CN115923719A - 一种汽车雨刮实现刮片隐藏功能的刮角控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车雨刮实现刮片隐藏功能的刮角控制方法，使用带有控制电路板的电机，采用不同的刮片停靠位置和下极限刮刷位置的控制方法来实现刮片隐藏的功能，设置电机初始0°、电机下极限α°和电机上极限β°，对应刮片刮刷的位置，当雨刮第一次启动时，控制电路板控制电机从初始0°运动到电机上极限位置β°，之后雨刮的正常刮刷都是上极限到下极限和下极限到上极限的循环，直到最后雨刮准备停止时，控制电路板控制电机从上极限位置到电机初始位置运行，具体地，通过角度传感器获取雨刮电机当前角度和角速度，输入给MCU中央控制器进行计算，并通过PID闭环控制输出给H桥驱动电路，实现电机两种旋转方式，从而实现刮片隐藏的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车雨刮刮角控制方法实现刮片隐藏功能，其主要使用于各种类型的汽车雨刮器。
背景技术
如图1所示为刮片隐藏刮刷区域示意图，包括汽车挡风玻璃11、刮刷下极限位置12以及刮片隐藏位置13，当雨刮正常刮刷时，刮片不会刮到刮片隐藏位置13处，避免因为耐久磨损和大负载情况下出现刮片打边故障。只有当雨刮准备停止刮刷时，通过控制电机角度，从而控制刮片回收角度，使刮片以较低的速度停在刮片隐藏位置13的较低隐藏位置，从而实现刮片回收隐藏的功能。而传统雨刮刮片没有刮片隐藏的功能，刮刷下极限位置12和复位停止位置相同，只能摆放在下极限位置12。
如图2所示为雨刮刮片隐藏实车示意图，包括挡风玻璃21、 汽车雨刮臂总成22（包含雨刮臂和刮片）、汽车防雨格栅23、汽车引擎盖24、驾驶员视野面25。使用隐藏式刮片的雨刮系统，可以使汽车雨刮臂总成22和汽车防雨格栅23边缘的距离只有10mm，从驾驶员视野来看，完全看不到雨刮片，提高了开车安全性和舒适性。
如图3所示为传统雨刮刮片摆放实车示意图，同图2一样，31表示汽车挡风玻璃，32表示汽车雨刮臂总成（包含雨刮臂和刮片），33表示汽车防雨格栅，34表示汽车引擎盖，35表示驾驶员视野面。由于传统雨刮受电机控制模式影响，不能任意准确控制电机旋转方向、角度和速度。受刮刷过程中耐久磨损、大负载、高速惯性等影响因素，为了确保刮片高速刮刷过程不出现打边情况（汽车雨刮臂总成32和汽车防雨格栅33发生碰撞），只能将汽车雨刮臂总成32的刮片初始停放位置和防雨格栅33的位置之间的距离扩大到50mm。因此雨刮刮片32会侵入驾驶员视野面35，从而影响开车安全性和舒适性。
如图4的左图所示为传统雨刮电机旋转示意图，41表示传统雨刮电机运行时的角度图，当汽车给雨刮电机通电，电机会朝着某一个方向进行360°持续旋转，再通过四连杆机构实现雨刮片的上下往复刮刷运动。由于传统雨刮电机为不带控制电路板的直流有刷电机，通电后只会持续360°旋转，不能控制电机运行方向、角度和速度。因此，使用这类电机的刮刷区域为固定区域，即刮刷下极限12和刮片停靠位置13是相同位置，且距离防雨格栅23必须满足50mm间距，以防止出现打边故障。42表示雨刮准备停止时，电机通过内部信号触发和能耗制动停靠在初始0°位置，这个位置就是12的位置，很容易侵入驾驶员视野区。
综上，现在市场上的雨刮都是固定唯一停靠位置，唯一的停靠位置为刮片刮刷的换向位置，考虑雨刮耐久磨损和负载惯性等原因，传统雨刮片停靠位置距离玻璃边缘需要大于50mm，容易露出引擎盖视野面，影响驾驶员开车视野，不能实现刮片隐藏的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车雨刮实现刮片隐藏功能的刮角控制方法，该方法对雨刮电机运行方式和停靠位置控制进行了创新设计，使雨刮正常刮刷运行下极限换向角度区别于停靠位置角度，使停靠位置距离玻璃边缘只有10mm，完全隐藏在引擎盖视野面下，实现刮片隐藏的功能。该方法可同理使用在汽车前雨刮和后雨刮上。
