CN112549926B - 一种气压平衡装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种气压平衡装置及方法，包括：空气压力传感器、气压脉动平衡器和控制模块，空气压力传感器、气压脉动平衡器均与控制模块电连接；空气压力传感器，用于检测运动装置上开口结构的第一边缘的气压，并根据检测结果向控制模块传输气压数据；控制模块在气压数据指示所述第一边缘的气压低于预设阈值后，控制所述气压脉动平衡器工作，气压脉动平衡器工作从而平衡气压。

Description

一种气压平衡装置
技术领域
本申请涉及汽车空气动力学技术领域，特别涉及一种气压平衡装置。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，消费者对于汽车舒适性的要求越来越高，汽车天窗能够为车内提供开阔的视野和新鲜的空气，深受消费者的喜爱，因此汽车天窗日益成为汽车产品力的重要组成部分。
但是当天窗开启后，新鲜空气进入车内，由于车辆的高速运动和空气流动会产生了一种低频高强度的空气压力脉动，也就是风振现象，风振现象是空气在流经天窗开口前缘时产生了涡脱落，形成了低气压团，低气压团运动撞击至天窗开口后缘并破碎，使得汽车舱内的空气压力产生共振脉动，影响乘车体验。
发明内容
有鉴于此，本发明所解决的技术问题之一在于提供一种气压平衡装置，能用于抑制汽车运动时因天窗开启而产生的风振现象。
本申请实施例提供了一种气压平衡装置，包括：空气压力传感器、气压脉动平衡器以及控制模块，空气压力传感器、气压脉动平衡器和控制模块电连接。
其中，空气压力传感器用于检测运动装置开口结构的第一边缘的气压数据，并根据检测结果向控制模块传输数据。
控制模块用于在气压数据指示第一边缘的气压低于预设阈值后，控制气压脉动平衡器工作。
气压脉动平衡器在工作时用于平衡气压。
控制模块还用于根据第一时间点和运动装置的速度计算开口结构的第二边缘的气压变为低于预设阈值的第二时间点，并在确定的第二时间点控制气压脉动平衡器工作。
其中，第一时间点为空气压力传感器检测到的气压由高于预设阈值变为低于预设阈值的时间点。
气压平衡装置还包括至少一个ECU电子控制单元，至少一个ECU电子控制单元鱼气压平衡装置的控制模块电连接。
至少一个ECU电子控制单元用于向控制模块传输运动装置的速度数据。
气压平衡装置中，空气压力传感器设置在运动装置开口结构的第一边缘，气压脉动平衡器设置在运动装置开口结构的第二边缘。
气压脉动平衡器包括电磁铁、活塞、弹簧和壳体。
其中，壳体形成包裹活塞的空腔，活塞与壳体的内壁紧密贴合，壳体朝向第一边缘的方向有开口，电磁铁固定在壳体开口处。
其中，活塞能够在壳体空腔中沿着接近和远离壳体开口的方形移动，活塞为金属结构。
其中，弹簧的一端和活塞固定连接，弹簧的另一端固定在壳体的内部和壳体开口结构相对的位置上。
可选的，空气压力传感器测量的精度小于或等于0.5Pa,影响频率大于或等于500Hz。
运动装置可以是汽车，运动装置上的开口结构为汽车天窗，第一边缘为汽车天窗的靠近汽车头部的前边缘，第二边缘为汽车天窗开口结构靠近车为的后边缘。
该气压平衡装置通过空气压力传感器检测运动装置上开口结构的第一边缘的气压，当检测到的气压低于预设阈值后，控制气压脉动平衡器工作，以平衡气压。
该气压平衡装置根据第一时间点和运动装置的速度确定开口结构第二边缘的气压低于预设阈值的第二时间点，在第二时间点控制气压脉动平衡器工作，其中第一时间点为空气他力传感器检测到的气压由高预设阈值变为低于预设阈值的时间点。
通过上述结构可知，本发明的气压平衡装置由空气压力传感器、气压脉动平衡器以及控制模块构成，安装简单，易于调试，而且能有效抑制运动装置上开口结构开启情况下因运动产生的风振现象。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比值绘制的。附图中：
