CN102815215A - 用于车辆的开关识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于车辆的开关识别系统，其被配置成识别安装在槽中的每个开关，而不论开关被安装在哪个槽中，使得多个开关可以自由地布置在预期位置中，因此可更有效地管理各个开关。具体地，设有识别端子，安装在开关中且在开关被插入到槽中时连接于槽中的对应端子；以及电阻器，连接于开关的识别端子并且具有预定用于每个开关的不同电阻值。控制模块，通过经由连接到槽中对应端子的输入电路接收基于开关中的电阻器的电阻值的信号，来识别开关。

Description

用于车辆的开关识别系统

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的开关识别系统。更特别涉及一种即使开关被安装在任何槽中也可识别安装在槽中的每个开关的开关识别系统。

背景技术

车辆中通常安装多个用于操作包括灯、电子和电气部件、便利系统、安全系统等各种车辆系统的开关。这些开关被安装在车辆的各个位置中，如图1所示，多个开关11-14通常被安装在驾驶者座位侧部的仪表面板上，以使驾驶者能够方便地选择和操作开关11-14。

特别地，多个开关11-14聚集在线束周围，并且在诸如货车或公共汽车的大型商用车的情形下，安装在仪表板上的开关的个数有时可达大约30或40个开关。而且，这么多开关在所有的车辆中并不是以相同的方式被使用，而是根据车辆的型号有选择地使用，而且，每个开关都被安装在车辆中的预定位置。

每个开关都通过电线连接到在预定位置中接收其输入的对应单元上，在此情形下，没有用于识别安装在其位置中的每个开关的结构。所以，有必要将每个开关的安装位置(即，开关承载表面，比如开关被插入到其中的槽，)固定到预定的位置上。这样，取决于开关的类型(即，取决于其用途和功能)预定每个开关的安装位置，并且开关被安装在对应的槽中并由配线连接。然后，当安装在其位置中的对应开关被操作时，能够根据操作从信号的位置(即，来自诸如槽的位置的操作位置和信号被传输的配线)来识别开关。

此外，当根据车辆的型号及其用途开关不需要被安装在特定的槽中时，如图2所示，对应开关的位置(即，槽)被封口盖板或塞子18覆盖，而仅仅在预定位置中安装开关11-14。

由于每个开关的操作状态都能够从预定位置被传输，因此开关11-14不能被安装在任何其它的位置中，而是必须安装在预定的位置中，并且由封口盖板或塞子18来覆盖无效开关(即，没有被使用的开关)的位置。

这样，如果在开关和电线之间的连接被固定到预定的位置，则在开关布局中的自由度被最大限度地限制了，因此三十或四十个开关的位置必须被有规律地绕着仪表板设置。所以，开关承载表面占据了仪表板的大部分，降低了设计上的自由度，因此难以重新布置或移动开关的位置以提供更好的人体工学设计，难以满足驾驶者日益增长的需求和意见。

例如，很难将特定开关的位置从图1中的位置“A”移动且重新布置在位置“B”上。而且，从图2可知，封口盖板或塞子18安装在其不被使用的开关的位置中，而实际需要的开关11-14分散在仪表盘上各个预定的位置中。

在多个开关之中，被驾驶者频繁使用的开关或者在紧急情况下使用的开关应该被安装在邻近驾驶者的位置，以使驾驶者能够容易地操作该开关。然而，在各种车辆型号中使用的开关的类型各不相同，因此对于驾驶者而言当开关被安装在固定的位置时很难选择性地操作必要的开关。

而且，在图2所示的开关模块中，多个封口盖板或塞子18分散在开关11-14之间，使得驾驶者难以快速地从多个开关的整体布置中发现并且操作必要的开关。如果驾驶者在仪表板上操作开关有困难，则开关的操作可能会削弱驾驶者的注意力，因此增大车辆事故的风险。

此外，从车辆制造者的观点来看，必须一个接一个地识别开关的位置并且在预定的位置中安装开关，还必须识别几个封口盖板或塞子的位置并且在对应位置安装封口盖板或塞子，这对于操作性和生产力而言是不利的。

此外，当根据车辆的型号而选择性地安装开关时，在有限的空间中几个重要的开关被分散在各个位置中，并且封口盖板或塞子不必要地占据了仪表盘上的空间，这在空间利用方面是不利的。

如果希望获得在预期位置布置开关的布局，则有必要通过考虑用于开关的选择性应用场合的情形的个数来制造各种类型的开关模块(图2中示出了开关模块的一个实例)。然而，为了制造和操作用于所有车辆型号的各种类型的开关模块，大大增加了开关模块的数量，以及额外的成本、时间和人力，因此难以管理各个开关模块的规格。

