汽车仪表向多功能信息转变

       1 引言

       汽车总线技术的不断升级，也要求汽车仪表适应这一趋势，此外，显示材料及技术的不断突破，也为汽车仪表的发展提供了广阔空间。 汽车仪表作为汽车行驶状态的显示器，受到越来越多厂商的关注。

　　汽车仪表要具备总线功能

　　未来汽车仪表将成为多功能信息显示中心，把驾驶员需求的更多信息及时地显示出来，如故障诊断、地形图显示、导航及各种信息，作为信息显示中心是大势所趋。西门子VDO（芜湖）汽车电子有限公司研发部经理席强表示，要适应这种趋势，对汽车仪表提出许多要求，一是要求仪表具备更宽的带宽及更强的数据处理能力来支撑这些功能，因此，MOST、32bit MCU等技术将很快地应用于未来的产品中。其二是显示技术的进步，如段码LCD显示向TFT-LCD等更高层次显示技术发展，对显示处理能力要求更高，当然这也需要更强的MCU。三是平衡成本。无论如何车身将会有多个总线并存，如现在的高速CAN和低速CAN，以及遥控车窗、雨刮、座椅调节器的LIN等，在这种拓扑结构中，仪表此时一般作为网关，进行信息交互。同时未来车身将会走两三个总线，遥控车窗、雨刮、座椅调节器走LIN，发动机ECU走CAN，仪表此时可作为网关，进行信息交互。随着时间的推移，网络技术的快速发展，CAN的技术会升级，但是仪表作为整车的一个节点一定不会改变。

　　埃泰克汽车电子（芜湖）有限公司研发部经理葛莹补充说，采用CAN总线的整车日渐增加，仪表作为显示中心，已成为CAN网络中重要的成员，所有与驾驶员有关的信息，数据都会在仪表中显示。

　　上海德科电子仪表有限公司技术经理范忠良解释说，目前的CAN总线，可有效支持分布式控制或实时控制，该总线的通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。CAN总线可以将发动机控制模块、变速器控制模块、多媒体控制模块、气囊控制模块、空调控制模块、巡航控制模块、车身控制模块（包括照明指示和车窗、刮雨器等）、防抱死制动系统（ABS）、防滑控制系统（ASR）等众多控制模块整合在一起，对于仪表也是一个可以控制的节点。

　　因而仪表内部要使用支持CAN的主芯片，并且采用CAN的收发器，使之可以和整车进行通讯交流。

　　新型显示器件

　　将被用于汽车仪表

　　随着汽车电子半导体技术的发展，多功能、高精度、高灵敏度、读数直观的电子数字显示及图像显示的仪表已不断应用于汽车。仪表的照明系统运用了诸如长寿命、低功耗、照度均匀、发热量低的LED、VFD以及电致发光（EL）等多种新型照明方式。席强表示，如今LED应景成为仪表照明的主流，产品也进入成熟期，一般来讲LED的寿命在8000小时以上，可实现仪表的全寿命工作。从可靠性、成本及各供应商的路线图来看，LED照明在汽车仪表中至少可以应用到2010年。

　　其他新的显示技术如OLED目前也有一些厂商在研究，但从成本、可靠性、供货稳定性等方面考量，其在短时间内还不会大规模应用。

　　范忠良告诉记者，随着显示器件，如液晶显示器件的性能，特别是工作温度范围的拓宽，在价格进一步降低的前提下，利用电子显示技术，也就是薄型平面电子显示器技术做成的汽车平面仪表板显示数字及信息，十分清晰明了，它代替了以往采用的模拟显示的车速和发动机转速表等，使驾驶者在开车的同时，仍然可以清楚地看到仪表数字及其他信息的变动。

　　大液晶屏的显示，需要采用TFT液晶，增加点阵显示驱动芯片和相应的主芯片资源，同时由于价格的问题，也可能会采用新兴的OLED的显示，增加显示的视角和色彩对比度。

　　显示信息将更多更全面

　　未来汽车仪表发展趋势，应充分应用光技术和机、电一体化技术，并突出现代信息技术和网络技术的应用，其功能将极大拓宽，指示形式将演变成计算机终端显示器。

　　范忠良表示，未来的汽车仪表应具有测试反应速度快、指示准确、图形设计灵活、数字清晰、可视性能好、集成化程度高、可靠性强、功耗低等优点。由于没有运动部件，反应快、可靠性高、布置灵活紧凑，并有最佳显示形式。一般除要求汽车仪表耐用、耐振、指示准确、读数方便，以及受温度、湿度的影响小之外，还要求轻巧、舒适、美观并具有良好的互换性。同时，显示屏和全球定位结合，准确地告知车子行驶的状态、车子的行驶路线、何时转弯，以及周围的停车场、加油站等的位置。在传感器发达的将来，甚至行驶中与邻车的车距，与行人需要保持的安全距离、限速信息，都会在仪表的显示屏中增加。