图1为本申请实施例提供的气压平衡装置的结构图；
图2是本申请实施例提供的一种气压脉动平衡器的横截面结构图；
图3为本申请实施例提供的一种气压脉动平衡器的立体结构图；
图4为本申请实施例提供的一个应用场景中低气压团的强度波形图；
图5为本申请实施例提供的一个应用场景中气压平衡装置的空气压力传感器和气压脉动平衡器的安装效果图；
图6为本申请实施例提供的一个应用场景中生成的高气压团的强度波形图；
图7为本申请实施例提供的一个应用场景中气压平衡装置的工作效果图；
图8为本申请实施例提供的一个应用场的低气压团强度抑制效果图；
图9为本申请实施例提供的一种气压平衡装置的控制发放的流程图；
空气压力传感器10；
气压脉动平衡器20；
控制模块30；
电磁铁201；
活塞202；
弹簧203；
壳体204；
内壳体2041；
外壳体2042。
具体实施方式
下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。
实施例一
本申请实施例一提供一种气压平衡装置，如图1所示，图1为本申请实施例提供的气压平衡装置的结构图，包括：空气压力传感器10、气压脉动平衡器20以及控制模块30，空气压力传感器10、气压脉动平衡器20和控制模块30电连接。
空气压力传感器10用于检测运动装置上开口结构的第一边缘的气压，并根据检测结果向控制模块30传输气压数据。
控制模块30用于在空气压力传感器10检测到气压数据指示第一边缘的气压低于预设阈值后，控制气压脉动平衡器20工作。
气压脉动平衡器20在工作时，用于平衡气压。
运动装置在运动过程中，因为开口结构和空气的相对运动会形成低气压团，低气压团在开口结构中脱落会引起运动装置舱室内部的空气共振，从而产生噪声，本申请得实施例中，在空气压力传感器10检测到空气压力低于预设阈值(即检测到低压气团)时，控制模块30控制气压脉冲平衡器20工作，气压脉冲平衡器20在工作时能够，向第一边缘的方向推出一股高气压团，平衡气压，抑制低压气团引起的空气共振。
空气压力传感器10可以设置在运动装置上开口结构的第一边缘。
可选的，空气压力传感器10的检测精度小于等于0.5Pa,响应频率大于等于500Hz。
可选的，气压脉动平衡器20设置在运动装置上开口结构的第二边缘。第二边缘为运动装置上开口结构中和第一边缘相对的边缘。
可选地，在本申请的一个实施例中，气压脉动平衡器20结构如图2所示，图2是本申请实施例提供的一种气压脉动平衡器20的横截面结构图。
气压脉动平衡器20由电磁铁201、活塞202、弹簧203和壳体204构成。
其中，壳体204形成一个包裹活塞202的空腔，电磁铁201设置在壳体204的开口端内壁上，活塞可以沿着壳体204的内壁朝着接近或远离壳体204开口的方向移动，活塞202的一端连接弹簧203，弹簧的另一端固定在壳体204开口相反的内壁位置上。
活塞202的材质为金属材质，活塞202和壳体204的内壁紧密贴合，在活塞202向壳体204的开口方向运动时，可以将壳体204空腔内的空气推出壳体204的空腔。
气压脉动平衡器20工作时，电磁铁201通电，形成磁吸力，吸引活塞202沿着壳体204内壁朝着壳体204的开口方向运动，将壳体204内部空腔的空气推出壳体204，产生一股高压气团，由于壳体204开口的朝向第一边缘，所以这股高气压团的运动方向也朝向第一边缘。
低气压团运动到运动装置上开口结构的第二边缘时，气压脉动平衡器30通电工作，生成一个和低气压团运动方向相反的高气压团，低气压团和高气压团相遇，从而减弱运动装置上开口结构第二边缘的气压强度。
气压脉动平衡器20工作结束后，电磁铁201断电，例如，气压脉冲平衡器20一次工作的时间长度可以是固定的，即电磁铁201一次通电的时间长度是固定的，可以是预设时长，在电磁铁201通电达到预设时长后，电磁铁201断电，磁吸力消失，活塞202在弹簧203作用下沿着壳体204的内壁移动，远离壳体204的开口，恢复到原来的位置。
