一种用于电动座椅多速调节的控制驱动系统的制作方法

本发明涉及一种用于电动座椅多速调节的控制驱动系统。

背景技术：

越来越多的汽车主机厂提出汽车电动座椅的多速调节需求，例如前排和二排座椅的易进入(easyentry，eze)功能，三排座椅的快速翻折(otf)功能等。目前已有的座椅eze功能和otf功能的解决方案主要有以下几种：

1)手动水平调节和手动靠背快速翻折；

2)电动低速水平调节，手动靠背快速翻折；

3)电动低速水平调节和电动低速靠背翻折

然而，上述这些已有的解决方案具有以下缺点：

1)纯手动方案具有操作不方便、操作力大等缺点；

2)半电动方案水平调节速度低，靠背手动调节操作不便；

3)全电动方案调节速度低，等待时间长；

鉴于上述情况，目前需要开发一种用于电动座椅多速调节的控制驱动系统，以克服上述缺点。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种用于电动座椅多速调节的控制驱动系统，以控制和驱动座椅实现多速和恒速水平调节及靠背角度调节。

本发明所述的一种用于电动座椅多速调节的控制驱动系统，其包括：一与座椅的座垫连接的水平调节电机、一与该水平调节电机连接的第一霍尔传感器、一与所述座椅的靠背连接的靠背调节电机、一与该靠背调节电机连接的第二霍尔传感器，以及一座椅多速调节控制模块，其中，所述座椅多速调节控制模块配置为：

当接收到座垫水平调节命令后，控制所述水平调节电机带动所述座垫以第一移动速度水平移动，并根据所述第一霍尔传感器反馈的所述水平调节电机的速度以及该座椅多速调节控制模块从所述水平调节电机采样到的电流信号，对所述水平调节电机实现pwm恒速控制；

当接收到靠背角度调节命令后，控制所述靠背调节电机带动所述靠背以第一转动速度转动，并根据所述第二霍尔传感器反馈的所述靠背调节电机的速度以及该座椅多速调节控制模块从所述靠背调节电机采样到的电流信号，对所述靠背调节电机实现pwm恒速控制；

当接收到eze命令后，记忆由所述第一、第二霍尔传感器采集的所述水平调节电机和靠背调节电机当前的位置信息，并根据预设的对应eze功能的电机位置信息，控制所述水平调节电机和靠背调节电机分别带动所述座垫和靠背以第二移动速度和第二转动速度运动到eze所需位置；当接收到eze恢复命令后，控制所述水平调节电机和靠背调节电机分别带动所述座垫和靠背以第二移动速度和第二转动速度运动回到进行eze之前的位置；以及

当接收到otf命令后，记忆由所述第二霍尔传感器采集的所述靠背调节电机当前的位置信息，并根据预设的对应otf功能的电机位置信息，控制所述靠背调节电机带动所述靠背以第三转动速度运动到otf所需位置；当接收到otf恢复命令后，控制所述靠背调节电机带动所述靠背以第三转动速度运动回到进行otf之前的位置；

其中，所述第二移动速度大于第一移动速度，所述第二、第三转动速度大于第一转动速度。

在上述的用于电动座椅多速调节的控制驱动系统中，所述座椅多速调节控制模块进一步配置为：对所述水平调节电机的速度和电流信号进行分析，并与预设的速度和电流的第一阈值进行计算和比对，以通过闭环控制算法实现pwm恒速控制。

在上述的用于电动座椅多速调节的控制驱动系统中，所述座椅多速调节控制模块进一步配置为：对所述靠背调节电机的速度和电流信号进行分析，并与预设的速度和电流的第二阈值进行计算和比对，以通过闭环控制算法实现pwm恒速控制。

在上述的用于电动座椅多速调节的控制驱动系统中，所述座椅多速调节控制模块进一步配置为：在所述座椅的运动过程中，自动识别该座椅的硬挡点位置，并根据识别到的硬挡点位置自动设置软挡点位置信息，同时在检测到所述座椅再次运行到该软挡点位置时，控制所述水平调节电机和/或靠背调节电机停机。