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　　汽车仪表主要组成部分

　　电子仪表是汽车电子产品中半导体器件的最大应用领域，一般汽车的常规仪表有车速里程表、转速表、机油压力表、水温表、燃油表、充电表等。传感器是汽车电子组合仪表中较重要的一种半导体器件，大部分电子组合仪表显示的依据来自传感器，传感器装置根据被监测对象的状态变化而改变其电阻值，通过仪表指示出来。目前国内生产汽车电子组合仪表的企业较多，如西门子VDO（芜湖）汽车电子有限公司、上海德科电子仪表有限公司、东风汽车电子仪表股份公司、南京汽车仪表厂等，其市场竞争激烈，市场集中度较低，格局尚不十分稳定。

　　精彩观点

　　西门子VDO（芜湖）汽车电子有限公司研发部经理席强：

　　汽车仪表供应商要灵活把握市场需求

　　首先，无论乘用车还是商用车，他们的关键功能的要求是一致的，在中国市场上，同时还要面对成本控制的要求。除了共性之外，由于不同的市场需求，不同的驾驶员提示信息要求，乘用车和商用车除要求仪表具有高精度与高可靠性之外，对仪表还有其他不同的要求。

　　在中国市场上，乘用车对汽车仪表的要求首先是造型美观、装饰性强；二是合理足够的信息反馈；三是更符合工机工程要求。此外，乘用车单一品种的产量较大，对同一款车的配置型号相对较少，功能的一致性较强。相对乘用车，商用车对汽车仪表功能的要求要高于外观要求，同时也存在着人机工程学的需求。应该看到，单一品种的商用车的产量相对乘用车较小，要求仪表设计自由度与灵活性更高。西门子VDO针对商用车搭建了CBCU平台，这是一个基于总线技术的现场可配置的车身电子信息交换平台，可在装配线上现场对仪表编程，根据需要灵活配置仪表的显示内容、信号源、信号类型等参数，来满足商用车仪表的不同需求。

　　在汽车仪表的市场格局上，一方面是国际性大公司在中高端市场上强者恒强；另一方面中国本土厂商经过多年打拼占据了一定的市场份额，显现出新的潜力。他们一是与国际性大公司联合，争取更多的市场、更多的资源；二是以低成本抢夺低端市场。从技术发展的领域来看，中国本土厂商在技术上处于跟进状态，还有待提升。

　　欧美及日韩车系有不同的设计类型与风格，不同风格对技术要求有差异。欧系厂商关注的是可靠性、易操作性，而日韩车系比较追求造型，中国本土汽车品牌更倾向于日系风格。

　　至于整车厂方面，各个汽车厂商对产品的规划程度不一，合资企业一般有明确的路线图，有明确的产品发展方向，通过基于总线技术建立不同的电子产品平台，以降低开发风险，仪表是这个平台的一个组成部分；而中国本土汽车品牌，在技术储备与产品发展路线把握方面还有待提高，这就要求汽车仪表供应商灵活把握。

　　西门子VDO将以先进的技术为基础，通过优秀的项目管理能力，更加灵活务实地满足中国市场的需求。同时，面对越来越多的成本压力，西门子VDO通过应用先进的技术及设计理念，更精细的项目管理，新材料新工艺的市场化应用，零部件国产化等技术手段来实现成本控制，而不是通过简单地减少材料或降低可靠性来实现。

　　汽车总线是未来国内汽车厂商在汽车电子领域的技术热点之一，但在欧洲美洲等已经得到了广泛而成功的应用。汽车仪表应适应这一走势。西门子VDO的仪表中大部分具备总线功能，国内仪表业也在跟随这一路线。目前国内仪表业在总线应用层开发领域取得了很多新进展，但在如何产业化、如何保证可靠性，提高诊断等功能方面还需加强。单纯从硬件上来讲，汽车仪表总线技术实现有两种方式：一是总线控制器直接集成到MCU中；二是单独的总线控制器，再加驱动IC，这两种可靠性差别不大，厂商在进行方案设计时主要考虑成本。对主机厂来说，主要的工作难点集中在网络管理、测试及诊断等方面。

　　上海德科电子仪表有限公司技术经理范忠良：

　　汽车仪表向六方面发展

　　汽车仪表是汽车中不可缺少的组成部分，负责记录汽车的各种数据。其新的发展方向如下：

　　方向一，网络通信。汽车仪表将来不一定只是一个从属的节点，而是一个自己也可以“说话”的节点。提出说话的请求，由发动机控制单元判断，然后给予“说话”的权利。网络的使用可以减少线束，同时具有很高的网络安全性、通信可靠性和实时性，而且简单实用，网络成本低。特别适用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。

