基于某款商用車(chē)的通用化組合儀表設(shè)計(jì)方案

韓樂(lè)樂(lè)

（太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院電子與通信工程，山西太原 030024）

基于某款商用車(chē)的通用化組合儀表設(shè)計(jì)方案

韓樂(lè)樂(lè)

（太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院電子與通信工程，山西太原 030024）

傳統(tǒng)組合儀表存在顯示內(nèi)容固定、信息量較少的缺點(diǎn)，導(dǎo)致在新車(chē)型開(kāi)發(fā)時(shí)組合儀表的變化會(huì)影響整車(chē)開(kāi)發(fā)周期和成本。本文通過(guò)對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有及未來(lái)車(chē)型配置的總結(jié)分析，從儀表界面布置、指示符和顯示屏選取、功能配置等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明，開(kāi)發(fā)出一款適用于多種車(chē)型的通用化組合儀表。最終為整車(chē)廠節(jié)省開(kāi)發(fā)成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力。

商用車(chē)；配置；組合儀表；成本；競(jìng)爭(zhēng)力

1 傳統(tǒng)組合儀表

1.1傳統(tǒng)儀表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及作用

傳統(tǒng)商用車(chē)組合儀表結(jié)構(gòu)一般為表頭指針和報(bào)警符號(hào)形式，主要是了解車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、車(chē)橋等設(shè)備的工作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、排除和避免車(chē)輛可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

1.2傳統(tǒng)組合儀表布局及缺陷

傳統(tǒng)商用車(chē)組合儀表布局如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)商用車(chē)組合儀表布局

該組合儀表由8個(gè)指示表（車(chē)速表、轉(zhuǎn)速表、氣壓表1、氣壓表2、水溫表、機(jī)油壓力表、尿素表、燃油表）、44個(gè)LED指示燈、一塊時(shí)鐘顯示屏和一塊里程顯示屏組成。

在種類(lèi)繁多的市場(chǎng)需求下，遇到新的車(chē)型配置，如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、液力緩速器、提升橋、氣體車(chē)等設(shè)備的變化，傳統(tǒng)組合儀表有限的空間和固定顯示界面無(wú)法滿足全面顯示車(chē)輛信息的要求，只有不斷開(kāi)發(fā)新的組合儀表來(lái)適應(yīng)新車(chē)型，最終結(jié)果會(huì)導(dǎo)致組合儀表的種類(lèi)越來(lái)越多。組合儀表的重新開(kāi)發(fā)，不但影響到車(chē)輛的按時(shí)交付，同時(shí)，對(duì)組合儀表品質(zhì)控制和成本控制也造成了重大的影響。

商用車(chē)市場(chǎng)需求車(chē)型對(duì)應(yīng)的組合儀表開(kāi)發(fā)及成本消耗見(jiàn)表1。

根據(jù)以上情況分析，隨著車(chē)型配置的變化，組合儀表種類(lèi)越來(lái)越多，變動(dòng)量大、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、成本高的現(xiàn)狀，已不能滿足車(chē)廠對(duì)市場(chǎng)快速反應(yīng)的需求，也不能滿足客戶對(duì)車(chē)輛儀表顯示的全面性和實(shí)時(shí)性的需要。

2 新款組合儀表通用化設(shè)計(jì)方案

2.1開(kāi)發(fā)目的

本文從組合儀表表盤(pán)效果、界面布置以及功能進(jìn)行定義，對(duì)組合儀表進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，以滿足市場(chǎng)需求，適應(yīng)現(xiàn)代汽車(chē)數(shù)字化、高速度的技術(shù)發(fā)展，同時(shí)能夠節(jié)約開(kāi)發(fā)周期和成本。

表1 商用車(chē)市場(chǎng)需求車(chē)型對(duì)應(yīng)的組合儀表開(kāi)發(fā)及成本消耗

2.2儀表分類(lèi)規(guī)劃

根據(jù)傳統(tǒng)車(chē)和新能源車(chē)的配置以及市場(chǎng)調(diào)研情況，對(duì)組合儀表可以規(guī)劃為以下8大類(lèi)，見(jiàn)表2。

