CN108137001A - 雨刷驱动装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

根据实施方式的雨刷驱动装置包括：传感器单元，其包括碳微线圈；降雨量感测单元，其用于输出与根据传感器单元的阻抗值的变化的第一频率和预设的第二频率之间的差值相对应的输出值；以及控制单元，其用于通过使用通过降雨量感测单元输出的输出值来确定是否存在降雨和降雨量，并且根据所确定的结果来确定雨刷驱动状况，其中，根据是否存在降雨和降雨量变化，第一频率发生变化以对应于碳微线圈的电感值的变化。

Description

雨刷驱动装置及其驱动方法

技术领域

实施方式涉及雨刷驱动装置，并且更具体地，涉及能够使用碳微线圈(carbonmicro coil，CMC)来确定雨的存在/不存在和降雨量，并且根据雨的存在/不存在和降雨量来驱动雨刷的雨刷驱动装置。

背景技术

通常，雨刷被安装在车辆的风挡上，以便解决在下雨的情况下由于雨水而产生的能见度障碍。根据降落的雨滴的量来逐步执行雨刷的间歇性速度控制。然而，由于这样的雨刷速度控制系统通过仅若干步骤来执行控制，因此驾驶员不能根据雨水量以期望的速度来驱动雨刷。

为了解决这样的问题，其上安装有作为光接收元件的光源和传感器的电路板被设置成相对于风挡的表面倾斜，以使从风挡表面反射的光的影响最小化，并且只接收从雨滴反射的光信号以提高雨感测效率。也就是说，由于从风挡直接反射的光避开了光接收元件的光接收范围，从而使从风挡反射并由光接收元件接收的光的量最小化，并且仅从雨滴反射的光的量被光接收元件接收，包括光源和光接收元件的电路板被设置成以预定角度相对于风挡的表面倾斜，使得仅感测来自雨滴的漫反射信号。

然而，即使在包括光源和光接收元件的电路板被设置成相对于车辆的风挡倾斜的产品中，由于从光源发出的光可能被直接吸收到光接收元件，因此雨感测效率不完全且不充足。也就是说，从光源发出的光在预定的角度范围内传播。即使当光源和光接收元件被设置成相对于风挡的表面倾斜时，由于除从风挡逃逸的光之外的一些光直接朝向光接收元件照射，因此雨滴感测效率可能会因从光源传递到光接收元件的间接光而稍微降低，因此雨感测效率可能不完全且不充足。

即使当外围干涉光例如从邻近车辆的头灯发射的光被最小化时，一些干涉光可能也不会被阻挡。此外，光感测雨水传感器非常灵敏，并且可能会受到少量未阻挡的外围光的影响。因此，不能获得高的雨感测效果。此外，为了实现用于使外围光的影响最小化的结构，结构可能变得稍微复杂。因此，生产力可能不高效，并且产品成本可能会增加。

发明内容

技术问题

根据本发明的实施方式，提供了一种能够感测由于雨滴落在车辆的风挡上而引起的碳微线圈的阻抗的变化并且确定雨的存在/不存在和降雨量的雨刷驱动装置及其驱动方法。

此外，根据本实施方式，提供了一种能够使用包括碳微线圈的元件来确定雨的存在/不存在和降雨量并且控制雨刷的驱动和雨刷的驱动速度的雨刷驱动装置及其驱动方法。

此外，根据本实施方式，提供了一种能够在异物与雨水之间进行区分并且仅在感测到雨水时以与降雨量相对应的速度驱动雨刷的雨刷驱动装置及其驱动方法。

此外，根据本实施方式，提供了一种能够仅在根据由雨生成的碳微线圈的反应特性的第一频率与根据参考频率的第二频率之间的差在预定的反应范围内时，根据降雨量驱动雨刷的雨刷驱动装置及其驱动方法。

本发明所解决的技术问题不限于以上技术问题，并且根据下面的描述，本文中未描述的其他技术问题对于本领域技术人员而言将变得明显。

技术解决方案

根据一个实施方式，一种雨刷驱动装置包括：传感器单元，其包括碳微线圈；降雨感测单元，其用于输出与根据传感器单元的阻抗值的变化的第一频率和预定的第二频率之间的差值相对应的输出值；以及控制器，其用于使用从降雨感测单元输出的输出值来确定雨的存在/不存在和降雨量，并且根据所确定的结果来确定雨刷驱动状况。第一频率与根据雨的存在/不存在和降雨量的碳微线圈的电感值的变化而相应地变化。

降雨感测单元可以包括：第一频率生成器，其用于输出具有与传感器单元的阻抗变化相对应的振荡频率的第一频率；第二频率生成器，其用于输出与预定参考振荡频率相对应的第二频率；差频生成器，其用于输出第一频率与第二频率之间的差值；以及滤波器，其用于在预定滤波区域内对从差频生成器输出的差值进行滤波。

