汽车电动座椅原理介绍

汽车电动座椅原理汽车电动座椅类型、组成一、电动座椅的类型在一些高级轿车中，乘客的电动座椅控制系统依靠电力可以实现座椅滑行、倾斜的调整；驾驶员的电动座椅控制系统不仅可以实现座椅滑行、倾斜的调整，而且还可以实现前垂直、后垂直、头枕和腰垫位置的调整，有的还带有位置存储功能。电动座椅的类型根据分类方式的不同可分为以下几种：1．根据使用电动机的数量分类根据使用电动机的数量，电动座椅可分为单电动机式、双电动机式、三电动机式和四电动机式等。（1）单电动机式单电动机式只能对电动座椅的前后两个方向进行调整。（2）双电动机式双电动机式可以对电动座椅的4个方向进行调整，即不仅前后两个方向的位置可以移动，其高低也可以进行自动调整。（3）三电动机式三电动机式可以对电动座椅的6个方向进行调整，即不仅能向前后两个方向移动，还可分别对座椅的前部和后部的高低进行调整。（4）四电动机式四电动机式的调整功能除了具有以上三电动机式的调整功能以外，还可对靠背的倾斜度进行调整。电动座椅装用的电动机最多可达8个，除了保证上述基本运动外，还可对头枕高度、座椅长度和扶手的位置进行调整。2．根据有无加热器分类根据有无加热器，电动座椅可分为无加热器式与有加热器式两种。有加热器式电动座椅可以在冬季寒冷的时候对座椅的坐垫进行加热，以使驾驶员或乘客乘坐更舒适。3．根据有无存储功能分类根据有无存储功能，电动座椅可分为无存储功能与有存储功能两种。有存储功能的电动座椅，可以将每次驾驶员或乘客调整电动座椅后的数据存储下来，作为以后重新调整座椅位置时的基准。此外，在座椅中还附加了一些特种功能的装置，如在气垫座椅上使用电动气泵，对各个专用气囊（腰椎支撑气囊、侧背支撑气囊、座位前部的大腿支撑气囊）进行充气，起到调节支撑腰椎、侧背、大腿的作用。具有8种功能的电动座椅如图6一1所示，具有全方位可调节功能的电动座椅如图6一2所示。图6一1具有8种功能的电动座椅1—座椅前后调节2—靠背倾斜调节3—座椅上下调节4—靠枕上下、前后调节5—座椅前部支撑调节6—侧背支撑调节7—腰椎支撑气垫调节图6一2具有全方位可调节功能的电动座椅1—座椅前后移动调节2—靠背倾斜度调节3—靠背上部调节4—靠枕前后调节5—靠枕上下调节6—侧背支撑调节7—腰椎支撑气垫调节8—座椅前部支撑调节9—座椅高度调节二、电动座椅的组成电动座椅主要由座椅开关和位置传感器、电子控制器ECU、执行机构的驱动电动机三大部分组成。开关和位置传感器包括座椅各位置（头枕、靠背、腰部、滑动、前垂直、后垂直）的电动开关、座椅各位置传感器、安全带扣环传感器及转向盘倾斜传感器等；ECU包括转向柱倾斜与伸缩ECU和电动座椅ECU；执行机构主要包括座椅调整、安全带扣环及转向盘倾斜调整的驱动电动机等，而且这些电动机均可灵活地进行正反转，以执行各种装置的调整功能。1．电动座椅的组成（1）电动机电动座椅大多采用永磁式电动机驱动，并通过装在座位侧板上或门扶手上的肘节式控制开关来控制电路通路和电流方向，使某一电动机按所需的方向运转，以达到调整座椅的目的。为了防止电动机过载，大多数永磁式电动机内装有热过载保护断路器。有些电动座椅采用串激电动机来驱动，并装有两个磁场线圈，使其可作双向运转。这种电动机多使用继电器控制电流方向，当开关换向时，可听到继电器动作的“咔嗒”声。（2）手动调节开关它主要是用来调整座椅的各种位置。当按下此开关后，电控单元就会控制相应电动机运转，按照驾驶员的要求调整座椅的位置。（3）存储和复位开关它主要是用来存储或恢复驾驶员已经调整好的座椅位置。只要按下此按钮，就能按存储的各个座椅位置的要求调整座椅的位置。（4）位置传感器位置传感器主要是用来检测座椅的各种位置，其结构如图6一3所示。它主要由齿轮、滑块和螺旋杆（可变电阻器）组成，其工作原理和一般电位计相似。螺旋杆由电动机通过齿轮驱动旋转，并带动滑块在电阻器上滑动，从而使输出电压信号发生变化。电控单元根据此电压信号决定座椅的位置。