CN207111911U - 一种汽车智能挡位手柄 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车智能挡位手柄，包括显示屏、中央处理器、第一微处理器、第二微处理器、压力传感器、电容按键、触觉致动器、手柄壳体；所述中央处理器、第一微处理器、第二微处理器、压力传感器、电容按键、触觉致动器设置在手柄壳体中；所述显示屏和中央处理器连接，所述第一微处理器、第二微处理器和中央处理器连接，所述的触觉致动器和第二微处理器连接,所述的压力传感器、电容按键和第一微处理器连接；所述手柄壳体设置有多个触摸区域，每个触摸区域配置有压力传感器、电容按键和触觉致动器。实用新型是集显示、触控、压力于一体的多功能智能手柄，改善传统机械手柄，操作无反馈的弊端，提高驾驶安全性。

Description

一种汽车智能挡位手柄

技术领域

本实用新型涉及汽车智能领域，特别涉及含有触觉反馈及显示功能的智能汽车档位手柄。

背景技术

受益于智能手机的发展和互联网时代的潮流，汽车智能人性化已经成为科技改革浪潮中不可或缺的重要领域。为降低驾驶人员疏忽导致的交通事故风险，提升驾驶员安全驾驶操作，已成为汽车智能化改善的重点。

汽车档位手柄如何安全、便捷、高效的反馈档位信息至驾驶人员，成为汽车设计者迫切需要改善的关键点。

目前汽车档位手柄使用的都是传统的机械档位与机械按键操作，且档位信息状态不直观。最重要的不足之处，在于更换档位是否到位，该操作常常会转移驾驶员的视线与注意力去观察档位状态，这种无意识的行为极大程度会引发交通事故，存在重大安全隐患性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种汽车智能挡位手柄，具有触摸压力反馈及显示功能，使传统呆板的机车档位手柄更佳安全、智能、人性化。为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种汽车智能挡位手柄，其特征在于所述智能挡位手柄包括显示屏、中央处理器、第一微处理器、第二微处理器、压力传感器、电容按键、触觉致动器、手柄壳体；

所述中央处理器、第一微处理器、第二微处理器、压力传感器、电容按键、触觉致动器设置在手柄壳体中；所述显示屏和中央处理器连接，所述第一微处理器、第二微处理器和中央处理器连接，所述的触觉致动器和第二微处理器连接,所述的压力传感器、电容按键和第一微处理器连接；

所述手柄壳体设置有多个触摸区域，每个触摸区域配置有压力传感器、电容按键和触觉致动器。

在采用上述技术方案的基础上，本实用新型还可采用以下进一步的技术方案：

所述手柄壳体中设置有手柄内结构件，触觉致动器中的马达以及汽车智能挡位手柄的主控电路板固定在手柄内结构件上。

所述触觉制动器可以是线性马达，它是X轴方向振动的马达；它的驱动电压为2Vrms，振动频率为180+/-10HZ。线性马达的振动频率与人体手指皮肤敏感频率接近，故手指操作触感效果更佳。

所述电容按键采用柔性板电容感应电极；压力传感器是通过电容按键的柔性板电容感应电极并再加上一个硬质板电容感应电极组成，所述柔性板电容感应电极设置在触摸区域的壳体内侧；硬质板电容感应电极设置在手柄内结构件上。

所述柔性板电容感应电极在柔性线路板上设置铜网格电极图形，作为信号采集端，所述电容按键在柔性线路板上具有双面图形图案，其中一面为所述铜网格电极图形，另一层为实铜作为电极；两层的铜箔层通过过孔连通为同一网络电极；

所述硬质板电容感应电极的硬质线路板上设置网格铜电极图形，作为信号采集端，所述硬质板电容感应电极具有双面图形图案，其中一面为所述网格铜电极图形，另一层设计为实铜，敷有网格铜的一层作为地线的电极，敷有实铜的一层作为电容感应电极。

所述显示屏焊接在汽车智能挡位手柄的主控电路板上。

所述手柄壳体包括上壳体、下壳体；所述上壳体和下壳体分别设置有盖。

由于采用本实用新型的技术方案，本实用新型是集显示、触控、压力于一体的多功能智能手柄，改善传统机械手柄，操作无反馈的弊端，提高驾驶安全性。本实用新型通过电容式触控按键区域，壳体发生轻微形变量，即可精确模拟等效为按压力度，从而反馈给主板MCU做数据分析处理，能够准确侦测用户操作信号，可防止外界机械受力导致的误触，同时振动反馈操作成功信号给用户，实现驾驶员与车辆系统的智能信息交互。

本实用新型可采用MTK IC作为主控CPU，实时侦测并控制档位手柄信息状态；通过目前常规的触控芯片作为电容式压力传感器的主控芯片，实时侦测按键状态信息，并实时上报CPU数据信息。当侦测到有效信号时通过IIC数据接口发送数据至CPU，实现及时通信，同时CPU判断状态数据，做出相应处理机制并显示档位状态在OLED显示屏幕上。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型实施例的示意图。

