JP2009192433A - Raindrop detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、雨滴等を検出する雨滴センサの検出結果に基づいてワイパー装置の作動を制御する雨滴検出装置に関するものである。 The present invention relates to a raindrop detection device that controls the operation of a wiper device based on the detection result of a raindrop sensor that detects raindrops and the like.
。 .
降雨時あるいは降雨直後に減速した際、車両の屋根に溜まっていた雨水がフロントウィンドシールドへ流れ落ちてくる(以降、垂れ水と表す)場合がある。従来の雨滴検出装置は、雨滴量のみに基づいてワイパー装置の払拭作動を制御する構成であるため、この垂れ水が発生すると雨滴量が増えたものと誤認し、ワイパー装置の払拭モードを上げる(払拭作動間隔時間がより短いモードへ移行させる)ことになる。これにより、ワイパーブレードが実際の降雨状態に対して過剰に高速払拭作動することになり、運転者に違和感を抱かせることになる。 When the vehicle decelerates during or after rain, rainwater collected on the vehicle roof may flow down to the front windshield (hereinafter referred to as dripping water). Since the conventional raindrop detection device is configured to control the wiping operation of the wiper device based only on the amount of raindrop, it is mistakenly recognized that the amount of raindrop has increased when this dripping water is generated, and the wiping mode of the wiper device is increased ( Wiping operation interval time is shifted to a shorter mode). As a result, the wiper blade performs an excessively high-speed wiping operation with respect to the actual rainfall state, which makes the driver feel uncomfortable.
このような問題を解決するために、雨滴検出装置に対して、垂れ水の発生を検知し、且つ過剰な払拭動作を行わずに適切に垂れ水を払拭除去することが望まれる。 In order to solve such a problem, it is desired that the raindrop detection device detects the occurrence of dripping water and appropriately wipes and removes dripping water without performing an excessive wiping operation.
この要求にこたえるために提案された従来の雨滴検出装置として、たとえば、車両の速度変化量を検出する速度変化量センサを備え、この速度変化量センサにより検出された速度変化量が垂れ水を発生させる下限変化量以上である場合にはワイパー装置に払拭動作をさせる構成としたものがある(特許文献1参照)。 As a conventional raindrop detection device proposed to meet this demand, for example, a speed change sensor that detects the speed change amount of a vehicle is provided, and the speed change amount detected by the speed change sensor generates dripping water. If the amount of change is equal to or greater than the lower limit change amount, there is a configuration in which the wiper device performs a wiping operation (see Patent Document 1).
また、上述の要求にこたえるために提案された別の従来の雨滴検出装置として、車両挙動検出手段を備え、この車両挙動検出手段からの車両挙動信号から把握される車速変化量が所定量以上になり且つ所定値以上の雨滴検出信号が入力されると、ワイパー装置を少数回だけ払拭動作させる構成とした、あるいは車速が0になってから一定時間経過するまでに所定値以上の雨滴検出信号が入力されると、ワイパー装置を少数回だけ払拭動作させる構成としたものがある(特許文献2参照)。
上述の特許文献1に記載された雨滴検出装置の場合、速度変化量が垂れ水発生の下限変化量以上であっても、降雨状態やそれまでの走行条件によっては必ず垂れ水が発生するとは限らないので、垂れ水が無いのにワイパー装置が払拭動作を行う場合があり得る。
In the case of the raindrop detection device described in the above-mentioned
特許文献2に記載された雨滴検出装置の場合、車速変化量が所定量以上になり且つ所定値以上の雨滴検出信号が入力されたときに垂れ水と判定するが、この所定値は、通常の降雨時に検出される雨滴量と区別するために大量の雨滴が付着したときの値に設定する必要がある。したがって、少量の垂れ水を検出することができない。しかし、垂れ水が少量であっても運転者の視界の妨げにはなるので、そのような場合には垂れ水を払拭除去できない。 In the case of the raindrop detection device described in Patent Document 2, it is determined as dripping water when the amount of change in the vehicle speed exceeds a predetermined amount and a raindrop detection signal greater than a predetermined value is input. In order to distinguish from the amount of raindrops detected during rainfall, it is necessary to set the value when a large amount of raindrops are attached. Therefore, a small amount of dripping water cannot be detected. However, even if the amount of dripping water is small, it hinders the driver's view. In such a case, dripping water cannot be wiped off.
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、垂れ水を確実に検出することが可能な雨滴検出装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a raindrop detection device capable of reliably detecting dripping water.
