一体式中控面板的设计及应用

2011-07-20吴小林陈文强潘之杰吴成明赵福全

汽车电器 2011年12期

吴小林，陈文强，潘之杰，吴成明，赵福全

（吉利汽车研究院，浙江杭州 311228）

本文所要描述的控制面板包括空调控制面板、娱乐控制面板、各系统控制面板。空调控制面板又包括自动空调和手动空调面板［1］，有温度控制、风量控制、内外循环控制、前后风窗玻璃除霜控制、送风模式控制等；娱乐控制面板包括收音功能、导航功能、VCD／DVD播放功能，可以对电台进行收音并记录多个电台频率、选择驾驶员所要到达的目的地并进行路线指引、使用VCD／DVD碟片播放；各系统控制面板指目前汽车所包括的如电子控制平稳系统控制按钮、胎压监测与报警控制按钮、仪表转换控制按钮、电子防盗系统控制按钮、危险报警系统控制按钮、驻车雷达控制系统按钮等。

为了方便驾驶员的操作，这些控制面板大都安装在驾驶员右侧中控台上，由于按键功能众多，在中控台空间限制的情况下，就需要减小面板之间存在的间隔。

随着汽车中电子部件数量的增加，线束和配套插接件的数量也在不断上升。线束的增加不但占据了车内的有效空间、增加了装配和维修的难度、提高了整车成本，而且妨碍整车可靠性的提高［2］。

基于以上两点，一体式中控面板应运而生，它将所有面板上的功能按键集中在一起，消除面板之间存在的间隔，规定每个按键之间的间隙和操作方式，并增加总线通信，减少线束和插接件，提高整车可靠性［3］。

一体式中控面板从内部表现出了一辆车的内涵和优越理念，它应符合整车的外观造型。在极小的空间内达到用户所要求的所有操作功能。

1 一体式中控面板的设计效果图［3］

中控面板集成度极高，可以任意设计不同的造型以符合车型外观的表现。所以，面板在机械方面更易控制，表现为制造上模具数量少，所有按钮（旋钮）操作力矩、间隙、面差较为统一；所有按钮背景光可以有效得到控制。以下针对市场上几种不同的控制面板进行分析。

图1为商务车中控面板设计效果图。图2为两厢乘用车中控面板，其中包含自动空调控制的所有功能、VCD／DVD／TV等操作按键。与整个车身造型相似。图3为三厢车中控面板设计效果图。图4为2011款两厢车中控面板设计效果图。

2 总线通信功能

一体式中控面板利用CAN总线进行通信，属于双向串行多节点数字通信系统。其控制过程为驾驶员对面板上的按键进行操作后，在线路板上得到一个通断的电信号，电路将此电信号送到微处理器，微处理器对本信号的正确与否进行判断。在正确的情况下，发送执行信号到总线收发器，总线收发器对信号进行编码处理，再发送到总线上由各系统控制器对信号进行检索，在相应的地址正确后，对机构进行操作，实现相应的功能并反馈执行信号给控制面板内的总线收发器，总线收发器解码后反馈给微处理器，微处理器对本信息作出相应的显示。具体过程见图5中控面板电路控制原理图。

中控面板总成是一个多通信总线的开关节点，单片机对本地开关状态进行采样，并将开关状态通过LIN接口进行发送，同时控制面板还负责接收LIN上的调光控制信号、工作状态信号，并驱动对应的背光LED或工作状态指示LED。其功能描述如下。

2.1 电源检测与电源模式

模块保持对电源电压的检测（表1），并能在各种电压范围内自动进入相应的工作（电压）模式。

表1 电源检测表［5］

1）功能状态A 面板内所有功能（包括负载控制、通信）均能保持正常工作。

2）功能状态B 面板负载控制功能被禁止（背光灯、指示灯），通信功能保持正常。

3）功能状态C 面板的负载控制功能、通信功能均被禁止，仅保持对电源电压的检测。

以上各种功能状态之间，不允许出现功能状态A和功能状态C之间的突变，当电压出现突变的时候，电源模式须经过A—B—C或者C—B—A的变化过程。

2.2 开关、输入信号检测功能

在中控面板正常工作状态（功能状态A、B；ACTIVE模式）下，保持对其上所有开关输入量进行检测，并将对应的开关状态发送到CAN总线或LIN总线上。针对开关输入信号，定义可能出现的失效模式如下：逻辑互逆的开关输入同时有效（如TEMP+、TEMP-同时有效），则判定为相应开关同时失效，直到该 “同时有效”状态取消；在RESET及RESET之后相应的初始化过程结束前，开关输入即保持 “有效”，则判定该开关输入失效，直到该开关输入变为 “无效”后，判定该开关已退出 “失效”。在出现开关输入信号失效的情况下，要求所有与相应失效开关有关的控制输出须保持为缺省值；所有与相应失效开关有关的总线通信信号须保持为缺省值。