CN102434412A - 改进sma致动器性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及改进SMA致动器性能的方法。具体地，一种在变化环境和运行条件下改进形状记忆合金致动器的响应速度和一致性的方法。所述方法包括通过周期地确定在其下会经历正向或逆向相变，同时避免实际相变的电信号强度而探测形状记忆合金；通过使其接近相变而激活形状记忆合金；开始相变；和维持形状记忆合金在相变状态。在其下所述形状记忆合金会经历相变的所述电信号强度通过识别在接近相变之前的所述形状记忆合金的电阻中的尖点特征来确定。

Description

改进SMA致动器性能的方法

技术领域

总体上，本发明涉及在变化条件下改进形状记忆合金致动器性能的系统和方法。更具体地，本发明涉及一种用于在现有环境和运行条件下通过利用反馈以确定和周期地再确定加热或冷却形状记忆合金到其相变温度所需的近似电信号强度而改进所述形状记忆合金致动器响应速度和一致性的系统和方法。

背景技术

形状记忆合金(SMA)承受在奥氏体和马氏体结构之间依靠温度的相变，这引起在材料性能，特别是弹性系数的变化。如果SMA承受外部负荷，这种转变行为可以被用于制造热-机械致动器。典型的SMA金属丝或弹簧致动器在接收控制电流的两端具有电接头。所述控制电流通过电阻加热增加SMA的温度，且因此控制致动器的相变和收缩或膨胀，由此产生机电致动器。

SMA致动器典型地被用在双模式中的一个：定位和“开-关”致动。在定位应用中，期望其精确控制收缩或膨胀，且因此相组分达到期望的位置。然而电流和温度之间、温度和相组分之间的关系是非线性的和滞后的，产生精确控制是难以达到的。

在“开-关”应用中，对于一个给定负荷，SMA被简单地加热或冷却到其致动温度以上以致达到完全收缩或膨胀。然而，加热或冷却SMA到其致动温度之上所需的电能取决于环境和工作条件，例如周围温度和对流条件。因此，在不同的环境条件下固定-电流致动不会产生重复的效果，且在某些条件下致动可能完全失效。

发明内容

本发明提供一种用于改进性能包括在变化的环境和工作条件下改进形状记忆合金致动器的响应速度和连续性的方法。更广泛地，该方法包括如下步骤：识别在SMA的电阻中的尖点特征作为相变开始的指示，和维持保持信号到SMA以致所述电阻保持在特定尖点机制下，因此维持所述SMA在促进随后的致动的准备好状态下。

在各种实施中，所述方法可以进一步包括以下另外步骤或特征的任一个或多个。识别所述尖点可以包括：在SMA从马氏体状态下加热期间，识别电阻值，在进一步加热中，所述电阻值继之以在电阻上的减小导致逆向相变。类似地，识别所述尖点可以包括：在SMA从奥氏体状态下冷却期间，识别电阻值，在进一步冷却中，所述电阻值继之以在电阻上的增加导致正向相变。识别所述尖点可以包括向SMA施加增加强度的电信号；确定电阻的斜率；和识别正斜率继之以对于逆向相变的连续的负斜率。类似地，识别所述尖点可以包括向SMA施加减小强度的电信号；确定电阻的斜率；和识别负斜率继之以对于正向相变的连续的正斜率。识别所述尖点可以包括用模型，用模型与电阻的测量值相结合或用数学运算与电阻的测量值相结合以预测在现存条件下与所述尖点相应的电信号的强度。优选地利用在向SMA施加相对高强度的电信号以改进信噪比期间测量的电阻值。在预期应用中，所述致动器与车辆有关，识别所述尖点的步骤的执行响应于来自车辆用户或传感器接收的信号。

通过插入温度变化电阻器与SMA串联，在一定的温度范围内可以达到更一致的性能以致在较低温度时所述电阻是较低的和跨SMA的电压是较高的，这样更多电能转移到SMA上，且在高温时所述电阻是较高的和跨SMA的电压是较低的，这样更少电能转移到SMA上。

