范維全

?

一種轉(zhuǎn)速報(bào)警可配置儀表設(shè)計(jì)研究

范維全

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，汽車(chē)智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)安徽省重點(diǎn)試驗(yàn)室，安徽 合肥 230601）

轉(zhuǎn)速報(bào)警可配置儀表通過(guò)結(jié)構(gòu)、硬件及軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速表報(bào)警可配置同時(shí)，提升了組合儀表的通用化，為轉(zhuǎn)速報(bào)警或類(lèi)似轉(zhuǎn)速報(bào)警問(wèn)題導(dǎo)致的儀表多樣化提供了一種有效的解決方案。

轉(zhuǎn)速報(bào)警；導(dǎo)光格柵；可配置

引言

汽車(chē)儀表是汽車(chē)工作狀態(tài)的信息顯示中心，是駕駛員與汽車(chē)進(jìn)行信息交流的平臺(tái)，是保證汽車(chē)安全行駛的關(guān)鍵零部件之一[1]。而轉(zhuǎn)速表是儀表的最重要的組成之一，是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)最直接的體現(xiàn)。載貨汽車(chē)中，通常儀表都設(shè)置了轉(zhuǎn)速報(bào)警顯示，用來(lái)警示駕駛員避免發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作在不恰當(dāng)?shù)母咿D(zhuǎn)速區(qū)域，防止損害車(chē)輛以及保證最佳的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性能。

但是，國(guó)內(nèi)的載貨汽車(chē)為了滿足不同客戶群體的多元化需求，都面臨著發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)速表報(bào)警需求的差異性問(wèn)題。儀表如果按照每一種發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行一一匹配的話必然導(dǎo)致了組合儀表品種數(shù)量的增加。直接導(dǎo)致了設(shè)計(jì)投入的增加，生產(chǎn)時(shí)物料準(zhǔn)備及裝配困難，尤其是售后備件的管理不便等諸多問(wèn)題。

本文所設(shè)計(jì)研究的一種轉(zhuǎn)速報(bào)警可配置儀表，基于現(xiàn)代汽車(chē)CAN總線及診斷技術(shù)廣泛應(yīng)用，通過(guò)儀表結(jié)構(gòu)優(yōu)化、硬件電路及軟件的設(shè)計(jì)匹配，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速紅區(qū)的可配置性，有效的降低儀表品種數(shù)量，最終在儀表平臺(tái)化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)通用化設(shè)計(jì)，降低車(chē)輛組合儀表開(kāi)發(fā)與管理成本。

1 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速表報(bào)警設(shè)計(jì)概述

圖1 轉(zhuǎn)速表表牌設(shè)計(jì)顯示效果

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速表以表牌紅色印刷的方式，將匹配車(chē)型的報(bào)警轉(zhuǎn)速區(qū)域印刷到儀表刻度盤(pán)上，報(bào)警紅區(qū)和轉(zhuǎn)速刻度采用共同的背光照明。白天模式下可直接觀察到轉(zhuǎn)速報(bào)警區(qū)域；夜晚模式下背光透過(guò)紅色表牌可以呈現(xiàn)出和白天模式下一樣的顯示效果，顯示效果如圖1所示，導(dǎo)光設(shè)計(jì)如圖2所示。

這種轉(zhuǎn)速表及轉(zhuǎn)速報(bào)警設(shè)計(jì)，在更換一種新的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，儀表需要更換一種表牌印刷，對(duì)應(yīng)整車(chē)上必然需要新出一種新的組合儀表總成，因此，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)總成的變化，組合儀表的數(shù)量也將成倍增加。

圖2 轉(zhuǎn)速表導(dǎo)光支架設(shè)計(jì)

2 轉(zhuǎn)速報(bào)警可配置儀表設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著近年來(lái)CAN總線技術(shù)在汽車(chē)上的普及應(yīng)用，整車(chē)零部件具備開(kāi)發(fā)診斷的先天條件，診斷中的寫(xiě)入（0x2E）支持將數(shù)據(jù)寫(xiě)入控制器的存儲(chǔ)器中，考慮將車(chē)輛技術(shù)狀態(tài)的多樣性因素定義為整車(chē)配置碼，車(chē)輛下線時(shí)通過(guò)設(shè)備將配置碼寫(xiě)入控制器中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的通用化[2]。而發(fā)動(dòng)機(jī)作為車(chē)輛技術(shù)狀態(tài)的核心變動(dòng)參數(shù)，轉(zhuǎn)速報(bào)警可配置性儀表采用了下線配置整體思路。

組合儀表系統(tǒng)框圖如圖3所示，在儀表系統(tǒng)中MCU采用MC9S12XHY256控制芯片，TJA1042T為CAN收發(fā)器。配置碼信息通過(guò)CAN收發(fā)器TJA1042T傳遞到給主芯片，并存儲(chǔ)到EEPROM存儲(chǔ)器中。通過(guò)不同配置碼的定義輸入，儀表實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速報(bào)警自動(dòng)適應(yīng)。

