廖媛

（天津一汽夏利汽車(chē)股份有限公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中心）

隨著汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車(chē)音響娛樂(lè)系統(tǒng)越來(lái)越受到汽車(chē)用戶(hù)的廣泛關(guān)注。高水平、高質(zhì)量及內(nèi)容豐富的汽車(chē)音響娛樂(lè)系統(tǒng)，將成為整車(chē)的亮點(diǎn)而受到用戶(hù)和部分汽車(chē)音響發(fā)燒友的熱衷與追捧。因此音響娛樂(lè)系統(tǒng)的功能應(yīng)用設(shè)計(jì)水平，直接影響用戶(hù)在選擇購(gòu)車(chē)時(shí)的意向和決定。目前汽車(chē)音響娛樂(lè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在整車(chē)設(shè)計(jì)中關(guān)注度的比重越來(lái)越高，因此在設(shè)計(jì)初期，仔細(xì)分析音響娛樂(lè)系統(tǒng)在應(yīng)用等方面的設(shè)計(jì)思路，并關(guān)注可能存在的問(wèn)題及隱患并加以規(guī)避尤為重要。

1 功能設(shè)計(jì)

汽車(chē)音響娛樂(lè)系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，普遍具有收音、USB/SD 卡數(shù)碼放音、AUX 播放和CD/DVD 播放功能；高配車(chē)型還具有導(dǎo)航、倒車(chē)影像、手機(jī)互聯(lián)及多功能收音調(diào)節(jié)方向盤(pán)、藍(lán)牙、WIFI、iPod、多媒體網(wǎng)絡(luò)、車(chē)輛維修保養(yǎng)提示、手機(jī)充電、行車(chē)記錄及管家式服務(wù)等體現(xiàn)人性化的各項(xiàng)功能[1]。

1）收音設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的AM的頻段范圍為531～1 602 kHz、步長(zhǎng)為9 kHz；對(duì)于出口南美地區(qū)（烏拉圭、秘魯?shù)葒?guó)家）的產(chǎn)品，AM頻率范圍為520～1 700 kHz、步長(zhǎng)10 kHz。根據(jù)當(dāng)?shù)氐氖褂昧?xí)慣，時(shí)鐘設(shè)定為12 小時(shí)制。

2）CD 或DVD 設(shè)計(jì)。音響碟口設(shè)計(jì)涉及與周邊尺寸關(guān)系及防雙碟誤操作要求。碟口若位于音響面殼頂端，其中心與面殼頂端及按鍵的間距應(yīng)大于10 mm；為防止雙碟誤操作，設(shè)計(jì)碟口寬度尺寸為124～125 mm；設(shè)計(jì)碟口兩端尺寸應(yīng)為2.0 mm，碟口中心尺寸應(yīng)為5 mm。

3）USB 或SD 卡數(shù)碼放音設(shè)計(jì)。USB 接口放置分為前置和后甩2種方式。前置USB 接口在音響面板上。前置USB 接口可以為標(biāo)準(zhǔn)及MINI 接口，MINI 接口需要轉(zhuǎn)接線(xiàn)過(guò)渡；后甩USB 接口，接線(xiàn)需盡量短，USB2.0 需在1 m 以?xún)?nèi)。

4）導(dǎo)航設(shè)計(jì)。顯示屏的選型至關(guān)重要，汽車(chē)音響顯示屏主流設(shè)計(jì)為6.5 或7 英寸（16.51 或17.78 cm）屏。有硬屏和軟屏2種。硬屏手壓后物理形變小，可視范圍寬，但成本較高；軟屏手壓后物理形變大，出現(xiàn)水紋現(xiàn)象且可視范圍較小，但成本適中。背光顯示方式分為L(zhǎng)ED 屏幕和CCFL 屏幕等。LED 發(fā)光體分布非常均勻，使用壽命大概是CCFL 的2 倍。不足是應(yīng)用于大屏的情況下，不好控制亮度與均勻性。CCFL 最大的優(yōu)點(diǎn)是高亮度；不足是發(fā)光體分布不均勻，功耗較大，工作溫度較窄。導(dǎo)航地圖是GPS 導(dǎo)航的靈魂。地圖應(yīng)選用擁有甲級(jí)測(cè)繪資質(zhì)企業(yè)的產(chǎn)品，地圖升級(jí)也需在前期設(shè)計(jì)中進(jìn)行充分的考慮，以方便用戶(hù)使用及售后服務(wù)。

5）多功能收音調(diào)節(jié)方向盤(pán)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，可以方便駕駛員從方向盤(pán)上操控音響一些常用的功能。

