專(zhuān)利名稱(chēng)：使用電阻變化來(lái)控制形狀記憶合金致動(dòng)器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于控制SMA致動(dòng)器的方法，且更具體地涉及使用電阻變化 (即，在激活循環(huán)內(nèi)致動(dòng)器內(nèi)在的電阻變化)來(lái)控制SMA致動(dòng)器的方法。
背景技術(shù)：
形狀記憶合金(SMA)致動(dòng)器通過(guò)將SMA材料加熱到高于預(yù)定值的溫度來(lái)激 活。這使得材料經(jīng)受從馬氏體到奧氏體狀態(tài)的相變，其中，該材料收縮且在該過(guò)程中用 于做功。例如，SMA金屬絲借助于通過(guò)該金屬絲施加電流來(lái)電阻加熱。該方法的問(wèn)題 包括過(guò)熱(即，施加高于激活所述金屬絲所需的過(guò)量熱能)和過(guò)載(即，例如通過(guò)阻止 功而施加大于SMA金屬絲的推薦抗拉負(fù)載的應(yīng)力負(fù)載)。更具體地，應(yīng)當(dāng)理解的是，過(guò) 熱和過(guò)載可能引起較長(zhǎng)的冷卻時(shí)間，減少的系統(tǒng)響應(yīng)帶寬，在一些情況下?lián)p壞所述金屬 絲。因而，期望具有控制金屬絲激活以防止過(guò)熱和過(guò)載的有效和穩(wěn)固手段，且在致動(dòng)器 的壽命內(nèi)提供一致的輸出和流線型激活。通常，各種外部傳感器和/或機(jī)械裝置(如，溫度傳感器)已經(jīng)用于消除關(guān)于過(guò) 熱、過(guò)載和/或輸出變化/降級(jí)的問(wèn)題。然而，這些設(shè)置增加了常規(guī)致動(dòng)器的復(fù)雜性、 成本和包裝要求。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了監(jiān)測(cè)絕對(duì)致動(dòng)器電阻作為反饋的閉環(huán)控制，然而，由于易 受噪音和環(huán)境條件變化的影響，這些方法通常具有不準(zhǔn)確問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)提供基于在熱激活循環(huán)內(nèi)由致動(dòng)器展現(xiàn)的電阻的內(nèi)在變化來(lái)控制形 狀記憶合金致動(dòng)器的新式方法來(lái)解決這些問(wèn)題。除了其它之外，本發(fā)明用于在循環(huán)期間 防止過(guò)熱和過(guò)載，用于提供準(zhǔn)確的反饋以更好地控制循環(huán)，用于在多個(gè)循環(huán)內(nèi)提供一致 的輸出。因而，本發(fā)明用于在致動(dòng)器的壽命內(nèi)保護(hù)SMA致動(dòng)器以及由其驅(qū)動(dòng)的裝置或機(jī) 器的整體性。本發(fā)明總體上涉及自主控制形狀記憶合金致動(dòng)器的方法。所述方法包括將 激活信號(hào)施加到所述致動(dòng)器；隨時(shí)間監(jiān)測(cè)致動(dòng)器的電阻率，從而基于電阻變化產(chǎn)生返回 信號(hào)；基于預(yù)定事件定義來(lái)確定返回信號(hào)中的第一事件；以及在確定所述事件時(shí)產(chǎn)生響 應(yīng)。因而，本發(fā)明還提供隨時(shí)間更準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)電阻的方法。提出本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，包括使用電阻信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)和多階導(dǎo)數(shù)來(lái)在識(shí)別 事件時(shí)改進(jìn)準(zhǔn)確性和可靠性；考慮外部輸入或傳感反饋來(lái)修改算法和/或補(bǔ)充信號(hào)；以 及使用事件識(shí)別來(lái)輸入記錄、啟動(dòng)或?qū)ふ伊硪皇录?、開(kāi)始預(yù)定周期、或調(diào)整信號(hào)，從而 保持致動(dòng)器位置或應(yīng)變。本發(fā)明通過(guò)參考本發(fā)明的各個(gè)特征的以下詳細(xì)說(shuō)明和本文包括的示例更容易理解。