一種轉(zhuǎn)速報警可配置儀表設(shè)計研究

范維全

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一種轉(zhuǎn)速報警可配置儀表設(shè)計研究

范維全

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，汽車智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)安徽省重點試驗室，安徽 合肥 230601）

轉(zhuǎn)速報警可配置儀表通過結(jié)構(gòu)、硬件及軟件的設(shè)計，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速表報警可配置同時，提升了組合儀表的通用化，為轉(zhuǎn)速報警或類似轉(zhuǎn)速報警問題導(dǎo)致的儀表多樣化提供了一種有效的解決方案。

轉(zhuǎn)速報警；導(dǎo)光格柵；可配置

引言

汽車儀表是汽車工作狀態(tài)的信息顯示中心，是駕駛員與汽車進(jìn)行信息交流的平臺，是保證汽車安全行駛的關(guān)鍵零部件之一[1]。而轉(zhuǎn)速表是儀表的最重要的組成之一，是發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)最直接的體現(xiàn)。載貨汽車中，通常儀表都設(shè)置了轉(zhuǎn)速報警顯示，用來警示駕駛員避免發(fā)動機(jī)長期工作在不恰當(dāng)?shù)母咿D(zhuǎn)速區(qū)域，防止損害車輛以及保證最佳的動力性和經(jīng)濟(jì)性能。

但是，國內(nèi)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(fā)動機(jī)動力總成多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)速表報警需求的差異性問題。儀表如果按照每一種發(fā)動機(jī)的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行一一匹配的話必然導(dǎo)致了組合儀表品種數(shù)量的增加。直接導(dǎo)致了設(shè)計投入的增加，生產(chǎn)時物料準(zhǔn)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(shè)計研究的一種轉(zhuǎn)速報警可配置儀表，基于現(xiàn)代汽車CAN總線及診斷技術(shù)廣泛應(yīng)用，通過儀表結(jié)構(gòu)優(yōu)化、硬件電路及軟件的設(shè)計匹配，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速紅區(qū)的可配置性，有效的降低儀表品種數(shù)量，最終在儀表平臺化基礎(chǔ)上實現(xiàn)通用化設(shè)計，降低車輛組合儀表開發(fā)與管理成本。

1 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速表報警設(shè)計概述

圖1 轉(zhuǎn)速表表牌設(shè)計顯示效果

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

這種轉(zhuǎn)速表及轉(zhuǎn)速報警設(shè)計，在更換一種新的發(fā)動機(jī)時，儀表需要更換一種表牌印刷，對應(yīng)整車上必然需要新出一種新的組合儀表總成，因此，隨著發(fā)動機(jī)總成的變化，組合儀表的數(shù)量也將成倍增加。

圖2 轉(zhuǎn)速表導(dǎo)光支架設(shè)計

2 轉(zhuǎn)速報警可配置儀表設(shè)計

2.1 系統(tǒng)設(shè)計

隨著近年來CAN總線技術(shù)在汽車上的普及應(yīng)用，整車零部件具備開發(fā)診斷的先天條件，診斷中的寫入（0x2E）支持將數(shù)據(jù)寫入控制器的存儲器中，考慮將車輛技術(shù)狀態(tài)的多樣性因素定義為整車配置碼，車輛下線時通過設(shè)備將配置碼寫入控制器中，實現(xiàn)產(chǎn)品的通用化[2]。而發(fā)動機(jī)作為車輛技術(shù)狀態(tài)的核心變動參數(shù)，轉(zhuǎn)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(tǒng)框圖如圖3所示，在儀表系統(tǒng)中MCU采用MC9S12XHY256控制芯片，TJA1042T為CAN收發(fā)器。配置碼信息通過CAN收發(fā)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(xiàn)了轉(zhuǎn)速報警自動適應(yīng)。

