商用车组合开关介绍及趋势分析

张正轩，龚铃

（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西 西安 710200）

商用车组合开关介绍及趋势分析

张正轩，龚铃

（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西 西安 710200）

详细介绍商用车组合开关结构形式，触点动作原理以及组合开关的控制方式的优缺点，结合这些特点对组合开关的发展趋势进行了分析。

组合开关；触点形式；控制方式

CLC NO.: U463.6 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2014)09-04-04

前言

组合开关作为人机操作中最为方便、舒适的操作开关，其承载着驾驶过程中操作最频繁，安全强相关的一些功能，如灯光、雨刮、辅助制动，甚至目前一些高端商用车上将手自一体变速器（AMT）的操作也放在了组合开关上。本文将结合组合开关的应用现状，详细介绍其功能、原理的优缺点，分析组合开关发展趋势。

1、组合开关的结构形式

组合开关的结构形式，一般可分为：

a.一体式组合开关 （图1）这种开关一般也称为日系风格组合开关，乘用车普遍采用这种形式，商用车市场上如日野、五十铃、日产、欧曼、二汽天龙等也在采用；为了拆卸维修方便性，组合开关的本体多采用尼龙材料，并与左右手柄装配，有的车型上将时钟弹簧和转角传感器也集成在开关本体上，集成性好，有较高的成本优势；

b.分体式组合开关（图2） 这种开关一般也称为欧系风格组合开关，如奔驰、曼恩、沃尔沃、斯堪尼亚、依维柯、陕汽德龙等；一般转向管柱预留组合开关安装支架，组合开关左右手柄分别安装在转向管柱上，底座多采用压铸锌铝合金材料，适合工况恶劣，可靠性要求较高的车型。

2、组合开关的功能介绍

组合开关布置在方向盘下方，是人机操作最为方便舒适的位置，一般将一些操作比较频繁的功能如转向、超车集成左操纵杆上（右手主要用于换挡、操作中控台电器），将排气辅助制动、缓速器、手自一体变速器的操作集成在右操纵杆上。

表1 典型的组合开关功能

3、组合开关原理

3.1 机械原理

3.1.1 传统触点形式

一般将一侧触点固定，而另一侧触点通过滑动或拍合来进行开闭，即滑动式触点或对置式触点。

滑动式触点（图3）易实现复杂电路的通断关系，对于防尘要求相对较低。采用多点接触可减少信号时间。但触点机械磨损明显；不易实现快速通断，电弧损伤明显。为实现较复杂的电路关系，滑动式触点常被用于大电流开关中，如：转向灯开关、雨刮高低档开关。触点的承载能力及耐久性有一定的限制。

对置式触点（图4）易实现快速通断减小电弧伤害，触点机械磨损小，可设计较大接触压力，所以承载能力相对较好；但是触点接触时有抖动不适合用于对跳变时间有要求的信号量开关设计。防尘要求高，不使用灭弧脂。

3.1.2 微动开关

操作手柄通过传动机构（按销、滚轮、杠杆等）将力作用在微动开关的动作簧片上，使动作簧片末端的动触点与定触点快速接通或断开。微动开关具有触点间距小，动作行程短，动作力小、清晰，通断迅速的特点。

微动开关的种类繁多，汽车组合开关一般应用标准型微动开关和定制型微动开关，标准型的如欧姆龙、阿尔卑斯等，适用于小电流控制电路，寿命一般为10W～50W次，普遍用在组合开关端部按压结构上，如喷淋开关、喇叭开关等；定制型微动开关一般多为组合开关厂商自己生产的标准产品，寿命可达上几十万次，主要应用在转向、变光、超车等功能上。代表产品为欧系的组合开关较多，如红岩杰狮、MAN、BENZ等车型。全部采用微动开关来接通电路，甚至在手柄中也埋设微动开关，其好处就在于接通断开迅速，可靠性高，可承受较大负载，由于微动开关为一个密闭的小型开关总成，使得其在各种工程车中表现较好。同时也因为其结构限制，产品的体积较大，成本稍高。

3.1.3 非接触式触点

近年来，手柄集成辅助制动及AMT操纵后，对组合开关的耐久性、可靠性进一步提升，非接触式触点结构越来越多的被采用，如曼恩TGX、奔驰Actros、Atego等。这种非接触式触点（图7）多采用霍尔感应原理，操纵杆带动永磁

铁滑块在电路板上滑动，电路板上得霍尔元件通过感应滑块位置开启或关闭。其开关速度快、无机械磨损、无瞬问抖动、安全可靠以及寿命长等优点。 多与小电流电路、CAN/LIN-BUS电路联用。目前由于这种开关结构复杂，成本较高，国内还没有车型采用，但随着AMT及缓速器的普及，非接触式触点的应用必定成为组合开关的结构发展趋势。

3.2 电器控制方式

由于整车电气控制线路结构不同, 因此采取的组合开关控制方式也不同, 主要可分直接控制、间接控制、总线控制三种。

3.2.1 直接控制式

直接控制式（图8）是电源电压经过组合开关直接加到负载上，开关承受的电流大，以商用车24V电压为例，远光档电流6A、雨刮高档电流达到5A，触点在开闭过程中，拉弧现象严重，因此产品的寿命都比较低。另外，如要实现一些逻辑控制，将会导致线束连接复杂，故障点增多，不便于电器故障的检修。但是直接控制方式无需继电器、控制器器件，控制简单，系统成本低。

3.2.2 间接控制式

间接控制式即开关不直接控制负载， 而是控制中间继电器（图9）或给相应的控制器（图10）， 由继电器或控制器驱动负载。继电器线圈电流大约200mA左右，而控制器仅为10mA左右， 因此组合开关在设计时，触点功率对结构的影响较小，一般只需保证机械寿命即可保证组合开关的整体寿命。间接控制减轻了组合开关的负担，负载的通断由易于更换的继电器承担，降低了维修成本。

3.2.3 总线控制式

基于总线的汽车组合开关（图11），其特征是：开关总成内装有开关采集电路、模拟量采集电路、微控制器和收发器，开关采集电路和模拟量采集电路输出端分别与微控制器的I／O口连接，微控制器的输出端与总线收发器的输入端连接，总线收发器与总线网络连接 。

总线型组合开关线束连接简单，更有利于线束布置，同时可降低线束重量。开关触点电流更小，降低了开关的设计难度，减轻开关的负荷，使用寿命大大提高。目前总线型组合开关主要有LIN、CAN两种形式，由于增加收发器、电源、MCU以及PCB等相关器件，LIN总线开关所增加的成本约30-40元，CAN总线约50-60元，但是线束及接插件针脚数量的减少也在一定程度上弥补了这一成本的增加。随着CAN总线技术的普遍应用，与LIN总线的成本差距越来越小， 因此，CAN总线型组合开关将会被越来越多的车型采用。

Introduction of the commercial vehicle combination switch and the trend analysis

Zhang Zhengxuan, Gong ling
(Shaanxi Heavy-Duty Truck Co., Ltd. Institute of Automotive Engineering, Shaanxi Xi’an 710200)

Detailed commercial vehicle combination switch structure form，the contact form as well as the advantages and disadvantages of the combination switch control mode，and combined with the characteristics of the development trend of the combination switch are analyzed.

combination switch；contact form；control mode

U463.6

B

1671-7988(2014)09-04-04

张正轩，就职于陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院。