解决该问题的一个在先方法包括应用安装在每个开关中用于LIN或CAN通信的收发器和微处理器，以使对应开关作为主动装置(master)或从动装置(slave)来操作以便与车辆的控制模块进行通信。然而，安装在每个开关中的额外的收发器和微处理器以及被设计成操作微处理器的程序使成本显著增加，并且需要多个设计工程师来设计和制造车辆。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种用于车辆的开关识别系统，其被配置成使用简单的电路构造来识别安装在槽中的每个开关，而不论开关被安装在哪个槽中，以使多个开关可以自由地布置在预期位置中，因此可更有效地管理各个开关。

在一个方面中，本发明提供一种用于车辆的开关识别系统，其识别插入到车辆的槽中的开关。更具体地，该开关识别系统包括识别端子，安装在开关中并且在开关被插入到槽中时连接于槽中的对应端子；电阻器，连接于开关的识别端子并且具有预定用于每个开关的不同电阻值；和控制模块，通过经由连接于槽中的对应端子上的输入电路接收基于开关中的电阻器的电阻值的信号，来识别开关的类型。

在一个示例性实施方式中，控制模块可以包括模拟-数字(AD)转换器(ADC)，该转换器通过输入电路连接于槽中的对应端子，并且通过对基于开关中的电阻器的电阻值的信号进行转换来输出表示每个开关的特定类型的ADC值。此外，控制模块还可以包括连接于AD转换器的输入电路的电阻器。

在另一个示例性实施方式中，开关中的电阻器可以是接地的下拉电阻器，而控制模块中的电阻器可以是连接到输入电路上的功率输入电路的上拉电阻器。AD转换器可以包括多个输入通道，每个输入通道都通过输入电路以一对一的方式被连接到槽的多个对应端子中的每个对应端子上。控制模块还可以包括控制器，该控制器用于基于从AD转换器输出的ADC值来确定每个开关的类型。

在又一个示例性实施方式中，控制器可以通过确定ADC值是否位于每种类型开关的预定范围内来识别开关的类型，并且当ADC值不在预定范围内时，控制器将其作为错误处理。

下面将讨论本发明的其它方面和示例性实施方式。

附图说明

现在参考在附图中示出的某些示范性实施方式来详细描述本发明的上述和其它的特征，仅仅以示例性的方式给出下文中的附图，因此其不构成对本发明的限制，并且其中：

图1是示出多个开关安装在车辆中的状态的示意图；

图2是示出常规开关布局的示意图；

图3是示出安装在本发明一个示例性实施方式中的开关中的端子的构造的示意图；

图4是示出本发明一个示例性实施方式的开关识别系统的构造的示意图；

图5是示出根据本发明的示例性实施方式的ADC值的开关的示范性构造的表；和

图6是示出本发明示例性实施方式中开关模块的构造的示意图。

在附图中提及的附图标记包括将在下面进一步讨论的下列元件：

11-14：开关

15：识别端子

18：封口盖板(或者塞子)

20：控制模块

21：AD转换器

22：控制器

应当理解的是，附图不必按比例绘制，而是呈现出说明本发明基本原理的各种优选特征的简化表示。本文中所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，这些特征将部分地由预期的特定应用和使用环境来确定。

在附图中，在全部的几张图中，附图标记始终指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

下面详细参考本发明的各种实施方式，本发明的实施例在附图中被图解并且在下面被描述。尽管本发明将结合示范性实施例被描述，然而可以理解的是，本描述并不意在将本发明限制到那些示范性实施例上。相反地，本发明意在不仅仅覆盖示范性实施例，而且覆盖各种可选形式、变型、等价形式和其它实施例，其可被包含在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围中。

可以理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似的术语包括一般而言的机动车辆，比如包含运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、货车，各种商用车辆的客车、包含各种轮船和舰船的船只、飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动汽车、混合动力电动汽车、氢动力汽车和其它替代燃料汽车(例如，从除了石油以外的资源中取得的燃料)。如在本文中所引用的，混合动力车辆是具有两种或多种动力来源的车辆，例如汽油动力车辆和电动动力车辆二者。

本发明提供一种用于车辆的开关识别系统，其被配置成利用简单的电路构造来识别安装在槽中的每个开关，而不论开关被安装在哪个槽中，使得多个开关能够被自由地布置在预期的位置，因此能更有效地管理各个开关。