只要座椅位置调定后，驾驶员按下存储和复位开关，电控单元就把这些电压信号存储起来，作为重新调整位置时的基准。图6一3座椅位置传感器(5)ECU及其控制ECU主要用来控制靠手动调节开关的座椅调节装置，也能根据从转向柱倾斜与伸缩ECU、位置传感器等送来的信号存储座椅位置。考虑到驾驶员的不同体型和喜好的驾驶姿势，自动调节系统能在该ECU中存储2种不同的座椅位置（供选择），靠一“单独”开关的点动，ECU即可将座椅调整到驾驶员所期望的位置。座椅进行调整时，由手动调节开关通过电控单元控制调整量，然后利用存储和复位开关控制某一位置的数据存储；座椅位置信号取自变阻器上的电压降。根据每个自由度上的电动机驱动座椅，从而使变阻器随动。根据变阻器的电压降，控制单元识别座椅的运动机构是否到达“死点”，如果到达“死点”位置时，电控单元及时切断供电电源，保护电动机和座椅驱动机构。2．电动座持的控制电路（l）无存储功能的电动座椅无存储功能的电动座椅的典型结构主要由座椅本体、座椅调节器开关、座椅调节器和调节器电动机等组成。其控制电路如图6一4所示。图6一4电动座椅控制电路图（2）有存储功能的电动座椅现代高级轿车的电动座椅多采用6向调整方式，这种系统除具有改变座椅的前后、高低、靠背斜度位置的电子驱动装置外，还设了一个具有存储功能的电子控制装置，该装置只要一按按钮，就能按存储的各个座椅位置的要求调整位置。图6一5是一种典型的电子控制可调座椅结构原理框图。它有4个电动机用来调整座椅，还有一个单独的存储器存储4个座椅的位置。图6一5典型的电子控制可调座椅结构原理框图第二节普通电动座椅一、基本组成为了实现座椅位置的调节，普通电动座椅包括若干个双向电动机、传动装置和控制电路（包括控制开关）3个主要部分，其结构和电机的安装位置分别如图2一100和图2一101所示。图2一100典型电动座椅的结构图2一101座椅电动机的安装位置双向电动机产生动力，传动装置可以把动力传至座椅，通过控制开关实现座椅不同位置的调节。（l）电动机电动座椅中使用的电动机一般为永磁式双向直流电动机。它通过控制开关来改变流经电机内部的电流方向，从而实现转动方向的改变。（2）传动装置电动座椅的传动装置主要包括变速器、联轴节、软轴及齿轮传动机构等。变速器的作用是降速增扭。电动机轴分别与软轴相连，软轴再和变速器的输入轴相连，动力经过变速器的降速增扭以后，从变速器的输出轴输出，变速器的输出轴与蜗杆轴或齿轮轴相连，最终蜗轮蜗杆或齿轮齿条带动座椅支架产生位移。（3）控制电路如图8-26所示为雷克萨斯LS400轿车电动座椅控制电路（不带储存功能），该电动座椅包括滑动电机、前垂直电动机、倾斜电动机、后垂直电动机和腰椎电动机，可以实现座椅的前后移动、前部高度调节、靠背倾斜程度调节、后部高度调节及腰椎前后调节。电路中有5个开关，分别控制5个电动机。开关有一个共同特点：均为常搭铁型结构，即电动机没有动作时，电动机两端通过开关搭铁；当开关打向其一侧时，动作侧开关接通电源。每个电动机中均设有断路器，当座椅位置调整到极限时，流过电动机的电流增加，断路器断开，切断电动机电流，保护电动机不被烧损；松开调整开关，冷却后，断路器又重新复位。下面以座椅靠背的倾斜调节为例，介绍电路的控制过程。图8-26雷克萨斯LS400轿车电动座椅控制电路（不带储存功能）当电动座椅的开关处于倾斜位置时，如果要调整靠背向前倾斜，则闭合倾斜电机的前进方向开关，即端子4置于左位时，电路为：蓄电池正极→FLALT→FLAM1→DOORCB→端子14→（倾斜开关“前”）→端子4→1（2）端子→倾斜电动机→2（l）端子→端子3→端子13→搭铁。此时，座椅靠背前移。当端子3置于右位时，倾斜电动机反转，座椅靠背后移。此时的电路为：蓄电池正极→FLALT→FLAM1→DOORCB→端子14→（倾斜开关“后”）→端子3→2（l）端子→倾斜电动机→1（2）端子→端子4→端子13→搭铁。二、典型电动座椅电路（1）2003款广汽本田雅阁轿车八向可调式驾驶员电动座椅电路电路分析与图8-26中的电路分析类似，此处不再重复。