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
本発明の請求項1に記載の雨滴検出装置は、ワイパーブレードを動かしてウィンドシールドに付着した水滴を払拭するワイパー装置と、ウィンドシールド上におけるワイパーブレードの払拭範囲内に設定された検出領域に付着した水滴量に応じた雨滴信号を出力する雨滴センサと、雨滴センサからの雨滴信号が入力されて雨滴量を算出するとともに算出した雨滴量に基づいてワイパー装置へ駆動信号を出力するコントローラとを備える雨滴検出装置であって、コントローラは、ワイパー装置の払拭周期内において付着水滴量を所定周期ごとに検出する水滴検出手段と、水滴検出手段により検出された各所定の周期間の付着水滴量の変化率である付着量勾配を算出する付着量勾配算出手段と、算出された付着量勾配に基づいてウィンドシールドへの水滴付着状態を判定する判定手段とを備え、判定手段は、算出された付着量勾配の値の遷移状態に基づいて車両の屋根に滞留した雨水等がウィンドシールドに流下した垂れ水現象発生有無を判定し、垂れ水状態発生と判定されると、それまでコントローラにより実行されていたワイパー装置駆動制御を中断し、且つワイパー装置に対して連続する複数回の払拭動作である垂れ水排除動作を実行させるよう駆動信号を出力し、垂れ水排除動作終了後は、中断していたワイパー装置駆動制御を再開することを特徴としている。
The raindrop detection device according to
先ず、従来の雨滴検出装置における雨滴検出動作について説明する。従来の雨滴検出装置における雨滴量の検出は、ワイパーブレードの払拭動作中に、ワイパーブレードが雨滴センサの検出領域を通過したときから次にワイパーブレードが雨滴センサの検出領域に達するまでの時間である付着水滴量検出可能時間内において行われている。雨滴量検出は複数回行われて所定回数だけ雨滴量検出するごとにそれらの検出データの平均値を算出し付着雨滴量としている。つまり雨滴量検出はサンプリング周期ごとに行われ、所定回数の平均を取った平均値雨滴量が雨滴量の算出値として表される。このような検出方法によると、付着水滴量から、雨滴センサの検出領域に付着した水が雨滴量および垂れ水のどちらであるのかを正確に識別することは困難である。 First, a raindrop detection operation in a conventional raindrop detection apparatus will be described. The detection of the amount of raindrops in the conventional raindrop detection apparatus is the time from when the wiper blade passes the detection area of the raindrop sensor until the next time the wiper blade reaches the detection area of the raindrop sensor during the wiper blade wiping operation. It is performed within the time when the amount of attached water droplets can be detected. The raindrop amount detection is performed a plurality of times, and every time the raindrop amount is detected a predetermined number of times, the average value of the detected data is calculated and used as the attached raindrop amount. That is, the raindrop amount detection is performed every sampling cycle, and an average raindrop amount obtained by averaging a predetermined number of times is represented as a calculated value of the raindrop amount. According to such a detection method, it is difficult to accurately identify whether the water adhering to the detection area of the raindrop sensor is the amount of raindrops or dripping water from the amount of adhering waterdrops.
そこで、本発明の請求項1に記載の雨滴検出装置においては、垂れ水発生有無の判定を、ウィンドシールドへの付着雨滴量の絶対量ではなく、雨滴量の付着速度である付着量勾配の値の遷移状態に基づいて判定している。この付着量勾配は連続する二つの雨滴量サンプリング周期間の付着量の変化率として算出されるものである。
Therefore, in the raindrop detection apparatus according to
以下に、本発明の請求項1に記載の雨滴検出装置における、垂れ水発生判定動作について説明する。
Below, the dripping water generation | occurrence | production determination operation | movement in the raindrop detection apparatus of
先ず、通常の降雨状態のときはウィンドシールドへの雨滴付着は間歇的に発生する。ウィンドシールドの雨滴センサの検出領域に雨滴が付着すると、雨滴が付着した瞬間から付着量勾配の値は急激に増大し、且つその値がある時間、つまり雨滴がフロントウィンドシールド面に沿って拡がる時間維持されるが、拡がり終わると直ちに変化率が0になる。また別の雨滴が付着すると、同様に、雨滴が付着した瞬間から付着量勾配の値は急激に増大し、且つその値がしばらく維持されるが、直に変化率が0になる。このように、通常の降雨時においては、付着量勾配の値は、雨滴付着に同期して急に増大するものの直ぐに0に戻る。 First, raindrops adhere to the windshield intermittently during normal rain conditions. When raindrops adhere to the detection area of the windshield raindrop sensor, the value of the deposition amount gradient increases suddenly from the moment the raindrops are attached, and the time during which the raindrops spread along the front windshield surface. It is maintained, but the rate of change becomes zero as soon as it has expanded. When another raindrop adheres, similarly, the value of the adhesion amount gradient increases abruptly from the moment when the raindrop adheres, and the value is maintained for a while, but the rate of change immediately becomes zero. In this way, during normal rain, the value of the adhesion amount gradient suddenly increases in synchronization with raindrop adhesion, but immediately returns to zero.
