汽车座椅电机运行状态的监控的制作方法
【专利摘要】本发明涉及汽车电子技术，特别涉及用于监控汽车座椅电机运行状态的方法和装置。按照本发明的监测直流电机运行状态的方法包括下列步骤：获取所述直流电机的电流波形，所述电流波形包含纹波分量；计算所述纹波分量的微分值；以及根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态。按照本发明的实施例，采用基于霍尔元件的方法来确定座椅位置和检测直流电机的状态，这存在较多缺点。例如，为了产生霍尔脉冲信号，需要在电机转轴上安装多个磁环，这增加了制造和安装成本，而且随着使用时间的延续，磁环还容易从转轴上脱落。
【专利说明】 汽车座椅电机运行状态的监控
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车电子技术，特别涉及用于监控汽车座椅电机运行状态的方法和装置。
【背景技术】
[0002]汽车座椅必须满足舒适性的要求，也就是能够使驾驶者获得最好视野，得到易于操纵方向盘、踏板、变速杆等操纵便利，还可以获得最舒适和最习惯的乘坐角度。但是每个人的体型都不太一样，而且随着年龄的增长还会发生变化，因此在设计驾驶座位时，设计师们只能根据某地区成人身材的统计数据，找出平均数据来设计驾驶空间和座椅。
[0003]由此引出了对汽车座椅的第二个基本要求-可调节性。在现代汽车上，生产商都会提供可电动调节的座椅。电动座椅一般由座垫、靠背、靠枕、骨架、悬挂和调节机构等组成。调节机构由控制器、直流电动机和传动部件组成，是电动座椅中最复杂和最关键的部分。直流电动机一般有三个以上，它们受控制器控制并分别驱动某个调整方向的传动部件。传动部件有蜗杆轴，蜗轮、齿轴和齿条等。调整时蜗杆轴在电动机的驱动下，带动蜗轮转动，从而将齿轴旋入或旋出，即座椅的升降。如果蜗轮又与齿条啮合，蜗轮转动将齿条移动，即令座椅前移或后移。对于中高档轿车，还配备有驾驶位置调节记忆设置，记忆内容例如包括座椅调节位置、转向盘调节和车外后视镜等调节记忆。
[0004]图1示出了一种具有典型结构的汽车座椅调节系统。
[0005]如图1所示，该汽车座椅调节系统10包括直流电机110、控制器120、继电器130和霍尔检测单元140。控制器120通过控制继电器130的通断状态来控制直流电机110的运转。直流电机110的转轴IlOA上粘合有多极磁环110B，霍尔检测单元140被设置在转轴IlOA附近,这样当转轴IIOA转动时，当磁环IlOB的每个磁极转动到霍尔检测单元140附近时，将在霍尔检测单元140的霍尔元件内产生霍尔脉冲信号，该脉冲信号间接地反映了座椅的位置信号直流电机110的转速信号。参见图1，霍尔检测单元140将脉冲检测信号通过双通道反馈给控制器120以提高可靠性，而控制器120则借助反馈的脉冲检测信号对直流电机110运行状态的监测并由此控制直流电机110的运行。
[0006]在上述汽车座椅调节系统中，采用基于霍尔元件的方法来确定座椅位置和检测直流电机的状态，这存在较多缺点。例如，为了产生霍尔脉冲信号，需要在电机转轴上安装多个磁环，这增加了制造和安装成本，而且随着使用时间的延续，磁环还容易从转轴上脱落。
[0007]由上可见，迫切需要一种能够克服上述缺点的用于监控汽车座椅电机运行状态的方法和装置。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种监测直流电机运行状态的方法，其具有实现成本低、准确度高的优点。
[0009]本发明的上述目的由下列技术方案实现:一种监测直流电机运行状态的方法，所述直流电机用于驱动汽车座椅，包括下列步
骤:
获取所述直流电机的电流波形，所述电流波形包含纹波分量；
对所述纹波分量在时域上进行微分；以及 根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态。
[0010]优选地，在上述方法中，按照下列方式根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态:
根据所述微分值确定尖峰的位置；以及
通过对所述尖峰进行计数来确定所述直流电机的转动圈数。
[0011]优选地，在上述方法中，按照下列方式根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态:
根据所述微分值确定尖峰的位置；以及
利用所述尖峰的平均周期来确定所述直流电机的转速。
[0012]优选地，在上述方法中，按照下列方式根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态:
根据所述微分值确定尖峰的位置；以及
如果所述尖峰发生缺失，则确定所述直流电机发生换向片跳排故障。
[0013]优选地，在上述方法中，按照下列方式根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态:
如果所述纹波分量的微分值小于第一阈值，则确定所述直流电机发生打滑故障，所述第一阈值为负数。
[0014]优选地，在上述方法中，按照下列方式根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态:
