车辆外部灯光软件组件拆解设计

作者：不可説

出品：汽车电子与软件

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概 述

外部灯光软件组件是汽车外部灯光功能的核心控制部分，它负责接收驾驶员的灯光操作意愿，感知周围环境，并据此控制汽车外部光源的行为。尽管外部灯光技术在汽车上的应用已超过百年，但不同制造商的汽车外部灯光系统仍存在显著差异，功能复杂多变。因此，在设计外部灯光功能的分解架构时，需要特别注重选择那些能够灵活适应不同灯光策略和实现方式，并能适配不同车辆网络拓扑结构的组件。为了确保所有变量都能获得完整且必要的数据支持，所有描述的SWC均配备了一套完整的提供端口和请求端口。最后，与外部灯光相关的SWC被整合在多个模块中，以便于管理和维护。

外部灯光软件组件的设计与拆解

下文将介绍一些外部灯光软件组件组合中的几个关键SWC功能。

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外部灯光SWC设计分解

外部灯光管理器(ExteriorLightManager）

基本灯光、刹车灯和双闪灯功能的主模式管理器被定义为独立的SWC。此外，外部灯光管理器（ExteriorLightManager） SWC封装了针对同时出现的用户或者系统请求的优先级策略。

其决策依据包括发动机状态、车速，以及针对外部灯光模式的多个（可能相互竞争的，有优先级限制的）请求或这些输入的一个子集。外部灯光的安全相关方面完全由外部灯光管理器负责考虑。由于双闪灯与其他灯光模式之间存在相互关联，因此关于双闪灯的决策被纳入外部灯光管理器SWC中。在美国，由于法律限制，车辆前部同时激活的光束数量不得超过两个。存在一种使用场景，即当雾灯和远光灯同时激活时，近光灯必须关闭。

除了雾灯和双闪灯外，外部灯光管理器处理的主要灯光功能还包括近光灯、远光灯、日间行车灯、驻车灯、回家照明、离家照明和寻车功能。此外，关于自动灯光的决策也由外部灯光管理器根据用户请求和自动灯光适配器（AutolightAdapter）设定的前提条件来做出。

外部灯光管理器会检查所请求的灯光模式的可接受性。例如，只有在操作模式指示点火开关已打开时，它才会接收“近光灯”命令然后去下发请求。它可能会修改所请求的灯光功能，这意味着在上述示例中，如果点火开关已关闭，则请求的近光灯可能会导致驻车灯被激活。

为了确保外部灯光管理器组件不包含相互竞争的功能，回家照明/离家照明（CHLH）和自动灯光的前提条件计算被转移到其他组件。然而，关于CHLH模式的最终决策仍由外部灯光管理器负责，以避免在从例如近光灯功能切换到回家照明功能时出现灯光熄灭的故障。

日间行车灯在点火启动时会自动开启，并在常规前照灯激活时被覆盖。日间行车灯通常是强度降低的高光束前照灯，或是全功率或降低功率的低光束前照灯。尾灯和转向信号灯也可能同时亮起。

如果法律要求在雨天开启灯光，则必须考虑当前的雨刮器请求。

LiDimGlbCmd1是外部灯光管理器发出的命令，用于根据外部亮度水平提供全局的外部和内部灯光调光信息。例如，它用于根据外部亮度来调暗外部灯光。

外部灯光管理器提供的功能状态将通过人机界面（MMI）等设备进行显示。即使某个功能暂时被关闭，显示界面仍应显示该功能。使用场景示例：在美国，当双闪灯功能激活时暂时关闭的雾灯，仍必须在人机界面上显示。同样，在启动过程中必须关闭的灯光功能也应在人机界面上显示。

刹车灯管理器（BrakeLightManager）

由于刹车灯功能与其他灯光和双闪模式（如紧急制动时的危险警告灯）之间几乎没有或仅有很少的功能交互，因此设立了一个独立的刹车灯管理器（BrakeLightManager）。

• 紧急制动时的危险警告灯：

  
  

  关于紧急制动情况的灯光状态决策被视为外部照明系统的一部分，底盘Chassis系统将提供输入信息。该组件会计算刹车强度的信息。所需的信息会包括：

  
  

  1. 车速或车速变化（用于确定因制动而导致的车速突然变化），

  
  

  2. 自适应巡航控制制动请求（例如，在自动启停交通中），

  
  

