分散式座椅控制系统的制作方法

本发明涉及用于带有多个能相对彼此直线运动或角运动的座椅元件的座椅(2)的分散式座椅控制系统(1)。

背景技术：

载具座椅，尤其是高级的飞机座椅通常具有一系列的能运动的座椅元件，例如靠背、头枕、腿支撑垫、脚踏板等，它们可以借助例如电动马达驱动器直线地或围绕一定的角度调整。通过泵和阀操纵的气垫作为例如带有按摩功能的腰部支撑件存在，此外存在操作设备、阅读灯、娱乐功能件和安全器件，例如锁定锁。不同的驱动器和其他的功能件可以为了简单起见被称为设备，它们通过控制系统相互连接。控制系统触发各个功能，监控和协调各个功能。

ep1432593b1描述了用于飞机座位中的驱动器的控制和能量供应系统。在此，为了确保可靠的功能提出系统的冗余的结构，其中，每个驱动器可以由两个电源设备供电，并且系统具有控制驱动器的中央控制单元，其中，各个设备通过数据线路器件相互连接。此外，中央控制单元的功能在其故障时应该由装备有软件的驱动器承担。在改进方案中，多个或所有驱动器应该通过其分配的智能承担中央控制单元的功能。由于高数量的单个设备，该解决方案是不经济的，并且由于这些设备的重量导致提高的燃料消耗。

de102004047149描述了用于复杂系统，尤其是带有结构组件，例如驱动器、泵、阀、灯等的飞机座椅的控制设施，结构组件分别具有至少一个带有用于通信的接口的处理器以及功能块，并且作为总线成员通过总线系统相互连接，其中，替代中央控制设备地，多个总线成员分别承担部分控制任务。在此，虽然由于被分配的控制任务可以取消中央控制，但也必须使简单的设备，例如灯装备有处理器，以便能被操控。

技术实现要素：

本发明的任务是示出灵活的、能匹配于不同的条件的，尤其是不同的座椅几何形状、不同的系统环境和系统要求的座椅控制系统，其非常可靠地工作，能简单地维护，简单地构建和布线，并且仅需要最少数量的不同的设备，这些设备可以以各种不同的方式相互组合。

该任务根据本发明通过权利要求1的特征解决。因为其中一个智能设备(4至9)除了其基本功能以外附加地具有系统主机功能，另外的智能设备(4至9)从该智能设备得到控制指令，所以得到座椅控制部的可靠的功能，而不必设置中央控制部。当设备具有计算和存储单元并且可以通过总线接口与另外的智能设备(4至9)通信时，设备被称为是智能的。本发明能够实现非常灵活的座椅控制系统(1)，其中，最小数量的不同设计的设备可以满足最多的功能。

各个设备具有基本功能。操作设备也被称为“乘客控制单元”，简称“pcu”；其在本示例中由带有菜单引导的触摸屏构成，并且允许单独控制座椅元件；其基本功能是“操作功能”。

智能接口设备也被称为“座椅接口设备”，简称“sid”；其用作服务接口、数据收集器等；其基本功能是“服务功能”。

用于非智能的设备或没有控制功能的设备的智能控制设备也被称为“离散线路控制器”，简称“dlc”；其基本功能是控制非总线兼容式的附加器件，例如阅读灯(10)、氛围灯、外部的操作单元、锁定件(80)和其他的外部设备。

电源设备(3)也被称为“供电器”；其用作通向机载电网的将机载电网电压转换为例如28v的接口。电源设备(3)具有多个(例如四个)dc输出端，所谓的“端口”，并且用作针对一组座椅(2)和/或其他设备的中央电压供应；其基本功能是分配电源电压和提供鉴别信息(id)。

“主机功能”仅表示智能设备(4至9)具有系统主机的功能，但不是仅用作系统主机，而是此外具有基本功能。

本发明的改进方案在从属权利要求中示出。本发明的特别有利的改进方案基于如下：将系统主机的任务分配到多个智能设备(4至9)上，其中，每个智能设备(4至9)除了其基本功能以外还具有部分系统主机的一个部分任务或多个部分任务。

