汽車座椅電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及汽車電子技術(shù)，特別涉及用于監(jiān)控汽車座椅電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方法和裝置。按照本發(fā)明的監(jiān)測(cè)直流電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方法包括下列步驟：獲取所述直流電機(jī)的電流波形，所述電流波形包含紋波分量；計(jì)算所述紋波分量的微分值；以及根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。按照本發(fā)明的實(shí)施例，采用基于霍爾元件的方法來(lái)確定座椅位置和檢測(cè)直流電機(jī)的狀態(tài)，這存在較多缺點(diǎn)。例如，為了產(chǎn)生霍爾脈沖信號(hào)，需要在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上安裝多個(gè)磁環(huán)，這增加了制造和安裝成本，而且隨著使用時(shí)間的延續(xù)，磁環(huán)還容易從轉(zhuǎn)軸上脫落。
【專利說(shuō)明】 汽車座椅電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車電子技術(shù)，特別涉及用于監(jiān)控汽車座椅電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車座椅必須滿足舒適性的要求，也就是能夠使駕駛者獲得最好視野，得到易于操縱方向盤、踏板、變速桿等操縱便利，還可以獲得最舒適和最習(xí)慣的乘坐角度。但是每個(gè)人的體型都不太一樣，而且隨著年齡的增長(zhǎng)還會(huì)發(fā)生變化，因此在設(shè)計(jì)駕駛座位時(shí)，設(shè)計(jì)師們只能根據(jù)某地區(qū)成人身材的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，找出平均數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)駕駛空間和座椅。
[0003]由此引出了對(duì)汽車座椅的第二個(gè)基本要求-可調(diào)節(jié)性。在現(xiàn)代汽車上，生產(chǎn)商都會(huì)提供可電動(dòng)調(diào)節(jié)的座椅。電動(dòng)座椅一般由座墊、靠背、靠枕、骨架、懸掛和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由控制器、直流電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)部件組成，是電動(dòng)座椅中最復(fù)雜和最關(guān)鍵的部分。直流電動(dòng)機(jī)一般有三個(gè)以上，它們受控制器控制并分別驅(qū)動(dòng)某個(gè)調(diào)整方向的傳動(dòng)部件。傳動(dòng)部件有蝸桿軸，蝸輪、齒軸和齒條等。調(diào)整時(shí)蝸桿軸在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將齒軸旋入或旋出，即座椅的升降。如果蝸輪又與齒條嚙合，蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)將齒條移動(dòng)，即令座椅前移或后移。對(duì)于中高檔轎車，還配備有駕駛位置調(diào)節(jié)記憶設(shè)置，記憶內(nèi)容例如包括座椅調(diào)節(jié)位置、轉(zhuǎn)向盤調(diào)節(jié)和車外后視鏡等調(diào)節(jié)記憶。
[0004]圖1示出了一種具有典型結(jié)構(gòu)的汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0005]如圖1所示，該汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)10包括直流電機(jī)110、控制器120、繼電器130和霍爾檢測(cè)單元140。控制器120通過(guò)控制繼電器130的通斷狀態(tài)來(lái)控制直流電機(jī)110的運(yùn)轉(zhuǎn)。直流電機(jī)110的轉(zhuǎn)軸IlOA上粘合有多極磁環(huán)110B，霍爾檢測(cè)單元140被設(shè)置在轉(zhuǎn)軸IlOA附近,這樣當(dāng)轉(zhuǎn)軸IIOA轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)磁環(huán)IlOB的每個(gè)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)到霍爾檢測(cè)單元140附近時(shí)，將在霍爾檢測(cè)單元140的霍爾元件內(nèi)產(chǎn)生霍爾脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)間接地反映了座椅的位置信號(hào)直流電機(jī)110的轉(zhuǎn)速信號(hào)。參見(jiàn)圖1，霍爾檢測(cè)單元140將脈沖檢測(cè)信號(hào)通過(guò)雙通道反饋給控制器120以提高可靠性，而控制器120則借助反饋的脈沖檢測(cè)信號(hào)對(duì)直流電機(jī)110運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)并由此控制直流電機(jī)110的運(yùn)行。
[0006]在上述汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，采用基于霍爾元件的方法來(lái)確定座椅位置和檢測(cè)直流電機(jī)的狀態(tài)，這存在較多缺點(diǎn)。例如，為了產(chǎn)生霍爾脈沖信號(hào)，需要在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上安裝多個(gè)磁環(huán)，這增加了制造和安裝成本，而且隨著使用時(shí)間的延續(xù)，磁環(huán)還容易從轉(zhuǎn)軸上脫落。
[0007]由上可見(jiàn)，迫切需要一種能夠克服上述缺點(diǎn)的用于監(jiān)控汽車座椅電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種監(jiān)測(cè)直流電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方法，其具有實(shí)現(xiàn)成本低、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0009]本發(fā)明的上述目的由下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種監(jiān)測(cè)直流電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方法，所述直流電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)汽車座椅，包括下列步
