CN110968215B - 旋钮和按钮的obdii故障诊断技术 - Google Patents

Abstract

一种用于人机界面(HMI)的故障诊断的系统，包括物理旋钮、按钮和触摸屏界面。物理旋钮和按钮设置在触摸屏界面上并且与触摸屏界面通信。该系统还包括与触摸屏界面通信的触摸传感器和与触摸传感器通信的控制器，控制器具有用于存储控制逻辑的存储器和配置为执行控制逻辑的处理器，控制逻辑包括：第一逻辑，用于确定触摸屏界面的状态；和第二逻辑，用于确定小于触摸屏界面的整个面积的触摸屏界面的一部分的状态。

Description

旋钮和按钮的OBDII故障诊断技术

技术领域

本公开总体上涉及人机界面(HMI)，更具体地说，涉及具有用于控制机动车辆系统的旋钮、拨号盘、按钮等的机动车辆内饰。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

智能手机、平板电脑和其他这类触摸屏控制装置的使用越来越多，也推动了汽车行业的变革。机动车辆内饰越来越多地设计并配备有各种基于触摸的人机界面装置(HMI)。这种基于触摸的HMI通常显示并提供对各种系统和信息的访问，诸如：气候控制信息、音频和/或视频娱乐信息、导航信息、悬挂信息、转向信息、座位信息等。此外，基于触摸的HMI相对于传统机械和/或机械按钮和基于旋钮的系统提供优势，因为基于触摸的HMI可用于传统机械和/或机械按钮和基于旋钮的系统不太适合的位置和目的。与传统机械和/或机械按钮和基于旋钮的系统相比，基于触摸的HMI通常物理上相对较薄。因此，基于触摸的HMI可以布置在传统机械和/或机械按钮和基于旋钮的系统不能适配的位置中。然而，尽管这种基于触摸的HMI具有显著的实用性和可封装性，但与传统机械和/或机械按钮和基于旋钮的系统相比，基于触摸的HMI也存在诊断和可用性方面的挑战。此外，基于触摸的HMI还面临传统机械和/或机械按钮和基于旋钮的系统在很大程度上已经克服的监管挑战。

因此，虽然传统机械和/或机械按钮和基于旋钮的系统和典型的基于触摸的HMI为其预期目的而操作，但是在本领域中需要新的和改进的基于触摸的人机界面以及用于改进的基于触摸的HMI的诊断系统和方法，该诊断系统和方法满足监管标准，同时减少驾驶员分心，并且同时增加基于触摸的HMI的诊断的弹性、稳健性和准确性。

发明内容

根据本公开的若干方面，一种用于人机界面(HMI)的故障诊断的系统，包括：物理旋钮；按钮；触摸屏界面；物理旋钮和按钮设置在触摸屏界面上并与触摸屏界面通信；触摸传感器，其与触摸屏界面通信；以及控制器，其与该触摸传感器通信，该控制器具有用于存储控制逻辑的存储器和配置为执行该控制逻辑的处理器，该控制逻辑包括：第一逻辑，用于确定该触摸屏界面的状态；和第二逻辑，用于确定小于该触摸屏界面的整个面积的触摸屏界面部分的状态。

在本公开的另一方面，物理旋钮和按钮中的每一者还包括多个接触垫，这些接触垫设置在物理旋钮的下表面上并靠近触摸屏界面，以及设置在按钮的下表面上靠近触摸屏界面。

在本公开的又一方面，多个接触垫不对称地分布在物理旋钮的下表面上。

在本公开的又一方面，触摸屏界面还包括经由线缆与触摸传感器通信的感测栅格，该感测栅格具有电迹线，并且电迹线的第一多个与电迹线的第二多个电交互，并且形成多个感测节点。

在本公开的又一方面，多个接触垫具有被选择为与多个感测节点交互的预定直径。

在本公开的又一方面中，感测节点记录以下中的至少一者：存在、不存在或接近设置在物理旋钮或按钮上的接触垫。

在本公开的又一方面，用于人机界面故障诊断的系统还包括第三逻辑，用于确定设置在按钮和物理旋钮上的大多数接触垫是否与感测节点交互，并且选择性地生成诊断代码和在存储器中存储诊断代码，并且选择性地为HMI的用户生成通知。

在本公开的又一方面，包括感测栅格的电迹线的节距在触摸屏界面上是可变的。

在本公开的又一方面，包括感测栅格的电迹线的第一节距被优化以供物理旋钮和按钮使用。

在本公开的又一方面，包括感测栅格的电迹线的第二节距被优化以供手指使用，并且第一节距小于第二节距。

在本公开的又一方面，第一逻辑还包括：根据由定义触摸屏界面周边的电迹线的第三多个生成的数据，确定触摸屏界面的整个表面的电和物理连续性，并且第二逻辑还包括：根据在小于所述触摸屏界面的整个面积的触摸屏界面部分中定义按钮区或环路的电迹线的第四多个生成的数据，确定该触摸屏界面部分的触摸屏界面的表面的电和物理连续性。