本发明的开关识别系统具有简单的电路构造，能够在开关被连接到任何槽(即，车辆的任何端子)中时自动地输出用于每个开关的唯一识别电信号。

图3是示出安装在本发明示例性实施方式的开关中的端子的构造的图。如图所示，多个端子1-7和15设置在开关11的后部，并且例如当开关11被插入到形成在仪表板中的槽中时，开关的端子连接到车辆的槽中的端子上。在本发明中，开关具有相同的尺寸和结构，因此能够执行它们的功能，而不论它们被插入到哪个槽中。

如在附图中所示的，在开关11被插入到槽中时电连接于车辆的槽中的多个端子1-7和15，被设置在开关11的后部。端子的例子包括开关VCC端子1、接地端子2、开关选择端子3、夜灯端子(+/-)4和5以及操作灯端子(+/-)6和7。使用这些端子来打开和关闭LED，LED安装在开关中以用于操作灯和夜灯，以及根据开关的打开/关闭操作而输出信号。各个终端都具有相同的结构并且安装在每个开关的相同的位置中。

而且，在本发明中，开关11还包括识别端子15，其允许控制模块有意地/动态地识别对应开关在被插入到槽中时的类型和用途。识别端子15还被电连接到车辆的对应端子上，其被进一步安装在槽中。

在本发明中，识别端子15还具有与其它端子相同的构造并且被安装在相同的位置中，并且连接到识别端子15上的车辆的对应端子(下文中称作对应端子)也具有相同的结构并且被安装在相同的位置中。所以，即使任何开关被插入到槽中或者即使开关被插入到任何其它槽中，开关11的识别端子15也能够被连接到车辆的对应端子上。

图4是示出本发明的示例性实施方式中开关识别系统的构造的电路图，其允许控制模块20来识别开关11-14的类型，而不论开关11-14中每个开关被插入到哪个槽中。

如图所示，当开关11-14中的每个开关被插入到槽中时，开关的识别端子15和接地端子2连接到槽的对应端子23和接地端子24上。具有预定电阻值的每个电阻器R1-R4设置在开关11-14中的每个开关中，并且每个电阻器R1-R4都可以是位于识别端子15与接地端子24之间的下拉电阻器，然后接地。

下拉电阻器R1-R4中的每个电阻器都具有开关11-14中的每个开关的预定电阻值，并且开关11-14的下拉电阻器R1-R4根据开关是什么样的类型而各自具有不同的电阻值。通过利用印刷电路板(PCB)的方法、嵌件注塑的方法或者利用可变电阻器的方法，下拉电阻器R1-R4可被安装在开关11-14中。

首先，根据利用PCB的方法，将具有预定电阻值的下拉电阻器安装在待安装于开关中的印刷电路板(PCB)上。也就是，在表面贴装技术(SMT)加工期间或者在组装期间，将待应用到对应开关上的下拉电阻器安装在PCB上，然后在开关的组装期间将如此得到的PCB组装到开关上，以使下拉电阻器被安装在开关中。

在该方法中，准备根据开关类型而安装不同下拉电阻器的各种类型的PCB，并且选择和使用含有与对应开关类型相对应的下拉电阻器的PCB，并组装该开关。因此，含有具有预期电阻值的下拉电阻器的PCB能够被简单地选择并且被组装在开关中，因而无需额外的处理。

可选地，可以使用嵌件模压法(insert molding method)来代替在PCB上安装电阻器。具体地，使用模具模制开关体，并且组装诸如PCB等相关部件以提供开关封装。然后，具有根据开关类型的预定电阻值的下拉电阻器通过焊接被安装到开关体的预定位置上。在此，连接于识别端子和接地端子的分开端子被分别形成以从开关体延伸到外侧，然后下拉电阻器的两端通过焊接被连接到因而形成的端子上，使得下拉电阻器可被简单地连接在识别端子与接地端子之间。

在该方法中，不论使用何种类型的开关，都分别以相同的方式来制造诸如开关体、PCB等各种部件，并且事先组装，然后简单地选择具有预期电阻值的下拉电阻器并安装其上。可以知道，通过使用上面的方法，易于在开关中安装具有预期电阻值的下拉电阻器。

与准备各种类型的PCB的方法相比，没有必要管理用于各个PCB的规格。此外，由于电阻器是在开关组装之后被连接到开关上，因此不论车辆型号如何都可以制造相同类型的开关，并且能够选择适当的下拉电阻器并安装到对应开关上，这在(不同开关的)管理和诸如改变电阻值等可操作性方面很有利。

