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CN111169332B - 一种电动汽车座椅防夹控制方法 - Google Patents

一种电动汽车座椅防夹控制方法 Download PDF

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CN111169332B CN202010017182.9A CN202010017182A CN111169332B CN 111169332 B CN111169332 B CN 111169332B CN 202010017182 A CN202010017182 A CN 202010017182A CN 111169332 B CN111169332 B CN 111169332B
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rotating
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车座椅防夹控制方法，通过将工作电流I、转轴转动周期T、转轴转速N进行加权系数自适应调节的动态加权求和，得到防夹决策因子∑，并以此进行∑＞λ*Fmax的条件判断，确定当前采样时刻是否需要启动防夹措施，能够结合工作电流防夹判断可靠性高、转轴转动周期防夹判断速度快、转轴转速防夹判断稳定性好的优点，实现快速准确的电动汽车座椅防夹控制，提高了电动汽车座椅的使用安全性，降低了电动汽车座椅夹住异物的风险。通过步骤S2‑1至步骤S2‑3分别对电流加权系数Ki、周期加权系数Kt和转速加权系数Kn的自适应调节方式的配合，能进一步提高电动汽车座椅防夹判断的准确性，具有抗干扰性能强的优点。

Description

一种电动汽车座椅防夹控制方法
技术领域
本发明涉及汽车座椅，具体的说是一种电动汽车座椅防夹控制方法。
背景技术
近年来随着人们生活水平的不断提高，汽车逐渐成为人们出行的主要工具。电动座椅是现代汽车的基本配置，为汽车驾驶带来了安全性和舒适性。然而，电动座椅在带来便利的同时，也存在潜在一些安全隐患，在使用中可能发生夹伤乘客的安全事故。
防夹技术是汽车座椅控制技术中的一个关键，防夹控制从原理上讲并不复杂，但实际应用起来还需要解决很多问题。众所周知，汽车电动座椅在运动过程中多少都会遇到阻力，如果运行轨道中灰尘或者杂物较多，电动座椅的运行阻力就比较大；此外，汽车行驶过程避免不了不确定的震动以及驾乘人员体重的差异，这些都会对夹持力矩、电机电流、电机转速的检测造成很大的干扰。因此如果将防夹算法设计的过于敏感，那么很可能会影响到电动座椅的正常工作，如果将防夹算法设计的不太敏感，那么很可能会造成防夹过程的不判；这意味着即使电动座椅配备有防夹功能，在起作用之前其必然遭遇较大的夹持力矩。只有设计合适的防夹算法，才能使防夹功能具有较好的效果。
现有防夹技术方案主要有基于电机电流的防夹方案、霍尔脉冲的防夹方案、基于纹波的防夹方案、基于转矩的防夹方案、基于霍尔脉冲的速度防夹方案。
然而上述方法都在不同程度上存在着缺陷，其主要原因在于防夹控制过程观测变量受内外干扰影响较大，造成防夹过程的误判与不判。传统的防夹方案包括电流探测法、霍尔脉冲法、电流纹波探测法和基于霍尔脉冲的速度判断防夹方案。
电流探测法：电动机在正常驱动过程中的电流基本维持不变，且正常运行电流远远低于堵转电流，而在非正常运行过程中，座椅遇到障碍，电动机的运行电流将增大。通过试验监测电动机电流大小的变化以及电流变化的频率，可以间接反映座椅运行过程中是否遇到障碍物。但是，电动座椅起动过程，会有一段短时间的大电流阶段，此时如果电动座椅处于防夹区内，则会造成误判。
