作者 / 阿宝

编辑 / 阿宝

出品/ 阿宝1990

很多司机常常吐槽，我汽车里的那块中控屏幕怎么那么垃圾，又小又丑，字都看不清，还要五千块？这简直是黑心厂商在抢钱。还有许多司机拿ipad举例，2000块就可以做到屏幕又大又清晰！这就直接证明了这些汽车黑心厂商好伐。还有如下图佐证的。

偶尔会遇到有人说，咦，你们这个车载显示屏属于夕阳行业，迟早一天会被平板电脑去取代，时间问题，这种人一定要离他远一些，在没有专业背景常识的情况下就敢轻易下结论，避免他脑袋被驴提到的时候误伤到你。

一言以蔽之：看似形似，实则不同。

确实在跨入汽车电子这个行业之前，我和很多朋友的体验和想法一样，多年前接触到的车载导航，使用非常不方便，那个时候是电阻屏，输入一个地址费老大劲了，而且不智能。直到现在打车，跟很多滴滴司机都有交流，使用车载大屏的不到十分之一，很多人都直接在空调出风口，直接使用手机导航，车载导航大屏使用到最多的就是蓝牙和收音功能，如果仅仅是这两个功能，平板电脑也可以实现这个两个功能，而且还可以自主的装APP，可以下载游戏等等，看似平板电脑还更具有优势。

首先，要厘清车载导航大屏和平板电脑的功能区别。

平板电脑是消费类电子的一种，用于纯娱乐或者商务工作，用户对其功能或者性能的要求，均以满足常规使用环境下的正常使用为准。

汽车中控屏同样能满足用户娱乐或者商务需求，但更多的是车辆和用户之间的交互入口。中控系统除了用户可见的中控显示屏外，还包含了复杂的主控单元。主控单元不但拥有强大的处理芯片，还与各类总线相连（以太网、CAN、USB、LIN连接等等），提供包含娱乐域（导航、语音、音乐等）、车辆控制域（空调，座椅，灯光，驾驶，ADAS，行车记录仪，360全景等等），安全安防域（故障提醒、数据收集及上传）等功能。

如果你是电子方面的专业人士，你也许会问，这部分的数据可以通过WIFI或者蓝牙传输到平板上面，平板也是可以控制的，理想是丰满的，现实是骨感的，车载的可靠性是不允许这样操作的，每个传输都有一定的权限的，比如车载语音你只能控制车身电子，比如开窗、开空调、开收音机等等，不能语音控制车速加快，刹车等等一样的道理。你用WIFI传输360图像，如果WIFI传输不稳定受到干扰，无法显示图像，此时你在倒车，后面有障碍物怎么办？这些都是需要考虑的问题。

两者UI侧重点是不同的。

不同场景下的使用情况下，UI交互逻辑是需要有侧重点的，手机的UI操作是趋向于轻松娱乐、探索等等，而车载的UI 交互逻辑需要的是快速、准确、轻交互，举两个例子就清楚，手机的APP图标都是自己配置地方，移动方位，而车载那边会把最常用的电话、收音、车辆状态等信息的图标放在最显眼的位置，方便快速确认。

所以大家可以看到越来越多的车企会选择几套不同的UI风格设计在中控上，特别是在液晶仪表比较明显，有好几套不同的UI风格，不仅仅是颜色不同，而且UI上的风格也有很大变化。

两者的可靠性要求判若云泥

1、工作环境温度要求不同

普通平板电脑的要求使用的工作环境温度为一个-10°到+40°，这部分主要是器件的工作温度决定的，普通的消费级DDR的规格书工作温度是0-70℃，有一定的余量，好一些的品质在-20℃是可以工作的，不过都是做60℃，主要是PC塑胶材质容易软化。