如果所述纹波分量的微分值大于第二阈值，则确定所述直流电机发生堵转故障，所述第二阈值为正数。
[0015]优选地，在上述方法中，在对所述纹波分量在时域上进行微分之前，还包括对所述电流波形进行预处理以滤除干扰毛刺的步骤。
[0016]优选地，在上述方法中，通过测量接入所述直流电机回路的电阻器上的电压来获取所述电流波形。
[0017]优选地，在上述方法中，还包括下列步骤:
根据所述转动圈数和所述汽车座椅的参考位置确定所述汽车座椅的当前位置，所述参考位置为所述汽车座椅前次运动后的位置或所述汽车座椅的极限位置。
[0018]本发明的另一个目的是提供一种汽车座椅调节系统，其具有实现成本低、准确度闻的优点。
[0019]本发明的上述目的由下列技术方案实现:
一种汽车座椅调节系统，包括:
直流电机，用于驱动所述汽车座椅；
电流检测单元，用于获取所述直流电机的电流波形，所述电流波形包含纹波分量；以及 与所述电流检测单元耦合的控制器，用于对所述纹波分量在时域上进行微分并且根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态。
[0020]优选地，在上述汽车座椅调节系统中，所述电流检测单元为接入所述直流电机回路的电阻器。
[0021]优选地，在上述汽车座椅调节系统中，所述控制器包括:
信号预处理单元，用于对所述电流波形进行预处理以滤除干扰毛刺；
微分单元，用于对预处理后的电流波形进行微分；
控制信号生成单元，用于根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态并由此生成相应的控制信号。
[0022]优选地，在上述汽车座椅调节系统中，所述控制器还包括尖峰确定单元，用于根据所述微分值确定尖峰的位置，所述控制信号生成单元通过对所述尖峰进行计数来确定所述直流电机的转动圈数，并且利用所述尖峰的平均周期来确定所述直流电机的转速。
[0023]优选地，在上述汽车座椅调节系统中，所述控制器还包括尖峰确定单元，用于根据所述微分值确定尖峰的位置，所述控制信号生成单元判断所述尖峰是否发生缺失，如果发生缺失，则生成表示所述直流电机发生换向片跳排故障的信号。
[0024]优选地，在上述汽车座椅调节系统中，所述控制信号生成单元判断所述纹波分量的微分值是否小于第一阈值，如果小于第一阈值，则生成表不所述直流电机发生打滑故障的信号，所述第一阈值为负数。
[0025]优选地，在上述汽车座椅调节系统中，所述控制信号生成单元判断所述纹波分量的微分值是否大于第二阈值，如果大于第二阈值，则生成表不所述直流电机发生堵转故障的信号，所述第二阈值为正数。
[0026]按照本发明的实施例，采用电流波形中的纹波分量来确定电机的运行状态，这省去了贴装多极磁环的麻烦。另一方面，由于纹波分量包含了丰富的反映直流电机运行状态的信息，因此可以由此加强了监控能力。
[0027]从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其它目的及优点更加完全清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1示出了一种具有典型结构的汽车座椅调节系统。
[0029]图2为按照本发明一个实施例的监测直流电机运行状态的方法的流程图。
[0030]图3示出了典型的直流电机电流波形图。
[0031]图4为按照本发明另一个实施例的监测直流电机运行状态的方法的流程图。
[0032]图5为按照本发明另一个实施例的汽车座椅位置调节系统的示意图。
[0033]图6为图5所示的汽车座椅位置调节系统中的控制器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面通过参考附图描述【具体实施方式】来阐述本发明。但是需要理解的是，这些【具体实施方式】仅仅是示例性的，对于本发明的精神和保护范围并无限制作用。
[0035]在本说明书中，“运动” 一词可以理解为物体位置状态的变化，其形式例如包括平移、旋转或者它们的组合等。“耦合” 一词应当理解为包括在两个单元之间直接传送能量或信号的情形，或者经一个或多个第三单元间接传送能量或信号的情形，而且这里所称的信号包括但不限于以电、光和磁的形式存在的信号。另外，“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。再者，诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之类的用语并不表示单元或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元或数值之用。
[0036]还需要指出的是，为阐述方便，附图中各单元并不一定按照它们实际的比例绘制，而且附图中各单元的尺寸以及它们之间的比例不构成对本发明保护范围的限定。
[0037]图2为按照本发明一个实施例的监测直流电机运行状态的方法的流程图。虽然在实际应用中，可能会采用多个直流电机驱动汽车座椅作多种形式的运动，但是为简化起见，在本实施例中仅以座椅位置沿某一方向平移(例如座椅的升降运动或前后移动)为例，本领域内的技术人员将会认识到，对于平移以外的运动形式，本发明的原理也是适用的。
