冷德龍，孫連明，蘇朋軍

（中國第一汽車集團有限公司研發(fā)總院，吉林 長春 130011）

在主機廠，一款新商用車車型開發(fā)完成，隨著首發(fā)車發(fā)布，之后會設計一系列不同應用類型車型，特別是中重型商用車。這些車型除了配置不相同外，在其他方面也有很大差異，比如不同的應用類型、應用國家、應用環(huán)境、燃料類型等，如圖1所示。伴隨著整車車型近十年的生命周期過程，會出現(xiàn)多種年型車、升級款、領(lǐng)航版等。

圖1 商用車車型差異示意

在整個生命周期過程中，為了避免零部件種類繁冗、生產(chǎn)線利用率低、開發(fā)周期長、投入大等問題［1］，對整車零部件的前期設計要求極高。其中，組合儀表作為駕駛員獲取汽車狀態(tài)、外界環(huán)境信息的重要窗口［2］，為提高其拓展性與適用的多樣性，設計一款平臺性的儀表產(chǎn)品，影響設計的因素不僅表現(xiàn)在因不同造型導致的結(jié)構(gòu)差異［3］，更重要的是因整車配置的多樣化產(chǎn)生對組合儀表功能需求的不同和電氣接口需求的差異等，所以需要先進行組合儀表需求分析。根據(jù)需求梳理出參數(shù)變量，在組合儀表平臺化設計過程中，設計理念就體現(xiàn)在參數(shù)變量的可配置，具體包括供應商生產(chǎn)層面的配置、主機廠設計層面的配置、整車生產(chǎn)層面的配置、銷售用戶層面的配置。

1 需求分析

進行組合儀表需求分析，主要從項目需求、關(guān)聯(lián)需求、法規(guī)標準規(guī)定、競品對標、未來發(fā)展趨勢5方面展開。首先，項目需求是整車車型定位、整車關(guān)鍵參數(shù)、應用國家地區(qū)、整車配置、用戶需求、銷售策略等在組合儀表設計上的體現(xiàn)。關(guān)聯(lián)需求是指為滿足整車配置，其他控制器、零部件、對手件等對組合儀表的需求，主要包括聲/光相關(guān)的顯示、硬線/總線信號輸出、供電需求等3方面。法規(guī)標準則要求組合儀表設計過程中要參照國內(nèi)外國家法規(guī)、行業(yè)標準、企業(yè)標準等，主要包括ISO、ECE、JS、GB、GB/T、QC、QC/T、HJ、JA(FAW企業(yè)標準)等相關(guān)法規(guī)文件。競品對標主要是從外形尺寸、安裝固定、顯示功能、實現(xiàn)方案、界面流轉(zhuǎn)、硬件配置、技術(shù)參數(shù)等角度對標，目的是吸取競品車型的優(yōu)勢、規(guī)避其弊端，同時要有自己的加分項目，體現(xiàn)車型定位。未來發(fā)展趨勢要體現(xiàn)組合儀表行業(yè)的發(fā)展方向，從外觀、功能、人機、方案、硬件、主芯片、接口等方面進行設計，并具有較好的功能拓展性和平臺適應性，比如以太網(wǎng)、3D地圖、視頻顯示、遠程OTA等。圖2即為進行某商用車組合儀表設計前所進行的需求分析案例。

圖2 商用車組合儀表需求分析

通過需求分析，在滿足整車需求的前提下，掌握組合儀表設計的方向，梳理設計變量，從平臺化角度進行組合儀表設計，以便具有更好的平臺適應性和拓展性。

2 平臺化設計

根據(jù)需求分析結(jié)論，分別從供應商層面、設計層面、生產(chǎn)線層面、用戶層面進行平臺化設計。

2.1 供應商層面

供應商層面體現(xiàn)的是組合儀表在供應商處差異生產(chǎn)實現(xiàn)的共平臺產(chǎn)品，通過新增儀表設計序號，來滿足由于不同車型需求導致表盤顯示信息差異、報警燈符號變化、轉(zhuǎn)速區(qū)間不同等影響。比如不同馬力的發(fā)動機，其轉(zhuǎn)速范圍、經(jīng)濟轉(zhuǎn)速區(qū)間 (綠區(qū))、危險轉(zhuǎn)速區(qū)間 (紅區(qū))存在很大差別；整車的燃料類型不同，組合儀表顯示信息有差異，柴油車型一般有發(fā)動機轉(zhuǎn)速表，而純電動車 (EV)則無發(fā)動機轉(zhuǎn)速表，取而代之為功率表等；這些都必須通過更改儀表的表盤印刷滿足不同的車型需求，燃油通過不同的儀表設計序號加以區(qū)分。圖3為2款不同的儀表表盤，分別是傳統(tǒng)車用儀表和電動車用儀表，除了表盤內(nèi)容、刻度、單位不同外，表盤背光也有差別。