圖3 組合儀表系統(tǒng)框圖

可配置轉(zhuǎn)速報(bào)警儀表通過(guò)診斷配置碼進(jìn)行配置，僅僅是實(shí)現(xiàn)可配置性的基礎(chǔ)，對(duì)傳統(tǒng)儀表結(jié)構(gòu)和硬件的優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速表可配置的必要條件。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示，包含了儀表面罩1，上殼2，表牌3，導(dǎo)光支架4，電路板5，底座6等部分組成，其中，轉(zhuǎn)速報(bào)警紅色LED燈布置于電路板5上，每個(gè)LED分別通過(guò)導(dǎo)光支架4的對(duì)應(yīng)導(dǎo)光格柵投射到表牌3上進(jìn)行顯示；報(bào)警“紅區(qū)”的最大范圍及分辨率由導(dǎo)光支架4的格柵區(qū)間及格柵密度控制，報(bào)警“紅區(qū)”的實(shí)際顯示由電路板上的LED點(diǎn)亮區(qū)域決定，通過(guò)控制該區(qū)域的LED點(diǎn)亮的區(qū)域大小，即可實(shí)現(xiàn)報(bào)警轉(zhuǎn)速區(qū)間的設(shè)定。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)速報(bào)警區(qū)間紅色印刷調(diào)整為無(wú)色透光設(shè)計(jì)，用紅色LED在表牌上的透光替代紅色印刷指示，每個(gè)LED都有其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)光格柵，格柵之間相互隔離，且與轉(zhuǎn)速表刻度照明完全分離。

圖4 儀表結(jié)構(gòu)分解圖

儀表在沒(méi)有上電時(shí)，“紅區(qū)”的LED照明關(guān)閉，儀表上電工作后紅區(qū)開(kāi)始點(diǎn)亮，儀表顯示效果如圖5所示。

圖5 儀表顯示效果

報(bào)警“紅區(qū)”的在導(dǎo)光支架設(shè)計(jì)上與儀表刻度照明分離，如圖6所示。

圖6 轉(zhuǎn)速表導(dǎo)光支架設(shè)計(jì)

2.3 硬件設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)速報(bào)警可配置控制原理如圖7所示。包含電源模塊，CAN通訊模塊，整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)，OBD診斷接口，車(chē)輛外接設(shè)備，存儲(chǔ)器，轉(zhuǎn)速LED驅(qū)動(dòng)電路和轉(zhuǎn)速表等；電源模塊為顯示設(shè)備提供工作所需的電源，CAN總線模塊在配置狀態(tài)下，接收通過(guò)與整車(chē)網(wǎng)絡(luò)連接的外部設(shè)備的“配置信息”，將該信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，該存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不受儀表掉電影響而一直保存。工作狀態(tài)下，一方面接收來(lái)自整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)上的轉(zhuǎn)速信息，微控制芯片根據(jù)轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速表指示，另一方面調(diào)用中存儲(chǔ)器報(bào)警轉(zhuǎn)速的配置信息，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速報(bào)警LED工作，點(diǎn)亮轉(zhuǎn)速報(bào)警紅區(qū)。

圖7 轉(zhuǎn)速相關(guān)硬件框圖

圖8 轉(zhuǎn)速紅區(qū)LED控制電路

2.4 軟件設(shè)計(jì)

組合儀表結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)速紅區(qū)可配置提供了必要設(shè)計(jì)支撐，軟件上主要依據(jù)CAN總線通訊及診斷服務(wù)來(lái)完成轉(zhuǎn)速紅區(qū)的可配置實(shí)施應(yīng)用。如表1為某載貨汽車(chē)轉(zhuǎn)速紅區(qū)配置信息列表，組合儀表在零部件廠家出廠時(shí)，為統(tǒng)一的默認(rèn)轉(zhuǎn)速紅區(qū)設(shè)計(jì)（3200 r/min ~5000r/min），該參數(shù)被存儲(chǔ)在EEPROM存儲(chǔ)器中，當(dāng)儀表裝上整車(chē)后，通過(guò)整個(gè)OBD接口，可以使用裝配車(chē)間或售后市場(chǎng)的診斷工具，依據(jù)診斷服務(wù)規(guī)范，將與整車(chē)匹配的轉(zhuǎn)速報(bào)警紅區(qū)參數(shù)重新寫(xiě)入到EEPROM中，主控芯片將根據(jù)EEPROM中的參數(shù)，按照設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)速LED驅(qū)動(dòng)器開(kāi)啟或關(guān)閉，從而達(dá)到紅區(qū)匹配的目的。也通過(guò)轉(zhuǎn)速紅區(qū)的可配置設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了儀表平臺(tái)化和通用性設(shè)計(jì)。

表1 某載貨汽車(chē)轉(zhuǎn)速紅區(qū)配置信息列表

3 結(jié)論

本文介紹了一種轉(zhuǎn)速報(bào)警可配置儀表設(shè)計(jì)，通過(guò)結(jié)構(gòu)、硬件及軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速報(bào)警紅區(qū)可配置，提升了組合儀表的通用化，為轉(zhuǎn)速報(bào)警或類(lèi)似轉(zhuǎn)速問(wèn)題導(dǎo)致儀表的多樣化提供了一種有效的解決方案。

[1] 王紹光,夏群生,李建秋.汽車(chē)電子學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

[2] 俞燚.在線配置技術(shù)在重卡上的應(yīng)用[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù),2017(10).

Research on the Design of Configuration Instrument with tachometer alarm

Fan Weiquan

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Through the design of structure, hardware and software, the configurable instrument for engine Tachometer speed alarm can be configured, while improving the generalization of instrument, which provides an effective solution for the diversification of tachometer due to engine speed alarm or similar problems.

Tachometer alarm; Guide light grille; Configurable

B

1671-7988(2018)16-128-03

U463.7

B

1671-7988(2018)16-128-03

CLC NO.: U463.7

范維全（1983-），男，工程師，就職于安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，從事汽車(chē)儀表業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.046