在本公开的又一方面，一种用于机动车辆中的人机界面(HMI)的故障诊断的系统，包括：物理旋钮；按钮；多个接触垫，其设置在该物理旋钮和该按钮中的每一者的下表面上；触摸屏界面，其具有彼此以预定角度设置的多个电迹线，形成具有多个感测节点的感测栅格，物理旋钮和按钮设置在触摸屏界面上，并经由接触垫与触摸屏界面通信。该系统还包括触摸传感器，该触摸传感器通过线缆与触摸屏界面通信；以及控制器，其与触摸传感器通信，该控制器具有用于存储控制逻辑的存储器和配置为执行控制逻辑的处理器，该控制逻辑包括：第一逻辑，用于确定触摸屏的电连续性；第二逻辑，用于确定小于触摸屏整个面积的触摸屏部分的电连续性；以及第三逻辑，用于确定设置在按钮和物理旋钮上的大多数接触垫是否与感测栅格交互，并选择性地生成诊断代码和在存储器中存储诊断代码，以及选择性地为HMI的用户生成通知。

在本公开的又一方面，多个接触垫不对称地分布在物理旋钮的下表面上和按钮的下表面上。

在本公开的又一方面，多个接触垫具有被选择成与多个感测节点精确交互的预定直径，并且感测节点记录以下中的至少一者：存在、不存在或接近设置在物理旋钮或按钮上的至少一个接触垫。

在本公开的又一方面，包括感测栅格的电迹线的节距在触摸屏界面上是可变的。

在本公开的又一方面，包括感测栅格的电迹线的第一节距被优化以供物理旋钮和按钮使用。

在本公开的又一方面，包括感测栅格的电迹线的第二节距被优化以供手指使用，并且第一节距小于第二节距。

在本公开的又一方面，第一逻辑还包括：根据由定义触摸屏界面周边的电迹线的第三多个生成的数据，确定触摸屏界面的整个表面的电和物理连续性，并且第二逻辑还包括：根据在小于所述触摸屏界面的整个面积的触摸屏界面部分中定义按钮区或环路的电迹线的第四多个生成的数据，确定该触摸屏界面部分的触摸屏界面的表面的电和物理连续性。

在本公开的又一方面，第三逻辑还包括基于大多数接触垫的位置生成物理旋钮和按钮的估计位置。

在本公开的又一方面，一种用于机动车辆中的人机界面(HMI)的诊断的系统，包括触摸屏界面，其具有多个电迹线，该电迹线彼此以预定角度设置以形成感测栅格；电迹线的第一多个以预定角度与电迹线的第二多个相交，并在每个相交点形成多个感测节点；包括该感测栅格的电迹线的节距在该触摸屏界面上是可变的，包括该感测栅格的电迹线的第一节距被优化以供物理旋钮和按钮使用。系统还包括多个接触垫，该接触垫不对称地设置在该物理旋钮和该按钮中的每一者的下表面上，该接触垫具有被选择为与多个感测节点精确地交互的预定直径，并且该多个感测节点记录以下中的至少一者：存在、不存在或接近设置在该物理旋钮或按钮上的至少一个接触垫，并且包括感测栅格的电迹线的第二节距被优化以供手指使用，并且该第一节距小于该第二节距；该物理旋钮和按钮设置在该触摸屏界面上，并经由该接触垫与该触摸屏界面通信。该系统还包括触摸传感器，该触摸传感器通过线缆与触摸屏界面通信。该系统还包括控制器，该控制器与该触摸传感器通信，该控制器具有用于存储控制逻辑的存储器和配置为执行该控制逻辑的处理器，该控制逻辑包括：第一逻辑，用于根据由限定该触摸屏界面周边的电迹线的第三多个生成的数据，确定该触摸屏界面的整个表面的电和物理连续性；第二逻辑，用于根据在小于该触摸屏界面的整个面积的触摸屏界面部分中定义按钮区或环路的电迹线的第四多个生成的数据，确定构成该触摸屏界面部分的该触摸屏界面的表面的电和物理连续性；以及第三逻辑，用于确定设置在该按钮和该物理旋钮上的大多数接触垫是否与该感测栅格交互，并选择性地生成诊断代码和在该存储器中存储诊断代码，以及选择性地为HMI的用户生成通知，该第三逻辑基于大多数接触垫的位置生成该物理旋钮和该按钮的估计位置。

从本文提供的描述中，其他适用领域将变得显而易见。应理解的是，描述和具体示例仅仅是为了说明的目的，并且不意图限制本公开的范围。

附图说明

这里描述的附图仅用于说明的目的，并不意图以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本公开的一个方面的、具有人机界面(HMI)的机动车辆的环境视图，人机界面具有按钮和旋钮；