在上述的用于电动座椅多速调节的控制驱动系统中，所述座椅多速调节控制模块进一步配置为：在所述座椅的运动过程中，始终跟踪与该座椅位置对应的所述水平调节电机和靠背调节电机的电流和速度信息，并时刻与预设的参考标准位置电流和速度信息进行比对，以自动检测识别障碍物信息。

在上述的用于电动座椅多速调节的控制驱动系统中，所述座椅多速调节控制模块为一独立的模块，或集成在所述座椅自带的座椅功能模块中。

在上述的用于电动座椅多速调节的控制驱动系统中，所述座椅多速调节控制模块包括：一微处理单元、分别与该微处理单元连接的开关采样单元、电流传感器采样单元、电机驱动电路、霍尔传感器采样单元、电源管理单元以及总线单元，其中，所述开关采样单元与所述座椅自带的座椅调节开关连接，所述电流传感器采样单元与所述电机驱动电路连接，所述电机驱动电路与所述水平调节电机和靠背调节电机连接，所述霍尔传感器采样单元与所述第一霍尔传感器和第二霍尔传感器连接，所述电源管理单元和总线单元与车身连接。

在上述的用于电动座椅多速调节的控制驱动系统中，所述座椅多速调节控制模块包括：分别与所述水平调节电机和靠背调节电机集成在一起的且结构相同的第一控制子模块和第二控制子模块。

在上述的用于电动座椅多速调节的控制驱动系统中，所述第一控制子模块和第二控制子模块均包括：一微处理单元、分别与该微处理单元连接的开关采样单元、电流传感器采样单元、电机驱动电路、霍尔传感器采样单元、电源管理单元以及总线单元，其中，所述电流传感器采样单元与所述电机驱动电路连接，所述电源管理单元和总线单元与车身连接，所述第一控制子模块中的开关采样单元与所述座椅自带的座垫调节开关连接，所述第一控制子模块中的电机驱动电路与所述水平调节电机，所述第一控制子模块中的霍尔传感器采样单元与所述第一霍尔传感器，所述第二控制子模块中的开关采样单元与所述座椅自带的靠背调节开关连接，所述第二控制子模块中的电机驱动电路与所述靠背调节电机连接，所述第二控制子模块中的霍尔传感器采样单元与所述第二霍尔传感器连接。

在上述的用于电动座椅多速调节的控制驱动系统中，还包括：

一与所述水平调节电机连接的水平调节传动机构，其通过一传动轴与安装于所述座垫的电动滑轨连接；以及

一与所述靠背调节电机连接的靠背角度调节传动机构，其通过一传动轴与安装于所述靠背的调角器连接。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明仅通过一套控制驱动系统即可同时实现座椅滑轨和调角器的全电动高低速调节，并且在实现座椅水平和靠背全电动舒适性调节的同时，全电动地实现了汽车前排和二排座椅的eze功能以及三排座椅的otf功能等，从而弥补了目前市场上电动座椅易进入和快速翻折高速纯电动实现的空白，解决了现有技术中手动及半电动方案操作不方便、结构复杂、成本高、舒适性、安全性不足等问题。

附图说明

图1是本发明一种用于电动座椅多速调节的控制驱动系统的结构示意图；

图2是本发明一种用于电动座椅多速调节的控制驱动系统中座椅多速调节控制模块的结构框图；

图3是本发明实现座椅在水平方向的舒适性恒速调节功能的流程图；

图4是通过本发明实现座椅在水平方向的舒适性恒速调节功能时座椅在初始位置和终止位置的状态示意图；

图5是本发明实现座椅靠背角度的舒适性恒速调节功能的流程图；

图6是通过本发明实现座椅靠背角度的舒适性恒速调节功能时座椅在初始位置和终止位置的状态示意图；

图7是本发明实现eze功能的流程图；

图8是通过本发明实现eze功能时座椅在初始位置和终止位置的状态示意图；

图9是本发明实现otf功能的流程图；

图10是通过本发明实现otf功能时座椅在初始位置和终止位置的状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

