纯电动汽车的组合仪表综述

由于纯电动乘用车的组合仪表要求显示的信息和功能较传统内燃机汽车多，其开发工作比传统组合仪表复杂，导致纯电动乘用车组合仪表的设计和功能呈现出多样化的格局，不同公司的产品和不同车型组合仪表的布局和内容都不一致，它不像传统组合仪表已经形成的“两大表＋两小表＋指示灯”规范标准。根据国标GB／T4094．2—2005《电动汽车操纵件、指示器及信号装置的标志》和GB／T19836—2005《电动汽车用仪表》的要求，电动汽车组合仪表显示信息的要求见表1。1国外组合仪表国外纯电动汽车发展历史较长，1834年ThomasDavenport发明了第一辆电动汽车，它比卡尔奔驰1885年发明第一辆内燃机汽车还早51年。1900年的美国汽车市场电动汽车、内燃机汽车和蒸气机汽车各占三分之一份额。1990年美国加州政府出台的零排放车辆强制法规，促进了近代纯电动汽车产业的发展。因为国外纯电动汽车有过大规模生产销售的历史，所以组合仪表技术也比较成熟，以下介绍一些典型的组合仪表。1．1丰田RAV4纯电动SUV丰田公司在2000年生产的纯电动SUVRAV4是一款量产的电动汽车，其组合仪表见图1，设计风格比较简洁。左边是速度表，中间是档位显示表，《汽车电器》2008年第12期1修改稿收稿日期：2008－09－02基金项目：国家863计划“海马纯电动乘用车制造关键技术研究”课题（2006AA11A126）作者简介：张翔，男，工学博士，副研究员，研究方向为汽车动力平台、新能源汽车开发。OverviewofDashboardofBatteryElectricVehicleZHANGXiang，YANGJian-zhong，CAIZhi-biao，WANGJia（ShanghaiHAIMAAutomobileDevelopmentCo．，Ltd．，Shanghai201201，China）Abstract：TheauthorfirstlyintroducestheChineseautomotivestandardrequirementsfortheinformationdisplayedonthedashboardofbatteryelectricvehicle．Thenanalyzesthemodeling，layoutandfunctionofthedashboardofBEVsmadeathomeandabroad．Finallysummarizesthecharacteristicsofthedashboard．Keywords：electriccar；batteryelectricvehicle（BEV）；dashboard纯电动汽车的组合仪表综述张翔，杨建中，蔡志标，王佳（上海海马汽车研发有限公司，上海201201）摘要：首先介绍国标对电动汽车组合仪表显示信息的要求，然后分析国内外多款纯电动汽车组合仪表的造型、布局、功能，最后总结电动乘用车组合仪表的特点。关键词：纯电动乘用车；纯电动汽车；组合仪表中图分类号：U469．72文献标识码：A文章编号：1003－8639（2008）12－0001－05●Overview●●综述●表1国标对电动汽车组合仪表显示信息的要求电动汽车组合仪表显示信息车速，累计行驶里程车门关，刮水器，ABS，安全带，安全气囊运行准备就绪，系统故障，整车控制器打开电压，电流，温度，荷电状态，剩余容量，充电状态，液面高度，故障和切断转速，电压，电流，温度，过热，超速充电连接，充电指示绝缘电阻，爬电距离项目整车传统信号电动汽车动力电池电机充电电气安全图1丰田RAV4电动汽车的组合仪表2《汽车电器》2008年第12期●综述●●Overview●其中P代表驻车，R代表倒车，N代表空挡，D代表前进档，B代表再生制动档（主要用于下坡情况下，电机工作在发电机模式起制动作用）。右边仪表的2个指针分别指示电池组荷电状态（F和E分别代表100％和0）和电压（HI和LO分别代表充满电电压和放完电电压）。