專利名稱：雨刷器保護(hù)裝置及該裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車配件的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雨刷器保護(hù)裝置及該裝置的控制 方法。
背景技術(shù)：
為確保行車安全，雨刷器已經(jīng)成為機(jī)動車的標(biāo)準(zhǔn)裝備。它的工作原理是通過雨刷 臂帶動刮水片在擋風(fēng)玻璃上運(yùn)動，從而撥除影響視線的液體及污物，確保行車安全。作為雨 刷器的重要配件，刮水片主要由橡膠等軟性材料制成。在雨刷臂的內(nèi)彈簧所產(chǎn)生的拉力作 用下，刮水片無論在機(jī)動車發(fā)動或是熄火狀態(tài)，都被緊實(shí)的壓在擋風(fēng)玻璃上。為確保有效的 擦除附著在擋風(fēng)玻璃上的液體及污物，這種壓力是有必要的，但是在機(jī)動車熄火的狀態(tài)下 仍然承受這種壓力，會加速刮水片的老化和變形，在酷暑和嚴(yán)寒的天氣下更是如此。由于無 法為駕駛員提供清晰的視線，老化變形的刮水片需要更換，否則影響行車安全。如此，頻繁 的更換刮水片為機(jī)動車保養(yǎng)帶來不便，也會造成對原材料的浪費(fèi)和對環(huán)境的污染。如果有一種裝置可以使雨刷器刮水片在車輛熄火的狀態(tài)中克服雨刷臂內(nèi)彈簧的 壓力，從而擺脫與擋風(fēng)玻璃的物理接觸，這樣就可以使得刮水片在車輛熄火狀態(tài)中處于自 然的伸展?fàn)顟B(tài)，如此就可以減緩刮水片老化和變形的速度，延長刮水片的更換周期。在現(xiàn)有技術(shù)中，克服上述問題的已知技術(shù)方案是通過機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)控制保護(hù) 裝置內(nèi)電動機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，經(jīng)由減速齒輪組驅(qū)動頂桿的伸縮，并通過頂桿對限位開關(guān)/ 微動開關(guān)的觸動來停止電動機(jī)的轉(zhuǎn)動。如果該技術(shù)方案應(yīng)用于現(xiàn)有的機(jī)動車上，在對刮水片起到保護(hù)作用的同時，由于 自身的工作原理，也會產(chǎn)生如下問題1.開環(huán)的設(shè)計意味著如果在驅(qū)動頂桿的過程中出現(xiàn)機(jī)械故障或其它物理障礙導(dǎo) 致頂桿無法運(yùn)動到可以觸動限位開關(guān)/微動開關(guān)的位置，此時電動機(jī)會持續(xù)的嘗試驅(qū)動頂 桿直至機(jī)動車蓄電池耗盡電能。2.如果因電氣或機(jī)械故障導(dǎo)致驅(qū)動頂桿失敗，無法向機(jī)動車電氣系統(tǒng)及駕駛員發(fā)
出警告{曰息ο3.由于通過斷電后電動機(jī)有限的制動力經(jīng)減速齒輪組放大來克服雨刷臂彈簧的 壓力，如果電動機(jī)的制動力不足，則無法使雨刷臂長久保持支起的狀態(tài)，導(dǎo)致需要對頂桿重 復(fù)地驅(qū)動。4.保護(hù)裝置安裝在雨刷臂上，并通過暴露于機(jī)動車體外的導(dǎo)線與機(jī)動車的電氣系 統(tǒng)相連接。沒有保險絲的保護(hù)，導(dǎo)線的自然老化或人為的破壞都可以導(dǎo)致蓄電池慢速放電 甚至短路。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的是如何使保護(hù)裝置與機(jī)動車電氣系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)并避免由
4于保護(hù)裝置外露的導(dǎo)線導(dǎo)致機(jī)動車蓄電池短路或慢速放電。(二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種雨刷器保護(hù)裝置，包括中央控制模塊、與所述 中央控制模塊連接的第一四位插頭、與所述中央控制模塊連接的相應(yīng)于各個雨刷器的終 端，所述終端固定于所述雨刷器的雨刷臂上，所述中央控制模塊包括至少一個第二四位插頭，每一個所述第二四位插頭相應(yīng)于每一個所述終端并與其 連接；機(jī)動車狀態(tài)識別單元，其輸入與所述第一四位插頭連接，輸出與單片機(jī)連接，所述 機(jī)動車狀態(tài)識別單元用于判斷機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)當(dāng)前的位置；單片機(jī)，其信號輸入端與A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出連接，單片機(jī)的輸出連接所述第 二四位插頭，單片機(jī)控制所述終端的狀態(tài)；多路A/D轉(zhuǎn)換單元，其輸入與所述第二四位插頭連接，用于將所述終端的狀態(tài)信 號由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳送至所述單片機(jī)；耗散型降壓單元，其輸入與所述第一四位插頭連接，輸出與單片機(jī)連接，所述耗散 型降壓單元用于向所述機(jī)動車狀態(tài)識別單元、所述單片機(jī)和所述多路A/D轉(zhuǎn)換單元提供直 流電源。