如图1、2所示，本发明，即一种用于电动座椅多速调节的控制驱动系统，包括：马达组件、传动组件，以及座椅多速调节控制模块1，其中，

马达组件包括：水平调节电机m1、靠背调节电机m2、与水平调节电机m1连接的第一霍尔传感器h1以及与靠背调节电机m2连接的第二霍尔传感器h2；

传动组件包括：与水平调节电机m1连接的水平调节传动机构a1，以及与靠背调节电机m2连接的靠背角度调节传动机构a2，其中，水平调节传动机构a1通过一传动轴2与安装于座椅的座垫3的电动滑轨(图中未示)连接，从而使座垫3在水平调节电机m1的驱动下沿水平调节方向4移动，靠背角度调节传动机构a2通过另一传动轴2与安装于座椅的靠背5的调角器(图中未示)连接，从而使靠背5在靠背调节电机m2的驱动下沿靠背调节方向6翻转；

座椅多速调节控制模块1主要由集成电路，二极管，三极管，电阻，电容，连接器，印刷线路板，外壳等组成，其具体包括：微处理单元(mcu)11、分别与微处理单元11连接的开关采样单元12、电流传感器采样单元13、电机驱动电路14、霍尔传感器采样单元15、电源管理单元16以及总线单元17，其中，开关采样单元12与座椅上的座椅调节开关7连接，电流传感器采样单元13与电机驱动电路14连接，电机驱动电路14与水平调节电机m1和靠背调节电机m2连接，霍尔传感器采样单元15与第一霍尔传感器h1和第二霍尔传感器h2连接，电源管理单元16和总线单元17与车身8连接。

本发明的系统主要实现了：利用pwm调速方式控制马达组件和传动组件，在实现舒适性调节时使得座椅的电动滑轨和调角器低速运行，在实现eze功能或快速otf功能时使得座椅的电动滑轨和调角器高速运行；具体来说：

(1)当座椅多速调节控制模块1接收到座垫水平调节命令后，座椅多速调节控制模块1对水平调节电机m1进行pwm控制以使其带动座垫3低速向前或向后移动，同时，第一霍尔传感器h1将水平调节电机m1的速度反馈至座椅多速调节控制模块1，且座椅多速调节控制模块1对水平调节电机m1的电流信号进行采样(即，通过电流传感器采样单元13对电机驱动电路14中的电流信号进行采样后反馈至微处理单元11中)，然后座椅多速调节控制模块1对水平调节电机m1的速度和电流信号进行分析，并与预设的速度和电流阈值进行计算和比对，以通过闭环控制算法实现pwm恒速控制，即，实现座椅在水平方向的舒适性恒速调节；

(2)当座椅多速调节控制模块1接收到靠背角度调节命令后，座椅多速调节控制模块1对靠背调节电机m2进行pwm控制以使其带动靠背5低速向前或向后转动，同时，第二霍尔传感器h2将靠背调节电机m2的速度反馈至座椅多速调节控制模块1，且座椅多速调节控制模块1对靠背调节电机m2的电流信号进行采样(即，通过电流传感器采样单元13对电机驱动电路14中的电流信号进行采样后反馈至微处理单元11中)，然后座椅多速调节控制模块1对靠背调节电机m2的速度和电流信号进行分析，并与预设的速度和电流阈值进行计算和比对，以通过闭环控制算法实现pwm恒速控制，即，实现座椅靠背角度的舒适性恒速调节；

(3)当座椅多速调节控制模块1接收到eze命令后，首先记录当前水平调节电机m1和靠背调节电机m2的位置信息，然后根据预设的对应eze功能的水平调节电机m1和靠背调节电机m2的位置信息，对水平调节电机m1和靠背调节电机m2进行pwm控制以使其分别带动座垫3和靠背5高速运动到eze所需的位置(即，实现电动滑轨和调角器的一键联动)，从而完成eze功能；当座椅多速调节控制模块1接收到eze恢复命令后，对水平调节电机m1和靠背调节电机m2进行pwm控制以使其分别带动座垫3和靠背5高速运动回到进行eze之前的位置(即，实现电动滑轨和调角器的一键恢复)；

(4)当座椅多速调节控制模块1接收到otf命令后，首先记录当前靠背调节电机m2的位置信息，然后根据预设的对应otf功能的靠背调节电机m2的位置信息，对靠背调节电机m2进行pwm控制以使其带动靠背5高速运动到otf所需的位置，从而完成otf功能；当座椅多速调节控制模块1接收到otf恢复命令后，对靠背调节电机m2进行pwm控制以使其带动靠背5高速运动回到进行otf之前的位置。