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在下文參考示例性比例的附圖詳細(xì)描述，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖，所述控制系統(tǒng)形成電路且包 括電功率源；驅(qū)動(dòng)地聯(lián)接到負(fù)載的形狀記憶合金致動(dòng)器金屬絲；控制器，所述控制 器在所述源和致動(dòng)器之間且操作性地聯(lián)接到致動(dòng)器；以及連通地聯(lián)接到控制器的監(jiān)測(cè)裝 置，從而給控制器提供反饋；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的控制形狀記憶合金致動(dòng)器的激活循環(huán)的方法的 流程圖；圖3是電阻變化信號(hào)及其一階導(dǎo)數(shù)的曲線圖，具體地示出了在正常激活期間的 波峰和波谷事件；圖3a是電阻變化信號(hào)及其一階導(dǎo)數(shù)的曲線圖，具體地示出了在過(guò)載期間的波峰 和波谷事件；圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖1所示的系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖，其中，所述裝置具有惠 斯通電橋設(shè)置；圖4a是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖4所示的系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖，其中，熱敏電阻功能 地設(shè)置在電橋的一個(gè)臂內(nèi)；圖4b是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖4所示的系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖，其中，SMA部段設(shè)置 在電橋的一個(gè)臂內(nèi)；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖1所示的系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖，其中，所述裝置具有電 阻-電容電路。
具體實(shí)施例方式優(yōu)選實(shí)施例的以下說(shuō)明本質(zhì)上僅僅是示例性的，且絕不旨在限制本發(fā)明、其應(yīng) 用或使用。如本文所述和所示，新式控制系統(tǒng)10適合用于形狀記憶合金(SMA)致動(dòng)器 (例如，金屬絲)12;然而，借助于在激活期間產(chǎn)生電阻變化的其它熱或電激活活性材料 使用系統(tǒng)10的益處當(dāng)然也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在圖1所示的示例性設(shè)置中，系統(tǒng)10包括驅(qū)動(dòng)地聯(lián)接到負(fù)載14的致動(dòng)器金屬 絲12，從而做有用機(jī)械功；能操作將激活信號(hào)選擇性地傳輸給金屬絲12的功率源16、操 作點(diǎn)連接到源16和致動(dòng)器金屬絲12的控制器18 ；以及通信地聯(lián)接到控制器18的監(jiān)測(cè)裝 置20。在下文進(jìn)一步描述且在圖1-5中示出系統(tǒng)10的各個(gè)實(shí)施例，包括用于更準(zhǔn)確地測(cè) 量金屬絲12內(nèi)的電阻變化的差分裝置20、和由控制器18執(zhí)行的算法。如本文使用的， 術(shù)語(yǔ)“金屬絲”不是限制性的，而應(yīng)當(dāng)包括具有抗拉負(fù)載強(qiáng)度/應(yīng)變能力的其它類(lèi)似幾 何配置，例如纜線、束、編織物、繩索、條、鏈和其它元件。形狀記憶合金(SMA)通常指的是一組金屬材料，其在經(jīng)受合適的熱激勵(lì)時(shí)能夠 恢復(fù)某些之前限定的形狀或尺寸。形狀記憶合金能經(jīng)受相變，其中它們的屈服強(qiáng)度、硬 度、尺寸和/或形狀隨溫度而改變。術(shù)語(yǔ)“屈服強(qiáng)度”指的是材料展現(xiàn)距應(yīng)力和應(yīng)變比 發(fā)生特定偏離時(shí)的應(yīng)力。