详解汽车仪表盘的进化史

前言

汽车仪表随着汽车行业的高速发展而不断改革技术，经历了几次变革，不管是从形态还是功能，都发生了巨大的变化。它已不再仅仅是一个提供转速、车速的简单元件，它能展示更多重要的汽车信息，甚至发出警告。集成和数字控制技术的普及，让汽车仪表的功能前所未有的丰富，并且视觉效果也更加赏心悦目。这个方寸之地不但体现出工程师设计的技术实力，更能够展示设计师的审美视角，可以为汽车OEM厂商提供更高的电子产品附加价值，与车型进行更完美的个性匹配，为消费者提供更加多样性的选择和个性化的驾驶体验。

早期仪表

早期常规仪表包含了车速里程表、转速表、机油压力表、水温表、燃油表、充电表等，之后汽车仪表还需要装置稳压器，专门用来稳定仪表电源的电压，抑制波动幅度，以保证汽车仪表的精确性。仅就小小的指示灯设计来说，之前的梅赛德斯-奔驰E级车，就有多达41个，而在沃尔沃的S40上只有21个，这是数字上的差异，也是不同品牌对于车辆安全理解的不同，道理很简单，更多的指示灯确实可以更精准的提示。

早期仪表盘

电气式仪表

这类仪表增加了不少功能，汽车信息反馈也更多更及时地在显示技术上不断迭代，从真空荧光显示屏（VFD），发展到采用液晶显示器（LCD），小尺寸薄膜晶体管显示器（TFT）由于可以实现CAN总线信号输入，驱动仪表显示信息，再加上显示屏显示的信息越来越清晰、快捷。

目前从市场的保有量来看，比较合理的方案是采用机械仪表结合数字仪表的方式，例如车速、转速信息采用指针，指示灯信息采用LED灯点亮形式，而其他信息则采用TFT屏。因为车内面临的环境非常恶劣，例如，夏季受到太阳直射时温度可能达到70℃，而一旦开启空调会迅速降至20℃-30℃，冬天也会有剧烈的温差变化，温差则导致元器件膨胀/收缩，发生损坏。由于成本及市场对新科技稳定性的担忧，目前电气式仪表在市场上应用较广泛。

电器式仪表盘

全数字仪表

全数字汽车仪表可谓是有了长足的进步与发展，它是一种网络化、智能化的仪表，其功能更加强大，显示内容更加丰富，线束链接更加简单，更全面，更人性化地满足了驾驶需求。

虚拟汽车仪表用屏幕取代了指针、数字等现有仪表盘上最具代表性的部分，其优点是可以由用户自己定义仪器系统，以满足不同的要求，功能更加强大、灵活，更容易同网络、外设及其他应用相连接。虚拟汽车仪表得益于更强大的图形处理和显示效果，更多的指示灯被拟物化设计，从而有效降低用户的接受过程；多媒体娱乐信息和车辆基本信息也可以更符合逻辑的显示出来，集中显示有助于提升驾驶安全，驾驶员的视距也不必在多个位置频繁切换；另外，简化的设计，也可以将更多空间留给乘坐区域或者是储物等等。可以说虚拟仪表是目前为止最先进的汽车仪表，也是未来的发展方向与趋势。

目前，市场几款虚拟仪表在方案及仪表效果上走在前沿，其中包含德赛西威的R1平台虚拟仪表，以奥迪TT为代表的虚拟仪表，特斯拉的虚拟仪表。

奥迪汽车配备在全新TT和Q7车型上的Virtual Cockpit，仪表有一块高达12.3英寸的显示屏幕，而最重要的处理芯片则来自于英伟达（NVIDIA ）的Tegra 3系列最新Tegra30处理器芯片，它负责所有虚拟图像的生成和处理，运行速度可达80亿次/秒，以60fps的速度刷新，所以仪表看起来非常流畅。

奥迪的Virtual Cockpit仪表屏幕分辨率达到1440x540。可以切换很多种显示布局，一种侧重娱乐信息；一种侧重驾驶信息；一种突出转速强调运动风格等等。在系统层面，奥迪的仪表采用的是QNX的Neutrino实时系统。从软件层面，这套系统已经非常成熟。

