专利名称：电动座椅控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动座椅控制装置，特别涉及一种利用间接量测方式达成电动座椅位置记忆的电动座椅控制装置。
背景技术：
百年来汽车工业不断的进步，随着生产技术与材料的日新月异，汽车的生产技术也不断的创新。汽车工业的蓬勃发展，也带动相关产业的进步，进而使整体工业技术向上提升。然而无论是高价的轿车或休旅车或者是平价的民用车，汽车的发展与设计最重要的关键在于安全与舒适。
随着汽车工业的进步，汽车的舒适性就越来越受到汽车制造者与消费者的重视。早期的汽车配备有舒适的座椅，已能满足大部分使用者的需求。然而，后来的汽车座椅除了要能够提供舒适的座椅，更要能够提供电动的调整机构，以方便使用者进行位置的调整，进而方便地获得较佳的驾驶姿式。近期的汽车座椅，则更强调具有记忆功能的电动座椅。不同的使用者可依先前所输入的位置数据，在上车时利用选择开关自动的将座椅调整至合适的驾驶位置。
然而，由于许多的车子大部分的时间仅由单一位使用者所驾驶，故目前大部分的座椅并不具有记忆的功能。而且，因为具有记忆功能的电动座椅，通常安装有记忆型马达，以作为座椅的姿态记忆与调整。而记忆型马达内部一般则利用旋转位置传感器(rotational angular sensor)与编码器(rotational angularencoder)，直接感测位置讯号，并回馈给控制器做姿态角度与位置等调整。故马达的生产成本亦较一般的马达为高。
传统记忆型电动座椅的设计，除了马达成本较高，且必须专属于特定的座椅，一旦决定了座椅的设计，使用者不易在日后进行变更。因此，目前大部分记忆型电动座椅均使用在高档车配备。若是原始设计并未提供记忆型电动座椅的车种，一般已购车的使用者并无法选购或升级其目前所使用的电动座椅至高级的记忆型电动座椅。
发明内容
鉴于上述的发明背景中，由于传统的记忆型电动座椅，并无法广泛的推广于各种市售的汽车的汽车座椅。如何使电动座椅控制装置独立于电动座椅的驱动装置，将可有效的降低记忆型电动座椅整体的生产成本，且可使记忆型电动座椅有效的结合目前各类的电动座椅，使记忆型电动座椅更为广泛的被应用于汽车座椅，提高汽车驾驶的舒适性。
因此，本发明的一目的在于，提供一种电动座椅的驱动装置，间接量测电动座椅的位置，使适合于使用在各类型的电动座椅，以直接将手动型电动座椅升级成为具有记忆功能的电动座椅。
本发明的另一目的在于，提供一种电动座椅的驱动装置，以减少汽车座椅的结构差异，使降低汽车与电动座椅的生产成本。
本发明的又一目的在于，提供一种电动座椅的驱动装置，可直接串联于一般电动座椅的电源线，使一般电动座椅升级成为具有记忆功能的电动座椅，以更为普及记忆型电动座椅的使用范围。
为了实现上述目的，本发明提供一种电动座椅控制装置，其串联于一电动座椅的一电源线。此电动座椅控制装置包含有一量测模块、一控制模块以及一记忆模块。量测模块串联于电动座椅的电源线，以由电源线量测电流变化讯号，并将其转换为数字输出讯号。控制模块接收数字输出讯号，以判断目前电动座椅的位置，而记忆模块则连接控制模块，以储存电动座椅的位置数据。
此电动座椅控制装置还包含有选择模块亦连接于控制模块，以经由控制模块移动电动座椅至记忆模块所储存的位置数据其中之一选择位置。其中上述的控制模块利用一脉冲宽度调节(pulse width modulation；PWM)电路，以控制电源线的电流大小，以移动或停止电动座椅，还可以进行电动座椅的缓启动与缓停止。
其中上述的量测模块包含一低阻抗精密电阻、一第一讯号处理器、一第二讯号处理器以及一第三讯号处理器。第一讯号处理器、第二讯号处理器以及第三讯号处理器依序串联，且第一讯号处理器较佳地由一二阶带通滤波器与一微分放大器所构成，而第二讯号处理器与第三讯号处理器较佳地由一阶带通滤波器与高倍率放大电路所构成。
其中上述的量测模块还包含一饱和处理与迟滞补偿电路，以使数字输出讯号饱和。而记忆模块还储存一零点位置数据与一极限点位置数据，于安装此电动座椅控制装置进行设定。上述的控制模块在启动的瞬间还输出一瞬间涌浪电流，以在电动座椅被移动的初期，瞬间移动电动座椅一预定的时间，较佳的为20毫秒(millisecond；ms)，以跳脱减速机构位于极限位置及/或启动瞬间的较大的摩擦力。
上述的脉冲宽度调节电路还可限制一短行程最大输出功率，以避免短行程的急加速与急减速，其中较佳地限制短行程最大输出功率为长行程最大输出功率的80％。
