中圖分類號(hào)：U463.66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-8639(2025)06-0093-04

Design and Development of One-button Start Switch for Automobile

FangLiqin，Gao Ru，Peng Min，Li Jingyao (Changchun Automobile Industry University，Changchun 13oo13，China)

【Abstract】This paper carres out a comprehensive research on the one-buttn start switch of automobile.In terms offunction，itisanintellgentautomobilecomponent，whichsendssignals tothebodycontrolerBCMin theformofa signalswitch，including signals，backlights，and indicatorcircuits，whichareconvenienttooperateandcanindicate thevehicle status.Themainpointsof designand developmentcover many aspects:thedesign input needs toclarifythe requirements of systemfunctionand vehiclebacklight；Performance parameters，theuse of double contact press automaticreturn type to ensure safety，voltage，current，operating forceand other specific parametersare specified; colortexture affcts costand effect，laser engraving processiscommonlyused；gapsegment diference，interface，size， operationfeel，instalationstructure，waterproof structure，guiderib/slot，character form，etc.，havedetailed requirementsanddesignstandards.Thedesignoftheone-buttonstartswitch needsto integratemultiplefactors，and will continuetoinnovatewiththedevelopmentofautomotivetechnologyinthefuturetomeettheneedsofemergingfields.

【Key words】one-button start switch；structure design；electrical performance；operating feel；waterproof design; intelligent car

1功能介紹

1.1 系統(tǒng)構(gòu)架

一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)作為智能汽車的關(guān)鍵組成部分，極大簡(jiǎn)化了車輛啟動(dòng)流程。區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械鑰匙點(diǎn)火方式，駕駛者無(wú)需掏出鑰匙，僅需踩住腳剎或離合，輕按一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，就能快速啟動(dòng)車輛，便捷性顯著提升。

從電氣原理來(lái)看，一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)屬于信號(hào)型開(kāi)關(guān)，通過(guò)硬線向車身控制器BCM發(fā)送兩個(gè)高有效觸發(fā)信號(hào)。如圖1所示，該開(kāi)關(guān)集成信號(hào)回路、背光回路和指示燈回路。其內(nèi)部配備背光燈，背光燈顏色依據(jù)車型有所不同，常見(jiàn)為紅色、白色或藍(lán)色，由背光控制器調(diào)控。此外，開(kāi)關(guān)設(shè)有兩個(gè)功能狀態(tài)指示燈，通常為黃色和綠色，用于指示車輛狀態(tài)，指示燈顏色由BCM控制。當(dāng)車輛處于ACC或ON擋位時(shí)，狀態(tài)指示燈顯示為黃色；踩下制動(dòng)踏板后，指示燈轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色。

1.2 性能要求

一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的功能要求如下： ① 開(kāi)關(guān)信號(hào)采集與輸出正常，信號(hào)清晰穩(wěn)定； ② 字符帶背光； ③ 如有狀態(tài)指示燈，要求在不同狀態(tài)下正常顯示。

1.3 基本結(jié)構(gòu)

在一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要開(kāi)展造型可行性分析，確定開(kāi)關(guān)布置位置、表面尺寸以及字符和指示燈布局的合理性。接著，結(jié)合車身內(nèi)部空間和間隙段差要求，進(jìn)行安裝結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，確定匹配的安裝結(jié)構(gòu)。最后，開(kāi)展開(kāi)關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，明確內(nèi)部構(gòu)成部件。

依據(jù)表面造型差異，一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)主要分為兩種形式：一種是開(kāi)關(guān)表面僅包含按鍵部分；另一種是開(kāi)關(guān)表面同時(shí)具備按鍵與開(kāi)關(guān)裝飾環(huán)。如圖2所示。

2設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)要點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)輸入

開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)需明確一系列輸入條件，包括系統(tǒng)功能定義、整車背光要求、工作指示要求、造型CAS及顏色紋理定義等。系統(tǒng)功能定義需確定信號(hào)觸發(fā)原理；整車背光和工作指示要求明確色度和亮度；造型CAS能確定開(kāi)關(guān)外形、空間分界、匹配結(jié)構(gòu)及間隙段差；顏色紋理定義給出零件各區(qū)域顏色和紋理要求，通常噴漆或電鍍區(qū)域無(wú)紋理。

2.2性能參數(shù)要求

為確保安全性，一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)通常采用雙觸點(diǎn)按壓自動(dòng)回位式設(shè)計(jì)。在不損壞開(kāi)關(guān)的前提下，無(wú)論何種操作方式，雙觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)同時(shí)接通或斷開(kāi)的時(shí)間間隔需小于 100ms 。一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)雙觸點(diǎn)導(dǎo)通波形如圖3所示。

通用的基本設(shè)計(jì)參數(shù)包括：工作電壓、工作電流、工作溫度、存儲(chǔ)溫度、操作力、操作行程、耐久次數(shù)等。對(duì)于一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，要求的電氣性能參數(shù)建議如下。

