一種車內頂燈電控系統設計方案

江凱敏，徐 偉，陳文慶，趙正卿

（廣州汽車集團有限公司工程研究院，廣東 廣州 511434）

1 引言

車內頂燈是汽車內部照明的重要組成部分，在車主打開車門進入車內時，頂燈系統可以自動打開頂燈提供舒適照明，也可以在車主打開導航后接收語音控制命令來打開頂燈；智能化的頂燈電控系統讓車主隨心所欲地控制車內照明，為車內營造一個舒適的開車環境。

如圖1所示，車內頂燈一般安裝在汽車內部的頂棚上，其需要與車身控制模塊BCM、導航AV主機和智能氛圍燈IAL形成關聯控制系統，進而形成智能頂燈電控系統。

本文主要介紹一種車內頂燈電控系統設計方案，系統由車身控制模塊BCM、導航AV主機和智能氛圍燈IAL等組成。

車身控制模塊BCM接收導航AV主機的語音控制信號或門開關信號，進而通過高邊驅動芯片VN7010AJ和低邊驅動芯片NCV8401去驅動頂燈打開或關閉；同時BCM通過CAN通信接收到智能氛圍燈IAL打開或關閉信號，控制頂燈和IAL一起同節奏打開和關閉。

2 車內頂燈的基本電子架構

如圖2所示，車內頂燈的基本電子架構由導航AV主機、車身控制模塊BCM、智能氛圍燈IAL、門開關信號和車內頂燈等組成。

2.1 手動模式

當手動打開左前/左后/右前/右后4個頂燈到ON擋時，頂燈系統進入手動模式，不會受到語音輸入、門開關和IAL氛圍燈的關聯控制，手動模式是獨立的。此時車身控制模塊BCM通過高邊驅動VN7010AJ輸出Battery Save=12V給頂燈供電，4個頂燈直接點亮。

2.2 自動模式

當車內頂燈打到Auto擋時，頂燈進入自動模式。

1）氛圍燈IAL打開時，頂燈會跟著氛圍燈節奏一起亮滅，BCM會控制低邊驅動NCV8401的輸出信號LS_Dome和高邊驅動VN7010AS的輸出信號Batter Saver來達到控制效果。

圖1 車內頂燈

圖2 車內頂燈的基本電子架構

2）在門開關打開時，BCM會通過Battery Save=12V和LS_Doom PWM來控制頂燈自動打開15min用于車內照明；15min后頂燈會自動關閉，此時BCM關閉低邊驅動芯片NCV8401，使得低邊驅動輸出LS_Doom=12V。

3）在語音輸入控制頂燈后，導航AV主機將語音命令通過CAN通信發給BCM，BCM先通過高邊驅動VN7010AJ輸出Battery Saver=12V，再通過低邊驅動NCV8401輸出LS_Doom PWM控制信號來驅動控制頂燈亮滅。

3 語音控制頂燈的基本原理

如圖3所示，當汽車鑰匙打在ON擋時且頂燈打開在Auto擋時，車內人員可以用語音控制頂燈打開或關閉。

當導航AV主機收到語音控制頂燈打開指令時，導航AV主機將打開指令發送給BCM，BCM先通過高邊驅動VN7010AJ輸出Battery Saver=12V，再通過低邊驅動NCV8401的PWM輸出信號LS_Doom，將頂燈緩慢點亮直到全亮：LS_Doom的PWM持續時間只有3s，在3s內LS_Doom電平將從0V 0%PWM緩慢提升到0V 100%PWM，使得頂燈緩慢逐漸點亮到全亮，營造一種舒適溫馨感。

當導航AV主機收到語音控制頂燈關閉指令時，導航AV主機將關閉指令發送給BCM，BCM將低邊驅動NCV8401的PWM輸出信號LS_Doom關閉，保持默認上拉電平12V：LS_Doom的PWM持續時間只有3s，在3s內LS_Doom電平將從12V 0%PWM緩慢提升到12V 100%PWM，使得頂燈緩慢熄滅到全滅，營造一種舒適溫馨感。

4 門開關信號關聯頂燈原理

如圖4所示，當汽車鑰匙打在off擋時且頂燈打開在Auto擋時，在任意4個車門打開一個的情況下，車門開關信號Door SW AJAR將產生跳變，由1變為0，車內頂燈將自動漸亮打開15min，15min后漸滅關閉。

當車內頂燈漸亮打開時，BCM控制同第3章節頂燈點亮過程。

當15min時間到后或是車門關閉信號Door SW AJAR由1變為0，BCM控制同第3章節頂燈熄滅過程。

5 手動控制頂燈電控原理

如圖5所示，當頂燈手動打在ON擋時，頂燈不受到任何電控系統關聯控制，系統直接將頂燈的燈泡負極接到GND，BCM直接控制高邊驅動芯片VN7010AJ輸出Battery Saver=12V，直接點亮前后4個頂燈，為車內人員提供舒適的車內照明；當關閉手動模式時，開關直接接到Auto擋，頂燈進入自動模式。

6 頂燈與氛圍燈互動原理

如圖6所示，當汽車鑰匙打在ON擋時且頂燈打開在Auto擋位置時，車內的頂燈可以和智能氛圍燈進行同節奏打開或關閉。

圖3 語音控制頂燈的基本架構

圖4 門開關信號關聯頂燈原理

圖5 手動控制頂燈的基本架構

當氛圍燈打開時，車身控制模塊BCM通過CAN通信接收到氛圍燈打開命令后，直接控制VN7010AJ的驅動輸出Battery Saver=12V，再控制低邊驅動NCV8401輸出LS_Doom=0V，這時頂燈打開。

當氛圍燈關閉時，BCM將低邊驅動NCV8401的PWM輸出信號LS_Doom關閉，保持默認上拉電平12V，頂燈熄滅。

圖6 頂燈與氛圍燈互動的基本架構

如圖7所示，當氛圍燈進入呼吸模式時，頂燈也會進入呼吸模式。

圖7 頂燈與氛圍燈互動呼吸的參考效果圖

當氛圍燈呼吸漸亮打開時，其輸出從0%逐漸上升到100%，此時頂燈也會呼吸漸亮打開：在高邊驅動芯片的輸出Battery Saver=12V情況下，LS_Doom電平將從0V 0%PWM緩慢提升到0V 100%PWM。

當氛圍燈呼吸逐漸熄滅時，其輸出100%逐漸下降到0%，此時頂燈也會呼吸逐漸熄滅：在高邊驅動芯片的輸出Battery Saver=12V情況下，LS_Doom電平將從12V 0%PWM緩慢提升到12V 100%PWM。

氛圍燈和頂燈如此循環，在車內形成別具一色的呼吸效果，可以大大提高整車豪華檔次。

7 總結

車內頂燈屬于車內飾燈的一種，隨著智能網聯時代的來臨，車內頂燈會與智能網聯的相關節點ECU有越來越多的交互控制功能。

與語音交互控制，可以讓車主在沒有打開頂燈的情況下進行語音交互控制頂燈，可以解放雙手，大大提高駕駛舒適感。

與氛圍燈關聯控制，可以營造頂燈的呼吸模式舒適場景，可以提高車內舒適體驗性。

與門開關關聯控制，可以在車主開車時頂燈自動打開，可以提高車內照明的智能化。

隨著車內頂燈系統的智能化，有的車型還出現了觸碰型的頂燈控制系統，車主直接觸碰頂燈開關可以直接控制頂燈亮滅，例如廣汽AION LX等車型。

智能化和網聯化將是車內頂燈系統的發展趨勢。