序言

随着智能触控和智能表面概念在汽车应用上的兴起，纯电容触控技术被广泛应用于汽车内外饰应用中，替代传统机械按键，在一定程度上提升了汽车人机交互体验感和科技感，但随着越来越多各类人机交互应用场景的出现，以及基于传统纯电容方案大规模进入汽车走向市场，单纯的电容触控方案的弊端从开发侧到用户侧越来越显现出来，包括按键误触问题，多按键盲操问题，水的误触发问题，EMC抗干扰问题等等都对智能触控和智能表面在汽车上的更大规模应用与普及构成了一定的障碍。行业也都在积极思考如何在可接受的成本范围内，通过技术迭代改进解决现有痛点，提升方案的可靠性。泰矽微所倡导的压感 电容双模3D触控芯片及整体方案正是在这样的大背景下应运而生的。整体方案构成包括由泰矽微开发的车规级专用人机交互MCU和来自于深圳纽迪瑞公司开发的基于惠斯通电桥原理的车规级压力感应柔性传感器。整体方案解决了现有纯电容触控存在的所有痛点，且成本可控，具备较强的可生产性。方案所包含的芯片和传感器均已通过相关AEC-Q100/200测试认证。本文接下来的篇幅将会更详细的展开介绍相关方案的市场，技术及应用情况。

本材料面向从事汽车人机交互，智能内外饰件相关应用的技术及市场人员，汽车相关行业分析师及行业投资机构等。希望能给行业带来一定的参考价值。

2.市场纵观和需求分析

2.1 智能按键和智能表面市场概述

随着新能源技术的发展，汽车动力系统已经越来越难以实现差异化， 汽车行业的发展由过去基于机械和内燃机系统的动力系统的竞争演变为智能化，舒适化，科技感等的竞争，随之带来的是整个生态系统的快速演变。

智能按键和智能表面作为汽车智能化的重要部分，目前正处于快速发展阶段，随着由仪表，娱乐，空调等分离单元组成的传统座舱快速向座舱域 ADAS域演变，一体贯穿屏和双联屏越来越多的被用于新发布车型中，传统中控部分用于调节空调和娱乐导航等功能的机械按键被集成进大显示屏或转换为智能按键被转移到其它位置，对于集成于显示屏的功能键面临多层菜单的操作复杂度，比较适合于与驾驶和车身控制无关的娱乐，导航，通讯等功能的集成；对于一些常用和用户希望快捷响应的涉及车量行驶和车身控制的功能，按键形式无论从便捷性和安全性考虑会更适合，但受限于可用的面积和空间，空间占用比较大的机械按键会转变为更加小巧的智能按键转移至显示屏下方、档把控制板或多功能方向盘。智能按键除在结构件的小体积轻量化方面有优势之外，也带来用户体验的提升如触觉反馈，声音反馈，光效反馈等， 在汽车上的应用呈快速增加的态势。

图一 基于传统机械按键的内饰

图二 大屏 智能按键

智能表面是未来汽车内外饰发展的方向，它通过在内外饰材料上增加电子功能的产品结构实现塑电一体化，在我们不需要的时候隐藏，需要时通过接近，手势或语音控制等形式来激活，获得反馈和响应。在信息展现上，智能表面能够将车内所有功能无缝整合至统一表面，实现无缝衔接。

在未来，车内的每一个表面都可以是智能表面 。我们只需在车内覆盖的表面上方动动手，某个互动界面或动态氛围灯即会显现，这些表面可以与我们互动，可以根据用户需求出现在恰当的地方，其展现形式有很多种：

• 方向盘的智能表面设计：可通过触摸、按压或手势等方式触发转向信号、汽车娱乐系统控制、汽车档位车速控制等功能。
• 门饰板和车把手：可以通过触控技术集成后视镜、车窗控制、座椅调节等为一体。
• 智能座椅控制：通过智能表面来实现不同的场景的设置，如座椅调节、座椅加热、按摩、一键零重力、氛围灯光等功能的控制。
• 智能玻璃和天窗的设计，使用特殊的薄膜设计，插入玻璃中，再通过电子控制信号改变透明度来实现汽车内部氛围灯、影像的控制功能。

图三 无处不在的智能表面

智能表面在设计方面的自由度也将变得更为灵活。一方面，我们可以调整占用者的可见功能数量及其当前需求；另一方面，也有利于设计师充分发挥想象，设计出具有更多高科技感和美感的作品，从而改善内部视觉和触觉效果。智能表面可以减少多余的按钮和开关，暂时没有被使用的功能也可以变暗或消失。而在未来，几乎任意一个表面都可以加载功能，这样多出来的地方可以作为储物空间或置放其他物品。使车内缝隙最小化，从而实现了整体内饰风格的无缝统一，扩大了空间使用率。

目前，智能表面技术正在迅速发展，未来的车辆内部将被集视觉美与功能性于一身的大型智能表面所覆盖。在整体的设计上，也让消费者觉得更具设计感和科技感。智能按键作为人机交互的基本实现形式将会是智能按键的基本组成部分。

除了内饰部分的应用，外饰件对于智能按键和智能表面的应用也出现快速发展的态势，如隐藏式触控门把手的应用使车辆外观更加美观和节能，尾门脚踢控制器解决了用户在双手抱物的情况下开尾门的难点，智能B柱作为共享汽车的输入截面也呈现出越来越多的应用案例。

综合以上情况， 预计智能按键芯片的单车用量将会达到20到30颗之多，对整车的智能化体验和成本越来越重要，相应的方案的选择显得越来越重要。

2.2 智能按键和智能表面系统组成和方案选择

智能按键人机交互主要包括感知和反馈两部分，感知部分主要是利用各种传感器对用户的触摸动作进行可靠识别，主要形式有电容式，电阻式，红外式，电感式等， 反馈部分是对用户操作进行回馈以确认操作成功。两者结合可在功能和用户习惯上完全替代传统机械按键，同时比之机械按键拥有更为美观的外形，占用更少空间，以及提升了整车的科技感。

在智能按键的技术选择方面，电容触控方案作为最通用和高性价比的方案被广泛采用，但也存在诸多问题， 如防水问题，防误触问题，抗电磁干扰问题，装配精度问题等仅靠单一电容检测的方式很难做到完美解决，多，模方案自然而然就成了业界共同寻求的改进方案。其中压力，红外是最常使用的方案, 其中红外检测主要用到高成本的光电转换器件，对装配的精度要求高而且，信号输出与表面的变形量也是非线性关系，灵敏度适应环境变化的能力弱；压力检测的方式也有电容或电阻方式， 其中电容压力方式要求两个电容薄膜之间需要真空环境，支撑面需要平整，压力和电容变化非线性等在工程实践过程中面临很多难以克服的挑战。电阻式压力传感器作为新型的检测方式具有的高线性度，装配方式灵活，灵敏度高，低功耗等特性将成为多模触控的优选方案，得到越来越多业内客户的认可。

3.统电容触摸方案介绍

传统的触摸方案依照感应方式的不同，大致可以分为电阻式，电容式，红外线式和超声波式四类，目前绝大部分应用（包括汽车）采用的是是电容式触摸。

电容式触摸又分自容式和互容式两种检测方式，这两种检测方式应用原理不同，应用场合也不同。

图四是自容式触摸的原理简图，自电容检测是用一个电极，触摸芯片会测试该电极和大地之间的电容，若将手指放在传感器上，则测得的电容会增加。自电容感应最适合用于单点触摸传感器，如按键。