汽车雨量光线传感器集成化应用

王雪龙

摘 要：雨量光线传感器是智能雨刮的重要组成部分，对整车智能化水平提升具有十分重要的意义。随着智能化的发展，雨量光线传感器功能也进一步拓展。本文针对现有常用雨量光线传感器集成化方案及相关控制策略进行介绍，为后期雨量光线传感器的集成化应用及功能拓展提供参考。

关键词：雨量光线传感器;集成化;控制策略

1 集成式雨量光线传感器原理

根据雨量、光线、阳光传感器均是通过对光的处理来实现的，原理上类似且三种功能布置环境要求相同，故可以将三种功能集成在一块电路板上，形成一个集合了雨量、光线、阳光等功能的集成式传感器。

雨量光线传感器是一种将雨量及光线信号转化为电信号，并通过对电信号的处理，判断雨量及光线情况，并向车身控制器发送相关控制信号的装置。

2 集成式雨量传感器的应用

集成式雨量传感器主要包含雨量检测模块，环境光检测模块，阳光检测模块，将雨量、光线、阳光信号经过MCU处理后，通过LIN将处理后的信号发送给车身控制器，由车身控制器控制车窗/天窗、雨刮、空调、大灯的动作。各个模块之间也不是相互独立的，根据算法及控制策略的要求，各个模块之间相互协作，共同实现相应的功能。

2.1 雨量功能的应用

（1）智能雨刮的应用。根据雨量检测模块，红外接收二极管接收到的红外线变化情况，经过特殊算法，将雨量分四级：无雨、小雨、中雨和大雨，用不同的信号变化阈值区分雨的状态。同时根据光线不同，调整触发雨刮动作的相应阀值。经过标定这些阈值，确定不同状态下雨刮的输出状态，实现自动雨刮功能。

（2）雨天自动关窗[2]。雨天自动关窗功能是指当锁车后，天窗或车窗未全部关闭，雨量光线传感器检测到有雨时，雨量光线传感器通过发送控制指令给车身控制器操作天窗和车窗的关闭。

由于是在锁车后进行雨量监测，这就需要雨量光线传感器接蓄电池电，以确保锁车后能继续监测雨量，同时为了确保蓄电池不产生馈电，这就需要雨量光线传感器进入低功耗模式。因此雨量光线传感器软件需设定三种工作模式：全功能模式、休眠模式以及车窗检测模式。全功能模式是雨量传感器全功耗的工作模式;休眠模式下雨量传感器进入深度睡眠，等待车身控制器（LIN Master）的唤醒指令;车窗检测模式下雨量传感器定期唤醒对外界天气进行监测，一旦监测到有雨将唤醒车身控制器执行关窗指令。

2.2 光线传感器功能的应用

（1）自动大灯的应用[2]。雨量光线传感器的光线传感器由顶部光线、前方光线接收二极管组成，光线传感器用于检测环境光线，如果环境光线很低，则需要发送开灯请求给车身控制器，请求打开近光灯。

开灯：感知到环境光低于一定值（需标定）时，且延续时间大于一定延迟时间（需标定）时，光线传感器通过LIN总线发送信号，请求车身控制器点亮近光灯。

关灯：感知到环境光线高于一定值（需标定）时，且延续时间大于一定延迟时间（需标定），光线传感器通过LIN总线发送信号，请求车身控制器关闭近光燈。

环境光阈值可根据不同的透光性玻璃配置参数，适应不同的车型。

（2）HUD自动调整亮度的应用。HUD（抬头显示设备）能避免驾驶员分散对前方道路的注意力，能有效提高驾驶安全性，但在使用过程中环境光线会对HUD的显示清晰度产生影响，当有强光照射的时候，HUD的显示信息可能会不清晰，光线较弱时，HUD显示的信息可能会对前视野造成影响，因此HUD需要能根据外界光线变化，适时调整亮度的功能。光线传感器将环境光的情况实时的发送给HUD，HUD根据接收到的环境光信号，适时调整显示亮度。

2.3 阳光传感器功能的应用

阳光传感器功能主要用于自动空调，利用红外接收二极管检测环境中阳光辐射值，将阳光辐射值转化成数字信号（报文占用1个字节长度，范围： 0 – 1024 W/m?、E = N * 4  W/m?，输出N给车身控制器），通过LIN总线发送到车身控制器，由车身控制器将辐射值发送给空调控制器，由空调控制器根据接收到的阳光辐射值及室内外温度自动调节空调温度及风量大小。

双温区空调：需要两个红外接收二极管，两个二极管间有一定的夹角，感知左右侧不同方向的阳光辐射值;单温区空调：只需要一个红外接收二极管。

3 集成化的优势

现有单雨量传感器由于算法及控制策略的限制，为了实现雨量传感更好的使用体验，在雨量传感器的基础上都配有光线传感器，实现雨量传感器结合光线功能控制雨刮，以提升智能雨刮的适应性。

集成式雨量光线传感器以雨量传感器硬件为基础，在雨量传感器电路板上增加两个红外接收二极管（双温区空调）及相应的电路即可实现阳光传感器功能。这样利用一块电路板即可实现雨量、光线、阳光传感器的集成。降低了单独传感器封装的成本，提高雨量传感器电路板的利用率，同时整车上原有的单独的光线、阳光传感器安装结构也可取消，降低安装难度及作业量。

4 结束语

本文基于雨量光线传感原理介绍了一种集成雨量、光线、阳光功能的集成式雨量光线传感器，相信随着未来汽车智能化、自动化的不断发展，集成式雨量光线传感器应用的场景及实现的功能会越来越丰富。而且随着雨量光线传感器各种算法及控制逻辑的完善与改进，雨量光线传感器带给客户的智能化、自动化驾乘体验也会越来越好。

参考文献：

[1]赵岩，訾鸿.汽车雨滴传感器的设计[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2007，25（06）.

[2]韩芝霞.一种新型的雨量光照传感器的设计[J].电子设计工程，2015，23（17）.