图2是根据本公开的一方面的、具有按钮和旋钮的HMI的屏幕截图；

图3A是根据本公开的一方面的、具有旋钮的HMI的一部分的示意性功能视图；

图3B是根据本公开的另一方面的、具有图3B的旋钮的HMI的一部分的示意性功能视图；

图4是根据本公开的一方面的、具有旋钮和按钮的HMI的感测栅格的示意图；

图5是根据本公开的一方面的、HMI的感测栅格的一部分的示意图，该HMI具有触摸传感器和限定HMI的感测栅格的周边的多个电迹线；

图6是根据本公开的一方面的、具有按钮的HMI的感测栅格的一部分的示意图；以及

图7是HMI的感测栅格的部分示意图，该HMI具有限定HMI的感测栅格的周边的多个电迹线，且多条电迹线限定HMI的感测栅格的一部分的周边，该部分感测栅格的周边小于感测栅格的整个周边。

具体实施方式

现在将详细参考在附图中示出的本公开的若干实施例。只要可能，在附图和说明书中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的部件或步骤。这些和类似的方向术语不应被解释为限制本公开的范围。

提供了示例性实施例，使得本公开将是彻底的，并且将向本领域技术人员充分传达范围。提出了许多具体细节，诸如特定部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施例的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，不需要采用具体细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，并且都不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，没有详细描述众所周知的过程、众所周知的装置结构和众所周知的技术。

这里使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而不是限制性的。如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也可以意图包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括”、“包含”、“含有”、“有”和“具有”是包含性的，并且因此指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。除非被特别标识为执行顺序，否则这里描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或示出的特定顺序执行。还应当理解，可以采用附加的或替代的步骤。

当元件或层被称为“在另一元件或层上”、“接合到另一元件或层”、“设置在另一元件或层上”、“连接到另一元件或层”或“联接到另一元件或层”时，它可以直接在另一元件或层上、接合、设置、连接或联接到另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当一个元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合到另一元件或层”、“直接设置在另一元件或层上”、“直接连接到另一元件或层”或“直接联接到另一元件或层”时，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“在......之间”与“直接在......之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。

尽管本文中可使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但这些元件、部件、区域、层和/或部段不应受这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确指出，否则本文使用的术语如“第一”、“第二”和其他数字术语并不意味着顺序或次序。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部段可以被称为第二元件、部件、区域、层或部段。

这里使用的术语“计算机”或“控制器”通常包括任何电子控制装置，该电子控制装置具有：预编程的数字计算机或处理器；存储器或非暂时性计算机可读介质，其用于存储诸如控制逻辑、软件应用、指令、计算机代码、软件或应用、数据、查找表等数据；以及收发器(或输入/输出端)。计算机可读介质包括能够由计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)或任何其他类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质排除传输暂时性电信号或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。非暂时性计算机可读介质包括可以永久存储数据的介质和可以存储数据并随后被重写的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器装置。计算机代码、软件或应用程序包括任何类型的程序代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。处理器配置为执行代码或指令。在一些示例中，计算机或服务器还包括专用Wi-Fi控制器，其被配置为使用IEEE 802.1X下的Wi-Fi协议与无线通信热点进行无线通信。

计算机或服务器还包括一个或多个应用。应用是配置为执行特定功能或一组功能的软件程序。该应用可以包括一个或多个计算机程序、软件部件、指令集、过程、函数、对象、类、实例、相关数据或其适于在合适的计算机可读程序代码中实现的部分。应用可以存储在存储器内或存储在附加或单独的存储器中。在不脱离本公开的范围或意图的情况下，应用的示例包括音频或视频流服务、游戏、浏览器、社交媒体、网络管理系统、目录访问和管理系统等。

以下描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本公开、应用或用途。

参照图1，示出了机动车辆并且总体上用附图标记10表示。虽然示出的机动车辆10是汽车，但是应当理解，机动车辆10可以是任何类型的车辆，包括摩托车、自动自行车、汽车、厢式货车、卡车、公共汽车、半挂车、房车等。机动车辆10包括将在本文中更详细地描述的各种互连的系统和硬件部件。各种互连系统和硬件部件经由称为OBDII的车载诊断系统进行通信，并且能够生成与各种系统和硬件部件的操作特性相关的多个诊断故障代码(DTC)。机动车辆10具有配备有驾驶员座椅14、乘客座椅16和后部乘客座椅18的乘客舱12。如图所示的机动车辆10仅包括四个座椅14、16、18，然而应当理解，根据机动车辆10的类型，座椅14、16、18的数量和位置可以显著变化。乘客舱12包括至少一个人机界面(HMI)20。HMI20被示出为与驾驶员座椅14和乘客座椅16中的每一者基本上等距地设置，并且安装到仪表板22。在不脱离本公开的范围或意图的情况下，附加人机界面20可以设置在机动车辆10乘客舱12内的其他位置，诸如后部座椅18之间、中央控制台24上、驾驶员座椅14的头枕26和乘客座椅16中等。虽然HMI 20被示为设置在机动车辆10的乘客舱12中，但是应当理解，在不脱离本公开的范围或意图的情况下，这里描述的HMI 20的基本相同的结构和功能设计特征可以在完全不同的应用和行业中找到，诸如家用立体声系统、消费电子产品、航空电子装置和工业应用。

