一种车用噪声响应式座椅调节控制系统及其控制方法

摘要

本发明提供了一种车用噪声响应式座椅调节控制系统及其控制方法，它包括直线位移传感器、可活动安装的噪声检测装置、单片机、座椅调节电机和电机驱动器，通过所述的控制方法的控制，噪声检测装置检测到乘员耳部附近的噪声值，经单片机运算处理，确定监测区域内噪声值相对最低的位置，并驱动座椅调节电机动作，移动座椅到该噪声值相对最低的位置上。本发明旨在提供一种智能化程度高，能检测车内噪音并自动调整座椅到相对低噪位置从而提高乘坐舒适性，以及基于这种汽车的控制方法。

权利要求

1.一种车用噪声响应式座椅调节控制系统，包括单片机及座椅调节电机和电机驱动器，其特征是它还包括直线位移传感器（2）及可活动安装的噪声检测装置（1），所述的直线位移传感器壳体与车身固定连接，直线位移传感器的滑片与座椅固定连接，车内设有多个噪声检测装置安装点，直线位移传感器和噪声检测装置的输出端连接在所述单片机的输入端口上。

2.根据权利要求1所述的车用噪声响应式座椅调节控制系统，其特征是所述座椅上方的车内顶板上沿车身纵向固设有燕尾槽（4），所述的噪声检测装置背部固设有与所述燕尾槽适配的梯形滑轨，噪声检测装置通过梯形滑轨和燕尾槽配合设置在燕尾槽内。

3.根据权利要求2所述的车用噪声响应式座椅调节控制系统，其特征是所述的燕尾槽内长度方向上按2cm至5cm的间距均布有5至10个定位销孔，所述的噪声检测装置通过弹簧销（6）固定在其中任意一个定位销孔位上。

4.根据权利要求1所述的车用噪声响应式座椅调节控制系统，其特征是所述的噪声检测装置为长方盒状，噪声检测装置的外表面上设有3至5个声压传感器（3），噪声检测装置的内部设有放大器和A/D转换器。

5.根据权利要求4所述的车用噪声响应式座椅调节控制系统，其特征是所述的梯形滑轨沿噪声检测装置的长度方向设置，声压传感器分别位于与车身横截面平行的互不重合的竖直平面内，相距最远的两个竖直平面的间距为2cm至5cm。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的车用噪声响应式汽车座椅调节控制系统，其特征是直线位移传感器设置于座椅下面。

7.一种基于权利要求1所述的车用噪声响应式座椅调节控制系统的控制方法，其特征是，所述方法包括以下步骤： A．读取座椅上方声压传感器所在的各检测点的噪声声压值，并读取座椅当前所在的位置；

B．根据上述各检测点的噪声声压值，判断座椅当前所在的位置的噪声声压值是否为最低；

C．根据上述判断结果，输出座椅位置调整的信号；

D．座椅位置调整后，重新执行步骤B至步骤C。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征是在所述的步骤A读取座椅当前所在的位置之前还包括：设定噪声检测点在位置检测体系中的位置。

9.根据权利要求7或8所述的控制方法，其特征是所述的步骤B判断座椅当前所在的位置的噪声声压值是否为最低的步骤包括： B1.建立噪声检测点与座椅调整节点的位置对应关联；

B2.将读取到的各噪声检测点的噪声声压值进行相互比较，得到最小值；

B3. 将步骤B2中噪声声压值最小的噪声检测点所对应的座椅调整节点位置设定为目标位置；

B4.将步骤A中读取到的座椅当前所在位置值与步骤B3中得到的目标位置值比对，如果二者不等值，则执行步骤C；如果二者等值，则结束流程。

说明书

一种车用噪声响应式座椅调节控制系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种座椅调节控制系统以及用于这种控制系统的控制方法，尤其涉及一种车用噪声响应式座椅调节控制系统，以及基于这种车用噪声响应式座椅调节控制系统的控制方法。

