CN111762023B - 触控装置及其方法和汽车方向盘辅助开关 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于机动车辆的触控装置及其方法以及汽车方向盘辅助开关。该触控装置包括：触摸平面；触摸检测组件，其紧密贴合设置在触摸平面下方，用于检测对触摸平面的触摸，并生成触摸检测信号；压力检测组件，用于检测在触摸该触摸平面时产生的按压力，并生成压力检测信号；以及反馈组件，用于输出使触摸平面振动的振动反馈信号；控制器，用于：获取触摸检测信号和压力检测信号，在触摸检测信号与压力检测信号均为有效信号的情况下，基于触摸检测信号与压力检测信号生成触控信号，并生成触摸反馈控制信号，将触摸反馈控制信号提供至反馈组件，使得反馈组件基于触摸反馈控制信号输出反馈信号；以及向上层控制单元发送触控信号。

Description

触控装置及其方法和汽车方向盘辅助开关

技术领域

本公开涉及触控技术领域，更具体地，涉及一种触控装置及其方法和汽车方向盘辅助开关。

背景技术

在汽车领域，汽车方向盘辅助开关装配在方向盘上，位于方向盘喇叭键与方向盘外周之间，并靠近驾驶员手。驾驶员在行驶途中通过操作方向盘辅助开关能够实现接听电话控制、音量调节控制、定速巡航控制、自适应巡航控制(ACC)模式选择和G-Pilot自动驾驶模式选择等功能。

图1示出的是带有物理机械按键的传统方向盘辅助开关实物图。该带有传统物理按键的方向盘辅助开关比较简单，其对应的控制系统包括按键和滚轮检测组件、电源转换模块、局部互联网络(LIN)收发器和控制器。此外，汽车的中央控制娱乐面板也带有各种物理机械按键或滚轮以及对应的检测组件，其中各个按键或滚轮也可以分别对应各种功能，例如收音机开关以及调频、空调开关以及调档、门锁控制等。

发明内容

根据本公开实施例的一方面，提供了一种用于机动车辆的触控装置，包括：触摸平面；触摸检测组件，其紧密贴合设置在所述触摸平面下方，用于检测对所述触摸平面的触摸，并生成触摸检测信号；压力检测组件，用于检测在触摸所述触摸平面时产生的按压力，并生成压力检测信号；以及反馈组件，用于输出反馈信号；控制器，被配置为：获取所述触摸检测信号和所述压力检测信号，在所述触摸检测信号与压力检测信号均为有效信号的情况下，基于所述触摸检测信号与所述压力检测信号生成用于所述机动车辆的触控信号，并生成触摸反馈控制信号，将所述触摸反馈控制信号提供至反馈组件，使得所述反馈组件基于所述触摸反馈控制信号输出反馈信号；以及向上层控制单元发送所述触控信号。

根据本公开实施例的另一方面，提供了一种用于机动车辆的触控装置中的方法，该方法包括：获取基于用户对触摸平面的触摸而生成的触摸检测信号；获取基于在触摸该触摸平面时产生的按压力而生成的压力检测信号；以及在触摸检测信号与压力检测信号均为有效信号的情况下，基于触摸检测信号与压力检测信号生成用于机动车辆的触控信号，并生成触摸反馈控制信号；以及向上层控制单元发送触控信号。

根据本公开实施例的又一方面，提供了一种汽车方向盘辅助开关，其包括：上盖和后盖，其间形成有容纳空间，所述上盖作为触摸表面；电容触控膜，紧密贴合设置在所述触摸平面下方，并且检测用户对所述触摸平面的触摸以生成触摸检测信号；支架，设置在所述电容触控膜下方以支撑上盖，并且包括随上盖一起移动的突出的柱子；印刷电路板(PCB),由所述后盖支撑；压力传感器，设置在PCB的中部且在用户触摸所述触摸平面时被所述柱子按压，用于检测按压力并生成压力检测信号；致动器，设置在所述支架的至少一部分的下方并与所述支架接触，用于经由所述支架、所述电容触控膜而使所述触摸平面振动，以向所述用户提供触摸反馈；以及控制器，以执行上述方法。

通过本公开的实施例，驾驶员在行车途中，能够避免误触发功能且感受到触摸振动反馈和/或声音反馈从而增强触摸检测的准确性以及安全感，同时，该触控装置中的至少一部分触摸按键还可以符合汽车安全完整性等级要求(例如ASIL B或高于ASIL B的安全等级)，从而进一步提高了整车的安全性。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出了带有物理机械按键的传统方向盘辅助开关的实物图；

图2示出了根据本公开的实施例的用于机动车辆的触控装置的结构框图；

图3A-3C示出了图2的触控装置中的各个组成部分的示意图；

图4示出了符合安全等级要求的触摸按键的触摸按键区域的一种示例性布置方式。

图5示出了根据本公开的实施例的用于机动车辆的触控装置的方法的流程图；

图6示出了由基于软件实施方式的用于机动车辆中的触控装置的方法的示例流程图。

图7A-7C示出了一种汽车方向盘辅助开关的实物图和内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

图1示出了带有物理机械按键的传统方向盘辅助开关100的实物图。

如图1所示，传统方向盘辅助开关100包括多个物理机械按键和/或滚轮，每个物理机械按键和滚轮对应不同的操作，例如，按键101对应音量调高操作，并且按键102对应音量调低操作。这种方向盘辅助开关控制系统也比较简单，检测组件(例如，高低电平切换检测电路或者压力传感器)检测用户对各个按键的按压和/或滚轮的拨动，然后控制器根据检测的结果来得到用于控制汽车的对应操作的控制相关信号，并向上层控制单元传递该控制相关信号，以执行对应操作。