表2 組合儀表分類(lèi)規(guī)劃

2.3設(shè)計(jì)方案

2.3.1表盤(pán)設(shè)計(jì)

圖2為組合儀表顯示效果圖。由于在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，綜合考慮開(kāi)模成本，首先保持組合儀表整體外殼模具不變，在現(xiàn)有的儀表空間內(nèi)只改變表盤(pán)布局，進(jìn)行通用化方案設(shè)計(jì)。

將組合儀表指針式表頭減少為4個(gè)指示表（車(chē)速、轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力和水溫），中間增加1個(gè)4.3寸顯示屏（單色點(diǎn)陣屏或彩色液晶屏），根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和指示符的重要性，選取了31個(gè)指示符號(hào)作為固定顯示符，采用2個(gè)按鍵（左邊為瀏覽鍵，右邊為選擇鍵）對(duì)組合儀表進(jìn)行功能設(shè)置和標(biāo)定。

通過(guò)對(duì)組合儀表進(jìn)行效果評(píng)審和人機(jī)校核，對(duì)組合儀表表盤(pán)技術(shù)要求見(jiàn)表3。

圖2 組合儀表顯示效果圖

表3 組合儀表表盤(pán)技術(shù)要求

2.3.2中央顯示屏

中央顯示屏設(shè)計(jì)方案可分為3種配置可選：①斷碼屏；②單色點(diǎn)陣屏；③液晶TFT彩色顯示屏。

全新開(kāi)發(fā)新尺寸的顯示屏，其彩屏的費(fèi)用可能高達(dá)二十萬(wàn)，單色點(diǎn)陣屏也需要十幾萬(wàn)。因此，根據(jù)儀表表盤(pán)的布置空間、液晶屏周邊的布線，以及市面上現(xiàn)有的汽車(chē)級(jí)顯示屏尺寸，最終選取4.3寸顯示屏。

2.3.3指示符號(hào)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB4094《汽車(chē)操縱件、指示器及信號(hào)裝置標(biāo)志》和ISO 2575《road vehicles-symbols for controls，indicators and tell-tales》中對(duì)道路車(chē)輛的指示符號(hào)的要求，按照強(qiáng)制要求指示符號(hào)圖形、顏色，以及符號(hào)的重要性，最終選取了以下符號(hào)作為儀表界面的固定顯示符號(hào)，不論任何車(chē)輛配置都需要顯示的符號(hào)。其他的顯示符號(hào)可以在中央顯示屏顯示，即使顯示屏為單色，也確保了組合儀表符合法規(guī)要求，同時(shí)使車(chē)輛在國(guó)內(nèi)甚至國(guó)外都可以滿足要求。固定位置的顯示符號(hào)見(jiàn)表4。

表4 固定位置的顯示符號(hào)

2.3.4組合儀表硬件接口通用化設(shè)計(jì)

由于動(dòng)力系統(tǒng)或者其他系統(tǒng)的不同，導(dǎo)致同樣一個(gè)信號(hào)可能輸入到儀表時(shí)存在不同的狀態(tài)，如高低擋信號(hào)（高電平或低電平）、氣壓信號(hào)（電阻式或電壓式）、車(chē)速（模擬信號(hào)或CAN數(shù)字信號(hào)）。因此，為確保通用化，需要對(duì)儀表的PIN腳接口電路進(jìn)行通用化設(shè)計(jì)。然后通過(guò)軟件設(shè)置，選擇信號(hào)輸入方式。這樣可以確保組合儀表在連接到任何車(chē)輛時(shí)都可以正常工作，增強(qiáng)了通用性和互換性。

2.3.4.1儀表接口定義

儀表的線束護(hù)套接口定義方案見(jiàn)表5（藍(lán)色護(hù)套）和表6（綠色護(hù)套）。

表5 藍(lán)色護(hù)套接口定義

表6 綠色護(hù)套接口定義

圖3 內(nèi)部接口電路原理圖

2.3.4.2內(nèi)部硬件接口電路設(shè)計(jì)

