CN115503649A - 一种汽车自动雨刮控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车自动雨刮控制系统和方法。它包括自动雨刮开关，用于在驾驶员操作开启后发送开启信号至雨量检测模块；车速检测模块，用于实时检测车辆速度发送至雨量检测模块；雨量检测模块，用于接收到开启信号后实时获取红外光线接收值，根据红外光线接收值及雨刮位置信号确定雨量，根据雨量及车辆速度判断雨刮的刮刷动作程度并发送刮刷请求至控制模块；控制模块，用于接收到刮刷请求后发送刮刷信号至雨刮电机；雨刮电机，用于接收到刮刷信号后控制刮刷片执行刮刷动作，用于反馈雨刮位置信号至雨量检测模块。本发明通过优化雨量计算逻辑，提高了自动雨刮的准确性、可靠性。

Description

一种汽车自动雨刮控制系统和方法

技术领域

本发明属于汽车控制技术领域，具体涉及一种汽车自动雨刮控制系统和方法。

背景技术

随着生活水平的提高以及汽车技术的发展，人们对汽车智能化的需求越来越大。自动雨刮作为一种汽车智能化装置，能主动感知外界雨量并执行雨刮刮刷动作和停止，减少了频繁的手动操作，给乘客带来了驾驶的便利性与舒适性，被装配在越来越到的车辆上。随着自动雨刮的普及，对自动雨刮的刮刷准确性、可靠性要求越来越高。自动雨刮是通过布置在车辆前风挡内表面的光线雨量传感器来计算雨量大小，并发送刮刷请求。自动雨刮的刮刷准确性直接由光线雨量传感器对雨量的计算准确性决定，然而受到玻璃洁净度、刮刷残留水膜、刮臂经过传感器时造成的水膜和光线变化等影响，都会影响光线雨量传感器计算的准确性。同时，光线雨量传感器一直处于计算状态，计算负荷大，也影响了计算效率和可靠性。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种汽车自动雨刮控制系统和方法。

本发明采用的技术方案是：一种汽车自动雨刮控制系统，包括

自动雨刮开关，用于在驾驶员操作开启后发送开启信号至雨量检测模块；

车速检测模块，用于实时检测车辆速度发送至雨量检测模块；

雨量检测模块，用于接收到开启信号后实时获取红外光线接收值，根据红外光线接收值及雨刮位置信号确定雨量，根据雨量及车辆速度判断雨刮的刮刷动作程度并发送刮刷请求至控制模块；

控制模块，用于接收到刮刷请求后发送刮刷信号至雨刮电机；

雨刮电机，用于接收到刮刷信号后控制刮刷片执行刮刷动作，用于反馈雨刮位置信号至雨量检测模块。

进一步地，所述雨量检测模块确定的雨量包括初始雨量和过程雨量，雨量检测模块根据初始红外光线接收值确定初始雨量；雨量检测模块根据雨刮位置采集设定时段中的红外光线接收值，基于红外光线接收值计算红外光线平均值，以红外光线平均平均值与本次刮刷过程中红外光线损失值的最小值之和作为过程雨量。

进一步地，雨刮执行一次刮刷的过程包括上行刮刷和下行刮刷，上行刮刷为从下行停止位上行刮刷至上行停止位，下行刮刷为从上行停止位下行刮刷至下行停止位，所述设定时段包括上行刮刷时雨刮离开下行停止位后的T1时间段及下行刮刷时雨刮进入下行停止位前的 T2时间段。

一种汽车自动雨刮控制方法，包括以下步骤：

步骤1，自动雨刮开关开启后，实时获取车辆速度及红外光线接收值；

步骤2，根据初始红外光线接收值确定初始雨量，根据初始雨量及车辆速度判断雨刮的刮刷动作程度，根据刮刷动作程度控制雨刮执行第一次刮刷；

步骤3，雨刮刮刷同时，检测雨刮位置，根据雨刮位置采集设定时段中的红外光线接收值，基于红外光线接收值计算红外光线平均值，以红外光线平均平均值与本次刮刷过程中红外光线损失值的最小值之和作为过程雨量，根据过程雨量及车辆速度判断雨刮的刮刷动作程度，根据刮刷动作程度控制雨刮执行下一次刮刷；