同时，已经出现了将整车上具有物理机械按键和/或滚轮的方向盘辅助开关、中央控制娱乐面板、仪表盘等更改为触摸屏，这种设置能够改善外观以及可以布置更多的按键(例如通过翻页)。

但是，对于以上两种设置，物理按键有按键行程，但是没有振动触感；仅仅有触摸按键，驾驶员行车过程中转动方向盘时，容易误碰到触摸按键，引起误触发功能。此外，由于触摸按键没有按键行程，当驾驶员与触摸平面交互时，除了手指对着表面按压的简单接触之外，他或她没有接收到与他或她在界面上的动作直接相关的反馈，此时如果驾驶员再用眼睛确认，那么会导致驾驶员注意力不集中，这样会增加发生危险情况的可能性。

此外，为了帮助确保最高的安全标准并促进安全汽车系统的开发，汽车行业已经发布了最新的汽车安全标准ISO 26262。ISO 26262标准根据安全风险程度对汽车系统或汽车系统的组成部分划分由A到D的汽车安全完整性等级(Automotive Safety IntegrityLevel，ASIL)，本文其他地方也简称为安全等级，其中D级为最高等级，需要最苛刻的安全需求。伴随着ASIL等级的增加，针对系统硬件和软件开发流程的要求也随之增强。目前越来越多的汽车要求具有ASIL B以上的安全等级。然而，如图1所示的汽车方向盘辅助开关没有考虑安全等级要求。

因此，为了解决上述技术问题，本公开的实施例提供一种用于机动车辆中的触控装置及其方法，该触控装置包括带有触摸反馈功能的触摸按压式按键系统，使得驾驶员在行车途中，能够避免误触发功能且感受到触摸反馈和/或声音反馈从而增强安全感，同时，该触控装置中的至少一部分触摸按键还可以具有ASIL B或高于ASIL B的安全等级，进一步提高了整车的安全性。

此外，本公开的实施例还提供了基于上述触控装置的一种汽车方向盘辅助开关。

为了更好地理解本公开，下面将首先参考图2-图4进一步描述根据本公开的实施例的触控装置。

图2示出了根据本公开实施例的触控装置200的结构框图。

如图2所示，触控装置200包括触摸平面(未示出)、触摸检测组件210、压力检测组件220、反馈组件230以及控制器240。

触摸检测组件210紧密贴合设置在所述触摸平面下方，用于检测对所述触摸平面的触摸，并生成触摸检测信号S1。

压力检测组件220用于检测在触摸所述触摸平面时产生的按压力，并生成压力检测信号S2。

反馈组件230用于输出反馈信号。

控制器240被配置为：获取触摸检测信号S1和压力检测信号S2，在触摸检测信号S1与压力检测信号S2均为有效信号的情况下，基于触摸检测信号S1与压力检测信号S2生成用于机动车辆的触控信号TC，并生成触摸反馈控制信号VFC，将触摸反馈控制信号VFC提供至反馈组件230，使得反馈组件230基于触摸反馈控制信号VFC输出反馈信号VF；以及向上层控制单元发送触控信号。

可选地，触控装置还可以包括电源滤波模块250、电压转换模块260(例如DC-DC芯片)、收发器模块270(例如CAN收发器)、背光模块290、蜂鸣器模块2302(可视为反馈组件230的一部分)，以及与触控装置的操作相关联的其他模块。作为示例而非限制，电源滤波模块250从外部电源接收电力，把输入电力滤波后，输出给电压转换模块260和/或收发器模块140使用；电压转换模块260对从电源滤波模块250接收的电压进行转换，以生成一个或多个电压以为触控装置内的其他模块(例如，压力检测组件以及振动反馈组件、控制器)提供工作电压。此外，如果不需要电压转换，则触控装置内的模块也可以经由收发器模块270直接从电源滤波模块250的输出端获取工作电压。收发器模块270位于控制器240和上层控制单元之间，不仅可以向控制器240提供工作电压，还可以在控制器240和上层控制单元之间进行信号传递。此外，反馈信号可以包括振动反馈信号和声音反馈信号，因此反馈组件230可以包括振动反馈模块2301和/或蜂鸣器模块2302，使得在提供振动反馈信号的同时，控制器240还可以驱动蜂鸣器模块2302(包括蜂鸣器控制模块和蜂鸣器)，使得用户还能听到声音。而且，通过控制器240与上层控制单元的交互，控制器240可以从上层控制单元接收背光调节控制信号，并基于该背光调节控制信号控制调节背光模块290(包括背光控制模块和发光元件)进行背光调节，以实现白天模式和夜晚模式。