可选的，可以是在预设的固定时长后，控制模块30控制电磁铁201断电，气压脉动平衡器20结束工作。
可选的，也可以是在预设的固定时长后，控制模块30传输一个断电信号给气压脉动平衡器20，气压脉动平衡器20工作结束，电磁铁201断电。
可选的，为方便气压脉动平衡器20的安装调试，可将气压脉动平衡器20设计为如图3所示，图3为本申请实施例提供的一种气压脉动平衡器30的结构图，其中，壳体204由内壳体2041和外壳体2042相扣连接构成，内壳体2041形成包裹活塞201的空腔，活塞202和内壳体2041的内壁紧密贴合，活塞202的一端连接弹簧203，弹簧的另一端固定在与开口结构相对的外壳体2042内壁的底面上，电磁铁201设置在内壳体2041和外壳体2042相扣连接形成的夹层中靠近壳体开口的位置，方便对气压脉动平衡器20中电磁铁201和电路连通性能的检测和调试。
可选地，在本申请的一个实施例中，控制模块30，具体用于根据空气压力传感器10检测到的空气压力低于预设阈值的第一时间点和运动装置的速度确定气压脉动平衡器20工作的第二时间点，控制气压脉动平衡器20在确定的第二时间点工作。
其中，第二时间点为低气压团运动到运动装置上开口结构的第二边缘脱落之前的时间点。
可选的，第二时间点也可以是低气压团运动到运动装置上开口结构第二边缘的时间点。
其中，第二边缘为运动装置上开口结构中运动装置运动方向的后边缘。
气压平衡装置还包括至少一个ECU(英文名：Electronic ControlUnit，电子控制单元)，至少一个ECU电子控制单元和控制模块30电连接。
至少一个ECU电子控制单元用于向控制模块30传输运动装置的速度数据。
控制模块30根据空气压力传感器10检测到的气压值小于预设阈值的时间点、以及至少一个ECU电子控制单元传输的运动装置的运动速度，确定运动装置上开口结构第二边缘的气压低于预设阈值的第二时间点。
其中，控制模块30根据ECU传输的运动装置的速度数据确定低气压团相对运动装置的运动速度。
控制模块30根据运动装置上开口结构中第一边缘和第二边缘的距离，以及低气压团相对运动装置的运动速度，确定低气压团运动到第二边缘所需的时间。
控制模块30根据检测到低气压团的气压低于预设阈值的时间点(即第一时间点)和该低气压团运动到第二边缘所需的时间，确定气压脉动平衡器20工作的第二时间点，第一时间点到第二时间点之间的时间长度即为该低气压团运动到第二边缘所需的时间。
控制模块30在确定的第二时间点控制气压脉动平衡器20的电磁铁201通电，控制气压脉动平衡器20在确定的第二时间点工作。
实施例二、
在本申请实施例的一个应用场景中，本发明的气压平衡装置用于降低汽车运动过程中天窗开启情况下产生的风振现象。在本实施例中，以运动装置是汽车，运动装置上的开口结构是汽车的天窗为例进行说明。
通常，汽车的天窗的形状为矩形，第一边缘可以是汽车天窗靠近车头的前边缘，第二边缘可以是汽车天窗靠近车尾的后边缘。
当汽车运动过程中，汽车舱室内乘员开启天窗，天窗的前边缘因为和空气的相对运动，会周期性的形成低气压团，该低气压团的强度变化如图4所示，图4为本申请实施例的一个应用场景中低气压团的强度波形图，波峰越高，表示低气压团的强度越大，箭头表示强度波从左往右运动，当低气压团运动至天窗后边缘，低气压团撞击天窗后边缘，就会引起车辆舱室内部的空气发生共振，从而形成风振现象。
气压平衡装置在汽车中安装如图5所示，图5为本申请实施例提供一种气压平衡装置中空气压力传感器10和气压脉动平衡器20的安装效果图。
将气压平衡装置的空气压力传感器10设置在天窗前边缘下方，紧挨着开口天窗前边缘的位置。
将气压平衡装置的气压脉动平衡器20设置在天窗后边缘的下方，紧挨着天窗后边缘的位置，气压脉动平衡器20的壳体204开口朝向汽车天窗的前边缘。
控制模块30安装在汽车车身内部，控制模块30可以是一个电控单元。
空气压力传感器10、气压脉动平衡器20和控制模块30电连接；