これに対して、垂れ水がウィンドシールドの雨滴センサの検出領域を流れる時間は、雨滴が付着し拡がる時間に比較して各段に長くなる。このため、垂れ水が発生した場合は、付着量勾配の値は急激に増大し、且つ垂れ水が検出領域を進行する間はその値が維持される。つまり、垂れ水が発生すると付着量勾配の値が急激に増大し、且つその状態が雨滴付着の場合と比べて格段に長い時間持続することになる。したがって、たとえば、付着量勾配の閾値および付着量勾配の値がそれぞれの閾値以上である状態が連続して持続する時間である閾時間を設定すれば、付着量勾配の値が閾値以上である状態の持続時間が閾時間を越えた場合には垂れ水が発生したと判定することにより、垂れ水発生を正確に検出することができる。このようにして垂れ水発生を検出すると、本発明の請求項1に記載の雨滴検出装置においては、それまでコントローラにより実行されていたワイパー装置駆動制御を中断し、且つワイパー装置に対して連続する複数回の払拭動作である垂れ水排除動作を実行させるよう駆動信号を出力し、垂れ水排除動作終了後は、中断していたワイパー装置駆動制御を再開する。したがって、垂れ水発生を正確に検出して即座にそれを排除するように払拭動作を行うことにより、運転者の視界を確実に確保することができる。さらに、垂れ水排除動作終了後は基の払拭動作、つまり降雨状態に適応した払拭動作に復帰するので、運転者に違和感を抱かせることなく払拭動作制御を継続して実行できる。
On the other hand, the time for dripping water to flow through the detection area of the raindrop sensor of the windshield is longer in each stage than the time for raindrops to adhere and spread. For this reason, when dripping water occurs, the value of the adhesion amount gradient increases rapidly, and the value is maintained while dripping water travels through the detection region. That is, when dripping water is generated, the value of the adhesion amount gradient increases rapidly, and the state lasts for a much longer time than in the case of raindrop adhesion. Therefore, for example, if a threshold time, which is a time during which a state in which the threshold value of the adhesion amount gradient and the value of the adhesion amount gradient are equal to or greater than the respective threshold values, is continuously set, is set, When the duration of the time exceeds the threshold time, it is possible to accurately detect the occurrence of dripping water by determining that dripping water has occurred. When the occurrence of dripping water is detected in this manner, in the raindrop detection device according to
この場合、本発明の請求項2に記載の雨滴検出装置のように、判定手段は、算出された付着量勾配の値が所定値を超え、その状態が連続して所定時間に達すると垂れ水状態発生と判定する構成とすれば、確実に垂れ水を検出することが可能となる。 In this case, as in the raindrop detection device according to claim 2 of the present invention, the determination means has a drooping water when the calculated adhesion amount gradient value exceeds a predetermined value and the state continuously reaches a predetermined time. If it is determined that the state has occurred, dripping water can be reliably detected.
さらに、本発明の請求項3に記載の雨滴検出装置のように、所定時間は、通常の降雨状態下において発現し得る付着量勾配の値が所定値を連続して超え続ける時間よりも確実に長い時間として設定されている構成とすれば、大雨状態と垂れ水発生とを正確に判別することができ、垂れ水発生を確実に検出することができる。 Further, as in the raindrop detection device according to claim 3 of the present invention, the predetermined time is more reliably than the time during which the value of the adhesion amount gradient that can be developed under normal rain conditions continuously exceeds the predetermined value. If the configuration is set as a long time, it is possible to accurately determine the heavy rain state and the dripping water generation, and the dripping water generation can be reliably detected.
