冷德龙，孙连明，苏朋军

（中国第一汽车集团有限公司研发总院，吉林 长春 130011）

在主机厂，一款新商用车车型开发完成，随着首发车发布，之后会设计一系列不同应用类型车型，特别是中重型商用车。这些车型除了配置不相同外，在其他方面也有很大差异，比如不同的应用类型、应用国家、应用环境、燃料类型等，如图1所示。伴随着整车车型近十年的生命周期过程，会出现多种年型车、升级款、领航版等。

图1 商用车车型差异示意

在整个生命周期过程中，为了避免零部件种类繁冗、生产线利用率低、开发周期长、投入大等问题［1］，对整车零部件的前期设计要求极高。其中，组合仪表作为驾驶员获取汽车状态、外界环境信息的重要窗口［2］，为提高其拓展性与适用的多样性，设计一款平台性的仪表产品，影响设计的因素不仅表现在因不同造型导致的结构差异［3］，更重要的是因整车配置的多样化产生对组合仪表功能需求的不同和电气接口需求的差异等，所以需要先进行组合仪表需求分析。根据需求梳理出参数变量，在组合仪表平台化设计过程中，设计理念就体现在参数变量的可配置，具体包括供应商生产层面的配置、主机厂设计层面的配置、整车生产层面的配置、销售用户层面的配置。

1 需求分析

进行组合仪表需求分析，主要从项目需求、关联需求、法规标准规定、竞品对标、未来发展趋势5方面展开。首先，项目需求是整车车型定位、整车关键参数、应用国家地区、整车配置、用户需求、销售策略等在组合仪表设计上的体现。关联需求是指为满足整车配置，其他控制器、零部件、对手件等对组合仪表的需求，主要包括声/光相关的显示、硬线/总线信号输出、供电需求等3方面。法规标准则要求组合仪表设计过程中要参照国内外国家法规、行业标准、企业标准等，主要包括ISO、ECE、JS、GB、GB/T、QC、QC/T、HJ、JA(FAW企业标准)等相关法规文件。竞品对标主要是从外形尺寸、安装固定、显示功能、实现方案、界面流转、硬件配置、技术参数等角度对标，目的是吸取竞品车型的优势、规避其弊端，同时要有自己的加分项目，体现车型定位。未来发展趋势要体现组合仪表行业的发展方向，从外观、功能、人机、方案、硬件、主芯片、接口等方面进行设计，并具有较好的功能拓展性和平台适应性，比如以太网、3D地图、视频显示、远程OTA等。图2即为进行某商用车组合仪表设计前所进行的需求分析案例。

图2 商用车组合仪表需求分析

通过需求分析，在满足整车需求的前提下，掌握组合仪表设计的方向，梳理设计变量，从平台化角度进行组合仪表设计，以便具有更好的平台适应性和拓展性。

2 平台化设计

根据需求分析结论，分别从供应商层面、设计层面、生产线层面、用户层面进行平台化设计。

2.1 供应商层面

供应商层面体现的是组合仪表在供应商处差异生产实现的共平台产品，通过新增仪表设计序号，来满足由于不同车型需求导致表盘显示信息差异、报警灯符号变化、转速区间不同等影响。比如不同马力的发动机，其转速范围、经济转速区间 (绿区)、危险转速区间 (红区)存在很大差别；整车的燃料类型不同，组合仪表显示信息有差异，柴油车型一般有发动机转速表，而纯电动车 (EV)则无发动机转速表，取而代之为功率表等；这些都必须通过更改仪表的表盘印刷满足不同的车型需求，燃油通过不同的仪表设计序号加以区分。图3为2款不同的仪表表盘，分别是传统车用仪表和电动车用仪表，除了表盘内容、刻度、单位不同外，表盘背光也有差别。

