一種轉速報警可配置儀表設計研究

范維全

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一種轉速報警可配置儀表設計研究

范維全

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，汽車智能網聯技術安徽省重點試驗室，安徽 合肥 230601）

轉速報警可配置儀表通過結構、硬件及軟件的設計，實現了轉速表報警可配置同時，提升了組合儀表的通用化，為轉速報警或類似轉速報警問題導致的儀表多樣化提供了一種有效的解決方案。

轉速報警；導光格柵；可配置

引言

汽車儀表是汽車工作狀態的信息顯示中心，是駕駛員與汽車進行信息交流的平臺，是保證汽車安全行駛的關鍵零部件之一[1]。而轉速表是儀表的最重要的組成之一，是發動機運行狀態最直接的體現。載貨汽車中，通常儀表都設置了轉速報警顯示，用來警示駕駛員避免發動機長期工作在不恰當的高轉速區域，防止損害車輛以及保證最佳的動力性和經濟性能。

但是，國內的載貨汽車為了滿足不同客戶群體的多元化需求，都面臨著發動機動力總成多樣性，進而導致轉速表報警需求的差異性問題。儀表如果按照每一種發動機的技術狀態進行一一匹配的話必然導致了組合儀表品種數量的增加。直接導致了設計投入的增加，生產時物料準備及裝配困難，尤其是售后備件的管理不便等諸多問題。

本文所設計研究的一種轉速報警可配置儀表，基于現代汽車CAN總線及診斷技術廣泛應用，通過儀表結構優化、硬件電路及軟件的設計匹配，實現轉速紅區的可配置性，有效的降低儀表品種數量，最終在儀表平臺化基礎上實現通用化設計，降低車輛組合儀表開發與管理成本。

1 傳統轉速表報警設計概述

圖1 轉速表表牌設計顯示效果

傳統的轉速表以表牌紅色印刷的方式，將匹配車型的報警轉速區域印刷到儀表刻度盤上，報警紅區和轉速刻度采用共同的背光照明。白天模式下可直接觀察到轉速報警區域；夜晚模式下背光透過紅色表牌可以呈現出和白天模式下一樣的顯示效果，顯示效果如圖1所示，導光設計如圖2所示。

這種轉速表及轉速報警設計，在更換一種新的發動機時，儀表需要更換一種表牌印刷，對應整車上必然需要新出一種新的組合儀表總成，因此，隨著發動機總成的變化，組合儀表的數量也將成倍增加。

圖2 轉速表導光支架設計

2 轉速報警可配置儀表設計

2.1 系統設計

隨著近年來CAN總線技術在汽車上的普及應用，整車零部件具備開發診斷的先天條件，診斷中的寫入（0x2E）支持將數據寫入控制器的存儲器中，考慮將車輛技術狀態的多樣性因素定義為整車配置碼，車輛下線時通過設備將配置碼寫入控制器中，實現產品的通用化[2]。而發動機作為車輛技術狀態的核心變動參數，轉速報警可配置性儀表采用了下線配置整體思路。

組合儀表系統框圖如圖3所示，在儀表系統中MCU采用MC9S12XHY256控制芯片，TJA1042T為CAN收發器。配置碼信息通過CAN收發器TJA1042T傳遞到給主芯片，并存儲到EEPROM存儲器中。通過不同配置碼的定義輸入，儀表實現了轉速報警自動適應。

圖3 組合儀表系統框圖

可配置轉速報警儀表通過診斷配置碼進行配置，僅僅是實現可配置性的基礎，對傳統儀表結構和硬件的優化是實現轉速表可配置的必要條件。

2.2 結構設計

儀表結構設計如圖4所示，包含了儀表面罩1，上殼2，表牌3，導光支架4，電路板5，底座6等部分組成，其中，轉速報警紅色LED燈布置于電路板5上，每個LED分別通過導光支架4的對應導光格柵投射到表牌3上進行顯示；報警“紅區”的最大范圍及分辨率由導光支架4的格柵區間及格柵密度控制，報警“紅區”的實際顯示由電路板上的LED點亮區域決定，通過控制該區域的LED點亮的區域大小，即可實現報警轉速區間的設定。

結構設計中，轉速報警區間紅色印刷調整為無色透光設計，用紅色LED在表牌上的透光替代紅色印刷指示，每個LED都有其對應的導光格柵，格柵之間相互隔離，且與轉速表刻度照明完全分離。

圖4 儀表結構分解圖

儀表在沒有上電時，“紅區”的LED照明關閉，儀表上電工作后紅區開始點亮，儀表顯示效果如圖5所示。

圖5 儀表顯示效果

報警“紅區”的在導光支架設計上與儀表刻度照明分離，如圖6所示。

圖6 轉速表導光支架設計

2.3 硬件設計

轉速報警可配置控制原理如圖7所示。包含電源模塊，CAN通訊模塊，整車CAN網絡，OBD診斷接口，車輛外接設備，存儲器，轉速LED驅動電路和轉速表等；電源模塊為顯示設備提供工作所需的電源，CAN總線模塊在配置狀態下，接收通過與整車網絡連接的外部設備的“配置信息”，將該信息存儲在存儲器中，該存儲數據不受儀表掉電影響而一直保存。工作狀態下，一方面接收來自整車CAN網絡上的轉速信息，微控制芯片根據轉速驅動轉速表指示，另一方面調用中存儲器報警轉速的配置信息，驅動轉速報警LED工作，點亮轉速報警紅區。

圖7 轉速相關硬件框圖

圖8 轉速紅區LED控制電路

2.4 軟件設計

組合儀表結構和硬件設計為轉速紅區可配置提供了必要設計支撐，軟件上主要依據CAN總線通訊及診斷服務來完成轉速紅區的可配置實施應用。如表1為某載貨汽車轉速紅區配置信息列表，組合儀表在零部件廠家出廠時，為統一的默認轉速紅區設計（3200 r/min ~5000r/min），該參數被存儲在EEPROM存儲器中，當儀表裝上整車后，通過整個OBD接口，可以使用裝配車間或售后市場的診斷工具，依據診斷服務規范，將與整車匹配的轉速報警紅區參數重新寫入到EEPROM中，主控芯片將根據EEPROM中的參數，按照設定的目標進行轉速LED驅動器開啟或關閉，從而達到紅區匹配的目的。也通過轉速紅區的可配置設計實現了儀表平臺化和通用性設計。

表1 某載貨汽車轉速紅區配置信息列表

3 結論

本文介紹了一種轉速報警可配置儀表設計，通過結構、硬件及軟件的設計，實現轉速報警紅區可配置，提升了組合儀表的通用化，為轉速報警或類似轉速問題導致儀表的多樣化提供了一種有效的解決方案。

[1] 王紹光,夏群生,李建秋.汽車電子學[M].北京:清華大學出版社,2005.

[2] 俞燚.在線配置技術在重卡上的應用[J].汽車實用技術,2017(10).

Research on the Design of Configuration Instrument with tachometer alarm

Fan Weiquan

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Through the design of structure, hardware and software, the configurable instrument for engine Tachometer speed alarm can be configured, while improving the generalization of instrument, which provides an effective solution for the diversification of tachometer due to engine speed alarm or similar problems.

Tachometer alarm; Guide light grille; Configurable

B

1671-7988(2018)16-128-03

U463.7

B

1671-7988(2018)16-128-03

CLC NO.: U463.7

范維全（1983-），男，工程師，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司，從事汽車儀表業務開發工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.046