摘要：本文从汽车开关的接触系统入手，详细论述小电流、中电流和大电流的开关接触系统设计，并阐述新型接触系统霍尔和光栅系统的原理，展望代表未来趋势的电容触摸系统。
    随着汽车工业的快速发展，汽车已经进入电子电器时代，电子电器类的模块大量被使用，作为控制这些电子电器装置的开关，种类和数量越来越多，结构越来越复杂。接触系统作为开关从机械操作到电信号输出的关键环节，其重要性可想而知。很多开关（如前照灯开关，制动灯开关，危险警报开关等）的安全等级要求很高，这些开关如果发生故障，在特定情况下会给驾乘人员带来生命危险。选择合适的接触系统既能保证开关功能的可靠性，又能有效降低开关的成本。

    1 汽车电器开关的分类
    汽车开关种类很多，它们在工作中都有各自的负载定义，有大电流负载，也有小电流负载。为保证开关能有稳定的工作表现，需要选用最合适的接触系统。根据电流负载大小，整车开关有3种：大电流开关、中电流开关和小电流开关。大电流开关负载电流1～25 A，此类开关一般直接连接电源和终端零件（如车窗升降电动机，前照灯，电喇叭，起动电机等）。中电流开关负载电流0.1～1 A，这些开关一般控制继电器或小功率执行器。小电流开关负载电流1～100 mA，它们输出控制信号到ECU（电子控制单元）或BCM（车身控制模块）。

    2 接触系统的设计介绍
   2.1大电流接触系统
    在大电流工作环境中，常用的触点材料是AgSn02和AgNi （20 ）。根据实际生产和应用经验，Ag基材料的触点在100 mA以上的工作环境中能有非常好的表现，在电弧环境下Ag基材料的触点有自清洁的功能，但AgNi（20）和AgSn02两种材料的自清洁原理是不一样的。AgNi （20）由双金属组成，其机械、物理性能是Ag和Ni按体积百分比的加和作用。大电流开关中，开关触点接通瞬间会有电弧产生，在电弧作用下，当温度高于Ni的熔点1453℃时，Ni可以大量溶解于电弧处产生的Ag熔体中，当温度下降冷却时，溶解的Ni重新沉积于Ag基体中，Ni的反复溶解和析出在触点表面形成细Ni颗粒的接触层，这种材料的形成会降低AgNi （20）触点的侵蚀率。而AgSnO2材料属于“颗粒增强”型金属基符合材料，其中，Ag作为基体，SnO2作为强化相在机械性能上提供材料强度、硬度，在电接触性能上提高材料的抗熔焊能力和耐电弧侵蚀能力。AgSnO2主要靠热稳定性高的SnO2颗粒悬浮于Ag熔池中增加粘度而减小材料飞溅。
    在实际使用中发现，与AgNi （20）相比，AgSnO2具有更低的材料转移特性，所以在开关类产品中，一般高于20 A的正极触点会选用AgSnO2，负极触点选用AgNi （20 ）。而在0.1 A到20 A之间的开关触点都选择AgNi （20）。表1是开关中常用的大电流接触系统示意图。

    2.2中电流接触系统设计
    中电流0.1～1A对于银基材料的自清洁功能还是适用的，因此适用于大电流的银基材料接触系统同样适用于中电流环境，另外一方面，还有一些接触系统如导电橡胶、金手指等也适用于中电流环境，如表2所示。电流最大为0.1 A时，可以使用金手指滑动块，为了提高金手指的弹性，其使用的基材是CuSn6。为了提高接触性能，接触区镀金。如果电流超过0.2 A，此时可以使用银触点滑动块结构，银触点可以是AgNi （20）合金，也可以是直接电镀银。如果按键是按压式或者是翘板式开关，就只能选用橡胶垫了，橡胶垫不仅能提供操作手感，而且在其接触区域可以放入不同触点带来不同的接触性能。金触点的工作电流为0.5 A，而镍点的工作电流为0.3 A。

    2.3小电流接触系统设计
    小电流的接触材料通常是镀金处理，它们是惰性材料，其性能受环境影响很小，有非常小的接触电阻和优异的稳定性，即使在很小的接触力情况下都有很好的接触性能。所有中电流的非银基接触系统都能直接应用于小电流环境，将所有大中电流接触系统中的银触点更换成镀金触点，这个改进后的接触系统就能在小电流环境中使用。另外带金点、镍点、碳点的橡胶垫都适用于此环境中。

    2.4无机械接触的接触系统
    随着汽车开关对可靠性要求越来越高，开关的操作方式越来越多，一些无机械接触的接触系统诞生了。在涉及车辆功能安全的开关模块（如线控换档开关）中，霍尔传感系统就扮演着重要的角色，霍尔传感系统一般由一个磁性运动零件配合传感芯片（图1），该芯片能准确、快速地将开关的运动位置转换成数字信号，并传递给中央控制芯片处理。

    在光栅接触系统中（图2），旋钮与传感器配合处会有齿状结构，该结构在旋转运动过程中对光栅传感器的光路有规律的打断作用下，脉冲信号便产生了。一般的光栅传感器中会有两路光路信号，不同的旋转方向会输出不同的脉冲信号。这样，中央处理芯片就能够轻易识别旋钮的正转和反转。该接触系统在360°旋转的旋钮结构中发挥着重要作用，另外在某些结构复杂的按压开关或翘板开关中也能发挥作用。

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