專利名稱：總線型汽車雨刮控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車電子領(lǐng)域，尤其是涉及一種總線型汽車雨刮控制器。
技術(shù)背景汽車雨刮的功用是通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使擋風(fēng)玻璃表面上的刮水片來(lái)回?cái)[動(dòng)，從而清除擋風(fēng) 玻璃上的雨雪或污物。傳統(tǒng)汽車雨刮由變速開(kāi)關(guān)控制電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)變速運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò) 硬件復(fù)位模式實(shí)現(xiàn)雨刮的停機(jī)復(fù)位，由間歇控制器實(shí)現(xiàn)雨刮間歇功能。隨著人們對(duì)汽車動(dòng)力性、安全性和舒適性要求的提高，汽車ECU (Electronic Control Unit,電子控制單元)和電子控制裝置也在不斷增加，傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式巳經(jīng)滿足不 了汽車分布式實(shí)時(shí)控制的需要。由于電子設(shè)備的不斷增加而導(dǎo)致的導(dǎo)線數(shù)量的幾何式增 長(zhǎng)，也使得在有限車內(nèi)空間布線越來(lái)越困難，限制了汽車內(nèi)部控制功能的擴(kuò)展。另一方面， 汽車ECU并不是僅僅與負(fù)載設(shè)備簡(jiǎn)單地連接在一起，更多的是與外圍設(shè)備及其它ECU進(jìn)行 信息交流，并經(jīng)過(guò)復(fù)雜的控制決策運(yùn)算，發(fā)出控制指令。為了提高信號(hào)的利用率，要求大 批數(shù)據(jù)信息在不同的汽車ECU之間進(jìn)行交換和共享，采用車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車電子信息 的集成控制使得對(duì)汽車各ECU的實(shí)時(shí)控制成為可能，解決了上述制約汽車控制技術(shù)發(fā)展的 瓶頸問(wèn)題。中高檔轎車中都已不同程度地使用了車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，現(xiàn)代客車和卡車上也逐漸 采用了先進(jìn)的電子控制技術(shù)和車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在多種車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，CAN (Controller Area Network,控制器局域網(wǎng))以其良好的運(yùn)行特性，即高的可靠性和獨(dú)特的設(shè)計(jì)，特別 適合現(xiàn)代汽車各ECU間的互聯(lián)通信。因此，傳統(tǒng)的汽車雨刮控制方法與控制器已不適應(yīng)汽 車電子信息集成控制的需求；必須提出一種基于信息集成控制的總線型汽車雨刮控制方 法，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的、具備總線接口的汽車雨刮控制器，以滿足采用總線實(shí)現(xiàn)汽車信息集 成控制的要求。中國(guó)專利"智能雨刮器"(公開(kāi)號(hào)CN 1415507)公開(kāi)了一種旨在實(shí)時(shí)辨識(shí)并檢測(cè)雨量 (雪花，凍雨)的大小，由單片機(jī)指令雨刮器電動(dòng)機(jī)自動(dòng)工作在最佳轉(zhuǎn)速(檔)狀態(tài)的智 能型雨刮器。中國(guó)專利"一種帶嵌入式雨刮系統(tǒng)的組合開(kāi)關(guān)"(公開(kāi)號(hào)CN 1586954)公開(kāi) 了一種旨在提高組合開(kāi)關(guān)時(shí)間控制精度，增強(qiáng)組合開(kāi)關(guān)壽命的帶嵌入式雨刮系統(tǒng)的組合開(kāi) 關(guān)，包括燈光手柄、雨刮手柄和底座。中國(guó)專利"一種汽車雨刮器控制裝置"(公開(kāi)號(hào)CN 200942756)公開(kāi)了一種旨在采用外部雨量傳感器感知外部雨量大小，由主控制器輸出雨 刮控制信號(hào)的汽車刮水器控制裝置，包括與電路相連接的電源和與主控制器輸出端相連接 的雨刮器。以上文件的不足之處是沒(méi)有提供汽車雨刮控制器總線化控制的軟硬件方案，不 符合汽車總線化和電子化發(fā)展趨勢(shì)的要求。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于總線，可實(shí)現(xiàn)汽車雨刮低速和高速 運(yùn)轉(zhuǎn)及停止，并能實(shí)現(xiàn)雨刮自動(dòng)復(fù)位控制和間歇控制功能的汽車雨刮控制器，以克服現(xiàn)有汽車雨刮控制技術(shù)的不足。