据在哈尔滨的朋友介绍，大冬天零下20℃的使用手机或者平板设备，都要哈几下热空气才能启动，否则电池是开机不了的。

车辆时刻都可能处于极端条件下，特别是考虑环境、季节的不同， 从-40°到+85°，车机都要处于正常态，这是消费级和车规级的区别之一，所以车载导航大屏需要在-40℃到+85℃都需要工作（-40℃由于液晶本身特性允许有拖影等现象）。

也许有的人会问机哥不对啊，车内的温度怎么可能这么高，难道在做烧烤么？

你还真的别不服，根据实测，在30℃的环境温度，汽车放在太阳下暴晒6个小时，汽车仪表台的温度可以达到85℃，如果是雨刷那里的玻璃温度可以达到95℃，想想一个可以泡茶开水的温度，是多么的炎热，看到这个温度数值我都感觉在冒汗了。也就是为什么建议你车内不要放打火机等易燃设备，或者矿泉水在仪表台那边，这些建议都是有好处的。

想想你的汽车在太阳下暴晒了个小时，此时你去开车开空调，汽车室内温度也不能马上降低，此时如果车载显示屏没有画面输出，你恰好要倒车，或者进行语言控制，此时是没有用户有忍耐度等温度下降到40℃才允许操作的。此时就要去在85℃的环境温度下，显示屏依旧能够金戈铁马所向披靡的工作。

刚刚只说了工作环境温度，其实根据测试实验要求，温度相关的实验还蛮多的，根据国家标准，GB T 28046.4-2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验，有的高温85℃工作要求1000h，低温-30℃工作1000h。

还有冷热冲击实验，温度是从-40℃工作一会，10S内切换到90℃，相当于一下放你在吐鲁番热情似火，一下放你到北极冰天雪地瑟瑟发抖，体验极限的温度切换带给你激情体验，这个时候也要求显示屏工作正常。

2、振动可靠性要求不同

平板电脑的振动要求一般就是主要是在出厂运输过程中的振动，所以很多消费产品的振动都是整机包装的跌停测试和振动测试，就是模拟在包装和运输的过程中的振动测试，此时的振动强度都是很弱的。

由于车载导航大屏是按照在车内部空间的，汽车驾驶的环境千差万别，所以很多车上内部都是有不同的道路进行模拟测试，多种路况，比如减速坎、蛇形卵石路、砂石路、搓板路、比利时路、凸块路、扭曲路、路面接缝路，以及长波、短波轻中型石块路和各种共振路等等。这样的振动有时候24小时不间断的会持续一个月。

汽车厂家的研发工程师曾跨过山和大海，针对测试车型到实际路况现场采集大量的数据，不管是原野、山丘，还是颠簸、泥泞，这些数据经过一系列的处理会生成用来测试的载荷谱，输入到测试设备当中对实车进行精准的道路模拟，得到等同于实际路况下整车、子系统、关键零部件所受载荷，进行分析，根据子系统在车内部的实际环境，设计该子系统的振动测试的标准。

由于车载显示屏不可能那么多整车给你做振动测试，一般都是根据整车厂的振动要求，我们把显示屏放在治具上进行振动测试，这里的振动测试比较多，比如有规律的正弦式振动，或者随机振动。

这里重点讲讲随机振动，是一种振动波形杂乱，对未来任何一个给定时刻其瞬间值不能预先确定，其波形随时间的变化显示不出一定规律的振动。例如：汽车在凹凸路面上行驶时的振动，飞机在阵风中飞行时的振动，船舶在波浪中的振动，这些都是随机振动，是不是有点玄乎，类似于买彩票我只买随机机选，生死有命，富贵在天。

我们来看看国家对于车载电子的随机振动的强制标准要求，下图就是GB/T 2423.56随机振动实验标准和要求。

是不是看着有点头晕，机哥给你一点拨就通了，其实你就想想你小时候被别人摇晃的时候，有哪些因素会导致你头晕，一个是摇晃的力度，一个是摇晃的速度（也就是频率，一分钟摇晃10次和一分钟摇晃100次的效果是不同的），如果使用非常大的力度，同时频率非常高，此时你极大可能被摇晃成脑震荡。