全数字仪表盘

德赛西威的R1平台采用飞思卡尔XHY MCU+IMAX6 双核GDC系统架构，支持12.3吋 TFT(最大支持分辨率可达1920x720)，具有高响应度、高亮度、高对比度等优点；另一个亮点是采用非常稳定可靠不易死机的QNX操作系统，可实现卓越的2D/3D 图形渲染能力，并根据驾驶情况动态显示内容，酷炫的场景渲染，造就先进酷炫的用户体验；基于Kanzi®所见所得HMI开发理念，主题风格可灵活定制，彰显个性与时尚。据了解到的信息，德赛西威T2平台拥有强大的图形处理能力和动画效果，支持优美旋转菜单与滚动条效果实现 ，还支持CAN总线、以太网。

德赛西威最新一代12.3吋TFT可配置虚拟仪表平台R1外观

特斯拉仪表采用LG 为其定制的液晶屏， 同样也是12.3英寸，但分辨率仅为1280x480，这个仪表盘目前的显示布局是固定的，只是特定模块可以变换信息。特斯拉的仪表盘用的是Tegra 2处理器，用的是一个基于Linux底层的系统，据了解很可能就是Ubuntu。与QNX这样的嵌入式系统不同，Ubuntu是个桌面系统，除PC外还广泛应用于服务器。

抬头显示技术最早出现在飞机上，利用光学反射的原理，将重要的飞行相关资讯投射在一片玻璃上面。这片玻璃位于座舱前端，高度大致与飞行员的眼睛成水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，飞行员透过HUD往前方看的时候，能够轻易的将外界的景象与HUD显示的资料融合在一起。借助HUD投射原理，汽车装配HUD后可以使驾驶员不必低头，就可以看到信息，从而避免分散对前方道路的注意力；其次驾驶员不必在观察远方的道路和近处的仪表之间调节眼睛，能够有效地避免眼睛的疲劳。

HUD平视显示由航空飞行设备改进而来

目前抬头显示只在小部分高端品牌车型上可以看到，其中包括宝马5系Li/X5、标致3008/标致508、奥迪A6/奥迪A7、纳智捷大7 SUV以及雷克萨斯GS。

宝马X5的平视显示屏HUD，能将重要的信息（如车辆速度、导航提醒等信息）投射到风窗玻璃上，通过风窗玻璃再将其反射给驾驶人，将有关信息显示在前风窗玻璃的驾驶人平视范围上，且显示位置、显示亮度可调，避免驾驶人低头看仪表，从而缩短眼球对前方的视觉盲区时间，有助于交通安全性和驾驶舒适性。

HUD系统成像的关键是在光学和材料学方面，一种透明的高折射率镀膜才是其真正的成像根基。这种膜并非单独存在，它是特殊前风窗玻璃的表层功能部分，这种汽车风窗玻璃的生产主要采用浸渍法和网印法等。

由于它含有氧化的Ti和Si，所以它的折射率介于1.8～2.2之间，大于普通前风窗玻璃1.52的折射率，所以表面的反射率就可以增大，再经过多次光干涉就可在远处成像。

宝马X5的HUD投影载体膜就增加了膜厚，能支持整个可见光区域反射，从而实现HUD的多色彩显示和与角度无关的均匀外观。为了针对不同的光线效果进行补偿，HUD可根据晴雨／光照传感器自动调节亮度。自动调节亮度不会出现HUD亮度跃变的情况，产生不同光线效果的原因如下：环境条件，例如白天、夜晚、阳光、乌云、雨、雪和雾等；建筑情况，例如隧道、地下车库等；驾驶人可通过滚花轮调节仪表照明的亮度；自车灯亮起后，根据仪表照明亮度设置确定HUD亮度。其亮度取决于调光轮设置、亮度调节及晴雨／光照传感器。

从行业趋势看，高清、集成、智能是汽车仪表及显示技术的三大发展方向。基于供应商的集成能力和未来科技的发展，仪表盘将能够显示更多的安全和娱乐信息，汽车仪表也会集成入更多的主动安全、ADAS信息，与网络的互动也变得更频繁，系统变得越来越开放。和中控娱乐信息系统一体化融合，集成手势控制，语音控制等操作功能。优化HUD平视显示技术，将安全信息与娱乐导航等信息更直观安全传递给驾驶员，这将是下一代智能数字座舱的发展趋势。