CN101251748A - 总线型汽车雨刮控制方法与控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了总线型汽车雨刮控制方法与控制器。所述方法是：CAN通信单元通过CAN总线接收由驾驶员发出的雨刮开关信息和点火开关信息，由微控制器通过雨刮驱动控制单元控制雨刮高速或低速线圈的接通和断开，实现雨刮高速或低速运转和停止；雨刮复位状态信息采集单元获取并向微控制器提供雨刮复位信息；微控制器依据控制方法对雨刮间歇实施逻辑控制。所述控制器包括微控制器以及CAN通信、雨刮驱动控制、雨刮复位状态信息采集单元和支持电路，微控制器通过其数据总线与所述四个单元和支持电路相连。本发明实现了雨刮软件复位功能，取消了雨刮间歇控制器，从而使雨刮使用寿命延长和雨刮成本降低，还可以拓展功能。

Description

总线型汽车雨刮控制方法与控制器

技术领域

本发明涉及汽车电子领域，尤其是涉及一种总线型汽车雨刮控制方法与控制器。

背景技术

汽车雨刮的功用是通过执行机构使挡风玻璃表面上的刮水片来回摆动，从而清除挡风玻璃上的雨雪或污物。传统汽车雨刮由变速开关控制电动机实现执行机构变速运转，通过硬件复位模式实现雨刮的停机复位，由间歇控制器实现雨刮间歇功能。

随着人们对汽车动力性、安全性和舒适性要求的提高，汽车ECU(Electronic ControlUnit，电子控制单元)和电子控制装置也在不断增加，传统的点对点通讯方式已经满足不了汽车分布式实时控制的需要。由于电子设备的不断增加而导致的导线数量的几何式增长，也使得在有限车内空间布线越来越困难，限制了汽车内部控制功能的扩展。另一方面，汽车ECU并不是仅仅与负载设备简单地连接在一起，更多的是与外围设备及其它ECU进行信息交流，并经过复杂的控制决策运算，发出控制指令。为了提高信号的利用率，要求大批数据信息在不同的汽车ECU之间进行交换和共享，采用车载网络技术实现汽车电子信息的集成控制使得对汽车各ECU的实时控制成为可能，解决了上述制约汽车控制技术发展的瓶颈问题。中高档轿车中都已不同程度地使用了车载网络技术，现代客车和卡车上也逐渐采用了先进的电子控制技术和车载网络技术。在多种车载网络技术中，CAN(ControllerArea Network，控制器局域网)以其良好的运行特性，即高的可靠性和独特的设计，特别适合现代汽车各ECU间的互联通信。因此，传统的汽车雨刮控制方法与控制器已不适应汽车电子信息集成控制的需求；必须提出一种基于信息集成控制的总线型汽车雨刮控制方法，并设计出相应的、具备总线接口的汽车雨刮控制器，以满足采用总线实现汽车信息集成控制的要求。

中国专利“智能雨刮器”(公开号CN 1415507)公开了一种旨在实时辨识并检测雨量(雪花，冻雨)的大小，由单片机指令雨刮器电动机自动工作在最佳转速(档)状态的智能型雨刮器。中国专利“一种带嵌入式雨刮系统的组合开关”(公开号CN 1586954)公开了一种旨在提高组合开关时间控制精度，增强组合开关寿命的带嵌入式雨刮系统的组合开关，包括灯光手柄、雨刮手柄和底座。中国专利“一种汽车雨刮器控制装置”(公开号CN200942756)公开了一种旨在采用外部雨量传感器感知外部雨量大小，由主控制器输出雨刮控制信号的汽车刮水器控制装置，包括与电路相连接的电源和与主控制器输出端相连接的雨刮器。以上文件的不足之处是没有提供汽车雨刮控制器总线化控制的软硬件方案，不符合汽车总线化和电子化发展趋势的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于总线，可实现汽车雨刮低速和高速运转及停止，并能实现雨刮自动复位控制和间歇控制功能的汽车雨刮控制器，以克服现有汽车雨刮控制技术的不足。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的总线型汽车雨刮控制方法是：由微控制器处理，通过CAN通信、雨刮驱动控制和复位状态信息采集等单元实现汽车雨刮功能的总线型控制方法，具体是：CAN通信单元通过CAN总线接收由驾驶员发出的雨刮开关信息和点火开关信息，由微控制器处理后形成雨刮控制信息；雨刮驱动控制单元接收微控制器的雨刮控制信息后，控制雨刮高速或低速线圈的接通和断开，实现雨刮高速运转、低速运转和停止；然后，雨刮复位状态信息采集单元检测雨刮复位端的电压状态，获取雨刮复位状态信息，再由微控制器处理后通过雨刮驱动控制单元控制雨刮自动复位；微控制器基于雨刮间歇开关信息和雨刮复位状态信息，对雨刮间歇实施逻辑控制。