6）手機(jī)充電設(shè)計(jì)。利用主機(jī)上的USB 作為手機(jī)充電口使用。其額定輸出電壓為（5±0.25）V，最大輸出電流為（1±0.05）A，當(dāng)手機(jī)充電電流大于（1±0.05）A 或者負(fù)載短路時(shí)，USB 電路會(huì)自動(dòng)切斷電源，進(jìn)入自動(dòng)保護(hù)狀態(tài)；當(dāng)負(fù)載電流小于（1±0.05）A 時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。對(duì)于手機(jī)充電時(shí)的平穩(wěn)放置，在設(shè)計(jì)初期應(yīng)該予以考慮。

7）倒車(chē)視頻影像設(shè)計(jì)。當(dāng)掛入倒擋時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將車(chē)后狀況顯示于中控或后視鏡的液晶顯示屏上。也可以設(shè)計(jì)為在顯示器上標(biāo)注2 根倒車(chē)誘導(dǎo)導(dǎo)向線(xiàn)，方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，倒車(chē)曲線(xiàn)就隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，從而準(zhǔn)確地描繪出倒車(chē)的軌跡。攝像頭的解析度、鏡頭系統(tǒng)、幀速率、最低照度、防水系數(shù)、水平視角及垂直視角等參數(shù)直接體現(xiàn)攝像頭的品質(zhì)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意攝像頭的選型及與主機(jī)的匹配、線(xiàn)束布置和插頭的選型以及攝像頭的安裝位置等方面的問(wèn)題。

8）手機(jī)互聯(lián)。這是未來(lái)汽車(chē)應(yīng)用中最具發(fā)展?jié)摿Φ男滦图夹g(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)與車(chē)載主機(jī)在通訊、導(dǎo)航、音樂(lè)、影視、圖像及游戲等方面的互動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)車(chē)機(jī)與手機(jī)之間的無(wú)縫連接。a.實(shí)現(xiàn)方式設(shè)計(jì)，具有Mirror Link，APP Link，HDML/MHL 3 種。Mirror Link 是通過(guò)音響端來(lái)實(shí)現(xiàn)；APP Link 和HDMI/MHL 都是通過(guò)手機(jī)端來(lái)實(shí)現(xiàn)。b.屏幕顯示信息形態(tài)，分為獨(dú)立型、依賴(lài)型及互動(dòng)型。c.物理連接方式，通過(guò)Bluetooth，USB，HDMI，WiFi 等數(shù)據(jù)通道，及界面重構(gòu)和界面同步2種方式實(shí)現(xiàn)手機(jī)互聯(lián)。

2 面板造型設(shè)計(jì)

2.1 音響背景光設(shè)計(jì)

背景光常用的顏色有紅色、藍(lán)色、橙色、白色、冰藍(lán)色及翠綠色等。為了保證整車(chē)儀表、音響、空調(diào)操縱面板及各種開(kāi)關(guān)等背景光顏色的協(xié)調(diào)性，在造型確定基礎(chǔ)顏色后，應(yīng)統(tǒng)一背景光源的類(lèi)型及相應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)。但是同一種型號(hào)的光源，不同的生產(chǎn)廠(chǎng)家，可能會(huì)出現(xiàn)顏色不同的現(xiàn)象，因此在設(shè)計(jì)初期應(yīng)盡量統(tǒng)一光源的供應(yīng)渠道，保證同一廠(chǎng)家和同種型號(hào)的光源。普通顯示屏的設(shè)計(jì)，分為正顯屏和負(fù)顯屏2種，如圖1 所示。

2.2 旋鈕設(shè)計(jì)

對(duì)于不同造型的需求，對(duì)應(yīng)旋鈕設(shè)計(jì)均有差異，常用的旋鈕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有以下3 種。

1）普通按壓旋鈕。可旋轉(zhuǎn)并有按壓功能；旋鈕外徑≥15 mm。如旋鈕頂面有裝飾圈，則外徑≥20 mm。旋鈕外圈有導(dǎo)光圈以做夜間提示。

2）中空按壓旋鈕。外圈可以旋轉(zhuǎn)，中間可按壓但不隨外圈旋轉(zhuǎn)。中間按壓部分做鐳雕透光效果，旋鈕外徑≥25 mm。

3）多方向旋鈕?？梢孕o、中間按壓，還可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向的按壓。此旋鈕外徑根據(jù)所選擇的編碼器確定，并根據(jù)所選擇的編碼器計(jì)算多方向偏轉(zhuǎn)角度，以確定預(yù)留間隙。周邊需做對(duì)應(yīng)角度按壓指示，圖2 示出多方向旋扭圖。

