CN108544988B - 一种轻量化电动汽车轴荷动态调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种轻量化电动汽车轴荷动态调整方法。目的是提供一种结构简单、可自动调整前、后轴荷、降低油耗的轻量化电动汽车轴荷动态调整方法。该轴荷分配系统包括座椅、座椅调节机构、方向盘、踏板、内后视镜、外后视镜及相关控制机构；所述的轴荷分配系统的调整方法包括顺序进行的以下步骤：参数提取、座椅纵向调整、座椅横向调整、相关机构调整。通过对汽车座椅进行纵向、横向方向调节，改变汽车前、后轴荷比，以减小油耗、提高汽车操控性能，同时前、后轴荷比可调，也使汽车的空载质量可以灵活设置，方便汽车上其他设备的布置。
Description
本申请是申请号为：201610303893.6，申请日：2016-05-10，专利名称“一种轻量化电动汽车轴荷分配系统及其调整方法”的发明专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及轻量化电动汽车轴荷分配技术领域，具体涉及一种轻量化电动汽车轴荷动态调整方法。
背景技术
电动汽车由于其排放小、结构简单、噪声小等优点，越来越受到市场的认可，由于拥有汽车的人越来越多，停车成为了一个非常麻烦的问题，很多厂家根据这样的情况，设计出两门两座的小型电动汽车，即方便停车，也减少了能耗，因此电动汽车的小型化、轻量化是其发展的重要方向。
由于电动汽车使用简单结构的发电机配合固定减速比变速器替代燃油汽车的较为复杂的发动机配合复杂结构变速器，电动汽车的重量往往比燃油汽车小，近年来随着轻量化材料，如超高强度钢板、碳纤维等高强度材料的应用，同时电池的能量密度比的进一步提高，电动汽车的重量越来越小。未来两门两座小型电动汽车的空车重量可达到500kg左右，如果电动汽车的底盘和传动系统都采用轻量化材料，其重量可进一步下降到400kg左右。
电动汽车的行驶稳定性、横向稳定性等动力学性能与前、后轴荷分配关系密切，而对于电动汽车的轴荷分配研究，以往主要集中在电器设备、驱动器件、驱动控制器件和辅助器件的优化布置，即让汽车的前、后轴荷比尽量接近50：50，但是随着技术的发展，电动汽车的空车重量逐渐减小，而传统的轴荷分配比是固定的，无法实现动态调整。
对于两门两座的小型电动车来说，由于两个人的重量已超过汽车空车重量的10％，再加上汽车前、后行李箱内会放置行李，这就使汽车在空车状态下和整备质量状态下的前、后轴的载荷比发生改变，从而影响了其动力学性能。对于不同的驾驶员和乘客，其进入车内也需要调整座椅位置，这就使传统的通过优化零部件的布置位置来优化电动汽车前、后轴荷比的方法实际效果比理论效果差。现有技术中的座椅调节装置只考虑了如何方便的对座椅调整，而没有考虑座椅调整后，汽车前、后轴荷会发生改变，如专利CN201210199093.6中所述的一种汽车座椅调节系统能自动调节座椅，使座椅调节到适合驾驶员乘坐的位置，并且最合适的位置可记忆存储方便下次同一驾驶员乘坐时自动调整，但是该调节系统无法在调整汽车座椅的同时对汽车前、后轴荷比同时进行优化。
现有技术中可实现主动调节汽车调节前、后轴荷比的技术主要有两种，一种是在汽车纵向方向增加可滑动调节的配重块，通过改变配重块位置的方法来调节汽车前、后轴荷比，如专利CN201310525931.9中所述的一种改变汽车重心的装置，包括配重块，通过竖向设置的转轴连接于汽车上的电机，驱动转轴转动来带动配重块摆动，该发明能根据各轮胎的胎压来调整配重块的摆动方向，通过调整配重块的摆动方向来改变汽车的重心，这样可以减少或消除胎压的变化，从而减少或消除加减速而致车头的下沉或抬升及高速转弯时车身的侧倾。但是这种调节方式不符合汽车轻量化的发展趋势，不具有实际应用价值，且配重块的位置调整较慢，汽车快速转弯时，配重块的调整与汽车实际需求难以匹配。
