CN115534871A - 雨量传感器、车辆以及车辆的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种雨量传感器、车辆以及车辆的控制方法，属于车辆电子技术领域。该雨量传感器位于车辆上，包括：探测电容和控制组件；所述控制组件包括电容检测芯片，所述电容检测芯片与所述探测电容连接，所述电容检测芯片用于根据所述探测电容的电容值的变化情况，确定雨量值；所述探测电容位于所述车辆的挡风玻璃的外侧。该雨量传感器可以避免红外光电雨量传感器存在的误检测的问题，改善驾乘人员的驾乘体验。

Description

雨量传感器、车辆以及车辆的控制方法

技术领域

本申请涉及车辆电子技术领域，特别涉及一种雨量传感器、车辆以及车辆的控制方法。

背景技术

目前，越来越多的车辆上配备有自动雨刮。自动雨刮可以根据雨量的大小自动调节雨刮的启动、停止以及摆动频率，满足了驾乘人员在雨天驾乘车辆的需求。

在相关技术中，主要是依靠红外光电雨量传感器对雨量进行监测，以确定雨量的大小。其中，红外光电雨量传感器包括发射电路和接收电路，通过发射电路向挡风玻璃发射红外光，经过挡风玻璃的反射可以使得接收电路接收到红外光，当挡风玻璃的外表面具有雨滴时，由于雨滴的存在会影响红外光的反射方向，因此可以根据接收电路接收到的红外光的光强度来判断雨量的大小。

然而，由于红外光电雨量传感器采用的红外光线，其易受环境红外光线的影响而导致误检测，影响驾乘人员的驾乘体验。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种雨量传感器、车辆以及车辆的控制方法，可以避免红外光电雨量传感器存在的误检测的问题，改善驾乘人员的驾乘体验。

具体而言，包括以下的技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种雨量传感器，所述雨量传感器包括：

所述控制组件包括电容检测芯片，所述电容检测芯片与所述探测电容连接，所述电容检测芯片用于根据所述探测电容的电容值的变化情况，确定雨量值；

所述探测电容位于所述车辆的挡风玻璃的外侧。

在一些实施例中，所述探测电容为平行板电容，所述平行板电容包括相对设置的两个柔性极板，每个所述柔性极板上具有金属电极。

在一些实施例中，所述柔性极板的面积为10×15mm²。

在一些实施例中，所述控制组件还包括通讯模块，所述通讯模块与所述电容检测芯片连接。

在一些实施例中，所述通讯模块用于通过无线和/或有线的方式将所述电容检测芯片确定的雨量值发送给车身控制器。

在一些实施例中，所述控制组件还包括电源，所述电源与所述电容检测芯片连接。

在一些实施例中，所述控制组件包括壳体，所述电容检测芯片、所述电源和所述通讯模块均位于所述壳体内。

第二方面，本申请实施例提供一种车辆，所述车辆包括如上述第一方面所述的雨量传感器、车身控制器和雨刮器，其中，所述雨量传感器和所述雨刮器均与所述车身控制器连接。

在一些实施例中，所述车辆还包括车窗和天窗，所述车窗和所述天窗均与所述车身控制器连接。

第三方面，本申请实施例提供一种车辆的控制方法，所述方法应用于如上述第二方面所述的车辆的车身控制器，所述方法包括：

获取所述雨量传感器测取到的雨量值；

基于雨量传感器测取到的雨量值，确定所述雨刮器的工作挡位并控制所述车窗和所述天窗关闭。

本申请实施例提供的雨量传感器，通过将探测电容设置在车辆的挡风玻璃的外侧，使得雨水在落到挡风玻璃的外侧的探测电容上时，由于雨水的介电常数与空气的介电常数不同，探测电容的电容值会产生变化，电容检测芯片可以根据探测电容的电容值的变化情况确定雨量值。另外，由于探测电容无需使用额外的光线照射即可实现检测，与相关技术的红外光电雨量传感器相比，可以有效地避免由现有技术中的红外光电雨量传感器导致的误检测的问题，改善了驾乘人员的驾乘体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种雨量传感器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种车辆的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种雨量传感器中探测电容的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种车辆的控制方法的流程图。