可以基于碳微线圈的电感值的因雨的降落而产生的变化的第一阈值来设置滤波器的滤波区域。

控制器可以基于第一阈值和由于除了雨以外的材料而产生的电感值的变化的第二阈值来辨别用于生成差值的材料。

根据第一频率与第二频率之间的差值，滤波器可以包括低通滤波器和带通滤波器中的任一个，其中根据降雨量生成第一频率与第二频率之间的差值。

控制器可以根据通过滤波器滤波的第一频率与第二频率之间的差值来确定降雨量，并且根据降雨量来确定雨刷的驱动速度。

第一频率可以具有与构造传感器单元的碳微线圈的电感值的变化和连接至碳微线圈的电容器的电容值的变化相对应的频率。

传感器单元可以包括：基板；感测电极，其形成在基板的第一表面上；反应层，其形成在基板的第一表面上，并且同时围住基板和感测电极的上表面，并且反应层由碳微线圈形成；以及保护层，其围绕基板和反应层的附近。

反应层可以由于通过雨的降落施加的力而产生阻抗的正虚部的变化，以及由于因存在于第二表面上的物体引起的介电常数的变化而产生阻抗的负虚部的变化。

可以形成多个感测电极，所述多个感测电极中的每个感测电极可以包括设置在基板的边缘区域中的第一电极部分和沿基板的纵向方向从第一电极部分的一端延伸的第二电极部分，并且第一电极部分与第二电极部分之间的内角可以是钝角。

根据另一实施方式，一种雨刷驱动方法包括：输出具有与包括碳微线圈的传感器单元的阻抗值的变化相对应的振荡频率的第一频率，输出与预定参考振荡频率相对应的第二频率，基于第一频率与第二频率之间的差值来确定雨的存在/不存在和降雨量，以及根据雨的存在/不存在和降雨量来确定雨刷驱动状况。第一频率与根据雨的存在/不存在和降雨量的碳微线圈的电感值的变化而相应地变化。

降雨量的确定可以包括在预定滤波区域内对第一频率与第二频率之间的差值进行滤波。

可以基于碳微线圈的电感值的根据雨的降落而定的变化的第一阈值来设置滤波区域。

雨刷驱动方法还可以包括：检测用于生成第一阈值与由于除了雨以外的材料而产生的电感值的变化的第二阈值之间的差值的材料。

滤波包括通过低通滤波器和带通滤波器中的任一个对根据降雨量而变化的第一频率与第二频率之间的第一差值进行滤波。

雨刷驱动状况的确定可以包括：当滤波后的第一频率与第二频率之间的差值在滤波区域中时根据差值来确定降雨量，以及根据降雨量来确定雨刷的驱动速度。

第一频率的输出可以包括输出具有与构造传感器单元的碳微线圈的电感值的变化和连接至碳微线圈的电容器的电容值的变化相对应的振荡频率的第一频率。

有益效果

根据实施方式，当雨降落时，基于根据降雨量的驱动情况来立即驱动雨刷，从而提高在下雨情况下驾驶员的便利性。

根据实施方式，使用碳微线圈来确定雨的存在/不存在和降雨量，从而提供具有不同于现有的光学方法的特性(反应特性、精度、精确度、功耗、小型化等)的雨水传感器。

此外，根据实施方式，由于外部环境不影响雨水传感器，因此不需要用于校正雨水传感器的特性的附加校正传感器，从而降低了成本。

此外，根据实施方式，由于甚至可以通过碳微线圈的电感的微小变化来确定雨的存在/不存在和降雨量，因此可以感测到少量的降雨量。此外，设置用于避免异物的反应区域，使得防止雨刷被异物驱动。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施方式的雨水传感器被安装在车辆的风挡上的状态的侧视图。

图2是示出图1所示的雨水传感器的详细结构的剖视图。

图3是示出图2所示的反应层的图。

图4是图2所示的感测电极的平面视图。

图5是示出图2所示的制造雨水传感器20的方法的图。

图6是示出根据实施方式的雨刷驱动装置的图。

图7是示出根据本发明的实施方式的碳微线圈的特性的图。

图8是示出图6所示的降雨感测单元25的构造的图。

图9至图11是示出根据本发明的第一实施方式的差频值的变化的图。

图12是示出根据本发明的第二实施方式的差频值的变化的图。

图13至图15是示出根据本发明的实施方式的碳微线圈的变化特性的图形。

图16和17是逐步示出根据本发明的实施方式的驱动雨刷驱动装置的方法的流程图。

具体实施方式

参照以下结合附图详细描述的实施方式，本发明的优点和特征以及获得它们的方式将变得明显。然而，实施方式可以以许多不同的形式来呈现，并且不应该被构造为限于本文中阐述的示例实施方式。而是，提供这些示例实施方式以使得本公开内容将是完成且完整的，并且将向本领域技术人员充分传达范围。本发明的范围应由权利要求限定。只要有可能，将使用相同的附图标记贯穿附图来指代相同或相似的部分。

在描述本发明时，如果确定相关的已知功能或结构的详细描述使得本发明的范围不必要地模糊，则将省略其详细描述。应该考虑本发明的功能来确定本文中使用的术语的含义，并且它可以是能够根据用户或操作者的意图或本领域中的惯例而变化的。因此，应该参考说明书的全部页来确定相应的含义。

