专利名称：自适应座椅系统及座椅调节方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车座椅系统，具体涉及一种自适应座椅系统。本发 明还涉及一种上述系统的座椅调节方法。
背景技术：
现今，乘车的舒适感越来越被人们所关注，而且也成为衡量汽车性能 的主要指标之一。而日常乘车过程中，汽车的加速、减速和转向都会对乘 客产生相应方向的加速度作用力，导致乘客的乘车舒适感下降。这个问题 在越来越关注行车舒适感的今天，需要进行解决。
于是很多关于座椅调节的技术不断改进，使得座椅调节的方法和方式 也有多种，但其统有的缺陷为都需要人来操作，不能实现座椅根据汽车行 驶的状态自动调节的功能，此问题仍需进一步开发。
随着
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自适应座椅系统，它可以利 用汽车电子领域里的控制方法自动调节座椅的状态，从而削弱汽车行驶过 程中产生的各向加速度，提高汽车乘坐的舒适性。为此，本发明还要提供 一种座椅调节方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种自适应座椅系统，包括 加速度传感器模块、控制芯片、座椅电机驱动模块、及座椅；控制芯片接
3收传感器模块的加速度信号，并通过座椅电机驱动模块调节座椅的状态。 本发明还提供了一种基于上述系统的座椅调节方法，包括以下步骤: (1)加速度传感器模块测量汽车在行驶方向、离心力方向、及垂直方向 的加速度；(2)根据步骤(1)所得汽车各方向的加速度大小，控制芯片
利用力学平衡计算座椅的倾斜角度或位移速度；(3)控制芯片通过座椅电 机驱动模块调节座椅的倾斜角度或位置。
因为本发明用加速度传感器检测汽车行驶过程中产生的各向加速 度，并通过控制芯片计算调节座椅的倾斜角和位移，从而能够自动调节座 椅的状态，削弱汽车行驶过程中产生的各向加速度对乘客的影响，提高汽 车乘坐的舒适性。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。 图1是汽车行驶过程中在行驶方向、重力方向、离心力方向的加速 度示意图2是本发明的系统图3是本发明调整行驶方向加速度的实施例示意图； 图4是本发明调整离心力方向加速度的实施例示意图； 图5是本发明调整重力方向加速度的实施例示意图； 图6是本发明的传感器驱动电路； 图7是本发明的座椅驱动电路。
具体实施例方式
如图1所示，汽车在行驶过程中一般会产生三个方向的加速度行驶方向加速度、重力方向加速度和离心力方向加速度。本发明的自适应座 椅系统包括加速度传感器模块、控制芯片、座椅电机驱动模块、及座椅。 其中传感器模块即用来测量汽车各个方向(行驶方向、重力方向和离心力 方向)加速度大小，控制芯片则用来接收加速度传感器模块的加速度信号， 并通过座椅电机驱动模块调节座椅的状态。
传感器模块包括行驶方向加速度传感器、离心加速度传感器、及垂 直方向加速度传感器，对传感器的驱动均采用一般的驱动电路，如图6 所示为一种传感器的驱动电路，其中加速度传感器采用常见的加速度传感
器芯片MMA1220D，以10ms间隔分别采集汽车的行驶方向ax、垂直方向ay 和径向方向ar三个方向的加速度信号，醒A1220D将加速度信号以电压的 形式输出给控制芯片。由于每次采样间隔为10ms，因此对随机出现的干 扰信号会有过滤效果。
本发明座椅电机的驱动电路采用一般的电机驱动电路即可，如图7 所示的继电器驱动芯片采用常见的ULN2003D芯片，控制芯片将输入的加 速度信号转换为数字信号，控制芯片根据该数字信号进行数据处理。
根据&和ar方向的加速度值，控制芯片计算出座椅在相应方向上平 衡该加速度所需要偏转的角度e ，将需要偏转的角度e量化为霍尔脉冲个 数。因为座椅电机转动的角度e与电机转动产生的霍尔脉冲个数N成正比，
如下公式
9 = N w ;
其中，o为单个霍尔脉冲对应的座椅转动角度。
因此，控制芯片控制驱动座椅电机的同时，还将计数座椅转动产生的霍尔脉冲数N，直到达到需要的脉冲数N为止，从而使座椅转动到相应的角度。
根据ay方向的加速度值，控制芯片则计算出垂直方向的反作用力， 进而计算座椅调节的速度，驱动电机升降。
