关于汽车仪表中车速表的内部逻辑

Koi_Cc

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分类专栏：汽车电子文章标签：物联网单片机汽车

于 2022-03-29 17:24:56 首次发布

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车辆上车速表显示车速和实际车速

我们从车速表上看到的速度，其实是仪表想让驾驶员看到的“假”速度（GB 15082中称为指示车速），它不是车辆当前的“真”速度（GB 15082中称为实际车速）。根据GB 15082中的定义，指示车速要比实际车速大，它们之间的差值需要在其规定的误差范围内

指示车速V1 ，显示车速V2
则 0<V1-V2<V2/10+4

主机厂（OEM）在符合GB 15082试验规范的条件下，他们的企业标准对指示车速的误差范围会有更加详细的定义。针对同一个速度，不同的主机厂定义会有稍微的差别，例如：
OEM A：当实际车速 V2 = 56.5 km/h时，指示车速 V1 的误差范围为：58.5 ~ 61.5 km/h。（此处以实际车速为基准）
OEM B：当指示车速 V1 = 60 km/h时，实际车速 V2 的校验范围为：55 ~ 60 km/h。（此处以指示车速为基准）
通常在设计的时候，供应商（Tire 1）会将实际速度放大显示，当然控制在主机厂提供的误差范围内。因此车速表指示 61 km/h 时，车的实际速度基本上不到 60 km/h。
车速表通过接收总线上的CAN报文（车速信号）来显示车速，其中车速相关信号属性如下图：
其中要提到的是车速的精度：在CAN通讯中，车速的最小单位是0.06525，所以无论车速是多少，它都是由若干个0.05625组成的，举个例子，如果实际车速为中，实际车速=90，则是16000.06525=90，因此在SPY3中显示如下
但是如果我们通过发生CAN信号，模拟实际车速=91时，即ESP_VehicleSpeed=91时，则现在的实际车速为1617.77777791=90.999995625，并没有到达91，如下图：
我们输入的值要是0.06525的整数倍，才是实打实的实际车速。有一些整车上的功能，比如超速报警和限速报警，会因为这些车速值而产生一些零界点的问题，需要注意。一般车企都是按照显示车速作为报警标准，但是也有按照实际车速的，但是在实际情况下，车辆在行驶中，这些极小的车速差基本可以忽略，但是内部逻辑我们作为测试工程师还是有必要知道和了解的。

车速显示方式

传统的汽车仪表，是一个个独立的模拟表头，用于显示必要的信息（例如车速，转速，水温等等）。之后发展成组合仪表，把所有的表头集成到一起。随着科技的发展，LCD开始应用于仪表，丰富了仪表显示的车辆信息。

从最开始的段码屏，发展成点阵屏以及单色TFT屏，这时可以设计数字方式显示车速。现如今，仪表中采用彩色TFT，屏幕尺寸越来越大，色彩也越来越丰富，在LCD上显示设计的模拟表头也很有科技感。

指针表：参考下图中左边的指针
模拟表头，通过控制指针偏转的角度，来达到显示车速的目的。设计上应该保证指针平滑的运动，不能出现抖动或大幅跳动的情况。
机械机构的模拟表头，由步进电机驱动指针，指向表牌上印刷的数字。
LCD中的模拟表头，由软件逻辑控制屏幕上的指针转动，指向圆弧边的数字。
数字显示：参考下图中间LCD上显示的数字（000 km/h）
数字相对于模拟表头来说，看起来更加方便。但是设计上应该考虑数值变化时的连贯性。

一般是都爱看LCD中显示的数字，这样更直观。这也是很多车企做全液晶仪表显示的目的。但是也有部分人喜欢指针仪表，包括很多赛车上仍然是机械指针仪表，甚至仪表左右布满了指针式的小表来显示其他的信息，这也是一种汽车情怀，机械操控永远YYDS。
在这里插入图片描述

车速从哪里来

车身上仪表接收车速信号一般有2种方式：

频率信号：来自于车速传感器，计算公式为 F = V * PPK / 3600，其中
F：输入给仪表的频率值，单位Hz
V：实际车速，单位 km/h
PPK：每公里脉冲数（Pulse Per Kilometer）
针对这种传感器，需要主机厂提供相关等效电路，用于仪表端采集电路的设计，避免电路不适配导致频率采集出现问题。
CAN信号：车身上其他控制器直接采集车速传感器的频率信号，经过计算后，通过CAN信号发给仪表。
对于商用车，一般都遵循标准 SAE J1939，报文为TCO1（PGN：65132, SPN 1624）。
对于乘用车，每个主机厂都有自己特殊的定义，请参考他们提供的CAN DBC文件。

针对PPK再做个人理解：
PPK：每公里脉冲数（Pulse Per Kilometer），是车速表的主要参数，此值影响车辆车速显示的准确性，
根据上述公式，则PPK=F/V*3600
在汽车上，PPK可以理解为车辆跑一公里需要多少脉冲，而脉冲换个方式的理解是：门禁旁的红外射线，对应位置有个点，转一圈红外又对上这个点就是一圈。所里可简单理解为车辆一公里轮胎转多少圈，而轮胎的圈数由ABS判断，ABS的传感器和执行器都在轮毂上，它能计数，ABS能检测轮胎转了多少圈，会转换成对应脉冲（这个转换过程是ABS没给我们换算，是由仪表自己计算）
PPK在不同的车型上，由配置字决定