汽车仪表的发展现状及趋势

张博宽 宋函锟 杨光远

摘 要：随着时代的发展，汽车的发展逐渐趋向于信息化，无论是硬件设施还是软件配置，都依靠电子与信息技术的应用而实现更加智能化的功能，其中仪表系统就是典型的代表之一。本文从当下车联网时代背景下，人们对汽车信息的强烈需求的角度出发，研究汽车仪表系统的发展趋势。

关键词：智能化；汽车仪表；车联网

1、背景

汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要媒介，是汽车安全行驶的重要保证。随着汽车从传统单一燃料动力系统向多种动力系统共同驱动的技术方向发展，汽车仪表需要显示的信息量逐渐增多，对人与信息的交互性、网络共享性及精确性提出了更高的要求，仅仅显示行驶里程、车速、发动机转速、冷却液温度、机油温度等的传统仪表已很难满足现代汽车的要求。另外，如今汽车电气化程度越来越高，ABS、ESP、胎压监测等技术不断应用于汽车，汽车电子控制装置必须及时、准确地处理各種信息，并利用汽车仪表显示出来，使驾驶员了解并掌握汽车的运行状况，进而妥善处理各种情况。因此，在这个汽车电气化的时代，对仪表也就有了更高的要求。[1]

一般汽车仪表系统均配备里程表、车速表、发动机转速表、燃油表等仪表以及手刹指示灯、蓄电池灯、安全带提示灯和防抱死制动系统 （ABS） 警告灯等灯光指示。由于仪表和灯光一般都是平面、静态的显示，驾驶员对它们所传达出的信息和信号的接收能力较弱，例如驾驶员由于没有注意到燃油表显示的燃油余量而导致汽车中途缺油而抛锚。[2]因此，传统的汽车仪表盘所提供的各种数据已经无法满足驾驶员及乘客的要求。举一个十分常见的例子：当安装传统汽车仪表的车辆遇到堵车，驾驶员想要了解导致堵车的原因或者由堵车产生的后车排队距离时，提供给他的途径主要有两种：其一是打开车辆的收音机，调频至当地的交通广播频道，等待播音员播报某地某时间因什么原因产生了堵车；其二是打开手机的导航软件，查看自己所在位置，通过定位数据得知排队距离的长短。而这两种途径都有其弊端，对于前者如果播报员没有收到拥堵信息，那么驾驶员无法收到堵车原因的消息；对于后者，如果驾驶员无法使用手机（未携带手机或手机电量耗尽等），同样无法收到堵车产生排队距离长短的信息。这时，汽车仪表盘显示的车速、发动机转速、燃油余量等数据对于处于堵车中的驾驶员来说已经没有什么意义存在。若车辆配备智能化的仪表，能够直接显示车辆所处的拥堵环境并报告拥堵情况，即驾驶员不需要外带设备，靠汽车本身的硬件与软件就能够直接了解当前出行信息，这才是满足时代对汽车的要求。

2、汽车仪表的发展历史

早期的汽车仪表大都具备车速表、发动机转速表、燃油表、里程表等体现车辆本身技术及性能状况参数的指示表。随着电子技术的发展，汽车仪表逐渐由机械指针式转变为数字显示屏式。如今，越来越多的汽车厂商研制全液晶仪表。由机械化向电气化的转变也是为人所需、为时代所需的结果。传统的机械式仪表最大的弊端在于驾驶员无法获取自己想了解到的额外信息，因此驾驶员获取信息是被动的。而智能的仪表，诸如全液晶屏仪表，其通过各种不同的算法和程序，可以使驾驶员想获取哪些信息，就显示哪些信息，即主动的获取信息。可以类比手机的发展，以前的手机更多的是机械组件，除满足拨打电话、发送短信这样的最基本功能别无它用。而现在的手机，电气化程度得到大幅提高，人们可以向手机中下载各种想要的应用程序，而各种应用程序又能够实现不同的功能，这样就可以满足人们对各种功能的需求，也就不会被手机有限数量的功能所拘束，汽车仪表的发展同理。

2.1机械式仪表

机械式仪表包含了车速表、里程表、发动机转速表、机油压力表、水温表、燃油表等，之后汽车仪表还需要安装稳压器，专门用来稳定仪表电源的电压，从而抑制波动幅度，以保证汽车仪表指示值的精确性。仅就一颗小小的指示灯的设计来说，不同汽车厂商制造的不同型号汽车中仪表指示灯数量存在差异，是不同厂商对于车辆安全性理解的不同，值得肯定的是，更多的指示灯的确可以传达更精准的提示信息。

2.2电气化仪表

这类仪表由于电子技术的发展增加了不少功能，汽车仪表信息也更多、更及时地在显示技术上不断迭代。从真空荧光显示屏，发展到液晶显示器，小尺寸薄膜晶体管显示器由于能够实现CAN总线信号输入，从而驱动仪表显示信息，并且显示屏显示的信息越来越清晰。从目前市场的保有量来看，比较合理的方案是采用机械仪表结合数字仪表的方式，例如车速表、发动机转速表采用指针显示相关信息，指示灯信息采用LED灯点亮显示相关信息，而其他信息则采用液晶屏幕。由于车辆内部乘坐空间的环境受天气温度影响较为直接，例如：夏季受到太阳直射时，车内温度可能达到70℃，而当开启空调后温度会逐渐降至20℃左右；冬季也会有剧烈的温差变化。巨大的温差导致早期仪表的大量机械零部件处于膨胀与收缩之间的转变状态，容易发生材料变形损坏，而电气化仪表由于电子技术的加入，在增加了科技感的同时也减少了机械部件的复杂度，降低了零部件在物理层面上损坏的风险。并且，机械式仪表需要厂商投入更多的研发力度并进行大量的可靠性试验工作，对于目前的智能化、信息化时代对电子科技的追求是有所偏差的，因此基于电气化仪表的优点使其在目前市场上应用较为广泛。