图中的附图标记分别表示为：

1-雨量传感器，11-探测电容，111-柔性极板，112-金属电极，12-控制组件，121-电容检测芯片，122-通讯模块，123-电源，124-壳体；

2-挡风玻璃；

3-雨刮器；

4-车窗；

5-天窗。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

除非另有定义，本申请实施例所用的所有技术术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。

车辆手动式雨刷的出现，既保证了驾乘人员在雨天的视野清晰，又满足了驾乘人员清洁挡风玻璃的需求。在下雨天，雨量的大小会不断地发生变化。手动式雨刷需要驾乘人员根据雨量大小，手动操控雨刮的工作档位，从而保证挡风玻璃的视野清晰。但是，车辆雨刮的工作档位需要进行人为调节以满足雨量大小的需要，如果驾乘人员不及时对车辆雨刮的工作档位进行调节，当雨量大小和车辆雨刮的摆动频率不匹配时，则影响驾乘人员的驾乘体验。当雨量较大，车辆雨刮摆动频率较小时，导致雨水停留在挡风玻璃上，遮挡了驾乘人员的视线；当雨量较小，车辆雨刮摆动频率较大时，车辆雨刮与挡风玻璃会产生摩擦，易导致车辆雨刮的损坏和挡风玻璃的磨损，同时产生刺耳的噪音，导致驾驶员的注意力被分散，影响了驾乘人员的驾乘体验，严重时可引发交通事故。

随着车辆工业的发展和人们生活水平的提高，人们对于车辆产品的舒适性、便利性以及智能化等方面的要求不断提升。目前，手动式雨刷正在慢慢地被取代，越来越多的车辆上配备有自动雨刮。自动雨刮可以根据雨量的大小调节，来控制雨刮的启动、停止以及摆动频率，从而使车辆上的驾乘人员在雨天无需考虑雨刮的启动和停止，并且在雨刮摆动过程中无需根据雨量人为调整雨刮的摆动频率。为了实现雨刮的自动摆动，需要雨量传感器进行雨量检测与发送，从而实现对雨刮的自动调节。因此，探究雨量传感器所测取的雨量值的精度，对于实现自动雨刮而言显得尤为重要。

目前，常见的雨量传感器主要有流量式雨量传感器、压电式雨量传感器和红外光电雨量传感器。

其中，流量式雨量传感器包括相对设置流量检测电极板，当有雨水落到流量检测电极板上时，在雨水的作用下，使得流量检测电极板吸合导通，控制与流量式雨量传感器相连接的车辆雨刮进行摆动。

压电式雨量传感器包括压电元件、振动板和放大电路，当有雨水落到振动板上时，振动板在雨水的冲击作用下，按照自身固有的振动频率进行弯曲振动，并将振动传递给内侧的压电元件，压电元件可以按照雨滴的强弱进行振动，利用压电效应将机械振动转变成电信号，电信号经过放大电路放大后，以确定雨量值。

红外光电雨量传感器包括发射电路和接收电路，通过发射电路向挡风玻璃发射红外光，经过挡风玻璃的反射可以使得接收电路接收到红外光，当挡风玻璃的外表面具有雨滴时，由于雨滴的存在会影响红外光的反射方向，因此可以根据接收电路接收到的红外光的光强度来判断雨量值的大小。在下雨时，位于挡风玻璃的雨滴会将发射电路发出的红外光反射至接收电路以外的其他地方，导致接收电路接收到的红外光较少，检测到的光强变化大，并且雨量越大，光强变换越大；当不下雨时，挡风玻璃将发射电路发出的红外光全部反射至接收电路，检测到的光强变化小。

目前，在车辆中，主要是采用红外光电雨量传感器对雨量进行监测，以确定雨量值的大小。然而，由于红外光电雨量传感器的发射电路所发射的是红外光线，其极易受到环境红外光线的干扰，导致红外光电雨量传感器检测结果不准确，影响车辆驾乘人员的驾乘体验。

鉴于此，本申请实施例提供一种雨量传感器，该雨量传感器1位于车辆上，可以有效避免现有技术中的红外光电雨量传感器所存在的误检测的问题，改善驾乘人员的驾乘体验。

图1为本申请实施例提供的一种雨量传感器的结构示意图，图2为本申请实施例提供的一种车辆的结构示意图，参见图1和图2，该雨量传感器1包括：探测电容11和控制组件12。

其中，控制组件12包括电容检测芯片121，电容检测芯片121与探测电容11连接，电容检测芯片121用于根据探测电容11的电容值的变化情况，确定雨量值。

探测电容11位于车辆的挡风玻璃2的外侧。

需要说明的是，探测电容11可以位于挡风玻璃2的上侧或左侧或右侧，即所设置的位置不会受到雨刮器3的刮削。参见图2，在图2所示的示例中，探测电容11位于前挡风玻璃的左侧。

