汽車燃油表顯示形式的研究

摘 要：汽車燃油表作為汽車組合儀表內(nèi)四大量表之一具有重要的指示作用，隨著組合儀表技術(shù)的發(fā)展，更大尺寸的液晶屏被應(yīng)用到組合儀表上，隨之燃油表的顯示形式也不斷變化，本文對目前市面上在售車型燃油表顯示形式進(jìn)行了總結(jié)，得到了指針式、段碼液晶式、LED燈珠式、TFT液晶式共四種類型，從原理、結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)三方面進(jìn)行了分析，對于燃油表開發(fā)顯示類型初期選型具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：燃油表 顯示形式 燈珠式

Research on the Display Pattern of Automobile Fuel Gauge

Xu Dong

Abstract：As one of the four major gauges of instrument cluster meter， fuel gauge has important instruction function. With the development of the instrument cluster meter， larger size LCD screen is applied to the instrument cluster meter. The display pattern of fuel gauge is also changing. This paper summarizes the display pattern of fuel gauge of current vehicles on-sale， and obtains four types： pointer type， segment liquid crystal type， LED lamp bead type and TFT liquid crystal type. It analyzes the principle， structure， advantages， and disadvantages of the fuel gauge from three aspects， which has a certain reference value for the initial selection of fuel gauge display type.

Key words：fuel gauge， display pattern， lamp bead type

1 前言

汽車燃油表在汽車上有著重要的指示作用，用于顯示汽車燃油剩余量，既而反映車輛的續(xù)航里程。燃油表的易讀性和可視性對于駕駛員有重要意義。

燃油表顯示形式的發(fā)展離不開組合儀表技術(shù)的發(fā)展，文獻(xiàn)[1]介紹了組合儀表技術(shù)按照儀表的工作原理所取得的重大突破可以大致分為五個階段，故而燃油表的顯示形式也可大致分為指針式、段碼液晶式、LED燈珠式、TFT液晶式四種形式。

文獻(xiàn)[2]概括了目前汽車上使用的汽車組合儀表液晶屏幕的類型，并簡要舉例分析幾種類型屏幕失效的分析方法。文獻(xiàn)[3]與文獻(xiàn)[4]都闡述了汽車燃油表基本工作原理，其中文獻(xiàn)[3]還在原理闡述的基礎(chǔ)上特別說明了指針式燃油表顯示與數(shù)字模擬式燃油表顯示的采樣、信號處理設(shè)計(jì)及顯示策略。

汽車燃油表的顯示樣式要求具有良好的易讀性和準(zhǔn)確性，本文將重點(diǎn)介紹四種類型燃油表的顯示樣式與基本結(jié)構(gòu)。

2 燃油表顯示的基本原理

不論燃油表的顯示形式如何，其基本工作原理都是類似的。對于不同車型因?yàn)橛拖淙萘看笮〔煌鱾€廠商會進(jìn)行不同的指示標(biāo)定。燃油表在車輛上充當(dāng)顯示器的作用，其顯示數(shù)據(jù)的來源是安裝在油箱里的浮子，浮子隨著燃油液面的波動而上下浮動，進(jìn)而改變滑動變阻器電阻阻值[4]，變化的阻值信號輸入到組合儀表的固定PIN腳后，經(jīng)過儀表內(nèi)部MCU的處理，轉(zhuǎn)化為燃油剩余量的顯示[3]。

一種典型燃油表結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 指針式顯示

指針式顯示是組合儀表發(fā)展初期所采用的一種顯示形式。燃油信號輸入到組合儀表后經(jīng)過MCU的分析處理，輸出一個信號來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機(jī)上裝套一個指針用以指示刻度。

這種類型的燃油表主要部件有：步進(jìn)電機(jī)、指針、表牌。指針式顯示直觀度高，并且步進(jìn)電機(jī)穩(wěn)定性好，同時其采購成本較低，至今在一些入門級車型中仍有采用。一種指針式顯示燃油表如圖2所示。

4 段碼液晶式顯示

在指針式經(jīng)過一段時間發(fā)展后段碼式因其顯示數(shù)據(jù)相比于指針式更準(zhǔn)確易讀，故逐漸被廣泛運(yùn)用，從目前裝車數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在入門級車型中的裝配量已經(jīng)超過了指針式。

這種類型的燃油表主要部件是一塊通常為3.5英寸的小尺寸段碼液晶屏幕。段碼屏通常用于顯示數(shù)字0-9，也用于一些簡單符號的顯示，顯示內(nèi)容單一[2]。屏幕上顯示燃油量的區(qū)域通常按照油箱的容量的大小分為8-12格不等，由于段碼屏的特性，該區(qū)域只能用于燃油量的顯示。油箱里的浮子輸入的阻值信號經(jīng)儀表MCU處理后點(diǎn)亮不同的格數(shù)，用來指示燃油剩余量。一種段碼液晶式顯示燃油表如圖3所示。