图3为本实用新型实施例的爆炸图。

图4为柔性电容感应电极的叠构分解示意图。

图5为硬质板电容感应电极的叠构分解示意图。

具体实施方式

参照附图。本实用新型所提供的汽车智能挡位手柄包括显示屏1、中央处理器100、第一微处理器101、第二微处理器102、压力传感器、电容按键、触觉致动器、手柄壳体。附图标号10为设置显示屏1的区域。

所述手柄壳体包括上壳体21、下壳体22；手柄下壳体：承载整个手柄的结构组装，完美的将整个手柄与固定底座契合连接在一起；手柄固定底座：承载固定整个手柄系统结构；附图标号211为上壳体盖，附图标号212为上壳体盖皮革，附图标号221为下壳体盖，附图标号222为下壳体盖皮革。

所述中央处理器、第一微处理器101、第二微处理器102、压力传感器、电容按键、触觉致动器设置在手柄壳体中；所述显示屏和中央处理器连接，第一微处理器101、第二微处理器102和中央处理器连接，所述的触觉致动器和第二微处理器102连接,所述的压力传感器、电容按键和第一微处理器101连接；

所述手柄壳体设置有多个触摸区域，每个触摸区域配置有压力传感器、电容按键和触觉致动器。

为便捷供电与控制系统，通过USB 5V DC控制驱动整个系统电源。

所述中央处理器可采用MTK MT6261A或其他Android系统主控芯片。它是基于ARM7内核，主频260MHz，内含GPRS模块。它搭载有Digital audio内部最大支持1.5W的V boost供电模块支持K等级的Speaker amplifier；支持AMR自动抄表功能；含有高级音频解码模块AAC+与高效性音频解码模块HE-AAC；支持HR/FR/EFR/AMR等多种语音编码；内含32M的RAM；含有PMU模块，内含12个LDO，支持多种模块不同供电电源的需求；支持不同的音频设备，集成1.5W的V Boost电源模块支持K等级的speaker amplifier；内嵌有FM、BT模块，集成Bluetooth 3.0并配有Bluetooth Ver.2.1 + Enhanced Data Rate；含有带宽为12M的fullspeed USB1.1 接口，支持SPI/PCM/UART/I2C多种通讯端口；同时支持4bit MSDC设备；内部含有最低32K的RTC实时时钟为操作系统提供了一个可靠的时间，并且在断电的情况下，RTC实时时钟也可以通过电池供电，一直运行下去；GPU模块支持R-type Touch Panel、支持QVGA的SPI端口LCM，含有BackLight driver；可支持矩阵键盘；内含RF无线电收发模块；支持Vibrator与Key LED driver模块；同时含有两个SIM卡接口。

所述第一微处理器101可采用目前主流的触控芯片作为压力传感器、电容按键的主控MCU，它具有内置增强型微控制器单元的单片电容触摸屏控制器。它提供全屏共模扫描技术的优点，快速响应时间和高可以驱动电容式触摸屏，最多可驱动35条驱动线和28条感应线。具有AEC-Q100 Grade 3认证，具有互电容感应技术、全屏共模扫描技术、真正多点触摸最多10点的绝对X和Y坐标、具有对RF与电源干扰的高抗扰性、完全可编程扫描序列支持各种TX / RX配置、12位ADC精度、支持主动、监视、休眠三种工作模式。

所述显示屏可以采用0.95inch的OLED分辨率为96*64，作为人机界面的显示模块；它是96列X64行点阵的OLED单色、字符、图形显示模块，应用电路简单，使用方便。它的亮度高、对比度高、视角广、响应速度快、温度范围宽。8位并行数据接口，读、写操作方便，可直接与八位处理器相连。模块内含96X64Bit显示数据RAM。RAM中每一位数据对应OLED屏上一个点的亮、暗状态。集成SSD1331Z OLED驱动器，驱动电压小、功耗低。适合应用在户外或工控设备的显示终端上。通过锡膏焊接在汽车智能挡位手柄的主控电路板上。OLED具有极佳的显示效果，在阳光下亦有很好的可视效果。

所述第二微处理器102采用TI控制芯片设计Automotive Haptic Driver电路，驱动LRA或ERM做为整个装置的操作反馈激励执行器；此方案搭配的触觉致动器可以是LRA（LRA建议选用KOTL：LV061930B），也可以是ERM（ERM建议选用甲艾：JP10-35C270）。

触觉致动器LRA LV061930B是一款19mm×6mm×3mm（长×宽×高）小封装，重量仅有2.6g，额定驱动电压2.0Vrms or 2.35Vrms，内阻只有15Ω，工作频率要求为180Hz+/-10Hz振动效果最佳。它的启动时间最大只有100ms，停止时间最大为120ms，噪音小于45dBA。