可以通过计算机程序指令来实现附图的块和流程图的步骤的组合。由于可以将这些计算机程序指令安装在通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器中，因此通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令生成用于执行在附图的块或流程图的步骤中描述的功能的装置。由于可以将这些计算机程序指令存储在支持计算机或者其他可编程数据处理装置的计算机可用或计算机可读存储器中以便以特定方式实现功能，因此存储在支持计算机或者其他可编程数据处理装置的计算机可用或计算机可读存储器中的这些计算机程序指令可以产生包括用于执行在附图的块或流程图的步骤中描述的功能的指令装置的产品。由于可以将计算机程序指令安装在计算机或其他可编程数据处理装置中，因此在计算机或其他可编程数据处理装置上执行一系列操作步骤以生成由计算机执行的处理，使得由计算机或其他可编程数据处理装置执行的指令可以提供用于执行在附图的块和流程图的步骤中描述的功能的步骤。

另外，每个块或每个步骤可以表示包括用于实现指定的逻辑功能的一个或更多个可执行指令的模块、段或代码部分。此外，在一些可替选的实施方式中，应当注意的是，在块或步骤中描述的功能可以不按顺序执行。例如，可以基本上同时执行或者可以以相反的顺序执行连续示出的两个块或步骤的功能。

图1是示出根据本发明的实施方式的雨水传感器被安装在车辆的风挡上的状态的侧视图，图2是示出图1所示的雨水传感器的详细结构的剖视图，图3是示出图2所示的反应层的图，并且图4是图2所示的感测电极的平面图。

参照图1至图4，雨水传感器20被安装在车辆的风挡10上。

雨水传感器20被设置成面向车辆的风挡10，并且感测落在风挡10上的雨滴的存在/不存在或根据雨滴的量的阻抗的变化。

雨水传感器20在车辆的风挡10的预定位置处形成感测区域，并且感测关于在感测区域中生成的雨滴的状态的信息。

参照图2，雨水传感器20包括基板21、感测电极22、反应层23、驱动部分24和保护层25。

雨水传感器20根据落在风挡10上的雨滴的存在/不存在来感测位于车辆的风挡10内部的预定区域中的阻抗的变化，并且提供关于雨刷的驱动的信息。

基板21是安装有感测电极22、反应层23和驱动部分24的基底基板。

感测电极22形成在基板21上。感测电极22被反应层23围住并且形成在基板21的上表面上。

形成多个感测电极22以通过形成在反应层23的表面上的材料根据反应层23的反应感测变化的阻抗。

感测电极22可以包括具有正极性的第一感测电极和具有负极性的第二感测电极。

反应层23形成在基板21上。反应层被形成为围住基板21和感测电极22的上表面。

优选地，反应层23具有预定厚度并被形成在形成有感测电极22的基板21上。

反应层23由导电材料形成并且具有阻抗根据介电常数的变化或由外部材料生成的力而变化的特性。

优选地，反应层23是具有弹簧形状的碳微线圈(CMC)。也就是说，反应层23是通过使用化学气相沉积(CVD)工艺在基板21上沉积碳氢化合物——即乙炔、甲烷、丙烷和苯中的至少一者——来形成的。

可替选地，可以使用基于镍或镍-铁的金属催化剂来制造反应层23。

碳微线圈可以不具有线性形状，但是可以具有像猪尾一样的卷曲形状，如图3所示，并且是具有不能由纺织材料实现的独特结构的无定形碳纤维。碳微线圈可以延伸至与线圈原始长度的10倍或更多对应的长度，并且具有超弹性。

图3的(a)示出了在反应层23中形成的碳微线圈，并且(b)是碳微线圈的详图。

反应层23的形态具有3D螺线/螺旋结构，并且晶体结构是无定形的。

换言之，反应层230是通过使碳纤维以线圈形状生长而形成的。反应层23具有通过使碳纤维以线圈形状生长而获得的剖面结构。

也就是说，反应层23的阻抗通过当特定材料接触风挡10的表面时施加的力或特定材料的介电常数而变化，其中雨水传感器20被附接至风挡10的表面。

感测电极22感测反应层23的阻抗的变化，并且根据阻抗的变化向驱动部分24传递感测信号。

驱动部分24形成在基板21的下表面上，以根据通过感测电极22传递的感测信号来感测雨的存在/不存在或者降雨量，并且以根据雨的存在/不存在或者降雨量来生成用于控制雨刷的操作的控制信号。

也就是说，阻抗的实部是电阻，正虚部是电感，并且负虚部是电容，因此阻抗是电阻、电感和电容的总和。

相应地，如同普通电阻器、电感器和电容器一样，雨水传感器20需要一对感测电极22以便感测在反应层23中生成的阻抗的变化。感测电极22用于在优化反应层23的感测特性时连接反应层23和驱动部分24。