下面将结合图3A-3C、图4描述图2的触控装置200的各部分的更多细节。

图3A-3C示出了图2的触控装置200的各个组成部分的示意图。图4示出了一种符合安全等级要求的触摸按键的触摸按键区域的示例性布置方式。

首先，触摸检测组件210可以包括触摸传感器。在用户接近或者触摸到触摸平面时触摸传感器生成具有相对于参考值变化的值的电参数信号，并将所述电参数信号作为触摸检测信号发送到所述控制器。例如，电参数信号可以为电压或电流信号。

可选地，触摸平面上包括第一触摸区域和不与第一触摸区域重合的第二触摸区域(如后文参考图7A描述的Z1和Z2)，第一触摸区域中包括至少一个触摸按键区域，并且与第一触摸区域对应的触摸检测组件210的第一部分能够检测在第一触摸区域上的单点触摸，并且与第二触摸区域对应的触摸检测组件的第二部分能够检测在第二触摸区域上的多点触摸。例如，第一触摸区域中包括分别与接听电话、定速巡航模式选择等功能对应的多个触摸按键区域，并且第二触摸区域可以用于手写输入(或手势输入，为了便于描述，后文均称为手写输入)等。在上下文中，第一和第二触摸区域以及触摸按键区域等的表述指的是触摸平面上的各个触摸区域，而触摸检测组件(或后文的电容触控膜)的第一部分和第二部分是与第一和第二触摸区域分别对应的触摸检测组件的一部分。

更进一步，触摸传感器可以是电容触控膜(foil)。电容触控膜容易紧贴在不平整的外壳表面，例如紧密贴合在方向盘辅助开关的上盖下方，并且电容触控膜与外壳表面之间不会留有空隙，以在用户触摸外壳表面时能够对该触摸进行检测，柔韧度好，透光率>93％，触摸精确度高，采用软件校准方式从而响应速度快。电容触控膜可以采用自容或互容类型，在本公开的实施例中，以电容触控膜在与第一触摸区域相对应的第一部分为自容类型，且在与第二触摸区域相对应的第二部分为互容类型为例进行了描述，然而，这不是必须的，例如，电容触控膜的第一部分也可以为互容类型，只是采用自容类型时更经济。

电容触控膜可以包括在其第一部分内的、用于检测第一触摸区域(例如，触摸按键区域)上的触摸的第一电极图案以及在其第二部分内的、用于检测第二触摸区域(例如，手写输入区域)上的触摸的第二电极图案，且第一电极图案和第二电极图案是不同的，例如后文参考图7B所描述。

例如，对于触摸按键区域，电容触控膜的第一部分针对每个触摸按键区域具有一个电极(例如，触摸盘)或者两个电极(如后文所述，具有两个电极的情况对应于具有高的安全等级的触摸按键)。在电容触控膜的第一部分中，每个电极与地之间都具有对地的自电容，每个电极根据从控制器获得的驱动信号而预充电到充电电压，并且在用户触摸一个触摸按键区域时，该电容触控膜内与该触摸按键区域对应的电极与地之间自电容会发生改变，从而该电极输出具有与充电电压不同的电压值的电压信号作为触摸检测信号；而对于手写输入区域图案，电容触控膜的第二部分包括一个或多个驱动电极以及与驱动电极水平垂直且不同层设置的一个或多个感应电极，每个交叉点处存在互电容，驱动电极依次从控制器接收驱动信号，在用户触摸第二触摸区域(例如，手写输入区域)时，一处或多处的互电容会发生变化，从而通过该电容触控膜的至少一个感应电极向控制器输出反映该触摸位置处的触摸的、与变化后的电容值相关的电压信号作为触摸检测信号。从电容触控膜的电极输出的电压信号被控制器接收，以供控制器基于获取的电压信号确定来判断是否是有效的触摸检测信号(即，基于电压信号的值相对于参考电压值的变化值是否大于等于第一电压阈值(相当于变化后的电容值相对于电容参考值的变化值是否大于等于第一电容阈值))以及确定触摸位置坐标和/或触摸按键信息。

也就是说，电容触控膜内的多个电极均连接到所述控制器以从所述控制器获取驱动信号，并向所述控制器输出触摸检测信号。

在上述情况下，虽然图中未具体示出，在控制器内部集成了用于驱动电容触控膜中的电极的驱动电路以及配套的对电极上输出的信号进行检测的检测器件，例如多路复用器、开关、放大器、模数转换器等，这减少分立器件的使用从而降低成本。

可选地，所有电极引出的导线可以通过FTC连接器连接到控制器。

可选地，所述触摸传感器还可以为电阻式触摸传感器。

此外，如前面所述，为了提高汽车安全性，某些特殊触摸按键功能需要满足高的安全等级要求，因此，这些特殊触摸按键中的每个都具有至少两个触摸检测通路，并且控制器仅在每个触摸检测通路的触摸检测信号均为有效信号且彼此相同时，才确定此时所获取的与该特殊触摸按键相关的触摸检测信号为有效信号，即确定此时在该特殊触摸按键处存在触摸。

如图4所示，对于具有高的安全等级要求的触摸按键B，其具有两个触摸检测通路，并且针对该触摸按键B的触摸按键区域(400)，在触摸检测组件内设置了包括两个相对互补设置的“F”形触摸盘电极，每个触摸盘电极都通过一根导线连接到控制器，以从控制器接收驱动信号(以对自电容进行预充电)并输出每个触摸检测通路的触摸检测信号。此外，具有高的安全等级要求的触摸按键的触摸按键区域中的每个也可以是多种不同形状的触摸盘，例如“E”形触摸盘、“S”形触摸盘等。