此外有意义的是，部分系统主机形成关于整体功能性的子组。第一部分系统主机可以负责第一座椅(2)的驱动器的运动协调，第二部分系统主机负责第二座椅(2)的驱动器(4、5、7)的运动协调。另外的部分系统主机可以控制其余的功能。以该方式可以使不同的功能更简单地程序化。

适宜地设置的是，带有系统主机功能或部分系统主机功能的智能设备(4至9)从其余的智能设备(4至9)得到状态信息。

根据本发明的改进方案设置的是，其中一个智能设备(4至9)控制一个座椅(2)或多个座椅(2)的其余的设备，并且具有对这个或这些座椅(2)的座椅元件的运动进行协调的任务。

其中一个设备(4至9)同样可以控制一个座椅(2)或多个座椅(2)的驱动器(4、5、7)的部分区域，另外的设备(4至9)控制一个座椅(2)或多个座椅(2)的另外的部分区域，并且相应的设备(4至9)具有对这个或这些座椅(2)的座椅元件的运动进行协调的任务。

由经济和实际的原因出发，不是每个在座椅(2)上实施附加的辅助功能的设备(4至9)都具有带有总线接口的智能控制部。出于该原因非常有利的是，一个智能控制设备(9)控制多个用于环境功能的非总线兼容式的附加设备。阅读灯(10)、氛围灯、用户专用的照明件、监控器、锁定件(80)、用于环境检测的外部传感器和/或外部的操作单元示例性地被视为附加设备。

座椅控制系统(1)通常具有电源设备(3)，其中，其形成通向机载电网的接口，并且将电压转换为例如28v。

电源设备可以具有一个或多个dc输出端或“端口”。在该实施方式中，电源设备(3)具有四个端口(21、22、23、24)，要么总共四个座椅(2)可以与这些端口联接，要么例如两个座椅(2)和其他的附加设备，例如分隔壁或监控器驱动器可以与这些端口联接。

在本发明的特别经济的改进方案中设置的是，不同的端口(21、22、23、24)包含形式为不同的控制电压的标志，这些标志示出用于分别联接的设备的识别特征。

在座椅控制系统(1)中越少需要不同的设备，那么用于制造和储存的费用就越少，因此优选的是，带有相同的设备的多个座椅(2)与通信总线联接，并且能通过不同的控制电压执行区分。

座椅控制系统(1)是非常灵活地构建的，从而除了座椅(2)外还可以接入其他的待控制的机构。在此存在四个组，这些组由座椅(2)、分隔壁或其他的器件，例如监控器调节装置构成，针对它们设置了最少数量的不同的驱动器(4、5、7)，针对这些组设置的驱动器的数量少于驱动器(4、5、7)的绝对数量。

替选于不同的电压水平地，每个座椅(2)或功能组具有数字或模拟标志，并且电源设备(3)具有分线功能，通过分线功能可以操控多个(例如最多四个)座椅(2)或设备。分线功能也可以整合在座椅控制系统(1)的独立的设备或另外的设备中。

为了可以特别简单地安装或维护座椅控制系统(1)，设置了智能接口设备/sid(6)，其用作服务接口，软件和/或参数集可以通过该服务接口上载到所有智能设备(4至9)上。在其他方面，智能接口设备/sid(6)可以用于收集和存储系统数据。

驱动系统的配置管理属于智能接口设备/sid(6)的另外的功能。

基于在不同的使用情况下的不同的几何条件，可以得到许多不同的配置。在此特别有利的是，通过所有智能设备(4至9)中的参数集，能限定对带有系统主机功能或部分系统主机功能的设备的选定。

座椅控制系统(1)由于所涉及的构件的减少而是特别可靠的。为了进一步提高可靠性，在一个智能设备(4至9)故障时，另外的智能设备(4至9)承担故障的智能设备的功能或部分功能。该转移在此同样通过参数集调节。

