CN104442714B - 高速列车的雨刮控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高速列车的雨刮控制器，属于雨刮智能控制技术领域。本发明的高速列车的雨刮控制器包括主控制单元、用于驱动电机的驱动电路，并且还包括：用于实时采集电机的实际工作电流的电流传感器、用于获取高速列车的行驶速度的速度传感器；其中，电流传感器与主控制单元耦接并且将采集的电机的实际工作电流反馈至主控制单元；速度传感器与主控制单元耦接并且将采集的行驶速度反馈至主控制单元。该雨刮控制器不容易发生堵转、并且在发生堵转的情形下可以有效防止烧坏，尤其适用于高速列车，使用该雨刮控制器的雨刮装置的可靠性好。

Description

高速列车的雨刮控制器

技术领域

本发明属于雨刮智能控制技术领域，涉及一种高速列车的雨刮控制器。

背景技术

雨刮装置是列车或汽车上的重要部件，其通过雨刮控制器控制雨刮臂在前窗玻璃上摆动，保证视线清晰。通常地，雨刮控制器的雨刮臂的摆动速度和频率是可以调节控制的(例如可以通过手动或自动的方式实现)，从而适用不同的气象调节。

随着轨道机车技术的快速发展，高速列车的行驶速度速度越来越快，目前，我国的高速动车组的行驶速度达到300公里/小时以上，并且，可以预测，高速列车的行驶速度将会越来越快。然而，现有的雨刮控制器在高速行驶的情况下存在雨刮装置的电机烧坏的情形，因此，有的雨刮控制器并不能完全适用于在高速列车上应用。

有鉴于此，有必要提出一种新型的适用于高速列车上应用的雨刮控制器。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种适用于高速列车中上应用的雨刮控制器。

为实现以上目的或者其他目的，本发明提供一种高速列车的雨刮控制器，包括主控制单元、用于驱动电机的驱动电路，其特征在于，还包括：

电流传感器，其用于实时采集所述电机的实际工作电流；以及

速度传感器，其用于获取所述高速列车的行驶速度；

其中，所述速度传感器与所述主控制单元耦接并且将采集的行驶速度反馈至所述主控制单元；所述主控制单元根据所述行驶速度来控制所述驱动电路以确定所述电机的转矩输出；

所述电流传感器与所述主控制单元耦接并且将采集的电机的实际工作电流反馈至所述主控制单元；在所述实际工作电流大于或等于使电机发生堵转的电流阈值时，所述主控制单元控制所述驱动电路来终止所述电机工作。

按照本发明一实施例的雨刮控制器，其中，所述主控制单元被配置为使所述电机的转矩输出随所述行驶速度的增加而增加。

按照本发明一实施例的雨刮控制器，其中，在所述电机的转矩输出达到某一预定值时，所述主控制单元使能所述电机的转速降低以允许该电机的转矩能够继续增加而不发生堵转烧坏的情形。

按照本发明还一实施例的雨刮控制器，其中，所述电机包括对应于第一雨刮臂设置的第一电机、对应于第二雨刮臂设置的第二电机；所述驱动电路包括分别对应第一电机和第二电机而设置的第一脉冲宽度调制驱动电路和第二脉冲宽度调制驱动电路。

具体地，所述电流传感器包括分别对应第一电机和第二电机而设置的第一电流传感器和第二电流传感器。

按照本发明又一实施例的雨刮控制器，其中，还包括与所述主控制单元耦接的雨滴传感器，其用于实时检测雨量大小并将该雨量大小信号发送至所述主控制单元。

按照本发明再一实施例的雨刮控制器，其中，还包括与所述主控制单元耦接的喷淋驱动电路，其用于驱动喷淋机构。

在之前所述任一实施例中，雨刮控制器还包括与所述主控制单元耦接的操控面板，其用于输入用户操控指令。

在之前所述任一实施例中，雨刮控制器还包括开关电源，其至少分别与所述主控制单元和驱动电路耦接。

本发明的技术效果是，该雨刮控制器设置有速度传感器和电流传感器，在列车行驶速度越大的情况下，主控制单元根据速度传感器采集的速度信号控制电机的转矩输出增大，有利于防止堵转情形发生，并且，即使在堵转发生的情况下，主控制单元根据电流传感器能采集的工作电流数据可以及时控制电机以防止电机烧坏；该雨刮控制器尤其适用于高速列车，使用该雨刮控制器的雨刮装置的可靠性好。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是按照本发明一实施例的雨刮控制器的模块结构示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

图1所示为按照本发明一实施例的雨刮控制器的模块结构示意图。

如图1所示，在该实施例中，高速列车的雨刮控制器10中采用两个驱动电机，即第一电机151和第二电机152，分别用来驱动雨刮装置的两个雨刮臂；第一电机151和第二电机152可以是相同型号的电机，其具体型号不是限制性的，在一实例中，优选地，第一电机151和第二电机152为直流电机，其可以通过PWM(脉冲宽度调制)信号驱动实现无级调速运转。

