一种车内顶灯电控系统设计方案

江凯敏，徐 伟，陈文庆，赵正卿

（广州汽车集团有限公司工程研究院，广东 广州 511434）

1 引言

车内顶灯是汽车内部照明的重要组成部分，在车主打开车门进入车内时，顶灯系统可以自动打开顶灯提供舒适照明，也可以在车主打开导航后接收语音控制命令来打开顶灯；智能化的顶灯电控系统让车主随心所欲地控制车内照明，为车内营造一个舒适的开车环境。

如图1所示，车内顶灯一般安装在汽车内部的顶棚上，其需要与车身控制模块BCM、导航AV主机和智能氛围灯IAL形成关联控制系统，进而形成智能顶灯电控系统。

本文主要介绍一种车内顶灯电控系统设计方案，系统由车身控制模块BCM、导航AV主机和智能氛围灯IAL等组成。

车身控制模块BCM接收导航AV主机的语音控制信号或门开关信号，进而通过高边驱动芯片VN7010AJ和低边驱动芯片NCV8401去驱动顶灯打开或关闭；同时BCM通过CAN通信接收到智能氛围灯IAL打开或关闭信号，控制顶灯和IAL一起同节奏打开和关闭。

2 车内顶灯的基本电子架构

如图2所示，车内顶灯的基本电子架构由导航AV主机、车身控制模块BCM、智能氛围灯IAL、门开关信号和车内顶灯等组成。

2.1 手动模式

当手动打开左前/左后/右前/右后4个顶灯到ON挡时，顶灯系统进入手动模式，不会受到语音输入、门开关和IAL氛围灯的关联控制，手动模式是独立的。此时车身控制模块BCM通过高边驱动VN7010AJ输出Battery Save=12V给顶灯供电，4个顶灯直接点亮。

2.2 自动模式

当车内顶灯打到Auto挡时，顶灯进入自动模式。

1）氛围灯IAL打开时，顶灯会跟着氛围灯节奏一起亮灭，BCM会控制低边驱动NCV8401的输出信号LS_Dome和高边驱动VN7010AS的输出信号Batter Saver来达到控制效果。

图1 车内顶灯

图2 车内顶灯的基本电子架构

2）在门开关打开时，BCM会通过Battery Save=12V和LS_Doom PWM来控制顶灯自动打开15min用于车内照明；15min后顶灯会自动关闭，此时BCM关闭低边驱动芯片NCV8401，使得低边驱动输出LS_Doom=12V。

3）在语音输入控制顶灯后，导航AV主机将语音命令通过CAN通信发给BCM，BCM先通过高边驱动VN7010AJ输出Battery Saver=12V，再通过低边驱动NCV8401输出LS_Doom PWM控制信号来驱动控制顶灯亮灭。

3 语音控制顶灯的基本原理

如图3所示，当汽车钥匙打在ON挡时且顶灯打开在Auto挡时，车内人员可以用语音控制顶灯打开或关闭。

当导航AV主机收到语音控制顶灯打开指令时，导航AV主机将打开指令发送给BCM，BCM先通过高边驱动VN7010AJ输出Battery Saver=12V，再通过低边驱动NCV8401的PWM输出信号LS_Doom，将顶灯缓慢点亮直到全亮：LS_Doom的PWM持续时间只有3s，在3s内LS_Doom电平将从0V 0%PWM缓慢提升到0V 100%PWM，使得顶灯缓慢逐渐点亮到全亮，营造一种舒适温馨感。

当导航AV主机收到语音控制顶灯关闭指令时，导航AV主机将关闭指令发送给BCM，BCM将低边驱动NCV8401的PWM输出信号LS_Doom关闭，保持默认上拉电平12V：LS_Doom的PWM持续时间只有3s，在3s内LS_Doom电平将从12V 0%PWM缓慢提升到12V 100%PWM，使得顶灯缓慢熄灭到全灭，营造一种舒适温馨感。

4 门开关信号关联顶灯原理

如图4所示，当汽车钥匙打在off挡时且顶灯打开在Auto挡时，在任意4个车门打开一个的情况下，车门开关信号Door SW AJAR将产生跳变，由1变为0，车内顶灯将自动渐亮打开15min，15min后渐灭关闭。

当车内顶灯渐亮打开时，BCM控制同第3章节顶灯点亮过程。

当15min时间到后或是车门关闭信号Door SW AJAR由1变为0，BCM控制同第3章节顶灯熄灭过程。

5 手动控制顶灯电控原理

如图5所示，当顶灯手动打在ON挡时，顶灯不受到任何电控系统关联控制，系统直接将顶灯的灯泡负极接到GND，BCM直接控制高边驱动芯片VN7010AJ输出Battery Saver=12V，直接点亮前后4个顶灯，为车内人员提供舒适的车内照明；当关闭手动模式时，开关直接接到Auto挡，顶灯进入自动模式。

6 顶灯与氛围灯互动原理

如图6所示，当汽车钥匙打在ON挡时且顶灯打开在Auto挡位置时，车内的顶灯可以和智能氛围灯进行同节奏打开或关闭。

图3 语音控制顶灯的基本架构

图4 门开关信号关联顶灯原理

图5 手动控制顶灯的基本架构

当氛围灯打开时，车身控制模块BCM通过CAN通信接收到氛围灯打开命令后，直接控制VN7010AJ的驱动输出Battery Saver=12V，再控制低边驱动NCV8401输出LS_Doom=0V，这时顶灯打开。

当氛围灯关闭时，BCM将低边驱动NCV8401的PWM输出信号LS_Doom关闭，保持默认上拉电平12V，顶灯熄灭。

图6 顶灯与氛围灯互动的基本架构

如图7所示，当氛围灯进入呼吸模式时，顶灯也会进入呼吸模式。

图7 顶灯与氛围灯互动呼吸的参考效果图

当氛围灯呼吸渐亮打开时，其输出从0%逐渐上升到100%，此时顶灯也会呼吸渐亮打开：在高边驱动芯片的输出Battery Saver=12V情况下，LS_Doom电平将从0V 0%PWM缓慢提升到0V 100%PWM。

当氛围灯呼吸逐渐熄灭时，其输出100%逐渐下降到0%，此时顶灯也会呼吸逐渐熄灭：在高边驱动芯片的输出Battery Saver=12V情况下，LS_Doom电平将从12V 0%PWM缓慢提升到12V 100%PWM。

氛围灯和顶灯如此循环，在车内形成别具一色的呼吸效果，可以大大提高整车豪华档次。

7 总结

车内顶灯属于车内饰灯的一种，随着智能网联时代的来临，车内顶灯会与智能网联的相关节点ECU有越来越多的交互控制功能。

与语音交互控制，可以让车主在没有打开顶灯的情况下进行语音交互控制顶灯，可以解放双手，大大提高驾驶舒适感。

与氛围灯关联控制，可以营造顶灯的呼吸模式舒适场景，可以提高车内舒适体验性。

与门开关关联控制，可以在车主开车时顶灯自动打开，可以提高车内照明的智能化。

随着车内顶灯系统的智能化，有的车型还出现了触碰型的顶灯控制系统，车主直接触碰顶灯开关可以直接控制顶灯亮灭，例如广汽AION LX等车型。

智能化和网联化将是车内顶灯系统的发展趋势。