根據(jù)以上總結(jié)的信號(hào)輸入方式，以開(kāi)關(guān)量信號(hào)為例，其內(nèi)部接口電路原理如圖3所示。

ESIN端為儀表的輸入信號(hào)，SW端為單片機(jī)信號(hào)輸入端，若外部輸入為高電平，則單片機(jī)測(cè)量的是100kΩ和27kΩ電阻之間的分壓值；若外部輸入為低電平，則單片機(jī)判斷的電壓為0；若外部信號(hào)為CAN信號(hào)，則屏蔽該處的單片機(jī)輸入信號(hào)，通過(guò)CAN線即可。以上硬件設(shè)計(jì)可以通過(guò)軟件設(shè)置進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

2.3.5軟件配置通用化設(shè)計(jì)

軟件配置可以有2種方案：①通過(guò)整車(chē)診斷口與組合儀表連接，用刷寫(xiě)設(shè)備對(duì)不同的車(chē)輛進(jìn)行不同的設(shè)置；②通過(guò)組合儀表上的按鍵進(jìn)行設(shè)置。前者需要重新開(kāi)發(fā)標(biāo)定設(shè)備以及組合儀表開(kāi)通相應(yīng)功能，成本較高。后者直接采用按鍵設(shè)置，方便快捷。本文對(duì)按鍵設(shè)置進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。

根據(jù)前面表格中的分類(lèi)，在經(jīng)常變化的信號(hào)上增加軟件設(shè)置，組合儀表裝上車(chē)后進(jìn)入設(shè)置界面，通過(guò)儀表的2個(gè)按鍵，選擇適合該車(chē)輛的配置。如圖4所示。

3 通用化組合儀表應(yīng)用實(shí)例及效果對(duì)比

經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)以及道路驗(yàn)證，該組合儀表已經(jīng)投入使用。根據(jù)儀表應(yīng)用至今的情況以及產(chǎn)生的實(shí)際效果，分別從適用車(chē)輛現(xiàn)有配置和未來(lái)配置的開(kāi)發(fā)進(jìn)行對(duì)比，主要從節(jié)省開(kāi)發(fā)成本方面，分析通用化組合儀表產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，見(jiàn)表7。

4 總結(jié)

本文以新車(chē)型組合儀表開(kāi)發(fā)為基礎(chǔ)，從界面布置、軟件、硬件等方面對(duì)組合儀表進(jìn)行通用化設(shè)計(jì)，并以實(shí)際應(yīng)用效果檢驗(yàn)儀表的通用化程度，最終，從開(kāi)發(fā)周期和成本方面確實(shí)有了明顯改善。

圖4 按鍵設(shè)置儀表

表7 通用化組合儀表產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)

［1］孫仁云，付白學(xué).汽車(chē)電器與電子技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］ISO 2575，road vehicles-symbols for controls，indicators and tell-tales［S］.

［3］GB4094，汽車(chē)操縱件、指示器及信號(hào)裝置標(biāo)志［S］.

［4］SAE J 1939，商用車(chē)CAN通訊標(biāo)準(zhǔn)［S］.

（編輯 楊景）

Design Scheme of Generalized Instrument Cluster Based on a Commercial Vehicle

HAN Le-le
（Information and telecommunication engineering school，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China）

Traditional instrument clusters have defects of fixed display and limited information，which lead to longer developing cycle and high cost during a new vehicle model development.Through the analysis on existing and future vehicle models，this article explains how to design a generalized instrument cluster that is suitable for a variety of vehicle models，from perspectives of designing interface layout，indicators，choosing display screen，defining function configuration and soon.The design aims at saving development cost，and enhancing the competitiveness for vehicle manufacturers.

commercial vehicle；configuration；instrument cluster；cost；competitiveness

U463.7

：A

1003－8639（2016）12－0020－05

2016-09-20

韓樂(lè)樂(lè)（1987-），男，碩士，電器工程師，主要從事汽車(chē)電器組合儀表、控制器等電器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)工作。