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案包括微控制器、CAN通信單元、雨 刮驅(qū)動(dòng)控制單元、雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集單元和支持電路，微控制器通過(guò)其數(shù)據(jù)總線與所 述四個(gè)單元和支持電路相連；微控制器內(nèi)部集成有CAN控制器。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)-(1) 不改變現(xiàn)有汽車雨刮執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提供總線接口，可實(shí)現(xiàn)汽車雨刮的總線控制；(2) 可實(shí)現(xiàn)雨刮的自動(dòng)復(fù)位，取代雨刮硬件復(fù)位模式，提高了雨刮使用壽命；(3) 可實(shí)現(xiàn)雨刮間歇控制，取消雨刮間歇控制器，降低了雨刮成本。(4) 功能可拓展性強(qiáng)，可面向用戶需求實(shí)現(xiàn)個(gè)性化訂制。

圖1為本實(shí)用新型總線型汽車雨刮控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖1中雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元電路圖。 圖3為圖1中雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集單元電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限定本實(shí)用新型。 本實(shí)用新型提供的總線型汽車雨刮控制器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示包括微控制器、CAN通信單元、雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元、雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集單元和支持電路，微控制器通過(guò)其數(shù)據(jù)總線與所述四個(gè)單元和支持電路相連；微控制器內(nèi)部集成有CAN控制器。所述的微控制器可采用8位或8位以上單片機(jī)，例如可采用MC9S12XDP512型號(hào)的 微控制器。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車雨刮的總線式控制，本實(shí)施例所用微控制器其內(nèi)部集成有CAN 控制器。所述的CAN通信單元主要由1個(gè)CAN收發(fā)器(可采用TJA1050型號(hào)的CAN收發(fā)器) 和2個(gè)光耦器構(gòu)成，其中CAN通信線經(jīng)濾波電路與CAN收發(fā)器的CANH引腳和CANL引腳 相連；CAN收發(fā)器的接收數(shù)據(jù)輸入引腳與光耦器的信號(hào)輸入端相連，并由光耦器的信號(hào)輸 出端與微控制器的CAN接收數(shù)據(jù)引腳相連；微控制器的CAN發(fā)送數(shù)據(jù)引腳與光耦器的信號(hào) 輸入端相連，并由光耦器的信號(hào)輸出端與CAN收發(fā)器的數(shù)據(jù)發(fā)送引腳相連。所述的雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元，其核心部件主要是功率驅(qū)動(dòng)芯片UP1 (可采用MC33288) 和NMOS管(可采用IRF540型號(hào)的產(chǎn)品)。見(jiàn)圖2: UP1的輸出端0UT1經(jīng)電阻RA05、 RA06分壓后與NMOS管Ql的柵極相連，NMOS管Ql的漏極接雨刮高速控制端，NMOS 管Ql的源極接地。UP1的輸出端OUT2經(jīng)電阻RA07、 RA08分壓與NMOS管Q2的柵極 相連，NMOS管Q2的漏極接雨刮低速控制端，NMOS管Q2的源極接地。二極管DK2、 DK3分別并聯(lián)在NMOS管Ql、 Q2的漏極和源極之間，用于抑制反峰電流對(duì)NMOS管的 沖擊。UP1的IN1和IN2引腳用于接收微控制器的輸入控制信號(hào)。UP1的St和CurR引腳 為狀態(tài)反饋引腳，分別與微控制器的1/0 口 PP0和A/D輸入口 AN13相連。所述的雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集單元，其核心元件是開(kāi)關(guān)量輸入檢測(cè)芯片UP2，可采用 MC33993型號(hào)的芯片。見(jiàn)圖3: UP2與微控制器通過(guò)SPIO通信接口通信，相關(guān)引腳為UP2的引腳MOSIO、 MISOO、 SCK0禾口CS1。雨刮復(fù)位信號(hào)經(jīng)電阻RA03、 RA04分壓后，與 UP2的可編程開(kāi)關(guān)量檢測(cè)口 SP0相連。由于雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集端連接汽車電源，在對(duì)開(kāi)關(guān)量輸入檢測(cè)芯片UP2進(jìn)行初始 化時(shí)，應(yīng)將其SP0 口設(shè)置為高端開(kāi)關(guān)接入模式。