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華陽多媒體張環宇:智能座艙第三塊屏--HUD的量產化道路

   日期:2020-12-09     瀏覽:277    
核心提示:12月1日-2日,由蓋世汽車主辦的“2020第二屆車聯網與智能座艙大會”隆重召開。本次會議主要圍繞車聯網、座艙域控制器、車載操作

12月1日-2日,由蓋世汽車主辦的“2020第二屆車聯網與智能座艙大會”隆重召開。本次會議主要圍繞車聯網、座艙域控制器、車載操作系統OS、OTA、座艙顯示等車聯網及智能座艙領域熱門話題展開探討,共謀產業未來發展之路。下面是華陽多媒體電子有限公司總經理助理張環宇在本次大會上的演講。

車機,華陽

華陽多媒體電子有限公司總經理助理 張環宇

謝謝蓋世汽車對我的邀請。昨天我們聽了一天關于軟件定義汽車的演講,我得到了很多啟發。   

軟件定義汽車的前提是因為硬件有預埋,但有一塊硬件肯定預埋的很少,它才剛剛開始發展,那就是HUD。我為什么說HUD是第三塊屏呢?其實車機跟儀表算是第一、第二塊,現在HUD已經是各家主機廠都希望實現量產落地的產品了,我們把它定義為第三塊屏,接下來就看一下我的PPT。   

首先先簡單介紹一下我們華陽集團。我們是在深交所上市的一家公司,成立于1993年,坐落在惠州市的華陽工業園,整個工業園是我們的自有用地。

車機,華陽

整個華陽集團下屬多家全資子公司,產業布局包括汽車電子、精密壓鑄、精密電子部件和LED照明。我們是以機芯起家的,隨著后續的發展我們發展出了汽車電子和精密壓鑄。

車機,華陽

所以可以看到我們整個華陽集團是聚焦汽車市場的,包括汽車電子和精密壓鑄。而汽車電子這一塊我們主要布局在智能座艙、智能駕駛和車聯網這三大塊。今天帶來的HUD產品是由華陽多媒體公司負責的產品線。

車機,華陽

為什么我們要做HUD呢?我們從2012年就開始做HUD了,但這個產品現在才開始進入到大眾的視線中。華陽多媒體的機芯產品是光機電一體的產品,HUD也是類似的。在發展過程中我們開發了微型投影儀,積累的技術應用到HUD產品上了。最近聽說國內某巨頭公司也要從手機行業擴展到汽車行業,它的AR-HUD的光機技術就是類似于LCOS的,歡迎他們跟我們合作。   

基于這些技術儲備,我們從2012年就開始HUD的研發,到2016年前裝量產,2017年W-HUD的量產,2018年AR-HUD的預研,獲得定點,一直到今天市場確實是爆發了。   

其實我們公司在HUD發展歷程中,積累的相關專利在同行業里是相對較多的,包括發明專利和實用新型專利。 

HUD是一個新的產品線,所以一定要講上游合作,在一個新的產品線突然爆發增量的時候,供應鏈將成為最大的問題。我們的合作伙伴都是從2012年開始一路扶持著走過來的,所以我們有很好的供應鏈關系和量產經驗,出貨量從一個月1萬到5萬甚至到10萬,我們都能cover得住。   

這是我們的已經有量產實績的部分下游合作伙伴,當然這個里面主要是包括HUD還有無線充電的產品線,我們的客戶群體相對來講也是比較豐富的。   

講完了公司的簡介,再講一下HUD這個產品。HUD的關鍵技術發展與應用價值,HUD它存在的價值是什么?我們知道從1988年HUD首次出現在汽車上,到2001年彩色顯示的HUD的問世,HUD在當時它的應用價值就是抬頭顯示的方式,有利于駕駛的安全,但是由于當時的顯示技術的分辨率較低、顯示內容比較單一,它就是儀表的一個附屬,尤其在歐洲車廠它基本上就是一個儀表獨立出來視頻信號發到HUD上來顯示。   

現在HUD為什么會起量呢?首先是因為技術達到了一定成熟度,再一個就是顯示單元技術的升級,從最開始1.12英寸的TFT到現在1.8、3.1、4.1英寸,以及DLP技術和MEMS激光的技術,HUD的技術土壤已經成熟了,它在顯示技術上的升級也保證了顯示內容和圖像變大,顯示內容增加。   

這個講的是HUD市場的土壤肥沃。實際上整個中國汽車座艙發展在華陽看來是從2008年左右開始的。在2008年之前,大家都認為只要有一輛車就OK了,車里的功能不是卡帶機就是CD機,然后再加一些按鍵。從2008年往后一直到2018年,實際上是座艙發展的黃金十年,當時我們考慮的是娛樂,所以我們內部叫這個車機為AVN,audio、video、navigation。到2014、2015年的時候又加了一個T-BOX就是AVNC。2018年我們又進入了自動駕駛的概念,從L0開始到L2。目前L2等級自動駕駛車型已經下探到15萬元以下,ADAS也全面鋪開,這為HUD的發展提供了肥沃的土壤。   