此时我们再反过来看看国标振动标准，随机振动涉及到的两个因素，纵坐标是功率谱密度（PSD），功率谱密度指随机信号的各个频率分量所包含的功率（或称能量）在频域上是怎样分布的，通常用 PSD 表示，单位有两种g²/Hz，（m/s²）²/Hz，可以理解为每频率单位中所含振动能量的大小，其值越大，相对应的频率段振幅值会变大。这里简单理解就是振动的强度大小。

横坐标就是振动的频率，频率的选择一般与实践使用的范围有关，例如：海运试验条件频率较低，一般从1~100Hz，而且低频的PSD值较大，随机振动的感觉像乘海轮，振幅大，频率低。铁路运输试验条件，频率是5~150Hz，也是低频的PSD值大。高频随机振动一般是高频至,高频振动一般应用于飞机运输或其他有高频场合的地方。

可以看到随机振动就是在强度大的时候，振动的频率低，当频率高的时候，振动的强度变小，这个也是符合车载的实际使用情况，这个对于设计要求就需要选择材料要求和焊接质量要求蛮高。一般的手机由于体积和质量因素固定在支架上还行，如果是平板电脑，没有办法固定在车上，这个振动条件下，里面的元器件早都散架了。

3、EMC要求天壤之别

在讲EMC之前给大家普及一个概念，EMC其实是包括两部分，一个是EMI，一个是EMS，这两个很好理解，EMI是指自身产品不能对外辐射太强能量干扰到其他电子设备的正常运作，EMS是指的自身产品能够承受外界产品的辐射干扰或者静电干扰。

EMC类似武林功夫中的叶问太极，本身对外是没有多大的攻击性，不像泰拳和格斗中的出招凶狠，招招致命，而且卸力于无形，能够抵抗对方的凶狠出招，四两拨千斤的感觉。

平板电脑的EMC测试主要测试的就是RE、ESD，最多增加一个手持抗扰类的测试，因为平板电脑本身工作的时候不需要带电源线，此时就省去了通过线材传导相关的CE测试，而且平板本身工作的时候，周围的电气设备也不会超过10个，但是车载显示屏就不同了，车身带电辐射设备都会超过百个以上，而且都是比较封闭的空间，辐射干扰强度也比较强，所以首先是EMC测试内容上面就比平板要多几倍，标准也是严格数倍汽车安装平板电脑，所以开发车载电子，EMC是一道拦路虎，一个前装车厂项目的EMC测试费用一般都是100-200W之间费用，而平板电脑也就是5W之间就可以搞定的事情，基本上符合3C测试标准即可。

如果把EMC的全部区别说一遍，估计你看得要瞌睡了，我这里就重点讲讲大家都比较容易理解的静电，而且经常本身就有很多亲身经历。

先来看看普通消费电子产品的静电测试标准：

-4-2/.2，这个标准是电子电气设备ESD模拟测试使用的通用标准，满足大多数产品测试情况。有些产品有专门的产品标准，也是基于此标准。

选择的元件参数为150PF和330Ω，此电容参数为人体电容量的储能电容器标称值；电阻参数为表示人体握有某个如钥匙或金属工具等金属物时的源电阻，现已证明，这种金属放电情况足以严格地表示现场的各种人员的放电，除非另有规定，不然都按照此参数。

大家可以看到，上图就是放电的波形图，静电的峰值能量在最开始的1ns时间内就到达了峰值，能力最大，而且整个能量区间就是RC的时间常数τ，就是RC的乘积。

各位都有使用过平板电脑和手机，也会遇到过触摸触摸着就卡死了情况，此时有的情况是自动退出这个APP，机器重启了，有的是强制关机后恢复正常，此时就会有是静电导致的死机，对于消费产品而言，一般静电测试标准是接触±4KV，空气放电±8KV，静电完成后能够自动恢复或者手动恢复，不会导致机器有故障，比如某个器件被打失效了情况。