通过这样设置，如果一个特殊触摸按键对应的至少两个触摸检测通路各自的触摸检测信号中存在一个触摸检测信号与其他触摸检测信号不同或者所有触摸检测信号均为无效信号时，则控制器将确定此时获取的触摸检测信号为无效信号，从而不针对该触摸检测信号输出任何触控信号，直到至少两个触摸检测通路各自的触摸检测信号均为有效信号且彼此相同。应注意，考虑到误差，本文中所描述的多个值或多个信号相同包括这些值或者这些信号的值之间的差在一定误差范围内的情况。

虽然在本公开的实施例中，示例性地描述了仅存在一个特殊触摸按键具有高的安全等级(在本文中，高的安全等级是指ASIL B-D等级)，但是存在更多的特殊触摸按键甚至全部触摸按键都具有高的安全等级也是可行的，此时需针对多个特殊触摸按键中的每个都设置至少两个触摸检测通路。

然后，压力检测组件220包括：压力传感器2201和压力传感器驱动单元2202。压力传感器2201基于用户触摸时的按压力而生成压力传感器信号。此外，由于压力传感器信号为模拟信号，因此压力传感器驱动单元2202可以对所述压力传感器信号进行诸如模拟数字转换以及去噪等信号处理，并且将处理后的压力传感器信号作为压力检测信号发送到所述控制器，例如，通过串口通信。作为示例，压力传感器可以采用压力感应式传感器，其具有体积小、贴片式封装、反应灵敏、响应速度快等优点。

接着，如前面所述，反馈组件230可以包括振动反馈模块2301和/或蜂鸣器模块2302。振动反馈模块2301设置在在触摸平面的下方，特别是设置触摸检测组件下方，其输出的振动反馈信号使触摸平面振动。注意的是，在本文中，一个部件在另一个部件的“下方”以及“上方”等是指空间关系，并不要求两者之间没有中间组件，例如当触摸检测组件采用电容触控膜时，由于电容触控膜一般贴附在产品外壳的下方，而此时振动反馈组件可以设置在电容触控膜下方以使电容触控膜振动从而带动外壳振动，但仍然可以认为振动反馈组件在外壳的下方。

可选地，振动反馈模块2301包括一个或多个致动器2310以及可选地致动器驱动单元2320。致动器2310可以仅布置在与第一触摸区域(触摸按键区域)相对应的触摸检测组件的一部分的下方，以仅在所述触摸平面上的一部分提供振动反馈信号，或所述致动器布置在触摸检测组件的所有部分的下方，以在整个触摸平面上均提供振动反馈信号。

可选地，致动器可以为线性振动马达，该线性振动马达具有体积小，噪音小，振动加速度可调等优点。该线性振动马达可以由线性振动马达驱动电路(例如驱动IC)来驱动，即，当该线性振动马达驱动电路从控制器接收到触摸反馈控制信号时，驱动线性振动马达产生以机械振动形式的振动反馈信号，该振动反馈信号使得由触摸平面振动。当用户在触摸的同时，就会感受到振动触感。

此外，在本公开的实施例中，控制器240接收到触摸检测信号和压力传感器信号后，对信号进行处理，例如基于该触摸检测信号以及压力传感器信号的值来判断两者是否均为有效信号，同时还基于触摸检测信号确定触摸位置，在确定该触摸检测信号以及压力传感器信号均为有效信号时，向振动反馈模块2301和/或蜂鸣器模块2302发送触摸反馈控制信号，使得触摸平面振动和/或发出声音，并且同时经由收发器模块向上层控制单元发送诸如触摸位置坐标以及触摸按键信息的触控信号，使得上层控制单元基于触控信号而控制执行相应操作。

控制器240可以包括用于接收触摸检测信号的、与触摸检测组件210连接的多个输入/输出(I/O)端口，例如分别与电容触控膜的第一部分(自容)以及第二部分(互容)中的电极相对应的I/O端口，其中I/O端口的选择可以根据控制器的型号来进行设置。例如，控制器从与电容触控膜的第一部分的电极相对应的I/O端口接收到触摸检测信号之后，经过控制器内部处理确定该触摸检测信号有效以及此时压力检测信号也有效后基于该触摸检测信号得到触摸按键信息，然后可以与收发器模块通信，通过收发器模块把包括触摸按键信息的触控信号发送到上层控制单元。控制器240从与电容触控膜的第二部分的电极对应的I/O端口接收到触摸检测信号后，经过控制器内部处理确定该触摸检测信号(一个或一组)有效以及此时压力检测信号也有效后基于该触摸检测信号得到触摸位置坐标信息，然后可以与收发器模块通信，通过收发器模块把包括触摸位置坐标信息的触控信号发送到上层控制单元。例如，上层控制单元基于触摸按键信息而确定对应于接听电话的触摸按键被触摸，从而控制执行接听电话操作，例如启动蓝牙模块以与手机连接从而执行接听电话的操作，或者上层控制单元基于触摸位置坐标信息而确定对应于音量调节的滑动手势，从而控制执行调节音量大小的操作。作为示例而非限制，上层控制单元还可以在基于触摸位置坐标信息确定通过滑动手势或手写输入已经把音量调到最大或者最小或者页面已经滑到顶部或底部等等时，向控制器发送控制信号，使得控制器控制生成反馈信号(振动反馈或声音反馈)以提示用户。