在一些实施方式中，可以将可变电阻器用作安装在PCB上的下拉电阻器，然后在选择开关过程中在外部设置可变电阻器的电阻值。在此，下拉电阻器可以是具有小电动机的电阻器模块，即其中使用电动机来变化电阻值的电可变电阻器。也就是说，可以在制造相同类型的开关之后，通过旋转电动机来选择下拉电阻器的电阻值和开关的类型。在选择电阻值之后，可以使用锁销(lock pin)来固定该特定开关的电阻值。

在此方法中，可以通过自动加工来增加可靠性并同时进行电阻值的选择和质量检测。这样，可以通过综合考虑加工的可管理性、由于零件的共有用途而带来的管理方便性以及成本的降低，可以通过上面的三种方法中的任何一种方法来执行安装下拉电阻器的方法和选择电阻值的方法。

同时，本发明的开关识别系统包括用于确定被插入到每个槽中的每个开关11-14的类型的控制模块20。控制模块20包括电连接于识别端子15和被插入到槽中的开关11-15的下拉电阻器R1-R4上的AD转换器21，以根据设置在对应开关中的下拉电阻器的电阻值而输出用于每个开关的唯一的识别信号。

在示例性实施方式中，AD转换器21包括多个分别设置在槽中的输入通道，并且每个输入通道都通过配线(wiring)(即，输入电路26)以一对一的方式都连接到槽的对应端子23上。功率输入电路25被连接到连接于AD转换器21的每个输入通道与槽的每个对应端子23之间的每个输入电路26上，并且每个上拉电阻器R11-R14被安装在连接于输入电路26上的每个功率电路25上。

在此，上拉电阻器R11-R14可以具有相同的电阻值。所以，当每个开关11-14被插入到多个槽的任一槽中并且开关的识别端子15连接到槽的对应端子23上时，开关中的每个下拉电阻器R1-R4通过开关的识别端子15、槽的对应端子23和输入电路26连接到AD转换器21的输入通道。

然后，AD转换器21输出唯一的电信号，即针对每个开关的唯一识别信号(诸如稍后将描述的ADC值)，其允许使用者识别被插入到每个槽中的开关的类型。AD转换器21包括多个输出通道，每个输出针对每个开关的唯一识别信号并且通过配线连接到控制模块20中的控制器22上，并且控制器22基于从AD转换器21输出的唯一识别信号来确定开关的类型。

当特定的开关11-14被插入到任何槽中时，根据通过连接于AD转换器21的输入通道的配线的下拉电阻器R1-R4和上拉电阻器R11-R14的电压分配，将预定的电压值应用到连接于开关的线路上。

该电压值被转换成预定的ADC值(模拟成数字信号值)，即通过AD转换器21用于每个开关的唯一识别信号，因此，控制单元20中的控制器22接收从AD转换器21输出的唯一识别信号，由此识别插入到每个槽中的开关的类型。

图5是示出在本发明的示例性实施方式中根据ADC值的开关的示范性构造的图表，其中显示了在包括10位AD转换器的控制模块中预定用于开关的类型的电压值的范围和ADC值的范围。

如图5所示，由于没有被使用的无效槽(dead slot)没有被连接到具有下拉电阻器的开关的识别端子，所以大约5V(在4.88-5V的范围内)的电压被输入到AD转换器的输入通道。所以，当AD转换器输出与电压值相对应的ADC值时，控制器接收ADV值，以确定ADC值位于预定范围(1,000-1,023)内，因此识别没被使用的对应开关。

相反地，在槽连接于开关的情况下，AD转换器输出预定的ADC值，作为基于用于每个开关的下拉电阻器的预定电阻值的唯一的开关识别信号，并且控制器确定ADC值位于(用于每种类型开关的)预定范围内，因而识别开关的类型。当被检测的ADC值不在每个开关的预定范围内时，控制器将其作为错误处理。

如上所述，已经描述了本发明的开关识别系统的结构，其中开关的电阻器配置有下拉电阻器，控制模块的电阻器配置有功率输入电路的上拉电阻器，以进行电压分配。然而，本发明可以具有相反的结构。也就是说，开关的电阻器可以配置有连接于电源的上拉电阻器，而控制模块的电阻器可配置有接地的下拉电阻器。

在本发明中，除了上述基于安装在开关中的电阻器的电阻值进行电压分配的方法之外，还可以利用这种方法，其中被输入到ADC通道的信号通过电流中的变化而使ADC值发生变化，以使在被检测的ADC值位于每个开关的预定范围内时，控制器基于被检测的值来识别对应的开关。