为了实现设备彼此间的尽可能经济的和简单的布线以及最小的重量，各个智能设备(4至9)根据菊花链式原理(daisy-chain-prinzip)相互联结。这意味着的是，电压供应线路和数据线路在相应的设备中具有输入端和输出端。

本发明的重要的特征是座椅控制系统(1)的混合结构，其中，每个设备中的控制模块基于来自通信总线的状态信息控制设备，并且另外的系统任务基于一个激活的系统主机或多个激活的系统主机的控制指令来实施。一个或多个激活的系统主机接收系统的其余的智能设备(4至9)的状态，并且将命令发送回设备。

在本发明的特别有利的改进方案中设置的是，在系统主机故障时，另外的设备(4至9)承担系统主机的作用，在此适宜地设置的是，在激活的系统主机故障时，根据预安装的优先级列表选定承担该激活的系统主机的功能的智能设备(4至9)。

为了维持用于综合数据库的足够的存储空间，智能设备(4至9)，优选智能接口设备/sid装备有电子存储器，其具有足够的大小，例如大于1gb。因此，在统计上重要的数据量可以在运行时间或运行期间得到存储；这些数据量自动被评估并且因此及早地识别和报告故障。

为了可以在准确的时间点指派事件，系统具有实时时钟；其电压供应通过能量存储器，例如超级电容器确保。这具有如下优点：在电容器(57)的情况下不需要电池，并且实时时钟因此是免维护的。

日志数据的有效性以如下方式进一步提高，即，将舱内压配属给日志数据。该舱内压间接地是针对飞行高度或者起飞状态或降落状态的度量。

根据本发明的另一方面设置的是，驱动器(4、5、7)具有整合的运动控制部，其具有通向驱动器(例如电动机)、位置反馈件(例如电位计(92))、温度传感器(93)、制动器(91)和通信总线(17)的接口。

包含di/dt监控的防夹保护功能也属于整合的运动控制部，由此，通过提高的电流值识别出并且及时中断所发生的卡夹。

替选或附加地，防夹保护功能可以是依赖于运动学和定位的。

为了提高座椅使用者的舒适度，执行不依赖于负荷的转速调节，该转速调节在相应的使用者的很小和很大的重量的情况下都提供安静的、均匀的运行。

在使用电动驱动器的情况下，驱动马达的噪音小的安静的运行通过功率优化的换向来确保。

通过闭环调节，能将马达转速调节至转速0。也可以直至相应的驱动器的最大需要的转速下实现闭环调节。

根据本发明的改进方案设置的是，系统主机控制所有隶属于它的驱动器(4、5、7)，从而在通过通信总线(17)同时操控作为组的多个驱动器(4、5、7)时，以噪音优化和电流优化的方式实现激活和去激活制动器(91)。

噪音特别小的控制功能以如下方式得到，即，当在制动器(91)被去激活的情况下，各个驱动器(4、5、7)在隶属于系统主机的其他驱动器(4、5、7)之前达到它们的运动最终点时，驱动控制部在借助定位调节对这些驱动器(4、5、7)进行力加载的情况下一直提供反向控制，直到最后一个驱动器(4、5、7)达到运动最终点，针对所有相关的驱动器(4、5、7)的制动器(91)又被激活。

通信总线(17)例如是带有125kbit/s的低速can总线。

在本发明的特别节省结构空间的变型方案中，智能控制设备(9)和智能接口设备(6)整合在共同的壳体中。由此，可以省去插头构件和连接线缆。此外可以将控制设备(9)和接口设备(6)的电子构件布置在唯一的电路板上。由此，另外的构件可以得到节省和/或共同使用。