触觉致动器ERM JP10-35C270是一款16.9mm×10mm×8mm（长×宽×高）小封装，重量约2.8g，额定工作电压3.5V DC，空载转速约14000rpm，额定负载转速9500rpm，机械噪音小于50dB。

电容按键可以是一个柔性板电容感应电极，它在柔性线路板上设计铜网格电极图形51，作为信号采集端，以实现触摸功能。它具有双面设计图形图案，其中一面设计为所述网格铜电极51，另一层设计为实铜52作为电极。两层的铜箔层51、52通过过孔连通为同一网络电极，手指触碰即可将信号传输给微处理器做计算判断处理，具体参见图4柔性电容感应电极的叠构示意图。附图标号53为离形层，附图标号54为基材层。

压力传感器（Force Sensor）是通过电容式的柔性板电容感应电极，加上一个硬质板电容感应电极组成，柔性板电容感应电极与硬质板电容感应电极之间的组装间隔最佳保证在0.5mm。硬质板电容感应电极，它同柔性电容感应电极相同，在硬质线路板上设计一种网格铜电极图形，作为信号采集端，以实现触摸功能，它具有双面设计图形图案，其中一面设计为所述网格铜，另一层设计为实铜。其中敷有网格铜的一层61作为地线的电极，敷有实铜的一层62作为电容感应电极。手指靠近即可将信号传输给微处理器做计算判断处理，具体参见图5硬质板电容感应电极的叠构示意图。附图标号63为离形层，附图标号64为基材层。

在本实施例中，所述手柄壳体设置有三个触摸区域，分别对应解锁、驻车制动及模式选择操作，每个触摸区域配置有压力传感器、电容按键和触觉致动器。其中附图标号31、32、33分别为对应解锁的压力传感器、电容按键和触觉致动器，附图标号34、35、36分别为对应驻车制动的压力传感器、电容按键和触觉致动器，附图标号37、38、39分别为对应模式选择的压力传感器、电容按键和触觉致动器。

所述手柄壳体中设置有手柄内结构件4，硬质板电容感应电极、触觉致动器中的马达以及汽车智能挡位手柄的主控电路板103固定在手柄内结构件4上。

所有硬质板电容感应电极、柔性板电容感应电极、触觉致动器的马达都是通过导线与主控电路板103上的第一微处理器101、第二微处理器102连通。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种汽车智能挡位手柄，其特征在于所述智能挡位手柄包括显示屏、中央处理器、第一微处理器、第二微处理器、压力传感器、电容按键、触觉致动器、手柄壳体；

所述中央处理器、第一微处理器、第二微处理器、压力传感器、电容按键、触觉致动器设置在手柄壳体中；所述显示屏和中央处理器连接，所述第一微处理器、第二微处理器和中央处理器连接，所述的触觉致动器和第二微处理器连接,所述的压力传感器、电容按键和第一微处理器连接；

所述手柄壳体设置有多个触摸区域，每个触摸区域配置有压力传感器、电容按键和触觉致动器。

2.如权利要求1所述的一种汽车智能挡位手柄，其特征在于所述手柄壳体中设置有手柄内结构件，触觉致动器中的马达以及汽车智能挡位手柄的主控电路板固定在手柄内结构件上。

3.如权利要求1所述的一种汽车智能挡位手柄，其特征在于所述电容按键采用柔性板电容感应电极；压力传感器是通过电容按键的柔性板电容感应电极并再加上一个硬质板电容感应电极组成；

所述柔性板电容感应电极设置在触摸区域的壳体内侧，所述手柄壳体中设置有手柄内结构件，硬质板电容感应电极设置在手柄内结构件上。

4.如权利要求3所述的一种汽车智能挡位手柄，其特征在于所述柔性板电容感应电极在柔性线路板上设置铜网格电极图形，作为信号采集端，所述电容按键在柔性线路板上具有双面图形图案，其中一面为所述铜网格电极图形，另一层为实铜作为电极；两层的铜箔层通过过孔连通为同一网络电极；

所述硬质板电容感应电极的硬质线路板上设置网格铜电极图形，作为信号采集端，所述硬质板电容感应电极具有双面图形图案，其中一面为所述网格铜电极图形，另一层设计为实铜，敷有网格铜的一层作为地线的电极，敷有实铜的一层作为电容感应电极。

5.如权利要求1所述的一种汽车智能挡位手柄，其特征在于所述显示屏焊接在汽车智能挡位手柄的主控电路板上。

6.如权利要求1所述的一种汽车智能挡位手柄，其特征在于所述手柄壳体设置有三个触摸区域，分别对应解锁、驻车制动及模式选择操作，每个触摸区域配置有压力传感器、电容按键和触觉致动器。

7.如权利要求1所述的一种汽车智能挡位手柄，其特征在于所述手柄壳体包括上壳体、下壳体；所述上壳体和下壳体分别设置有盖。