一种车用记忆存储式后视镜和座椅控制器开发3

2010年度芜湖市科技计划项目申报书项目名称：车用记忆存储式后视镜和座椅控制器开发申报单位（公章）：芜湖瑞明汽车部件有限公司主管部门：芜湖经济技术开发区管委会通讯地址：芜湖市经济开发区凤鸣湖路12号联系人、电话：徐方庆、13505531611申报日期：2010-08-22芜湖市科学技术局制二○一○年2一、项目概述后视镜和座椅是汽车上并不显眼的部件，但是与驾驶员身体健康和行车安全紧密相关，后视镜最佳位置所反映的视野是保证汽车行驶安全的必要条件。现在高级轿车上都装配有电动调整的后视镜和手动调整的座椅，驾驶员可以通过电动或者手动的方式调节后视镜和座椅的位置或者角度，以获得最佳的后视镜视野和座椅的舒适性。然而一部车往往有若干个驾驶者，这种情况在我国尤为明显，一般的家庭用车都有至少两个驾驶者，每次不同的驾驶员在开车之前都需要重新调整后视镜和座椅的位置。特别是驾驶员极少在倒车时使用右侧后视镜来获得后方视野，原因是倒车时右侧后视镜需要单独调整，倒车完毕后还需要调整回位，所以倒车时驾驶员一般不使用右侧后视镜以避免烦琐的调整。所以，仅仅使用电动控制的后视镜和座椅是不能达到要求的，还需要在电动的基础上增加位置存储和恢复功能。位置存储和恢复功能使得驾驶员能够方便的设定、存储和调用位置信息，以使驾驶员操作更为简便。本项目拟开展的研究是在先进汽车电子技术迅速发展的背景下，结合我国大力鼓励汽车电子技术发展的环境，为提高后视镜和座椅的可用性，研究开发一种可以实现记忆存储和调用后视镜和座椅位置的控制器。该类控制器在国外的一些高档车型上已经有了一些使用，但是在国内由于成本问题和技术水平限制，除了一些进口的高端车型原配，记忆存储式后视镜和座椅控制器还没有得到应用。我们欲研究开发的记忆存储式后视镜和座椅控制器能电动调节后视镜上下转动、左右转动两个角度和座椅前后滑动、前椅面高度、后椅面高度和椅背角度四个位置或角度，能在调整后记忆存储位置信息，并且可以在需要恢复时调用位置信息。该控制器对改进国内后视镜和座椅控制系统的研究开发具有积极意义，同时可进一步提升公司的研发能力，培养研发团队。二、国内外研究现状和发展趋势2.1国内外汽车后视镜的发展与研究应用现状国内外后视镜的发展过程可以分为三个阶段。第一阶段是无调整或简单调整阶段。早期的汽车后视镜如同早期的汽车，只是一个纯粹的机械产品，最早的后视镜是固定的，而后发展出现的机械调整也只是由驾驶员进行的手动的转动，经常出现的问题是驾驶员右侧的后视镜无法调整到最佳3的位置。这种调节方式费时费力，基本上不可能一次调节到位，但是现在还存在一些汽车（如大型汽车、载货车等）为了节省成本，仍然采用这样的调节方式。这种简单的手动调节方式后来发展为拉索调整，即在车内驾驶员能通过一个拉索来旋转车外的后视镜。但是由于拉索的长度问题，拉索后视镜的调整按钮一般都设计在该侧后视镜的车门内侧或者近车门的位置，驾驶员调整右侧后视镜同样存在相当的不便。第二阶段是电动调整阶段。驾驶员手动调整或者拉索调整存在的极大的不便促使研究人员研究开发了电动调整的后视镜。电动调整的后视镜是现在中高档轿车的标准配备，驾驶员可以在车内通过调整按钮或者摇杆调整后视镜的角度。国内基本上大部分高级轿车都装配了电动后视镜，这些不同的电动后视镜的控制机理基本上相仿，都是通过开关、驱动器、电源等组成回路，由驱动器驱动后视镜内的调整装置（一般是电机）工作以调整后视镜的角度，相对手动调整来说比较方便。电动调整后视镜也是现在使用最为广泛的车用后视镜，国外已经普及，国内合资品牌车使用的较多，高级车如丰田大霸王PREVIA、中级车如广州本田雅阁、中低级车如上海通用别克、凯越等都使用了电动控制的后视镜。第三个阶段是记忆存储式调整阶段。驾驶员对于后视镜调整的不便性并未通过电动调整得到根本的解决，国外的一些汽车公司已经研究开发了记忆存储式后视镜以提高后视镜的可用性，且在高档车上已经开始配备这种后视镜，如凌志LS400。