關于汽車電器開關分類與應用的研究

王天澤 閆朋

摘要：汽車電器開關（以下簡稱開關）和普通電器開關作用原理雖有相似之處，但由于汽車用開關是控制汽車上各種控制裝置電路的開關，其控制對象不同，操作的方式也是多種多樣，所以與普通電器開關相比具有一定的特殊性。

1.主要特點

1.1在保證性能良好的前提下，不但外表要美觀，而且表面的色彩還必須與整車內飾件的色調相協調，以提高整個車廂的美觀。

1.2在設計上要考慮安全因素，車輛在行駛中萬一發生事故時不能給乘員的人身造成傷害，或者將傷害程度降低到最低限度。例如將按鈕設計成圓角、板柄的長度盡可能縮短、開關固定嵌入面板內部等。另外還必須考慮車輛的防火安全，對于開關使用的材料要用阻燃材料。

1.3汽車開關的外表形狀設計必須考慮安裝位置、操作方式、操作感覺等因素，有必要去按人機學的理論進行設計與安排。

1.4根據控制對象不同，其工作方式有瞬時、短時和連續運行3種工作狀態。按用途不同其負載電流可以從lmA-1000A。

1.5考慮到可靠性，汽車開關和其它汽車用零部件一樣在車輛行駛過程中總是會受到各方向力的沖擊與振動，使開關零部件出現早期損壞、鉚接松動等。另外，汽車運行中還會受到溫度、相對濕度等惡劣環境的影響，引起開關觸點的氧化加劇，導致開關壽命的縮短。

2.汽車電器開關控制方法的選擇

2.1 直接控制方法

控制汽車電器開關最直接的方法就是直接控制開關的負載。具體來說，當汽車的電源電壓通過開關向電器施加負載時，要增大開關的電流。這時，開關設備的發熱量就會提升。在這種情況下，開關觸電所承受的功率非常大，所以，對電器開關的結構設計和相關類型的產品質量提出了較高的要求。電器開關的結構設計和產品質量會增加汽車開關設備運行時產生的噪聲，進而影響汽車駕駛人員的行車舒適性。直接控制的汽車電器開關不具備故障輸出功能，因此，在對汽車進行檢查維修的過程中，很難找到故障的發生原因。而引發故障的原因主要有2種，即開關設備問題和電器設備問題。由此可知，直接控制式的汽車電器開關具有系統維護成本低、組成結構簡單的優點。

2.2 間接控制方法

2.2.1 數字化電器開關控制

通常情況下，這種方法是用于汽車LIN總線和CAN總線上的，這兩種總線有2根控制線和2根電源線。當汽車向電器開關下達動作指令后，電器開關的電子模塊單片機就要為指令信號的內容編碼，并通過LIN總線和CAN總線上的收發設備將制定好的通訊協議內容傳輸到數字化控制的LIN總線和CAN總線上的收發設備中。這樣一來，數字化技術控制的模塊單片機就能立即為其解碼。至此，汽車通過數字化技術模塊就完成了對電器開關設備的指令傳達。

2.2.2 電阻編碼電器開關控制

①小電流的電阻編碼要將接收到的指令編碼傳送到電器開關側面的單片機上進一步解碼。

②利用汽車的驅動電路操作電器開關。在使用小電流電阻編碼的過程中，汽車的電器線路比較簡單，不需要使用數據信息的通訊協議內容。使用小電流開關在很大程度上降低了汽車電器開關的設計難度，有效降低了電器開關的使用負荷，提高了開關設備的使用耐久性。

2.2.3 大小電流觸點的電器開關控制

顧名思義，大小電流觸點的汽車電器開關設備間接控制就是既可以使用小電流的電器開關，也可以使用大電流的電器開關。其具體控制過程為：電器開關是通過調整汽車繼電器線圈的電流來控制開關設備電流的通斷。要想實現對小電流汽車電器開關的間接控制，就要將開關設備觸點電流設置為小電流來操作。對大電流觸點汽車電器開關設備的間接控制要比與之對應的直接控制方式所用的大電流小得多，而且這種大電流觸點電器開關的間接控制方式要在汽車電器容量比較大和繼電器的電流也較大的情況下才能發揮作用。

