CN117581474A - 利用本地智能的智能电机系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于控制智能电机的系统和方法。一种智能电机系统包括控制总线、输入设备和经由控制总线通信地耦合到输入设备的智能电机。所述智能电机包括电子处理器，所述电子处理器被配置为从所述输入设备接收指示动作的命令帧，执行所述动作，从所述输入设备接收请求智能电机的状态的数据请求帧，以及向所述输入设备并且响应于接收到所述数据请求帧，发送指示智能电机的状态的数据帧。

Description

利用本地智能的智能电机系统和方法
相关申请
本申请要求于2021年6月30日提交的美国临时专利申请第63/217201号的权益，其全部内容通过引用合并于此。
背景技术
现代车辆和其他机械使用电机以根据接收到的输入来移位负载和/或额外的系统组件。例如，电机可以被用于机动车中以控制座椅的位置、俯仰和/或支撑。此外，一些电机可以被用于机动车中以打开和关闭车门或行李箱。电机也可以被用于机动车中以控制车窗的升高或降低、镜子的俯仰/角度放置或锁的控制。
图1图示了在车辆中实现的已知电机系统100的示例。电机系统100包括例如控制器105(例如，电子控制器、可编程微处理器、微控制器、电子处理器或其他合适的设备)、输入设备110、一个或多个开关115和座椅120。输入设备110可以是例如人机接口(HMI)，例如被配置为接收触摸输入的触摸屏。在某些情况下，输入设备110被集成在车辆内。一个或多个开关115可以是例如按钮、拨动开关、杠杆或与预定命令或功能相关联的输入设备的另一类型。一个或多个开关115可以位于座椅120上、车辆的仪表板上、在车辆的车门内实现等。
控制器105从输入设备110和/或一个或多个开关115接收控制信号。控制信号经由电气线束或类似连接被提供给控制器105。控制器105基于控制信号控制车辆电机系统100内的电机。例如，座椅120可以包括多个电机125，例如第一电机125A、第二电机125B、第三电机125C、第四电机125D和第五电机125E。在所示的示例中，第一电机125A引起座椅120的头枕的移动。第二电机125B引起座椅120的上靠背部分的移动。第三电机125C引起座椅120的中间靠背部分的移动。第四电机125D引起座椅120的下靠背部分的移动。第五电机125E引起座椅120的就座部分的移动。基于来自输入设备110和/或一个或多个开关115的控制信号，控制器105控制多个电机125中的每个电机以调节座椅120的位置。控制器105通过独立的连接来控制到多个电机125中的每个的功率和位置信号。以这种方式，每个电机125A-125E从控制器105接收仅旨在用于所选择的电机的命令(或命令信号)。例如，如果控制器105从输入设备110和/或开关115接收控制信号以调节座椅120的头枕，则控制器105仅向第一电机125A提供功率和/或命令信号。显而易见，在电机系统100中，电机125的控制智能集中在控制器105中，并且每个电机125被预先配置为执行单个功能(例如，移动头枕)。
发明内容
系统内每个电机的单独控制将可控电机的数量限制在系统控制器的大小(例如，输入/输出端子的数量)。因此，可能需要多个控制器来控制给定数量的电机。此外，发送到电机的数据包很大，每个电机需要多个帧。本文描述的示例提供了智能电机的动态配置，而不需要集中式控制器。智能电机通过控制总线(如LIN总线)进行通信。通过LIN总线发送的数据包包括多个帧，这些帧详细说明了要执行的操作和预期的接收者。
一个示例提供了一种智能电机系统，该智能电机系统包括输入设备和通信耦合到输入设备的多个智能电机。多个智能电机中的每个智能电机包括电子处理器和存储器。每个智能电机的电子处理器被配置为从输入设备接收控制命令，确定控制命令是否旨在用于相应智能电机，并且响应于确定控制命令旨在用于相应智能电机，基于控制命令中包括的功能来激活智能电机。
一个示例提供了一种智能电机系统，该智能电机系统包括控制总线、输入设备和智能电机。智能电机经由控制总线被通信地耦合到输入设备。智能电机包括电子处理器。电子处理器被配置为：从输入设备接收指示动作的命令帧，执行该动作，从输入设备接受请求智能电机的状态的数据帧，以及向输入设备并且响应于接收到数据请求帧，发送指示智能电机的状态的数据帧。
另一个示例提供了一种智能电机系统，该智能电机系统包括控制总线、输入设备和多个智能电机。多个智能电机经由控制总线被通信地耦合到输入设备。每个相应智能电机包括电子处理器。所述电子处理器被配置为从所述输入设备接收指示动作的命令帧，确定是否执行所述动作，从所述输入设备接收请求所述多个智能电机中的相应智能电机的状态的数据请求帧，以及向所述输入设备并且响应于接收到所述数据请求帧，发送指示相应智能电机的状态的数据帧。
另一个示例提供了一种在控制总线上进行通信的方法。该方法包括：从输入设备接收指示动作的命令帧，执行该动作，从该输入设备接收请求智能电机的状态的数据请求帧，以及向该输入设备并且响应于接收到该数据请求帧，发送指示智能电机的状态的数据帧。
通过考虑详细描述和附图，其他特征、方面、实施例和益处将变得显而易见。