1）性能保證范圍：電壓9\\~16V，溫度 -40～ 85°C 。

2）操作保證范圍：電壓9\\~16V，溫度-40\\~85°C 。

3）存儲(chǔ)溫度保證范圍： -40～90% 。

4）額定工作電流： 250mA 。5）擋位穩(wěn)定工作時(shí)間： ?10ms 。6）開(kāi)關(guān)操作力： (6±1)N 。7）操作行程：（ (2.5±0.5)_mm 。8）操作耐久次數(shù)：100000次。9）背光和工作指示燈的色度和亮度：與整車要求一致。

2.3 顏色紋理要求

零件表面的顏色紋理要求對(duì)工程數(shù)據(jù)和模具設(shè)計(jì)影響顯著，也在較大程度上影響成本。以字符工藝為例，常用的二次注塑嵌件和激光鐳雕工藝，對(duì)字符背光均勻度有不同影響。一般噴涂后激光鐳雕的符號(hào)線條粗細(xì)和亮度均勻性更易控制，效果較好，因此在無(wú)特殊要求的情況下，現(xiàn)行設(shè)計(jì)方案多采用激光雕刻工藝。此外，零件表面處理工藝不同，費(fèi)用也存在差異，通常電鍍 > 噴鋼琴漆 > 噴普通漆。表面處理的顏色和紋理需與整車和內(nèi)飾風(fēng)格協(xié)調(diào)統(tǒng)一，同時(shí)兼顧工程可行性和成本因素，如圖4所示。

2.4 間隙段差要求

一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)與周邊部件有間隙段差要求。

1）測(cè)量基準(zhǔn)。固定件與運(yùn)動(dòng)件以固定件為標(biāo)注基準(zhǔn)，鈑金件與塑料件以鈑金件為標(biāo)注基準(zhǔn)，先裝配零件作為后裝配零件的基準(zhǔn)。一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)以儀表板或副儀表板為間隙段差測(cè)量基準(zhǔn)。

2）間隙。基準(zhǔn)件測(cè)量基準(zhǔn)（翻邊或圓角）與被測(cè)量零件的圓角或第1道翻邊的最小距離。由于開(kāi)關(guān)按鍵為活動(dòng)部件，其間隙要求一般為 ±0.5mm ；若一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)帶有外裝飾環(huán)，因裝飾環(huán)為不動(dòng)部件，開(kāi)關(guān)間隙要求一般為 ±0.3mm 。

3）段差。測(cè)量點(diǎn)到測(cè)量基準(zhǔn)面的恢復(fù)面的距離。因開(kāi)關(guān)按鍵向下運(yùn)動(dòng)，一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)與儀表板或副儀表板的段差要求為段出 0.5mm 。

2.5 接口設(shè)計(jì)

一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)電路通常包含工作指示回路、背光回路和信號(hào)回路，詳見(jiàn)圖5所示電路原理圖，背光和工作指示的顏色可根據(jù)具體項(xiàng)目確定。依據(jù)電路原理圖，確定接插件型號(hào)。接插件須具備可靠連接性，便于安裝和拆卸，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可參考線束類零件。一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的接插件采用注塑成形，PIN腳為8腳，適配線束接插件型號(hào)。若一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)無(wú)工作指示，可將工作指示回路對(duì)應(yīng)的PIN1、PIN4和PIN5改為N.C。一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接插件接口定義見(jiàn)表1。

2.6 尺寸要求

一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)按鍵大小需兼顧手指操作舒適度，一般建議直徑或邊長(zhǎng)大于 27mm ，開(kāi)關(guān)縱向尺寸在50～65mm 之間。字符和指示燈距離按鍵邊緣尺寸建議不小于 5.1mm ，指示燈距離字符尺寸建議不小于2.2mm ，指示燈寬度建議不小于 1mm ，字符高度建議不小于 2.5mm 。為避免咯手，開(kāi)關(guān)可接觸邊緣應(yīng)進(jìn)行圓角處理，建議圓角尺寸為R1\\~R3。

2.7 操作手感

一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的按鍵要求手感良好，擋位感明顯。

目前，按鍵類開(kāi)關(guān)的手感主要通過(guò)操作力、行程、清晰度等指標(biāo)來(lái)進(jìn)行定義。操作力-行程曲線圖如圖6所示。

Snapratio=(F₁-F₂)/F₁

S₃=S₂+max.20%S₂

式中： F_i —實(shí)際操作力； F₂^. —波谷時(shí)的操作力； F₃ 一與 F₁ 相同，通常要求開(kāi)關(guān)的機(jī)械止位操作力大于 F₃ ，保證開(kāi)關(guān)能正常接通； S₁: —最大操作力行程，通常 S₁=S₂/2 ； S₂ —開(kāi)關(guān)導(dǎo)通行程；S₃ 一 ??F₃ 時(shí)的開(kāi)關(guān)行程。公式(1)直接反映了手感的擋位清晰度，要求 40%～60% ，這樣的手感較為清晰；公式(2)中，零件在 S₂ 一 ??S₃ 這段曲線中要求導(dǎo)通。定義的目的是保證零件不會(huì)提前導(dǎo)通或者滯后導(dǎo)通，這兩種情況都會(huì)給客戶操作帶來(lái)不便[]。