高速列车的雨刮控制器10中主要设置了主控制单元120和用于驱动电机151和152的驱动电路。主控制单元120可以但不限于为微处理器、微控制单元、处理器模块、PLC(可编程控制器)或者子系统(包括一个或者多个微处理器或微控制单元)、或者其它控制或者计算设备。“主控制单元”可以是单一的组件，也可以是多个组件。主控制单元中可以包括存储器组件，从而可以写入相应的程序模块来配置实现主控制单元的功能。驱动电路可以但不限于为PWM驱动电路，在该实施例中，驱动电路分别对应第一电机151和第二电机152而设置的第一PWM驱动电路141和第二PWM驱动电路142。

在高速列车的雨刮控制器10中，对应第一电机151设置了第一电流传感器191，其可以实时地采集第一电机151的工作电流；对应第二电机152设置了第二电流传感器192，其可以实时地采集第二电机152的工作电流。具体地，第一电流传感器191设置在第一电机151和第一PWM驱动电路141之间，并且与主控制单元120耦接，从而主控制单元120、第一PWM驱动电路141和第一电流传感器191可以构成一个电流闭环回路；第二电流传感器192设置在第二电机152和第二PWM驱动电路142之间，并且与主控制单元120耦接，从而主控制单元120、第二PWM驱动电路142和第二电流传感器192可以构成又一个电流闭环回路。

继续如图1所示，高速列车的雨刮控制器10中还设置有速度传感器160，其用于获取高速列车的行驶速度；速度传感器160与主控制单元120耦接并且可以将采集的行驶速度反馈至所述主控制单元120。速度传感器160的具体类型以及具体实现形式不是限制性的，例如，在一实施例中，速度传感器160可以通过高速列车上集成设置的速度传感器来实现，从而可以从高速列车上直接获取当前的行驶速度信息，有利于节约雨刮控制器10的成本。

继续如图1所示，优选地，雨刮控制器10中还设置有雨滴传感器130，雨滴传感器130与主控制单元120耦接，并且可以实时检测雨量大小并将该雨量大小信号发送至主控制单元120，这样，主控制单元120可以根据雨量大小信号控制第一PWM驱动电路141和第二PWM驱动电路142、进而控制第一电机151和第二电机152的运行状态。例如，在没有检测到雨量时，雨滴传感器130不输出信号，第一电机151和第二电机152不工作，整个雨刮控制器10处于睡眠状态；在检测到雨量时，雨滴传感器130输出信号使能主控制单元120激活，驱动第一电机151和第二电机152工作，并且可以根据雨量大小，控制第一电机151和第二电机152的转速等参数，从而控制雨刮臂的摆动速度(又称为刮擦速度)和/或摆动频率(又称为刮擦频率)等，例如，雨量越大时，PWM控制电路的输出信号的占空比越大，电机151和电机152的速度越大，雨刮臂的摆动速度和/或摆动频率增加。

继续如图1所示，优选地，雨刮控制器10还具有喷淋控制功能，其中，设置有与所述主控制单元120耦接的喷淋驱动电路170，喷淋驱动电路170用于驱动喷淋机构171，从而可以喷射液体来实现前窗玻璃清洗。

继续如图1所示，优选地，雨刮控制器10还包括与主控制单元120耦接的操控面板180，其用于输入用户操控指令，这样，用户(例如列车司机)可以实现对雨刮装置的主动控制。

继续如图1所示，雨刮控制器10还包括开关电源110，开关电源110可以耦接列车上的机载110V电源，开关电源110可以分别与主控制单元120、第一PWM驱动电路141、第二PWM驱动电路142、雨滴传感器130、喷淋驱动电路170耦接，从而为这些部件供电。

在图1所示实施例的雨刮控制器10中，速度传感器160采集的速度信号在主控制器120中使用。申请人发现，在不同的行驶速度下，雨刮控制器10所控制的雨刮臂与前窗玻璃之间的摩擦力是发生变化的，速度越快，摩擦力越大，尤其是在进入高速行驶模式下，例如，进入200公里/小时的行驶速度后，摩擦力随速度的增加尤其明显，因此，电机容易发生堵转。在本发明中，主控制器120被配置为可以根据高速列车的行驶速度输出不同的控制信号，从而驱动第一电机151和第二电机152的转矩输出，例如，行驶速度越大，第一电机151和第二电机152的转矩输出越大，雨刮臂的摆动越有力，从而有利于防止电机堵转发生。另一方面，第一电机151和第二电机152的工作电流也被实时监测，基于第一电流传感器191和第二电流传感器192反馈的工作电流信号，主控制器120将该信号与预定设定的电流阈值I_th比较，如果大于或等于该电流阈值I_th，则表明第一电机151和第二电机152发生了堵转，主控制单元120输出信号控制第一电机151和第二电机152停止工作，及时避免由于堵转造成电流过大发生电机烧坏的情形。其中，电流阈值I_th的大小可以根据电机的类型等情形而具体设置。