本发明提供的总线型汽车雨刮控制器，其结构是：包括微控制器、CAN通信单元、雨刮驱动控制单元、雨刮复位状态信息采集单元和支持电路，微控制器通过其数据总线与所述三个单元和支持电路相连。

本发明由于具备总线控制和数字化控制功能，与现有技术相比具有以下的主要优点：

(1)不改变现有汽车雨刮执行机构，提供总线接口，可实现汽车雨刮的总线控制；

(2)可实现雨刮的自动复位，取代雨刮硬件复位模式，提高了雨刮使用寿命；

(3)可实现雨刮间歇控制，取消雨刮间歇控制器，降低了雨刮成本。

(4)功能可拓展性强，可面向用户需求实现个性化订制。

附图说明

图1为本发明总线型汽车雨刮控制器的结构示意图。

图2为图1中雨刮驱动控制单元电路图。

图3为图1中雨刮复位状态信息采集单元电路图。

图4为本发明的雨刮复位状态信息采集流程图。

图5为本发明的雨刮高速接通控制流程图。

图6为本发明的雨刮高速断开控制流程图。

图7为本发明的雨刮间歇接通控制流程图。

图8为本发明的雨刮间歇断开控制流程图。

具体实施方式

下面结合实例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

本发明提供的是一种由微控制器处理，通过CAN通信、雨刮驱动控制和复位状态信息采集等单元实现汽车雨刮功能的总线型控制方法。具体是：CAN通信单元通过CAN总线接收由驾驶员发出的雨刮开关信息和点火开关信息，由微控制器处理后形成雨刮控制信息；雨刮驱动控制单元接收微控制器的雨刮控制信息后，控制雨刮高速或低速线圈的接通和断开，实现雨刮高速运转、低速运转和停止；然后，雨刮复位状态信息采集单元检测雨刮复位端的电压状态，获取雨刮复位状态信息，再由微控制器处理后通过雨刮驱动控制单元控制雨刮自动复位；微控制器基于雨刮间歇开关信息和雨刮复位状态信息，对雨刮间歇实施逻辑控制。

上述雨刮高速或雨刮低速运转的控制方法是：当CAN通信单元接收到雨刮高速开关或雨刮低速开关接通信息和点火开关ACC接通信息时，微控制器发送雨刮高速或雨刮低速接通信息给雨刮驱动控制单元，由雨刮驱动控制单元的功率驱动芯片控制雨刮高速NMOS管或雨刮低速NMOS管导通，接通雨刮高速或雨刮低速线圈，控制雨刮高速或雨刮低速运转。

上述雨刮高速自动复位的方法是：当CAN通信单元接收到雨刮高速开关断开信息或点火开关ACC断开信息时，雨刮复位状态信息采集单元采集雨刮复位端状态，若雨刮复位端接通，则微控制器发送雨刮高速断开信息给雨刮驱动控制单元，由雨刮驱动控制单元的功率驱动芯片控制雨刮高速NMOS管截止，断开雨刮高速线圈，雨刮高速停止运转，实现雨刮高速自动复位；

上述雨刮低速自动复位的方法是：当CAN通信单元接收到雨刮低速开关断开且雨刮间歇开关断开信息时，或接收到点火开关ACC断开信息时，雨刮复位状态信息采集单元采集雨刮复位端状态，若雨刮复位端接通，则微控制器发送雨刮低速断开信息给雨刮驱动控制单元，由雨刮驱动控制单元的功率驱动芯片控制雨刮低速NMOS管截止，断开雨刮低速线圈，雨刮低速停止运转，实现雨刮低速自动复位。