以下、本発明にかかる雨滴検出装置の一実施の形態について、自動車に搭載された雨滴検出装置1に適用した場合を例に図1〜図5を参照して説明する。
Hereinafter, an embodiment of a raindrop detection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 by taking as an example a case where the raindrop detection apparatus is applied to a
雨滴検出装置1は、自動車100に搭載され、ワイパーコントロールスイッチ30の操作ポジションに応じて、運転席前方のウィンドシールドであるフロントウィンドシールド101に付着した雨滴を払拭するワイパー装置10の作動制御を行うものである。特に、ワイパーコントロールスイッチ30において自動制御(AUTOモード)ポジションが選択されると、雨滴センサ20によりフロントウィンドシールド101に付着した雨滴量を検出し、その判定結果に基づいてワイパー装置10の作動制御を行う。
The
先ず、雨滴検出装置1の全体構成について説明する。
First, the overall configuration of the
雨滴検出装置1は、図1に示すように、雨滴センサ20、ワイパー装置10、ワイパーコントロールスイッチ30、ワイパーコントロールスイッチ30からの信号、雨滴センサ20からの信号に基づいてワイパー装置10を駆動するコントローラ50等から構成されている。雨滴検出装置1は、自動車100のイグニションスイッチ(図示せず)を介して自動車100のバッテリ(図示せず)から電力が供給されている。
As shown in FIG. 1, the
ワイパー装置10は、ワイパーモータ11と、フロントウィンドシールド101上において往復払拭動作を行うワイパーブレード13と、ワイパーモータ11が発生する駆動トルクを往復運動に変換するとともにワイパーブレード13に伝達してワイパーブレード13に往復運動させるリンク機構12とを備えている。ワイパーブレード13の往復払拭動作は、コントローラ50内に備えられた払拭モード判定部51からワイパーモータ11に対し駆動指示信号が出力されることで実行される。図1ではコントローラ50とワイパーモータ11が直接接続されている状態を示しているが、中間にワイパーモータ11の駆動装置が存在する場合もある。
The
ワイパーコントロールスイッチ30は、自動車100内の運転席に設置され、ワイパーブレード13の往復払拭動作の停止(OFFモード)、自動制御(AUTOモード)、低速動作(LOモード)、及び高速動作(HIモード)を、運転者の手動操作等により切り替えるスイッチ機能を有している。ワイパーコントロールスイッチ30は、たとえば4つの作動位置のいずれか1つに回動操作されることで、これら動作モードの1つが選択される。そしてワイパーコントロールスイッチ30は、上述した4動作モードのうちの1つが選択されると、その選択された動作モードについての情報を後述するコントローラ50(払拭モード判定部51)へ出力している。
The
雨滴センサ20は、図3に示されるように、基本的には、フロントウィンドシールド101の検出領域Adに向かって例えば赤外光を発光する発光ダイオードなどの発光素子21と、この発光素子21から発光されてフロントウィンドシールド101により反射された光の受光量に応じた出力値を出力するフォトダイオードなどの受光素子22とを有して構成されている。発光素子21および受光素子22とフロントウィンドシールド101との間には、図3に示すように、プリズム23が設置されている。発光素子21から出射された光は、図3中において矢印で示すようにプリズム23内を進行してフロントウィンドシールド101の外表面に達し、そこで反射した光はプリズム23内を進行して受光素子22に入射する。また、発光素子21、受光素子22およびプリズム23は、図3に示すように、ケーシング24内に収容されている。発光素子21は、図示しない発光素子駆動回路を介してコントローラ50に接続されており、コントローラ50によってその点消灯が制御される。また、受光素子22は、図示しない検波増幅回路を介してコントローラ50に接続されており、検出した雨滴量に応じた検出信号をコントローラ50に出力している。検出領域Adに雨滴が付着していないときにあっては、発光素子21から発光された赤外光は、図3中の実線矢印で示すように進行し、そのほとんどがフロントウィンドシールド101によって反射され、受光素子22で受光される。しかし、検出領域Adに雨滴Dが付着しているときにあっては、発光素子21から発光された赤外光の一部は、検出領域Adに付着した雨滴Dを介して図3中の破線矢印で示すように進行しフロントウィンドシールド101外へ出射するので、受光素子22により受光される光の量が減少する。検出領域Adに付着した雨滴D量が多いほど、フロントウィンドシールド101外へ出射する光量が多くなり、受光素子22により受光される光の量が少なくなる。これにより、受光素子22による受光量に基づいて、検出領域Adに付着する雨滴の量を検出することができる。本発明の一実施形態による雨滴検出装置1においては、検出領域Adに付着する雨滴量が多いほど雨滴センサ20の検出信号は小さくなり、検出領域Adに付着する雨滴量が少ないほど雨滴センサ20の検出信号は大きくなる。
As shown in FIG. 3, the