霍尔脉冲法：根据单位时间内接收到的霍尔脉冲个数进行防夹判断，若收到的霍尔脉冲个数小于设定值，则判断为遇到障碍物。该方法对于不同座椅机械结构的适应能力较弱，用于比较的信号脉冲数量的基准也不一样，而且环境温度的变化会导致电机性能的变化，从而脉冲数量变化较大，容易产生误防夹操作；
电流纹波探测法：电动机在运行时，会有交流电流叠加在直流电流上，交流成分变化与电动机的速度成对应关系，根据纹波电流的变化，就可以对电动防夹座椅是否遇到障碍物作出判断。该技术难点在于电流纹波检测中的干扰毛刺不易滤除，这些毛刺与电机电刷换向器之间的接触和电腐蚀有关，并随着电机运转时间的增长产生变化，这将影响防夹座椅运行的可靠性；
霍尔速度法：在电机启动时，由于转速是由零增大到额定转速，因此这个过程往往容易出现误判，此外，汽车行驶过程难免遇到凹凸不平的路况，这种情况下造成霍尔速度波动范围大，也是引起误判的一个重要因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种电动汽车座椅防夹控制方法，以解决电动汽车座椅易受内外部干扰的影响(包括：运行轨道中灰尘或者杂物较多导致阻力较大、汽车行驶过程中的震动、驾乘人员的体重差异、机械结构或电机老化程度)，而造成防夹过程的误判与不判的问题。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种电动汽车座椅防夹控制方法，其特征在于，包括：
在电动汽车座椅的驱动电机工作时，按以下步骤进行防夹控制：
步骤S1、对所述驱动电机进行采样，包括：所述驱动电机的工作电流I、所述驱动电机的转轴转动周期T、所述驱动电机的转轴转速N；
步骤S2、根据所述电动汽车座椅在前采样时刻所处的工况，自适应调节电流加权系数Ki、周期加权系数Kt和转速加权系数Kn；
步骤S3、计算当前采样时刻的防夹决策因子∑＝Ki*Ip+Kt*Tp+Kn*Np；
其中，Ip、Tp、Np依次为当前采样时刻的工作电流I、转轴转动周期T、转轴转速N；
步骤S4、如果满足∑＞λ*Fmax，则启动防夹措施，否则，不启动防夹措施；
其中，λ为通过标定得到的比例系数，Fmax为预设的压力阈值，其表示：在所述驱动电机的驱动下，所述电动汽车座椅对被夹对象的最大安全作用力。
从而，本发明通过将工作电流I、转轴转动周期T、转轴转速N进行加权系数自适应调节的动态加权求和，得到防夹决策因子∑，并以此进行∑＞λ*Fmax的条件判断，确定当前采样时刻是否需要启动防夹措施，能够结合工作电流防夹判断可靠性高、转轴转动周期防夹判断速度快、转轴转速防夹判断稳定性好的优点，实现快速准确的电动汽车座椅防夹控制，提高了电动汽车座椅的使用安全性，降低了电动汽车座椅夹住异物的风险。
优选的：所述驱动电机为用于调节靠背角度的靠背调节电机、用于调节座椅水平度的水平调节电机、用于调节座椅高度的升降调节电机中的任意一者。
作为本发明的优选实施方式：所述转轴转速N的单位时间为100ms；
所述步骤S2，包括：
步骤S2-1、所述电流加权系数Ki的自适应调节：
当满足Ip-Ib＞0时，如果Ip＜2.5A，则Ki＝0，否则，Ki＝5；
当满足Ip-Ib＜0时，如果Ip＞1.2A，则Ki＝5，否则，Ki＝0；
当满足Ip＝Ib时，所述电流加权系数Ki维持不变；
其中，Ip为当前采样时刻的工作电流I，Ib为前一采样时刻的工作电流I；
步骤S2-2、所述周期加权系数Kt的自适应调节：
Kt＝Kt1*Tout+Kt2*Vbat+Kt3*S+C；
其中，车内温度系数Kt1＝1.5，Tout为所述电动汽车座椅所处汽车的汽车内部温度，电池电压系数Kt2＝3，Vbat为所述电动汽车座椅所处汽车的电池电压，行驶里程系数Kt3＝1.1，S为所述电动汽车座椅所处汽车的行驶里程；
