CN112319222A - 一种基于电动汽车功率表的功能显示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电动汽车功率表的功能显示方法及系统，涉及驾驶信息显示技术领域，所述方法采用数值指示和百分比模型的显示方式，其中主界面模块包括中央的信息显示区域，输出功率表及车速表，界面显示元素对称，识别度高，主界面信息可替换性强，适合与燃油车共用平台，平台借用度高，能量回收通过绿色的模型和字体体现，可不必再重复显示能量流界面，作为一个使用率较低的主界面，取消能量流界面，可优化信息的提供方式，减少用户体验（UE）的交互层级，功率表和电机功率百分比显示方式直观，新颖，基于输出功率、功率百分比信号，使之在主显示界面能量化显示出来，为生产和售后过程中的数据排查提供便利。

Description

一种基于电动汽车功率表的功能显示方法及系统

技术领域

本发明涉及驾驶信息显示技术领域，特别涉及一种基于电动汽车功率表的功能显示方法及系统。

背景技术

随着汽车工业的不断发展及环保要求，纯电动汽车相关技术发展迅速，占有比例迅速上升，相比于传统燃油车辆，纯电动汽车车载显示信息有所不同，法规的强制要求较少，故车载显示信息的显示方式呈现多样化的趋势，对传统汽车制造商，正在适应电动汽车不断发展的环境，将其作为燃油车的一种补充方案，从底盘设计到各控制器软件设计都从燃油车改进而来，新势力的新能源汽车制造商则更为激进，对新技术的应用，特别在车载显示和娱乐关注度较高，信息显示朝着精简化、智能化发展，基于对现有的电动汽车组合仪表显示系统的调研，提出一种新型的功率表功能显示系统。

常见的技术方案有全机械仪表或其他带有机械表盘结构的组合仪表或液晶仪表盘，全机械仪表或其他带有机械表盘结构的组合仪表，各零部件厂家结构设计不同，功率表与一般车辆车速表、转速表类似，采用半圆或类圆形的表盘形式，功率表在整车上电不行驶时，起点在中央的零点位置，通过表盘刻度或背光颜色用以区分，能量输出模式时，指针指示蓝色区域，刻度值0%至100%，能量回收时，指针反向指示绿色区域，无具体数值标明，这种方案使用传统步进电机、指针和表盘的结构指示表头信息，相对于当前主流电动汽车使用液晶屏幕的指示方式，显示效果单一、缺少动感，显得科技感不足，车企进行车型开发的策略大多数为平台迭代，即有燃油车的基础，在此基础上进行混动车型、纯电动车型的改款迭代，由于电动车显示元素，表盘样式与燃油车有差异，此方案迭代难度较大，依赖于硬件结构实现表头功能，显示方式固定，变更可能性小，如要更改相关刻度和仪表指示灯的样式，需要相应更改壳体、电路板、表盘等很多部件，对设计和生产都造成较大影响。

另一种常见技术方案液晶仪表盘采用大尺寸的液晶屏幕，通过虚拟表盘的显示方式显示功率，车速等表头，通过软件控制TFT屏幕背光，展现出不同颜色画面，显示形式采用半圆或圆形，与机械仪表类似，混动、电动汽车通常会采用单独的能量流界面直观显示能量的输出状态，仪表技术发展为全液晶屏，为显示直观，减少学习成本，设计意图仍停留在表盘形状的显示，缺少新意，或为了信息精简化，直接采用数值的显示方式，功率的数值通常仅存在百分比信息，能量回收时，百分比信息也不显示，功率数值刷新频率过快，具体功率数值显示不直观，测试验证不方便定量分析。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于电动汽车功率表的功能显示方法，所述方法采用双色数值指示和双色百分比模型的显示方法，实时提供动力供给状态，主界面包括中央的信息显示区域，输出功率表及车速表，主界面左侧数值指示功率输出和回收数值，下方模型指示功率输出和回收百分比，百分比模型采用绿色和蓝色双色模型，

能量输出时，功率表数值为蓝色，功率输出百分比为0至100%，显示为带有虚化效果的蓝色动态模型，

能量回收时，功率表数值变为绿色，功率输出百分比为-50%至0，其中能量回收的部分改为用绿色模型表示，剩余部分仍用蓝色模型表示，

车速表使用轴对称的数值和模型显示，可指示0至220km/h，点火上电后，车速显示0km/h，模型处于零点，随着速度增加，蓝色动态模型能根据车速填充到相应位置。

作为本发明的一种改进，针对数值显示采用阻尼算法，点火上电后，显示系统接收到功率信息值为P1，显示区域左上方的功率表数值显示为P1，P2为新接收功率信号值，当P1信号值与P2信号值的差值大于10kW，则不会显示功率变化过程中的每一个数值，取P1到P2中的N个过渡值，显示变化，每个多过渡值将会变化一次，此时将显示为P2，当 P1信号值与P2信号值的差值小于10kW时，显示值按照每1kW变化一次，此时将显示为P2，循环操作，直到下电。

