汽车燃油表显示形式的研究

摘 要：汽车燃油表作为汽车组合仪表内四大量表之一具有重要的指示作用，随着组合仪表技术的发展，更大尺寸的液晶屏被应用到组合仪表上，随之燃油表的显示形式也不断变化，本文对目前市面上在售车型燃油表显示形式进行了总结，得到了指针式、段码液晶式、LED灯珠式、TFT液晶式共四种类型，从原理、结构、优缺点三方面进行了分析，对于燃油表开发显示类型初期选型具有一定的参考价值。

关键词：燃油表 显示形式 灯珠式

Research on the Display Pattern of Automobile Fuel Gauge

Xu Dong

Abstract：As one of the four major gauges of instrument cluster meter， fuel gauge has important instruction function. With the development of the instrument cluster meter， larger size LCD screen is applied to the instrument cluster meter. The display pattern of fuel gauge is also changing. This paper summarizes the display pattern of fuel gauge of current vehicles on-sale， and obtains four types： pointer type， segment liquid crystal type， LED lamp bead type and TFT liquid crystal type. It analyzes the principle， structure， advantages， and disadvantages of the fuel gauge from three aspects， which has a certain reference value for the initial selection of fuel gauge display type.

Key words：fuel gauge， display pattern， lamp bead type

1 前言

汽车燃油表在汽车上有着重要的指示作用，用于显示汽车燃油剩余量，既而反映车辆的续航里程。燃油表的易读性和可视性对于驾驶员有重要意义。

燃油表显示形式的发展离不开组合仪表技术的发展，文献[1]介绍了组合仪表技术按照仪表的工作原理所取得的重大突破可以大致分为五个阶段，故而燃油表的显示形式也可大致分为指针式、段码液晶式、LED灯珠式、TFT液晶式四种形式。

文献[2]概括了目前汽车上使用的汽车组合仪表液晶屏幕的类型，并简要举例分析几种类型屏幕失效的分析方法。文献[3]与文献[4]都阐述了汽车燃油表基本工作原理，其中文献[3]还在原理阐述的基础上特别说明了指针式燃油表显示与数字模拟式燃油表显示的采样、信号处理设计及显示策略。

汽车燃油表的显示样式要求具有良好的易读性和准确性，本文将重点介绍四种类型燃油表的显示样式与基本结构。

2 燃油表显示的基本原理

不论燃油表的显示形式如何，其基本工作原理都是类似的。对于不同车型因为油箱容量大小不同，各个厂商会进行不同的指示标定。燃油表在车辆上充当显示器的作用，其显示数据的来源是安装在油箱里的浮子，浮子随着燃油液面的波动而上下浮动，进而改变滑动变阻器电阻阻值[4]，变化的阻值信号输入到组合仪表的固定PIN脚后，经过仪表内部MCU的处理，转化为燃油剩余量的显示[3]。

一种典型燃油表结构如图1所示。

3 指针式显示

指针式显示是组合仪表发展初期所采用的一种显示形式。燃油信号输入到组合仪表后经过MCU的分析处理，输出一个信号来驱动步进电机转动，步进电机上装套一个指针用以指示刻度。

这种类型的燃油表主要部件有：步进电机、指针、表牌。指针式显示直观度高，并且步进电机稳定性好，同时其采购成本较低，至今在一些入门级车型中仍有采用。一种指针式显示燃油表如图2所示。

4 段码液晶式显示

在指针式经过一段时间发展后段码式因其显示数据相比于指针式更准确易读，故逐渐被广泛运用，从目前装车数据统计，在入门级车型中的装配量已经超过了指针式。

这种类型的燃油表主要部件是一块通常为3.5英寸的小尺寸段码液晶屏幕。段码屏通常用于显示数字0-9，也用于一些简单符号的显示，显示内容单一[2]。屏幕上显示燃油量的区域通常按照油箱的容量的大小分为8-12格不等，由于段码屏的特性，该区域只能用于燃油量的显示。油箱里的浮子输入的阻值信号经仪表MCU处理后点亮不同的格数，用来指示燃油剩余量。一种段码液晶式显示燃油表如图3所示。