附图说明
图1是已知的电机系统的示意图。
图2是根据一些示例的智能电机系统的示意图。
图3是根据一些示例的图2的智能电机的框图。
图4是根据一些示例的图2的智能电机的架构的框图。
图5是根据一些示例的图4的硬件层的框图。
图6是根据一些示例的图4的操作层的框图。
图7是根据一些示例的图4的应用层的框图。
图8是根据一些示例的由图3的电子处理器执行的方法的框图。
图9是图示根据一些示例的通过图2的智能电机系统通信的多个数据帧的图。
图10是根据一些示例的写入数据命令帧的示意图。
图11是根据一些示例的读取数据请求命令帧的图。
图12是根据一些示例的读取数据命令帧的示意图。
图13是根据一些示例的通过图2的智能电机系统通信的多个数据帧的图表。
图14是根据一些示例的IDLE(空闲)命令帧的示意图。
图15是根据一些示例的在图2的智能电机系统上进行的通信协议的图。
图16是根据一些示例的示例写入数据命令帧的图。
图17是示例读取数据命令帧的图。
图18是根据一些示例的实现智能电机系统的车辆的平面图。
具体实施方式
在以下描述和附图中进行了描述和说明了一个或多个方面、特征和实施例。这些方面、特征和实施例不限于本文提供的具体细节，并且能够以各种方式进行修改。此外，可能存在此处未描述的其他方面、特征和实施例。例如，以某种方式“配置”的设备或结构至少以这种方式进行配置，但也能够以未列出的方式进行配置。此外，本文所述的一些实例可以包括一个或多个电子处理器，所述一个或多个电子处理器被配置为通过执行存储在非暂时性计算机可读介质中的指令来执行所描述的功能。类似地，这里描述的示例可以被实现为存储可以由一个或多个电子处理器执行以执行所描述的功能的指令的非暂时性计算机可读介质。如本申请中所使用的，“非暂时性计算机可读介质”包括所有计算机可读介质，但不包括暂时性传播信号。因此，非暂时性计算机可读介质可以包括例如硬盘、CD-ROM、光存储设备、磁存储设备、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、寄存器存储器、处理器高速缓存、其他存储器和存储设备或其组合。
此外，本文使用的措辞和术语仅用于描述的目的，并且不应被视为限制。例如，本文中使用的“包括”、“包含”、“含有”和“具有”及其变体旨在涵盖下文列出的项目及其等价物以及其他项目。术语“连接”和“耦合”被广泛使用，并且涵盖直接和间接的连接和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合，并且可以包括电气连接或耦合，不论是直接还是间接的。此外，电子通信和通知可以使用有线连接、无线连接或其组合来执行，并且可以通过各种类型的网络、通信信道和连接来直接或经由一个或多个中间设备来发送。此外，关系术语，例如，第一和第二、顶部和底部等，在本文中可以仅用于将一个实体或动作与另一实体或动作区分开来，而不必要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。
在某些情况下，以与所描述的顺序不同的顺序执行方法步骤。
如上所述，一些车辆(如机动车)可能使用电机来调整或移动座椅的位置。图2图示了根据一些示例的智能电机系统200。智能电机系统200包括输入设备110、一个或多个开关115和座椅120。座椅120包括多个智能电机210，例如第一智能电机210A、第二智能电机210B、第三智能电机210C、第四智能电机210D和第五智能电机210E。第一智能电机210A控制并引起座椅120的头枕的移动。第二智能电机210B控制并引起座椅120的上部的移动。第三智能电机210C控制并引起座椅120的中间部分的移动。第四智能电机210D控制并引起座椅120的下部的移动。第五智能电机210E控制并引起座椅120的就座部分的移动。输入设备110、一个或多个开关115以及多个智能电机210中的每个经由控制总线205通信连接。控制总线205可以是例如CAN总线、LIN总线或另一合适的通信总线。在某些情况下，使用无线连接来实现控制总线205。
由输入设备110和一个或多个开关115接收的输入(例如，命令、信号等)通过控制总线205被提供给多个电机210。以这种方式，来自输入设备110和一个或多个开关115的每个命令由智能电机系统200中的每个智能电机210接收。每个智能电机210包括电子处理器，该电子处理器被配置为确定是否作用于接收到的命令，如下面更详细描述的。
图3图示了示例性的智能电机210。智能电机210包括电子处理器300(例如，电子控制器、可编程微处理器、微控制器或其他合适的设备)、存储器305、输入/输出(I/O)接口310、一个或多个传感器315、功率调节电路320和电机330。智能电机210的组件，例如电机330和电子处理器300(使用功率调节单元320)，从电源335接收功率。智能电机210通过控制总线205与智能电机系统200的其他组件(例如，输入设备110和一个或多个开关115)通信。
