[发明专利]可编程非接触式开关和仿真高可靠性开关的方法

说明书

本申请公开了可编程非接触式开关和仿真高可靠性开关的方法。提供了用于仿真高可靠性开关的可编程或可配置的非接触式固态开关装置和方法。该开关装置感测与开关有关的位置信息，并使用学习操作来对该开关装置进行校准，以便学习开关的机械特征的位置信息并映射这些特征的位置。电气输出或功能被分配给映射的位置并且被存储，以使得在感测到电气输出或功能的对应位置时该开关装置生成输出。开关装置被唯一地配置给其中操作该开关装置的机械系统。

技术领域

本申请总体上涉及一种可编程非接触式开关，并且更具体地涉及一种仿真(emulate)在安全性至关重要的控制中尤其有用的高可靠性开关的方法。

背景技术

传统上，电气开关是使用机械运动来改变电流的流动的机电装置。传统的开关技术采用机械触点来控制电气电路。例如，常规开关利用移动部件和静止部件来随着该开关被致动而“闭合”和“断开”电路。这些开关在许多应用中都能很好地工作，但是由于机械磨损和电流流过导电元件所引起的劣化(例如，电弧和跟踪)而具有有限的寿命。

常规电气开关的另一个缺点是机械运动和电气状态(接通/断开)之间的关系是多维容差的函数。例如，由于零件间变差，机械容差会产生变化的操作时序。由于磨损和环境的影响，触点会随时间变化，从而产生与开关的使用年限和使用频率有关的变化的操作时序。操作时序上的这些变化产生了操作曲线，该操作曲线可以通过来自所有开关的群体中的一个开关在机械行程期间被断言的概率来最好地描述，如图1所示。

在诸如汽车点火开关的安全性至关重要的控制中，性能上的这种变化可能是具有挑战性的。例如，参照图2，汽车离散逻辑点火开关可以具有不同的操作模式，诸如结合止动器(detent)的不同位置、弹簧复位(瞬时)功能和/或互锁而定义的OFF(关闭)、ACC(ACCESSORY(附件))、RUN(行驶)和START(启动)，并且在这些模式下提供不同模式的动力和/或助力操作。RUN模式和START模式可以为车辆操作员提供在其他模式(诸如ACCESSORY模式)下不可用的助力转向和制动。表示操作模式的每个条状物具有在其端部内建立的容差(例如，参见图2中以圆圈限定的区域)，该容差产生不确定性。如果点火开关遭受到用户所期的RUN模式被电子控件不合适地表征为ACCESSORY模式时的时序变化和充分磨损，则用户可能不得不在没有动力转向或助力制动的情况下操作车辆。

因此，在点火开关的情况下，电接触功能必须与机械特征(例如止动器、弹簧复位(瞬时)功能以及互锁)可靠地同步，并且不会不合适宜地重叠。当针对开关而定义的机械特征和电气输出信号不同步且重叠时(例如，当预期的机械特征在开关操作期间无法解决并产生不正确的电气响应时)，可能会出现诸如机械和电气叠加(stack)折衷之类的问题。减少这种不期望的操作变化的努力可能是昂贵的并且可能不是完全有效的。例如，传统开关经常被调整为同步于一个功能，但是不能最佳地同步于所有位置。

发明内容

根据示例实施例，提供了一种用于对开关进行仿真的装置，该装置包括：传感器，其被配置为沿着与操作所述开关相关联的机械行程范围，感测针对开关的一个或多个特征的位置信息；和控制器，其被配置为：将针对一个或多个特征中的每一个的位置信息和对应输出存储在存储器装置中，以及当传感器在开关的操作期间检测到针对所述对应输出的位置信息时生成所述对应输出。

根据示例实施例的方面，该位置信息是由传感器在学习操作期间生成的，在所述学习操作期间，开关沿着机械行程范围被移动到一个或多个特征之中的每个特征，且传感器针对该特征生成位置信息，并且位置信息与针对该特征而指定的对应输出一起被控制器存储。

根据示例实施例的方面，该开关具有从旋转动作和线性动作中选择的至少一个动作，并且对于旋转动作，机械行程范围是围绕旋转轴线，且对于线性动作，机械行程范围是沿着纵向轴线。

根据示例实施例的方面，该开关的一个或多个特征选自止动位置、互锁接合位置、与瞬时开关操作区的开始相对应的位置、以及行程结束位置。