所述方法可以进一步包括通过施加开始信号开始相变的步骤，所述开始信号是保持信号的函数。在上述的车辆应用中，所述开始信号可以响应于车辆用户或传感器而被应用。

所述方法进一步包括存储所述开始信号的值，和随后向SMA施加具有近似于所存储的值以促进致动的步骤。

本发明的这些或其它方面和优势在下面优选实施例的详细描述和附图的描述中论述。

本发明还提供了下面的方案：

1.一种控制致动器的方法，其中所述致动器包括具有电阻的形状记忆合金，所述方法包括如下步骤：

将所述形状记忆合金的电阻中的尖点特征识别为所述形状记忆合金的相变开始的指示；以及

向所述形状记忆合金施加激活信号，使得所述电阻保持在指定的尖点状况内，由此将所述形状记忆合金保持在激活的状态中，其促进随后的致动。

2.根据方案1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：在所述形状记忆合金从马氏体状态的加热期间，识别电阻值，在进一步的加热时，所述识别电阻值之后是电阻减小，其导致逆向相变。

3.根据方案1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：在所述形状记忆合金从奥氏体状态的冷却期间，识别电阻值，在进一步的冷却时，所述识别电阻值之后是电阻增加，其导致正向相变。

4.根据方案1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：

向所述形状记忆合金施加增加强度的电信号；

确定电阻的斜率；

识别正斜率，所述正斜率之后是逆向相变的连续负斜率。

5.根据方案1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：

向所述形状记忆合金应用增加强度的电信号；

确定所述电阻的斜率；

识别负斜率，所述负斜率之后是正向相变的连续正斜率。

6.根据方案1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：使用模型预测在现有条件下与所述尖点相对应的电信号强度。

7.根据方案1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：使用与电阻的测量值结合的模型。

8.根据方案1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：使用与电阻的测量值结合的数学运算。

9.根据方案1所述的方法，进一步包括如下步骤：通过插入与所述形状记忆合金串联的温度变化电阻器，在温度范围上达到一致的性能，使得在较低温度下，所述电阻较低且跨所述形状记忆合金的电压较高，从而更多功率转移到所述形状记忆合金，并且在较高温度下，所述电阻较高且跨所述形状记忆合金的电压较低，从而更少功率转移到所述形状记忆合金。

10.根据方案1所述的方法，进一步包括如下步骤：通过施加是保持信号的函数的开始信号，在所述形状记忆合金中开始相变。

11.根据方案10所述的方法，其中所述致动器与车辆相关联，并且进一步包括如下步骤：响应于所述车辆用户和车辆传感器中的一个施加开始信号。

12.根据方案1所述的方法，其中，所述致动器包括暴露于环境条件的仿和主形状记忆合金元件，并且所述方法进一步包括如下步骤：

向仿形状记忆合金元件施加开始信号；

确定在仿元件中的电阻斜率，以此来确定所述尖点和反馈；以及

基于所述反馈向主形状记忆合金元件施加激活信号。

13.一种控制致动器的方法，其中所述致动器包括具有电阻的形状记忆合金，所述方法包括如下步骤：

将所述形状记忆合金的电阻中的尖点特征识别为所述形状记忆合金的相变开始的指示，其中所述尖点特征与施加到所述形状记忆合金的电信号的值相关联；

将所述电信号的值存储在存储器中；以及

向所述形状记忆合金施加具有近似存储值的电信号以促进致动。

14.根据方案13所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：在所述形状记忆合金从马氏体状态加热期间，识别电阻值，在进一步的加热时，所述识别电阻值之后是电阻减小，其导致逆向相变。

15.根据方案13所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：在所述形状记忆合金从奥氏体状态冷却期间，识别电阻值，在进一步的冷却时，所述识别电阻值之后是电阻增加，其导致正向相变。

16.根据方案13所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：

向所述形状记忆合金施加增加强度的电信号；

确定所述电阻的斜率；

识别正斜率，所述正斜率之后是逆向相变的连续负斜率。

17.根据方案13所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：

向所述形状记忆合金施加减小强度的电信号；

确定所述电阻的斜率；

识别负斜率，所述负斜率之后是正向相变的连续正斜率。

18.根据方案13所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：使用模型预测在现有条件下与所述尖点相对应的电信号强度。

19.根据方案13所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：使用与电阻的测量值结合的数学运算或数学模型。