存储器305是非暂时性计算机可读介质，其例如包括程序存储区和数据存储区。程序存储区和数据存储区可以包括不同类型存储器的组合，例如只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)(例如，动态RAM[“DRAM”]、同步DRAM[“SDRAM”]等)、电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)、闪存、硬盘、SD卡或其他合适的磁、光、物理或电子存储器设备。电子处理器300被连接到存储器305并且执行软件指令，该软件指令能够被存储在存储器305的RAM(例如，在执行期间)、存储器305的ROM(例如，通常永久地)、或者诸如另一存储器或盘的另一非暂时性计算机可读介质中。包括在智能电机210的实施方式中的软件可以被存储在存储器305中。该软件包括例如固件、一个或多个应用、程序数据、过滤器、规则、一个或者多个程序模块和其他可执行指令。电子处理器300被配置为从存储器305中检索并执行与本文所述的控制过程和方法相关的指令等等。在其他构造中，智能电机210包括附加的、更少的或不同的组件。
I/O接口310被连接到电子处理器300，并且可以被配置为向电子处理器300提供经由控制总线205接收的控制信号或命令。I/O接口310可以包括数字I/O接口、模拟I/O接口、通信接口和/或其他合适的接口。在一些示例中，I/O接口310被连接到一个或多个传感器315，使得I/O接口310充当一个或多个传感器315与电子处理器300之间的桥梁。在其他示例中，一个或多个传感器315可以被直接连接到电子处理器300。
在某些情况下，智能电机210能够进行无线通信。在这样的示例中，I/O接口310包括能够在例如蜂窝网络、长期演进(LTE)网络、5G网络、BluetoothTM(蓝牙)网络、无线局域网(例如Wi-Fi)、无线附件个人局域网(PAN)等上进行通信的收发器无线通信接口。此外，控制总线205本身可以是无线通信介质，使得数据从输入设备110和一个或多个开关115无线地发送到多个智能电机210。
一个或多个传感器315可以包括例如温度传感器、霍尔效应传感器、电池传感器(例如，电池电压和电池电流传感器)、位置传感器、反电动势传感器、电机电流传感器和/或其他辅助传感器。温度传感器可以提供指示智能电机210内的温度、电机330的温度等的温度信号。霍尔效应传感器可以提供与智能电机210相关的位置信息。例如，霍尔效应传感器可以监控在电机330内实现的永磁体系统。永磁体可以耦合到电机330的转子轴。霍尔效应传感器检测永磁体的移动。控制器300接收位置信息并且对电机转数进行计数、识别转子的位置等。电池传感器可以提供指示来自电源335的供电电压的电池信号。位置传感器可以提供指示座椅120的当前位置、电机330的位置等的位置信号。反电动势传感器可以提供指示电机330的速度的电压信号。电机电流传感器可以提供指示流过电机330的电流的电流信号。然而，可以实现附加的传感器来感测智能电机210和座椅120的各种特性。虽然一个或多个传感器315被图示为在智能电机210内，但是电子处理器300可以从与智能电机210分离的附加传感器接收传感器数据。可以经由例如控制总线205来提供这样的传感器数据。
功率调节电路320可以是或包括例如变压器、整流器、过滤器、DC-DC转换器或其他功率调节组件，以改变从电源335接收的功率，从而使功率适合由电子处理器300使用。智能电机210可以包括其他功率调节电路，例如，用于调节提供给电机330的功率的电路。电机330例如可以是AC电机、DC电机、伺服电机、步进电机等。在一些示例中，智能电机210与所描述和图示的示例不同。在一个示例中，使用智能致动器代替智能电机。补充或代替电机330，智能致动器可以包括附加类型的致动器。例如，智能致动器可以包括电磁致动器(例如，螺线管)。在其他示例中，实现了舒适性特征组件。例如，在某些情况下，使用电阻负载(例如，加热元件)代替或补充电机330，以提供座椅加热以提高乘客舒适度。可以使用其他组件来代替或补充电机330，以实现期望的特征。
控制智能电机210操作的软件被组织或构建在包括几层的堆栈402中。图4图示了操作系统400，在该操作系统400上实现了用于智能电机210的软件堆栈。操作系统400存储在存储器(例如存储器305)中，并且可以由电子处理器300执行或运行。堆栈402包括硬件层405、操作层410和应用层415。硬件层405用作电子处理器300和智能电机210的其他组件的输入和输出层。例如，硬件层405从I/O接口310和/或一个或多个传感器315接收信号。此外，硬件层405提供控制信号以驱动电机330。操作层410充当硬件层405和应用层415之间的中介。应用层415执行存储在存储器305中的功能，以与硬件层405的组件通信并控制硬件层405的组件。
图5图示了根据一些示例的硬件层405的框图。硬件层405包括指示功能、操作等的多个块。例如，图5所示的示例性硬件层405包括电源块500、电机块505、传感器块510、开关块515、通信块520和存储器块525。然而，在一些示例中，硬件层405可以包括基于系统的组件的更多或更少的块。每个块表示关于智能电机210的对应组件的输入/输出操作。例如，功率块500表示电子处理器300和功率调节电路320之间的输入/输出操作。电源块500可以包括与应用于从电源335接收的电力的过滤相关的操作、与电源335本身相关的操作等等。