可选地，在触摸检测信号的值相对于参考值的变化值大于等于第一阈值的情况下，控制器确定触摸检测信号为有效信号，并且在压力检测信号的值大于等于压力阈值的情况下，控制器确定压力检测信号为有效信号。例如，在触摸检测组件为电容触控膜的情况下，当经由与电极连接的导线获得的电极上的电压信号的值大于等于第一电压阈值时，确定该电压信号为有效信号，反之则是无效信号。

可选地，控制器240可以是微处理器、微控制器单元(MCU)或者数字信号处理器(DSP)等等可以通过编程以实现各种功能的控制设备。控制器240内部包括实现上述处理过程的各个功能单元，例如用于各个逻辑模块整体控制的控制管理单元、用于对信号进行逻辑运算的信号管理单元、用于实现振动反馈的振动管理单元、用于例如工作电压异常以及信号源对地/对电源短路等故障诊断的诊断管理单元、用于存储诸如阈值等数据的数据存储单元、用于判断信号是否有效的数据校验单元以及通信管理单元等。然而，这些列举的功能单元仅仅是示例性的，根据所需要实现的功能，控制器可以包括更多或更少的功能单元。

例如，控制器还可以包括背光管理单元和声音管理单元，背光管理单元用于从上层控制单元接收背光调节控制信号从而控制背光模块290以适应于白天模式和夜晚模式，并且声音管理单元控制蜂鸣器模块以发出声音。

也就是说，在具体实施例中，控制器240采样到触摸检测信号和压力检测信号时，通过内部处理和运算后，当确定触摸检测信号与压力检测信号均为有效信号(例如，通过逻辑“与”运算结果为真)时，那么控制器240生成触控信号以及触摸反馈控制信号，触摸反馈控制信号可以使得振动马达驱动电路驱动线性振动马达以使触摸平面机械振动和/或使得蜂鸣器控制模块驱动蜂鸣器发出声音；同时控制器130与收发器模块通信，然后通过例如CAN总线将触控信号发送给上层控制单元，以控制执行对应操作。

此外，在触摸按键符合安全等级要求的情况下，控制器240也支持相对应的安全等级，以使得控制器240能够基于该触摸按键对应的至少两个触摸检测通路的触摸检测信号来确定是否存在对该触摸按键的触摸。对于ASIL B，触控装置内可以仅包括一个控制器，如图3A中所示，而对于ASIL C和ASILD，还需要额外增加一个控制器。

具体地，如3B所示，以一个触摸按键具有ASIL D为例，此时触控装置内针对该触摸按键具有两个触摸检测通路(更多也是可能的，对此不做限制)，并且触控装置包括两个控制器，后文以第一控制器30和第二控制器40指代。应注意，在图3B和3C中，省略了与图2和图3A中相同的部分内容，并且对于触摸检测组件仅示出了与该触摸按键相关的部分(图3B中所示的触摸检测组件的输出是触摸检测组件中与该触摸按键相对应的两个感应电极的输出)。

该两个触摸检测通路(1，2)均与第一控制器30和第二控制器40中的每个连接，并且这两个控制器本身都支持ASIL B。第一控制器30和第二控制器40各自判断两个触摸检测通路的至少两个触摸检测信号是否有效且相同，以得到对应的第一触摸检测结果和第二触摸检测结果，然后第一控制器30和第二控制器40进行通信，以确定第一触摸检测结果与第二触摸检测结果是否一致，并且当第一触摸检测结果与第二触摸检测结果一致时，才会认为存在对触摸按键的有效触摸。此外，两个控制器还可以互相监督，使得当其中一个控制器失效时，另一个控制器能够复位失效的控制器，使其重新启动。

类似地，如3C所示，如果一个触摸按键具有ASIL C，此时仍然需要两个控制器，即第一控制器30和第二控制器40，并且第一控制器30支持ASILB且第二控制器40仅支持ASILA。此时触控装置内针对该触摸按键也示例性的具有两个触摸检测通路(1，2)。

第一控制器30与触摸检测通路1和2连接，判断两个触摸检测通路的两个触摸检测信号是否有效且相同，以得到对应的第一触摸检测结果，第二控制器仅与触摸检测通路1连接，判断触摸检测通路1的触摸检测信号是否有效，以得到对应的第二触摸检测结果，然后第一控制器30和第二控制器40进行通信，以确定第一触摸检测结果与第二触摸检测结果是否一致，并且当第一触摸检测结果与第二触摸检测结果一致时，才会认为存在对触摸按键的有效触摸。同样，两个控制器还可以互相监督，使得当其中一个控制器失效时，另一个控制器能够复位失效的控制器，使其重新启动。

在上述两种情况下，第一控制器30和第二控制器40中的任一个可以作为主控制器，用于与触控装置中的其他组件或模块(例如，压力检测组件、反馈组件、上层控制单元等等)连接，以与如图3A所示的控制器240类似地执行本文所述的各种操作，例如基于来自两个控制器的一致的触摸检测结果和来自压力检测组件的有效压力检测信号而生成触控信号和触摸反馈控制信号，从而控制反馈组件进行反馈并通知上层控制单元，等等。

