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汽车智能表面的终极发展和这几项技术密切相关

2023/10/09
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在汽车行业的发展过程中,智能化的过程反映出人车交互技术的变革。

例如动态高像素头灯不仅具有ADB防眩光功能,还可以在道路上投射视宽线或信号、标识,与行人进行交互。这种应用的出现,不仅提高了行人的安全性,也使得驾驶员在驾驶过程中更加舒适,进一步提升了驾驶体验。

又例如车载投影技术,从最早的C-HUD(Combiner Head-Up Display,组合式抬头显示)到W-HUD(Windshield Head-Up Display,挡风玻璃抬头显示),再到现在的AR HUD(Augmented Reality Head-Up Display,增强现实抬头显示),这些抬头显示可以将导航信息、车速信息、车辆状况等重要信息投影到驾驶员的视野范围内,使得驾驶员在驾驶过程中无需低头就能看到这些信息。

驾驶员监控系统(DMS)也一直在升级。从最初的2D监控到现在的3D监控,驾驶员监控系统的功能越来越强大,可以通过摄像头捕捉驾驶员的面部表情、视线方向等,来判断驾驶员是否疲劳、分心或是醉酒驾驶,从而提醒驾驶员注意休息或是更换驾驶员,保障行车安全。

这些新应用的快速发展,带来了新的增长机会和推动力。日前,在第11届EEVIA年度中国硬科技媒体论坛暨产业链研创趋势展望研讨会上,艾迈斯欧司朗大中华区及亚太区汽车应用技术总监白燕恭提到,汽车的前、后静态信号灯、环境光、雨量传感器等光传感器、内饰功能照明等这些传统的、成熟的应用,已经是艾迈斯欧司朗深耕多年的领域,而智能化的汽车光、感应用则是该公司目前聚焦的重点,智能表面就是其中之一。

设计难度高

在汽车设计的演化历程中,功能的分布方式也在发生改变,更加要求功能在局部的集中。智能表面这种隐藏式的电子按键,替代了机械式的按键,反映了这一趋势。

智能表面的出现,推动了汽车设计的创新。首先,从成本角度来看,传统的机械按键结构复杂,制造成本高,而且在组装过程中需要精密调整。相比之下,电子按键的成本要低得多,而且可以在一个电子屏上实现非常多的按键功能,大大节省了生产成本。此外,电子按键的功能并非固定不变,而是可以自定义的,通过后期的OTA升级等手段,可以实现按键的灵活自定义,为车主提供了更大的便利性。

其次,智能表面也符合了现代汽车设计的简洁化需求。在不需要的时候,电子按键可以隐藏起来,不占用多余的空间,实现了按键的即用即现。这样的设计既美观又实用,符合现代汽车设计追求的简洁化趋势。

同时,智能表面还有助于减轻汽车的重量。在电动汽车的发展中,每个部件都在尽可能地追求轻量化,以节省电能并增加续航时间。电子按键的轻巧设计,无疑比传统的机械按键更轻,对于提高电动汽车的续航性能有着积极的作用。

然而,智能表面的实现并非易事。它需要配合多种传感器和硬件设备,来实现按键的唤醒、检测和反馈等一系列动作。例如,为了实现按键的唤醒,需要配合照明设备来实现按键区域的亮起;同时,还需要传感设备来检测按键的动作和位置;最后,还需要反馈设备来告知用户按键操作已经完成。所有这些功能都需要集成在一个小小的空间内,如何将多种功能集成在一起并保证其正常工作,如何实现快速响应和反馈等,这些问题对于设计和制造都提出了非常高的要求。

解决之道

一套智能表面的系统,包含了三个核心的部分:光源、传感和连接。白燕恭表示,从光源来看,其种类和数量都在不断增加,目前一些新型汽车的一侧氛围灯就可能有80颗甚至180颗LED灯,而未来这个数字可能会翻倍,甚至达到1000颗。随着数量的增加,如何灵活、系统地调节这些灯,就需要复杂的系统设计和优化。

IME技术为智能表面的终极发展提供了基础,这种一次注塑成型的技术可以通过压印的方式实现智能表面,当然,该技术要求LED本身能够耐高温高压。另一个挑战是如何保持灯显色的一致性。无论是在白天的强光下还是夜晚的暗光环境下,每个灯的颜色都应该是一致的。此外,如何满足不同客户对颜色的个性化需求,以及如何补偿由于温度、电流驱动和使用时间等因素导致的色点、亮度变化,都是需要解决的问题。

艾迈斯欧司朗推出的OSIRE® E3731i解决了上述难题。这是一款带有驱动和温度传感器的智能LED灯,通过一条OSP总线实现数据传输和控制。OSIRE® E3731i通过一条OSP总线实现多节点控制。一条差分总线可以带1000个节点,这意味着只需要两根线就可以串联1000颗LED灯。相较于传统的每个LED灯都需要一个驱动和MCU的控制方式,这种方式大大简化了系统复杂性;

图:通过OSP总线连接,整个系统端只需一个MCU,大大降低了系统复杂性

由于内置了驱动和温度传感器,用户可以在出厂时自定义想要的色点,或者不同亮度条件下的所有温度补偿信参数信息,使用时,只需要通过OSP总线读取相应的参数,对相应的灯做补偿即可。

基于这条OSP总线,艾迈斯欧司朗开发了一个OSP Converter,即将推向市场。该转换器可将I2C协议的数据直接转换为OSP协议,以便在OSP总线上接入灯的同时,接入各种传感器。白燕恭强调,OSP Converter的一个重要价值在于它灵活性和扩展性。有了它,在一个OSP系统中,任何一个节点都可以被替换或移除,这就意味着用户可以根据需要随时更改系统设计。例如,如果需要增加新的传感器或者更改传感器的类型,只需要更换对应的OSP Converter即可,而不需要对整个系统进行改动。

总结

从像素化的LED到按钮、滑条、传感器的控制等,再把所有的这些功能都通过OSP总线连接在一起,艾迈斯欧司朗为实现汽车智能表面提供了创新的基础,并将进一步扩展到其他应用,在未来的汽车应用中发挥更大的作用,为整个行业带来更多的可能性。

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