圖3 組合儀表系統(tǒng)框圖

可配置轉(zhuǎn)速報警儀表通過診斷配置碼進(jìn)行配置，僅僅是實現(xiàn)可配置性的基礎(chǔ)，對傳統(tǒng)儀表結(jié)構(gòu)和硬件的優(yōu)化是實現(xiàn)轉(zhuǎn)速表可配置的必要條件。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4所示，包含了儀表面罩1，上殼2，表牌3，導(dǎo)光支架4，電路板5，底座6等部分組成，其中，轉(zhuǎn)速報警紅色LED燈布置于電路板5上，每個LED分別通過導(dǎo)光支架4的對應(yīng)導(dǎo)光格柵投射到表牌3上進(jìn)行顯示；報警“紅區(qū)”的最大范圍及分辨率由導(dǎo)光支架4的格柵區(qū)間及格柵密度控制，報警“紅區(qū)”的實際顯示由電路板上的LED點亮區(qū)域決定，通過控制該區(qū)域的LED點亮的區(qū)域大小，即可實現(xiàn)報警轉(zhuǎn)速區(qū)間的設(shè)定。

結(jié)構(gòu)設(shè)計中，轉(zhuǎn)速報警區(qū)間紅色印刷調(diào)整為無色透光設(shè)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(yīng)的導(dǎo)光格柵，格柵之間相互隔離，且與轉(zhuǎn)速表刻度照明完全分離。

圖4 儀表結(jié)構(gòu)分解圖

儀表在沒有上電時，“紅區(qū)”的LED照明關(guān)閉，儀表上電工作后紅區(qū)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(qū)”的在導(dǎo)光支架設(shè)計上與儀表刻度照明分離，如圖6所示。

圖6 轉(zhuǎn)速表導(dǎo)光支架設(shè)計

2.3 硬件設(shè)計

轉(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)，OBD診斷接口，車輛外接設(shè)備，存儲器，轉(zhuǎn)速LED驅(qū)動電路和轉(zhuǎn)速表等；電源模塊為顯示設(shè)備提供工作所需的電源，CAN總線模塊在配置狀態(tài)下，接收通過與整車網(wǎng)絡(luò)連接的外部設(shè)備的“配置信息”，將該信息存儲在存儲器中，該存儲數(shù)據(jù)不受儀表掉電影響而一直保存。工作狀態(tài)下，一方面接收來自整車CAN網(wǎng)絡(luò)上的轉(zhuǎn)速信息，微控制芯片根據(jù)轉(zhuǎn)速驅(qū)動轉(zhuǎn)速表指示，另一方面調(diào)用中存儲器報警轉(zhuǎn)速的配置信息，驅(qū)動轉(zhuǎn)速報警LED工作，點亮轉(zhuǎn)速報警紅區(qū)。

圖7 轉(zhuǎn)速相關(guān)硬件框圖

圖8 轉(zhuǎn)速紅區(qū)LED控制電路

2.4 軟件設(shè)計

組合儀表結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計為轉(zhuǎn)速紅區(qū)可配置提供了必要設(shè)計支撐，軟件上主要依據(jù)CAN總線通訊及診斷服務(wù)來完成轉(zhuǎn)速紅區(qū)的可配置實施應(yīng)用。如表1為某載貨汽車轉(zhuǎn)速紅區(qū)配置信息列表，組合儀表在零部件廠家出廠時，為統(tǒng)一的默認(rèn)轉(zhuǎn)速紅區(qū)設(shè)計（3200 r/min ~5000r/min），該參數(shù)被存儲在EEPROM存儲器中，當(dāng)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(jù)診斷服務(wù)規(guī)范，將與整車匹配的轉(zhuǎn)速報警紅區(qū)參數(shù)重新寫入到EEPROM中，主控芯片將根據(jù)EEPROM中的參數(shù)，按照設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)速LED驅(qū)動器開啟或關(guān)閉，從而達(dá)到紅區(qū)匹配的目的。也通過轉(zhuǎn)速紅區(qū)的可配置設(shè)計實現(xiàn)了儀表平臺化和通用性設(shè)計。

表1 某載貨汽車轉(zhuǎn)速紅區(qū)配置信息列表

3 結(jié)論

本文介紹了一種轉(zhuǎn)速報警可配置儀表設(shè)計，通過結(jié)構(gòu)、硬件及軟件的設(shè)計，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速報警紅區(qū)可配置，提升了組合儀表的通用化，為轉(zhuǎn)速報警或類似轉(zhuǎn)速問題導(dǎo)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(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

[2] 俞燚.在線配置技術(shù)在重卡上的應(yīng)用[J].汽車實用技術(shù),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(tuán)股份有限公司，從事汽車儀表業(yè)務(wù)開發(fā)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.046