5 LED燈珠式顯示

LED燈珠式是近5年發(fā)展出的一種顯示方式，其最大的特點(diǎn)是配合表牌全貼合工藝使用，使非全尺寸液晶屏達(dá)到了儀表全液晶顯示的效果，同時控制了儀表屏幕的成本。

這種類型的燃油表機(jī)械結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)式和全液晶式復(fù)雜，主要部件有LED燈珠、導(dǎo)光支架、全黑表牌，通常配合一塊7英寸左右的TFT-LCD使用。水溫表和燃油表布置在TFT-LCD的兩側(cè)，8-10顆LED燈珠將燃油表量程分成8-10段，LED燈珠被安裝在PCB板上，并被導(dǎo)光支架隔開，在導(dǎo)光支架上覆蓋有一層黑色的表牌膜，這個表牌膜橫鋪整個儀表。由于表牌膜的效果使得整個儀表呈現(xiàn)全液晶的顯示效果。導(dǎo)光支架里的每一個燈珠對應(yīng)一段燃油表量程，油箱里的浮子輸入的阻值信號經(jīng)儀表MCU處理后點(diǎn)亮不同的LED燈珠，用來指示燃油剩余量。

這種LED燈珠式燃油表顯示效果較好，工藝關(guān)鍵難度在于全黑表牌與導(dǎo)光支架的貼合，目前在長城、吉利等車企中的部分車型中有裝配，一種LED燈珠式顯示燃油表如圖4所示。

6 TFT液晶式顯示

隨著TFT液晶顯示屏技術(shù)的快速發(fā)展，同時TFT顯示屏的成本不斷降低，促進(jìn)了TFT顯示屏在汽車組合儀表上的應(yīng)用。從最初的3.5英寸發(fā)展到現(xiàn)今主流高端車型廣泛采用的12.3英寸全液晶儀表，TFT顯示屏顯示燃油信息更加細(xì)膩和美觀，同時支持UI多樣化設(shè)計(jì)，隨著汽車多樣化與個性化需求不斷的發(fā)展，汽車儀表逐步從傳統(tǒng)的指示功能轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼈?cè)重使用的感受，在全液晶儀表上進(jìn)行多種功能的集成，例如儀表和中控屏幕的交互，其智能化程度也越來越高[5]。

這種顯示方式的燃油表主要是在TFT液晶屏幕上劃定一個區(qū)域用來顯示燃油量，顯示樣式可以多樣化設(shè)計(jì)，通過UI設(shè)計(jì)工具例如QT和Kanzi等理論上可以設(shè)計(jì)出任何形狀的燃油表樣式，甚至可以包含動畫過程。

TFT液晶式顯示雖然顯示樣式多樣化，UI界面更符合當(dāng)下社會的審美觀念，但TFT-LCD的價格較高，不如指針式顯示或者段碼式顯示經(jīng)濟(jì)性好，其次因?yàn)椴捎秒娮雍蛙浖呗赃M(jìn)行控制顯示，當(dāng)出現(xiàn)特殊工況或軟件策略設(shè)計(jì)考慮不完善時容易出現(xiàn)故障，給車主行車造成影響，目前全尺寸的TFT-LCD只在較高端車型配備，一種全尺寸TFT-LCD燃油表顯示樣式如圖5所示。

7 結(jié)論

本文主要研究并概括了當(dāng)前汽車市場中最常見的四種顯示形式的燃油表，將四種顯示形式的燃油表特點(diǎn)總結(jié)如表1所示：

隨著汽車新四化的發(fā)展，同時用戶對于人機(jī)交互的要求不斷提高，汽車產(chǎn)業(yè)的競爭日益激烈，各大主機(jī)廠在不斷提升自身產(chǎn)品的競爭力，由表1結(jié)論分析可以推斷在未來的汽車裝車上，LED燈珠式和TFT液晶式燃油表將占據(jù)主導(dǎo)市場份額。

基金項(xiàng)目：皖西學(xué)院校級項(xiàng)目WXZR202124

參考文獻(xiàn)：

[1]顧鳳玉.基于CAN總線的汽車全數(shù)字智能儀表的研究[D].蘇州：蘇州大學(xué)，2009.

[2]包剛，楊軼赟.儀表顯示屏工作原理與常見故障分析[J].汽車電器，2016，5：55-56.

[3]徐杰明，董澤亮，譚榮榮等.汽車燃油表系統(tǒng)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證的研究[J].2013，中國汽車工程學(xué)會年會.

[4]邱淑賢.汽車電子燃油表控制策略研究[J].吉林大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版），2010，28（3）：281-282.

[5]丁冠源，王淑琴，劉朝陽等.全液晶儀表的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢淺談[J].科學(xué)與信息化，2019，6：118-119.

作者簡介

徐東：（1991—），男，碩士，助教，工作于皖西學(xué)院機(jī)械與車輛工程學(xué)院，研究領(lǐng)域?yàn)槠囯娮与娖鳌?/p>