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首先介绍一下汽车中的开关,由于开关的种类不同导致其参数略有差异,在设计开始之前,需要对其有较为深人的了解。汽车上的开关面向乘员,是操作汽车的基本工具。对于控制电子模块来说,开关从电气特性上可以分为几种。

①普通开关:此类开关主要传递普通电流信号,如图ａ所示。开关的基本特性是在开关导通时,开关的阻抗为导通电阻Ra;当开关断开时,开关的阻抗并不是无穷大,该阻抗定义为开关的关断阻抗Rarr。图C描述了开关的这个模型,开关的以上两个参数是非常重要的,但是这两个值都是变化的,随着开关的触点氧化等非理想因素,导通电阻会逐渐变大,而关断电阻也会变化。比较统一的做法是,测试老化实验后开关的最大导通电阻和最小的关断电阻,而整车企业会在采购时定义这两个参数。开关的另外一个重要指标是工作电流,一般普通开关在1~20mA,实际上工作电流是保证开关工作的最主要因素,在后面计算时会详细介绍。

②)大电流开关:此类开关在传递信号的同时也驱动一定电流的负载,如图ｂ所示，操作电流一般很大。与普通开关相比,大电流开关的导通电阻必须非常小,且关断电阻较大。如果导通电阻太大,在电流通过时会引起电压降,在某些极端的情况下可能造成信号的无法识别,这种情况在驱动灯泡时,初始的冲击电流可能很大,电压降特别大时引起模块的错误识别。与此相对,如果关断电阻较小,引起的漏电流可能对负载有一定的影响。以上两个参数在设计时需要仔细确认。

③ 带电阻的开关:一般可分成串联电阻、并联电阻和串并电阻等,如图所示。图d显示的组合开关是最典型的一种带阻开关。组合开关有多种调节方式,每种操作方式的阻值

当然,汽车开关的采购和配置是按照其结构来区分的,类型较多。

①旋转式开关:依靠主轴旋转来改变挡位,以达到电路通与断的目的。比较典型的是以钥匙操作的点火开关。

②顶杆式开关:在规定外力作用下,顶杆在一定范围内做直线运动,去推动触点闭合(或打开),一旦外力消失,依靠本身反力弹簧自动复位,使触点保持原始状态。这是一种用于车门和制动车灯的信号开关。

③ 跷板式开关:主要特点是工作支点在中央,而工作点在支点两旁,当按下一个工作面另一工作面则向上,形如跷跷板。

④电子型开关:利用电子元件来实现控制汽车电路的开关已逐步得到应用,该类型开关

没有触点,因此不存在因触点烧蚀而引起的故障。⑤扳柄式开关:扳柄式开关主要利用杠杆原理来达到控制目的,主要可分为直接控制式和间隙控制式两类。前者直接控制负载,开关的触点能承受的功率要大;后者不直接控制负载,而是控制中间电磁继电器,然后利用中间电磁继电器的触点去控制负载,因此触点功率要求较小,而且控制对象的功率基本一致。

在汽车电子系统中，开关输入设计的基本要求如下：

1. 可靠性

耐久性：开关需承受频繁操作，确保长期使用不失效。

环境适应性：能在宽温范围（-40°C至+125°C）、高湿度、振动和冲击等条件下正常工作。

2. 安全性

防误操作：防止因误触或振动导致的误触发。

故障检测：具备检测开关开路、短路等故障的能力，并及时上报。

3. 电气特性

电压和电流范围：适应汽车电气系统的电压波动（通常12V或24V）。

抗干扰：具备抗电磁干扰（EMI）和静电放电（ESD）能力。

4. 机械特性

操作力：操作力适中，确保手感良好且不易误触。

行程和反馈：明确的行程和触感反馈，便于用户感知操作状态。

5. 接口设计

兼容性：与ECU等系统接口兼容，支持数字或模拟信号输入。

信号处理：具备去抖动功能，防止信号抖动导致误触发。

6. 成本与可制造性

成本控制：在满足性能要求的前提下，尽量降低成本。

易于制造和装配：设计应便于生产和安装，减少复杂工序。

7. 符合标准

行业标准：符合ISO 26262等汽车功能安全标准。

法规要求：满足各地区汽车电子产品的法规和认证要求。

8. 用户体验

人机工程学：设计符合人机工程学，操作舒适。

美观性：外观设计与汽车内饰风格协调。

9. 维护性

易于更换：设计应便于维护和更换，减少维修难度和时间。

总结

汽车电子开关输入设计需综合考虑可靠性、安全性、电气和机械特性、接口设计、成本、标准符合性、用户体验及维护性，确保在各种条件下稳定工作并提升用户体验