电机块505表示电子处理器300和电机330之间的输入/输出操作。电机块505可以包括与电机330的控制相关的操作。电机块505表示用于电机驱动器的输入和/或输出操作。传感器块510表示电子处理器300与一个或多个传感器315之间的输入/输出操作。例如，传感器块510可以包括与解释从一个或多个传感器315中的每个接收到的信号有关的操作。开关块515表示电子处理器300与一个或多个开关115之间的输入/输出操作。通信块520表示电子处理器300和I/O接口310之间的输入/输出操作。存储器块525表示电子处理器300和存储器305之间的输入/输出操作，例如用于辅助存储器分配。
操作层410充当硬件层405和应用层415之间的中介。操作层可以改变由硬件层405接收的数据以供应用层415分析。如图6所示，操作层410此外可以包括应用编程接口(API)I/O接口块600和API非易失性存储器(NVM)接口605。API I/O接口块600充当硬件层405的物理组件(诸如电源块500、电机块505、传感器块510、开关块515和通信块520)与应用层415的软件和宏之间的中介(下面更详细地描述)。API I/O接口块600可以包括电机接口610、供电控制接口615、传感器接口620、开关接口625和通信接口630等。然而，API I/O接口块600可以包括与硬件层405交互所需的附加接口。
API NVM接口605充当存储器305(通过存储器块525)与应用层415的软件和宏之间的中介。API NVM接口605包括EEPROM API 635、NVM功能640和EEPROM配置操作645等。然而，API NVM接口605可以根据需要包括更多或更少的块来管理存储器305的存储器分配。
应用层415包括与智能电机210的操作相关的功能、操作、软件、宏等。应用层415此外包括应用控制模块700、错误处理器模块705、驱动控制模块710、I/O控制模块715、通信控制模块720、系统监控器模块725和调度器模块730等。应用控制模块700可以包括用于控制智能电机210的各种应用，例如主应用、子应用的组合和多个应用宏。每个应用可以通过app控制配置程序相互协同工作。
驱动控制模块710包括与电机330的操作相关的功能、操作、软件等。在一些示例中，驱动控制模块710用作电机驱动器。在一种情况下，关于第一智能电机210A，硬件层405的开关块515接收来自开关115之一的命令以激活电机330，直到头枕处于第一位置。应用控制模块700(通过开关接口625)接收来自开关块515的命令。另外，一个或多个传感器315中的位置传感器向传感器块510提供位置信息。应用控制模块700(通过传感器接口620)从传感器块510接收位置信息。应用控制模块700分析来自开关块515的命令和来自传感器块510的位置信息，以确定激活智能电机210A的电机330多长时间以将头枕从其当前位置移动到第一位置。应用控制模块700然后向驱动控制模块710提供输出命令和/或附加操作参数。驱动控制模块710向电机接口610提供输出命令。电机接口610向电机块505提供输出命令，电机块505相应地控制电机驱动器325。
通信控制模块720接收并处理从通信接口630接收的信息。在一些示例中，通信控制模块720包括用于与智能电机210和智能电机系统200的组件通信的必要通信协议。例如，通信控制模块720可以包括用于通过控制总线205进行通信的LIN堆栈。I/O控制模块715接收并处理从传感器接口620接收的信息。I/O控制模块715可以包括与从传感器接口620接收的传感器数据相关的操作和程序，例如如何分析传感器数据。
系统监控器模块725监控应用控制模块700、错误处理器模块705、驱动控制模块710、I/O控制模块715、通信控制模块720和调度器模块730的状态和操作。此外，系统监控器模块725监控每个对应的较低级别接口(例如，API I/O接口600和API NVM接口605)。系统监控器模块725可以控制系统引导释放操作和系统运行时状态(例如，睡眠模式、故障关闭事件等)。
调度器模块730负责管理应用层415内其他模块的时序，并将计算能力分配给应用层415内的其他模块。在某些情况下，调度器模块730由操作系统400用来作为实时操作系统(RTOS)进行操作。
错误处理器模块705从操作层410和应用层715的其他模块接收和/或存储与遇到的错误或警告代码有关的数据。错误和警告代码被提供给系统监控器模块725，以确定是否处理(或作用于)智能电机210内发生的任何错误或异常。系统监控器模块725然后可以指令应用层415内的附加模块改变智能电机210的操作以处理错误。例如，硬件层405的传感器块510可以从包括在一个或多个传感器315中的温度传感器接收温度信号。温度信号被提供给操作层405中的传感器接口620。传感器接口620可以在向应用层415提供调整的温度信号之前以某种方式分析或调整温度信号。在某些情况下，温度信号被提供给应用层415而不进行调整。错误处理器模块705接收调整的温度信号，并将调整的温度信号提供给系统监控器模块725。系统监控器模块725确定智能电机210内正在发生超温状况。系统监控器模块725可以向驱动控制模块710提供控制命令以停止智能电机210(例如电机330)的操作。