现在转向图2，并继续参考图1，HMI 20是电子或机电界面，其为机动车辆10的乘员提供对各种车载系统的访问。在一些方面，HMI 20提供对机动车辆10内的供暖、通风和空调(HVAC)系统28、音频/视频(A/V)娱乐系统(未具体示出)、导航系统(未具体示出)和其他这样的系统的交互式访问。HMI 20是基于触摸的装置，其经由电阻、电容、红外、表面声波、光学、电磁引导或其他触摸传感器或感测栅格来接收和响应用户输入。更具体地，HMI 20的基于触摸的装置是触摸屏或触摸面板30。根据特定的机动车辆10应用和/或触摸屏30在机动车辆10乘客舱12内的目的或布置，触摸屏30可以具有多种不同的尺寸和形状中的任何一种。然而，对于仅基于触摸的HMI 20，可能不存在来自HMI 20的触觉反馈，或者对于机动车辆10的驾驶员或其他乘员可能难以解释。因此，一些示例的HMI 20不仅包括由软件生成并显示在触摸屏30上的虚拟按钮31，还包括至少一个物理旋钮32和/或物理按钮34。

在一些方面，至少一个物理旋钮32和/或物理按钮34被安装到HMI 20的触摸屏30。物理旋钮32可围绕旋转轴线36旋转。在若干方面，旋转轴线36基本上正交于平面38，该平面38基本上由触摸屏30的界面表面40限定。在另一方面，物理旋钮32的旋转轴线36平行于由触摸屏30的界面表面40限定的平面38，诸如在滚动轮(未具体示出)的情况下，等等。在其他方面，物理旋钮32的旋转轴线36可以是方向可变的。也就是说，一些示例的物理旋钮32具有基本上球形的形状，并且可在任何方向上旋转。另外，一些示例的物理旋钮32可移位并且可围绕旋转轴线36旋转。换句话说，物理旋钮32可以在平行于由界面表面40限定的平面38的方向上移动，同时还可以围绕旋转轴线36旋转。因此，应当理解，虽然本说明书的主要部分集中在具有旋转轴线36的物理旋钮32上，该旋转轴线36基本正交于由界面表面40限定的平面38，但是在不脱离本公开的范围或意图的情况下，旋转轴线36可以沿着界面表面40平移，或者从与界面表面40正交或平行显著地变化。不脱离本公开的范围或意图的情况下，物理旋钮32可以以各种不同的方式安装到HMI 20的触摸屏30，包括机械紧固件(未具体示出)、诸如胶水的化学紧固件(未具体示出)，等等。在若干方面，物理旋钮32具有上表面42、旋钮外周边44和下表面46。在一些示例中，上表面42基本上是平面的并且平行于触摸屏30的界面表面40。在其他示例中，上表面42具有凹形形状、凸形形状，并且是光滑的、有光泽的和/或滚花的或其他纹理化的表面。旋钮外周边44具有在上边界48处接合到上表面42并且在下边界50处接合到下表面46的基本上圆柱形形状。在若干示例中，旋钮外周边44(像上表面42)具有凹形形状、凸形形状、光滑有光泽的和/或滚花的或其他纹理化的表面。特别地，旋钮外周边44的尺寸和形状设计成舒适地适配在手的手指中，为手指提供抓握并且易于被手指操纵。下表面46基本上是平面的并且平行于触摸屏30的界面40。下表面46包括多个接触垫52。在一些示例中，上表面42还包括电子显示器54。电子显示器54选择性地显示关于物理旋钮32可访问的各种功能中的任何功能的信息。在一个方面，电子显示器54选择性地显示乘客舱12的气候控制信息，诸如温度、风扇速度等。在另一方面，电子显示器54选择性地显示音频或娱乐信息，诸如无线电台、音量等。

