作者:阿虎
近些年,电动汽车凭借自身环保、安静、性能卓越、用车成本低等诸多优势收获了众多粉丝,加之世界各国大力的政策支持,其销量持续攀升。市场火热的背后,广大消费者也对电动汽车的智能化提出了更高的要求,其中,智能表面就是相当重要的一环。今天,小为与大家共同探讨一下智能表面的关键技术。
什么是智能表面?
智能表面是集装饰性与功能性于一体的汽车内饰件之一。它通过某种介质材料来增加电子功能的产品结构,可以在用户需要时,通过触碰感应、手势或语音命令进行唤醒激活,获得反馈和响应。
在黑暗的环境中如何找到按键的位置?传统方案是为按键增加微弱的背光Disign,但这种交互方案相对单调,且不具备按键位置的引导性。如何增强按键可视性,让交互更加人性化?其实,采用艾为AW9320X系列产品就可以很好地增强按键可视性。
艾为AW9320X采用电容方案,最小可以感知1aF的电容变化,在15cm的感应门槛的时候可以提供10倍的SNR(信噪比)。在不需要使用按键的时候,按键默认微弱背光,当感应到手指逐渐靠近时(约15cm),按键就可以检测到逐渐增大的电容量,进而达到增强按键背光、引导准确触摸按键的功能,其基本原理是依赖于感知人手指靠近的高灵敏度传感器。
按键背光灯、氛围灯可以起到帮助定位按键位置的功能性作用。颜色典雅、柔和变化的光效则可以带来氛围提升的装饰性作用。艾为的AW21036EQPY-Q1系列芯片能够实现256×256×256 RGB恒流调色,且调色之后RGB可以支持16bit的PWM呼吸,保持真彩色呼吸,其工作温度范围在-40℃到125℃之间。
触控按键存在被干扰,或者无意触发按键、功能的情况。将压力感应和触控结合的方案就能完美地解决这个问题。
这里的触摸和压感可以设置“与”的关系,能够排除不小心摸到、或者触控按键的错误触发,同时,也可以避免其他物体压到按键触发按键,即只有在触摸且产生按压的情况下才会触发按键功能。
其中的压感技术可由艾为的AW86803QNR-Q1产品实现。这是一款工作温度范围在-40℃到125℃之间的驱动芯片,低噪声、放大倍数达到2048倍,且带有M0+处理器,可以很好地捕捉微弱的压力信号放大和处理输出准确的按压事件。电容触控的方案则可以复用前文提到的AW9320X系列。
触觉反馈是HMI(人机界面)重要的一环,可为用户提供完整的触觉体验,包括来自手和指尖的逼真触感。触觉效果越逼真、越细腻,就越离不开背后的线性马达和线性马达驱动芯片。
优秀的线性马达关键技术有以下几点:马达振动启动、刹车要快且无拖尾、振动量足够。其中,要实现快速的振动启停,则需要工作在F0点,并且给瞬时的超过额定工作电压的波形。在这个过程中,检测F0就至关重要。
以上展示的是通过反向电动势原理实现的F0检测,艾为AW86907QNR-Q1线性马达驱动芯片检测的精度达1Hz。
高压、F0点的驱动信号可以让线性马达瞬间产生较大振动量。
可以看到,自动刹车可以快速让线性马达停下来,带来不拖沓的触觉反馈体验。
逼真的触觉反馈体验则需要建立在建模的基础之上。
其核心在于需要对线性马达有系统的理解、仿真,以及芯片F0检测、高压输出等特征。良好的触觉反馈需要综合驱动芯片性能、线性马达性能、设计工程师经验等多种因素共同实现。
关于触控按键、压力感应按键和线性马达系统的快速反馈还涉及系统级的关键技术。
如果按键上报给ECU再命令线性马达振动则会带来延迟。大量用户体验反馈表明,延迟若大于20ms,用户则会感知到反馈迟滞。艾为高压线性马达驱动芯片AW86907QNR-Q1的Trig模式延迟低至1ms,可以避免延迟,为用户带来即时的触觉反馈体验。
AW86907QNR-Q1也是一款工作温度范围在-40℃到125℃之间的芯片产品。检测线性马达F0精度为1Hz,支持高压驱动输出,带有马达自动刹车技术,且支持awinicTikTap®雷振子4D算法。
智能表面业界信息
二是在方向盘左右触控板区域分别增加了两条灯条/显示屏(上图 208),根据专利文件来看,这两个灯条应该为辅助视觉反馈,比如在使用方控调整音量时,该灯条内容为音量条,该灯条是否能直接操作还不明确,但根据专利文件已知其支持用户自定义。
Tesla对触控滑动按键、触觉反馈、隔空感应、氛围灯等智能表面基本元素在专利的融入让人充满期待。相信随着拥有这样特征的车型上市,一定能为智能汽车行业带来更多可能。
从美观上讲,智能表面减少了多余的按键和开关设计,保证汽车内饰的整体与统一,让车内装饰更显简洁且更具设计感;从信息展现上来看,智能表面能够将车内触控、显示等功能无缝整合至统一表面,几乎任意一个表面都可以加载相应功能,真正实现无缝衔接,同时还能扩大空间使用率。在汽车HMI越来越重要的市场环境下,以压力感应按键为代表的智能表面技术为静态表面带来了更多可能,也让汽车变得更加舒适和智能。艾为也将继续努力,为这一市场的繁荣带来更多新产品,注入更多“芯”能量!
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本文转载自公众号:艾为之家
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2 | 基于VR的氛围灯仿真开发方案 | CATARC |
3 | 汽车智能时代的内饰结合氛围灯的创新需求 | IM Motors |
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The original article was posted on the WeChat official account "Smart Car Club."汽车智能表面的触控反馈:真实触感与防误触