另一种技术是设置主动式悬架系统，如奔驰S级汽车带有空气弹簧式主动悬架，凯迪拉克CT6汽车带有电磁液式主动悬架，上述两种主动悬架通过调节汽车前、后悬架的刚度改变前、后轴荷分配，但是由于主动式悬架系统结构复杂，成本很高，难以普及应用。
发明内容
本发明目的是提供一种结构简单、成本低，可自动调整前、后轴荷、降低油耗的轻量化电动汽车轴荷动态调整方法。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种轻量化电动汽车轴荷分配系统的调整方法，所述的调整方法包括顺序进行的以下步骤：座椅纵向调整、座椅横向调整；
所述的座椅纵向调整步骤为：控制器计算汽车乘坐人员后的静止状态下的前、后轴荷比A1、汽车空载质量下的初始前、后轴荷比A2，并根据驾驶员重量W1、副驾驶员重量W2，控制座椅调节机构带动座椅沿汽车纵向方向前后运动，使A1接近A2；
所述的座椅横向调整步骤为：控制器计算汽车实际左前轮、右前轮载荷比A3、汽车实际左后轮、右后轮载荷比A4，然后控制座椅调节机构分别驱动驾驶员座椅和副驾驶座椅沿汽车横向方向左右运动，使A3、A4的比值接近50：50。
优选的，所述的座椅横向调整步骤后还包括相关机构调整步骤；
所述的相关机构调整步骤为：控制器采集驾驶员静态人体尺寸，计算出人体躯干与大腿的交点H点，根据静态人体尺寸、H点与汽车前轮中心的水平距离V3、H点离地高度H3、驾驶员两眼连线的中点E点的离地高度H4、E点与左、右后视镜中心的距离L1、L2，计算并调整方向盘、踏板、内后视镜、外后视镜与驾驶员之间的距离及角度。
优选的，所述的座椅纵向调整步骤前还包括参数提取步骤；
所述的参数提取步骤为：驾驶员在使用钥匙开启车门锁后，车门锁传感器向控制器发送车门锁打开信号，控制器启动汽车外后视镜外侧设置的人体尺寸采集摄像头并采集驾驶员的静态人体尺寸；控制器在得到车门锁传感器发出的车门锁紧信号，以及安全带传感器发出安全带系紧信号后，启动汽车外后视镜、内后视镜上设置的人眼位置传感器，采集L1、L2、H4数据；同时启动分别设置在汽车四个车轮、驾驶员座椅、副驾驶座椅的重量传感器，采集A1、A3、A4、W1、W2数据。
优选的，所述的驾驶员静态人体尺寸包括身高、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长。
优选的，所述的驾驶员静态人体尺寸采集是由人体尺寸采集摄像头通过设置在汽车钥匙上的钥匙传感器发出的信号辨别驾驶员并对其进行静态人体尺寸采集。
一种轻量化电动汽车轴荷分配系统，所述的轴荷分配系统包括座椅，所述座椅通过座椅调节机构与汽车底盘横梁连接，汽车的方向盘通过方向盘调节机构与转向系统连接，汽车的踏板通过踏板调节机构分别与制动系统、驱动系统连接，汽车的内后视镜、外后视镜通过视镜调节机构与车身连接。
优选的，汽车主外后视镜外侧设置人体尺寸采集摄像头，汽车A柱内饰板相应位置设置人眼位置传感器，汽车四个车轮、驾驶员座椅、副驾驶座椅上分别设置重量传感器，汽车的控制器分别与座椅调节机构、方向盘调节机构、踏板调节机构、视镜调节机构、人体尺寸采集摄像头、人眼位置传感器、重量传感器、设置在车门锁上的车门锁传感器、设置在座椅安全带上的安全带传感器、设置在汽车钥匙内的钥匙传感器连接。