在上述控制过程中，本发明的系统还实现了以下功能：

(1)位置记忆功能：水平调节电机m1和靠背调节电机m2在运行过程中，第一、第二霍尔传感器h1、h2实时检测电机的运行情况，当座椅多速调节控制模块1接收到位置记忆命令时，将水平调节电机m1和靠背调节电机m2的当前位置信息保存至其微处理单元11；当座椅多速调节控制模块1接收到位置提取命令时，首先从其微处理单元11中提取记录下的水平调节电机m1和靠背调节电机m2的位置信息，然后驱动水平调节电机m1和靠背调节电机m2运行至该记忆位置。

(2)电机堵转保护功能：在座垫3和靠背5的向前或向后运动过程中，座椅多速调节控制模块1自动识别电动滑轨和调角器的硬挡点位置，并在识别到硬挡点后自动设置软挡点位置信息，以防止水平调节电机m1和靠背调节电机m2带动电动滑轨和调角器再次运行到硬挡点位置，同时在检测到电动滑轨和调角器再次运行到软挡点位置时，控制水平调节电机m1和靠背调节电机m2停机，从而防止电机堵转，进而起到保护电机及传动机构的作用；

(3)防夹功能：在座椅的移动过程中，座椅多速调节控制模块1自动检测识别障碍物信息，即，在座椅的移动过程中始终跟踪与座椅位置对应的水平调节电机m1和靠背调节电机m2的电流和速度信息，并时刻与预设的参考标准位置电流和速度信息进行比对，通过目前现有的基于霍尔信号和电流信号的智能算法，有效识别载荷变化，并且当识别到有障碍物时，立即停止电机运行，从而达到座椅移动时的智能防夹效果，有效保护乘客和行李物品。

下面结合附图，对本发明实现的主要功能进行详细说明。

如图3、4所示，本发明实现座椅在水平方向的舒适性恒速调节功能的过程如下：

当开关采样单元12检测到座椅调节开关7执行座垫水平调节动作，或者总线单元17接收到来自车身8的座垫水平调节命令后，若指令座椅向前，则微处理单元11通过电机驱动电路14对水平调节电机m1进行pwm控制，以驱动座椅水平向前恒速运动(调节速度例如为20mm/s)，直至到达挡点位置后停止；同理，若指令座椅向后，则微处理单元11通过电机驱动电路14对水平调节电机m1进行pwm控制，以驱动座椅水平向后恒速运动(调节速度例如为20mm/s)，直至到达挡点位置后停止；在此过程中，若开关采样单元12检测到座椅调节开关7停止动作，或者总线单元17接收到来自车身8的停止命令，则微处理单元11通过电机驱动电路14使水平调节电机m1停止驱动座椅水平向前或向后运动。

如图5、6所示，本发明实现座椅靠背角度的舒适性恒速调节功能的过程如下：

当开关采样单元12检测到座椅调节开关7执行靠背角度调节动作，或者总线单元17接收到来自车身8的靠背角度调节命令后，若指令靠背向前运动，则微处理单元11通过电机驱动电路14对靠背调节电机m2进行pwm控制，以驱动座椅靠背向前恒速运动(调节速度例如为3.25°/s)，直至到达挡点位置后停止；同理，若指令靠背向后，则微处理单元11通过电机驱动电路14对靠背调节电机m2进行pwm控制，以驱动座椅靠背向后恒速运动(调节速度例如为3.25°/s)，直至到达挡点位置后停止；在此过程中，若开关采样单元12检测到座椅调节开关7停止动作，或者总线单元17接收到来自车身8的停止命令，则微处理单元11通过电机驱动电路14使靠背调节电机m2停止驱动座椅靠背向前或向后运动。