[0038]如图2所示，在步骤210，控制装置(例如汽车座椅调节系统的控制器)从电流检测单元获取驱动汽车座椅的直流电机的电流波形信号。在实际应用中，电流波形信号可以是利用A/D转换器，以一定的时间间隔采样得到的一系列测量值并将测量值转换为数字化值。电流的测量可以采用多种方式，例如基于电阻器的分压法和基于磁场效应的霍尔测量法，这些方法都可应用于这里。此外，这些测量值可以实时地由电流检测单元输出至控制装置，也可以缓存在电流检测单元内并且批量地输出至控制装置。
[0039]图3示出了典型的直流电机电流波形图。
[0040]参见图3，在平稳运行时，电流波形并非一条直线，而是一条围绕基线涨落的波动曲线，相当于在直流分量上叠加了交流分量(这种交流分量也称为纹波分量)。这种波动主要是由直流电机的下列结构特征决定的，即，电机换向器的换向片以一定的间隔排列，在转动时电刷与每个换向片依次接触，从而形成一系列的小尖峰。假设换向片数为k，则电流纹波频率f (也即尖峰出现的频率)与电机转速η存在下列关系:
【权利要求】
1.一种监测直流电机运行状态的方法，所述直流电机用于驱动汽车座椅，其特征在于，包括下列步骤: 获取所述直流电机的电流波形，所述电流波形包含纹波分量； 计算所述纹波分量的微分值；以及 根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态。
2.如权利要求1所述的方法，其中，按照下列方式根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态: 根据所述微分值确定尖峰的位置；以及 通过对所述尖峰进行计数来确定所述直流电机的转动圈数。
3.如权利要求1所述的方法，其中，按照下列方式根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态: 根据所述微分值确定尖峰的位置；以及 利用所述尖峰的平均周期来确定所述直流电机的转速。
4.如权利要求1所述的方法，其中，按照下列方式根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态: 根据所述微分值确定尖峰的位置；以及 如果所述尖峰发生缺失，则 确定所述直流电机发生换向片跳排故障。
5.如权利要求1所述的方法，其中，按照下列方式根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态: 如果所述纹波分量的微分值小于第一阈值，则确定所述直流电机发生打滑故障，所述第一阈值为负数。
6.如权利要求1所述的方法，其中，按照下列方式根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态: 如果所述纹波分量的微分值大于第二阈值，则确定所述直流电机发生堵转故障，所述第二阈值为正数。
7.如权利要求1所述的方法，其中，在对所述纹波分量在时域上进行微分之前，还包括对所述电流波形进行预处理以滤除干扰毛刺的步骤。
8.如权利要求1所述的方法，其中，通过测量接入所述直流电机回路的电阻器上的电压来获取所述电流波形。
9.一种汽车座椅调节系统，其特征在于，包括: 直流电机，用于驱动所述汽车座椅； 电流检测单元，用于获取所述直流电机的电流波形，所述电流波形包含纹波分量；以及与所述电流检测单元耦合的控制器，用于对所述纹波分量在时域上进行微分并且根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态。
10.如权利要求9所述的汽车座椅调节系统，其中，所述电流检测单元为接入所述直流电机回路的电阻器。
11.如权利要求9所述的汽车座椅调节系统，其中，所述控制器包括: 信号预处理单元，用于对所述电流波形进行预处理以滤除干扰毛刺； 微分单元，用于对预处理后的电流波形进行微分；控制信号生成单元，用于根据所述微分值确定所述直流电机的运行状态并由此生成相应的控制信号。
12.如权利要求11所述的汽车座椅调节系统，其中，所述控制器还包括尖峰确定单元，用于根据所述微分值确定尖峰的位置，所述控制信号生成单元通过对所述尖峰进行计数来确定所述直流电机的转动圈数，并且利用所述尖峰的平均周期来确定所述直流电机的转速。
13.如权利要求11所述的汽车座椅调节系统，其中，所述控制器还包括尖峰确定单元，用于根据所述微分值确定尖峰的位置，所述控制信号生成单元判断所述尖峰是否发生缺失，如果发生缺失，则生成表示所述直流电机发生换向片跳排故障的信号。
14.如权利要求11所述的汽车座椅调节系统，其中，所述控制信号生成单元判断所述纹波分量的微分值是否小于第一阈值，如果小于第一阈值，则生成表不所述直流电机发生打滑故障的信号，所述第一阈值为负数。
15.如权利要求11所述的汽车座椅调节系统，其中，所述控制信号生成单元判断所述纹波分量的微分值是否大于第二阈值，如果大于第二阈值，则生成表示所述直流电机发生堵转故障的信号，所述 第二阈值为正数。
【文档编号】H02P7/00GK103684146SQ201210333880
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2012年9月11日
【发明者】邓恒, 吴招辉 申请人:上海汽车集团股份有限公司