可选的，探测电容11位于车辆的后挡风玻璃2的外侧，可以有效地避免驾驶人员在利用玻璃水清洗前挡风玻璃时，误触发探测电容11工作，进行雨量值的测取。

本申请实施例提供的雨量传感器的工作原理为：

当雨水在落到位于挡风玻璃2的外侧的探测电容11上时，由于雨水的介电常数与空气的介电常数不同，探测电容11的电容值会产生变化，电容检测芯片121可以根据探测电容11的电容值的变化情况来确定雨量值。

可以理解的是，在下雨天，由于雨水的介电常数比空气的介电常数大，雨水落在雨量传感器1的探测电容11上时，探测电容11的电容值会增大，雨量传感器1的电容检测芯片121可以根据探测电容11的电容值的变化情况来确定雨量值。其中，落在雨量传感器1的探测电容11上的雨水越多，表示雨量越大，那么探测电容11的电容值增加的越多，从而使电容检测芯片121确定的雨量值越大。

因此，本申请实施例提供的雨量传感器通过利用探测电容11，在无需使用额外的光线照射的情况下，就可以实现检测，与相关技术的红外光电雨量传感器相比，可以有效地避免由现有技术中的红外光电雨量传感器导致的误检测的问题，改善了驾乘人员的驾乘体验。

下面对本申请实施例提供的雨量传感器的结构进行进一步地的描述说明：

探测电容11用于根据雨水落入到其上的情况，产生电容值的变化，是本申请实施例提供的雨量传感器的关键部件。

其中，探测电容11具有初始电容值。当有雨水落到探测电容11上后，探测电容11的电容值会发生改变，即不再为初始电容值。

探测电容11直接暴露在外界环境中，可与外界环境直接接触，也就是说，在下雨时，雨水可以直接滴落在探测电容11上。

图3为本申请实施例提供的一种雨量传感器中探测电容的结构示意图，参见图3，探测电容11可以为平行板电容。而通过将探测电容11设置为平行板电容结构，使得探测电容11的结构简单，便于设置。

继续参见图3，平行板电容包括相对设置的两个柔性极板111，每个柔性极板111上具有金属电极112，且金属电极112位于所在柔性极板111远离另一个柔性极板111的一侧。如此设置，可以减轻探测电容11的质量，避免使用过程中出现变形或膨胀，有利于安装和检测。

在一些实施例中，平行板电容可以通过以下方式进行制备：分别在两个柔性薄膜上覆金属电极，通过刻蚀金属电极，得到两个具有刻蚀后的金属电极的柔性薄膜；再将两个具有刻蚀后的金属电极的柔性薄膜作为平行板电容的两个柔性极板，刻蚀后的金属电极作为平行板电容的金属电极。

需要说明的是，两个柔性薄膜需要均质平整，并且无气泡，以免影响检测结果和检测灵敏度。

在一些实施例中，金属电极112的制备材料可以为铜。

在一些实施例中，刻蚀金属电极的操作仪器可以为刻蚀机。

在一些实施例中，刻蚀后的金属电极具有电极图案，便于探测电容11的检测和信号的传导。

在相关技术中，由于红外光电雨量传感器的体积较小，使得利用该传感器所能检测到的面积较小，其中，检测面积一般小于100mm²，特别是在雨量较小时，存在发射电路发射的红外光难以照射到有雨滴区域的情况，导致红外光电雨量传感器检测的灵敏度低。

为了解决相关技术中存在的问题，在一些实施例中，柔性极板111的面积可以为10×15mm²，使得探测电容11的检测面积较大，特别是相比于现有技术中红外光电雨量传感器的面积而言面积较大，可以确保探测电容11充分与雨水接触，提高了本申请实施例提供的雨量传感器的检测灵敏度。

控制组件12用于确定雨量值，是本申请实施例提供的雨量传感器1的核心部件。

其中，控制组件12包括电容检测芯片121，电容检测芯片121用于根据探测电容11的电容值的变化情况，确定雨量值。可以理解的是，该电容值的变化位于预设区间内。

由于探测电容11的电容值变化一般较小，直接测量电容值比较困难，需要将电容值转变成电信号并进行放大后，来方便电容检测芯片121确定雨量值。因此，电容检测芯片121可以包括依次连接的测量电路、整形电路、滤波电路和放大电路，其中，测量电路用于测量电容变化，整形电路用于将电容变化转变成电信号，滤波电路用于消除干扰信号，放大电路用于将电信号放大为易于检测的电信号。