所述的支持電路主要由電源電路、復(fù)位電路構(gòu)成，其中電源電路分為兩個(gè)電源模塊， 分別為雨刮控制器和CAN通信電路供電。上述的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ACC還可替換為點(diǎn)火開(kāi)關(guān)0N。下面簡(jiǎn)述本實(shí)用新型總的工作過(guò)程和各單元的工作過(guò)程。本實(shí)用新型總的工作過(guò)程是CAN通信單元通過(guò)CAN總線接收由駕駛員發(fā)出的雨刮開(kāi) 關(guān)信息和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)信息，由微控制器處理后形成雨刮控制信息；雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元接收微 控制器的雨刮控制信息后，控制雨刮高速或低速線圈的接通和斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)雨刮高速運(yùn)轉(zhuǎn)、 低速運(yùn)轉(zhuǎn)和停止；然后，雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集單元檢測(cè)雨刮復(fù)位端的電壓狀態(tài)，獲取雨 刮復(fù)位狀態(tài)信息，并由微控制器控制雨刮自動(dòng)復(fù)位；微控制器基于雨刮間歇開(kāi)關(guān)信息和雨 刮復(fù)位狀態(tài)信息，對(duì)雨刮間歇實(shí)施邏輯控制。雨刮高速或雨刮低速運(yùn)轉(zhuǎn)的控制過(guò)程是當(dāng)CAN通信單元接收到雨刮高速開(kāi)關(guān)或雨刮 低速開(kāi)關(guān)接通信息和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ACC接通信息時(shí)，微控制器發(fā)送雨刮高速或雨刮低速接通信 息給雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元，由雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元的功率驅(qū)動(dòng)芯片控制雨刮高速醒0S管或雨 刮低速麗OS管導(dǎo)通，接通雨刮高速或雨刮低速線圈，控制雨刮高速或雨刮低速運(yùn)轉(zhuǎn)。雨刮高速自動(dòng)復(fù)位的過(guò)程是當(dāng)CAN通信單元接收到雨刮高速開(kāi)關(guān)斷開(kāi)信息或點(diǎn)火開(kāi) 關(guān)ACC斷開(kāi)信息時(shí)，雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集單元采集雨刮復(fù)位端狀態(tài)，若雨刮復(fù)位端接通， 則微控制器發(fā)送雨刮高速斷開(kāi)信息給雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元，由雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元的功率驅(qū)動(dòng) 芯片控制雨刮高速陋0S管截止，斷開(kāi)雨刮高速線圈，雨刮高速停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)雨刮高速 自動(dòng)復(fù)位；雨刮低速自動(dòng)復(fù)位的過(guò)程是當(dāng)CAN通信單元接收到雨刮低速開(kāi)關(guān)斷開(kāi)且雨刮間歇開(kāi) 關(guān)斷開(kāi)信息時(shí)，或接收到點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ACC斷開(kāi)信息時(shí)，雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集單元采集雨刮 復(fù)位端狀態(tài)，若雨刮復(fù)位端接通，則微控制器發(fā)送雨刮低速斷開(kāi)信息給雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元， 由雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元的功率驅(qū)動(dòng)芯片控制雨刮低速畫(huà)0S管截止，斷開(kāi)雨刮低速線圈，雨 刮低速停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)雨刮低速自動(dòng)復(fù)位。雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集過(guò)程是采集雨刮復(fù)位狀態(tài)信息之前，必須判斷是否需要對(duì)該 信息進(jìn)行采集；當(dāng)采集到雨刮復(fù)位狀態(tài)信息后，如果雨刮復(fù)位端電平為高(邏輯"1"，說(shuō) 明雨刮復(fù)位端接通，雨刮處于復(fù)位位置)，則微控制器發(fā)送雨刮高速(或雨刮低速)斷開(kāi) 信息給雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元，控制雨刮高速(或雨刮低速)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；如果雨刮復(fù)位端電平 為低(邏輯"0"，說(shuō)明雨刮復(fù)位端斷開(kāi)，雨刮不處于復(fù)位位置)，則必須循環(huán)釆集雨刮復(fù)位 端電平狀態(tài)，直到其為高時(shí)，由微控制器發(fā)送雨刮高速(或雨刮低速)斷開(kāi)信息給雨刮驅(qū) 動(dòng)控制單元，控制雨刮高速(或雨刮低速)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。雨刮高速接通控制流程過(guò)程是通過(guò)解析從CAN總線上接收的雨刮開(kāi)關(guān)信息和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)信息報(bào)文，當(dāng)雨刮高速開(kāi)關(guān)接通(邏輯"1")且點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ACC接通(邏輯"1")時(shí)， 則表示需要控制雨刮高速接通；由微控制器控制功率驅(qū)動(dòng)芯片UP1的0UT1接通，麗0S管 Ql導(dǎo)通，雨刮高速線圈通電。雨刮高速斷開(kāi)控制過(guò)程是通過(guò)解析從CAN總線上接收的雨刮開(kāi)關(guān)信息和點(diǎn)火開(kāi)關(guān) 信息報(bào)文，當(dāng)雨刮高速開(kāi)關(guān)斷開(kāi)(邏輯"0")或點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ACC斷開(kāi)(邏輯"0")時(shí)，則表 示需要控制雨刮高速斷開(kāi)；此時(shí)需采集雨刮復(fù)位狀態(tài)信息，如果雨刮復(fù)位端電平為高(邏 輯"1"，說(shuō)明雨刮復(fù)位端接通，雨刮處于復(fù)位位置)，由微控制器控制功率驅(qū)動(dòng)芯片UP1 的0UT1斷開(kāi)，NMOS管Ql截止，雨刮高速線圈斷電。雨刮間歇控制的過(guò)程是當(dāng)CAN通信單元接收到雨刮間歇開(kāi)關(guān)接通信息和點(diǎn)火開(kāi)關(guān) ACC接通信息時(shí)，微控制器發(fā)送雨刮低速接通信息給雨刮高速/低速驅(qū)動(dòng)控制單元，由雨 刮高速/低速驅(qū)動(dòng)控制單元的功率驅(qū)動(dòng)芯片控制雨刮低速NMOS管導(dǎo)通m秒(m小于雨刮 運(yùn)動(dòng)往復(fù)l周的時(shí)間)，接通雨刮低速線圈，控制雨刮低速運(yùn)轉(zhuǎn)。雨刮低速NMOS管導(dǎo)通 m秒后，由雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集單元采集雨刮復(fù)位端狀態(tài)，若雨刮復(fù)位端接通，則微控 制器發(fā)送雨刮低速斷開(kāi)信息給雨刮高速/低速驅(qū)動(dòng)控制單元，由雨刮高速/低速驅(qū)動(dòng)控制單 元的功率驅(qū)動(dòng)芯片控制雨刮低速NMOS管斷開(kāi)n秒(n為雨刮間歇時(shí)間)，斷開(kāi)雨刮低速 線圈，雨刮低速停止運(yùn)轉(zhuǎn)。依此方法循環(huán)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)雨刮間歇自動(dòng)控制。雨刮間歇接通控制過(guò)程是雨刮間歇控制就是將雨刮周期性地低速接通和斷開(kāi)。通過(guò) 解析從CAN總線上接收的雨刮開(kāi)關(guān)信息和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)信息報(bào)文，當(dāng)雨刮間歇開(kāi)關(guān)接通(邏輯 "1")且點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ACC接通(邏輯"1")時(shí)，則表示需要控制雨刮低速間歇接通；由微 控制器控制功率驅(qū)動(dòng)芯片UP1的0UT2接通，蘭0S管Q2導(dǎo)通，雨刮低速線圈通電，其導(dǎo) 通時(shí)間為m秒(m小于雨刮往復(fù)運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間)；麗0S管Q2導(dǎo)通m秒后，采集雨刮復(fù)位 端電平狀態(tài)，如果雨刮復(fù)位端電平為高(邏輯"l"，說(shuō)明雨刮復(fù)位端接通，雨刮處于復(fù) 位位置)，由微控制器控制功率驅(qū)動(dòng)芯片UP1的0UT2斷開(kāi)，畫(huà)0S管Q2截止，雨刮低速線 圈斷電，其斷開(kāi)時(shí)間為n秒(n為雨刮間歇時(shí)間)。