汽車儀表的發展現狀及趨勢

張博寬 宋函錕 楊光遠

摘 要：隨著時代的發展，汽車的發展逐漸趨向于信息化，無論是硬件設施還是軟件配置，都依靠電子與信息技術的應用而實現更加智能化的功能，其中儀表系統就是典型的代表之一。本文從當下車聯網時代背景下，人們對汽車信息的強烈需求的角度出發，研究汽車儀表系統的發展趨勢。

關鍵詞：智能化；汽車儀表；車聯網

1、背景

汽車儀表是駕駛員與汽車進行信息交流的重要媒介，是汽車安全行駛的重要保證。隨著汽車從傳統單一燃料動力系統向多種動力系統共同驅動的技術方向發展，汽車儀表需要顯示的信息量逐漸增多，對人與信息的交互性、網絡共享性及精確性提出了更高的要求，僅僅顯示行駛里程、車速、發動機轉速、冷卻液溫度、機油溫度等的傳統儀表已很難滿足現代汽車的要求。另外，如今汽車電氣化程度越來越高，ABS、ESP、胎壓監測等技術不斷應用于汽車，汽車電子控制裝置必須及時、準確地處理各種信息，并利用汽車儀表顯示出來，使駕駛員了解并掌握汽車的運行狀況，進而妥善處理各種情況。因此，在這個汽車電氣化的時代，對儀表也就有了更高的要求。[1]

一般汽車儀表系統均配備里程表、車速表、發動機轉速表、燃油表等儀表以及手剎指示燈、蓄電池燈、安全帶提示燈和防抱死制動系統 （ABS） 警告燈等燈光指示。由于儀表和燈光一般都是平面、靜態的顯示，駕駛員對它們所傳達出的信息和信號的接收能力較弱，例如駕駛員由于沒有注意到燃油表顯示的燃油余量而導致汽車中途缺油而拋錨。[2]因此，傳統的汽車儀表盤所提供的各種數據已經無法滿足駕駛員及乘客的要求。舉一個十分常見的例子：當安裝傳統汽車儀表的車輛遇到堵車，駕駛員想要了解導致堵車的原因或者由堵車產生的后車排隊距離時，提供給他的途徑主要有兩種：其一是打開車輛的收音機，調頻至當地的交通廣播頻道，等待播音員播報某地某時間因什么原因產生了堵車；其二是打開手機的導航軟件，查看自己所在位置，通過定位數據得知排隊距離的長短。而這兩種途徑都有其弊端，對于前者如果播報員沒有收到擁堵信息，那么駕駛員無法收到堵車原因的消息；對于后者，如果駕駛員無法使用手機（未攜帶手機或手機電量耗盡等），同樣無法收到堵車產生排隊距離長短的信息。這時，汽車儀表盤顯示的車速、發動機轉速、燃油余量等數據對于處于堵車中的駕駛員來說已經沒有什么意義存在。若車輛配備智能化的儀表，能夠直接顯示車輛所處的擁堵環境并報告擁堵情況，即駕駛員不需要外帶設備，靠汽車本身的硬件與軟件就能夠直接了解當前出行信息，這才是滿足時代對汽車的要求。

2、汽車儀表的發展歷史

早期的汽車儀表大都具備車速表、發動機轉速表、燃油表、里程表等體現車輛本身技術及性能狀況參數的指示表。隨著電子技術的發展，汽車儀表逐漸由機械指針式轉變為數字顯示屏式。如今，越來越多的汽車廠商研制全液晶儀表。由機械化向電氣化的轉變也是為人所需、為時代所需的結果。傳統的機械式儀表最大的弊端在于駕駛員無法獲取自己想了解到的額外信息，因此駕駛員獲取信息是被動的。而智能的儀表，諸如全液晶屏儀表，其通過各種不同的算法和程序，可以使駕駛員想獲取哪些信息，就顯示哪些信息，即主動的獲取信息。可以類比手機的發展，以前的手機更多的是機械組件，除滿足撥打電話、發送短信這樣的最基本功能別無它用。而現在的手機，電氣化程度得到大幅提高，人們可以向手機中下載各種想要的應用程序，而各種應用程序又能夠實現不同的功能，這樣就可以滿足人們對各種功能的需求，也就不會被手機有限數量的功能所拘束，汽車儀表的發展同理。

2.1機械式儀表

機械式儀表包含了車速表、里程表、發動機轉速表、機油壓力表、水溫表、燃油表等，之后汽車儀表還需要安裝穩壓器，專門用來穩定儀表電源的電壓，從而抑制波動幅度，以保證汽車儀表指示值的精確性。僅就一顆小小的指示燈的設計來說，不同汽車廠商制造的不同型號汽車中儀表指示燈數量存在差異，是不同廠商對于車輛安全性理解的不同，值得肯定的是，更多的指示燈的確可以傳達更精準的提示信息。

2.2電氣化儀表

這類儀表由于電子技術的發展增加了不少功能，汽車儀表信息也更多、更及時地在顯示技術上不斷迭代。從真空熒光顯示屏，發展到液晶顯示器，小尺寸薄膜晶體管顯示器由于能夠實現CAN總線信號輸入，從而驅動儀表顯示信息，并且顯示屏顯示的信息越來越清晰。從目前市場的保有量來看，比較合理的方案是采用機械儀表結合數字儀表的方式，例如車速表、發動機轉速表采用指針顯示相關信息，指示燈信息采用LED燈點亮顯示相關信息，而其他信息則采用液晶屏幕。由于車輛內部乘坐空間的環境受天氣溫度影響較為直接，例如：夏季受到太陽直射時，車內溫度可能達到70℃，而當開啟空調后溫度會逐漸降至20℃左右；冬季也會有劇烈的溫差變化。巨大的溫差導致早期儀表的大量機械零部件處于膨脹與收縮之間的轉變狀態，容易發生材料變形損壞，而電氣化儀表由于電子技術的加入，在增加了科技感的同時也減少了機械部件的復雜度，降低了零部件在物理層面上損壞的風險。并且，機械式儀表需要廠商投入更多的研發力度并進行大量的可靠性試驗工作，對于目前的智能化、信息化時代對電子科技的追求是有所偏差的，因此基于電氣化儀表的優點使其在目前市場上應用較為廣泛。