步骤4，重复步骤3直至雨刮开关关闭。

进一步地，所述雨刮执行一次刮刷的过程包括上行刮刷和下行刮刷，上行刮刷为从下行停止位上行刮刷至上行停止位，下行刮刷为从上行停止位下行刮刷至下行停止位，所述设定时段包括上行刮刷时雨刮从位于下行停止位的初始时刻到T1时刻的第一时间段和下行刮刷时雨刮从T2时刻到位于下行停止位的结束时刻的第二时间段。

进一步地，所述雨刮的刮刷动作程度为不动作、间歇刮、低速刮、高速刮中的任意一种，所述间歇刮、低速刮、高速刮的刮片行进速度依次增大。

进一步地，当满足以下任意条件时，确定雨刮的刮刷动作程度为不动作：

a、0＜V≤V1且M≤γ；

b、V1＜V≤V2且M≤β；

c、V＞V2且M≤α；

其中，V为车辆速度；M为初始雨量或过程雨量；V1、V2分别为车速的第一设定值、第二设定值，V1＜V2；α、β、γ分别为雨量的第一阈值、第二阈值、第三阈值，α＜β＜γ。

进一步地，当满足以下任意条件时，确定雨刮的刮刷动作程度为间歇刮：

a、0＜V≤V1且γ＜M≤δ；

b、V1＜V≤V2且β＜M≤γ；

c、V＞V2且α＜M≤β；

其中，V为车辆速度；M为初始雨量或过程雨量；V1、V2分别为车速的第一设定值、第二设定值，V1＜V2；α、β、γ、δ分别为雨量的第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值；α＜β＜γ＜δ。

进一步地，当满足以下任意条件时，确定雨刮的刮刷动作程度为低速刮：

a、0＜V≤V1且δ＜M≤ε；

b、V1＜V≤V2且γ＜M≤δ；

c、V＞V2且β＜M≤γ；

其中，V为车辆速度；M为初始雨量或过程雨量；V1、V2分别为车速的第一设定值、第二设定值，V1＜V2；β、γ、δ、ε分别为雨量的第二阈值、第三阈值、第四阈值、第五阈值；β＜γ＜δ＜ε。

更进一步地，当满足以下任意条件时，确定雨刮的刮刷动作程度为高速刮：

a、0＜V≤V1且M＞ε；

b、V1＜V≤V2且M＞δ；

c、V＞V2且M＞γ；

其中，V为车辆速度；M为初始雨量或过程雨量；V1、V2分别为车速的第一设定值、第二设定值，V1＜V2；γ、δ、ε分别为雨量的第三阈值、第四阈值、第五阈值；γ＜δ＜ε。

本发明的有益效果为：

本发明雨刮电机提供雨刮位置信号给雨刮检测模块，雨刮检测模块结合雨刮位置信号，只选取雨刮上行时离开停止位后T1内以及雨刮下行时进入停止位前T2内时间段计算前风挡上雨量大小，可规避雨刮经过雨刮检测模块时造成的雨量和光线变化对计算准确性带来的影响；同时，需要计算的时间段只占整个刮刷周期的1/3左右，可大幅度降低传感器的计算负荷。

本发明第一次刮刷后，雨刮检测模块在计算下一次刮刷请求时，均以上一次刮刷过程中采集的红外光线为基础，利用雨刮上行时离开停止位后T1内以及雨刮下行时进入停止位前T2内时间段的红外光线去除雨刮经过雨刮检测模块区域时的红外光线，以此结果来进行雨量计算和确定下一次刮刷形式请求，可避免玻璃洁净度、刮片磨损、刮刷残留水膜对计算准确性带来的影响。