图8-27广汽本田雅阁轿车电动座椅电路（2）北京现代索纳塔轿车电动座椅电路：图2一104为北京现代索纳塔轿车电动座椅图，此处不做详细的分析，请按照该图的电路进行分析。图2一104北京现代索纳塔轿车电动座椅电路注：此电路中用虚线连接的开关为联动开关分析电路时，要注意联动关系和搭铁方向。第三节座椅加热系统座椅加热系统可以对驾驶员和乘客的座椅进行加热，使乘坐更加舒适。有些汽车座椅的加热速度可以调节，有些不可以调节，下面分别对其进行介绍。一、加热速度不可调式座椅加热系统图2一105为北京现代索纳塔轿车电动座椅加热电路图。该电路可以对驾驶员座椅和副驾驶员座椅同时进行加热，也可以分别加热。其中，座椅加热线圈和靠背加热线圈是串联连接。其工作过程如下：（l）若只需对驾驶员座椅进行加热，只关闭左前座椅加热开关。电路为：电源→熔断丝15→端子12→端子M21→加热开关→端子4→恒温器开关→座椅加热丝→靠背加热丝→搭铁。此时，只对驾驶员的座椅进行加热，同时驾驶员座椅加热指示灯（IND）点亮。单独对副驾驶员座椅加热时的电路分析相同。（2）若要对两个座椅同时加热，则两座椅的加热开关同时接通，此时，两座椅的座椅加热丝和靠背加热丝串联以后再并联，两指示灯同时点亮，电路分析不再赘述。图2一105北京现代索纳塔轿车电动座椅加热电路二、加热速度可调节座椅加热系统图2一106为本田雅阁轿车座椅加热器开关和继电器的安装位置。图2一106本田雅阁轿车加热器开关和继电器的安装位置图2一107为其电路，此座椅加热器的加热速度可以调节。驾驶员和副驾驶员座椅的加热器和加热控制开关相同。其中HI表示高位加热，LO表示低位加热。该座椅加热系统可以单独对驾驶员侧或副驾驶员侧的座椅进行加热，也可以同时对两座椅进行加热。下面以驾驶员侧的座椅加热器为例，分析其工作过程。（l）当加热器开关断开时，加热系统不工作。（2）当加热器开关处于“HI”位置时，电流首先经过点火开关给座椅加热器的继电器线圈通电，线圈产生磁场使继电器开关闭合。此时，加热器的电路为：蓄电池“+”→熔断丝→继电器开关→加热器开关端子5，然后电流分为三个支路：一路经指示灯→继电器端子4→搭铁，指示灯亮；另一路经加热器开关端子6→加热器端子A1→节温器→断路器→靠背线圈→搭铁；还有一路经加热器开关端子6→加热器端子A1→节温器→断路器→座垫线圈→加热器端子A2→加热器开关端子3→加热器端子开关4→搭铁。此时，靠背线圈和座垫线圈并联加热，加热速度较快。（3）当加热器开关处于“LO”位置时，电流流向为：蓄电池“+”→熔断丝→继电器开关端子5，然后分为两个支路：一路经指示灯→加热器端子4→搭铁，低位指示灯亮；另一路经加热器开关端子3→加热器端子A2→加热器座垫线圈→加热器靠背线圈→搭铁。此时，靠背线圈和座垫线圈串联加热，电路中电流较小，因此加热的速度较慢。图2一107本田雅阁轿车座椅加热系统电路第四节自动座椅自动座椅是带存储功能的电动座椅，它是人体工程与电子技术相结合的产物，它能自动适应不同体型的乘员乘坐舒适性的要求。该座椅的调整装置除能改变座椅的前后、高低、靠背倾斜及头枕等的位置外，还能存储座椅位置的若干个数据（或信息），只要乘员一按按钮，就能自动调出座椅的各个位置，如果此时不符合存储数据（或信息）的乘员乘坐，汽车便发出蜂鸣声响信号，以示警告。自动座椅现已在中高档轿车中广泛采用。一、自动座椅的基本组成与工作原理1．自动座椅的基本组成如图8.6所示，自动座椅的基本结构及驱动方式与普通电动座椅相似，不同之处是附加了一套电子控制系统。电子控制系统有两套控制装置，一套是主动的，它包括电动座椅开关、腰垫开关、腰垫电动机以及一组座椅位置调整电动机等，根据需要通过相应的座椅开关和腰垫开关来调整，此套控制方式与普通电动座椅完全相同；另一套是自动的，它包括一组位置传感器、储存和复位开关、ECU及与手动系统公用的一组座椅位置调整电动机。此套装置可以根据