20.根据方案13所述的方法，进一步包括如下步骤：通过施加是保持信号的函数的开始信号，在所述形状记忆合金中开始相变。

21.根据方案20所述的方法，其中所述致动器与车辆相关联，并且进一步包括如下步骤：响应于所述车辆用户和车辆传感器中的一个施加开始信号。

附图说明

下面参照附图详细说明本发明的优选实施方式，其中：

图1是本发明方法的实施方式中包含的步骤流程图；

图2是电信号强度对形状记忆合金相关电阻的曲线图；和

图3是用于实施图1的方法的系统的实施方式的方框图。

	附图标记
100	探测步骤
		110	激活步骤
120	致动步骤
		130	保持步骤
200	电阻中的尖点
		300	系统
310	控制器
		320	SMA致动器
330	存储器
		340	车辆用户装置
350	车辆传感器
		360	温度变化电阻器

具体实施方式

本发明提供一种改进形状记忆合金致动器性能的方法。更具体地，温度变化、热传递、机械负荷条件和物理特性可以影响SMA材料的响应时间和性能，本发明涉及在变化的环境和操作条件下增加SMA致动器响应的速度和一致性。

本方法涉及多阶段策略以确定在SMA致动器中的控制电流。所述阶段可以称为“探测”(阶段A)、“激活”(阶段B)、“致动”(阶段C)和“保持”(阶段D)。每个阶段可以各种方式开始，其中有些在下面描述，且所有阶段的次序可以依据预定应用或其它条件而变化。在有些情况下，激活或保持阶段可以省略，但是，在大多数情况下，至少将包括探测和致动阶段。此外，对于每个致动阶段，探测和激活阶段可以多次重复。例如，致动器可以从探测进行到激活，如果没有接收到致动触发信号，可以返回到探测。因此，可能发生如下的示例性阶段进程：AAAABAABCDDAAA...。

参照图1，这些阶段可以进一步有如下特征。探测100SMA致动器包括周期性地确定近似的电信号强度，在此SMA将达到其致动温度和经历相变，同时避免实际相变。激活110SMA致动器包括施加具有比在探测期间确定的近似的电信号强度较小强度的电信号，使得所述SMA致动器温度增加，但是没有达到致动温度。致动120SMA致动器包括施加在探测期间最后确定的近似的电信号强度。开始信号强度可以是在探测期间最后确定的这些近似的电信号强度的数学处理，例如按比例缩放(scaling)、补偿(offsetting)、线性、非线性或它们的任意组合。参照图2，近似的电信号强度(在其中SMA致动器将达到致动温度且经历相变)可以通过如下确定：向SMA致动器施加增加或减小强度的探测信号，检测SMA致动器的电阻，识别在电阻中立刻进行逆向相变中的加热尖点200，和识别在电阻中立刻进行正向相变中的冷却尖点201。保持130 SMA致动器的致动包括减小电信号强度至足以保持SMA在相变状态中的水平。

虽然在此描绘和描述各种示例性实施方式、构造和实施，但是这些是意图描述和支持而非限制本发明，除非特别地写入权利要求中。例如，虽然本发明更通常地与“开-关”致动有关，但是其很多方面也可以应用在位置控制应用中。此外，认识到在此描述的那些全部确定(包括所述尖点)，以及其它反馈可以通过向非常接近于且与主SMA致动器适合配置的仿形状记忆合金施加开始信号而得到，其中所述仿和主元件是在相同的感应区域(例如环境条件)。

更详细地，本发明提供一种控制SMA致动器的收缩(通过加热致动)和膨胀(通过冷却致动)的方法，由此所述SMA同时被用作传感器和致动器。即使所述SMA遭受变化的热传递和变化的机械负荷条件，没有使用专用的传感器来感测这些条件的情况下，或者如果SMA具有意想不到的不同于设计条件(例如，尺寸、组成、电阻)由于制造/装配公差或随时间的材料变化(在此称为“物理变化”)的物理特性时，SMA受控制以致达到更快和更一致的性能。

在冶金学术语中，SMA具有两个稳定的由温度和应力决定的晶体结构，称为“奥氏体”和“马氏体”。从奥氏体向马氏体的变化称为“正向相变”，从马氏体向奥氏体的变化称为“逆向相变”。SMA致动器设计利用在材料性能上的两相差异，具体地说是弹性杨氏模量，其在奥氏体相比在马氏体相高。热控制致动器可以由例如在恒定应力下的SMA金属丝组成；当所述金属丝被加热到超过逆向相变温度，杨氏模量增大且金属丝收缩；当所述金属丝被冷却到正向相变温度之下时，杨氏模量减小同时伴有马氏体形成且金属丝膨胀。