  3. 实际（减）加速度（提示：通常不需要将刹车踏板角度或刹车踏板角度变化作为输入信息）。

  
  

  利用这些信息，应能够评估制动事件中的制动力，并因此请求通过相应的光源来可视化特定的灯光效果。一般会点亮制动灯和紧急制动双闪灯。

  
  

• 常规刹车灯：

  
  

  对于常规刹车灯，刹车灯开关的二进制输入会一对一地用于将灯光强度设置为0或1，无需任何进一步转换，直接表明熄灭或点亮。请注意，BrakeLightsOnRequest 由底盘系统提供，并指示系统产生的制动请求，如防抱死制动系统产生的制动。

  
  

  刹车灯也可以是自适应的，即它们可以在制动时以不同的亮度级别或不同数量（段）的光源被激活。这样，可以向后方车辆指示不同程度的制动紧急情况和因此产生的制动力强度。

双闪灯管理器（FlashManager）

双闪功能在双闪灯管理器（FlashManager）中实现，该SWC封装了在同时存在用户和系统请求时的优先级策略。由于不同的OEM可能采用不同的优先级策略，因此每个OEM可能需要建立自己的SWC。

双闪灯管理器（FlashManager） SWC需要执行以下任务：

▶ 根据各种请求生成当前的闪烁模式。

▶ 为正常操作和驾驶员反馈生成正常和特殊

的闪烁动态。

传入请求会根据当前正在执行的闪烁模式进行评估。如有必要，当前正在执行的模式将被更改为适当的模式。同时，当前的闪烁动态信息也会根据闪烁配置进行更新。

双闪灯管理器（FlashManager）必须设置IndcrTurnCmd1的内容。必须能够实现转向灯开启/关闭阶段的不同时序和序列。因此，IndcrTurnCmd1包含一个有五个字段的信号：

• IndcrTrig：闪烁功能的触发器（停止、左、右、双侧）

  
  

• IndcrTelltl：(取消）激活指示灯

  
  

• IndcrNrPat：提供当前闪烁序列中必须使用的图案句柄

  
  

• IndcrCycForStop：在当前周期的开启或关闭阶段执行硬停止/软停止

  
  

• IndcrCycNotStop：指示器周期是剩余要执行的周期数，无需重新触发

双闪灯管理器（FlashManager）还可能设置IndcrPatCmd1的内容（例如，只要使用“静态”指示灯图案，就无需使用此信号）。IndcrPatCmd1是一个包含以下字段的信号：

• IndcrNrPat

  
  

• TiOn（开启时间）

  
  

• TiOff（关闭时间）

回家/离家功能适配器（CHLH Adapter）

回家/离家（CHLH）功能为驾驶员提供了一种特殊的灯光服务。一个常见的CHLH使用场景是，在驾驶员关闭发动机并离开车辆后，照亮回家的路。因此，例如前灯会在预定义或个性化的时间内保持开启。

CHLH功能主要由逻辑组成，该逻辑根据灯光开关、车辆一般状态信息和环境条件（如亮度）来确定所需的CHLH灯光请求。通常，会启动一个定时器，在一段时间后关闭灯光。这个时间可以通过车辆编码或个性化设置进行配置。

CHLH模块可能使用以下输入：

• 车门状态信息，包括乘客/驾驶员车门和后盖状态。

  
  

• 电源模式信息，指示当前的KL15状态。

  
  

• 光线传感器提供的周围光线特性（外部亮度）。

  
  

• 锁车反馈，作为控制CHLH的额外途径。

  
  

• 远程离家功能请求，例如寻车功能（远程离家功能的使用场景可能是，在夜间离开家之前，通过遥控钥匙激活离家功能，照亮前往车辆的路）。

  
  

• 驾驶员对CHLH功能的一般激活请求，例如通过开关（如果满足发动机关闭等进一步条件，则手动激活CHLH功能）。

CHLH模块的输出被定义为外部灯光管理器（ExteriorLightManager）的先决条件。需要注意的是，CHLH也可以通过个性化设置进行激活或停用。

外部灯光执行器(ExteriorLightActuator）

外部灯光执行器（ExteriorLightActuator）最终负责所有光源组件的执行器。所有外部灯光执行器均由ExtrLiActr[ext_light]组件描述，其中[ext_light]是单个光源的占位符，也就是：ExtrLiActrFrntLe（左前外部灯光执行器）、ExtrLiActrFrntRi（右前外部灯光执行器）、ExtrLiActrReLe（左后外部灯光执行器）、ExtrLiActrReRi（右后外部灯光执行器）和ExtrLiActrTrlr（尾灯灯光执行器）均是是通用软件组件ExtrLiActr的相同实例。