本发明采取的技术方案是：
一种汽车雨刮实现刮片隐藏功能的刮角控制方法，使用带有控制电路板的电机，不管是有刷直流电机还是无刷电机，采用不同的刮片停靠位置和下极限刮刷位置的控制方法来实现刮片隐藏的功能，这种电机控制电机运行方向、角度和速度，通过设置电机初始0°、对应刮片初始摆放位置即刮片隐藏位置，电机下极限α°则对应刮片刮刷下极限位置和电机上极限β°则对应刮片刮刷上极限位置，当雨刮第一次启动时，控制电路板控制电机从初始0°运动到电机上极限位置β°，之后雨刮的正常刮刷都是上极限到下极限和下极限到上极限的循环，直到最后雨刮准备停止时，控制电路板会控制电机从上极限位置到电机初始位置运行，从而实现刮片的隐藏回收功能；
具体地，通过角度传感器获取雨刮电机当前角度和角速度，输入给MCU中央控制器进行计算，并通过PID闭环控制输出给H桥驱动电路，从而实现电机两种旋转方式，一种方式是当电机电流从左入右出时，假定此时电机按照顺时针方向运动，那么另一种方式就是当电机电流从右入左出时，电机则按照逆时针方向运动。
通过这套控制系统，当雨刮片处于刮片隐藏位置时，电机处于初始0°，雨刮片第一次向上刮刷时，电机顺时针运行，此时控制电路板控制电机顺时针方向旋转；当电机角度传感器检测到电机角度达到上极限角度β°时，控制电路板控制电机逆时针方向旋转，电机逆时针运行；当电机角度传感器检测到电机角度达到下极限角度α°时，对应雨刮片刮刷下极限位置处，控制电路板又继续控制电机顺时针方向旋转，电机变为顺时针运行；此后如果雨刮继续正常刮刷，会重复顺逆时针的旋转步骤。当雨刮准备停下来时，控制电路板控制电机逆时针方向旋转，电机逆时针运行，当检测到电机运行到电机初始0°时，最终能耗制动实现电机准确停止在初始0°，实现雨刮片又停止在刮片隐藏位置处，实现刮片的隐藏回收功能。
本发明对雨刮电机运行方式和停靠位置控制进行了创新设计，使雨刮正常刮刷运行下极限换向角度区别于停靠位置角度，使停靠位置距离玻璃边缘只有10mm，完全隐藏在引擎盖视野面下，实现刮片隐藏的功能。该方法可同理使用在汽车前雨刮和后雨刮上。
附图说明
图1、刮片隐藏刮刷区域示意图，
图2、雨刮刮片隐藏实车示意图，（正反面）
图3、传统雨刮刮片摆放实车示意图，（正反面）
图4、传统雨刮电机和本发明刮片隐藏电机旋转对比示意图，
图5、本发明刮片隐藏电机控制原理图。（包括电机电流的两种方式）。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
一种汽车雨刮实现刮片隐藏功能的刮角控制方法，如图4右图所示，使用带有控制电路板的电机，不管是有刷直流电机还是无刷电机，采用不同的刮片停靠位置和下极限刮刷位置的控制方法来实现刮片隐藏的功能，这种电机可以控制电机运行方向、角度和速度，通过设置电机初始0°（对应刮片初始摆放位置13），电机下极限α°（对应刮片刮刷下极限位置12）和电机上极限β°（对应刮片刮刷上极限位置）。当雨刮第一次启动时，控制电路板控制电机从初始0°运动到电机上极限位置β°，之后雨刮的正常刮刷都是上极限到下极限44和下极限到上极限43的循环，直到最后雨刮准备停止时，控制电路板会控制电机从上极限位置到电机初始位置运行45，从而实现刮片的隐藏回收功能。
如图5所示为刮片隐藏电机控制电路板的原理图，通过角度传感器53可以获取雨刮电机当前角度和角速度，输入给MCU中央控制器51进行计算，并通过PID闭环控制输出给H桥驱动电路52，从而实现电机两种旋转方式54和55，当电机电流从左入右出54时，假定此时电机按照顺时针方向运动，那么当电机电流从右入左出55时，电机则按照逆时针方向运动。