其中，還包括計數(shù)器，其輸出與單片機(jī)連接，用于通過計數(shù)使所述中央控制模塊進(jìn)入工作狀 態(tài)；開關(guān)型降壓單元，其輸入與所述第一四位插頭連接，輸出與供電網(wǎng)絡(luò)單元的輸入 連接，用于為所述終端提供直流電源；驅(qū)動信號增強(qiáng)單元，其輸入與所述單片機(jī)的輸出連接，輸出與所述第二四位插頭 連接，用于提高所述單片機(jī)的脈寬調(diào)制引腳輸出信號對終端的驅(qū)動能力；供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換單元，其輸出端與所述第二四位插頭連接，用于選擇向所述終端提 供不同的電流。其中，所述第一四位插頭的第一引腳連接至機(jī)動車電氣系統(tǒng)的地線，第二引腳連 接至機(jī)動車電氣系統(tǒng)的?；鹁€，第三引腳連接至點(diǎn)火開關(guān)位于On或Start位時為+12v、位 于Off時為Ov的火線，第四引腳與所述單片機(jī)連接。其中，所述終端包括伺服電機(jī)、補(bǔ)充電路以及搖臂，所述補(bǔ)充電路通過導(dǎo)線將所述 伺服電機(jī)的電位器的輸出端從伺服電機(jī)殼體中引出，并且該導(dǎo)線與所述伺服電機(jī)的三位總 線構(gòu)成與所述第二四位插頭連接的四位總線，所述搖臂固定于所述伺服電機(jī)的輸出軸，所 述伺服機(jī)固定于所述雨刷器的雨刷臂上。其中，所述伺服機(jī)的外殼的接縫處安裝有防水密封圈。其中，在所述搖臂將雨刷臂支撐起的過程中，所述搖臂與擋風(fēng)玻璃接觸的端面呈 圓弧形。本發(fā)明還提供了一種利用上述雨刷器保護(hù)裝置對雨刷器進(jìn)行控制的方法，包括步 驟a.所述單片機(jī)初始化所述保護(hù)裝置，從而確定與所述中央控制模塊相連接的終端 的數(shù)量，并為所述伺服電機(jī)計算所需的脈寬調(diào)制控制信號的占空比，以確定機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)處于Off位置和處于On或Start位置時所述終端的搖臂的對應(yīng)位置，并且記錄驅(qū)動失敗 次數(shù)為0次；b.所述單片機(jī)通過所述機(jī)動車狀態(tài)識別單元獲得機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)當(dāng)前所處的位 置；c.所述單片機(jī)通過所述A/D轉(zhuǎn)換單元讀取所有終端對應(yīng)的所述終端的搖臂的當(dāng) 前位置；d.所述單片機(jī)根據(jù)步驟b和步驟c所獲得的數(shù)據(jù)對各個所述終端的搖臂的當(dāng)前位 置是否正確進(jìn)行判斷，如全部正確則轉(zhuǎn)至步驟m ；如果不是全部正確則進(jìn)行步驟e ；e.根據(jù)記錄判斷驅(qū)動失敗次數(shù)是否為驅(qū)動失敗次數(shù)預(yù)值，如果是則轉(zhuǎn)至步驟1 ； 如果否則進(jìn)行步驟f ；f.所述單片機(jī)的PowerSel引腳輸出高電平，使得所述供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換至 高額定電流保險絲；g.所述單片機(jī)發(fā)送與機(jī)動車當(dāng)前狀態(tài)相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號，同時驅(qū)動所有終端的 搖臂至指定的位置；h.所述單片機(jī)的PowerSel引腳輸出低電平，使得所述供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換至 低額定電流保險絲；i.所述單片機(jī)通過所述A/D轉(zhuǎn)換單元讀取所有終端的搖臂的當(dāng)前位置；j.所述單片機(jī)根據(jù)步驟i所獲得的數(shù)據(jù)，判斷所有的終端的搖臂是否已經(jīng)運(yùn)動到 指定的正確位置，如果是則轉(zhuǎn)至步驟m ；如果否則進(jìn)行步驟k ；k.如果連續(xù)驅(qū)動失敗次數(shù)沒有達(dá)到所述驅(qū)動失敗次數(shù)預(yù)值，則將記錄的驅(qū)動失敗 次數(shù)增加1并回到步驟f嘗試第下一次驅(qū)動；1.通過所述第一四位插頭的第一引腳向機(jī)動車電氣系統(tǒng)輸出驅(qū)動失敗信息；m.所述保護(hù)裝置進(jìn)入低功耗睡眠狀態(tài)；η.對計數(shù)器單元產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計數(shù)，達(dá)到用戶定義的數(shù)值后，喚醒處于低功耗 睡眠狀態(tài)的保護(hù)裝置，并回到步驟b重新執(zhí)行。