此处，当特定的力被施加至风挡10的表面或者具有特定介电常数的材料接触风挡的表面时，反应层23的电容增加并且因此电阻值和电感值减小。

此时，感测的阻抗值是电阻值、电感值和电容的总和。因此，阻抗值根据施加到表面的力或介电常数而线性地减小。

此时，感测电极22具有图4所示的结构，并且形成在基板21上。

感测电极22包括形成在基板21的边缘区域中的第一电极部分和从第一电极部分的一端延伸至基板的中心区域并且相对于第一电极部分的一端具有预定倾斜角的第二电极部分。

也就是说，反应层23中生成的阻抗的变化状态是根据感测电极22的形状而变化的。

相应地，在本发明中，为了最优地控制反应层23的阻抗的变化状态，在基板21上形成每个均具有第一电极部分和第二电极部分的感测电极22。

同时，在第二电极部分的一端的下部中形成过孔26。

过孔26是通过将金属材料嵌入穿透基板21的上表面和下表面的通孔中而形成的。

过孔26的一端穿透基板21而被连接至感测电极，并且过孔26的另一端连接到附接至基板21的下表面的驱动部分24。

同时，驱动部分24包括模拟前端(AFE)并且通过过孔26被连接至感测电极22。

此时，AFE执行差分放大功能，并且根据雨的阻抗的变化状态是根据正差分放大或负差分放大而变化的。

相应地，驱动部分24根据差分放大状态基于参考值来感测阻抗值的变化状态，并且当变化状态超过阈值时驱动雨刷以去除雨滴。

在下文中，将更详细地描述驱动雨刷的步骤。

也就是说，当雨滴降落时，雨滴向风挡10施加预定的力或改变介电常数。

此外，根据所施加的力或介电常数的变化在反应层23中发生阻抗变化。

此时，阻抗的变化可以与雨的存在/不存在或者降雨量相对应。也就是说，施加至反应层23的力或介电常数随降雨量成正比地增加，并且阻抗的变化随介电常数或力的增加成反比地减小。

当雨降落时，反应层23的阻抗会变化并且驱动部分24的内部时钟的振幅根据阻抗的变化而变化。

根据内部时钟的振幅变化来输出根据驱动单元24的AFE的差分放大的差分信号。

此后，当输出差分信号时，输出的差分信号被转换成数字信号并且被传递至车辆的主控制器(将在下面进行描述)。

主控制器(未示出)根据传递的数字信号、基于阻抗的变化来确定雨的存在/不存在和降雨量，并且当雨降落且降雨量超过阈值时驱动雨刷以去除雨滴。

图5是示出图2所示的制造雨水传感器20的方法的图。

参照图5，首先，在电镀槽80中制造用于形成反应层23的液体81。

液体81可以由碳微线圈形成。此时，液体81可以包括仅碳微线圈。可替选地，液体还可以包含树脂和分散剂。

在第一步骤中，将碳微线圈材料和树脂放入电镀槽80中并混合，并且进一步添加并分散分散剂。分散剂被用于将液体均匀地分散在基板21上。

接下来，准备基板21，并在所准备的基板21上形成感测电极22。

多个感测电极22被形成并且具有图4所示的平坦结构。

接下来，在基板21的边缘区域中形成框架82。框架82形成在基板21上，其中，框架82覆盖基板21的边缘区域并且暴露基板21的中心区域。

接下来，将所制造的液体81放入基板21的框架中。

此外，通过固化处理基于放入的液体81形成反应层23。

此时，固化处理可以在120℃的温度下执行30分钟。

在下文中，将更详细地描述雨水传感器20的驱动原理。

感测电极22被嵌入由碳微线圈形成的反应层23中。感测电极22通过通路26被连接至安装在基板21的下表面上的驱动部分24。

此时，反应层23可以确定雨的存在/不存在和降雨量，并且雨的存在/不存在或者降雨量的测量灵敏度根据感测电极22的形状而变化。在本实施方式中，形成具有平坦的结构的感测电极22。

相应地，在本实施方式中，通过控制碳微线圈成分对各种要素例如构成的优化、优化的电极形状或安装驱动部分24的位置是重要的。

此外，如以上所描述的，阻抗包括实部和虚部(电抗)，并且虚部包括正虚部(电感性的)和负虚部(电容性的)。此时，包括碳微线圈的雨水传感器20使用正虚部(电感性的)和负虚部(电容性的)的两个特性变化来执行测量。

也就是说，当雨降落时，施加至车辆的风挡10的力根据降雨量而变化，并且存在于风挡10上的水(雨滴)的量也变化。

此时，碳微线圈(CMC)是微线圈组并且是具有介电常数的电介质。

此时，通过电感性分量的变化——即碳微线圈的特性变化——来测量力，并且通过由介电常数的变化造成的电容性变化来测量存在于风挡10上的水的量。

也就是说，构造雨水传感器20的每个层用作具有特定介电常数的电介质。如果雨降落，则从电极的角度来说，新生成水(即电介质)，因此发生电容性变化。

此时，可以根据反应层23的面积来调整实部。当雨降落时，如以上所描述的，阻抗值通过电感值和电容值的变化而变化。

相应地，在实施方式中，感测根据雨水传感器20的电感值和电容值的变化的阻抗值的变化，以确定雨的存在/不存在和降雨量。

同时，粘附构件(未示出)例如硅被形成在风挡10的内侧上，并且由粘附构件将雨水传感器20安装在风挡10的特定内部区域中。

此时，雨水传感器20考虑到粘附构件的介电常数来感测阻抗的变化。

图6是示出根据实施方式的雨刷驱动装置的图。

参照图6，雨刷驱动装置包括传感器单元20、降雨感测单元25、存储器30、雨刷40、电机50、雨刷驱动单元60和控制器70。

传感器单元20意指雨水传感器并且感测根据雨的存在/不存在而产生的阻抗变化。

传感器单元20具有图2所示的结构。

特别地，传感器单元20可以具有碳微线圈和电容器并联的电路结构。

降雨感测单元25连接至传感器单元20，以根据取决于雨的存在/不存在和降雨而产生的传感器单元20的阻抗变化来生成振荡频率，并且以根据振荡频率与参考频率之间的差来确定雨的存在/不存在和降雨量。