一般來(lái)說(shuō)，在低溫或在馬氏體相時(shí)，形狀記憶合金能夠發(fā)生偽 塑性變形，且在暴露給一定高溫時(shí)將改變成奧氏體相或母相，從而回到它們變形前的形 狀。僅在加熱時(shí)展現(xiàn)這種形狀記憶效應(yīng)的材料稱(chēng)為具有單向形狀記憶。在再次冷卻時(shí)也 展現(xiàn)形狀記憶的材料稱(chēng)為具有雙向形狀記憶性能。形狀記憶合金存在幾個(gè)與溫度相關(guān)的不同相。這些相中最常用到的就是前面提到的所謂馬氏體相和奧氏體相。在以下的描述中，馬氏體相一般指的是更易發(fā)生變形的 低溫相，而奧氏體相一般指的是更剛硬的高溫相。當(dāng)形狀記憶合金處于馬氏體相并被加 熱時(shí)，其開(kāi)始改變成奧氏體相。這種現(xiàn)象開(kāi)始發(fā)生時(shí)的溫度通常稱(chēng)為奧氏體起始溫度 (As)，這種現(xiàn)象結(jié)束時(shí)的溫度則稱(chēng)為奧氏體完成溫度(Af)。當(dāng)形狀記憶合金處于奧氏體相并被冷卻時(shí)，其開(kāi)始改變成馬氏體相，這種現(xiàn)象 開(kāi)始發(fā)生時(shí)的溫度通常稱(chēng)為馬氏體起始溫度(Ms)。奧氏體完成轉(zhuǎn)變成馬氏體時(shí)的溫度 則稱(chēng)為馬氏體完成溫度(Mf)。一般來(lái)說(shuō)，形狀記憶合金在馬氏體相較軟、較容易發(fā)生變 形，而在奧氏體相較硬、更剛性且更剛硬。由上可知，適合用于形狀記憶合金的激活信 號(hào)是具有在馬氏體和奧氏體相之間引起轉(zhuǎn)變的大小的熱激活信號(hào)。取決于合金成分和工藝過(guò)程，形狀記憶合金可以具有單向形狀記憶效應(yīng)、內(nèi)在 的雙向效應(yīng)、或外在的雙向形狀記憶效應(yīng)。退火處理的形狀記憶合金一般只具有單向的 形狀記憶效應(yīng)。對(duì)低溫變形之后的形狀記憶材料進(jìn)行充分加熱將導(dǎo)致馬氏體向奧氏體的 轉(zhuǎn)變類(lèi)型，而材料將恢復(fù)到初始的退火后的形狀。然而，單向的形狀記憶效應(yīng)只能在加 熱時(shí)看到。包括具有單向記憶效應(yīng)的形狀記憶合金成分的活性材料無(wú)法自動(dòng)重新成形， 可能需要外部的機(jī)械力來(lái)使其重新形成形狀。內(nèi)在的雙向形狀記憶材料和外在的雙向形狀記憶材料的特征在于，既可以在從 馬氏體相加熱為奧氏體相時(shí)發(fā)生形狀改變，同時(shí)也可以在從奧氏體相冷卻回到馬氏體相 時(shí)發(fā)生附加形狀改變。具有內(nèi)在的形狀記憶效應(yīng)的活性材料是由會(huì)使活性材料由于上述 提及的相變而自動(dòng)重新成形的形狀記憶合金成分制成。內(nèi)在的雙向形狀記憶特性必須通 過(guò)工藝過(guò)程引入形狀記憶材料。這些工藝過(guò)程包括在馬氏體相時(shí)的材料極限變形，在約 束或載荷條件下的加熱冷卻處理，諸如激光退火、拋光或噴丸加工的表面改性。一旦材 料被訓(xùn)練具有了雙向形狀記憶效應(yīng)，那么這種高低溫狀態(tài)之間的形狀變化通常是可逆的 并且在經(jīng)過(guò)很多個(gè)熱循環(huán)后仍然能保持有效。相比而言，具有外在的雙向形狀記憶效應(yīng) 的活性材料是將具有單向效應(yīng)的形狀記憶合金成分與提供回復(fù)力以重新形成初始形狀的 另一種成分組合而成的復(fù)合物或多成分材料。形狀記憶合金被加熱到某一溫度時(shí)會(huì)記憶其高溫形態(tài)，此溫度可以通過(guò)合金成 分的細(xì)微改變和通過(guò)熱處理過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。例如，在鎳鈦形狀記憶合金中，上述溫度可 以從高于約100°c變至低于約-100°c。形狀恢復(fù)過(guò)程只在幾度的范圍內(nèi)發(fā)生，而且根據(jù) 期望應(yīng)用以及合金的成分，可以將此轉(zhuǎn)變過(guò)程的開(kāi)始或結(jié)束控制在1或2度范圍之內(nèi)。在 跨過(guò)形狀記憶合金發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度范圍內(nèi)，其機(jī)械屬性會(huì)發(fā)生巨大的變化，通常為系統(tǒng) 10提供形狀記憶效應(yīng)、超彈性效應(yīng)和高阻尼容量。