根据本公开的一个具体实施例，该触控装置200可以用作汽车方向盘辅助开关，通过将触摸平面上的各个触摸区域设置触摸按键区域以及可选地手写输入区域，从而实现开关以及用户选择功能等。此外，该触控装置还可以用作机动车辆内的其他组件，例如中央控制娱乐面板、仪表盘以及门锁按键等等。本公开对此不做限制。

根据本公开的实施例，上层控制单元可以为机动车辆中的数据终端(DHU)，该数据终端可以为具有较高级别的处理功能的中央控制台。

通过本公开实施例的触控装置，驾驶员在行车途中，能够避免误触发功能且感受到触摸振动反馈和/或声音反馈从而增强触摸检测的准确性以及安全感，同时，该触控装置中的至少一部分触摸按键还可以具有ASIL B或高于ASIL B的安全等级，进一步提高了整车的安全性。

根据本公开的另一方面，还提供了一种用于机动车辆中的触控装置的方法500。图5示出了根据本公开的实施例的用于机动车辆的触控装置的方法的流程图。

首先，在步骤510，获取基于用户对触摸平面的触摸而生成的触摸检测信号。

在步骤520，获取基于在触摸所述触摸平面时产生的按压力而生成的压力检测信号。

在步骤530，在触摸检测信号与压力检测信号均为有效信号的情况下，基于触摸检测信号与压力检测信号生成用于机动车辆的触控信号，并生成触摸反馈控制信号。

在步骤540，向上层控制单元发送所述触控信号。

可选地，触控信号包括以下至少一项：触摸位置坐标信息、触摸按键信息。

所述触摸平面包括分别与至少两个按键对应的触摸区域，并且至少一个特殊触摸按键具有高的安全等级，并且每个特殊触摸按键具有至少两个触摸检测通路,因此所述方法还可以包括：仅在每个触摸检测通路的触摸检测信号均为有效信号且彼此相同时，才确定所获取的触摸检测信号为有效信号。

可选地，可以是通过在控制器中软件编程来执行上述方法的各步骤。当由软件实施这些方法时，可以提供用于存储一个或多个程序(软件模块)的计算机可读存储介质。存储在计算机可读存储介质中的一个或多个程序可以被配置为由一个或多个处理器执行。该至少一个程序可以包括指令，该指令使得执行根据由所附权利要求限定和/或在此公开的本公开的各种实施例的方法。

更具体地，图6示出了由控制器执行的基于软件实施方式的用于机动车辆中的触控装置的方法600的示例流程图。

在步骤S600，系统初始化，例如上电或者复位，并可选地驱动背光模块(例如，使背光模块中的LED发光)。

在步骤S610，检测和采样触摸检测信号。

在步骤S620，检测和采样压力检测信号。

在步骤S630，根据触摸检测信号判断触摸检测信号是否是有效信号，即判断触摸平面上是否有触摸发生。

在步骤S640，根据压力检测信号判断压力检测信号是否是有效信号，即判断是否有超过压力阈值的按压力施加在触摸平面上。

在步骤S650，执行“逻辑与”关系判断，即，判断触摸检测信号为有效信号和压力检测信号为有效信号的“逻辑与”关系是否为真。

在步骤S660，将触摸反馈控制信号发送到振动反馈模块和蜂鸣器模块，使得振动马达驱动电路使线性振动马达输出机械振动形式的振动反馈信号以及使蜂鸣器发出声音。

在步骤S670，将触控信号(包括触摸位置坐标或触摸按键信息)发送到上层控制单元，例如通过收发器模块经由CAN总线将触控信号转发到上层控制单元。

在步骤S680,控制流程结束。

通过本公开实施例的用于机动车辆中的触控装置的方法，驾驶员在行车途中，能够避免误触发功能且感受到触摸振动反馈和/或声音反馈从而增强触摸检测的准确性以及安全感，同时，该触控装置中的至少一部分触摸按键还可以具有ASIL B或高于ASIL B的安全等级，进一步提高了整车的安全性。

尽管本公开的图5-6出于图示和讨论的目的分别描述了以特定顺序执行的步骤，但是本公开的方法不限于特定图示的顺序或布置。在不偏离本公开的范围的情况下，上述方法的各个步骤可以以各种方式省略、重新布置、组合和/或调整。

根据本公开实施例的又一方面，还公开了一种汽车方向盘辅助开关。图7A-7C分别示出了一种汽车方向盘辅助开关700的实物图和内部结构示意图。

如图7A所示，汽车方向盘辅助开关700的上表面为触摸平面701，该触摸平面701可以由电容触控膜构成。触摸平面701上包括第一触摸区域Z1和第二触摸区域Z2，其中第一触摸区域Z1被示出为包括三个触摸按键区域F1、F2和F3，并且第二触摸区域Z2为手写输入区域。