制御装置であるコントローラ50は、たとえばマイクロコンピュータを含む電気回路として構成され、実際には、制御処理や演算処理を行うCPU、各種プログラムやデータを保存するための読み取り専用メモリ(ROM)や書き込み可能なメモリ(RAM)等のメモリを含む記憶装置、AD変換器等の入力回路、出力回路、及び電源回路等の機能を含んでいる。
The
コントローラ50は、機能的に見て、払拭モード判定部51、雨滴量判定部52、垂れ水判定部53を備えている。雨滴量判定部52は、雨滴センサ20から出力される検出信号に基づいてフロントウィンドシールド101に付着した雨滴量を判定する。払拭モード判定部51は、ワイパーコントロールスイッチ30からの信号、あるいは雨滴量判定部52からの信号に基づいて、ワイパーブレード13の払拭動作に係る払拭モードを判定し、且つこの判定結果に基づいてワイパーモータ11に対して駆動信号を出力する。つまり、ワイパーコントロールスイッチ30が自動制御(AUTOモード)以外のポジションに操作されている場合は、払拭モード判定部51は操作されたポジションに対応した払拭モードを判定し、その払拭モードを実行させるべくワイパーモータ11に対して駆動信号を出力する。一方、ワイパーコントロールスイッチ30が自動制御(AUTOモード)ポジションに操作されている場合は、払拭モード判定部51は雨滴量判定部52からの信号に基づいてワイパーブレード13の払拭動作に係る払拭モードを判定し、その払拭モードを実行させるべくワイパーモータ11に対して駆動信号を出力する。垂れ水判定部53は、雨滴センサ20から出力される検出信号に基づいて垂れ水発生を判定する。さらに、垂れ水判定部53は、垂れ水発生と判定すると、払拭モード判定部51で実行中のワイパーモータ11に対する駆動信号出力を中断させるとともに、ワイパーモータ11に対して垂れ水除去動作に係る駆動信号を出力してワイパーブレード13に垂れ水払拭動作を行わせる。そして、垂れ水判定部53は、垂れ水除去動作が完了すると、払拭モード判定部51によるワイパーモータ11に対する駆動信号出力を再開させる。
The
ここで、垂れ水とは、雨滴とは別の水、つまり雨滴と比べて大量の水がフロントウィンドシールド101に流れてくる現象をいう。具体的には自動車が減速した際に、自動車100の屋根に溜まっていた雨水がフロントウィンドシールドへ流れ落ちてくる、あるいは対向車の車輪により跳ね上げられた路上のたまり水がフロントウィンドシールド101に落ちてくる等の現象である。本発明の一実施形態による雨滴検出装置1におけるコントローラ50が備える垂れ水判定部53は、上述した垂れ水現象の発生を検出するためのものである。
Here, dripping water refers to a phenomenon in which water different from raindrops, that is, a larger amount of water flows to the
本発明の一実施形態による雨滴検出装置1においては、ワイパーコントロールスイッチ30が自動制御(AUTOモード)に操作されると、コントローラ50はワイパー装置10の自動制御動作および垂れ水判定動作の2種類の制御動作を同時に並行して開始する。
In the
ワイパー装置10の自動制御動作は、AUTOモード選択時において一般的に実行されているものである。これは、払拭モード判定部51が、雨滴センサ20からの検出信号に基づき雨滴量判定部52により判定された雨滴量に基づいてワイパーブレード13による払拭モード、すなわちワイパーブレード13による往復払拭動作間隔時間を判定し、判定した払拭モードに対応する駆動指示信号をワイパーモータ11へ出力して払拭動作を行わせるものである。このとき、払拭モード判定部51により判定される払拭モードは、停止モード、停止待機モード、ワイパーブレード13による往復払拭動作間隔時間が順次短くなる複数の間歇モード、低速モードおよび高速モードから構成されている。ここで複数の間歇モードは、本発明の一実施形態による雨滴検出装置1においては、往復払拭動作間隔時間の長い方から順に、例えば、7.0秒、3.3秒、1.5秒、0.6秒となっている。また、低速モードおよび高速モードは、ワイパーコントロールスイッチ30において設定されている低速動作(LOモード)ポジションおよび高速動作(HIモード)ポジションと同じである。
The automatic control operation of the
一方、垂れ水判定動作は、垂れ水判定部53が雨滴センサ20からの検出信号に基づき垂れ水が発生したかどうかを判定し、垂れ水が発生した場合は、垂れ水判定部53が払拭モード判定部51によるワイパー装置10の自動制御動作を中断させ、直接ワイパーモータ11に駆動信号を出力してワイパーブレード13に払拭動作させ、その後は、元通りモード判定部51によるワイパー装置10の自動制御動作を再開させるものである。
On the other hand, in the dripping water determination operation, the dripping
次に、本発明の一実施形態による雨滴検出装置1の特徴である、垂れ水判定動作について説明する。
Next, the dripping water determination operation, which is a feature of the
初めに、本発明の一実施形態による雨滴検出装置1における垂れ水判定原理について説明する。本発明の一実施形態による雨滴検出装置1においては、垂れ水判定部53における雨滴センサ20からの検出信号取り込み周期であるサンプリング周期は、雨滴量判定部52における検出信号取り込みと同様に、数msec.である。垂れ水判定部53では、雨滴センサ20からの検出信号に基づいて算出された雨滴量Sを用いて雨滴量の変化率である雨滴量勾配Rを算出している。ここで、雨滴量勾配Rの算出方法について説明する。第n回目のサンプリング時における雨滴量勾配Rnは、第(n−1)回目のサンプリング時における雨滴量S(n−1)および第n回目の雨滴量Snを用いて、(数1)により算出される。
(数1)
Rn={Sn−S(n−1)}/サンプリング周期