作为本发明的一种改进，对数值显示采用的阻尼算法的方案中，表示输出功率的信号周期为100ms，若相邻两次信号值差值大于10kW，则不会显示功率变化过程的每一个数值，采用变化区间内的若干取样值代替所有过程值，在一定时间间隔内，信号值差值越大，则过程中取样值越少，当采样值和目标值差值小于10kW，则以1kW步长逼近。

作为本发明的一种改进，百分比模型按照-50%~100%扫盘3秒的时间平滑显示到目标值，通过阻尼计算流程，在实车评审中未发现异常跳变或明显延迟现象，显示值能快速响应信号值，显示过程较为平滑。

作为本发明的一种改进，所述功率表数值和百分比模型遵循线性关系，数值和坐标相匹配，通过本方案不会引起功率百分比模型跳变，能做到平滑显示。

作为本发明的一种改进，输出功率在踩下制动踏板瞬间，从输出模式很快跳变到能量回收模式，制动前能量回收的数值随输出功率的增加而增加，故处理显示界面时，既保证显示与信号的及时响应，同时功率数值刷新频率不会过快造成晃眼的问题。

作为本发明的一种改进，该方法使用的硬件平台为FreescaleIMAX8和RH850双芯片以及驱动12.3吋全液晶仪表产品，在软件制作上，使用2D图片处理软件设计背景图和数值元素，输出切图，使用3D建模软件设计表盘模型的形状、纹理，导出模型，然后将这些素材使用仪表HMI设计软件导入切图，对模型区域切分，编辑程序实现与CAN信号的关联，对显示效果的控制，再经过阻尼调整和bug修复，获得产品认证。

基于上述方案，本发明提供了一种基于电动汽车功率表的功能显示系统，所述系统包括电池管理模块、整车网络、网关、组合仪表系统，电池管理模块负责实时检测车载电池组和电动机的状态及参数，整车网络负责信息的传递，网关负责收集整车网络上所有信号，再将信号转发到各条支路上，组合仪表系统，负责驾驶信息的处理和显示。

作为本发明的一种改进，电池组参数包含剩余电量，电动机参数包含电机电压、电流、实时输出功率及电量瞬时消耗量，电子处理单元计算包括续航里程、输出功率百分比及最大可输出功率。

作为本发明的一种改进，这些参数信息会发送到整车CAN网络，组合仪表系统会从所在支路CAN线上读取这些信息，通过仪表的芯片处理后显示在屏幕上。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

（1）界面显示元素对称，识别度高，主界面信息可替换性强，适合与燃油车共用平台，平台借用度高，当前主机厂开发流程多为在原有燃油车基础上变动开发电动车，采用此方案变更少，迭代周期短，同时风险可控。

（2）功率表和电机功率百分比显示方式直观，新颖，基于输出功率、功率百分比信号，使之在主显示界面能量化显示出来，为生产和售后过程中的数据排查提供便利。

（3）能量回收通过绿色的模型和字体体现，可不必再重复显示能量流界面，作为一个使用率较低的主界面，取消能量流界面，可优化信息的提供方式，减少用户体验（UE）的交互层级。

附图说明

图1为本发明所述的传统全机械仪表的表盘示意图。

图2为本发明所述的传统虚拟液晶仪表盘的示意图。

图3为本发明所述的显示系统在全功率输出时的状态图。

图4为本发明所述的显示系统在能量回收时的状态图。

图5为本发明所述的显示系统主要显示信息示意图。

图6为本发明所述的显示系统与同平台燃油车产品一级界面对比图。

图7为本发明所述的阻尼算法示意图。

图中：1、机械指针 2、表盘刻度 3、显示屏 4、功率输出和回收数值 5、功率输出和回收百分比模型 6、功率表 7、行车电脑信息 8、剩余电量表 9、瞬时和平均电耗 10、车速表。