本发明的座椅调节方法，包括(1)加速度传感器模块测量汽车在 行驶方向、离心力方向、及垂直方向的加速度；(2)根据步骤(1)所得 汽车各方向的加速度大小，控制芯片利用力学平衡计算座椅的倾斜角度或 位移速度；(3)控制芯片通过座椅电机驱动模块调节座椅的倾斜角度或位 置。
当加速度为行驶方向的加速度时，则计算座椅的前后倾斜角度，从 而调节座椅，其原理如图3所示。根据力学平衡原理，将座椅倾斜a角度， 则座椅反作用在乘客上的作用力Fn产生水平分力，如果该分力与汽车行 驶方向的作用力平衡则减除了人受到行驶方向加速度的影响，因此座椅倾 斜度a与汽车行驶方向加速度大小相关，计算座椅倾斜角度a的关系式如 下
Fx=F8:* tag a ，
Fx=m ax ，
Fg=m* g ，
=g* tag a ,
a二 cot (ax/g)，
其中，&为行车方向加速度；g为重力加速度常数；m为乘客质量;
a为座椅倾斜角度；Fx为Fn的水平分力。当加速度为径向的加速度时，则计算座椅的左右倾斜角度，从而调
节座椅，其原理如图4所示。车辆会形成径向向外的径向加速度ar，该力
大小根据公式
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，ar为转弯产生的径向加速度；v为汽车行驶速度；r为汽车转 弯半径；fV为转向径向加速度作用在质量为m的乘客身上的离心力；m为 乘客质量；
当座椅向转向径向力相反方向倾斜P角度时产生的作用力与fr方向
相反大小相同的作用力Fr ，该力为座椅反作用在乘客上的作用力Fn的水
平分量
Fr = fr;
Fr = m g tag 3 ;
P = cot(ar /g);
其中，^为行车转弯径向离心加速度；g为重力加速度常数；m为乘 客质量；e为座椅倾斜角度。
由上述公式计算出座椅倾斜角度P ，以此平衡转弯方向产生的径向 加速作用力。
加速度为垂直方向的加速度时，则计算座椅上下的位移速度，从而 调节座椅，其原理如图5所示。当汽车行驶过程中出现上下颠簸时，会有 座椅上会出来上下方向的加速度ah，此加速度作用在乘客的受力Fa如下
Fa = m ' ah ;其中，为座椅对乘客的作用力；Fg为乘客的重力；m为乘客的质量。 由于ah可通过加速度传感器测出来，因此座椅的位置调节可以直接
通过计算该ah的值得知座椅的移动速度和方向。移动方向与该加速度ah
方向相反。
权利要求
1、一种自适应座椅系统；其特征在于，包括加速度传感器模块、控制芯片、座椅电机驱动模块、及座椅；所述的控制芯片接收所述加速度传感器模块的加速度信号，并通过所述座椅电机驱动模块调节所述座椅的状态。
2、 如权利要求l所述的自适应座椅系统，其特征在于，所述的加速 度传感器模块包括行驶方向加速度传感器、离心加速度传感器、及垂直方 向加速度传感器。
3、 一种如权利要求1所述自适应座椅系统的座椅调节方法；其特征 在于，包括如下步骤(1) 加速度传感器模块测量汽车在行驶方向、离心力方向、及垂直 方向的加速度；(2) 根据步骤(1)所得汽车各方向的加速度大小，控制芯片利用力 学平衡计算座椅的倾斜角度或位移速度；(3) 控制芯片通过座椅电机驱动模块调节座椅的倾斜角度或位置。
4、 如权利要求3所述的座椅调节方法，其特征在于，步骤(2)中 如果所述的加速度为行驶方向的加速度时，则计算座椅的前后倾斜角度。
5、 如权利要求3所述的座椅调节方法，其特征在于，步骤(2)中 如果所述的加速度为径向的加速度时，则计算座椅的左右倾斜角度。
6、 如权利要求3所述的座椅调节方法，其特征在于，步骤(2)中 如果所述的加速度为垂直方向的加速度时，则计算座椅上下的位移速度。
全文摘要
本发明公开了一种自适应座椅系统，包括加速度传感器模块、控制芯片、座椅电机驱动模块及座椅；控制芯片接收所述加速度传感器模块的加速度信号，并通过座椅电机驱动模块调节座椅的状态。本发明还公开了一种座椅调节方法，包括加速度传感器模块测量汽车的加速度；根据汽车各方向的加速度大小，控制芯片计算座椅的倾斜角度或位移速度；控制芯片通过座椅电机驱动模块调节座椅的倾斜角度或位置。本发明用加速度传感器检测汽车行驶过程中产生的各向加速度，并通过控制芯片计算调节座椅的倾斜角和位移，从而能够自动调节座椅的状态，削弱汽车行驶过程中产生的各向加速度对乘客的影响，提高汽车乘坐的舒适性。
文档编号B60N2/42GK101497321SQ20081004309
公开日2009年8月5日 申请日期2008年2月2日 优先权日2008年2月2日
发明者罗来军, 郭凤龙, 陆秋剑 申请人:联创汽车电子有限公司