雨刮复位状态信息采集流程如图4所示：采集雨刮复位状态信息之前，必须判断是否需要对该信息进行采集；当采集到雨刮复位状态信息后，如果雨刮复位端电平为高(逻辑“1”，说明雨刮复位端接通，雨刮处于复位位置)，则微控制器发送雨刮高速(或雨刮低速)断开信息给雨刮驱动控制单元，控制雨刮高速(或雨刮低速)停止运转；如果雨刮复位端电平为低(逻辑“0”，说明雨刮复位端断开，雨刮不处于复位位置)，则必须循环采集雨刮复位端电平状态，直到其为高时，由微控制器发送雨刮高速(或雨刮低速)断开信息给雨刮驱动控制单元，控制雨刮高速(或雨刮低速)停止运转。

雨刮高速接通控制流程如图5所示：通过解析从CAN总线上接收的雨刮开关信息和点火开关信息报文，当雨刮高速开关接通(逻辑“1”)且点火开关ACC接通(逻辑“1”)时，则表示需要控制雨刮高速接通；由微控制器控制功率驱动芯片UP1的OUT1接通，NMOS管Q1导通，雨刮高速线圈通电，雨刮低速接通控制流程与此类似。

雨刮高速断开控制流程如图6所示：通过解析从CAN总线上接收的雨刮开关信息和点火开关信息报文，当雨刮高速开关断开(逻辑“0”)或点火开关ACC断开(逻辑“0”)时，则表示需要控制雨刮高速断开；此时需采集雨刮复位状态信息，如果雨刮复位端电平为高(逻辑“1”，说明雨刮复位端接通，雨刮处于复位位置)，由微控制器控制功率驱动芯片UP1的OUT1断开，NMOS管Q1截止，雨刮高速线圈断电，雨刮低速断开控制流程与此类似。

上述雨刮间歇自动控制的方法是：当CAN通信单元接收到雨刮间歇开关接通信息和点火开关ACC接通信息时，微控制器发送雨刮低速接通信息给雨刮高速/低速驱动控制单元，由雨刮高速/低速驱动控制单元的功率驱动芯片控制雨刮低速NMOS管导通m秒(m小于雨刮运动往复1周的时间)，接通雨刮低速线圈，控制雨刮低速运转。雨刮低速NMOS管导通m秒后，由雨刮复位状态信息采集单元采集雨刮复位端状态，若雨刮复位端接通，则微控制器发送雨刮低速断开信息给雨刮高速或低速驱动控制单元，由雨刮高速或低速驱动控制单元的功率驱动芯片控制雨刮低速NMOS管断开n秒(n为雨刮间歇时间)，断开雨刮低速线圈，雨刮低速停止运转。依此方法循环执行，实现雨刮间歇自动控制。

雨刮间歇接通控制流程如图7所示：雨刮间歇控制就是将雨刮周期性地低速接通和断开。通过解析从CAN总线上接收的雨刮开关信息和点火开关信息报文，当雨刮间歇开关接通(逻辑“1”)且点火开关ACC接通(逻辑“1”)时，则表示需要控制雨刮低速间歇接通；由微控制器控制功率驱动芯片UP1的OUT2接通，NMOS管Q2导通，雨刮低速线圈通电，其导通时间为m秒(m小于雨刮往复运动一周的时间)；NMOS管Q2导通m秒后，采集雨刮复位端电平状态，如果雨刮复位端电平为高(逻辑“1”，说明雨刮复位端接通，雨刮处于复位位置)，由微控制器控制功率驱动芯片UP1的OUT2断开，NMOS管Q2截止，雨刮低速线圈断电，其断开时间为n秒(n为雨刮间歇时间)。依此流程循环执行，从而实现雨刮自动间歇控制。

雨刮间歇断开控制流程如图8所示：通过解析从CAN总线上接收的雨刮开关信息和点火开关信息报文，当雨刮间歇开关断开(逻辑“0”)且雨刮低速开关断开(逻辑“0”)、或当点火开关ACC断开(逻辑“0”)时，表示需要控制雨刮低速断开；此时需采集雨刮复位端电平状态，如果雨刮复位端电平为高(逻辑“1”，说明雨刮复位端接通，雨刮处于复位位置)，由微控制器控制功率驱动芯片UP1的OUT2关闭，NMOS管Q2截止，雨刮低速线圈断电。