具体实施方式

以下将结合附图1至附图7对本发明做进一步说明，但不应以此来限制本发明的保护范围，为了方便说明并且理解本发明的技术方案，以下说明均以附图所展示为准。

实施例：根据图5所示，显示系统主界面模块包括中央的信息显示区域左侧的输出功率表、右侧的车速表10、上方档位、时间、温度、下方总计里程、续航里程以及剩余电池电量8，主界面左侧数值指示输出和回收功率数值4，下方模型指示功率输出和回收百分比模型5，根据图3所示，能量输出时，功率表数值为蓝色，功率输出百分比为0至100%，显示为带有虚化效果的蓝色动态模型，根据图4所示，能量回收时，功率表6数值变为绿色，百分比为-50%至0，其中能量回收的部分改为用绿色能量条模型表示，剩余部分仍用蓝色模型表示，所述车速表10使用轴对称的数值和模型显示，可指示0至220km/h，点火上电后，车速显示0km/h，模型处于零点，随着速度增加，蓝色动态模型能根据车速填充到相应位置。

所述功率表数值和百分比模型遵循线性关系，功率表数值范围为-70~140kW，精度为1kW，功率表百分比范围为-50~100%，精度为1%，数值和坐标相匹配，所述百分比模型采用绿色和蓝色双色模型，模型制作过程中，会设置151个刻度点，即-50%、-49%...99%、100%，绿色模型使用-50~-1%，共50个刻度，蓝色模型使用全部151个刻度点。

由于能量回收的特性，输出功率一般会在踩下制动踏板瞬间，从输出模式很快跳变到能量回收模式，制动前能量回收的数值随输出功率的增加而增加，故处理显示界面时，既要保证显示与信号的及时响应，同时功率数值刷新频率不应过快造成晃眼的问题，为了避免此类问题，根据图7所示，点火上电后，显示系统接收到功率信息值为P1，显示区域左上方的功率表数值显示为显到P1，P2为新接收功率信号值，当P1信号值与P2信号值的差值大于10kW时，则不会显示功率变化过程中的每一个数值，取P1到P2中的N个过度值，显示变化，每个多过渡值将会变化一次，此时将显示为P2，当P1信号值与P2信号值的差值小于10kW时，显示值按照没1kW变化一次，此时将显示为P2，若下电即结束，不下电将循环操作，功率表数值和百分比模型遵循线性关系，数值和坐标是相匹配的，通过调整数值显示的刷新频率的方案，会引起功率百分比模型跳变，不再平滑的显示，故采用的方案是对数值显示采用阻尼算法，表示输出功率的信号周期为100ms，若相邻两次信号值差值大于10kW，则不会显示功率变化过程的每一个数值，采用变化区间内的若干取样值代替所有过程值，在一定时间间隔内，信号值差值越大，则过程中取样值越少，具体地，P1=-20kW，P2=99kW，HMI设计软件通过评价屏幕刷新速度，计算100ms可以显示6个中间数值，调用内部随机函数，在平均6个数值段内，每个段内随机取一个中间值，如显示-20kW、-6kW、14kW、25kW、48kW、71kW、92kW、99kW，当采样值和目标值差值小于10kW，则以1kW步长逼近，具体地，P1=20kW，P2=28Kw，则过程显示20kW、21Kw…27kW、28kW，对于百分比模型，按照3s完成-50%至100%扫盘的刷新速度平滑显示到目标值，通过图7的阻尼计算流程，在实车评审中未发现异常跳变或明显延迟等现象，显示值能快速响应信号值，显示过程较为平滑，对于类似数值显示的方案，一般软件解决方案为调整数值显示的刷新频率，液晶屏的刷新频率为20至50ms，表头数值的刷新频率设置为200s至500ms，具体参数通过实车数据录播和主观评审等方法确定。

该系统的硬件平台为Freescale IMAX8和RH850双芯片以及驱动12.3吋全液晶仪表产品，界面显示元素对称，识别度高，主界面信息可替换性强，适合与燃油车共用平台，平台借用度高，当前主机厂开发流程多为在原有燃油车基础上变动开发电动车，采用此方案变更少，迭代周期短，同时风险可控，功率表和电机功率百分比显示方式直观，新颖，基于输出功率、功率百分比信号，使之在主显示界面能量化显示出来，为生产和售后过程中的数据排查提供便利，能量回收通过绿色的模型和字体体现，可不必再重复显示能量流界面，作为一个使用率较低的主界面，取消能量流界面，可优化信息的提供方式，减少用户体验（UE）的交互层级，基于此方案，还可发散为转速表、车速表、功率表等表头采用其他非虚拟表盘形式的显示方案。

此功能显示系统，在整车的实现过程，首先由电池管理模块（BMS）实时检测车载电池组和电动机的状态和参数，电池组参数包含剩余电量等，电动机参数包含电机电压、电流、实时输出功率、电量瞬时消耗量等，然后计算出续航里程、输出功率百分比、最大可输出功率等。这些参数信息会发送到整车CAN网络，通过网关转发，组合仪表系统会从所在CAN支线上读取这些信息，通过仪表的芯片处理后显示在屏幕上。

