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从机械仪表到数字座舱,这里有你应该知道的仪表盘进化史
www.sinolub.com    2016-01-21    中国润滑油信息网

  汽车仪表随着汽车行业的高速发展而不断改革技术,经历了几次变革,不管是从形态还是功能,都发生了巨大的变化。它已不再仅仅是一个提供转速、车速的简单元件,它能展示更多重要的汽车信息,甚至发出警告。集成和数字控制技术的普及,让汽车仪表的功能前所未有的丰富,并且视觉效果也更加赏心悦目。

  这个方寸之地不但体现出工程师设计的技术实力,更能够展示设计师的审美视角,可以为汽车OEM厂商提供更高的电子产品附加价值,与车型进行更完美的个性匹配,为消费者提供更加多样性的选择和个性化的驾驶体验。

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  早期仪表

  早期常规仪表包含了车速里程表、转速表、机油压力表、水温表、燃油表、充电表等,之后汽车仪表还需要装置稳压器,专门用来稳定仪表电源的电压,抑制波动幅度,以保证汽车仪表的精确性。仅就小小的指示灯设计来说,之前的梅赛德斯-奔驰E级车,就有多达41个,而在沃尔沃的S40上只有21个,这是数字上的差异,也是不同品牌对于车辆安全理解的不同,道理很简单,更多的指示灯确实可以更精准的提示。

  电气式仪表

  这类仪表增加了不少功能,汽车信息反馈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(VFD),发展到采用液晶显示器(LCD),小尺寸薄膜晶体管显示器(TFT)由于可以实现CAN总线信号输入,驱动仪表显示信息,再加上显示屏显示的信息越来越清晰、快捷。

  目前从市场的保有量来看,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、转速信息采用指针,指示灯信息采用LED灯点亮形式,而其他信息则采用TFT屏。因为车内面临的环境非常恶劣,例如,夏季受到太阳直射时温度可能达到70℃,而一旦开启空调会迅速降至20℃-30℃,冬天也会有剧烈的温差变化,温差则导致元器件膨胀/收缩,发生损坏。由于成本及市场对新科技稳定性的担忧,目前电气式仪表在市场上应用较广泛。

\ 电气式仪表盘

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  电器式仪表盘
 

  全数字仪表

  全数字汽车仪表可谓是有了长足的进步与发展,它是一种网络化、智能化的仪表,其功能更加强大,显示内容更加丰富,线束链接更加简单,更全面,更人性化地满足了驾驶需求。

  虚拟汽车仪表用屏幕取代了指针、数字等现有仪表盘上最具代表性的部分,其优点是可以由用户自己定义仪器系统,以满足不同的要求,功能更加强大、灵活,更容易同网络、外设及其他应用相连接。虚拟汽车仪表得益于更强大的图形处理和显示效果,更多的指示灯被拟物化设计,从而有效降低用户的接受过程;多媒体娱乐信息和车辆基本信息也可以更符合逻辑的显示出来,集中显示有助于提升驾驶安全,驾驶员的视距也不必在多个位置频繁切换;另外,简化的设计,也可以将更多空间留给乘坐区域或者是储物等等。可以说虚拟仪表是目前为止最先进的汽车仪表,也是未来的发展方向与趋势。

  目前,市场几款虚拟仪表在方案及仪表效果上走在前沿,其中包含德赛西威的R1平台虚拟仪表,以奥迪TT为代表的虚拟仪表,特斯拉的虚拟仪表。

  奥迪汽车配备在全新TT和Q7车型上的Virtual Cockpit,仪表有一块高达12.3英寸的显示屏幕,而最重要的处理芯片则来自于英伟达(NVIDIA)的Tegra 3系列最新Tegra 30处理器芯片,它负责所有虚拟图像的生成和处理,运行速度可达80亿次/秒,以60 fps的速度刷新,所以仪表看起来非常流畅。

  奥迪的Virtual Cockpit仪表屏幕分辨率达到1440x540。可以切换很多种显示布局,一种侧重娱乐信息;一种侧重驾驶信息;一种突出转速强调运动风格等等。在系统层面,奥迪的仪表采用的是QNX的Neutrino实时系统。从软件层面,这套系统已经非常成熟。