圖3 不同燃料車型的組合儀表

2.2 設計層面

為滿足更多的車型需求，減少新出儀表數(shù)量，減少對儀表平臺的更改，特別是硬件及其接口的更改，需要在前期設計層面充分考慮平臺需求。比如燃料差異，柴油、LNG、CNG燃料剩余量傳感器信號不同；整車拓撲差異，存在兩路CAN和一路CAN需求；液制動無制動氣壓指示，而氣制動需要指示制動氣壓；國IV、國V需要顯示尿素信息，國VI還增加了DPF指示信息……；以上均需要平臺預留相應接口以滿足平臺適用性。另外一方面，對于不同柴油車，燃油過低提醒閾值不同；對于不同傳感器或車型，制動氣壓報警閾值有差異，顯示量程也有所不同；對于某項功能，如顯示駕駛評價信息，是否需要顯示；對于不同應用場合的車型，整車配置不同，如有些車型裝備有ECAS、有些車型配有Retarder……；以上需要在設計階段定義相應的參數(shù)，通過診斷儀設備在下線刷寫環(huán)節(jié)進行配置，實現(xiàn)正確指示。

另外，考慮未來車型需求以及組合儀表趨勢發(fā)展，組合儀表需要顯示夜視等視頻信息，LVDS或CVBS視頻接口需要具有拓展的可能；車內(nèi)多個設備間交互，高速率的通信，以及其他如OTA、車聯(lián)網(wǎng)的需求，以太網(wǎng)接口需要可以拓展。以上功能不一定要求在當前設計階段就要實現(xiàn)，但是要有可拓展的可能，比如主芯片盡量選用PIN對PIN可升級，模塊化設計，需要時再焊接元器件等。

通過設計階段平臺化設計，制定良好的平臺方案，為未來升級提供更多的可能。

2.3 生產(chǎn)線層面

通過設計層面的平臺化設計，產(chǎn)品已經(jīng)具備了平臺化能力，通過生產(chǎn)線層面將平臺化發(fā)揮出來，這里所說的生產(chǎn)線層面主要是診斷儀設備的使用，即在整車下線時通過EOL設備對組合儀表進行下線刷寫，達到滿足固定車型需求的目的。

下線刷寫在乘用車生產(chǎn)線上應用特別普遍，但是對于商用車來說，比較有難度。這主要是由于商用車的特性決定的，乘用車新車型推出是以整車廠為主導的，而商用車為滿足各類用戶的需求，新車型基本接近定制化。以組合儀表車速指示為例，圖4為車速信號路由示意圖。車速指示涉及到零部件有輪胎、驅(qū)動橋、變速器、車速傳感器，其中通過查看產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) (PDM)可以看出，各個零件數(shù)量特別多，如表1所示，這樣因為整車配置不同導致組合儀表設計序號也大量增加，并且隨著拓展車型的增加，某些零部件設計序號還在增加，所以無法像乘用車那樣確定枚舉型參數(shù)的數(shù)量，這也是該章節(jié)要解決的問題所在。

圖4 車速信號路由示意圖

表1 組合儀表車速信號關(guān)聯(lián)零部件

解決這一問題的原理，參照圖5，包括組合儀表設計、關(guān)聯(lián)零部件設計、PDM系統(tǒng)維護、診斷儀設計及分類屬性庫更新4部分。

組合儀表設計環(huán)節(jié)主要是根據(jù)需求提取分類屬性參數(shù)并完成儀表設計。關(guān)聯(lián)零部件環(huán)節(jié)是對手零部件的配合設計更改。PDM系統(tǒng)維護主要是分類屬性的創(chuàng)建，以輪胎的滾動半徑為例，其中，輪胎即為關(guān)聯(lián)零部件，滾動半徑即為輪胎的一個分類屬性，其在PDM系統(tǒng)中表現(xiàn)形式如圖6所示。診斷儀設計及分類屬性庫更新包括整車BOM中所有零部件在分類屬性庫中參數(shù)及各參數(shù)取值的更新和診斷儀的設計更新。

圖5 商用車組合儀表下線刷寫原理框圖

圖6 輪胎分類屬性

這樣通過在生產(chǎn)環(huán)節(jié)建立動態(tài)數(shù)據(jù)庫，診斷設備同數(shù)據(jù)庫中BOM和分類屬性參數(shù)通過無線連接，根據(jù)整車BOM中零部件的設計序號從數(shù)據(jù)庫中獲取相應的分類屬性參數(shù)值，在整車下線階段將相應的參數(shù)刷寫到組合儀表中，實現(xiàn)EOL下線刷寫。以上這一過程均是自動完成。

2.4 用戶層面

隨著整車電氣化、智能化的發(fā)展，組合儀表采用新技術(shù)，全液晶或大尺寸液晶屏逐漸被應用［4］。越來越多的功能配置權(quán)限對用戶開發(fā)，也就是用戶可以根據(jù)自己的需要對組合儀表乃至整車進行個性化設置，比如駕駛評價功能的開啟與關(guān)閉、報警信息 (故障碼)的查詢、時鐘更新模式的設置等。這些設計增加了用戶參與感，提升了用戶的使用體驗，在產(chǎn)品設計之初就將用戶考慮在內(nèi)，同時提高了產(chǎn)品的靈活性和平臺適應性。

3 結(jié)論

通過商用車組合儀表需求分析，梳理出設計變量的復雜性。為了實現(xiàn)儀表設計的平臺化，分別從供應商層面、設計層面、生產(chǎn)線層面、用戶層面進行了考慮，特別是針對商用車與乘用車的差異，提出了建立動態(tài)分類屬性數(shù)據(jù)庫，從而更好地實現(xiàn)EOL下線刷寫。通過平臺化設計，組合儀表具有良好的平臺適應性和拓展性。該平臺化方案已經(jīng)在整車生產(chǎn)上得到應用。