其中，步驟e和k中驅(qū)動失敗次數(shù)預(yù)值是2次。其中，在執(zhí)行步驟a-n中任一步驟時如果機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)從Off位置旋至On或 Start位置，則所述中央控制模塊終止當(dāng)前的步驟并回到步驟a重新執(zhí)行。其中，在執(zhí)行步驟a-n中任一步驟時如果死機(jī)則自動執(zhí)行系統(tǒng)復(fù)位并從步驟a重 新執(zhí)行。(三)有益效果本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明所包含的中央控制模塊和終端構(gòu)成 閉環(huán)控制系統(tǒng)，使得中央控制模塊不僅可以判斷各終端的搖臂是否已經(jīng)被驅(qū)動到相應(yīng)的位 置，還可以在驅(qū)動的過程中實(shí)時地檢測搖臂所到達(dá)的位置并判斷是否出現(xiàn)可能導(dǎo)致?lián)u臂無 法被驅(qū)動到位的機(jī)械故障。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)裝置的電路示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的控制方法的控制流程6
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的終端的密封圈的立體示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的終端的搖臂的側(cè)面示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的將搖臂安裝于伺服電機(jī)輸出軸的分解示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的終端的整體示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的將終端安裝于雨刷臂的分解示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例的已安裝于雨刷臂的終端整體示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)裝置在機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)位于On或Start位置時將雨 刷臂落下的狀態(tài)示意圖；圖10為發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)裝置在機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)位于Off位置時將雨刷臂升起 的狀態(tài)示意圖；圖11為在機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)位于Off位置時，本發(fā)明實(shí)施例的終端通過搖臂末端的 平面獲得與擋風(fēng)玻璃垂直的支撐力的示意圖；圖12為本發(fā)明實(shí)施例的中央控制模塊的供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換單元的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例的雨刷器保護(hù)裝置的電路示意圖，包括包括中央控 制模塊U0、與中央控制模塊UO連接的第一四位插頭U1、通過第二四位插頭U9與所述中央 控制模塊UO連接的相應(yīng)于各個雨刷器的終端，所述終端固定于雨刷器的雨刷臂上，其中， 中央控制模塊UO包括第二四位插頭U9，每一個第二四位插頭U9相應(yīng)于每一個終端UlO并與其連接；機(jī)動車狀態(tài)識別單元U2，其VehicalStatusIn輸入引腳與第一四位插頭Ul的 Status引腳連接，VehicalStatusOut輸出引腳與單片機(jī)TO的Status引腳連接，機(jī)動車狀 態(tài)識別單元U2將第一四位插頭Ul的Status引腳上的機(jī)動車狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換成可以供單片 機(jī)TO識別的信號電平，并將此信號送入單片機(jī)TO的Status中斷引腳，以此來判斷機(jī)動車 點(diǎn)火開關(guān)當(dāng)前的位置；耗散型降壓單元U3，其Vin輸入引腳與第一四位插頭Ul的+12v引腳連接，其V。ut 輸出引腳與單片機(jī)U6以及中央控制模塊所包含的所有其它功能模塊的Vcc引腳連接，從而 為中央控制模塊UO所包含的所有功能單元提供+5v的直流電源；計數(shù)器U4，其輸出引腳與單片機(jī)TO的Counter計數(shù)器引腳連接，計數(shù)器U4產(chǎn)生固 定周期的脈沖方波，并將此信號送入單片機(jī)U6的計數(shù)器引腳。