2.3全液晶仪表

全液晶仪表可谓是有了长足的进步与发展，它是一种网络化、智能化、信息化的仪表，其对功能的要求已不再是提供基础信息，而是向着功能多样性发展。在硬件层面上线束连接实现了标准化，使其结构更加简单，在软件层面上其显示内容更丰富、更全面、更人性化地满足了驾驶员的需求。屏幕取代了机械指针、液晶数字等传统仪表上最具代表性的元素，其优点是：其一，不需要冗杂的机械结构，所有信息由屏幕显示，在减轻仪表重量与复杂度的同时也精简了仪表的设计风格；其二，可以由驾驶员自己定义系统功能，以满足不同的要求。全液晶仪表得益于更强大的图形处理和显示效果，从而有效降低驾驶员的接受过程；多媒体娱乐信息和车辆基本运行状况信息也可以更符合逻辑地显示出来。屏幕的集中显示有助于提升驾驶员操控过程稳定性，其视距也不必在多个位置频繁切换；另外，结构的简化设计也可以将更多空间留给乘坐区域或是储物空间等。可以说全液晶仪表是目前最受人关注、最先进的汽车仪表，也是未来的发展趋势。

2.4抬头显示仪表

当实体仪表已经发展到极致的时候，人类的创造力再次被激发，抬头显示仪表开始出现。抬头显示技术最早出现在飞机上，其利用光学反射的原理，将重要的飞行信息投射在一片玻璃上，应用到汽车的抬头显示仪表亦是如此。这种仪表区别于上述三种仪表最大的优点是：驾驶员可以透过反射玻璃上的信息观察汽车前方行驶路况，能够完全做到避免驾驶员视野切换，极大地提高了驾驶安全性。

3、汽车仪表的发展趋势

3.1信息精度提升

未來，仪表显示信息的精度会越来越高，才能更迎合人们的需求。简单来说，未来的仪表将会告别机械化走向智能化，并且智能化的程度和精度会逐渐增高。不仅能够完美地呈现固有的基础信息，还能进行提供各种人性化的定制功能服务，但这些功能的实现都需要其精度满足一定的标准。

3.2强化技术革新

电气化仪表的发展经历了不同的阶段，而每一次更新都是更高的飞跃。当全新智能化的仪表出现时，传统的仪表便会被其取代。在仪表发展的过程中，其结构的复杂度也在不断的变化，由此产生的问题也会越来越难以解决。这便需要对技术进行全面革新，创新技术发展， 使汽车仪表能够发挥出更多、更好的性能。

3.3未来应用趋势

汽车仪表正逐步向智能化发展，汽车电子控制系统、传感设备的种类因此而更加多样化，性能也有了大幅度的提升。此外，在现代汽车的整个系统当中有多方面的信息，电子控制系统对信息的存储量会增多，其复杂程度也会进一步加深，这就需要进一步提升的中央处理器的处理能力，提升处理速度。在未来，电子技术在汽车中的应用会越来越多，仪表系统会更加智能化和稳定化。[3]

4、智能化仪表应具备的功能

汽车仪表最主要的功能就是提供信息服务，而智能化的汽车仪表应当以电子技术为平台，将传统的固定式信息转变为可动式信息，驾驶员无论通过语音控制还是手动控制，均能够使仪表显示出其想要了解的任何信息，例如：移动通信、导航、娱乐、出行信息、互联网搜索、周边设施服务、辅助驾驶等信息。如前所述，仪表所传递的丰富的、人性化的信息服务正是驾驶员迫切需要的。[4]

5、总结

汽车发明至今已有百年历史，最初的汽车仅仅是代替马车，缩短出行时间。而现如今，大家已不再只是在意拥有一辆汽车作为交通工具，而是更加在意在汽车运用过程中带给人们的乐趣，即逐渐变为人们享受的工具。仪表从19世纪初期就出现在汽车上，一直处于低调的发展过程，从最初的车速表到现在诸如十几寸的液晶屏再加上HUD抬头显示器，在此过程中，汽车仪表也不再是仅仅提供车速这一单一信息，现在的它兼容了导航、倒车影像，甚至是自定义功能，正是时代赋予的要求。未来也许不会再有专门的、独立的仪表装置来显示各种信息，但是它的本质并不会消失，而是换一种使现在的我们无法想象的，更加智能化的形式继续为我们服务。

参考文献：

[1]齐伟.全数字化汽车仪表[J].汽车维修.2015，（03），5-6.

[2]罗一牛，刘学文，刘金龙，阮明昌.基于VR的汽车仪表盘系统的设计与开发[J].上海工程技术大学学报.2018，32（04），357-360.

[3]于琦.现代汽车仪表技术及发展趋向研究[J].汽车与驾驶维修（维修版）.2018，（03），107.

[4]李雪梅.汽车仪表的识别、使用与发展趋势[J].汽车实用技术.2017，（16），194-195+224.