如上所述，一些示例的触摸屏30包括至少一个物理按钮34。在不脱离本公开的范围或意图的情况下，物理按钮34，像物理按钮34一样，以各种不同的方式安装到HMI 20的触摸屏30上，包括机械紧固件(未具体示出)、诸如胶水的化学紧固件(未具体示出)等。在若干方面，物理按钮34具有按钮上表面56、按钮外周边70和按钮下表面60。在一些示例中，按钮上表面56基本上是平面的并且平行于触摸屏30的界面表面40。在其他示例中，按钮上表面56具有凹形形状、凸形形状，并且是光滑的、有光泽的和/或滚花的或其他纹理化的表面。根据通过使用物理按钮34访问的功能的设计、包装和使用模式信息，按钮外周70可以采取各种不同的形状中的任何一种。也就是说，在不脱离本公开的范围或意图的情况下，物理按钮34可以具有基本上圆柱形、矩形、卵形或任何其他形状的按钮外周边70。按钮外周边70在上周边边界62处接合到按钮上表面56，并且在下周边边界64处接合到按钮下表面60。在若干示例中，按钮外周边70像按钮上表面56那样，具有凹形形状、凸形形状、光滑的有光泽和/或滚花的或其他纹理化的表面。按钮下表面60基本上是平面的并且平行于触摸屏30的界面40。按钮下表面60像物理旋钮32的下表面46那样，包括多个接触垫52。在一些示例中，类似于物理旋钮32，按钮上表面56还包括电子显示器54。在一些方面，物理按钮34的电子显示器54根据用户在给定时间点经由HMI 20访问的功能选择性地显示气候控制信息、音频或娱乐信息、通信信息等。在不脱离本公开的范围或意图的情况下，物理按钮34可以采取多种不同形式中的任何一种，例如，物理按钮34可以是拨动开关、按压和释放按钮、或者具有棘爪或没有棘爪的按钮。

现在转向图3A和图3B，并且继续参考图1和图2，接触垫52被布置在物理旋钮32的下表面46上的预定位置处。在若干方面，虽然物理旋钮32的其余部分通常不与触摸屏30的界面表面40直接物理接触，但是接触垫52与界面表面40直接物理接触。此外，接触垫52支撑物理旋钮32，并且除了其他目的之外，至少部分阻止或以其他方式减轻物理旋钮32的摆动。接触垫52由具有使每个接触垫52能够与设置在触摸屏30的界面40中的感测栅格66交互的特性的材料形成。接触垫52由具有电容性、电感性或其他电磁特性的多种材料中的任何一种制成，允许接触垫52与触摸屏30的界面40物理交互和电交互。也就是说，在若干方面，接触垫52由电容性、电感性或其他电磁响应性材料制成。一些示例的接触垫52与物理旋钮32一体形成，而在其他示例中，接触垫52与物理旋钮32分开形成，并且然后通过机械紧固件、诸如胶水等化学紧固件或其他附接机构附接到物理旋钮32。

在若干方面，接触垫52围绕物理旋钮32的下表面46的周向方面设置。在一个示例中，接触垫52围绕物理旋钮32的下表面46的周向方面均匀或对称分布，而在另一示例中，接触垫52围绕物理旋钮32的下表面46的周向方面不均匀地或不对称地分布。在接触垫52围绕物理旋钮32的下表面46的周向方面不对称地分布的示例中，接触垫52的不对称布置提供了精确且准确地确定物理旋钮32相对于触摸屏30的界面40的旋转位置的手段。此外，如果物理旋钮32的一个或多个接触垫52遭受老化效应或以其他方式部分地或完全地未能与触摸屏30的界面40接触和/或交互，由于接触垫52的不对称分布，物理旋钮32的旋转位置仍然是准确和精确可确定的。因此，尽管物理旋钮32的一些接触垫52不能接触触摸屏30的界面40，但是选择一定数量的接触垫52来提供位置数据的准确性、精确性和粒度，同时还提供足够的弹性和冗余度来提供准确的位置数据。

固定到给定物理旋钮32或物理按钮34上的接触垫52的数量可以随应用而显著变化。也就是说，根据特定物理旋钮32或物理按钮34的尺寸，并且根据特定物理旋钮32或物理按钮34的预期用途，固定到旋钮32或物理按钮34的接触垫52的数量和布置可以变化。在另一方面，接触垫52布置在按钮下表面60上的预定位置处，且提供物理按钮34与触摸屏30的界面40之间的机械稳定性和电子连接。在一些方面，给定物理旋钮32或物理按钮34的每个接触垫52具有与安装到物理旋钮32或物理按钮34的其他接触垫52基本上相同的尺寸。在其他方面，在不脱离本公开的范围或意图的情况下，给定物理按钮34或物理按钮34的接触垫52可以在尺寸、形状、厚度等方面变化。接触垫52被最佳地设定尺寸和成形为与接触垫52所附接的物理旋钮32和/或物理按钮34适配。此外，根据应用，用于特定物理旋钮32或物理按钮34的接触垫52(接触垫52围绕单个物理旋钮32的下表面46的周向方面)相互之间可以在尺寸上有显著变化。每个接触垫52的尺寸和结构允许接触垫52与触摸屏30的界面40接触、交互，并向触摸屏30的界面40提供明确、精确和准确的物理和电输入。