5 LED灯珠式显示

LED灯珠式是近5年发展出的一種显示方式，其最大的特点是配合表牌全贴合工艺使用，使非全尺寸液晶屏达到了仪表全液晶显示的效果，同时控制了仪表屏幕的成本。

这种类型的燃油表机械结构较传统的步进电机式和全液晶式复杂，主要部件有LED灯珠、导光支架、全黑表牌，通常配合一块7英寸左右的TFT-LCD使用。水温表和燃油表布置在TFT-LCD的两侧，8-10颗LED灯珠将燃油表量程分成8-10段，LED灯珠被安装在PCB板上，并被导光支架隔开，在导光支架上覆盖有一层黑色的表牌膜，这个表牌膜横铺整个仪表。由于表牌膜的效果使得整个仪表呈现全液晶的显示效果。导光支架里的每一个灯珠对应一段燃油表量程，油箱里的浮子输入的阻值信号经仪表MCU处理后点亮不同的LED灯珠，用来指示燃油剩余量。

这种LED灯珠式燃油表显示效果较好，工艺关键难度在于全黑表牌与导光支架的贴合，目前在长城、吉利等车企中的部分车型中有装配，一种LED灯珠式显示燃油表如图4所示。

6 TFT液晶式显示

随着TFT液晶显示屏技术的快速发展，同时TFT显示屏的成本不断降低，促进了TFT显示屏在汽车组合仪表上的应用。从最初的3.5英寸发展到现今主流高端车型广泛采用的12.3英寸全液晶仪表，TFT显示屏显示燃油信息更加细腻和美观，同时支持UI多样化设计，随着汽车多样化与个性化需求不断的发展，汽车仪表逐步从传统的指示功能转变为更侧重使用的感受，在全液晶仪表上进行多种功能的集成，例如仪表和中控屏幕的交互，其智能化程度也越来越高[5]。

这种显示方式的燃油表主要是在TFT液晶屏幕上划定一个区域用来显示燃油量，显示样式可以多样化设计，通过UI设计工具例如QT和Kanzi等理论上可以设计出任何形状的燃油表样式，甚至可以包含动画过程。

TFT液晶式显示虽然显示样式多样化，UI界面更符合当下社会的审美观念，但TFT-LCD的价格较高，不如指针式显示或者段码式显示经济性好，其次因为采用电子和软件策略进行控制显示，当出现特殊工况或软件策略设计考虑不完善时容易出现故障，给车主行车造成影响，目前全尺寸的TFT-LCD只在较高端车型配备，一种全尺寸TFT-LCD燃油表显示样式如图5所示。

7 结论

本文主要研究并概括了当前汽车市场中最常见的四种显示形式的燃油表，将四种显示形式的燃油表特点总结如表1所示：

随着汽车新四化的发展，同时用户对于人机交互的要求不断提高，汽车产业的竞争日益激烈，各大主机厂在不断提升自身产品的竞争力，由表1结论分析可以推断在未来的汽车装车上，LED灯珠式和TFT液晶式燃油表将占据主导市场份额。

基金项目：皖西学院校级项目WXZR202124

参考文献：

[1]顾凤玉.基于CAN总线的汽车全数字智能仪表的研究[D].苏州：苏州大学，2009.

[2]包刚，杨轶赟.仪表显示屏工作原理与常见故障分析[J].汽车电器，2016，5：55-56.

[3]徐杰明，董泽亮，谭荣荣等.汽车燃油表系统设计及验证的研究[J].2013，中国汽车工程学会年会.

[4]邱淑贤.汽车电子燃油表控制策略研究[J].吉林大学学报（信息科学版），2010，28（3）：281-282.

[5]丁冠源，王淑琴，劉朝阳等.全液晶仪表的现状及发展趋势浅谈[J].科学与信息化，2019，6：118-119.

作者简介

徐东：（1991—），男，硕士，助教，工作于皖西学院机械与车辆工程学院，研究领域为汽车电子电器。