由于本发明的电动座椅控制装置可直接串联于一般电动座椅，使其升级使成为记忆型的电动座椅，不仅可安装于原厂出厂的新车，亦可以使用于售后服务时进行升级，还可以自助升级。
因此，本发明的电动座椅控制装置可使一般传统的电动座椅立即升级成为具有记忆功能的记忆型电动座椅，进而更为普及记忆型电动座椅的使用范围。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明的电动座椅控制装置的一较佳实施例的示意图；图2为本发明的电动座椅控制装置的方块示意图；图3为本发明的电动座椅控制装置的量测模块的一较佳实施例的方块示意图；图4为本发明的电动座椅控制装置的短行程移动时序图；图5为本发明的电动座椅控制装置的长行程移动时序图；以及图6为本发明的电动座椅控制装置的量测模块的另一较佳实施例的方块示意图。
其中，附图标记100记忆型电动座椅 110座椅本体120驱动装置130电缆线140电动座椅控制装置150电源
200电动座椅控制装置 202量测模块204控制模块 206选择模块208存储模块 210马达220电源 320讯号量测单元330第一讯号处理单元 340第二讯号处理单元350第三讯号处理单元 360数字讯号输出单元410启动周期period420第一移动周期430第二移动周期 440第三移动周期510启动周期period520第一移动周期530第二移动周期 540第三移动周期610讯号量测单元 620前置滤波器630第一讯号处理单元 640第二讯号处理单元650第三讯号处理单元 660数字讯号输出单元670低通滤波器680放大器690电流讯号输出单元具体实施方式
本发明的电动座椅控制装置，可独立于电动座椅的驱动装置，使适合于使用在各类型的电动座椅，直接将一般手动型电动座椅升级成为具有记忆功能的电动座椅。此电动座椅控制装置，还可以减少汽车座椅的结构差异，使单一电动座椅的设计，即可使用于手动型电动座椅以及记忆型电动座椅，大幅降低汽车与电动座椅的生产成本。以下将以图标及详细说明清楚说明本发明的精神，如熟悉此技术的人员在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
参阅图1，为本发明的电动座椅控制装置的一较佳实施例的示意图。如图中所示，记忆型电动座椅100具有座椅本体110，并利用驱动装置120，使椅座本体110依使用者的需求前后移动。本发明的记忆型电动座椅100还利用串联于电缆线130与电源150，例如是汽车电瓶，之间的电动座椅控制装置140，使得一般的电动座椅均可具有方便与舒适的记忆型电动座椅的功能。电动座椅控制装置140利用电源线130受到驱动装置120中马达转动或者是其它随着马达旋转角运动或经转换机构转变为直线位置运动等变化，而呈现规律的周期性变化(periodic variation)的物理量，例如是齿轮(gear)或螺杆(ball screw)等减速机构节距(pitch)规律的周期性变化、马达转子(rotor)惯性矩偏心量(bias of momentum)所产生的周期性变化、定子(stator)或转子硅钢片齿(teeth)与齿槽(slot of teeth)结构的规律周期性变化、永磁(permanentmagnet)N-S磁极(po1e)间隔性排列结构的规律周期性变化、以及电枢刻度(armature calibration)结构的规律周期性变化等等物理量。当驱动装置120中的马达转动时，电缆线130流动的电流会因为上述的物理量的周期性变化，而产生相对应的周期性变化。
电动座椅控制装置140串联于电缆线130之上，由精密的电流变化感测组件，精确的将电流变化量有效量测，再由讯号处理的方式，以将周期性的讯号转换成为座椅的相对应移动距离与位置关系。因此，即便是传统的电动座椅，仅需外加本发明的电动座椅控制装置即可有效的升级为具有记忆功能的电动座椅。
