汽车电动座椅(自学习)

汽车电动座椅

一、汽车电动座椅的分类

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1所示。

（图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

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 2所示。

座椅位置传感器

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。

( 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 3所示。

图3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4典型的电子控制可调座椅结构原理框图

图上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。

二、普通电动座椅

1、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5 和图6所示。 图5典型电动座椅的结构

图6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7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。

图7 雷克萨斯LS400轿车电动座椅控制电路（不带储存功能）

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。

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→DOOR CB→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→DOOR CB→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。

三、座椅加热系统

1、加热速度不可调式座椅加热系统

图8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。

2. 加热速度可调节座椅加热系统

上图为其电路，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。 四、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。 1．自动座椅的基本组成及工作原理

如下图示，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。

此套装置可以根据位置传感器的信号将座椅位置储存起来，以备下次恢复座椅位置时使用。两套装置驾驶员可以根据不同需要，通过操纵储存与复位开关选择使用

其动作方式有座椅前后滑动调节、座椅前部的上下调节、座椅后部的上下调节、靠背的倾斜调节、头枕的上下调节及腰垫的前后调节等。其中腰垫的前后调节是通过腰垫开关和腰垫电动机直接控制的，并无存储功能。

驾驶员通过操纵电动座

椅开关可以控制其余的五种调整。当座椅位置调好后，按下储存和复位开关，电控装置就把各位置传感器的信号储存起来，以备下次恢复座椅位置时再用。当下次使用时，只要一按位置储存和复位开关，座位ECU 便驱动座椅电动机，将座椅调整到原来位置。

1—前后调节 2—靠背倾斜调节

3—上下调节 4—头枕前后调节

5—座椅前部调节 6—侧背支撑调节

7—腰椎支撑调节 8—头枕上下调节

2．座椅位置传感器

要实现座椅位置的记忆与恢复，则必须有座椅位置传感器。它主要有两种形式.

滑动电位器式自动座椅位置传感器的结构图 1—滑块 2—齿轮（电动机驱动） 3—电阻丝

(1)一种是滑动电位器式，滑动电位器式位置传感器主要由座椅电动机驱动的齿轮、电阻丝以及在其上滑动的滑块组成。它的工作原理是，当电动机驱动座椅的同时，也驱动齿轮2带动螺杆，驱动滑块1在电阻丝3上滑动，从而将座椅位置信号转变成电压信号输入给ECU 。

霍尔式自动座椅位置传感器的结构图

(2)霍尔式位置传感器主要由永久磁铁、霍尔集成电路等组成。永久磁铁安装在由电动机驱动的转轴上，由于转轴的旋转而引起通过霍尔元件磁通量的变化，从而霍尔元件产生霍尔电压，再经霍尔集成电路进行放大并处理，然后取出旋转的脉冲信号输入ECU 。