單片機(jī)U6通過對此脈沖進(jìn) 行計數(shù)來判別何時將保護(hù)裝置從低功耗的睡眠狀態(tài)中喚醒并開始工作；開關(guān)型降壓單元TO，其Vin輸入引腳與第一四位插頭Ul的+12V引腳連接，Vout 輸出引腳與供電網(wǎng)絡(luò)單元U8的Vin輸入引腳連接，開關(guān)型降壓單元TO為所有的終端UlO 提供終端內(nèi)伺服電機(jī)額定范圍內(nèi)的直流電源；單片機(jī)TO，其信號輸入端與A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出連接，并且對中央控制模塊內(nèi)的 其它功能單元進(jìn)行控制，以對終端進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對雨刷器的保護(hù)控制。驅(qū)動信號增強(qiáng)單元U11，其In輸入引腳與單片機(jī)TO的PWM引腳連接，Out輸出引腳與第二四位插頭U9的PWM引腳連接，驅(qū)動信號增強(qiáng)單元Ull用于提高由單片機(jī)TO的PWM 引腳輸出的信號的驅(qū)動能力，其內(nèi)部包含一個三極管放大電路和一枚將向終端輸出的PWM 驅(qū)動信號的額定電流限制在毫安級的保險絲。多路A/D轉(zhuǎn)換單元U7，其ChannelO-2輸入引腳與單片機(jī)TO的Channel0_2引腳 連接，其輸入引腳IN0-2分別與相對應(yīng)的第二四位插頭U9的Status引腳連接，從而將各終 端UlO的狀態(tài)信號由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并送回單片機(jī)TO供分析，由單片機(jī)TO的三 個I/O 口組成的地址線CharmelO-CharmeU選擇需要轉(zhuǎn)換的終端狀態(tài)信號，并將轉(zhuǎn)換的結(jié) 果通過由單片機(jī)TO的8個I/O 口組成的數(shù)據(jù)總線D0-D7送入單片機(jī)U60供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換單元U8，其VoutO、Voutl和Vout2輸出引腳分別與相對應(yīng)的第二四 位插頭U9的Vcc引腳連接，其Select輸入引腳與單片機(jī)U6的PowerSel引腳連接，如圖 12所示，供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換單元U8受單片機(jī)TO的PowerSel信號控制，在驅(qū)動終端的過程中， 即Select信號為高電平時，三刀雙擲繼電器常開觸點(diǎn)吸合，此時通過一枚額定電流大于3A 的MainFuse保險絲向各終端供電。在其余時刻Select信號為低電平，三刀雙擲繼電器常 閉觸點(diǎn)吸合，則通過額定電流小于IOOmA的FuSel-FuSe3保險絲向相應(yīng)的終端供電。中央控制模塊UO所連接的第一四位插頭Ul是整個保護(hù)裝置與機(jī)動車電氣系統(tǒng)的 通信接口，此四位插頭Ul各引腳的定義如下第一引腳GND 此引腳與中央控制模塊UO和各終端UlO共用的地線，也就是機(jī)動 車電氣系統(tǒng)的地線，即蓄電池的負(fù)極；第二引腳+12v 此引腳連接至機(jī)動車電氣系統(tǒng)的常火線，即蓄電池的正極；第三引腳Status 此引腳連接至點(diǎn)火開關(guān)位于On或Start位時為+12v，位于Off 時為Ov的火線，例如豐田車系保險絲盒內(nèi)的ACC接線柱或大眾車系的15號接線柱，中央控 制模塊UO根據(jù)這條線上的電平信號來判斷當(dāng)前機(jī)動車的狀態(tài)；第四引腳Error 該引腳與單片機(jī)TO的Error輸出引腳連接，中央控制模塊UO通 過此引腳向機(jī)動車電氣系統(tǒng)反饋保護(hù)裝置當(dāng)前的工作狀態(tài)。保護(hù)裝置正常時此引腳輸出為 +5v，如出現(xiàn)驅(qū)動失敗則此引腳的輸出電平轉(zhuǎn)為0v，以提示機(jī)動車電氣系統(tǒng)和駕駛員檢查驅(qū) 動失敗原因。如圖3-5所示，終端UlO包括伺服電機(jī)、補(bǔ)充電路以及搖臂14，補(bǔ)充電路通過導(dǎo)線 將伺服電機(jī)的殼體11內(nèi)包含的電位器的輸出端從殼體11中引出，并且該導(dǎo)線與伺服電機(jī) 的三位總線構(gòu)成與第二四位插頭U9連接的四位總線18，每個終端UlO通過其專屬的四位 總線18和中央控制模塊UO的第二四位插頭U9相連，第二四位插頭U9的各引腳的定義如 下第一引腳Vcc 此引腳為終端提供+6v電源；第二引腳GND 此引腳為終端的地線；第三引腳Status 此引腳以電壓的形式向中央控制模塊UO反饋該終端UlO的搖 臂14所指向的角度；第四引腳PWM 中央控制模塊UO通過此引腳向各終端發(fā)送PWM驅(qū)動信號，即脈寬 調(diào)制信號。搖臂14固定于伺服電機(jī)的輸出軸13，如圖5所示，搖臂14通過一個零件15和兩 顆螺絲安裝于伺服電機(jī)的輸出軸13，安裝后的狀態(tài)如圖6所示。
