淺析汽車尾燈電子技術

李子文，李運飛，王艷周，陳立宇

【摘? 要】本文主要研究汽車尾燈電子的技術現狀，包括尾燈電子開發流程、基本功能及迎賓功能動畫的實現方法、常用的電路控制架構以及故障的檢測機制等，并根據汽車尾燈現有的技術能力，分析尾燈電子今后的發展趨勢。

【關鍵詞】汽車尾燈電子；開發流程；控制架構

中圖分類號：U463.65? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）03-0041-02

Research on Electronic Technology of Automobile Tail Lamp

LI Zi-wen，LI Yun-fei，WANG Yan-zhou，CHEN Li-yu

（SAIC Volkswagen Co.，Ltd.，Shanghai 201805，China）

【Abstract】This paper mainly studies the technical status of automobile tail lamp electronics，including the development process of tail lamp electronics，the implementation method of basic functions and welcome-function animation，the common circuit control architecture，the fault detection mechanism，and so on. According to the existing technical capability of automobile tail lamp，the development trend of tail lamp electronics in the future is analyzed.

【Key words】automobile tail lamp electronics；development process；control architecture

隨著社會的不斷發展，人們對汽車尾燈的要求也越來越高。隨之而來，尾燈的造型、功能和數量也愈加多樣化。

依據燈光功能對尾部燈具進行分類，包括轉向燈、位置燈、制動燈、倒車燈、駐車燈、后霧燈、高位制動燈和牌照燈。根據安裝位置的不同，尾燈亦可分為安裝在車身上的燈和安裝在后蓋上的燈。除此之外，不同車企或同一車企不同平臺、不同配置，其尾燈總成的數量不同。例如，在部分兩廂車或低配車型中，后蓋上無尾燈總成或無尾燈功能?；诖耍疚姆治鲠槍ξ矡艄δ芏鄻踊瘑栴}，其控制架構的技術現狀以及今后的發展趨勢。

1? 尾燈電子技術開發流程

尾燈電子的開發要滿足各主機廠的電學性能要求。一般而言，在尾燈電子開發流程中，首先針對尾燈的功能區域進行定義，確定工作電流值，選取相應的整車控制器PIN腳與之匹配。其次，依據電流的具體數值，選取相應線徑的尾燈線束。根據選擇的控制器PIN腳及相對應的尾燈功能，制作尾燈整車線束原理圖。針對尾燈布線，主要考慮EMC電磁兼容性問題，選取合適的整車搭鐵點以及合適的布線路徑等。最后，根據制作的線束原理圖，配置與之對應的功能參數并進行尾燈功能測試。若尾燈是通過LIN/CAN通信控制，則需要著重考察LIN/CAN的一致性等軟件性能測試[1-2]以及供電腳的電流帶載能力等。尾燈電子技術開發流程的系統框圖如圖1所示。

2? 尾燈電子設計要求

為了實現尾燈的正常功能，對其電性能有著特殊的要求。一般而言，每個主機廠對尾燈電子設計都有自己的標準。尾燈電子設計的一般原則為：①尾燈在正常工作狀態下，正常壽命范圍內，不能出現不亮的情況；②尾燈不能出現誤亮的情況；③尾燈正常工作狀態下，不能出現異常噪聲；④尾燈正常工作狀態下，不能出現任何類型的報錯，報錯類型主要包括儀表報錯以及控制器診斷報錯。

2.1? 供電類型

目前尾燈的供電類型分為兩種：直流供電和PWM供電。當尾燈部分功能區域出現功能復用時，往往會選擇PWM供電，為了保證LED被正常點亮，需設定最小占空比，否則可能出現LED不能被正常點亮的情況。另外，在選擇PWM供電時，嚴禁出現LED閃爍的情況。

2.2? 非LIN尾燈

針對非LIN尾燈，即傳統通過硬線控制的尾燈，若尾燈存在動態功能，例如迎賓功能，尾燈包含離家動畫和回家動畫以及動態轉向燈功能等。非LIN尾燈的動態功能往往由MCU進行控制，若出現某種不可控的故障，導致MCU不能被正常供電，或者MCU自身出現故障導致動態功能不能被正常激活的情況，與行車安全相關的燈光必須能夠被正常靜態點亮，例如轉向燈、位置燈。