因此，雨刮控制器10可以随列车行驶速度的增加而增大电机的转矩输出，有利于防止堵转情形发生，并且即使由于电机转矩输出不够、超出电机最大功率等因素发生电机堵转情形时，通过电流传感器、主控制单元等形成的电流闭环回路也能及时防止电机烧坏。需要指出的是，电机的转矩输出随行驶速度的变化的规律并不是限制性的，例如，其可以根据行驶速度所处的范围值，来对应控制的电机的转矩输出。

作为又一可选的实施例，在电机151和152的转矩输出达到一定值T时，如果需要继续增加转矩输出，在当前的电机转速下可能会超出电机的最大功率而烧损，此时，主控制单元120可以在增加转矩输出的同时，控制电机151和152的转速适当下降，这样，可以牺牲当前的摆臂的摆动速度和/或摆动频率来保证电机151和152不烧坏，即使前窗的清晰度稍微降低(基本不影响驾驶)，但是完全可以避免电机烧坏或堵转的情形发生。需要指出的是，以上所述的一定值T是可变的，例如，其是根据电机151和152的转速而变化的，转速越大，T值越小，反之，T值越大。这样在转速较低情形下，控制电机151和152的转速适当下降的概率较小。这种控制方式尤其适用于在高速且雨量非常大的情况下应用，在保证雨刮装置自动根据外部环境和列车速度条件变化的同时，避免雨刮装置的电机被烧坏的同时，保证雨刮装置的运转，保证列车的可靠运行。

需要理解的是，在本发明中，“高速列车”指列车运行速度可以达到120-160公里/小时以上的机车。

尽管对本发明的以上描述是以参考实例和较佳实施例的方式作出的，但是本领域的技术人员将认知到，在不脱离本发明的范围和精神的前提下，可以在形式或者细节上作出改变。

Claims (7)

1.一种高速列车的雨刮控制器(10)，包括主控制单元(120)、用于驱动电机(151，152)的驱动电路(141，142)，其特征在于，还包括：

电流传感器(191，192)，其用于实时采集所述电机(151，152)的实际工作电流；以及

速度传感器(160)，其用于获取所述高速列车的行驶速度；

其中，所述速度传感器(160)与所述主控制单元(120)耦接并且将采集的行驶速度反馈至所述主控制单元(120)；所述主控制单元(120)根据所述行驶速度来控制所述驱动电路(141，142)以确定所述电机(151，152)的转矩输出；

所述电流传感器(191，192)与所述主控制单元(120)耦接并且将采集的电机的实际工作电流反馈至所述主控制单元(120)；在所述实际工作电流大于或等于使电机发生堵转的电流阈值时，所述主控制单元(120)控制所述驱动电路(141，142)来终止所述电机(151，152)工作；

其中，所述主控制单元(120)被配置为使所述电机(151，152)的转矩输出随所述行驶速度的增加而增加，在所述电机(151，152)的转矩输出达到某一预定值时，所述主控制单元(120)使能所述电机(151，152)的转速降低以允许该电机的转矩能够继续增加而不发生堵转烧坏的情形。

2.如权利要求1所述的雨刮控制器(10)，其特征在于，所述电机(151，152)包括对应于第一雨刮臂设置的第一电机(151)、对应于第二雨刮臂设置的第二电机(152)；所述驱动电路包括分别对应第一电机(151)和第二电机(152)而设置的第一脉冲宽度调制驱动电路(141)和第二脉冲宽度调制驱动电路(142)。

3.如权利要求2所述的雨刮控制器(10)，其特征在于，所述电流传感器包括分别对应第一电机(151)和第二电机(152)而设置的第一电流传感器(191)和第二电流传感器(192)。

4.如权利要求1所述的雨刮控制器(10)，其特征在于，还包括与所述主控制单元(120)耦接的雨滴传感器(130)，其用于实时检测雨量大小并将该雨量大小信号发送至所述主控制单元(120)。

5.如权利要求1所述的雨刮控制器(10)，其特征在于，还包括与所述主控制单元(120)耦接的喷淋驱动电路(170)，其用于驱动喷淋机构(171)。

6.如权利要求1所述的雨刮控制器(10)，其特征在于，还包括与所述主控制单元(120)耦接的操控面板(180)，其用于输入用户操控指令。

7.如权利要求1所述的雨刮控制器(10)，其特征在于，还包括开关电源(110)，其至少分别与所述主控制单元(120)和驱动电路(141，142)耦接。