新型智能汽車雨刮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

劉宗健+林學(xué)理+趙端金

摘 要：作為保障汽車行駛安全的重要措施，雨刮器主要是刮刷汽車擋風(fēng)玻璃上的雨水，而系統(tǒng)的運(yùn)行效率將會(huì)影響雨水的刮刷效率。雨刮器是保證司機(jī)行車視野開闊的關(guān)鍵，因此，需要科學(xué)地設(shè)計(jì)汽車雨刮系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能化技術(shù)；汽車雨刮系統(tǒng)；處理器；電機(jī)驅(qū)動(dòng)

中圖分類號(hào)：U463.85+5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.113

近年來(lái)，智能化技術(shù)逐漸應(yīng)用到了汽車雨刮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，當(dāng)然，智能汽車雨刮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也與過(guò)去的設(shè)計(jì)有很大的不同，比如，處理器設(shè)計(jì)、機(jī)電驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)等都有了明顯的差別。另外，系統(tǒng)的運(yùn)行性能也有了很大的改善。鑒于此，本文主要分析了新型智能汽車雨刮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以期為日后的相關(guān)工作提供參考和借鑒。

1 新型智能汽車雨刮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

雨刮系統(tǒng)是汽車的重要組成部分，在智能化技術(shù)快速發(fā)展的過(guò)程中，汽車的雨刮系統(tǒng)也逐漸朝著智能化的方向發(fā)展。例如，處理器設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)以及其他設(shè)計(jì)等，同時(shí)，也調(diào)整了一些硬件和軟件的設(shè)計(jì)。雨刮系統(tǒng)主要是由處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)組成的，如圖1所示。

1.1 處理器設(shè)計(jì)

作為智能汽車雨刮系統(tǒng)的重要組成部分，處理器主要是處理雨刮的轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和處理雨量信號(hào)等信號(hào)，對(duì)處理器的硬件配置有極高的要求。新型智能汽車雨刮系統(tǒng)的處理器要想更好地滿足這些控制功能，就需要有高精度的模擬水平，同時(shí)，還需要具備高性能數(shù)字信號(hào)處理能力。鑒于此，筆者在設(shè)計(jì)處理器時(shí)，主要采用DSP芯片TMS320f2812。該處理器是一款代碼兼容的高性能數(shù)字混合處理器，可以很好地處理各種外部信號(hào)，對(duì)提升智能汽車雨刮系統(tǒng)的運(yùn)行效率有很大的幫助。

1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要是車載專用的電機(jī)，它會(huì)為汽車雨刮系統(tǒng)提供相應(yīng)的電流，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，需要采用專用的車載電器驅(qū)動(dòng)芯片，確保其為系統(tǒng)提供的最大驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到30 A，同時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)部集成了電流感應(yīng)模塊和H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。這樣，雨刮系統(tǒng)運(yùn)行可以更好地滿足智能雨刮電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行要求；再加上電機(jī)驅(qū)動(dòng)所具備的智能保護(hù)功能，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行異常，就可以及時(shí)采取有效的處理措施，保證機(jī)電機(jī)以及雨刮系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

1.3 其他設(shè)計(jì)

智能汽車雨刮系統(tǒng)還包括很多硬件設(shè)備，比如光電編碼器、CAN總線結(jié)構(gòu)、DSP外圍電路和JTAG仿真接口等，各種硬件設(shè)備都對(duì)新型智能汽車雨刮系統(tǒng)的運(yùn)行起著關(guān)鍵性的作用，所以，新型智能汽車雨刮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要保證設(shè)計(jì)的全面性。光電編碼器主要用于電機(jī)角度信號(hào)的返回，有效監(jiān)測(cè)和測(cè)量雨刮的刮刷角度和電機(jī)的轉(zhuǎn)速，它對(duì)保障汽車雨刮系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性有著一定的作用。DSP外圍電路主要包括復(fù)位電路、DSP供電、DSP時(shí)鐘信號(hào)電路和SRAM存儲(chǔ)外擴(kuò)電路，它是新型智能汽車雨刮系統(tǒng)的重要組成部分。

2 新型智能汽車雨刮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)

在科技迅猛發(fā)展的今天，汽車行業(yè)的發(fā)展極為迅速，而雨刮系統(tǒng)作為汽車的重要組成部分，其設(shè)計(jì)的有效性、合理性將直接影響其運(yùn)行效率。因此，在新型智能汽車雨刮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)不斷對(duì)其改進(jìn)和創(chuàng)新，這樣才能保證智能雨刮系統(tǒng)的長(zhǎng)期發(fā)展，同時(shí)，也為汽車行業(yè)的發(fā)展作出一定的貢獻(xiàn)。

2.1 優(yōu)化調(diào)整間歇刮刷模式的間歇時(shí)間

在舊式汽車雨刮系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，它主要是由專門的電路控制雨刮的間歇工作，而當(dāng)其長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，極易引發(fā)系統(tǒng)硬件故障；再加上系統(tǒng)運(yùn)行間歇時(shí)間無(wú)法自由調(diào)整，就會(huì)影響雨刮系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。在新型智能汽車雨刮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要采用數(shù)字信號(hào)的方式控制雨刮間歇工作。這樣做，不僅保證了系統(tǒng)運(yùn)行的智能性，也便于相關(guān)操作人員設(shè)置和調(diào)整雨刮的間歇時(shí)間，從而有效提高智能汽車雨刮系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2.2 改進(jìn)刮刷模式

經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，雨刮的轉(zhuǎn)速主要是在2～3個(gè)固定擋位轉(zhuǎn)動(dòng)的，因?yàn)?個(gè)擋位之間的轉(zhuǎn)速差較大，所以，會(huì)給雨刮系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成一定的困難，不利于雨刮系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在此過(guò)程中，一方面，要保證系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中雨刮轉(zhuǎn)速的可調(diào)性；另一方面，要保證雨刮的轉(zhuǎn)速與汽車實(shí)際的運(yùn)行速度相符。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，雨刮的轉(zhuǎn)速應(yīng)改進(jìn)為漸變速的刮刷模式，在一定的擋位下，要保證雨刮的刮刷速度漸變運(yùn)行，這樣可以有效提升智能汽車雨刮系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)科技的快速發(fā)展，智能化技術(shù)也被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中。結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，分析了新型智能汽車雨刮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要從處理器設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、其他設(shè)計(jì)等方面展開論述。同時(shí)，在新型智能汽車雨刮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的引導(dǎo)下，作者也提出了有關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施，希望能夠提升新型智能汽車雨刮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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Design of the New Type of Intelligent Vehicle Wiper System

Liu Zongjian， Lin Xueli， Zhao Duanjin

Abstract： As an important measure to ensure the safety of automobile driving， the rain wiper system is the rain water， and the operating efficiency of the system will affect the efficiency of the rain. Rain wiper is the key to ensure the driver's driving vision， and therefore， the need to design the car wiper system.

Key words： intelligent technology； automotive windshield wiper system； processor； motor drive

〔編輯：白潔〕