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  全数字仪表盘

  德赛西威的R1平台采用飞思卡尔XHYMCU+IMAX6双核GDC系统架构,支持12.3吋TFT(最大支持分辨率可达1920x720),具有高响应度、高亮度、高对比度等优点;另一个亮点是采用非常稳定可靠不易死机的QNX操作系统,可实现卓越的2D/3D图形渲染能力,并根据驾驶情况动态显示内容,酷炫的场景渲染,造就先进酷炫的用户体验;基于KANZI所见所得HMI开发理念,主题风格可灵活定制,彰显个性与时尚。据了解到的信息,德赛西威T2平台拥有强大的图形处理能力和动画效果,支持优美旋转菜单与滚动条效果实现,还支持CAN总线、以太网。

  特斯拉仪表采用LG为其定制的液晶屏,同样也是12.3英寸,但分辨率仅为1280x480,这个仪表盘目前的显示布局是固定的,只是特定模块可以变换信息。特斯拉的仪表盘用的是Tegra2处理器,用的是一个基于Linux底层的系统,据了解很可能就是Ubuntu。与QNX这样的嵌入式系统不同,Ubuntu是个桌面系统,除PC外还广泛应用于服务器。

  抬头显示技术最早出现在飞机上,利用光学反射的原理,将重要的飞行相关资讯投射在一片玻璃上面。这片玻璃位于座舱前端,高度大致与飞行员的眼睛成水平,投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面,飞行员透过HUD往前方看的时候,能够轻易的将外界的景象与HUD显示的资料融合在一起。借助HUD投射原理,汽车装配HUD后可以使驾驶员不必低头,就可以看到信息,从而避免分散对前方道路的注意力;其次驾驶员不必在观察远方的道路和近处的仪表之间调节眼睛,能够有效地避免眼睛的疲劳。

  目前抬头显示只在小部分高端品牌车型上可以看到,其中包括宝马5系Li/X5、标致3008/标致508、奥迪A6/奥迪A7、纳智捷大7SUV以及雷克萨斯GS。

  宝马X5的平视显示屏HUD,能将重要的信息(如车辆速度、导航提醒等信息)投射到风窗玻璃上,通过风窗玻璃再将其反射给驾驶人,将有关信息显示在前风窗玻璃的驾驶人平视范围上,且显示位置、显示亮度可调,避免驾驶人低头看仪表,从而缩短眼球对前方的视觉盲区时间,有助于交通安全性和驾驶舒适性。

  HUD系统成像的关键是在光学和材料学方面,一种透明的高折射率镀膜才是其真正的成像根基。

  这种膜并非单独存在,它是特殊前风窗玻璃的表层功能部分,这种汽车风窗玻璃的生产主要采用浸渍法和网印法等。

  由于它含有氧化的Ti和Si,所以它的折射率介于1.8~2.2之间,大于普通前风窗玻璃1.52的折射率,所以表面的反射率就可以增大,再经过多次光干涉就可在远处成像。

  宝马X5的HUD投影载体膜就增加了膜厚,能支持整个可见光区域反射,从而实现HUD的多色彩显示和与角度无关的均匀外观。为了针对不同的光线效果进行补偿,HUD可根据晴雨/光照传感器自动调节亮度。自动调节亮度不会出现HUD亮度跃变的情况,产生不同光线效果的原因如下:环境条件,例如白天、夜晚、阳光、乌云、雨、雪和雾等;建筑情况,例如隧道、地下车库等;驾驶人可通过滚花轮调节仪表照明的亮度;自车灯亮起后,根据仪表照明亮度设置确定HUD亮度。其亮度取决于调光轮设置、亮度调节及晴雨/光照传感器。

  从行业趋势看,高清、集成、智能是汽车仪表及显示技术的三大发展方向。基于供应商的集成能力和未来科技的发展,仪表盘将能够显示更多的安全和娱乐信息,汽车仪表也会集成入更多的主动安全、ADAS信息,与网络的互动也变得更频繁,系统变得越来越开放。和中控娱乐信息系统一体化融合,集成手势控制,语音控制等操作功能。优化HUD平视显示技术,将安全信息与娱乐导航等信息更直观安全传递给驾驶员。

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