電動車數字儀表的製作方法

2023-05-07 08:50:16

專利名稱：電動車數字儀表的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動車數字儀表，適用於各類使用蓄電池和直流電動機為動
力的電動二輪車、三輪車和四輪車。
背景技術：
當前，全球面臨著能源短缺的危機，而且大氣汙染也是亟待解決的難題。這兩大問題直接威脅著傳統交通工具——汽車的可持續發展。電動車作為一種清潔、無汙染、零排放的綠色交通工具已經得到了廣泛的認同，在一些大中型城市輕便的代步工具電動單車已經得到普及，此外比賽場館使用的場地電動車、治安巡邏用的警用電動車、高爾夫電動車、觀光電動車等均得到廣泛應用，在可以預見的將來，電動車有著更為廣闊的發展前景。隨著電動車的強勢發展，作為電動車標準配件之一的電動車儀表也日益受到人們的關注，它在電動車整車體系中的作用變得越來越重要。電動車儀表主要用於指示電動車車速和蓄電池電壓兩項關鍵信息，駕駛員憑藉儀表指示的信息做出判斷，因此，電動車儀表的好壞關係到電動車的實用性以及安全性。 目前，電動車儀表以模擬指針式儀表為主，主要分為線圈連同指針一起轉動的動圈式機心和永磁鋼連同指針一起轉動的動磁式機心兩類磁電式指針儀表。模擬指針式儀表雖然符合人們的觀察習慣並且提升了儀表的動態觀測性能，但是仍然存在信息顯示分散、儀表體積偏大、使用壽命短等諸多問題，這些問題是與生倶來的。首先，這類儀表由遊絲、線包、磁屏蔽罩和機械零件構成，在汽車顛簸振動行駛的條件下，極細的油絲非常容易折斷，其故障率很高；其二，由於模擬指針式儀表的指針位置是由合成磁場確定的，其線性差的問題特別難以解決，故刻度錶盤常採用低速區和高速區不均勻分度方法加以調偏糾正，結果會導致高速區和低速區指示解析度下降；其三，傳統的汽車儀表在低速區的基本誤差相當大，導致在低速區的精度很差；其四，功能單一化、缺乏數據修正和補償功能亦是目前傳統電動車儀表亟待改進的弱項，僅能被動顯示信息的電動車儀表已經滿足不了電動車智能化的發展需求。

實用新型內容為了解決上述問題，本實用新型提供了一種外型小巧美觀、顯示信息集中、經久耐用、具備多種功能的電動車數字儀表，該儀表技術方案如下 其一，本實用新型包括透明面蓋(1)、儀表面板(2)、分光板(3)、PCB板(11)、底座(14)，採用了儀表用同心雙軸步進電機作為指針驅動部件，以取代原有的動圈式指針表頭或動磁式指針表頭。由於儀表用雙軸步進電機是一種全數位化器件，可以將數字量直接轉換為電機轉動的步進角，無累積誤差，又擯棄了動磁/動圈式指針表頭內部的遊絲等阻尼部件，因此從根本上克服了磁電錶頭壽命短、指示精度低的缺點。 其二，本實用新型使用的雙軸步進電機具有同心的內外驅動軸，因此能同時驅動兩個指針，將兩個觀測的物理量集中在一個面板盤中顯示，減少傳動機構，在降低故障率的
3同時也減小了電動車儀表尺寸。本實用新型使用的步進電機的驅動軸(15)用於帶動指示 車速的長指針(6)，另一根驅動軸(16)用於帶動指示蓄電池電壓的短指針(5)，車速和蓄電 池電壓兩個觀測量被集中在同一個儀表面板中顯示。 其三，本實用新型將電池管理模塊集成到儀表中，在指示車速、電壓的同時還可以 監測蓄電池組的實時的充放電工作電壓和工作電流，當蓄電池組放電電壓低於最低放電規 定值或者蓄電池組工作溫度異常時，蓄電池電壓指示燈(23)閃爍報警或通過語言電路發 出語音提示，從而大大方便了駕駛者。 其四，本實用新型為了適應不同規格的電動車，儀表面板(2)可選擇粘貼四種不 同的儀表刻度板，以適應不同車型採用不同的蓄電池電壓。其中，儀表指針刻度板一 (圖5) 的蓄電池電壓刻度量程為0V 48V，儀表指針刻度板二 (圖6)的蓄電池電壓刻度量程為 0V 72V，儀表指針刻度板三(圖7)的蓄電池電壓刻度量程為0V 100V，儀表指針刻度 板四(圖8)的蓄電池電壓刻度量程為0V 144V，四種刻度面板均採用如下的規則排列刻 度，外圈是車速刻度(18)，內圈是蓄電池電壓刻度(17)，而且所有的刻度分度均勻。 