汽車智能刮水系統(tǒng)的研究

汽車智能刮水系統(tǒng)的研究

采用先進(jìn)的光學(xué)傳感器技術(shù)、模擬處理器技術(shù)、模式識(shí)別和預(yù)測(cè)控制算法，實(shí)時(shí)檢測(cè)、分析、評(píng)估和控制刮水系統(tǒng)的工作模式，并利用合適的模型中的雨水含量。雨量傳感器通過(guò)自動(dòng)控制刮水系統(tǒng),保持前擋風(fēng)玻璃始終干潔,增強(qiáng)了駕駛員的可見(jiàn)度,同時(shí)保證駕駛員可以專心、集中精力開(kāi)車,去除了事故隱患,增加了駕車的舒適度,得到了越來(lái)越多的市場(chǎng)關(guān)注。1外壓電容值的影響車用雨量傳感器檢測(cè)雨量的方法有電容式、紅外散射式。如圖1、圖2所示。正常天氣情況下,電容式傳感器有一固定的電容值,當(dāng)有雨下到電容的柵極之間時(shí),改變了電容的介電常數(shù)從而改變電容值,以此判斷雨量的大小。紅外散射式是目前產(chǎn)品化雨量傳感器的主要工作方式,傳感器自身發(fā)出紅外光線透過(guò)玻璃入射到玻璃外表面,當(dāng)有雨時(shí),雨滴對(duì)光產(chǎn)生散射,從玻璃射回傳感器接收端的光線變?nèi)?從而判斷是否下雨、雨量大小。2視覺(jué)上的影響如圖3所示,紅外散射式雨量傳感器分成了幾個(gè)不同的部分,光學(xué)元件(OpticalElement)通過(guò)硅膠墊粘貼在前擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè),通常在內(nèi)視鏡支架座的下方。發(fā)射管、接收管在雨量傳感器的PCB板上,雨量傳感器通過(guò)機(jī)械鎖止機(jī)構(gòu)固定在光學(xué)元件上。通常,光學(xué)元件、傳感器、內(nèi)視鏡支架會(huì)由一裝飾蓋整個(gè)包住,從乘客艙內(nèi)看不出任何區(qū)別,在視覺(jué)上不會(huì)對(duì)駕駛員造成任何影響。由圖3可以看出,光學(xué)元件的導(dǎo)光面為一拋物面,這樣如果發(fā)射管、接收管均放置在拋物面的焦點(diǎn)上的話,則通過(guò)光學(xué)元件入射到擋風(fēng)玻璃上的光線可以認(rèn)為是平行光線。雨量傳感器為相對(duì)量測(cè)量,在玻璃外表面干燥的情況下,認(rèn)為發(fā)射管發(fā)出的光平行入射到擋風(fēng)玻璃上后被100%反射回來(lái),通過(guò)光學(xué)元件匯聚后由接收管接收。在前擋風(fēng)玻璃外表面干燥的情況下,首先對(duì)傳感器進(jìn)行初始化,由此可以得出在固定發(fā)射電流情況下接收的光強(qiáng)度。在這種情況下,光的強(qiáng)度通常比較高。當(dāng)擋風(fēng)玻璃外表面有雨滴時(shí),入射到擋風(fēng)玻璃上的光線被部分散射掉,反射后接收管的光線變少,雨量越大則反射回來(lái)的光線越少。通過(guò)與擋風(fēng)玻璃干燥情況下接收光強(qiáng)的比較,就可以得出目前擋風(fēng)玻璃上水滴的大小、多少,進(jìn)而可以判斷出不同的下雨模式,發(fā)出刮水請(qǐng)求至車身控制器BCM或者獨(dú)立的控制器,控制刮水器完成間歇刮水、低速連續(xù)刮水以及高速連續(xù)刮水。3刮水模式控制模塊的設(shè)計(jì)自動(dòng)刮水系統(tǒng)通常在刮水系統(tǒng)中采用雨量傳感器來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)前擋風(fēng)玻璃上水滴大小、雨量多少。雨量傳感器通過(guò)相對(duì)實(shí)時(shí)測(cè)量、模式識(shí)別、預(yù)測(cè)控制等復(fù)雜算法,判別當(dāng)前的下雨量,針對(duì)感知的雨量大小,發(fā)出停止、間歇、低速、高速等不同的刮水模式,由刮水控制模塊或者由雨量傳感器的驅(qū)動(dòng)單元直接控制刮水系統(tǒng)正常工作。雨量傳感器采用預(yù)測(cè)控制算法,有效避免了雨量傳感器工作后,刮水系統(tǒng)會(huì)在不同刮水模式間頻繁切換,影響駕駛員駕車舒適性的情況。雨量傳感器在上電后,通常工作在等待模式,一旦刮水手柄被置于自動(dòng)檔位(傳統(tǒng)刮水手柄的間歇檔位),雨量傳感器功能被激活,開(kāi)始正常工作,定期發(fā)出合適的請(qǐng)求信號(hào);而刮水手柄從自動(dòng)檔位切換到其它檔位時(shí),雨量傳感器功能被禁止,刮水系統(tǒng)由刮水手柄手動(dòng)控制,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模式、手動(dòng)模式的切換。4雨傳感器在整個(gè)車輛中的應(yīng)用目前,雨量傳感器全球供應(yīng)商主要有科世達(dá)、博世、電裝、海拉、天合、法雷奧。傳感器的主要總線方式。4.1smls轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向模塊如圖4所示,總線連接方式的系統(tǒng)成為雨量傳感器應(yīng)用的趨勢(shì)。刮水手柄的相關(guān)信號(hào)由SMLS(轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向模塊)通過(guò)總線(可以根據(jù)需要采用不同的總線連接)經(jīng)由車身控制模塊(BCM)或者控制器(Controller)發(fā)給雨量傳感器(RS),雨量傳感器的刮水請(qǐng)求由BCM/Controller來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。4.2間接驅(qū)動(dòng)刮水系統(tǒng)針對(duì)整車系統(tǒng)不支持總線的整車架構(gòu),RS需要直接驅(qū)動(dòng)刮水系統(tǒng)或者通過(guò)獨(dú)立的自動(dòng)刮水控制器(AutoWipingController,簡(jiǎn)稱控制器)來(lái)間接驅(qū)動(dòng)刮水系統(tǒng)。如圖5所示,RS通過(guò)總線與自動(dòng)刮水控制器連接,控制器驅(qū)動(dòng)刮水電動(dòng)機(jī),并且收集RS工作所需的相應(yīng)信號(hào)。采用這種連接方式的系統(tǒng),通過(guò)自動(dòng)檔位AUTO在手動(dòng)、自動(dòng)模式之間切換,并保證手動(dòng)優(yōu)先。在實(shí)現(xiàn)中,利用刮水手柄在檔位切換中的邏輯關(guān)系,刮水手柄在INT(自動(dòng)AUTO)檔位時(shí),手動(dòng)低速、高速無(wú)效;而刮水手柄在高速、低速檔位時(shí),AUTO檔位無(wú)信號(hào),RS被禁止。5雨水傳感器工作原理及實(shí)現(xiàn)途徑本文系統(tǒng)介紹