例如可以通过控制施加于SMA的电信号以焦耳加热方式来增加温度，以及使用自然或强制对流或传导的散热方式来冷却。因为在SMA致动器中的变化是热驱动的，所以影响双向变化所需的能量输入或抽出取决于环境热条件和在系统中可用的传热机制。例如，在某些环境热条件下，一个给定量的能量输入可能不足以达到逆向相变，或在另外的热条件下通过过热实际上可能损坏金属丝。为了解决上述问题，本发明采用SMA的自感应能力的优点，在这种情况下，电阻的变化随着逆向和正向相变同时发生。

SMA的自感应能力可以被用在确定下面因素的综合影响：i)从SMA去除能量和可能是动态的当前热传递条件；ii)在预加载或致动期间可能变化且影响导致SMA致动所需的能量的施加到SMA上的机械拉伸强度；和iii)相对于其它SMA致动器影响导致SMA致动的相对能量的物理变化；特别是，当从马氏体状态加热SMA时，当前热传递、机械负荷条件和物理变化对相变需要能量的综合影响通过搜索SMA电阻中的微小图案而确定。特别地，当对马氏体状态的SMA足够的加热时，达到SMA的电阻经历非常轻微的增加随之减小的情形。在电阻中的图案发生在SMA逆向相变和可能的致动器收缩的开始。在图2中看出在从马氏体相加热时SMA电阻中的这种现象且在此被称为“加热尖点”。相反，当从奥氏体状态冷却SMA时，当前热传递、机械负荷条件和物理变化的综合影响也通过搜索SMA电阻中的微小图案而确定。特别地，当对奥氏体状态的SMA足够的冷却时，达到SMA的电阻经历非常轻微的减小随之增大的情形。在电阻中的图案发生在SMA正向相变和可能的致动器膨胀的开始。在图2中看出在从奥氏体相冷却期间SMA电阻中的这种现象在此被称为“冷却尖点”。所述加热尖点和冷却尖点在此一起被称为“电阻-尖点”或简单地为“尖点”。如上所述，同时在加热导致逆向相变(致动器收缩)，和冷却导致正向相变(致动器膨胀)期间，绝对电阻曲线可以受几个因素影响(例如，机械应力、物理变化等)。然而，不像前面的其用绝对电阻度量以确定当前材料的相的方案，本发明利用相对电阻度量和所述电阻-尖点，其存在不受上述因素的影响。换言之，当加热向逆向相变时所述尖点发生在最大的相对电阻处，和当冷却向正向相变时所述尖点发生在最小相对电阻处。

对于通过逆向相变或通过正向相变的SMA致动，存在变化热传递、变化机械负荷条件和各种物理变化时，通过控制与电阻-尖点有关的SMA达到更快和更一致的性能。电信号可以交替地通过所述SMA，由于SMA致动器的电阻的存在，电信号部分地转化为热能，并且吸收电信号以允许所述SMA冷却。当从马氏体状态开始，在足够加热以克服任何离开SMA的热传递时，所述SMA接近某些温度，其可以根据所述SMA的机械负荷和物理变化而变化，其中在SMA的晶体结构中的逆向相变将要发生。这是在电阻中的加热-尖点发生和对逆向相变致动的前兆的特征。在该状态和条件下，额外的加热可以诱发向奥氏体的固态相变，这引起SMA的杨氏模量的增加和导致可能的SMA收缩。相反，当从奥氏体状态开始时，在所述SMA的足够冷却时，SMA接近某些温度，其可以根据SMA的机械负荷和物理变化而变化，其中在SMA的晶体结构中正向相变将要发生。这是在电阻中的冷却-尖点发生和对正向相变致动的前兆的特征。在该状态和条件下，额外的冷却可以诱发向马氏体的固态相变，这引起SMA的杨氏模量的减小和导致可能的SMA膨胀。