现在转向图4，并继续参考图1-图3A，感测栅格66由在触摸屏30的界面40上或界面40中的多个电迹线68形成。电迹线68限定触摸屏30的界面40的周边71。电迹线68还横穿感测栅格66。在若干方面，电迹线68从周边71延伸穿过界面40到周边71，并且限定基本上正交的一系列电迹线68线。也就是说，感测栅格66由彼此平行延伸的电迹线68的第一多个72，和彼此平行并垂直于电迹线68的第一多个72延伸的电迹线68的第二多个74限定。然而，应当理解，尽管感测栅格66已经被描述为由基本正交的一系列电迹线68形成，但是在不脱离本公开的范围或意图的情况下，一些示例的电迹线68可以以非正交的角度相对于彼此成角度，或者电迹线68可以是曲线的并且以各种不同的角度度量相交。另外，在一些示例中，感测栅格66可以更好地描述为多层感测栅格66，其中一个或多个感测栅格66层是基本连续上的固体片，并且至少一个附加感测栅格层66由与基本连续的固体片电交互的多个电迹线68组成。在若干方面，多个感测节点76由电迹线68的第一多个72和第二多个74的交点限定。然而，应当理解，根据感测栅格66的构造，感测节点76可以沿着电迹线68设置在其他位置，而不必位于电迹线68的第一多个72和第二多个74的相交点。经由感测节点76，感测栅格66检测触摸屏30的电特性的变化。也就是说，当一个或多个接触垫52经过或接近一个或多个感测节点76时，感测栅格66感测触摸屏30的电场和/或磁场的变化。也就是说，如果HMI 20如此装备，则感测节点76与接触垫52电交互和/或磁性交互，并且生成物理旋钮32以及物理按钮34的位置信息。在一个示例中，感测栅格66检测由用户触摸触摸屏30的界面40生成的电变化，诸如电容的变化、静电场的变化等。在另一示例中，感测栅格66检测由于用户对物理旋钮32和/或物理按钮34的操纵而导致的电容变化、静电场变化等。位置信息由HMI 20控制器78收集。控制器78将位置信息转换为功能选择信息，并且指向HMI 20的界面40，并且在一些示例中，物理旋钮32和/或按钮34的显示器54示出与用户选择的功能相关的信息。

如上所述，控制器78是电子控制装置，其具有：预编程的数字计算机或处理器80；存储器82或非暂时性计算机可读介质，其用于存储诸如控制逻辑、软件应用、指令、计算机代码、软件或应用、数据、查找表等数据；以及收发器(或输入\输出端)84。计算机可读介质或存储器82包括能够由计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)或任何其他类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质82排除传输暂时电信号或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。非暂时性计算机可读介质82包括其中可以永久存储数据的介质和其中可以存储数据并随后重写数据的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储装置。计算机代码、软件或应用程序包括任何类型的程序代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。处理器80配置成执行代码或指令。

感测栅格66的电迹线68之间的节距“P”或间距确定触摸屏30的感测栅格66的精度和准确度的一个方面。物理旋钮32和/或物理按钮34的接触垫52的数量、尺寸和布置确定触摸屏30的感测栅格66的精度和准确度的第二方面。更具体地，感测节点76与节距“P”的比率确定了由感测栅格66生成的位置信息的粒度。根据应用，感测节点76与感测栅格66的节距的比率针对每个接触垫52的理想数量的配准进行优化。当接触垫52越过或接近感测节点76时，发生每个接触垫52的配准。因此，选择每个接触垫52的直径“D”，以及每个接触垫52在物理旋钮32和/或物理按钮34上的位置，以优化给定接触垫52穿过触摸屏30时可能的配准数量。

现在转向图5，并继续参考图1-图4，控制器78执行诊断功能。基于从感测栅格66收集的数据，并且更具体地基于与构成触摸屏30的界面40的周边71的电迹线68的第三多个的连续性相关的数据，控制器78确定触摸屏30的实用性、准确性、年龄、功能性。在一些方面，周边71的电迹线68的第三多个通过平板线缆88连接到触摸传感器86。平板线缆或“FPC”88在触摸传感器86和触摸屏30的界面40的电迹线68之间形成电界面。在一些示例中，FPC88通过焊接连接部(诸如微焊接连接部90)连接到电迹线68，而在其他示例中，FPC88通过过盈适配(未具体示出)连接。触摸传感器86与控制器78电子通信，并将接触垫52和/或用户的手或手指的位置信息与控制器相关联。触摸传感器86还结合控制器执行诊断功能。也就是说，控制器78与感测栅格66的电迹线68进行电子通信，并且更一般地，与触摸传感器进行电子通信。控制器78的存储器82存储控制逻辑，并且处理器80执行控制逻辑。在若干方面中，控制逻辑至少包括：第一逻辑，用于确定触摸屏30界面40的状态；和第二逻辑，用于确定触摸屏30界面40的部分小于触摸屏30界面40的整个面积的状态。在一些示例中，处理器80执行第三控制逻辑，用于确定设置在物理按钮32或物理旋钮34上的大多数接触垫52是否与感测节点76交互。此外，如将在以下示例中更详细描述的，第三控制逻辑选择性地生成诊断代码并将其存储在存储器82中，并且选择性地为HMI 20的用户生成关于触摸屏30界面40的条件或状态的通知。