在一些实施例中，电容检测芯片121内置有温度补偿程序和湿度补偿程序。其中，温度补偿程序用于减小温度变化对雨量传感器1的影响，湿度补偿程序用于减小湿度变化对雨量传感器1的影响。

除了电容检测芯片121之外，参见图1，控制组件12还包括通讯模块122，通讯模块122与电容检测芯片121连接，用于实现控制信号的传输。

在一些实施例中，通讯模块122用于通过无线和/或有线的方式将电容检测芯片122确定的雨量值发送给车身控制器。

可以理解的是，由于本申请实施例提供的雨量传感器应用于车辆上，因此通讯模块122可以与车身控制器连接。

在一些实施例中，通讯模块122通过硬线或CAN总线或LIN总线与车身控制器连接。其中，CAN总线又称作汽车总线，是一种能有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络，可代替硬线连接减少零部件设计的复杂度，降低开发成本。LIN总线是一种低成本的、面向“传感器/执行器控制”的低速串行通讯网络协议，作为低速CAN的低成本替代方案。另外，在车辆中LIN总线一般不独立存在，通常会与CAN总线相连，形成CAN-LIN网关节点。

在上述结构基础上，参见图1，控制组件12还包括电源123，电源123与电容检测芯片121连接，以用于为电容检测芯片121和与电容检测芯片121连接的通讯模块122供电。

在一些实施例中，电源123可以为直流电源或交流电源。

在一些实施例中，当电源123为直流电源时，该电源123的输出电压可以为3～5V。

由于电容检测芯片121、通讯模块122和电源123均为通电组件，为了确保控制组件12使用的安全性，参见图1，控制组件12包括壳体124，电容检测芯片121、电源123和通讯模块122均位于壳体124内。

通过设置壳体124，可以对控制组件12进行封装保护，以避免电容检测芯片121、通讯模块122和电源123受到腐蚀和损坏，确保雨量传感器1安全稳定地使用。

综上可知，本申请实施例提供的雨量传感器结构简单，体积小巧，便于制备。

本申请实施例还提供了一种车辆，其结构示意图如图2所示。

参见图2，该车辆包括本申请实施例所涉及的雨量传感器1、车身控制器(图中未示出)和雨刮器3。

其中，雨量传感器1和雨刮器3均与车身控制器连接。

可以理解的是，车身控制器位于车辆的内部，是车辆的核心控制部件，可以控制实现车辆各个部件的使用。

由于雨量传感器1和雨刮器3均与车身控制器连接，使得下雨时，车身控制器可以获取到雨量传感器1检测到的雨量值，并基于测取到的雨量值，确定雨刮器3的工作挡位，并控制雨刮器3以工作挡位进行刮削工作。通过采用雨量传感器1，使得该车辆可以较为灵敏地实现对雨量值的检测，以满足自动雨刮的控制使用需求，有效地避免由现有技术中的红外光电雨量传感器导致的误检测的问题，改善了驾乘人员的驾乘体验。

在一些实施例中，车辆还包括车窗4和天窗5，其中，车窗4和天窗5均与车身控制器连接。

由于车窗4和天窗5均可以处于开启状态，使得驾驶舱内驾乘人员通过车窗4或天窗5接触到外界环境，而当下雨时，如果车窗4和天窗5处于开启状态，则会导致雨水内灌入驾驶舱内，影响驾乘人员的驾乘体验，因此，通过将车窗4和天窗5均与车身控制器连接，使得车身控制器在获取到雨量传感器1测取到雨量值之后，不仅可以确定雨刮器3的工作挡位并控制雨刮器3开始工作，而且可以控制车窗4和天窗5关闭。

在一些实施例中，车身控制器可以获取车辆的启停状态，并基于车辆的启停状态来确定车辆雨量传感器1的使用状态。举例来说，在车辆处于停止状态时，即不需要使用雨量传感器1时，车身控制器可以向雨量传感器1的通讯模块122发送关闭电源的信号，使得电容检测芯片121控制电源123关闭，从而降低车辆的使用功耗。

在一些实施例中，车辆还包括光电传感器(图中未示出)，光电传感器位于车辆的挡风玻璃2的外侧，与雨量传感器1相邻，并与车身控制器连接，用于探测电容11上是否存在有覆盖物。可以理解的是，此处的覆盖物指的是除雨滴之外的其他物质。