此外，为了简化配线，可以根据开关模块的位置来划分控制模块，其中将多个开关分别形成一组；并且可以通过诸如局域互联网(LIN)通信、控制器区域网络(CAN)通信等多种通信方法，将控制模块配置成彼此之间传送开关的状态信息。

而且，可以将集成控制模块配置成接收所有开关的输入并且识别开关的类型。

如上所述，根据本发明用于车辆的开关识别系统，控制模块可以识别开关的类型，而不论开关被安装在哪个槽中，因此可以将开关自由地布置在预期的位置中。

此外，由于控制模块可以在所有情形下识别开关的类型，因此开关可被简单地插入到任何槽中，因而开关可被自由地布置在预期的位置中，所以对于使用者而言可以根据使用的频率将开关方便地布置在预期的位置。

因此，驾驶者能够在对其而言更容易接触到且方便的位置中自定义他们的开关，因此可以增加操作的方便性，防止由于粗心驾驶而导致的交通事故并增大驾驶的方便性。此外，改进了布局的自由度，在设计方面更为有利；并且易于管理产品的规格并改进组装的可操作性。

而且，当根据车辆型号将槽设置成与待使用的开关的个数相对应时，封口盖板或塞子的数量可以减少甚至消除，并且如图6所示剩余空间可被用作袋19，因此增加了空间利用率。

上面已经参考本发明的示例性实施方式对其进行了详细描述。然而，本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的原理和精神的情况下，还可以对这些实施方式进行修改，本发明的范围被限定在所附的权利要求及其等价形式中。

Claims (12)

1.一种用于车辆的开关识别系统，其识别插入到车辆的槽中的开关，所述系统包括：

识别端子，安装在所述开关中并且在所述开关被插入到所述槽中时连接于所述槽中的对应端子；

电阻器，连接于所述开关的所述识别端子并且取决于被插入到所述槽中的所述开关的类型而具有不同的电阻值；和

控制模块，通过经由连接于所述槽中的所述对应端子的输入电路接收基于所述开关中的所述电阻器的电阻值的信号，来识别插入到所述槽中的开关的类型。

2.根据权利要求1所述的开关识别系统，其中所述控制模块包括AD转换器，所述AD转换器通过输入电路连接于所述槽中的所述对应端子，并且通过对基于所述开关中的所述电阻器的电阻值的信号进行转换来输出表示每个开关的类型的ADC值。

3.根据权利要求2所述的开关识别系统，其中所述控制模块还包括连接于所述AD转换器的所述输入电路的电阻器。

4.根据权利要求3所述的开关识别系统，其中所述开关中的所述电阻器是接地的下拉电阻器，而所述控制模块中的所述电阻器是连接到所述输入电路上的功率输入电路的上拉电阻器。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的开关识别系统，其中所述AD转换器包括多个输入通道，每个输入通道都通过所述输入电路以一对一的方式被连接到所述槽的多个对应端子中的每个对应端子上。

6.根据权利要求2所述的开关识别系统，其中所述控制模块还包括控制器，所述控制器用于基于从所述AD转换器输出的ADC值来确定每个开关的类型。

7.根据权利要求6所述的开关识别系统，其中所述控制器通过确定所述ADC值是否位于每种类型的开关的预定范围内来识别开关的类型。

8.根据权利要求7所述的开关识别系统，其中当所述ADC值不在预定范围内时，所述控制器将其作为错误处理。

9.根据权利要求1所述的开关识别系统，其中所述电阻器被安装在所述开关中的PCB上。

10.根据权利要求1所述的开关识别系统，其中所述电阻器通过焊接被安装到利用模具模制而成的开关体的预定位置上，以便在各种部件被组装到所述开关体上之后被连接到所述识别端子上。

11.根据权利要求1所述的开关识别系统，其中所述电阻器是可变电阻器，其电阻值通过外部操作而变化。

12.一种方法，包括：

将开关插入到被配置成接收所述开关的车辆的槽中，其中所述开关包括端子，所述端子安装在所述开关中并且在所述开关插入到所述槽中时连接于所述车辆的所述槽中的对应端子；和

由控制器通过经由连接于所述槽中的对应端子的输入电路接收基于所述开关中的电阻器的电阻值的信号，来识别插入到槽中的开关的类型，其中所述电阻器连接于所述开关的所述端子并且取决于插入到所述槽中的所述开关的类型而具有不同的电阻值。

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