背景技术

[0002] 乘坐舒适性已成为当今汽车性能评价的一个重要指标，也是汽车设计时一项必须考虑的内容。这其中，噪声指标又是乘坐舒适性的诸项评判指标之一。为了抑制噪声指标，除了在制造过程中在车身上设置必要的降噪装置外，还必须在车身结构方面进行验证分析并合理设计。汽车空腔声模态试验分析是当前汽车设计过程中的一种常用手段，其结果成为车内布局设计的主要依据。鉴于车内声学特性沿汽车横向变化不大的特点，通常采用较理想化的纵向截面的二维模型来建模分析，虽不能全面地反映实际的车内空腔复杂的噪声分布情况，但在实际应用中，我们仅需重点考虑人耳附近这有限的区域内的噪声分布，而在这一区域内，纵向模态分析更有实际意义，因此，可以建一下述模型：人耳附近有若干个平行于车身横截面的竖直平面，平面内各点噪声值相差不大，可理想地认为相等，平面之间则存在噪声值的差异。现在设计人员在做车身内部结构布局的设计时，通常会根据车内空腔声模态形状来进行合理的内饰布置，以优化车内声学特征，使车内声压或声压级较大的位置远离成员的耳朵，将节面位置（零声压位置）设计在人耳附近，使人处于最小的噪声环境中，获得良好的声学舒适性。噪声不仅来自车身外部，也会因汽车自身的机械运动而产生，我们即使采用各种主动降噪措施，也不能把噪声完全消除，因此，对于车厢内无法消除的噪声干扰，我们也应采取一些被动躲避的措施以避重就轻地将害处降到最低。然而，实际情况是，汽车空腔声模态的节面位置不是恒定不变的，而是个变量，在乘员及物品增减，剩余空间大小有变时，节面位置也会发生漂移。为此，理想的应对措施是，乘员也适当调节座椅，使耳朵仍处在节面内或尽量接近节面。现有中，座椅是可调的，甚至可以自动调整，但是，座椅该往哪个方向调节，调节多少量，还有节面位置究竟在哪儿，这些仅凭人的感觉是难以确定的，目前国内也尚无报道表明有能够方便地找到零声压的节面位置，并能根据噪声状况调节座椅的相关车用装置。2007年9月19日授权公告号为CN200950225Y的实用新型公开了一种汽车电动座椅自动控制系统，该系统由控制器、操作手柄以及传动机构组成，操作手柄发出操作指令，控制器内的单片机通过驱动模块控制座椅上的高度调节电机、水平调节电机和靠背调节电机，经蜗轮蜗杆传动机构牵引座椅移动。该实用新型用电机来自动调节座椅位置，比手动调节方便省力，但它不具备自动寻找车体内噪声节面并自动作出相应调整的功能。

发明内容

[0003] 为了克服现有技术无法根据车内噪声分布情况进行座椅自动调节的缺陷，本发明提供了一种车用噪声响应式座椅调节控制系统，以及用于该系统的控制方法，这种系统能检测车内乘员耳朵附近噪声值，并通过控制方法控制座椅自动寻找到噪声相对最低处，并自动调节座椅使其移动至该处。

[0004] 本发明的技术方案是：一种车用噪声响应式座椅调节控制系统，包括单片机及座椅调节电机和电机驱动器，它还包括直线位移传感器及可活动安装的噪声检测装置，所述的直线位移传感器壳体与车身固定连接，直线位移传感器的滑片与座椅固定连接，车内设有多个噪声检测装置安装点，直线位移传感器和噪声检测装置的输出端连接在所述单片机的输入端口上。现有技术中，车内座椅都是可调的，但这种调节主要是以调整空间大小以适合不同乘员的体形为目的的，是以主观感觉为根据的粗调。而本发明提供的车用噪声响应式座椅调节控制系统的座椅调控则是对座椅的一种精细调整，通过噪声检测装置检测出乘员耳部附近若干处的噪声值，同时通过直线位移传感器确定噪声检测点和座椅在同一参照系内分别所处的位置，所测得的噪声值以及噪声检测点和座椅的位置信号输入单片机作信号转换处理以及控制方法运算后向所述的座椅调节电机驱动器输出控制信号，驱动电机运转，调节座椅位置，座椅位置移动过程中实时向单片机反馈座椅的新位置，直至到达控制方法指定的检测区域内噪声最低的位置，从而使人能处于相对最舒适的位置上。