驟:
獲取所述直流電機(jī)的電流波形，所述電流波形包含紋波分量；
對(duì)所述紋波分量在時(shí)域上進(jìn)行微分；以及 根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
[0010]優(yōu)選地，在上述方法中，按照下列方式根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài):
根據(jù)所述微分值確定尖峰的位置；以及
通過(guò)對(duì)所述尖峰進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)確定所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。
[0011]優(yōu)選地，在上述方法中，按照下列方式根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài):
根據(jù)所述微分值確定尖峰的位置；以及
利用所述尖峰的平均周期來(lái)確定所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0012]優(yōu)選地，在上述方法中，按照下列方式根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài):
根據(jù)所述微分值確定尖峰的位置；以及
如果所述尖峰發(fā)生缺失，則確定所述直流電機(jī)發(fā)生換向片跳排故障。
[0013]優(yōu)選地，在上述方法中，按照下列方式根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài):
如果所述紋波分量的微分值小于第一閾值，則確定所述直流電機(jī)發(fā)生打滑故障，所述第一閾值為負(fù)數(shù)。
[0014]優(yōu)選地，在上述方法中，按照下列方式根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài):
如果所述紋波分量的微分值大于第二閾值，則確定所述直流電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)故障，所述第二閾值為正數(shù)。
[0015]優(yōu)選地，在上述方法中，在對(duì)所述紋波分量在時(shí)域上進(jìn)行微分之前，還包括對(duì)所述電流波形進(jìn)行預(yù)處理以濾除干擾毛刺的步驟。
[0016]優(yōu)選地，在上述方法中，通過(guò)測(cè)量接入所述直流電機(jī)回路的電阻器上的電壓來(lái)獲取所述電流波形。
[0017]優(yōu)選地，在上述方法中，還包括下列步驟:
根據(jù)所述轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)和所述汽車座椅的參考位置確定所述汽車座椅的當(dāng)前位置，所述參考位置為所述汽車座椅前次運(yùn)動(dòng)后的位置或所述汽車座椅的極限位置。
[0018]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其具有實(shí)現(xiàn)成本低、準(zhǔn)確度聞的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]本發(fā)明的上述目的由下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括:
直流電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述汽車座椅；
電流檢測(cè)單元，用于獲取所述直流電機(jī)的電流波形，所述電流波形包含紋波分量；以及 與所述電流檢測(cè)單元耦合的控制器，用于對(duì)所述紋波分量在時(shí)域上進(jìn)行微分并且根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
[0020]優(yōu)選地，在上述汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，所述電流檢測(cè)單元為接入所述直流電機(jī)回路的電阻器。
[0021]優(yōu)選地，在上述汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，所述控制器包括:
信號(hào)預(yù)處理單元，用于對(duì)所述電流波形進(jìn)行預(yù)處理以濾除干擾毛刺；
微分單元，用于對(duì)預(yù)處理后的電流波形進(jìn)行微分；
控制信號(hào)生成單元，用于根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)并由此生成相應(yīng)的控制信號(hào)。
[0022]優(yōu)選地，在上述汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，所述控制器還包括尖峰確定單元，用于根據(jù)所述微分值確定尖峰的位置，所述控制信號(hào)生成單元通過(guò)對(duì)所述尖峰進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)確定所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，并且利用所述尖峰的平均周期來(lái)確定所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0023]優(yōu)選地，在上述汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，所述控制器還包括尖峰確定單元，用于根據(jù)所述微分值確定尖峰的位置，所述控制信號(hào)生成單元判斷所述尖峰是否發(fā)生缺失，如果發(fā)生缺失，則生成表示所述直流電機(jī)發(fā)生換向片跳排故障的信號(hào)。
[0024]優(yōu)選地，在上述汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，所述控制信號(hào)生成單元判斷所述紋波分量的微分值是否小于第一閾值，如果小于第一閾值，則生成表不所述直流電機(jī)發(fā)生打滑故障的信號(hào)，所述第一閾值為負(fù)數(shù)。