在第一示例中，触摸屏30的玻璃、塑料或其他类似表面(未具体示出)可能在触摸屏30经受物理或热创伤后破裂。因为在许多情况下，电迹线68或者嵌入玻璃中或者粘附到玻璃上，所以当触摸屏30的玻璃破裂时，界面40表面的连续性以及电迹线68的连续性也可能被破坏或损坏。同样地，在触摸屏30已经经受高湿度环境或腐蚀性液体的第二示例中，电迹线68也可能被损坏。类似地，在第三示例中，在某些情况下，FPC88可能变得与电迹线68部分或完全分离，或者FPC88可能相对于电迹线68具有结合问题。当发生上述第一至第三示例中描述的任何情况时，控制器可以诊断电迹线68、FPC88以及触摸屏本身30的连续性。如果控制器78确定存在连续性故障，则控制器78在存储器中设置诊断代码，并选择性地向机动车辆10的驾驶员或操作员显示表示触摸屏30或触摸屏30的一部分的状态的通知。在一些方面，当检测到连续性的部分降低时，控制器78执行算法，该算法通过降低执行某些功能所需的精度来改变触摸屏30的功能。此后，触摸屏30变得不太准确和精确，但仍能用于其预期目的。通过缓慢降低在触摸屏30上执行功能所需的精度和/或准确度，可以减轻老化效应，诸如腐蚀、部分破碎的玻璃、电迹线68或FPC88中电阻的增加，从而允许用户在需要修理或更换触摸屏30之前延长触摸屏30的使用。另外，当控制器78确定存在连续性故障时，控制器78执行确定触摸屏30的电迹线68的预测的多个附加算法，包括寿命和早期故障预测。通过计算寿命和早期故障预测参数，控制器78可以抢先向触摸屏30的用户通知触摸屏30具有近似的寿命和/或向服务中心等通知需要服务用户的触摸屏30。

一些示例的感测栅格66的间距或节距“P”在感测栅格66上变化。在图6的示例中，感测栅格66具有靠近物理旋钮32并且靠近按钮34的增加的密度或节距“P1”。相比之下，在物理旋钮32和按钮34之间的区域以及意图由用户手指使用的区域中，感测栅格66具有减小的密度或节距“P2”。感测栅格66靠近物理旋钮32和按钮34的区域的增加的密度或节距“P1”提供了通过使用物理旋钮32和按钮34生成的位置数据的高粒度。在一个示例中，物理旋钮32和/或按钮34的每个接触垫52具有大约2至3毫米(2-3mm)的预定直径“D”。因此，电迹线68的增加的密度或节距“P1”提供了与接触垫52配准和交互的增加数量的感测节点76。相比之下，当用于触摸屏30时，人类手指具有大约4至15毫米(4至15mm)的触摸直径。因此，人类手指将与感测节点76以高精度和粒度进行交互，其中感测节点76比供物理旋钮32和/或按钮34使用所必需的那些间距更远。在其他示例中，触针(未具体示出)可以用于触摸屏30。由于触针的尖端直径可以小于人类手指的尖端直径(即小于7-15mm)，但是仍然大于接触垫52的2-3毫米直径，所以感测栅格66被设计成具有在上述P1和P2区域之间的节距“P”。虽然接触垫52的直径“D”已经被描述为在2-3mm之间，触针的尖端直径稍微大于2-3mm，但小于手指的触摸直径(7-15mm)，但是应当理解，所描述的直径值可以根据应用、单个触针和用户而显著变化。因此，应该理解的是，前述直径仅意图在非限制性的但具有代表性的示例。

现在转向图6，并且继续参考图1-图5，更详细地示出了具有按钮34的触摸屏30。如上所述，按钮34设置在触摸屏30的界面40上。在若干方面，按钮34的接触垫52是弹簧加载的。弹簧加载的接触垫52(未具体示出)为物理按钮34提供了竖直移动的能力，即相对于触摸屏30的基本平坦的界面40垂直向上和向下移动，同时防止接触垫52永久地和连续地接触触摸屏30的界面40。也就是说，当按钮34未被用户操纵时，弹簧加载的接触垫52与触摸屏30的界面40表面分开预定距离，并且感测节点76检测接触垫52的接近度。在一些示例中，感测栅格66执行诊断以确定物理按钮34的存在，并且如果没有检测到物理按钮34，则在存储器中设置代码。也就是说，如果物理按钮34从界面40屏幕上分离，接触垫52根本不会被感测栅格66感测到，并且控制器在存储器中设置指示同样情况的代码。相反，当用户按压按钮34时，弹簧加载的接触垫52被按压到触摸屏30的界面40上。在物理旋钮32或物理按钮34的情况下，在接触垫52被按压到触摸屏30的界面40上时，接触垫52用感测栅格66的感测节点76记录以下中的至少一者：存在、不存在或接近设置在物理旋钮32或物理按钮34上的接触垫，从而生成位置信息。在一些方面，接触垫52的弹簧加载是通过夹在物理旋钮32或物理按钮34和界面40表面之间的弹簧、弹性垫或其他这种弹性构件来实现的。