本发明具有以下有益效果：通过对汽车座椅进行纵向、横向方向调节，改变汽车前、后轴荷比，以减小油耗、提高汽车操控性能，同时前、后轴荷比可调，也使汽车的空载质量可以灵活设置，方便汽车上其他设备的布置。安装有本发明的电动汽车，在产品设计阶段中，布置其他设备的时候可以利用汽车前、后轴荷可变的特点，灵活的布置各设备的位置，让汽车前、后轴荷比达到一定值，然后再通过调节及驾驶员、副驾驶员的乘坐位置来达到最佳的汽车行驶状态下的前、后轴荷比，同时与驾驶员驾驶汽车相关的设备，如视镜、方向盘、踏板也与座椅一起自动调整，对驾驶员来说调节相关设备及驾驶都更加方便。
附图说明
图1为汽车正视图；
图2为带有测量参数的汽车正视图；
图3为汽车驾驶室俯视图；
图4为轴荷分配系统控制电路原理图。
具体实施方式
如图1-图4所示的一种轻量化电动汽车轴荷分配系统，包括座椅1，座椅1通过座椅调节机构2与汽车底盘横梁连接，座椅1包括驾驶员座椅和副驾座椅，驾驶员座椅和副驾座椅分别设有各自可以独立调整的座椅调节机构2；汽车的方向盘3通过方向盘调节机构4与转向系统连接；汽车的踏板5通过踏板调节机构6分别与制动系统、驱动系统连接，汽车的内后视镜10、外后视镜9通过视镜调节机构11与车身连接。
汽车主外后视镜外侧设置人体尺寸采集摄像头21，汽车A柱内饰板相应位置设置人眼位置传感器24，汽车四个车轮、驾驶员座椅、副驾驶座椅上分别设置重量传感器25，汽车的控制器13分别与座椅调节机构2、方向盘调节机构4、踏板调节机构6、视镜调节机构11、人体尺寸采集摄像头21、人眼位置传感器24、重量传感器25、设置在车门锁上的车门锁传感器22、设置在座椅安全带上的安全带传感器23、设置在汽车钥匙内的钥匙传感器26连接。
所述的轻量化电动汽车轴荷分配系统的调整方法包括顺序进行的以下步骤：参数提取、座椅纵向调整、座椅横向调整、相关机构调整；
所述的参数提取步骤为：驾驶员在使用钥匙开启车门锁时，人体尺寸采集摄像头21通过设置在汽车钥匙上的钥匙传感器26发出的信号辨别驾驶员，同时车门锁传感器22向控制器13发送车门锁打开信号，控制器13启动汽车外后视镜外侧设置的人体尺寸采集摄像头21并采集驾驶员静态人体尺寸；所述的驾驶员静态人体尺寸包括身高、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长。根据这些尺寸可以查询相应的人体参数模板，计算出人体H点的位置。
当乘员进入车内坐好后，会系好安全带，并启动汽车点火开关，这时车门会自动落锁，所述控制器13在得到车门锁传感器22发出的车门锁紧信号、安全带传感器23发出安全带系紧信号后，可确认乘员已经坐好并准备驾驶汽车，这时控制器13启动汽车外后视镜9、内后视镜10上设置的人眼位置传感器24，采集L1、L2、H4数据；同时启动分别设置在汽车四个车轮、驾驶员座椅、副驾驶座椅的重量传感器25，采集A1、A3、A4、W1数据。
所述的座椅纵向调整步骤为：控制器13计算汽车乘坐人员后的实际前、后轴荷比A1、汽车空载质量下的初始前、后轴荷比A2，然后控制座椅调节机构2带动座椅1沿汽车纵向方向水平运动，使A1接近A2；
所述的座椅横向调整步骤为：控制器13采集汽车实际左前轮、右前轮载荷比A3、汽车实际左后轮、右后轮载荷比A4，然后控制座椅调节机构2分别驱动驾驶员座椅和副驾驶座椅沿汽车横向方向左右水平运动，使A3、A4的比值接近50∶50。