这些组件可以进一步分解为与灯光执行器类型无关的部分和与灯光执行器类型相关的部分。灯光执行器类型包括传统灯泡、LED灯、氖灯、卤素灯和氙气灯等，或者允许在更“通用”的层面上切换灯光的其他分解方式。

也有可能存在一个SWC，它封装了多个光源，并通过组合多个单一执行器来实现（例如：组合式刹车尾灯）。在这种情况下，组合式执行器组件将拥有多个ExtrLiBriActvn端口和多个LiFlt端口。

外部灯光执行器的运行、故障反馈是足够的（例如，在灯泡故障时加倍闪烁频率）。目前尚未发现需要根据故障类型（开路负载、短路）来改变外部灯光管理器、闪光灯管理器或刹车灯管理器的行为的使用场景。

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双闪灯部分用例补充描述

双闪灯的转换

上图展示了双闪灯闪烁模式转换的一个示例，该示例仅简化为已知的危险警告（右侧红色状态）和指示灯（左侧黄色状态）两种模式。

根据请求，模式会从“其他模式”转换到“简单”模式（危险警告灯闪烁和指示单边闪烁）。当没有针对特定模式的请求，或者当其他请求变为激活状态时，就会从简单模式中发生转换。假设当前正在执行的状态是指示灯闪烁（左侧或右侧单边闪烁），那么如果RequestIndicator（指示请求）被移除，就会执行向“其他模式”的转换。

当在指示闪烁（IndicationBlinking）处于激活状态时请求危险警告（hazard_warning），系统将执行危险警告闪烁，直到RequestHazardWarning（危险警告请求）被移除。然后，如果RequestIndicator（指示请求）仍然处于激活状态，系统将再次执行指示灯闪烁。

时序/同步

闪烁序列的时序信息：

对于不同的闪烁请求或其他情况，必须能够实现转向灯开启/关闭阶段的不同时序和序列。

• 在点火关闭时，危险警告闪烁的占空比应较低。

  
  

• 当指示灯损坏时，闪烁频率应较高。

  
  

• 存在多个具有不同占空比的开启-关闭周期。

触发有限数量的序列：

• 必须能够触发一个或多个周期的特定图案的闪烁序列。

  
  

• 触发一个包含3个开启-关闭周期的报警闪烁序列。

  
  

• 仅触发一个开启-关闭周期。

  
  

触发连续闪烁序列：

• 闪光灯管理器（FlashManager）必须能够直接启动并重新触发连续闪烁序列。

  
  

• 启动连续危险警告闪烁，该闪烁不应被例如能源管理或模式管理等功能停止。

  
  

• 启动连续报警闪烁，该闪烁可能在某些情况下被停止，例如能源管理。

双闪灯管理器直接触发开启/关闭周期：

• 双闪灯管理器必须能够直接触发开启/关闭周期。

  
  

• 连续提交开启/关闭命令。

  
  

• 提交开启和关闭触发信号。

示例时序使用场景

从一个闪烁模式（包括关闭状态）切换到另一个闪烁模式时，总是可以从输出的开启阶段开始。当发送新的闪烁模式时，所请求的指示灯图案必须是最新的。

从右侧指示灯闪烁切换到左侧指示灯闪烁，或反之亦然，总是可以触发一个新的周期，该周期从开启阶段开始，参考下图。

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小 结

本文给出了汽车电子外部灯光软件组件的设计与拆解的图示示例，重点阐述了外部灯光管理器（ExteriorLightManager）、刹车灯管理器（BrakeLightManager）、双闪灯管理器（FlashManager）、回家/离家功能适配器（CHLH Adapter）以及外部灯光执行器（ExteriorLightActuator）等关键SWC的功能与实现方式。通过合理的设计与拆解，可以确保外部灯光功能的可靠性与灵活性，并且在满足法律法规的前提下，提供了基本的使用需求，增强与车辆交互的仪式感。