本发明还提供了能够实现上述方法的总线型汽车雨刮控制器。见图1：其包括微控制器、CAN通信单元、雨刮驱动控制单元、雨刮复位状态信息采集单元和支持电路，微控制器通过其数据总线与所述三个单元和支持电路相连。

所述的微控制器可采用8位或8位以上单片机，例如可采用MC9S12XDP512型号的微控制器。为了实现对汽车雨刮的总线式控制，本实施例采用的微控制器其内部集成有CAN控制器。

所述的CAN通信单元主要由1个CAN收发器(可采用TJA1050型号的CAN收发器)和2个光耦器构成，其中：CAN通信线经滤波电路与CAN收发器的CANH引脚和CANL引脚相连；CAN收发器的接收数据输入引脚与光耦器的信号输入端相连，并由光耦器的信号输出端与微控制器的CAN接收数据引脚相连；微控制器的CAN发送数据引脚与光耦器的信号输入端相连，并由光耦器的信号输出端与CAN收发器的数据发送引脚相连。

所述的雨刮驱动控制单元，其核心部件主要是功率驱动芯片UP1(可采用MC33288)和NMOS管(可采用IRF540型号的产品)。见图2：UP1的输出端OUT1经电阻RA05、RA06分压后与NMOS管Q1的栅极相连，NMOS管Q1的漏极接雨刮高速控制端，NMOS管Q1的源极接地。UP1的输出端OUT2经电阻RA07、RA08分压与NMOS管Q2的栅极相连，NMOS管Q2的漏极接雨刮低速控制端，NMOS管Q2的源极接地。二极管DK2、DK3分别并联在NMOS管Q1、Q2的漏极和源极之间，用于抑制反峰电流对NMOS管的冲击。UP1的IN1和IN2引脚用于接收微控制器的输入控制信号。UP1的St和CurR引脚为状态反馈引脚，分别与微控制器的I/O口PP0和A/D输入口AN13相连。

所述的雨刮复位状态信息采集单元，其核心元件是开关量输入检测芯片UP2，可采用MC33993型号的芯片。见图3：UP2与微控制器通过SPI0通信接口通信，相关引脚为UP2的引脚MOSI0、MISO0、SCK0和CS1。雨刮复位信号经电阻RA03、RA04分压后，与UP2的可编程开关量检测口SP0相连。

由于雨刮复位状态信息采集端连接汽车电源，在对开关量输入检测芯片UP2进行初始化时，应将其SP0口设置为高端开关接入模式。

所述的支持电路主要由电源电路、复位电路构成，其中：电源电路分为两个电源模块，分别为雨刮控制器和CAN通信电路供电。

上述的点火开关ACC还可替换为点火开关ON。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.总线型汽车雨刮控制方法，其特征是由微控制器处理，通过CAN通信、雨刮驱动控制和复位状态信息采集等单元实现汽车雨刮功能的总线型控制方法，具体是：CAN通信单元通过CAN总线接收由驾驶员发出的雨刮开关信息和点火开关信息，由微控制器处理后形成雨刮控制信息；雨刮驱动控制单元接收微控制器的雨刮控制信息后，控制雨刮高速或低速线圈的接通和断开，实现雨刮高速运转、低速运转和停止；然后，雨刮复位状态信息采集单元检测雨刮复位端的电压状态，获取雨刮复位状态信息，再由微控制器处理后通过雨刮驱动控制单元控制雨刮自动复位；微控制器基于雨刮间歇开关信息和雨刮复位状态信息，对雨刮间歇实施逻辑控制。

2.如权利要求1所述的总线型汽车雨刮控制方法，其特征在于雨刮高速或雨刮低速运转的控制方法是：当CAN通信单元接收到雨刮高速开关或雨刮低速开关接通信息和点火开关ACC接通信息时，微控制器发送雨刮高速或雨刮低速接通信息给雨刮驱动控制单元，由雨刮驱动控制单元的功率驱动芯片控制雨刮高速NMOS管或雨刮低速NMOS管导通，接通雨刮高速或雨刮低速线圈，控制雨刮高速或雨刮低速运转。