其中，空气压力传感器10用于检测天窗开启后在天窗的前边缘产生的低气压团的气压数据，并将检测到的气压数据传输给气压平衡装置的控制模块30。
控制模块30接受到空气压力传感器10传输的气压数据低预设阈值时，将检测到这个低于预设阈值气压的时间点确定为第一时间点t0。
控制模块30还可以汽车的ECU电相连，汽车的ECU向气压平衡装置的控制模块30传输车辆的速度数据U。
气压平衡装置的控制模块30根据第一时间点t0和车辆ECU传输的汽车t0时刻的速度数据U，确定该气压值低于预设阈值的低气压团运动到天窗后缘的时间点t2,t2的计算公式如下所示：
V＝f(U)，公式1；
Figure BDA0002217122360000071
t2＝t0+t1，公式3；
其中，汽车运动速度U和低气压团相对汽车的运动速度V的关系可通过流体动力学获得一个经验公式确定，如公式1所示；
根据低气压团的运动速度积分得到该低气压团的运动距离S，在本应用场景中S即为天窗前边缘和后边缘之间的距离，根据公式2所示，可以确定低气压团从天窗前边缘运动到天窗后边缘所需的时间t1。
根据确定的第一时间点t0和运动时间t1，如公式3所示，从而确定该低气压团运动到天窗后边缘的时间点t2。
在t2时间点，控制模块30控制气压平衡装置的气压平衡器20工作，气压脉动平衡器20工作时生成一个高压气团，从而如图6所示，图6为本申请实施例的一个应用场景中生成的高气压团的强度波形图，波峰越高，表示气压团的强度越大，箭头表示波从右向左运动，该高压气团向着汽车天窗前边缘的方向运动。
气压脉动平衡器20生成的高压气团和汽车天窗前边缘检测到的低压气团在运动中相遇，如图7所示，图7本申请实施例的一个应用场景中气压平衡装置的工作结构图，从而有效抑制低压气团运动到天窗后缘时的强度。
控制模块30控制气压脉动平衡器20在确定的t2时间工作时，控制模块30控制气压脉动平衡器20的电磁铁201通电，电磁铁201通电形成磁吸力，吸引活塞202朝着内壳体204的开口方向运动，将内壳体2041空腔内的空气推出内壳体2041，生成一股高压气团，该高压气团和天窗前边缘成的低气压团的运动方向相反，两股气压团相遇，从而减弱低压气团运动到天窗后边缘的强度，效果如图8所示，图4和图6中两组波形图中的曲线相叠加，从而有效抑制低压气团运动到天窗后边缘而引起的风振现象。
进一步的，由于汽车天窗前边缘检测到的低气压团的强度会随着车辆运动速度的增大而增大，气压平衡装置的控制模块30还可以根据车辆的速度U，控制气压脉动平衡器20中活塞202的运动行程,从而满足气压平衡装置对不同强度的低气压团的平衡抑制需求，其中车辆的速度数据U和活塞202在气压平衡器内壳体2041的运动行程可通过事先调试确定。
实施例三、
本申请实施例提供一种控制方法，如图9所示，图9为本申请实施例提供的一种控制方法的流程图，用于对实施例一和实施例二中的气压脉动平衡器进行控制，该方法包括以下步骤：
S910、获取运动装置上开口结构第一边缘的气压数据。
利用设置在运动装置上开口结构第一边缘的空气压力传感器获取第一边缘的气压数据，并将气压数据传输给控制模块。
S920、在第一边缘的气压低于预设阈值后，控制模块控制气压脉动平衡器工作，以平衡气压。
气压脉动平衡器设置在运动装置上开口结构的第二边缘，气压脉动平衡器壳体的开口方向朝向运动装置上开口结构的第一边缘。
控制模块将第一边缘获取的气压数据低于预设阈值的时间确定为第一时间点，控制模块根据第一时间点和运动装置的运动速度计算出运动装置上开口结构第二边缘的气压数据低于预设阈值的第二时间点。
在确定的第二时间点，控制模块控制气压脉动平衡器工作，向电磁铁通电，电磁铁产生电磁力，吸引气压脉动平衡器中的活塞朝向壳体的开口方向运动，将壳体空腔中的空气推出壳体，形成一股高压气团，用于平衡气压。