此时，降雨感测单元25感测振荡频率与参考频率之间的差频是否在预定滤波区域中，并且仅当差频在预定滤波区域中时才输出与差频对应的数字值。

下面将更详细地描述降雨感测单元25的详细构造和操作。

用于控制车辆的各种部件的信息被存储在存储器30中。

具体地，用于驱动雨刷的雨刷驱动状况信息被存储在存储器30中，其中雨刷驱动状况信息与根据通过降雨感测单元25输出的差频的数字值相对应。

驱动状况信息可以包括雨刷是否被驱动以及雨刷的驱动速度信息。

此时，驱动状况信息可以根据雨量感测单元25中包括的滤波器的类型来划分。

也就是说，根据传感器单元20的特性，低通滤波器(LPF)和带通滤波器(BPF)中的任一个可以被包括在降雨感测单元25中。

LPF和BPF具有不同的滤波频率范围。

在实施方式中，与根据降雨感测单元25中包括的滤波器的类型的输出值对应的雨刷的驱动状况信息被存储在存储器30中。

雨刷40被安装在车辆的风挡10的外部以去除存在于风挡10上的湿气例如雨滴。

电机50根据预定状况来驱动雨刷40。

雨刷驱动单元60将用于驱动雨刷40的状况信息提供给电机50。

状况信息可以是关于要通过电机50被供应至雨刷40的电力的信息。

控制器70接收通过降雨感测单元25输出的输出值，并且基于所接收的输出值来设置用于驱动雨刷40的驱动状况。

在下文中，将更详细地描述降雨感测单元25的构造和操作。

图7是示出根据本发明的实施方式的碳微线圈的特性的图。

如图7所示，碳微线圈通常具有第一电感值。当将力施加至碳微线圈或改变介电常数时，电感值减小。

电感值具有根据覆盖在碳微线圈上的材料的类型而变化的减少量。

也就是说，电感值在雨水接触碳微线圈的情况下具有相对低的减少量，在人体的一部分接触碳微线圈的情况下比在雨水接触碳微线圈的情况下具有更高的减少量，并且在金属材料接触碳微线圈的情况下比在雨水或人体接触碳微线圈的情况下具有更高的减少量。

图8是示出图6所示的降雨感测单元25的构造的图。

参照图8，降雨感测单元25包括第一频率生成器251、第二频率生成器252、差频生成器253、滤波器245和模拟-至-数字转换器255。

第一频率生成器251被连接至传感器单元20，以根据传感器单元20的阻抗的变化来生成第一频率。

第一频率生成器251可以由LC振荡电路组成。

优选地，第一频率生成器251被配置成使用构造传感器单元20的电容器和碳微线圈来生成根据碳微线圈的电感值的变化而变化的振荡频率。

也就是说，第一频率生成器251由附接至风挡的使用碳微线圈的传感器单元20来使振荡频率振荡。

换言之，构造传感器单元20的碳微线圈的电感值和电容器的电容值确定第一频率生成器251的振荡频率。

第二频率生成器是参考振荡器并且生成与参考振荡频率对应的第二频率。

此时，由第一频率生成器251生成的第一频率可以被微小地改变。因此，在本发明的第一实施方式中，滤波器245包括LPF。

在下文中，假定滤波器245包括LPF。

此时，当雨没有降落在传感器单元20中时，由第一频率生成器251生成的第一频率和由第二频率生成器252生成的第二频率可以被配置成具有相同的值。

此外，当雨降落在传感器单元20中时，第一频率与第二频率之间的差根据降雨量而增加，并且基于增加的差来确定降雨量。

此时，如果包括在传感器单元20中的碳微线圈的电感是L并且电容器的电容是C，则将由第一频率生成器251生成的第一频率ω₀表示为如等式1所示。

[等式1]

此外，将与由第一频率生成器251生成的第一频率相对应的第一电压值V₀表示为如下面的等式2所示。

[等式2]

此外，将与由第二频率生成器252生成的第二频率对应的第二电压值Vr表示为如下面的等式3所示。

[等式3]

差频生成器253被连接至第一频率生成器251和第二频率生成器252，以输出与由第一频率生成器251生成的第一频率和由第二频率生成器251生成的第二频率之间的差相对应的差值。

此时，将由差频生成器253生成的差值Vdmod表示为如等式4所示。

[等式4]