如图7、8所示，本发明实现eze功能的过程如下：

当水平调节电机m1或靠背调节电机m2正在运行时，第一、第二霍尔传感器h1、h2分别实时监控水平调节电机m1和靠背调节电机m2的运行；当水平调节电机m1或靠背调节电机m2停止运行后，若开关采样单元12检测到座椅调节开关7执行eze动作，或者总线单元17接收到来自车身8的eze命令，则微处理单元11保存由霍尔传感器采样单元15从第一、第二霍尔传感器h1、h2采集到的当前水平调节电机m1和靠背调节电机m2的位置信息，当保存成功后，微处理单元11提取出预设的对应eze功能的水平调节电机m1和靠背调节电机m2的位置信息，并通过电机驱动电路14控制水平调节电机m1和靠背调节电机m2，以驱动座垫3和靠背5高速运动到eze位置(靠背调节速度例如为10°/s，座垫调节速度例如为40mm/s)；若开关采样单元12检测到座椅调节开关7停止eze动作，或者总线单元17接收到来自车身8的eze恢复命令，则微处理单元11提取出在进行eze之前所保存的水平调节电机m1和靠背调节电机m2的位置信息，并通过电机驱动电路14控制水平调节电机m1和靠背调节电机m2，以驱动座垫3和靠背5高速运动回到进行eze之前的位置(靠背调节速度例如为10°/s，座垫调节速度例如为40mm/s)。

如图9、10所示，本发明实现otf功能的过程如下：

当靠背调节电机m2正在运行时，第二霍尔传感器h2实时监控靠背调节电机m2的运行；当靠背调节电机m2停止运行后，若开关采样单元12检测到座椅调节开关7执行otf动作，或者总线单元17接收到来自车身8的otf命令，则微处理单元11保存由霍尔传感器采样单元15从第二霍尔传感器h2采集到的当前靠背调节电机m2的位置信息，当保存成功后，微处理单元11提取出预设的对应otf功能的靠背调节电机m2的位置信息，并通过电机驱动电路14控制靠背调节电机m2，以驱动靠背5高速运动到otf位置(靠背调节速度例如为15°/s)；若开关采样单元12检测到座椅调节开关7停止otf动作，或者总线单元17接收到来自车身8的otf恢复命令，则微处理单元11提取出在进行otf之前所保存的靠背调节电机m2的位置信息，并通过电机驱动电路14控制靠背调节电机m2，以驱动靠背5高速运动回到进行otf之前的位置(靠背调节速度例如为15°/s)。

本发明中的座椅多速调节控制模块1可以集成在座椅现有的座椅功能模块中，即，该座椅功能模块包括座椅多速调节控制模块1中的所有功能单元以及座椅的其他功能单元，由此可以提高座椅功能模块的集成度，并使得当前传动件的尺寸变动尽可能小。

当然，座椅多速调节控制模块1也可以独立于现有的座椅功能模块而作为一个单独的双速调节模块存在，由此可以使得当前传动件的尺寸变动以及对于当前座椅功能模块的变动都尽可能小，而且这种独立的模块还具有布置灵活的有点。

另外，座椅多速调节控制模块1还可以采用电机集成模块控制策略实现，具体来说，座椅多速调节控制模块1可以具有两套相同的功能单元，且其中一套套功能单元与水平调节电机m1集成在一起形成水平电机集成模块，另一套功能单元与靠背调节电机m2集成在一起形成靠背电机集成模块，其中，每套功能单元均包括：微处理单元11、分别与微处理单元11连接的开关采样单元12、电流传感器采样单元13、电机驱动电路14、霍尔传感器采样单元15、电源管理单元16以及总线单元17，其中，电流传感器采样单元13与电机驱动电路14连接；且与水平调节电机m1集成在一起的一套功能单元中的开关采样单元12与控制座垫的座椅调节开关连接，电机驱动电路14与水平调节电机m1连接，霍尔传感器采样单元15与第一霍尔传感器h1连接，而与靠背调节电机m2集成在一起的另一套功能单元中的开关采样单元12与控制靠背的座椅调节开关连接，电机驱动电路14与靠背调节电机m2，霍尔传感器采样单元15与第二霍尔传感器h2连接。由此可以提高传动件的集成度，并实现座垫和靠背的单独控制，并且无需对当前现有的座椅功能模块进行变动。

综上所述，本发明实现了汽车前排和二排座椅的eze功能以及三排座椅的otf功能等，同时使座椅兼具正常的舒适性电动调节功能，并且具有操作简单，舒适性高，电动操作速度快等优点。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。