智能網聯車載TFT-LED儀表顯示系統的應用探究

孔令建

(山東工程職業技術大學 交通工程學院，濟南 250200)

0 引言

智能車載儀表顯示系統一般用于顯示汽車的綜合信息，伴隨著汽車智能自動控制技術和集成化車載電子設備的廣泛應用，其功能愈加豐富。用智能全液晶儀表取代傳統儀表，這不僅是因為顯示效果更炫酷，而是這已經是一種可預見性的發展趨勢。

1 車載儀表顯示系統發展歷史

自汽車問世以來，車載儀表先后出現了機械式儀表系統、電子式儀表系統、液晶式儀表系統[1]。

機械式儀表系統(1910—1950年)。研發人員根據鐘表的制作原理，在汽車上添加了一套指針儀表。由于指針轉動不精確已被淘汰。

電子式儀表系統(1951—2000年)。其是利用各種傳感器采集信號，進行分析，用以確定車輛行駛速度、發動機轉速、發動機冷卻溫度、燃油量及車輛其他情況的測量數據，并將這些數據以指針、數字或條形圖的形式顯示出來[2]。雖然這種組合儀表已得到廣泛應用，但依然存在抗振性差、過載差、指針易抖動等弱點。

車載液晶儀表系統(2001年至今)。其畫面更炫，視覺更強，功能更全面。除了顯示常規的標準四表以外，它還顯示車輛的實時狀態等，從問世以來一直很受消費者的青睞。這類儀表最早出現在雷克薩斯超級跑車LFA，該車型采用4.8LV10發動機，因為LFA發動機的低摩擦設計和高速響應的進氣系統，使得動力單元只需0.6 s即可將轉速從怠速提高到9 000 r·min-1，一般的傳統儀表指針根本來不及反應，所以TFT液晶顯示屏的中央轉速表出現了。

隨后，蘭博基尼也開始采用全液晶儀表，LED彩色儀表板增添了一份科技前沿感，畫面動感十足，從此TFT-LED儀表就成了奢華豪車的標配。

最近幾年，奔馳、寶馬等高檔汽車陸續也裝配上TFT-LED儀表，現在大眾、吉利、比亞迪等中高檔新車上也開始有了全液晶儀表的影子，大有普及趨勢。

2 全液晶儀表顯示系統現狀

2.1 硬件

以奧迪TT的車載液晶儀表與傳統顯示儀表相比，添加了許多新電子元件，比如：TFT-LED液晶大屏、控制處理器、存儲信息量更大的RAM等。甚至增加了智能以太網的接口，同時這些硬件會增加整體的制造成本。

雖然TFT-LED技術已經較成熟，但是它并不只是加裝一塊顯示屏。事實上，它是一個復雜的電子集成系統工程。改用TFT-LED屏幕后，首先呈現給駕駛員的車輛綜合信息比傳統的更為豐富。信息的獲取，儀表與各類傳感器的配合，顯示儀表的準確度調節等都是需要技術攻克。而且在實現量產之前，需經過嚴格的高低溫測試；車載TFT-LED儀表作為整車的一部分，也要滿足同樣的高低溫測試標準。但由于儀表系統布局相對比較有限，加上儀表GPU、顯示器等電子元件在使用時都會產生較多的熱量，液晶顯示器的分辨率越高，發熱量也越大。所以急需研制出適合車載環境的硬件產品。

2.2 軟件

除了系統必不可少的硬件，還需要相匹配的軟件。目前，儀表操作系統主要有QNX、Windows CE和Linux。

QNX擁有一套較完善的生態體系。平臺層，全HTML5、Qt框架，允許開發人員靈活選擇工具設計適用于車載環境的人機交互界面;應用層，支持Android應用程序，在最新推出的2.1平臺上，QNX CAR集成了百度和高德地圖等本土化應用。通用、寶馬、奧迪、豐田/雷克薩斯都使用了QNX技術，QNX 的眾多優勢里，安全是最吸引人的。

Windows CE是Windows操作系統中專為微型電腦及嵌入式控制系統研發的系統環境[3]。但是隨著Android系統興起，Windows CE已經明顯不能滿足當前用戶的需求。