这个时候就很多种解决方案，一般情况下就是增加ESD防护器件，防止器件被打损坏，打完静电后都无法工作的，其他就不做处理，此时这种情况下手动上电重启机器都会恢复，还有一种处理方式，就是通过软件看门狗，如果发现由于静电导致程序跑飞了，可以通过看门狗强制复位整个系统，自动就重启了。这里的看门狗简单解释一下，就是富豪家里的保安，每隔半个小时问候一下雇主，如果发现雇主没有反应了，就立刻报警处理。

此时我们在来看看车载产品的静电要求汽车安装平板电脑，/道路车辆静电放电产生的电骚扰试验方法。不同的电容、电压、电阻表征人在汽车环境下作为静电电荷源的不同特性。需要用到电容为330PF和150PF两放电端，电阻为2000Ω。

这里首先可以看到车载的静电放电等效模型中的电阻、电容和消费电子产品的-4-2有很大区别，而且车载电子设备分为两种放电的电容，由于人在车外，站立于地面，人体与地的等效电容相对较小，简化模型后等效电容为150pf，所以在车外能够摸到的电子设备，比如门锁、大灯开关等等。当人在车里，等效模型发生变化，人体与地的等效面积增大了，等效电容相对增大，简化模型后，等效电容为330pf，所以一般车内的电子设备比如行车记录仪、显示屏等设备都是使用330pf的模型。

可以看出不同的放电端参数对测试结果是有影响的，RC时间常数变化了。比如300PF、2000Ω放电端的RC时间常数为600ns±130ns。虽然峰值的能量比消费电子的150pf和300Ω的参数能量弱，但是能量放电的时间RC时间常数乘积会更长，其实会对防护器件更有破坏性。

我们在看看车载电子对于静电能量和等级的要求，接触放电是±8KV，空气放电是±25KV，而且实验要求都基本上是A等级，不允许有任何的异常现场出现，那么显示屏上有一个偶尔的雪花点，或者水波纹都是不被允许的，更不用说重启了，这个是C等级了，基本上都是不被允许的。

这个时候对于结构防护静电的等级要求非常高，因为关键器件显示屏本身的静电能力根本无法达到这个静电等级，而静电防护和治水一样的原理，要不就是疏导，要不就是堵住，疏导也就是让静电走最短的阻抗进行放电路径，最好不经过显示屏内部，此时让显示屏外围的金属电镀条直接导电到车身的钢板大地，或者进行堵住设计，就是外部加很厚的盖板，让空气放电基本上进入不到显示屏内部。

如果把这个车载静电要求放到消费领域，这个要求就相当于武林学渣要学会降龙十八掌而且要打败郭靖，这个要求就有些许过分了。

开发设计品质要求不同

以平板电脑为代表的消费电子产品，设计使用寿命一般为五年，一年甚至半年就更新换代。快速的迭代周期使得手机/平板的工艺和使用体验不断提升，基本两三年就会有一个技术突破。

汽车设计使用寿命是十年/二十万公里，有些甚至是终身质保，对质量要求更为严格。在车辆电子领域，半年的时间，只能做完一次功能试验+可靠性试验+实车试验，算上整车开发时间，一个车机从研发到最后量产至少会有两三年。

手机平板的卡顿和死机，在车机上都是危机，用手机进行长途导航时，手机会持续发热，可能产生卡顿甚至死机。如果车机出现类似状况，则会造成严重的安全隐患。

车辆涉及到用户的财产和生命安全，对中控单元和屏幕的安全性（包括功能安全、网络安全、性能安全等）、稳定性要求也更加严格。车辆中控屏幕需要经过零配件和整车各类复杂的测试、验证以及国家多种严格的检验，符合车规级使用标准方可使用。