如圖9-11所示，搖臂14與擋風(fēng)玻璃接觸的末端由一段平面和與該平面連接的圓 弧面構(gòu)成，使得在搖臂14將雨刷臂完全支撐起的過程中，搖臂14與擋風(fēng)玻璃接觸的末端為 圓弧形，并且當(dāng)搖臂14完全撐起后，搖臂14與擋風(fēng)玻璃接觸的末端為平面，使得穩(wěn)固接觸， 搖臂14由3mm的有機(jī)玻璃切割而成。如圖3和5所示，伺服電機(jī)殼體11的接縫處、四位總線18與殼體11的接縫處以 及伺服電機(jī)的輸出軸13與殼體的接縫處安裝有防水密封圈12，防水密封圈12由厚度Imm 左右的軟體橡膠材質(zhì)沿伺服電機(jī)殼體11各接縫處輪廓切割而成。終端的伺服電機(jī)通過如 圖7所示的零件17固定于雨刷臂上，固定后的狀態(tài)如圖8所示。在本發(fā)明的實(shí)施例中，由中央控制模塊UO (可置于機(jī)動車儀表盤內(nèi))與終端UlO 構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)動車和各終端的狀態(tài)對各終端UlO實(shí)施控制。保護(hù)裝置在機(jī)動 車點(diǎn)火開關(guān)處于Off位置時將雨刷臂升起，如圖10所示，使得雨刷器刮水片脫離擋風(fēng)玻璃， 處于自然伸展的狀態(tài)，并在機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)處于On或Start位置時將雨刷臂落下，如圖9 所示。本發(fā)明所包含的中央控制模塊UO內(nèi)的單片機(jī)TO已經(jīng)被編程，并啟用了看門狗防 呆裝置。如圖2所示，本發(fā)明的雨刷器保護(hù)裝置對雨刷器的控制過程a)單片機(jī)TO初始化系統(tǒng)參數(shù)，定義與中央控制模塊UO相聯(lián)接的終端UlO的數(shù)量， 并為終端的伺服電機(jī)計算所需的PWM控制信號的占空比。這組PWM控制信號將決定機(jī)動車 點(diǎn)火開關(guān)處于Off位置和處于On或Start位置時終端搖臂14的對應(yīng)位置，并且記錄驅(qū)動 失敗次數(shù)為0次；b)單片機(jī)U6通過機(jī)動車狀態(tài)識別單元U2獲得機(jī)動車當(dāng)前的狀態(tài)，即機(jī)動車點(diǎn)火 開關(guān)所當(dāng)前所處的位置；c)單片機(jī)U6通過多路A/D轉(zhuǎn)換單元U7讀取所有終端的搖臂14的當(dāng)前位置；d)根據(jù)步驟b和步驟c所獲得的數(shù)據(jù)，單片機(jī)U6對各搖臂14的當(dāng)前位置是否全 部正確進(jìn)行判斷，如全部正確則轉(zhuǎn)至步驟m ；如果不是全部正確則進(jìn)行步驟e ；e)單片機(jī)TO判斷當(dāng)前是否存在連續(xù)兩次驅(qū)動失敗，如果是則轉(zhuǎn)至步驟1，如果否 則進(jìn)行步驟f ；f)單片機(jī)TO的PowerSel引腳輸出高電平，使得供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換單元U8轉(zhuǎn)換至高額 定電流保險絲；g)單片機(jī)TO發(fā)送與機(jī)動車當(dāng)前狀態(tài)相應(yīng)的PWM信號，同時驅(qū)動所有終端UlO至指 定的位置；h)單片機(jī)TO的PowerSel引腳輸出低電平，使得供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換單元U8轉(zhuǎn)換至低額 定電流保險絲；i)單片機(jī)U6通過多路A/D轉(zhuǎn)換單元U7讀取所有終端UlO的搖臂14的當(dāng)前位置；j)根據(jù)步驟i所獲得的數(shù)據(jù)，單片機(jī)U6判斷所有的終端UlO的搖臂14是否已經(jīng) 運(yùn)動到指定的位置，如果是則轉(zhuǎn)至步驟m ；k)單片機(jī)U6如果連續(xù)驅(qū)動失敗的次數(shù)沒有達(dá)到兩次，則將記錄的驅(qū)動失敗次數(shù) 增加一，并返回到步驟f嘗試第二次驅(qū)動，否則進(jìn)行步驟1 ；1)單片機(jī)TO通過第一四位插頭Ul的Error引腳向機(jī)動車電氣系統(tǒng)輸出驅(qū)動失敗 fn息；
9
