浅谈汽车控制面板结构和布局设计

赵云 朱明明

摘 要：汽车空调对控制面板一般布置于汽车前风挡仪表板的中间，便于驾驶者和乘员进行操控，本文主要从汽车空调控制面板结构设计、按键设计、旋钮设计、内部设计等方面进行总结和叙述。

关键词：空调;控制面板;设计

0 概述

随着汽车总线技术的发展，空调向环保、绿色、自动化方向发展，空调系统的控制面板由钢丝拉锁式向电子式和总线式的传输方式转变，逐渐演变成为电子电器控制单元的重要节点，是需要重点研究的一项课题。

1 结构设计

控制面板是负责控制汽车空调模式，温度，风速等。空调控制面板结构组成，主要由关键部件按键、旋钮、主体结构等组成，如图1所示。

空调控制面板结构是基于人机工程学原理设计的，考虑使用操作的便捷性和舒适性。各关键部件之间通过定位孔、定位槽或卡扣的方式相互连接，并保持相对位置固定，最后通过辅助部件将整体结合起来，保持零件的稳定性。在各零件的结构设计中，各部分的功能元件都要有不同的规范标准要求，进而保证整体功能输出能够满足总成设计要求。控制面板通常采用同按压式控制，很少部分采用下拔式控制。按压式控按键整体感和稳定杆较为突出;下拔式按鍵的动感和控制杆较为突出，两种控制方式的结构原理基本上是一致的。

2 按键设计

（1）空调按键是驾驶过程中主要操控和功能组成部分，直至影响成驾驶者和成员的感官感受。在控制面板设计时，首先要考虑匹配其周围的环境，是其整体感官协调、舒服，一般设计偏向于条纹要求;其次在结构上考虑间隙、平面度、按压手感等技术要求。

（2）各按键之间布局要整洁、整齐，不仅相邻两个按键之间间隙均匀对称，各个按键之间间隙也要保持匀称，既要保证按键在按压时自由活动功能，也要满足整体外观的审美要求。间隙过大易造成灰尘或杂物即虐面板内部造成功能失效;间隙过小则易造成按键卡滞，影响功能实现。按键间隙一般设计标准为0.25±0.1mm，高度差±0.2mm。

（3）当按下按键，按键虽有下压动作，但相应的功能有时并未激活，因为从设计角度来说需要一个预压区间，目的是防止误操作导致功能变化。随着下压深度的变化，压力会随之增大，当到达某一临界值时，功能激活，这就是所谓的开关按键力与位移的行程关系。在按下按键的过程中，案件对下面的硅胶垫存在挤压作用，按压力随位移行程变化，不容许中间出现顿挫感式的突变点。

3 旋钮设计

旋钮是空调面板设计中经常使用到的功能，通常用来调节风量大小。通常由一个微动开关加上外部的配套固定键按钮的按压功能，旋钮的旋转特性在操作过程中，也不容许出现停顿或力突变现象。外观上通常采用镀铬来装修，进而提升空调操作的档次。

4 内部结构设计

控制面板内部结构是保证外部按键和旋钮的基础，有效支持和传递功能的输出。在内部结构设计过程中应重点考虑控制面板背景光和防水防潮的设计方案。

（1）背景光设计，首先要保证夜间行车能清晰辨别各个按键图标和功能，防止2种灯光之间串光或漏光，避免驾驶者误认为操作错误或影响正常行驶。因此在灯光设计中，在保证光线正常传播路线畅通的同时，还要确保相应的隔射板对其发散的光线范围进行相隔。

（2）防水防潮设计，控制面板设置于仪表板中部，控制面板的电路设计在下层线，而上层线包含略微突起按钮，当按下上层线面板上按键，这时连接到按钮的两端的导线连接、该面板每个按键引出一个导线同时带有一个地线。按下按键，接地线连接到相应的键，从而微控控制器接收一个低信号。一旦有液体渗入受潮就会使电路系统功能失效，一般会在内部结构上留有排水口或排水槽。

5 硬件设计

空调控制面板逐渐向电子电器架构上的节点转变，面板的硬件设计趋向模块化，如：电源电路接口设计，LIN/CAN总线电路设计，LED驱动电路设计，旋钮电路设计、温度采集系统设计、执行器控制模块等，在零部件选型设计过程中，应尽量选择通用性和互换性的部件，以便后期零部件的维修和替换。

6 软件设计

电子电器技术的发展为汽车技术的创新带来了前所未有的机遇和挑战，AUTOSAR这个架构有利于车辆电子系统软件的交换与更新，并为高效管理越来越复杂的电子系统、软件系统提供一个基础。计划目标主要有3项：①建立独立于硬件的分层软件构架;②为实现应用提供方法论，包括制定无缝的软件架构堆叠流程并将应用软件整合至ECU中;③制定各种车辆应用接口规范，作为应用软件整合标准，以便软件构件在不同的汽车平台上使用，即实现应用程序和基础模块之间的分离。

7 其它额外配置设计

在汽车控制面板实际布置中，使用单独的液晶屏来显示空调控制内容已成为主流设计，这样会提升用户的直观感受，增加用户体验效果，深受汽车厂商的欢迎。同时一些人机交互接口的按键，也会集成在控制面板上一起布置，如：电话、导航等快捷按键，方便驾驶者操控。

8 结束语

人们通常比较关注空调系统的设计和原理，而非专注空调控制面板的设计，而在实际用户直观感受层面，空调控制面板的整体设计布局会影响用户的第一印象产。随着汽车产业“新四化”和空调技术的发展，控制面板结构和布局设计地位将会更加突出。

参考文献：

[1]刘永兰.汽车空调系统问题诊断中问题树分析的应用[J].

[2]马明金.汽车空调构造使用与维修[M].北京：北京大学出版社，2005.