汽车车速里程表设计指南

汽车车速里程表设计指南目次1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3设计流程 (2)3.1 车速里程表的定义及实现方式 (2)3.1.1 磁感应式 (2)3.1.2 线圈式 (2)3.1.3 步进电机式 (3)3.1.4 液晶式 (3)3.2 步进电机的选型和主要参数 (4)3.3液晶屏选型及主要参数 (5)3.4组合仪表步进电机的软硬件设计 (5)3.5 液晶屏的软硬件设计 (6)3.6 车速里程表的机械设计 (7)3.7 法规校核 (8)3.7.1 国内标准 (8)3.7.2 欧盟标准 (8)3.7.3 美国标准 (9)前言为满足公司车用组合仪表车速里程表的设计开发工作，保证其设计的准确性和统一性，特制定本设计指南。

汽车车速里程表设计指南1 范围本指南规定了车用组合仪表车速里程表设计的方法与要求。

本指南适用于指导公司车用组合仪表车速里程表的开发。

2 规范性引用文件下列文件对本文件的引用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 2423 电工电子产品基本试验GB/T 4942.2 低压电器外壳防护等级GB/T 12548—2016 汽车速度表、里程表检验校正方法GB 15082 汽车用车速表标准GB/T 17619 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法GB/T 18655 车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法GB/T 28046.1—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第1部分：一般规定GB/T 28046.2—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第2部分：电气负荷GB/T 28046.3—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷GB/T 28046.4—2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第4部分：气候负荷QC/T 413 汽车电气设备基本技术条件QC/T 727 汽车、摩托车用仪表CISPR 25—2008 车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法ISO 11452-2 道路车辆.窄带辐射的电磁能量产生的电干扰的部件试验方法.第2部分：吸波暗室ISO 11452-4 道路车辆来自窄带辐射电磁能的电气骚扰的组件试验方法第4部分捆束激励法（BCI大电流注入）传导辐射抗扰度（BCI）ISO 7637-2 道路车辆-来自传导和耦合的电干扰第2部分仅沿供电线路的电气瞬态传导ISO 7637-3 道路车辆-由传导和耦合产生的电气干扰第3部分通过除供电线路之外的线路由电容耦合和电感耦合引起的瞬时电气传输ECE R39 汽车车速表要求CFR49 393.82 车速表Q/J C069 车用组合仪表液晶屏设计指南3 设计流程3.1 车速里程表的定义及实现方式1)车速里程表是由指示汽车行驶速度的车速表和记录汽车已行驶距离的里程计组成的；2)车速表按照实现形式可以分为磁感应式，线圈式，步进电机式和液晶式；3)里程计按照实现方式可以分为机械式，数字式和液晶式；4)现在所说的车速里程表一般指车速表。

3.1.1 磁感应式图1 磁感应式车速里程表示意图磁感应式车速表应用比较早，在老的重卡或是轻卡上会有应用，新的汽车已经被步进电机取代。

磁感应式车速表由与主动轴紧固在一起的永久磁铁转子，带有与指针的活动盘，磁屏和紧固在车速里程表上的刻度盘等组成。

汽车行驶的时候，转动的永磁转子与指针活动盘产生一个扭矩，带动指针旋转，车速越高永磁转子速度越快，产生的扭矩也就越大，指针转动的角度也就越大。

由于磁场产生的扭矩比较难以计算，此种车速表的误差很大，基本上已经淘汰了。

3.1.2 线圈式图2 十字线圈式车速里程表示意图正交的两个线圈，通电产生两个正交磁场，轴上带一个永磁体，其磁场方向同合成的磁场在同一个平面。

两个线圈的电流变化以后，合成磁场可以绕轴旋转，轴跟着磁场旋转。

线圈电流按照正弦变化，合成磁场的角度变化是线性的。

十字线圈基本上是供应商自己制作，缠绕的咂数越多磁场力越大，指针正转和反转的力越大，但成本会相对较高。

手工缠绕质量无法得到保证，现在被步进电机取代，有的老的卡车车型还在应用。

3.1.3 步进电机式图3 步进电机式车速里程表示意图步进电机是将电信号转变为角位移或线位移的开环控制院步进电机。

其原理是，每输入一个电脉冲，电动机转动的角度前进一步。

输出的角位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。

改变绕组通电的顺序，电机就会反转。

所以可以用来控制脉冲数量，频率及电机绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

步进电机噪声比较小，控制精确，现在已经大量应用，取代了以上的两种车速表。

3.1.4 液晶式液晶式的车速表是指VFD屏，段码屏，点阵屏，TFT屏模拟显示车速或是数字显示车速。

段码式液晶屏和VFD屏只能显示固定的文字和数字，或是图案；点阵式液晶屏和TFT屏可以自由的显示数字，文字和图案，大多数的汽车会用段码屏和点阵屏，或是小尺寸的TFT屏数字显示车速，单位是km/h。