m)保護(hù)裝置進(jìn)入四秒鐘的低功耗睡眠狀態(tài)η)單片機(jī)TO對計數(shù)器單元U4產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計數(shù)，達(dá)到用戶定義的數(shù)值后，喚醒 處于低功耗睡眠狀態(tài)的保護(hù)裝置，并回到步驟b重新執(zhí)行。上面所述的是本發(fā)明所包含的中央控制模塊UO在機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)位置沒有被 改變狀態(tài)下工作步驟，如果在執(zhí)行任何一個步驟時機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)由Off位置旋至On或 Start位置，則機(jī)動車狀態(tài)識別單元U2會向單片機(jī)U6產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機(jī)U6會 立即終止當(dāng)前的步驟并回到步驟a重新執(zhí)行。如果在執(zhí)行任何一個步驟時機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān) 由On或Start位置旋至Off位置，則中央控制模塊UO會在四秒鐘之內(nèi)對此進(jìn)行響應(yīng)并回 到步驟a重新執(zhí)行。由于在單片機(jī)的程序中使用了看門狗防呆裝置(WatchDog)，中央控制 模塊UO會在出現(xiàn)死機(jī)后自動重新啟動，也就是在執(zhí)行步驟a-n的過程中如果出現(xiàn)死機(jī)，會 執(zhí)行復(fù)位從步驟a重新開始執(zhí)行。在未出現(xiàn)驅(qū)動失敗的情況下，本發(fā)明的保護(hù)裝置會在機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)處于Off位 置時將雨刷臂升起，如圖10所示，使得雨刷器刮水片脫離擋風(fēng)玻璃，處于自然伸展的狀態(tài)， 并在機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)處于On或Start位置時將雨刷臂落下，如圖9所示。本實(shí)施例的伺服電機(jī)可以采用MG995金屬齒輪大扭力伺服電機(jī)，耗散型降壓單元 可以采用7805，計數(shù)器可以采用555，開關(guān)型降壓單元可以采用LM2596，單片機(jī)可以采用 AT89S52,多路A/D轉(zhuǎn)換單元可以采用ADC0804或CD4051。綜上所述，本發(fā)明的雨刷器保護(hù)裝置及其控制方法的優(yōu)點(diǎn)是中央控制模塊和終端構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)使得中央控制模塊不僅可 以判別各終端的搖臂是否已經(jīng)被驅(qū)動到相應(yīng)的位置，還可以在驅(qū)動的過程中實(shí)時地檢測搖 臂所到達(dá)的位置并判別是否出現(xiàn)機(jī)械故障導(dǎo)致?lián)u臂無法被驅(qū)動到位。本發(fā)明所包含的中央控制模塊可以根據(jù)機(jī)動車和終端的狀態(tài)實(shí)時的向機(jī)動車電 氣系統(tǒng)和駕駛員反饋當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)。如出現(xiàn)驅(qū)動失敗，則立即通過第一四位插頭的 Error引腳輸出低電平，此信號可以用于主動地向機(jī)動車電氣系統(tǒng)發(fā)送警示信息，也可以用 于點(diǎn)亮儀表盤上的相應(yīng)故障燈。本發(fā)明在驅(qū)動終端的過程中如果檢測到首次驅(qū)動失敗，則會嘗試進(jìn)行第二次驅(qū) 動。如果第二次仍然無法將所有的搖臂驅(qū)動到位，中央控制模塊則向機(jī)動車電氣系統(tǒng)輸出 驅(qū)動失敗信息并不再嘗試對各終端發(fā)送驅(qū)動信號，直至駕駛員排除故障并復(fù)位系統(tǒng)。這樣 可以避免因反復(fù)地嘗試驅(qū)動終端導(dǎo)致機(jī)動車蓄電池電力耗光。本發(fā)明通過判別點(diǎn)火開關(guān)目前所處的位置是Off位，On位還是Start位并對終端 實(shí)施相應(yīng)的控制?，F(xiàn)有的技術(shù)由于結(jié)構(gòu)簡單而采用直接通過點(diǎn)火開關(guān)控制馬達(dá)的方案，這 樣將無法避免在引擎啟動瞬間，即當(dāng)機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)處于Start位時，由于機(jī)動車電氣系 統(tǒng)將電力分配給啟動馬達(dá)而導(dǎo)致雨刷保護(hù)系統(tǒng)工作狀態(tài)混亂，以至于在引擎啟動的過程中 頂桿由于新信號不穩(wěn)定而迅速的來回抖動。本發(fā)明所包含的中央控制模塊最多同時支持3個終端，所包含的終端的數(shù)量可以 根據(jù)機(jī)動車所裝備的雨刷器數(shù)量在單片機(jī)的軟件中進(jìn)行定義。除此之外，根據(jù)所裝備的機(jī) 動車型號不同，還可以在軟件中對雨刷臂處于升起和落下狀態(tài)時搖臂的位置加以毫米級的 定義，以配合不同型號的雨刷器達(dá)到最好的效果。相對現(xiàn)有技術(shù)中通過頂桿末端的一個螺 絲來調(diào)節(jié)頂桿高度的方案，本發(fā)明所采取的方法更精準(zhǔn)、穩(wěn)定和先進(jìn)，并適合大批量的定制