图3 不同燃料车型的组合仪表

2.2 设计层面

为满足更多的车型需求，减少新出仪表数量，减少对仪表平台的更改，特别是硬件及其接口的更改，需要在前期设计层面充分考虑平台需求。比如燃料差异，柴油、LNG、CNG燃料剩余量传感器信号不同；整车拓扑差异，存在两路CAN和一路CAN需求；液制动无制动气压指示，而气制动需要指示制动气压；国IV、国V需要显示尿素信息，国VI还增加了DPF指示信息……；以上均需要平台预留相应接口以满足平台适用性。另外一方面，对于不同柴油车，燃油过低提醒阈值不同；对于不同传感器或车型，制动气压报警阈值有差异，显示量程也有所不同；对于某项功能，如显示驾驶评价信息，是否需要显示；对于不同应用场合的车型，整车配置不同，如有些车型装备有ECAS、有些车型配有Retarder……；以上需要在设计阶段定义相应的参数，通过诊断仪设备在下线刷写环节进行配置，实现正确指示。

另外，考虑未来车型需求以及组合仪表趋势发展，组合仪表需要显示夜视等视频信息，LVDS或CVBS视频接口需要具有拓展的可能；车内多个设备间交互，高速率的通信，以及其他如OTA、车联网的需求，以太网接口需要可以拓展。以上功能不一定要求在当前设计阶段就要实现，但是要有可拓展的可能，比如主芯片尽量选用PIN对PIN可升级，模块化设计，需要时再焊接元器件等。

通过设计阶段平台化设计，制定良好的平台方案，为未来升级提供更多的可能。

2.3 生产线层面

通过设计层面的平台化设计，产品已经具备了平台化能力，通过生产线层面将平台化发挥出来，这里所说的生产线层面主要是诊断仪设备的使用，即在整车下线时通过EOL设备对组合仪表进行下线刷写，达到满足固定车型需求的目的。

下线刷写在乘用车生产线上应用特别普遍，但是对于商用车来说，比较有难度。这主要是由于商用车的特性决定的，乘用车新车型推出是以整车厂为主导的，而商用车为满足各类用户的需求，新车型基本接近定制化。以组合仪表车速指示为例，图4为车速信号路由示意图。车速指示涉及到零部件有轮胎、驱动桥、变速器、车速传感器，其中通过查看产品数据管理系统 (PDM)可以看出，各个零件数量特别多，如表1所示，这样因为整车配置不同导致组合仪表设计序号也大量增加，并且随着拓展车型的增加，某些零部件设计序号还在增加，所以无法像乘用车那样确定枚举型参数的数量，这也是该章节要解决的问题所在。

图4 车速信号路由示意图

表1 组合仪表车速信号关联零部件

解决这一问题的原理，参照图5，包括组合仪表设计、关联零部件设计、PDM系统维护、诊断仪设计及分类属性库更新4部分。

组合仪表设计环节主要是根据需求提取分类属性参数并完成仪表设计。关联零部件环节是对手零部件的配合设计更改。PDM系统维护主要是分类属性的创建，以轮胎的滚动半径为例，其中，轮胎即为关联零部件，滚动半径即为轮胎的一个分类属性，其在PDM系统中表现形式如图6所示。诊断仪设计及分类属性库更新包括整车BOM中所有零部件在分类属性库中参数及各参数取值的更新和诊断仪的设计更新。

图5 商用车组合仪表下线刷写原理框图

图6 轮胎分类属性

这样通过在生产环节建立动态数据库，诊断设备同数据库中BOM和分类属性参数通过无线连接，根据整车BOM中零部件的设计序号从数据库中获取相应的分类属性参数值，在整车下线阶段将相应的参数刷写到组合仪表中，实现EOL下线刷写。以上这一过程均是自动完成。

2.4 用户层面

随着整车电气化、智能化的发展，组合仪表采用新技术，全液晶或大尺寸液晶屏逐渐被应用［4］。越来越多的功能配置权限对用户开发，也就是用户可以根据自己的需要对组合仪表乃至整车进行个性化设置，比如驾驶评价功能的开启与关闭、报警信息 (故障码)的查询、时钟更新模式的设置等。这些设计增加了用户参与感，提升了用户的使用体验，在产品设计之初就将用户考虑在内，同时提高了产品的灵活性和平台适应性。

3 结论

通过商用车组合仪表需求分析，梳理出设计变量的复杂性。为了实现仪表设计的平台化，分别从供应商层面、设计层面、生产线层面、用户层面进行了考虑，特别是针对商用车与乘用车的差异，提出了建立动态分类属性数据库，从而更好地实现EOL下线刷写。通过平台化设计，组合仪表具有良好的平台适应性和拓展性。该平台化方案已经在整车生产上得到应用。