1．2通用纯电动跑车EV1通用公司在1999年生产的纯电动跑车EV1是第一款现代电动汽车。如图2所示，其组合仪表是位于仪表台中间的数字式的显示屏幕，组合仪表中的数字从左到右的含义是：续驶里程54英里，电池组荷电状态（F和E分别代表100％和0），速度47miles／h，累计行驶里程26088英里。1．3纯电动跑车Tzero美国ACPropulsion公司的安装锂电池的纯电动跑车Tzero的组合仪表的界面见图3。它的速度表和电机转速表与传统内燃机汽车的相似，在仪表台的右侧有长方形的绿色显示屏，能够显示一次充电行驶记录，包括净消耗电池容量130．37Ah，再生制动充电3．3901Ah。平均速度57．1miles／h，能源消耗率160Wh／mile，续驶里程302．05miles。1．4纯电动乘用车eBox美国ACPropulsion公司的纯电动乘用车eBox的组合仪表有两块显示区域，如图4所示，一是在圆形表内用指针式的白色速度表（包括外圈的MPH和内圈的km／h）、电机电流表（包括红色的放电区域和绿色的充电区域）和电池荷电状态（E表示空，F表示满）；另外在一方形绿色显示屏上显示能量消耗、效率、充电控制功能、电池组电压和温度等信息。1．5Tango纯电动乘用车参加2004年洛杉矶车展的Commuter轿车公司的Tango纯电动乘用车，其组合仪表是在传统内燃机汽车组合仪表的位置设计一块大绿色液晶屏幕来显示电动汽车信息，如图5所示。1．6GEM公司的低速电动汽车GEM公司的低速电动汽车的组合仪表包括左右2个红色的转向指示灯，中间的绿色的液晶显示屏幕可以显示速度、里程和电池的荷电状态，如图6所示。1．7Dynasty公司的低速电动汽车Dynasty公司的低速电动汽车的组合仪表，包括转向盘中间的仪表盘和转向盘右侧的圆形表，如图7所示。转向盘中间的仪表盘包括左右两边的绿色转向指示灯、左边的白色远光灯指示灯、右边的红色图2通用纯电动跑车EV1的总体布局及组合仪表显示屏图3ACPropulsion公司的纯电动跑车Tzero的组合仪表图4ACPropulsion公司的纯电动乘用车eBox的组合仪表图5Commuter轿车公司的Tango纯电动乘用车的组合仪表3《汽车电器》2008年第12期●Overview●●综述●充电指示灯和中间下方的红色三角紧急闪烁指示灯，中间的红色液晶显示屏幕显示电池的荷电状态。转向盘右侧的圆形表显示速度、里程、档位选择和加热／吹风控制。2国内组合仪表我国于20世纪80年代开始研发纯电动汽车，承担单位主要是高校和科研院所，近年来有部分企业开始涉足这一领域。但是大部分开发的纯电动汽车属于功能样车，没有经过试验和市场的考验。只有一两家企业往国外出口过少量的纯电动汽车产品，因此国内的组合仪表开发工作尚处于起步阶段。2．1万向电动MPV万向电动汽车有限公司在2006年上海工博会上展出了普力马纯电动MPV，其组合仪表是在传统汽车仪表的左边位置安装一绿色方形液晶屏幕，显示电池电压、电流、电机功率、整车耗电量等信息，如图8所示。2．2山东富平电动轿车山东富平电力机车有限公司在2007年于北京召开的第五届国际节能环保汽车展览会上展出了山东富平电动轿车。其组合仪表可以显示电池SOC和电机温度，如图9所示。2．3天津清源电动车辆有限责任公司天津清源电动车辆有限责任公司在2008年中国北京第四届国际电动汽车暨绿色交通工具展览会上，展出了出口到美国的2款电动轿车的组合仪表。图10左边仪表是速度表，右边仪表是电池组荷电状态。中间有一小液晶屏幕显示有关信息。图11中的中间2个大表分别是速度表和电机转速表，左边的小表是电池组荷电状态，右边的小表是电机的电流。2．4山东高唐台铭汽车部件有限公司山东高唐台铭汽车部件有限公司在2008年中国北京第四届国际电动汽车暨绿色交通工具展览会上，展出了专门为电动汽车开发的组合仪表，如图12所示。