10和生產(chǎn)。由于本發(fā)明所包含的中央控制模塊在不同的工作狀態(tài)下會選擇擁有不同額定電 流的供電路徑向所有的終端供電，并通過保險絲向終端發(fā)送驅(qū)動信號。該特征使得部分暴 露在機(jī)動車外部的導(dǎo)線不會因?yàn)檎５睦匣蛉藶榈钠茐亩鴮?dǎo)致機(jī)動車蓄電池短路或慢 速的放電。本發(fā)明的方法為防止由電子器件不穩(wěn)定而導(dǎo)致系統(tǒng)停止響應(yīng)，即死機(jī)，在控制單 片機(jī)的程序中啟用了看門狗防呆裝置。由此，本發(fā)明所包含的中央控制模塊會在出現(xiàn)死機(jī) 后自動重新啟動，因此，本發(fā)明所包含的防止系統(tǒng)死機(jī)的特征使得其更適合作為一種可靠 的系統(tǒng)安裝于機(jī)動車。如圖4以及圖11所示，搖臂與擋風(fēng)玻璃接觸的端面由一段平面和與其連接的一段 圓弧面組成。圓弧面的作用是在將雨刷臂撐起過程中減少因搖臂的末端與擋風(fēng)玻璃相磨擦 產(chǎn)生的阻力。平面的作用是當(dāng)搖臂將雨刷臂完全撐起后，為搖臂和擋風(fēng)玻璃提供一個穩(wěn)固 的接觸面，避免搖臂因外力的因素而側(cè)向滑動。如圖11所示，此平面為保持雨刷臂被撐起 的狀態(tài)提供一個有效的垂直與擋風(fēng)玻璃的支撐力，而不是通過馬達(dá)的制動力來保持搖臂的 位置。現(xiàn)有技術(shù)是將馬達(dá)在不通電狀態(tài)下有限的制動力經(jīng)一組減速齒放大后來克服雨刷臂 彈簧的拉力。這樣的工作原理有可能導(dǎo)致馬達(dá)過一段時間就需要重復(fù)地驅(qū)動頂桿以保持雨 刷臂被撐起的狀態(tài)，這樣做會浪費(fèi)機(jī)動車蓄電池的電力。以上所述僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種雨刷器保護(hù)裝置，其特征在于，包括中央控制模塊、與所述中央控制模塊連接的第一四位插頭、與所述中央控制模塊連接的相應(yīng)于各個雨刷器的終端，所述終端固定于所述雨刷器的雨刷臂上，所述中央控制模塊包括至少一個第二四位插頭，每一個所述第二四位插頭相應(yīng)于每一個所述終端并與其連接；機(jī)動車狀態(tài)識別單元，其輸入與所述第一四位插頭連接，輸出與單片機(jī)連接，所述機(jī)動車狀態(tài)識別單元用于判斷機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)當(dāng)前的位置；單片機(jī)，其信號輸入端與A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出連接，單片機(jī)的輸出連接所述第二四位插頭，單片機(jī)控制所述終端的狀態(tài)；多路A/D轉(zhuǎn)換單元，其輸入與所述第二四位插頭連接，用于將所述終端的狀態(tài)信號由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳送至所述單片機(jī)；耗散型降壓單元，其輸入與所述第一四位插頭連接，輸出與單片機(jī)連接，所述耗散型降壓單元用于向所述機(jī)動車狀態(tài)識別單元、所述單片機(jī)和所述多路A/D轉(zhuǎn)換單元提供直流電源。
2.如權(quán)利要求1所述的雨刷器保護(hù)裝置，其特征在于，還包括計數(shù)器，其輸出與單片機(jī)連接，用于通過計數(shù)使所述中央控制模塊進(jìn)入工作狀態(tài)；開關(guān)型降壓單元，其輸入與所述第一四位插頭連接，輸出與供電網(wǎng)絡(luò)單元的輸入連接， 用于為所述終端提供直流電源；驅(qū)動信號增強(qiáng)單元，其輸入與所述單片機(jī)的輸出連接，輸出與所述第二四位插頭連接， 用于提高所述單片機(jī)的脈寬調(diào)制引腳輸出信號對終端的驅(qū)動能力；供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換單元，其輸出端與所述第二四位插頭連接，用于選擇向所述終端提供不 同的電流。
3.如權(quán)利要求2所述的雨刷器保護(hù)裝置，其特征在于，所述第一四位插頭的第一引腳 連接至機(jī)動車電氣系統(tǒng)的地線，第二引腳連接至機(jī)動車電氣系統(tǒng)的?；鹁€，第三引腳連接 至點(diǎn)火開關(guān)位于On或Start位時為+12v、位于Off時為Ov的火線，第四引腳與所述單片機(jī) 連接。
4.如權(quán)利要求3所述的雨刷器保護(hù)裝置，其特征在于，所述終端包括伺服電機(jī)、補(bǔ)充電 路以及搖臂，所述補(bǔ)充電路通過導(dǎo)線將所述伺服電機(jī)的電位器的輸出端從伺服電機(jī)殼體中 引出，并且該導(dǎo)線與所述伺服電機(jī)的三位總線構(gòu)成與所述第二四位插頭連接的四位總線， 所述搖臂固定于所述伺服電機(jī)的輸出軸，所述伺服機(jī)固定于所述雨刷器的雨刷臂上。
5.如權(quán)利要求4所述的雨刷器保護(hù)裝置，其特征在于，所述伺服機(jī)的外殼的接縫處安 裝有防水密封圈。
6.如權(quán)利要求5所述的雨刷器保護(hù)裝置，其特征在于，在所述搖臂將雨刷臂支撐起的 過程中，所述搖臂與擋風(fēng)玻璃接觸的端面呈圓弧形。
