整車背景光的調節策略

李洪雷，朱長文

（華晨汽車工程研究院電子集成室，遼寧 沈陽 1101400）

前言

隨著社會的發展，車輛也成為人們生活中的必需品。當前現代化汽車駕駛室內帶有背景光的模塊如組合儀表、多媒體、空調控制器、換檔提示及車內的開關等，能夠實現背景光亮度手動調節的只有組合儀表和多媒體。背景光具有亮度調節的功能，這是非常人性化的設計，符合人機工程學的要求，駕駛員可以根據自己的感觀將背景光亮度調整至最舒服最適宜的狀態，避免背景光線太強刺激駕駛員的眼睛，從而形成視覺疲勞影響行車安全；避免背景光線太弱導致駕駛員無法有效讀取組合儀表或多媒體上顯示的車輛信息而降低便利性。開啟位置燈后駕駛室內的帶有背光的控制模塊全部點亮，但除組合儀表外，駕駛室內其余模塊的背景光亮度大多不可以調整，這就導致駕駛室內各模塊的背景光亮度不一致，降低客戶的駕乘體驗滿意度。

本文針對現代化汽車設計了一種新穎的可以實現整車系統背景光亮度統一調節的算法和策略，提升客戶的駕乘體驗滿意度。

1 背景光調節工作原理

圖1 背景光控制流程圖

目前駕駛室內的模塊只有組合儀表和多媒體的背景光是可以進行手動調節的，以組合儀表為例。目前大多數組合儀表調整背景光均通過多功能方向盤上的按鍵來實現，其具體操作流程圖 1所示，其根本原理為組合儀表里的微處理器MCU根據接收按鍵信號（電阻編碼，其本質為電阻值不同）的不同輸出不同占空比的PWM信號從而實現改變亮度等級的目的。

在設計階段將整車背景光的亮度等級分為10檔（各整車廠可以自己定義），并對其進行詳細劃分，最低檔對應亮度等級1，最高檔對應亮度等級10，亮度等級與脈沖信號占空比的對應關系參照表1。

表1 背景光亮度等級對應表

例如當前背景光亮度等級為 3，此時 MCU控制端輸出占空比為30%的PWM脈沖信號控制發光二極管點亮。如用戶按下“向上”鍵且有效時間小于2s，多功能方向盤開關輸入給組合儀表的阻值發生變化，MCU檢測當前背景光PWM脈沖的占空比為30%，并未達到最大值，那么MCU更改背景光驅動脈沖的占空比，由30%更改為40；如MCU檢測到按鍵的有效時間超過 2s，MCU將控制背景光進入快速調節狀態，在按鍵有效的時間內以每秒增加一個亮度等級進行調整，直到背景光的零度等級到達最大；如當前背景光亮度等級已達到最大等級，保持當前背景光亮度等級。如需降低背景光亮度等級原理同上，只是MCU檢測到被按下的有效按鍵不同而已。

2 設計內容

為了提升客戶的駕乘體驗滿意度，根據多年從事汽車行業積累的寶貴經驗設計了一種實用的整車背景光亮度調節的算法和策略。組合儀表是人和車輛信息的重要交互窗口，同時組合儀表方便對背景光的亮度等級進行記憶，因此將組合儀表作為整車背景光調節的主控制模塊，下面進行詳細闡述具體算法及控制策略。

目前大多數控制模塊都支持 CAN總線通訊，但是依然有少部分模塊（如開關等）不支持 CAN總線通訊，那么這些模塊可通過線束直接接收組合儀表發出調整背景光亮度的PWM信號進行相應背景光亮度調節（模塊內部無需MCU處理），各模塊內部設計電路如圖1下半部分所示，信號通過組合儀表內的 MCU控制端輸出高電平（+5V）時，通過分壓電阻分壓，三極管 KT1導通，此時三極管集電極電壓接近0V，從而使模塊內部的背景光調節電路兩端形成電勢差，電路中發光二極管點亮；如組合儀表內的MCU控制端輸出低電平（0V）時，通過分壓電阻分壓，三極管 KT1的基極電壓基本為0V，三極管截止，受控模塊內部電路兩端等電勢，電路中發光二極管熄滅。但是由于控制電路的PWM信號頻率較高，人眼無法識別，因此無法看到背景光熄滅，但PWM信號的占空比不同會導致背景光亮度不同，這也是背景光亮度調節的根本原理。通過以上方式就實現了不支持 CAN總線通信的模塊依據組合儀表的背景光亮度等級統一調整的目的。

支持 CAN通信功能的模塊就相對簡單一下，只需將各模塊通過CAN總線連接到一起即可，組合儀表內部的MCU將接收到的背景光調整需求根據定義好的 CAN矩陣列表將目標亮度等級發送到總線上，以達到相關零部件能夠和組合儀表一樣進行背景光調整的目的。使整車背光保持一致，提示客戶駕乘體驗的滿意度。相應矩陣信息見表2所示。

表2 CAN矩陣列表

為了提高用戶的便利性，組合儀表在每次熄火時會將當前的亮度等級存儲進 EEPROM（電可擦可編程讀寫存儲器）中。下次上電后再從EEPROM中讀取出上一次熄火前背景光的亮度等級，如沒有調整需求，則顯示上次熄火時存儲的亮度等級，這樣用戶就不必每次都進行調整，設計比較人性化。

圖2

位置燈未開啟時，只有組合儀表和多媒體具有背光，亮度調節等級在等級3到等級10之間，可進行正常調節；其余控制器只有在開啟位置燈后才有背光，亮度調節等級在等級1到等級5之間。如打開位置燈目前的亮度等級為亮度等級3，用戶覺得背景光稍暗，此時通過多功能方向盤上的按鍵進行提升背景光亮度等級，如操作按鍵的時間少于2s，儀表將自身驅動背景光亮度的 PWM 信號的占空比由 30%更改為40%，并將該占空比的脈沖信號通過線束發送給其它控制模塊，同時將CAN總線上的Backlight adjustment信號的數值由02更改為03，并進行周期性發送；如操作按鍵時間大于2s，儀表將自身驅動背景光亮度的PWM信號的占空比由30%逐級提升，直到零度等級達到最大值或者調節背景光需求信號失效，同時CAN總線上的Backlight adjustment信號的數值也同步進行調整，這樣就實現了整車背景光亮度統一調節的目的。

3 結論

隨著汽車產業的蓬勃發展，人們對車輛的舒適度的要求也越來越高，通過以上的設計可以實現整車背景光的亮度等級統一調整，符合汽車的發展趨勢，并為客戶提供舒適的駕乘環境，提升客戶駕乘體驗的滿意度。

背景光調節策略流程圖如圖2。