[0025]優(yōu)選地，在上述汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，所述控制信號(hào)生成單元判斷所述紋波分量的微分值是否大于第二閾值，如果大于第二閾值，則生成表不所述直流電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)故障的信號(hào)，所述第二閾值為正數(shù)。
[0026]按照本發(fā)明的實(shí)施例，采用電流波形中的紋波分量來(lái)確定電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，這省去了貼裝多極磁環(huán)的麻煩。另一方面，由于紋波分量包含了豐富的反映直流電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的信息，因此可以由此加強(qiáng)了監(jiān)控能力。
[0027]從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說(shuō)明中，將會(huì)使本發(fā)明的上述和其它目的及優(yōu)點(diǎn)更加完全清楚。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1示出了一種具有典型結(jié)構(gòu)的汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0029]圖2為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的監(jiān)測(cè)直流電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方法的流程圖。
[0030]圖3示出了典型的直流電機(jī)電流波形圖。
[0031]圖4為按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的監(jiān)測(cè)直流電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方法的流程圖。
[0032]圖5為按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的汽車座椅位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意圖。
[0033]圖6為圖5所示的汽車座椅位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面通過(guò)參考附圖描述【具體實(shí)施方式】來(lái)闡述本發(fā)明。但是需要理解的是，這些【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示例性的，對(duì)于本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍并無(wú)限制作用。
[0035]在本說(shuō)明書(shū)中，“運(yùn)動(dòng)” 一詞可以理解為物體位置狀態(tài)的變化，其形式例如包括平移、旋轉(zhuǎn)或者它們的組合等。“耦合” 一詞應(yīng)當(dāng)理解為包括在兩個(gè)單元之間直接傳送能量或信號(hào)的情形，或者經(jīng)一個(gè)或多個(gè)第三單元間接傳送能量或信號(hào)的情形，而且這里所稱的信號(hào)包括但不限于以電、光和磁的形式存在的信號(hào)。另外，“包含”和“包括”之類的用語(yǔ)表示除了具有在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中有直接和明確表述的單元和步驟以外，本發(fā)明的技術(shù)方案也不排除具有未被直接或明確表述的其它單元和步驟的情形。再者，諸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之類的用語(yǔ)并不表示單元或數(shù)值在時(shí)間、空間、大小等方面的順序而僅僅是作區(qū)分各單元或數(shù)值之用。
[0036]還需要指出的是，為闡述方便，附圖中各單元并不一定按照它們實(shí)際的比例繪制，而且附圖中各單元的尺寸以及它們之間的比例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0037]圖2為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的監(jiān)測(cè)直流電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方法的流程圖。雖然在實(shí)際應(yīng)用中，可能會(huì)采用多個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車座椅作多種形式的運(yùn)動(dòng)，但是為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，在本實(shí)施例中僅以座椅位置沿某一方向平移(例如座椅的升降運(yùn)動(dòng)或前后移動(dòng))為例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，對(duì)于平移以外的運(yùn)動(dòng)形式，本發(fā)明的原理也是適用的。
[0038]如圖2所示，在步驟210，控制裝置(例如汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制器)從電流檢測(cè)單元獲取驅(qū)動(dòng)汽車座椅的直流電機(jī)的電流波形信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，電流波形信號(hào)可以是利用A/D轉(zhuǎn)換器，以一定的時(shí)間間隔采樣得到的一系列測(cè)量值并將測(cè)量值轉(zhuǎn)換為數(shù)字化值。電流的測(cè)量可以采用多種方式，例如基于電阻器的分壓法和基于磁場(chǎng)效應(yīng)的霍爾測(cè)量法，這些方法都可應(yīng)用于這里。此外，這些測(cè)量值可以實(shí)時(shí)地由電流檢測(cè)單元輸出至控制裝置，也可以緩存在電流檢測(cè)單元內(nèi)并且批量地輸出至控制裝置。
[0039]圖3示出了典型的直流電機(jī)電流波形圖。
