智能雨刮系统的应用

摘 要：本文结合汽车智能雨刮的要求，介绍智能雨刮在汽车中的应用。

关键词：智能雨刮;雨量传感器;LIN

0 前言

利用雨量传感器根据雨量大小进行智能控制雨刮器，雨天行车时无需手动雨刮器，驾驶员也无需调节雨刮器设置来迅速停止刮片的运动或得到更好的视角，驾驶员可以集中精力开车，大大提高了汽车雨天行驶的舒适性和安全性。

1 智能雨刮现状

智能雨刮在国内已广泛应用于各种车型。

雨量传感器全球供应商主要有科世达、博世、电装、海拉、天合、法雷奥等。

2 主要结构和原理

2.1 红外雨量传感器设计原理

车用红外雨量传感器运用光从光密介质到光疏介质传导全反射原理（如图1所示），雨量传感器红外发射管与接收管安装在风窗玻璃后方且浸在填充层中的填充介质中，发射的红外线经填充层入射到玻璃中。由于入射角大于玻璃-空气全反射临界角，在玻璃与空气的分界面上发生全反射，红外线经全反射由红外接收管接收。若玻璃上存在水滴，由于入射角小于玻璃-水全反射临界角，在玻璃与水滴分界面处红外线完全折射到水滴中，该束红外线不能反射到接收管，水滴越多接收管收到的红外线越少，由此计算雨量大小。

外界自然光中含有的部分红外线会对接收管产生一定干扰且自然光强度随天气环境变化，灵敏度选择1～6对应接收管取样电阻阻值由小到大从而实现对红外反射信号由小到大的接收灵敏度以适应外界环境变化。

2.2  系统主要结构

（1）硬件结构及配置。智能雨刮系统包括以下零部件：雨量传感器及安装支架、车身控制单元、雨刮系统、组合开关、LIN通信网络等。关键部件是雨量传感器。

雨量传感器，安装在汽车前挡风玻璃内侧，使用光学传感器、Microcontroller和独特的具有自我学習调整功能的运算程序，对外界雨量大小的反应信号进行检测处理，处理完成后将雨刮动作控制指令信号通过LIN-bus发送给车身控制单元。

（2）软件结构及配置。雨量灯光传感器由ACC或IG ON供电，作为LIN子网的从节点，接收来自主节点BCM的相关开关状态信号，并根据实际的雨量，发给BCM雨刮刮水请求信号。

2.3 基本参数

雨量传感器安装位置要求：

雨量灯光传感器安装应满足以下要求：（1）雨量灯光传感器安装位置应该在雨刮片刮水区域上边沿50 mm以下。（2）雨量灯光传感器安装在只有一个雨刮片能够刮到的区域（通常在后视镜底座正下方）;（3）雨量灯光传感器安装位置的油印层应该割除，割除尺寸应该满足50 mm*27 mm 。

3 智能雨刮标定

在标定前，需要进行以下工作：首先雨量传感器上电前，确保传感器安装处玻璃清洁，干净，没有水渍等。然后连接好接插件，传感器上电，等待1秒左右时间，完成初始化。

参数标定的步骤如下：

步骤1， 第一次12个雨刮周期。调节喷水壶喷头最细喷水位置（类似于毛毛细雨），用喷壶在雨刮片停止位置和传感器安装位置之间的玻璃上喷适当的水，使雨刮动作较顺畅。然后向传感器安装位置附近喷水，使能雨刮动作一次，雨刮开始动作后，就停止喷水。

完成本次雨刮周期后，停止位置1-2秒，再次喷水触发雨刮动作，依次完成12 次雨刮操作。

步骤2，第二次12个雨刮周期。同样喷头为最细喷水位置（类似于毛毛细雨），然后对准传感器安装的位置喷水直到雨刮动作，立即停止喷水。

当雨刮片达到另一侧极限位置（即雨刮完成半个雨刮周期），即将回刮的时候，对准雨刮片回刮侧玻璃（雨刮片还没有到传感器位置），喷少量水，完成本次雨刮周期;停止位置1-2秒，再次喷水触发雨刮动作，依次完成12次雨刮操作。

完成上述的操作后，调节喷头较粗位置（漂泊大雨），向传感器位置喷水，只要雨刮能够自动进入到高速模式，就说明完成了雨滴传感器的标定。

4 智能雨刮系统在海马车型的应用

智能雨刮系统在海马某车型上使用，开关信号和敏感度信号由组合开关提供，雨量传感器对雨水采集并通过LIN网络发出相应的刮拭请求信号给BCM，BCM对雨量传感器发出的刮拭请求信号进行处理，并控制雨刮系统的工作。智能雨刮系统对传感器安装有很高要求，安装时保证传感器填充层与风窗玻璃间无气泡。

雨量传感器有低温保护功能，如果温度低于5摄氏度时，雨滴传感器禁止发送有效雨刮请求命令，可以避免因雨刮动作导致雨刮损坏和电机堵转的可能性。

同时雨刮系统保留手动模式控制，在智能控制系统工作失效情况下通过驾驶员手动控制仍能保证雨天行车，大大提高了智能雨刮系统的可靠性。

5 结束语

智能雨刮系统实现了雨刮器根据雨量大小进行控制，在雨天驾驶员可以不用分心去操纵雨刮，极大提高了汽车雨天行驶的安全性和舒适型。

参考文献：

[1]BOSCH工程手册[M].北京理工大学出版社出版.

[2]刘海波.红外感雨器的设计与实现[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库，2005：32-33.

[3]陈永普.红外探测与控制电路[M].北京：人民邮电出版社，2004.

作者简介：梁友琼（1982-），女，海南海口人，本科，助理工程师，研究方向：汽车电子模块。