其中，差值具有上面等式4所示的值，因为当雨没有降落在传感器单元20中时，由第一频率生成器251生成的第一频率和由第二频率生成器252生成的第二频率具有相同的值。

滤波器245对由差频生成器253生成的输出值进行滤波，以输出滤波后的输出值。

此时，在滤波器245中存在与具有预定大小的频率范围对应的滤波区域，并且在滤波区域中对差频生成器253的输出值进行滤波。

此处，可以通过滤波器245的类型以及当雨降落在传感器单元20中时产生的碳微线圈的变化特性来确定滤波区域。

下面将更详细地描述碳微线圈的变化特性。

同时，可以由碳微线圈的结构来确定滤波器245的类型。

也就是说，碳微线圈的电感值在大范围内没有变化，而是根据雨的存在/不存在和降雨量而微小地变化。当由第一频率生成器251生成的第一频率与由第二频率生成器252生成的第二频率之间的差根据微小变化的值是较小时，滤波器245可以包括LPF。

当由第一频率生成器251生成的第一频率与由第二频率生成器252生成的第二频率之间的差根据碳微线圈的电感值的变化是较大时，滤波器245可以包括BPF。

换言之，滤波器245的类型可以由例如构造传感器单元20的碳微线圈的面积的结构来确定。

模拟-至-数字转换器255将从滤波器245输出的输出值转换成数字值并且输出数字值。

图9至图11是示出根据本发明的第一实施方式的差频值的变化的图。

参照图9，当特定材料不接触传感器单元20而不改变介电常数时，由第一频率生成器251生成的第一频率和由第二频率生成器252生成的第二频率可以具有相同的频率。

相应地，在雨没有降落的状态下，由滤波器245根据从差频生成器253输出的输出值滤波的输出值基本上是DC电压。

参照图10，当特定材料接触传感器单元20以改变介电常数并且所接触的材料是雨水时，由滤波器245滤波的输出值在预定滤波区域内经受频移。

换言之，当雨降落时，当传感器单元20的碳微线圈的电感值变化时，由第一频率生成器251生成的第一频率发生变化，因此第一频率变得与第二频率不同。

此时，第一频率与第二频率之间的差频根据雨的强度(降雨量)而增加。

在本发明的实施方式中，可以根据第一频率与第二频率之间的差频来确定降雨量。换言之，在本发明的实施方式中，根据依照从滤波器245输出的信号的频域变化来确定雨的存在/不存在和降雨量。

可以由雨水、湿气或异物来生成第一频率与第二频率之间的差。

异物可以包括人体、纸、石头、金属等。

在碳微线圈中，由于雨水引起的电感值的变化和由于异物例如人体、纸、石头和金属引起的电感值的变化是不同的。

换言之，由雨水生成的碳微线圈的电感值的变化的阈值点和由异物例如人体、纸、石头和金属生成的碳微线圈的电感值的变化的阈值点是不同的。

相应地，可以根据电感值的变化的阈值点(碳微线圈的变化特性)来确定第一频率与第二频率之间的差是由于雨水还是异物而生成的。

在实施方式中，根据由各个材料生成的碳微线圈的变化特性来确定滤波器245的滤波区域，并且仅在第一频率与第二频率之间的差是在确定的滤波区域中生成时才可以选择性地驱动雨刷。

参照图11，如果第一频率与第二频率之间的差不是由雨水生成的，而是由异物生成的，则差频可能在滤波器245的滤波区域的外部。

此时，由于差频没有包括在如图11所示的滤波区域中，因此雨刷没有被驱动。

图12是示出根据本发明的第二实施方式的差频值的变化的图。

参照12，在传感器单元20的设计中，如果当雨没有降落时第一频率与第二频率之间存在差，并且如果当雨降落时第一频率大幅增加/减少，则滤波器可以包括BPF。

此时，滤波器245的滤波区域可以具有与LPF的频率范围不同的频率范围。

根据依照滤波区域中差频的变化生成的差频的移动，可以确定雨的存在/不存在和降雨量。

此时，如果滤波器245是BPF，则将差频生成器253的输出值表示为如下面的等式5所示。

[等式5]

图13至图15是示出根据本发明的实施方式的碳微线圈的变化特性的图。

参照图13，碳微线圈具有根据石头、纸、伺服电机、蜂窝电话1(断电状态)、蜂窝电话2(通电状态)、蜂窝电话3(电池脱离状态)、电池、多用表和水而不同的变化特性。

换言之，碳微线圈生成根据以上描述的材料而不同的输出值。

碳微线圈的输出值即使在相同的石头中也可以根据接触面积和接触方向而不同地变化。随着石头尺寸的增加，石头的重量和接触面积增加，并且因此输出值增加。

即使当非磁性材料例如纸或磁性材料例如伺服电动机接触碳微型线圈时，输出值也在很大程度上不受磁场的影响而改变。

参照图14和图15，根据本发明的碳微线圈的输出值根据人体还是雨水接触碳微线圈而不同。

也就是说，碳微线圈的输出值在人体接触碳微线圈时具有减值(minus value)，并且在水例如雨水接触碳微线圈时具有加值(plus value)。

相应地，在本发明中，可以基于碳微线圈的特性来确定由第一频率生成器251生成的第一频率与由第二频率生成器252生成的第二频率之间的差是通过人体的接触还是通过雨水的接触生成的。