附图说明

本发明的实施例随后借助附图详细阐述。其中：

图1示出带有示意地示出的附件的座椅；

图2示出总线系统的简化的图示；

图3示出电源设备；

图4示出电源设备的方框图；

图5示出智能接口设备(sid)；

图6示出智能接口设备(sid)的方框图；

图7示出智能控制设备(dlc)；

图8示出智能控制设备(dlc)的方框图；

图9示出操作设备(pcu)；

图10示出操作设备(pcu)的方框图；

图11示出直线驱动器；

图12示出直线驱动器的正视图；

图13示出针对被联结的座椅控制系统的示例；

图14示出一组总线成员的方框图；和

图15示出两组总线成员的方框图。

具体实施方式

图1示出座椅2，其具有座椅控制系统1的许多设备。这些设备为了概览起见示意地围绕座椅2布置并且示出其在座椅2中的方位。所示的设备具体地是枢转驱动器5、直线驱动器4、电源设备3、智能接口设备(sid)6、智能控制设备(dlc)9、智能操作设备8、腰部驱动器7、阅读灯10、氛围灯11和用户专用的照明件12。

在图2中示出简化的总线电路图20，其带有通信总线17、两个直线驱动器4和一个枢转驱动器5，多个智能设备4、5与该通信总线联接。驱动器4、5、7除了包括电动机90以外还包括减速器45、制动器91、电位计92、温度传感器93和控制器94。在控制器上安装有带有系统主机控制功能或冗余的系统控制功能和设备控制功能(基本功能)的软件。在该示例中，枢转驱动器5除了其基本功能以外还具有系统主机功能。枢转驱动器5在此具有激活的系统主机控制部15，并且每个直线驱动器4具有冗余的系统控制部16，冗余的系统控制部在正常运行中是非激活的。附加地，枢转驱动器5和直线驱动器4具有设备控制部13，设备控制部直接通过设备控制指令14操控设备4、5的电动机90和制动器91，并且将电位计92的调节信号和温度传感器93的温度信号作为状态信息输送至通信总线17。(带有系统主机功能的)枢转驱动器5接收其余的总线成员的状态信息19，处理这些状态信息和自身的设备控制部13的对等的信息，并且发送控制指令18至通信总线17。与相应的局部的设备控制部13的设备控制指令相比，由其余的总线成员以更高的优先级实施系统主机控制部15的控制指令18。冗余的系统控制部16具有预先限定的优先次序，并且在带有激活的系统主机功能的设备故障时被激活，并且冗余的系统控制部16中的最优先的冗余的系统控制部承担其控制任务。根据干扰的类型也可以启动紧急程序。座椅2的具有驱动功能的智能设备相互形成功能组，其中，根据限定最优先的设备施加关于包括多个座椅2的总系统的部分主机功能。给每个座椅2和进而每个端口21、22、23、24配属带有部分主机功能的设备。虚线应该示出的是，在驱动器4、5、7或控制功能故障时也可以替换驱动控制部的功能。

图3示出电源设备3的简化的图示，其带有电源设备壳体27、输入盒壳体51、机载电网输入端25、机载电网输出端26、第一端口21、第二端口22、第三端口23和第四端口24。端口21至24是dc输出端并且具有多个接头引脚。led56示出在端口21至24上是否存在电压。接头引脚以id信号和总线接触部来占用，id信号为被联接的智能设备示出它与哪个端口21、22、23或24连接，总线接触部不具有电源设备3中的功能，而是仅用于传导。此外设置有另外的可选的接头。机载电网接头也具有多个接触部，其中也包含接地接触部。电源设备3此外包含短路保护构件和滤波构件以及过热保护器件。

图4示出电源设备3的简化的方框图，其带有电源设备壳体27、输入盒壳体51、机载电网输入端25、机载电网输出端26、接地接触端58、第一端口21、第二端口22、第三端口23和第四端口24。在机载电网输入端25与端口21至24之间存在：dc/dc转换器52、可逆的短路保护电路53、滤波器54、熔断器59、温度测量器件55、电容器57和led56。电源设备3也将id信号提供至每个端口，以便示出被联接的智能设备与哪个端口连接。此外可以设置dc使能电路，以便通过微型开关执行紧急切断。

