关于汽车电子挡风玻璃 HUD 的拆解

在过往的几年里，我有两位好友都在创业做 HUD，这也是汽车零部件里面一个时髦的创业方向。HUD（head up display 抬头显示器）这种可以让驾驶员不用低头看仪表的方案，将重要信息在视线前方的挡风玻璃上面，未来随着 MEB 里面的配置，可能扩展到更多的电动汽车里面。这里进行拆解的是之前比较老 BMW 的 TFT 的投影 HUD 的系统，仅供参考。

01挡风玻璃 HUD 的拆解

挡风玻璃 HUD 的工作原理是通过投影将行车相关的信息投影到驾驶员前方的透明介质上。

图 1 挡风玻璃 HUD

从整体接口来看，我们可以参考日本精机给 BMW 做的一款 HUD 来分解，从整体结构来看，主要包括主控 PCB 板、LED 光源单元、显示部分和镜面部分。总共这里分了三块 PCB 板，主控 PCB 板、光源 PCB 板和显示转接板。

图 2 HUD 的拆解

1） LED 光源部分：LED 需要提供足够明亮的光以使驾驶员清楚地看到投影的图像和信息，这里设计了一块独立的 LED 阵列板。由于投影显示的效果由投影光线的亮度和环境光亮度一起决定，所以这里的 LED 的亮度是需要由足够的。如下所示，这个 LED 板下面直接是散热壳体。

图 3 里面包括 LED 部分

2）液晶屏显示内容是整个投影的重要组成部分，这些内容通过反射改变光源角度最终在挡风玻璃上成像，当然这个结构如下所示。

图 4 显示部分

3）最后一部分是反射结构的控制，主要通过直流电机来控制位置，结构也比较简单。

图 5 镜面控制部分

整体结构来看，HUD 就是一个纯光学器件，汽车电子的部分就是一个光源、屏幕和图像显示，下面通过另一款大陆的 HUD 的主板来进行参考，在做了主板集成以后，主要的成本还是玻璃等等。挡风玻璃的不规则的曲面会让直接投影产生畸形的图像，在设计中需要加入一个非球面镜来矫正图像，这里完全是光学的 knowhow。

02 主板和 LED 板集成的 HUD

同时给 BMW 供应 HUD 也有 Conti，在 2015 年的拆解中，整体由以下的部件所组成，主要包括：

LCD 显示单元，（1.8 英寸，480 x 240 像素），40.8mm x 20.4mm 可视区域，85um x 85um 像素大小 由日本显示公司生产（ACX416AKN-E）

HUD 外壳，材料为铝合金；还有投影窗框外壳、凹面镜外壳和平面镜外壳

凹面镜，注塑聚碳酸酯，镀银涂层

主控板控制器：采用 83.3MHz CPU，136KB SRAM / 160KB NOR 闪存；带 I2C 和 6 个步进电机控制器

直流电动机，带集成齿轮箱的直流无刷电动机

如上面所示，主控板主要包括图形控制、主控通信和电机控制。

图 6 HUD 的系统框图

如下主板所示，和日本精机有差异的地方，是把主板和 LEDB 板进行了集成，从汽车电子的角度来看也确实没啥特别的设计内容。

图 7 HUD 主控板和显示屏

从未来来看，由一个主控单元把需要显示的内容直接传输到这个显示屏上也确实合理。好多汽车电子部件看上去和电子有关，其实里面电子的部分占比非常低，主要是机电和材料的事情。

编辑：hfy