汽车仪表的机械与电子组成
发布时间: 2023-12-20 作者: kaiyun.cn

  嘘别笑!除了上面这些可爱的解读,“有个小人在上厕所”,“阿拉灯神灯亮了”,这可都是实实在在发生的关于汽车仪表的笑话。当你哼着小曲开着车在路上乌央乌央幻想自己是藤原拓海的时候,汽车仪表作为驾驶员与汽车进行信息交流的最重要窗口和界面,为驾驶员提供所需的汽车运行参数、故障、里程及报警指示等信息,对汽车的安全行驶起着非常非常重要的作用。今天就跟着ABC一起来认识一下汽车仪表吧。本次分享先是立足于现在,介绍一下仪表都包含了哪些信息,涉及到的工艺都有哪些,然后展望未来,聊一下汽车仪表的发展趋势。

  先来看一下汽车仪表的基本显示都有哪些。通常来说,汽车仪表会显示水温表、燃油表、车速表、发动机转速表、里程表、信号指示灯。带液晶显示屏的仪表可显示多种车况信息(车门状态,档位状态等)。

  水温表用来指示发动机内部冷却液温度,一般有两种显示,一种是直接显示温度,一种标注C-H,C表示60度,H红格表示的温度是110度。汽车行驶中的正常水温应该是90度左右。超过这个水温或者过低都是不正常的,尤其是高温高过95度以上。高温对发动机损害极大。

  开车最紧张的就是发现油量表显示只剩一格油或者几乎为零了,感觉车随时都是因为没油而抛锚。但如果你细心留意一下,你会发现油量表似乎并没有跟着实际的油量在变化。加满油之后,即使车已经跑了七八十公里左右,油表指针基本不会动,依然指向“F”,之后才会逐渐一格一格地减少;而当你的油表显示是零时,你会发现你的车依然在正常行驶,实际上油箱里的油还能让你继续跑个好几十公里。

  这是因为当你加满油的时候,油料计量装置因为被油“埋住”,这时候并没有计算油料消耗,所以你会发现跑了很长一段时间后,油表依然是满格。同样的道理,当汽油液面低于油量计量装置时,并不代表油箱没油了,而是测量不到了。根据大多数汽车的设计,当指针指向零的时候,剩余的油量大约在3.5L左右。

  小知识:车辆的油箱盖有的在左侧有的在右侧,如何快速找到口盖方向?部分车型在油表上会有一个箭头标识,这个箭头指向哪边,加油口就在哪边。注意不是所有车型都有这个箭头哦。

  转速表显示的是发动机每分钟转多少千转(有的车型显示单位是百转),能够直观地反映发动机在各个工况下的转速,驾驶员可以每时每刻知道发动机的运转情况,配合变速器档位和油门位置,使之保持最佳的工作状态。转速表是按照磁性原理工作的。它接收点火线圈中初级电流中断时产生的脉冲信号,并将此信号转换为可显示的转速值。发动机转速越快,点火线圈产生的脉冲次数越多,表上显示的转速值就越大。

  速度表速度表通过传感器感应,在不同转速下得到不同的脉冲信号,然后转换为指针输出,指示当前车速。

  里程表一般有两个读数:一个是总里程,也就是这台车从生产落地到你目前总共行驶的里程总计。另一个是小记里程,有的车是手动清零后小记里程,有的车型是可设为为每次加油后自动清零或者每次启动后自动清零。

  汽车仪表盘上的提示灯大体上分为黄色、红色、绿色和蓝色四种颜色,而且会以不同的文字或图形来显示,信号灯也是最让一些不熟悉汽车仪表的人最容易觉得困惑的地方,推荐大家还是要了解一下自己的汽车仪表都有哪些指示灯。

  当黄色提示灯点亮时,说明车辆发生了功能性故障,能够继续行驶,但应尽快开到汽修店进行检修。

  当红色提示灯点亮时,说明车辆发生的故障会影响到驾驶安全或会造成机械损伤,一般要立即熄火停车进行检修,不能继续行驶了。(点火警告灯除外,如果行驶过程中,点火警告灯突然点亮,一定不能熄火,请继续行驶到修理站立即更换电池。如果熄火,发动机将没办法再次被点火启动,只能原地等待救援,别问我怎么知道的。)

  当绿色提示灯点亮闪烁时,说明一些辅助系统功能正在运行,例如转向指示灯、近光灯、前雾灯、示宽指示灯、定速巡航功能等。

  当蓝色提示灯点亮时,说明车辆的远光指示灯已打开。蓝色指示灯一般起到车辆各功能工作状态的提示作用。

  其他信息还包括车门开启情况、瞬时油耗、剩余里程、自动挡档位信息、胎压状况等等。

  传统仪表按照从前到后的顺序,分为透镜、面罩、表盘指针、刻度盘、液晶显示屏装配、灯箱、PCBA、后盖和标签 。同时根据造型的要求,也许会出现镀铬装饰圈、氛围灯、悬浮指针等。