其五，本實用新型在結構上設計了一個小巧別致的卡通儀表外形，儀表面板的結 構正面為一個大半圓，大半圓的左上角與右上角有對稱的凸起圓弧，其左上角凸起圓弧部 分的中心處安排有左轉向指示標誌(21)，其右上角凸起圓弧部分中心處安排有右轉向指示 標誌(24)，在左轉向指示標誌(21)和右轉向指示標誌(25)之間的弧線上，分別從左至右排 列有遠光指示標誌(22)、蓄電池電壓指示標誌(23)、霧燈指示標誌(24)，並在刻度的缺口 處安排一個LCD屏觀察窗口 (19)，其LCD的上半部數字指示子裡程，下半部數字指示總裡 程，整個指示儀表外形上類似一個卡通"熊頭"造型。

圖1是本實用新型儀表部分正向爆炸圖； 圖2是本實用新型儀表部分反向爆炸圖； 圖3是本實用新型儀表部分PCB板正面的示意圖； 圖4是本實用新型儀表部分PCB板反面的示意圖； 圖5是本實用新型儀表指針刻度板一 (0 48V)的示意圖 圖6是本實用新型儀表指針刻度板二 (0 圖7是本實用新型儀表指針刻度板三(0 圖8是本實用新型儀表指針刻度板四(0 圖9是本實用的電原理框圖。
72V)的示意圖； 100V)的示意圖 144V)的示意圖
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。 圖1和圖2為本實用新型電動車儀表的內部結構爆炸圖，儀表主要組成依次為透 明面蓋(D、儀表面板(2)、分光板(3)、PCB板(11)、底座(14)。其中，透明有機玻璃面蓋 (1)是儀表的上蓋，位於儀表的最上端，而儀表面板(2)位於透明面蓋(1)的下方，該面板 上可根據不同的電動車型和蓄電池的電壓選擇粘貼儀表刻度板一至四，因此，儀表面板(2) 根據不同的車型和蓄電池電壓有四種不同的面板刻度形式。分光板(3)顧名思義，它的作用是使PCB板上的五個背光照明發光二極體(13)所發出的光能夠均勻的透過儀表面板(2) 上的刻度，從而獲得清晰的夜間視覺效果。 PCB板(11)的正、反向結構參見圖3和圖4。 PCB板(11)上安裝有雙軸步進電機
(4) ，核心控制單片機(7)、液晶驅動晶片(8)、液晶顯示屏(9)、五個背光照明發光二極體
(13)、儀表專用插座(10)等部件，其中，雙軸步進電機(4)位於PCB板(11)的中央位置，步
進電機(4)的兩個輸出軸(15)和(16)從PCB板(11)中央穿出，通過儀表面板(2)，從而可
以外接兩個指針(5) (6)，五個背光照明發光二極體(13)圍繞在電機驅動軸周圍，呈大半圓
形，沿著PCB板頂端邊緣弧線列有五個信號指示發光二極體(12)，這些發光二極體用於點
亮儀表面板(2)上的五個信號標誌，分別是左轉向標誌(21)、遠光燈標誌(22)、蓄電池電壓
指示標誌(23)、霧燈標誌(24)、右轉向標誌(25)，儀表專用插座(10)則安裝在PCB板(11)
的另一面，它是儀表與外界通信的物理埠 ，儀表通過該接口接收車速傳感器信號、溫度傳 感器信號和其它開關信息。 圖IO是本實用新型的電原理框圖，單片機(7)為核心控制器，車速傳感器、溫度傳 感器、開關信號通過儀表專用插座(10)進入信號調理電路後，再送到單片機(7)的1/0端 口，單片機根據採樣結果並計算後，控制步進電機驅動電路從而推動步進電機(4)輸出軸 以微步距轉動，步進電機(4)的兩個輸出轉動軸(15) (16)上各套有一個指針(6) (5)，其中， 驅動軸(15)帶動指示車速的長指針(6)，驅動軸(16)用於帶動指示蓄電池電壓的短指針