如上所述，探测包括确定导致SMA在电阻中达到该微小行为(电阻-尖点)的电信号强度。如上还提及，激活(priming)包括向SMA施加电信号，使得所述SMA保持在所述电阻-尖点状况中。所述SMA可以通过保持其在如图2中所见的接近所述尖点的(所述电阻的)谷而被“逆向激活”。在这种方式下，所述SMA的温度接近引起相变(无论逆向或正向)的温度，使得SMA维持在激活的状态并且动作可以预见地发生且比如果所述SMA没有处于所述电阻-尖点的情况更快。把引起SMA达到电阻-尖点状态的所述电信号的强度值存储在存储器中也是可行的，使得对于将来致动而开始或维持致动所需的电强度可以被估计。在两种情况下，之所以SMA致动可以以更一致的性能来达到，是因为变化的热传递条件、变化的机械强度条件和物理变化已被考虑，通过所述电阻-尖点识别致动的开始和围绕此状况控制致动。

因而，在一个具体实施方式中，所述方法包含识别在SMA电阻中所述尖点作为相变开始的指示，和向所述SMA施加电信号使得所述电阻维持在指定的尖点状况的步骤，因此，保持所述SMA在激活状态以使得随后的致动比如果所述SMA没有保持在临近其相变的激活状态时更快和更预见性地发生。在所述的具体实施方式中，所述方法包含识别所述尖点，存储相应的电信号值，和向形状记忆合金施加具有与所存储的值近似的电信号以促进随后的致动的步骤。当需要致动且没有时间来激活所述SMA时，所述SMA可以以非常短暂的时期(例如，小于1秒)保持在所述电阻尖点，或者当随后的激活信号可能发生且所述SMA保持在所述已激活的状态时，所述SMA可以以较长时期(例如，大于1秒)保持在所述电阻尖点。通过施加具有作为与所述尖点有关的电信号值的线性或非线性函数计算的值的电信号可以开始相变。

保持所述SMA在激活的状态处于或接近于与相变有关的尖点提供许多优点。一个优点是随后的致动周期将不需要时间来加热未致动的SMA从环境条件到(可能地未知的)逆向相变温度，或冷却未致动的SMA到(可能地未知的)正向相变温度。因此，正向和逆向转变致动可以从产生即使热传递、负荷或物理变化存在的接近于不变的性能的激活的状态同时发生。

关于探测，用于识别所述尖点的示例性技术包括在下面。在SMA从马氏体状态加热期间，通过识别电阻值发现加热尖点，在进一步加热中，其继之以在电阻上减小导致逆向相变。相似地，在SMA从奥氏体状态冷却期间，通过识别电阻值发现冷却尖点，在进一步冷却中，其继之以在电阻上增大导致正向相变。

可选地，所述尖点可以通过向SMA施加线性或非线性增加的电信号(通常在量上增加)，且测量，估计，或计算电阻的斜率和识别正斜率，其继之以对于逆向相变的连续的负斜率，或识别负斜率，其继之以对于正向相变的连续的正斜率。这可以利用斜坡电流或斜坡占空比(就PWM而言)，和寻找或者小于某些阈值的dR/dt值，或者利用峰值检测(即，比较三点的次序以确定是否该范围包含最大值或最小值)来完成。

可选地，所述尖点可以利用数学、统计或实验模型来预测在当前的热传递、应力和老化条件下引起SMA处在其电阻位于尖点的状态的电信号的量而被发现。这可以利用动力加热模型，或标定的查表而完成。

可选地，所述尖点可以利用数学或统计模型结合测量值以预测引起SMA处在其电阻位于一个尖点的状态的电信号的量而被发现。

可选地，所述尖点可以利用数学运算，例如相关性或模式分析结合电阻、电压或电流以识别尖点而被发现。这可以利用峰值检测或谷值检测作为模式分析的方式而完成，但是也可以包括利用大于三个点，例如窗口平均值的变体。

在某些应用中，期望达到从始至终的关于致动所需时间的一致性能。一个方案是以在环境温度基础上而不是所述SMA的变化的温度基础上的电信号强度。另一个方案是基于所述SMA的电阻，包括其派生物(包括PMW达到更好的信噪比)估计电信号强度。

在某些应用中，为了更好探测SMA将处于其尖点的电流，可能期望探测具有慢斜率以致于SMA几乎所有时间都处于与环境的热平衡中。在另外的应用中，特别是其中假设为绝热条件的应用，快斜率可以用于提高速度和减少向环境的热传递。

