趙松嶺,雷永富,王紅余,陶華勝,司雯雯
(奇瑞商用車 (安徽)有限公司,安徽 蕪湖 241000)
汽車雨量傳感器是一種輔助性設備,可以自動開啟前照燈及雨刮,使駕駛更輕松,但雨量傳感器不是一種安全性設備,駕駛員仍需熟悉手動操作上述功能,并遵守相關法規,必要的時候手動控制前照燈及雨刮功能的打開及關閉。雨量傳感器主要由雨量感應元件及光感應元件組成,如圖1所示。
1)雨量傳感器功能:雨量傳感器通過接收對應區域內的雨滴情況,根據雨滴的多少、大小來決定雨刮的刮刷頻率,并通過LIN的通信方式反饋相應的信息給控制器,再由控制器來執行雨刮的動作。
2)光線傳感器功能:通過識別光線的緩慢變暗或快速變暗,確定環境為傍晚模式或隧道模式,通過LIN發送相應的指令控制前照燈打開,當檢測到的環境光值>白天關燈的閾值,傳感器發送指令保持前照燈關閉。
圖1 雨量傳感器
雨量傳感器包含2組發射紅外光的LED(Group A、Group B)與一個接收紅外光的LED。Group A和Group B周期性地交替發射紅外光,接收紅外的LED會分別接收經過玻璃反射回來的Group A和Group B的紅外光,如果接收的Group A和Group B相等,那表示沒有雨。如果接收的和發送的不相等,那么表示有雨。
LED交替發射的頻率遠高于人造光源可能造成的干擾,故傳感器抗干擾能力較強。傳感器的另一個特性是對準靜態的干擾如灰塵堆積、在玻璃上的痕跡等有很強的抗干擾能力,這些干擾源不會影響傳感器功能。
雨量傳感器的判斷原理如圖2、圖3所示:一個接收二極管交替地接收每組的反射光,如果每組的發射光數量相同,接收線路無輸出電壓。
任何雨滴降落在傳感器敏感區域,引起反射光不平衡,結果產生某一時鐘頻率的電壓信號,輸出數字脈沖。脈沖周期反應雨滴尺寸,而脈沖個數反映雨滴個數。
光傳感器一般由2個具有不同特性的光線接收二極管FW及AL組成 (有些廠家的傳感器多了一個IR紅外二極管),2個光線二極管互相獨立工作,傳感器ECU將綜合以上信息判斷前照燈打開或者關閉。探測區域如圖4所示。
3.1.1 工作控制邏輯 (圖5)
3.1.2 工作原理
圖2 干玻璃上的光線全反射
圖3 濕玻璃上的折射
圖4 光線傳感器探測區域
傳感器激活,雨滴落在感應區域內觸發雨刮動作,然后根據雨的強度,傳感器通過LIN控制雨刮快慢及間歇時間,各個模式之間轉換平穩,不會產生忽快忽慢的現象。雨量傳感器的感應靈敏度與周圍光線環境有關,在夜晚模式,傳感器更靈敏。雨量傳感器不能識別霧,必須手動開啟除霧 (帶自動除霧功能的傳感器除外),如果霧冷凝成水滴落在傳感器感應區域,根據設定的靈敏度不同,雨刮可能會動作。
傳感器建立了防干擾機制,以下外部干擾不會引起雨刮誤動作或降低傳感器靈敏度:①靜態影響 (例如:灰塵等);②在玻璃上的痕跡;③周圍光變化;④周圍強光線;⑤雨刮刮過傳感器感應區域;⑥溫度變化;⑦玻璃表面結冰。
傳感器設計的算法會盡可能地減小雨刮刮刷的影響 (刮刷殘留痕跡、水跡等)。
圖5 自動雨刮工作控制邏輯
3.2.1 光線傳感器功能及策略定義
傳感器由一個光傳感器和隧道傳感器組成,可識別緩慢變暗 (黎明/黃昏)以及快速變暗 (隧道),傳感器通過檢測周圍光亮度控制前照燈開閉。
傳感器不能識別大霧情況,必須手動開啟霧燈?;覊m或刮擦痕跡會減少傳感器接收到光強,從而導致前照燈打開。傳感器無高速開燈及雨天開燈功能。溫度或外界光源不會導致前照燈關閉,因為這些光源的波長遠低于光線傳感器判斷的波長閾值。
3.2.2 光傳感器激活
當LIN激活,則傳感器一直處于激活狀態。
3.2.3 光傳感器休眠/關閉
當雨量傳感器進入休眠模式,則光傳感器也進入休眠模式。
3.2.4 光傳感器功能策略定義
光傳感器通過從AL及FW二極管接收到的光信號控制在白天/黃昏/隧道/林蔭等情況下前照燈的開閉。傳感器在重新喚醒后,將會重新進行邏輯判斷,不會考慮休眠之前的邏輯及狀態。光傳感器在各模式之間的轉換關系如圖6所示。
圖6 光傳感器在各模式之間的轉換關系圖
3.2.5 其他環境模式
1)橋梁/高架模式。按隧道模式進行判斷,當橋梁或高架特別長時,及通過橋梁底下或高架時速度較慢,傳感器有可能會判斷為隧道模式而打開前照燈,通常情況下,不會開燈。
2)林蔭模式。按隧道模式進行判斷,通常情況下的林蔭路不會開燈,當林蔭路特別茂盛時,傳感器可能會判斷為隧道模式而打開前照燈。
3.2.6 法規要求
國內市場按照GB4785—2019要求見表1。
表1 GB4785—2019自動切換前照燈近光的條件
出口市場一般按歐盟ECE 48的法規要求執行 (有特殊要求除外),ECE 48對自動前照燈的法規要求見表2。
表2 ECE 48對自動前照燈的法規要求
雨天自動關窗功能是利用雨量傳感器功能檢測外界下雨狀態。當車輛下電后,雨量傳感器檢測外界天氣狀況是否有雨,如果檢測到有雨,則發送關窗信號給BCM,觸發玻璃升降器和天窗自動關窗??刂七壿嬕妶D7。
1)當LIN通道進入休眠狀態,信號檢測到車窗未關閉、點火開關OFF、待機模式打開、計數器計數<60s,此時進入預待機模式。
2)在預待機模式下,若檢測到有雨后,RLS喚醒LIN發送關窗請求給BCM。
3)在預待機模式下,若未檢測到有雨,則進入待機模式。RLS周期性激活檢測雨量狀態。
4)當RLS處于待機模式,若在計數周期內探測到有雨,則RLS會切換到預待機模式,然后喚醒LIN發送關窗指令。若在計數周期結束時仍未檢測到雨,則RSL也喚醒LIN發送關窗指令。關窗命令執行完成后,傳感器進入深度休眠,不再進行檢測。
雨量傳感器作為汽車的一個感知輸入,目前已經在自動雨刮、自動亮燈、自動關窗等智能化控制中發揮了重要作用。未來汽車必將由智能網聯主導,作為很重要的一個環境感知輸入-雨量傳感器,其感知的數據信息將會儲存并通過TBOX上傳到TSP云平臺。相信隨著科技的進步和技術的發展,未來這些基礎感知數據將會在大數據應用中被挖掘并發揮更大、更廣、更智能的應用。
圖7 雨天自動關窗控制邏輯