所提供的用于描述智能电机210的操作系统的块、接口和模块仅为示例，并非旨在限制。基于智能电机系统200内的组件，智能电机210的操作系统可以包括更多或更少的块。此外，虽然被图示为分离的，但是各种块、接口和模块可以被组合或分离以进一步图示操作系统的不同功能。除了电机330的操作之外的其他组件(例如，辅助组件)可以在智能电机210的操作系统内实现。例如，加热器可以在座椅120内实现。来自输入设备110和/或一个或多个开关115的命令可以指令多个智能电机210中的一个打开加热器。因此，硬件层405、操作层410和应用层415包括所需的块、接口和模块，以接收与加热器相关的命令、解释命令并提供输出以控制加热器。
在控制总线205上发送的信号和命令由多个智能电机210中的每个接收。图8提供了由多个智能电机210中的每个内的电子处理器300执行的方法800。在步骤805，电子处理器300接收控制信号。例如，输入设备110和/或一个或多个开关115向控制总线205提供控制信号。多个智能电机210中的每个都在控制总线205上接收控制信号。在某些情况下，当智能电机系统200是无线系统时，输入设备110和/或一个或多个开关115广播控制信号。
在步骤810处，电子处理器300确定是否对接收到的控制信号作出反应或对其进行操作。例如，控制信号包括或体现指示“将座椅120的下靠背部分移动到第三位置”的命令。第四智能电机210D与座椅120的下靠背部分相关联。因此，在步骤815处，第四智能电机210D的电子处理器300确定激活电机330以执行包括在接收到的控制信号中的功能。然而，第一智能电机210A、第二智能电机210B、第三智能电机210C和第五智能电机210E也接收指示“将座椅120的下靠背部分移动到第三位置”的控制信号。由于这些电机与座椅120的下靠背部分不相关，因此它们各自的电子处理器300忽略该控制信号。
在某些方面中，通过控制总线205的通信使用一系列通信帧(例如，数据包、数据帧)发生。在一个示例中，输入设备110和/或一个或多个开关115基于接收到的用户输入通过控制总线205广播数据帧。每个智能电机210接收数据帧并确定是否执行由数据帧指示的动作。输入设备110、一个或多个开关115和智能电机210通过发送写入数据(＜WR_Data＞)帧(例如，命令帧、控制帧)、读取数据请求(＜RD_Data_Req＞)帧(例如，数据请求帧)、以及读取数据(＜RD_Data＞)帧(例如，响应帧)在控制总线205上进行通信。写入数据帧、读取数据请求帧和读取数据帧作为后续帧作为一组通信帧发送。为了命令智能电机210，输入设备110和/或一个或多个开关115发送写入数据帧。为了从任何智能电机210读取数据，输入设备110和/或一个或多个开关115发送读取数据请求帧。智能电机210用读取数据帧来响应读取数据请求帧。
一旦该组(或循环)数据帧被发送一次，就可以仅使用读取数据帧来执行后续的数据读取功能。例如，如果输入设备110和/或一个或多个开关115在相应智能电机210执行先前命令的功能时监控其操作，则输入设备110或一个或多个开关115发送读取数据请求帧并接收读取数据帧而不发送写入数据帧。该操作能够以存储在输入设备110和一个或多个开关115的存储器中的一组预定频率发生。
图9图示了写入数据帧905、读取数据请求帧910和读取数据帧915的示例。写入帧905是指示要由智能电机210中的至少一个执行的动作的命令。如图9所示，写入帧905包括指示智能电机210的动作(或命令)的六个字节的数据。写入帧905可以由单个智能电机210或多个智能电机210发送以用于执行，如由写入帧905中包括的节点地址所指示的。
图10图示了根据一个示例的写入数据帧905。写入数据帧905包括识别块1000、地址块1005、命令块1010和数据块1015。识别块1000包括与所提供的帧的类型相对应的识别码。例如，图10中所示的识别码0x21指示该帧是写入数据帧。地址块1005包括指示哪个智能电机210应该执行动作的地址(例如，节点地址)。地址块1005可以指示单个智能电机210、智能电机210的组或子集、或者连接到控制总线205的每个智能电机210。在某些情况下，地址块1005包括一个字节的数据。在某些情况下，地址块1005的值的范围从0x01到0x3F。
命令块1010包括指示将由智能电机210执行的命令的数据。在某些情况下，命令块1010包括一个字节的数据。命令块1010的可能值的范围可以从0x00到0xAF以及从0xB8到0xFF。数据块1015包括指示用于执行命令的参数和选项的数据。虽然图10中所示的示例数据块1015包括四个字节的数据，但是数据块1015可以包括更多或更少的字节的数据。