7.一種利用權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的雨刷器保護(hù)裝置對雨刷器進(jìn)行控制的方法， 包括步驟a.所述單片機(jī)初始化所述保護(hù)裝置，從而確定與所述中央控制模塊相連接的終端的數(shù) 量，并為所述伺服電機(jī)計算所需的脈寬調(diào)制控制信號的占空比，以確定機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)處 于Off位置和處于On或Start位置時所述終端的搖臂的對應(yīng)位置，并且記錄驅(qū)動失敗次數(shù)為0次；b.所述單片機(jī)通過所述機(jī)動車狀態(tài)識別單元獲得機(jī)動車點(diǎn)火開關(guān)當(dāng)前所處的位置；c.所述單片機(jī)通過所述A/D轉(zhuǎn)換單元讀取所有終端對應(yīng)的所述終端的搖臂的當(dāng)前位置；d.所述單片機(jī)根據(jù)步驟b和步驟c所獲得的數(shù)據(jù)對各個所述終端的搖臂的當(dāng)前位置是 否正確進(jìn)行判斷，如全部正確則轉(zhuǎn)至步驟m ；如果不是全部正確則進(jìn)行步驟e ；e.根據(jù)記錄判斷驅(qū)動失敗次數(shù)是否為驅(qū)動失敗次數(shù)預(yù)值，如果是則轉(zhuǎn)至步驟1；如果 否則進(jìn)行步驟f ；f.所述單片機(jī)的PowerSel引腳輸出高電平，使得所述供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換至高額 定電流保險絲；g.所述單片機(jī)發(fā)送與機(jī)動車當(dāng)前狀態(tài)相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號，同時驅(qū)動所有終端的搖臂 至指定的位置；h.所述單片機(jī)的PowerSel引腳輸出低電平，使得所述供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換至低額 定電流保險絲；i.所述單片機(jī)通過所述A/D轉(zhuǎn)換單元讀取所有終端的搖臂的當(dāng)前位置；j.所述單片機(jī)根據(jù)步驟i所獲得的數(shù)據(jù)，判斷所有的終端的搖臂是否已經(jīng)運(yùn)動到指定 的正確位置，如果是則轉(zhuǎn)至步驟m ；如果否則進(jìn)行步驟k ；k.如果連續(xù)驅(qū)動失敗次數(shù)沒有達(dá)到所述驅(qū)動失敗次數(shù)預(yù)值，則將記錄的驅(qū)動失敗次數(shù) 增加1并回到步驟f嘗試第下一次驅(qū)動；l.通過所述第一四位插頭的第一引腳向機(jī)動車電氣系統(tǒng)輸出驅(qū)動失敗信息； m.所述保護(hù)裝置進(jìn)入低功耗睡眠狀態(tài)；η.對計數(shù)器單元產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計數(shù)，達(dá)到用戶定義的數(shù)值后，喚醒處于低功耗睡眠 狀態(tài)的保護(hù)裝置，并回到步驟b重新執(zhí)行。
8.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，步驟e和k中驅(qū)動失敗次數(shù)預(yù)值是2次。
9.如權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟a-n中任一步驟時如果機(jī)動 車點(diǎn)火開關(guān)從Off位置旋至On或Start位置，則所述中央控制模塊終止當(dāng)前的步驟并回到 步驟a重新執(zhí)行。
10.如權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟a-n中任一步驟時如果死 機(jī)則自動執(zhí)行系統(tǒng)復(fù)位并從步驟a重新執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雨刷器保護(hù)裝置，包括中央控制模塊、與所述中央控制模塊連接的第一四位插頭、與所述中央控制模塊連接的相應(yīng)于各個雨刷器的終端，所述終端固定于所述雨刷器的雨刷臂上。本發(fā)明的裝置通過使用閉環(huán)控制系統(tǒng)使得中央控制模塊不僅可以判別各終端的搖臂是否已經(jīng)被驅(qū)動到相應(yīng)的位置，還可以在驅(qū)動的過程中實(shí)時地檢測搖臂所到達(dá)的位置并在出現(xiàn)機(jī)械故障導(dǎo)致?lián)u臂無法被驅(qū)動到位時向機(jī)動車電氣系統(tǒng)發(fā)出警示信息。
文檔編號B60S1/08GK101920691SQ20101028218
公開日2010年12月22日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者張燕, 王洪紫龍 申請人:王洪紫龍;張燕