图7B进一步示出了电容触控膜的内部电极图案。电容触控膜与第一触摸区域Z1相对应的第一部分内包括的三个触摸按键区域F1、F2和F3分别对应于不同的触摸按键。每个触摸按键区域内都设置有电极(例如，触摸盘)，用于与地之间形成自电容，并且由于要求触摸按键F3具有高的安全等级，因此对于触摸按键F3设置有两个电极，而其余触摸按键F1和F2仅有一个电极。电容触控膜与第二触摸区域Z2相对应的第二部分内包括基于菱形的一个或多个驱动电极以及与驱动电极水平垂直且不同层设置的一个或多个感应电极，各个交叉点处存在互电容。每个电极与控制器的I/O端口经由导线通过连接器(例如，FTC连接器)连接，以接收驱动信号并输出感应信号(电压信号)。

图7C示出了汽车方向盘辅助开关700的内部结构示意图。

如图7C所示，该汽车方向盘辅助开关700包括：上盖701和后盖702，其间形成有容纳空间，上盖还形成触摸平面；电容触控膜703，紧贴在上盖701下方，并且检测用户对上盖701的触摸以生成触摸检测信号；支架704，设置在所述上盖701的下方，更具体地，电容触控膜703的下方并且包括突出的柱子7401，并且柱子7401(以及支架)随上盖701一起移动；印刷电路板(PCB)705,由后盖702支撑并固定在后盖702上；压力传感器706，设置在PCB的中部，在用户触摸该上盖701时被所述柱子7401按压，用于检测按压力并生成压力检测信号；致动器707，设置在所述支架704的至少一部分的下方并与所述支架704接触，用于经由所述支架704、所述上盖701而使所述上盖701振动，以向所述用户提供触摸反馈；以及控制器708，设置在PCB 705上，对触摸检测以及反馈的整个过程进行控制。

可选地，压力传感器706贴合在PCB上与支架的柱子7401的正投影重合的区域，并可选地将压力传感器设置为与该柱子7401接触。当对上盖701按压时，所施加的按压力通过柱子7401传递到压力传感器706上，从而压力传感器基于该按压力生成压力检测信号。致动器707可以为线性振动马达。图中示出的橡筋用于与后盖一起固定PCB板。

此外，PCB 705上还可以设置各种实现本公开实施例的各部分电路，例如电压转换模块、收发器模块、背光模块、蜂鸣器模块、滤波电路、压力传感器驱动单元以及线性振动马达驱动单元等。

通过本公开实施例的汽车方向盘辅助开关，驾驶员在行车途中，能够避免误触发功能且感受到触摸振动反馈和/或声音从而增强触摸检测的准确性以及安全感，同时，该触控装置中的至少一部分触摸按键还可以具有ASIL B或高于ASIL B的安全等级，进一步提高了整车的安全性。此外，将触控以及振动反馈集成在一起，减小了体积，提升了科技感和感官享受。

虽然已经针对本主题的各种具体示例实施例详细描述了本主题，但是每个示例通过解释而不是限制本公开来提供。本领域技术人员在得到对上述内容的理解后，可以容易地做出这样的实施例的变更、变化和等同物。因此，本发明并不排除包括将对本领域普通技术人员显而易见的对本主题的这样的修改、变化和/或添加。例如，作为一个实施例的一部分图示或描述的特征可以与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，意图是本公开覆盖这样的变更、变化和等同物。

除非另有定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

以上是对本公开的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本公开的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，可以对示例性实施例进行许多修改而不脱离本公开的范围。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本公开范围内。应当理解，上面是对本公开的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本公开由权利要求书及其等效物限定。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的触控装置，包括：

上盖和后盖，其间形成有容纳空间，所述上盖作为触摸平面；

触摸检测组件，其紧密贴合设置在所述触摸平面下方，用于检测对所述触摸平面的触摸，并生成触摸检测信号；

支架，设置在所述触摸检测组件下方以支撑上盖，并且包括随上盖一起移动的突出的柱子；

印刷电路板,由所述后盖支撑，且其上设置所有电路；

压力检测组件，设置在印刷电路板的中部且在用户触摸所述触摸平面时被所述柱子按压，用于检测在触摸所述触摸平面时产生的按压力，并生成压力检测信号；以及

反馈组件，设置在所述支架的至少一部分的下方并与所述支架接触，用于经由所述支架、所述触摸检测组件而使所述触摸平面振动，以用于输出反馈信号；

控制器，被配置为：

获取所述触摸检测信号和所述压力检测信号，

在所述触摸检测信号与压力检测信号均为有效信号的情况下，基于所述触摸检测信号与所述压力检测信号生成用于所述机动车辆的触控信号，并生成触摸反馈控制信号，

将所述触摸反馈控制信号提供至反馈组件，使得所述反馈组件基于所述触摸反馈控制信号输出所述反馈信号；以及

向上层控制单元发送所述触控信号,

其中，所述触摸平面上包括分别与至少一个按键对应的至少一个触摸按键区域，所述至少一个按键包括至少一个特殊触摸按键，其中：

每个特殊触摸按键具有至少两个电极，每个电极对应一个自电容，从而具有检测每个电极对应的自电容变化的至少两个触摸检测通路，并且在触摸特殊触摸按键时，仅在所述至少两个触摸检测通路中的每个触摸检测通路的触摸检测信号均为有效信号且彼此相同时，所述控制器才确定所获取的触摸检测信号为有效信号。