左边的小表显示12V辅助电池的电量，左图6GEM公司的低速电动汽车的组合仪表图7Dynasty公司的低速电动汽车的组合仪表图8万向电动汽车的组合仪表图9山东富平电动轿车的组合仪表图10清源电动轿车的组合仪表1边的大表显示电池组的荷电状态，右边大表显示速度，右边小表显示电机电流。3分析海马纯电动乘用车组合仪表海马汽车集团在2008年北京车展上展出了福仕达e纯电动乘用概念车，如图13所示。在福仕达e纯电动乘用概念车组合仪表的研发过程中，我们首先广泛地调研了国内外纯电动汽车的组合仪表和相关标准，在此基础上提出了开发方案，设计了多组造型方案，经过多次论证，确定最终方案。该方案已经申请了国家专利局的外观专利。组合仪表的仪表盘布局见图14，实车照片见图15，显示信息见表2。图11清源电动轿车的组合仪表2图12山东高唐台铭汽车部件有限公司的组合仪表4《汽车电器》2008年第12期●综述●●Overview●图132008年北京车展的福仕达e海马纯电动乘用车表2海马纯电动乘用车组合仪表的显示信息图14海马纯电动乘用车组合仪表的布局图15实车中组合仪表和信息显示屏照片符号备注布局区域功能采用减速器，速比固定，速度表和转速表在同一表盘内按比例布置从ABS系统取信号用正电流表示电机做功，用负电流表示电机再生发电指示动力电池容量，刻度0～25％的范围用红色标识标识动力电池组的端电压充电时亮动力电池过充或温度过高时亮仪表仪表仪表仪表仪表指示灯布置区2指示灯布置区2指示灯布置区2指示灯布置区1指示灯布置区1指示灯布置区1速度、转速表里程表电机电流表荷电状态指示器动力电池电压表转向指示灯远光指示灯充电指示前雾灯指示ABS故障报警动力蓄电池故障4结论根据调查，目前纯电动乘用车组合仪表的特点可以总结如下。1）按照传统内燃机汽车组合仪表的布局设计纯电动汽车的组合仪表，开发费用少，性能稳定。2）使用计算机屏幕和多屏切换显示模式，可以为驾驶员提供更多的监控信息，丰田Prius混合动力轿车和雷克萨斯混合动力SUV都采用这种类型的组合仪表，这是未来发展的方向。3）同时具备传统的模拟接口和数字CAN总线接口，更广泛地与其它零部件系统连接。参考文献：［1］胡骅，宋慧．电动汽车（第2版）［M］．北京：人民交通出版社，2007．［2］陈全世．先进电动汽车技术［M］．北京：化学工业出版社，2007．［3］祝占元．电动汽车［M］．郑州：黄河水利出版社，2007．［4］GB／T4094．2—2005，电动汽车操纵件、指示器及信号装置的标志［S］．［5］GB／T19836—2005，电动汽车用仪表的要求，要求电动汽车组合仪表［S］．［6］GB／T5337—1985，汽车电器、灯具和仪表名词术语［S］．［7］上海海马汽车研发有限公司．组合仪表盘［P］．中国专利：200830123541．9，2008－04－22．［8］汪建宇．汽车智能组合仪表［J］．电子测量技术，2006，（4）：59－60．［9］李铮，鲜继清，邓炳光，等．基于CAN总线的汽车组合仪表［J］．仪器仪表用户，2006，（5）：152－153．［10］张翔．2007上海车展展出的新能源汽车［J］．汽车电器，2007，（7）：60－61．［11］张翔，杨建中，蔡志标，等．纯电动乘用车的进展［C］．清洁汽车技术创新发展论坛论文集．2007．124－133．［12］张翔，杨建中，蔡志标，等．低速电动汽车的进展［J］．汽车电器，2008，（4）：1－4．［13］王佳，蔡志标，杨建中．基于CAN总线纯电动汽车整车控制器设计［A］．中国电动车辆研究与开发［C］．北京：北京理工大学出版社，2007．（编辑文珍）5《汽车电器》2008年第12期●Overview●●综述●表2（续）符号备注布局区域功能绝缘电阻低，发生漏电故障电子助力转向系统故障当电机及控制器故障、电机及控制器过热、动力蓄电池故障和系统故障时，均熄灭。此灯点亮表明车辆不存在故障及安全隐患当电机及控制器温度过高，指示灯亮，应停车降温或检修蜂鸣器指示灯布置区1指示灯布置区3指示灯布置区3指示灯布置区3指示灯布