[0040]參見(jiàn)圖3，在平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，電流波形并非一條直線，而是一條圍繞基線漲落的波動(dòng)曲線，相當(dāng)于在直流分量上疊加了交流分量(這種交流分量也稱為紋波分量)。這種波動(dòng)主要是由直流電機(jī)的下列結(jié)構(gòu)特征決定的，即，電機(jī)換向器的換向片以一定的間隔排列，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電刷與每個(gè)換向片依次接觸，從而形成一系列的小尖峰。假設(shè)換向片數(shù)為k，則電流紋波頻率f (也即尖峰出現(xiàn)的頻率)與電機(jī)轉(zhuǎn)速η存在下列關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種監(jiān)測(cè)直流電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方法，所述直流電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)汽車座椅，其特征在于，包括下列步驟: 獲取所述直流電機(jī)的電流波形，所述電流波形包含紋波分量； 計(jì)算所述紋波分量的微分值；以及 根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，按照下列方式根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài): 根據(jù)所述微分值確定尖峰的位置；以及 通過(guò)對(duì)所述尖峰進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)確定所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，按照下列方式根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài): 根據(jù)所述微分值確定尖峰的位置；以及 利用所述尖峰的平均周期來(lái)確定所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，按照下列方式根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài): 根據(jù)所述微分值確定尖峰的位置；以及 如果所述尖峰發(fā)生缺失，則 確定所述直流電機(jī)發(fā)生換向片跳排故障。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，按照下列方式根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài): 如果所述紋波分量的微分值小于第一閾值，則確定所述直流電機(jī)發(fā)生打滑故障，所述第一閾值為負(fù)數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，按照下列方式根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài): 如果所述紋波分量的微分值大于第二閾值，則確定所述直流電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)故障，所述第二閾值為正數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在對(duì)所述紋波分量在時(shí)域上進(jìn)行微分之前，還包括對(duì)所述電流波形進(jìn)行預(yù)處理以濾除干擾毛刺的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)測(cè)量接入所述直流電機(jī)回路的電阻器上的電壓來(lái)獲取所述電流波形。
9.一種汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 直流電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述汽車座椅； 電流檢測(cè)單元，用于獲取所述直流電機(jī)的電流波形，所述電流波形包含紋波分量；以及與所述電流檢測(cè)單元耦合的控制器，用于對(duì)所述紋波分量在時(shí)域上進(jìn)行微分并且根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求9所述的汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述電流檢測(cè)單元為接入所述直流電機(jī)回路的電阻器。
11.如權(quán)利要求9所述的汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述控制器包括: 信號(hào)預(yù)處理單元，用于對(duì)所述電流波形進(jìn)行預(yù)處理以濾除干擾毛刺； 微分單元，用于對(duì)預(yù)處理后的電流波形進(jìn)行微分；控制信號(hào)生成單元，用于根據(jù)所述微分值確定所述直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)并由此生成相應(yīng)的控制信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述控制器還包括尖峰確定單元，用于根據(jù)所述微分值確定尖峰的位置，所述控制信號(hào)生成單元通過(guò)對(duì)所述尖峰進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)確定所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，并且利用所述尖峰的平均周期來(lái)確定所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
13.如權(quán)利要求11所述的汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述控制器還包括尖峰確定單元，用于根據(jù)所述微分值確定尖峰的位置，所述控制信號(hào)生成單元判斷所述尖峰是否發(fā)生缺失，如果發(fā)生缺失，則生成表示所述直流電機(jī)發(fā)生換向片跳排故障的信號(hào)。
14.如權(quán)利要求11所述的汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述控制信號(hào)生成單元判斷所述紋波分量的微分值是否小于第一閾值，如果小于第一閾值，則生成表不所述直流電機(jī)發(fā)生打滑故障的信號(hào)，所述第一閾值為負(fù)數(shù)。
15.如權(quán)利要求11所述的汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述控制信號(hào)生成單元判斷所述紋波分量的微分值是否大于第二閾值，如果大于第二閾值，則生成表示所述直流電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)故障的信號(hào)，所述 第二閾值為正數(shù)。
【文檔編號(hào)】H02P7/00GK103684146SQ201210333880
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月11日
【發(fā)明者】鄧恒, 吳招輝 申請(qǐng)人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司