参阅图2与图3，其分别为本发明的电动座椅控制装置的方块示意图以及电动座椅控制装置的量测模块的一较佳实施例的方块示意图。如图2中所示，电动座椅控制装置200包含有一量测模块202、一控制模块204、一选择模块206以及一存储模块208。当进行电动座椅的位置量测时，此电动座椅控制装置200串联于马达210与电源220之间。同时参阅图3，由于马达210转动时，其电流大小随着周期性的物理量变化而产生周期性的变化。本发明的电动座椅控制装置利用讯号量测单元320以量测马达电源线的电流量的变化，较佳的使用一极低阻抗的精密电阻串联于马达的电源线，并量测此精密电阻两端的电压差、再经放大与讯号处理，间接侦测马达电源线上的电流讯号大小，并由此电流讯号检索各种随位置呈现规律的周期性变化的物理量的特征频率讯号，来计算座椅相对位置的变化。
为了使讯号量测单元320所量测的马达电源线的电流讯号变化所隐含的特征频率讯号能够被正确的转换成为座椅位置的相关数据。本发明的电动座椅控制装置接着利用第一讯号处理单元330以将上述的量测讯号经由第一讯号处理单元330，例如是一阶以上的带通滤波器(band pass filter)或带拒滤波器(band rejection filter)，或还包含一微分放大器(differentialamplifier)，使所需的特征频率讯号被放大。接着在利用第二讯号处理单元340以及第三讯号处理单元350，使特征频率讯号进一步被放大，且将非特征频率的讯号加以滤除。其中，第二讯号处理单元340以及第三讯号处理单元350较佳地例如是一阶以上的带通滤波或一阶以上的带拒滤波，较佳地还具有高倍率(high gain)的放大电路。然后再经过饱和(saturation)与迟滞(hysteresis)处理，以进一步放大此特征频率讯号至饱和阶段，同时将其转换成为转角数字脉波讯号(angular pulse)，由数字讯号输出单元360输出。
经由数字讯号输出单元360所输出的数字讯号，传送至图2的控制模块204中，控制模块204便可利用这些数字讯号判断目前座椅所在的位置或姿势，并可加以记录于记忆模块208之中。当使用者下次欲移动至目前的座椅的位置或姿势时，即可经由选择模块206的选择开关直接选择所需的位置或姿势。本发明的电动座椅控制装置200即可根据记忆模块208中所记忆的位置与姿势，经由控制模块204调整输出至马达210的电源220，使马达210被有效的启动与停止于预定的记忆位置或姿势。
参阅图6，如图中所示为本发明的电动座椅控制装置的量测模块的另一较佳实施例的方块示意图。如图中所示，讯号量测单元610与第一讯号处理单元630之间还包含有一前置滤波器620。此前置滤波器620较佳地为一高通滤波器(high pass filter)，安装于第一讯号处理单元630的前方，以将讯号量测单元610所量得的马达电源线的电流变化讯号，由高通滤波器滤除其中的低频讯号，以有效避免低频讯号造成讯号饱和的情况，进而提高座椅位置信息的准确度。其中，讯号量测单元610较佳地亦为一极低阻抗的精密电阻串联于马达的电源线。
通过前置滤波器620的量测讯号，接着再利用第一讯号处理单元630，例如是一阶以上的带通滤波或一阶以上的带拒滤波等，使所需的特征频率讯号被析出。然后利用第二讯号处理单元640以及第三讯号处理单元650，使特征频率讯号进一步被放大，且将非特征频率的讯号加以滤除。其中，第二讯号处理单元640以及第三讯号处理单元650，例如是一阶以上的带通滤波器或一阶以上的带拒滤波器，较佳地还具有高倍率放大电路。然后再经过饱和与迟滞处理，以进一步放大此特征频率讯号至饱和阶段，同时将其转换成为转角数字脉波讯号，由数字讯号输出单元660输出。
而马达电源线的电流变化讯号，亦可由一低通滤波器(low pass filter)670以滤除其中的高频讯号，并经由放大器680加以放大，以获得其中的电流讯号，其较佳地正比于电流大小，然后由电流讯号输出单元690输出至控制模块。此电流讯号可用来反应马达电源线的电流大小，其可有效避免电动座椅的马达产生过载，进而提高座椅使用的安全性。
由于本发明的电动座椅控制装置采用侦测电流的方式，间接提供角度或位置信息的方式进行电动座椅的位置或角度的记忆与调整。故本发明的电动座椅控制装置可直接串联于传统电动座椅的电源线中，即可升级传统的电动座椅成为具有记忆功能的电动座椅。因此，无论是汽车制造商或使用者均可直接将传统的电动座椅性能提升，而无须变更座椅的设计。
尤其是汽车制造商可直接采用本发明的电动座椅控制装置，无须变更马达的设计为具有传感器(sensor)以及编码器(encoder)的高价马达，故可有效的降低记忆型电动座椅的生产成本。同时，由于记忆型电动座椅与一般电动座椅均采用相同的设计，还可增加模具与生产设备的利用率，有效的降低生产成本。