本发明雨刮检测模块将雨量大小与车速检测模块采集到的车速信息进行耦合，不同车速对应不同的雨量阀值区间，满足不同车速对雨刮刮刷形式不同的需求。

本发明通过优化雨量计算逻辑，提高了自动雨刮的准确性、可靠性。

附图说明

图1为本发明的系统原理图。

图2为本发明雨量检测模块检测原理示意图。

图3为本发明雨量检测模块及雨刮上下行位置示意图。

图4为本发明的控制流程图。

图5为本发明的雨量计算模式图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

如图1-3所示，本发明提供一种汽车自动雨刮控制系统，包括

自动雨刮开关，安装集成在手动雨刮拨杆上，方便驾驶员操作，在驾驶员操作开启后发送开启信号至雨量检测模块；

车速检测模块，用于实时检测车辆速度发送至雨量检测模块；

雨量检测模块，安装于前风挡内表面的上部中间位置，包括光线雨量传感器和处理模块，自动雨刮开关开启时，光线雨量传感器会实时采集和记录红外光线接收值，处理模块根据红外光线接收值及雨刮位置信号确定雨量，根据雨量及车辆速度判断雨刮的刮刷动作程度并发送刮刷请求至控制模块。

光线雨量传感器包含红外光发射装置和红外光接收装置，红外光发射装置发出的红外光线经透镜后以一定角度入射到挡风玻璃中，并在挡风玻璃表面发生反射，反射光线经透镜后再被红外光接收装置所接收；当车外无雨时，入射光线在挡风玻璃表面发生全反射，红外光接收装置接收到的红外光为一恒定强度值；当车外有雨时，受挡风玻璃外表面水滴的影响，全反射条件被破坏，入射光线在挡风玻璃表面水滴处会发生折射，部分光线被折射出去造成强度损失，导致红外光接收装置所接收到反射光线强度减弱。雨滴越大，在挡风玻璃表面发生折射的面积就越大，折射造成的红外光线强度损失也越大，红外光接收装置所接收到反射光线强度就越弱。因此，雨滴大小与红外光线接收值成反比、与红外光线损失值成正比，通过红外光线接收值或者红外光线损失值与雨滴大小的关系，即可实时计算出挡风玻璃上的雨量。处理模块在每次接收红外光线接收值时，还会同时计算每一次红外光线损失值，该损失值即为入射光线强度与反射光线强度(红外光线接收值)的差值，结合本次刮刷过程中的红外光线接收值与红外光线损失值的最小值计算过程雨量。

控制模块(BSI)，用于接收到刮刷请求后发送刮刷信号至雨刮电机；

雨刮电机，用于接收到刮刷信号后控制刮刷片执行刮刷动作，用于反馈雨刮位置信号至雨量检测模块。

上述各模块均通过车辆上LIN总线或CAN总线进行数据/信号传输。

基于上述的自动雨刮控制系统，本发明还提供一种汽车自动雨刮控制方法，如图4、图5所示，包括以下步骤：

步骤1，自动雨刮开关开启后，实时获取车辆速度及红外光线接收值；

步骤2，根据初始红外光线接收值(即第一次接收到的红外光线接收值)确定初始雨量，根据初始雨量及车辆速度判断雨刮的刮刷动作程度，根据刮刷动作程度控制雨刮执行第一次刮刷；

步骤3，雨刮刮刷同时，通过雨刮电机反馈雨刮位置信息，根据雨刮位置采集设定时段中的红外光线接收值，基于设定时段中的红外光线接收值计算红外光线平均值，以红外光线平均平均值与本次刮刷过程中红外光线损失值的最小值之和作为过程雨量，根据过程雨量及车辆速度判断雨刮的刮刷动作程度，根据刮刷动作程度控制雨刮执行下一次刮刷；

步骤4，重复步骤3直至雨刮开关关闭。

上述方案中，所述雨刮执行一次刮刷的过程包括上行刮刷和下行刮刷，上行刮刷为从下行停止位上行刮刷至上行停止位，下行刮刷为从上行停止位下行刮刷至下行停止位，设定时段与下行停止位相关，故在刮刷过程中需要实时反馈雨刮位置，以方便采集设定时段中的红外光线接收值。

