汽车仪表组成、分类及演进方式

汽车仪表的主要作用是为驾驶员提供重要的汽车运行参数信息,同时可供维修人员发现和排除汽车故障。汽车仪表由各种仪表、指示器,特别是驾驶员用警示灯、报警器等组成。常用的仪表显示装置有真空荧光显示器(VFD)、发光二极管(LED)、和液晶显示器。

仪表主要通过其指针或是数字指示显示及警示灯报警的方式发挥其作用。数字指示显示的主要对象一般有车速里程、转速、机油压力、水温、燃油等。警示灯显示的对象较多,不同的车型会有所差异。

汽车仪表有很多种分类方式,按照安装方式可分为组合式和分装式,按照显示屏又可以分为数字式和液晶式。但通常来说把汽车仪表分为以下五大类,第一类简称D1,机械指针型。第二类D2,指针与点阵(Dot Matrix)或单色TFT。第三类D3,指针与3.5英寸以下TFT。第四类D4,指针与3.5-8英寸TFT。第五类,全TFT显示。仪表的产品结构在逐年升级,全TFT和3.5-8英寸的高端仪表每年占据越来越多的份额,低端的机械表和指针与点阵仪表份额逐年减少。

1 图1:2016-2020年全球汽车仪表产品类型分布

汽车仪表经历了从机械式、电器式、电子式、步进电动机式到虚拟仪表的不断发展,功能越来越多,也越来越美观和智能。现在步进电动机式全数字仪表是主流应用,虚拟仪表是未来的趋势。

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根据2017年上海车展151款主流展出的汽车仪表的尺寸数据,2”-4”数字屏的组合仪表是市场主流,占据56%,其次是10”-12”的全液晶仪表,占有31%的份额。其中,欧美企业尤其是豪华品牌领先使用大屏的仪表,自主品牌主打性价比,但技术水平不高。此外,日韩企业在这方面最为保守。

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汽车产业链一览

汽车仪表产业链较为简单,上游是仪表显示屏和控制单元(主控芯片),中游为汽车仪表终端厂商,下游为乘用车、公共车等。

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4 汽车仪表产业链全景图

全球的汽车仪表市场主要被德国、美国、日本的巨头所占据,市场集中度较高。

6 图:2016年全球主要汽车仪表厂家市场占有率

主要仪表厂商有大陆集团、日本精电、电装、伟世通、马瑞利、博世、矢崎等。

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国内高端汽车仪表市场几乎被中外合资企业和外商独资企业垄断,外资及合资品牌普遍偏向于外资的生产商,他们有最新的技术和品质保障。国内自主品牌仪表企业的产品主要面向中低端市场,更多的应用于自主车企,具备成本优势。

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汽车仪表的趋势分析

当下,全液晶仪表是最先进的仪表。顾名思义,全液晶仪表就是具有虚拟面板的汽车仪表盘,高清、集成、智能是其三大特点。与传统的仪表板相比,全液晶仪表板多了与显示相关的零组件,比如:显示屏幕、GPU 处理器、专用的内存等。若需要增加联网功能,则还需要增加以太网、WiFi、蓝牙,甚至是3G/4G网络接口。

全液晶仪表板除了显示方式不同之外,其核心的操作系统则是系统开发的关键,目前也有各种不同的选择,包括Linux、Android、QNX、Win CE等,不同的操作系统各有其优缺点,像是Linux与Android系统属于开源系统,不需要支付采购费用(Android系统需要支付支持费用),内核也可以自行调整(Android的调整需要符合谷歌的规范),QNX与Win CE则是非开源的系统,需要支付权利金,支持也需要付费,QNX属于微内核,由QNX公司负责裁减,Win CE的内核裁剪则需要符合微软的规范。

这四套操作系统的启动速度以QNX最快,Linux次之,Win CE与Android系统则相对较慢,稳定度则以QNX最高,Linux第二,Win CE与Android系统则相对较差一些,不过,每家公司还是会有不同的考虑,可以选择最符合自己公司核心能力,以及最符合系统开发需求的系统。

随着新能源汽车、无人驾驶汽车的发展,汽车仪表所需要显示的信息将会越来越多。汽车仪表盘系统、车载影音娱乐与导航系统、高级驾驶员辅助系统会逐渐融合,它们的有机组合便构成了“数字驾驶舱”的概念。

数字驾驶舱并不是面向未来的概念,而是当前正在加速向我们走来。例如引领汽车革命的特斯拉,最新的Model 3便是取消了仪表盘和中控按键,所有行车信息、空调系统和娱乐功能都通过15英寸触控屏显示和操作。

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此外,奥迪最新发布的奥迪A8也搭载了奥迪第二代虚拟座舱技术。A8拥有12.5英寸全液晶仪表盘,并在方向盘后面为仪表盘配备了一个屏幕。A8还有两块屏幕,分居中控台的上下位置:上面的屏幕与传统中控台显示屏的作用一样,可以控制MMI娱乐系统以及重要的驾驶模式等功能,而下面的屏幕则主要控制空调系统。

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可以看到,数字驾驶舱会为汽车的座舱设计增添更加丰富的科技感,关键是能够给驾驶员提供更便利、舒适的驾驶体验,同时安全驾驶也将会更有保障,将会是未来车辆座舱设计的趋势。