，后续根据市场需求可拓展其他语音功能。

3.4 雨天关窗功能

在整车熄火后，若天窗未完全关闭，RLS会在48 h内检测雨量信号，若识别判断出降雨信息，发送雨天关窗 LIN信号，天窗玻璃按要求执行全关动作，具体信号路由见2.2部分。

3.5 遥控钥匙关窗功能

在整车熄火后，若天窗未完全关闭，长按遥控钥匙闭锁键1 s，BCM发送关窗LIN信号，天窗玻璃按要求执行全关动作。

3.6 天窗玻璃与遮阳帘联动逻辑

SRF及SSD通过LIN网络信号实时知悉对方位置信息，当天窗玻璃及遮阳帘均处于全关状态时，点动或自动打开天窗，天窗遮阳帘先执行打开动作，天窗玻璃再执行打开动作。天窗玻璃及遮阳帘均处于打开状态时，点动或自动关闭遮阳帘，先执行天窗玻璃关闭动作，再执行天窗遮阳帘关闭动作，硬线开关及网络功能均执行该联动逻辑要求。

4 性能要求

4.1 防夹区域及防夹力

防夹功能产生作用的适用范围应为从天窗窗框前端4 mm至200 mm的区域，天窗玻璃及遮阳帘在防夹区域内自动关闭过程中，出现防夹时，防夹力应＜100 N[6]。

4.2 防夹反转距离

为避免造成乘员伤害，天窗玻璃及遮阳帘自动关闭过程中出现防夹时，天窗玻璃及遮阳帘应反向运动＞150 mm距离。

4.3 误防夹要求

天窗玻璃及遮阳帘在自动关闭过程中，在高速下不允许发生误防夹反转，其他道路下总误反转率≤5%。

5 结论

本论文详细介绍了全景天窗的控制系统方案及硬件、网络接口方案，经实车测试该全景天窗的开关方式多样，功能逻辑合理，满足乘客使用需求。同时，防夹力、防夹区域、防夹反转、误防夹等性能均满足设计要求，搭载该全景天窗的整车已成功量产上市，对新车型全景天窗具有一定的指导意义。