按照下表，依据用户选定的防夹控制灵敏度，以及，当前采样时刻的电池电压Vbat所处的电压范围，确定电池电压补偿系数C的取值：
Figure BDA0002359341070000031
Figure BDA0002359341070000041
表格中，C-Normal表示正常防夹控制灵敏度，C-Fast表示高防夹控制灵敏度，C-Slow表示低防夹控制灵敏度；
步骤S2-3、所述转速加权系数Kn的自适应调节：
当满足Np-Nb＞0时，如果Np＜10，则Kn＝0，否则，Kn＝5；当满足Np-Nb＜0时，如果Np＞7，则Kn＝5，否则，Kn＝0；
当满足Np＝Nb时，所述转速加权系数Kn维持不变；
其中，Np为当前采样时刻的转轴转速N，Nb为前一采样时刻的转轴转速N。
从而，本发明针对电动汽车座椅易受到的“运行轨道中灰尘或者杂物较多导致阻力较大、汽车行驶过程中的震动、驾乘人员的体重差异、机械结构或电机老化程度”这些内外部干扰，通过步骤S2-1至步骤S2-3分别对电流加权系数Ki、周期加权系数Kt和转速加权系数Kn的自适应调节方式的配合，能够避免前述内外部干扰对电动汽车座椅防夹控制造成的误判和不判，进一步提高了电动汽车座椅防夹判断的准确性，具有抗干扰性能强的优点。
作为本发明的优选实施方式：所述步骤S1对所述驱动电机的采样方式为：按照预设的频率检测所述驱动电机的工作电流实时值、转轴转动周期实时值、转轴转速实时值，并按预设的采样周期，计算得到多个连续的工作电流实时值的中位数作为所述工作电流I，计算得到多个连续的转轴转动周期实时值的中位数作为所述转轴转动周期T，计算得到多个连续的转轴转速实时值的中位数作为所述转轴转速N，以提高防夹控制的抗干扰性能。
作为本发明的优选实施方式：所述步骤S4中，所述比例系数λ的标定方式为：使进行标定的电动汽车座椅的驱动电机处于堵转状态，并在该堵转状态下，测得所述电动汽车座椅的防夹决策因子，记为∑0，以及，测得所述电动汽车座椅在所述驱动电机的驱动下对被夹对象的作用力，记为F0，以计算得出所述比例系数λ＝∑0/F0。
作为本发明的优选实施方式：步骤S4所述防夹措施包括：控制所述驱动电机停止原来的驱动动作，并控制所述驱动电机的转轴反向旋转预设的旋转角度。
作为本发明的优选实施方式：所述步骤一，所述驱动电机的转轴上安装有磁环，并用霍尔传感器检测所述磁环在所述转轴转动时的磁场变化，以通过所述霍尔传感器输出的霍尔脉冲信号得到所述转轴转动周期T和转轴转速N。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明通过将工作电流I、转轴转动周期T、转轴转速N进行加权系数自适应调节的动态加权求和，得到防夹决策因子∑，并以此进行∑＞λ*Fmax的条件判断，确定当前采样时刻是否需要启动防夹措施，能够结合工作电流防夹判断可靠性高、转轴转动周期防夹判断速度快、转轴转速防夹判断稳定性好的优点，实现快速准确的电动汽车座椅防夹控制，提高了电动汽车座椅的使用安全性，降低了电动汽车座椅夹住异物的风险。
