一种转速报警可配置仪表设计研究

范维全



一种转速报警可配置仪表设计研究

范维全

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，汽车智能网联技术安徽省重点试验室，安徽 合肥 230601）

转速报警可配置仪表通过结构、硬件及软件的设计，实现了转速表报警可配置同时，提升了组合仪表的通用化，为转速报警或类似转速报警问题导致的仪表多样化提供了一种有效的解决方案。

转速报警；导光格栅；可配置

引言

汽车仪表是汽车工作状态的信息显示中心，是驾驶员与汽车进行信息交流的平台，是保证汽车安全行驶的关键零部件之一[1]。而转速表是仪表的最重要的组成之一，是发动机运行状态最直接的体现。载货汽车中，通常仪表都设置了转速报警显示，用来警示驾驶员避免发动机长期工作在不恰当的高转速区域，防止损害车辆以及保证最佳的动力性和经济性能。

但是，国内的载货汽车为了满足不同客户群体的多元化需求，都面临着发动机动力总成多样性，进而导致转速表报警需求的差异性问题。仪表如果按照每一种发动机的技术状态进行一一匹配的话必然导致了组合仪表品种数量的增加。直接导致了设计投入的增加，生产时物料准备及装配困难，尤其是售后备件的管理不便等诸多问题。

本文所设计研究的一种转速报警可配置仪表，基于现代汽车CAN总线及诊断技术广泛应用，通过仪表结构优化、硬件电路及软件的设计匹配，实现转速红区的可配置性，有效的降低仪表品种数量，最终在仪表平台化基础上实现通用化设计，降低车辆组合仪表开发与管理成本。

1 传统转速表报警设计概述

图1 转速表表牌设计显示效果

传统的转速表以表牌红色印刷的方式，将匹配车型的报警转速区域印刷到仪表刻度盘上，报警红区和转速刻度采用共同的背光照明。白天模式下可直接观察到转速报警区域；夜晚模式下背光透过红色表牌可以呈现出和白天模式下一样的显示效果，显示效果如图1所示，导光设计如图2所示。

这种转速表及转速报警设计，在更换一种新的发动机时，仪表需要更换一种表牌印刷，对应整车上必然需要新出一种新的组合仪表总成，因此，随着发动机总成的变化，组合仪表的数量也将成倍增加。

图2 转速表导光支架设计

2 转速报警可配置仪表设计

2.1 系统设计

随着近年来CAN总线技术在汽车上的普及应用，整车零部件具备开发诊断的先天条件，诊断中的写入（0x2E）支持将数据写入控制器的存储器中，考虑将车辆技术状态的多样性因素定义为整车配置码，车辆下线时通过设备将配置码写入控制器中，实现产品的通用化[2]。而发动机作为车辆技术状态的核心变动参数，转速报警可配置性仪表采用了下线配置整体思路。

组合仪表系统框图如图3所示，在仪表系统中MCU采用MC9S12XHY256控制芯片，TJA1042T为CAN收发器。配置码信息通过CAN收发器TJA1042T传递到给主芯片，并存储到EEPROM存储器中。通过不同配置码的定义输入，仪表实现了转速报警自动适应。

图3 组合仪表系统框图

可配置转速报警仪表通过诊断配置码进行配置，仅仅是实现可配置性的基础，对传统仪表结构和硬件的优化是实现转速表可配置的必要条件。

2.2 结构设计

仪表结构设计如图4所示，包含了仪表面罩1，上壳2，表牌3，导光支架4，电路板5，底座6等部分组成，其中，转速报警红色LED灯布置于电路板5上，每个LED分别通过导光支架4的对应导光格栅投射到表牌3上进行显示；报警“红区”的最大范围及分辨率由导光支架4的格栅区间及格栅密度控制，报警“红区”的实际显示由电路板上的LED点亮区域决定，通过控制该区域的LED点亮的区域大小，即可实现报警转速区间的设定。

结构设计中，转速报警区间红色印刷调整为无色透光设计，用红色LED在表牌上的透光替代红色印刷指示，每个LED都有其对应的导光格栅，格栅之间相互隔离，且与转速表刻度照明完全分离。

图4 仪表结构分解图

仪表在没有上电时，“红区”的LED照明关闭，仪表上电工作后红区开始点亮，仪表显示效果如图5所示。

图5 仪表显示效果

报警“红区”的在导光支架设计上与仪表刻度照明分离，如图6所示。

图6 转速表导光支架设计

2.3 硬件设计

转速报警可配置控制原理如图7所示。包含电源模块，CAN通讯模块，整车CAN网络，OBD诊断接口，车辆外接设备，存储器，转速LED驱动电路和转速表等；电源模块为显示设备提供工作所需的电源，CAN总线模块在配置状态下，接收通过与整车网络连接的外部设备的“配置信息”，将该信息存储在存储器中，该存储数据不受仪表掉电影响而一直保存。工作状态下，一方面接收来自整车CAN网络上的转速信息，微控制芯片根据转速驱动转速表指示，另一方面调用中存储器报警转速的配置信息，驱动转速报警LED工作，点亮转速报警红区。

图7 转速相关硬件框图

图8 转速红区LED控制电路

2.4 软件设计

组合仪表结构和硬件设计为转速红区可配置提供了必要设计支撑，软件上主要依据CAN总线通讯及诊断服务来完成转速红区的可配置实施应用。如表1为某载货汽车转速红区配置信息列表，组合仪表在零部件厂家出厂时，为统一的默认转速红区设计（3200 r/min ~5000r/min），该参数被存储在EEPROM存储器中，当仪表装上整车后，通过整个OBD接口，可以使用装配车间或售后市场的诊断工具，依据诊断服务规范，将与整车匹配的转速报警红区参数重新写入到EEPROM中，主控芯片将根据EEPROM中的参数，按照设定的目标进行转速LED驱动器开启或关闭，从而达到红区匹配的目的。也通过转速红区的可配置设计实现了仪表平台化和通用性设计。

表1 某载货汽车转速红区配置信息列表

3 结论

本文介绍了一种转速报警可配置仪表设计，通过结构、硬件及软件的设计，实现转速报警红区可配置，提升了组合仪表的通用化，为转速报警或类似转速问题导致仪表的多样化提供了一种有效的解决方案。

[1] 王绍光,夏群生,李建秋.汽车电子学[M].北京:清华大学出版社,2005.

[2] 俞燚.在线配置技术在重卡上的应用[J].汽车实用技术,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

范维全（1983-），男，工程师，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司，从事汽车仪表业务开发工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.046