依此流程循環(huán)執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)雨刮自 動(dòng)間歇控制。雨刮間歇斷開(kāi)控制過(guò)程是通過(guò)解析從CAN總線上接收的雨刮開(kāi)關(guān)信息和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)信 息報(bào)文，當(dāng)雨刮間歇開(kāi)關(guān)斷開(kāi)(邏輯"0")且雨刮低速開(kāi)關(guān)斷開(kāi)(邏輯"0")、或當(dāng)點(diǎn) 火開(kāi)關(guān)ACC斷開(kāi)(邏輯"0")時(shí)，表示需要控制雨刮低速斷開(kāi)；此時(shí)需采集雨刮復(fù)位端 電平狀態(tài)，如果雨刮復(fù)位端電平為高(邏輯"l"，說(shuō)明雨刮復(fù)位端接通，雨刮處于復(fù)位 位置)，由微控制器控制功率驅(qū)動(dòng)芯片UP1的0UT2關(guān)閉，蘭0S管Q2截止，雨刮低速線圈 斷電。本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.總線型汽車雨刮控制器，其特征是包括微控制器、CAN通信單元、雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元、雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集單元和支持電路，微控制器通過(guò)其數(shù)據(jù)總線與所述三個(gè)單元和支持電路相連；微控制器內(nèi)部集成有CAN控制器。
2. 如權(quán)利要求1所述的總線型汽車雨刮控制器，其特征在于微控制器采用8位或 8位以上單片機(jī)。
3. 如權(quán)利要求1所述的總線型汽車雨刮控制器，其特征在于CAN通信單元主要由1 個(gè)CAN收發(fā)器和2個(gè)光耦器構(gòu)成，其中CAN通信線經(jīng)濾波電路與CAN收發(fā)器的CANH引 腳和CANL引腳相連；CAN收發(fā)器的接收數(shù)據(jù)輸入引腳與光耦器的信號(hào)輸入端相連，并由 光耦器的信號(hào)輸出端與微控制器的CAN接收數(shù)據(jù)引腳相連；微控制器的CAN發(fā)送數(shù)據(jù)引腳 與光耦器的信號(hào)輸入端相連，并由光耦器的信號(hào)輸出端與CAN收發(fā)器的數(shù)據(jù)發(fā)送引腳相 連。
4. 如權(quán)利要求1所述的總線型汽車雨刮控制器，其特征在于雨刮驅(qū)動(dòng)控制單元的核 心部件主要是功率驅(qū)動(dòng)芯片UPl和NMOS管，其中UPl的輸出端OUT1經(jīng)電阻RA05、 RA06分壓后與NMOS管Ql的柵極相連，NMOS管Ql的漏極接雨刮高速控制端，NMOS 管Ql的源極接地；UPl的輸出端OUT2經(jīng)電阻RA07、 RA08分壓與NMOS管Q2的柵極 相連，NMOS管Q2的漏極接雨刮低速控制端，NMOS管Q2的源極接地；二極管DK2、 DK3分別并聯(lián)在NMOS管Ql、 Q2的漏極和源極之間；UP1的IN1和IN2引腳用于接收 微控制器的輸入控制信號(hào)；UPl的St和CurR引腳為狀態(tài)反饋引腳，分別與微控制器的I/O 口 PPO和A/D輸入口 AN13相連。
5. 如權(quán)利要求1所述的總線型汽車雨刮控制器，其特征在于雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集 單元的核心元件是開(kāi)關(guān)量輸入檢測(cè)芯片UP2，雨刮復(fù)位信號(hào)經(jīng)電阻RA03、 RA04分壓后 與開(kāi)關(guān)量輸入檢測(cè)芯片UP2的可編程開(kāi)關(guān)量檢測(cè)口 SPO相連；UP2與微控制器通過(guò)SPIO 通信接口通信，相關(guān)引腳為UP2的引腳MOSIO、 MISOO、 SCKO禾QCSl。
6. 如權(quán)利要求1所述的總線型汽車雨刮控制器，其特征在于支持電路主要由電源電 路、復(fù)位電路構(gòu)成，其中電源電路分為兩個(gè)電源模塊，分別為雨刮控制器和CAN通信電 路供電。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了總線型汽車雨刮控制器，其包括微控制器以及CAN通信、雨刮驅(qū)動(dòng)控制、雨刮復(fù)位狀態(tài)信息采集單元和支持電路，微控制器通過(guò)其數(shù)據(jù)總線與所述三個(gè)單元和支持電路相連。本實(shí)用新型取消了雨刮硬件復(fù)位模式和雨刮間歇控制器，從而可使雨刮使用壽命延長(zhǎng)和雨刮成本降低，還可以拓展功能，面向用戶需求實(shí)現(xiàn)個(gè)性化訂制。
文檔編號(hào)B60S1/04GK201126537SQ20072008893
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者于翔鵬, 李剛炎, 劍 胡, 軍 胥, 褚端峰 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)