智能网联车载TFT-LED仪表显示系统的应用探究

孔令建

(山东工程职业技术大学 交通工程学院，济南 250200)

0 引言

智能车载仪表显示系统一般用于显示汽车的综合信息，伴随着汽车智能自动控制技术和集成化车载电子设备的广泛应用，其功能愈加丰富。用智能全液晶仪表取代传统仪表，这不仅是因为显示效果更炫酷，而是这已经是一种可预见性的发展趋势。

1 车载仪表显示系统发展历史

自汽车问世以来，车载仪表先后出现了机械式仪表系统、电子式仪表系统、液晶式仪表系统[1]。

机械式仪表系统(1910—1950年)。研发人员根据钟表的制作原理，在汽车上添加了一套指针仪表。由于指针转动不精确已被淘汰。

电子式仪表系统(1951—2000年)。其是利用各种传感器采集信号，进行分析，用以确定车辆行驶速度、发动机转速、发动机冷却温度、燃油量及车辆其他情况的测量数据，并将这些数据以指针、数字或条形图的形式显示出来[2]。虽然这种组合仪表已得到广泛应用，但依然存在抗振性差、过载差、指针易抖动等弱点。

车载液晶仪表系统(2001年至今)。其画面更炫，视觉更强，功能更全面。除了显示常规的标准四表以外，它还显示车辆的实时状态等，从问世以来一直很受消费者的青睐。这类仪表最早出现在雷克萨斯超级跑车LFA，该车型采用4.8LV10发动机，因为LFA发动机的低摩擦设计和高速响应的进气系统，使得动力单元只需0.6 s即可将转速从怠速提高到9 000 r·min-1，一般的传统仪表指针根本来不及反应，所以TFT液晶显示屏的中央转速表出现了。

随后，兰博基尼也开始采用全液晶仪表，LED彩色仪表板增添了一份科技前沿感，画面动感十足，从此TFT-LED仪表就成了奢华豪车的标配。

最近几年，奔驰、宝马等高档汽车陆续也装配上TFT-LED仪表，现在大众、吉利、比亚迪等中高档新车上也开始有了全液晶仪表的影子，大有普及趋势。

2 全液晶仪表显示系统现状

2.1 硬件

以奥迪TT的车载液晶仪表与传统显示仪表相比，添加了许多新电子元件，比如：TFT-LED液晶大屏、控制处理器、存储信息量更大的RAM等。甚至增加了智能以太网的接口，同时这些硬件会增加整体的制造成本。

虽然TFT-LED技术已经较成熟，但是它并不只是加装一块显示屏。事实上，它是一个复杂的电子集成系统工程。改用TFT-LED屏幕后，首先呈现给驾驶员的车辆综合信息比传统的更为丰富。信息的获取，仪表与各类传感器的配合，显示仪表的准确度调节等都是需要技术攻克。而且在实现量产之前，需经过严格的高低温测试；车载TFT-LED仪表作为整车的一部分，也要满足同样的高低温测试标准。但由于仪表系统布局相对比较有限，加上仪表GPU、显示器等电子元件在使用时都会产生较多的热量，液晶显示器的分辨率越高，发热量也越大。所以急需研制出适合车载环境的硬件产品。

2.2 软件

除了系统必不可少的硬件，还需要相匹配的软件。目前，仪表操作系统主要有QNX、Windows CE和Linux。

QNX拥有一套较完善的生态体系。平台层，全HTML5、Qt框架，允许开发人员灵活选择工具设计适用于车载环境的人机交互界面;应用层，支持Android应用程序，在最新推出的2.1平台上，QNX CAR集成了百度和高德地图等本土化应用。通用、宝马、奥迪、丰田/雷克萨斯都使用了QNX技术，QNX 的众多优势里，安全是最吸引人的。

Windows CE是Windows操作系统中专为微型电脑及嵌入式控制系统研发的系统环境[3]。但是随着Android系统兴起，Windows CE已经明显不能满足当前用户的需求。

