組合儀表的結構設計及發(fā)展趨勢

張 輝

（陜西萬方汽車零部件有限公司，陜西 西安 710021）

1 緒論

隨著電子技術的迅速發(fā)展和在汽車行業(yè)中的廣泛應用，汽車電子設備集成度越來越高，汽車零部件控制，通信和網(wǎng)絡技術的復雜性大大增加，導致系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性大幅下降。針對這些問題，在互聯(lián)網(wǎng)技術和現(xiàn)場總線控制技術的基礎上出現(xiàn)了適用于汽車環(huán)境的OSEK 系統(tǒng)標準。結合數(shù)字化儀表和車身總線系統(tǒng)，形成了一個集成全面信息收集和控制的新型汽車儀表。組合儀表與其它電子集中控制系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，即有利于汽車中控系統(tǒng)的開發(fā)和實施，又大大提高了汽車的動力安全，可靠性和舒適性。

2 組合儀表的結構設計

目前組合儀表的主要結構為儀表面罩，LCD 顯示部件，中框和后殼。主體部分為電路板，步進電機，指示燈及控制器。通過儀表微控制器（MCU）與驅(qū)動軟件結合實現(xiàn)各項功能。其結構設計要點概括如下：

2.1 儀表壁厚設計

為了盡可能的避免，減少產(chǎn)品結構件在注塑過程中形成的縮水及變形，需要盡量做到各處的壁厚均勻一致。如儀表面罩3mm≥PMMA≥1.8mm。

2.2 筋的類型

（1）加強筋，為增加主體強度或減少產(chǎn)品變形而設計的筋位叫做加強筋。

（2）支撐筋，在外飾件的外部或者內(nèi)部，還有一部分筋位除了加強作用外還有支撐的作用，是為防止產(chǎn)品受到外表面張力導致變形而設置的。筋位厚度根據(jù)材質(zhì)的不同應為主體厚度的60%-80%為宜。以避免因壁厚設計問題導致的縮水或填充缺陷。

2.3 間隙配合

組合儀表在裝配的過程中需要考慮的另一個因素就是間隙配合，如果配合不得當，則會直接影響到儀表的裝配及外觀，甚至功能。而配合的公差根據(jù)儀表尺寸大小也會有不同等級。如汽車儀表總體長度在400mm 左右，其間隙配合公差范圍為0.1-0.5mm。

2.4 結構特性

從結構設計的角度來看，傳統(tǒng)的螺釘緊固方式將會被定位柱和定位孔，卡扣連接等新的緊固方式取代，新型的緊固方式有助提升儀表裝配的精度，減少裝配的零部件，降低儀表總重量等優(yōu)點。

3 新型組合儀表的設計要點

隨著汽車電子技術的發(fā)展及成熟，新型組合儀表的結構相較傳統(tǒng)儀表將發(fā)生較大的變化，結構簡單化，設計風格統(tǒng)一化，顯示多元化將成為未來儀表發(fā)展的重要元素。新型儀表將具備以下特點：

3.1 信息集成與擴展

新型組合儀表與車身CAN 總線、高速電力總線網(wǎng)絡相連，不僅可以從車身CAN 總線獲得與車身狀態(tài)相關的大部分信息，還可以及時獲取與電力系統(tǒng)運行參數(shù)和狀態(tài)有關的信息。如行車速度，發(fā)動機轉(zhuǎn)速，冷卻液溫度，燃油油位，油壓數(shù)據(jù)，各種車身控制信號，EPS，ABS 等運行狀態(tài)信息。

3.2 設計概念

新型儀表不僅作為一個功能性的部件裝配在儀表臺上，同時作為汽車內(nèi)飾件的重要一環(huán)，需要和整體內(nèi)飾風格高度統(tǒng)一。因此新型儀表將不僅限于平面的固有形態(tài)，而是有可能以柔性，曲面，多方位等更多的形態(tài)存在。

3.2 顯示性能

為確保汽車在行駛狀態(tài)下有足夠的可靠性，LCD 顯示驅(qū)動器應考慮安裝在更為可靠的一側。 而目前LTPS 等技術則可以在屏幕內(nèi)集成一部分驅(qū)動功能。因不需要加寬邊框來布置更多的排線外接驅(qū)動器，因此LTPS 屏幕也可以做到邊框最小化。節(jié)省部分空間。

從顯示性能來看，更高的對比度，高色純度，快速響應時間，更低的功耗等都將成為新型儀表的重要參數(shù)。將LCD面板控制驅(qū)動集成到外層玻璃上的工藝是一種制作無縫顯示的關鍵技術，可以讓顯示的顏色更接近真實。柔性曲面形狀的OLED 顯示器作為新興的顯示技術，已經(jīng)在手機行業(yè)普及開來，其更加輕薄和出色的顯示性能有目共睹。無需背光源及自發(fā)光特性讓對比度趨于無限，使駕駛人員即使在陽光下也可以看清楚儀表的顯示內(nèi)容。

4 新型組合儀表的發(fā)展趨勢

結合儀表微處理器及網(wǎng)絡技術，應用基于CAN 總線網(wǎng)絡的數(shù)字化儀表取代原有的機械儀表，實現(xiàn)各參數(shù)的數(shù)字化交互控制成為未來發(fā)展的趨勢。而更大的屏幕也意味著顯示內(nèi)容的增加和更為靈活多變的顯示方式，儀表將不再僅僅用于駕駛信息指引或CID，而是作為駕駛人員與車輛進行交互操作的一個媒介，配合逐漸普及的輔助駕駛功能，為駕駛人員提供更為便捷和舒適的駕駛體驗。讓整車駕駛及信息顯示等可以根據(jù)駕駛員的個人偏好而做相應調(diào)整。數(shù)字化儀表的出現(xiàn)不僅大大改善了駕駛員的目視性，同時也有助于汽車組合儀表的多樣性。根據(jù)目前的儀表發(fā)展趨勢可以概括如下：

4.1 綜合與共享信息系統(tǒng)的

以新型的顯示面板為基礎，汽車內(nèi)部通信與互聯(lián)網(wǎng)連接，駕駛人員可通過智能語音輔助系統(tǒng)進行功能控制與人機交互。通信信息系統(tǒng)包含有電話，語音短信，郵件，視頻等。系統(tǒng)主要功能包括導航，音響等。

汽車共享將變?yōu)榫C合系統(tǒng)的一部分，而身份識別作為共享鏈條中不可或缺的一環(huán)，。因此，未來的新型儀表也許會集成身份識別功能，這也將有助于個人設置，這將為駕駛員提供更多的舒適和便利。

4.2 新型顯示方案的應用

全液晶儀表目前已經(jīng)出現(xiàn)在了部分品牌的新款車型中，帶給駕駛者新奇的駕駛感受和便捷的操控方式使其大受歡迎。而更為先進的綜合信息顯示方案如抬頭顯示（HUD）也許將會替代傳統(tǒng)的儀表顯示模式。原理是將整車的相關信息以投影的方式顯示在擋風玻璃上。其優(yōu)點是功耗低，顯示界面清晰，顯示方式靈活，投影部件所占位置小。駕駛人員無需低頭，可隨時觀察到駕駛信息。提高了行駛安全性。

5 結論

隨著自動駕駛的成熟度的不斷提高和新能源汽車的普及，人們對儀表的功能性，安全性，舒適性的要求在不斷提高，而汽車儀表作為駕駛員與車輛交流的媒介，通過各汽車企業(yè)的不斷努力和新技術的不斷應用，也必將演變的更為便捷和智能。