所述设定时段包括上行刮刷时雨刮从位于下行停止位的初始时刻到T1时刻的第一时间段和下行刮刷时雨刮从T2时刻到位于下行停止位的结束时刻的第二时间段。记一次刮刷过程周期为T，则设定时段为该周期中的靠近起点的起始段(第一时间段)和靠近终点的结束段 (第二时间段)，即图5中的是所在时段，光线雨量传感器是周期性的发出、接收红外光线，因此在设定时段中会接收若干次红外光线接收值。

上述方案中，结合车速和雨量设定雨刮的不同的刮刷动作程度，如表1所示，具体雨刮的刮刷动作程度为不动作、间歇刮、低速刮、高速刮中的任意一种，所述间歇刮、低速刮、高速刮的刮片动作频率依次增大，如间歇刮是以40刮/分的速度刮一次然后停3.5秒，低速刮是电机一直转动且以40刮/分的速度恒速刮，高速刮是电机一直转动且以60刮/分的速度恒速刮。

表1，车速、雨量阀值、刮刷动作程度对应关系表

对上述表1的具体描述如下：

1)、当满足以下任意条件时，确定雨刮的刮刷动作程度为不动作：

a、0＜V≤V1且M≤γ；

b、V1＜V≤V2且M≤β；

c、V＞V2且M≤α；

2)、当满足以下任意条件时，确定雨刮的刮刷动作程度为间歇刮：

a、0＜V≤V1且γ＜M≤δ；

b、V1＜V≤V2且β＜M≤γ；

c、V＞V2且α＜M≤β；

3)、当满足以下任意条件时，确定雨刮的刮刷动作程度为低速刮：

a、0＜V≤V1且δ＜M≤ε；

b、V1＜V≤V2且γ＜M≤δ；

c、V＞V2且β＜M≤γ；

4)、当满足以下任意条件时，确定雨刮的刮刷动作程度为高速刮：

a、0＜V≤V1且M＞ε；

b、V1＜V≤V2且M＞δ；

c、V＞V2且M＞γ；

其中，V为车辆速度；M为初始雨量或过程雨量；V1、V2分别为车速的第一设定值、第二设定值，V1＜V2；α、β、γ、δ、ε分别为雨量的第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值、第五阈值，α＜β＜γ＜δ＜ε。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。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)

1.一种汽车自动雨刮控制系统，其特征在于：包括

自动雨刮开关，用于在驾驶员操作开启后发送开启信号至雨量检测模块；

车速检测模块，用于实时检测车辆速度发送至雨量检测模块；

雨量检测模块，用于接收到开启信号后实时获取红外光线接收值，根据红外光线接收值及雨刮位置信号确定雨量，根据雨量及车辆速度判断雨刮的刮刷动作程度并发送刮刷请求至控制模块；

控制模块，用于接收到刮刷请求后发送刮刷信号至雨刮电机；

雨刮电机，用于接收到刮刷信号后控制刮刷片执行刮刷动作，用于反馈雨刮位置信号至雨量检测模块。

2.根据权利要求1所述的汽车自动雨刮控制系统，其特征在于：所述雨量检测模块确定的雨量包括初始雨量和过程雨量，雨量检测模块根据初始红外光线接收值确定初始雨量；雨量检测模块根据雨刮位置采集设定时段中的红外光线接收值，基于红外光线接收值计算红外光线平均值，以红外光线平均平均值与本次刮刷过程中红外光线损失值的最小值之和作为过程雨量。

3.根据权利要求2所述的汽车自动雨刮控制系统，其特征在于：雨刮执行一次刮刷的过程包括上行刮刷和下行刮刷，上行刮刷为从下行停止位上行刮刷至上行停止位，下行刮刷为从上行停止位下行刮刷至下行停止位，所述设定时段包括上行刮刷时雨刮离开下行停止位后的T1时间段及下行刮刷时雨刮进入下行停止位前的T2时间段。