返回图9，示例读取数据请求帧910包括指示智能电机210的动作(或命令)的三个字节的数据。读取数据请求帧910可以被发送以供单个智能电机210或多个智能电机210接收，如由包括在读取数据请求框910中的节点地址所指示的。图11提供了根据一个示例的详细的读取数据请求帧910。读取数据请求帧910包括识别块1100、地址块1105、命令块1115和子选择块1120。识别块1100包括与所提供的帧的类型相对应的识别码。例如，图11中所示的识别码0x22指示该帧是读取数据请求帧。地址块1105包括指示哪个智能电机210应该执行动作的地址。在某些情况下，地址块1105包括一个字节的数据。在某些情况下，地址块1105的值的范围从0x01到0x3F。
命令块1110包括指示将由智能电机210执行的命令的数据。在某些情况下，命令块1110包括一个字节的数据。命令块1110的可能值的范围可以从0x00到0xAF以及从0xB8到0xFF。子选择块1120提供用于链接数据选择的子索引。在某些情况下，读取数据请求帧还包括数据字节D4-D8。读取数据请求帧910为随后的数据读取命令准备输入设备110和/或一个或多个开关115。
返回到图9，示例读取数据帧915包括七个字节的数据。虽然写入数据帧905和读取数据请求帧910可以寻址到多个智能电机210，但是读取数据帧915寻址到单个智能电机210。图12提供了根据一个示例的详细读取数据帧915。读取数据帧915包括识别块1200、响应地址块1205、响应命令块1210、数据块1215、返回子选择块1220和状态块1225。识别块1200包括与所提供的帧的类型相对应的识别码。例如，图12中所示的识别码0x23指示该帧是读取数据请求帧。响应地址块1205指示哪个智能电机210正在发送读取数据帧915(例如，返回的节点地址)，并且由输入设备110和/或一个或多个开关115来实现，以反检查执行命令的位置。在一些实施方式中，当响应是肯定响应(例如，在执行由写入数据帧905所指示的命令时没有发生错误)时，将0x40的值添加到节点地址以创建响应地址块。当响应是否定响应(例如，在执行命令时发生错误)时，不添加0x40的值。响应地址块1205的可能值的范围从0x01到0x3F。
响应命令块1210指示由相应智能电机210执行的动作(由响应地址块1210表示)。响应命令块1210的可能值的范围从0x00到0xAF以及从0xB8到0xFF。数据块1215包括指示在执行命令时使用的参数和选项的数据。虽然图12中所示的示例数据块1215包括四个字节的数据，但是数据块1215可以包括更多或更少的字节的数据。在图12的示例中，数据块1215还包括返回子选择器块1220，其用作链接数据选择的子索引。状态块1225包括指示相应智能电机210的状态的数据，例如“错误”状态、“响应错误”状态和“成功转移”状态等。
在图13的图表1300和图例1310中图示了通过控制总线205发送的数据帧的附加示例。图表1300包括图示数据帧中每个字节的内容的报头1305。例如，写入数据帧905包括帧ID 0x21、奇偶校验位0x01和0x61的PID值。写入数据帧905包括六个字节的数据，包括节点地址和电机命令。如“发布者”和“订阅者”列中所示，写入数据帧905由主设备(例如，输入设备110和/或一个或多个开关115)发布(或发送)，并且由从设备(例如一个或多个智能电机210)订阅(或接收)。
在图表1300中，读取数据请求帧910包括帧ID 0x22、奇偶校验位0x11和0xE2的PID值。读取数据请求帧910包括三个字节的数据，其包括节点地址和电机命令。如“发布者”和“订阅者”列中所示，读取数据请求帧910由主设备(例如，输入设备110和/或一个或多个开关115)发布(或发送)，并且由从设备(例如一个或多个智能电机210)订阅(或接收)。
在图表1300中，读取数据帧915包括帧ID 0x23、奇偶校验位0x10和0xA3的PID值。读取数据请求帧915包括七个字节的数据，包括响应节点地址、响应电机命令和设备状态。如“发布者”和“订阅者”列中所示，写入数据帧915由从设备(例如，智能电机210)发布(或发送)，并由主设备(例如输入设备110和/或一个或多个开关115)订阅(或接收)。
通信可以包括附加类型的命令，例如睡眠命令(<GoToSleep_Cmd>)1320。睡眠命令可以在控制总线205上广播，使得多个智能电机210中的每个接收睡眠命令。通信还可以包括控制器重置命令(＜ECUReset_Cmd＞)1330和与重置每个电子处理器300的操作相关的控制重置响应(＜ECUReset_Response＞)1340。图表1300中未提供的附加操作也可以由智能电机系统200内的设备执行。例如，主设备(例如，输入设备110、一个或多个开关115)可以广播命令以切断或停止一组智能电机210。主设备可以广播将由智能电机210执行的紧急协议。
在某些情况下，用于辅助输出控制的命令可以由智能电机系统200实施。例如，辅助输出控制命令包括由主设备控制以控制多个辅助输出的功能。这样的命令包括例如控制输出以在打开状态和关闭状态之间切换、操作座椅加热系统、执行诊断功能以及其他辅助输出。下面将参照图18更详细地描述这些输出。
