汽车照明控制器平台化设计的研究
摘要：本文基于汽车照明技术的最新发展，以汽车前照灯、尾灯以及外饰灯为重点，在对功能需求进行系统性分析的基础上，研究了汽车照明控制器的标准化设计方法，在系统设计、硬件设计、软件设计及结构设计上对平台化方式进行了探索和总结，为汽车照明控制器提高设计效率和可靠性、减少设计费用和时间，提供了分析方法和解决思路。所研方法适用于汽车的前照灯、尾灯、外饰灯以及内饰灯等其它汽车照明系统。
关键词：汽车照明控制器平台化
汽车照明系统（简称：车灯）是汽车整车中不可或缺、非常重要的一个子系统，关乎车辆正常行驶的安全性和便利性，是全球主要国家汽车法规或标准所强制要求的汽车零部件[1]。根据其安装位置和用途，大致可分为前照灯、尾灯、外饰灯和内饰灯。随着LED作为一种低能耗、长寿命的光源迅速替代传统卤素及惰性气体高压放电灯，成为汽车照明的主体光源[2][3]，保障LED正常工作的电子控制器则成为汽车照明系统中一个关键的子系统和零部件。
2电子控制器平台化开发的优势[4][5]
对于汽车电子控制器，其产生周期一般包含概念设计、详细设计、试验验证和生产准备等过程。设计阶段，要针对功能需求，依据V模型进行系统、软件、硬件和结构的设计及验证，需要耗费大量人力资源；而生产准备阶段，要根据相应的软件、硬件和结构，投资工装夹具及在线烧录/检测设备。由于每款控制器的产生都意味着投资大、时间长、风险高，国际和国内的主要汽车生产企业都使用了平台化的战略，将一段时间内研发的所有车型归集于有限的几个平台（如大众集团的MQB平台），对主要电子控制器进行平台化开发，可以在多个车型上进行快速沿用，大大降低二次开发的费用和周期。该开发思路也应该适用于汽车照明控制器。
3汽车照明的特殊性
但在汽车的各个分系统中，汽车照明是具有造型强烈相关度的一类。各个汽车厂家都将车灯作为自己品牌设计语言和辨识度的主要特征，导致各个汽车品牌之间汽车照明的造型和功能搭配都有较为明显的区别。此外，同一品牌的不同车型之间，由于功能不同（如轿车/越野车）、定位不同（高中低端），汽车照明系统的外形及功能需求也会有较大差距[6]。这就为车灯控制器的平台化开发提出了挑战。
4前照灯控制器
因为汽车前照灯所涉及的功能最多，技术及功能安全要求最高，本文就先以前照灯为例，探讨控制器平台化的设计思路及方案。
4.1结构设计的差异
汽车前照灯基本由近光灯、远光灯、位置灯、转向灯、日间行车灯和前雾灯等功能构成。前照灯在进入到LED为主体光源的阶段后，由传统卤素或HID点光源光学特征局限性所造成的造型约束边界被迅速打破，重复利用LED多光源优势的风格各异的结构设计被各大汽车企业所采用（图1）。这造成车灯之间结构差异很大，例如有的采用整体式而有的是分体式，而后者将部分功能从前照灯上剥离。有无前雾灯也是结构设计的一个常见歧点。
4.2实现技术的差异
除了结构设计的差异外，功能以及实现技术上也有多种选择和组合（表1）。从中可以看出，前照灯的功能及其实现方式有多种选择，而排列组合后的搭配数量更是数不胜数。
4.3光电设计的差异
此外，由于千变万化的造型对光学性能的影响，导致输出同样光强所需要的LED数量和功率也有区别。例如，反光碗光学结构效率高，而光导效率相对较低。以图2的前照灯为例，其日间行车灯如果以反光碗的结构进行设计，LED数量多，但单颗LED电流小，整体功率较低；而使用光导设计，则LED数量少，但单颗电流大，整体功率较大。
综上所述，前照灯的结构布局、技术实现方式以及光电需求都会因品牌而异、因车而异。那还能对车灯控制器进行平台化设计吗？该如何进行呢？答案是肯定的，但在平台化设计时需要考虑各个方面的影响。
4.4平台化车灯控制器思路
4.4.1单一平台车灯控制器思路
这是指只设计出一个控制器，具有唯一的结构和硬件设计，只是在软件特别是参数配置上有所区分。这种思路实现的难度是很大的。因为汽车照明系统之间的功能及实现方法区别很大，很多区别无法由软件来适配弥补。如LED的单通道控制和多通道矩阵式控制这两种方式，在硬件设计上有较大差别。如果强行进行兼容性设计，必然迫使平台化的控制器考虑所有的技术路线和方案，做成“大而全”，从而在尺寸重量、系统可靠性、价格上，不具备工程化可行性。
4.4.2多平台车灯控制器思路。
根据汽车市场不同车型的价格区间分布、前照灯功能选择及实现技术发展情况，本文做了概括和分类，依据主要系统功能，提出了表2的平台化车灯控制器设计思路及划分方法。
依据该划分方式所定义的前照灯控制器平台，可以基本涵盖目前市场上主流车型的前照灯控制器功能需求，以标准化的有限型号的控制器，适配不同型号汽车前照灯。
4.5扩展思考
汽车前照灯的造型设计是一个艺术审美与工程可行性结合的过程