4.一种汽车自动雨刮控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，自动雨刮开关开启后，实时获取车辆速度及红外光线接收值；

步骤2，根据初始红外光线接收值确定初始雨量，根据初始雨量及车辆速度判断雨刮的刮刷动作程度，根据刮刷动作程度控制雨刮执行第一次刮刷；

步骤3，雨刮刮刷同时，检测雨刮位置，根据雨刮位置采集设定时段中的红外光线接收值，基于红外光线接收值计算红外光线平均值，以红外光线平均平均值与本次刮刷过程中红外光线损失值的最小值之和作为过程雨量，根据过程雨量及车辆速度判断雨刮的刮刷动作程度，根据刮刷动作程度控制雨刮执行下一次刮刷；

步骤4，重复步骤3直至雨刮开关关闭。

5.根据权利要求4所述的汽车自动雨刮控制方法，其特征在于：所述雨刮执行一次刮刷的过程包括上行刮刷和下行刮刷，上行刮刷为从下行停止位上行刮刷至上行停止位，下行刮刷为从上行停止位下行刮刷至下行停止位，所述设定时段包括上行刮刷时雨刮从位于下行停止位的初始时刻到T1时刻的第一时间段和下行刮刷时雨刮从T2时刻到位于下行停止位的结束时刻的第二时间段。

6.根据权利要求4所述的汽车自动雨刮控制方法，其特征在于：所述雨刮的刮刷动作程度为不动作、间歇刮、低速刮、高速刮中的任意一种，所述间歇刮、低速刮、高速刮的刮片行进速度依次增大。

7.根据权利要求6所述的汽车自动雨刮控制方法，其特征在于：当满足以下任意条件时，确定雨刮的刮刷动作程度为不动作：

a、0＜V≤V1且M≤γ；

b、V1＜V≤V2且M≤β；

c、V＞V2且M≤α；

其中，V为车辆速度；M为初始雨量或过程雨量；V1、V2分别为车速的第一设定值、第二设定值，V1＜V2；α、β、γ分别为雨量的第一阈值、第二阈值、第三阈值，α＜β＜γ。

8.根据权利要求6所述的汽车自动雨刮控制方法，其特征在于：当满足以下任意条件时，确定雨刮的刮刷动作程度为间歇刮：

a、0＜V≤V1且γ＜M≤δ；

b、V1＜V≤V2且β＜M≤γ；

c、V＞V2且α＜M≤β；

其中，V为车辆速度；M为初始雨量或过程雨量；V1、V2分别为车速的第一设定值、第二设定值，V1＜V2；α、β、γ、δ分别为雨量的第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值；α＜β＜γ＜δ。

9.根据权利要求6所述的汽车自动雨刮控制方法，其特征在于：当满足以下任意条件时，确定雨刮的刮刷动作程度为低速刮：

a、0＜V≤V1且δ＜M≤ε；

b、V1＜V≤V2且γ＜M≤δ；

c、V＞V2且β＜M≤γ；

其中，V为车辆速度；M为初始雨量或过程雨量；V1、V2分别为车速的第一设定值、第二设定值，V1＜V2；β、γ、δ、ε分别为雨量的第二阈值、第三阈值、第四阈值、第五阈值；β＜γ＜δ＜ε。

10.根据权利要求6所述的汽车自动雨刮控制方法，其特征在于：当满足以下任意条件时，确定雨刮的刮刷动作程度为高速刮：

a、0＜V≤V1且M＞ε；

b、V1＜V≤V2且M＞δ；

c、V＞V2且M＞γ；

其中，V为车辆速度；M为初始雨量或过程雨量；V1、V2分别为车速的第一设定值、第二设定值，V1＜V2；γ、δ、ε分别为雨量的第三阈值、第四阈值、第五阈值；γ＜δ＜ε。

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