在本发明中，基于由雨水引起的碳微线圈的反应特性来确定雨水传感器的反应区域，即滤波器245的滤波区域。

相应地，在本发明中，使用碳微线圈的特性，可以仅在感测到雨水时驱动传感器20，并且当感测到由异物例如人体的变化时可以不驱动雨刷。

也就是说，通常，驾驶员自动操作雨水传感器，但是孩子可能出于好奇而触摸位于风挡前表面的雨水传感器。根据现有技术，雨刷根据雨水传感器的感测而被驱动，从而伤害孩子。

然而，在本发明中，即使由于孩子的身体的接触而生成第一频率与第二频率之间的差，雨刷也不被驱动，从而确保安全性。

如以上所描述的，在本发明中，根据依照碳微线圈的电感变化而生成的振荡频率的变化值来确定雨的存在/不存在和降雨量。

同时，在使用现有光学方法的现有技术中，由于即使在相同的降雨量下由光电二极管识别的光信号也根据外部照明而改变，因此还包括用于校正这种情况的光学传感器。还包括用于在下雨的情况下防止仅在雨水传感器附近照射具有特定水平的光时而产生的错误操作的光接近照明传感器。因此，必然需要用于验证由于外部环境变化而产生的错误操作的装置。

在使用现有阻抗方法的现有技术中，需要开发单独的电路算法软件，使得雨水传感器在等于或大于特定阈值点的感测水平处不做出反应并且特定材料(石头、人、金属等)的特定感测水平需要被存储在数据库中。当车辆未被驱动时，由于雨刷是手动驱动的，因此用于在特定异物接近雨水传感器时防止雨刷错误地操作的装置是必要的。

然而，在本发明中，由于外部环境不影响雨水传感器的特性，因此不需要用于特性校正的额外的校正传感器，并且因此可以降低成本。

此外，在本发明中，由于可以通过电感的微小变化来确定雨的存在/不存在和降雨量，因此可以感测到少量降雨，并且可以使用没有用于避免异物的单独的软件算法的电路来避免风挡上的异物。

图16和17是逐步示出根据本发明的实施方式的驱动雨刷驱动装置的方法的流程图。

参照图16，首先，第一频率生成器251根据构造传感器单元20的碳微线圈的电感值来生成第一频率(步骤10)。

此外，第二频率生成器252生成与预定参考振荡频率对应的第二频率(步骤11)。

随后，差频生成器253接收由第一频率生成器251生成的第一频率和由第二频率生成器252生成的第二频率，并且输出第一频率与第二频率之间的差频(步骤12)。

然后，滤波器245对输出的差频进行滤波，并且确定差频是否存在于预定滤波区域中(步骤13)。

当差频存在于预定滤波区域中时，模拟-至-数字转换器255生成并输出与差频对应的输出值。控制器接收输出值，并且基于所接收到的输出值来检测雨的存在/不存在和降雨量(步骤14)。

随后，控制器基于降雨量来确定雨刷驱动状况，并且根据所确定的驱动状况来进行控制以驱动雨刷(步骤15)。

同时，当接收到的差频不存在于预定滤波区域中时，滤波器245不输出与接收到的差频对应的输出值，并且忽略接收到的差频(步骤16)。

也就是说，当第一频率与第二频率之间的差是由异物生成时，差频不存在于滤波区域中，并且雨水传感器不会对其做出反应。

根据实施方式，当雨降落时，根据基于降雨量的驱动状况来立即驱动雨刷，从而提高在下雨的情况下的驾驶员的便利性。

根据实施方式，使用碳微线圈确定雨的存在/不存在和降雨量，从而提供具有与现有的光学方法不同的特性(反应特性、精度、精确度、功耗、小型化等)的雨水传感器。

此外，根据实施方式，由于外部环境不影响雨水传感器，因此不需要用于校正雨水传感器的特性的附加校正传感器，从而降低成本。

此外，根据实施方式，由于即使由碳微线圈的电感的微小变化也可以确定雨的存在/不存在和降雨量，因此可以感测到少量的降雨。此外，设置用于避免异物的反应区域，使得防止雨刷被异物驱动。

同时，参照图17，优选地，在本发明中，传感器单元20是被设计的并且滤波器是被设计的。

为此，关于构造传感器单元20的碳微线圈，检测由于异物引起的电感值的变化的第一反应特性(步骤20)。

当检测到第一反应特性时，关于碳微线圈，检测由于雨和降雨量而引起的电感值的变化的第二反应特性(步骤21)。

随后，当检测到第一反应特性和第二反应特性时，使用检测到的第一反应特性和第二反应特性来确定雨水传感器的反应区域和滤波器的滤波区域(步骤22)。

此外，当确定线传感器的反应区域和滤波器的滤波区域时，基于根据降雨量生成的电感值的变化来确定根据滤波区域的频域变化的降雨量和雨刷驱动状况，并且存储根据滤波区域的频域变化的降雨量和雨刷驱动状况(步骤23)。

在以上描述的实施方式中描述的特征、结构、效果被包括在至少一个实施方式中，并且不一定限于一个实施方式。另外，可以在其他实施方式中对每个实施方式中描述的特征、结构、效果进行组合或修改。相应地，这样的组合或修改将被解释为包括在实施方式的范围内。