[0005] 作为优选，所述座椅上方的车内顶板上沿车身纵向固设有燕尾槽，所述的噪声检测装置背部固设有与所述燕尾槽适配的梯形滑轨，噪声检测装置通过梯形滑轨和燕尾槽的配合设置在燕尾槽内。使用燕尾槽来安装噪声检测装置可以很方便地调整安装固定点，在不同乘员按各自的需要或喜好粗调了座椅位置后，也可以相应调整噪声检测装置的安装位置，以免乘员耳部位置逃出了噪声检测区域，导致车用噪声响应式座椅调节控制系统不能很好地发挥效用。

[0006] 作为优选，燕尾槽内长度方向上按2cm至5cm的间距均布有5至10个定位销孔，所述的噪声检测装置通过弹簧销固定在其中任意一个定位销孔位上。为了使用方便，对该噪声检测装置采用不连续的安装点设置，便于安装点在参照系内位置的确定，进而便于方法设计和方法实现，否则如果允许噪声检测装置在燕尾槽内滑移到任意位置再固定，安装点在参照系内位置就难以确定，为此必须在硬件和软件上再添加更多设置才能有效运行，这会大大增加难度。5至10个定位销孔即有5至10个安装点，基本上能确保在座椅的粗调范围内都可以进行噪声检测以及后续的噪声响应座椅调节。

[0007] 作为优选，所述的噪声检测装置为长方盒状，噪声检测装置外表面上设有3至5个声压传感器，噪声检测装置内部设有放大器和A/D转换器。声压是工程上较常用的声音特征，此处用声压传感器采集噪声声压值作为检测信号，技术上易行。采集到的噪声声压值由模拟信号经A/D转换器转换为数字信号，并放大成工作信号。多个传感器集成在一个长方盒状模块上，无论是安装还是调整都很方便。

[0008] 作为优选，所述的梯形滑轨沿噪声检测装置的长度方向设置，所述的声压传感器分别位于与车身横截面平行的互不重合的竖直平面内，相距最远的两个竖直平面的间距为2cm至5cm。由于在工程上只需考虑乘员耳部附近的噪声情况，而且座椅调整幅度较小，所以我们只要在人耳前后的2cm至5cm范围内的一系列竖直平面中相互比较并寻找噪声声压最低的那个平面即可。

[0009] 作为优选，其特征是直线位移传感器设置于座椅下面。由于直线位移传感器是一种尺寸较长的传感器，将其设置于座椅下面可以避免直线位移传感器占用车厢内的宝贵空间。

[0010] 一种基于上述车用噪声响应式座椅调节控制系统的控制方法，包括以下步骤：

[0011] A．读取座椅上方声压传感器所在的各检测点的噪声声压值，并读取座椅当前所在的位置；

[0012] B．根据上述各检测点的噪声声压值，判断座椅当前所在的位置的噪声声压值是否为最低；

[0013] C．根据上述判断结果，输出座椅位置调整的信号；

[0014] D．座椅位置调整后，重新执行步骤B至步骤C。

[0015] 本控制方法将完成下述任务：检测各检测点的噪声值，并找到其中噪声值最低的位置，然后驱动电机运动，移动座椅，直到座椅到达这个噪声值最低的位置。

[0016] 在步骤A读取座椅当前所在的位置之前还包括：设定噪声检测点在位置检测体系中的位置。此步骤的目的在于：将噪声检测点的位置在直线位移传感器的测量体系中作一对应，这样噪声检测点就与座椅放在同一个参照体系中，使二者的位置可以直接比对。