使用车规零件的坏处

任何选择都不可能只有好处没有坏处，使用车规电子元件有什么坏处呢？

首先就是贵，体系要求高，开发验证花费大，产量低导致成本高出消费电子一大截。相对较高的门槛也使得存在较多的销售溢价。

其次的坏处就是选型困难，玩电子的人都知道发展到今天，电子元件相当的丰富，做相同功能的产品可以有多种方案，复杂度可能差异巨大，但有时为达到车规的要求，不得不放弃一些集成度高的方案。

还有一个比较明显的坏处就是某些产品技术落后，大量的验证工作影响到了新产品的上市速度，同时，芯片厂家一般的投放策略也是希望在消费电子市场上成熟后，才将该产品应用在到汽车市场上。比如在2013年小编在开发的一款产品使用的ARM A9的处理器，当时在汽车市场已经基本上是最好的产品了，但消费市场上ARM A57的处理器并不稀奇。

使用非车规的电子元件在车上到底有多大的风险

这个问题真是比较复杂，得从多个方面来判断

1、仅仅是没有得到相关的认证，但其实产品的性能和可靠性是满足要求的，并且也得到过大量的应用验证。如果属于这种情况风险相对较小。

2、这点是很重要的一点，就是元件和系统的关系。系统的性能和可靠性是由下一级的电子元件来构成的，所以在同样的设计下，使用非车规的元件产品肯定要差。但好的设计，可以降低元件的性能要求，一个保护措施设计完善并能做到元件失效对系统影响轻微设计，就有可能使用非车规元件做出更好的产品。

由于当前技术工艺限制的影响，不是每种需要用在汽车上的电子元件都可以达到所谓的车规要求。但为了实现汽车上的某些功能，就必须要用到这些元件。这种情况可以分为两类

a 该功能的安全要求高，不能接受偏差。例子：紧急呼叫的E-CALL 功能，为保证该功能，需要给设备安装上后备电池。而该功能是涉及到生命安全的，按照某些公司的ASILI()评级，要求达到B级。而我们知道电池要做到-40度时保持高性能是很困难的。所以有公司的解决方案就是在电池上包上加热电阻丝，在低温时加热它来保证性能，此时用单个元件的标准来看不合格，但作为零件总成，就可以满足车厂的标准要求。这也可以看出整车厂的企业标准和元器件标准之间的关系。

b 该功能一般不涉及安全，可以考虑接受偏差。如娱乐系统的液晶屏。在低温时可能显示的响应和光学性能都会下降。但这种情况会被打分工程人员接受下来。

车载显示屏会有很多不同的电气特性，比如车身蓄电池供电并不是稳定的，在汽车点火的时候，电压从12V会跌到5V然后在回升，在蓄电池并联的设备上，比如一些雨刮、远光灯的开启和关闭都会导致B+蓄电池的电压从12V到±100V左右的波动，这个电压平板电脑完全无法承受。

当然还有很多一些性能的测试，比如防尘防水等级车载要求一般都是IP67等级，还有端子的插拔力测试、耐刮擦、附着力、耐磨色牢度、耐酒精、耐合成汗液、阻燃、色差等一系列在消费电子领域都不需要做的测试，对于成本是一个非常重大的考验。

汽车中控屏幕并不是装载在车辆上的平板电脑那么简单。平板电脑无法与车辆深度耦合，车辆中控屏不仅提供比平板电脑更适于用车场景的娱乐，导航等功能，还可以操控并设置车辆相关功能。

所以综合看下来，平板取代中控导航大屏这应该是一个伪命题，从传统的FM、导航、蓝牙电话，到如今视频、智能停车充电、支付等多种功能，用户需求的多样化，加快车辆屏幕的升级。传统中控实体按键的设计方式，已经无法满足用户的需求。

如果在过去的小屏幕下体现，操作层级更多、逻辑更复杂，用户不易操作，影响安全。大屏幕不但可视化更好，还能用语音指令，操作体验更加便捷安全。车辆作为用户的第二私密空间，大屏使车辆不仅仅是一个交通工具，而是用户在用车场景下的另一个大屏手机，真正做到车外、车内的无缝连接。

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