在某些情况下，多个智能电机210被配置为具有本地(例如，设备上)功率限制功能。每个智能电机210可以调整用于控制其自身电流消耗的脉宽调制(PWM)信号。此外，如果电流消耗超过电流阈值，则每个智能电机210可以自行关闭。在一些实施方式中，每个智能电机210包括状态块1225中的电流消耗。
图14提供了通过控制总线205发送的示例空闲命令1400。空闲命令1400包括单个字节的数据，并且被广播到控制总线205上的多个智能电机210中的所有智能电机。在某些情况下，以设置的频率(例如20毫秒)重复发送空闲命令1400。在不需要其他控制帧的情况下，空闲命令1400使控制总线205上的流量最小化。空闲指令的功能因识别码而改变。例如，空闲命令1400可以清除由指定的智能电机210执行的一些或全部功能，可以指令指定的智能电机210以停止执行功能，可以指令智能电机210进入低功率模式等等。当空闲命令1400被发送到连接在控制总线205上的每个智能电机210时，空闲命令1400确保每个智能电机21继续接收某种数据，并且除非被指令，否则不进入睡眠状态。
图15提供了在主设备1505(例如，输入设备110、一个或多个开关115)和从设备1510(例如，智能电机210)之间执行的示例通信循环1500。在通信循环1500中，从设备1510正在执行“瞬时控制”命令，其中智能电机210被指令以驱动电机330。例如，在一个或多个开关115中的一个被致动的持续时间内，电机330被驱动。
在步骤15-1处，主设备1505向从设备1510发送写入数据帧(例如写入数据帧905)。写入数据帧包括0x01的数据值，其指示从设备1510被命令以执行驱动操作(例如，顺时针或逆时针操作电机330)。在步骤15-2处，主设备1505向从设备1510发送读取数据请求帧(诸如读取数据请求910)。响应于读取数据请求帧，在步骤15-3处，从设备1510向主设备1505发送读取数据帧(诸如读取数据帧915)。读取数据帧指示从设备1510正在执行瞬时控制命令。在某些情况下，主设备1505和从设备1510在瞬时控制操作的持续时间内继续重复步骤15-2和15-3。
在步骤15-4处，主设备1505向从设备1510发送第二写入数据帧。第二写入数据帧包括0x00的数据值，其指示从设备1510被命令以停止执行驱动操作(或者以其他方式停止电机330的驱动)。在步骤15-5处，主设备1505向从设备1510发送读取数据请求帧。响应于读取数据请求帧，在步骤15-6处，从设备1510向主设备1505发送读取数据帧。读取数据帧指示从设备1510已经停止电机330的操作(例如，不再执行瞬时控制命令)。
图16图示了由输入设备110和/或一个或多个开关115发送的用于瞬时控制操作(例如激活输入键功能)的示例控制帧1600。控制帧1600定义要采取的动作，并且定义用于执行该功能的数据限制或参数。例如，当控制框1600指示键#1被致动时，电机330在顺时针方向中被驱动。当控制框1600指示键#2被致动时，电机330在逆时针方向中被驱动。图17图示了由执行瞬时控制操作的智能电机210发送的示例响应帧1700。响应帧1700包括指示智能电机210的操作状态和停止状态的数据。
在某些情况下，当执行操作时，智能电机210检测到接收读取数据请求帧的失败。如果智能电机210在预定超时时间段内未能接收到读取数据请求帧，则智能电机210可以停止执行操作。
上述消息传递协议和由应用层415中的软件提供的本地智能提供了优于图1中所示系统的优势，包括将单个智能电机架构用于多个应用的能力。例如，相同智能电机的不同编程版本可以用于座椅内的不同目的。例如，一个智能电机可以被编程为控制头枕，但是具有不同或附加编程的架构上相同或相似的电机可以被用于控制腰部支撑。因此，对于每个不同的应用不需要硬件专用的电机。可以使用相同的基础智能电机，并且只需要修改软件来执行所需功能。此外，不需要中央控制。可以在总线上发送消息，并且每个智能电机具有足够的智能来解释针对它的消息，并忽略针对其他智能电机或设备的消息。
虽然主要针对座椅120描述了智能电机系统200，但可以进一步扩展智能电机系统，以考虑额外的电机用途。图18提供了车辆智能电机系统1800，该系统提供配备有多个智能电机的车辆。例如，车辆智能电机系统1800包括多个智能电机1805，包括被配置为调节座椅角度的智能倾角调节器电机、被配置为以向前和/或向后的方式调节座椅位置的智能座椅滑动器电机、以及被配置为调整座椅高度的智能座椅高度调节电机。多个智能电机1805包括使座椅的前部和后部倾斜的前部和背部智能座椅高度调节电机、调节座椅腰部支撑的智能腰部调节电机、调整头枕的高度和/或倾斜的智能头枕调节电机、以及调节座椅的侧部支撑的智能侧靠垫支撑电机。
除了座椅智能电机外，车辆智能电机系统1800还可以包括智能电机以控制车辆的天窗、侧视镜、后视镜和行李箱。在某些情况下，智能电机能够控制车辆智能电机系统1800的附加辅助组件，例如气候控制(例如，车辆的加热和冷却)。虽然主要针对车辆进行描述，但多个智能电机210也可以用于其中使用电机的其他系统和环境，例如但不限于飞机、公交车和火车。
因此，本文所述的方面、特征和实施例提供了智能电机及其控制方法等。在所附权利要求中阐述了一些示例的各种特征和优点。