　　方向二，信息显示中心。仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要接口和界面。随着更好的人机交流，更多的安全性的要求体现在仪表上，便于客户了解整车目前的状态，汽车电子控制装置必须迅速、准确地处理各种信息，并通过电子仪表显示出来，使驾驶员及时了解并掌握汽车的运行状态，妥善处理各种情况。

　　方向三，更大的记忆容量。仪表可能不单单只记录里程的信息，同时还要记录其他别的信息，比如发动机的信息状态，上次车门关闭时很多保留状态的信息，驾驶者不同的舒适性要求，车子处于什么状态，空调如何调节等。这就要求增加EEPROM的容量，或者要求主芯片整合的EEPROM的容量足够大。

　　方向四，低功耗及高整合度。在要求低功耗、节能的大环境下，汽车仪表也要节能：一个是静态电流，一个可能是整体的功耗，所以电源的模式可能会从LDO的形势下，变成DC-DC，同样在静态的条件下，要求关闭所有的外部器件，甚至是主芯片的电源，从而也要求有可靠的复位电路。

　　仪表的功能会越来越复杂，但是整合度会要求越来越高，从而增加仪表的安全可靠性。仪表内可能只有主芯片和电源芯片，驱动芯片整合在主芯片中，或者整合在液晶等器件中。

　　方向五，传感器运用。对于抗干扰能力较强，对环境要求比较高的传感器，可能会安装在汽车仪表内，从而方便信号的处理和传输。

　　方向六，个性化设置。仪表整体背光色彩的变化，调节属于自己喜欢的颜色。采用三原色的LED做背光，客户可以根据自己的喜爱进行调节，在设计中可能增加LED的驱动，同时要做好散热的准备。

　　个性化体现在不同的面板、不同的造型方面。根据不同的客户，不同的消费群，有不同的内饰件，仪表作为内饰件之一，在面板上面也能体现个性。

　　埃泰克汽车电子（芜湖）有限公司研发部经理葛莹：

　　仪表已成CAN总线重要一员

　　由于汽车排放、节能、安全和舒适性等使用性能不断提高，使得汽车电子控制程度也越来越高。汽车电子控制装置必须迅速、准确地处理各种信息，并通过汽车电子仪表显示出来，使驾驶员及时了解并掌握汽车的运行状态，妥善处理各种情况。汽车电子仪表也正向“综合信息系统”的方向发展，其功能将不局限于现在的车速、里程、发动机转速、油量、水温、方向灯指示，还可能增添一些功能，如能指示安全系统运行状态，如轮胎气压、制动装置、安全气囊等，这对汽车仪表技术提出了更高要求。

　　由于现代汽车正逐步采用ABS、ASR、安全气囊、发动机电控喷射技术等，各种信息数据的处理正在不断增加，对所需各项行驶信息的精度和信息种类也提出了更高要求。汽车上的电子控制单元（ECU）部件数量越来越多，造成信息、数据交换量的增加，网络技术的使用，智能仪表的开发成为必然。

　　采用CAN总线的整车日渐增加，仪表作为显示中心，成为CAN网络中重要的成员，所有与驾驶员有关的信息，数据都会在仪表中显示。这就带动了仪表显示技术的发展，以前的仪表的显示屏仅是一块小的字段显示屏，显示里程累计、里程小计、时钟等信息，随着汽车电子模块的发展，用户对汽车的智能化、人性化、方便性提出新的要求，同时汽车厂家的成本压力也非常巨大。很多原来由独立显示屏显示的信息现在也要求在显示屏上进行显示。包括自动变速箱信息、轮胎胎压、倒车雷达距离等信息。出于人性化的要求，对报警信息需要有具体的文字来提醒驾驶员，使驾驶员对当前的报警状态一目了然。

　　大屏幕、点阵屏在仪表上应用可以满足用户的这种要求，国内的Audi A6、Bora、PQ35都有中文提示，目前我们正在为奇瑞开发中文点阵显示的仪表。

　　TFT的广泛使用以及技术的进步使得TFT显示技术很快会应用在仪表上，用于显示导航信息、倒车雷达成像，并可提升整个仪表的档次，提高驾乘乐趣，给驾驶者更加清晰、舒适的视觉享受。

　　新的显示技术还包括HUD（抬头显示技术），即将一些重要信息显示在前挡风玻璃上，驾驶员不必低头看仪表，所有的关键信息都在玻璃上投影出来，提高驾驶的安全性。

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