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浅析汽车雨刮系统的控制原理

发表时间：2021/8/9 来源：《探索科学》2021年7月上13期作者：王坤

[导读] 确保车身安全的一个关键装置如雨刮系统，使司机能够清楚地看到情况，确保驾驶安全，减少下雨和下雪时发生交通事故。它向智能和人性发展。本文主要研究分析了雨刮控制系统的结构和控制原理。

江苏云睿汽车电器系统有限公司王坤

摘要：确保车身安全的一个关键装置如雨刮系统，使司机能够清楚地看到情况，确保驾驶安全，减少下雨和下雪时发生交通事故。它向智能和人性发展。本文主要研究分析了雨刮控制系统的结构和控制原理。
关键词：汽车雨刮系统；控制原理
        汽车雨刮系统是确保驾驶安全的重要保障。它的作用是消除玻璃的雨、霜雪和灰尘，为司机提供清晰的视野，确保驾驶安全，减少雨雪造成的交通事故，并直接影响财财产和生命安全。一百多年前发明了雨刮系统，能从手动操作到今天的电动雨刮，其结构都发生了变化。近年来，通过电子汽车电子产品的开发和广泛应用，汽车的雨刷系统正在以更为灵敏、人性化的方式进行发展。
        一、车辆雨刮系统作用
        1.什么是雨刮系统。汽车雨刮系统是一套完整的设备，可用来刮净挡风玻璃的雨水、冰霜和其他物质。它可以清除玻璃上的障碍物，确保驾驶员清晰可见，减少事故发生的可能性。由电机、四连杆、雨刮臂和片组成。当雨刮器开关工作时，电机雨刮启动。发动机转速因蜗轮而减慢和升高后，摆动臂驱动。摇臂驱动四连杆机构。四连杆机构左右摆动装配在仪表板上的轴。最后，挡风玻璃用雨刮片带动刮扫。
        2.功能。挡风玻璃其外表面清洁保持，确保雨雪天气清晰可见，行车安全，是汽车不可或缺的组成部分。作用不仅是去除玻璃的雨水，而且是使玻璃表面抹平，形成均匀的水膜层，使光线能够在没有折射或变形的情况下。为了充分利用正常的刮擦功能，延长命，雨刮胶条必须保持均匀的压力，其必须保持适当的角度。
        3.电机构造。最广泛使用的式雨刮电机结构永久磁铁，可大致分为四个部分:发动机；减速:自动停止装置。发动机主要组成由定子、电枢、碳刷及架。定位的主要部件是磁瓦、轭；支座。磁瓦铁氧体的作用是形成以铁和氧磁砖为基础的电磁电路。磁轭的作用是确保电感的旋转。支座的作用是散热，防止电枢和碳刷高温损坏，防止异物进入。电感的主要部件有:铁芯和线圈、整流子和主轴。磁芯和线圈的作用是根据铁瓦的磁束和应用的磁芯电流产生旋转力。整流子和主轴转速被转移到减速。碳刷和架的主要成分是:碳刷和架、弹簧碳刷；导线。它的主要功能是向电感器提供电枢
        二、汽车雨刮电机结构及调速原理
        1.电机雨刮的基本结构。电机雨刮主要分为定心和转子。置中装置由发动机壳体、主磁极、电刷和机架组成。转子由电枢铁芯、绕组、换向器等组成。其形状和内部结构如图1所示，雨刮的主要部件如下所示电枢铁芯不仅是主磁路的一部分，也是支撑电枢绕组。电枢铁芯为了产生高磁通量，磁导率采用了一种很好硅钢片。电枢绕组:电枢绕组指定数量的线圈连接。它是发动机的电路部分。通常，雨刮电机使用单叠对称绕组。换向器:换向器雨刮电机换向器是12个相互绝缘，换向器呈圆柱形排列。电枢绕组每个的第一段引线和尾端引线分别焊接在两个换向片相邻上。刷装置：刷装置将外部电源引入电机电枢，电枢由电刷、刷箱、刷杆和连接线组成。由石墨和金属粉末制成的导电块是电刷，放置在电刷盒内，通过弹簧以一定的压力压在换向器表面。当电机旋转时，电刷与换向器表面形成滑动接触。