2.3? LIN尾燈

針對帶LIN尾燈，為實現控制器對尾燈的故障檢測及冗余控制功能[1]，在功能開發階段，必須滿足LIN通信協議相關要求，保障尾燈基本功能正常。當部分尾燈功能出現故障時，必須有及時的故障反饋以及LIN一致性等相關測試內容。

2.4? 診斷檢測

針對尾燈功能，需要滿足開路診斷檢測，即當相關尾燈功能的LED出現開路時，在儀表板以及控制器中需要提示相應的報錯信息。

檢測的一般原理為電流檢測。根據整車控制器各個PIN腳的輸出特性，通常會設置一個較小的電流臨界值A。當控制器檢測到電流小于該臨界值時，認為其連接的LED處于開路狀態。當電流大于該電流臨界值時，認為LED工作正常。為了避免出現錯誤檢測LED開路的工況，通常在設計階段，LED的工作電流值必須遠超電流檢測的臨界值。

3? 尾燈控制架構

3.1? 非LIN架構

非LIN架構是比較傳統的驅動架構，也是在車輛上應用最為廣泛的架構形式之一。其一般采用硬線電路直接驅動的方式來點亮LED，如圖2所示。該架構的優點是：對驅動芯片的要求較低；對供應商的技術能力要求較低；成本較低等。該架構的缺點是：由于是硬線電路驅動，其對整車控制器的要求較高，所需整車控制器的PIN腳數量較多；容易產生EMC（電磁兼容）方面的問題等。

該架構雖可以滿足多數車型尾燈的基本功能，但是隨著車輛迎賓功能等新功能的增多，需要更多的PIN腳作為信號輸出，以實現迎賓等動畫功能。由于尾燈的動畫種類越來越多，這就需要更多的整車控制器PIN腳，對整車控制器的要求也越來越高。由于硬線電路越來越復雜，在尺寸相同的PCB板上，布線越來越密集，這將導致EMC問題愈加嚴峻。

3.2? LIN架構

隨著尾燈功能增加，其電路設計愈加復雜，為了使尾燈具有較好的EMC性能，PCB板的尺寸也是越做越大。為了解決這些問題，尾燈往往需要引入LIN架構，如圖3所示。相比較于尾燈硬線電路驅動，尾燈LIN架構的優點是：電路設計更加簡單，MCU周邊只需一些簡單的邊緣電路驅動即可[3-4]，這大大提升了尾燈整燈的EMC性能；引入LIN通信后，所需要的整車控制器PIN腳數量大幅降低，對整車控制器的PIN腳數量以及帶載能力的要求降低；通過LIN通信，使得尾燈可以適用于更多新功能的探索以及開發。相比較于硬線驅動電路，尾燈LIN架構會帶來整燈成本的提升，但是隨著車輛批量化生產，成本可進一步降低。

近年來，隨著人機交互體驗功能的不斷開發，燈光交互功能的開發越來越多，這使得越來越多的主機廠致力于外部燈的動畫開發。隨著對尾燈的功能開發越來越多，考慮到不同車型尾燈功能的擴展等問題，為了尾燈便捷開發，使用LIN架構的尾燈是未來的趨勢。

4? 結束語

本文詳細介紹了尾燈電子技術開發的一般流程、基本設計要求以及尾燈故障的檢測機制；研究了尾燈的非LIN架構和LIN架構的技術現狀，對比分析了各個架構的優缺點。綜合考慮不同車型的適配以及尾燈功能拓展等問題，認為LIN架構的尾燈在未來將會被越來越廣泛地應用。

參考文獻：

[1] 姚雷，唐厚君，孟祥群. 總線化車身控制及診斷系統的設計[J]. 工業控制計算機，2005（12）：71-74.

[2] 王蓉，程安宇，薛元，等. 汽車LIN總線在線測試系統[J]. 自動化儀表，2010（7）：15-18.

[3] 李黨娟，吳慎將. 基于AT89S52單片機的汽車尾燈控制器設計[J]. 國外電子測量技術，2010（8）：60-63.

[4] 趙家松，嚴偉榆，張海濤． 基于Multisim 10的汽車尾燈控制電路設計與仿真[J]． 蘇州大學學報，2011（2）：30-34.

（編輯? 楊? 景）

作者簡介

李子文（1992—），男，碩士，工程師。