关于激活，用于使SMA处于接近转变(或者冷却情况下的正向或者加热情况下的逆向)的示例性技术包括在下面。激活控制可以是开环，在此种情况下，近似的电信号强度可以通过活动周期的探测被确定，或通过采用独立测量或对环境温度、应力和其它相关变量的估计和利用校准表(例如检查表)被确定。例如，所述方法可以利用其中施加的信号强度是预确定值(电流、或PWM占空比)的补偿或成比例的开环控制器实现。可选地，激活控制可以是闭环且利用电阻反馈，在此种情况下，近似的目标绝对电阻值可以通过活动周期探测、或利用电阻派生物来确定。例如，可选地，所述方法可以利用基于预确定值的斜坡(电流或PWM占空比)实现，和然后转换到闭环控制器，其中i)用在尖点的电阻的作为向反馈控制器输入的预确定值；ii)用作为向反馈控制器的输入的dR/dt；或iii)用峰值/最小值检测和用继电器控制器来加热/冷却所述系统以维持其在电阻峰值。

在一个具体实施方式中，所述方法进一步包括通过插入温度变化电阻器与SMA串联，在一定温度范围内达到更一致的性能的步骤，以使在较低温度时，电阻是低的和跨形状记忆合金的电压是高的以致更多能量转移到形状记忆合金上，以及在高温时，电阻是高的和跨形状记忆合金的电压是低的以致较少能量转移到所述SMA上。相关地，跨所述温度变化电阻器的电压可以作为比较器的输入，因此基于环境条件而开启或关闭激活。为了一致的性能在较高的环境温度下需要较少能量和在较低环境温度下需要较多能量。因此，除提供更一致的性能外，所述温度变化电阻器防止所述SMA接收过多能量。

关于维持所述SMA在相变状态下，用于发现保持占空比，Mtn_dty，的示例性子程序如下。在一个子程序中，无论何时读取都发生：

在另一个子程序中，每秒一次：

可选地，除了每秒检查一次，使用固定数字(例如，20)和使R_met为循环矩阵(包含最后状态(1或0)是否R_new＜R_old)的移动窗口可以被使用：

开环激活可以利用经过探测发现的Mtn_dty的一定比例，例如，50％，来完成。利用电阻或其派生物的闭环激活可以通过激活从所述尖点开始的小段距离来完成。例如，所述SMA可以激活为dR/dt＝0.1或更高。当致动被调动时，所述SMA可以很快被加热或冷却通过相应的尖点而开始相变(逆向或正向)。可选地，峰值电阻可以被识别且所述SMA激活到峰值电阻的99％(或少些)，以及当致动被调动时，所述SMA可以快速被加热或冷却通过相应的尖点而开始被期望的相变。

在一个具体实施方式中，闭环激活涉及尖点周围的伺服，其dR/dt的理论值为0。然而，在任何电阻值处dR/dt＝0意味着电流为恒定且不会引起致动。因此，所述PMW信号占空比的第一个向上斜坡以提高SMA温度至其电阻达到导致正向逆向相变的加热尖点可能是被期待的，和然后所述伺服控制器可以被打开。例如，所述PWM信号的占空比可以是在激活期间的开始就斜向上到最大占空比等于0.8x Mtn_duty。这避免了在电阻曲线中0梯度的探测，该电阻曲线由于搜集样本的噪声可能存在低占空比，且在非常接近所述尖点时也开始峰值检测。也可以使用峰值检测器来检测所述尖点。相反，如果开始正向相变，所述PWM信号的占空比向下倾斜以减少所述SMA的温度至其电阻值达到冷却尖点的点可能是被期待的，和然后所述伺服控制器可以被打开。也可以使用谷值检测器来检测所述尖点。任何许多市场上能买到的峰值和谷值检测运算，还有上面引入的算法都可以用作本目的。在一个简单的实施中，当计算的电阻值在三个连续的样本上继续相同的斜率极性时，尖点可以被认为已经被检测出。

