專利名稱：自適應(yīng)座椅系統(tǒng)及座椅調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車座椅系統(tǒng)，具體涉及一種自適應(yīng)座椅系統(tǒng)。本發(fā) 明還涉及一種上述系統(tǒng)的座椅調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，乘車的舒適感越來越被人們所關(guān)注，而且也成為衡量汽車性能 的主要指標(biāo)之一。而日常乘車過程中，汽車的加速、減速和轉(zhuǎn)向都會對乘 客產(chǎn)生相應(yīng)方向的加速度作用力，導(dǎo)致乘客的乘車舒適感下降。這個問題 在越來越關(guān)注行車舒適感的今天，需要進行解決。
于是很多關(guān)于座椅調(diào)節(jié)的技術(shù)不斷改進，使得座椅調(diào)節(jié)的方法和方式 也有多種，但其統(tǒng)有的缺陷為都需要人來操作，不能實現(xiàn)座椅根據(jù)汽車行 駛的狀態(tài)自動調(diào)節(jié)的功能，此問題仍需進一步開發(fā)。
隨著

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自適應(yīng)座椅系統(tǒng)，它可以利 用汽車電子領(lǐng)域里的控制方法自動調(diào)節(jié)座椅的狀態(tài)，從而削弱汽車行駛過 程中產(chǎn)生的各向加速度，提高汽車乘坐的舒適性。為此，本發(fā)明還要提供 一種座椅調(diào)節(jié)方法。
為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)座椅系統(tǒng)，包括 加速度傳感器模塊、控制芯片、座椅電機驅(qū)動模塊、及座椅；控制芯片接
3收傳感器模塊的加速度信號，并通過座椅電機驅(qū)動模塊調(diào)節(jié)座椅的狀態(tài)。 本發(fā)明還提供了一種基于上述系統(tǒng)的座椅調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟: (1)加速度傳感器模塊測量汽車在行駛方向、離心力方向、及垂直方向 的加速度；(2)根據(jù)步驟(1)所得汽車各方向的加速度大小，控制芯片
利用力學(xué)平衡計算座椅的傾斜角度或位移速度；(3)控制芯片通過座椅電 機驅(qū)動模塊調(diào)節(jié)座椅的傾斜角度或位置。
因為本發(fā)明用加速度傳感器檢測汽車行駛過程中產(chǎn)生的各向加速 度，并通過控制芯片計算調(diào)節(jié)座椅的傾斜角和位移，從而能夠自動調(diào)節(jié)座 椅的狀態(tài)，削弱汽車行駛過程中產(chǎn)生的各向加速度對乘客的影響，提高汽 車乘坐的舒適性。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。 圖1是汽車行駛過程中在行駛方向、重力方向、離心力方向的加速 度示意圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)圖3是本發(fā)明調(diào)整行駛方向加速度的實施例示意圖； 圖4是本發(fā)明調(diào)整離心力方向加速度的實施例示意圖； 圖5是本發(fā)明調(diào)整重力方向加速度的實施例示意圖； 圖6是本發(fā)明的傳感器驅(qū)動電路； 圖7是本發(fā)明的座椅驅(qū)動電路。
具體實施例方式
如圖1所示，汽車在行駛過程中一般會產(chǎn)生三個方向的加速度行駛方向加速度、重力方向加速度和離心力方向加速度。本發(fā)明的自適應(yīng)座 椅系統(tǒng)包括加速度傳感器模塊、控制芯片、座椅電機驅(qū)動模塊、及座椅。 其中傳感器模塊即用來測量汽車各個方向(行駛方向、重力方向和離心力 方向)加速度大小，控制芯片則用來接收加速度傳感器模塊的加速度信號， 并通過座椅電機驅(qū)動模塊調(diào)節(jié)座椅的狀態(tài)。