垂れ水検出部53は、雨滴センサ20からの検出信号サンプリング毎に、上述したやり方で雨滴量勾配Rを算出している。フロントウィンドシールド101上の雨滴センサ20の検出領域Adに雨滴が衝突した直後は雨滴がフロントウィンドシールド面に沿って拡がるために雨滴量勾配Rの値が急上昇し、それ以降の複数回のサンプリング中はその状態が連続して持続する。やがて、雨滴量勾配Rは0となる。次にまた雨滴が付着すると、前回と同様にして雨滴量勾配Rが急上昇しその状態がする複数回のサンプリング中続き、また0に戻る。通常の降雨時では、雨滴量勾配Rは、0からステップ状に立ち上がり、その値が複数回のサンプリング中持続し、ステップ状に0へ戻る、というサイクルを繰り返している。雨滴量勾配Rの大きい値が持続される時間は付着雨滴の大きさに対応する。ここで、雨滴量勾配閾値Rsを設定する。通常の降雨状態で発現しうる雨滴量勾配Rの最大値を最大雨滴量勾配Rmaxとすると、雨滴量勾配閾値Rsは、0<Rs<Rmaxである。通常の降雨状態において、雨滴量勾配Rの値が連続して雨滴量勾配閾値Rsを上回り続ける時間、つまりサンプリング回数Nは、付着雨滴の液滴が大きいほど長くなり、大雨状態のときに最長時間である最大サンプリング回数Nmaxとなる。言い換えると、通常降雨状態においては、雨滴量勾配Rの値が連続して雨滴量勾配閾値Rsを上回り続けるサンプリング回数Nは、サンプリング回数Nmax以下である。一方、垂れ水が発生すると、やはり、雨滴量勾配Rの値は0からステップ状に立ち上がり、その値が複数回のサンプリング中持続する。ところで、垂れ水一回あたりの水量は雨滴1個の水量よりもはるかに多い。したがって、垂れ水発生時においては、雨滴量勾配Rの値が連続して雨滴量勾配閾値Rsを上回り続ける時間、つまりサンプリング回数Nは、通常降雨時における最大サンプリング回数Nmaxをはるかに上回る回数となる。そこで、本発明の一実施形態による雨滴検出装置1においては、最大サンプリング回数Nmaxよりも大きいサンプリング回数であるサンプリング回数閾値Nsを設定し、雨滴量勾配Rの値が連続して雨滴量勾配閾値Rsを上回り続けるサンプリング回数Nがサンプリング回数閾値Nsに達したら、垂れ水発生と判定している。サンプリング回数閾値Nsの大きさは、垂れ水発生と判定する時点における水量を意味する。したがって、サンプリング回数閾値Nsが小さいほど早く垂れ水発生を判定できることになる。さらに、サンプリング回数閾値Nsが小さいほど少量の垂れ水でも検出できることになる。
First, the dripping water determination principle in the
(Equation 1)
Rn = {Sn−S (n−1)} / sampling period The drooping
以上説明したように、本発明の一実施形態による雨滴検出装置1においては、雨滴センサ20からの検出信号により雨滴量勾配Rを算出し、それに基づいて垂れ水発生を判定している。これにより、通常の降雨と垂れ水とを明確に区別しつつ、正確に垂れ水発生を判定することができる。
As described above, in the
次に、本発明の一実施形態による雨滴検出装置1において、垂れ水判定部53で実行されている垂れ水判定処理について、図4のフローチャートに基づいて説明する。
Next, in the
自動車100の運転者によるワイパーコントロールスイッチ30の手動操作を通じて自動制御(AUTOモード)が選択されると、コントローラ50がそれを検知し、雨滴検出装置1の作動が開始され、垂れ水判定部53においては、垂れ水検出処理が開始される。
When automatic control (AUTO mode) is selected through manual operation of the
まず、ステップ301では初期設定がなされ、雨滴量S、雨滴量勾配R、および雨滴センサ20の検出信号取り込みのカウンタNのリセットがなされる。
First, in
続いてステップ302では、雨滴センサ20の検出信号取り込みのカウンタNを0にする。
Subsequently, at
続いてステップ303では、雨滴センサ20からの検出信号に基づいて雨滴量Sの検出を行う。続いてステップ304では、今回検出した雨滴量Sと前回検出した雨滴量である前回雨滴量Sfとに基づいて雨滴量勾配Rを算出する。
Subsequently, in
続いてステップ305では、雨滴量勾配Rが雨滴量勾配閾値Rs以上であるかどうかを判定する。ステップ305における判定の結果、雨滴量勾配R≧雨滴量勾配閾値Rsではない、すなわち雨滴量勾配R<雨滴量勾配閾値Rsである場合は、ステップ302から処理を繰り返す。ステップ305における判定の結果、雨滴量勾配R≧雨滴量勾配閾値Rsである場合は、続くステップ306へ進み、ステップ306において雨滴センサ20の検出信号取り込みのカウンタNに1を加える。
Subsequently, in
続いてステップ307において、雨滴センサ20の検出信号取り込みのカウンタNが回数閾値Nsに達したかどうかを判定する。ステップ307における判定の結果、カウンタNが回数閾値Nsに達していない場合は、ステップ303から処理を繰り返す。ステップ307における判定の結果、カウンタNが回数閾値Nsに達した場合は、雨滴量勾配Rが雨滴量勾配閾値Rs以上である状態が所定時間だけ、つまり雨滴センサ20の検出信号取り込みのカウンタが回数閾値Nsになる時間だけ連続して持続されたことになり、垂れ水判定部53は垂れ水発生と判定する。そして、ステップ308へ進み、ステップ308において、ワイパーモータ11駆動信号を出力し、ワイパーモータ11を駆動してワイパーブレード13による払拭動作を所定回数だけ行わせる。ワイパーブレード13による所定回数、たとえば2または3往復の払拭動作が完了したら、垂れ水検出処理が終了する。
Subsequently, at
その後は、ステップ301から処理を開始する。
Thereafter, the process starts from