而作為一個駕駛者來講,有的人是很喜歡開車的,是一種享受,而有些人在開長途車的時候是一種負擔。我們要解決負擔的問題,所以加入了ADAS功能,并試圖操控我們的車。但突然介入會讓駕駛員產生一些緊張情緒,所以最開始ADAS功能會有一個聲光報警的過渡。最好的方式就是HUD顯示ADAS報警和狀態。HUD和ADAS的結合,體現了HUD的亮點,這也是它存在的基礎。   

即使是W-HUD它在自動駕駛L0到L2等級的時候確實發揮它的作用,第一就是避免緊張,它是最高效的HMI窗口,同時顯示一些儀表和導航的信息,減少駕駛員低頭的頻率。但實際上人在看到W-HUD上面顯示的內容時,他還需要有一個學習和理解的過程。這時候AR-HUD就出現了,作為一個指引性的信息顯示,AR-HUD更加易讀,可以減輕閱讀負擔。   

既然說HUD的技術也到了,市場也到了,就要開始和主機廠一起做一些配置了。很多主機廠問我們后面這么大的空間為什么不能用?其實眼球的位置和風擋玻璃、下視角的角度決定了HUD是一個相對固定的位置。我們在這里也要著重強調這個問題,就是想告訴主機廠的各位同志們,如果想做HUD配置的話,在車型最開始設計的時候就要為HUD騰出空間。   

那再來看一下HUD和智能座艙的關系。其實智能座艙發展的趨勢就是域控制器和機屏分離,機屏分離的特點就是主機是隱藏式安裝的,然后IVI跟儀表這一部分比較簡化,類似于一個PAD平板一樣,它的優點就是平臺應用,節省開發成本,比如雙聯屏使得很多車型都可以通用。   

底下舉出了三個車型的案例,第一個是最新的奔馳S,第二個是全新的第三代哈弗H6,第三個就是哈弗的大狗。一個在東方,一個在西方,一個是轎車,兩個是SUV,不約而同都對內飾做了這樣的設計,這就是機屏分離帶來的特點,這個特點對HUD有什么好處呢?   

儀表空出的空間可以讓HUD肆無忌憚地去做設計所以奔馳S才敢做這么大的AR-HUD的設計,這個空間是一個很大的出光口,它是HUD能夠做到AR的一個基礎,所以哈弗H6和大狗都是我們做的HUD,當時這個空間也是足夠的,所以才能做這樣的設計。   

在此我也想給主機廠的朋友們介紹一下管梁方式。HUD實際上都是放在原先放方向盤的轉向軸的位置,它相互之間的固定點也是比較牢靠、穩定的。   

智能座艙會對HUD產生影響,那么HUD的發展反過來會不會作用于智能座艙呢?HUD未來的發展方向必然是AR-HUD,它一定是遠近景投影的方式。而儀表上很多和行駛相關的信息都可以放在HUD上,在這個發展過程中就會帶來儀表的簡化甚至是取消,需要備份的信息比如說里程、檔位等等可以放在中間的大屏車機上。     

昨天吉利的蔣總也提到了這個問題,讓我們提出一個HUD代替儀表的方案,實際上W-HUD硬件跟軟件的平臺方案和組合儀表是一樣的,AR-HUD和虛擬儀表的軟硬件方案也是一樣的,所以它的相互替代是沒有問題的。這里講的是什么意思呢?所有的車型都有A到C級車,針對A級車車型來講,汽車產品的定義,成本是有限的,放在哪一個位置帶來更好的用戶體驗,這就是我們需要思考的了。對于A級車來講,增大屏幕尺寸給用戶體驗帶來的變化并不太大,但加了HUD,整個科技感就來了。當然對于更高的車型沒有成本壓力的就沒有問題,這個就是看我們的產品定義。   

我們的W-HUD的產品路線規劃里包括1.8到4.1英寸的屏,這個是怎么規劃得來的呢?就是我們每一度里面至少要有60像素,這是人眼分辨的極限,如果低于這個的話就會有顆粒感,但是考慮到使用的舒適度,我們一般車廠要求每一度里面有80個像素,分辨率的提升就帶來了FOV的增大,就是這個意思。4.1英寸屏幕的使用是基于歐洲車廠不計成本得對用戶體驗做提升,其分辨率更高,所以我們也把它加了進去,包括裸眼3D功能可選等等。   

