某車型全景天窗控制功能設計

黃 柯

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

隨著汽車行業的發展，汽車的配置逐漸升級，全景天窗開始從高端車走向中低端車型，同時，全景天窗在結構及功能上都越來越豐富。結構上，變色玻璃、太陽能玻璃、星空玻璃等逐漸在整車上應用[1]；功能上，眾多智能化功能逐漸解放用戶雙手，語音控制、遠程App控制成為用戶的新選擇，遠程App控制使用戶足不出戶便能實現提前開天窗透氣，雨天自動關窗，提供保姆級的自動服務窗。

近年來，我司多款量產車型均已標配全景天窗，全景天窗的系統方案需要合理設計，功能需要更加豐富多彩，邏輯需要合理且安全，以滿足用戶逐漸升級的使用及體驗需求，同時為后續車型開發提供設計參考。

1 系統方案

在功能結構上，全景天窗包含天窗玻璃和遮陽簾，由玻璃控制器、遮陽簾控制器配合控制天窗玻璃電機和遮陽簾電機來實現天窗玻璃和遮陽簾的電動功能邏輯。

本車型的玻璃控制器及遮陽簾控制器均接入Roof Open SW、Tilt Up SW、Shade Close SW引腳信號，用于玻璃與遮陽簾聯動控制，以免二者不聯動導致電機燒壞或邏輯不合理[2]，該全景天窗系統框圖如圖1所示。

圖1 全景天窗系統框圖

局域互聯網絡（Local Interconnect Network,LIN）是基于通用異步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, UART）/串行通信接口（Serial Communication Interface, SCI）的低成本開放式串行通訊總線，遵循ISO 9141協議，是對控制器局域網絡（Controller Area Network,CAN）總線的低成本輔助網絡。LIN總線采用單主節點、多從節點的通訊模式，從節點只能和主節點一對一的通信，從節點之間通訊需要主節點進行轉接[3]。

根據整車網絡架構要求及全景天窗功能需求，本車型的玻璃控制器及遮陽簾控制器均接入整車LIN網絡，傳輸速率為19.2 Kbps，有兩點優勢：第一，可時實知悉對方的位置信息，用于玻璃與遮陽簾聯動控制；第二，可接收LIN網絡主節點轉來的其他網絡節點的網絡命令，豐富全景天窗的網絡功能[4]，網絡拓撲圖如圖2所示。

圖2 全景天窗網絡拓撲圖

2 輸入接口

2.1 硬線開關輸入接口

天窗硬件輸入接口見表1，通過硬線開關，全景天窗可實現玻璃及遮陽簾的點動開啟和關閉、自動開啟和關閉、天窗玻璃起翹功能。

表1 硬線輸入接口

天窗模塊在接收開關信號時，將利用軟件濾波的方式來確定信號的有效性。這意味著，在過濾時間內認為有效的開關輸入信號需要經過多次采樣，過濾時間定義為（40±10）ms。開關短按時間定義：按下時間t≤300 ms；開關長按時間定義：按下時間t＞300 ms。

2.2 網絡輸入輸出接口

天窗玻璃控制器（Sunroof, SRF）及遮陽簾控制器（Sunshade, SSD）接入整車LIN網絡，作為車身控制模塊電控單元（Body Control Module,BCM）的從節點。語音、手機遠程等CAN網絡命令均由BCM接收后轉發LIN網絡，天窗玻璃控制器及遮陽簾控制器接收網絡命令后執行相關操作。MP5及T-BOX發送的CAN信號如表2所示。