与QNX和Windows CE相比，Linux系统免费是其最大的优势，不仅如此，Linux在稳定性及处理效率方面，也相当出色。

3 全液晶仪表显示系统的发展趋势

3.1 全液晶仪表显示系统的优点

3.1.1 融靓，智能液晶仪表

基于QT的图形界面构架和基于视觉舒适度模型的视觉处理，不但更靓而且更有科技感；遵循大繁至简的设计理念，显示系统不再是功能的堆叠，而是随需而变的展示，达到实用的目的；高度定制化的Linux系统，针对汽车仪表特性裁剪内核，高于业内普遍标准的开机速度。

3.1.2 融智，车联网汽车系统

基于用况和场景的交互设计，使仪表具备人工智能的因子，情景感知，所见即所需；即插即用的智能设备连接和共享式的传感器接入方式，简化车型匹配方式，降低成本，提高可靠性；多主题自由切换，场景编辑和学习，车载仪表个性化发展。

3.1.3 融互，新能源汽车系统

高效率、多功能车载交互屏，实现仪表显示、中控屏和智能手机的多屏互动；异构融合，多因素决策，可连接更多智能设备和车载传感器的多级电源管理系统。

3.2 存在缺陷，没有得到大众化推广

每块TFT-LED仪表板本身的造价相对较高，TFT-LED仪表板相当于是一个平板电脑。众所周知平板电脑长时间使用，会出现偶尔死机问题，这类问题无疑也会在车载仪表上出现。另外，如果仪表板的安装不合理，当屏幕亮度变暗时，就会出现反光、看不清的现象，而这些问题在传统仪表显示中从没出现过。

虽然TFT-LED仪表目前还有诸多问题，但相信随着技术逐步成熟，制造成本不断下降，上述缺陷会逐渐被解决。尤其当新能源汽车的关键技术被解决后智能车载TFT-LED仪表必然与之相匹配。

3.3 中国车载液晶仪表应用的推动因素

TFT-LED仪表主要装载于豪华车和新能源汽车,他们的快速发展驱动汽车TFT-LED仪表行业。2015—2018年，中国豪华车销量占比由10.1%增长至12.7%。此外，中国新能源汽车销量呈现大幅上涨的趋势，由2014年的7.5万辆增长至2018年的125.6万辆。在新旧动能转换政策推动下，中国豪华车和新能源车辆将保持快速发展，助力车载仪表行业兴起。

车载智能化发展为汽车仪表升级提供技术支持。TFT-LED仪表的推出提高了微机的利用率，增大通信速率、可靠性和准确率，是汽车智能化发展的必然趋势。

车载TFT-LED仪表是刚需，将成标配，比如新能源汽车需要给驾驶员提供更多的车辆信息。TFT-LED仪表的使用，不仅提高了驾驶舱的科技感，而且驾驶员可以根据自己的喜好，选择不同的主题模式。

车载TFT-LED仪表是智能座舱的重要组成部分，智能座舱热度上升，驱动车载TFT-LED仪表技术进步。智能网联、5G大数据、人机交互技术的进步将推动智能座舱未来的发展，引发汽车液晶仪表行业变革。车载TFT-LED仪表作为最先进的仪表显示，符合汽车智能化发展的趋势，车载TFT-LED仪表有望成为主流。

车载TFT-LED仪表提高了车辆与环境的交互能力，通过各种传感器和摄像头将采集的信息，经过处理在显示器上展现出来，侧面提高了车辆的主动安全。

车载TFT-LED仪表可以满足较高的速率需求。比如灵敏的反应速度，传统仪表反应速度跟不上发动机的转速。

4 结语

随着智能网联、无人驾驶技术的推进，车载显示系统已经不再是以往可有可无的辅助娱乐设备。智能车载TFT-LED仪表显示系统必将成为未来驾驭车辆的入口，必然会成为未来汽车仪表的主流。