Claims (20)

1.一种智能电机系统，包括：
控制总线；
输入设备；以及
智能电机，所述智能电机经由所述控制总线通信地耦合到所述输入设备，其中所述智能电机包括电子处理器，所述电子处理器被配置为：
从所述输入设备接收指示动作的命令帧，
执行所述动作，
从所述输入设备接收请求所述智能电机的状态的数据请求帧，以及
向所述输入设备并且响应于接收到所述数据请求帧，发送指示所述智能电机的所述状态的数据帧。
2.根据权利要求1所述的智能电机系统，其中，所述命令帧包括所述智能电机的地址。
3.根据权利要求1所述的智能电机系统，其中，所述命令帧包括描述如何执行所述动作的多个参数。
4.根据权利要求1所述的智能电机系统，其中，所述数据帧包括所述智能电机的地址。
5.根据权利要求1所述的智能电机系统，其中，所述电子处理器被配置为：
在发送所述数据帧之后，接收请求所述智能电机的第二状态的第二数据请求帧，以及
向所述输入设备发送指示所述智能电机的所述第二状态的第二数据帧。
6.根据权利要求1所述的智能电机系统，其中，所述电子处理器被配置为：
从所述输入设备接收指示空闲动作的第二命令帧，
响应于所述第二命令帧，停止执行所述动作，
从所述输入设备接收请求所述智能电机的第二状态的第二数据请求帧，以及
向所述输入设备并且响应于接收到所述数据请求帧，发送指示所述智能电机空闲的第二数据帧。
7.根据权利要求1所述的智能电机系统，其中，所述智能电机是包括在连接到所述控制总线的多个智能电机中的第一智能电机，并且其中包括在所述多个智能电机中的每个智能电机接收所述命令帧。
8.根据权利要求7所述的智能电机系统，其中，所述多个智能电机包括第二智能电机，所述第二智能电机包括第二电子处理器，所述第二电子处理器被配置为：
从所述输入设备接收指示所述动作的所述命令帧，
确定所述命令帧是否寻址到所述第二智能电机，以及
响应于确定所述命令帧不是寻址到所述第二智能电机，忽略所述动作。
9.根据权利要求7所述的智能电机系统，其中，所述命令帧包括指示所述多个智能电机的子集的地址。
10.根据权利要求1所述的智能电机系统，其中，所述输入设备被配置为以设置的频率周期性地发送所述数据请求帧。
11.根据权利要求1所述的智能电机系统，其中，所述智能电机的所述状态指示错误。
12.一种智能电机系统，包括：
控制总线；
输入设备；以及
多个智能电机，所述多个智能电机经由所述控制总线被通信地耦合到所述输入设备，其中每个相应智能电机包括电子处理器，所述电子处理器被配置为：
从所述输入设备接收指示动作的命令帧，
确定是否执行所述动作，
从所述输入设备接收请求所述多个智能电机中的相应智能电机的状态的数据请求帧，以及
向所述输入设备并且响应于接收到所述数据请求帧，发送指示所述相应智能电机的所述状态的数据帧。
13.根据权利要求12所述的智能电机系统，其中，所述命令帧包括所述相应智能电机的地址，并且其中所述电子处理器被配置为基于所述地址来确定是否执行所述动作。
14.根据权利要求12所述的智能电机系统，其中，所述电子处理器被配置为：
在发送所述数据帧之后，接收请求所述相应智能电机的第二状态的第二数据请求帧，以及
向所述输入设备发送指示所述相应智能电机的所述第二状态的第二数据帧。
15.根据权利要求12所述的智能电机系统，其中，所述电子处理器被配置为：
从所述输入设备接收指示空闲动作的第二命令帧，
响应于所述第二命令帧，停止执行所述动作，
从所述输入设备接收请求所述相应智能电机的第二状态的第二数据请求帧，以及
向所述输入设备并且响应于接收到所述数据请求帧，发送指示所述相应智能电机空闲的第二数据帧。
16.一种用于在控制总线上进行通信的方法，所述方法包括：
从输入设备接收指示动作的命令帧，
执行所述动作，
从所述输入设备接收请求智能电机的状态的数据请求帧，以及
向所述输入设备并且响应于接收到所述数据请求帧，发送指示所述智能电机的所述状态的数据帧。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
在发送所述数据帧之后，接收请求所述智能电机的第二状态的第二数据请求帧，以及
将指示所述智能电机的所述第二状态的第二数据帧发送到所述输入设备。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
从所述输入设备接收指示空闲动作的第二命令帧，
响应于所述第二命令帧，停止执行所述动作，
从所述输入设备接收请求所述智能电机的第二状态的第二数据请求帧，以及
向所述输入设备并且响应于接收到所述数据请求帧，发送指示所述智能电机空闲的第二数据帧。
19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：利用所述输入设备以设定频率来发送所述数据请求帧。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述命令帧包括所述智能电机的地址，并且其中所述方法还包括：
基于所述地址来确定是否执行所述动作。
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