现在转向图7，并且继续参考图1和图6，感测栅格66的电迹线68包括形成按钮区92的电迹线68的第四多个。按钮区92是电轨迹68的环路，限定了触摸屏30界面40的区域，该区域被优化为供物理按钮34使用。在若干方面，按钮区92经由FPC88与控制器78和触摸传感器86交互。在若干方面，感测栅格66的按钮区92被优化以检测按钮34的接触垫52的存在或不存在。感测栅格66的按钮区92也用于诊断目的。因为可以检查按钮区92本身的连续性、电阻等，所以控制器78和触摸传感器86使用按钮区92的电迹线68来确定按钮区92的电迹线68是否完好无损，或者按钮区92的电迹线68是否已经损坏、腐蚀或以其他方式在操作上受损。在若干方面，第四多个电迹线68在整个感测栅格66中形成多个电迹线68的环路。电迹线68的多个环路用于确定触摸屏30的界面40是否完好无损且功能齐全，或者触摸屏30的界面40的一些或全部感测栅格66是否已经损坏或正在遭受效率损失。

一种用于执行基于触摸的HMI 20系统的故障诊断的系统和方法，包括本公开的数字旋转物理旋钮32编码器、按钮34和触摸屏30模块，该系统和方法提供了若干优点，包括新的和改进的基于触摸的HMI 20以及用于改进的基于触摸的HMI 20的诊断系统和方法，该诊断系统和方法满足监管标准，同时减少驾驶员分心，并增加基于触摸的HMI 20的诊断的弹性、稳健性和准确性。

本公开的描述在本质上仅仅是示例性的，并且不脱离本公开的主旨的变型包含在本公开的范围内。这种变化不应被视为背离本公开的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于人机界面HMI故障诊断的系统，包括：

物理旋钮；

按钮；

触摸屏界面；

所述物理旋钮和所述按钮设置在所述触摸屏界面上并且与所述触摸屏界面通信；

触摸传感器，与所述触摸屏界面通信；

控制器，与所述触摸传感器通信，所述控制器具有用于存储控制逻辑的存储器和配置为执行所述控制逻辑的处理器，所述控制逻辑包括：第一逻辑，用于确定所述触摸屏界面的状态；和第二逻辑，用于确定小于所述触摸屏界面的整个面积的触摸屏界面部分的状态；

所述物理旋钮和所述按钮中的每一者还包括多个接触垫，所述多个接触垫设置在所述物理旋钮的下表面上并靠近所述触摸屏界面，并且设置在所述按钮的下表面上靠近所述触摸屏界面；

所述触摸屏界面还包括经由线缆与所述触摸传感器通信的感测栅格，所述感测栅格具有电迹线，并且其中电迹线的第一多个与电迹线的第二多个电相互作用，并且形成多个感测节点，并且其中所述第一逻辑还包括：

根据由限定所述触摸屏界面的周边的电迹线的第三多个生成的数据，确定所述触摸屏界面的整个表面的电和物理连续性；和

其中，所述第二逻辑还包括：

根据在小于所述触摸屏界面的整个面积的触摸屏界面部分中定义按钮区或环路的电迹线的第四多个生成的数据，确定构成所述触摸屏界面部分的所述触摸屏界面的表面的电和物理连续性。

2.如权利要求1所述的用于HMI故障诊断的系统，其中所述多个接触垫不对称地分布在所述物理旋钮的下表面上。

3.如权利要求1所述的用于HMI故障诊断的系统，其中所述多个接触垫具有被选择为与多个所述感测节点相互作用的预定直径。

4.如权利要求1所述的用于HMI故障诊断的系统，其中所述感测节点记录以下中的至少一者：存在、不存在或接近设置在物理旋钮或按钮上的接触垫。

5.如权利要求4所述的用于HMI故障诊断的系统，还包括第三逻辑，所述第三逻辑用于确定布置在所述按钮和所述物理旋钮上的大多数接触垫是否与所述感测节点相互作用，以及选择性地生成诊断代码并将诊断代码存储在存储器中，并且选择性地为HMI的用户生成通知。

6.如权利要求1所述的用于HMI故障诊断的系统，其中包括所述感测栅格的电迹线的节距在所述触摸屏界面上是可变的。

7.如权利要求6所述的用于HMI诊断的系统，其中包括所述感测栅格的电迹线的第一节距被优化以供所述物理旋钮和所述按钮使用。

8.如权利要求7所述的用于HMI诊断的系统，其中包括所述感测栅格的电迹线的第二节距被优化以供手指使用，并且其中所述第一节距小于所述第二节距。

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