合適的形狀記憶合金材料包括，但并不限于，鎳鈦基合金、銦鈦基合金、鎳鋁 基合金、鎳鎵基合金、銅基合金(如銅鋅合金、銅鋁合金、銅金合金和銅錫合金)、金鎘 基合金、銀鎘基合金、銦鎘基合金、錳銅基合金、鐵鉬基合金、鐵鈀基合金及類(lèi)似物。 這些合金可以是二元的、三元的或任何更高元的，只要合金成分在例如形狀取向變化、 阻尼容量等方面上具有形狀記憶效應(yīng)即可。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)加熱至高于SMA的馬氏體-奧氏體相變溫度時(shí)，SMA具有 2.5倍的模量增加和高達(dá)8% (取決于預(yù)應(yīng)變量)的尺寸變化(在處于馬氏體相時(shí)引起的偽 塑性變形的恢復(fù))。應(yīng)當(dāng)理解的是，熱誘導(dǎo)的SMA相變是單向的，這樣就需要偏壓力回
6復(fù)機(jī)構(gòu)(如彈簧)來(lái)在一旦去除所施加的場(chǎng)時(shí)恢復(fù)SMA至初始配置?？梢允褂媒苟訜?以使整個(gè)系統(tǒng)可電子控制?；氐奖景l(fā)明，控制器18程序配置成在激活期間基于電阻變化來(lái)自主地控制形狀 記憶合金致動(dòng)器12 (圖2)。在優(yōu)選操作模式中，在第一步驟100，由控制器18確定要監(jiān) 測(cè)的系統(tǒng)特定事件定義。例如，預(yù)先存在的定義可以基于金屬絲12的物理和內(nèi)在特性 (例如，長(zhǎng)度、成分、直徑、預(yù)應(yīng)變等)、要執(zhí)行的應(yīng)用類(lèi)型(例如，重要、中等、等)、 環(huán)境條件和/或歷史數(shù)據(jù)(如，之前是否已經(jīng)記錄另一個(gè)事件)來(lái)修改。因而，應(yīng)當(dāng)理 解的是，系統(tǒng)10還可包括至少一個(gè)傳感器22作為熱熔珠，傳感器22連通地聯(lián)接到控制 器18(圖1)，從而將輸入傳輸給控制器18。例如，在機(jī)動(dòng)車(chē)設(shè)置中，輸入可以是外部溫 度、內(nèi)部艙溫度、致動(dòng)器金屬絲溫度或應(yīng)變、車(chē)輛速度或加速度、使用者輸入、蓄電池 電壓、乘員傳感數(shù)據(jù)、門(mén)傳感數(shù)據(jù)、或發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀況傳感數(shù)據(jù)。例如，事件可以定義為波峰、波谷、在沒(méi)有達(dá)到波谷的情況下斜率變化、或者 在信號(hào)曲線內(nèi)分別與激活開(kāi)始、激活結(jié)束、過(guò)載情況、以及引入電阻元件相對(duì)應(yīng)的電阻 跳躍。在本發(fā)明的一個(gè)方面，事件從電阻變化信號(hào)的一階或多階導(dǎo)數(shù)更準(zhǔn)確地確定(圖 3 和 3a)。一旦確定定義，控制器18就前進(jìn)到步驟102，其中，控制器18將激活信號(hào)施加 到致動(dòng)器12。在步驟104，監(jiān)測(cè)裝置20接收表示金屬絲12實(shí)際電阻的電阻讀數(shù)。然 后，連續(xù)地或者隨時(shí)間增量地執(zhí)行步驟102和104(或者直到達(dá)到暫停周期)，從而基于電 阻變化產(chǎn)生返回信號(hào)。更優(yōu)選地，在事件定義基于電阻變化信號(hào)時(shí)，電阻變化信號(hào)至少 一次求導(dǎo)，以確定信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)(更優(yōu)選多階導(dǎo)數(shù))。當(dāng)獲得最小數(shù)量的讀數(shù)時(shí)，基于 最短監(jiān)測(cè)事件的長(zhǎng)度或周期，方法繼續(xù)步驟106，其中，導(dǎo)數(shù)與事件定義進(jìn)行比較，從而 確定返回信號(hào)內(nèi)的第一事件。在步驟106，可以考慮歷史數(shù)據(jù)以修改比較過(guò)程。例如，可期望考慮裝置20的 年齡或可隨時(shí)間影響信號(hào)的其它特性，甚至在定義保持恒定時(shí)也是如此。如果確定沒(méi)有 事件，那么方法返回步驟102，其中，監(jiān)測(cè)繼續(xù)。如果確定某一事件，在步驟108產(chǎn)生 (即，執(zhí)行等)響應(yīng)。例如，響應(yīng)可以是產(chǎn)生該事件報(bào)警的指示；因而，系統(tǒng)還可以包 括通信器件，例如視覺(jué)/音頻顯示器。