一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的操作行程（最大行程）建議為2.5mm 左右，電氣切換點(diǎn)（導(dǎo)通行程）建議為 1.8mm 左右，操作力建議為6N。實(shí)際操作力-行程曲線應(yīng)盡量與標(biāo)準(zhǔn)曲線趨勢(shì)相符。

2.8 安裝結(jié)構(gòu)

從人機(jī)工程角度出發(fā)，一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)應(yīng)布置在主駕駛便于操作的位置，常見(jiàn)于儀表板中部或副儀表板左側(cè)。開(kāi)關(guān)一般采用正向安裝，通過(guò)開(kāi)關(guān)外殼2個(gè)對(duì)稱分布的彈性卡扣實(shí)現(xiàn)安裝配合。彈性卡扣設(shè)有3個(gè)臺(tái)階，安裝板卡在第2個(gè)臺(tái)階上，干涉量約為1個(gè)臺(tái)階的寬度。開(kāi)關(guān)外殼四周通過(guò)3條非對(duì)稱分布的主定位筋進(jìn)行X和Y方向定位，定位筋與安裝板定位槽單邊間隙 0.1mm ，既實(shí)現(xiàn)防錯(cuò)，又在安裝過(guò)程中起到導(dǎo)向作用。此外，通常還需對(duì)稱分布的壓潰筋進(jìn)行輔助定位，壓潰量 0.1mm 。圓形一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)一般配置4條均勻分布的壓潰筋。如圖7\\~圖9所示。

2.9 防水結(jié)構(gòu)

為防止水滲入導(dǎo)致開(kāi)關(guān)短路失靈，影響車輛使用，一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮防水問(wèn)題。如圖10所示。

1）按鈕應(yīng)充分罩住外殼，按鍵與外殼錯(cuò)位重合至少 1mm ，防止水直接進(jìn)入開(kāi)關(guān)內(nèi)部。2）對(duì)于外殼和按鍵存在一圈縫隙的開(kāi)關(guān)，需在外殼內(nèi)部開(kāi)設(shè)排水孔，加快水的排出。3）導(dǎo)電橡膠應(yīng)充分包住PCB板，防止水污染開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，建議橡膠超過(guò)線路板 0.5mm 以上。

2.10按鍵導(dǎo)向筋/槽設(shè)計(jì)

一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)內(nèi)外殼之間的導(dǎo)向筋/槽基本寬度尺寸一般設(shè)計(jì)為 1.5mm ，導(dǎo)向筋數(shù)量通常為4個(gè)，且盡可能靠近按鈕邊緣，以保證按鍵在各個(gè)位置操作時(shí)都有良好手感?？紤]按鍵松動(dòng)量、位置精度和匹配間隙均勻性，導(dǎo)向筋/槽的配合間隙建議為 0.03～ 0.05mm 。若配合間隙過(guò)大，一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)晃動(dòng)量過(guò)大，可能導(dǎo)致雙觸點(diǎn)不同時(shí)導(dǎo)通。由于控制器策略規(guī)定，一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)被按下后，若 300ms 內(nèi)未檢測(cè)到兩路開(kāi)關(guān)信號(hào)，系統(tǒng)將診斷為開(kāi)關(guān)故障。導(dǎo)向筋/槽常用結(jié)構(gòu)如圖11所示，導(dǎo)向槽分布位置見(jiàn)圖12。

2.11 字符形式

一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)通常帶有START、STOP字符，空間允許時(shí)，還可包含ENGINE字符。由于電動(dòng)車沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)，其一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)一般不包含ENGINE字符。一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)按鍵表面常見(jiàn)處理工藝有電鍍、噴普通漆和噴鋼琴漆后鐳雕字符。采用電鍍鐳雕形式時(shí)，需注意字符避免出現(xiàn)“孤島”區(qū)域，如字母A、R、O、P等應(yīng)采用開(kāi)口字符形式（圖13)，以防止獨(dú)立小面積電鍍區(qū)域在抗剝落試驗(yàn)中電鍍層脫落，不符合試驗(yàn)要求。

3總結(jié)

在汽車領(lǐng)域，一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)作為車輛電氣系統(tǒng)的核心部件，其設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)對(duì)提升車輛啟動(dòng)性能、增強(qiáng)駕駛便捷性和保障行駛安全至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需綜合考慮外觀尺寸、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣性能和操作手感等多方面因素。通過(guò)合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化，能夠打造出美觀、易用、可靠的一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)產(chǎn)品。

隨著汽車技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)也將不斷創(chuàng)新完善，以滿足市場(chǎng)需求和駕駛員的使用需求。同時(shí)，新能源汽車、智能駕駛等新興領(lǐng)域的興起，對(duì)一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)提出了新要求，將推動(dòng)汽車一鍵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)技術(shù)不斷進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]馮超.汽車開(kāi)關(guān)的手感關(guān)鍵特性及測(cè)量評(píng)價(jià)方法[J].汽車電器，2018（8)：38-40.

(編輯凌波)