一旦达到加热峰值，继电器控制器可以通过输出小占空比(允许冷却)用于维持电阻位于加热尖点和当SMA温度下降时开始检测峰值电阻。所述小占空比不能是0％，否则跨SMA电压和通过其的电流也是0，在这种情况下，计算电阻是不切实际的。在冷却中一旦加热尖点峰值电阻被检测到，继电器控制器可以通过输出大占空比(加热)用于维持所述电阻在尖点值和再次开始检测加热尖点。用于完成所述过程的一个示例性算法如下：

每次获得一个新数据进行峰值检测

相反，当需要冷却致动且达到相关的冷却尖点电阻最小值，继电器控制器可以用于维持电阻位于冷却尖点。

可选地，用于维持电阻位于尖点的可以是线性或非线性控制器，而非继电器控制器。这里使用的对于加热致动的误差可以是峰值电阻和当前测得的电阻之间的差值，当对于冷却致动，所述使用的误差可以是最小值和当前测得的电阻之间的差值。

在一个构思的应用中，所述致动器与车辆有关，且所述方法步骤的任一个或多个，特别是识别尖点或开始相变的步骤，响应于收到来自车辆用户或车辆传感器的信号发生。

参照图3示出了用于实施本发明的方法的系统300的一个具体实施方式的方框图。控制器310可操作地连接至SMA致动器320。所述控制器310也可以可操作地连接至用于例如存储与尖点相应的在探测期间确定的值的存储器330，和连接至例如用于提供开始所述方法的任一步骤的信号的车辆用户设备(例如，钥匙扣)340或车辆传感器350(例如，预碰撞或碰撞传感器)。温度变化电阻器360可以可选地与SMA致动器320串联连接。如果用这样一个电阻，附图中的许多组成是可选的。

本发明已经参照示例性具体实施方式、构造和应用被描述；将会明白的是可以被本领域技术人员制造的各种变体和可以取代其中的元件的等同物不脱离本发明的范围。此外，根据本发明的教导许多修改可以被制造以适应特殊的场合或材料不脱离其实质范围。因此，意图不是把本发明限制于在此公开的特殊具体实施方式、构造或应用，而是本发明将会包括所有落入附加的权利要求的范围的具体实施方式、构造和应用。如这里用的术语“第一”、“第二”等不是指顺序、数量或重要性，而是用于区分一个和另一个元件。

Claims (10)

1.一种控制致动器的方法，其中所述致动器包括具有电阻的形状记忆合金，所述方法包括如下步骤：

将所述形状记忆合金的电阻中的尖点特征识别为所述形状记忆合金的相变开始的指示；以及

向所述形状记忆合金施加激活信号，使得所述电阻保持在指定的尖点状况内，由此将所述形状记忆合金保持在激活的状态中，其促进随后的致动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：在所述形状记忆合金从马氏体状态的加热期间，识别电阻值，在进一步的加热时，所述识别电阻值之后是电阻减小，其导致逆向相变。

3.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：在所述形状记忆合金从奥氏体状态的冷却期间，识别电阻值，在进一步的冷却时，所述识别电阻值之后是电阻增加，其导致正向相变。

4.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：

向所述形状记忆合金施加增加强度的电信号；

确定电阻的斜率；

识别正斜率，所述正斜率之后是逆向相变的连续负斜率。

5.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：

向所述形状记忆合金应用增加强度的电信号；

确定所述电阻的斜率；

识别负斜率，所述负斜率之后是正向相变的连续正斜率。

6.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：使用模型预测在现有条件下与所述尖点相对应的电信号强度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：使用与电阻的测量值结合的模型。

8.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述尖点特征的步骤包括如下步骤：使用与电阻的测量值结合的数学运算。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤：通过插入与所述形状记忆合金串联的温度变化电阻器，在温度范围上达到一致的性能，使得在较低温度下，所述电阻较低且跨所述形状记忆合金的电压较高，从而更多功率转移到所述形状记忆合金，并且在较高温度下，所述电阻较高且跨所述形状记忆合金的电压较低，从而更少功率转移到所述形状记忆合金。

10.一种控制致动器的方法，其中所述致动器包括具有电阻的形状记忆合金，所述方法包括如下步骤：

将所述形状记忆合金的电阻中的尖点特征识别为所述形状记忆合金的相变开始的指示，其中所述尖点特征与施加到所述形状记忆合金的电信号的值相关联；

将所述电信号的值存储在存储器中；以及

向所述形状记忆合金施加具有近似存储值的电信号以促进致动。

Images