组合仪表的结构设计及发展趋势

张 辉

（陕西万方汽车零部件有限公司，陕西 西安 710021）

1 绪论

随着电子技术的迅速发展和在汽车行业中的广泛应用，汽车电子设备集成度越来越高，汽车零部件控制，通信和网络技术的复杂性大大增加，导致系统稳定性和可靠性大幅下降。针对这些问题，在互联网技术和现场总线控制技术的基础上出现了适用于汽车环境的OSEK 系统标准。结合数字化仪表和车身总线系统，形成了一个集成全面信息收集和控制的新型汽车仪表。组合仪表与其它电子集中控制系统交换数据，即有利于汽车中控系统的开发和实施，又大大提高了汽车的动力安全，可靠性和舒适性。

2 组合仪表的结构设计

目前组合仪表的主要结构为仪表面罩，LCD 显示部件，中框和后壳。主体部分为电路板，步进电机，指示灯及控制器。通过仪表微控制器（MCU）与驱动软件结合实现各项功能。其结构设计要点概括如下：

2.1 仪表壁厚设计

为了尽可能的避免，减少产品结构件在注塑过程中形成的缩水及变形，需要尽量做到各处的壁厚均匀一致。如仪表面罩3mm≥PMMA≥1.8mm。

2.2 筋的类型

（1）加强筋，为增加主体强度或减少产品变形而设计的筋位叫做加强筋。

（2）支撑筋，在外饰件的外部或者内部，还有一部分筋位除了加强作用外还有支撑的作用，是为防止产品受到外表面张力导致变形而设置的。筋位厚度根据材质的不同应为主体厚度的60%-80%为宜。以避免因壁厚设计问题导致的缩水或填充缺陷。

2.3 间隙配合

组合仪表在装配的过程中需要考虑的另一个因素就是间隙配合，如果配合不得当，则会直接影响到仪表的装配及外观，甚至功能。而配合的公差根据仪表尺寸大小也会有不同等级。如汽车仪表总体长度在400mm 左右，其间隙配合公差范围为0.1-0.5mm。

2.4 结构特性

从结构设计的角度来看，传统的螺钉紧固方式将会被定位柱和定位孔，卡扣连接等新的紧固方式取代，新型的紧固方式有助提升仪表装配的精度，减少装配的零部件，降低仪表总重量等优点。

3 新型组合仪表的设计要点

随着汽车电子技术的发展及成熟，新型组合仪表的结构相较传统仪表将发生较大的变化，结构简单化，设计风格统一化，显示多元化将成为未来仪表发展的重要元素。新型仪表将具备以下特点：

3.1 信息集成与扩展

新型组合仪表与车身CAN 总线、高速电力总线网络相连，不仅可以从车身CAN 总线获得与车身状态相关的大部分信息，还可以及时获取与电力系统运行参数和状态有关的信息。如行车速度，发动机转速，冷却液温度，燃油油位，油压数据，各种车身控制信号，EPS，ABS 等运行状态信息。

3.2 设计概念

新型仪表不仅作为一个功能性的部件装配在仪表台上，同时作为汽车内饰件的重要一环，需要和整体内饰风格高度统一。因此新型仪表将不仅限于平面的固有形态，而是有可能以柔性，曲面，多方位等更多的形态存在。

3.2 显示性能

为确保汽车在行驶状态下有足够的可靠性，LCD 显示驱动器应考虑安装在更为可靠的一侧。 而目前LTPS 等技术则可以在屏幕内集成一部分驱动功能。因不需要加宽边框来布置更多的排线外接驱动器，因此LTPS 屏幕也可以做到边框最小化。节省部分空间。

从显示性能来看，更高的对比度，高色纯度，快速响应时间，更低的功耗等都将成为新型仪表的重要参数。将LCD面板控制驱动集成到外层玻璃上的工艺是一种制作无缝显示的关键技术，可以让显示的颜色更接近真实。柔性曲面形状的OLED 显示器作为新兴的显示技术，已经在手机行业普及开来，其更加轻薄和出色的显示性能有目共睹。无需背光源及自发光特性让对比度趋于无限，使驾驶人员即使在阳光下也可以看清楚仪表的显示内容。

4 新型组合仪表的发展趋势

结合仪表微处理器及网络技术，应用基于CAN 总线网络的数字化仪表取代原有的机械仪表，实现各参数的数字化交互控制成为未来发展的趋势。而更大的屏幕也意味着显示内容的增加和更为灵活多变的显示方式，仪表将不再仅仅用于驾驶信息指引或CID，而是作为驾驶人员与车辆进行交互操作的一个媒介，配合逐渐普及的辅助驾驶功能，为驾驶人员提供更为便捷和舒适的驾驶体验。让整车驾驶及信息显示等可以根据驾驶员的个人偏好而做相应调整。数字化仪表的出现不仅大大改善了驾驶员的目视性，同时也有助于汽车组合仪表的多样性。根据目前的仪表发展趋势可以概括如下：

4.1 综合与共享信息系统的

以新型的显示面板为基础，汽车内部通信与互联网连接，驾驶人员可通过智能语音辅助系统进行功能控制与人机交互。通信信息系统包含有电话，语音短信，邮件，视频等。系统主要功能包括导航，音响等。

汽车共享将变为综合系统的一部分，而身份识别作为共享链条中不可或缺的一环，。因此，未来的新型仪表也许会集成身份识别功能，这也将有助于个人设置，这将为驾驶员提供更多的舒适和便利。

4.2 新型显示方案的应用

全液晶仪表目前已经出现在了部分品牌的新款车型中，带给驾驶者新奇的驾驶感受和便捷的操控方式使其大受欢迎。而更为先进的综合信息显示方案如抬头显示（HUD）也许将会替代传统的仪表显示模式。原理是将整车的相关信息以投影的方式显示在挡风玻璃上。其优点是功耗低，显示界面清晰，显示方式灵活，投影部件所占位置小。驾驶人员无需低头，可随时观察到驾驶信息。提高了行驶安全性。

5 结论

随着自动驾驶的成熟度的不断提高和新能源汽车的普及，人们对仪表的功能性，安全性，舒适性的要求在不断提高，而汽车仪表作为驾驶员与车辆交流的媒介，通过各汽车企业的不断努力和新技术的不断应用，也必将演变的更为便捷和智能。