替代地，響應(yīng)可以包括保持事件的記錄，暫時(shí)地以用于在持續(xù)進(jìn)行的激活循環(huán) 中進(jìn)一步使用或者永久地以跟蹤致動(dòng)器性能、壽命期間等。例如，一旦記錄第一事件， 所述方法可包括進(jìn)一步監(jiān)測(cè)與第一事件相關(guān)的第二事件；基于此將第一事件或派生信 息報(bào)告給連通地聯(lián)接的節(jié)點(diǎn)、實(shí)體或模塊。在另一個(gè)示例中，所述響應(yīng)可以基于第一事 件的特性確定激活影響條件，例如環(huán)境溫度。在又一個(gè)替代方案中，所述響應(yīng)可以是改變激活信號(hào)，從而改變和/或接通或 斷開(kāi)信號(hào)。在這點(diǎn)上，響應(yīng)可以是一旦檢測(cè)到過(guò)熱或過(guò)載事件就中斷信號(hào)；或者調(diào)整 (例如，以脈沖方式接通和斷開(kāi))信號(hào)，從而保持致動(dòng)器金屬絲12的當(dāng)前應(yīng)變或位置。 一旦確定波峰事件，響應(yīng)可以是分析歷史信號(hào)以確定由激活信號(hào)施加開(kāi)始和所檢測(cè)波峰 施加開(kāi)始限定的“加熱周期”；控制器18可以配置成基于加熱周期來(lái)確定和設(shè)置施加激 活信號(hào)的“轉(zhuǎn)換周期”，且然后在所述轉(zhuǎn)換周期經(jīng)過(guò)之后終止激活信號(hào)。最后，應(yīng)當(dāng)理解的是，外部輸入可以與信號(hào)分析結(jié)合以觸發(fā)響應(yīng)；例如，在輸
7入是致動(dòng)器溫度或應(yīng)變時(shí)，事件可以是超過(guò)閾值，其中，該值根據(jù)電阻率和溫度或應(yīng)變 而定，且響應(yīng)是終止激活信號(hào)，從而提供過(guò)熱和/或過(guò)載保護(hù)。如前文所述，本發(fā)明包括更準(zhǔn)確地確定(例如，檢測(cè))SMA金屬絲12的電阻的 新式手段和方法，電阻對(duì)于提供一致和準(zhǔn)確控制是關(guān)鍵的。裝置20的第一示例是惠斯 通電橋設(shè)置20a，惠斯通電橋設(shè)置20a具有多個(gè)臂24，其中，電橋20能操作檢測(cè)非空值 (圖4)。在此，至少一個(gè)熱敏電阻26、熱線或電致伸縮材料(例如，壓電、電活性聚合 物等)優(yōu)選設(shè)置在至少一個(gè)臂24中，從而提供溫度和/或負(fù)載補(bǔ)償(圖4a)。替代地，部段長(zhǎng)度小于致動(dòng)器長(zhǎng)度的SMA部段28可以設(shè)置在至少一個(gè)臂24中 (圖4b)。部段28的電阻被直接測(cè)量，致動(dòng)器長(zhǎng)度除以部段長(zhǎng)度以確定電橋內(nèi)的電流。 然后，可以搜索查詢表30以基于來(lái)自于部段28的反饋尋找電阻且提供溫度補(bǔ)償。電橋 20a以本領(lǐng)域已知的其它方式工作，以使得成鏡像支路內(nèi)的電阻相等，從而經(jīng)過(guò)電橋的電 流是零。通過(guò)知道三個(gè)臂的電阻，可以準(zhǔn)確地計(jì)算第四個(gè)未知臂(致動(dòng)器金屬絲12)。 應(yīng)當(dāng)理解的是，在用脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)驅(qū)動(dòng)SMA時(shí)，電橋可以在PWM信號(hào)的斷電 (低)部分期間測(cè)量，且在激活期間記錄電阻變化。在第二示例中，致動(dòng)器12連接到裝置20，且裝置20具有電阻-電容(RC)電路 32，電路32配置成通過(guò)尋找電路32的截止頻率且搜索查詢表30來(lái)監(jiān)測(cè)電阻，從而提供 溫度補(bǔ)償。如圖5所示，RC電路32可包括與致動(dòng)器12串聯(lián)連接的電容34和電流限制 電阻36。具有已知初始電阻的致動(dòng)器12連接到SMA驅(qū)動(dòng)電路38，且頻率發(fā)生器40完 成電路32且能操作使期望頻率范圍蠕變。S卩，剛好在啟動(dòng)致動(dòng)器電路38之前，發(fā)生器 40運(yùn)行通過(guò)金屬絲12的頻率蠕變以尋找低通濾波器的截止頻率；由于Feutofr = RXC, C 的值已知，那么可以確定剛好在激活之前的SMA致動(dòng)器的R值。