這是我們AR-HUD的路線圖,我們發現它的發展越來越復雜。代表AR-HUD的最高需求規格就是10×4度,7.5米以上基于DLP方案,我們第一時間就做出來了,同時也拿到了量產的項目。但是這種產品的體積太大了,所以目前A級車做AR-HUD相對來說是比較困難的。其次成本也比較高,為了便于它的發展和業務推廣,讓更多的車可以配置上AR-HUD,我們選擇了3.1英寸的TFT,FOV是9×3度,VID是4.5米投影距離。   

現在還有一個4.1英寸的TFT屏,可以做到10×4度的6米。同時我們接到了歐洲一個AR-HUD報價要求。我們之前考慮到遠近程投影可能沒有這么快,既然有客戶提出需求,我們就著手增加了這樣一個產品線。其實遠近場投影我們最開始做了一個樣機,日本精機當時也做了一個類似的樣機,是雙PGU的,一個負責投遠的,一個負責投近的,但是體積太大,沒辦法量產?,F在我們用一個DLP的光機就可以做到遠程和近程,體積相對比較低一點,這個是可以量產的。   

不管HUD怎么發展,我們可能都有像Smart這種小車型,所以說W-HUD可能一時半會都不會完全被AR-HUD取代掉,除非將來有全新的技術替代,比如現在的光波導,我們現在HUD的方案講的就是在兩個鏡子之間來回反射形成一個光路,所以它需要一個體積。將來光波導技術量產了后,它所有的光路都會在這里去進行反射,那這個體積將會有一個顛覆性,到時候A級車搭載AR-HUD的可能性就會增大很多。        

還有一個就是軟硬件平臺規劃。首先,剛才講過W-HUD其實就是類似于MCU的平臺,它是獨立工作的,自帶UI,符合ASIL B等級。AR-HUD里因為有算法,所以需要上SOC的方案,也就是MCU+CAN加MPU,后面我們就都需要去做。因為智能座艙一旦發展到域控制器階段,那AR-HUD和W-HUD就可能直接融入到域控制器里,當融入到域控制器后,W-HUD和AR-HUD這邊還有什么東西呢?就是去做亮度的控制,同時最關鍵的就是圖像校正芯片,雖然它可以在車機或者是域控制器端去解決,但是為了便于責任分離,你讓這個域控制器給一個方方正正的圖像給我,而我保證讓它在風擋玻璃上也是一個方方正正的顯示,這樣的話就會有一個責任分離的關系。在未來域控制器來臨后,我們主要就是1顆MCU+LVDS+圖像校正芯片,所以這個硬件一時半會還是消滅不了的。 

這邊一個從屬顯示型分為儀表友好型和車機友好型,最開始HUD是誕生于歐洲,就像寶馬的HUD是直接通過車機儀表那邊引出來一個LVDS信號,相當于是儀表完全控制了這個部分。但是國內車機的發展是非??焖俚?,也是很發達的,所以國內這樣的方式大部分是車機友好型,但是這一塊HUD的接口并沒有統一,HUD到底要不要帶CAN,供電是不是我們來供,我們是車身取電還是車機取電等信息都還沒有統一,所以在此希望我們和國內的主機廠朋友一起把這個接口給定義下來,定義好了以后讓它更簡單、更方便平臺化。   

AR-HUD的架構可以理解為一個全虛擬的汽車儀表,這里包括MCU、MPU等,這邊還有兩部分,一部分是控制LED的,一部分是控制DMD的。   

針對HUD有一個專項技術的研究,其中一個就是陽光倒灌,為什么要用陽光倒灌?就是因為太陽光反射進來會形成一個焦點,就像放大鏡點火柴一樣,隨著投影尺寸的增大它會越來越靠近焦點,通過這樣的設備去模擬陽光倒灌,再使用一些隔熱的方式,比如說在蓋板上使用VRC,在LCD上使用VRP等。

我們跟京瓷合作使用4.1英寸的大屏幕,這是我們最后呈現出來的效果。屏幕越大散熱越好,所以它可以支持更高的FOV,另外是我們基于裸眼3D的技術,當然這個只是一個demo,后期我們會用DLP的方案,因為它的速率很快,可以同時插入很多幀,而且分時的。   

我們現在還在研究另外一個方案就是基于DLP其他應用的研究。用DLP投影的形式直接投在座椅上,作為氛圍燈。當你跟朋友一起開車出去的時候一按解鎖鍵,你的座椅上出現一個變形金剛的標志,這個就是你的身份的符號或者出現一個足球俱樂部的logo,這是軟件定義汽車。這就是我們講的HUD的應用,包括技術方案,如何提升TFT以適配更大的FOV,以及怎么樣用DLP去做更多的應用。   

這個就是我今天要講的內容,謝謝大家!


 
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