基于某款商用車的通用化組合儀表設計方案

韓樂樂

（太原理工大學信息工程學院電子與通信工程，山西太原 030024）

基于某款商用車的通用化組合儀表設計方案

韓樂樂

（太原理工大學信息工程學院電子與通信工程，山西太原 030024）

傳統組合儀表存在顯示內容固定、信息量較少的缺點，導致在新車型開發時組合儀表的變化會影響整車開發周期和成本。本文通過對市場現有及未來車型配置的總結分析，從儀表界面布置、指示符和顯示屏選取、功能配置等方面進行設計說明，開發出一款適用于多種車型的通用化組合儀表。最終為整車廠節省開發成本，提高競爭力。

商用車；配置；組合儀表；成本；競爭力

1 傳統組合儀表

1.1傳統儀表系統的結構及作用

傳統商用車組合儀表結構一般為表頭指針和報警符號形式，主要是了解車輛發動機、變速器、車橋等設備的工作情況，及時發現、排除和避免車輛可能出現的問題。

1.2傳統組合儀表布局及缺陷

傳統商用車組合儀表布局如圖1所示。

圖1 傳統商用車組合儀表布局

該組合儀表由8個指示表（車速表、轉速表、氣壓表1、氣壓表2、水溫表、機油壓力表、尿素表、燃油表）、44個LED指示燈、一塊時鐘顯示屏和一塊里程顯示屏組成。

在種類繁多的市場需求下，遇到新的車型配置，如發動機、變速器、液力緩速器、提升橋、氣體車等設備的變化，傳統組合儀表有限的空間和固定顯示界面無法滿足全面顯示車輛信息的要求，只有不斷開發新的組合儀表來適應新車型，最終結果會導致組合儀表的種類越來越多。組合儀表的重新開發，不但影響到車輛的按時交付，同時，對組合儀表品質控制和成本控制也造成了重大的影響。

商用車市場需求車型對應的組合儀表開發及成本消耗見表1。

根據以上情況分析，隨著車型配置的變化，組合儀表種類越來越多，變動量大、開發周期長、成本高的現狀，已不能滿足車廠對市場快速反應的需求，也不能滿足客戶對車輛儀表顯示的全面性和實時性的需要。

2 新款組合儀表通用化設計方案

2.1開發目的

本文從組合儀表表盤效果、界面布置以及功能進行定義，對組合儀表進行全新設計，以滿足市場需求，適應現代汽車數字化、高速度的技術發展，同時能夠節約開發周期和成本。

表1 商用車市場需求車型對應的組合儀表開發及成本消耗

2.2儀表分類規劃

根據傳統車和新能源車的配置以及市場調研情況，對組合儀表可以規劃為以下8大類，見表2。

表2 組合儀表分類規劃

2.3設計方案

2.3.1表盤設計

圖2為組合儀表顯示效果圖。由于在現有基礎上進行優化，綜合考慮開模成本，首先保持組合儀表整體外殼模具不變，在現有的儀表空間內只改變表盤布局，進行通用化方案設計。

將組合儀表指針式表頭減少為4個指示表（車速、轉速、機油壓力和水溫），中間增加1個4.3寸顯示屏（單色點陣屏或彩色液晶屏），根據國家標準和指示符的重要性，選取了31個指示符號作為固定顯示符，采用2個按鍵（左邊為瀏覽鍵，右邊為選擇鍵）對組合儀表進行功能設置和標定。

通過對組合儀表進行效果評審和人機校核，對組合儀表表盤技術要求見表3。

圖2 組合儀表顯示效果圖

表3 組合儀表表盤技術要求

2.3.2中央顯示屏

中央顯示屏設計方案可分為3種配置可選：①斷碼屏；②單色點陣屏；③液晶TFT彩色顯示屏。

全新開發新尺寸的顯示屏，其彩屏的費用可能高達二十萬，單色點陣屏也需要十幾萬。因此，根據儀表表盤的布置空間、液晶屏周邊的布線，以及市面上現有的汽車級顯示屏尺寸，最終選取4.3寸顯示屏。

2.3.3指示符號

根據標準GB4094《汽車操縱件、指示器及信號裝置標志》和ISO 2575《road vehicles-symbols for controls，indicators and tell-tales》中對道路車輛的指示符號的要求，按照強制要求指示符號圖形、顏色，以及符號的重要性，最終選取了以下符號作為儀表界面的固定顯示符號，不論任何車輛配置都需要顯示的符號。其他的顯示符號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要求，同時使車輛在國內甚至國外都可以滿足要求。固定位置的顯示符號見表4。

表4 固定位置的顯示符號

2.3.4組合儀表硬件接口通用化設計

由于動力系統或者其他系統的不同，導致同樣一個信號可能輸入到儀表時存在不同的狀態，如高低擋信號（高電平或低電平）、氣壓信號（電阻式或電壓式）、車速（模擬信號或CAN數字信號）。因此，為確保通用化，需要對儀表的PIN腳接口電路進行通用化設計。然后通過軟件設置，選擇信號輸入方式。這樣可以確保組合儀表在連接到任何車輛時都可以正常工作，增強了通用性和互換性。

2.3.4.1儀表接口定義

儀表的線束護套接口定義方案見表5（藍色護套）和表6（綠色護套）。

表5 藍色護套接口定義

表6 綠色護套接口定義

圖3 內部接口電路原理圖

2.3.4.2內部硬件接口電路設計

根據以上總結的信號輸入方式，以開關量信號為例，其內部接口電路原理如圖3所示。

ESIN端為儀表的輸入信號，SW端為單片機信號輸入端，若外部輸入為高電平，則單片機測量的是100kΩ和27kΩ電阻之間的分壓值；若外部輸入為低電平，則單片機判斷的電壓為0；若外部信號為CAN信號，則屏蔽該處的單片機輸入信號，通過CAN線即可。以上硬件設計可以通過軟件設置進行實現。

2.3.5軟件配置通用化設計

軟件配置可以有2種方案：①通過整車診斷口與組合儀表連接，用刷寫設備對不同的車輛進行不同的設置；②通過組合儀表上的按鍵進行設置。前者需要重新開發標定設備以及組合儀表開通相應功能，成本較高。后者直接采用按鍵設置，方便快捷。本文對按鍵設置進行簡要描述。

根據前面表格中的分類，在經常變化的信號上增加軟件設置，組合儀表裝上車后進入設置界面，通過儀表的2個按鍵，選擇適合該車輛的配置。如圖4所示。

3 通用化組合儀表應用實例及效果對比

經過設計開發、試驗以及道路驗證，該組合儀表已經投入使用。根據儀表應用至今的情況以及產生的實際效果，分別從適用車輛現有配置和未來配置的開發進行對比，主要從節省開發成本方面，分析通用化組合儀表產品的優點，見表7。

4 總結

本文以新車型組合儀表開發為基礎，從界面布置、軟件、硬件等方面對組合儀表進行通用化設計，并以實際應用效果檢驗儀表的通用化程度，最終，從開發周期和成本方面確實有了明顯改善。

圖4 按鍵設置儀表

表7 通用化組合儀表產品的優點

［1］孫仁云，付白學.汽車電器與電子技術［M］.北京：機械工業出版社，2006.

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

［3］GB4094，汽車操縱件、指示器及信號裝置標志［S］.

［4］SAE J 1939，商用車CAN通訊標準［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

韓樂樂（1987-），男，碩士，電器工程師，主要從事汽車電器組合儀表、控制器等電器產品的設計研發工作。