理论教育 电动汽车仪表系统:理论与设计

电动汽车仪表系统:理论与设计

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前电动汽车用仪表系统多为采用CAN总线通信和液晶显示器显示的CAN总线组合仪表,将以前模拟组合的分离式仪表数字式的统一管理起来,在提高精度、稳定性和寿命的同时,降低了制造成本。与传统汽车的组合仪表一样,电动汽车组合仪表显示的内容包括表头(指针)显示和报警(指示灯)显示两部分。

电动汽车仪表系统:理论与设计

由于动力系统上本质的不同,电动汽车仪表系统在显示内容方面不同于传统汽车,比如纯电动汽车没有油箱发动机,由电池组和电机分别提供能源和动力,驾驶人不再需要了解油量和发动机信息,取而代之的是电池组的工作情况(主要包括电池组的剩余容量及当前工作状态)和电机信息。因此,电动汽车仪表板就需要在保留传统汽车仪表板显示信息的基础上,增加了电池与电机工作状态等信息。GB/T 19836—2005《电动汽车用仪表》明确规定,电动汽车用仪表系统显示信息的类别应包括:电池荷电状态指示器、电压表电流表、转速表、绝缘电阻/爬电距离指示、驱动电机指示仪表、动力蓄电池指示仪表装置、动力蓄电池充电指示等,如此多的信息,传统的车用仪表系统根本无法满足要求,所以,必须要针对电动汽车开发新型的仪表系统。

目前电动汽车用仪表系统多为采用CAN总线通信和液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)显示的CAN总线组合仪表,将以前模拟组合的分离式仪表数字式的统一管理起来,在提高精度、稳定性和寿命的同时,降低了制造成本。CAN总线组合仪表属于第四代仪表系统。

与传统汽车的组合仪表一样,电动汽车组合仪表显示的内容包括表头(指针)显示和报警(指示灯)显示两部分。指针显示的内容包括电机转速、发动机转速(混合动力汽车)、车速、电压、电流、荷电状态等;指示灯显示的报警信号主要有运行准备就绪、过热、超速、剩余容量低限、绝缘电阻、驱动控制器就绪、能量回馈故障、停车指示、充电指示、互锁指示、系统故障、动力电池故障等。

如此多的信号,如果跟传统汽车仪表系统一样,通过导线来进行信号的传输,那将使整个系统的线束相当复杂,将CAN总线技术应用到电动汽车仪表系统中,能很好地解决电动汽车仪表板与检测单元、控制单元之间的数据传输问题。图7-18所示为一种CAN总线组合仪表系统的结构示意图,电动汽车电子控制单元和智能仪表设计成CAN网络上的智能节点,仪表通过CAN接口接收电子控制单元发来的车速、电机转速、电量、冷却液温度、汽车档位及其他车况信息,并进行相应的分析和处理,处理的结果由LCD进行显示,同时嵌入式系统通过触摸屏技术将驾驶人对LCD的操作处理成命令,通过CAN总线传递给电子控制单元。CAN总线将各种不同的数据处理模块有效地连接在一起,实现数据的无阻碍传输,减少了布线,有效地节约了空间,极大地提高了可靠性、扩展了功能,易于形成模块化,方便仪表板的维护。

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图7-18 CAN总线组合仪表系统结构图

LCD是平板显示器的一种,它具有轻巧、功耗低、显示内容丰富、色彩明丽等特点,在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到了广泛的使用。LCD通常是利用光反射的被动型显示器,明亮的环境中也适用。LCD从工作原理上分为两种:动态散射型和场效应型。动态散射型(即电流型)需要数十到数百微安的驱动电流,功耗较高。场效应型LCD(即电压型),只需要几微安的工作电流,功耗极低。(www.daowen.com)

北京理工大学为北京奥运会研发的BK6122EV型纯电动客车的仪表使用就是CAN总线组合仪表,如图7-19所示。仪表总成的配置:右侧单表显示速度、总/分里程;中间液晶屏显示车内各种状态界面、电池管理系统界面和电机及变速器界面等信息;左侧6只步进电机指针指示高低压、高低电流和两路气压值;指示灯分布在仪表板的上部和右下部,共28个。仪表的所有信息是通过3路CAN总线接收,CAN1上传送的是仪表液晶屏主界面信息和电动机、变速器界面信息;CAN2上传送的是动力电池单体电压和各电池箱温度数据;CAN3上传送的是整车低压用电设备的信息。

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图7-19 BK6122EV型纯电动客车的仪表

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图7-20 采用TFT-LCD的仪表盘

还有一种仪表系统,显示屏采用的是具有触摸功能的薄膜场效应液晶显示器(TFT-LCD),其外观如图7-20所示。它为全图形化仪表,指针为虚拟指针,不是由步进电机驱动,而是完全由图形控制软件来控制指针的。用户可以通过触摸屏方便快捷地实现电动汽车各功能模块信息的切换。如在主界面的下方有控制器、电池、系统设置和故障的按钮,单击按钮即可进入相应的子界面显示相关信息。

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