汽车灯具产品关联性设计方法

2020-11-25李志刚盛红金滕云鹏朱丽媛王浩博

汽车电器 2020年5期

李志刚，王磊，盛红金，滕云鹏，朱丽媛，王浩博，李野

（一汽奔腾轿车有限公司奔腾开发院，吉林长春 130012）

汽车灯具产品是重要的汽车电器零件，承担着光学照明、信号提醒等重要的整车安全功能，其涉及到的国家强制标准多，法规要求严格细致［1］。另一方面，整车系统功能越来越复杂，灯具产品也不断的升级换代，灯具产品开发与其它汽车零部件的安装、连接、供电和通信等工作越来越密切，所以灯具开发工作不仅仅局限在自己内部，还扩展到与其他专业和零件的合作开发。灯具产品关联性设计主要是要求设计师在灯具产品开发的每一个步骤中不仅仅局限于自身性能和结构的开发，还要全面考虑与相关联的系统和零件相互影响，在开发和变更过程中识别出对其他系统和零件的需求和影响，全面地分析相关关联因素，并将其融入到自身产品开发中，才能保证灯具产品开发较好地融入整车开发体系中，成为整车的一个亮点和卖点。

1 造型关联性设计

灯具产品造型关联性设计首先要保证灯具采用的造型特征符合整车造型家族特征延续和提升的需求，这就要求设计师充分了解整车及灯具产品造型中的亮点元素，利用透镜、光导、厚壁、散射材料及造型衬框等零件结构，结合电镀、磨砂、喷漆或镭雕等生产工艺，来完成灯具造型元素的设计，可以在成本可控的前提下，通过一些先进的技术应用，来提升灯具的科技感和时尚感。只有造型基因的不断优化，才能提升车型品牌价值。其次要保证灯具的外部型面与整车型面趋势一致的同时，内部造型特征的重要型线也要与外部零件的造型型线相吻合。在A面设计过程中，可以通过型线连贯性检查等手段来识别和优化。最后灯具的色彩也要符合整车色彩要求，要根据车型所要展现的设计理念和风格进行仔细的色彩定义，尤其是车辆后部尾灯不但要设定自身颜色，还要与其它小灯面罩的颜色保持一致。

造型关联性设计能够保证灯具产品与整车造型保持统一性。

2 结构关联性设计

灯具产品结构关联性设计首先要考虑灯具的安装牢固性，优先选择安装在强度高的零件上。以前照灯为例，一般会选择安装在车身前横梁、前端框架及翼子板等零件上；其次需要考虑定位准确性，为了满足整车精良性评审对间隙段差的要求，必须进行基准点系统（RPS）设计。一般认为，RPS的设计流程分为6个步骤：产品功能的研究，产品公差的研究，RPS的制定，定位基准尺寸的确定，产品公差的计算，绘制产品图样［2］。最后要考虑维修及更换光源的可行性和便利性，这就要求灯具产品与周边零件必须要保持一定的距离，保证操作空间。上述开发过程中，需要与车身设计师和总布置设计师一起进行方案制定，在满足自身安装匹配实现的同时，也要考虑车身上对应结构的可行性，以及现生产灯具装配工艺的便利性。

结构关联性设计主要原则是依托周边零件结构特征，最大限度地保证灯具安装匹配的可靠性。

3 电路关联性设计

灯具产品电路关联性设计首先要根据整车电气原理图和线束图，了解灯具产品与相关控制器之间的连接关系和回路构成，明确蓄电池、发电机、控制开关及熔断丝规格等电性能参数，重点是外部输入的电压电流等信息，尤其是灯泡光源的灯具产品，不同的电压输入会对产品使用寿命有明显的影响，尤其是具备怠速启停功能的车辆，启停工作时的电压变化会对灯具光学强度产生一定的影响；其次，要明确灯具产品的自身电路接口信息，包括零件电路原理图、回路名称及描述、接插件型号及引脚定义、线径信息及不同温度和电压条件下的输出电流信息等，以方便线束设计师和BCM等控制器设计师进行针对性设计；最后还要进行线束和接插件与车身端的连接及固定设计。

电路关联性设计能够保证灯具产品在通电状态下的工作稳定性。

4 驱动关联性设计

驱动关联性设计首先要明确灯具产品点亮的的外部驱动方式，主要是明确BCM和灯光控制器的驱动模式、点亮策略及负载情况，进行对应的内部电路设计；其次，在自适应远光（ADB）系统设计中，车身信号、环境及道路信息和外部车辆位置信息的流转，在设计初期需要与电气架构专业进行确认。ADB功能、通信功能、诊断功能和休眠唤醒功能，都需要从CAN总线上采集前置摄像头系统输出的开关状态、挡位、车速等信息，因此与相关控制器的信号交互的驱动关联性设计尤为重要。同时通信协议和诊断协议还需要按照电气网络诊断的要求编制。最后，在有整车解闭锁时进行光学律动的灯具产品中，一般通过BCM来驱动灯具内部控制电路，需要与BCM设计师一起讨论信号时序问题、接口电路一致性及各种典型工况应对方案。

驱动关联性设计，保证高端灯具产品在整车网络系统中的准确性。

5 EMC关联性设计

EMC关联性设计首先主要考虑前部灯具对收音机、导航系统和遥控钥匙等易受电磁干扰的零件的影响，需要在电路设计过程中注意电磁防护设计，要从合理搭铁、有效屏蔽、电路滤波和布线优化等方面考虑。其次要通过测试台架和实车验证来进行相关器件共同工作时的电磁工况验证，不断地优化电路方案。最后电磁干扰测试最好选择同一家实验室，确保测试环境和测试手段相同，通过零件测试结果对比，为设计整改提供思路。

EMC关联性设计能够保证LED光源及带控制器的灯具产品的EMC测试满足要求。

6 法规关联性设计

法规关联性设计首先要考虑灯具布置位置和数量的法规符合性，具体要求参考GB4785《汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》和GB7258《机动车运行安全技术条件》中的相关规定；其次要考虑具体功能产品的法规要求，比如前照灯设计要遵守GB4599《汽车用灯丝灯泡前照灯》或者GB25991《汽车用LED前照灯》的相关规定；其次还要考虑其他专业法规对车灯产品的要求，如对灯具外表面形状有要求的GB11566《乘用车外部凸出物》和满足低速碰撞试验要求的GB17354《汽车前、后端保护装置》的国家法规；最后如有出口要求，还需要满足出口国家的法规要求。

法规关联性设计保证整车产品型式认证需求。