傳感器模塊包括行駛方向加速度傳感器、離心加速度傳感器、及垂 直方向加速度傳感器，對傳感器的驅(qū)動均采用一般的驅(qū)動電路，如圖6 所示為一種傳感器的驅(qū)動電路，其中加速度傳感器采用常見的加速度傳感
器芯片MMA1220D，以10ms間隔分別采集汽車的行駛方向ax、垂直方向ay 和徑向方向ar三個方向的加速度信號，醒A1220D將加速度信號以電壓的 形式輸出給控制芯片。由于每次采樣間隔為10ms，因此對隨機出現(xiàn)的干 擾信號會有過濾效果。
本發(fā)明座椅電機的驅(qū)動電路采用一般的電機驅(qū)動電路即可，如圖7 所示的繼電器驅(qū)動芯片采用常見的ULN2003D芯片，控制芯片將輸入的加 速度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，控制芯片根據(jù)該數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)處理。
根據(jù)&和ar方向的加速度值，控制芯片計算出座椅在相應(yīng)方向上平 衡該加速度所需要偏轉(zhuǎn)的角度e ，將需要偏轉(zhuǎn)的角度e量化為霍爾脈沖個 數(shù)。因為座椅電機轉(zhuǎn)動的角度e與電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的霍爾脈沖個數(shù)N成正比，
如下公式
9 = N w ;
其中，o為單個霍爾脈沖對應(yīng)的座椅轉(zhuǎn)動角度。
因此，控制芯片控制驅(qū)動座椅電機的同時，還將計數(shù)座椅轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的霍爾脈沖數(shù)N，直到達到需要的脈沖數(shù)N為止，從而使座椅轉(zhuǎn)動到相應(yīng)的角度。
根據(jù)ay方向的加速度值，控制芯片則計算出垂直方向的反作用力， 進而計算座椅調(diào)節(jié)的速度，驅(qū)動電機升降。
本發(fā)明的座椅調(diào)節(jié)方法，包括(1)加速度傳感器模塊測量汽車在 行駛方向、離心力方向、及垂直方向的加速度；(2)根據(jù)步驟(1)所得 汽車各方向的加速度大小，控制芯片利用力學(xué)平衡計算座椅的傾斜角度或 位移速度；(3)控制芯片通過座椅電機驅(qū)動模塊調(diào)節(jié)座椅的傾斜角度或位 置。
當(dāng)加速度為行駛方向的加速度時，則計算座椅的前后傾斜角度，從 而調(diào)節(jié)座椅，其原理如圖3所示。根據(jù)力學(xué)平衡原理，將座椅傾斜a角度， 則座椅反作用在乘客上的作用力Fn產(chǎn)生水平分力，如果該分力與汽車行 駛方向的作用力平衡則減除了人受到行駛方向加速度的影響，因此座椅傾 斜度a與汽車行駛方向加速度大小相關(guān)，計算座椅傾斜角度a的關(guān)系式如 下
Fx=F8:* tag a ，
Fx=m ax ，
Fg=m* g ，
=g* tag a ,
a二 cot (ax/g)，
其中，&為行車方向加速度；g為重力加速度常數(shù)；m為乘客質(zhì)量;
a為座椅傾斜角度；Fx為Fn的水平分力。當(dāng)加速度為徑向的加速度時，則計算座椅的左右傾斜角度，從而調(diào)
節(jié)座椅，其原理如圖4所示。車輛會形成徑向向外的徑向加速度ar，該力
大小根據(jù)公式
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，ar為轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的徑向加速度；v為汽車行駛速度；r為汽車轉(zhuǎn) 彎半徑；fV為轉(zhuǎn)向徑向加速度作用在質(zhì)量為m的乘客身上的離心力；m為 乘客質(zhì)量；