[0017] 所述的步骤B判断座椅当前所在的位置的噪声声压值是否为最低的步骤包括：

[0018] B1.建立噪声检测点与座椅调整节点的位置对应关联；

[0019] B2.将读取到的各噪声检测点的噪声声压值进行相互比较，得到最小值；

[0020] B3. 将步骤B2中噪声声压值最小的噪声检测点所对应的座椅调整节点位置设定为目标位置；

[0021] B4.将步骤A中读取到的座椅当前所在位置值与步骤B3中得到的目标位置值比对，如果二者不等值，则执行步骤C；如果二者等值，则结束流程。

[0022] 执行步骤B执行的目的在于：建立座椅调整节点，即座椅可能停留的位置，它是噪声传感器所在的与车身横截面平行的竖直平面跟座椅移动路径的交点，有几个噪声传感器，即有几个座椅调整节点，节点处的噪声声压值也即相应噪声传感器或噪声检测点的噪声声压值。移动座椅到噪声声压值至最低的节点处，完成座椅调节。

[0023] 本发明的有益效果是：提高了汽车的智能化程度，能检测出车内座椅附近的噪声值，并自动调节座椅使乘员尽可能处于低噪位置，从而提高乘车舒适性。

附图说明

[0024] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

[0025] 图1为本发明的一种结构示意图；

[0026] 图2为本发明中噪声检测装置的一种结构示意图；

[0027] 图3为本发明的一种控制原理框图；

[0028] 图4为本发明的一种控制方法流程图。

[0029] 图中，1-噪声检测装置，2-直线位移传感器，3-声压传感器，4-燕尾槽，5-梯形滑轨伸出部，6-弹簧销，7-电控盒，8-座椅调节步进电机，9-设定按钮，10-显示窗。

具体实施方式

[0030] 实施例1

[0031] 在图1、图2、图3及图4所示的实施例1中，一种车用噪声响应式座椅调节控制系统，包括噪声检测装置1、直线位移传感器2、单片机、电机驱动器及座椅调节步进电机8，其中单片机和电机驱动器设置在一电控盒7内，该车用噪声响应式座椅调节控制系统控制原理框图如图3。如图2所示，噪声检测装置1为长方盒状，上设有设定按钮9和显示窗10，具有选择预存程序及显示操作的功能，在噪声检测装置1上表面沿长度方向交错排列有四个窝孔，每个窝孔内固定一个声压传感器3，各传感器分别位于与车身横截面平行的互不重合的竖直平面内，相邻平面间的垂直间距为1cm，相距最远的两个声压传感器间的垂直距离为3cm。该装置背部沿长度方向设有一梯形滑轨，该滑轨一端伸出噪声检测装置1的边缘形成梯形滑轨伸出部5，梯形滑轨伸出部5上垂直设有一弹簧销6，车内顶板上正对座椅处，沿车身长度方向固定安装有与所述梯形滑轨适配的燕尾槽4，燕尾槽4内沿长度方向按3cm的间距均布有10个定位销孔，该噪声检测装置1通过梯形滑轨安装在燕尾槽4中，并通过弹簧销6对准任一定位销孔以固定。该噪声检测装置1内部设有放大器和A/D转换器，声压传感器3依次与放大器和A/D转换器连接。直线位移传感器2设于座椅下面，其壳体固定连接在车身底盘上，其滑片与座椅固定连接。直线位移传感器2和噪声检测装置1的输出端连接在所述单片机的输入端口上，电机驱动器连接在单片机的输出端口上，座椅调节步进电机8的动力线与电机驱动器输出端相连。燕尾槽4的安装位置与直线位移传感器2的位置存在固定对应关系，座椅处在最靠前位置，且直线位移传感器2的滑片处于该传感器的最前端时，该位置定义为位置调节原点，此时燕尾槽4上前起第1个定位销孔与直线位移传感器的2滑片处于同一个与车身横截面平行的竖直平面内，而此时前起第1个声压传感器所在的与车身横截面平行的竖直平面跟座椅移动路径的交点定义为座椅调整节点N1，同样方法，其它座椅调整节点分别为N2，N3和N4，各节点的位置以直线位移传感器2为参照系测量标定，根据各节点与定位销孔的固定间距可得出各节点相对于原点的位置，然后在编程时对各节点位置人工赋值。