次に、以上説明した本発明の第1実施形態による雨滴検出装置1の垂れ水判定部53による垂れ水判定動作を、図5に示すような実際の降雨下の走行状態における基づくタイミングチャートに基づいて総括する。図5において、(a)は、自動車100の走行速度の時間推移を、(b)は、雨滴センサ20からの検出信号に基づいて算出された検出領域Adへの付着雨滴量Sの時間推移を、(c)は、検出された雨滴量Sに基づいて算出された雨滴量勾配Rの時間推移を、(d)は、ワイパーブレード13の払拭動作状態の時間推移をそれぞれ示すタイミングチャートである。
Next, the dripping water determination operation by the dripping
自動車は、図5(a)に示すように、速度V1で走行している。降雨状態はいわゆる小雨で、コントローラ50の払拭モード判定部51は間歇モードを選択しているものとする。そのような状況のもと、時刻t1、t2、t3、t4に、フロントウィンドシールド101の検出領域Adに雨滴が付着し、それに対応して、雨滴センサ20からの検出信号に基づいて算出された雨滴量Sは、図5(b)に示すように、段階的に増加する。つまり、時刻t1から時刻t5までが、雨滴量検出可能時間Taである。また、雨滴量Sの変化率である雨滴量勾配Rは、雨滴が付着したタイミングである時刻t1、t2、t3、t4に、図5(c)に示すように、雨滴量勾配閾値Rsを超えた値に一瞬増大するが直ぐに0に戻る。すなわち、雨滴量勾配Rが雨滴量勾配閾値Rsを超えている時間Teは、カウンタの回数閾値Nsに相当する閾値時間Tsに比べてはるかに短い。したがって、垂れ水判定部53は、垂れ水発生なしと判定する。時刻t5にワイパーブレード13の払拭動作が開始され、時刻t6に終了する。時刻t6から時刻t7までの雨滴量検出可能時間Taにおいても、時刻t1から時刻t5までにおける場合と同様に、フロントウィンドシールド101の検出領域Adに雨滴が付着し、雨滴量S、および雨滴量勾配Rが前回と同様に算出される。
The automobile is traveling at a speed V1 as shown in FIG. It is assumed that the raining state is so-called light rain, and the wiping
ワイパーブレード13の払拭動作が終了した時刻t8に自動車が速度V1から減速し始め、時刻t9に速度V2になると、時刻t9以降は速度V2で走行を続ける。時刻t8に自動車が減速を開始すると、ほぼ同時に、減速による加速度の作用により自動車100の屋根に留まっていた雨水が自動車100の前方に向かって移動して、フロントウィンドシールド101に流れ落ちる。すなわち、時刻t8以降フロントウィンドシールド101の検出領域Adには雨滴が付着すると同時に、垂れ水が流入する。したがって、雨滴量Sは、図5(b)に示すように、雨滴付着による分(図5(b)中において実線で示す)と、垂れ水による分の合計(図5(b)中において一点鎖線で示す)となる。一方、雨滴量勾配Rは、垂れ水による雨滴量Sが大きいため、図5(c)に示すように、雨滴量勾配閾値Rsを上回り続ける。つまり、雨滴量勾配Rは、垂れ水に起因する分である雨滴量勾配閾値Rsを超え続けほぼフラットな領域と、雨滴付着に起因する短時間スパイク状に立ち上がる部分との合成になる。時刻t10に、雨滴量勾配Rが雨滴量勾配閾値Rsを連続して超えている時間が閾値時間Ts、つまりカウンタの回数閾値Nsに相当する時間に達すると、垂れ水判定部53は垂れ水発生と判定する。垂れ水判定部53は、垂れ水発生と判定すると、時刻10にワイパーモータ11に駆動信号を直接出力してワイパーブレード13に払拭動作を行わせる。時刻t11にワイパーブレード13の払拭動作が終了した時点で、垂れ水判定手段53による垂れ水判定処理は一旦終了し、カウンタNをリセットして再開される。
At the time t8 when the wiping operation of the
以上説明したように、本発明の一実施形態による雨滴検出装置1によれば、雨滴量勾配Rが雨滴量勾配閾値Rs以上である状態が連続して持続する時間が閾値時間Tsに達したときに垂れ水発生と判定している。そして、垂れ水発生と判定すると同時に、ワイパーブレード13による払拭動作を行わせるべくワイパーモータ11に駆動信号を出力している。そして、閾値時間Tsの長さを、通常の降雨状態において雨滴量勾配Rが雨滴量勾配閾値Rsを連続して超えている時間である時間Teの最長時間よりも長く設定している。これにより、垂れ水発生を降雨と区別して正確に検出することができる。そして、検出と同時にワイパーブレード13の払拭動作を行うので、垂れ水が発生しても直ちにフロントウィンドシールド101上から払拭除去して、運転者の前方視界を良好に維持することができる。
As described above, according to the
また、以上説明した本発明の一実施形態による雨滴検出装置1によれば、雨滴センサ20からの検出信号のみに基づいて垂れ水を検出している。このため、従来の雨滴検出装置における垂れ水検出処理に用いられる自動車100の速度信号あるいは加速度信号が不要であるために、雨滴検出装置1の電気回路構成を簡素化、単純化することができる。
Moreover, according to the
なお、以上説明した本発明の一実施形態による雨滴検出装置1を、フロントウィンドシールド101に適用された場合を例に説明したが、雨滴検出装置1が適用される対象をフロントウィンドシールド101に限る必要はなく、たとえばリヤウィンドシールドに適用してもよい。さらに、雨滴検出装置1が装着される対象は自動車でなくてもよい。たとえば、鉄道車両、船舶、航空機等の運転席前方のウィンドシールドに適用すれば、上述の実施形態の場合と同様に、垂れ水を確実に検出し且つ直ちに除去することができるので、良好な視界確保が可能となる
In addition, although the case where the
1 雨滴検出装置
10 ワイパー装置
11 ワイパーモータ
12 伝達機構
13 ワイパーブレード
20 雨滴センサ
21 発光素子
22 受光素子
23 プリズム
24 ケーシング
30 ワイパーコントロールスイッチ
50 コントローラ
51 払拭モード判定部