當(dāng)座椅向轉(zhuǎn)向徑向力相反方向傾斜P角度時產(chǎn)生的作用力與fr方向
相反大小相同的作用力Fr ，該力為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，^為行車轉(zhuǎn)彎徑向離心加速度；g為重力加速度常數(shù)；m為乘 客質(zhì)量；e為座椅傾斜角度。
由上述公式計算出座椅傾斜角度P ，以此平衡轉(zhuǎn)彎方向產(chǎn)生的徑向 加速作用力。
加速度為垂直方向的加速度時，則計算座椅上下的位移速度，從而 調(diào)節(jié)座椅，其原理如圖5所示。當(dāng)汽車行駛過程中出現(xiàn)上下顛簸時，會有 座椅上會出來上下方向的加速度ah，此加速度作用在乘客的受力Fa如下
Fa = m ' ah ;其中，為座椅對乘客的作用力；Fg為乘客的重力；m為乘客的質(zhì)量。 由于ah可通過加速度傳感器測出來，因此座椅的位置調(diào)節(jié)可以直接
通過計算該ah的值得知座椅的移動速度和方向。移動方向與該加速度ah
方向相反。
權(quán)利要求
1、一種自適應(yīng)座椅系統(tǒng)；其特征在于，包括加速度傳感器模塊、控制芯片、座椅電機驅(qū)動模塊、及座椅；所述的控制芯片接收所述加速度傳感器模塊的加速度信號，并通過所述座椅電機驅(qū)動模塊調(diào)節(jié)所述座椅的狀態(tài)。
2、 如權(quán)利要求l所述的自適應(yīng)座椅系統(tǒng)，其特征在于，所述的加速 度傳感器模塊包括行駛方向加速度傳感器、離心加速度傳感器、及垂直方 向加速度傳感器。
3、 一種如權(quán)利要求1所述自適應(yīng)座椅系統(tǒng)的座椅調(diào)節(jié)方法；其特征 在于，包括如下步驟(1) 加速度傳感器模塊測量汽車在行駛方向、離心力方向、及垂直 方向的加速度；(2) 根據(jù)步驟(1)所得汽車各方向的加速度大小，控制芯片利用力 學(xué)平衡計算座椅的傾斜角度或位移速度；(3) 控制芯片通過座椅電機驅(qū)動模塊調(diào)節(jié)座椅的傾斜角度或位置。
4、 如權(quán)利要求3所述的座椅調(diào)節(jié)方法，其特征在于，步驟(2)中 如果所述的加速度為行駛方向的加速度時，則計算座椅的前后傾斜角度。
5、 如權(quán)利要求3所述的座椅調(diào)節(jié)方法，其特征在于，步驟(2)中 如果所述的加速度為徑向的加速度時，則計算座椅的左右傾斜角度。
6、 如權(quán)利要求3所述的座椅調(diào)節(jié)方法，其特征在于，步驟(2)中 如果所述的加速度為垂直方向的加速度時，則計算座椅上下的位移速度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)座椅系統(tǒng)，包括加速度傳感器模塊、控制芯片、座椅電機驅(qū)動模塊及座椅；控制芯片接收所述加速度傳感器模塊的加速度信號，并通過座椅電機驅(qū)動模塊調(diào)節(jié)座椅的狀態(tài)。本發(fā)明還公開了一種座椅調(diào)節(jié)方法，包括加速度傳感器模塊測量汽車的加速度；根據(jù)汽車各方向的加速度大小，控制芯片計算座椅的傾斜角度或位移速度；控制芯片通過座椅電機驅(qū)動模塊調(diào)節(jié)座椅的傾斜角度或位置。本發(fā)明用加速度傳感器檢測汽車行駛過程中產(chǎn)生的各向加速度，并通過控制芯片計算調(diào)節(jié)座椅的傾斜角和位移，從而能夠自動調(diào)節(jié)座椅的狀態(tài)，削弱汽車行駛過程中產(chǎn)生的各向加速度對乘客的影響，提高汽車乘坐的舒適性。
文檔編號B60N2/42GK101497321SQ20081004309
公開日2009年8月5日 申請日期2008年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月2日
發(fā)明者羅來軍, 郭鳳龍, 陸秋劍 申請人:聯(lián)創(chuàng)汽車電子有限公司