4）設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。旋鈕若采用滾齒造型，要求齒的數(shù)量需為4 的倍數(shù)，齒與齒之間的夾角需＞90°，齒與齒之間預(yù)留0.15 mm 以上間隙。編碼器的旋轉(zhuǎn)力矩，對(duì)于直徑在15～25 mm 的旋鈕，建議采用（8±5）N·cm 力矩的編碼器；對(duì)于直徑25～35 mm 的編碼器，建議采用（9±5）N·cm 力矩的編碼器。

5）國(guó)家突出物標(biāo)準(zhǔn)要求：儀表部件在384 N 靜壓力下，突出儀表高度部分≤9.5 mm。音響面板的零部件中，高度較大的是旋鈕部件。為滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)要求，當(dāng)旋鈕受力按壓后高度＞9.5 mm 時(shí)，旋鈕需做潰縮結(jié)構(gòu)，當(dāng)旋鈕受到384 N 作用下，旋鈕的潰縮結(jié)構(gòu)斷裂，旋鈕高度下陷至＜9.5 mm。懸臂結(jié)構(gòu)是滿(mǎn)足潰縮要求的設(shè)計(jì)之一。

2.3 按鍵設(shè)計(jì)

音響按鍵一般分為直上直下鍵、單邊鍵及杠桿鍵等形式，3 種鍵的結(jié)構(gòu)差異較大：直上直下鍵在設(shè)計(jì)上應(yīng)注意按鍵長(zhǎng)度≤38 mm，按鍵寬度＞12 mm。杠桿式按鍵是以轉(zhuǎn)軸為支點(diǎn)的擺動(dòng)按鍵，轉(zhuǎn)軸需承受一定力量，轉(zhuǎn)軸直徑需＞1.5 mm；杠桿鈕的唇邊與面殼間隙應(yīng)大于按鍵行程；單邊鍵、杠桿鈕行程有多種，0.3 mm 行程及1.2～1.5 mm 行程均可使用，不同行程需根據(jù)鍵寬度，確定按鍵與面殼間隙。

2.4 音響面板與儀表板及部件之間的面差和間隙設(shè)計(jì)

與音響面板相關(guān)的儀表板裝配部件主要有出風(fēng)口、空調(diào)控制器及中控裝飾框等。一般要求音響面板與周邊配合間隙為（0.5±0.3）mm，面差為（0.5±0.3）mm（面板尺寸在300 mm 以?xún)?nèi)）。在CASE 面設(shè)計(jì)時(shí)，需注意內(nèi)部結(jié)構(gòu)的配合。音響面板設(shè)計(jì)時(shí)，音響周邊圓角做反向拔模設(shè)計(jì)，讓面板后端的間隙較大，而前端的間隙保持0.5 mm，以方便安裝；同時(shí)，為了防止中框裝飾框與儀表板裝配后，出現(xiàn)位置偏差、導(dǎo)致與音響的周邊間隙不均勻的問(wèn)題，需要在音響與儀表裝飾框之間做筋位配合，并預(yù)留0.2 mm 間隙。為了更加有效地防止儀表板在裝配后產(chǎn)生的變形影響到音響的裝配間隙，可采用在音響面板上增加多個(gè)定位卡子、安裝支架做固定支撐及中部裝飾框后罩等設(shè)計(jì)方式。

3 安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

音響安裝支架的設(shè)計(jì)與周邊配合及自身強(qiáng)度有密切關(guān)系。安裝支架主要對(duì)整個(gè)音響做承重。支架設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮自身強(qiáng)度及影響安裝的可靠性、避免支架的復(fù)雜性及薄弱結(jié)構(gòu)，因此既要考慮音響與支架之間的牢固連接、又要考慮與車(chē)身之間的搭接，便于售后的拆卸和維修。安裝方式通常有以下8 種。

1）卡扣式安裝。特點(diǎn)是安裝后與周邊的間隙和面差有所保證，對(duì)于周邊的精度要求較低；但音響外形尺寸受到限制，在標(biāo)準(zhǔn)尺寸范圍內(nèi)的變動(dòng)較小。

2）導(dǎo)軌式安裝方式。特點(diǎn)是直推式裝配特別簡(jiǎn)單方便，但是對(duì)車(chē)身相關(guān)部位的精度要求較高，外觀(guān)間隙精度低。

3）定位銷(xiāo)式安裝。特點(diǎn)是裝配簡(jiǎn)單，但對(duì)周邊的精度要求較高，裝配牢固度較差。

4）U 型支架式安裝。特點(diǎn)是音響主機(jī)與周邊的間隙和面差可以保證，對(duì)儀表板等精度要求較低，但裝配較困難，安裝螺絲容易被面板擋住，需要機(jī)械手從下方繞行才能拆裝。