第二，本发明针对电动汽车座椅易受到的“运行轨道中灰尘或者杂物较多导致阻力较大、汽车行驶过程中的震动、驾乘人员的体重差异、机械结构或电机老化程度”这些内外部干扰，通过步骤S2-1至步骤S2-3分别对电流加权系数Ki、周期加权系数Kt和转速加权系数Kn的自适应调节方式的配合，能够避免前述内外部干扰对电动汽车座椅防夹控制造成的误判和不判，进一步提高了电动汽车座椅防夹判断的准确性，具有抗干扰性能强的优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明的电动汽车座椅防夹控制方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本发明进行详细说明，以帮助本领域的技术人员更好的理解本发明的发明构思，但本发明权利要求的保护范围不限于下述实施例，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明之发明构思的前提下，没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
如图1所示，本发明公开的是一种电动汽车座椅防夹控制方法，包括：
在电动汽车座椅的驱动电机工作时，按以下步骤进行防夹控制：
步骤S1、对所述驱动电机进行采样，包括：所述驱动电机的工作电流I、所述驱动电机的转轴转动周期T、所述驱动电机的转轴转速N；
步骤S2、根据所述电动汽车座椅在前采样时刻所处的工况，自适应调节电流加权系数Ki、周期加权系数Kt和转速加权系数Kn；
步骤S3、计算当前采样时刻的防夹决策因子∑＝Ki*Ip+Kt*Tp+Kn*Np；
其中，Ip、Tp、Np依次为当前采样时刻的工作电流I、转轴转动周期T、转轴转速N；
步骤S4、如果满足∑＞λ*Fmax，则启动防夹措施，否则，不启动防夹措施；
其中，λ为通过标定得到的比例系数，Fmax为预设的压力阈值，其表示：在所述驱动电机的驱动下，所述电动汽车座椅对被夹对象的最大安全作用力。
从而，本发明通过将工作电流I、转轴转动周期T、转轴转速N进行加权系数自适应调节的动态加权求和，得到防夹决策因子∑，并以此进行∑＞λ*Fmax的条件判断，确定当前采样时刻是否需要启动防夹措施，能够结合工作电流防夹判断可靠性高、转轴转动周期防夹判断速度快、转轴转速防夹判断稳定性好的优点，实现快速准确的电动汽车座椅防夹控制，提高了电动汽车座椅的使用安全性，降低了电动汽车座椅夹住异物的风险。
以上为本实施例一的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：
优选的：所述驱动电机为用于调节靠背角度的靠背调节电机、用于调节座椅水平度的水平调节电机、用于调节座椅高度的升降调节电机中的任意一者。
实施例二
在上述实施例一的基础上，本实施例二还采用了以下优选的实施方式：
所述转轴转速N的单位时间为100ms；
所述步骤S2，包括：
步骤S2-1、所述电流加权系数Ki的自适应调节：
当满足Ip-Ib＞0时，如果Ip＜2.5A，则Ki＝0，否则，Ki＝5；
当满足Ip-Ib＜0时，如果Ip＞1.2A，则Ki＝5，否则，Ki＝0；
当满足Ip＝Ib时，所述电流加权系数Ki维持不变；
其中，Ip为当前采样时刻的工作电流I，Ib为前一采样时刻的工作电流I；
步骤S2-2、所述周期加权系数Kt的自适应调节：
Kt＝Kt1*Tout+Kt2*Vbat+Kt3*S+C；
其中，车内温度系数Kt1＝1.5，Tout为所述电动汽车座椅所处汽车的汽车内部温度，电池电压系数Kt2＝3，Vbat为所述电动汽车座椅所处汽车的电池电压，行驶里程系数Kt3＝1.1，S为所述电动汽车座椅所处汽车的行驶里程；
按照下表，依据用户选定的防夹控制灵敏度，以及，当前采样时刻的电池电压Vbat所处的电压范围，确定电池电压补偿系数C的取值：
C-Normal C-Fast C-Slow
V<sub>bat</sub>≤9V 41 57 30
9＜V<sub>bat</sub>≤10V 35 52 27
10＜V<sub>bat</sub>≤11V 30 48 25
11＜V<sub>bat</sub>≤12V 28 43 23
12＜V<sub>bat</sub>≤13V 25 37 20