2.3全液晶儀表

全液晶儀表可謂是有了長足的進步與發展，它是一種網絡化、智能化、信息化的儀表，其對功能的要求已不再是提供基礎信息，而是向著功能多樣性發展。在硬件層面上線束連接實現了標準化，使其結構更加簡單，在軟件層面上其顯示內容更豐富、更全面、更人性化地滿足了駕駛員的需求。屏幕取代了機械指針、液晶數字等傳統儀表上最具代表性的元素，其優點是：其一，不需要冗雜的機械結構，所有信息由屏幕顯示，在減輕儀表重量與復雜度的同時也精簡了儀表的設計風格；其二，可以由駕駛員自己定義系統功能，以滿足不同的要求。全液晶儀表得益于更強大的圖形處理和顯示效果，從而有效降低駕駛員的接受過程；多媒體娛樂信息和車輛基本運行狀況信息也可以更符合邏輯地顯示出來。屏幕的集中顯示有助于提升駕駛員操控過程穩定性，其視距也不必在多個位置頻繁切換；另外，結構的簡化設計也可以將更多空間留給乘坐區域或是儲物空間等。可以說全液晶儀表是目前最受人關注、最先進的汽車儀表，也是未來的發展趨勢。

2.4抬頭顯示儀表

當實體儀表已經發展到極致的時候，人類的創造力再次被激發，抬頭顯示儀表開始出現。抬頭顯示技術最早出現在飛機上，其利用光學反射的原理，將重要的飛行信息投射在一片玻璃上，應用到汽車的抬頭顯示儀表亦是如此。這種儀表區別于上述三種儀表最大的優點是：駕駛員可以透過反射玻璃上的信息觀察汽車前方行駛路況，能夠完全做到避免駕駛員視野切換，極大地提高了駕駛安全性。

3、汽車儀表的發展趨勢

3.1信息精度提升

未來，儀表顯示信息的精度會越來越高，才能更迎合人們的需求。簡單來說，未來的儀表將會告別機械化走向智能化，并且智能化的程度和精度會逐漸增高。不僅能夠完美地呈現固有的基礎信息，還能進行提供各種人性化的定制功能服務，但這些功能的實現都需要其精度滿足一定的標準。

3.2強化技術革新

電氣化儀表的發展經歷了不同的階段，而每一次更新都是更高的飛躍。當全新智能化的儀表出現時，傳統的儀表便會被其取代。在儀表發展的過程中，其結構的復雜度也在不斷的變化，由此產生的問題也會越來越難以解決。這便需要對技術進行全面革新，創新技術發展， 使汽車儀表能夠發揮出更多、更好的性能。

3.3未來應用趨勢

汽車儀表正逐步向智能化發展，汽車電子控制系統、傳感設備的種類因此而更加多樣化，性能也有了大幅度的提升。此外，在現代汽車的整個系統當中有多方面的信息，電子控制系統對信息的存儲量會增多，其復雜程度也會進一步加深，這就需要進一步提升的中央處理器的處理能力，提升處理速度。在未來，電子技術在汽車中的應用會越來越多，儀表系統會更加智能化和穩定化。[3]

4、智能化儀表應具備的功能

汽車儀表最主要的功能就是提供信息服務，而智能化的汽車儀表應當以電子技術為平臺，將傳統的固定式信息轉變為可動式信息，駕駛員無論通過語音控制還是手動控制，均能夠使儀表顯示出其想要了解的任何信息，例如：移動通信、導航、娛樂、出行信息、互聯網搜索、周邊設施服務、輔助駕駛等信息。如前所述，儀表所傳遞的豐富的、人性化的信息服務正是駕駛員迫切需要的。[4]

5、總結

汽車發明至今已有百年歷史，最初的汽車僅僅是代替馬車，縮短出行時間。而現如今，大家已不再只是在意擁有一輛汽車作為交通工具，而是更加在意在汽車運用過程中帶給人們的樂趣，即逐漸變為人們享受的工具。儀表從19世紀初期就出現在汽車上，一直處于低調的發展過程，從最初的車速表到現在諸如十幾寸的液晶屏再加上HUD抬頭顯示器，在此過程中，汽車儀表也不再是僅僅提供車速這一單一信息，現在的它兼容了導航、倒車影像，甚至是自定義功能，正是時代賦予的要求。未來也許不會再有專門的、獨立的儀表裝置來顯示各種信息，但是它的本質并不會消失，而是換一種使現在的我們無法想象的，更加智能化的形式繼續為我們服務。

參考文獻：

[1]齊偉.全數字化汽車儀表[J].汽車維修.2015，（03），5-6.

[2]羅一牛，劉學文，劉金龍，阮明昌.基于VR的汽車儀表盤系統的設計與開發[J].上海工程技術大學學報.2018，32（04），357-360.

[3]于琦.現代汽車儀表技術及發展趨向研究[J].汽車與駕駛維修（維修版）.2018，（03），107.

[4]李雪梅.汽車儀表的識別、使用與發展趨勢[J].汽車實用技術.2017，（16），194-195+224.