根据图5所示，在行车时，主界面显示内容包括功率表6、行车电脑信息7、剩余电量表8以及车速表10表头显示，其中行车电脑信息7包含累计小计里程、行驶时间、平均速度、累计电耗、瞬时和平均电耗9。

根据图5所示，显示系统主界面模块包括中央的信息显示区域左侧的输出功率表、右侧的车速表10、上方档位、时间、温度、下方总计里程、续航里程以及剩余电池电量8，主界面左侧数值指示功率输出和回收数值4，下方模型指示功率输出和回收百分比模型5。

基于此方案，可发散为功率表和百分比模型改为转速表，下方电池剩余电量表改为对称的水温表和燃油表，行车电脑界面的显示，将电动车相关的电耗、电量数据，改为相对应的油耗、消耗燃油量，如图6所示，用户体验（UE）相关的导航栏，仅多出了能量相关二级界面内容，用以指示充电相关状态信息，由此可见，使用此功能显示系统作为平台化方案是极为便捷的。

最后应说明的是：以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

特别说明，随着新能源汽车的发展，显示系统的设计已不局限与传统上仪表加中控显示屏的模式，多屏或屏幕融合的趋势愈加明显,本发明提出的功率显示方案不仅限于组合仪表零部件产品，只要在车载显示端有类似功能显示系统相似发明精神，可视为在保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于电动汽车功率表的功能显示方法，其特征在于，所述方法采用双色数值指示和双色百分比模型的显示方法实时提供动力供给状态，主界面包括中央的信息显示区域、输出功率表及车速表，主界面左侧数值指示功率输出和回收数值，下方模型指示功率输出和回收百分比模型，百分比模型采用绿色和蓝色双色模型，

能量输出时，功率表数值为蓝色，功率输出百分比为0至100%，显示为带有虚化效果的蓝色动态模型，

能量回收时，功率表数值变为绿色，功率输出百分比为-50%至0，其中能量回收的部分改为用绿色模型表示，剩余部分仍用蓝色模型表示，

车速表使用轴对称的数值和模型显示，可指示0至220km/h，点火上电后，车速显示0km/h，模型处于零点，随着速度增加，蓝色动态模型根据车速填充。

2.根据权利要求1所述的基于电动汽车功率表的功能显示方法，其特征在于，针对数值显示采用阻尼算法，点火上电后，显示系统接收到功率信息值为P1，信息显示区域左上方的功率表数值显示为P1，P2为新接收功率信号值，当P1信号值与P2信号值的差值大于10kW，则不会显示功率变化过程中的每一个数值，取P1到P2中的N个过渡值，显示变化，每个多过渡值将会变化一次，此时将显示为P2，当 P1信号值与P2信号值的差值小于10kW时，显示值按照每1kW变化一次，此时将显示为P2，循环操作，直到下电。

3.根据权利要求2所述的基于电动汽车功率表的功能显示方法，其特征在于，功率表数值和百分比模型遵循线性关系，数值和坐标相匹配。

4.根据权利要求3所述的基于电动汽车功率表的功能显示方法，其特征在于，功率表数值范围为-70~140kW，精度为1kW。

5.根据权利要求3所述的基于电动汽车功率表的功能显示方法，其特征在于，功率表百分比模型范围为-50~100%，精度为1%。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于电动汽车功率表的功能显示方法，其特征在于，在软件制作上，使用2D图片处理软件设计背景图和数值元素，再使用3D建模软件设计表盘模型，然后将素材使用仪表HMI设计软件导入切图，对模型区域切分，编辑程序实现与CAN信号的关联，对显示效果的控制，再通过阻尼调整和bug修复，获得产品认证。

7.一种基于电动汽车功率表的功能显示系统，其特征在于，所述系统包括电池管理模块、组合仪表系统、整车网络及网关，电池管理模块负责实时检测车载电池组和电动机的状态及参数，组合仪表系统负责驾驶信息的处理和显示，整车网络负责信息的传递，网关负责收集整车网络上所有信号，再将信号转发到各条支路上。

8.根据权利要求7所述的基于电动汽车功率表的功能显示系统，其特征在于，电池组参数包括剩余电量，电动机参数包括电机电压、电流、实时输出功率及电量瞬时消耗量，电池管理模块用于计算续航里程、输出功率百分比及最大可输出功率。

9.根据权利要求8所述的基于电动汽车功率表的功能显示系统，其特征在于，参数信息会发送到整车CAN网络，车载显示单元会从所在CAN线上读取参数信息，并通过仪表的芯片处理后显示在屏幕上。

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