所述的相关机构调整步骤为：控制器3根据驾驶员静态人体尺寸，计算出人体躯干与大腿的焦点H点，并根据静态人体尺寸、H点与汽车前轮中心的水平距离V3、H点离地高度H3、驾驶员两眼连线的中点E点的离地高度H4、E点与左、右后视镜中心的距离L1、L2、驾驶员重量W1，计算并调整方向盘3、踏板5、内后视镜10、外后视镜9与驾驶员之间的距离及角度。
控制器3根据L1、L2、H4的数据对驾驶员实际眼睛位置和驾驶员眼睛的基准位置比对，并通过光反射原理计算出汽车内后视镜10、外后视镜9应处于的位置和角度，然后让内后视镜10、外后视镜9转动到和驾驶员眼睛所在空间位置相对应的正确的位置及角度。
安装有本发明的电动汽车，在产品设计阶段中，布置其他设备的时候可以利用汽车前、后轴荷可变的特点，灵活的布置各设备的位置，让汽车前、后轴荷比达到一定值，然后再通过调节及驾驶员、副驾驶员的乘坐位置来达到最佳的汽车行驶状态下的前、后轴荷比，同时与驾驶员驾驶汽车相关的设备，如视镜、方向盘、踏板也与座椅一起自动调整，对驾驶员来说调节相关设备及驾驶都更加方便。
Claims (1)
1.一种轻量化电动汽车轴荷动态调整方法，其特征在于：所述的调整方法包括顺序进行的以下步骤：座椅纵向调整、座椅横向调整；
所述的座椅纵向调整步骤为：控制器(13)计算汽车乘坐人员后的静止状态下的前、后轴荷比A1、汽车空载质量下的初始前、后轴荷比A2，并根据驾驶员重量W1、副驾驶员重量W2，控制座椅调节机构(2)带动座椅(1)沿汽车纵向方向前后运动，使A1接近A2；
所述的座椅横向调整步骤为：控制器(13)计算汽车实际左前轮、右前轮载荷比A3、汽车实际左后轮、右后轮载荷比A4，然后控制座椅调节机构(2)分别驱动驾驶员座椅和副驾驶座椅沿汽车横向方向左右运动，使A3、A4的比值接近50:50；
所述的座椅横向调整步骤后还包括相关机构调整步骤；
所述的座椅纵向调整步骤前还包括参数提取步骤；
所述的参数提取步骤为：驾驶员在使用钥匙开启车门锁后，车门锁传感器(22)向控制器(13)发送车门锁打开信号，控制器(13)启动汽车外后视镜外侧设置的人体尺寸采集摄像头(21)并采集驾驶员的静态人体尺寸；控制器(13)在得到车门锁传感器(22)发出的车门锁紧信号，以及安全带传感器(23)发出安全带系紧信号后，启动汽车外后视镜(9)、内后视镜(10)上设置的人眼位置传感器(24)，采集L1、L2、H4数据；同时启动分别设置在汽车四个车轮、驾驶员座椅、副驾驶座椅的重量传感器(25)，采集A1、A3、A4、W1、W2数据；
所述的相关机构调整步骤为：控制器(3)采集驾驶员静态人体尺寸，计算出人体躯干与大腿的交点H点，根据静态人体尺寸、H点与汽车前轮中心的水平距离V3、H点离地高度H3、驾驶员两眼连线的中点E点的离地高度H4、E点与左、右后视镜中心的距离L1、L2，计算并调整方向盘(3)、踏板(5)、内后视镜(10)、外后视镜(9)与驾驶员之间的距离及角度；控制器(3)根据L1、L2、H4的数据对驾驶员实际眼睛位置和驾驶员眼睛的基准位置比对，并通过光反射原理计算出汽车内后视镜(10)、外后视镜(9)应处于的位置和角度，然后让内后视镜(10)、外后视镜(9)转动到和驾驶员眼睛所在空间位置相对应的正确的位置及角度；
所述的驾驶员静态人体尺寸包括身高、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长；所述的驾驶员静态人体尺寸采集是由人体尺寸采集摄像头(21)通过设置在汽车钥匙上的钥匙传感器(26)发出的信号辨别驾驶员并对其进行静态人体尺寸采集。
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