然后，可從查詢表檢 索環(huán)境溫度以給予已知電阻的補(bǔ)償輸出。替代地，可以使用RC電路，其中電容34并聯(lián)連接到致動(dòng)器12，且通過(guò)建立預(yù) 定電壓并測(cè)量電容34的充電/放電時(shí)間來(lái)監(jiān)測(cè)電阻。最后，在第三示例中，系統(tǒng)10可將AC信號(hào)疊加到普通激活信號(hào)上?？刂破?8 監(jiān)測(cè)由于金屬絲12電阻變化引起的AC信號(hào)變化。AC信號(hào)變化可以是用于定義事件的 幅值或頻率的變化。該書(shū)面說(shuō)明書(shū)使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，且也使得本領(lǐng)域技術(shù)人 員能夠制造和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可專(zhuān)利范圍由權(quán)利要求限定，且可以包括本領(lǐng)域技 術(shù)人員可以想到的其它示例。如果這種其它示例具有與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言并無(wú)不同的 結(jié)構(gòu)元件或者如果它們包括與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言并無(wú)實(shí)質(zhì)差別的等價(jià)結(jié)構(gòu)元件，那么 它們旨在處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。同樣，如本文使用的，措詞“第一”、“第二”等并不表示任何順序或重要 性，而是用于將一個(gè)元件與另一個(gè)元件進(jìn)行區(qū)分，措詞“該”、“一”并不表示數(shù)量的 限制，而是表示存在至少一個(gè)所引用項(xiàng)。涉及相同數(shù)量的給定部件或測(cè)量值的所有范圍 包括端點(diǎn)且可以獨(dú)立地組合。
權(quán)利要求
1.一種自主控制具有致動(dòng)器長(zhǎng)度的形狀記憶合金致動(dòng)器的方法，所述方法包括a.將激活信號(hào)施加到所述致動(dòng)器；b.隨時(shí)間監(jiān)測(cè)致動(dòng)器的電阻率，從而基于電阻變化產(chǎn)生返回信號(hào)；c.基于預(yù)定事件定義來(lái)確定返回信號(hào)中的第一事件；以及d.在確定所述事件時(shí)產(chǎn)生響應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟b)和C)還包括以下步驟確定返回信號(hào) 的一階導(dǎo)數(shù)；以及基于該導(dǎo)數(shù)確定事件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟b)和C)還包括以下步驟確定返回信號(hào) 的多階導(dǎo)數(shù)；以及基于該多階導(dǎo)數(shù)確定事件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟C)還包括以下步驟將返回信號(hào)與歷史 信號(hào)進(jìn)行比較以確定事件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟b)還包括以下步驟使用具有多個(gè)臂的 惠斯通電橋設(shè)置來(lái)監(jiān)測(cè)電阻，從而檢測(cè)非空值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，具有小于致動(dòng)器長(zhǎng)度的部段長(zhǎng)度的形狀記憶合 金部段設(shè)置在至少一個(gè)臂中，且步驟b)還包括以下步驟搜索查詢表以提供溫度補(bǔ)償。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，至少一個(gè)熱敏電阻、熱線或電致伸縮元件功能 地設(shè)置在至少一個(gè)臂中，從而分別提供溫度或負(fù)載補(bǔ)償。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟b)還包括以下步驟將致動(dòng)器連接到RC 電路且通過(guò)尋找電路的截止頻率并搜索查詢表來(lái)監(jiān)測(cè)電阻，從而提供溫度補(bǔ)償。