(5) 。此外，單片機(7)控制液晶驅動晶片(8)，通過該晶片進而點亮液晶顯示屏(9)，駕駛 員可直接通過液晶顯示窗(19)觀察到PCB板上的液晶顯示器(9)，從而了解子裡程與總裡 程信息，液晶顯示屏分上下兩行數字，其中上排數字顯示的是子裡程，下排數字顯示的是總 裡程，薄膜按鈕(20)用於清零子裡程數據。蓄電池管理模塊(26)主要負責採集蓄電池電 壓信號，並通過電流傳感器獲取電流信息，當蓄電池電量不足或出現過熱異常時，蓄電池管 理模塊(26)通過通信接口及時向單片機(7)發出信號，蓄電池電壓不足發光二極體指示燈 在單片機(7)的控制下開始閃爍，同時語音電路發出相關的語音提示。 本實用新型根據不同電動車使用的工作電壓，儀表面板(2)上可以選擇粘貼四種 不同蓄電池電壓指示量程的刻度面板之一，以適應不同的電動車型或蓄電池配置。圖5的 工作電壓刻度量程為0 48V，圖6的工作電壓刻度量程為0 72V，圖7的工作電壓刻度 量程為0 100V，圖8的工作電壓刻度量程為0 144V(為了展示刻度盤與指針配合的效 果，圖5、圖6、圖7、圖8中特意標出了長短指針)。四種刻度面板均採用如下的規則排列刻 度外圈是車速刻度(18)，內圈是蓄電池電壓刻度(17)，而且所有的刻度分度均勻，其車速 刻度(18)和長指針(6)配合指示當前車速，指示範圍為0 80km/h，蓄電池電壓刻度(17) 和短指針(5)配合指示當前蓄電池組的放電或充電電壓。儀表面板(2)上還包括液晶顯示 窗口 (19)、清零子裡程薄膜按鈕(20)以及五個信號發光二極體指示燈標誌，分別是左轉向 指示標誌(21)，遠光指示標誌(22)、蓄電池電壓指示標誌(23)、霧燈指示標誌(24)，右轉向 指示標誌(25)，單片機(7)根據輸入的信號將及時點亮相應的發光二極體。
權利要求一種電動車數字儀表，包括透明面蓋(1)、儀表面板(2)、分光板(3)、PCB板(11)、底座(14)，其特徵在於儀表面板(2)上可同時指示車速和蓄電池電壓。
2. 根據權利要求1所述的電動車數字儀表，其特徵在於PCB板(11)安裝了一個由單片機(7)控制的同時具有兩個驅動軸(15) (16)的儀表用雙軸步進電機(4)，驅動軸(15)帶動指示車速的長指針(6)，驅動軸(16)用於帶動指示蓄電池電壓的短指針(5)。
3. 根據權利要求l所述的電動車數字儀表，其特徵在於儀表面板(2)上可選擇粘貼四種不同電壓指示量程的儀表刻度錶盤，其儀表指針刻度板一 (圖5)的電壓刻度量程為0V 48V，儀表指針刻度板二 (圖6)的電壓刻度量程為0V 72V，儀表指針刻度板三(圖7)的電壓刻度量程為0V 100V，儀表指針刻度板四(圖8)的電壓刻度量程為0V 144V，四種指針刻度錶盤排列規則為外圈是車速刻度(18)，內圈是蓄電池電壓刻度(17)，而且所有的刻度分度均勻。
4. 根據權利要求1或3所述的電動車數字儀表，其特徵在於兩個長短指針(6) (5)所指示的車速刻度(18)和蓄電池電壓刻度(17)在儀表面板(2)上均為一個開口向下的大半圓弧形，兩圓弧刻度(17) (18)具有共同的圓心，在刻度盤的缺口處有一個觀察子裡程與總裡程的LCD屏窗口 (19)。
5. 根據權利要求1或3所述的電動車數字儀表，其特徵在於儀表面板(2)的正面結構為一個大半圓，大半圓的左上角與右上角有對稱的凸起圓弧，其左上角凸起圓弧部分的中心處安排有左轉向指示標誌(21)，其右上角凸起圓弧部分中心處安排有右轉向指示標誌(25)，在左轉向指示標誌(21)和右轉向指示標誌(25)之間的弧線上，分別從左至右排列有遠光指示標誌(22)、蓄電池電壓指示標誌(23)、霧燈指示標誌(24)。
專利摘要本實用新型公開了一種電動車數字儀表，包括透明面蓋(1)、儀表面板(2)、分光板(3)、PCB板(11)、底座(14)，其單片機(7)控制一個具有同心雙驅動軸的步進電機(4)，帶動兩個指針(6)(5)分別指示車速與蓄電池組當前電壓值，電池管理模塊(26)用於監測蓄電池電流/電壓並反饋給單片機，當蓄電池組電壓不足或過熱時，蓄電池指示燈將閃爍提示，儀表面板(2)上的刻度盤可適用四種不同蓄電池電壓規格，與現有同類產品相比，本實用新型具有指示精度高、刻度分度均勻、壽命長、體積小等優點，是一種集車速顯示、子裡程/總裡程記錄和電池管理功能為一體的多功能儀表，可廣泛應用於使用蓄電池和直流電動機為動力的各類電動車。
文檔編號B60K35/00GK201457083SQ20092006560
公開日2010年5月12日 申請日期2009年8月18日 優先權日2009年8月18日
發明者盧文波, 彭希南, 荀慶來, 謝穩 申請人:彭希南