組合儀表的結構設計及發展趨勢

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展和在汽車行業中的廣泛應用，汽車電子設備集成度越來越高，汽車零部件控制，通信和網絡技術的復雜性大大增加，導致系統穩定性和可靠性大幅下降。針對這些問題，在互聯網技術和現場總線控制技術的基礎上出現了適用于汽車環境的OSEK 系統標準。結合數字化儀表和車身總線系統，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交換數據，即有利于汽車中控系統的開發和實施，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）與驅動軟件結合實現各項功能。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，是為防止產品受到外表面張力導致變形而設置的。筋位厚度根據材質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點。

3 新型組合儀表的設計要點

隨著汽車電子技術的發展及成熟，新型組合儀表的結構相較傳統儀表將發生較大的變化，結構簡單化，設計風格統一化，顯示多元化將成為未來儀表發展的重要元素。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、高速電力總線網絡相連，不僅可以從車身CAN 總線獲得與車身狀態相關的大部分信息，還可以及時獲取與電力系統運行參數和狀態有關的信息。如行車速度，發動機轉速，冷卻液溫度，燃油油位，油壓數據，各種車身控制信號，EPS，ABS 等運行狀態信息。

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，同時作為汽車內飾件的重要一環，需要和整體內飾風格高度統一。因此新型儀表將不僅限于平面的固有形態，而是有可能以柔性，曲面，多方位等更多的形態存在。

3.2 顯示性能

為確保汽車在行駛狀態下有足夠的可靠性，LCD 顯示驅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集成一部分驅動功能。因不需要加寬邊框來布置更多的排線外接驅動器，因此LTPS 屏幕也可以做到邊框最小化。節省部分空間。

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。將LCD面板控制驅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，已經在手機行業普及開來，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容。

4 新型組合儀表的發展趨勢

結合儀表微處理器及網絡技術，應用基于CAN 總線網絡的數字化儀表取代原有的機械儀表，實現各參數的數字化交互控制成為未來發展的趨勢。而更大的屏幕也意味著顯示內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駕駛員的個人偏好而做相應調整。數字化儀表的出現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。根據目前的儀表發展趨勢可以概括如下：

4.1 綜合與共享信息系統的

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

汽車共享將變為綜合系統的一部分，而身份識別作為共享鏈條中不可或缺的一環，。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出現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。