在本申请实施例中，第一、第二只用于区分，并不做任何限定。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种气压平衡装置，其特征在于，包括：空气压力传感器、气压脉动平衡器以及控制模块，所述空气压力传感器、所述气压脉动平衡器均与所述控制模块电连接；
所述空气压力传感器，用于检测运动装置上开口结构的第一边缘的气压，并根据检测结果向所述控制模块传输气压数据；
所述控制模块，用于在所述气压数据指示所述第一边缘的气压低于预设阈值后，控制所述气压脉动平衡器工作；
所述气压脉动平衡器，在工作时用于输出高压气团、平衡气压；所述气压脉动平衡器包括电磁铁、活塞、弹簧和壳体；所述壳体形成包裹所述活塞的空腔，所述活塞与所述壳体内壁紧密贴合，所述壳体朝向所述第一边缘的方向设置有开口；所述电磁铁固定在所述壳体的开口处；所述活塞能够在所述空腔中沿着接近和远离所述壳体的开口方向移动，所述活塞为金属材质，所述弹簧的一端与所述活塞固定连接，所述弹簧的另一端固定在所述壳体上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述控制模块，还用于根据第一时间点和所述运动装置的速度计算所述开口结构的第二边缘的气压变为低于预设阈值的第二时间点，在所述第二时间点控制所述气压脉动平衡器工作，所述第一时间点为所述空气压力传感器检测到的气压由高于所述预设阈值变为低于所述预设阈值的时间点。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述气压平衡装置还包括至少一个ECU电子控制单元，所述至少一个ECU电子控制单元和所述控制模块电连接；
所述至少一个ECU电子控制单元用于向所述控制模块传输所述运动装置的速度数据。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述空气压力传感器设置在所述运动装置上开口结构的第一边缘，所述气压脉冲平衡器设置在所述开口结构的第二边缘。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述控制模块，还用于在所述气压数据指示所述第一边缘的气压低于预设阈值后，控制所述电磁铁通电，以使得所述活塞在所述电磁铁的吸引力下朝所述壳体的开口方向移动，并将所述壳体的空腔内的空气从所述壳体的开口处推出。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述空气压力传感器测量精度小于或等于0.5Pa，响应频率大于或等于500Hz。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述运动装置为汽车，所述运动装置的开口结构为汽车天窗，所述第一边缘为所述汽车天窗的前边缘，第二边缘为所述汽车天窗的后边缘。
8.一种气压平衡装置的控制方法，其特征在于，包括：
获取运动装置上开口结构的第一边缘的气压数据；在所述第一边缘的气压数据低于预设阈值后，控制气压脉动平衡器工作，以平衡气压；
所述气压脉动平衡器包括电磁铁、活塞、弹簧和壳体；所述壳体形成包裹所述活塞的空腔，所述活塞与所述壳体内壁紧密贴合，所述壳体朝向所述第一边缘的方向设置有开口；所述电磁铁固定在所述壳体的开口处；所述活塞能够在所述空腔中沿着接近和远离所述壳体的开口方向移动，所述活塞为金属材质，所述弹簧的一端与所述活塞固定连接，所述弹簧的另一端固定在所述壳体上。
9.根据权利要求8所述的一种气压平衡装置的控制方法，其特征在于，在所述第一边缘的气压低于预设阈值后，控制气压脉动平衡器工作，以平衡气压，包括：
根据第一时间点和所述运动装置的速度计算所述开口结构的第二边缘的气压变为低于预设阈值的第二时间点，在所述第二时间点控制所述气压脉动平衡器工作，所述第一时间点为空气压力传感器检测到的气压由高于所述预设阈值变为低于所述预设阈值的时间点。
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