记忆存储式后视镜能够记忆存储后视镜的位置以便需要的时候调用位置信息，方便驾驶员使用。国外对于记忆存储式后视镜的研究始于80年代末，如RobertJ.Fisher于1987年提出的关于后视镜的远程控制和存储系统的专利中就有了现代记忆存储式后视镜控制系统的雏形，只是其设计的是一个原型系统，能够实现后视镜的控制和存储恢复，其基本原理也是通过微控制器集中控制，通过电位传感器检测后视镜角度，最终实现记忆存储和调用的，但是当时的设计由于微处理器和传感器技术的落后，其调整精度距离市场化的要求比较远；RandallF.Hansen于1990年在此基础上提出了一个新的发明，也是关于车用的记忆式后视镜控制系统的设计。这个系统是通过电机实现后视镜调整，并且在需要调整到的位置设置可以调整位置的障碍物来保证后视镜最终的角度以实现位置的存储和调用。4此后，一些汽车公司开发了记忆存储式的后视镜控制系统，并装配在一些高端车型上，但是国外对于记忆存储式后视镜的研究开发是基于高档车的附加配置开发的，由于成本的问题一般的车型都不使用。国内使用记忆存储式后视镜的车型的都是合资企业的中高档车型或者进口车型，如大众BORA、奥迪等，记忆存储式后视镜在国产车上还没有得到应用。2.2国内外汽车座椅的发展与应用现状座椅的发展与后视镜的发展过程相似，也经历了三个阶段。第一个阶段是无调整或简单调整阶段。最早期的汽车座椅是固定的，其位置和角度是不可调整的。由于各驾驶员的自身特点不一样，这样的座椅完全不能够满足市场要求。但是由于成本低，现在有些汽车（如大客车、载重汽车）等还在使用这样的座椅。最早的手动调节座椅在1921年面世的，手动调节方式需要驾驶员先通过手柄拉拽座椅的锁止机构，之后通过改变身体的坐姿和位置来带动座椅移动，最后将锁止机构的手柄放松，座椅就会固定在所选择的位置。现在很多大型汽车和中低档的轿车都使用手动调整的座椅，应用非常广泛。第二个阶段是电动调整阶段。电动座椅与电动后视镜的调节原理一样，都是通过简单的电路控制电机工作进而控制驱动器件调节各个位置和角度。一般比较常见的座椅调节分为六个方向，为六向调节，即座椅椅面高度、座椅前后滑动和椅背角度三个位置信息六个方向的调节，最多的调节有十个方向的调节，即座椅前椅面高度、后高度、前后滑动、椅背角度和头枕角度五个自由度十个方向。电动座椅目前在中高档的轿车上使用的比较普遍，如别克凯越、大众BORA、本田雅阁等。第三个阶段是记忆存储式调整阶段。手动调整座椅和电动调整座椅都存在使用烦琐的问题。所以为了方便驾驶员操作，国外一些汽车企业研究开发了带记忆存储功能的座椅控制系统，并安装在一些高端的车型上，如东风日产蓝鸟智尊、VOLVOXC90、宝马730i、奥迪TT等都有该类座椅。国内的汽车企业由于起步比较晚，基本上没有进行记忆存储式座椅的开发，国内只有一些进口车型和一些合资企业的车型配有记忆存储式座椅控制系统。2.3记忆存储式后视镜和座椅联合控制系统由于座椅位置和后视镜位置之间存在联动关系，座椅位置决定了后视镜的位置，调整了一个位置另外一个一般也需要作相应的调整。但是国外有一些汽车企业对于5记忆存储式后视镜和座椅的研发工作并不是同时进行的，而是先开发了单独的记忆存储式的后视镜控制系统，然后在此基础上开发了座椅控制系统，如凌志LS400的后视镜和座椅控制系统，实际上两个控制系统是通过不同的ECU控制的。国外开发记忆存储式座椅控制系统早期只是为了满足驾驶员能够记忆存储和恢复驾驶位置的系统，称为驾驶位置储存与返回系统。而后是由于驾驶位置和后视镜位置的关联，所以进行了后视镜控制系统的扩展开发，增加了座椅控制功能。本项目研究，将后视镜和座椅的控制系统是同时进行开发。实际上后视镜和座椅的联合控制系统是一个典型的汽车电子控制系统，该系统集中了若干种电子控制的功能，基于现在的汽车电子技术和传感器技术的发展，完全可以进行联合开发，进行后视镜和座椅的联合位置存储和调用。