当车身控制器确定探测电容11的电容值的变化位于预设区间内，且光电传感器测取到的电信号发生变化，则说明此时雨滴落在探测电容11上，探测电容11上不存在有覆盖物；当车身控制器确定探测电容11的电容值的变化没有位于预设区间内，且光电传感器测取到的电信号发生变化，则说明此时探测电容11上存在覆盖物。

在一些实施例中，当车身控制器确定探测电容11上存在有覆盖物时，可以向车辆的多媒体设备发送提示信息，例如声音提示信息或者灯光提示信息，向驾乘人员进行提示，以便于驾乘人员将探测电容11上的覆盖物清除掉。

在一些实施例中，光电传感器可通过硬线、CAN总线或LIN总线等通讯方式与车身控制器连接。

本申请实施例还提供一种车辆的控制方法，该方法应用于上述车辆的车身控制器，参见图4，该方法具体包括以下步骤：

步骤401，获取雨量传感器1测取到的雨量值。

其中，该雨量值为通过雨量传感器1实时测取到的雨量值。

步骤402，基于雨量传感器1测取到的雨量值，确定雨刮器3的工作挡位并控制车窗4和天窗5关闭。

基于雨量传感器1测取到的雨量值，确定雨刮器3的工作档位，以满足不同下雨状态下驾驶员的使用需求。举例来说，当雨量值较小时，对应的雨刮器3的工作挡位处于低档位，此时雨刮器3刮削挡风玻璃2的频率较慢，即间隔两次刮削的时间间隔较长；当雨量值较大时，对应的雨刮器3的工作挡位处于高档位，此时雨刮器3刮削挡风玻璃2的频率较大快，即间隔两次刮削的时间间隔较短。

同时，基于雨量传感器1测取到的雨量值，可以控制车辆的车窗4和天窗5的关闭，使得车窗4和天窗5在下雨时得到及时地关闭，以防止雨水进入到驾驶舱内影响驾乘人员的驾乘体验。

因此，本发明实施例提供的车身控制器的控制方法，通过获取雨量传感器1测取到的雨量值，可以确定雨刮器3的工作挡位并控制车窗4和天窗5的关闭，满足了驾乘人员在雨天的驾乘需求，改善了驾乘人员的驾乘体验。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种雨量传感器(1)，其特征在于，所述雨量传感器(1)位于车辆上，包括：探测电容(11)和控制组件(12)；

所述控制组件(12)包括电容检测芯片(121)，所述电容检测芯片(121)与所述探测电容(11)连接，所述电容检测芯片(121)用于根据所述探测电容(11)的电容值的变化情况，确定雨量值；

所述探测电容(11)位于所述车辆的挡风玻璃(2)的外侧。

2.根据权利要求1所述的雨量传感器(1)，其特征在于，所述探测电容(11)为平行板电容，所述平行板电容包括相对设置的两个柔性极板(111)，每个所述柔性极板(111)上具有金属电极(112)。

3.根据权利要求2所述的雨量传感器(1)，其特征在于，所述柔性极板(111)的面积为10×15mm²。

4.根据权利要求1所述的雨量传感器(1)，其特征在于，所述控制组件(12)还包括通讯模块(122)，所述通讯模块(122)与所述电容检测芯片(121)连接。

5.根据权利要求4所述的雨量传感器(1)，其特征在于，所述通讯模块(122)用于通过无线和/或有线的方式将所述电容检测芯片(121)确定的雨量值发送给车身控制器。

6.根据权利要求4所述的雨量传感器(1)，其特征在于，所述控制组件(12)还包括电源(123)，所述电源(123)与所述电容检测芯片(121)连接。

7.根据权利要求6所述的雨量传感器(1)，其特征在于，所述控制组件(12)包括壳体(124)，所述电容检测芯片(121)、所述电源(123)和所述通讯模块(122)均位于所述壳体(124)内。

8.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-7任一项所述的雨量传感器(1)、车身控制器和雨刮器(3)，所述雨量传感器(1)和所述雨刮器(3)均与所述车身控制器连接。

9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括车窗(4)和天窗(5)，所述车窗(4)和所述天窗(5)均与所述车身控制器连接。

10.一种车辆的控制方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求9所述的车辆的车身控制器，所述方法包括：

获取所述雨量传感器(1)测取到的雨量值；

基于雨量传感器(1)测取到的雨量值，确定所述雨刮器(3)的工作挡位并控制所述车窗(4)和所述天窗(5)关闭。

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