[0032] 在此车用噪声响应式座椅调节控制系统中，如图4所示，采用如下控制方法：

[0033] A．读取座椅上方声压传感器所在的各检测点的噪声声压值Vi(i=1,2,3,4)，并读取座椅当前所在的位置Pk(k=1,2,3,4)的值， Pk值为直线位移传感器测出的此处对原点距离转化成的脉冲数；

[0034] B．根据上述各检测点的噪声声压值，判断座椅当前所在的位置的噪声声压值是否为最低，步骤为：

[0035] B1.建立噪声检测点与座椅调整节点的位置对应关联，对本不可见的调整节点Ni(i=1,2,3,4)人工赋值，所赋的值为Ni对原点的距离转化成的脉冲数；

[0036] B2.将读取到的各噪声检测点的噪声声压值Vi进行相互比较，得到最小值，并确定i的值；

[0037] B3. 将步骤B2中噪声声压值最小的噪声检测点所对应的座椅调整节点位置Ni设定为目标位置，此处的i即步骤B2中所确定的；

[0038] B4.将步骤A中读取到的座椅当前所在位置值与步骤B3中得到的目标位置值比对，如果二者不等值，即Pk≠Ni，则执行步骤C；如果二者等值，则结束流程。

[0039] C．根据上述判断结果，输出座椅位置调整的信号，调整量取决于Pk与Ni的差值；

[0040] D．座椅位置调整后，重新执行步骤B4至步骤C。

[0041] 实施例2

[0042] 一种车用噪声响应式座椅调节控制系统，包括噪声检测装置1、直线位移传感器2、单片机、电机驱动器及座椅调节步进电机8，单片机设置于噪声检测装置1内，电机驱动器设置于座椅下。噪声检测装置1外表面上沿该装置长度方向交错排列5个声压传感器3，各声压传感器分别位于与车身横截面平行的互不重合的竖直平面内，相邻平面间的垂直间距为1cm，相距最远的两个声压传感器间的垂直距离为4cm。车内顶板上正对座椅处，沿车身长度方向固定安装有与噪声检测装置1背面的梯形滑轨适配的燕尾槽4，燕尾槽4内沿长度方向按4cm的间距均布有9个定位销孔。其余同实施例1。

[0043] 启用该车用噪声响应式座椅调节控制系统后，首先噪声检测装置通过设于其上的声压传感器分别采样，测得各声压传感器所在的竖直平面的噪声声压值，放大并转换成数字信号后输入单片机，单片机对各检测点的噪声声压值进行对比运算后，找出噪声声压值最低的声压传感器所在位置，然后跟当前座椅所在位置比对，如果座椅此时不在噪声声压值最低的调整节点上，单片机就输出电机动作的指令，调节座椅位置；如果座椅此时已处在噪声声压值最低的调整节点上，则单片机不输出电机动作指令。假如司机换了个人，感觉座椅位置不合适，于是大幅度移动了座椅，而此时如果发现噪声检测装置已大大偏离了正对耳部位置，则可以拉出噪声检测装置上的弹簧销，移动该装置到正对或最接近耳部位置，松开弹簧销，插入最接近该位置的定位销孔以重新固定噪声检测装置。由于噪声检测装置移动后，各噪声声压传感器相对于原点的位置也有变动，此时原先各节点位置的人工赋值就不能再用，而需重新赋值。为了使用方便，可预先把噪声检测装置安装在不同安装点上时的各节点赋值存入不同程序中，例如，噪声检测装置固定在前起第1个定位销孔时，各节点位置的人工赋值存入程序P1中；同理，如果噪声检测装置固定在前起第2个定位销孔，则相应的各节点位置的人工赋值存入程序P2中。后面依此类推。调整过噪声检测装置固定位置后，根据此时所在的孔位来选择预存的程序，系统调用相应的一套节点位置赋值设定来执行控制方法。