3.汽車開關的分類

3.1駕駛操作功能：品種有點火起動、恒速、超速、后視鏡控制開關等。控制的負載有電機、繼電器、燈、電路等。

3.2報警信號功能：品種有轉向喇叭、停車燈、報警燈、制動燈開關等。控制的負載有燈、繼電器、電磁閥等。

3.3燈光系統功能：品種有前照燈、霧燈、儀表燈、開關等。控制的負載主要是燈。

3.4刮水器系統功能：品種有刮水器、洗滌器、風窗加熱開關等。控制的負載有電機、繼電器、電阻、泵等。

3.5空調冷卻系統功能：品種有風扇、空調、溫控開關等。控制的負載有電機、電磁閥等。

3.6門窗、鎖系統功能：品種有門鎖、電動搖窗機、油箱蓋、行李箱、天窗開關等。控制的負載有電機、電磁閥等。

4.各類開關應用介紹

4.1.推拉式：創于40年代發展于50年代，廣泛應用于轎車、貨車上。主要依靠推拉力的作用來完成接通與斷開電路，個別品種還具有雙金屬片安全器與燈光調節電阻。

目前僅在國內公交車、貨車上使用。其特點是結構簡單、價格便宜，不足之處是體積大，操作力大，在車輛行駛時調節檔位不方便。

4.2旋轉式：主要依靠主軸旋轉來改變檔位，以達到電路通與斷的目的。該類開關品種較多，一種是以鑰匙操作的點火開關，由鎖機構和開關兩部份組合而成，開關是用安裝螺母來固定。另外一種是有不同形狀旋鈕的開關。如用圓形旋鈕來控制后視鏡角度的開關，目前己配用在桑塔納2000車各種款式上。

4.3頂桿式：此類的開關動作原理比較簡單，主要是在規定外力作用下，頂桿在一定范圍內作直線運動，去推動觸點閉合（或打開），一旦外力消失，依靠本身反力彈簧自動復位，使觸點保持原始狀態。

這是一種用于車門和制動車燈的信號開關。

目前制動系統中對于制動燈開關的配合有兩種類型。一種是制動燈開關與制動系統的油（汽）路結合在一起，目前貨車上基本屬于此類型。另一種是制動燈開關與制動系統分離，此種結構主要應用在轎車上，該制動燈開關是依靠機械結構與制動踏板相連，如桑塔納轎車用的頂桿式制動燈開關，該品種有下列特點：

（1）頂桿伸出距離可在一定范圍內作尺寸上的調正，以滿足制動時工作行程的需要。

（2）采用兩對并聯觸點，以確保信號燈接通時的可靠性。

（3）在結構與材料上采取了特殊措施，以確保產品的可靠性與耐久性，確保壽命可達到25萬次以上。

4.4按鈕式：此類型開關俗稱push開關，具體可分不帶自鎖與帶自鎖兩種，前者結構簡單，目前很少采用，帶自鎖的平面型按鈕式開關，在80年代中期開始風行在轎車上。其主要特點是外形美、操作簡單。這在車輛行駛中對駕駛員的操作安全帶來了方便。

該開關目前用在上海通用“別克”、上海大眾“帕薩特”、神龍“富康”等車型上。

4.5電子型：利用電子元件來實現控制汽車電路的開關己逐步得到應用，該類型開關沒有觸點，因此不存在因觸點燒蝕而引起的故障。目前典型的產品是電子調光開關。其主要有兩大部分組成，即撓板式開關與電子調光系統（電壓調節可利用開關表面的一個調節旋鈕來完成）。

采用電子調光消除了因電阻長期處于通電發熱狀態、加速使線繞電阻失效的弊病。

另外該電子調光系統還增加了負載過電流保護設施。

參考文獻：

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[2]陳春，王友龍.電子功率開關在汽車電氣系統中的應用[J].汽車電器，2010（08）.