电动汽车仪表关键技术运用分析与研究

工作状况信息和电池信息。整个系统的参数相对比较复杂，所以其显示的要求远远超过了传统燃油汽车仪表。因此对电动汽车仪表关键技术进行更加分析与研究，能够不断加强该技术的精准程度，加强电磁兼容的能力。

1 电动汽车仪表系统相关原理

以仪表设计原则为基础，可以将电动汽车仪表分为数据采集、数据处理以及显示三个模块，电动汽车与传统的燃油车相比，电动汽车最大的优点就是拥有动力的蓄电池组以及其他的控制部件，汽车仪表硬件的总体框图如下所示：

与传统的燃油汽车相比，电动汽车拥有特别的电池传感器，其运行的温度一般在-40℃-+150℃之间，由于在现代社会中涌入了大量的信息量，因此对CPU负荷能力的要求不断增高，电动汽车仪表显示的数据也更加复杂，所以界面显示会增加充电界面状态，而充电界面的充电信息包括电磁电量、充电剩余的时间以及充电模式等。

2 电动汽车仪表系统的设计

2.1 设计硬件电路

CPU功率转换电路和DDR电路是电动汽车仪表的核心板，而电动汽车仪表的底板主要由信号采集电路等组成。经过相关的运算和处理之后，对用户界面应用程序中的图形文字进行属性的绑定，通过LCD液晶屏进入电机，从而能够将汽车运行的状态实时显示出来，让数据处理的显示过程更加完整。

硬件电路设计主要包括电源电压转换电路和信号采集电路。其中设计电源电压转换电路主要是因为在汽车仪表中，如果要想正常运行，就必须要有稳定的电源，电源不仅能够为仪表提供一定的电压，也能够让仪表工作的环境更加良好，将波动的幅度进行抑制，能够让汽车仪表准确性的作用体现出来，仪表电源输入一般时车载电源的12V，由于在汽车上有点火系统、发电机等开关负载，电压值会受到多种因素的影响出现波动情况，比如电压跌落、脉冲群等，因此在转换电源电路之前，需要加入一定的抗干扰电路。

从上图可以看出，汽车电子仪表当中的车载电源为12V，为汽车提供电能包括汽车的蓄电池以及发电机，当汽车没有发动时，车载电源主要是由蓄电池进行供电，而当汽车启动时，是由发电机和蓄电池共同进行供给。IGN的点火操作容易产生浪涌、电压跌落等一些干扰的波动，所以需要在增设相关的抗电磁干扰电路。

信号采集电路的设计主要是对汽车仪表的信息进行采集。整个过程需要不同的传感器。采集的信息包括汽车开关信号和脉冲信号，信号采集电路的组成包括传感器和调制电路，所用传感器包括速度传感器和脉冲信号，旋转传感器主要用于检测和测量车辆的行驶速度和轴承的转速。在模拟量信号中主要是通过AD对电路进行转换，将其转化成微处理器所需要的数字信号，而脉冲信号可以直接有MCU中的计数器进行处理工作。

设计EMC抗干扰：在电动汽车仪表中，电源部分是仪表的主要干扰源之一，在电源的接口使用防护进行滤波，用磁珠滤波电源输出的部分可以使开关电源的噪声对整个单板的电源造成影响的情况有效减少。使用DC对电路进行转换，容易产生一定的辐射和传导干扰，所以在转换电源芯片的输入輸出端时，通过并联电容器和去耦电容器，再将并联电容器置于车辆电源的输入端。

2.2 设计系统软件

设计系统的软件主要是使用分层式的结构进行设计，分开程序中的驱动层和应用层，从而让整个程序更加简洁，而且使用模块化的设计方法，能够将系统的抗干扰功能有效增强。在电仪表中接入蓄电池BAT的长电之后，让系统运行，保证外设初始化，最终进入主循环，其主要的程序逻辑框如下所示：

在主程序中，通过选择所选的状态变量对模块进行初始化，使其通过循环进入各个模块，可采用中断法对步进电机进行控制。在当前使用的仲裁机制中，一般是将固定优先级作为主要内容，总线在接受各个节点发送的电平时，节点也会读取总线的电平并进行一定的比较，如果两者电平相同，则可以进入到下一程序当中，而两者不同，则就会退出竞争程序，整个竞争程序剩余一个节点就算全部完成，最终固定的优先级则会获取对总线的控制权。下图标示了仲裁过程：

3 实验验证

在本文中处理芯片的型号为STM32F103C8T6，以该处理芯片为核心搭建出CAN的总线测试平台，在实际使用过程中，主要采用CANkasver对报文数据进行采集并回放，从而让实车环境实现模拟。通过实验可以了解到，再将设计的电动汽车仪表系统进行两天测试实验之后，在运行状态下，CAN总线仪表检测系统能够及时接收电动机传出的报文信号，对其进行更深的验证，可以了解到更加准确的车速、里程等信息，并且最终的实验结果显示，整个仪表显示的车速的误差没有大于相关的标准规定，而且其车速的脉冲也与设计要求相符，具有较高的显示精度，保证了电动汽车仪表系统的正确性。下表体现了实验所用的指示数据：

4 结束语

科学技术正在不断进步与发展，电动汽车仪表的关键技术水平也得到了较大的提升。充分利用总线冲突仲裁机制，能让数据传输的实时性有效增强，而且通过改进系统的电路能够将汽车仪表的抗干扰能力有效提高，整个PCB的布局更加简洁，控制系统的维护和更新也更加简便，具有较高的应用价值。

参考文献：

[1]曾勇，麻友良，陈典.电动汽车仪表关键技术分析与研究[J].电测与仪表，2019，56（02）：139-144.

[2]葛蓓.电动汽车平板式电子仪表盘仿真设计研究[D].长安大学，2010.

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