通过这套控制系统，当雨刮片处于13位置时，电机处于初始0°，雨刮片第一次向上刮刷时，电机顺时针运行，此时控制电路板控制电机电流方向54；当电机角度传感器53检测到电机角度达到上极限角度β°时，控制电路板控制电机电流方向55，电机逆时针运行44；当电机角度传感器53检测到电机角度达到下极限角度α°时，对应雨刮片12位置处，控制电路板又继续控制电机电流方向54，电机变为顺时针运行43；此后如果雨刮继续正常刮刷，会重复44和43的步骤。当雨刮准备停下来时，控制电路板控制电机电流方向55，电机逆时针运行45，当检测到电机运行到电机初始0°时，最终能耗制动实现电机准确停止在初始0°，实现雨刮片又停止在13位置处，实现刮片的隐藏回收功能。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明揭露的技术范围内变化或替换得到的方案均在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种汽车雨刮实现刮片隐藏功能的刮角控制方法，其特征在于：使用带有控制电路板的电机，不管是有刷直流电机还是无刷电机，采用不同的刮片停靠位置和下极限刮刷位置的控制方法来实现刮片隐藏的功能，这种电机控制电机运行方向、角度和速度，通过设置电机初始0°、对应刮片初始摆放位置即刮片隐藏位置，电机下极限α°则对应刮片刮刷下极限位置和电机上极限β°则对应刮片刮刷上极限位置，当雨刮第一次启动时，控制电路板控制电机从初始0°运动到电机上极限位置β°，之后雨刮的正常刮刷都是上极限到下极限和下极限到上极限的循环，直到最后雨刮准备停止时，控制电路板会控制电机从上极限位置到电机初始位置运行，从而实现刮片的隐藏回收功能；
具体地，通过角度传感器(53)获取雨刮电机当前角度和角速度，输入给MCU中央控制器(51)进行计算，并通过PID闭环控制输出给H桥驱动电路(52)，从而实现电机两种旋转方式，一种方式是当电机电流从左入右出时，假定此时电机按照顺时针方向运动，那么另一种方式就是当电机电流从右入左出时，电机则按照逆时针方向运动。
2.如权利要求1所述的一种汽车雨刮实现刮片隐藏功能的刮角控制方法，其特征在于：当雨刮片处于刮片隐藏位置时，电机处于初始0°，雨刮片第一次向上刮刷时，电机顺时针运行，此时控制电路板控制电机顺时针方向旋转；当电机角度传感器(53)检测到电机角度达到上极限角度β°时，控制电路板控制电机逆时针方向旋转，电机逆时针运行；当电机角度传感器(53)检测到电机角度达到下极限角度α°时，对应雨刮片刮刷下极限位置处，控制电路板又继续控制电机顺时针方向旋转，电机变为顺时针运行；当雨刮准备停下来时，控制电路板控制电机逆时针方向旋转，电机逆时针运行，当检测到电机运行到电机初始0°时，最终能耗制动实现电机准确停止在初始0°，实现雨刮片又停止在刮片隐藏位置处，实现刮片的隐藏回收功能。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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Country Status (1)
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2022
- 2022-12-27 CN CN202211687464.5A patent/CN115923719A/zh active Pending
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