13＜V<sub>bat</sub>≤14V 22 35 16
14＜V<sub>bat</sub>≤15V 17 29 12
15＜V<sub>bat</sub>＜16V 13 23 9
V<sub>bat</sub>≥16V 10 20 5
表格中，C-Normal表示正常防夹控制灵敏度，C-Fast表示高防夹控制灵敏度，C-Slow表示低防夹控制灵敏度；
步骤S2-3、所述转速加权系数Kn的自适应调节：
当满足Np-Nb＞0时，如果Np＜10，则Kn＝0，否则，Kn＝5；当满足Np-Nb＜0时，如果Np＞7，则Kn＝5，否则，Kn＝0；
当满足Np＝Nb时，所述转速加权系数Kn维持不变；
其中，Np为当前采样时刻的转轴转速N，Nb为前一采样时刻的转轴转速N。
从而，本发明针对电动汽车座椅易受到的“运行轨道中灰尘或者杂物较多导致阻力较大、汽车行驶过程中的震动、驾乘人员的体重差异、机械结构或电机老化程度”这些内外部干扰，通过步骤S2-1至步骤S2-3分别对电流加权系数Ki、周期加权系数Kt和转速加权系数Kn的自适应调节方式的配合，能够避免前述内外部干扰对电动汽车座椅防夹控制造成的误判和不判，进一步提高了电动汽车座椅防夹判断的准确性，具有抗干扰性能强的优点。
实施例三
在上述实施例一或实施例二的基础上，本实施例三还采用了以下优选的实施方式：
所述步骤S1对所述驱动电机的采样方式为：按照预设的频率检测所述驱动电机的工作电流实时值、转轴转动周期实时值、转轴转速实时值，并按预设的采样周期，计算得到多个连续的工作电流实时值的中位数作为所述工作电流I，计算得到多个连续的转轴转动周期实时值的中位数作为所述转轴转动周期T，计算得到多个连续的转轴转速实时值的中位数作为所述转轴转速N，以提高防夹控制的抗干扰性能。
实施例四
在上述实施例一至实施例三中任意一个实施例的基础上，本实施例四还采用了以下优选的实施方式：
所述步骤S4中，所述比例系数λ的标定方式为：使进行标定的电动汽车座椅的驱动电机处于堵转状态，并在该堵转状态下，测得所述电动汽车座椅的防夹决策因子，记为∑0，以及，测得所述电动汽车座椅在所述驱动电机的驱动下对被夹对象的作用力，记为F0，以计算得出所述比例系数λ＝∑0/F0。
实施例五
在上述实施例一至实施例四中任意一个实施例的基础上，本实施例五还采用了以下优选的实施方式：
步骤S4所述防夹措施包括：控制所述驱动电机停止原来的驱动动作，并控制所述驱动电机的转轴反向旋转预设的旋转角度。
实施例六
在上述实施例一至实施例五中任意一个实施例的基础上，本实施例六还采用了以下优选的实施方式：
所述步骤一，所述驱动电机的转轴上安装有磁环，并用霍尔传感器检测所述磁环在所述转轴转动时的磁场变化，以通过所述霍尔传感器输出的霍尔脉冲信号得到所述转轴转动周期T和转轴转速N，前者即所述霍尔脉冲信号的周期，后者即所述霍尔脉冲信号在所述单位时间内的脉冲个数。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种电动汽车座椅防夹控制方法，其特征在于，包括：
在电动汽车座椅的驱动电机工作时，按以下步骤进行防夹控制：
步骤S1、对所述驱动电机进行采样，包括：所述驱动电机的工作电流I、所述驱动电机的转轴转动周期T、所述驱动电机的转轴转速N；
步骤S2、根据所述电动汽车座椅在前采样时刻所处的工况，自适应调节电流加权系数Ki、周期加权系数Kt和转速加权系数Kn；
步骤S3、计算当前采样时刻的防夹决策因子∑＝Ki*Ip+Kt*Tp+Kn*Np；
其中，Ip、Tp、Np依次为当前采样时刻的工作电流I、转轴转动周期T、转轴转速N；
步骤S4、如果满足∑＞λ*Fmax，则启动防夹措施，否则，不启动防夹措施；