对于使用者而言，传统的电动座椅一般并无法升级为具有记忆功能的电动座椅。然而当本发明的电动座椅控制装置串联于传统的无记忆型的电动座椅，其即可立即升级使成为记忆型的电动座椅。因此，使用者可于售后服务时进行电动座椅的升级，还可以采用自助升级的方式，将一般传统的电动座椅升级为具有记忆功能的记忆型电动座椅，使得记忆型电动座椅能服务更多的驾驶者与乘客，提升驾驶与乘客的舒适性。
由于本发明的电动座椅控制装置可方便的安装于一般的电动座椅上，使升级为记忆型电动座椅。且为使得使用者更为舒适与准确的使用电动座椅，本发明的电动座椅控制装置还利用控制模块以控制电动座椅的启始与到达目标时的座椅移动速度。
参阅图4与图5，图4为本发明的电动座椅控制装置的短行程移动时序图，而图5则为长行程移动时序图。由于马达断电后瞬间会因逆感应电动势(back-electromotive force；back-EMF)的确良影响，产生逆电流，易造成定位累积误差，本发明还利用控制模块中的脉冲宽度调节(pulse widthmodulation；PWM)电路以实现缓启动以及缓停止的功能，使避免逆电流产生。因此，直到马达停止那一刻仍有电流讯号供检知，以消除逆感应电动势所造成的定位累积误差。参阅图4与图5中的第一移动周期(period)420、520以及第三移动周期440、540的缓启动与缓停止。
本发明的电动座椅控制装置还利用瞬间涌浪电流(inrush current)以产生短暂瞬间大扭力，使跳脱减速机构位于极限位置及/或启动瞬间的较大的摩擦力，参阅图4与图5中的启动周期410、510。
本发明的电动座椅控制装置利用缓启动与缓停止，不仅以较舒适的模式移动座椅，还利用瞬间涌浪电流在启动的初期瞬间移动座椅约20毫秒(millisecond；ms)以克服摩擦力，使得座椅可在使用者无感觉的情况下克服摩擦力。此外，由于在短行程的移动时，由于距离较短，瞬间的启动与停止，将会使得使用者感受到短距离加速度与减速度差异过大的不舒适，因此，本发明的电动座椅控制装置还在短行程移动时，使得第二移动周期430的PWM的工作功率仅维持在最大功率的约80％使得使用者所感受到的瞬间加减速的差异因此而缩小，进一步提高座椅移动的舒适性。
而在长行程的座椅移动时，则使PWM具有较高的工作功率，以加快移动速度，且在到达目标位置之前，进入缓停止的周期。
为了使得一般使用者与汽车制造商得以精确的结合本发明的电动座椅控制装置与一般的电动座椅，电动座椅控制装置还提供一行程设定的功能，也就是说，当电动座椅控制装置与电源线串联时，先将座椅移动至行程的最前端与最后端，以使记忆模块与控制模块得以正确的认知电动座椅的移动极限。且当电动座椅再次移动至此位置时，电动座椅控制装置将配合机械行程的移动极限，再次确认此归零点或极限点，以消除座椅长时间来回移动所造成的位置误差。
本发明的电动座椅控制装置可简单的串联于无记忆功能的电动座椅，使其升级使成为记忆型的电动座椅。因此，可安装于原厂出厂的新车，或使用者于售后服务时进行升级，亦可以使用者自助升级。使得一般传统的电动座椅可立即升级成为具有记忆功能的记忆型电动座椅，其将使得记忆型电动座椅的使用范围更为普及。
本发明的电动座椅控制装置，可独立于电动座椅的驱动装置，简化汽车座椅结构的差异，使电动座椅的设计更为简单与共享，大幅降低汽车与电动座椅的生产成本。配合上述的控制模块的缓启动、缓停止、瞬间涌浪电流以克服摩擦力以及短行程的最大输出功率的限制，使得记忆型电动座椅的使用更为舒适与方便。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种电动座椅控制装置，串联于一电动座椅的一电源线，其特征在于，至少包含一量测模块，串联于该电动座椅的该电源线，以由该电源线量测电流变化讯号，并将其转换为数字输出讯号；一控制模块，接收该些数字输出讯号，以判断目前该电动座椅的一位置；以及一记忆模块，连接该控制模块，以储存该电动座椅的位置数据。
2.根据权利要求1所述的电动座椅控制装置，其特征在于，还包含一选择模块，连接于该控制模块，以经由该控制模块移动该电动座椅至该记忆模块所储存的该些位置数据其中之一位置。
3.根据权利要求1所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的控制模块控制该电源线的电流大小，以移动或停止该电动座椅。