尽管已经参考示例性实施方式描述了本发明，但是本发明不限于此，并且本领域技术人员将意识到，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变更。例如，本领域技术人员可以修改实施方式的部件。与这样的修改和应用有关的差异被解释为在所附权利要求中描述的本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种雨刷驱动装置，包括：

传感器单元，其包括碳微线圈；

降雨感测单元，其用于输出与根据所述传感器单元的阻抗值的变化的第一频率和预定第二频率之间的差值相对应的输出值；以及

控制器，其用于使用从所述降雨感测单元输出的所述输出值来确定雨的存在/不存在和降雨量，并且根据确定的结果来确定雨刷驱动状况，

其中，所述第一频率与根据雨的存在或不存在和所述降雨量的所述碳微线圈的电感值的变化相应地变化。

2.根据权利要求1所述的雨刷驱动装置，其中，所述降雨感测单元包括：

第一频率生成器，其用于输出具有与所述传感器单元的阻抗变化相对应的振荡频率的所述第一频率；

第二频率生成器，其用于输出与预定参考振荡频率相对应的所述第二频率；

差频生成器，其用于输出所述第一频率与所述第二频率之间的差值；以及

滤波器，其用于在预定滤波区域内对从所述差频生成器输出的所述差值进行滤波。

3.根据权利要求2所述的雨刷驱动装置，其中，基于因雨的降落而产生的所述碳微线圈的电感值的变化的第一阈值来设置所述滤波器的所述滤波区域。

4.根据权利要求3所述的雨刷驱动装置，其中，所述控制器基于所述第一阈值和由于除了雨以外的材料而产生的电感值的变化的第二阈值来辨别用于生成所述差值的材料。

5.根据权利要求3所述的雨刷驱动装置，其中，根据所述第一频率与所述第二频率之间的差值，所述滤波器包括低通滤波器和带通滤波器中的任一个，其中根据所述降雨量生成所述第一频率与所述第二频率之间的差值。

6.根据权利要求2所述的雨刷驱动装置，其中，所述控制器根据通过所述滤波器滤波的所述第一频率与所述第二频率之间的差值来确定所述降雨量，并且根据所述降雨量来确定雨刷的驱动速度。

7.根据权利要求1所述的雨刷驱动装置，其中，所述第一频率具有与构造所述传感器单元的所述碳微线圈的电感值的变化和连接至所述碳微线圈的电容器的电容值的变化相对应的频率。

8.根据权利要求1所述的雨刷驱动装置，其中，所述传感器单元包括：

基板；

感测电极，其形成在所述基板的第一表面上；

反应层，其形成在所述基板的所述第一表面上，并且同时围住所述基板和所述感测电极的上表面，并且所述反应层由所述碳微线圈形成；以及

保护层，其围绕所述基板和所述反应层的附近。

9.根据权利要求8所述的雨刷驱动装置，其中，所述反应层由于通过雨的降落施加的力而产生阻抗的正虚部的变化，以及由于因存在于第二表面上的物体引起的介电常数的变化而产生阻抗的负虚部的变化。

10.根据权利要求8所述的雨刷驱动装置，

其中，形成多个感测电极，

其中，所述多个感测电极中的每个感测电极包括：

设置在所述基板的边缘区域中的第一电极部分；以及

沿所述基板的纵向方向从所述第一电极部分的一端延伸的第二电极部分，并且

其中，所述第一电极部分与所述第二电极部分之间的内角是钝角。

11.一种雨刷驱动方法，包括：

输出具有与包括碳微线圈的传感器单元的阻抗值的变化相对应的振荡频率的第一频率；

输出与预定参考振荡频率相对应的第二频率；

基于所述第一频率与所述第二频率之间的差值来确定雨的存在/不存在和降雨量；以及

根据雨的存在/不存在和所述降雨量来确定雨刷驱动状况，

其中，所述第一频率与根据雨的存在/不存在和所述降雨量的所述碳微线圈的电感值的变化相应地变化。

12.根据权利要求11所述的雨刷驱动方法，其中，所述降雨量的确定包括：在预定滤波区域内对所述第一频率与所述第二频率之间的差值进行滤波。

13.根据权利要求12所述的雨刷驱动方法，其中，基于根据雨的降落的所述碳微线圈的电感值的变化的第一阈值来设置所述滤波区域。

14.根据权利要求13所述的雨刷驱动方法，还包括检测用于生成所述第一阈值与由于除了雨以外的材料而产生的电感值的变化的第二阈值之间的差值的材料。

15.根据权利要求13所述的雨刷驱动方法，其中，所述滤波包括通过低通滤波器和带通滤波器中的任一个对根据所述降雨量而变化的所述第一频率与所述第二频率之间的第一差值进行滤波。

16.根据权利要求12所述的雨刷驱动方法，其中，所述雨刷驱动状况的确定包括：

当所述差值在滤波区域中时，根据所述第一频率与所述第二频率之间的经滤波的差值来确定降雨量；以及

根据所述降雨量来确定所述雨刷的驱动速度。

17.根据权利要求11所述的雨刷驱动方法，其中，所述第一频率的输出包括：输出具有与构造所述传感器单元的所述碳微线圈的电感值的变化和连接至所述碳微线圈的电容器的电容值的变化相对应的振荡频率的所述第一频率。