        图1雨刮电机外形图及内部结构图
        2.雨刮发动机调速原理。在驾驶过程中，经常需要使飓风的运作适应实际情况。例如，当雨不大时，只需轻轻刮刮一下即可保证挡风玻璃清洁驾驶员的视线清晰；但是，在大雨的情况下，需要更快地速度。因此，雨刮电机高低速档。原理是根据调速直流电机，速度公式如下:
        （1）
        式中:U电机端子电压；I电流；R电阻；k-常数；Z正极和负极之间串联的绕组数；φ磁极磁通。当U电压和感应电流I几乎相同时，可以变更Z系列线圈数或调整φ磁流量以变更马达电机速度。通过改变正负电动刷间的雨刮电机串联绕组数进行调整，转速调节原理见图2。低速时，电流流经通过雨刮电机上的两个电刷A、B，此时在电刷中形成了两个对称分支，其中一个流经绕组6→5→4→3→2→1，另一个12→11→10→9→8→7，雨刮电机运行速度慢且稳定。当雨刮电机处于高速状态时，电流通过两电刷C、B。此时，电枢内部形成了两个不对称分支。一个流经绕组11→12→6→5→4→3→2→1，另一个10→9→8→7，11→12绕组产生的电反应电位与绕组6→5(图中的箭头方向是线圈的电反应方向)相反，以便相互抵消，此时每个子电路只有一个串联绕组，线圈数很少，雨刮电机工作正常。

        图2雨刮电机的调速原理
        三、汽车雨刮系统的控制原理
        汽车车身雨刮系统是不可分割的一部分，不仅是为了满足安全要求，而且也是为了专注于舒适性。随着技术的进步，的控制能力不断增强。分析了汽车前的雨刮Ⅰ、Ⅱ代控制原理。
        1.第Ⅰ代车辆。雨刮系统的功能通过重置机械结构和车身控制器(BCM)来实现。功能实现方法如下:自动复位控制:电机处于复位位置时，机械复位开关接地，电源IG2→电动刷共用→绕组电枢→电刷低速→闭合开关触头→间歇继电器常闭触点制动控制:电机复位低速控制时，机械复位开关连接到共用电刷，电源IG2→电刷共用→绕组电枢→电刷低速→闭合开关触头→间歇继电器触点→电刷共用，电枢绕组闭合控制:电机自动复位和制动控制；点控制:短时间运行过程由闭环控制，长时间运行过程由低速控制；不连续性检查:BCM测量电阻并定义间歇电阻设置脉冲产生的间歇时间。IG2电源→电刷共用→绕组电枢→电刷低速→闭合开关触头→间歇继电器触点→接地。电机在闭环控制中运行和停止；低速控制:IG2功率→共用电刷→电枢绕组→低速电刷→低速开关触点→接地；高速控制:IG2电源→共用电刷→电枢绕组→高速电刷→低速开关触点→接地；清洗连接控制:清洗发动机喷水时其作用速度较低。
        2.第Ⅱ代车辆。雨刮系统的功能完全由该平台上的车身控制模块实现，具有高度集成、复杂的逻辑控制和强大的编程能力。当钥匙位于点火开关的ON位置时，雨刷控制开关切换到高速和低速位置和间歇位置，即相应的开关已连接，雨刷执行相应的操作。低速调节器:当低速开关打开时，继电器低速关闭，电机低速运转。对于高速档导通，高速继电器和低压继电器相吸合，发动机运行速度很快。低速继电器始终工作；前雨刮复位控制:如果开关关闭，电机无法在初始位置工作，BCM不会收到复位信号，继电器保持活动状态，电机继续工作；电机运行时复位开关关闭至初始位置，BCM接收复位信号，低速继电器同时关闭，电机停机；间歇式刮水作业时，优先选用喷水联动。
        雨刮系统组成部分的物理结构和特征构成了分析雨刮系统控制原理的基础。具有多功能开关的内部节点的各种互连组合将不同电路连接到电动雨刮，使雨刮系统能够根据不同的多功能优化目标是必不可少的。雨刮系统是保护车身、向智能和人性化发展的重要工具。本文主要研究分析了两代雨刮控制系统的结构和控制原则。
参考文献：
[1]孙学.汽车电器与电子技术[M],机械工业出版社,2019.
[2]秦勇.车辆雨刮系统原理及故障分析[M],高等教育出版社,2019.
[3]甘作.汽车刮水系统电路原理及常见故障检修思路[J],汽车电器,2019（4）.
[4]李华.汽车雨刮电机电磁干扰的仿真与实验研究[D].重庆：重庆大学,2019.18-20.
[5]葛志伟.新型智能汽车雨刮系统的设计[J].科技信息,2019,23：46.