2.根据权利要求1所述的触控装置，其中，所述反馈信号为声音反馈信号和/或振动反馈信号，并且

在所述反馈信号为振动反馈信号的情况下，所述反馈组件包括振动反馈模块，且设置在所述触摸检测组件下方以经由所述触摸检测组件向所述触摸平面传递所述振动反馈信号。

3.根据权利要求1所述的触控装置，其中，所述触控信号包括以下至少一项：触摸位置坐标信息、触摸按键信息。

4.根据权利要求1所述的触控装置，其中，所述触摸检测组件包括触摸传感器，

所述触摸传感器在用户手指接近或者触摸到所述触摸平面时生成具有相对于参考值变化的值的电参数信号，并将所述电参数信号作为触摸检测信号发送到所述控制器。

5.根据权利要求4所述的触控装置，其中，所述触摸平面上包括第一触摸区域和不与所述第一触摸区域重合的第二触摸区域，所述第一触摸区域包括至少一个触摸按键区域，并且

其中，与所述第一触摸区域对应的触摸检测组件的第一部分能够检测在所述第一触摸区域上的单点触摸，并且与第二触摸区域对应的触摸检测组件的第二部分能够检测在所述第二触摸区域上的多点触摸。

6.根据权利要求5所述的触控装置，其中，所述触摸传感器包括电容触控膜，电容触控膜内的多个电极连接到所述控制器以从所述控制器获取驱动信号并向所述控制器输出触摸检测信号，且对于所述第一部分和所述第二部分，所述电容触控膜内的电极图案不同，并且

其中，所述第一部分基于自容技术或互容技术，且所述第二部分基于互容技术。

7.根据权利要求2所述的触控装置，其中，所述振动反馈模块包括一个或多个致动器，

所述致动器仅布置在触摸检测组件的一部分的下方，以仅在所述触摸平面上的一部分提供振动反馈信号，或

所述致动器布置在触摸检测组件的所有部分的下方，以在整个触摸平面上均提供振动反馈信号。

8.根据权利要求1所述的触控装置，其中，所述压力检测组件包括：

压力传感器，基于用户触摸所述触摸平面时的按压力而生成压力传感器信号；以及

压力传感器驱动单元，对所述压力传感器信号进行信号处理，将处理后的压力传感器信号作为所述压力检测信号发送到所述控制器。

9.根据权利要求1所述的触控装置，其中：

在触摸检测信号的值相对于参考值的变化值大于等于第一阈值的情况下，所述触摸检测信号为有效信号，并且

在压力检测信号的值大于等于压力阈值的情况下，所述压力检测信号为有效信号。

10.根据权利要求1所述的触控装置，其中，所述用于机动车辆的触控装置为用于机动车辆方向盘辅助开关的触控装置，

其中，所述触控装置布置在方向盘上喇叭键与方向盘外周之间。

11.一种用于机动车辆的触控装置中的方法，所述触控装置包括：

上盖和后盖，其间形成有容纳空间，所述上盖作为触摸平面，所述触摸平面包括分别与至少一个按键对应的至少一个触摸按键区域，所述至少一个按键包括至少一个特殊触摸按键，并且每个特殊触摸按键具有至少两个电极，每个电极对应一个自电容，从而具有检测每个电极对应的自电容变化的至少两个触摸检测通路；

触摸检测组件，其紧密贴合设置在所述触摸平面下方，用于检测对所述触摸平面的触摸，并生成触摸检测信号；

支架，设置在所述触摸检测组件下方以支撑上盖，并且包括随上盖一起移动的突出的柱子；

印刷电路板,由所述后盖支撑，且其上设置所有电路；

压力检测组件，设置在印刷电路板的中部且在用户触摸所述触摸平面时被所述柱子按压，用于检测在触摸所述触摸平面时产生的按压力，并生成压力检测信号；以及

反馈组件，设置在所述支架的至少一部分的下方并与所述支架接触，用于经由所述支架、所述触摸检测组件而使所述触摸平面振动，以用于输出反馈信号；以及

控制器；

其中，所述方法由所述控制器执行，并包括：

获取基于用户对触摸平面的触摸而生成的触摸检测信号；

获取基于在触摸所述触摸平面时产生的按压力而生成的压力检测信号；以及

在所述触摸检测信号与压力检测信号均为有效信号的情况下，基于所述触摸检测信号与所述压力检测信号生成用于所述机动车辆的触控信号，并生成触摸反馈控制信号；以及

向上层控制单元发送所述触控信号；

其中，在触摸所述特殊触摸按键时，仅在所述至少两个触摸检测通路中的每个触摸检测通路的触摸检测信号均为有效信号且彼此相同时，所获取的触摸检测信号才是有效信号。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述触控信号包括以下至少一项：触摸位置坐标信息、触摸按键信息。

13.根据权利要求11所述的方法，其中：

在触摸检测信号的值相对于参考值的变化值大于等于第一阈值的情况下，所述触摸检测信号为有效信号，并且

在压力检测信号的值大于等于压力阈值的情况下，所述压力检测信号为有效信号。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述用于机动车辆的触控装置为用于机动车辆方向盘辅助开关的触控装置，

其中，所述触控装置布置在方向盘上喇叭键与方向盘外周之间。

15.一种汽车方向盘辅助开关，包括如权利要求1-10任一项所述的触控装置。

Images