與QNX和Windows CE相比，Linux系統免費是其最大的優勢，不僅如此，Linux在穩定性及處理效率方面，也相當出色。

3 全液晶儀表顯示系統的發展趨勢

3.1 全液晶儀表顯示系統的優點

3.1.1 融靚，智能液晶儀表

基于QT的圖形界面構架和基于視覺舒適度模型的視覺處理，不但更靚而且更有科技感；遵循大繁至簡的設計理念，顯示系統不再是功能的堆疊，而是隨需而變的展示，達到實用的目的；高度定制化的Linux系統，針對汽車儀表特性裁剪內核，高于業內普遍標準的開機速度。

3.1.2 融智，車聯網汽車系統

基于用況和場景的交互設計，使儀表具備人工智能的因子，情景感知，所見即所需；即插即用的智能設備連接和共享式的傳感器接入方式，簡化車型匹配方式，降低成本，提高可靠性；多主題自由切換，場景編輯和學習，車載儀表個性化發展。

3.1.3 融互，新能源汽車系統

高效率、多功能車載交互屏，實現儀表顯示、中控屏和智能手機的多屏互動；異構融合，多因素決策，可連接更多智能設備和車載傳感器的多級電源管理系統。

3.2 存在缺陷，沒有得到大眾化推廣

每塊TFT-LED儀表板本身的造價相對較高，TFT-LED儀表板相當于是一個平板電腦。眾所周知平板電腦長時間使用，會出現偶爾死機問題，這類問題無疑也會在車載儀表上出現。另外，如果儀表板的安裝不合理，當屏幕亮度變暗時，就會出現反光、看不清的現象，而這些問題在傳統儀表顯示中從沒出現過。

雖然TFT-LED儀表目前還有諸多問題，但相信隨著技術逐步成熟，制造成本不斷下降，上述缺陷會逐漸被解決。尤其當新能源汽車的關鍵技術被解決后智能車載TFT-LED儀表必然與之相匹配。

3.3 中國車載液晶儀表應用的推動因素

TFT-LED儀表主要裝載于豪華車和新能源汽車,他們的快速發展驅動汽車TFT-LED儀表行業。2015—2018年，中國豪華車銷量占比由10.1%增長至12.7%。此外，中國新能源汽車銷量呈現大幅上漲的趨勢，由2014年的7.5萬輛增長至2018年的125.6萬輛。在新舊動能轉換政策推動下，中國豪華車和新能源車輛將保持快速發展，助力車載儀表行業興起。

車載智能化發展為汽車儀表升級提供技術支持。TFT-LED儀表的推出提高了微機的利用率，增大通信速率、可靠性和準確率，是汽車智能化發展的必然趨勢。

車載TFT-LED儀表是剛需，將成標配，比如新能源汽車需要給駕駛員提供更多的車輛信息。TFT-LED儀表的使用，不僅提高了駕駛艙的科技感，而且駕駛員可以根據自己的喜好，選擇不同的主題模式。

車載TFT-LED儀表是智能座艙的重要組成部分，智能座艙熱度上升，驅動車載TFT-LED儀表技術進步。智能網聯、5G大數據、人機交互技術的進步將推動智能座艙未來的發展，引發汽車液晶儀表行業變革。車載TFT-LED儀表作為最先進的儀表顯示，符合汽車智能化發展的趨勢，車載TFT-LED儀表有望成為主流。

車載TFT-LED儀表提高了車輛與環境的交互能力，通過各種傳感器和攝像頭將采集的信息，經過處理在顯示器上展現出來，側面提高了車輛的主動安全。

車載TFT-LED儀表可以滿足較高的速率需求。比如靈敏的反應速度，傳統儀表反應速度跟不上發動機的轉速。

4 結語

隨著智能網聯、無人駕駛技術的推進，車載顯示系統已經不再是以往可有可無的輔助娛樂設備。智能車載TFT-LED儀表顯示系統必將成為未來駕馭車輛的入口，必然會成為未來汽車儀表的主流。