表2 MP5/T-BOX CAN線發送信號

表3 RLS LIN線發送信號

SRF及SSD接收的LIN信號列表如表4所示，由主節點BCM發送，除硬線開關外的其他網絡命令均由BCM發送的該信號實現。

表4 SRF/SSD LIN線接收信號

天窗指令 Sunroof_Cmd有效條件：電源擋位IGNStatus的信號值為 0x2:IGN，且天窗使能SRF_Enable的信號值為0x0:Allowed。

SRF及SSD發送的LIN信號列表如表5所示，由BCM接收并轉發至CAN網絡，用于其他模塊知悉天窗玻璃及遮陽簾的位置信息。

表5 SRF/SSD LIN線發送信號

3 功能邏輯設計

3.1 硬線開關邏輯

綜合考慮全景天窗的結構特點[5]及前期設計經驗，本車型全景天窗采取以下邏輯來實現開關全景天窗功能。

短按Roof Open SW或Roof Close SW，全景天窗玻璃執行打開或關閉動作，松開開關，打開或關閉動作即停止。

長按Roof Open SW或Roof Close SW，天窗玻璃執行自動打開或自動關閉動作，直至運行至目標位置。

短按Roof Tilt Up SW，玻璃執行起翹動作，松開開關，起翹動作即停止。

長按Roof Tilt Up SW，玻璃執行自動起翹動作，直至運行至目標位置。

短按Shade Open SW或Shade Close SW，遮陽簾執行打開或關閉動作，松開開關，打開或關閉動作即停止。

長按Shade Open SW或Shade Close SW，遮陽簾執行自動打開或自動關閉動作，直至運行至目標位置。

3.2 遠程控制功能

T-BOX將天窗狀態上傳至手機 App，用戶可查看天窗位置，并可通過手機App控制天窗全開、通風（Tile up）、全關，具體信號路由見2.2部分，天窗遠程狀態查看界面、控制界面分別如圖3、圖4所示。

圖3 天窗狀態遠程查看界面

圖4 天窗遠程狀態控制界面

3.3 語音控制功能

采用科大訊飛的語音模塊來識別駕駛員或乘客語音信息，當確認接收到語音輸入“打開天窗”“關閉天窗”“打開遮陽簾”“關閉遮陽簾”時，SRF/SSD執行相關動作，具體信號路由見2.2部分。

同時，語音輸入還設置了個性化主動執行服務，譬如識別到駕駛員或乘客說“下雨了”“我要抽煙”，天窗執行“關閉天窗”“天窗起翹”動作，后續根據市場需求可拓展其他語音功能。

3.4 雨天關窗功能

在整車熄火后，若天窗未完全關閉，RLS會在48 h內檢測雨量信號，若識別判斷出降雨信息，發送雨天關窗 LIN信號，天窗玻璃按要求執行全關動作，具體信號路由見2.2部分。

3.5 遙控鑰匙關窗功能

在整車熄火后，若天窗未完全關閉，長按遙控鑰匙閉鎖鍵1 s，BCM發送關窗LIN信號，天窗玻璃按要求執行全關動作。

3.6 天窗玻璃與遮陽簾聯動邏輯

SRF及SSD通過LIN網絡信號實時知悉對方位置信息，當天窗玻璃及遮陽簾均處于全關狀態時，點動或自動打開天窗，天窗遮陽簾先執行打開動作，天窗玻璃再執行打開動作。天窗玻璃及遮陽簾均處于打開狀態時，點動或自動關閉遮陽簾，先執行天窗玻璃關閉動作，再執行天窗遮陽簾關閉動作，硬線開關及網絡功能均執行該聯動邏輯要求。

4 性能要求

4.1 防夾區域及防夾力

防夾功能產生作用的適用范圍應為從天窗窗框前端4 mm至200 mm的區域，天窗玻璃及遮陽簾在防夾區域內自動關閉過程中，出現防夾時，防夾力應＜100 N[6]。

4.2 防夾反轉距離

為避免造成乘員傷害，天窗玻璃及遮陽簾自動關閉過程中出現防夾時，天窗玻璃及遮陽簾應反向運動＞150 mm距離。

4.3 誤防夾要求

天窗玻璃及遮陽簾在自動關閉過程中，在高速下不允許發生誤防夾反轉，其他道路下總誤反轉率≤5%。

5 結論

本論文詳細介紹了全景天窗的控制系統方案及硬件、網絡接口方案，經實車測試該全景天窗的開關方式多樣，功能邏輯合理，滿足乘客使用需求。同時，防夾力、防夾區域、防夾反轉、誤防夾等性能均滿足設計要求，搭載該全景天窗的整車已成功量產上市，對新車型全景天窗具有一定的指導意義。