理论教育 纯电动汽车HUD仪表盘增新功能及其发展趋势

纯电动汽车HUD仪表盘增新功能及其发展趋势

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:仪表盘增加了不少功能。借助HUD投射原理,汽车装配HUD后可以使驾驶员不必低头就看到信息,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视线,能够有效地避免眼疲劳。HUD系统成像的关键是一种透明的高折射率镀膜,其对光学和材料学的要求较高。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,这将是下一代智能数字座舱的发展趋势。

纯电动汽车HUD仪表盘增新功能及其发展趋势

随着汽车行业的高速发展,汽车仪表经历了几次变革,不管是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,而是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,并且视觉效果也更好。仪表盘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,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更个性化的驾驶体验。

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,之后汽车仪表中还装置有稳压器,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。以指示灯为例,梅赛德斯-奔驰E级车有多达41个,而沃尔沃S40只有21个,这是数字上的差异,也代表了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地提示信息。

仪表盘增加了不少功能。其中,汽车信息反馈显示技术不断迭代,从真空荧光显示屏(VFD),发展到采用液晶显示器(LCD)。最新的小尺寸薄膜晶体管显示器(TFT)可以实现CAN总线信号输入,驱动仪表显示信息,因此显示屏显示的信息越来越清晰、快捷。

从市场的保有量来看,比较合理的方案是机械仪表结合数字仪表,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度变化,温差会导致元器件膨胀/收缩,发生损坏。由于成本影响及市场对新科技稳定性的担忧,电气式仪表在市场上应用较广泛。

全数字汽车仪表是一种网络化、智能化的仪表,其功能更加强大,显示内容更加丰富,线束连接更加简单,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表系统,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技术和显示效果,更多的指示灯采用拟物化设计,从而有效降低用户的接受难度;多媒体娱乐信息和车辆基本信息也可以更符合逻辑地显示出来,集中显示有助于提升驾驶安全性,驾驶员的视线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。

抬头显示技术最早出飞机上,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,飞行员透过平视仪(HUD)往前方看的时候,能够轻易地将外界的景象与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视线,能够有效地避免眼疲劳。

HUD系统成像的关键是一种透明的高折射率镀膜,其对光学和材料学的要求较高。这种膜并非单独存在,而是特殊前挡风玻璃的表层功能部分,这种汽车挡风玻璃的生产主要采用浸渍法、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和2.2之间,大于普通前挡风玻璃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。

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,汽车仪表也会集成更多的主动安全、ADAS信息,与网络的互动也会变得更频繁,系统会变得越来越开放。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,这将是下一代智能数字座舱的发展趋势。

电动汽车的仪表板从外观上看与内燃机汽车的仪表板没有太大差异,但仔细观察可以发现纯电动汽车的仪表板上删去了与内燃机相关的指示灯,如燃油灯和机油灯等;增加了与电源系统和电机系统相关的指示灯,提示电量、电压值、电流值和电机转速等信息。纯电动汽车仪表盘如图1-17~图1-19所示。

图1-17 纯电动汽车仪表板

图1-18 纯电动汽车仪表盘局部(一)

图1-19 纯电动汽车仪表盘局部(二)

(1)电机转速:显示汽车行驶时的电机工作转速。

(2)速度:显示汽车行驶时的速度。

(3)电流值:显示电动汽车蓄电池的输出电流。(www.daowen.com)

(4)电压值:显示电动汽车蓄电池的输出电压,即供给直流电机的电压,满电时一般为50 V左右。

(5)电量指示:显示电动汽车蓄电池的所剩电量。

(6)转向灯:显示汽车转向灯的开/闭情况。

(7)里程值:显示汽车所行驶的里程。

(8)远光灯:显示大灯是否处于远光状态,通常情况下该指示灯为熄灭状态,在远光灯接通和使用远光灯瞬间点亮功能时亮起。

(9)后雾灯:显示后雾灯的工作状况,后雾灯接通时,灯亮。

(10)近光灯:显示近光灯的开/关状态,近光灯接通时,灯亮。

(11)电池状态指示灯:当电池组电压过低时,指示灯就会立即点亮,说明此时电量不多了,一般低于30%。

(12)电机过热指示灯:指示灯亮时,代表电机散热条件不好、持续过载运行或内部电路有接触不良的地方等多种可能情况,应注意及时排查问题或尽早修理。

(13)控制器故障指示灯:当控制器故障,车辆无法行驶时,灯亮。

(14)驻车制动灯:显示车辆驻车的状态,平时为熄灭状态。当驻车拉杆被拉起后,该指示灯自动点亮。

(15)制动液移位灯:当制动液储液罐的液面低于规定液面时,指示灯将点亮,此时应立即按规定加注制动液。

(16)前进/空挡/倒车:显示汽车所挂挡位情况。

(17)小灯指示灯:当前组合灯小灯、组合仪表背光灯和牌照灯开启时,指示灯就会点亮。

(18)充电连接指示灯:只要充电器和车的充电口连接上,指示灯就会亮。

(19)充电状态指示灯:当充电器正常工作后,指示灯将红灯、绿灯间歇闪烁或绿灯常亮。

(20)安全带未系指示灯:点火开关接通后,若安全带未扣入安全带固定座,则灯亮。

(21)车门未关指示灯:当左前、右前、左后或右后任意一门没关好时,指示灯就会亮。

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