  汽车仪表的结构大体能分为如下的九个部分,大部分是塑料件。除此之外最主要的就是PCBA线路板。

  ABC此前对注塑有过好几期的分享,感兴趣的小伙伴可以回顾一下历史文章,这里就不对注塑工艺展开太多篇幅了。

  刻度盘刻度盘并非是通过注塑成型而来,而是在PC透明胶片上透过丝网印刷,印制不同图案和颜色,然后根据仪表形状裁切而成。

  下图就是制作刻度盘所用的胶片。胶片是透明的,因此就需要印刷多次,最后再进行UV油墨印刷和UV固化。也就是说胶片是通过N次的丝网印刷之后,再加上一道UV油墨的油印和固化才变成了我们正真看到的刻度盘的样子。

  需要多次丝网印刷的原因一方面是由于在刻度盘上有好几种颜色,因此就需要多次印刷;还有一个原因是对于胶片上的膜厚有一定的要求,例如黑色部分不能透光,所以也一定要通过多次印刷才可以做到要求。

  PCBA是汽车仪表的核心部件。在汽车行进过程中,汽车状况通过相应的传感器检验测试,转换为电压、脉冲信号,再进行滤波放大,通过行车电脑处理后,获得所需要的数字量信号,并送到CAN 总线。仪表接收到CAN 信号,将通过主控芯片进行数据处理,来驱动步进电机、LCD、LED 等。

  PCBA的组装工艺-SMTSMT是英文surface mount technology的缩写,中文意思是:表面贴装技术。即贴片工艺。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件安装在印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)的表面或其它基板的表面上,通过回流焊等方法加以焊接组装的电路装连技术,是PCB电路板的常见工艺。和注塑一样,ABC在之前分享过多次关于SMT的内容,对这个工艺感兴趣的小伙伴可以直接查看一下历史文件。

  PCBA的物料包括PCB线路板和上面的元器件。现在我们来介绍一下主要涉及到的元器件都有哪些。

  发光二级管即LED(Light Emitting Diode),是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的单价并不高,但由于在汽车仪表中的数量较多,因此在物料成本中也占了一定的比例。

  PCB即印刷线路板( Printed Circuit Board),是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的载体。将元器件焊在PCB上之后得到PCBA。PCB按照线路板层数可分为单面板、双面板、四层板、六层板等;常见的材料有很多,传统的组合仪表一般为FR-4的双面板。

  步进电机仪表步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行部件。它带动仪表的指针动作,是仪表指示的重要部件。

  核算PCBA的成本时,最大的难点是没有详细的BOM和电子元件的价格。但是别怕,就像世上本没有路,走的人多了也就有了。只要我们开动脑筋,收集、整合数据,总能驱散掉一部分迷雾。

  BOM的最好来源是要求供应商做设计时提交电子元件清单,在这份清单上,即使没有列出非常详细的每一个元器件,但至少列有主要的元器件,比如成本占比较高的芯片单元。也能够准确的通过经验进行一个估算。

  次之就是样件。如果有样件,就可以对样件进行拆解,读取零件上的信息来获取自己所需要的信息。

  情况最坏的是连样件也没有,只可以通过自己对结构功能的理解来拼凑,例如汽车仪表至少需要LCD模块和电源模块,但这种粗略的方法只适用于非常前期的时候,同时也要求核算人需要有一定的积累。

  对于单子元器件的价格,则要建立自己的数据库,然后通过种种途径逐渐完备。例如从供应商处侧面打听到的价格范围;网上通过一些公开途径得到的价格,再根据经验系数推算出供应商可能的采购价格。ABC之前也有分享过类似的线 ABC分享会 - 仪表的显示屏

  段码屏:现在已经很少见了。特点是呈笔段式的组成,只能数字变动,文字和图案不能变动。

  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。>

  电气式仪表增加了不少功能,汽车信息反馈也更多更及时,从真空荧光显示屏(VFD),发展到采用液晶显示器(LCD)以及小尺寸薄膜晶体管显示器(TFT),能轻松实现CAN总线信号输入,驱动仪表显示信息,显示屏显示的信息越来越清晰、快捷。>

  全数字汽车仪表是一种网络化、智能化的仪表,其功能更强大,显示内容更为丰富,线束链接更简单,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,以满足多种的要求,功能更强大、灵活,更容易同网络、外设及其他应用相连接。>

  又被叫做平视显示系统,是指以驾驶员为中心、盲操作、多功能仪表盘。它的作用,就是把时速、导航等重要的行车信息,投影到驾驶员前面的风挡玻璃上,让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的驾驶信息。能这么说,未来的仪表就没有仪表。>