参考文献1.FisherRobertJ.MemoryPositioningSystemforRemoteControlRear-viewMirror.U.S.，4678295,1987-07-072.HansenRandallF.MemoryMirrorControlSystemforVehiclesandthelike.U.S.，4929878,1990-05-293.JaviernDiaz，EduardoRos，SoniaMotaandRodrigoAgis.Real-timeEmbeddedSystemforRear-ViewMirrorOvertakingCarMonitoring[J].LetureNotesinComPuterSeicnee.2006，4017:385-3944.ToruMiyamoto，ItaruKitahara，YoshinariKamedaandYuichiOhta.FloatingVirtualMirrors:VisualizationoftheSceneBehindaVehicle.LectureNotesinComPuterScience[J].2006，4282:303-3135.曹治琬.电动后视镜[J].汽车电器，2004，4:58-596.吴基安，董素荣.汽车电动后视镜的结构与控制[J].汽车电器，2002，(3):23-257.孙玉琴,张旭东.MABUCHI电机在汽车电动后视镜中的应用[J].微特电机2005,3:13-148.郭彬.别克荣御系列车外后视镜的原理与检测[J].公路与汽运，2008.7(4):36-399.徐红光，范钦满，王庆安.汽车后视镜的综合分析[J].汽车与配件，2002,11:23-2510.李正奈.广州本田雅阁轿车电动后视镜的检测[J].汽车维修，2001,5:14-1511.徐红光，范琴满，王庆安.现代汽车后视镜的综合分析[J].汽车与配件，2002,11:23-2512.严伯昌.强化汽车后视镜功能的新技术[J].交通与运输，2007，6：18-2013.韦宏明.丰田轿车后视镜伸缩控制的工作原理[J].汽车电器，2003.2:28-2914.东彦.三菱轿车遥控后视镜的检查方法[J].汽车电器，2003,1:25-26615.林雷斌.奥迪A4电控后视镜检修[J].汽车实用技术，2003,5:39-4016.张桂荣.凌志LS400后视镜的电子控制系统及其检测[J].山东交通学院学报，2003,11(l):18-2117.张桂荣，李丽，吴芷红.丰田大霸王PREVIA电动后视镜控制系统的检测[J].山东交通科技，2002,l:54-5518.朱则刚.形形色色的汽车后视镜—感受科技生活新时尚[J].汽车与配件，2007，3:30-3219.唐乾.后视镜的学问[J].科学之友，2007，7:80-8320.吴明.汽车后视镜调整的学问[J].汽车实用技术，2004，5：46-4721.宋文中.广州本田雅阁轿车电动后视镜电路原理及故障排除[J].汽车电器，2004，6：41-43三、项目的主要研究内容（主要包括研究重点与开发内容、项目的主要创新点、工艺路线和技术方案等。）3.1研究重点与开发内容本项目开发的记忆存储式后视镜和座椅控制器是针对轿车的外后视镜和驾驶员座椅控制系统的，拟完成后视镜的上下和左右方向的角度调整，座椅的前后滑动、座椅椅面前升降、后升降和椅背角度调整。驾驶员可以根据个人自身特点和驾驶习惯来调整后视镜和座椅的位置，然后进行记忆存储，在位置改变后，驾驶员可以使用恢复功能进行方便的位置复原。为此，本项目的研究重点是：控制器的硬件电路设计和软件程序编制。由于硬件电路部分的实现与软件程序的流程密切相关，所以在硬件电路和软件设计完成后还要进行复杂的联合调试，并进行试验以验证本设计的控制器是否能达到所预设的功能和控制精度要求。3.2项目的主要创新点在项目拟定的研发、工艺流程中可能存在的创新点如下：1）开发基于集中式控制系统的仅使用一个ECU的控制器。项目欲研究开发一种记忆存储式后视镜和座椅控