由于段码屏显示是固定的文字和数字，或是图案，前期在设计的时候就要考虑好在屏上显示什么，排好版，一旦开了模具就无法再更改。

点阵屏和TFT屏要根据成本选择好屏的尺寸，大的尺寸相对贵些，小的尺寸相对便宜些，显示内容可以根据后期设计进行更改。

模拟显示车速一般情况下是用在大尺寸TFT，或是全液晶TFT，屏的尺寸都在8寸以上。

用图案模拟显示车速指针，表牌，刻度，指针动态指示车速；由于图案可以随意设计，仪表的显示效果非常绚丽。

段码屏，VFD屏，点阵式液晶屏和TFT各自优缺点如下：表1 液晶式车速里程表优缺点VFD屏价格稍高，设计比较简单，适用于卡车。

点阵屏设计较段码屏稍微复杂，TFT设计最为复杂，成本较高，也最有档次感，适用于中高档次的车。

3.2 步进电机的选型和主要参数1)工作电压范围一般5V到10V，步进电机的工作电压，一般在10V以下的正弦脉冲驱动。

2)工作环境温度一般-40度到105度，可以通过车规级的高低温实验。

3)步距角度1/12°，每次步进电机能旋转的最小角度，这个值越小步进电机指示值分辨率越小。

长指针的车速表有的时候会发现指针一顿一顿的往前走，就是因为步距角度过大，给人造成卡顿的视觉系效果。

一般这个值要求1/12°，有的步进电机的角度是1/6°，是不符合要求的的。

一般车速表的表牌角度大于90°，小于270度，步进电机就有行走步数为12*90步到12*270步。

4)最大角速度600°/S，车速表指针从0刻度处旋转到最大刻度处的角速度，车速表在整车上下电时需要自检回零，一般要求2秒内回到零刻度线，步进电机的角速度不低于这个值，基本上符合要求。

5)噪音整车在上下电时，车速表指针需要快速的回零，发出滋滋的噪音，噪音声音的过大会影响整车的舒适性，一般这个值不大于35DB，对于卡车来说这个值无意义，乘用车NVH要求比较高，噪音的不能太大。

6)功耗驱动步进电机的功耗，一般不宜太大，电流一般不超过10ma。

7)主要厂家及应用情况步进电机是车速表的重要组成部分，一旦质量不过关或是PPM值过低，都会对车速表造成影响，从而影响整个仪表的质量要。

步进电机分为三个档次，国际上的豪车（奥迪或是奔驰）一般采用瑞士的sonceboz，这个电机不论是噪音还是质量都是最好的，但是成本较高，国内供应商很少使用。

国内的使用率比较高的是伟力的步进电机，这个步进电机的质量相对于sonceboz低一些，但是成本一般。

其他一些杂牌子的，供应商为了降低成本，一般不建议使用。

车速表的步进电机可以根据实际情况进行选择。

要求质量和舒适性的就用瑞士的步进电机，对成本考虑比较多的就采用国内的步进电机。

3.3 液晶屏选型及主要参数现在常用全彩液晶仪表模拟显示车速表，段码屏和点阵屏比较少，以下的一些参数是12.3寸TFT液晶屏的的参数，这里点阵屏和段码屏的参数参考Q/J C069 《车用组合仪表液晶屏设计指南》。

1)分辨率：1920*720，分辨率越高屏幕越清晰，一般有标准屏和高清屏之分。

2)工作温度：-30℃到85℃，车规级的工作温度范围，在-40°到-30°之间一般不作要求。

在高温下和低温下液晶屏反应速度，刷新频率都会变慢。

仪表需要在高温下或是低温下长时间工作的，一定要看液晶屏的高低温刷新频率曲线是否符合要求。

3)存储温度：-40℃到90℃，车规级的存储温度。

4)长*宽：292.32*109.62。

5)长宽比： 8:3。

6)像素大小： 0.15225*0.15225。

7)颜色：24 位。

8)功率：小于15W，液晶屏的功率当然越小越好，但是也要保证亮度，在保证亮度的情况下，尽量选取小功耗的。

9)视角：大于80，全液晶的仪表最好选取全视角的，否则在乘客侧或是侧面容易看不到液晶屏的信息。

10)对比度：1000:1，这个是比较重要的参数，对于全液晶仪表追求的就是绚丽，对比度越高，色彩越清晰。

11)亮度：700-1000CD/㎡，亮度越大屏幕越亮，给人的视觉效果越好，现在一些高亮TFT都是小尺寸的，高亮度的大尺寸TFT成本太高，没有厂家生产。

全液晶仪表的一个缺点亮度不够，在强光下看不清屏幕。

12)寿命：超过10000 小时。

越高越好，一般情况下对比我们使用的中控屏。

13)主要厂家及应用情况：液晶屏的厂家大致分为四个档次，日本的索尼屏和夏普屏质量稳定，寿命高，但是价格最贵，一些豪华车上使用的比较多，国内的汽车使用的不是很多，而且夏普和索尼没有12.3寸高清屏；其次是台湾的一些大厂家，如友达，质量和名气比索尼屏和夏普的稍微差一些，价格也低一些，国内一些厂家在用，占有一定的市场比例；再有就是国内的一些大厂家的屏，例如天马等，价格会更低一些，国内一些厂家有比较多的应用，价格也是比较低的。

至于一些杂牌子的液晶屏价格会更低，不建议使用，这样的屏严重影响了仪表的质量。

由于液晶屏的厂家不一样，价格也会差距很大，在做方案的时候一定要考察好液晶屏的质量和参数，以市场占有量为标准。

3.4 组合仪表步进电机的软硬件设计1）硬件原理设计硬件设计的原理工作大都是供应商完成的，但是我们需要审核供应商的方案，知道哪种方案更稳定，哪种方案应用更广。

步进电机的驱动方案相对来说比较成熟，有用单片机直接驱动的，还有用驱动芯片驱动的，用单片机驱动的成本较低，但是算法相对复杂，用驱动芯片驱动的成本较高，算法比较简单，驱动效果也相对较好。

用单片机驱动的只要算法不是很差基本上都能满足要求。

单片机算法比较差的体现就是电机驱动噪音大，力矩小，会有丢步的现象，指示不准确等。