52 雨滴量判定部
53 垂れ水判定部
100 自動車
101 フロントウィンドシールド(ウィンドシールド)
A 払拭領域
Ad 検出領域
N カウンタ
Ns カウンタ閾値(閾値)
R 雨滴量勾配(付着量勾配)
Rs 雨滴量勾配閾値(閾値)
S 雨滴量
T 時間
Ts 閾値時間(閾値)
t1〜t13 時刻
V1,V2 走行速度
DESCRIPTION OF
A wiping area Ad detection area N counter Ns counter threshold (threshold)
R Raindrop gradient (attachment gradient)
Rs Raindrop amount gradient threshold (threshold)
S amount of raindrop T time Ts threshold time (threshold)
t1-t13 Time V1, V2 Traveling speed
Claims (3)
前記コントローラは、前記ワイパー装置の払拭周期内において付着水滴量を所定周期ごとに検出する水滴検出手段と、前記水滴検出手段により検出された各所定の周期間の前記付着水滴量の変化率である付着量勾配を算出する付着量勾配算出手段と、算出された前記付着量勾配に基づいて前記ウィンドシールドへの水滴付着状態を判定する判定手段とを備え、
前記判定手段は、算出された前記付着量勾配の値の遷移状態に基づいて車両の屋根に滞留した雨水等がウィンドシールドに流下した垂れ水現象発生有無を判定し、前記垂れ水状態発生と判定されると、それまで前記コントローラにより実行されていたワイパー装置駆動制御を中断し、且つ前記ワイパー装置に対して連続する複数回の払拭動作である垂れ水排除動作を実行させるよう前記駆動信号を出力し、前記垂れ水排除動作終了後は、中断していた前記ワイパー装置駆動制御を再開することを特徴とする雨滴検出装置。 A wiper device that moves the wiper blade to wipe off water droplets adhering to the windshield, and a raindrop that outputs a raindrop signal corresponding to the amount of water droplets adhering to the detection area set within the wiper blade wiping range on the windshield A raindrop detection apparatus comprising: a sensor; and a controller that calculates a raindrop amount by inputting the raindrop signal from the raindrop sensor and outputs a drive signal to the wiper device based on the calculated raindrop amount;
The controller is a water droplet detection means for detecting the amount of attached water droplets at predetermined intervals within the wiping cycle of the wiper device, and a rate of change of the amount of attached water droplets during each predetermined period detected by the water droplet detection means. An adhesion amount gradient calculating unit for calculating an adhesion amount gradient; and a determination unit for determining a water droplet adhesion state on the windshield based on the calculated adhesion amount gradient;
The determination means determines whether or not a dripping water phenomenon occurs when rainwater or the like that has accumulated on the roof of the vehicle flows down to a windshield based on the calculated transition state of the adhesion amount gradient, and determines that the dripping water state has occurred When this is done, the wiper device drive control that has been executed by the controller is interrupted, and the drive signal is output to cause the wiper device to execute a dripping water elimination operation that is a plurality of continuous wiping operations. Then, after the dripping water removal operation is completed, the suspended wiper device drive control is resumed.
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