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟b)還包括以下步驟將致動(dòng)器連接到RC 電路，所述RC電路包括并聯(lián)連接到致動(dòng)器的電容；以及通過(guò)建立預(yù)定電壓并測(cè)量電容的 充電/放電時(shí)間來(lái)監(jiān)測(cè)電阻。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟b)還包括以下步驟監(jiān)測(cè)疊加的AC信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，響應(yīng)選自主要由以下步驟構(gòu)成的組產(chǎn)生事 件報(bào)警的指示；保持事件記錄；以及改變激活信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，事件是波峰、波谷、在沒(méi)有達(dá)到波谷的情況 下斜率變化、或者分別與激活開(kāi)始、激活結(jié)束、過(guò)載情況、以及引入電阻元件相對(duì)應(yīng)的 電阻跳躍。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，響應(yīng)包括保持第一事件的記錄，且還包括 監(jiān)測(cè)與第一事件相關(guān)的第二事件；基于此報(bào)告第一事件或派生信息；或者基于第一事件 的特性來(lái)確定環(huán)境條件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述響應(yīng)是調(diào)整激活信號(hào)以保持致動(dòng)器中的 當(dāng)前應(yīng)變。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟C)還包括以下步驟接收外部輸入并基 于輸入修改事件定義。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述輸入選自主要由以下構(gòu)成的組外部 溫度、內(nèi)部溫度、致動(dòng)器溫度、致動(dòng)器應(yīng)變、使用者輸入、車(chē)輛速度或加速度、蓄電池 電壓、乘員傳感數(shù)據(jù)、門(mén)傳感數(shù)據(jù)、和發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀況傳感數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，輸入是致動(dòng)器溫度，事件是超過(guò)閾值，該值 根據(jù)電阻和溫度而定，響應(yīng)是在確定事件時(shí)終止激活信號(hào)，從而提供過(guò)熱保護(hù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，輸入是致動(dòng)器應(yīng)變，事件是超過(guò)閾值，該值 根據(jù)電阻和應(yīng)變而定，響應(yīng)是在確定事件時(shí)終止激活信號(hào)，從而提供過(guò)載保護(hù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟C)和d)還包括以下步驟分析返回信 號(hào)，從而確定在施加激活信號(hào)和波峰事件開(kāi)始之間的加熱周期；基于加熱周期設(shè)置轉(zhuǎn)換 周期；以及在轉(zhuǎn)換周期經(jīng)過(guò)之后終止激活信號(hào)。
全文摘要
控制形狀記憶合金致動(dòng)器的方法使用在激活循環(huán)內(nèi)由致動(dòng)器展現(xiàn)的電阻的變化，更優(yōu)選地使用其導(dǎo)數(shù)，來(lái)識(shí)別至少一個(gè)事件，以及基于所述事件產(chǎn)生響應(yīng)。
文檔編號(hào)F16K31/02GK102016308SQ200980116470
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月8日
發(fā)明者A·L·布朗, G·A·埃雷拉, G·P·麥奈特, N·L·約翰遜, N·W·平托, N·曼凱姆, X·高 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司