5）回形框固定安裝。特點(diǎn)是裝配比較復(fù)雜，主機(jī)側(cè)面的螺絲固定困難。

6）左右或上下安裝支架及底部支撐安裝方式。特點(diǎn)是裝配非常簡(jiǎn)單方便，對(duì)車(chē)體的精度要求較高，外觀(guān)面間隙精度較低。

7）面板和音響主機(jī)分體式安裝。特點(diǎn)是音響面板與周邊部件通過(guò)卡扣或者螺絲定位，容易保證兩者間的間隙和斷差。對(duì)于車(chē)身周邊的精度要求降低，結(jié)構(gòu)獨(dú)立帶來(lái)音響造型空間的釋放、個(gè)性設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)，但是模塊和線(xiàn)束多，使成本增高，設(shè)計(jì)較復(fù)雜。

8）當(dāng)音響主機(jī)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，支架安裝點(diǎn)靠前時(shí)，需考慮增加輔助支撐位，如圖3 所示。

4 與揚(yáng)聲器及天線(xiàn)的匹配設(shè)計(jì)

1）汽車(chē)音響娛樂(lè)系統(tǒng)與揚(yáng)聲器的匹配設(shè)計(jì)。普通汽車(chē)音響的輸出阻抗很小，通常要求輸出阻抗是4 Ω，揚(yáng)聲器額定功率是音響功放額定功率的1.0～1.3 倍，否則音響功放的持續(xù)輸出功率若高于揚(yáng)聲器的功率很多，容易導(dǎo)致?lián)P聲器毀壞。這是設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題。

車(chē)廂內(nèi)聲場(chǎng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是聲源的前方定位感（清晰的聲像存在于前方的感覺(jué)）、臨場(chǎng)感（左右聲音平衡并向前方擴(kuò)展的感覺(jué)）以及聲源觸發(fā)時(shí)寬廣的感覺(jué)[2]。因此，為了獲得高質(zhì)量的音效，有效的辦法是使用多揚(yáng)聲器系統(tǒng)。一般分別有4，6，8 個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)。其中由高音、中低音和全頻音3 種揚(yáng)聲器組合成3 聲道系統(tǒng)是較理想的組合。一般高音揚(yáng)聲器的布置在儀表板上、前方A 柱上及車(chē)門(mén)角窗等車(chē)廂內(nèi)前部位置；中低音揚(yáng)聲器布置在前后左右車(chē)門(mén)上；全頻帶揚(yáng)聲器布置在后窗臺(tái)板上。這樣設(shè)計(jì)確保了揚(yáng)聲器安全的同時(shí)，音樂(lè)會(huì)更加自然、清晰、圓潤(rùn)、柔和及有力，并可獲得較好的整體動(dòng)態(tài)音效范圍。

2）汽車(chē)音響娛樂(lè)系統(tǒng)與天線(xiàn)的匹配設(shè)計(jì)。具有柱式、窗式及鯊魚(yú)鰭式天線(xiàn)等多種設(shè)計(jì)形式。柱狀天線(xiàn)分為有源天線(xiàn)和無(wú)源天線(xiàn)2種。窗式天線(xiàn)分為前窗式、后窗式和側(cè)窗式3 種。對(duì)于帶有放大器的有源窗式天線(xiàn)的設(shè)計(jì)，需要注意從放大器到玻璃上的天線(xiàn)絲插頭的線(xiàn)束長(zhǎng)度，不能大于150 mm，否則會(huì)造成信號(hào)衰減。從功能上分為收音和GPS 導(dǎo)航功能。導(dǎo)航天線(xiàn)與導(dǎo)航主機(jī)匹配的電壓參數(shù)，可選5 V 或3.5 V。導(dǎo)航天線(xiàn)模塊的安裝必須保證與地面平行，角度誤差≤±5°；在天線(xiàn)模塊上部開(kāi)角120°的區(qū)域內(nèi)，不允許有金屬部件的遮擋。

5 結(jié)論

文章重點(diǎn)在音響功能定義設(shè)計(jì)、面板造型設(shè)計(jì)、安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及與相關(guān)電氣件的匹配設(shè)計(jì)等4 個(gè)方面進(jìn)行了歸納和整理?？偨Y(jié)了汽車(chē)娛樂(lè)音響系統(tǒng)在應(yīng)用設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題及規(guī)避這些問(wèn)題的具體方法。隨著汽車(chē)電子技術(shù)的不斷發(fā)展、其領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及管家式服務(wù)等項(xiàng)內(nèi)容，也會(huì)逐步應(yīng)用到汽車(chē)產(chǎn)品上。