4.根据权利要求1所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的量测模块包含一低阻抗精密电阻，以量测该电流变化讯号。
5.根据权利要求4所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的量测模块还包含一低通滤波器，电性连接该低阻抗精密电阻，以检索该电流变化讯号的低频讯号；一放大器，串联于该低通滤波器，放大该低频讯号，以形成一电流讯号，其正比于该电源线的电流大小；以及一电流讯号输出单元，串联于该放大器，并输出该电流讯号至该控制模块，使该控制模块获得该电流讯号，以避免该电动座椅过载。
6.根据权利要求4所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的量测模块还包含一第一讯号处理器电性连接该低阻抗精密电阻，且该第一讯号处理器由一阶以上的带通滤波器或一阶以上的带拒滤波器所构成。
7.根据权利要求6所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的量测模块还包含一前置滤波器安装于该第一讯号处理器与该低阻抗精密电阻之间，且该前置滤波器为一高通滤波器，以将该电流变化讯号的低频讯号滤除。
8.根据权利要求6所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的量测模块还包含一第二讯号处理器串联一第三讯号处理器，并串联于该第一讯号处理器，该第二讯号处理器与第三讯号处理器，由一阶以上的带通滤波器或一阶以上的带拒滤波器所构成。
9.根据权利要求8所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的量测模块还包含一饱和处理与迟滞补偿电路，以使该些数字输出讯号饱和。
10.根据权利要求1所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的记忆模块还储存一零点位置数据与一极限点位置数据。
11.根据权利要求1所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的控制模块输出一瞬间涌浪电流，以在该电动座椅被移动的初期，瞬间移动该电动座椅一预定的时间。
12.根据权利要求11所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的预定的时间约为20毫秒。
13.根据权利要求1所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的控制模块还包含缓启动与缓停止该电动座椅的功能，以避免逆电动势所造成的位置误差。
14.根据权利要求13所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的控制模块还包含一脉冲宽度调节电路，以实现该电动座椅的缓启动与缓停止的功能。
15.根据权利要求14所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的脉冲宽度调节电路，限制一短行程最大输出功率，以避免急加速与急减速。
16.根据权利要求15所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的脉冲宽度调节电路，限制该短行程最大输出功率为一长行程最大输出功率的80％。
17.根据权利要求1所述的电动座椅控制装置，其特征在于，上述的电动座椅控制装置，为一售后服务零件，以升级一般电动座椅成为一记忆型电动座椅。
全文摘要
一种电动座椅控制装置，包含有一量测模块、一控制模块以及一记忆模块。量测模块串联于电动座椅的电源线，以由电源线量测电流变化讯号，并将其转换为数字输出讯号。控制模块接收数字输出讯号，以判断目前电动座椅的位置，而记忆模块则连接控制模块，以储存电动座椅的位置数据。此电动座椅控制装置还包含有选择模块，以经由控制模块移动电动座椅至记忆模块所储存的位置数据其中之一位置。
文档编号B60N2/02GK1940786SQ20061008055
公开日2007年4月4日 申请日期2006年5月17日 优先权日2005年9月30日
发明者沈德洋, 叶鸣, 许育嘉, 田宗民 申请人:台达电子工业股份有限公司