图5示出智能接口设备(sid)6，其由sid壳体28、显示器29、sid总线输入端31、sid总线输出端32和sid接口33构成。

图6示出智能接口设备(sid)6的方框图，其带有sid总线输入端31、sid总线输出端32、can总线收发器36、微控制器板34、显示器29、输入电压测量件35、rs232收发器40、rs485收发器41、以太网收发器38、rj45诊断接口37、sid接口33和usb电源控制器39。微控制器板34接收包括限定了电源设备3的端口接口的电压信号的总线数据，处理数据并且将结果输出至不同的接口和显示器29。智能接口设备(sid)6没有对驱动器、照明件等的功能产生影响，智能接口设备尤其是用作数据记录器，用以数据分析、通过usb盘安装软件和维护。

图7示出智能控制设备(dlc)9，其带有dlc壳体42、dsl总线输入端46、dsl总线输出端47和功率输出端。功率输出端通过dlc插头接头48捆束。不具有自身智能的不同的附加功能通过线缆束81与dlc插头接头48连接，并且通过dlc插头接头被提供以它们单独的电压。

图8示出智能控制设备(dlc)9的简化的方框图，其带有dlc微控制器43、电源开关44、显示灯输出端49、12v输出端60、dlc总线输出端47、dlc插头接头48、24v输出端61和输入端62。28v线路63从dlc总线输入端46延伸至电源开关44，其由dlc微控制器43和温度比较电路64控制。dlc微控制器从dlc总线输入端46得到id信号50，通过id信号识别出所属的座椅2。

图9示出用于操控座椅驱动器、照明件等的操作设备(pcu)的示例，其通过由铝构成的pcu壳体框架65、由硬化的安全玻璃制成的具有多个电容作用的传感区域的玻璃操作区66构成，传感区域用作针对不同的功能的操作区67。

图10示出来自图9的操作设备(pcu)的简化的方框图，其带有pcu微控制器68、pcu-rs232收发器69、pcu-can收发器70、led背景灯71和许多操作区控制元件72。微控制器68用于评估由操作区67和操作区控制元件72生成的信号并且由此建立针对智能设备，尤其是驱动器和照明件的控制指令，控制指令能通过通信总线17进一步引导。微控制器68、led背景灯71、电容传感器74和收发器69、70施装在共同的pcu电路板75上。操作设备(pcu)8安装在背板73上，其通过pcu插接器76建立与通信总线17的连接和与电压供应线路77的联接，其与另外的智能设备4至9和电源设备3连接。

图11示出直线驱动器4，其带有容纳电子换向的直流电机的马达壳体84、容纳减速器45的变速器壳体85、芯轴82、与芯轴82牢固地连接的引导杆83和调整元件86，调整元件可以与座椅元件铰接地连接。芯轴82穿过变速器壳体85并且与能通过变速器驱动的芯轴螺母(未示出)协作。在马达壳体84内存在电路板，其带有运动控制器和低速总线接头。闭环转速调节、电子换向的直流电机的正弦控制、绝对位置控制、通过di/dt监控实现的防夹保护功能、热管理、自监控功能(bite功能)、emi滤波功能和过电压/过电流保护被视为运动控制器的控制功能。直线驱动器4此外包括激活的停机制动器，用以使驱动器相对于外部的负荷锁止。此外，直线驱动器4包括释放离合器89，其在错误功能的情况下可以通过释放杠杆和鲍登拉线操作。

图12示出了直线驱动器4的正视图，其带有芯轴82、引导杆83、马达壳体84、构造为插头接头或插座接头的驱动器总线输入端87和驱动器总线输出端88，通过驱动器总线输入端和驱动器总线输出端实现电压供应和数据传递。由于串行总线结构，以简单的方式通过菊花链式连接(daisy-chain-verbindung)将另外的驱动器接入系统中。