3.如权利要求1所述的总线型汽车雨刮控制方法，其特征在于：

雨刮高速自动复位的方法是：当CAN通信单元接收到雨刮高速开关断开信息或点火开关ACC断开信息时，雨刮复位状态信息采集单元采集雨刮复位端状态，若雨刮复位端接通，则微控制器发送雨刮高速断开信息给雨刮驱动控制单元，由雨刮驱动控制单元的功率驱动芯片控制雨刮高速NMOS管截止，断开雨刮高速线圈，雨刮高速停止运转，实现雨刮高速自动复位；

雨刮低速自动复位的方法是：当CAN通信单元接收到雨刮低速开关断开且雨刮间歇开关断开信息时，或接收到点火开关ACC断开信息时，雨刮复位状态信息采集单元采集雨刮复位端状态，若雨刮复位端接通，则微控制器发送雨刮低速断开信息给雨刮驱动控制单元，由雨刮驱动控制单元的功率驱动芯片控制雨刮低速NMOS管截止，断开雨刮低速线圈，雨刮低速停止运转，实现雨刮低速自动复位。

4.如权利要求1所述的总线型汽车雨刮控制方法，其特征在于雨刮间歇自动控制的方法是：当CAN通信单元接收到雨刮间歇开关接通信息和点火开关ACC或点火开关ON接通信息时，微控制器发送雨刮低速接通信息给雨刮驱动控制单元，由雨刮驱动控制单元的功率驱动芯片控制雨刮低速NMOS管导通m秒，m小于雨刮运动往复1周的时间，使雨刮低速线圈接通，控制雨刮低速运转；m秒后，由雨刮复位状态信息采集单元采集雨刮复位端状态，若雨刮复位端接通，则微控制器发送雨刮低速断开信息给雨刮驱动控制单元，由雨刮驱动控制单元的功率驱动芯片控制雨刮低速NMOS管断开n秒，n为雨刮间歇时间，断开雨刮低速线圈，雨刮低速停止运转；依此方法循环执行，实现雨刮间歇自动控制。

5.总线型汽车雨刮控制器，其特征是包括微控制器、CAN通信单元、雨刮驱动控制单元、雨刮复位状态信息采集单元和支持电路，微控制器通过其数据总线与所述三个单元和支持电路相连。

6.如权利要求5所述的总线型汽车雨刮控制器，其特征在于：微控制器采用8位或8位以上单片机，其内部集成有CAN控制器。

7.如权利要求5所述的总线型汽车雨刮控制器，其特征在于CAN通信单元主要由1个CAN收发器和2个光耦器构成，其中：CAN通信线经滤波电路与CAN收发器的CANH引脚和CANL引脚相连；CAN收发器的接收数据输入引脚与光耦器的信号输入端相连，并由光耦器的信号输出端与微控制器的CAN接收数据引脚相连；微控制器的CAN发送数据引脚与光耦器的信号输入端相连，并由光耦器的信号输出端与CAN收发器的数据发送引脚相连。

8.如权利要求5所述的总线型汽车雨刮控制器，其特征在于雨刮驱动控制单元的核心部件主要是功率驱动芯片UP1和NMOS管，其中：UP1的输出端OUT1经电阻RA05、RA06分压后与NMOS管Q1的栅极相连，NMOS管Q1的漏极接雨刮高速控制端，NMOS管Q1的源极接地；UP1的输出端OUT2经电阻RA07、RA08分压与NMOS管Q2的栅极相连，NMOS管Q2的漏极接雨刮低速控制端，NMOS管Q2的源极接地；二极管DK2、DK3分别并联在NMOS管Q1、Q2的漏极和源极之间；UP1的IN1和IN2引脚用于接收微控制器的输入控制信号；UP1的St和CurR引脚为状态反馈引脚，分别与微控制器的I/O口PP0和A/D输入口AN13相连。

9.如权利要求5所述的总线型汽车雨刮控制器，其特征在于雨刮复位状态信息采集单元的核心元件是开关量输入检测芯片UP2，雨刮复位信号经电阻RA03、RA04分压后与开关量输入检测芯片UP2的可编程开关量检测口SP0相连；UP2与微控制器通过SPI0通信接口通信，相关引脚为UP2的引脚MOSI0、MISO0、SCK0和CS1。

10.如权利要求5所述的总线型汽车雨刮控制器，其特征在于支持电路主要由电源电路、复位电路构成，其中：电源电路分为两个电源模块，分别为雨刮控制器和CAN通信电路供电。

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