其中，λ为通过标定得到的比例系数，Fmax为预设的压力阈值，其表示：在所述驱动电机的驱动下，所述电动汽车座椅对被夹对象的最大安全作用力；
所述转轴转速N的单位时间为100ms；
所述步骤S2，包括：
步骤S2-1、所述电流加权系数Ki的自适应调节：
当满足Ip-Ib＞0时，如果Ip＜2.5A，则Ki＝0，否则，Ki＝5；
当满足Ip-Ib＜0时，如果Ip＞1.2A，则Ki＝5，否则，Ki＝0；
当满足Ip＝Ib时，所述电流加权系数Ki维持不变；
其中，Ip为当前采样时刻的工作电流I，Ib为前一采样时刻的工作电流I；
步骤S2-2、所述周期加权系数Kt的自适应调节：
Kt＝Kt1*Tout+Kt2*Vbat+Kt3*S+C；
其中，车内温度系数Kt1＝1.5，Tout为所述电动汽车座椅所处汽车的汽车内部温度，电池电压系数Kt2＝3，Vbat为所述电动汽车座椅所处汽车的电池电压，行驶里程系数Kt3＝1.1，S为所述电动汽车座椅所处汽车的行驶里程；
按照下表，依据用户选定的防夹控制灵敏度，以及，当前采样时刻的电池电压Vbat所处的电压范围，确定电池电压补偿系数C的取值：
Figure RE-FDA0003026782160000011
Figure RE-FDA0003026782160000021
表格中，C-Normal表示正常防夹控制灵敏度，C-Fast表示高防夹控制灵敏度，C-Slow表示低防夹控制灵敏度；
步骤S2-3、所述转速加权系数Kn的自适应调节：
当满足Np-Nb＞0时，如果Np＜10，则Kn＝0，否则，Kn＝5；当满足Np-Nb＜0时，如果Np＞7，则Kn＝5，否则，Kn＝0；
当满足Np＝Nb时，所述转速加权系数Kn维持不变；
其中，Np为当前采样时刻的转轴转速N，Nb为前一采样时刻的转轴转速N。
2.根据权利要求1所述的电动汽车座椅防夹控制方法，其特征在于：所述驱动电机为用于调节靠背角度的靠背调节电机、用于调节座椅水平度的水平调节电机、用于调节座椅高度的升降调节电机中的任意一者。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车座椅防夹控制方法，其特征在于：所述步骤S1对所述驱动电机的采样方式为：按照预设的频率检测所述驱动电机的工作电流实时值、转轴转动周期实时值、转轴转速实时值，并按预设的采样周期，计算得到多个连续的工作电流实时值的中位数作为所述工作电流I，计算得到多个连续的转轴转动周期实时值的中位数作为所述转轴转动周期T，计算得到多个连续的转轴转速实时值的中位数作为所述转轴转速N。
4.根据权利要求1或2所述的电动汽车座椅防夹控制方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述比例系数λ的标定方式为：使进行标定的电动汽车座椅的驱动电机处于堵转状态，并在该堵转状态下，测得所述电动汽车座椅的防夹决策因子，记为Σ0，以及，测得所述电动汽车座椅在所述驱动电机的驱动下对被夹对象的作用力，记为F0，以计算得出所述比例系数λ＝Σ0/F0。
5.根据权利要求1或2所述的电动汽车座椅防夹控制方法，其特征在于：步骤S4所述防夹措施包括：控制所述驱动电机停止原来的驱动动作，并控制所述驱动电机的转轴反向旋转预设的旋转角度。
6.根据权利要求1或2所述的电动汽车座椅防夹控制方法，其特征在于：所述步骤一，所述驱动电机的转轴上安装有磁环，并用霍尔传感器检测所述磁环在所述转轴转动时的磁场变化，以通过所述霍尔传感器输出的霍尔脉冲信号得到所述转轴转动周期T和转轴转速N。
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