图13示出用于被联结的座椅控制系统1的示例，其带有电源设备3、智能接口设备(sid)6、用于第一座椅2的第一操作设备(pcu)8和用于第二座椅2的第二操作设备(pcu)8、智能控制设备(dlc)9、直线驱动器4、枢转驱动器5、ttl显示灯78、阅读灯(10)、锁定传感器79和锁定件80。通过线缆束81，驱动器4、5与端口21或22连接，智能接口设备(sid)6与端口24连接，智能控制设备(dlc)9与电源设备3的端口23连接。驱动器相互间通过菊花链式布线方式来连接。操作设备(pcu)8在该示例中与接口设备(sid)6连接，第二操作设备(pcu)8与智能控制设备(dlc)9连接。智能控制设备也建立与锁定传感器79、锁定件80和ttl显示灯的连接。ttl显示灯78示出的是，在相应的座椅中是否达到ttl位置(降落定位)。锁定传感器79识别出乘客是否系上其安全带，或者座椅2是否锁定。电源设备3具有机载电网输入端25和机载电网输出端26。两个配属的座椅2形成座椅组，针对座椅组分别需要仅一个电源设备3、接口设备(sid)6和智能控制设备(dlc)9。

如果要驱动和操控多于两个座椅2，那么两个端口23和24都与附加的座椅2的相应的驱动器连接。智能接口设备(sid)6和智能控制设备(dlc)9在该情况下例如与其中一个驱动器的自由的总线接头联接，或者sid6和dlc9在电源设备3与驱动器之间以菊花链式链接的方式来联结。同样，操作设备(pcu)8也可以在几乎任意的部位上与通信总线17联接。更确切地说，该布置视布线费用和与总线线缆连接的驱动器的可运动性而定。

图14示出了一组设备的方框图，这些设备通过can总线相互通信，其中，针对该组，其中一个设备除了其基本功能以外还施加组主机的功能。

图15示出了两组设备的方框图，它们与相同的can总线联接，但分别在其组内具有组主机。两个组由不同数量的设备构成，并且另外的设备类型分别限定为组主机。相应的组主机在此也附加地施加基本功能。以该方式，系统主机的任务分配到多个智能设备上，智能设备分别负责部分任务。主机功能可以由相应的组主机或带有主机功能的另外的设备确定。

附图标记列表

1座椅控制系统29显示器

2座椅31sid总线输入端

3电源设备32sid总线输出端

4直线驱动器33sid接口

5枢转驱动器34微控制器板

6接口设备(sid)35输入电压测量件

7腰部驱动器36can总线收发器

8操作设备(pcu)37rj45诊断接口

9控制设备(dlc)38以太网收发器

10阅读灯39usb电源控制器

11氛围灯40rs232收发器

12用户专用的照明件41rs485收发器

13设备控制部42dlc壳体

14设备控制指令43dlc微控制器

15系统主机控制部44电源开关

16冗余的系统控制部45减速器

17通信总线46dlc总线输入端

18控制指令47dlc总线输出端

19状态信息48dlc插头接头

20总线电路图49显示灯输出端

21第一端口50id信号

22第二端口51输入盒壳体

23第三端口52dc/dc转换器

24第四端口53短路保护电路

25机载电网输入端54滤波器

26机载电网输出端55温度测量器件

27电源设备壳体56led

28sid壳体57电容器

58接地接触部90电动机

59熔断器91制动器

6012v输出端92电位计

6124v输出端93温度传感器

62输入端94控制器

6328v线路

64温度比较电路

65pcu壳体框架

66玻璃操作区

67操作区

68pcu微控制器

69pcu-rs232收发器

70pcu-can收发器

71led背景灯

72操作区控制元件

73背板

74电容传感器

75pcu电路板

76pcu插接器

77电压供应线路

78ttl显示灯

79锁定传感器

80锁定件

81线缆束

82芯轴

83引导杆

84马达壳体

85变速器壳体

86调整元件

87驱动器总线输入端

88驱动器总线输出端

89释放离合器